某六層教學(xué)樓畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū).doc

第一章 工程概況1.1工程概況:1. 工程名稱(chēng)：江西省九江市某XXXXX2. 建筑類(lèi)型：采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。3. 建筑高度：六層教學(xué)樓，高度22.6米。4 .抗震設(shè)防：建筑地點(diǎn)按7度設(shè)防，處在設(shè)計(jì)地震第一組，三級(jí)抗震。5. 基本風(fēng)壓：0=0.35KN/m2。6. 基本雪壓：s0=0.40KN/m2。7. 建筑場(chǎng)地類(lèi)別為類(lèi)。8. 活荷載：屋面0.5 kN/m2 樓面2.0kN/m2 走廊2.5kN/。 第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 1.人體尺度和人體活動(dòng)所需的空間尺度。2.(1) 建筑物中設(shè)備的尺寸，踏步、窗臺(tái)、欄桿的高度，門(mén)洞、走廊、樓梯的寬度和高度，以至各類(lèi)房間的高度和面積大小。都和人體尺度以及活動(dòng)所需的空間尺度直接或間接有關(guān)，因此人體尺度和人體活動(dòng)所需的空間尺度，是確定建筑空間的基本依據(jù)之一。 （2）辦公用品、設(shè)備的尺寸和使用它們必要的空間。 （3）溫度、濕度、日照、雨雪、風(fēng)向、風(fēng)速等氣候條件。 （4）地形、地質(zhì)條件和地震烈度。 3.本設(shè)計(jì)為地震區(qū)的房屋。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮：選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地和地基。房屋設(shè)計(jì)的體型，應(yīng)該盡可能規(guī)整，簡(jiǎn)潔，避免在建筑平面及體型上的凸凹。采用必要的加強(qiáng)房屋整體性的構(gòu)造措施，不做或少做地震時(shí)容易倒塌脫落的建筑附屬物，女兒墻等須作加固處理。從材料選用和構(gòu)造做法上盡可能減輕建筑物的自重，特別是減輕屋頂和圍護(hù)墻的重量。 4.建筑模數(shù)和模數(shù)制。 2.2 設(shè)計(jì)原則 1滿(mǎn)足建筑物的功能要求。為人們的生產(chǎn)和生活活動(dòng)創(chuàng)造良好的環(huán)境，是建筑設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。合理設(shè)置門(mén)窗洞口的大小，合理安排廁所辦公室以及會(huì)議室的位置大小，采光和通風(fēng)要好。 采用合理的技術(shù)措施 正確選用建筑材料，根據(jù)建筑空間組合的特點(diǎn)，選擇合理的結(jié)構(gòu)、施工方案，使房屋堅(jiān)固耐久、建造方便、縮短工期。 2.具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。建造房屋是一個(gè)復(fù)雜的物質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程，需要大量的人力、物力和資金，在房屋的設(shè)計(jì)和建造中，要因地制宜、就地取材，盡量做到節(jié)省勞動(dòng)力，節(jié)約建筑材料和資金。設(shè)計(jì)和建造房屋要有周密的計(jì)劃和核算，重視經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的客觀規(guī)律，講究經(jīng)濟(jì)效果。房屋設(shè)計(jì)的使用要求和技術(shù)措施，要和相應(yīng)的造價(jià)、建筑標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)。 3考慮建筑美觀要求。 建筑物是社會(huì)的物質(zhì)和文化財(cái)富，它在滿(mǎn)足使用要求的同時(shí)，還需要考慮如人們對(duì)建筑物在美觀方面的要求，考慮建筑物所賦予人們?cè)诰裆系母惺?。建筑設(shè)計(jì)要努力創(chuàng)造具有我國(guó)時(shí)代精神的建筑空間組合與建筑形象。歷史上創(chuàng)造的具有時(shí)代印記和特點(diǎn)的各種建筑形象，往往是一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族文化傳統(tǒng)寶庫(kù)中的重要組成部分。 4.符合總體規(guī)劃要求。 單體建筑是總體規(guī)劃中組成部分，單體建筑應(yīng)符合總體規(guī)劃提出的要求。建筑物的設(shè)計(jì)還要充分考慮和周?chē)h(huán)境的關(guān)系，例如原有建筑的狀況，道路的走向，基地面積大小以及綠化等方面和擬建建筑物的關(guān)系。新設(shè)計(jì)的單體建筑，應(yīng)是所在基地形成協(xié)調(diào)的室內(nèi)外空間組合、良好的室外環(huán)境。 2.3 建筑方案的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)資料可選用框架結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱剛性連接的骨架結(jié)構(gòu)，其傳力途徑為板梁柱基礎(chǔ)地基。 選擇依據(jù)：1.優(yōu)點(diǎn)多：鋼筋混凝土造價(jià)低，材料資源豐富，易于就地取材。耐久性好，不需要經(jīng)常保養(yǎng)和維修。耐火性好。整體性好，對(duì)于抵抗地震作用具有較好的性能。具有可塑性，可以根據(jù)需要澆制成各種形式和尺寸的構(gòu)件。合理的發(fā)揮材料性能，節(jié)約鋼材，降低造價(jià)。2.建筑功能強(qiáng)：框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，可以做成有較大空間的房間，而且分隔靈活，也可以用隔墻分隔成小空間，或拆除隔墻改為大房間，使用靈活。外墻采用非承重墻體，使立面設(shè)計(jì)靈活多變，可采用輕便隔墻和外墻，可大大降低房間自重，節(jié)約材料。3.從結(jié)構(gòu)的受力性能來(lái)分析：對(duì)于地震地區(qū)來(lái)說(shuō)，框架結(jié)構(gòu)，不僅受豎向荷載，還受水平地震作用，在水平力作用下，框架的側(cè)移由兩部分組成，第一部分由梁柱的彎曲變形產(chǎn)生，第二部分由柱的截面尺寸變形產(chǎn)生（彎曲變形）框架的抗側(cè)移剛度主要取決于梁柱的截面尺寸。通常，梁柱截面慣性矩小，側(cè)向變形較大。 2.4. 建筑體型的設(shè)計(jì) 1.反映建筑功能要求和建筑類(lèi)型的特征： 不同功能要求和建筑類(lèi)型，具有不同的內(nèi) 部空間組合特點(diǎn)，房間的外部形象也相應(yīng)地表現(xiàn)這些建筑類(lèi)型的特征。本設(shè)計(jì)底層為超市和餐廳，上面幾層均為寫(xiě)字樓，在頂層設(shè)有大會(huì)議室。為了滿(mǎn)足大會(huì)議室超市和餐廳的需要，體形上采用底層和頂層高于標(biāo)準(zhǔn)層。另外由于該建筑物層數(shù)高于四層，根據(jù)防火要求至少應(yīng)設(shè)置兩部落地樓梯。而室內(nèi)落地樓梯只有一部所以在建筑物的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)外掛樓梯。 2.結(jié)合材料性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工技術(shù)的特點(diǎn)：該結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻體為粉煤灰加氣混凝土砌塊圍護(hù)墻。由于墻體并不承重，所以立面上門(mén)窗的設(shè)置和開(kāi)啟游樂(lè)很大的靈活性。可以在不同的層或同一層不同的位置采用不同的窗戶(hù)，有的可以用橫向有的可以用縱向的窗戶(hù)。柱子采用外露的柱子。形成節(jié)奏鮮明的立面構(gòu)圖，顯示了框架房屋的外形特點(diǎn)。 以高強(qiáng)度的鋼材、鋼筋混凝土等材料構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)，不僅為室內(nèi)的大型活動(dòng)提供了理想的使用空間，同時(shí)各種形式的空間結(jié)構(gòu)也極大的豐富了建筑物的外部形象。是建筑物的體形和立面能夠結(jié)合材料的力學(xué)性能，具有很好的表現(xiàn)力。 3、掌握建筑標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：建筑體形和立面的設(shè)計(jì)，應(yīng)該遵循設(shè)計(jì)方針政策，根據(jù)房屋的使用性質(zhì)和規(guī)模、嚴(yán)格掌握國(guó)家規(guī)定的建筑標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。建筑外型設(shè)計(jì)的任務(wù)，應(yīng)該在合理滿(mǎn)足使用要求的前提下，用較少的投資建造起簡(jiǎn)潔、明朗、樸素、大方以及和周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)的建筑物來(lái)。 4、適應(yīng)基地環(huán)境和建筑規(guī)劃的群體布局 ：?jiǎn)误w建筑是規(guī)劃群體中的一個(gè)局部，擬建房屋的體型、立面、內(nèi)外空間組合以至建筑風(fēng)格等方面，要認(rèn)真考慮和規(guī)劃中建筑群體的配合。同時(shí)，建筑物所在地區(qū)的氣候、地形、道路、原有建筑物以及綠化等基地環(huán)境，也是影響建筑體型和立面設(shè)計(jì)的重要因素。 5、符合建筑造型和立面構(gòu)圖的一些規(guī)律 ： 必須符合建筑造型和立面構(gòu)圖的一些規(guī)律，例如比例尺度、完整均衡、變化統(tǒng)一，以及韻律和對(duì)比等等。 2.5平面的設(shè)計(jì) 1. 使用房間的設(shè)計(jì)要求： （1）房間的面積、形狀和尺寸要滿(mǎn)足室內(nèi)實(shí)用活動(dòng)和家具、設(shè)備合理布置的要求 。（2）門(mén)窗的大小和位置，考慮房間的出入方便，疏散安全，采光通風(fēng)良好。 （3）房間的構(gòu)成應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置合理，施工簡(jiǎn)便，也要有利于房間之間的組合，所用材料要符合相應(yīng)的建筑標(biāo)準(zhǔn) 。（4）室內(nèi)空間以及地面、墻面和構(gòu)件細(xì)部，要考慮人們的使用和審美要求 。2 .使用房間的面積、形狀和尺寸：使用房間面積的大小主要是考慮房間內(nèi)部活動(dòng)的特點(diǎn)、使用人數(shù)的多少等。為了滿(mǎn)足敞開(kāi)式辦公的使用要求可以在兩端設(shè)置兩個(gè)較大的辦公室。另外還要滿(mǎn)足人們對(duì)室內(nèi)空間的觀感，這也是確定房間平面形狀的和尺寸的重要因素。 3 .門(mén)窗在房間平面中的布置： 門(mén)窗的大小和數(shù)量是否恰當(dāng)，它們的位置和開(kāi)啟方式是否合適，對(duì)房間的平面使用效果也有很大影響。 （1）門(mén)的寬度、數(shù)量和開(kāi)啟方式 房間平面中門(mén)的最小寬度，是由通過(guò)人流多少和搬進(jìn)房間家具、設(shè)備的大小決定的。該設(shè)計(jì)中房間內(nèi)門(mén)的寬度取 1000mm，門(mén)的數(shù)量根據(jù)防火要求如果室內(nèi)人數(shù)多于 50 人或房間面積大于 60 平方米時(shí)至少需要兩個(gè)門(mén)。門(mén)廳對(duì)外出入口的總寬度，應(yīng)不小于通向該門(mén)廳的過(guò)道、樓梯寬度的總和。 （2）房間平面中門(mén)的位置，房間平面中門(mén)的位置應(yīng)考慮室內(nèi)交通路線(xiàn)簡(jiǎn)潔和安全疏散的要求，門(mén)的位置還對(duì)室內(nèi)使用面積能否充分利用、以及組織室內(nèi)穿堂風(fēng)等關(guān)系很大。門(mén)一般設(shè)置在緊貼墻，不設(shè)置垛。房間平面中門(mén)的位置，寫(xiě)字樓房間門(mén)至安全出口的最大距離應(yīng)為 40m 。 （3）窗的大小和位置 房間中窗的大小和位置，主要根據(jù)室內(nèi)采光、通風(fēng)要求來(lái)設(shè)置。采光方面，窗的大小直接影響到室內(nèi)照明是否足夠，窗的位置關(guān)系到室內(nèi)照度是否均勻。 4.輔助房間的平面設(shè)計(jì)，廁所等輔助房間通常是根據(jù)建筑物的使用特點(diǎn)和使用人數(shù)的多少，先確定所需設(shè)備的個(gè)數(shù)。根據(jù)計(jì)算所得的設(shè)備數(shù)量，考慮在整幢建筑物中廁所的糞檢情況，最后在建筑平面組合中，根據(jù)整幢房屋的使用要求適當(dāng)調(diào)整并確定這些輔助房間的面積、平面形勢(shì)和尺寸。筆下文學(xué)--筆趣閣2.6 立面的設(shè)計(jì) 建筑立面是表示房屋四周的外部形象。立面設(shè)計(jì)是由許多構(gòu)部件所組成的。恰當(dāng)?shù)拇_定立面中組成部分和構(gòu)部件的比例和尺度，運(yùn)用節(jié)奏韻律、虛實(shí)對(duì)比等規(guī)律，設(shè)計(jì)出體型完整、形式與內(nèi)容統(tǒng)一的建筑立面，是立面設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。 1 尺度和比例：尺度正確和比例協(xié)調(diào)，是使立面完整統(tǒng)一的重要方面。比例協(xié)調(diào)首先要求結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的合理性，同時(shí)也要符合立面構(gòu)圖的美觀要求。 2 節(jié)奏感：突出墻面的柱子簡(jiǎn)單的把立面進(jìn)行了豎向劃分。使整個(gè)結(jié)構(gòu)既整體統(tǒng)一又富有節(jié)奏變化。 3 材料質(zhì)感和色彩配置：材料采用白色瓷磚貼面，平整而光滑的瓷磚，感覺(jué)比較輕巧。以白色為主的立面色調(diào)，常使人感覺(jué)明快、清新。 第三章 結(jié)構(gòu)計(jì)算和結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的確定3.1 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行了建筑平面、立面及剖面設(shè)計(jì)，填充墻采用240，樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取100mm。根據(jù)房屋使用要求，層高為3.6m（底層高度由基礎(chǔ)頂面算至一層樓板底面，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高是根據(jù)室內(nèi)外高差0.45m，場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件有填土層0.55m等確定的）。3.2 選擇承重方案該建筑為教學(xué)樓，房間布局較為整齊規(guī)則，且教學(xué)樓不需要考慮太大空間布置，豎向荷載的傳力途徑：樓板的均布活載和恒載經(jīng)次梁間接或直接傳至主梁，再由主梁傳至框架柱，最后傳至地基。根據(jù)以上樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳力途徑，本辦公樓框架的承重方案為橫向框架承重方案，這可使橫向框架梁的截面高度大，增加框架的橫向側(cè)移剛度。所以采用橫向框架承重方案，四柱三跨不等跨的形式。柱網(wǎng)布置形式柱網(wǎng)圖3-1。 圖3-1 柱網(wǎng)圖3.3 梁、柱截面尺寸估算橫 梁：,取,取縱 梁: 取取次 梁： 取 取各層梁截面尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)如下表，表3-1 梁截面尺寸(mm)及各層混凝土強(qiáng)度等級(jí)層次混凝土強(qiáng)度等級(jí)橫梁bh縱梁次梁AB跨，CD跨BC跨16C353006003004003006002004003.4 柱的截面尺寸估算根據(jù)柱的軸壓比限值按下列公式計(jì)算:a) 柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值 N =Fg E n 注： 考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù),邊柱取1.3，中柱取1.25；NF 按簡(jiǎn)支狀態(tài)計(jì)算柱的負(fù)載面積；g E為折算在單位面積上的重力荷載代表值，近似的?。?215）kN/m2；n 為驗(yàn)算截面以上的樓層層數(shù)。A=N/(N fc) 注：N為框架柱軸壓比限值，本方案為三級(jí)抗震等級(jí)，查建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001取0.9。fc 為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C35 為16.7N/mm2。b) 計(jì)算過(guò)程：對(duì)于邊柱： N =Fg E n =1.33.3515610=1930500NA=128443mm對(duì)于中柱：N =Fg E n =1.254.8515610=2784375NA=185255mm取柱子截面為正方形，則邊柱和中柱截面高度分別為358mm和430mm。根據(jù)上述結(jié)果，并綜合考慮其它因素，本設(shè)計(jì)柱截面尺寸取值如下：16層 600mm600mm 基礎(chǔ)選用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面距室外地面為550mm。框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，取頂層柱的形心線(xiàn)作為框架柱的軸線(xiàn)，梁軸線(xiàn)取至板頂，26層高度即為層高，取3.6m；底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板頂，即h13.6+0.45+0.554.6m。見(jiàn)下圖圖3-2 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖3.5 計(jì)算梁、柱的線(xiàn)剛度梁線(xiàn)剛度計(jì)算梁柱混凝土標(biāo)號(hào)均為，。在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆樓面或預(yù)制樓板但只有現(xiàn)澆層的樓面，可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側(cè)移?？紤]這一有利作用，在計(jì)算梁的截面慣性矩時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取，對(duì)中框架梁取。 表3-2 橫梁線(xiàn)剛度計(jì)算表Ec/(N/mm2)bh/mmmmI0/mm4/mmECI0/Nmm2ECI/Nmm邊橫梁3.151043006005.410966002.6010103.91010走道梁3.151043004001.2710930001.2310102.251010柱線(xiàn)剛度計(jì)算表3-3 柱線(xiàn)剛度Ic計(jì)算表層次/mmEc/(N/mm2)bh/mmmmIc/mm4ECIc/Nmm146003.15104 600600 10.81097.410102536003.1510460060010.81099.4510103.6 計(jì)算柱的側(cè)移剛度柱的側(cè)移剛度D計(jì)算公式：其中為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，為梁柱線(xiàn)剛度比，不同情況下，、取值不同。對(duì)于一般層： 對(duì)于底層： 表3-4 橫向框架柱側(cè)移剛度D計(jì)算表層次層高 (m)柱根數(shù)N/mm2-63.6 邊柱2 0.4130.1711496372978中柱2 0.6510.239215261 4.60 邊柱2 0.5290.4071708073188中柱2 0.810.47519514D1/D2=73188/729780.7，該框架為規(guī)則框架。圖3-3框架計(jì)算簡(jiǎn)圖第四章 荷載計(jì)算4.1 屋面及樓面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面(不上人)屋面為剛性防水屋面40厚的C20細(xì)石混凝土保護(hù)層 230.040.92kN/m23厚1：3石灰砂漿隔離層 0.00317=0.0513kN/m2卷材防水層 0.320厚的1：2.5水泥砂漿找平層 200.020.4kN/m2100厚的鋼筋混凝土板 250.10=2.5kN/m220厚水泥砂漿找平層 200.020.4kN/m212厚紙筋石灰抹底 0.160kN/m2合計(jì) 4.98kN/m214層樓面(水磨石樓面)15厚的1：2白水泥白石子(摻有色石子)磨光打蠟 180.0150.27kN/m220厚的1：3水泥砂漿找平層 200.020.40kN/m2現(xiàn)澆100厚的鋼筋混凝土樓板 250.12.5kN/m23厚細(xì)石粉面 160.0030.048kN/m28厚水泥石灰膏砂漿 140.0080.112kN/m2合計(jì) 3.33kN/m24.2 屋面及樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值不上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.50kN/m2樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0kN/m2走廊活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.5kN/m2屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0.4kN/m24.3 梁、柱、墻、窗、門(mén)重力荷載計(jì)算查規(guī)范得以下自重，外墻面為面磚墻面自重： 0.5 kN/m2混凝土空心小砌塊 11.8 kN/m24.3.1梁自重計(jì)算邊橫梁自重： 0.30.6254.5kN/m 粉刷： （0.6-0.1）0.048170.408 kN/m 合計(jì) 4.908 kN/m中橫梁自重 : 0.30.4252 kN/m 粉刷： 0.40.105170.714 kN/m 合計(jì) 2.714 kN/m縱梁自重： 0.30.6254.5 kN/m 粉刷： 0.50.048170.408 kN/m 合計(jì) 4.908 kN/m次梁自重： 0.20.4252 kN/m 粉刷： 0.30.045170.23 kN/m合計(jì) 2.23 kN/m 4.3.2柱自重： 0.60.6259 kN/m貼面及粉刷： (0.64-0.22) 0.0217=0.68 kN/m合計(jì) 9.68 kN/m女兒墻自重(含貼面和粉刷)：0.90.022170.2150.93.312 kN/m 內(nèi)外墻自重(含貼面和粉刷)： 0.2150.022173.68 kN/m4.4 計(jì)算重力荷載代表值：4.4.1 第5層的重力荷載代表值：屋面恒載： (6.62+3.3)54.98410.85 kN女兒墻： 3.3125233.12 kN 縱橫梁自重： 4.90845+26.64.908+252.23+3.2.17321.315 kN半層柱自重： (9.683.64) 0.569.70 kN半層墻自重：40.99+54.8+(3.6-0.5) (6.6+0.6-0.4)=116.87 kN屋面雪載： (6.62+3.3)50.4=33 kN恒載+0.5雪載： 410.85+33.12+197.79+69.70+116.87+0.533844.83 kN 4.4.2： 24層的重力荷載代表值樓面恒載： (6.62+3.)53.33274.725kN上下半層墻重： 116.87+116.87=233.58 kN縱橫梁自重： 197.79 kN上半層柱+下半層柱： 69.70+69.70139.4 kN樓面活荷載： 5(6.622+3.2.5)173.25 kN恒載+0.5活載： 274.725+233.58+197.79+139.4+0.5173.25812.13 kN4.4.3 一層的重力荷載代表值：樓面恒載： 274.725 kN上.下半層墻自重：(a) 外縱墻: 40.09+3.68(4.6-0.7) (5-0.252)-31.01=73.66 kN(b) 內(nèi)縱墻:54.8+3.68(4.6-0.7) (5-0.252)-16.70=102 68kN(c )橫墻：86.70+(6.6+0.5-0.22)(4.6-0.5)3.68=187.79 kN 縱橫梁自重： 197.79 kN上半層自重： 69.70 kN下半層自重： 0.59.684.64)=89.06 kN樓面活荷載： 173.25 kN恒載+0.5樓面活載：274.725+73.66+102.68+187.79+197.79+69.7+89.06+173.25/2=1082.03 kN則一榀框架總重力荷載代表值為：Gi=G1+G2+G3+G4+G5+G6=844.83+812.134+1082.03=5175.38 kN第五章 橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算5.1 橫向水平地震作用下的框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算和側(cè)移計(jì)算5.1.1 橫向自振周期的計(jì)算運(yùn)用頂點(diǎn)位移法來(lái)計(jì)算，對(duì)于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，基本自振周期可按下式來(lái)計(jì)算：式中， 計(jì)算結(jié)構(gòu)基本自振周期用的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移，即假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值作為水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移；結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，取0.7；故先計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移，計(jì)算過(guò)程如下表： 表5-1 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想位移計(jì)算層次684483844837297811892461458211316569672978233223425482113246909729783475210933821133281227297846181761828211346933572978576113011082035175387318872397239由上表計(jì)算基本周期， 5.1.2 水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算該建筑結(jié)構(gòu)高度遠(yuǎn)小于40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切為主，因此用底部剪力法來(lái)計(jì)算水平地震作用。首先計(jì)算總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值即底部剪力。 式中， 相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)；結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值的85；=0.85Gi=0.855175.38=4399.1九江地區(qū)特征分區(qū)為一區(qū)，又場(chǎng)地類(lèi)別為類(lèi)，查規(guī)范得特征周期查表得，水平地震影響系數(shù)最大值由水平地震影響系數(shù)曲線(xiàn)來(lái)計(jì)算，1=max=0.08=0.0487式中， 衰減系數(shù)，0.05時(shí)，取0.9；FEK=1 Geq=0.04874399.1=214.24kN因?yàn)橐驗(yàn)門(mén)1=0.608s1.4 Tg=0.49,所以考慮頂部附加水平地震作用，即n=0.08 T1+0.07=0.118F=n FEK =214.240.118=25.3KN則質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用為：一般層：(1-n)首層：(1-n)+ F式中：、分別為集中于質(zhì)點(diǎn)i、j的荷載代表值；、分別為質(zhì)點(diǎn)i、j的計(jì)算高度。具體計(jì)算過(guò)程如下表，各樓層的地震剪力按 來(lái)計(jì)算，一并列入表中， 表5-2 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算表層次622.6884.861909371.878.1519812.131542842.72120.82415.4812.131250734.72155.45311.8812.13958326.53181.9828.2 812.13665920.09200.4214.61082.03497713.78214.2468247各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見(jiàn)圖圖5-1 橫向水平地震作用及層間地震剪力 5.1.3 水平地震作用下的位移驗(yàn)算用D值法來(lái)驗(yàn)算框架第層的層間剪力、層間位移及結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移分別按下式來(lái)計(jì)算： 計(jì)算過(guò)程見(jiàn)下表，表中計(jì)算了各層的層間彈性位移角。 表3-3 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算層次678.1729781.9913.29736001/32795120.82729781.712.19736001/21184155.45729782.8810.49736001/16453181.98729782.5618.30936001/14062200.427297828215.74836001/12761214.24731882.9272.92746001/1225由表中可以看到，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層，1/12251/550,滿(mǎn)足要求。5.1.4 水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算將層間剪力分配到該層的各個(gè)柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反彎點(diǎn)高度來(lái)求柱上、下端的彎矩。柱端剪力按下式來(lái)計(jì)算： 柱上、下端彎矩、按下式來(lái)計(jì)算 式中： i層j柱的側(cè)移剛度；h為該層柱的計(jì)算高度。 y-反彎點(diǎn)高度比。標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高比，根據(jù)上下梁的平均線(xiàn)剛度，和柱的相對(duì)線(xiàn)剛度的比值，總層數(shù)，該層位置查表確定。 上下梁的相對(duì)線(xiàn)剛度變化的修正值，由上下梁相對(duì)線(xiàn)剛度比值 及查表得。 上下層層高變化的修正值，由上層層高對(duì)該層層高比值及查表。下層層高對(duì)該層層高的比值及查表得。需要注意的是是根據(jù)表：倒三角形分布水平荷載下各層柱標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比查得。 表5-4 各層邊柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次y63.678.1729781496315.620.4130.243.2611.2553.6120.82729781496324.160.4130.3556.5330.4443.6155.45729781496331.090.4130.4067.1544.7733.6181.98729781496336.40.4130.4572.0758.9723.6200.42729781496340.080.4130.5762.0482.2414.6214.24731881708049.990.5290.8045.99143.97 表5-5 各層中柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次Y63.678.1729782152622.960.6510.357.8624.853.6120.82729782152635.520.6510.476.7251.1543.6155.45729782152645.70.6510.4590.4974.0333.6181.98729782152653.50.6510.4594.386.6723.6200.42729782152658.920.6510.5791.21120.914.55214.24731881951457.110.810.6591.95170.76注：表中彎矩單位為,剪力單位為kN。對(duì)于邊跨梁端彎矩，由節(jié)點(diǎn)平衡原理計(jì)算 Mbi=對(duì)于中跨梁端彎矩，由于梁端彎矩與梁的線(xiàn)剛度成正比梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式來(lái)計(jì)算 表5-6 梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算層次邊梁走道梁柱軸力邊柱N中柱N643.2636.656.612.1121.1521.153.0014.112.1114.1567.7864.36.620.0137.1237.123.0024.7532.1238.85497.5989.806.628.3951.8451.843.0034.5660.5173.413116.84114.096.634.9965.8765.873.0043.9195.51117.322121.01112.776.635.4265.1165.113.0043.41130.92160.731128.23134.666.639.8377.7477.743.0051.84170.75212.57水平地震作用下框架的彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力圖如圖所示： 圖5-2 左地震作用下框架彎矩圖圖5-3 左地震作用下梁端剪力及柱軸力圖（由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，各畫(huà)半邊）5.2 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算5.2.1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)按下式來(lái)計(jì)算： 式中， 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）高度Z處的風(fēng)振系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)，風(fēng)壓高度變化系數(shù)基本風(fēng)壓（kN/m2）由荷載規(guī)范，九江地區(qū)重現(xiàn)期為50年的基本風(fēng)壓:=0.35KN/m，地面粗糙度為B類(lèi)。風(fēng)載體型系數(shù)由荷載規(guī)范第7.3節(jié)查得： =0.8（迎風(fēng)面）和=-0.5（背風(fēng)面）。荷載規(guī)范規(guī)定，對(duì)于高度大于30m，且高寬比大于1.5的房屋結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù)來(lái)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。本設(shè)計(jì)中，房屋高度H=22.6 30m，H/B=22.6/18=1.25 1.5，則不需要考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響，取=1.0。 將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載，如下表： 表5-7 風(fēng)荷載計(jì)算層次Z(m) 61.01.322.051.280.3513.59.989.9851.01.318.451.220.351811.2521.2341.01.314.851.140.351810.5131.7431.01.311.251.040.35189.5941.3321.01.37.651.00.35189.2250.5511.01.34.051.00.3519.1259.3159.86 其中，A為一榀框架各層節(jié)點(diǎn)的受風(fēng)面積，取上層的一半和下層的一半之和，頂層取到女兒墻頂，底層只取到下層的一半。注意底層的計(jì)算高度應(yīng)從室外地面開(kāi)始取。圖5-4 等效節(jié)點(diǎn)集中風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖(kN)5.2.2 風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算 根據(jù)水平荷載，計(jì)算層間剪力，再依據(jù)層間側(cè)移剛度，計(jì)算出各層的相對(duì)側(cè)移和絕對(duì)側(cè)移。計(jì)算過(guò)程如下表，表5-8 風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算層次69.989.98729780142961/25714511.2521.23729780.3 283 1/20000410.5131.74729780.45 252 1/800039.5941.33729780.58 209 1/620729.2250.55729780.7 151 1/514219.3159.86731880.81 081 1/4497由表可以看出，風(fēng)荷載作用下框架的最大層間位移角為一層的1/4497，小于1/550，滿(mǎn)足規(guī)范要求。5.2.3 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算計(jì)算方法與地震作用下的相同,都采用D值法。在求得框架第I層的層間剪力后，I層j柱分配到的剪力以及柱上、下端的彎矩、分別按下列各式計(jì)算： 柱端剪力計(jì)算公式為柱端彎矩計(jì)算公式為 ， 需要注意的是，風(fēng)荷載作用下的反彎點(diǎn)高比是根據(jù)表：均布水平荷載作用下的各層標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度比查 表5-9 各層邊柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次y6369.9872978149632.050.4130.25.911.4753.621.2372978149634.250.4130.359.955.3543.631.7472978149636.230.4130.4013.719.1433.641.3372978149638.310.4130.4516.4513.4623.650.55729781496310.110.4130.5715.6520.7414.659.86731881708011.970.5290.8011.0140.05 表5-10 各層中柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次Y6369.9872978215262.990.6510.37.533.2253.621.2372978215266.370.6510.413.759.1743.631.7472978215269.520.6510.4518.8515.4233.641.33729782152612.40.6510.4522.3220.1223.650.55729782152615.160.6510.5723.4731.1114.659.86731881951417.960.810.6528.9253.7注：表中彎矩單位為kN.M,剪力單位為kN。 梁端彎矩、剪力以及柱軸力分別按照下列公式計(jì)算：； ； 表5-11 風(fēng)荷載作用下的梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算層次邊梁走道梁柱軸力邊柱N中柱N65.914.976.61.652.562.563.001.71.651.7511.435.775.773.003.85.085.5419.0618.496.65.699.539.533.006.4310.7711.93325.5924.916.67.6512.8312.833.008.5518.4220.48229.1415.0615.063.0010.0427.2630.52131.7539.626.610.8120.420.43.0013.5438.0744.06橫向框架在風(fēng)荷載作用下彎矩、梁端剪力及柱軸力見(jiàn)圖。圖5-5 左風(fēng)作用下框架彎矩圖 圖5-6 左風(fēng)作用下梁端剪力及柱軸力圖 第六章 豎向荷載作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算6.1 計(jì)算單元取3軸線(xiàn)橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元寬度為6.6m，如圖所示，由于房間內(nèi)布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影線(xiàn)所示，計(jì)算單元內(nèi)的其余樓面荷載則通過(guò)次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點(diǎn)上。 圖6-1 橫向框架計(jì)算單元6.2 荷載計(jì)算6.2.1 恒載計(jì)算 P1 P2 P2 P1 q1 q1 圖6-2 各層梁上作用的荷載在圖中，、代表橫梁自重，為均布荷載形式，對(duì)于第五層，q1=4.098kN/m =2.14kN/m和分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載，由圖所示的幾何關(guān)系可得， =4.9752.5=12.44 KN/m =4.9763.0=14.93KN/m、分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的荷載，它包括梁自重、樓板重和女兒墻等的自重荷載，計(jì)算過(guò)程如下：節(jié)點(diǎn)集中荷載 163.54kN節(jié)點(diǎn)集中荷載 182.26kN對(duì)于15層，計(jì)算的方法基本與第五層相同，計(jì)算過(guò)程如下： q1=4.098kN/m =2.14kN/m =3.332.5=8.33 kN/m 節(jié)點(diǎn)集中荷載 = 174.24kN節(jié)點(diǎn)集中荷載= 217.03kN 6.2.2活荷載計(jì)算：活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖： P1 P2 P2 P1 q1 q1 圖6-3 各層梁上作用的活載對(duì)于第五層，=0.52.5=1.25 kN/m =0.5