【四層】5000平米框架結(jié)構(gòu)高校教學(xué)樓(設(shè)計建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、計算書)
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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 I 頁 共 I 頁 目 錄 1 緒論 .1 2 建筑設(shè)計說明 .2 2.1 建筑物功能與特點 .2 2.2 建筑做法 .5 3 PKPM 設(shè)計 8 3.1 確定結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件的截面尺寸 .8 3.2 輸入荷載的計算 11 3.3 PMCAD 參數(shù)選取 13 3.4 PKPM 電算流程 .14 3.5 計算結(jié)構(gòu)分析 15 4 一榀框架設(shè)計 16 4.1 計算單元的選擇: 16 4.2 一榀框架計算簡圖確定 17 4.3 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 17 4.4 橫向荷載作用下的內(nèi)力計算 36 4.5 內(nèi)力組合 49 5 基礎(chǔ)設(shè)計與計算 67 5.1 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 67 5.2 墻下條形基礎(chǔ)設(shè)計 71 6 零星構(gòu)件的設(shè)計與計算 72 6.1 次梁的設(shè)計與計算 72 6.2 樓板的設(shè)計與計算 75 6.3 樓梯的設(shè)計與計算 76 結(jié)束語 .81 致 謝 .82 參 考 文 獻 83 附圖 1 三層梁柱尺寸 .84 附圖 2 樓面荷載 .85 附圖 3 樓板面積圖 .86 附圖 4 梁柱配筋 .87 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 1 頁 共 87 頁 1 緒論 本設(shè)計的課題是常州市某職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計,建筑面積 ,結(jié)構(gòu)為 4 層。建筑標(biāo)高為 ,標(biāo)準(zhǔn)層層高為 ,底層層高為24.53m16.m3.9m ,室內(nèi)外高差為 。建筑設(shè)計等級為三級,根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)90.5 一標(biāo)準(zhǔn)》 (GB50068-2001) ,使用年限為 50 年,建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。相關(guān)設(shè) 計技術(shù)參數(shù)如下: (1)工程氣象條件: 基本風(fēng)壓為 ;基本雪壓為20.4kN20.35kN (2)工程地質(zhì)條件:該場地平整,場地土類型為中硬場地土,建筑場地類別為Ⅲ 類。場地內(nèi)第一層土為素填土,0.45-0.85m,平均 0.5m,不均質(zhì),為不良工程地質(zhì) 層,第二層為中等壓縮性中低強度粉土,分布均勻穩(wěn)定,地基土承載力特征值 ,可為持力層;地下水位埋深 3.97~4.03 米,地下水對混凝土無腐蝕190akfP? 性,對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。 (3)工程抗震信息:該工程位于抗震設(shè)防區(qū),抗震設(shè)防烈度為 7°,設(shè)計基本加 速度為 0.1g,地震分組為第一組。 (4)荷載取值:按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 (GB50009-2001 )確定。 結(jié)構(gòu)形式:本設(shè)計采用框架結(jié)構(gòu)。對于框架結(jié)構(gòu),其特點有:框架結(jié)構(gòu)是由鋼 筋混凝土主梁、次梁和柱形成的框架作為建筑物的骨架,梁和柱之間的連接為剛性 結(jié)點。屋蓋、樓板上的荷載通過板傳遞給梁,由梁傳遞到柱,由柱傳遞到基礎(chǔ)???架結(jié)構(gòu)的墻體全部為自承重墻,只起分隔和圍護作用,磚墻的重量通過梁、板傳給 柱。有時填充墻的剛度大于豎向柱的剛度,對結(jié)構(gòu)抗震極為不利,所以宜采用焦渣 磚作填充墻,減少結(jié)構(gòu)的自重和荷載,減弱隔墻的剛度??蚣芙Y(jié)構(gòu)的特點是不受樓 板跨度的限制,能為建筑提供靈活的使用空間??蚣芙Y(jié)構(gòu)中梁柱構(gòu)件截面較小,因 此框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都較低,它的受力特點類似于豎向懸臂剪切梁,樓層越 高,水平位移越慢,高層框架在縱橫兩個方向都承受很大的水平力,這時現(xiàn)澆樓面 也作為梁共同工作的,裝配整體式樓面的作用則不考慮。為了增強結(jié)構(gòu)的抗震能力, 設(shè)計時遵循以下原則:“ 強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件” ??蚣芙Y(jié)構(gòu)構(gòu)成:屋 蓋與樓板、框架梁、框架柱、柱下獨立基礎(chǔ)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 2 頁 共 87 頁 2 建筑設(shè)計說明 建筑設(shè)計是一項以人為本的設(shè)計工作,設(shè)計中應(yīng)以實用為基礎(chǔ),充分考慮功能 上的實用要求,包括功能分區(qū)、人體尺度、家具尺度、空間設(shè)計、流線組織等,滿 足人們居住、生活、工作、學(xué)習(xí)等不同需要,真正做到合理、舒適、可行 [1]。建筑 物的設(shè)計和建造直接受到自然環(huán)境條件的影響和制約,這也是決定建筑設(shè)計的一個 重要方面,關(guān)系到建筑物的平面布置、形體組合、立面造型等。 2.1 建筑物功能與特點 建筑功能是指建筑的使用要求。不同的建筑有各自不同的使用要求。隨著社會 的發(fā)展和人類物質(zhì)文化生活水平的不斷提高,建筑的功能要求也在日益復(fù)雜化。滿 足建筑物的功能要求,為人們的工作和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境,是建筑設(shè)計的首要任 務(wù)。例如本設(shè)計的是學(xué)校教學(xué)樓,首先要考慮滿足教學(xué)活動的需要,教室設(shè)置應(yīng)分 班合理,采光通風(fēng)良好,同時還要合理安排教師備課、辦公、儲藏和廁所等行政管 理和輔助用房。 2.1.1 建筑平面設(shè)計 建筑平面設(shè)計主要應(yīng)考慮建筑物所處的環(huán)境及其功能要求,同時又要兼顧結(jié)構(gòu) 平面布置的規(guī)則和合理;此外,考慮到抗震設(shè)計的一些要求,建筑物應(yīng)力求規(guī)則 [2]。 因此,本次設(shè)計在平面上采用“凹”字形、內(nèi)廊,外廊相結(jié)合式的平面布置。具體布 置見建筑平面圖 2.1。對該平面設(shè)計作如下說明:本設(shè)計柱網(wǎng)上采用 6.3m×8.1m 和 8.1m×8.4m。走廊采用了內(nèi)廊外廊相結(jié)合式結(jié)構(gòu)布置。內(nèi)廊寬 3.3m,外廊寬 3.6m 以滿足人流要求。同時設(shè)有兩部樓梯,兼做消防樓梯。其平面圖詳見建施圖-02。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 3 頁 共 87 頁 圖 2.1 建筑平面圖 2.1.2 立面設(shè)計 結(jié)合平面設(shè)計中框架柱的布置,立面上主要采用豎向劃分,外觀上顯得大方、 挺拔、氣派;同時,考慮到框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,柱間全開窗不用墻,使窗與柱形成了 有節(jié)奏的虛實對比,顯得明快、活潑,同時也得到了良好的采光效果。大門設(shè)于正 中間,使整個建筑物顯得美觀大方。大門設(shè)有左右兩扇門,使整個大門顯得大氣; 雨蓬的運用,和大門的設(shè)置一同起到了突出主要入口功能,起到了吸引人流導(dǎo)向的 作用,具體見圖 2.2。 圖 2.2 建筑立面圖 2.1.3 剖面設(shè)計 該建筑為教學(xué)樓,對采光、層高要滿足一定的要求。通過剖面設(shè)計來確定建筑 物各部分的高度,建筑層數(shù),如圖 2.3。一般的剖面設(shè)計包括:確定房間的剖面形 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 4 頁 共 87 頁 狀、尺寸及比例關(guān)系;確定房屋的層數(shù)和各部分的標(biāo)高;解決天然采光、自然通風(fēng) 等建筑構(gòu)造方案;進行房間豎向空間的組合,研究建筑空間的利用。 圖 2.3 建筑剖面圖 2.1.4 屋面 屋頂采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)平屋頂,屋頂設(shè)計為不上人屋頂,檐口采用 1.2m 高 女兒墻。其排水方式采用有組織排水:采用保溫層找坡,坡度取 2%,設(shè)計為內(nèi)排 水,雨水經(jīng)由天溝、雨水口、雨水管等排水裝置引導(dǎo)至地面管溝。如圖 2.4。防水 構(gòu)造:采用不上人屋面,剛性、柔性防水綜合使用。保溫構(gòu)造:采用 30 厚的綠豆 砂保溫。 圖 2.4 屋面平面圖 2.1.5 防火 根據(jù)使用性質(zhì)、重要程度及火災(zāi)危險性等方面綜合考慮,本設(shè)計的學(xué)校教學(xué)樓 可采用三級耐火等級。防火等級為二級,根據(jù)《GB 50045-95DE》的規(guī)定,按建筑 的使用功能、建筑規(guī)模、滿足安全疏散距離房門至外部出口或封閉樓梯間最大距離 小于 ,房間設(shè)前后兩個門,滿足防火要求;室內(nèi)消火栓設(shè)在走廊兩側(cè),每層兩側(cè)m35 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 5 頁 共 87 頁 及中間設(shè) 3 個消火栓,最大間距 ,滿足間距 的要求 [3]。m2550 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 6 頁 共 87 頁 2.2 建筑做法 工程做法是建筑工程中十分重要的內(nèi)容之一,它詳細介紹了建筑中主要構(gòu)件的 做法,具體包括屋面做法,樓面做法,內(nèi)外墻做法,散水做法等 [4]。一般建筑工程 對地面及墻面都要進行裝飾,裝飾面多用抹灰砂漿,而且是分層抹上去。底層(也 叫找平層)中層(也叫結(jié)合層)表層(也叫裝飾層) ,結(jié)合層就是承下啟下的作用, 連接底層與面層的作用,一般施工對結(jié)合層砂漿要求比較粘稠。 (1)屋面、樓面做法 屋頂是房屋最上部起覆蓋作用的外部圍護結(jié)構(gòu),其主要作用是用以抵御自然界 的風(fēng)霜雨雪、日曬、氣溫變化和其他外界的不利因素,以使屋頂覆蓋下的空間有一 個良好的使用環(huán)境。本設(shè)計中采用柔性防水,具體做法如下: (a)磚墩漿砌架空隔熱 35mm 厚鋼筋混凝土板 (b)20mm 厚水泥砂漿抹面 (c)一氈二油上鋪小石子(約厚 15mm) (d)高分子卷材(4mm ) (e)20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 (f)30mm 厚綠豆砂保溫層 (g)120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 (h)V 型輕鋼龍骨吊頂 因為教學(xué)樓中的機房、語音室里面機器比較多,對溫度、灰塵等要求嚴(yán)格,所 以設(shè)計中樓面選用了雙層橡膠軟木地板,頂棚采用了 V 型輕鋼龍骨吊頂,具體做法 如下: (a)雙層橡膠軟木地板 (b)20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 (c)120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 (d)V 型輕鋼龍骨吊頂 教學(xué)樓中其它的用房如教室、教師休息室、值班室、實驗室等采用了鋪地面磚, 衛(wèi)生間、開水房做法同教室但是考慮到對防水的特殊要求多了一道 20 厚素混凝土 剛性防水層,具體做法如下: (a)10 厚陶瓷地磚樓面,水泥砂漿擦縫 (b)20 厚 1:2 水泥砂漿結(jié)合層 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 7 頁 共 87 頁 (c)20 厚 1:3 水泥砂漿找平層 (d)120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 (e)20 厚石灰砂漿抹底 (2)內(nèi)、外墻面做法 本設(shè)計中的內(nèi)墻主要起分隔作用,從環(huán)保和經(jīng)濟的角度考慮,選用了新型建材 焦渣磚,衛(wèi)生間、開水房的內(nèi)墻考慮防水要求,多了一道防水砂漿防潮層。具體做 法如下: 紙筋(麻刀)灰墻面 (a)20 厚石灰砂漿抹底 (b)2 厚紙筋(麻刀)灰抹面 (c)加氣混凝土界面處理劑一道 (d)刷內(nèi)墻涂料 外墻主要抵御自然界風(fēng)、雨、雪等的襲擊,防止太陽輻射和噪聲的干擾等,具 體做法如下: (a)20 厚石灰砂漿抹底 (b)刷聚合物水泥漿一道 (c)建筑涂料兩遍 (3)為防水雨水對建筑物墻基的侵蝕,在外墻做散水,以便將地面的雨水排至遠 處,具體做法如下: 混凝土散水 (a)20 厚 1:2 水泥砂漿壓實趕光 (b)80 厚 C10 混凝土 (c)素土夯實向外坡 4% (4)門窗 門窗屬于房屋建筑中的圍護及分隔構(gòu)件,不承重。其中門的主要功能是提供交 通出入及分隔﹑聯(lián)系建筑空間,帶玻璃或亮子的門也可以起到通風(fēng)﹑采光的作用; 窗的主要功能是采光﹑通風(fēng)及觀望。另外,門窗對建筑物的外觀及室內(nèi)裝修造型影 響也很大,它們的大小﹑比例尺度﹑位置﹑數(shù)量﹑材質(zhì)﹑形狀﹑組合是決定建筑視 覺效果的非常重要的因素之一。本設(shè)計中門選用標(biāo)準(zhǔn)圖集中的木門,窗選用鋁合金 窗。詳見門窗表 2.1。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 8 頁 共 87 頁 表 2.1 門窗表 洞口尺寸 編號 寬×高 樘數(shù) 備注 C1 1800×2100 24 鋁合金窗 C2 2500×3500 6 鋁合金窗 C3 3000×3500 8 鋁合金窗 C4 5700×3500 52 鋁合金窗 C5 7500×3500 40 鋁合金窗 M1 900×2100 16 單開木門 M2 2000×2700 68 雙開木門 M3 3000×3650 8 卷簾門 M4 2700×3000 2 雙開木門 M5 3600×3000 1 雙開玻璃門 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 9 頁 共 87 頁 3 PKPM 設(shè)計 PMCAD 軟件采用人機交互方式引導(dǎo)用戶逐層布置樓面,再輸入層高就建立起 一套描述建筑整體結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。 PMCAD 是整個結(jié)構(gòu) CAD 的核心,是剪力墻、樓梯施工圖、高層空間三維分 析和各類基礎(chǔ) CAD 的必備接口軟件。 3.1 確定結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件的截面尺寸 結(jié)構(gòu)體系確定后,應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合建筑設(shè)計進行結(jié)構(gòu)總體布置,使建筑物具有良 好的造型和合理的傳力路線。結(jié)構(gòu)體系受力性能與技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)能否做到先進合理, 與結(jié)構(gòu)總體布置密切相關(guān)。 建筑結(jié)構(gòu)的總體布置,是指其對高度、平面、立面和體型等的選擇,除應(yīng)考慮 到建筑使用功能、建筑美學(xué)要求外,在結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求。地 震區(qū)的建筑,在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,還應(yīng)保證建筑物具有良好的抗震性能。結(jié)構(gòu)總體布置 原則,包括:控制高寬比、減少平面和豎向布置的不規(guī)則性、變形縫的設(shè)置??蚣?結(jié)構(gòu)體系布置:結(jié)構(gòu)平面形狀和立面體型宜簡單、規(guī)則,各部分剛度均勻?qū)ΨQ,減 少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的可能性;控制結(jié)構(gòu)高寬比,以減少水平荷載下的側(cè)移。 3.1.1 結(jié)構(gòu)布置 多層框架結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載。柱網(wǎng)布置時既要滿足生產(chǎn)工藝和建筑平面的 布置要求,又要考慮到結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力分布均勻合理,使構(gòu)件材料強度 均能充分利用,施工方便 [5]。所以根據(jù)建筑方案的設(shè)計要求,采用內(nèi)廊﹑外廊相結(jié) 合的方式,對稱布置,確定結(jié)構(gòu)平面布置,如圖 3.1 所示。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 10 頁 共 87 頁 圖 3.1 結(jié)構(gòu)平面布置圖 3.1.2 確定梁柱板截面尺寸 (1)確定梁的截面尺寸 框架梁截面尺寸:框架梁的截面尺寸應(yīng)該根據(jù)承受豎向荷載的大小、梁的跨度、 框架的間距、是否考慮抗震設(shè)防要求以及選用的混凝土材料強度等諸多因素綜合考 慮確定。 一般情況下,框架梁的截面尺寸可參考受彎構(gòu)件按下式估算:梁高 ,其中 為梁的跨度。梁寬 。在抗震結(jié)構(gòu)中,梁截面寬度不1(~)28hl?l 1(~)32bh? 宜小于 200mm,梁截面的高寬比不宜大于 4,梁凈跨與截面高度之比不宜小于 4。 具體計算如下: 主梁的尺寸: KL1: 11(~)()80675m~10228hl??? 60m ()(~)332bh 25? 06? KL2: 11(~)()3275m~418hl?? 45m? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 11 頁 共 87 頁 11(~)()450m~2532bh??? 50m ? KL3: 11(~)()8407~10528hl??? 60 ()(~)62m33bh 25m? 0? 次梁的尺寸: KL4: 11(~)()8045m~6782hl??? 450m ()(~)1232bh 2? 504? (2)柱截面尺寸 框架柱截面尺寸:框架柱的截面形式通常大多為方形、矩形。柱截面的寬與高 一般取層高的 1/15~1/20,同時滿足 h≥l0/25、b≥l 0/30, 為柱計算長度。多層房屋中,ol 框架柱截面的寬度和高度不宜小于 300mm;高層建筑中,框架柱截面的高度不宜小 于 400mm,寬度不宜小于 350mm。柱截面高度與寬度之比為 1~2。柱凈高與截面 高度之比宜大于 4。 在計算中,還應(yīng)注意框架柱的截面尺寸應(yīng)符合規(guī)范對剪壓比(V C/fcbchc)、剪跨比 、軸壓比 限值的要求,如不滿足應(yīng)隨時調(diào)整截面尺寸,(/)cMVh??(/)Ncfbh?? 保證柱的延性。抗震設(shè)計中柱截面尺寸主要受柱軸壓比限值的控制,如以 表示柱? 軸壓比的限值,則柱截面尺寸可用如下經(jīng)驗公式粗略確定; ,23(0.1)cGnFAafw???? 其中 G = n = 4 F = 214kNm5.924Nmc?0.9w?1? A——柱截面面積 ; 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 12 頁 共 87 頁 n——驗算截面以上樓層層數(shù); F——驗算柱的負荷面積,可根據(jù)柱網(wǎng)尺寸確定 ;2m ——砼軸心抗壓強度設(shè)計值;cf ——框架柱最大軸比限值,一級框架取 0.7,二級框架取 0.8,三級框架取w 0.9; ——地震及中、邊柱的相關(guān)調(diào)整系數(shù),7 度中間柱取 1,邊柱取 1.1;? G——結(jié)構(gòu)單位面積的重量(豎向荷載) ,根據(jù)經(jīng)驗估算鋼筋砼高層建筑約為 12-18 2kN/m 取 60bh?? (3)樓板尺寸 /453/7ml? 取 in12060hh 梁柱截面尺寸詳見附圖 1。 3.2 輸入荷載的計算 荷載輸入分為恒荷載輸入和活荷載輸入兩個部分,其中恒荷載輸入包括梁間荷 載輸入和樓面、屋頂恒荷載輸入,活荷載輸入則包括樓面活荷載和屋頂活荷載 [6]。 梁間荷載計算的是墻體荷載,需要把墻面抹灰和門窗的荷載考慮在內(nèi)。 (1)屋面、樓面荷載計算 屋面荷載計算: 磚墩漿砌架空隔熱 35mm 厚鋼筋混凝土板 2250.3.875/kNm?? 20mm 厚水泥砂漿抹面 2204/kNm?? 一氈二油上鋪小石子(約厚 15mm) 20.3/k 高分子卷材(4mm) 2.5/Nm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 204/k?? 30mm 厚綠豆砂保溫層 2309/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 251 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 13 頁 共 87 頁 V 型輕鋼龍骨吊頂 20.5/kNm 合計: 26.18/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值: 2./kg? 活載標(biāo)準(zhǔn)值: 20.5/kqNm 樓面荷載計算 四層樓面: 雙層橡膠軟木地板面層 21.4/kNm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 2204/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 25.13/ V 型輕鋼龍骨吊頂 20.5/kNm 合計: 25.0/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值: 2./kg? 活載標(biāo)準(zhǔn)值: 2.0/kqNm 三層樓面: 雙層橡膠軟木地板面層 21.4/kNm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 2204/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 2250.13/k?? 20mm 厚水泥砂漿抹灰 74Nm 合計: 25.14/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 14 頁 共 87 頁25.14/kgNm? 活載標(biāo)準(zhǔn)值: 2.0/kq 二層樓面: 陶瓷地磚(約 10mm) 20./kNm 20mm 厚 1:2 水泥砂漿結(jié)合層 24/?? 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平層 220/kNm 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 25.13/?? 20mm 厚水泥砂漿抹灰 2170.2.34/kNm?? 合計: 24.36/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值: 2./kg? 活載標(biāo)準(zhǔn)值: 2.0/kqNm (2)梁間荷載計算 對于梁間荷載的計算,應(yīng)考慮計算跨度內(nèi)所有的自重,包括墻、裝飾層、門、 窗,對于有門窗洞口的墻體,近似的按均布考慮,以第四層的①~②的 F 軸線的梁 間荷載為例,具體布置見圖 3.2: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 15 頁 共 87 頁 圖 3.2 梁間荷載布置圖 玻璃鋼窗自重: 0.45182.35.10kN?? 墻自重: [2.0.68][(.406)3.182.3]45.792kN?????? 求得梁間線荷載: 45.792.1036.5/8qkm???? 具體荷載布置見附錄中構(gòu)建荷載布置附圖 2。 3.3 PMCAD 參數(shù)選取 本設(shè)計中板厚為 120mm,梁、板、柱都采用現(xiàn)澆所以都用 C30 混凝土,具體 參數(shù)見圖 3.3。 圖 3.3 標(biāo)準(zhǔn)層信息 本設(shè)計中根據(jù)所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為 7 度,房屋高度小于 30 米,確定框架 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 16 頁 共 87 頁 結(jié)構(gòu)的抗震等級為三級,詳見圖 3.4。 圖 3.4 地震信息 本設(shè)計所在地區(qū)屬于 B 類,基本風(fēng)壓是 0.40kN/m2,詳見圖 3.5。 圖 3.5 風(fēng)荷載信息 3.4 PKPM 電算流程 用電算程序做房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計,通常要經(jīng)歷三個步驟:建模、計算和繪制施工圖。 具體建模步驟見下述流程圖 3.6。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 17 頁 共 87 頁軸 線 輸 入網(wǎng) 格 生 成構(gòu) 件 定 義荷 載 定 義樓 層 組 裝 保 存 文 件設(shè) 計 參 數(shù)樓 層 定 義1PM交 互 式 數(shù) 據(jù) 輸 入 柱 定 義梁 定 義墻 定 義洞 口 定 義構(gòu) 件 清 理荷 載 定 義荷 載 輸 入刪 除 荷 載 節(jié) 點 對 齊軸 線 命 名 網(wǎng) 點 編 輯清 理 網(wǎng) 點偏 心 對 齊本 層 修 改布 置 墻布 置 主 梁布 置 柱本 層 信 息換 標(biāo) 準(zhǔn) 層輸 入 縱 向 、 橫 向 、 斜 向 軸 線 及 圓 弧確 定 標(biāo) 準(zhǔn) 層 、 荷 載 層 的 層 數(shù) 、 層 高 及 各 樓 層 的 歸 屬確 定 總 信 息 、 材 料 信 息 、 地 震 信 息 、 風(fēng) 信 息 及 繪 圖 參 數(shù) 等承 重 墻 或 剪 力 墻墻 洞 , 不 是 樓 面 開 洞輸 入 第 一 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層 的 荷 載 信 息插 入 一 個 新 的 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層刪 除 一 個 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層 2、 次 梁 輸 入 拷 貝 前 層改 墻 材 料修 改 板 厚次 梁 布 置設(shè) 懸 挑 板 可 以 修 改 任 何 一 塊 樓 板 的 厚 度在 主 梁 之 間 布 置 次 梁可 以 設(shè) 置 陽 臺 、 雨 篷 、 檐 口 等 懸 挑 板可 以 修 改 任 何 一 片 墻 的 材 料在 第 2-n標(biāo) 準(zhǔn) 層 輸 入 前 層 信 息3、 輸 入 荷 載 信 息 按 層 號 輸 入 、 修 改 各 自 然 層 ( 甚 至 每 個 房 間 ) 的 荷 載 信 息4、 平 面 荷 載 顯 示 校 核 次 梁 荷 載梁 墻 荷 載樓 面 荷 載節(jié) 點 荷 載豎 向 荷 載 顯 示 、 校 核 已 輸 入 的 各 層 各 類 荷 載 , 最 終 確 認 或 修 改 并 向 下 傳 導(dǎo)5、 TA 轉(zhuǎn) 入 結(jié) 構(gòu) 分 析 計 算6、 形 成 PK文 件 可 以 形 成 框 架 、 連 續(xù) 梁 .等 的 PK數(shù) 據(jù)7、 畫 結(jié) 構(gòu) 平 面 圖 按 層 號 繪 制 各 層 結(jié) 構(gòu) 平 面 圖 圖 3.6 PKPM 建模流程圖 3.5 計算結(jié)構(gòu)分析 從梁的配筋率圖上可以看出梁的配筋率基本在 0.7~1.3 之間,結(jié)果比較合理。 從柱的軸壓比圖上可以看出柱的軸壓比基本在 0.9 以下,結(jié)果比較合理。板的配筋 按照構(gòu)造配筋,滿足設(shè)計要求和規(guī)范要求。由 TAT 得出梁的配筋率圖和柱的軸壓 比圖詳見附圖 3,附圖 4。梁板柱的計算結(jié)果詳見結(jié)施圖 04-06。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 18 頁 共 87 頁 4 一榀框架設(shè)計 框架結(jié)構(gòu)是空間整體體系,pkpm 中的 TAT 模塊是按空間桿系結(jié)構(gòu)進行計算, 手算時為了簡化,選取一榀框架進行平面分析,包括計算單元的選擇,確定計算簡 圖,荷載計算,內(nèi)力分析,內(nèi)力組合,配筋計算,構(gòu)造要求。 在一榀框架的設(shè)計中,為了方便常忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系,忽略 個構(gòu)件的抗扭作用,將橫向框架和縱向框架分別按平面框架進行分析計算。通常, 橫向框架的間距和荷載都相同,因此取出有代表性的一榀中間橫向框架作為計算單 元。中列柱縱向框架的計算單元寬度可各取為兩側(cè)跨度的一半,樓面分布荷載一般 可按角平分線傳至兩側(cè)相應(yīng)的梁上,對圖 4.1 所示的梯形豎向分布荷載往往可簡化 成均布豎向荷載,水平荷載則簡化成節(jié)點集中力。 圖 4.1 橫向框架、縱向框架的荷載從屬面積 4.1 計算單元的選擇: 根據(jù)以上原則選?、葺S線處的橫向框架為計算單元,在④軸~⑤軸和⑤軸~⑥軸 各取一半作為計算單元,其寬度為 6.3m。詳見圖 4.2 中陰影部分所示。 圖 4.2 計算單元 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 19 頁 共 87 頁 4.2 一榀框架計算簡圖確定 取一榀框架進行計算,此計算說明書所取框架為⑤軸框架。 根據(jù)地質(zhì)資料,確定基礎(chǔ)頂面離室外地面為 ,由此求得底層柱高為450m 。在 3.1 中已確定好的構(gòu)件截面尺寸,計算出各梁柱構(gòu)件的線剛度后列于圖4.90m 4.15 中。其中在計算框架梁截面慣性矩 時應(yīng)考慮到現(xiàn)澆樓板的影響 [5]。在框架梁I 兩端節(jié)點附近,梁承受負彎矩,頂部的樓板受拉,樓板對梁的截面彎曲剛度影響較 小 [7];而在框架梁的跨中,梁承受正彎矩,樓板處于受壓區(qū)形成 形截面梁,樓板T 對梁的截面彎曲剛度影響較大,設(shè)計中對邊跨梁取 ,中跨梁取oI5.1? ( 為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩) [8]。所選取的橫向框架見圖oI2? 4.3。 圖 4.3 橫向框架計算簡圖 4.3 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 豎向荷載分為豎向恒荷載和豎向活荷載兩種類型。建筑結(jié)構(gòu)的豎向恒荷載包括 結(jié)構(gòu)的自重和附加在結(jié)構(gòu)上的恒荷載(如構(gòu)件自重、門窗自重、設(shè)備重力等) 。豎 向活荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查得。 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彎矩分配法,梁上分布荷 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 20 頁 共 87 頁 載由矩形和梯形兩部分組成,在求解固端彎矩時可直接根據(jù)梁上實際荷載計算,也 可以根據(jù)固端彎矩相等的原則,先將梯形分布荷載及三角形分布荷載,轉(zhuǎn)化為等效 均布荷載,接著將所有節(jié)點的彎矩進行分配給上、下樓層柱,再傳遞到柱的遠端, 很顯然,疊加框架內(nèi)各節(jié)點彎矩并不一定能達到平衡。 必須注意,在求出結(jié)構(gòu)的梁端支座彎矩后,如欲求梁跨中彎矩,則需根據(jù)求得 的支座彎矩和各跨的實際荷載分布按平衡條件計算,而不能按等效分布荷載計算。 框架梁在實際分布荷載作用下按簡支梁計算跨中彎矩。 考慮梁端彎矩調(diào)幅,并將梁端節(jié)點彎矩換算至梁端柱邊彎矩值,以備內(nèi)力組合 時用。 4.3.1 恒荷載作用下的內(nèi)力計算 樓面,屋面的恒載計算數(shù)值在 3.2 以給出詳細過程,在這里給出個四層計算詳細 過程。直接傳給該框架的屋面荷載如圖中豎向陰影部分所示。樓板按 45°塑性鉸將 板得面荷載分別傳遞給相臨的梁,所以作用在梁上的梯形或三角形為板傳遞過來的, 而矩形則是梁本身的自重。由于縱向框架梁的中心線與柱子的中心線不重合,因此 在框架節(jié)點上還作用有集中力矩,以四層為例,具體見圖 4.4。 圖 4.4 計算單元及荷載傳遞圖 恒荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖 4.5 所示: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 21 頁 共 87 頁 圖 4.5 各層梁上作用的恒荷載 (1)梁恒荷載計算 邊跨梁自重: 0.2563.75/kNm?? 梁側(cè)粉刷: (.1)0.2.3/?? 合計: 4.08/kN 中跨梁自重: .252.81/km?? 梁側(cè)粉刷: (0.4)0.7.2/N?? 合計: 3./kN 次梁自重: 0.2542.81/km?? 梁側(cè)粉刷: (.)0.7.2/N?? 合計: 3.0/kN (2)四層恒載計算: 次梁①恒載計算:次梁上作用著樓面?zhèn)鬟^來的梯形荷載和自重矩形荷載,詳見 圖 4.6。 26.18350.219.47/qkNm??? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 22 頁 共 87 頁13.0/qkNm? 圖 4.6 次梁①計算簡圖 求支座反力:將梁視為簡支梁,求出支座反力。 [(4.9581).47053.81]0.57.9F kN?????? 框架梁②恒載計算:板傳過來的兩個三角形,自重矩形和次梁傳過來的集中力, 詳見圖 4.7。 26.18350.973/qkNm???4?7.9Fk 圖 4.7 框架梁②計算簡圖 求支座反力:將梁視為簡支梁,求出支座反力。 1(0.539.728.5637.9)0.58.F kN????? 框架梁③恒載計算:板傳過來的兩個三角形和梯形,自重矩形和次梁傳過來的 集中力,詳見圖 4.8。 36.180.512/qkNm???297/kN14.5F? 圖 4.8 框架梁③計算簡圖 求支座反力:將梁視為簡支梁,求出支座反力。 2[(0.5319.724.086375.9(6.3)10.25).89.7F kN??????? 框架梁④恒載計算:板傳過來的梯形,自重矩形和兩邊的框架梁傳過來的集中 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 23 頁 共 87 頁 力,由于縱向框架梁的中心線與柱子的中心線不重合,因此在框架節(jié)點上還作用有 集中力矩,因為計算單元左右對稱所以荷載都乘以 2,詳見圖 4.9。219.47/qkNm?08.35.017e???1282MFkNm??.9.3.4 圖 4.9 框架梁④計算簡圖 框架梁⑤恒載計算:樓面?zhèn)鬟^來的三角形和自重矩形,詳見圖 4.10。2104/qkNm??3/ 圖 4.10 框架梁⑤計算簡圖 一到三層計算方法同四層,計算結(jié)果如下圖 4.11 所示。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 24 頁 共 87 頁 圖 4.11 恒荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖 (3)荷載等效: 將梯形或三角形分布荷載按固端彎矩等效的原則轉(zhuǎn)化成均布荷載,轉(zhuǎn)化原理見 圖 4.12: 圖 4.12 豎向荷載等效 梯形荷載折算公式: 23'1()epp???? 其中: ; 為梯形分布荷載的最大值。012l???' 三角形荷載折算公式: '58ep? 其中: 為三角形分布荷載的最大值。'p 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 25 頁 共 87 頁 以四層 CD 跨為例計算:1350.19482???234.(0.)19.472./ep kNm????? 四層中跨: 53.0.178/8e kNm??? 其它層荷載等效同理,等效后具體數(shù)值見圖 4.13: 圖 4.13 恒載作用下荷載等效圖 (4)桿的固端彎矩 的計算 由以上所求均布荷載,可按下式求各桿固端彎矩 [9]: 兩端固支: 其中 與 意義見下圖 4.14: 2,1ABqlm??ABm 圖 4.14 固端彎矩計算 由此,可計算各個桿件固端彎矩,標(biāo)繪于計算簡圖 4.17 上。 (5)分配系數(shù) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 26 頁 共 87 頁 梁線剛度計算: 3122OCbhiIEl?? 邊跨梁線剛度: 330.56.10()8Ci Em??? 中跨梁線剛度: 331.24.5CiE??? 柱線剛度計算: 312OCbhiIl? 二到四層柱線剛度: 3310.62.710()29C CiEEm???? 底層柱線剛度: 334i ?? 為了計算方便采用相對線剛度,設(shè)邊跨梁線剛度為 1 來計算,詳見圖 4.15。 圖 4.15 相對線剛度 單位: 310CEm?? 由圖 4.15 知梁、柱的相對線剛度,彎矩分配系數(shù)按下式計算。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 27 頁 共 87 頁iii???左 梁梁 左 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii右 梁梁 右 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii???上 柱柱 上 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii下 柱柱 下 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 0.1?柱 下柱 上梁 右梁 左 ?? 經(jīng)計算后彎矩分配系數(shù)見圖 4.17 所示。 (6)彎矩分配法求桿端彎矩(左右對稱取一半)詳見圖 4.16。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 28 頁 共 87 頁 圖 4.16 彎矩分配 (7)跨中彎矩的計算 四層邊跨梁跨中彎矩計算:計算時候把彎矩分配后的彎矩作用在梁兩端,再將 荷載布置上,先求出支座反力,近似的認為最大彎矩出現(xiàn)在跨中,在跨中處用截面 法求出跨中彎矩 [10],詳見圖 4.17、圖 4.18。219.47/qkNm?081.5M?27k? 圖 4.17 邊跨梁計算簡圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 29 頁 共 87 頁 求支座反力: 0CM??2 218.75.1(4958.)1.47058.17.5408.15DR??????3kN0yF?(4.9581).4705.81.378.96c kN??????M?中 221.57108.750.1579.4(.4)39480.89605M?????中.kNm??中 圖 4.18 梁跨中計算簡圖 四層中跨梁跨中彎矩計算:計算原理同邊跨。 20.4/qkNm?13.7M? 求支座反力: (0.532.403.)521.83DER kN??????中 2. .23.47. . .30.564M? ??中08MkNm???中 同理,可計算出其他梁的跨中彎矩,結(jié)果見表 4.1: 表 4.1 恒荷載作用下的跨中彎矩和梁端剪力 層號 CD 跨中彎矩 CRDDE 跨中彎矩 ER 4 71.95 kNm?78.96 k81.13 kN-0.83 km?21.83 kN 3 85.65 109.12 10.21.9 18.75 2 86.89 ?109.98 111.17 1.79 ?18.99 1 84.03 k101.64 k103.45k-2.12 k16.87k 恒荷載作用下的彎矩圖 4.19 如下所示: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 30 頁 共 87 頁 圖 4.19 恒荷載作用下的彎矩圖 注: 1.結(jié)構(gòu)荷載為左右對稱,左側(cè)數(shù)值為梁端彎矩,右側(cè)數(shù)值為柱端彎矩。 2.附加彎矩已經(jīng)加在柱端。 (8)梁端、柱的桿端剪力 上面在求解跨中彎矩時候計算得出的支座反力就是梁中的剪力,已經(jīng)列在表 4.1 中。 已知柱的兩端彎矩,且柱高范圍內(nèi)無其他橫向力??梢愿鶕?jù)以下公式計算柱的 桿端剪力 ,結(jié)果見表 4.2。nbcMVl?? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 31 頁 共 87 頁 表 4.2 恒載作用下軸線處柱端剪力 固端彎矩( )kNm?桿端剪力( )kN 柱類型 層號 柱高 (m ) 上 下 上 下 4 3.9 80.75 67.98 -38.14 -38.14 3 3.9 63.35 65.2 -32.96 -32.96 2 3.9 65.76 77.59 -36.76 -36.76 C 軸柱 1 4.9 38.72 19.36 -11.85 -11.85 4 3.9 -62.67 -52.97 29.65 29.65 3 3.9 -52.14 -52.66 26.87 26.87 2 3.9 -52.87 -60.1 28.97 28.97 D 軸柱 1 4.9 -31.84 -15.92 9.75 9.75 恒荷載作用下的剪力圖 4.20 如下所示: 圖 4.20 恒荷載作用下的剪力圖 (9)軸力計算 根據(jù)配筋計算需要,只需求出柱的軸力即可,而不需求出梁軸力。以第四層框 架柱邊柱(C 柱)的柱軸力為例: 柱自重: 0.63.925.1kN?? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 32 頁 共 87 頁 作法: 0.346.93.18kN?? 合計: 512? 底層柱: 0.6.924.? 四層柱頂軸力:上部結(jié)構(gòu)傳來的集中力和梁端剪力: 178.960238.9PkN?? 柱底軸力:加上柱自重: 237.4? 三層柱頂軸力:再加上上部結(jié)構(gòu)傳來的集中力和梁端剪力: 37.4109.2510.36PkN?? 柱底軸力:加上柱自重: 45.684? 二層柱頂軸力:再加上上部結(jié)構(gòu)傳來的集中力和梁端剪力: 5.109.3.78.PkN?? 柱底軸力:加上柱自重: 678.2.? 一層柱頂軸力:再加上上部結(jié)構(gòu)傳來的集中力和梁端剪力: 7.01.643.81042.PkN?? 柱底軸力:加上柱自重: 82.9.? 其他層梁端剪力和柱軸力見下表 4.3: 表 4.3 恒載作用下柱中軸力 梁端剪力(kN) 柱中軸力(kN) 柱類型 層號 柱頂集中 力(kN) 左梁 右梁 柱頂 柱底 4 160 78.96 0 238.96 277.24 3 124 109.12 0 510.36 548.64 2 130.18 109.98 0 788.8 827.08 C 柱 1 113.48 101.64 0 1042.2 1090.3 4 179.58 81.13 21.83 282.54 320.82 3 199.78 110.2 18.75 649.55 687.83 2 202.04 111.17 18.99 1020.03 1058.31 D 柱 1 184.16 103.45 16.87 1362.79 1410.89 恒荷載作用下的軸力圖 4.21 如下所示: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 33 頁 共 87 頁 圖 4.21 恒荷載作用下的軸力圖 4.3.2 活荷載作用下的內(nèi)力計算 本設(shè)計中計算活荷載時候根據(jù)《建筑荷載規(guī)范》查得:不上人屋面的活荷載標(biāo) 準(zhǔn)值為 、樓面為 、走廊為 等;在這里給出個四層計20.5/kNm2.0/kNm2.5/kNm 算過程。計算方法同恒荷載,但不考慮結(jié)構(gòu)自重 [11]。 (1)四層活載計算: 次梁①活載計算:荷載布置見圖 4.22。 13.0/qkNm? 求支座反力: [(4.958)1.70.5].14FkN??? 圖 4.22 次梁①計算簡圖 框架梁②活載計算:荷載布置見圖 4.23。10.57.9/qkNm??4Fk 求支座反力: 1(0.5.796325.14)0.381kN??? 圖 4.23 框架梁②計算簡圖 框架梁③活載計算:荷載布置見圖 4.24。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 34 頁 共 87 頁10.79/qkNm?253.0825/k??.4F 求支座反力: 23.81(6.)0825.5.73kN???? 圖 4.24 框架梁③計算簡圖 框架梁④活載計算:荷載布置見圖 4.25。1.57/qkNm?0e12.153.8MFkNm???72.01? 圖 4.25 框架梁④計算簡圖 框架梁⑤活載計算:荷載布置見圖 4.26。10.531.6/qkNm?? 圖 4.26 框架梁⑤計算簡圖 一到三層計算方法同四層,計算結(jié)果見表 4.4: 表 4.4 橫向框架活載匯總表 邊跨梁活荷載 中跨梁活荷 載 樓 層 1 (/)qkNm'12()Fk?'2()FkNem1()Mk?2()kNm?1(/)qk 四 層 1.575 7.62 11.5 0.175 1.33 2.01 1.65 三 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 35 頁 共 87 頁 續(xù)表 4.4 橫向框架活載匯總表 邊跨梁活荷載 中跨梁活荷 載 樓 層 1 (/)qkNm'12()Fk?'2()FkNem1()Mk?2()kNm?1(/)qk 二 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 一 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 (2)荷載等效 計算原理及方法同恒荷載,下面舉四層為例說明。 四層邊跨: 1350.19482???3().571.46/ep kNm???? 四層中跨: 51.60/8ekNm?? 其它層荷載等效同理,計算結(jié)果詳見表 4.5: 表 4.5 橫向框架活載的等效均布荷載 樓層 四層 三層 二層 一層 邊跨 ep(/)kNm1.46 5.86 5.86 5.86 中跨 1.03 5.16 5.16 5.16 桿的固端彎矩的計算,分配系數(shù)(計算原理同恒載) 。 (3)彎矩二次分配(左右對稱取一半):計算結(jié)果見圖 4.27。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 36 頁 共 87 頁 圖 4.27 彎矩分配 (4)跨中彎矩的計算 方法同恒荷載作用下的跨中彎矩計算結(jié)果見表 4.6。 表 4.6 活荷載作用下的跨中彎矩和梁端剪力 層號 CD 跨中彎矩 RC RD DE 跨中彎矩 RE 4 3.96kNm?5.08k5.2 kN0.41 km?1.36 kN 3 18.5 20.31 20.8 1.6 6.81 2 17.55 ?20.34 20.77 1.93 ?6.81 1 18.45k20.24k20.87 k1.23 k6.81 k 活荷載作用下的彎矩圖 4.28 如下所示: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 37 頁 共 87 頁 圖 4.28 活荷載作用下的彎矩圖 注: 1.結(jié)構(gòu)荷載為左右對稱,左側(cè)數(shù)值為梁端彎矩,右側(cè)數(shù)值為柱端彎矩。 2.附加彎矩已經(jīng)加在柱端。 (5)梁端、柱的桿端剪力 梁端剪力計算方法與恒荷載的相同數(shù)據(jù)見上表 4.6。 柱的桿端剪力方法同恒荷載作用下的計算,具體數(shù)值見表 4.7。 表 4.7 活載作用下軸線處柱端剪力 固端彎矩 桿端剪力 柱類型 層號 柱高(m) 上 下 上 下 4 3.9 6.74 11.92 -4.78 -4.78 3 3.9 12.33 12.4 -6.34 -6.34 2 3.9 12.92 15.86 -7.38 -7.38 C 軸柱 1 4.9 8.15 4.08 -2.5 -2.5 4 3.9 -5.11 -7.63 3.27 3.27 3 3.9 -9.56 -8.78 4.7 4.7 2 3.9 -9.04 -10.71 5.06 5.06 D 軸柱 1 4.9 -5.87 -2.94 1.8 1.8 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 38 頁 共 87 頁 活荷載作用下的剪力圖如圖 4.29 所示: 圖 4.29 活荷載作用下的剪力圖 (6)軸力計算 計算方法同恒荷載,不考慮柱子的自重,柱軸力沿每層柱高保持不變 [12],詳見 表 4.8。 表 4.8 活載作用下柱中軸力 梁端剪力( )kN柱中軸力( )kN 柱類型 層號 柱頂集中 力( )kN左梁 右梁 柱頂 柱底 4 7.62 5.08 0 12.7 12.7 3 30.48 20.31 0 63.49 63.49 2 30.48 20.34 0 114.31 114.31 C 柱 1 30.48 20.24 0 165.03 165.03 4 11.5 5.2 1.36 18.06 18.06 3 49.66 20.8 6.81 95.33 95.33 2 49.66 20.77 6.81 172.57 172.57 D 柱 1 49.66 20.87 6.81 249.91 249.91 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 39 頁 共 87 頁 活荷載作用下的軸力圖如下圖 4.30 所示: 圖 4.30 活荷載作用下柱的軸力圖 4.4 橫向荷載作用下的內(nèi)力計算 橫向荷載包括水平風(fēng)荷載和水平地震作用。在抗震設(shè)防區(qū),多高層建筑還要考 慮地震作用,一般情況下應(yīng)允許在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別考慮水平地震作用計算; 8﹑9 度設(shè)防時,多高層建筑中大跨度和長懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮豎向地震作用 [13];9 度設(shè) 防區(qū)應(yīng)計算豎向地震作用。 4.4.1 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計算 在水平風(fēng)荷載作用下,其荷載一般都可化為受節(jié)點水平集中力的作用。各桿的 彎矩圖都是直線,每個立柱一般都有一個反彎點。當(dāng)然各柱的反彎點未必相同。各 柱的上﹑下端既有水平位移,又有角位移。內(nèi)力計算采用 D 值法。 (1)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 基本風(fēng)壓為 0.4 ,由《荷載規(guī)范》查得 =0.8(迎風(fēng)面)和 =-0.5(背2/kNms?s? 風(fēng)面) 。 作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點處的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值: ??2/0BhwPjizsw??? 其中基本風(fēng)壓: ;2/40.ko?? 風(fēng)壓高度變化系數(shù),地面粗糙度為 B 類;z? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 40 頁 共 87 頁 風(fēng)荷載體型系數(shù),對于矩形平面 =1.3;s?s? 為風(fēng)振系數(shù),因房屋高度小于 ,所以 風(fēng)振系數(shù)取 1.0;z?30mz? 下層層高;ih 上層層高,對頂層為女兒墻高度的 2 倍;j B 迎風(fēng)面的寬度, 。6.3B? 將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載,計算過程如表 4.9 所示。 表 4.9 橫向風(fēng)荷載計算 層次 z?s?)(mzz?)/(2mkNo?)(2A)(kNPw 頂層 1.0 1.3 15.6 1.15 0.4 19.85 11.87 3 層 1.0 1.3 11.7 1.05 0.4 24.57 13.42 2 層 1.0 1.3 7.8 1.0 0.4 24.57 12.78 底層 1.0 1.3 3.9 1.0 0.4 24.57 12.78 風(fēng)荷載下的位移計算 (2)風(fēng)荷載計算簡圖見圖 4.31。 圖 4.31 風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖 抗側(cè)剛度的計算:柱的抗側(cè)剛度就是柱抵抗側(cè)向位移的能力,以下為求解過程。 梁、柱線剛度 在恒荷載計算時候以給出詳見圖 4.15。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 41 頁 共 87 頁 及 的值Kc? 對于一般層有 ,ci2431??Kc?2? 對于底層有 ,ci15.0 經(jīng)計算, 和 結(jié)果見表 4.10。K? 表 4.10 各柱 值和 值Kc? A 軸/C 軸柱 B 軸/D 軸柱 樓層 c c? 4 層 0.4 0.17 0.816 0.29 3 層 0.4 0.17 0.816 0.29 2 層 0.4 0.17 0.816 0.29 1 層 0.51 0.4 1.03 0.5 抗側(cè)剛度 ,經(jīng)計算,其結(jié)果見表 4.11。21jcjhiD?? 表 4.11 框架柱 D 值( )mkN/j C 軸 D 軸 ?jD 4 層 31.460?319.0?360.18? 3 層 2 層 3. 3. 3. 1 層 124016580594610 (3)風(fēng)荷載所引起的側(cè)向位移 由彎曲和剪切變形產(chǎn)生的位移 MV? 4 層: 331.870.1960MV m????? 3 層: 33254 2 層: 338.70.61601MV???? 底層: 335594m?3.MVm???? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 ( 論 文 ) 第 42 頁 共 87 頁 ,滿足要求。 32.101560H????? (4)風(fēng)荷載作用下的內(nèi)
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