土木工程-框架結(jié)構(gòu)辦公樓設(shè)計(jì)方案

...wd......wd......wd...昆明理工大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕姓名：黎所紅學(xué)號(hào)：2014A167020030專業(yè)：土木工程年級(jí)：2014學(xué)習(xí)形式：函授□夜大□脫產(chǎn)□學(xué)習(xí)層次：高起本□專升本□高起?！鹾谡荆豪ッ骼砉ご髮W(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕任務(wù)書設(shè)計(jì)〔論文〕題目：某辦公樓姓名：黎所紅學(xué)號(hào)：2014A167020030專業(yè)、年級(jí)：土木工程2014級(jí)學(xué)習(xí)形式：函授□夜大□脫產(chǎn)□學(xué)習(xí)層次：高起本□專升本□高起?！鹾谡荆寒厴I(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕內(nèi)容：本工程為昆明市某辦公樓，框架構(gòu)造，建筑面積2500～3500m2，層數(shù)為4～6層；該辦公樓主要以層為單元出租，每層為一個(gè)獨(dú)立的單元，擁有接待室、會(huì)議室、檔案室、普通辦公室、專用辦公室等。樓內(nèi)設(shè)有三個(gè)樓梯，樓梯的布置均要符合消防、抗震的要求。公共交通及衛(wèi)生間局部：樓梯間及走道的布局盡可能簡捷通暢，滿足防火標(biāo)準(zhǔn)的要求，衛(wèi)生間滿足使用人數(shù)要求。專題〔子課題〕題目：建筑設(shè)計(jì)方案三KJ-4的構(gòu)造計(jì)算內(nèi)容：梁截面及柱截面尺寸確實(shí)定、框架KJ-4荷載的計(jì)算、框架內(nèi)力計(jì)算、橫向框架內(nèi)力組合、框架構(gòu)造配筋計(jì)算、框架柱下獨(dú)立根基設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)〔論文〕指導(dǎo)教師〔簽字〕：主管教學(xué)院長〔簽字〕：年月日某辦公樓目錄中文摘要I1設(shè)計(jì)概況11.1工程概況11.2設(shè)計(jì)原始資料12建筑設(shè)計(jì)32.1平面設(shè)計(jì)32.2剖面設(shè)計(jì)32.3立面設(shè)計(jì)42.4建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)43構(gòu)造選型及計(jì)算簡圖53.1構(gòu)造選型53.1.1鋼筋混凝土構(gòu)造特點(diǎn)53.1.2框架構(gòu)造特點(diǎn)53.1.3確定構(gòu)造選型63.2構(gòu)造布置63.2.1構(gòu)造平面布置的一般原那么63.2.2柱網(wǎng)布置73.3.3框架梁布置和框架承重方案確實(shí)定73.3梁柱截面尺寸的初步確定73.3.1梁截面尺寸的初步確定73.3.2柱截面尺寸的初步確定73.4構(gòu)造計(jì)算簡圖94荷載計(jì)算114.1恒荷載計(jì)算114.1.1屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值114.1.2樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值114.1.3屋面框架梁節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值124.1.4樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值124.1.5恒荷載作用下的構(gòu)造計(jì)算圖134.2活荷載計(jì)算144.3風(fēng)荷載計(jì)算154.4重力荷載代表值165框架內(nèi)力計(jì)算185.1水平地震作用下的側(cè)移驗(yàn)算185.2水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算245.3水平風(fēng)荷載作用下的層間側(cè)移驗(yàn)算275.3.1梁的線剛度275.3.2柱的線剛度285.3.3橫向框架柱側(cè)移剛度295.3.4框架的側(cè)移驗(yàn)算305.4風(fēng)荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算315.5恒荷載作用下的荷載效應(yīng)335.5.1構(gòu)造計(jì)算簡圖335.5.2等效均布荷載的計(jì)算335.5.3梁、柱端彎矩計(jì)算355.5.4框架梁跨中彎矩計(jì)算395.5.5恒荷載作用下的荷載效應(yīng)405.6活荷載作用下的荷載效應(yīng)435.6.1等效均布荷載的計(jì)算435.6.2框架梁、柱端彎矩計(jì)算445.6.3框架梁跨中彎矩計(jì)算445.6.4活載作用下的內(nèi)力圖486橫向框架內(nèi)力組合516.1框架梁內(nèi)力組合516.2框架柱的內(nèi)力組合517框架構(gòu)造配筋計(jì)算527.1框架梁配筋計(jì)算527.2框架柱配筋計(jì)算548根基設(shè)計(jì)618.1荷載計(jì)算618.2根基底面尺寸618.3根基高度驗(yàn)算638.4底面配筋63結(jié)論66總結(jié)與體會(huì)67謝辭69參考文獻(xiàn)70附錄A71附錄B73附錄C76附錄D80中文摘要本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是對某辦公樓進(jìn)展建筑和構(gòu)造局部的設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)是學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的基本知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以實(shí)際工程為課題。其目的是，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)展構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中，根據(jù)建筑物的構(gòu)造特點(diǎn)，同時(shí)考慮到材料、經(jīng)濟(jì)等條件，首先確定了本工程的構(gòu)造型式為鋼筋混凝土構(gòu)造型式，構(gòu)造體系為框架構(gòu)造體系。然后根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)歷和構(gòu)造設(shè)計(jì)的基本標(biāo)準(zhǔn)，分別對主梁、次梁和柱的截面以及板厚進(jìn)展了初步估算。據(jù)此運(yùn)用PMCAD軟件進(jìn)展樓層、屋面構(gòu)造平面布置并由程序生成第二層板配筋。然后手算一榀框架荷載計(jì)算、PK-PM框架設(shè)計(jì)、內(nèi)力計(jì)算及其組合、梁柱截面設(shè)計(jì)、根基配筋計(jì)算等。中文關(guān)鍵詞：辦公樓設(shè)計(jì);建筑設(shè)計(jì),構(gòu)造設(shè)計(jì)，框架荷載計(jì)算；內(nèi)力組合1設(shè)計(jì)概況1.1工程概況本工程為昆明市某辦公樓，框架構(gòu)造，建筑面積2500～3500m2，層數(shù)為4～6層；該辦公樓主要以層為單元出租，每層為一個(gè)獨(dú)立的單元，擁有接待室、會(huì)議室、檔案室、普通辦公室、專用辦公室等。樓內(nèi)設(shè)有三個(gè)樓梯，樓梯的布置均要符合消防、抗震的要求。公共交通及衛(wèi)生間局部：樓梯間及走道的布局盡可能簡捷通暢，滿足防火標(biāo)準(zhǔn)的要求，衛(wèi)生間滿足使用人數(shù)要求。1.2設(shè)計(jì)原始資料1、冬季最冷月平均溫度7℃，夏季最熱月平均溫度19.7℃，最高溫度31.5℃，最低溫度-7.8℃；2、冬季主導(dǎo)風(fēng)向西南平均風(fēng)速2.2m/s，夏季主導(dǎo)風(fēng)向西南平均風(fēng)速2.2m/s，最大風(fēng)速10m/s；3、年平均降水量1000mm，月最大降水量204.5mm；4、最大積雪厚度0.47m，基本雪壓S0=0.3kN/m2，基本風(fēng)壓W0=0.3kN/m2，土體最大凍結(jié)深度0.09m；5、地基條件：表1-1建筑地層一覽表序號(hào)巖土深度土層深度〔m〕厚度范圍〔m〕地基土承載力〔kPa〕壓縮模量〔MPa〕1雜填土0.0～1.81.82淤泥質(zhì)土1.8～3.82.01203.03中粗砂3.8～6.22.426011.04礫砂6.2～25.018.832023.0擬建場地地形平坦，土質(zhì)分布具體情況見表，Ⅱ類場地土，地下穩(wěn)定水位距地表-2.0m，表中給定土層深度由自然地坪算起。建筑地點(diǎn)冰凍深度-0.5m。6、抗震設(shè)防烈度：8度設(shè)防，抗震設(shè)計(jì)分組為第三組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g.2建筑設(shè)計(jì)2.1平面設(shè)計(jì)建筑平面設(shè)計(jì)是建筑方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，它對是否滿足建筑物的使用功能起著決定性的作用。建筑平面是表示建筑在水平各方向各局部的組合關(guān)系，能夠較為集中的反映建筑物功能方面的問題，因此一般從平面設(shè)計(jì)入手。但在平面設(shè)計(jì)過程中要結(jié)合建筑物的整體空間效果，密切聯(lián)系建筑的立面和剖面，不斷調(diào)整和修改平面。再結(jié)合構(gòu)造布置的要求，盡量使房間合理布置又滿足構(gòu)造設(shè)計(jì)的要求。一棟建筑除滿足各房間的使用要求外，還需要交通聯(lián)系局部把各房間聯(lián)系起來。交通聯(lián)系局部包括水平交通空間〔走廊〕、垂直交通空間〔樓梯、電梯、臺(tái)階〕，交通樞紐空間〔門廳、過廳〕。合理組織好建筑內(nèi)部交通和對外聯(lián)系是平面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，它直接影響到建筑的使用和人員的安全。2.2剖面設(shè)計(jì)剖面設(shè)計(jì)是確定建筑物豎向各房間的組合關(guān)系、空間的形狀、尺度和建筑層次等。它與平面一樣和建筑使用、造價(jià)、節(jié)約用地等有密切的關(guān)系，應(yīng)結(jié)合平面全面的進(jìn)展考慮。凈高和層高凈高為房間地面到頂棚或其它構(gòu)件底面的距離，與房間的使用性質(zhì)、活動(dòng)特點(diǎn)、采光通風(fēng)、空間觀感有關(guān)，層高已由任務(wù)書給出，它是該層地平或樓面到該上層樓面的距離，即凈高加上樓板層的構(gòu)造厚度。室內(nèi)外高差為防止室外雨水流入室內(nèi)并防止墻身受潮，將室內(nèi)地面適當(dāng)抬高，一般從建筑物使用方便的原那么出發(fā)，室內(nèi)外高差不宜過大，一般為0.45m-0.6m。窗臺(tái)高、窗高及門高一般情況考慮層間窗臺(tái)高與工作面的協(xié)調(diào)，取值班室面對大廳的窗臺(tái)高0.9米。其它房間根據(jù)功能和空間觀感協(xié)調(diào)窗臺(tái)高度，宿舍及其余窗臺(tái)高取1.2米；窗高主要影響房間的采光均勻度，框架構(gòu)造建筑宜在框架梁或在聯(lián)系梁下直接設(shè)窗，不宜另設(shè)過梁。2.3立面設(shè)計(jì)建筑立面表示建筑物四周的形象。立面設(shè)計(jì)是在嚴(yán)密結(jié)合平面、剖面的內(nèi)部空間組合、外部環(huán)境及在滿足建筑使用要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下運(yùn)用建筑造型和立面構(gòu)圖的規(guī)律進(jìn)展的。根據(jù)初步確定的建筑內(nèi)部空間組合的平剖關(guān)系，如建筑的大小，上下，門窗的位置，大小等，描述出建筑各立面的基本輪廓，作為進(jìn)一步調(diào)整，統(tǒng)一進(jìn)展立面設(shè)計(jì)的根基。首先推敲立面各局部總的比例關(guān)系，考慮作為一個(gè)整體的幾個(gè)立面的統(tǒng)一，相鄰的立面間的連接和協(xié)調(diào)，然后按建筑構(gòu)圖規(guī)律著重分析立面上墻面的劃分和處理，門窗的安排和調(diào)整，最后對建筑入口、各局部裝飾等做重點(diǎn)及細(xì)部加工。2.4建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的重要組成局部，是建筑平、立、剖的繼續(xù)和深入，也是構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工的重要依據(jù)。外墻框架構(gòu)造的外墻只起維護(hù)作用，在保溫隔熱的同時(shí)要求質(zhì)輕以減少構(gòu)造負(fù)擔(dān)，不宜采用普通磚石，宜采用輕質(zhì)砌塊或輕質(zhì)板材。本設(shè)計(jì)選用陶?？招钠鰤K，砌塊直接砌于框架梁上，一般梁下直接設(shè)門窗，不另設(shè)過梁，外墻厚240mm。內(nèi)墻一般只起分隔空間作用，根據(jù)內(nèi)墻兩側(cè)空間的使用要求來選擇墻體材料、尺寸和構(gòu)造方式，樓梯間應(yīng)有足夠的防水性能；衛(wèi)生間應(yīng)具有防水、防潮性能等。樓面采用現(xiàn)澆樓板，室內(nèi)和走廊為陶瓷地磚樓面，衛(wèi)生間為陶瓷錦磚，且衛(wèi)生間地面比走廊低20mm,以防止水外溢，周圍墻體用瓷磚做防水處理。屋面不上人且有保溫。女兒墻高500mm，在端部做現(xiàn)澆砼壓頂，采用有組織外排水。將下部窗間構(gòu)造柱伸入女兒墻，間距3600mm,以增強(qiáng)其抗震性能。3構(gòu)造選型及計(jì)算簡圖3.1構(gòu)造選型3.1.1鋼筋混凝土構(gòu)造特點(diǎn)鋼筋混凝土構(gòu)造由配置受力的普通鋼筋、鋼筋網(wǎng)或鋼筋骨架的混凝土制成的構(gòu)造。(一)優(yōu)點(diǎn)：1、強(qiáng)度高、抗震性能好；2、混凝土硬化后鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生了良好的粘結(jié)力，使兩者可靠地結(jié)合在一起。3、耐火性、耐久性性能好；4、可模性能好。鋼筋混凝土構(gòu)造可根據(jù)需要澆制各種成各種形狀和尺寸的構(gòu)造。(二)缺點(diǎn)：1、普通鋼筋混凝土本身自重比鋼構(gòu)造大。自重過大對于大跨度構(gòu)造、高層建筑以及構(gòu)造的抗震都是不利的。2、鋼筋混凝土構(gòu)造的抗裂性能較差，在正常使用時(shí)往往帶裂縫工作。3、建造較費(fèi)工，現(xiàn)澆構(gòu)造模板需耗用較多的木材，施工條件受限制，補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)較困難，隔熱隔聲性能較差等等。(三)標(biāo)準(zhǔn)要求：地震設(shè)防烈度為6度時(shí)：現(xiàn)澆混凝土房屋適用的最大高度≤60m〔適用于框架構(gòu)造〕≤130m〔適用于剪力墻構(gòu)造〕3.1.2框架構(gòu)造特點(diǎn)框架構(gòu)造體系是用梁、柱、節(jié)點(diǎn)及根基組成的構(gòu)造形式，橫梁和立柱通過節(jié)點(diǎn)連為一體，形成承重構(gòu)造將荷載傳至根基。適用于多層、高度不是很大的高層建筑，框架構(gòu)造實(shí)為空間構(gòu)造，由橫向框架和縱向框架組成。一般把主要承受樓板荷載的框架稱為主框架。根據(jù)樓板的布置方式，可分為以下三種承重方案：橫向承重框架方案、縱向承重框架方案、縱橫向承重框架方案。(一)優(yōu)點(diǎn)：1、框架構(gòu)造形成可靈活布置建筑空間，使用較方便。2、適用于空間較大的建筑物及立面較復(fù)雜的建筑物。3、構(gòu)造比較輕巧，施工比較方便、經(jīng)濟(jì)。4、框架構(gòu)造比磚混構(gòu)造整體性好。(二)缺點(diǎn)：1、隨著建筑物高度的增加，水平作用使得框架低部梁柱構(gòu)件的彎矩和剪力顯著增加，從而導(dǎo)致梁柱截面尺寸和配筋量增加，給建筑平面布置和空間處理帶來困難，影響建筑空間的正常使用。因此層數(shù)受到限制。2、框架構(gòu)造抗側(cè)剛度較小，在水平力作用下將產(chǎn)生較大的側(cè)移。3、由于框架構(gòu)造體系截面較小、抗側(cè)剛度較小，在強(qiáng)震下構(gòu)造整體位移和層間位移都較大，容易產(chǎn)生震害。(三)標(biāo)準(zhǔn)要求：地震設(shè)防烈度為6度時(shí)：建筑物的最大高度≤60m，層數(shù)在15至20層為宜，抗震墻間距最大≤18m。3.1.3確定構(gòu)造選型本工程局部空間較大，總高度不大，豎向荷載較大，水平荷載較小，因此采用鋼筋砼框架構(gòu)造?？蚣軜?gòu)造體系具有建筑平面布置靈活，易于滿足功能使用要求的優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)需要隔斷分隔成小空間，或撤除隔斷改成大空間。而且鋼筋砼構(gòu)造造價(jià)不高，其材料來源豐富，可澆注成各種斷面形狀，還組成多種構(gòu)造體系，既節(jié)省鋼材，承載能力也不低。3.2構(gòu)造布置3.2.1構(gòu)造平面布置的一般原那么建筑構(gòu)造平面形狀宜簡單、規(guī)那么、對稱，剛度和承載力分布均勻，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)那么的平面形狀，構(gòu)造的抗震剛度要求均勻，且宜使抗側(cè)剛度中心與質(zhì)量中心重合。建筑的開間、進(jìn)深尺寸和構(gòu)件類型應(yīng)盡量減少規(guī)格，以利于建筑工業(yè)化。建筑平面的形狀宜選用風(fēng)壓較小的形式，還必須考慮有利于抵抗水平作用和堅(jiān)向荷載，受力明確、傳力直接。建筑平面的長寬比不宜過大，一般小于6，以防止兩端相距太遠(yuǎn)，振動(dòng)不同步，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜的振動(dòng)而使構(gòu)造受到損害。建筑不面突出局部長度L應(yīng)可能小。平面凹進(jìn)時(shí)，應(yīng)保證樓板寬度B足夠大。3.2.2柱網(wǎng)布置框架柱的布置應(yīng)使整個(gè)建筑體型規(guī)那么、均勻，防止有較大的外挑和內(nèi)收，構(gòu)造的承載力和剛度宜自上而下逐漸的減小，防止抗側(cè)力構(gòu)造的側(cè)向剛度和承載力突變。3.3.3框架梁布置和框架承重方案確實(shí)定框架梁是框架和框架構(gòu)造在地震作用下的主要耗能構(gòu)件，框架構(gòu)造一般呈“強(qiáng)柱弱梁〞、“強(qiáng)剪弱彎〞的受力性能，所以框架梁的延性對構(gòu)造抗震耗能能力有較大影響。一般框架梁直接地布置在框架柱上，力求規(guī)那么、均勻、對稱，所以構(gòu)造剛度較大，整體性較好。根據(jù)樓板的平面布置及豎向荷載的傳遞路徑，框架的承重方案可分為橫向、縱向和縱橫向框架混合承重三種方案。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，本工程采用橫向框架承重方案最為合理，在橫向上布置框架主梁。3.3梁柱截面尺寸的初步確定3.3.1梁截面尺寸的初步確定①縱向框架梁：h=〔/10～1/18〕L=433～780mmb=(1/4～1/2)h取h=500mmb=250mm②橫向邊〔中〕跨框架梁：取h=600mmb=250mm③次梁：取h=450mmb=250mm④現(xiàn)澆樓板厚100mm3.3.2柱截面尺寸的初步確定柱子的截面尺寸：bc=〔/20～1/15〕Hhc=(1～2)bc其中：H底層層高；bc柱截面寬度；hc柱截面高度；取bchc=450mm450mm。首層柱取C30，其它各層柱取C25?？拐鸬燃?jí)為四級(jí)的軸壓比限值為0.9。假定構(gòu)造每平方米總荷載設(shè)計(jì)值為12kN，那么首層邊柱軸向力設(shè)計(jì)值：N=1.3×127.85.1/25=1551.42kN?？紤]地震荷載作用取增大系數(shù)為1.1，那么Nv=1.1×1551.42=1706.56kN，從而軸壓比為：==0.59<[]=0.9〔3-1〕同上首層中柱：N=1.25×127.8〔5.1+2.1〕/24=2106kNNv=1.1×2106=2316.6kN==0.8<[]=0.9同上上層邊柱：N=1.3×127.85.1/24=1241.14kNNv=1.1×1241.14=1365.25kN==0.57<[]=0.9同上上層中柱：N=1.25×127.8〔5.1+2.1〕/24=1684.8kNNv=1.1×1684.8=1853.28kN==0.77<[]=0.9因此柱截面取450㎜×450㎜滿足要求。3.3.3.柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置圖見圖3-1。圖3-1構(gòu)造的柱網(wǎng)布置圖3.4構(gòu)造計(jì)算簡圖1.計(jì)算梁柱的線剛度邊跨梁：i=2.0×E×1/12×0.25×0.6/5.1＝10.21×10E(m)中跨梁：i=2.0×E×1/12×0.25×0.6/2.1＝24.8×10E(m)上柱：i=E×1/12×0.45×0.45/3.7＝6.45×10E(m)下柱：i=E×1/12×0.45×0.45/4.8＝9.49×10E(m)2.柱高確實(shí)定標(biāo)準(zhǔn)層：h=3.7m；底層：h=3.7+0.6+0.5=4.8m；?、茌S線處的一榀框架并計(jì)算各梁、柱線剛度，得計(jì)算簡圖見圖3-2所示圖3-2構(gòu)造計(jì)算簡圖〔圖中的數(shù)字為梁柱的線剛度，單位為10-4E〔m3〕，E為混凝土的彈性模量〕4荷載計(jì)算4.1恒荷載計(jì)算4.1.1屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面均布恒載：防水卷材兩層：0.05×2=0.1kN/㎡1：3水泥砂漿找平0.02×20=0.4kN/㎡100mm厚膨脹蛭石保溫層：0.1×1.5=0.15kN/㎡1：8水泥爐渣找坡層：0.08×18=1.44kN/㎡100mm鋼筋混凝土整澆層：0.10×25=2.5kN/㎡吊頂或粉底：0.34kN/㎡共計(jì)5.43kN/㎡邊跨〔AB，CD〕跨框架梁自重：0.25×0.6×25=3.125kN/m梁側(cè)粉刷：2×〔0.6-0.12〕×0.015×17=0.1938kN/m共計(jì)3.32kN/m中跨〔BC跨〕跨框架梁自重：0.25×0.6×25=3.125kN/m梁側(cè)粉刷：2×〔0.60.12〕×0.015×17=0.1938kN/m共計(jì)3.32kN/m因此作用在頂層框架梁上的線荷載為：G4AB1=g4CD1=3.32kN/mg4BC1=3.32kN/mG4AB2=g4CD2=5.43×3.9=21.18kN/mg4BC2=5.43×2.1=11.403kN/m4.1.2樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值：20厚水理石地面：0.02×28=0.56kN/㎡30厚水泥砂漿找平：0.03×20=0.6kN/㎡100mm厚鋼筋混凝土整澆層：0.1025=2.5kN/㎡吊頂或粉底：0.34kN/㎡共計(jì)4.5kN/㎡邊跨梁及梁側(cè)粉刷：3.32kN/m邊跨填充墻自重：0.24〔3.6-0.6〕5.5=4.092kN/m墻面粉刷：〔3.6-0.6〕×0.015×17×2=1.581kN/m共計(jì)5.673kN/m中跨框架梁及梁側(cè)粉刷：3.32kN/m因此，作用在中間層框架梁的線荷載為：gAB1=gCD1=3.32+5.673=8.993kN/mgBC1=3.32kN/mgAB2=gCD2=4.5×3.9=17.55kN/mgBC2=4.5×2.1=9.45kN/m4.1.3屋面框架梁節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值邊柱聯(lián)系梁自重：0.25×0.5×7.8×25=29.25kN粉刷：0.015×〔0.5-0.12〕×2×7.8×17=1.909kN0.9m女兒墻自重：7.8×0.24×5.673×0.7+7.8×0.24×0.2×25=16.794kN粉刷：0.9×0.015×2×7.8×17=3.58kN聯(lián)系梁傳來屋面自重：3.9×3.9×5.43/2=41.296kN次梁傳來荷載：3.32×5.1/2+(1.2+5.1)×3.9×5.43/4=41.82kN頂層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載：G4A=G4D=134.649kN中柱聯(lián)系梁自重：0.25×0.6×7.8×25=29.25kN粉刷：0.015×〔0.5-0.12〕×2×7.8×17＝1.909kN次梁自重：3.32×〔5.1/2+2.1/2〕＝11.952kN屋面荷載：3.92×5.43/2+2.12×5.43/4+(3.9-2.1+3.9)×2.1×5.43/2〔1.2+5.1〕×3.9/4×5.43=119.121kN頂層中柱節(jié)點(diǎn)集中荷載：G4B=G4C=162.235kN4.1.4樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值邊柱聯(lián)系梁自重：0.25×0.5×7.8×25=29.25kN粉刷:0.015×〔0.5-0.12〕×2×7.8×17=1.909kN樓面?zhèn)鱽砗奢d：3.92×4.5/2+(1.2+5.1)×3.9×4.5/22=61.864kN次梁上墻體的荷載：〔3.7-0.5〕×0.4×5.1×5.673/4=8.969kN次梁傳來的荷載：3.32×5.1/2=8.466kN鋁合金窗自重：2.4×2.1×0.45＝2.268kN窗邊〔下〕墻體自重：0.24(2.55×2.1+7.35×0.9)×5.673＝16.297kN框架柱自重：0.45×0.45×3.6×25＝18.225kN粉刷：0.015×3.6×17×［〔0.45-0.24〕×3+0.45］＝0.991kN標(biāo)準(zhǔn)層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載GA=GD=148.239kN中柱聯(lián)系梁自重：0.25×0.5×7.8×25=29.25kN粉刷：0.015×(0.5-0.12)×2×7.8×17=1.909kN樓面?zhèn)鱽砗奢d：4.5[2.12/22+(3.9-2.1+3.9)×2.1/2+3.92/2+(5.1-3.9+5.1)×3.9/22]=93.76kN次梁傳來荷載：〔5.1+2.1〕×3.32/2＝11.952kN次梁上墻體的荷載：〔3.6-0.5〕×0.4×5.1×5.673/4=8.969kN門上墻體自重(粉刷)：[2.5×(7.8-0.45-2×1.2)+7.35×0.5]×0.24×5.5+[2.5×(7.8-0.45-21.2)+7.35×0.5]×0.015×172=29.372kN門自重：2×2.5×1.2×0.15＝0.9kN框架柱自重〔粉刷〕：19.216kN標(biāo)準(zhǔn)層中節(jié)點(diǎn)集中荷載：GB=GC=195.328kN4.1.5恒荷載作用下的構(gòu)造計(jì)算圖恒荷載作用下的構(gòu)造計(jì)算圖見圖4-1。圖4-1恒荷載作用下的構(gòu)造計(jì)算簡圖4.2活荷載計(jì)算屋面活荷載0.5kN/㎡，雪荷載0.3kN/㎡，因?yàn)閮烧卟粦?yīng)以同時(shí)考慮，所以取兩者中的大值。樓面活荷載取2.0kN/㎡。q5AB=q5CD=3.9×0.5=1.95kN/mq5BC=0.5×2.1=1.05kN/mQ5A=Q5D=7.8×5.1×0.5/2=9.945kNQ5C=Q5B=9.945+7.8×2.1×0.5/2=14.04kNqAB=qCD=2×3.9=7.8kNqBC=2×2.1=4.2kN/mQA=QD=7.8×5.1×2/2=39.78kN/mQC=QB=39.78+7.8×2.1×2/2=56.16kN活荷載作用下的構(gòu)造計(jì)算簡圖見圖4-2。圖4-2活荷載作用下的構(gòu)造計(jì)算簡圖4.3風(fēng)荷載計(jì)算風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式：ω＝βzμzμsω0〔4-1〕因?yàn)闃?gòu)造高度為H＝14.8m<30m，取風(fēng)振系數(shù)βz＝1.0；風(fēng)荷載體型系數(shù)μs=1.3；風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)查詢得。風(fēng)荷載計(jì)算見表4-1。表4-1風(fēng)荷載計(jì)算表層次βzμsz〔m〕μzω0A〔㎡〕Pw〔kN〕411.315.91.5200.321.0626.283311.312.21.4230.328.0831.167211.38.51.2990.328.0828.451111.34.81.120.330.4226.575注：z為計(jì)算框架節(jié)點(diǎn)至室外地坪的高度。風(fēng)荷載作用下構(gòu)造計(jì)算簡圖見圖4-3。圖4-3風(fēng)荷載作用下的構(gòu)造計(jì)算簡圖4.4重力荷載代表值根據(jù)所給設(shè)計(jì)資料，本地區(qū)設(shè)防烈度為8度，Ⅱ類場地，抗震等級(jí)為二級(jí)，除底層柱采用C30外，其它采用C25混凝土現(xiàn)澆四層框架構(gòu)造。地震作用計(jì)算簡圖可表示成為有4個(gè)集中質(zhì)量的多自由度體系，各樓層、屋蓋處的集中荷載代表值計(jì)算結(jié)果如下：頂層G4＝屋面荷載+50％屋面活荷載+屋蓋縱橫梁自重+女兒墻自重+屋面下半層的柱及墻自重＝6280.885kN標(biāo)準(zhǔn)層Gi＝第三層樓面荷載+50％樓面活荷載+第三縱橫梁自重+樓面上下半層的柱及墻自重＝7328.833kN底層G1＝第一層樓面荷載+50％樓面活荷載+第一縱橫梁自重+樓面上下半層的柱及墻自重＝7316.823kN建筑物總重力荷載代表值為：∑G=6280.885+2×7328.833+7316.823=35584.207kN地震荷載作用簡圖見圖4-4。圖4-4質(zhì)點(diǎn)重力荷載的作用簡圖5框架內(nèi)力計(jì)算5.1水平地震作用下的側(cè)移驗(yàn)算5.1.1梁的線剛度現(xiàn)澆樓蓋框架梁的截面慣性矩取值：邊框架梁取Ib=1.5I0〔I0為矩形梁的截面慣性矩〕；中框架梁取Ib=2I0?？蚣芰翰捎肅25混凝土，Ec=2.80×104N/mm2。梁的線剛度計(jì)算見表5-1。表5-1梁的線剛度梁號(hào)截面b×h〔m2〕跨度慣性矩/10-3m4邊框架梁中框架梁Ib=1.5I0kb〔104〕kN·mIb=2I0kb〔104〕kN·mL10.25×0.67.84.56.752.42393.231L20.25×0.63.94.56.754.84696.462L30.25×0.64.24.56.754.596L40.25×0.66.34.56.75394L50.25×0.65.44.56.753.594.667L60.25×0.55.12.64.22.1415.22.855L70.25×0.52.12.64.25.25.26.933L80.3×0.456.1232.283.423.7994.565.065L90.25×0.613.064.56.751.44791.935.1.2柱的線剛度柱的線剛度計(jì)算見表5-2。其中，C30混凝土的Ec=3.00×104N/mm2。表5-2柱的線剛度計(jì)算表柱號(hào)截面b×h〔m2〕柱高/m慣性矩Ic=bh3/12〔m4〕線剛度Kc/kN·mZ10.45×0.453.73.417×10-32.658×104Z20.45×0.454.83.417×10-31.934×104橫向框架計(jì)算簡圖見圖5-1。圖5-1橫向框架計(jì)算簡圖〔單位：104kN·m〕5.1.3橫向框架柱側(cè)移剛度橫向框架柱側(cè)移剛度D值計(jì)算見表5-3。表5-3橫向框架柱側(cè)移剛度D值計(jì)算表層次柱類型K=∑Kb/2Kc(一般層〕K=∑Kb/Kc〔底層〕α=K/〔2+K〕〔一般層〕α=〔0.5+K〕/〔2+K〕〔底層〕各柱剛度Dim=12αKc/hi2根數(shù)底層邊框邊柱1.1070.51742714邊框中柱3.7960.74161224中框邊柱1.4760.568469318中框中柱5.0610.788651012∑D205983標(biāo)準(zhǔn)層邊框邊柱0.8060.28770634邊框中柱2.7620.580142744中框邊柱1.0740.349858918中框中柱3.6820.6481594812∑D4386855.1.4橫向框架自振周期該主體構(gòu)造的總高度為14.8m，且樓房的質(zhì)量和剛度沿高度分布較均勻，可以采用底部剪力法計(jì)算水平地震作用，但必須先確定構(gòu)造的基本自振周期，可采用能量法和頂點(diǎn)位移法等確定。在此用頂點(diǎn)位移法計(jì)算框架自振周期。公式如下：T1=1.7α0〔5-1〕式中α0—考慮填充墻影響的周期調(diào)整系數(shù)，取0.6～0.7，本工程中α0=0.6；——框架的頂點(diǎn)位移；T1——自振周期。橫向框架頂點(diǎn)位移的計(jì)算見表5-4。根據(jù)計(jì)算結(jié)果：T1=1.7α0=1.7×0.6×=0.5860〔s〕。表5-4橫向框架頂點(diǎn)位移的計(jì)算表層次Gi/kN∑Gi/kN∑D/kN/m層間相對位移δ=∑Gi/∑D△i/m46280.8856280.8854386850.01430.330237328.83320938.5514386850.04770.284927328.83328267.3844386850.06440.237217316.82335584.2072059830.17280.17285.1.5水平地震作用由于是Ⅱ類場地，8度區(qū)，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，查抗震標(biāo)準(zhǔn)知構(gòu)造特征周期Tg=0.4〔s〕和地震影響系數(shù)αmax=0.16。因?yàn)門1=0.5860〔s〕＞Tg=0.4〔s〕，所以α=αmaxT1=0.5860〔s〕＞1.4×0.4=0.56(s)應(yīng)考慮頂點(diǎn)附加地震作用。Δn=0.08T1+0.01=0.08×0.586+0.01=0.0569構(gòu)造橫向總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：FEK=αGeq=αmax×0.85Geq==1715.98kNFn=Δn×FEK=0.0569×1715.98=97.639kN各層橫向地震剪力計(jì)算見表5-5。其中=；=。表5-5各層橫向地震作用下Fi、Vi、△ue計(jì)算層次hiHiGi(kN)GiHi(kN?m)GiHi/∑GiHiFiVi(kN)∑D(kN/m)△ue10-3m43.716.46280.891237330.283555.47555.54386851.26633.712.77328.83916100.210339.041331.14386853.03423.78.57328.83652270.150241.291572.44386853.58414.84.87316.82387790.089143.551716.02059838.331∑437344橫向框架各層水平地震作用、地震剪力分布圖見圖5-2。圖5-2水平地震作用及地震剪力分布圖〔kN〕5.1.6橫向框架抗震側(cè)移驗(yàn)算多遇地震作用下，層間彈性位移驗(yàn)算見下表5-6。表5-6橫向變形驗(yàn)算層次hi(m)Vi(kN)∑D(kN/M)△ue10-3m層間相對位移θe43.7555.474386851.2661/284433.71331.144386853.0341/118723.71572.434386853.5841/100414.81715.982059838.3311/636層間彈性相對轉(zhuǎn)角均滿足要求θe＜[θe]=1/5505.1.7剪重比驗(yàn)算建筑物七度抗震設(shè)防烈度時(shí)，為控制每層所受剪力不要太小，剪重比要大于0.016。頂層剪重比：555.47/6280.89=0.0884>λ=0.016第四層剪重比：992.10/13609.72=0.0729>λ=0.016第三層剪重比：1331.14/20938.55=0.0636>λ=0.016第二層剪重比：1572.43/28267.38=0.0556>λ=0.016底層剪重比：1715.98/35584.21=0.0482>λ=0.016由此得出，各層的剪重比均滿足要求。5.2水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算以④軸橫向框架為例進(jìn)展計(jì)算。在水平地震作用下框架柱剪力及彎矩計(jì)算采用D值法。柱反彎點(diǎn)高度比的計(jì)算見表5-7，框架剪力及彎矩標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算見表5-8。在水平地震作用下橫向框架的彎矩、剪力和軸力圖見圖5-3、5-4。表5-7柱反彎點(diǎn)高度比表層數(shù)邊柱中柱4(h=3.7)n=4j=4k=1.074y=yn=0.3537y×h=1.2733n=4j=4k=3.682y=yn=0.45y×h=1.623(h=3.7)n=4j=3k=1.074y=yn=0.4537y×h=1.633n=4j=3k=3.682y=yn=0.5y×h=1.82(h=3.7)n=4j=2k=1.074yn=0.5α3=1.4722y3=-0.0463y=0.5-0.0463=0.4537y×h=1.633n=4j=5k=1.074yn=0.5α3=1.4722y3=0y=0.5y×h=1.81(h=4.8)n=4j=1k=1.476yn=0.6024α2=0.6792y2=-0.01582y=0.6024-0.01582=0.5866y×h=3.109n=4j=1k=5.061yn=0.55α2=0.6792y2=0y=0.55y×h=2.915圖5-3地震荷載作用下的彎矩圖〔〕圖5-4地震荷載作用下的剪力、軸力圖〔〕5.3水平風(fēng)荷載作用下的層間側(cè)移驗(yàn)算5.3.1梁的線剛度現(xiàn)澆樓蓋框架梁的截面慣性矩取值：邊框架梁取Ib=1.5I0〔I0為矩形梁的截面慣性矩〕；中框架梁取Ib=2I0。框架梁采用C25混凝土，Ec=2.80×104N/mm2。梁的線剛度計(jì)算見表5-1。表5-1梁的線剛度梁號(hào)截面b×h〔m2〕跨度慣性矩/10-3m4邊框架梁中框架梁Ib=1.5I0kb〔104〕kN·mIb=2I0kb〔104〕kN·mL10.25×0.67.84.56.752.42393.231L20.25×0.63.94.56.754.84696.462L30.25×0.64.24.56.754.596L40.25×0.66.34.56.75394L50.25×0.65.44.56.753.594.667L60.25×0.55.12.63.92.1415.22.855L70.25×0.52.12.63.95.25.26.933L80.3×0.456.1232.283.423.7994.565.065L90.25×0.613.064.56.751.44791.935.3.2柱的線剛度柱的線剛度計(jì)算見表5-2。其中，C30混凝土的Ec=3.00×104N/mm2。表5-2柱的線剛度計(jì)算表柱號(hào)截面b×h〔m2〕柱高/m慣性矩Ic=bh3/12〔m4〕線剛度Kc/kN·mZ10.45×0.453.73.417×10-32.658×104Z20.45×0.454.83.417×10-31.934×104橫向框架計(jì)算簡圖見圖5-1。圖5-1橫向框架計(jì)算簡圖〔單位：104kN·m5.3.3橫向框架柱側(cè)移剛度橫向框架柱側(cè)移剛度D值計(jì)算見表5-3。表5-3橫向框架柱側(cè)移剛度D值計(jì)算表層次柱類型K=∑Kb/2Kc(一般層〕K=∑Kb/Kc〔底層〕α=K/〔2+K〕〔一般層〕α=〔0.5+K〕/〔2+K〕〔底層〕各柱剛度Dim=12αKc/hi2根數(shù)底層邊框邊柱1.1070.51742714邊框中柱3.7960.74161224中框邊柱1.4760.568469318中框中柱5.0610.788651012∑D205983標(biāo)準(zhǔn)層邊框邊柱0.8060.28770634邊框中柱2.7620.580142744中框邊柱1.0740.349858918中框中柱3.6820.6481594812∑D4386855.3.4框架的側(cè)移驗(yàn)算風(fēng)荷載作用下的構(gòu)造計(jì)算簡圖見圖4-3所示。水平風(fēng)荷載作用下，橫向框架層間彈性位移驗(yàn)算結(jié)果見表5-9。表5-9橫向框架層間彈性位移驗(yàn)算層號(hào)層間剪力層間剛度Hu/H426.2834386850.00013583.71/265091/550357.454386850.00020693.71/17400285.904386850.00027203.71/132351112.482059830.00070804.81/7489由計(jì)算結(jié)果知水平風(fēng)荷載作用的彈性變形滿足要求。5.4風(fēng)荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算風(fēng)荷載作用下框架的彎矩、剪力和軸力圖見圖5-5、圖5-6。計(jì)算過程見表5-10至5-11。表5-10風(fēng)載作用下的柱端彎矩層次邊柱40.1754.601.2710.705.8630.17510.431.4522.3815.1520.17515.881.6331.2425.9310.17520.861.6341.0334.06續(xù)表5-10層次中柱40.338.541.6316.9113.8430.3319.361.7435.9633.7520.3329.491.8053.0853.0810.3338.741.8069.7369.73表5-11梁端風(fēng)載彎矩和軸力層次邊柱處中柱處剪力軸力∑Mc∑McAB梁BC梁邊柱中柱410.7-10.716.90.29-11.98-4.93-3.07-11.41-3.07-8.34328.2-28.249.80.29-35.27-14.53-8.39-33.59-11.45-33.5246.4-46.486.80.29-61.50-25.33-14.06-58.57-25.51-78.1167.0-67.01230.29-86.99-35.82-20.15-82.85-45.67-141圖5-5風(fēng)荷載作用下框架的彎矩圖〔〕圖5-6風(fēng)荷載作用下的剪力、軸力圖〔〕5.5恒荷載作用下的荷載效應(yīng)5.5.1構(gòu)造計(jì)算簡圖恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法。計(jì)算簡圖見圖5-7、5-8所示。圖5-7頂層荷載計(jì)算簡圖圖5-8底層、中間層荷載計(jì)算簡圖5.5.2等效均布荷載的計(jì)算圖5-7、5-8中框架梁上的作用荷載由矩形、梯形和三角形三局部組成?？芍苯痈鶕?jù)圖中荷載計(jì)算，也可根據(jù)固端彎矩相等的原那么，先將梯形分布荷載和三角形分布荷載化為等效均布荷載〔見圖5-9、5-10〕，等效均布荷載的計(jì)算公式見式〔5-2〕所示。圖5-9頂層等效均布荷載圖5-10底層、中間層等效均布荷載(5-2)式中—等效均布荷載；—梯形分布荷載峰值〔見圖5-11〕。。三角形分布荷載的等效公式：(5-3)式中—為三角形荷載峰值。圖5-11梯形荷載分布根據(jù)公式〔5-2〕、〔5-3〕，各層的等效均布荷載為：頂層：其它層：5.5.3梁、柱端彎矩計(jì)算用彎矩分配法計(jì)算梁、柱端的彎矩，考慮構(gòu)造是對稱的，取構(gòu)造的二分之一計(jì)算。除底層外其它各層柱的線剛度均乘0.9折減系數(shù)，除底層外其它各層柱的彎矩傳遞系數(shù)均取三分之一。修正后的梁柱線剛度見表5-12。表5-12梁柱線剛度層次梁/柱/2～42.8556.9332.392底層2.8556.9331.934中間層節(jié)點(diǎn)的分配系數(shù)和固端彎矩的計(jì)算：中間層A節(jié)點(diǎn)的分配系數(shù)：；中間層B節(jié)點(diǎn)分配系數(shù)：中間層固端彎矩計(jì)算：頂層和底層節(jié)點(diǎn)的分配系數(shù)和固端彎矩的計(jì)算方法同中間層。各層彎矩分配法計(jì)算過程如圖5-12到圖5-14，分配系數(shù)與固端彎矩計(jì)算結(jié)果見表5-13。表5-13分配系數(shù)與固端彎矩計(jì)算結(jié)果〔〕節(jié)點(diǎn)單元ABFAB端BA端BF端FB端分配系數(shù)頂層0.456--0.5440.3280.275--0.397--中層0.3130.3130.3740.2570.2150.2150.313底層0.2690.3330.3980.2580.1720.2650.315--端彎矩頂層42.2642.263.839-1.92中層48.5548.553.391-1.70底層48.5548.553.391-1.70圖5-12頂層彎矩分配過程〔〕圖5-13第三層的彎矩分配〔〕圖5-14第二層彎矩分配〔〕圖5-15底層彎矩分配〔〕5.5.4框架梁跨中彎矩計(jì)算根據(jù)上面求得的支座彎矩和各跨梁上作用的實(shí)際荷載，框架梁的跨中彎矩用〔5-4〕式計(jì)算?！?-4〕其中是在實(shí)際分布荷載作用下按簡支梁計(jì)算的跨中彎矩，如以以下列圖所示。圖5-16頂層跨中彎矩計(jì)算簡圖=5.12×3.32/8+21.177×1.95×(1.95/3+0.6)/2+0.62×21.177/2=66.225=2.12×3.32/8+(2.1/2)2×11.403/6=6.021圖5-17標(biāo)準(zhǔn)層跨中彎矩計(jì)算簡圖=5.12×8.993/8+17.55×1.95×(1.95/3+0.6)/2+0.62×17.55/2=75.175=2.12×3.32/8+(2.1/2)2×9.45/6=5.3035.5.5恒荷載作用下的荷載效應(yīng)疊加各層求得的彎矩圖得到整個(gè)框架構(gòu)造在恒載作用下的彎矩圖。很顯然，疊加后框架內(nèi)各節(jié)點(diǎn)彎矩并不一定能到達(dá)平衡，這是由于分層法計(jì)算誤差造成的?？蓪⒐?jié)點(diǎn)不平衡彎矩再分配一次作為修正，計(jì)算結(jié)果見圖5-18。考慮梁端由于塑性變形而產(chǎn)生的內(nèi)力重分布，將梁端彎矩予以降低，同時(shí)相應(yīng)加大梁的跨中彎矩，采用調(diào)幅系數(shù)取β=0.85。跨中彎矩用式計(jì)算，、為調(diào)幅后的彎矩〔見圖5-21〕。根據(jù)調(diào)幅后的彎矩值算出梁、柱的軸力、剪力，并且畫出軸力、剪力圖，見圖5-19、圖5-20。圖5-18恒荷載作用下的彎矩圖〔〕圖5-19恒荷載作用下的剪力圖〔〕圖5-20恒荷載作用下的軸力圖〔〕圖5-21恒荷載作用下調(diào)幅后的彎矩圖()5.6活荷載作用下的荷載效應(yīng)活荷載同時(shí)作用于所有框架梁上，跨中彎矩乘以1.1~1.2的系數(shù)，計(jì)算方法同上。5.6.1等效均布荷載的計(jì)算頂層其它層5.6.2框架梁、柱端彎矩計(jì)算頂層固端彎矩：中間層固端彎矩：分層法分配系數(shù)及活載作用下固端彎矩計(jì)算結(jié)果見表5-14。過程見圖5-24—圖5-26。5.6.3框架梁跨中彎矩計(jì)算根據(jù)求得的支座彎矩和各跨的實(shí)際荷載分布，按平衡條件計(jì)算框架梁在實(shí)際荷載作用下的跨中彎矩。框架梁在實(shí)際分布荷載作用下按簡支梁計(jì)算的跨中彎矩見圖5-27及5-28表5-14分配系數(shù)及固端彎矩計(jì)算結(jié)果〔〕節(jié)點(diǎn)單元ABFAB端BA端BF端FB端分配系數(shù)頂層0.456--0.5440.3280.275--0.397--中層0.3130.3130.3740.2570.2150.2150.313底層0.2690.3330.3980.2580.1720.2650.315--固端彎矩頂層3.233.230.243-0.121中層12.91412.9140.965-0.482底層12.91412.9140.965-0.482圖5-24活載下頂層彎矩分配〔〕圖5-25活載下標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配〔〕圖5-26活載下底層彎矩分配〔〕圖5-27活載作用下頂層跨中彎矩計(jì)算圖=(1.952/2+1.95×0.6)×5.1/2-1.952×(1.95/3+0.6)/2-0.62×1.95/2=5.1031.052×1.05/2-1.052×1.05/6=0.386圖5-28活載作用下標(biāo)準(zhǔn)層跨中彎矩計(jì)算簡圖=(7.8×1.95/2+7.8×0.6)×5.1/2-7.8×1.95/2×(1.95/3+0.6)-0.62×7.8/2=20.417=4.2×1.05/2×1.05-4.2×1.052/6=1.5445.6.4活載作用下的內(nèi)力圖圖5-29活載作用下的彎矩圖〔〕圖5-30活載作用下的剪力圖〔〕圖5-31活載作用下的軸力圖〔〕圖5-32活載作用下調(diào)幅后的彎矩圖〔〕6橫向框架內(nèi)力組合6.1框架梁內(nèi)力組合鑒于框架是對稱的，每層可取五個(gè)控制截面進(jìn)展計(jì)算，見圖6-1中的1、2、3、4、5截面，框架梁的內(nèi)力組合見附錄A。6.2框架柱的內(nèi)力組合柱的控制截面為上下端，見圖6-1所示的1～8截面。柱的內(nèi)力組合過程見附錄B。圖6-1梁柱控制截面7框架構(gòu)造配筋計(jì)算7.1框架梁配筋計(jì)算7.1.1梁的受彎承載力計(jì)算設(shè)計(jì)梁下部的正彎矩鋼筋時(shí)，由梁跨中及支座最大正彎矩處根據(jù)T形截面梁確定；設(shè)計(jì)梁上部的負(fù)彎矩鋼筋時(shí)，那么由支座負(fù)彎矩處根據(jù)矩形截面梁確定。梁的有效高度h0=500-35=465mm。因?yàn)椴黄鹂刂谱饔?，T形梁梁截面的翼緣長度：邊跨：；中跨：；采用C25混凝土:；縱向鋼筋：采用HRB335；箍筋：采用HPB235。假設(shè)M≤，那么為第一類T形截面，反之為第二類T形截面。如頂層AB跨跨中按T形截面進(jìn)展配筋計(jì)算。因?yàn)?1.0×11.9×1700×120×〔465-60〕=983.178KN·m>M=99.87kN·m屬于第一類T形截面<0.35(滿足)最小配筋率跨中取0.2%和%兩者中較大的，其中，取.實(shí)配220〔〕將下部跨中鋼筋全部伸入支座，那么支座截面可按受壓鋼筋的雙筋截面進(jìn)展計(jì)算受拉鋼筋，以按矩形截面計(jì)算A支座負(fù)筋為例。A支座截面：<0.35(滿足)最小配筋率支座取0.25%和%兩者中較大的，其中，取.實(shí)配420〔〕其它梁的配筋計(jì)算結(jié)果見附錄D中的表D1。7.1.2梁的斜截面受剪承載力計(jì)算為防止梁在屈服前發(fā)生剪力破壞，截面設(shè)計(jì)時(shí)，對剪力設(shè)計(jì)值進(jìn)展如下調(diào)整：〔7-1〕式中—梁端剪力增大系數(shù)，一級(jí)為1.3，二級(jí)為1.2，三級(jí)為1.1；—梁的凈跨；—梁在重力荷載代表值〔9度時(shí)高層建筑尚應(yīng)包括豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值〕作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設(shè)計(jì)值。重力荷載代表值的計(jì)算見附錄C中的表C1。梁斜截面剪力調(diào)整結(jié)果見附錄C中的附表C2。以第一層梁AB為例進(jìn)展斜截面配筋計(jì)算：由跨高比，得>故截面尺寸滿足要求梁端箍筋加密區(qū)取雙肢箍，s取min(8d,hb/4,100mm),s=100mm加密區(qū)的長度為max(1.5hb,500mm),取750mm。滿足要求。非加密區(qū)箍筋配置2@200。其它各梁的斜截面受剪承載力配筋計(jì)算結(jié)果見附錄D中的表D2。7.2框架柱配筋計(jì)算以B軸柱為例，底層采用C30混凝土，其它各層為C25混凝土。7.2.1柱的軸壓比驗(yàn)算因2115.656kN軸壓比：故B軸柱的軸壓比滿足要求?？蚣軜?gòu)造的變形能力與框架的破壞機(jī)制密切相關(guān)。一般框架，梁的延性遠(yuǎn)大于柱子，梁先屈服可使整個(gè)框架有較大的內(nèi)力重分布和能量消耗能力。假設(shè)極限層間位移增大，那么危及構(gòu)造承受垂直荷載的能力并可能使構(gòu)造成為機(jī)動(dòng)體系[9-15]。因此，在框架設(shè)計(jì)中，表達(dá)了“強(qiáng)柱弱梁〞，梁、柱端彎矩應(yīng)符合下述公式要求：二級(jí)框架：ΣMc≥1.2ΣMb〔7-2〕式中ΣMc--考慮地震作用組合的節(jié)點(diǎn)上、下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值之和。ΣMb--考慮地震作用組合的同一節(jié)點(diǎn)左、右梁端順時(shí)針或反時(shí)針方向截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和的較大值；一級(jí)抗震等級(jí)，當(dāng)兩端彎矩均為負(fù)彎矩時(shí)絕對值較小的彎矩值應(yīng)取為零。當(dāng)反彎點(diǎn)不在柱的層高范圍內(nèi)時(shí)，一、二、三級(jí)抗震等級(jí)的框架柱端彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)分別直接乘以系數(shù)1.4，1.2，1.1確定；框架頂層柱、軸壓比小于0.15的柱，柱端彎矩設(shè)計(jì)值可取地震作用組合下的彎矩設(shè)計(jì)值，其柱端彎矩調(diào)整見附錄C中的附表C3。地震反復(fù)作用，兩個(gè)方向的彎矩設(shè)計(jì)值均應(yīng)滿足要求，梁、柱的彎矩方向應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮。因采用對稱配筋，故取兩組中較大者計(jì)算配筋。由于框架構(gòu)造的底層柱過早出現(xiàn)塑性屈服，將影響整個(gè)構(gòu)造的變形能力，同時(shí),隨著框架梁塑性鉸的出現(xiàn)，由于塑性內(nèi)力重分布，底層柱的反彎點(diǎn)具有較大的不確定性，因此，對二級(jí)框架底層柱考慮1.15的彎矩增大系數(shù)?！沧ⅲ旱讓又笩o地下室的根基以上或地下室以上的首層〕。7.2.2柱正截面受彎承載力計(jì)算從柱的內(nèi)力組合表可以看出，1-3層均為小偏壓，4-5層為大偏壓。對于B軸底層柱應(yīng)選用M大N大的組合。最不利組合為：M=243.4kN·m，N=2115.656kN在彎矩中由水平作用產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值<75%Mmax。柱的計(jì)算長度1.0H=，，取。，取，那么：受力鋼筋選用420，實(shí)配As=1256mm2。另兩側(cè)分別配116鋼筋。對于B柱第二層：為小偏壓，應(yīng)選用M大N大的組合。最不利組合為：M=163.672kN·m,N=1620.901kN.在彎矩中由水平作用產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值<75%Mmax。柱的計(jì)算長度1.25H=，，取。，取，那么：受力鋼筋選用316，實(shí)配As=602.88mm2。另兩側(cè)分別配116鋼筋。對于B柱第四層：為大偏壓，應(yīng)選用M大N小的組合。最不利組合為：M=106.098kN·m,N=714.092kN.在彎矩中由水平作用產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值<75%Mmax柱的計(jì)算長度1.25H=，，取。，取，那么：受力鋼筋選用316，實(shí)配As=602.88mm2。另兩側(cè)分別配116鋼筋7.2.3垂直于彎矩作用平面的受壓承載力驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面的受壓承載力按軸心受壓計(jì)算。底層：查附表得=3130.05KN>滿足要求。第二層：查附表得滿足要求其余各層柱的正截面計(jì)算及配筋表見附錄D中的附表D3。7.2.4柱斜截面受剪承載力計(jì)算剪力設(shè)計(jì)值按下式調(diào)整:，剪力調(diào)整見附錄C中的附表C4。B柱一層最不利內(nèi)力：取，剪跨比所以因故<0構(gòu)造配筋，選配箍筋，那么，滿足要求。柱加密區(qū)箍筋最大間距為min(8d,150),所以加密區(qū)取復(fù)式箍。柱上端加密區(qū)的長度取max(h,Hn/6,500mm),取550mm。柱根加密區(qū)長度取500mm。8根基設(shè)計(jì)根基形式為柱下獨(dú)立根基；鋼筋混凝土根基,混凝土等級(jí)C25=11.9N/mm2=1.27N/mm2鋼筋HRB335=300N/mm2.暫定根基埋深2.10m,根據(jù)任務(wù)書選砂質(zhì)粘土層為地基持力層，土層承載力特征值為kPa，粘土γ=19.5KN/m3，e=0.64，IL=0.07，那么加權(quán)平均重度γw=19.5KN/m3。當(dāng)根基寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時(shí)，地基承載力特征值應(yīng)進(jìn)展修正，暫時(shí)先不考慮對根基寬度的修正。查?建筑地基根基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?，得承載力修正系數(shù)，，代入上式，得修正后的地基承載力特征值為：kPa8.1荷載計(jì)算1.由柱子傳至根基頂面的荷載：取兩組內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值：第一組=170.57KNm第二組=43.60KNm=2012.38KN=1884.61KN=53.15KN=15.43KN設(shè)計(jì)值:第一組=162.63KNm第二組=58.02KNm=2565.13KN=1937.85KN=101.03KN=34.35KN2.由根基梁傳至根基頂面的外墻重=1.8×3.9×6.29+3.9×2.1×0.4=64.86KN根基梁截面取300×450mm=0.6×0.3×7.8×25=35.1KN=+=64.86+35.1=99,96KN8.2根基底面尺寸N+=2565.13+99.96=2565.09KN根基底面至地面高度A=2.1mN=2565.09+2.1×20.0×按軸心受壓估計(jì)2565.09+2.1×20.0×按偏心受壓估計(jì)(1.1~1.4)=5.84~7.48取A=b×l=2.1×3.0W=1/6=4.5根基自重==20×3.0×2.1×2.1=378KN4.基底面標(biāo)準(zhǔn)值組合的內(nèi)力值第一組:2012.38+129.96+378=2520.34KN170.57+53.15×1.2+129.96×0.31=274.64KNM第二組:1884.61+129.96+378=2392.57KN43.60+53.15×1.2+129.96×0.31=147.67KNM5.根基底面壓力驗(yàn)算:第一組第二組根基底面尺寸合理8.3根基高度驗(yàn)算第一組:2565.13+0.6×129.96=2621.08KN162.63+101.03×0.6+129.96×0.31=324.15KNM=0.12mA=3.0/2-0.124=1.38m第二組:1884.61+129.96+378=2392.57KN43.60+53.15×1.2+129.96×0.31=147.67KNM以第一組基底凈反力驗(yàn)算3>0.5+2×0.615=1.81m=0.7×0.97×1.27×(500+615)×615=1148.37KN>滿足要求8.4底面配筋〔1〕根基偏心方向Ⅰ-Ⅰ截面〔柱邊〕：柱邊凈反力：懸臂局部凈反力平均值:彎矩：截面〔變階處〕：柱邊凈反力：懸臂局部凈反力平均值:彎矩：比較和應(yīng)按配筋，實(shí)際配??16@120，,符合構(gòu)造要求〔2〕根基受軸壓方向因該根基受單向偏心荷載作用，所以在根基受軸壓方向的基底反力可按均布分布計(jì)算.取計(jì)算.比較和應(yīng)按配筋，實(shí)際配1212@200，,符合構(gòu)造要求.結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)階段尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是對我們大學(xué)階段所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，不但使我們各方面的知識(shí)系統(tǒng)化，而且使所學(xué)知識(shí)實(shí)踐化。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是某教學(xué)樓。在此工程的研究中，可以進(jìn)一步的了解教學(xué)樓設(shè)計(jì)的基本原理、基本方法和技能，并在這根基上，選擇合理的構(gòu)造配合教學(xué)樓整體規(guī)劃，形成獨(dú)特風(fēng)格的建筑外觀，給人們帶來舒適工作環(huán)境的同時(shí)，也給人以新的認(rèn)識(shí)。本設(shè)計(jì)過程，涉及?房屋建筑學(xué)?、?構(gòu)造力學(xué)?、?混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)原理?、?混凝土及砌體工程?、?土木工程制圖?等專業(yè)課程的根基知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中還要結(jié)合有關(guān)建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)和PKPM軟件的學(xué)習(xí)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，要求我們了解并且掌握建筑設(shè)計(jì)的全過程，培養(yǎng)我們獨(dú)立分析解決實(shí)際問題的能力及創(chuàng)新能力，并鍛煉我們調(diào)查研究，收集資料查閱資料及閱讀中、外文文獻(xiàn)的能力，使我們能受到類似與工程師的基本訓(xùn)練由于整個(gè)設(shè)計(jì)過程分為建筑、構(gòu)造兩個(gè)個(gè)局部，在各個(gè)局部都有專業(yè)教師指導(dǎo)，這樣可以是我們對知識(shí)進(jìn)展更深一步的研究。并且各個(gè)局部都要參考一些專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)如：建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)的基本原那么，是制定工業(yè)與民用建筑構(gòu)造荷載標(biāo)準(zhǔn)、鋼構(gòu)造、薄壁型鋼構(gòu)造、混凝土構(gòu)造、砌體構(gòu)造、木構(gòu)造等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及地基根基和建筑抗震等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵守的準(zhǔn)那么，這些標(biāo)準(zhǔn)均應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)的要求制定相應(yīng)的具體規(guī)定。制定其它土木工程構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可參照此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原那么。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中必須以各種標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，所以在設(shè)計(jì)中可以通過學(xué)習(xí)和查閱標(biāo)準(zhǔn)的過程加強(qiáng)對建筑各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的熟悉。設(shè)計(jì)的內(nèi)容是對整棟建筑物的構(gòu)造設(shè)計(jì)，所以對專業(yè)知識(shí)的要求非常高。這表示通過這次設(shè)計(jì)可以加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的融會(huì)貫穿，加強(qiáng)對構(gòu)造設(shè)計(jì)以及施工過程的直觀認(rèn)識(shí)，為今后能順利地適應(yīng)工作環(huán)境，把握工作時(shí)機(jī)奠定堅(jiān)實(shí)的根基?？偨Y(jié)與體會(huì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)三年所學(xué)知識(shí)的一次回憶和總結(jié)。為了準(zhǔn)備這次設(shè)計(jì)，導(dǎo)師帶著我們到施工現(xiàn)場觀察學(xué)習(xí)，學(xué)院還請?jiān)O(shè)計(jì)院的人員做了專題講座。從中我學(xué)到了很多東西，雖然是粗枝大葉的但是對我們的設(shè)計(jì)全過程有了個(gè)整體性的了解。在兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)習(xí)到了很多東西，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)和暴露了自己的缺乏，總體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)，現(xiàn)把它逐一列出，也便于自己在今后學(xué)習(xí)中作為借鑒之用。