【四層】3200平米職教教學(xué)樓（計算書、建筑、結(jié)構(gòu)圖）,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預(yù)覽點開可看。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預(yù)覽,需要原稿請自助充值下載,所見才能所得,請細(xì)心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 1 引言 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是外國語小學(xué)第二教學(xué)樓設(shè)計，這是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的 總結(jié)，對我畢業(yè)后實際工作能力、適應(yīng)社會能力有很大的影響。我與畢業(yè)設(shè)計同組同學(xué) 在徐愛華，孔憲賓等老師的指導(dǎo)下，進行了本次畢業(yè)設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計的主要目的是 加深對理論和概念的理解，獨立系統(tǒng)的完成一項工程設(shè)計，熟悉工程設(shè)計的一般步驟， 熟悉相關(guān)設(shè)計規(guī)范、手冊、標(biāo)準(zhǔn)圖以及工程實踐中常用的方法。 本 設(shè) 計 說 明 書 主 要 包 括 設(shè) 計 任 務(wù) 書 、 建 筑 設(shè) 計 （ 包 括 總 平 面 圖 、 平 面 圖 、 立 面 圖 、 剖 面 圖 等 ） 、 框 架 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 、 基 礎(chǔ) 設(shè) 計 以 及 其 它 附 屬 構(gòu) 件 設(shè) 計 ， 基 本 上 是 一 個 比 較 全 面 的 設(shè) 計 。 在 設(shè) 計 中 運 用 了 Auto-CAD、 PKPM 等 一 系 列 計 算 機 輔 助 設(shè) 計 軟 件 ， 對 自 己 的 計 算 機 知 識 和 軟 件 運 用 能 力 有 了 一 定 的 加 強 。 本 設(shè) 計 從 建 筑 到 結(jié) 構(gòu) 是 一 個 較 為 完 整 的 設(shè) 計 過 程 ， 通 過 畢 業(yè) 設(shè) 計 復(fù) 習(xí) 和 鞏 固 了 以 前 所 學(xué) 知 識 ， 把 主 要 課 程 聯(lián) 系 成 一 個 完 整 的 體 系 ， 并 運 用 于 設(shè) 計 中 ； 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 培 養(yǎng) 了 我 進 行 獨 立 設(shè) 計 的 基 本 能 力 ， 為 畢 業(yè) 后 的 工 作 打 下 了 堅 實 的 基 礎(chǔ) 。 在本次畢業(yè)設(shè)計中我的指導(dǎo)老師在百忙之中，傾注了大量時間和精力，給予了必要 的指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。 在所難免，敬請各位評審老師批評指正。由于畢業(yè)設(shè)計時間倉促，工作量較大，加 之設(shè)計經(jīng)驗有限，不妥之處 1.1 建筑設(shè)計說明 建筑設(shè)計在現(xiàn)有的自然環(huán)境與總體規(guī)劃的前提下，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，綜合考 慮使用功能、結(jié)構(gòu)施工、材料設(shè)備、經(jīng)濟藝術(shù)等問題，著重解決建筑內(nèi)部使用功能和使 用空間的合理安排，內(nèi)部和外表的藝術(shù)效果，各個細(xì)部的構(gòu)造方式等，創(chuàng)造出既符合科 學(xué)性，又具有藝術(shù)效果的工作環(huán)境。 建筑設(shè)計應(yīng)考慮建筑與結(jié)構(gòu)等相關(guān)的技術(shù)的綜合協(xié)調(diào)，以及如何以更少的材料、勞 動力、投資和時間來實現(xiàn)各種要求，使建筑物做到適用、經(jīng)濟、堅固、美觀。 本方案采用框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱、節(jié)點及基礎(chǔ)組成的結(jié)構(gòu)形式，橫梁和 立柱通過節(jié)點連成一體，形成承重結(jié)構(gòu)，將荷載傳至基礎(chǔ)。其特點是承重系統(tǒng)與非承重 系統(tǒng)有明確的分工，支承建筑空間的骨架與梁，柱是承重系統(tǒng)，而分割室內(nèi)外空間的圍 護結(jié)構(gòu) 引言 2 和輕質(zhì)隔墻是不承重的，這種結(jié)構(gòu)形式強度高，整體性好剛度大，抗震性好，開窗 自由。 框架結(jié)構(gòu)是多層、高層建筑的一種主要結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點是建筑平面 布置靈活，能獲得較大的使用空間，建筑立面容易處理，可以適應(yīng)不同的房屋造型。同 時，在結(jié)構(gòu)性能方面，框架結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)，自振周期較長，地震反應(yīng)較小，經(jīng)過合 理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以具有較好的延性性能。我國定義 8 層及 8 層以上的建筑為高層建筑， 一般認(rèn)為 8 層以下房屋屬多層建筑，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)多用于多層建筑，較少用于高 層建筑，因為當(dāng)房屋的高度超過一定的范圍時，框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度較小，水平荷載作用 下側(cè)移較大，從受力合理和控制造價的角度，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)一般不超過 60 米， 地震區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，當(dāng)設(shè)防烈度為 7 度、8 度、9 度、時高度一般不超過 55 米、 45 米和 25 米。 框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱、節(jié)點及基礎(chǔ)組成的結(jié)構(gòu)形式，橫梁和柱，通過節(jié)點連為一體， 形成承重結(jié)構(gòu)，將荷載傳至基礎(chǔ)，整個房屋全部采用這種結(jié)構(gòu)形式的稱為框架結(jié)構(gòu)或純 （全）框架結(jié)構(gòu)，框架可以是等跨或不等跨的，也可以是層高相同或不完全相同的，有 時因工藝和使用要求，也可能在某層抽柱或某跨抽梁，形成缺梁、缺柱的框架。 當(dāng)柱為正方形或接近正方形，或樓面荷載較大的情況下，可采用縱橫向承重方案， 這時樓面常為現(xiàn)澆雙向板樓蓋或井字梁樓蓋，兩個方向的框架同時承受豎向荷載和水平 荷載。 建筑物是社會物質(zhì)和文化財富，它在滿足使用要求的同時，還需要考慮人們對建筑 物在美觀方面的要求，本工程主體為四層，房子對比顯明，錯落有置又給人不呆板的感 覺。 1.1.1 平面設(shè)計 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的組合關(guān)系。由于建筑平面通常較為 集中反映建筑功能方面的問題，一些剖面關(guān)系比較簡單的建筑，它們的平面布置基本上 能夠反映空間組合的主要內(nèi)容，因此，首先從建筑平面設(shè)計入手。但是在平面設(shè)計中， 我始終從建筑整體空間組合的效果來考慮，緊密聯(lián)系建筑剖面和立面，分析剖面、立面 的可能性和合理性，不斷調(diào)整修改平面，反復(fù)深入。也就是說，雖然我從平面設(shè)計入手， 但是著手于建筑空間的組合。 各種類型的建筑，從組成平面各部分面積的使用性質(zhì)來分析，主要可以歸納為使 用部分和交通聯(lián)系部分兩類。 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 3 建筑平面設(shè)計是組合布置建筑物在水平方向房屋各部分的組合關(guān)系，它包括使用部 分設(shè)計和交通聯(lián)系部分設(shè)計。 1.使用部分平面設(shè)計 建筑平面中各個使用房間和輔助房間，是建筑平面組合的基本單元。本設(shè)計在使用 平面設(shè)計中充分考慮了以下幾點：注意了房間的面積、形狀和尺寸滿足室內(nèi)使用活動和 設(shè)備合理布置的要求；門窗的大小和位置考慮了房間的出入方便，疏散安全，采風(fēng)通風(fēng) 良好；房間的構(gòu)成注意使結(jié)構(gòu)布置合理，施工方便，也要有利于房間之間的組合，所用 材料應(yīng)符合相應(yīng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)；室內(nèi)空間，以及頂棚、地面、各個墻面和構(gòu)件細(xì)部，應(yīng)考 慮人們的使用和審美要求。 對于輔助房間的平面設(shè)計，通常根據(jù)建筑物的使用特點和使用人數(shù)的多少，先確定 所需設(shè)備的個數(shù)，根據(jù)計算所得的設(shè)備數(shù)量，考慮在整幢建筑中輔助房間的分布情況， 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、 平面形式和尺寸。 2. 交通聯(lián)系部分設(shè)計 交通聯(lián)系部分是把各個房間以及室內(nèi)交通合理協(xié)調(diào)起來，同時又要考慮到使用房間 和輔助房間的用途，減少交通干擾。樓梯是垂直交通聯(lián)系部分，是各個樓層疏散的必經(jīng) 之路，同時又要考慮到建筑防火要求，本住宅采用梁板式雙跑樓梯。 本設(shè)計中交通聯(lián)系部分設(shè)計能滿足下列要求：交通線路簡捷明確，聯(lián)系通行方便； 人流通暢，緊急疏散時迅速安全；滿足一定的通風(fēng)采光要求；力求節(jié)省交通面積，同時 考慮空間組合等設(shè)計問題。 3. 平面組合設(shè)計 建筑平面的組合設(shè)計，一方面，是在熟悉平面各組成部分的基礎(chǔ)上，進一步從建筑 整體的使用功能、技術(shù)經(jīng)濟和建筑藝術(shù)等方面，來分析對平面組合的要求；另一方面， 還必須考慮總體規(guī)劃、基地環(huán)境對建筑單體平面組合的要求。即建筑平面組合設(shè)計須要 綜合分解建筑本身提出的、經(jīng)及總體環(huán)境對單體建筑提出的內(nèi)外兩方面的要求。 1.1.2 剖面設(shè)計 建筑剖面圖是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的組合關(guān)系，剖面設(shè)計主要表現(xiàn)為 建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造關(guān)系，以及建筑高度、層高、建筑空間的組合與利用。它和房屋的 使用、造價和節(jié)約用地有著密切關(guān)系，也反映了建筑標(biāo)準(zhǔn)的一個方面。其中一些問題需 要平、剖面結(jié)合在一起研究，才具體確定下來。 引言 4 本工程為小學(xué)教學(xué)樓。垂直交通采用樓梯，門的高度根據(jù)人體尺寸來確定，窗高要 滿足通風(fēng)采光要求。 1.1.3 立面設(shè)計 立面設(shè)計是為了滿足使用功能和美化環(huán)境的需要而進行的。建筑立面可以看成是由 許多構(gòu)部件所組成：它們有墻體、梁柱、墻墩等構(gòu)成房屋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有門窗、陽臺、 外廊等和內(nèi)部使用空間直接連通的部件，以及臺基、勒腳、檐口等主要起到保護外墻作 用的組成部分。恰當(dāng)?shù)卮_定立面中這些組成部分和構(gòu)部件的比例和尺度，運用節(jié)奏韻律、 虛實對比等規(guī)律，設(shè)計出體型完整、形式與內(nèi)容統(tǒng)一的建筑立面，是立面設(shè)計的主要任 務(wù)。 1.1.4 基礎(chǔ)和地基設(shè)計 基礎(chǔ)和地基具有不可分割的關(guān)系，但又是不同的概念，基礎(chǔ)是建筑物與土層直接接 觸的部分，它承受建筑物的全部荷載，并把他們傳給地基，基礎(chǔ)是建筑物的一個組成部 分，而地基是基礎(chǔ)下面的土層，承受由基礎(chǔ)傳來的整個建筑物的荷載。地基不是建筑物 的組成部分。 地基分兩種：一是天然土層具有足夠的承載能力，不需人工處理就能承受建筑物全 部荷載的叫天然地基。一是當(dāng)上部荷載叫大或土層承載能力叫弱，缺乏足夠的堅固性和 穩(wěn)定性，必須經(jīng)人工處理后才能承受建筑物全部荷載的叫人工地基。 根據(jù)地基土質(zhì)好壞，荷載大小及冰凍深度，常把基礎(chǔ)埋在地表以下適當(dāng)深度處，這 個深度成為埋置深度（簡稱埋深） 。一般基礎(chǔ)的埋深應(yīng)大于冰凍線的深度，從經(jīng)濟和施工 角度分析，基礎(chǔ)的埋深，在滿足要求的情況下越淺越好，但最小不能小于 0.5 米。天然 地基上的基礎(chǔ)，一般把埋深在 5 米以內(nèi)的叫淺基，超過 5 米的叫深基。本工程考慮到地 下水位的高度，冰凍線的深度，以及地下軟弱層的深度和范圍，確定 1.5 米深度作為基 礎(chǔ)埋深，同時考慮到該工程為框架結(jié)構(gòu)，梁柱中心線不重合，將會產(chǎn)生較大的豎向彎矩， 為了提高抗側(cè)剛度，滿足縱橫向彎矩的平衡，提高抗剪切能力，該工程選用柱下獨立基 礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂設(shè)置連梁，滿足以上條件，同時又能起到節(jié)省材料的作用。 1.1.5 樓梯設(shè)計 樓梯是建筑物中的重要組成部分，它是主要的垂直交通設(shè)施之一，樓梯的主要功能 是通行和疏散。 板式樓梯和梁式樓梯是最常見的現(xiàn)澆樓梯，賓館和公共建筑有時也采用一些特種樓 梯，如螺旋板式樓梯和懸挑式樓梯。此外也有采用裝配式樓梯的。 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 5 板式樓梯由梯段板、休息平臺和平臺梁組成，梯段是斜放的齒形板，支承在平臺梁 上和樓層梁上，底層下端一般支承在壟墻上。板式樓梯的優(yōu)點是下表面平整，施工支模 方便，外觀比較輕巧；缺點是斜板較厚，約為梯段板斜長的 1/25～1/30，其混凝土用量 和鋼材用量都較多，一般適用于梯段板的水平跨長不超過 3M 時。 梁式樓梯同踏步板、斜梁和平臺板、平臺梁組成。 設(shè)計樓梯時應(yīng)考慮以下三個基本要求： （1）要滿足功能上的要求 樓梯的數(shù)量、位置、形式和樓梯的寬度、坡度均應(yīng)該符合上下通暢、疏散方便的原 則，樓梯間必須直接采光，采光面積應(yīng)不小于 1/12 樓梯間平面面積。設(shè)置在公共建筑 中的主要樓梯，有的需要富麗堂皇，有的需要精巧簡潔，應(yīng)在樓梯形式、欄桿式樣、材 料選用方面作精心設(shè)計，一般建筑則適當(dāng)考慮美觀問題。 （2）要滿足結(jié)構(gòu)和建筑構(gòu)造方面的要求 在建筑構(gòu)造方面要滿足堅固與安全的要求，例如扶手、欄桿和踏步之間應(yīng)有牢固 的連接，選用欄桿式樣也應(yīng)注意花飾形式。桿件與桿件的間距應(yīng)考慮防止發(fā)生意外事故。 （3）要滿足防火、安全方面的要求 樓梯的間距和數(shù)量，應(yīng)根據(jù)建筑物的耐火等級，滿足防火設(shè)計規(guī)范中民用建筑及工 業(yè)輔助建筑安全出口所規(guī)定的要求。這樣樓梯才有足夠的通行和疏散能力，此外還應(yīng)注 意在樓梯間四周的墻，不準(zhǔn)有凸出太多的磚柱、磚礅、散熱片、消防栓等構(gòu)件，防止人 在緊急疏散通行時受阻而發(fā)生意外。在樓梯間內(nèi)除必須的門以為，不準(zhǔn)另外設(shè)置門、窗， 防止火災(zāi)發(fā)生時，火焰竄出和煙霧蔓延、擴散到樓梯間而使樓梯失去通行疏散作用。 樓梯材料的選用應(yīng)該考慮建筑物的耐火等級，同時還應(yīng)結(jié)合考慮材料的耐磨、防滑、 易清潔和美觀等要求。此外，設(shè)計樓梯時尚需考慮到經(jīng)濟和施工的方便。 1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計說明 1.2.1 結(jié)構(gòu)選型 結(jié)構(gòu)是建筑的骨架，是建筑賴以存在的基礎(chǔ),作為建筑的骨架形成人類的建筑空間， 用來滿足人類的生產(chǎn)、生活需要及對建筑物的美觀要求（結(jié)構(gòu)的建筑功能） 。在正確設(shè)計、 施工及正常使用條件下，建筑應(yīng)該具有抵御可能出現(xiàn)的各種作用的能力（建筑結(jié)構(gòu)的安 引言 6 全功能） 。此外，建筑結(jié)構(gòu)的工程造價及用工量分別占建筑物造總工期的 40%～50%（建筑 結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟指標(biāo)） 。 為了使建筑物設(shè)計符合技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求，建筑結(jié) 構(gòu)方案設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)選型設(shè)計占有重要地位。建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計和選型的構(gòu)思是一項 很細(xì)致的工作，只有充分考慮各種影響因素并進行全面綜合分析，才能選出優(yōu)化的方案。 建筑物的形式和風(fēng)格總是和構(gòu)成它的材料和結(jié)構(gòu)方式相適應(yīng)的。在實踐中不斷地探 索能夠經(jīng)濟、合理地充分發(fā)揮材料、結(jié)構(gòu)潛力的形式和風(fēng)格，并逐漸形成建筑體系和結(jié) 構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)是建筑的骨架，是建筑賴以存在的基礎(chǔ)，該辦公樓選用框架結(jié)構(gòu)是合理的。 框架結(jié)構(gòu)體系是由豎向構(gòu)件的柱子與水平構(gòu)件的梁通過節(jié)點連接而組成，即，承擔(dān) 豎向荷載，又承擔(dān)水平荷載（風(fēng)、地震） ?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點是建筑平面布置靈活，可 以提供較大的建筑空間，也可以構(gòu)成豐富多變的立面造型。 1 .內(nèi)力及變形特點： （1）平荷載作用下，框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的特點是：底層柱子的軸力、剪力和彎矩， 且由上向下減小。一般情況下，每根柱子都有反彎點，但當(dāng)梁的剛度比柱子剛度小很多 時，柱子可能沒有反彎點。 （2） 作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形主要由兩部分組成： 第一部分是由柱和梁的彎曲產(chǎn)生的側(cè)移△ 1,這部分側(cè)移呈現(xiàn)剪切型特征； 第二部分是由柱的拉伸、壓縮產(chǎn)生的側(cè)移△ 2,這部分側(cè)移呈現(xiàn)彎曲型特征。 其中，第一部分側(cè)移△ 1是主要的，隨著框架結(jié)構(gòu)的高度增大，第二部分側(cè)移△ 2在 總側(cè)移中所占比重逐漸增大，但由于框架結(jié)構(gòu)所能適用的最大高度有限，故兩部分側(cè)移 合成后的框架結(jié)構(gòu)總位移仍然主要呈現(xiàn)剪切變形的特征；框架結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律是：底層 框架的層間變形最大，向上逐漸減小。 2.震害特點 由梁、柱線形桿件組成的框架結(jié)構(gòu)體系，由于側(cè)向剛度教弱，在房屋高度增加的情 況下，其內(nèi)力和側(cè)移增長的很快，在地震的作用下往往由于其過大的側(cè)移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的 破壞。 強烈地震作用下，框架結(jié)構(gòu)體系一旦其構(gòu)件端部進入塑性屈服，隨之就會出現(xiàn)混凝 土壓酥、脫落、主筋外露、壓曲和箍筋崩脫等較重的破壞現(xiàn)象，有的柱子可能出現(xiàn)剪拉、 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 7 剪壓等脆性破壞。在強烈地震作用下，框架梁柱節(jié)點可能出現(xiàn)雙向交叉裂縫，或沿柱子 縱筋方向產(chǎn)生粘結(jié)開裂，混凝土保護層剝落，從而導(dǎo)致節(jié)點部分柱子鋼筋出現(xiàn)燈籠狀的 壓屈破壞。 框架結(jié)構(gòu)體系的震害一般較多發(fā)生在柱端。就平面上不同位置的柱子而言，邊柱的 破壞程度一般較中柱為重。邊柱之中，又以角柱的破壞程度更重。就豎向不同高度位置 的柱子而言，底層柱子往往較以上的柱子更早破壞。就層內(nèi)一根柱子而言，柱子上端的 震害往往重于下端。與柱子的震害相對比而言，梁端及梁身的震害較少、較輕；節(jié)點的 震害也較少。框架結(jié)構(gòu)的砌體填充墻，在歷次地震中表現(xiàn)出普遍的震害。填充墻震害的 一般規(guī)律是“上輕下重” ；貼砌在框架平面外的填充墻震害比嵌砌在框架平面內(nèi)的為重。 現(xiàn)澆框架其結(jié)構(gòu)整體性較好，抗震性能強，鋼材用量省。缺點是模板消耗量大，現(xiàn) 場工作量大，但可采用工業(yè)化現(xiàn)澆的施工工藝來改進，效果是不錯的，故該工程用現(xiàn)澆 的方法。無論是現(xiàn)澆框架，還是預(yù)制框架，均應(yīng)盡量符合“強柱弱梁，強剪弱彎，強壓 弱彎，強節(jié)點弱構(gòu)件”的抗震設(shè)計準(zhǔn)則，使框架結(jié)構(gòu)具有合理的抗震破壞機制——梁鉸 側(cè)移機制，達(dá)到規(guī)范對結(jié)構(gòu)抗震的目的要求。 梁、柱混凝土強度等級相差不宜大于 5Mpa，如超過時，梁、柱節(jié)點區(qū)施工時應(yīng)作專 門處理，使節(jié)點區(qū)混凝土強度等級與柱相同。 框架結(jié)構(gòu)的開間、進深、層高等尺寸以及所選用的構(gòu)件類型應(yīng)盡量減少規(guī)格類型， 以利于構(gòu)件生產(chǎn)的工業(yè)化，并最大限度地利用國家標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)配件。 3. 截面尺寸要求： 框架柱的截面形式通常大多為方形、矩形，根據(jù)建筑需要也有圓形，八角形等，也 可采用柱肢厚度與墻體厚度一致的 T 形、L 形、十字形的截面形式?？蚣苤孛娉叽绲拇_ 定按規(guī)范中構(gòu)造要求定。 4. 結(jié)構(gòu)布置要求： 抗震框架結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)力求簡單、規(guī)則、均勻、對稱，使剛度中心與質(zhì)量中心 盡量減小偏差，并盡量使框架結(jié)構(gòu)的縱向、橫向具有相近的自振特性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)布置 并設(shè)計為雙向抗側(cè)力體系，主體結(jié)構(gòu)的梁柱間不應(yīng)采用鉸接，也不應(yīng)采用橫向為剛接， 縱向也鉸接的結(jié)構(gòu)體系。 1.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 框架結(jié)構(gòu)一般有按空間結(jié)構(gòu)分析和簡化成平面結(jié)構(gòu)分析兩種方法。在計算機沒有普 及的年代，實際為空間工作的框架常被簡化成平面結(jié)構(gòu)采用手算的方法進行分析。近年 引言 8 來隨著微機的日益普及和應(yīng)用程序的不斷出現(xiàn)，框架結(jié)構(gòu)分析時更多的是根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué) 位移法的基本原理編制電算程序，由計算機直接求出結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力，以至各截面的 配筋。 由于目前計算機內(nèi)存和運算速度已經(jīng)能夠滿足結(jié)構(gòu)計算的需要，因此在計算機程序 中一般是按空間結(jié)構(gòu)進行分析。但是在初步設(shè)計階段，為確定結(jié)構(gòu)布置方案或估算構(gòu)件 截面尺寸，還是需要采用一些簡單的近似計算方法，以求既快又省地解決問題。另外， 近似的手算方法雖然計算精度較差，但概念明確，能夠直觀地反映結(jié)構(gòu)的受力特點，因 此，工程設(shè)計中也常利用手算的結(jié)果來定性的校核判斷電算結(jié)果的合理性，所以我將重 點介紹框架結(jié)構(gòu)的近似手算法。 1. 計算單元確定 一般情況下，框架結(jié)構(gòu)是一個空間受力體系，為了方便起見，常常忽略結(jié)構(gòu)縱向和 橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構(gòu)件的抗扭作用，將縱向框架和橫向框架分別按平面框架 進行分析計算。由于橫向框架的間距相同，作用于各橫向框架上的荷載相同，框架的抗 側(cè)剛度相同，因此，除端部外，各榀橫向框架都將產(chǎn)生相同的內(nèi)力與變形，結(jié)構(gòu)設(shè)計時 一般取中間有代表性的一榀橫向框架進行分析即可；而作用于縱向框架上的荷載則各不 相同，必要時應(yīng)分別進行計算。 （1）節(jié)點的簡化 框架節(jié)點一般總是三向受力的，但當(dāng)按平面框架進行結(jié)構(gòu)分析時，則節(jié)點也相應(yīng)地 簡化。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，梁和柱內(nèi)的縱向受力鋼筋都將穿過節(jié)點或錨入?yún)^(qū)，這 時應(yīng)簡化為剛節(jié)點。 （2）柱網(wǎng)和層高的確定 在結(jié)構(gòu)計算簡圖中，桿件用軸線來表示?？蚣芰旱目缍燃慈≈虞S線之間的距離。 框架的層高（框架柱的長度）即為相應(yīng)的建筑層高，而底層柱的長度則應(yīng)從基礎(chǔ)頂面算 起。對于不等跨框架，當(dāng)個跨跨度相差不大于 10%時，在手算時可簡化為等跨框架，跨度 取原框架各跨跨度的平均值，以減少計算工作量。但在電算時一般可按實際情況考慮。 （3）截面尺寸確定（根椐梁的跨度初估） （4）柱截面尺寸的確定（根據(jù)層高初估） （5）構(gòu)件截面抗彎剛度的計算。 在計算框架梁截面慣性距 I 時應(yīng)考慮到樓板的影響。在框架梁兩端節(jié)點附近，梁受 負(fù)彎矩，頂部的樓板受拉，樓板對梁的截面抗彎剛度影響較??；而在框架梁的跨中，梁 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 9 受正彎矩，樓板處于受壓區(qū)形成 T 形截面梁，樓板對梁的截面抗彎剛度影響較大。在工 程設(shè)計中，為簡便起見，仍假定梁的截面慣性距 I 沿軸線不變，對現(xiàn)澆樓蓋中框架取 I=2I0 邊框架取 I=1.5I0;對裝配整體式樓蓋，這里 I0 為矩形截面梁的截面慣性矩。 反彎點發(fā)首先假定梁柱之間的線剛度只比為無窮大，其次又假定柱的反彎點高度為 一定值，從而使框架結(jié)構(gòu)在側(cè)向荷載作用下的內(nèi)力計算大為簡化。但這樣做同時也帶來 了一定的誤差，首先是當(dāng)梁柱線剛度較為接近時，特別是在高層框架結(jié)構(gòu)或抗震設(shè)計時， 梁的線剛度可能小于柱的線剛度，框架節(jié)點對柱的約束應(yīng)為彈性支承。柱的抗側(cè)剛度不 但與柱的線剛度和層高有關(guān)，而且還于梁的線剛度等因素有關(guān)。 另外，柱的反彎點高度也與梁柱線剛度比、上下層橫梁的線剛度比、上下層層高的 變化等因素有關(guān)。 1）柱彎矩和剪力的求解： 由表可查得 y1=y2=y3=o，因而 y=y0，風(fēng)荷載分布接均布荷載，故 y0 按均布 荷載查表，地震作用按倒三角荷載查表。 一般層： 底層: 計算公式： kiKc??24321?kiKc??25.021? 021yhVMiDjjc?下 ? )1(0yhVMDPjjjj???上 i1 i2 i3 i4Ic i1 i2 ic 引言 10 2）梁端彎矩及梁剪力和柱軸力的求解： 梁端彎矩：對于邊柱： 對于中柱： 梁剪力： 柱軸力：對于邊柱，頂層的柱軸力即為梁端剪力，下一層的柱軸力即為上一層的柱 軸力加上此層的梁端剪力。對于中柱，頂層的柱軸力等于左右兩梁的剪力值之差，下一 層的柱軸力等于相應(yīng)層兩梁的剪力值之差加上上一層的柱軸力。 3）柱邊彎矩和梁跨中彎矩的求解： 2. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 （1）恒載計算 1) 屋面框架梁均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2) 樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn) 3) 屋面框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 4) 樓面框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 (2) 活載標(biāo)準(zhǔn)值計算 3. 地震作用計算 在此僅考慮水平地震作用即可，并可采用基底剪力法計算水平地震作用力。 lMVjjj 右左 ??右左 右下上右 右左 左下上左 iijjj jjj ??)(下上 jjjM??2*右 柱 邊左 柱 邊中 梁 端柱 邊 MbV?? 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 11 為求基底剪力，先要計算結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值，在此為簡化計算，僅取一 榀框架的重力荷載代表值進行計算。 頂層重力荷載代表值包括：屋面恒載，50%屋面活 荷載，縱、橫梁自重，半層柱自重，半層墻體自重以及女兒墻自重。其它層重力荷載代 表值包括：樓面恒載，50%樓面活荷載，縱、橫梁自重，樓面梁自重，樓面上、下各半層 的柱及縱、橫墻自重。請注意：在計算重力荷載代表值時，屋面活荷載僅考慮雪荷載。 4. 框架結(jié)構(gòu)側(cè)移計算 控制框架結(jié)構(gòu)側(cè)移要計算兩部分內(nèi)容：一是計算頂層最大側(cè)移，因周期過大，將影 響使用；二是計算層間相對側(cè)移，其值過大，將會使填充墻出現(xiàn)裂縫。引起框架的側(cè)移， 主要是水平荷載作用。 對一般的多層框架結(jié)構(gòu)而言，僅需計算由梁柱彎曲變形所產(chǎn)生的側(cè)向位移，而不考 慮梁柱的軸向變形和截面的剪切變形所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)側(cè)移，這樣計算的框架側(cè)移已能滿足 工程設(shè)計的精度要求。 5. 荷載作用下的框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力計算可近似地采用分層法。通常，多層多跨框架 在豎向荷載作用下的側(cè)移是不大的，可近似的按無側(cè)移框架進行分析，而且當(dāng)某層梁上 有豎向荷載時，在該層梁及相鄰柱子中產(chǎn)生較大內(nèi)力，而在其他樓層的梁、柱子所產(chǎn)生 內(nèi)力，在經(jīng)過柱子傳遞和節(jié)點分配以后，其值將隨著傳遞和分配次數(shù)的增加而衰減，且 梁的線剛度越大，衰減越快。因此，在進行豎向荷載作用下的內(nèi)力分析時，可假定作用 在某一層框架梁上的豎向荷載只對本層樓的梁以及與本層梁相連的框架柱產(chǎn)生彎矩和剪 力，而對其他樓層框架和隔層的框架柱都不產(chǎn)生彎矩和剪力。 于是，多層多跨框架在多層豎向荷載同時作用下的內(nèi)力，可以看成是各層豎向荷載 單獨作用下的內(nèi)力的疊加，但還要進行修正。除底層以外其他各層柱的線剛度均乘 0.9 的折減系數(shù)。柱的彎矩傳遞系數(shù)為 1/3。 用彎矩二次分配法計算框架彎矩豎向荷載作用下框架的內(nèi)力分析，除活荷載較大的 工業(yè)廠房外，對一般的工業(yè)與民用建筑可不考慮活載的不利布置法求得的彎矩偏低，但 當(dāng)活荷載占總荷載比例較小時，其影響很小，若活荷載占總荷載比例較大，可在截面配 筋時，將跨中彎矩乘 1.1～1.2 的放大系數(shù)予以調(diào)整。 彎矩二次分配法 (1)計算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩，并將各節(jié)點不平衡彎矩進行第一次分 配。 引言 12 (2)將所有桿端的分配彎矩向運端傳遞，傳遞系數(shù)均為 1/2 (3)將各節(jié)點因傳遞而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進行第二次分配，使各節(jié)點處于平衡狀 態(tài)。 6. 各桿端彎矩。 （1）固端彎矩的計算： 梁上的分布荷載含有矩形、梯形或三角形荷載，在求固端彎矩時可直接根據(jù)圖示荷 載計算，也可根據(jù)固端相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形荷載化為等放均布荷載， 在此采用后一方法。 （2）梁端剪力及柱軸力計算 （3）跨中彎矩的求解： 對于跨中彎距的求解，應(yīng)按轉(zhuǎn)化前的計算簡圖進行計算，在本設(shè)計中為簡化 計算，是按照轉(zhuǎn)化后的計算簡圖進行計算的。 （4）柱邊剪力和柱邊彎矩： 計算公式： 柱邊剪力：V 柱邊 =V 梁端 -qb/2 柱邊彎矩 M 柱邊 =M 梁端 -V 柱邊 b/2 橫向框架內(nèi)力組合通過框架內(nèi)力分析，獲得了在不同荷載作用下產(chǎn)生的構(gòu)件內(nèi) 力標(biāo)準(zhǔn)值。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利情況確定構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值。 1）結(jié)構(gòu)抗震等級 結(jié)構(gòu)抗震等級可根據(jù)結(jié)構(gòu)類型，地震烈度，房屋高度等因素，由表確定可知，本工 程的框架為三級抗震等級。 2）框架梁內(nèi)力組合 本工程考慮了四種內(nèi)力組合，即 1.2SGk+1.4 SQk，1.2 SGk+0.9×1.4（S Qk+ SWk） ， 1.35 SGk+1.0 SQk及 1.2 SGE+1.3 SEK，此外對于本工程 1.2 SGk+1.4 SWk這種內(nèi)力組合與考 慮地震作用的組合相比，一般較小，對結(jié)構(gòu)設(shè)計不起控制作用，故不予考慮，各層梁的 內(nèi)力組合結(jié)果見表下，表中 SGk、S Qk兩列中的梁端彎矩 M 為經(jīng)過調(diào)幅后的彎矩（調(diào)幅系數(shù) 取 0.9） 取上述荷載組合中最不利情況作為截面設(shè)計時用的內(nèi)力設(shè)計值。 7. 構(gòu)件設(shè)計 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 13 (1) 框架梁 梁正截面受彎承載力計算，梁斜截面受彎承載力計算，梁的抗震構(gòu)造措施。 (2) 框架柱 柱截面尺寸驗算，柱正截面承載力計算，柱斜截面承載力計算，柱 的抗震構(gòu)造措施。