多层建筑的框架结构体系设计毕业论文

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1、多层建筑的框架结构体系设计毕业论文第1章 建筑设计1.1 建筑层次现今社会多层建筑得到广泛的应用,在城市中的多层建筑是反映这个城市经济繁荣和社会进步的重要标志。1.2 建筑方案本建筑的高宽比H/B小于5,抗震设防烈度为7度,所以选用框架结构体系。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中,由梁和柱通过节点构成承载结构,框架形式可灵活布置建筑空间,使用较方便。但是随着建筑高度的增加,水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加,从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加,到一定程度,将给建筑平面布置和空间处理带来困难,影响建筑空间的正常使用,在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制

2、。框架结构抗侧刚度较小,在水平力作用下将产生较大的侧向位移。由于框架构件截面较小,抗侧刚度较小,在强震下结构整体位移都较大,容易发生震害。此外,非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑。1.3 建筑规则建筑设计是在总体规划的前提下,根据任务书的要求综合考虑基地环境,使用功能,结构施工,材料设备,建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排,建筑与周围环境,与各种外部条件的协调配合,内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的

3、作用,除考虑上述各种要求以外,还应考虑建筑与结构,建筑与各种设备等相关技术的综合协调,以及如何以更少的材料,劳动力,投资和时间来实现各种要求,使建筑物做到适用,经济,坚固,美观,这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策,正确学习掌握建筑标准,同时要具有广泛的科学技术知识。建筑设计包括总体设计和个体设计两部分。1.4 使用功能1.4.1 人体尺度人体尺度及人活动所占的空间尺度是确定民用建筑内部各种空间尺度的主要依据。我国中等成年男子的平均身高为1690mm,女子为1560mm。在建筑设计中,确定人们活动所需的活动空间,应照顾到不同的性别,年龄,身高的要求,对于不同情况按以下三种考虑：应按较高人体考

4、虑空间尺度,应采用男子人体身高幅度的上限1740mm,另加鞋厚 20mm。应按较高人体考虑空间尺度,应采用女子人体平均身高1560mm,另加鞋厚 20mm。一般建筑内使用空间的尺度应按照我国成年人的平均高度1670mm,及1560mm,另加鞋厚 20mm。1.5 自然条件1.5.1 条件1、本工程结构型式采用现浇钢筋混凝土框架结构。2、本工程抗震设防类别为丙类,XX市的抗震设防烈度为7度本设计要求按7度设防,设计基本地震加速度值为0.1g,设计地震分组为第一组。1.5.2 地形、地质及地震烈度基地的地形,地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理及建筑体型设计等。地震烈度,表

5、示当发生地震时,地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在6度以下时,地震对建筑物影响较小,一般可不考虑抗震措施,9度以上地区,地震破坏力很大,一般应尺量避免在该地区建筑房屋,建筑物抗震设防的重点时7、8、9度地震烈度的地区。1.5.3 水文水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质,直接影响到建筑物基础及地下室。一般应根据地下水位的高低及底下水位性质确定是否在该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施。1.6 技术要求设计标准化是实现建筑工业化的前提。因为只有设计标准化,做到构件定型化,使构配件规格,类型少,才有利于大规模采用工厂生产及施工的机械化,从而提高建筑工业化的水平。此外,建筑设计应遵照国家制定

6、的标准,规范以及各地或各部门颁发的标准执行。如：建筑放火规范,采光设计标准,住宅设计规范等。1.7. 建筑设计文件根据国家城乡建设环境保护部门批准试行的建筑设计文件缩制深度的规定,现将有关建筑施工图设计文件的编制深度简述如下：1.7.1 图纸目录先列新绘制的图纸,后列选用的标准图或重复利用图。1.7.2 首页包括设计说明 施工图设计依据。 本3项的相对标高与总图绝对标高的关系。 本3项的设计规模和建筑面积。 用料说明：室外用料作法,如基础以上的墙体的砖标号,砂浆标号,墙身防潮层,地下室防水,屋面,外墙、勒脚、散水、台阶、斜坡等作法,可用文字说明或部分文字说明,部分直接在图上引注或加注索引号。

7、特殊要求的作法说明如屏蔽、放火、防辐射、防尘、防震、防腐蚀、防爆等。 对采用新技术、新材料的作法说明。 门窗表。1.7.3 平面图 纵、横墙,柱、墩,内外门窗位置及编号,门的开启方向,房间名称或编号。轴线编号等。 柱距开间、跨度进深尺寸、墙身厚度、柱、墩宽、深和轴线关系尺寸。 轴线间尺寸,门窗洞口尺寸,分段尺寸,外包尺寸。 伸缩缝、沉降缝、抗震缝等位置尺寸。 卫生器具、水池、台、橱、柜、隔断位置。 电梯、楼梯位置及楼梯上下方向示意及主要尺寸。 地坑、地沟、各种平台、阁楼、人孔、墙上留洞位置尺寸与标高,重要设备位置尺寸与标高等。 阳台、雨蓬、踏步、斜坡、散水、通气竖管、管线、竖井 、消防梯,雨水

8、管位置及尺寸。9 室内外地面标高,设计标高、楼层标高地层地面为0.000。 剖切线及编号一般只注在底层平面。 有关平面墙上节点祥图或祥图索引号。 指北针画在底层平面,尽量取上北下南。 平面图尺寸和轴线。如系对称平面可省略重复部分尺寸,楼层平面除开间跨度等主要尺寸及轴线号外与底层相同的尺寸可省略。楼层标准层可共用亦平面,但需注明层次及标高。 根据工程性质及复杂程度,可绘制夹层平面图、高窗平面图、平顶、留洞等局部放大平面图。 建筑平面图长度较大,可采用分段绘制,并在每各分段平面的右侧绘出整个建筑外轮廓的缩小平面,表示出该段所在部位。 屋面平面图可适当缩小比例绘制,一般内容有：墙、檐口、檐沟、坡向、

9、坡度、落水口、屋脊分水线、变形缝、楼梯间、水箱间、电梯间、天窗、屋面上人孔、室外消防楼梯及其它构筑物、祥图索引号等。1.7.4 立面图各个方向的立面应绘全,但差异极小,不难推定的立面可以省略,对于内部院落的局部立面,也可附带在相关剖面图上表示,图剖面图未能完全表示时,则需要单独绘出。 建筑物两端及分段轴线编号。 女儿墙顶、檐口、柱、伸缩缝、沉降缝、抗震缝、室外扶梯和消防梯、阳台、栏杆、台阶、踏步、花台、雨蓬、线条、勒脚、洞口、门、窗、门口、雨水管、其他装饰构件和粉刷分格线示意图等；外墙的留洞应注尺寸与标高宽高深及关系尺寸。 门窗可适当典型示范一些具体形式与分格。在平面图上表示不出的窗编号,应在

10、立面图上标注,平、剖面图未表示出来的窗台高度,应在立面图上分别注明。 各部分构造、装饰节点祥图索引、用料名称或符号。1.7.5 剖面图剖面图应选在有楼梯、层高不同、层数不同、内外空间比较复杂,最有代表型的部位,必须充分表达清楚。如局部情况有不同,可绘制局部剖面。 墙、柱、轴线、轴线编号,并标注其间距尺寸。 室外地面,地层地楼面、地坑、地沟、各层楼板、平顶、屋架、屋顶、出屋顶烟囱、天窗、挡风板、消防梯、檐口、女儿墙、门窗、吊车、吊车架、走道板、梁、铁轨、楼梯、台阶、坡道、散水、防潮层、平台、阳台、雨蓬、留洞、墙裙、踢脚板、雨水管及其他装修等能见的内容。 高度尺寸。外部尺寸门、窗、洞口包括洞口上顶

11、和窗台高度、层间高度、总高度室外地面至檐口或女儿墙顶。内部尺寸地坑深度、隔断、留洞口、平台,墙裙等。 标高。底层地面标高0.000、以上各层楼面平台标高、屋面檐口、女儿墙顶、高出屋面的水箱间、楼梯间、电梯机房顶部标高、室外地面标高、底层以下地下各层标高。 节点构造祥图索引号。1.7.6 地沟平面图 供水、暖、电气管线的地沟比较简单、内容较少、不致影响建筑平面图的清晰程度时可附带绘于建筑平面图上,否则必须单独绘制地沟平面图。 描绘建筑平面的墙柱、门洞、主要轴线、轴线编号。 地沟祥图需注明沟体平面内净宽度、沟底标高、坡度、坡向。采用通用图节点时,需标注索引号,若地沟盖板型号较多者,应做地沟盖板及过

12、梁统计明细表。1.7.7 详图当上列图纸对有些布局构造、艺术装饰处理未能表示清楚时。应分别绘制祥图。祥图应构造合理,用料作法相宜,位置尺寸准确,交代清楚,方便施工,并编号注明比例,注意与祥图索引号一致,需要时,对特殊节点绘1：1祥图。1.8 建筑构造1.8.1 基础1.8.1.1 基础的定义在建筑工程中,建筑物与土层直接接触的部分称为基础；支撑建筑物重量的土层叫地基。基础是建筑物的组成部分,它承受者建筑物的全部荷载,并将它们传给地基,而地基则不是建筑物的一部分,它只是承受建筑物荷载的土壤层。1.8.1.2 基础的埋深室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度,简称基础的埋深。建筑物上部

13、结构荷载的大小,地基土质好坏地下水位的高低,以及土壤冰冻深度等均影响基础的埋深。一般要求基础埋置深度的不同,有深基础,浅基础和不埋基础之分。1.8.1.3 独立柱基的适用范围A 天然地基土质较好的土层 B 建筑上部结构荷载较小C.对整个建筑结构设计能满足安全的情况下还能较经济的。1.8.2 墙 根据墙体平面上缩处位置的不同,有内墙和外墙之分,外墙又称围护墙,内墙主要是分隔；内墙主要是分隔房间之用；凡沿建筑物段轴方向布置的墙称为横墙,横向外墙称山墙,沿建筑物长轴方向布置的墙称为纵墙,纵墙有内纵墙和外纵墙之分；在一片墙上,窗与窗或窗与门之间的墙称为窗间墙；窗间下部的墙称为下墙又称窗肚墙。非承重的隔

14、墙的内墙通常称为隔墙,主要功能是分隔房间。作为隔墙,要求也具有自重轻,隔声及放火等性能。砌块隔墙常采用粉煤灰及硅酸盐,加气混凝土,混凝土或水泥煤渣空心砌块等砌筑。墙厚由砌块尺寸而定,由于墙体稳定性较差,亦需对墙身进行加固处理,通常沿墙身竖向和横向配以钢筋。1.8.3 墙面装修本工程采用水刷石饰面。构造及材料配合比1、15厚1：3水泥砂浆打成,2、10厚1：1、21、4水泥石渣抹面。主要特点及操作要点：材料质感粗,耐久性号,装饰效果佳。施工时,面层用铁抹子压平,待到七成干燥时,用棕刷子粘水洗去表面的水泥浆,使石渣外露骨3左右。注：当面层用白水泥,并加入水泥量5%的颜色后,即成彩色水刷石。1.8.

15、4 楼板层与地面楼板层是多层建筑楼层间的水平分隔构件,它一方面承受着楼板层上的全部静、活荷载,并将这些荷载连同自重传给墙或柱；另一方面还对墙体起着水平支撑作用。帮助墙体抵抗由于风或地震等所产生的水平力,以增强建筑物的整体刚度。作为楼板层,还应未人们提供一个美好而舒适的环境,此外,建筑物重的各种水平设备官线,也都安装载楼板层内。1.8.4.1 楼板层的设计要求为了保证楼板层的结构安全和正常使用,楼板层的设计有如下要求：从结构上考虑,楼板层必须具有足够的强度,以确保安全；同时,还应有足够的刚度,使其在荷载作用下的弯曲挠度不超过许可范围。刚度以挠度来控制,通常现浇混凝土的挠度Fl/250l/350。

16、设计楼板层时,根据不同的使用要求,要考虑隔声,防水,防火等问题。在多层或高层建筑中,楼板结构占相当大的比重,要求在楼板层设计时,尽量为建筑工业化创造有利条件多层建筑中,楼板层的造价约占建筑造价的20-30%,因此,在楼板层设计时,应力求经济合理。1.8.4.2 楼板层的做法楼板层的做法： 瓷砖地面找平层水泥砂浆20mm厚混凝土板130mm厚石灰砂浆粉刷20mm厚1.8.4.3 地面构造地面构造： 水磨石地面80厚钢筋混凝土整浇层80厚C10级混凝土吊顶或粉底1.8.4.4 屋面做法屋面做法： 二毡三油防水层冷底子油玛蹄脂二道20mm厚保温层水泥蛭石20mm厚水泥砂浆找平层80mm厚钢筋混凝土整

17、浇层吊顶或粉底1.8.5 踢脚线其重要功能是保护墙面,防止墙面因受外界的碰撞损坏,或在清洗地面时,脏污墙面。踢脚线的高度取100mm为施工方便和与地面协调起见,踢脚线的材料基本上与地面材料一致。1.8.6 雨蓬雨蓬是建筑物入口处位于外门上部用以遮挡雨水,保护外门免受雨水侵害的水平构件,采用混凝土悬臂板。悬挑长度：大门约为2.5m,侧门约为1.6m。雨蓬的板面梁作防水砂浆抹面,厚20mm,为了防止雨水沿墙边渗入墙面,除尽量将过梁或圈梁与雨蓬整浇在一起并作在板的上部外,尚须将防水砂浆抹面沿墙身粉刷到雨蓬面上 200mm 处,以形成泛水。1.8.7 楼梯本工程采用现浇钢筋混凝土板式楼梯,开间2.3m

18、,进深7.0m。楼板段作为一块整板,斜搁在梯段的平台梁上,梯段跨度为3.36 m。踏步280mm,踏高150mm。栏杆采用钢管,扶手采用不锈钢扶手。1.8.8 台阶室外台阶的平台与室内地坪的高差为50mm,表面内外稍微倾斜,以免雨水流向室内。1.8.9 屋顶1.8.9.1 屋顶设计要求屋顶设计要求应从功能、结构、建筑艺术三方面考虑。 功能要求屋顶是建筑物的维护结构,应能抵抗自然界各种恶劣环境的影响。首先是能抵抗风雪雨霜的侵袭,其中雨水对雨水的威胁最大,故防水是屋顶设计的核心。在房屋建筑中,屋顶漏水非常普通,其中原因是多方面的。 结构要求屋顶不仅是房屋的维护结构,也是房屋的承重结构。所以屋顶结构

19、应有足够的强度和刚度,作到安全可靠,并因防止因结构变形防水开裂漏水。 建筑艺术要求屋顶的形式对建筑的造型有重要的影响。变化多样的屋顶外形,装修精美的屋顶细部,是传统建筑的重要特征之一。在现代建筑中,如何处理好屋顶和细部也是设计不可忽视的重要内容。1.8.9.2 屋面排水方式屋面排水做法包括有组织排水和无组织排水,单层厂房的排水方法受生产工艺的影响,因为当生产中产生的粉尘较多时,优先选用无组织排水,因为如果选择有组织排水的话那么过多的粉尘容易堵塞雨水管。这里我仅仅介绍有组织排水。有组织排水采用天沟板,天沟板的选型图集G410-121.5 6.0 预应力混凝土屋面板第29页。下面是四中天沟板安放方

20、式的示意图,具体可以参考04G415-1预应力混凝土折线型屋架第6页。采用何种形式自己定,这里推荐用第三种,因为我们是双跨的。至于天窗架上的排水方式,一般是无组织排水,这样就比较简单。注意：对于纵向长度较长的应考虑汇水区的划分。不能草率的就在厂房的四角布置落水管就完事, 因为这样是不符合汇水区划分面积的规定的。详见考房屋建筑学第157页的6.2.3。每一根落水管的屋面最大汇水面积不宜大于200 。本设计采用有组织排水,排水方案为女儿墙外排水。第2章 结构设计本建筑的结构设计采用的是钢筋混凝土结构,因为钢筋混凝土结构有以下的一些优点：第一：合理的利用了钢筋和混凝土两种材料的受力性能特点,可以形成

21、强度较高、刚度较大的结构构件。这些构件在有些情况下可以用来代替钢构件,因而能够节约刚材,降低造价。第二：耐久性和耐火性较好,维护费用低。第三：可模性好,结构造型灵活,可以根据使用需要浇注成各种形状的结构。第四：现浇钢筋混凝土结构的整体性好,又具备必要的延性,适于用作抗震结构；同时它的防震性和防辐射性也好,亦适于用作防护结构。第五：混凝土中占比例较大的砂、石材料便于就地取材。因为钢筋混凝土具有这些特点,所以在建筑结构、地下结构、桥梁、隧道、铁路等土木工程中得到广泛应用。混凝土以成为当今世界上用量最大的建筑材料。但是,钢筋混凝土也存在一些缺点,如自重过大,抗裂性能较差,隔热隔声性能不好,浇注混凝土

22、时需要模板和支撑,户外施工受到季节条件限制,补强修复比较困难。这些缺点在一定程度上限制了钢筋混凝土的应用范围。随着科学技术的发展,钢筋混凝土的这些缺点正在逐步的得到克服和改善。所以考虑到本建筑的层高不是很高,所以通过提高混凝土的强度来改善混凝土的这些缺点。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中,由梁和柱通过节点构成承载结构,框架形式可灵活布置建筑空间,使用较方便。但是随着建筑高度的增加,水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加,从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加,到一定程度,将给建筑平面布置和空间处理带来困难,影响建筑空间的正常使用,在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层

23、数受到限制,正是因为本设计采用的是小高层,建筑的高宽比H/B小于5,抗震设防烈度为7度,建筑高度小于55m,所以选用框架结构体系。另外,结构设计依据：房屋建筑学教材,建筑设计资料集1、2、3册,XX省建筑标准图集,中小学建设设计规范,其他有关设计规范及总图,混凝土结构设计规范GB50007-2002,建筑结构荷载规范GB50009-2001,建筑地基基础设计规范GB50007-2002,混凝土结构学上、下册,多层与高层建筑结构设计,现用建筑施工教材,建筑施工手册上、中册,建筑工程预算定额省标,劳动定额手册由于在进行结构方案设计时要考虑结构型式、结构体系、结构布置是否满足安全经济、方便施工等方面

24、的原因,特对结构选型作如下设计说明：.1结构型式：砖混结构 框架结构 部分砖混部分框架 砖混结构施工简单,造价低,用钢量少,但整体性差,难满足高层大跨度的要求。框架结构整体性好,能满足大空间要求,耐久性好,缺点是造价高,结构要求整体性好,大空间比较的多,因此选用框架结构,框架结构包括：装配式框架,装配整体式框架,现浇式框架,装配式框架可节省模板,周期短,节点用钢量大。装配整体式框架,节点简单,工期长,用钢量和焊接少,整体性好,工序多。现浇式框架,整体性和抗震性好,模板多工期长,本工程采用现浇式框架,可保证框架整体性。 2结构体系：框架 ,筒体 ,剪力墙联合结构 框架结构的特点是整体性好,满足大

25、空间,耐久性好,筒体的特点是承受竖向荷载和侧向力,框架结构占地面积小,可在地面留下较大的空间,以满足绿化,交通,保护既有建筑物等规划要求,造型新颖美观,具有很好的艺术效果,并且建筑采光好,视野开阔,而剪力墙联合结构既能形成较大的自由灵活的使用空间,剪力墙则可提供很大的抗侧刚度,减少结构在风荷载或侧向地震作用下的侧向位移,有利于提高结构的抗震能力,广泛用于办公室,旅馆综合考虑以上结构体系的特点,根据本地地形,抗震等级,以及经济方面,本工程选用框架体系。 3承重方式：横向框架承重,纵向框架承重,纵横向框架混合承重横向框架跨数少,主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度,而纵向框架则往往相反,构

26、造要求布置较小的联系梁,有利于房屋室内的采光和通风.纵向承重墙框架的横向梁高度较小,有利于设备管线的穿行,当在房屋开间方向需要较大空间时,可获得较高的室内净高,并且可利用纵向框架的刚度来调整房间的不均匀沉降,缺点是房屋的横向抗侧刚度较差,进深尺寸受预制版长度的限制。纵横向框架混合承重则具有较好的整体工作性能,对抗震有利,由于建筑的横向框架跨数少,综合楼对室内的采光要求比较高,故本建筑选用横向框架承重。2.1 框架结构设计2.1.1 工程概况总建筑面积：4911 m2建筑层数：主体六层结构形式：框架结构2.1.2 设计资料土层条件：自然地表0.8m内为填土,填土下层为4.5m厚亚粘土,再下为细沙

27、层,亚粘土允许承载力为180Kpa。地下水在自然地表10m以下,无侵蚀性。地震设计烈度为7度,II类场地,地表海拔高度为80.5m。屋面及楼面做法：屋面做法： 二毡三油防水层；冷底子油热玛蹄脂二道；200厚水泥卵石保温层；20mm厚水泥砂浆找平层；40厚钢筋混凝土整浇层；预应力混凝土多孔板；粉底或吊顶楼面做法： 水磨石地面；50mm厚钢筋混凝土整浇层；预应力混凝土多孔板；粉底或吊顶材料：混凝土强度等级为C30。2.2 框架结构设计计算2.2.1 梁柱截面、梁跨度及柱子高度的确定2.2.1.1初估梁截面尺寸： 主梁 ；连系梁:；次梁：对于跨度为4500mm其高范围分别为375mm562.5mm,

28、则 主梁取：h=500mm, b=250mm 次梁取：h=450mm, b=200mm对于跨度为7200mm其高范围分别为600mm900mm,则 主梁取：h=700mm, b=300mm但由于跨度为4500mm的梁其负载面积大且荷载较大,同时在这部分荷载基本上都是有主梁承担,且考虑到边跨连续梁开窗大的缘故,为保守起见,调整此处梁为600mm250mm,为此可以不在加设过梁。2.2.1.2.初步确定柱尺寸:按式估算,且N= N为柱组合的轴压力设计值；F为按简支状态计算的柱负载面积；为折算在建筑面积上的中立荷载代表值,课近似取为1215。为考虑地震作用组合后的柱轴压力增大系数,边柱取1.3,不等

29、跨内柱取1.25,等跨取1.2,n为验算截面以上的楼层层数；为柱截面面积；为混凝土轴心抗压强度设计值；为框架主轴压比限值,可近似取,对一级、二级、三级抗震等级,分别取0.7、0.8、0.9。边柱：=533533中柱：由计算得：由于本楼栋为五层框架结构,于是不考虑分段变截面柱,同时,考虑到是综合楼设计,对柱子尺寸有所加大,故,定柱截面尺寸为600mm600mm。2.2.1.3 柱高度底层柱高度h=3.6m+0.45m+2.0m-1.2m-0.13m=4.72m,其中3.6m为底层高,0.45m为室内外高差,2.0m为埋深,1.2m为基础梯跑的高度,0.13m为板厚。其他层柱高等于层高,即为3.6

30、m。由此得框架计算简图及柱编号如图1所示：图1 框架计算简图及柱编号2.2.2 楼面板的结构尺寸选择楼面板均为现浇做法,按高跨比条件确定板厚,即,板厚h=4500/35=128.6mm,考虑到钢筋布置及钢筋布置混凝土的抗裂度和扰度过大的原因,取h=130mm。2.3 荷载计算2.3.1 屋面均布恒载：按屋面做法逐项计算均布荷载： 30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66 KN/m2三毡四油防水层 0.4 KN/m220厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m270厚水泥炉渣保温层 140.7=0.98 KN/m2130厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1325=3.25 KN/m220厚

31、板低抹灰 0.0220=0.4 KN/m2共计 =6.09 KN/m22.3.2 楼面均布恒载按楼面做法逐项计算:10厚水磨石面层0.0125=0.25kN/20厚水泥砂浆0.0220=0.4kN/130厚现浇钢筋混凝土楼板0.1325=3.25kN/20厚板低抹灰 0.0220=0.4 KN/m2共计 =4.3 KN/m22.3.3 屋面均布活载计算重力荷载代表值时,要考虑雪荷载和施工荷载。2.3.4 楼面均布活载楼面均布活载对于宿舍楼一般房间为1.5kN/,会议室、走廊、楼梯、门厅等为2.0kN/。为了方便计算,统一取为2.0kN,在单独设计楼梯时,活荷载取为3.5 kN/。2.4 荷载分

32、层总汇2.4.1.梁、柱、墙、窗、门重力荷载标准值梁柱重力荷载计算根据其截面尺寸和材料容重以及粉刷等计算出单位长度的重力荷载；而对墙门窗则先计算出单位面积上的重力荷载。具体的计算过程略,结果如下表2-1：表2-1 梁柱重力荷载标准值层次构件n1-4边横梁10.30.7251.055.5136.626946.034656.4边横梁20.30.6251.054.7253228.35边横梁30.250.6251.053.9383223.628中横梁10.30.7251.055.5132.112138.93中横梁20.30.6251.054.7253570.875中横梁30.250.6251.053.

33、9383223.628纵梁10.30.6251.054.7253.9473.71纵梁20.250.6251.053.9383.956860.06次梁0.250.5251.053.2813.922281.51柱0.60.6251.19.93.6622209.75边横梁10.30.7251.055.5136.625909.654229.3边横梁20.30.6251.054.7253114.175中横梁10.30.7251.055.5132.113150.51中横梁20.30.6251.054.7253456.7纵梁10.30.6251.054.7253.9473.71纵梁20.250.6251.0

34、53.9383.948737.19次梁0.250.5251.053.2813.920255.92柱0.60.6251.19.93.6572031.5注：1表中为考虑梁柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件中狐狸荷载；n为构件数量。2梁长度取净长；柱长度取层高。墙体为240mm厚粘土空心砖,外墙面贴瓷砖0.5,内墙面为20mm厚抹灰,则外墙单位墙面重力荷载为：0.5+150.24+170.02=4.44内墙为240mm粘土空心砖,两侧均为20mm厚抹灰,则内墙单位面积重力荷载为：150.24+170.022=4.28木门单位面积重力荷载为0.2；塑钢玻璃窗单位面积重力荷载

35、取0.452.4.2 重力荷载代表值集中与各楼层标高处的重力荷载代表值,为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等重量,各可变荷载的组合值系数按规范采用；无论是否为上人屋面,其屋面上的可变荷载均采用雪荷载。具体计算如下：第一层重力荷载代表值：=4.324.3-7.258.5+7.29+3.07.22+7.153.658.5-182-9+9.93.692+13.43.6+2.73.68.22+9.73.63.6+8.43.63.62+7.67.23.6+13.4263.6=11192.56KN其余层方法同上第二三层重力荷载代表值、=10892.77KN第四层重力荷载代表值=1

36、0512KN第五层重力荷载代表值 =7412KN各质点重力荷载值见该页图2。图2 各质点重力荷载代表值2.5 框架侧移刚度计算2.5.1. 横向框架侧移刚度计算梁的线刚度按式。其中为混凝土弹性模量,其中为立方体抗压强度标准值,或直接查混凝土结构基本原理教材附表5,=2.8,=3.0,=3.5其余略,同时,在框架结构中,有现浇楼面或预制板楼面。但是有现浇板的楼面,可以作为梁的有效翼缘,增大梁的有效刚度,减少框架侧移。为考虑这一有利作用,在计算梁的截面惯性矩时,对现浇楼面的边框架取=1.5为梁的截面惯性矩；对中框架取=2.0。若为装配楼板,带现浇层的楼面,则边框架梁取=1.2,对中框架取=1.5。

37、计算过程见下表2-2,柱线刚度计算过程见下表2-3：表2-2 横梁线刚度计算表类别层次边横梁1-430070072001-430060036001-52506003600走道梁1-425050027001-430060036001-52506003600表2-3 柱线刚度计算表层次2-5360014720柱的侧移刚度按公式计算,式中修正系数由表2.2所列的公式计算。根据梁柱线刚度比的不同,二根据本设计中的柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。计算结果见一下表2-4、表2-5、表2-6。表2-4 中框架柱侧移刚度D值层次边柱中柱五层18根其余楼层21根50.7940.2842

38、36671.4370.4183483310530002-40.7940.284236671.4370.41834833115749911.0040.334220191.8160.476313801055322表2-5 边框架柱侧移刚度D值层次四周角柱6根四周中柱五层5根其余楼层7根50.5960.230191670.6250.238198332141682-40.5960.230191670.6250.2381983325383410.7530.274112920.7900.28411728149848表2-6 楼梯间框架柱侧移刚度D值层次楼梯边柱4根楼梯中柱4根2-50.7940.28423

39、6671.4370.4183483323400011.0040.334220191.8160.47631380213599将上述不同情况下同层框架各层层间侧移刚度,见下表：层次1234514187691645333164533316453331501168由上表可见：0.7,故 该框架为规则框架。2.6 水平地震力作用下框架内力和侧移计算2.6.1 横向框架自振周期计算按顶点位移法计算框架的自振周期顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆,导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样,只要求出结构的顶点水平位移,就可以按下式求得结构的基本周期：式中：结构

40、基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数。框架结构取0.60.7,框架-剪力墙结构取0.70.8,剪力墙取0.91.0。框架的顶点位移。在未求出框架的周期前,无法求出框的地震力及位移,是将框架的重力荷载视为水平作用力,求得的假象框架顶点位移。然后由求出,再用求出框架结构的底部剪力。进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表2-7。表2-7 横向框架顶点位移层次kNkNN/mm57412741215011684.993.341051217924164533310.988.4310892.828816.8164533317.577.5210892.839709.61645333

41、24.160.0111192.650902.2141876935.935.9=1.70.7=0.364s2.6.2 横向地震作用计算在类场地,7度设防区,设计地震分组为第二组情况下：结构的特征周期和水平地震影响系数最大值7度为查抗震教材p46：=0.4s =0.16由于=0.3641.4=1.40.4=0.56s,故可不考虑顶点附加地震作用。同时,本设计结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法求水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按如下公式计算,则 利用设计用反应谱计算：因 0.1s 则 =0.16则 按底部剪力法求基底剪力。按式 计算,并分配给

42、各层,则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层,这种分布基本符合实际。但对结构上部,水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果,特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明,结构上部往往震害很严重。但是,对于本设计由于1.4,根据抗震设计规范或抗震教程一书可不用对顶部进行修正。具体计算过程见下表7。各层地震剪力按式计算,结果列入下表见表8。表2-8 各质点横向地震作用及楼层地震剪力计算表层次mmkNkNkNkN53.618.957412140457.40.2471709.9071709.90743.615.3510512161359.20.2831959.1243669.03133

43、.611.7510892.8127990.40.2251557.6085226.63923.68.1510892.888776.320.1561079.9416306.5814.724.5511192.650926.330.089616.12036922.7横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图6 水平地震作用 地震剪力 图6 横向框架各层水平地震作及地震剪力2.6.3 横向框架抗震变形验算多遇地震作用下,层间弹性位移验算见表9。表2-9 横向水平地震作用下的位移验算层次层间剪力kN层间刚度kN层间位移mm层高mm层间相对弹性转角51709.9115011681.1393.61/3160436

44、69.0316453332.2303.61/161435226.6416453333.1773.61/113326306.5816453333.8333.61/93916922.7014187694.8794.721/932注：层间弹性相对转角均满足要求=1/450.若考虑填充墙抗力作用为1/550。由以上验算可得结论：满足要求2.6.4 水平地震作用下横向框架的内力分析本设计取轴线上的横向框架KJ1为代表进行计算,特别说明：框架柱端剪力及弯矩分别按式2.12和2.13计算,而各柱反弯点高度比y按下式,其中由表2.4查得,为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值,由表2.6查取,、为上下层层

45、高变化时反弯点高度比的修正值,由表2.7查取。对本设计底层柱需考虑修正值,第二层柱需考虑修正值和,其余柱均无修正。柱端弯矩KJ2计算,详见表2-10,地震作用下框架梁端弯矩,梁端剪力及柱轴力计算见表2-11,结果见另页图4、图5。表2-10 轴线横向框架KJ-2柱端弯矩及剪力计算层次层高边柱y53.61709.915011682366727.00.7940.3534.0263.1843.63669.016453332366752.80.7940.4076.03114.0533.65226.616453332366775.20.7940.45121.82148.9023.66306.616453

46、332366790.70.7940.525171.42155.1014.726922.7141876922019107.41.0040.65317.64171.04续表10 层次层高中柱y53.61709.915011683483339.71.4370.37553.6089.3343.63669.016453333483377.71.4370.45125.87153.8533.65226.6164533334833110.71.4370.475189.30209.2223.66306.6164533334833133.51.4370.5240.30240.3014.726922.7141876

47、931380153.11.8160.65452.80243.81注：表中, , 。 粱端弯矩、剪力及柱轴力分别下表计算,其中表中的梁线刚度均取自前面相应的计算结果,粱端弯矩及,剪力,及柱轴力。式中：和分别表示节点左右梁的线刚度；和分别表示节点左右梁的弯矩；为柱在i层的轴力,以受压为正；具体见下表2-11：表2-11 地震力作用下框架梁端弯矩、梁端剪力及柱轴力层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N563.278.0720019.6140.040.0270029.6-19.6-104148.2182.8720045.9692.892.8270068.8-65.6-32.83224.9277.872006

48、9.82149.9149.92700111.1-135.4-74.12276.9342.0720085.95192.2192.22700142.4-221.3-130.51342.5422.97200106.3216.6216.62700160.5-327.6-184.7注： 1表中数据均采用四舍五入处理而得。2柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时,左侧两根柱为拉力,对应的右侧两根力。3表中M单位为,V单位为,N单位为,单位为mm。图2-4 地震作用下框架梁柱弯矩图单位：kNm图2-5 地震作用下框架梁端剪力及柱轴力KN2.7 竖向荷载作用下横向框架的内力分析2.7.1 计算单元选取 仍取

49、轴线上的中框架计算分析,计算单元情况见下图2-6。由于房间内布置有次梁,故直接传给该框架的楼面荷载如图中的阴影部分所示,计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁一集中力的形式传给横向框架,作用于个节点上。由于纵向框架梁的中心线不重合,因此在框架节点上还作用有集中力矩。2.7.2 荷载计算7200/4500=1.62.0按双向板计算,屋面均布恒载及活载均为梯形分布及三角形分布传给梁,计算如下：2.7.2.1.恒载计算：第5层梁的均布线荷载：图2-6 屋楼面板支承梁的荷载跨：屋面均布恒载传给梁 =6.13.6=21.96kN/m横梁自重包括抹灰 =0.3150.725=5.513kN/m

50、恒载： 27.473kN/m跨：屋面均布恒载传给梁 =6.12.7=16.47kN/m 横梁自重包括抹灰 =0.2650.525=3.313kN/m恒载： 19.783kN/m、分别为边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒荷载,它包括梁自重、楼板重、和女儿墙等重力荷载,为次梁作用在主梁上的恒载,计算如下：=3.61.81/2+20.9+4.51.81/26.1+0.2650.6259+4.441.29=162.783=3.61.81/2+20.9+4.51.81/2+1.8+4.51/21.352+2.71.351/26.1+0.2650.6259=177.829=0.2650.5259+23.61.8

51、1/2+20.9+4.51.81/26.1=193.887=162.783/2=24.48=177.829/2=31.12第14层梁的均布线荷载：跨：屋面均布恒载传给梁 =4.33.6=15.48kN/m横梁自重包括抹灰 =4.28+5.513=17.925kN恒载： 33.405kN/m跨： 屋面均布恒载传给梁 =4.32.7=11.61kN/m横梁自重包括抹灰 =0.2650.525=3.313kN/m恒载： 14.923kN/m=3.61.81/2+20.9+4.51.81/24.3+0.2650.6259+4.449=199.719=3.61.81/2+20.9+4.51.81/2+1

52、.8+4.51/21.352+2.71.351/24.3+0.2650.6259+4.449=255.791=0.2650.5259+23.61.81/2+20.9+4.51.81/24.3=144.639=199.719/2=34.95=255.791/2=44.762.7.2.2.活荷载计算：第5层活荷载： 跨：4.52=9.0 kN/m跨： 2.72=5.4kN/m= 1.8+1.82=9.72=1.82+ 1.352=18.225=9.72/2=1.70=18.225/2=3.19其余层同顶层。中框架恒载及活荷载见表2-12、表2-13。表2-12 中框架恒载统计表层次kN/mkN/m

53、kN/mkN/m/KN/KN/ KN/KN.m/KN.m55.513.3121.9616.40162.78193.89177.8324.4831.121417.933.3115.4811.61199.72144.64255.7934.9544.76表13 活荷载统计表层 次kN/mkN/m/KN/ KN/KN/KN.m/KN.m159.005.409.7218.2319.701.703.19注：表中数据均由计算结果四舍五入保留两位小数处理而得。2.7.3 用弯矩分配法计算框架弯矩竖向荷载作用下框架的内力分析,除活荷载较大的工业厂房外,对一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置。这样求得的

54、框架内力,梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低,但当活荷载在总荷载比例较小时,其影响很小,若活载占总荷载例较大,可在截面配筋时,将跨中弯矩乘1.11.2的放大系数予以调整。三角形荷载等效为均布荷载时乘以0.625,梯形为：处理为均布荷载结果见下页图7、图8。2.7.3.1 固端弯矩计算：将框架视为两端固定梁,计算固端弯矩。计算结果见下表：图7 框架竖向荷载示意恒载示意图8 框架竖向荷载示意活载示意2.7.3.2 分配系数计算见图2-9：考虑框架对称性,取半框架计算,半框架的梁柱线刚度如图12所示。切断的横梁线刚度为原来的一倍,分配系数按与节点连接的各杆的转动刚度比值计算。B柱顶层节点

55、：其他层的分配系数见表2-14、表2-15.图2-9 半框架梁柱线刚度示意KN.m2.7.3.3 传递系数：远端固定,传递系数为1/2； 远端滑动铰支,传递系数为-1。2.7.3.4 弯矩分配：恒荷载作用下,框架的弯矩分配计算见表14,框架的弯矩图见表15；活荷载作用下,框架的弯矩分配计算见图10,框架的弯矩图见图11。竖向荷载作用下,考虑框架梁端的塑性内力重分布,取弯矩调幅系数为0.85,调幅后,恒荷载及活荷载弯矩图见图10及图11中括号内数值。表2-14 恒载弯矩分配表KN.m上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁00.7160.2840.23100.5820.18724.48 -83.10 83.10 31.12 -9