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文檔簡介

1、大學化學系辦公樓建筑結構設計結構設計1 緒論1.1 概述本章將首先對建筑設計和結構設計作簡單介紹,后敘述框架結構的含義、優(yōu)點及國外框架結構研究狀況。最后講述本畢業(yè)設計的研究意義、目的及主要工作容。1.2 建筑設計建筑設計包括兩方面的容,即對建筑空間的研究及對構成建筑空間的建筑物實體的研究。其程序一般可以分為方案階段、初步設計階段和施工圖設計階段。建筑設計除應滿足相關的建筑標準、規(guī)等要求之外,還應滿足建筑功能的需求,符合所在地規(guī)劃發(fā)展的要求并有良好的視覺效果,采用合理的技術措施。本畢業(yè)設計的建筑設計部分參考相關規(guī)的規(guī)定,考慮實用、美觀等要求,采用框架結構,建筑功能分區(qū)明確,合理布置房間。1.3

2、結構設計建筑結構的設計原則就是要保證結構及構件的安全性、適用性和耐久性。結構及構件既要滿足建筑功能的要求,結構構件在外力作用下的安全性,還要滿足人們生活的舒適度及經濟合理性。本畢業(yè)設計的結構設計部分包括結構計算和繪制結構施工圖兩方面。結構計算需要完成橫向框架結構設計、基礎設計及樓梯設計。同時,采用PKPM吉構計算軟件進行電算,將手算與電算結果對比分析。利用 PKPM口 AutoCAD軟件繪制結構施工圖。1.4 框架結構及其特點框架結構是指由梁和柱剛接或鉸接相連接而構成承重體系的結構,即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過程中出現(xiàn)的水平和豎向荷載??蚣芙ㄖ闹饕獌?yōu)點在于空間分隔靈活,自重輕,利于抗震,

3、節(jié)省材料,可以較靈活地配合建筑平面布置,利于安排需要較大空間的建筑結構??蚣芙Y構的梁、柱構件易于標準化、定型化,便于采用裝配整體式結構,以縮短施工工期。采用現(xiàn)澆混凝土框架時,結構的整體性、剛度較好,設計處理好也能達到較好的抗震效果,而且可以把梁或柱澆筑成各種需要的截面形狀。1.5 國外框架結構研究狀況隨著社會的發(fā)展, 鋼筋混凝土框架結構的建筑物越來越普遍。由于鋼筋混凝土結構與砌體結構相比較具有承載力大、結構自重輕、抗震性能好、建造的工業(yè)化程度高等優(yōu)點;與鋼結構相比又具有造價低、材料來源廣泛、耐火性好、結構剛度大、使用維修費用低等優(yōu)點。因此,在我國鋼筋混凝土結構是多層框架最常用的結構型式。近年來

4、,世界各地的鋼筋混凝土多層框架結構的發(fā)展很快,應用很多,一般用于小高層建筑,在10 層以下,否則要加設剪力墻結構。純框架在現(xiàn)代運用鉸廣。目前國外多層房屋大多采用現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結構。近年來,由于人們大空間、大跨度的要求,國外正在推廣使用預應力混凝土結構。預應力構件的使用大大減少混凝土的用量。另外,由于地域的不同,或是特色功能的要求,新的防凍、防火等具有特殊性能的混凝土正不斷地被研制開發(fā)出來,相信未來混凝土的用途會越來越廣泛。1.6 本設計的研究意義及目的土木工程專業(yè)畢業(yè)設計是對學生所學課程進行綜合訓練的實踐性教學環(huán)節(jié),是緊密聯(lián)系工程實踐,培養(yǎng)學生獨立工作能力的重要步驟,也是完成理論到實踐的

5、過渡。通過查閱相關設計規(guī),完成一個完整的畢業(yè)設計過程,使我對建筑設計和結構設計有系統(tǒng)的了解和掌握,對以前所學的專業(yè)知識進行綜合性的復習和運用。我選擇的畢業(yè)設計題目是大學化學系辦公樓,教學樓有其自身的特殊性,不僅要滿足正常的教師辦公要求,也要滿足正常的教學要求。在結構方案選擇上采用框架結構體系,框架結構具有傳力明確、結構布置靈活、抗震性和整體性好的優(yōu)點。通過本次設計,學會綜合運用所學過的基礎理論和專業(yè)知識,以提高分析和解決工程實際問題的能力,熟悉工程設計的容和程序,為以后的工作打下良好基礎。1.7 本畢業(yè)設計的主要工作容本設計為六層框架教學樓,主要進行了建筑設計和結構設計。建筑設計主要是對教學樓

6、的平面、立面、剖面及細部構造進行設計(見附件)。本教學樓在結構布置方案上采用橫向承重。手算一幅框架時,選一具有代表意義的框架進行結構計算,主要按以下步驟進行1)確定框架計算簡圖2) 荷載計算3)垂直荷載作用的力計算4) 水平荷載作用下力計算5)荷載組合和力組合6) 截面設計(配筋計算)。然后又進行了基礎設計與樓梯設計。同時采用PKPMC件對框架教學樓進行電算,并與手算結果進行對比分析。用PKPMC件導出框架教學樓的結構施工圖并做出相關修改,使之符合規(guī)要求。2 建筑設計2.1 工程概況本工程實例的名稱為大學化學系辦公樓,批準總建筑面積為6864m2, 擬建層數為6 層。結構類型為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框

7、架結構,地基基礎設計為柱下獨立基礎?;A埋深1.8m。辦公室配備為:( 1)教師辦公室:合理選擇開間和進深,以1-2 開間為一辦公單元;(2)會議室:每層一個;(3) 傳達室:1 個,設在首層大廳旁邊;(4) 多功能展廳:1 個,考慮通風并適當考慮自然采光;( 5)裙房:設計成兩層,階梯會議室或報告廳。2.2 設計資料本工程的擬建位置于市中原區(qū)。氣象條件為冬季室外計算溫度- 9,凍土深度30cm,夏季室外計算溫度+33C;年P1水量680mm市平均風速夏季為2.8m/s ,主導風向為南風, 冬季為3.5m/s,主導風向為東北風,基本風壓 0.45kN/m;最大積雪厚度為20cm,雪荷載 為 0

8、.4kN/m2; 常年地下水位于地面以下,水質對混凝土無侵蝕。地理條件為場區(qū)地勢平坦,地層分布規(guī)律,地耐力按170kN/n2計,持力層為輕亞粘土, II類場地。工程抗震設防設防 烈度為7度。鋼筋采用HRB33瞰鋼筋,箍筋采用HPB33改鋼筋,混凝土采用C30等級混 凝土。2.3 建筑設計2.3.1 辦公樓的組合設計根據設計任務書提到的功能要求,在符合國家有關規(guī)的前提下,對教學樓整體進行平面組合設計,考慮到教學樓的特點,選擇廊式的組合方式,并考慮結構特點和美觀,整體結構呈T形,主樓和裙樓的沉降縫為150mm妁兩個柱邊距離),具體見建筑平面圖。2.3.2 各種房間的尺寸確定根據設計任務書提到的功能

9、要求,配備一個門衛(wèi)室、資料室,每層一個會議室,多功能室設置在裙樓,根據房屋建筑規(guī),柱網開間為 7600mm進深為6900mm門衛(wèi)室尺寸不需 要很大,可以取3800mm: 6900mm會議室需要采光比較好,最好設置在陽面,尺寸為7600m由6900mm余的辦公室尺寸取 7600mrW 6900mmffi 3800mm< 6900mmM體祥見建筑 平面圖。2.3.3 樓梯、廁所設計根據辦公樓的用途和人流量,可以設計三個樓梯,一個三跑的主樓梯,兩個雙跑的側樓梯,樓梯間尺寸為有7600mrK 6900m清口 4200mm 6900mm樓梯不能僅靠著邊墻設置,會造成荷載集中。每層有兩個男女衛(wèi)生間和

10、兩個開水房,而廁所最好不要對著辦公室。男女衛(wèi)生間的尺寸都為3800X6900mm而開水房的尺寸為 2400mm 6900mm衛(wèi)生間和開水房的標高為 -0.030m,樓 梯、廁所和開水房的具體做法見建筑圖紙。2.3.4 房間門窗的尺寸確定門主要作為交通疏散,并兼通風用。結合教室尺寸以及建筑設計防火規(guī)的要求,選擇門洞的尺寸為單門1000mM 2100mm雙門1800mM 2400mmf口三門5000mM 2700mm門開, 以免影響走道中行人的通行。窗的大小根據采光和通風要求確,普通辦公室的窗戶尺寸為 1800mrW 2400mm裙樓的 多功能室窗戶的尺寸為 2100mrW 2100mm廁所的窗戶

11、尺寸 1200X 600mm次樓梯的窗戶尺 寸為1800mrW 1000mm店樓梯的窗戶尺寸為2700X 1200mm窗戶的具體作法見建筑圖紙。2.3.5 走道設計根據設計任務書的要求,充分考慮教學樓的使用過程中人流量的變化,選擇廊式走道,走道寬為3m。2.3.6 勒腳和散水設計勒腳是墻身接近室外地面的部分,一般情況下,其高度為室地坪與室外地面的高差部分。它起著保護墻身和增加建筑物立面美觀的作用。由于它容易受到外界的碰撞和雨、雪的侵蝕,遭到破壞,同時地表水和地下水的毛細作用所形成的地潮也會造成對勒腳部位的侵蝕。所以,在構造上必須采取相應的防護措施。勒腳防潮層分為水平防潮層和垂直防潮層。當室地坪

12、出現(xiàn)高差或室地坪低于室外地面時,要同時設置水平防潮層和垂直防潮層。本工程只設水平防潮層。為保護墻基不受雨水的侵蝕,常在外墻四周將地面做成向外傾斜的坡面,以使將屋面水排至遠處,這一坡面稱散水。散水坡度約3%-5%寬一般為600mm-1000mmH程做散水,寬度600mm坡度2%2.4 本章小結本章詳細說明了本教學樓的設計資料及工程概況,為后面框架結構的手算提供了必要的依據。 參考了 建筑制圖標準1( GB/T50104-2010) ,建筑結構荷載規(guī)2( GB50009-2001)(2010年版),混凝土結構設計規(guī) 3 (GB50010-2002),建筑設計防火規(guī) 4 (GB50016-2010

13、,建筑抗震設計規(guī)5 (GB50011-2001)等,對教學樓的細部構造(勒腳、散水、樓梯設計等)進行說明,完成了教學樓的建筑設計部分。建筑設計部分主要是對建筑平面、立面和剖面的設計。3計算簡圖的確定及構件設計3.1概述本章主要完成對梁、柱截面尺寸的初步估算,確定框架計算簡圖。對框架進行荷載 計算,確定框架的側移剛度及框架在水平和豎向荷載作用下的力和側移。本設計主要采 用分層法和D值法。3.2 結構平面布置圖根據所提供的設計資料,結合相關知識,在符合國家相關規(guī)的前提下,盡可能地滿足設計要求中提到的要求,合理地進行規(guī)劃和布局,最終得到結構平面布置圖如圖3.1所示圖3.1結構平面布置圖3.3 結構立

14、面計算簡圖我手算的一根框架軸號為,其立面計算簡圖如下圖。圖3.2結構立面計算圖3.4 梁、柱截面尺寸估算3.4.1梁截面尺寸估算(1)主梁:縱梁的跨度為:L 7600mm11i814117600 543 950mm ,取 h 600mm ;8 14b 112311600 2000 300mm ,取 b 300mm ;23故縱向框架主梁初選截面尺寸為b h 300mm 600mm橫向主梁的跨度為:L 6900mm1111hl6900 493 862 mm,取 h 600mm8 148 1411 h2311600 2000 300mm ,取 b 300mm ;23故橫向框架主梁初選截面尺寸為:b

15、h 300mm 600mm.J所以主梁截面尺寸為:b h 300mm 600mm(2)次梁:主樓次梁:L 6900mm11i12 18116900 383 575mm ,取 h 400mm ;12181 1 一400 133 200mm,取 b 200mm;2 3故次要框架梁初選截面尺寸為:b h 200mm 400mm裙樓次梁:L 8000mm11i12 18118000 444 666mm ,取 h 500mm ;121811 一 一 -500 166 250mm,取 b 250mm;23故次要框架梁初選截面尺寸為:b h 250mm 500mm 。3.3.2 柱截面尺寸估算柱截面尺寸估算

16、:h 1/6 1/12 H, H為層高,柱截面尺寸為 600mrK 600mm3.3.3 樓板厚度樓板為現(xiàn)澆雙向板,根據經驗板厚取120mm。3.4 本章小結本章主要進行了平面計算簡圖和基本構件的尺寸確定。其中,以優(yōu)化建筑結構設計方案為目的,在確定結構計算簡圖,初步確定結構布置方案和構件尺寸后,先使用PKPM®行模型建立,冉結合SATW模塊計算結構力,得到初步結果,然后在滿足抗震要求和保證 安全的前提下,對初步選定的構件進行優(yōu)化,將結果反饋至計算機,重新修改建立模型,最終得到能夠通過可行性檢驗的最優(yōu)方案。4 一幅框架計算4.1 概述確定建筑設計方案后,通過查閱國家相關規(guī)結合所學知識選

17、取具有結構代表性一極框架,采用分層法,分別進行荷載計算、力計算、力組合。4.2 荷載計算0.5kN/m載標準值為4.2.1 屋面均布恒載計算40mml水泥石灰焦渣砂漿2%ft坡20mnff 1:3水泥砂漿找平層卷材防水層80mmmH查水泥保溫層120mm1鋼筋混凝土樓板20mmf水泥砂漿找平層15mmJ水泥砂漿抹灰合0.6+0.4+0.5+1.6+3+0.4+0.3=6.8kN/m屋面恒荷7.6 X (6.9 X 2+3) X 6.8=868kN4.2.2 屋面均布活載計算0.04X15=0.6 kN/m20.02 X 20=0.4 kN/m220.08 X 20=1.6 kN/m20.12

18、X25=3kN席0.02 X 20=0.4 kN/m 20.015 X20=0.3kN/m2計0.02 X 22=0.01 X 20=0.2 kN/吊0.02 X 20=不上人屋面活荷載為0.5kN/ m 2,基本雪壓為0.4kN/ m 2,兩者取較大值,故屋面活荷載取值為0.5kN/ m 2。屋面活荷載標準值為7.6 X (6.9 X 2+3) X 0.5=64kN4.2.3 樓面均布恒載計算500X 500X 20地磚面層20.44kN/m210mnff 1:3水泥砂漿結合層20 厚的 1:3 水泥砂漿找平層0.40kN/m2現(xiàn)澆 120 厚的鋼筋混凝土樓板0.12 X25=3kN/m21

19、5mnS水泥砂漿抹灰0.015 X20=0.3kN/m20.44+0.2+0.4+3+0.3=4.34kN/m 27.6 X (6.9 X 2+3) X 4.34=554kN4.2.4 樓面均布活載計算軸線A-B、C-D問教室均布活荷載為2.0kN/m2,AB CD樓面活荷載標準值為 7.6 X6.9 X2.0=105kN;軸線B-C間為走廊,均布活荷載為2.5kN/m:2,BC面活荷載標準值為7.6 X 3X 2.5=57kN;樓面活荷載標準值為105X 2+57=267kN4.2.5 梁自重300mrK 600mm25X 0.3 X 0.6=4.5kN/m15mm(0.015 X 0.6

20、X 2+0.015X0.3) X 20=0.45kN/m4.5+0.45=4.95kN/m次梁自重(200mme 400mm0.20.4 25= 2kN/m15mm厚水泥砂漿抹灰(0.015 X 0.4 X 2+0.015X0.2)X20=0.3kN/m2+0.3=2.3kN/m4.2.6 柱自重600mrK 600mm25X 0.6 X0.6=9.0kN/m15mm0.015 X 0.6 X4X 20=0.72kN/m9+0.72=9.72kN/m每一層梁柱量重計算見表4.1表4.1梁柱重量編號截面(n2)長度(m)根數自重(kN/m)每根重(kN)重量(kN)L10.3 XQ.66.902

21、4.9534.155P 68.311L20.3 X0.63.8084.9534.155150.48L30.3 X0.63.0014.9534.15514.85L40.2 X0.46.9042.315.8763.48Z10.6 X0.64.3549.7242.282169.128Z20.6 X0.63.349.7232.076128.3044.2.7 墻自重女兒墻水泥粉刷墻面(15mmj水泥砂漿抹灰)190mm厚空心小砌塊墻體2kN/m拉毛外墻面(20mmf水泥砂漿打底)0.015 X 20=0.3 kN/m20.19 X 11.8=2.240.020 義 20=0.4 kN/m2合計0.3+2

22、.24+0.4=2.94 kN/m外墻0.015X20 =0.3 kN/m0.19X11.8=2.24 kN/mi0.020 義 20=0.4 kN/m2水泥粉刷墻面(15mmJ水泥砂漿抹灰)190mn#普通磚墻體拉毛外墻面(20mnB水泥砂漿打底)合計0.3+2.24+0.4=2.94kN/mi縱(橫)墻0.015 X20X 2 =0.6 kN/mi0.19 X11.8=2.242 kN/mi水泥粉刷墻面(15mmJ水泥砂漿抹灰)190mn#普通磚墻體合計0.6+2.24=2.84kN/m2表4.2墻體重量墻體長度(m高度(m墻體自重(kN/m重量(kN)外縱墻7.6 X 2=15.23.3

23、-0.6=2.72.94120.66縱墻7.6 X 2=15.23.3-0.6=2.72.84116.55橫墻6.9 X 2=13.83.3-0.6=2.72.84105.82女兒墻7.6 X 2=15.212.9444.69計算重力荷載代表值68.31+150.48+14.85+63.48=297.1268.31+150.48+14.85+63.48=297.12128.304kN267kN554+343.03+297.12+297.432+0.5 X 267 =1584.264.3頂層重力荷載代表值包括:屋面包荷載、 半層墻體自重。其它層重力荷載代表值包括:樓面橫荷載、 上下各半層的柱及縱

24、橫墻體自重。4.3.1 一層的重力荷載代表值樓面包載上、下120.66+116.55+105.82=343.03kN縱橫梁自重kN上半層柱+下半層柱1487.16kN樓面活荷載合計 包載+0.5 活載:=1476.37kN4.3.2 二五層的重力荷載代表值樓面包載上、下120.66+116.55+105.82=343.03kN縱橫梁自重kN上半層柱+下半層柱樓面活荷載合計包載+0.5活載:kN4.3.3 第六層的重力荷載代表值50琳面活荷載、縱橫梁自重、半層柱自重、50哪面均布活荷載、縱橫梁自重、樓面554 kN層墻重(169.128+128.304 ) X 0.5 =267kN554+343

25、.03+297.12+148.716+0.5 X 267554kN層墻重868kN屋面包載:女重:128.304X0.5 =(120.66+116.55+128.82 )44.69kN縱橫梁自68.31+150.48+14.85+63.48=297.12kN半層柱自重:64.152kN半層墻自重:X0.5=183.02kN屋面活載64kN合 計包 載 +0.5868+44.69+297.12+64.152+183.02+ 0.5 X 64=1488.98kNn由上述計算得出一幅框架(n 6)總重力荷載代表值Gii 11476.37+1584.26 X 4+1488.98=9263.69 kN。

26、G=1488.98kN.G5=1584.36kN.G=1584.36kN.G=1584.36kN.G2=1584.36kN.G=1437.67kN.1圖4.1質點重力荷載值4.4橫向框架側移剛度計算4.4.1 計算梁、柱的線剛度(1)計算各框架梁柱的截面慣性矩框架梁的截面慣性矩:6.9m跨度:Ibh3300 6003_ 945.4 10 mm ,12123.0m跨度:Ibh3300 60035.4 109mm4。1212框架柱的截面慣性矩:3 3bh3 600 600394600mm600mm: I 10.8 10 mm。1212框架中的混凝土等級為C30,彈性模量E=3X 107kN/m2o

27、在框架結構中,現(xiàn)澆樓面或預 制樓板但只有現(xiàn)澆層的樓面,可作為梁的有效翼緣,增大梁的有效剛度,減少框架側移??紤]有利作用,在計算梁的截面慣性矩時,對軸線框架梁的慣性矩乘以2.0??蚣芰褐€剛度計算過程見表4.3和表4.4。表4.3梁線剛度計算表類別Ec2b h(mm mm)l0=bh3/12 (mm)l(mmIb=2.0I0(mm4)Kbi = Ec Ib/l (N mm)6m跨度(N/mm43 10300 600_ 95.4X106900一一一 910.8 x 10_104.7X103m跨度3 104300 60095.4 X 109300010.8 x 109一一._101010.8 乂&#

28、39;1010表4.4柱線岡I度Ic計算表層次hc(mm)Ec(N/mn2)b h(mm mm)Ic=bh3/12 (mm)Kc= Ec I c/h (N mm!2-6330013.0 10460060010.8 x 1099.82 X101014350一一一 43.0 10600 600_ _一 910.8 x 10_107.45X104.4.2 計算柱的側移剛度考慮到梁柱的線剛度比,用 D值法計算柱的側移剛度,計算公式為D 12cic/h2,其中a c為柱側移剛度修正系數,K為梁柱線剛度比,不同情況下 八K取值不同 對于一般層:, 對于底層:表4.5橫向框架柱側移剛度計算表層次層局h(m)

29、柱根數KcD=12 cK/h2(N/mrmD2-63.3邊柱20.480.1920560136344中柱21.580.444761214.35邊柱20.630.4320315100160中柱22.080.6329765d/ d°=1.36>0.7 ,該框架為規(guī)則框架 12圖4.2框架計算簡圖4.5風荷載作用下框架結構力和側移計算4.5.1 風荷載標準值作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點處的集中風荷載標準值:公式 Wk z s z 0(hi hj)B,式 中:基本風壓0 0.45kN/m2; z風壓高度變化系數,由于地面粗糙度 為C類,因此可 按表中計算;s風荷載體型系數,根據建筑物的體型

30、查荷載規(guī)得風載體型系數s=0.8 和s=-0.5 (背風面),因此取s 1.3; z風振系數,對于 30m以下且高寬比小于1.5 的房屋建筑,可以不考慮脈動風壓影響,此時風振系數取 1.0;幾 下半層柱高;hj上半 層柱高,對頂層為女兒墻高度; B 迎風面的寬度,B=7.8m;計算過程見表4.6。表4. 6風荷載計算表層數z (mDzzs0/(KN/m2)hi / mhj /mBW (KN)620.850.8511.1.30.451.651.07.68.9517.550.789101.30.451.651.657.610.29414.250.74101.30.451.651.657.69.65

31、310.950.74101.30.451.651.657.69.6527.650.74101.30.451.651.657.69.6514.350.741001.30.452.71.657.612.72等效節(jié)點集中風荷載計算簡圖見圖 4.3 o其中,A為一極框架各層節(jié)點的受風面積,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。注意底層的計算高度應從室外地面開始取。頂層A=(1+3.3/2)7.6=20.14 m2; 1-5 層 A=3.3 7.6=25.08 m2。圖4.3 等效節(jié)點集中風荷載計算簡圖4.5.2 風荷載作用下的水平位移驗算根據水平荷載,計算層間剪力,再依

32、據層間側移剛度,計算出各層的相對側移和絕對 側移。計算過程見表4.7表4.8各層邊柱柱端彎矩及剪力計算層次Fi/kNVi/kND/(N/mm)ui / mmhl /mmu"hi68.98.91363440.0653300P 1/50769510.2919.191363440.14133001/2340449.6528.841363440.21133001/1563939.65P 38.94136344P 0.28633001/1153829.6548.141363440.35333001/9348112.7260.861001600.60743501/7166由表可以看出,風荷載作用

33、下框架的最大層間位移角為一層的1/7166,小于1/550,?兩足規(guī)要求。4.5.3 風荷載作用下框架結構力計算計算方法采用D值法。在求得框架第I層的層間剪力M后,i層j柱分配到的剪力Vj以及柱上、下端的彎矩M:、M;分別按下列各式計算。柱端剪力計算公式為:ViD jijsDij柱端彎矩計算公式為: 下端彎矩:M ib Vij y ,上端彎矩: m: Vj (h y),其中y %h。梁端彎矩“八剪力v以及柱軸力n分別按照下列公式 計算iiirMb -1-J-r(M ibi j M j); Mb YvW'j MiU);Vb(Mb Mb)/l;I,l r,j Ji b ibib ibnNi

34、(Vb1Vbr)。k i需要注意的是,風荷載作用下的反彎點高比 yn是根據均布水平荷載作用下的各層標準反彎點高度比yn查得。各層柱端、梁端彎矩及剪力計算見表4.8和表4.9和表4.10,風荷載作用下彎矩圖見圖4.5 。層次h/mV /kNDj/(N/mm)D1/(N/mm)Vi1/kNK/(N mm)VoV/mM b/kN mMt/kN m63.38.9136344205601.340.480.240.7921.063.3653.319.19136344205602.890.480.341.1223.246.2943.328.84136344205604.350.480.391.2875.60

35、8.7633.338.94136344205605.870.480.451.4858.7210.6523.348.14136344205607.260.480.51.6511.9811.9814.3560.861001602031512.340.430.73.04540.7916.10表4.9各層中柱柱端彎矩及剪力計算層次h/mV /kNDj/(N/mm)D1/(N/mm)Vi1/kNK/(N mm)V0V/mMb/kN mMt /kN m63.38.9136344476123.121.580.3791.253.96.4053.319.19136344476126.701.580.4291.4

36、169.4912.6243.328.841363444761210.071.580.451.48514.9518.2833.338.941363444761213.601.580.4791.58121.5023.3823.348.141363444761216.811.580.51.6527.7427.7414.3560.861001602976518.0862.080.552.3943.2335.45表4.10風荷載作用下的梁端彎矩、剪力及柱軸力計算層次6m跨梁3m跨梁軸力Mb/kN mMb/kN ml/mVb /kNMb/kN mMb/kN ml/mVb /kN邊柱N/kN中柱N/kN63

37、.361.946.90.774.464.463.002.97-0.77-2.257.3556.91.7911.5111.513.007.67-2.56-8.084128.426.92.9619.3519.353.0012.9-5.52-18.02316.2511.626.94.0426.7126.713.0017.81-9.56-31.79220.714.936.95.1634.3134.313.0022.89 -14.72-49.52128.0819.166.96.8544.0344.033.0029.35 -21.57-72.023.361.067.353.24125.6016.251.9

38、43.366.46.43.36,=,463.3657.356.2912.62、一.1063.98.42123.248.7618.288.769.4916.2510.6523.3823.385.6010.6511.624.4611.6214.95 -26V1.9412.621.5118.2819.3511.51 -3-96.2920.711.9827.7411.9821.5020.719.1616.135.4535.4511.9819.1643.2343.2340.7927.7434.3114.9334.3121.50圖4.5風荷載作用下的框架彎矩圖11.9816.111.9828.0811.9

39、840.794.6水平地震力作用下的框架力4.6.1 橫向框架自振期運用頂點位移法來計算,對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結構,基本自振周期可按下式來計算。VGiG , q VGi/ Di ,根據計算可得出結構頂點的假想位移計算如表4.11 O表4.11結構頂點的假想位移計算層次Gi / kNVGi / kNDi/(N/mm)ui /mmui / mm61488.981488.9813634410.9210.9251584.263073.2413634422.5433.4641584.264657.5013634434.1667.6231584.266241.7613634445.781

40、13.421584.267826.0213634457.40170.8111476.379302.3910016092.87263.67按頂點位移法計算框架的自振周期 T1=1.7XQ.6X J0.26367=0.524s4.6.2 橫向地震作用計算、II類場地、防震烈度為7度,結構的特征周期Tg和地震影響系數a max。Tg=0.35s , amax=0.12 , 基本 地震加 速度為 0.15g , 由 于 T1=0.525s >1.4Tg=1.4 X0.35=0.49s, 應考慮頂點附加地震作用。6 n=0.08T1+0.01=0.08 X 0.524+0.01=0.0519 ,結

41、構橫向總水平地震作用標準值:Fek("產 max ?0.85Tii 1Gi/ 0.35.0.9()0.120.5190.85 9302.39 665.59kN ,頂點附加水平地震作用:FnFfk0.0519 665.59 34.54kNnek結構頂層水平地震作用為FnGiH inFEk(1 n)nFEkGjH j其它各層水平地震作用Fi為:GiH inGjH jj 1Fek (1n)則各樓層地震剪力計算見表4.12 ,計算結果見圖4.6表4.12各層橫向地震作用及樓層地震剪力層次hi (m)Hi (m)Gi (kN)GiHi (kN m)GHFi(kN)Vi (kN)6GjHjj 1

42、63.320.851488.9830970.780.264201.14201.1453.317.551584.2627803.760.237149.56350.0743.314.251584.2622575.710.193121.79472.4933.310.951584.2617347.650.14893.39565.8823.37.651584.2612119.590.10364.99630.8714.354.351476.376422.210.05534.71665.58201.14kN *201.14kN350.07kN472.49kN565.88kN630.87kN665.58kN1

43、49.56kN 121.79kN 4193.39kN Mi64.99kN 4134.71kN 4.6.3 橫向框架抗震變形驗算橫向框架抗震變形驗算如下表表4.13橫向變形驗算層次層間男力Vi(KN)層間剛度Di/(N/mm)層間位移VDi(mm層高h(m)層間相對彈性轉角e6201.141363441.483.31/22295350.071363442.573.31/12844472.491363443.463.31/9533565.881363444.153.31/7952630.871363444.633.31/7131665.581001606.654.351/654層間彈性相對轉角均滿

44、足要求e e4504.6.4 地震作用下的框架梁、柱計算采用D值法計算框架柱剪力及彎矩,rVj柱端男力:DjM ijbVij y ;柱上端彎矩:M jVij yh ,jVi6 n 柱下端彎矩:Dijj 1框架柱的剪力及彎矩計算見表 4.14和4.15,地震作用下的框架彎矩見圖4.7表4.14框架柱剪力及彎矩柱層 次hi /mV/kND1/(N/mm)Dj/(N/mm)DDjVj / kNK/(N mm)y。y/mMb/kNmMt/kN m邊 柱63.3201.14205601363440.15130.370.480.240.79224.0576.1753.3350.07205601363440

45、.15152.860.480.341.12259.31115.1343.3472.49205601363440.15171.350.480.391.28791.83143.6333.3565.88205601363440.15185.450.480.451.485126.89155.0923.3630.87205601363440.15195.260.480.51.65157.18157.1814.35665.58203151001600.203135.110.430.73.045411.41176.32中 柱63.3201.14476121363440.34970.191.580.3791.

46、2587.73143.8953.3350.07476121363440.349122.171.580.4291.416172.99230.1743.3472.49476121363440.349164.901.580.451.485244.88299.2933.3565.88476121363440.349197.491.580.4791.581312.23339.4823.3630.87476121363440.349220.171.580.51.65363.28363.2813.3665.58297651001600.297197.682.080.552.39472.45387.45表4.

47、15地震作用下框架梁端彎矩及剪力樓層邊梁走道梁柱軸力Mb /kN mMb/kN ml/mVb/kNMb /kN mMb/kN ml/mVb/kN邊柱N/kN中柱N/kN676.1743.636.917.36100.26100.26366.84-17.36-49.125139.1896.396.934.14221.5 0221.503147.67-51.50-162.654202.94143.216.950.17329.07329.073219.38-101.67-331.863246.92177.196.961.47407.17407.173271.45-163.14-541.842284.1

48、6204.836.970.87470.68470.683313.78-234.01-784.751333.50227.646.981.32523.08523.083348.72-315.33-1052.1576.1724.05139.1876.1759.31143.631 f202.94 1一143.8996.3996.39230.17230.17115.13143.2143.63143.21一299.29329 07 299.29329.07172.9943.63143.89二一100.2676.1724.0576.1791.83; 155.09172.99177.19177.1991.83339.48155.09157.18363.28126.8959.31 '204.

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