毕业设计---宾馆设计计算书(含全套资料)
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前言
毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段,是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本毕业设计题目为《常德市宏伟银行综合楼设计》,在毕业设计前期,我温习了《结构力学》、《混凝土结构设计》、《混凝土结构设计原理》、《基础工程》等课本知识,并借阅和购买了《建筑结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《荷载规范》以及《抗震设计规范》等相关最近规范。
在毕业设计中,我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计,在毕业设计后期,主要进行设计手稿的电脑输入,并得到老师的审阅和指正,使我圆满的完成了任务,在此表示衷心的感谢。
毕业设计的几个月里,在指导老师的帮助下,经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译,加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。
巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。
在绘图时熟练掌握了AutoCAD,天正建筑软件,从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
在设计和计算中要结合各种规范,数据的处理繁多,由于自己水平有限,难免有不妥和疏忽之处,敬请各位老师批评指正。
2011年 5月10日
摘要
本设计是位于湖南常德市区的宾馆,建筑总长43.2米,总宽15.0米,建筑主体高度19.5m,建筑层数为六,第一层层高4.5m,二至五层均为3.6m,建筑物占地面积648㎡,总建筑面积约为3240㎡左右。
设计根据场地地质条件确定建筑和结构方案,设计各种恒载、活载及框架内力,同时根据内力组合设计梁柱的配筋。
此外,还进行了楼梯、双向板和基础的选择和计算。
结构必须能够承受所有荷载而不至于部分破坏和倒塌,在保证所有框架梁和柱静力平衡的前提下采用不同的调整系数调整弯矩的计算方法,使得梁柱的各控制截面弯矩分布更加均衡,更加接近于实际,从而使得框架结构设计更安全和合理。
本框架为7度抗震设计,先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期,进而按D值法计算水平地震作用大小,进而求出在水平作用下的结构内力(弯矩、剪力、轴力)。
关键词:框架结构;结构布置;建筑设计;结构计算;内力计算;配筋计算。
ABSTRACT
The title of this thesis design is a building of Hong hotel. hotel area is about 3240 sq.m, frame structure, The height of the first floor is 4.5m,the other is 3.6m the design strength of anti-earthquake is 7 degrees.
This design is divided into two parts: architectural design and structure design. This thesis includes all the calculations of the design process and related elucidations.
Among them, primarily there are the arrangement of structure, the selection of structure type, a complete calculation of one part of the frame (includes the calculation of load and force, combination of forces, design of section and calculation of reinforcement). Besides, there are design of column foundation, stairs, pored concrete slab and concrete awning etc. Finally, I adopt the PK-PM series structure design software to verify the results of manual calculation, and give the comparison of the manual-calculation and computer- calculation. Keyword:frames ,the arrangement of structure ,architectural design,structure design ,the calculation of load and force,
the calculation of reinforcement.
目录
前言 (1)
摘要 (2)
ABSTRACT (3)
第一章设计说明 (8)
1.1总平面设计 (8)
1.2平面设计 (8)
1.3 立面设计 (8)
1.4 剖面设计 (9)
1.5 功能布置 (11)
第二章结构设计说明 (11)
2.1 结构设计资料 (12)
2.2 工程地质条件 (12)
2.3 结构选型 (12)
2.4 材料的选用 (13)
2.5 结构布置 (13)
2.6 框架结构计算 (13)
第三章荷载计算 (15)
3.1恒载标准值计算 (16)
3.2 活荷载标准值计算 (18)
3.3 竖向荷载下框架受荷总图 (18)
3.4 风荷载计算 (22)
3.5横向水平地震作用 (25)
第四章内力计算 (29)
4.1 计算方法 (29)
4.2荷载传递路线 (30)
4.3 恒载作用下的内力计算 (30)
4.4. 活载作用于A-B跨的内力计算 (41)
4.5 活载作用于C-D跨的内力计算 (49)
4.6 风荷载标准值作用下的内力计算 (58)
4.7 地震荷载作用下的内力计算 (66)
第五章内力组合 (71)
第六章配筋设计 (72)
6.1 框架柱截面设计 (72)
6.2 框架梁截面设计 (78)
第七章双向楼板计算 (84)
7.1 荷载计算 (84)
7.2计算方法 (84)
第八章楼梯计算 (92)
8.1建筑设计 (92)
8.2结构选型 (92)
8.3材料选型 (92)
8.4 踏步板(TB--1)计算 (92)
8.5 楼梯斜梁(TL--1)计算 (94)
8.6平台梁计算 (95)
第九章基础设计 (97)
9.1 基础选型 (97)
9.2 基础高度确定 (97)
9.3 基础底板配筋计算 (98)
第十章施工组织设计 (101)
10.1 编制说明 (101)
10.2工程概况 (101)
10.3施工条件 (102)
10.4 施工部署 (102)
10.5 施工准备 (103)
10.6 施工进度计划 (103)
10.7施工组织 (104)
10.8总平面管理 (106)
10.9施工方法及工艺 (106)
10.10重点和难点工程 (126)
10.11 保证工程质量措施 (129)
10.12 安全生产保证措施 (144)
10.13 文明施工措施 (150)
10.14 进度控制措施 (152)
10.15 其它保证措施 (154)
文献翻译 (157)
主要参考资料 (167)
结论 (169)
致谢 (170)
第一章设计说明
1.1总平面设计
本设计为一幢5层宾馆,底层层高为4.9m,其余各层层高为3.6m,设计室内外高差为0.45m,设计了台阶作为室内外的连接。
考虑通风和采光的要求,本综合楼采用了南北朝向。
本建筑占地面积648m2,建筑总面积3240 m2。
1.2平面设计
宾馆建筑主要由单个客房构成,还包括餐厅、超市、酒吧。
在整天布局设计时力求功能分区明确、布局合理、各部分联系紧密,尽量做到符合现代人们对宾馆建筑的各项人性化要求。
同时也考虑设计的建筑符合节能环保要求。
(1)使用部分设计
客房:房间是宾馆设计的主体,占据了本设计的绝大部分的建筑面积。
考虑到客人主的舒适,保证有足够的采光和较好的通风要求,故将宾馆南北朝向,门窗的布置要贯通,以便气流流动快速。
(2)联系部分设计
楼梯是建筑各层间的垂直联系部分,是楼层人流疏散必经通道。
因此,设计时首先要满足疏散的要求,其次要有合理的通行方向,能给人们很好的方向感,空间向导明确。
走廊:连接各个房间和门厅连接环节,同时也是疏散人员的通道。
过道的宽度的应符合人流畅通和建筑防火要求,本设计中走廊宽度2.4m。
1.3 立面设计
立面设计是所有房屋设计的重点,考虑到适合宾馆建筑的外观形式,同时考虑该建筑与周围建筑的协调一致性,本方案立面设计成常规的方形建筑形式,外观行成对称的特点。
在门厅的入口设计旋转式样的玻璃门,在装饰方面采用高级涂料的外墙,窗框为银白色铝合金窗框,色彩搭配和谐,给人一种亲切和谐放松自由的感觉,为了建筑的立面好看,特使柱子外凸,使柱子和墙体错开来,给人立体感。
1.4 剖面设计
根据采光和通风要求,各房间均采用自然光,并满足窗地比的要求,窗台高有几种不同的高度:卧室1500mm,厕所1500mm,客厅1200mm。
屋面排水采用外排水,排水坡度3%,结构找坡;檐沟排水坡度1%。
各层楼梯均采用150㎜踏步高,270㎜踏步宽。
1.5 功能布置
为满足宾馆功能要求,底层主要是餐厅、超市、酒吧、美发厅、总服务台等,二至五层主要为客房。
第二章结构设计说明
2.1 结构设计资料
建设地点:常德市区,地面粗糙度为C 类
场地面积:长×宽=60m ×20m
建筑总面积:3240㎡左右
最高气温:40℃,最低气温-10℃
主导风向:西北风
基本风压:0.4KN/㎡
基本雪压:0.5 KN/㎡
最大降雨量:60mm/h
地震设防烈度:7度
建筑结构安全等级:二级
设计使用年限:50年
建筑设防类别:丙类
2.2 工程地质条件
2.2.1 地形
拟建场地地形较平坦,高差不超过1.5m 。
2.2.2 土层分布
第一层:杂填土,厚0.6m ,318.5/kN m γ=;
第二层:粉质粘土,厚0.5m ,3/5.20m kN =γ,地基承载力特征值
kpa f ak 180=;
第三层:砾石层,很厚,地基承载力特征值kpa f ak 300=。
2.2.3 地下水
地下水在地表以下3m ,无侵蚀性。
2.3 结构选型
2.3.1 结构体系选型
采用钢筋混凝土现浇框架结构体系,选用横向承重框架体系。
2.3.2 其他结构选型
屋面结构:120mm现浇板,屋面按不上人屋面使用荷载选用;
楼面结构:所有楼面均采用120mm现浇钢筋混凝土板;
楼梯结构:楼梯段水平投影长度一层为 4.05m,二至五层为 3.24m,采用钢筋混凝土梁式现浇楼梯;
天沟:采用现浇天沟;
基础:钢筋混凝土柱下独立基础;
基础梁:现浇钢筋混凝土基础梁。
2.4 材料的选用
混凝土:一律采用C30;
钢筋:HRB335、HPB235;
地面、楼面、房间、走廊:白色防滑瓷砖;
门:铝合金玻璃门;
窗:铝塑窗。
2.5 结构布置
建筑总长度43.2m,不设伸缩缝。
详见结构施工图。
2.6 框架结构计算
假设框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。
由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。
底层柱高从基础顶面算至二楼楼面,基础标高根据地质条件,室内外高差定位-0.45m,二层标高为3.6m,故底层标高为4.95m;第二层至第五层的柱高从楼面算至上一层楼面(即层高),故均为3.6m。
2.6.1截面尺寸及结构计算简图的确定
混凝土强度等级:梁中用C30(E
=30×10³N/㎜²);
c
柱中用C30(E
=30×10³N/㎜²)。
c
1、梁截面
主梁:
h=(1/14~1/8)L=(1/14~1/8) ×6300㎜=514㎜~900㎜,
取h=600㎜;
b=(1/3.5~1/2)h=(1/3.5~1/2) ×600=171㎜~300㎜,
取b=300㎜。
次梁:
h=(1/18~1/12)L=(1/18~1/12) ×3600㎜=350㎜~525㎜,
取h=400㎜;
b=(1/3.5~1/2)h=(1/3.5~1/2) ×400=114㎜~200㎜,
取b=200㎜。
2、板厚
本结构采用双向板(L1/L2=6300mm/3600mm<3﹚。
板厚>1/40l=1/40×3600㎜=90㎜(l为柱的短跨),考虑板的挠度、裂缝宽度的限制及在板中铺设管线等因素,取h=120㎜。
3、柱高度
假设基底标高为设计相对标高-2.100m ,初步假设基础高0.5m ,则底层柱高度H=3.0m+1.0m=0.9m=4.9m ,其余层柱高度H=3.6m 。
4、柱截面
b=H/15=6.1m/15=0.406m ,取b=600㎜,由于该建筑处于7度设防地区,故采用方柱较为合适,即b×h=600㎜×600㎜。
5、结构计算简图
取⑥-⑥轴的一榀框架进行计算,设计内容包括计算单元,计算简图的确定,框架受到的各种荷载计算,各种荷载作用下的内力计算,内力组合及截面配筋计算等。
2.6.2梁柱线刚度
计算简图中,底层层高从基础顶面开始算起,故底层柱高4.9m、其他各层3.0m。
计算简图为⑥-⑥轴的一榀框架。
线刚度:梁尺寸b×h=300mm×600mm ,柱尺寸b×b=600mm×600mm 。
=EI/l=3.0×107kN/㎡×2×1/12×0.3m×(0.6m)3/6.3m i
左边梁
=5.1×104kN·m
=EI/l=3.0×107kN/㎡×2×1/12×0.3m×(0.6m)3/2.4m i
中跨梁
=13.5×104 kN·m
i
=5.1×104kN·m
右边梁
i底柱=3.0×107kN/㎡×1/12×0.6m×(0.6m)3/6.1m=5.3×104 kN·m i余柱=3.0×107kN/㎡×1/12× (0.6m)4/3.6m=9.0×104kN·m
令i余柱′=1.0,则其余各杆件的相对线刚度为:
i
′=(5.1×104kN·m)/(9.0×104kN·m)=0.57
左边梁
′=(13.5×104kN·m )/(9.0×104kN·m)=1.5
i
中跨梁
′=(5.1×104kN·m)/(9.0×104kN·m )=0.57
i
右边梁
i底柱′=(5.3×104kN·m)/(9.0×104kN·m)=0.59
框架梁柱的相对线刚度,作为计算各界点杆端弯矩分配系数的依据。
第三章荷载计算
3.1恒载标准值计算
(1)屋面
保护层:20厚水泥砂浆抹面 0.02m×17 kN/m3 =0.34kN/㎡
防水层:40厚细混凝土双向配4钢筋@150 0.04m×25 kN/m3=1.0 kN/㎡
隔离层:10厚纸筋灰 0.01m×17 kN/m3=0.17kN/㎡
找平层:20厚1∶3水泥砂浆 0.02m×20 kN/m3=0.4 kN/㎡
结构层:120厚现浇钢筋混凝土板2 0.12m×25 kN/m3=3 kN/㎡
抹灰层:10厚混合砂浆 0.01m×17 kN/m3=0.17 kN/㎡
合计 5.08 kN/㎡
(3)标准层楼面
结构层:120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25 kN/m3=3 kN/㎡
抹灰层:10厚混合砂浆 0.01m×17 kN/m3=0.17 kN/㎡
合计 3.17 kN/㎡
(4)梁自重
b×h=300㎜×600㎜
梁自重: 25 kN/m3×0.3m×(0.6m-0.12m)=3.6kN/m
抹灰层:10mm厚混合砂浆 0.27 kN/m 合计 3.87 kN/m
梁自重
b×h=200㎜×400㎜
梁自重: 25 kN/m3×0.2m×(0.4m-0.12m)=1.4kN/m
抹灰层:10mm厚混合砂浆 0.27 kN/m
合计 1.67 kN/m
基础梁<初步假设>
b×h=250mm×300mm
梁自重 25 kN/m3×0.25m×0.3 m =1.88kN/m
(5)柱自重
b×h=600㎜×600㎜
柱自重 : 25 kN/m3×0.6m×0.6m=9.0 kN/m
抹灰层:10厚混合砂浆 0.41 kN/m 合计 9.41 kN/m
(6)外纵墙自重
标准层:
纵墙 1.2m×0.24m×18 kN/m3=5.18 kN/m
铝合金窗 0.95 kN/m
涂料外墙面 0.31 kN/m
水泥粉刷内墙面 0.54 kN/m 合计 6.98 kN/m
底层:
纵墙(4.9m-0.3m-0.6m-2.1m)×0.24m×18 kN/m3=8.2kN/m
铝合金窗 0.95 kN/m
涂料外墙面 0.31 kN/m
水泥粉刷内墙面 0.54 kN/m 合计 10.00 kN/m
(7)内纵墙自重
标准层:
纵墙 3.0m×0.24m×18 kN/m3=12.96 kN/m
水泥粉刷内墙面 2.59 kN/m 合计 15.55 kN/m
(8)内隔墙自重
标准层 3.0m×0.12m×18 kN/m3=6.48 kN/m
水泥粉刷墙面 0.65 kN/m
合计 7.13 kN/m
3.2 活荷载标准值计算
(1)屋面和楼面活荷载标准值
根据《荷载规范》查得,不上人屋面: 0.5 kN/㎡
楼面: 办公室 2.0 kN/㎡
走廊 2.5 kN/㎡
(2)雪荷载标准值:0.5 kN/㎡
屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者中取大值。
3.3 竖向荷载下框架受荷总图
板传至梁上的三角形荷载或梯形荷载,为简化计算,按教材《混凝土结构设计》
荷载传递示意图
(1) ○A~○B轴间框架梁
屋面板传荷载:
恒载: 5.08 kN/㎡×1.8m×(1-2×0.292+0.293) =7.83 kN/m
活载: 0.5 kN/㎡×1.8m×(1-2×0.292+0.293)=0.77 kN/m
楼面板传荷载:
恒载: 4.33 kN/㎡×1.8×(1-2×0.292+0.293)=6.67 kN/m
活载: 2.0 kN/㎡×1.8m×(1-2×0.292+0.293)=3.08 kN/m
梁自重: 3.87 kN/m
○A~○B轴间框架梁均布荷载为:
屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载=7.83 kN/m +3.87 kN/m =10.70kN∕m 活载=0.77kN∕m
楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=6.67 kN/m +3.87 kN/m =10.54 kN∕m 活载=3.08 kN∕m
(2)○B~○C轴间框架梁
屋面板传荷载:
恒载: 5.08 kN/㎡×1.2m×(5/8)×2=7.62 kN∕m
活载: 0.5 kN/㎡×1.2m×(5/8)×2=0.75kN∕m
楼面板传荷载:
恒载: 4.33 kN/㎡×1.2m×(5/8)×2=6.50kN∕m
活载: 2.5 kN/㎡×1.2m×(5/8)×2=3.75kN∕m
○B~○C轴间框架梁均布荷载为:
屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载=7.62 kN∕m +3.87 kN∕m =11.49 kN∕m
活载=板传荷载=0.75 kN∕m
楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=6.50 kN∕m +3.75 kN∕m =1025kN∕m
活载=3.75kN∕m
(3)○C~○D轴间框架梁:
该框架梁尺寸、长度、及受荷方式与○A~○B轴间框架梁一致。
○C~○D轴间框架梁均布荷载为:
屋面梁:恒载=10.70 kN∕m,活载=0.77 kN∕m
楼面梁:恒载=10.54 kN∕m,活载=3.08 kN∕m
(4)A轴、D轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱:
天沟加檐口自重=0.24m×(0.6m-0.12m)×18 kN/m3﹢0.6m×0.12m×25 kN/m3=4.30 kN∕m
顶层柱恒载=檐口及天沟自重+梁自重+板传荷载
=4.30 kN∕m×3.6m+3.87 kN∕m×(3.6m-0.6m)+3.92kN∕m×3.6m =41.20 kN
顶层柱活载=板传荷载=0.39kN×3.6m+0.5×1.8m×5/8=2.01 kN
标准层:
恒载=墙自重+梁自重+板传荷载
=6.98 kN∕m×(3.6m-0.6m)+3.87 kN∕m×(3.6m-0.6m)+3.34 kN∕m×3.6m
=44.57 kN
标准层柱活载=板传活载
=1.54 kN∕m×3.6m+2.0 kN∕m×1.8m×5/8=7.79 kN 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重
=15.19 kN∕m×(3.6m-0.6m)+1.88 kN∕m×3.0m
=51.21 kN
(5)B轴、D轴柱纵向集中荷载的计算
顶层柱:
恒载=梁自重+板传荷载
=3.87 kN∕m×(6.3m-0.6m)+3.92 kN∕m×3.6m+5.08 kN∕m×1.8m ×5/8×1.2m+5.08 kN∕m×1.8m×(1-2×0.332+0.333)×3.6m+
3.81 kN∕m×2.4m
=79.10 kN
顶层柱活载=板传荷载
=0.39 kN∕m×6.3m/2+0.38 kN∕m×1.2m+0.5 kN∕m×1.8m×1.2m ×5/8+0.5 kN∕m×1.8m×3.6m×0.82
=5.03 kN
标准层柱恒载=梁自重+板传荷载
=3.87 kN∕m×(6.3m-0.6m)+3.81 kN∕m×3.4m+1.8m×4.33 kN
∕m×5/8×1.2m+4.33 kN∕m×1.8m×3.6m×0.82+3.34 kN
∕m×3.6m
=18.34 kN
基础顶面恒载=基础梁自重+内纵墙自重
=1.88 kN∕m×(3.6m-0.6m)+15.55 kN∕m×(3.6m-0.6m) =52.29 kN
3.4 风荷载计算
3.4.1 集中风荷载标准值计算
为了简化计算,作用在外墙面的风荷载可近似用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替换。
根据设计任务书知道有关风荷载的参数,并根据《建筑结构规范》知,作用在屋面梁和楼面梁处得集中风荷载标准值:Wk=βz·μs·μz·ω0·(hi+hj)·B/2,式中:基本风压ω0=0.40KN/㎡;
μs—风荷载体型系数,根据建筑物体型查的,μs=1.3;
μz—风压高度变化系数,因本工程在常德地区,地面粗糙度为C类;
βz—风振系数,取1.0;
hi—下层柱高;
hj—上层柱高;
B—迎风面宽度,B=7.8m。
为了简化计算,作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁处得等效集中荷载替代。
作用节点处得集中风荷载标准值:W
s =β
z
μ
s
μ
z
ω
o
(h
i
+h
j
)B/2
表3.4.1 集中风荷载标准值
注: 风荷载体型系数: 迎面风0.8,背面风﹣0.5 ;
因结构高度H=18m<30m,取风振系数βz=1.0 ;
迎面风宽度B=7.2m 。
3.4.2 风荷载作用下的位移验算
1.横向框架的侧移刚度D的计算
由前面所求梁柱线刚度求侧移刚度如下表:
表3.4.2 横向2~5层D值的计算
表3.4.3 横向底层D值的计算
2.风荷载作用下框架的侧移计算
水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算:Δμj =j
ij V D
式中 V j —第j 层得总剪力;
∑D ij —第j 层所有柱的抗侧刚度之和; Δμj —第j 层的层间侧移。
表3.4.4 风荷载作用下框架侧移计算
υ=ΣΔμj =0.000353
侧移验算,层间侧移最大值:0.000353﹤1/550=0.00182(满足要求)。
3.5横向水平地震作用
3.5.1 建筑物总重力荷载代表值G i 的计算
设计的建筑物高度为19.5m ,且质量和刚度沿高度均匀分布,故采用底部剪力法来计算水平作用力。
作用于屋面及楼面的重力荷载代表值为:屋面处:G=结构、构件+50%活荷载
楼面处:G=结构、构件自重+50%活荷载
其中,结构和构件自重取楼面上下1/2层高范围内(屋面梁处取顶层的一半)的结构和构件自重。
(1)顶层重力荷载G 5:
50%雪荷载 0.5×0.5 kN/m 2×43.2m ×15m=162kN 屋面恒载 5.08 kN/m 2×6.3m ×43.2m ×2+5.08 kN/m 2×2.4m ×43.2m=3291.8kN 横梁 3.87 kN/m ×6.3m ×2+3.87 kN/m ×2.4m )×8+(1.67 kN/m ×6.3m ×2+1.67
kN/m×2.4m)×5=589.7KN
纵梁 4×3.87 kN/m×(43.2m-0.6m×8)=594.4kN
檐口及天沟 4.30 kN/m2×0.6m×(43.2m+15m)=150.2kN
横墙 0.24m×﹛[3.6m×(43.2m-0.24m×13﹚-1.8m×1.8m×12] ×2×18
kN/m3+[3.6m×(43.2m-0.24m×12-1.2m×2.1m×12] ×2×18 kN/m3﹜=1896.1kN 柱自重 9.41 kN/m×3.6m×32=1084.0kN
忽略门窗重量
合计 G
5
=8541.8kN
(2)二~四层重力荷载G
2=G
3
=G
4
50%楼面活载:(0.5×2.0 kN/m2×6.3m×2+0.5×2.5 kN/m2×2.4m)×43.2m=673.9kN 楼面恒载:(4.33 kN/m2×6.3m×2+3.82 kN/m2×2.4m)×43.2m=2753kN 横梁 589.7kN 纵梁 594.4kN 横墙(6.3m×3.6m×20+2.4m×3.6m×2)×18 kN/m3×0.24m=2034.2kN 纵墙 [3.6m×(43.2m-0.24m×13)-1.8m×1.8m×12+3.6m×(43.2m-
0.24m×13)-1.2m×2.1m×14] ×2×0.24m ×18 kN/m3=1912.1kN 柱自重 1084.0kN
合计 G
2=G
3
=G
4
=9641.3kN
(3)底层重力荷载G1:
50%楼面活载: 673.9kN 楼面恒载 2753kN 横梁 589.7kN 纵梁 594.4kN 横墙 0.24m×18 kN/m3×(4.5m×6.3m×2×13+2.4m×4.5m×4-1.2m×2.1m×
2)=3349.1kN 纵墙 (43.2×4.5×4-3.6×3×10-3.6×1.8×2-3.6×4.5×2-1.8×1.8×12) ×0.24×18=2528.8kN
柱自重 9.41 kN/m×4.5m×36=1524.4KN
合计 G1=12013.3kN
结构水平地震作用计算简图(kN )
每榀框架重力荷载代表值(共13榀): G 5=657.06KN ,G 4=G 3=G 2=741.64KN ,G 1=924.1KN 3.5.2 横向水平地震作用力计算
有设计任务书资料,建筑所在地区地震设防烈度为7度,基本地震加速度值为0.15g ,设计时考虑远震影响,场地类型为中软场地土,Ⅱ类建筑场地,设计地震分组为第一组。
建筑结构阻尼比为ξ=0.05,则结构的特征周期值Tg=0.35s ,水平地震影响系数最大值为max α=0.12.
由于H <30m ,T1=1.7×0.6
,H=18.9m 。
表3.5.1.横向框架节点侧移表
T 1=1.7×0.6 =7×0.6×899.00=0.306s 。
因为0.1<T 1=0.306s <T g ,所以α=α
max
=0.12 。
T 1=0.306s <1.4T g =0.49s ,由教材《结构抗震设计》表3.4可知对于多质点体系,结构底部总横向水平地震作用标准值:F EK =0.85αΣGi=0.85×0.12×3805.54kN=388.17kN
F i =
i i
n
j j
j
G H G H
∑F EK (1n δ-)
G 1=924.1KN , G 2=G 3=G 4=741.46KN , G 5=657.06KN
H 1=4.5m , H 2=8.1m , H 3=11.7m , H 4=15.3m , H 5=18.9m
n
j j
j
G H ∑
(j=1,2,3,4,5)=924.1kN/m ×4.5m +741.46 kN/m ×(8.1m +11.7m +15.3m)+
657.06 kN/m ×18.9m=42602.13kN
F 5=(657.06 kN/m ×18.9m)÷42602.13 kN ×388.17 kN =113.15kN F 4=(741.46 kN/m ×15.3m)÷42602.13 kN ×388.17 kN =103.36kN F 3=(741.46 kN/m ×11.7m)÷42602.13 kN ×388.17 kN =79.041kN F 2=(741.46 kN/m ×8.1m)÷42602.13 kN ×388.17 kN =54.72kN F 1=(924.1 kN/m ×4.5m)÷42602.13 kN ×388.17 kN =37.90kN
表3.5.2 各层横向地震剪力计算
υ=ΣΔυi=0.00143<1/550=0.00182m
层间侧移刚度最大值0.00143<1/550,满足要求。
层间剪力图(kN)
第四章内力计算
为简化起见,考虑以下几种单独受荷情况:
(1)恒载作用;
(2)活载作用于A-B轴跨间;
(3)活载作用于B-C轴跨间;
(4)活载作用于C-D轴跨间;
(5)风荷载作用;
(6)水平地震作用。
4.1 计算方法
框架结构在竖向荷载作用下的内力计算采用力矩分配法,因为框架结构对称,荷载对称,又属于奇数跨,故在对称轴上梁的截面积只有竖向位移,没有转角,对称截面可
取为滑动端。
弯矩二次分配法是一种近似计算方法,即将各节点的不平衡弯矩同时作分配和传递,并以两次分配为限(取一榀横向框架)。
4.2 荷载传递路线
4.3 恒载作用下的内力计算
4.3.1 固端弯矩分配系数计算 第五层:
54
0.90.6120.90.57A A μ=
=+ 550.57
0.3880.570.9
A B μ==+ 540.9
0.3030.90.57 1.5
B B μ==++
550.570.1920.90.57 1.5B A μ==++ 55 1.5
0.5050.90.57 1.5
B C μ==++
540.90.3030.90.57 1.5C C μ==++ 55 1.5
0.5050.90.57 1.5
C B μ==++
550.57
0.1920.90.57 1.5C D μ==++
540.90.6120.570.9D D μ==+ 550.57
0.3880.570.9
D C μ==+
计算固端弯矩:
2211ql =.7k m m =35.39m 1212AB M kN =-
-⨯⨯-⋅10N/(6.3)=35.39m BA AB M M kN =-⋅ 2211ql =m m = 5.52m 1212
BC M kN =--⨯⨯-⋅11.49kN/(2.4) =5.52m C B BC M M kN =-⋅
2211ql =.7k m m =35.39m 1212
CD M kN =--⨯⨯-⋅10N/(6.3) =35.39m DC CD M M kN =-⋅
第四层:
430.90.3800.90.570.9A A μ==++ 450.90.3800.90.570.9
A A μ==++ 440.570.2400.90.570.9
A B μ==++ 430.00.2330.90.90.57 1.5B B μ==+++ 450.90.2330.90.90.57 1.5
B B μ==+++ 440.570.1460.90.90.57 1.5B A μ==+++ 44 1.50.3880.90.90.57 1.5
B C μ==+++ 430.233C C μ= 450.233C C μ=
440.388C B μ= 44
0.147C D μ=
430.380D D μ= 45
0.380D D μ= 44
0.240D C μ= 计算固端弯矩:
2211ql =.54k m m =34.86m 1212AB M kN =-
-⨯⨯-⋅10N/(6.3)=34.86m BA AB M M kN =-⋅ 2211ql =m m = 4.92m 1212
BC M kN =--⨯⨯-⋅10.25kN/(2.4) =4.92m C B BC M M kN =-⋅
2211ql =.54k m m =34.86m 1212
CD M kN =--⨯⨯-⋅10N/(6.3) =34.86m DC CD M M kN =-⋅
注:第二层到第四层对应相同的分配系数相同。
第一层:
100.590.2860.90.570.59A A μ=
=++ 110.570.2770.90.570.59
A B μ==++ 120.90.4370.90.570.59
A B μ==++ 100.590.1660.90.590.57 1.5B B μ==+++ 120.90.2530.90.590.57 1.5
B B μ==+++ 110.570.1600.90.590.57 1.5B A μ==+++ 11 1.50.4210.90.590.57 1.5B
C μ==+++ 100.166C C μ= 12
0.253C C μ= 440.388C B μ= 44
0.147C D μ= 100.286D D μ= 12
0.437D D μ= 11
0.277D C μ= 计算固端弯矩:
2211ql =.54k m m =34.86m 1212AB M kN =-
-⨯⨯-⋅10N/(6.3)=34.86m BA AB M M kN =-⋅ 2211ql =m m = 4.92m 1212
BC M kN =--⨯⨯-⋅10.25kN/(2.4) =4.92m C B BC M M kN =-⋅
2211ql =.54k m m =34.86m 1212
CD M kN =--⨯⨯-⋅10N/(6.3) =34.86m DC CD M M kN =-⋅
4.3.2 恒载产生弯矩分配与传递
方法:首先将各点的分配系数填在相应方框内,将梁的固端弯矩填写在框架梁相应位置上,然后将各节点依次放松进行分配。
假设远端固定进行传递,右(左)梁分配弯矩向左(右)梁传递,上(下)柱分配弯矩向下(上)柱进行传递。
第一次分配弯矩传递后再进行第二次弯矩分配。
4.3.3 恒载作用下的梁端剪力和柱轴力的计算
第五层:
55
A B跨:
荷载引起的剪力:10.7/ 6.3
=33.71
2
kN m m
kN
⨯
弯矩引起的剪力:35.39/23.81/
=1.84
6.3
kN m kN m
m kN
-
总剪力:533.7184135.55A V kN kN kN =+=
533.71 1.8431.87B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:210.7 6.335.3923.81=()m=82.69m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅ 轴力:柱顶 541.2035.5576.75A N kN kN kN =+=
柱底 576.759.41/ 3.6110.63A N kN kN m m kN =+⨯=
55B C 跨: 荷载引起的剪力:11.49 2.4=13.792
kN kN ⨯ 弯矩引起的剪力:0
总剪力:5513.79B C V V kN == 跨中弯矩:211.49 2.424.4124.41=m=16.14m 82
M kN kN ⨯+-⋅-⋅ 轴力:柱顶 579.1013.7931.87124.66B N kN kN =++=
柱底 5124.669.41 3.6158.54B N kN kN =+⨯=
第四层:
44A B 跨: 荷载引起的剪力:
15.23/ 6.3=33.202kN m m kN ⨯ 弯矩引起的剪力:55.2839.06=0.516.3kN m kN m kN m
⋅-⋅ 总剪力:433.200.5133.71A V kN kN kN =+=
433.200.5132.69B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:210.54 6.334.8028.40=()m=20.66m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅
轴力:柱顶 4110.6344.5733.71188.91A N kN kN kN kN =++=
柱底 4188.919.41/ 3.6222.79A N kN kN m m kN =+⨯=
44B C 跨: 荷载引起的剪力:10.25/ 2.4=12.302
kN m m kN ⨯ 弯矩引起的剪力:0
总剪力:4412.30B C V V kN == 跨中弯矩:210.25 2.434.7734.77=()m=10.90m 82
M kN kN ⨯+-⋅-⋅ 轴力:柱顶 4158.5472.0812.3032.69275.61B N kN kN kN kN kN =+++=
柱底 42759.41/ 3.6309.49B N kN kN m m kN =+⨯=
第三层:
33A B 跨: 荷载引起的剪力:
15.23/ 6.3=33.202
kN m m kN ⨯ 弯矩引起的剪力:55.2839.06=0.516.3kN m kN m kN m ⋅-⋅ 总剪力:333.200.5133.71A V kN kN kN =+=
333.200.5132.69B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:210.54 6.334.8028.40=()m=20.66m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅ 轴力:柱顶 3222.7944.5733.71301.07A N kN kN kN kN =++=
柱底 3301.079.41/ 3.6334.95A N kN kN m m kN =+⨯=
33B C 跨: 荷载引起的剪力:10.25/ 2.4=12.302
kN m m kN ⨯ 弯矩引起的剪力:0
总剪力:3312.30B C V V kN == 跨中弯矩:210.25 2.434.7734.77=()m=10.90m 82
M kN kN ⨯+-⋅-⋅ 轴力:柱顶 3309.4972.0812.3032.69426.56B N kN kN kN kN kN =+++=
柱底 3426.569.41/ 3.6460.44B N kN kN m m kN =+⨯=
第二层:
22A B 跨: 荷载引起的剪力:
15.23/ 6.3=33.202
kN m m kN ⨯ 弯矩引起的剪力:55.2839.06=0.516.3kN m kN m kN m ⋅-⋅ 总剪力:233.200.5133.71A V kN kN kN =+=
233.200.5132.69B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:210.54 6.334.8028.40=()m=20.66m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅ 轴力:柱顶 2334.9544.5733.71413.31A N kN kN kN kN =++=
柱底 2413.239.41/ 3.6447.11A N kN kN m m kN =+⨯=
22B C 跨: 荷载引起的剪力:10.25/ 2.4=12.302
kN m m kN ⨯ 弯矩引起的剪力:0
总剪力:2212.30B C V V kN == 跨中弯矩:210.25 2.434.7734.77=()m=10.90m 82
M kN kN ⨯+-⋅-⋅ 轴力:柱顶 2460.4472.0812.3032.69577.51B N kN kN kN kN kN =+++=
柱底 2577.519.41/ 3.6611.39B N kN kN m m kN =+⨯=
第一层:
11A B 跨: 荷载引起的剪力:
15.23/ 6.3=33.202
kN m m kN ⨯ 弯矩引起的剪力:34.8627.21=1.216.3kN m kN m kN m ⋅-⋅ 总剪力:133.20 1.2134.41A V kN kN kN =+=
133.20 1.2131.99B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:210.54 6.327.2127.21=()m=25.08m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅ 轴力:柱顶 1447.1144.5734.41526.09A N kN kN kN kN =++=
柱底 1526.099.41/ 4.5568.44A N kN kN m m kN =+⨯=
11B C 跨: 荷载引起的剪力:10.25/ 2.4=12.302
kN m m kN ⨯ 弯矩引起的剪力:0
总剪力:1112.30B C V V kN == 跨中弯矩:210.25 2.419.7319.73=()m=12.35m 82
M kN kN ⨯+-⋅-⋅ 轴力:柱顶 1577.5172.0812.3031.99693.88B N kN kN kN kN kN =+++=
柱底 1693.889.41/ 4.5736.21B N kN kN m m kN =+⨯=
4.4. 活载作用于A-B 跨的内力计算
4.4.1固端弯矩计算
第五层:
2211ql =0.77k m m = 2.55m 1212
AB M kN =--⨯⨯-⋅N/(6.3) =2.55m BA AB M M kN =-⋅
2211ql =.7m m =0.36m 1212
BC M kN =--⨯⨯-⋅05kN/(2.4) =0.36m C B BC M M kN =-⋅
2211ql =0.77k m m = 2.55m 1212
CD M kN =--⨯⨯-⋅N/(6.3) =2.55m DC CD M M kN =-⋅
第一~四层对应的M 值相同,即:
2211ql = 3.08k m m =10.19m 1212
AB M kN =--⨯⨯-⋅N/(6.3) =10.19m BA AB M M kN =-⋅
2211ql = 3.75m m = 1.8m 1212
BC M kN =--⨯⨯-⋅kN/(2.4) =1.8m C B BC M M kN =-⋅
2211ql = 3.08k m m =10.19m 1212
CD M kN =--⨯⨯-⋅N/(6.3) =10.19m DC CD M M kN =-⋅
4.4.2梁端剪力和轴力计算
第五层:
55A B 跨: 荷载引起的剪力:
0.77 6.3=2.432
kN kN ⨯ 弯矩引起的剪力:2.47 1.74=0.126.3kN kN - 总剪力:5 2.430.12 2.55A V kN kN kN =+=
5 2.430.12 2.31B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:20.77 6.3 1.74 2.47=()m=1.72m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅ 轴力:柱顶=柱底 5 2.01 2.55 4.56A N kN kN kN =+=
55B C 跨: 弯矩引起的剪力: 1.470.45=0.82.4
kN kN --- 总剪力:550.8B C V V kN ==-
轴力:柱顶=柱底 5 5.03 2.310.8 6.54B N kN kN kN kN =+-=
55C D -跨: 弯矩引起的剪力:0.160.05=0.036.3
kN kN + 总剪力:550.03C D V V kN ==
轴力:柱顶=柱底 50.03 5.030.08 5.86C N kN kN kN kN =++=
50.03 2.01 1.98D N kN kN kN =-+=
第四层:
44A B 跨: 荷载引起的剪力:3.08 6.3=9.702
kN kN ⨯
弯矩引起的剪力:9.848.38=0.236.3
kN kN - 总剪力:49.700.239.93A V kN kN kN =+=
49.700.239.47B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:23.08 6.39.848.38=()m=6.17m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅ 轴力:柱顶=柱底 47.799.93 4.5622.28A N kN kN kN kN =++=
44B C 跨: 弯矩引起的剪力: 4.22 1.47= 2.372.4
kN kN --- 总剪力:55 2.37B C V V kN ==-
轴力:柱顶=柱底 418.349.47 2.37 6.5432.02B N kN kN kN kN kN =+-+=
44C D -跨: 弯矩引起的剪力:0.350.14=0.086.3
kN kN + 总剪力:440.08C D V V kN ==
轴力:柱顶=柱底 4 5.8618.340.08 2.3726.65C N kN kN kN kN kN =+++=
4 1.987.790.089.69D N kN kN kN kN =+-=
第三层:
33A B 跨: 荷载引起的剪力:
3.08 6.3=9.702
kN kN ⨯ 弯矩引起的剪力:9.848.38=0.236.3kN kN - 总剪力:39.700.239.93A V kN kN kN =+=
39.700.239.93A V kN kN kN =+= 跨中弯矩:23.08 6.39.848.38=()m=6.17m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅
轴力:柱顶=柱底 37.7922.289.9340.00A N kN kN kN kN =++=
33B C 跨: 弯矩引起的剪力: 4.22 1.47= 2.372.4
kN kN --- 总剪力:33 2.37B C V V kN ==-
轴力:柱顶=柱底 318.349.47 2.3732.0257.46B N kN kN kN kN kN =+-+=
33C D -跨: 弯矩引起的剪力:0.350.14=0.086.3
kN kN + 总剪力:330.08C D V V kN ==
轴力:柱顶=柱底 326.6518.340.08 2.3747.45C N kN kN kN kN kN =+++=
39.697.790.0817.4D N kN kN kN kN =+-=
第二层:
22A B 跨: 荷载引起的剪力:
3.08 6.3=9.702
kN kN ⨯ 弯矩引起的剪力:9.848.38=0.236.3kN kN - 总剪力:29.700.239.93A V kN kN kN =+=
29.700.239.47B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:23.08 6.39.848.38=()m=6.17m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅ 轴力:柱顶=柱底 27.799.9340.057.72A N kN kN kN kN =++=
22B C 跨: 弯矩引起的剪力: 4.22 1.47= 2.372.4
kN kN --- 总剪力:22 2.37B C V V kN ==-
轴力:柱顶=柱底 218.3457.46 2.37 6.5482.90B N kN kN kN kN kN =+-+=
22C D -跨: 弯矩引起的剪力:0.350.14=0.086.3
kN kN + 总剪力:220.08C D V V kN ==
轴力:柱顶=柱底 247.4518.340.08 2.3768.24C N kN kN kN kN kN =+++=
217.407.790.0825.11D N kN kN kN kN =+-=
第一层::
11A B 跨: 荷载引起的剪力:
3.08 6.3=9.702
kN kN ⨯ 弯矩引起的剪力:9.838.02=0.296.3kN kN - 总剪力:19.700.299.99A V kN kN kN =+=
19.700.299.41B V kN kN kN =-= 跨中弯矩:23.08 6.39.838.02=()m=6.36m 82
M kN kN ⨯+-⋅⋅ 轴力:柱顶=柱底 17.799.9957.7275.5A N kN kN kN kN =++=
11B C 跨: 弯矩引起的剪力: 4.72 1.51= 2.602.4
kN kN --- 总剪力:11 2.60B C V V kN ==-
轴力:柱顶=柱底 118.3482.9 2.607.41106.05B N kN kN kN kN kN =+++=
11C D -跨: 弯矩引起的剪力:0.410.14=0.096.3
kN kN +
总剪力:110.09C D V V kN ==
轴力:柱顶=柱底 147.4568.240.09 2.6089.27C N kN kN kN kN kN =+++=
125.117.790.0925.11D N kN kN kN kN =+-=
4.5 活载作用于C-D跨的内力计算
4.5.1 固端弯矩计算
第五层: 0.36BC M kN m =-⋅ , 0.36CB M kN m =⋅ 第一~四层: 1.8BC M kN m =-⋅ , 1.8CB M kN m =⋅
4.5.2 活载作用于C-D 跨的弯矩分配
4.5.3 梁端剪力和柱轴力计算 第五层:。