消防大队多层住宅楼结构设计说明

. . 消防大队多层住宅楼结构设计1 绪论1.1 概述本章将首先对建筑设计和结构设计作简单介绍,后叙述框架结构的含义、优点及国内外框架结构研究状况。最后讲述本毕业设计的研究意义、目的及主要工作内容。1.2 设计的研究意义及目的土木工程专业毕业设计是对学生所学课程进行综合训练的实践性教学环节,是紧密联系工程实践,培养学生独立工作能力的重要步骤,也是完成理论到实践的过渡。通过查阅相关设计规范,完成一个完整的毕业设计过程,使我对建筑设计和结构设计有系统的了解和掌握,对以前所学的专业知识进行综合性的复习和运用。通过本次设计,学会综合运用所学过的基础理论和专业知识,以提高分析和解决工程实际问题的能力,熟悉工程设计的内容和程序,为以后的工作打下良好基础。1.3 设计的主要工作内容本设计为五层混凝土框架住宅楼,主要进行了建筑设计、结构设计和施工组织设计。建筑设计主要是对住宅楼的平面、立面、剖面及细部构造进行设计。本住宅楼在结构布置方案上采用横向承重。手算一榀框架时,选一具有代表意义的框架进行结构计算,主要按以下步骤进行1确定框架计算简图 2荷载计算 3竖向荷载作用下内力计算 4风荷载作用下内力计算 5地震荷载作用下内力计算 6电算分析内力。其中也进行了基础设计与楼梯设计。同时采用PKPM软件对框架住宅楼进行电算,并放到任务书的最后,可以与手算结果进行对比分析。用PKPM软件导出框架住宅楼的结构施工图并在CAD中做出相关修改,使之符合规范要求。1.4 建筑设计建筑设计指的是建筑在建造之前,设计者按照建筑任务,把施工方案、施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题,事先做好通盘的设计与设想,并拟定好解决问题的办法、方案,用图纸和文件表达出来。用于备料施工过程中的依据,以便整个过程得以在预计的投资限额范围内统一步调有序进行,并使建成的建筑物充分满足使用者和社会所期望的各种要求。建筑设计包括两方面的内容,即对建筑空间的研究及对构成建筑空间的建筑物实体的研究。其程序一般可以分为方案阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段。建筑设计除应满足相关的建筑标准、规范等要求之外,还应满足建筑功能的需求,符合所在地规划发展的要求并有良好的视觉效果,采用合理的技术措施。具体步骤可以首先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计,然后对局部进行设计,如地下室墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置,消防要求等按照规范要求进行设计,最后要明确框架结构的抗震级数,采用规则结构以利于房屋抗震,按照三统一的原则,确定柱网尺寸,确定材料及截面尺寸,以及基础的选定。本毕业设计的建筑设计部分参考相关规范的规定,考虑实用、美观等要求,采用框架结构,建筑功能分区明确,合理布置房间。可以布置多种不同类型的办公室,以便满足不同的教师以及活动的要求。1.5 结构设计结构设计包括上部结构设计和基础设计。建筑结构的设计原则就是要保证结构及构件的安全性、适用性和耐久性。结构及构件既要满足建筑功能的要求,结构构件在外力作用下的安全性,还要满足人们生活的舒适度及经济合理性。可以首先根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算,然后进行变形验算,并进行风荷载、横向水平与纵向水平地震的作用计算。最后结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上,该图纸是结构工程师的语言,是直接面对施工现场和相关工程技术人员的,应该按照一定的规范来进行绘制。本毕业设计的结构设计部分包括结构计算和绘制结构施工图两方面。结构计算需要完成横向框架结构设计、基础设计及楼梯设计。同时,采用PKPM结构计算软件进行电算。最后利用PKPM和AutoCAD软件绘制结构施工图。1.6施工组织设计施工组织设计包括施工工艺和流程,施工工期的分配,施工平面布置的设计。施工组织设计的目的就是根据施工场地的环境因素,建筑设计和结构设计的结果,把理论的数据结论展现成实际的建筑。所以要合理安排施工的工艺以及流程,场地的布置,人员的安排,制定出合理的工期计划。与此同时,施工的质量、成本和安全因素都是在考虑的范畴之内,而且要严抓,尽量避免事故的发生。本次设计能全面系统的总结大学学习,理论知识结合实际,相信能收获很多。2 建筑设计2.1 设计理念作为一个消防大队多层住宅楼专业设计个案,在平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化充分结合的原则。在设计中,结合人们生活需求,科学合理的划分职能区域。材料运用耐磨、环保的现代材料。经过精心设计,在满足住宅楼功能需要的同时,又简洁、大方、美观,能充分体现出消防大队的形象。在整个设计过程中,设计者本着安全,适用,经济,美观的原则,在满足设计任务书提出的功能要求前提下,完成了建筑设计这一环节,合理的选择框架结构形式,并为以后的结构设计打下了良好的基础。2.2 工程概况1建筑名称：消防大队住宅楼2建筑地点：XX市市区3建筑层数：地上五层,无地下室4建筑高度：14.00m,层高2.8m,底层室内标高为,室内外高差：450mm5建筑占地面积：306m2,总建筑面积：1651.5m26结构形式：框架结构2.3 设计资料2.3.1 地质气象资料1地形地貌拟建场地属丘岗地貌单元,地基土成因主要为冲击成因。现场地势较为平坦,无活动断裂、滑坡等影响场地稳定性的不良地质作用。2地基土构成拟建场地大部分范围地基土分布稳定,以可塑硬塑状Q4粘土分布为主,工程地质条件较好。本次勘察18.80m深度范围内,地基土类别、状态、物理特征见表2.1。表2.1 地基土类别、状态、物理特征表层序土类颜色性状描述状态压缩性耕土黄褐色、杂色以粘性土为主,含植物根,碎砖石等,不均匀。回填时间510年不等。松散高续表2.1层序土类颜色性状描述状态压缩性粉质粘土黄褐色混Fe、Mn斑纹及高岭土条纹,土质较为均匀。切面较光滑,韧性强,干强度高。硬塑中低粉质粘土灰黄色混Fe、Mn斑纹,粉性稍重,切面较光滑,韧性中等,中高等干强度。可塑硬塑低粉质粘土黄褐色混Fe、Mn斑纹及高岭土条纹,局部为粘土。切面较光滑,中等韧性,中高等干强度。可塑中其中,层土厚约为0.5m；层土厚约为3.54.0m；层土厚约为4.55.0m；层土未钻透。3水文地质条件根据钻孔测量结果,场区地下水贫乏,钻孔未见地下水。拟建场地附近无明显污染源,场区对混凝土中钢筋均无腐蚀性。4场地、地基的地震效应拟建场地主要分布粘性土,无可液化沙、粉土层分布,根据等效剪切波速估算,场地类别为类,为适宜建设的一般场地。5天然地基参数粉质粘土层可考虑用作浅基础天然地基,其主要设计参数见表2.2。表2.2 粉质粘土设计参数层序土层名称重度kN/m3承载力特征值kPa压缩模量建议值Esl-2MPa粉质粘土18.519014.6粉质粘土19.221020.5粉质粘土19.420012.52.3.2 抗震设防要求1根据建筑抗震设计规范GB50011-2010,XX市抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为1.10g,抗震设防类别为乙类2根据建筑设计防火规范JGJ36-2005,建筑耐火等级为二级,防火设计建筑分类为二类3抗震等级：三级；框架等级：三级4场地类别：二类；地面粗糙度：C2.4 建筑设计方案2.4.1 平面设计建筑朝向为南北向,分为两个单元,每单元设置一个楼梯,每单元两户,面积分别为81.015m2和71.985m2,平面布置满足长宽比小于5,采用纵向6.6m、8.7m,横向3.9m、1.8m、4.3m的柱距。本设计为住宅楼,功能区域划分较为明显,在平面布局上力求工整、简洁,避免结构在水平力作用下扭转。2.4.2 立面设计立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系,考虑建筑物整体的几个方面的统一,相邻立面的连接与协调,然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排,对入口等进一步进行处理。节奏韵律和虚实对比,是使建筑立面高于表现力的重要设计手法,在建筑立面上,相同构件或门窗作有规律的重复和变化,给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律的效果。立面的节奏感在门窗的排列组合、墙面的构件划分中表现得比较突出。该建筑立面为了满足采光和美观需求,设置了大面积的玻璃窗。2.4.3 剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度,建筑层数、建筑空间的组合利用,以及建筑剖面中的结构、构造关系,建筑物的平面和剖面是紧密联系的。为满足住宅楼的使用要求。正立面主要以推拉窗为主,兼到采光和美观的作用,同时也便于住户的出行往来。门采用实木门,卫生间、厨房等内部采用移门,窗户均采用塑钢窗。整座大楼的立面美观大方,有一定的可观性。2.5 楼、屋面做法2.5.1 楼面做法卧室、客厅：10mm厚地砖铺平拍实,水泥浆擦缝20mm厚14干硬性水泥砂浆结合层10mm厚混合砂浆抹灰层100mm厚现浇钢筋混凝土结构层板底V型轻钢龙骨吊顶厨房、卫生间：45mm厚陶瓷棉砖25mm厚水泥砂浆面层水泥炉渣垫层20mm厚水泥砂浆保护层20mm厚水泥砂浆找平80mm厚现浇钢筋混凝土结构层V型轻钢龙骨吊顶2.5.2 屋面做法不上人屋面：三毡四油铺小石子防水层35mm厚架空隔热板20mm厚水泥砂浆找平层40mm厚水泥石灰焦渣砂浆3%找平100mm厚现浇钢筋混凝土板结构层10厚混合砂浆抹灰层板底V型轻钢龙骨吊顶2.6 墙体做法外墙为200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块,外侧贴面砖,内侧抹灰。内墙为180mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块,外侧贴面砖,双侧抹灰隔墙为120mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块,外侧贴面砖,双侧抹灰2.7 门窗做法门窗做法见表2.3。表2.3 门窗表序 号名 称洞口尺寸mm总 数材 料1C-11500150030铝合金窗2C-2900150020铝合金窗3C-31000150017铝合金窗4C-41800150022铝合金窗5M-1900210051木门6M-2800210045木门7M-31560210020玻璃门8M-5156021001木门2.8 本章小结住宅楼的建筑设计,除了要遵守国家有关定额、指标、规范和标准外,在总体环境的规划布置,办公楼的平面与空间组合形式,以及材料、结构、构造、施工技术和设计的选用等方面,要恰当地处理好功能、技术与艺术三者的关系,同时要充分注意安全。3结构平面布置及构件计算3.1 概述本章主要进行了梁、柱的截面尺寸设计以及计算简图的确定,在符合国家有关规范要求为前提条件下,以优化设计为目标,进行初步确定梁、柱的截面尺寸,并确定平面计算简图。3.2 结构平面布置图根据所提供的设计资料,结合相关知识,在符合国家相关规范的前提下,尽可能地满足设计要求中提到的要求,合理地进行规划和布局,结构平面布置图如图3.1。图3.1 结构平面布置图3.3 结构材料选择本工程梁柱均采用C30混凝土,以及HRB400钢筋,。3.4 设计参考规范1建筑地基基础设计规范GB50007-20112建筑结构荷载规范GB50009-20123混凝土结构设计规范GB50010-20104建筑结构抗震规范GB50011-20105建筑设计防火规范GB50016-20066屋面工程质量验收规范GB50207-20027民用建筑设计规范GB50352-20053.5 结构布置方案3.5.1 结构体系选择本工程采用钢筋混凝土框架结构。3.5.2 结构的水平及竖向布置本工程主体结构布置较为对称,平面形状规则合理。抗侧力构件的平面布置规则对称,侧向刚度沿竖向均匀,无平面不规则和竖向不规则情况。3.5.3 柱网布置及结构承重方案选择根据建筑结构功能要求及建筑物可用的占地平面地形,横向尺寸较短,纵向尺寸较长,故把框架结构横向布置,即采用横向框架承重方案。本工程纵向的柱距为6.6m、8.7m,横向的柱距为4.3m、1.8m、3.9m。施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案。3.6 主要构件尺寸初步估算3.6.1 框架梁的尺寸初步估算1主梁：纵向框架梁最大计算跨度为故,取则,取故纵梁横向框架梁计算跨度,AB跨：,取,取2次梁：,取则,取故纵向次梁3.6.2 框架柱的尺寸初步估算柱截面估算公式为：或；其中： 框架柱横截面面积,取方形柱的边长为,矩形柱的边长为 轴压比 混凝土轴心抗压强度设计值 估算柱轴力设计值, 水平力作用对柱轴力的放大系数,七度抗震为1.0 中柱、边柱、角柱 竖向荷载作用下柱轴力标准值： 为验算截面以上楼层层数； 结构单位面积的重量,根据经验估算框剪结构高层建筑为,此处按考虑；根据建筑结构抗震规范GB50011-2010表6.1.2查得结构抗震等级为三级,以底层中柱为例：,取底层中柱：,取3.6.3 板的尺寸初步估算根据混凝土结构设计规范10.1.1,对于民用建筑楼板,其最小厚度为60mm。而且,根据经验可知：为了使单向板具有一定的刚度,其厚度应不小于板跨度的L/40连续板、L/35简支板或者L/12悬臂板。为了使双向板具有一定的刚度,其厚度应不小于板跨度的L/50连续板、L/45简支板。故而,h3900=97.5mm单向板h4300=95.6mm双向板综上,取h=100mm。3.7 本章小结本章主要通过对规范的查阅来完成对梁、柱截面尺寸的初步估算,确定框架计算简图。在确定结构计算简图,初步确定结构布置方案和构件尺寸后,可以进行第一方面的手算,对一榀框架进行计算,另外也可方便用PKPM进行建模,计算内力,得初步结果,获得最优方案。139 / 1394 结构设计4.1 概述确定建筑设计方案后,通过查阅国家相关规范结合所学知识选取具有结构代表性一榀框架,框架结构在竖向荷载作用下的内力一般可采用四种计算方法,即分层法、无侧移迭代法、有侧移迭代法、弯矩二次分配法。在水平荷载作用下框架的内力计算采用反弯点法。竖向荷载作用下框架内力计算采用弯矩二次分配法。4.2 确定一品框架取9-9轴的一榀框架进行计算。设计内容包括框架计算单元、计算简图的确定,框架受到的各种荷载计算,各种荷载作用下框架的内力计算、内力组合及截面配筋计算。手时采用平面框架的设计方法,且在结构布置上柱网尺寸、梁、柱截面尺寸也按照单向框架的要求确定。框架的计算简图用梁、柱的轴线表示,梁、柱的轴线分别取各自的形心线；对与现浇的钢筋混凝土结构整体现浇的框架梁,一般取楼板的底面作为梁轴线。对底层柱的下端,一般取至基础顶面。一榀框架计算简图见图4.1。图4.1 框架计算简图4.3 荷载统计4.3.1 屋面均布荷载三毡四油铺小石子防水层 35mm厚架空隔热板 20mm厚水泥砂浆找平层 40mm厚水泥石灰焦渣砂浆3%找平 100mm厚现浇钢筋混凝土板结构层 10厚混合砂浆抹灰层 V型轻钢龙骨吊顶 合计： 不上人屋面活荷载：4.3.2 楼面均布荷载1标准层荷载50mm厚C10细石混凝土敷管找平 25mm厚水泥砂浆面层 10mm厚混合砂浆抹灰层100mm厚现浇钢筋混凝土结构层 V型轻钢龙骨吊顶 合计： 2厨房、卫生间楼面45mm厚陶瓷棉砖 25mm厚水泥砂浆面层 水泥炉渣垫层 20mm厚水泥砂浆保护层 20mm厚水泥砂浆找平 80mm厚现浇钢筋混凝土结构层 V型轻钢龙骨吊顶 合计 4.3.3 梁荷载计算1梁自重 30mm厚水泥砂浆抹灰层 合计 2梁自重 30mm厚水泥砂浆抹灰层 合计 3梁自重 30mm厚水泥砂浆抹灰层 合计 4.3.4 柱荷载计算1柱自重 30mm厚水泥砂浆抹灰层 合计 2柱自重 30mm厚水泥砂浆抹灰层 合计 4.3.5 墙荷载计算1外墙蒸压粉煤灰加气混凝土 25mm厚水磨石墙面 贴瓷砖墙面 合计2内墙蒸压粉煤灰加气混凝土 25mm厚水磨石墙面 贴瓷砖墙面 合计3隔墙蒸压粉煤灰加气混凝土 25mm厚水磨石墙面 贴瓷砖墙面 合计4.4 横向框架侧移刚度计算4.4.1 框架梁、柱的线刚度计算梁的线刚度Kbi=ECIb/L,其中Ec是混凝土的弹性模量；L是梁的计算跨度,Ib是梁截面惯性矩。柱的线刚度ic=ECI0/h,其中I0是柱截面的惯性矩,h为框架柱的计算高度。框架梁的线刚度计算见表4.1。表4.1 框架梁线刚度计算表框架位置bhECN/m2LI0=bh3/12Ib=1.5I0 Ib=2.0I0Kbi=ECIb/L边框架梁0.30.631076.65.410-38.110-33.6810431078.75.410-38.110-32.971040.250.2531076.62.610-33.910-31.7710431078.72.610-33.910-31.3410431074.32.610-33.910-32.72104续表4.1框架位置bhECN/m2LI0=bh3/12Ib=1.5I0 Ib=2.0I0Kbi=ECIb/L31071.82.610-33.910-36.510431073.92.610-33.910-33.0104中框架梁0.30.631076.65.410-310.810-34.9110431078.75.410-310.810-33.731040.250.2531076.62.610-33.910-32.3610431078.72.610-33.910-31.7910431074.32.610-33.910-33.6310431071.82.610-33.910-38.6710431073.92.610-33.910-34.0104框架柱线刚度计算见表4.2。表4.2 框架柱线刚度计算表层次bhECN/m2hI0=bh3/12ic=ECI0/h10.50.531073.85.2110-34.11040.40.431073.82.1310-31.68104250.50.531072.85.2110-35.021040.40.431072.82.1310-32.051044.4.2 横向框架柱的侧移刚度D值计算考虑梁柱的线刚度比,用D值法计算柱的侧移刚度,计算数据见表4.3。表4.3 柱的侧移刚度计算表层次一般层底层一般层底层五二层A轴边柱5.021041.0950.35427200B轴中柱5.021041.7140.46135422C轴中柱5.021045.4850.73221964D轴边柱5.021041.1310.36127738D1123245=561620续表4.3层次层次一层A轴边柱4.11042.680.67923135B轴中柱4.11045.3950.79727155C轴中柱1.6810410.350.87912272D轴边柱1.681046.7620.82911574D741365=3706804.5 竖向荷载作用下框架内力计算4.5.1 恒荷载计算五层恒载计算简图见图4.2。图4.2 五层荷载传导简图五层：均布荷载：AB跨：梁自重 三角形荷载简化 总均布荷载BC跨：梁自重 三角形荷载简化 总均布荷载CD跨：梁自重 三角形荷载简化 总均布荷载集中荷载： A轴线：梁重 墙重女儿墙梯形荷载简化 总集中荷载 B轴线：梁重 梯形荷载简化总集中荷载 C轴线：梁重 梯形荷载简化总集中荷载 D轴线：梁重 墙重 梯形荷载简化总集中荷载 一四层恒载计算简图见图4.3。图4.3 一四层荷载传导简图二四层恒载相同,在此计算四层均布荷载：AB跨：梁自重 墙自重 梯形荷载简化总均布荷载BC跨：梁自重 墙自重 三角形荷载简化 总均布荷载CD跨：梁自重 墙自重 梯形荷载简化总均布荷载集中荷载： A轴线：梁重 墙重 有门窗的部分乘以0.8的折减系数三角形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 梁重 总集中荷载 B轴线：梁重 墙重 有门窗的部分乘以0.8的折减系数三角形荷载简化 梯形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 梁重 总集中荷载 C轴线：梁重 墙重 有门窗的部分乘以0.8的折减系数三角形荷载简化 梯形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 左次梁： 右次梁： 次梁重 总集中荷载 D轴线：梁重 墙重 有门窗的部分乘以0.8的折减系数三角形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 左次梁： 右次梁： 次梁重 总集中荷载 一层：均布荷载：AB跨：梁自重 墙自重 梯形荷载简化总均布荷载 BC跨：梁自重 墙自重 三角形荷载简化 总均布荷载CD跨：梁自重 墙自重 梯形荷载简化总均布荷载集中荷载： A轴线：梁重 墙重 有门窗的部分乘以0.8的折减系数三角形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 梁重 总集中荷载 B轴线：梁重 墙重 有门窗的部分乘以0.8的折减系数三角形荷载简化 梯形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 梁重 总集中荷载 C轴线：梁重墙重 有门窗的部分乘以0.8的折减系数三角形荷载简化 梯形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 左次梁： 右次梁： 次梁重 总集中荷载 D轴线：梁重 墙重 有门窗的部分乘以0.8的折减系数三角形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 左次梁： 右次梁： 次梁重 总集中荷载 恒荷载图见图4.4。图4.4 恒载图 4.5.2 活荷载计算五层：均布荷载：AB跨：三角形荷载简化 总均布荷载 BC跨：三角形荷载简化 总均布荷载CD跨：三角形荷载简化 总均布荷载集中荷载： A轴线：梯形荷载简化 总集中荷载 B轴线：梁重 梯形荷载简化总集中荷载 C轴线：梯形荷载简化总集中荷载 D轴线：梯形荷载简化总集中荷载 一四层恒载相同,在此计算四层均布荷载：AB跨：梯形荷载简化总均布荷载 BC跨：三角形荷载简化 总均布荷载CD跨：梯形荷载简化总均布荷载集中荷载： A轴线：三角形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 总集中荷载 B轴线：三角形荷载简化 梯形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 总集中荷载 C轴线：三角形荷载简化 梯形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 左次梁： 右次梁： 总集中荷载 D轴线：三角形荷载简化 次梁传来：梯形荷载简化 荷载为 左次梁： 右次梁： 总集中荷载 活荷载图见图4.5。图4.5 活载图 4.6 恒荷载作用下框架内力计算4.6.1 恒荷载作用下梁的固端弯矩计算恒荷载作用下梁的固端弯矩计算公式为：五层：AB跨： BC跨：CD跨：一四层：AB跨： BC跨：CD跨：4.6.2 恒荷载作用下框架的弯矩二次分配恒载作用下框架的弯矩二次分配见图4.6。图4.6 恒载作用下的弯矩二次分配4.6.3 恒荷载作用下梁的跨内最大弯矩计算以AB跨为例,梁的跨内最大弯矩计算公式为:计算结果见表4.4。表4.4 恒荷载作用下梁的跨内最大弯矩层次AB跨BC跨CD跨522.76-6.7218.16423.1-3.3923.81续表4.4层次AB跨BC跨CD跨323.35-3.4919.6223.31-3.4619.56126.36-4.6420.44.6.4 恒荷载作用下梁剪力计算： 第五层：第四层： 第三层：第二层：第一层：4.6.5 恒荷载作用下柱端剪力计算恒荷载作用下柱端剪力计算见表4.5。表4.5 恒荷载作用下柱端剪力计算荷载类型柱楼层M1M2hmQ=-/h恒载作用下A柱519.8415.092.8-12.48 412.7713.622.8-9.43 313.6213.492.8-9.68 213.8516.362.8-10.79 18.794.933.8-3.61 B柱5-12.6-10.32.88.18 4-6.78-9.722.85.89 3-9.85-9.852.87.04 2-9.83-9.922.87.05 1-10.84-2.573.83.53 C柱55.174.542.8-3.47 44.514.522.8-3.23 续表4.5荷载类型柱楼层M1M2hmQ=-/h34.524.512.8-3.23 24.564.882.8-3.37 12.961.073.8-1.06 D柱5-15.09-11.932.89.65 4-10.46-10.982.87.66 3-10.98-10.882.87.81 2-11.17-13.12.88.67 1-7.09-3.833.82.87 4.6.6 恒荷载作用下柱的轴力计算柱的自重： A柱 五层：四层：三层：二层：一层： B柱 五层：四层：三层：二层：一层： C柱 五层：四层：三层：二层：一层： D柱 五层：四层：三层：二层：一层：4.6.7 恒载作用内力图恒荷载弯矩图见图4.7。图4.7 恒载弯矩图kNm恒荷载剪力图如图4.8。图4.8 恒载剪力图kN恒荷载轴力图见图4.9。图4.9 恒载轴力图kN4.7 活荷载作用下框架内力计算4.7.1 活荷载作用下梁的固端弯矩计算活荷载作用下梁的固端弯矩计算公式为：五层：AB跨： BC跨：CD跨：一四层：AB跨： BC跨：CD跨：4.7.2 活荷载作用下框架的弯矩二次分配活荷载作用下框架的弯矩二次分配见图4.10。图4.10 活荷载作用下的弯矩二次分配4.7.3 活荷载作用下梁的跨内最大弯矩计算以AB跨为例,梁的跨内最大弯矩计算公式为:计算结果见表4.6。表4.6 活荷载作用下梁的跨内最大弯矩层次AB跨BC跨CD跨51.53-0.40 1.2145.36-1.10 4.4435.26-0.9974.3725.25-0.9894.36 15.5-1.264.554.7.4 活荷载作用下梁剪力计算：第五层：第四层：第二、三层：第一层：4.7.5 活荷载作用下柱端剪力计算活荷载作用下柱端剪力计算见表4.7。表4.7 活荷载作用下柱端剪力计算荷载类型柱楼层M1M2hmQ=-/h活载作用下A柱51.852.6452.8-1.61 43.3153.072.8-2.28 33.073.042.8-2.18 23.123.692.8-2.43 11.991.113.8-0.82 B柱5-1.3-1.972.81.17 4-2.4-2.32.81.68 3-2.3-2.32.81.64 2-2.32-2.522.81.73 1-1.5-0.63.80.55 C柱50.560.882.8-0.51 41.071.0452.8-0.76 31.0451.0452.8-0.75 21.0651.132.8-0.78 10.690.253.8-0.25 D柱5-1.41-2.12.81.25 4-2.64-2.452.81.82 3-2.45-2.432.81.74 2-2.5-2.932.81.94 1-1.58-0.853.80.64 4.7.6 活荷载作用下柱的轴力计算A柱 五层：四层：三层：二层：一层：B柱 五层：四层：三层：二层：一层：C柱 五层：四层：三层：二层：一层：D柱 五层：四层：三层：二层：一层：4.7.7 活载作用内力图活荷载弯矩图见图4.11。图4.11 活载弯矩图 kNm活荷载剪力图见图4.12。图4.12 活载剪力图kN活荷载轴力图见图4.13。图4.13 活载轴力图kN4.8 风荷载作用下框架内力和变形计算4.8.1 风荷载标准值计算计算主要承重结构时,垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算公式为： 式中：基本风压,查规范知,XX市基本风压值重现期为50年为风荷载体型系数,按规范规定,迎风面取0.8,背风面取0.5,合计风压高度变化系数,本工程地面粗糙度为C类。可查规范得出风振系数,规范规定：对于基本周期大于0.25s的工程结构,如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对于高度大于30m且高度比大于1.5的高柔房屋,均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。根据结构的基本周期近似计算公式,对框架结构可取,为结构层数,本工程,故应考虑风振系数。可按下式计算：式中：脉动增大系数脉动影响系数,可根据总高度H及其与迎风面宽度B的比值查表确定振型系数风压高度变化系数 风振系数计算见表4.8。表4.8 风振系数计算层号离地面高度相对高度13.250.221.170.4380.10.741.06926.050.41.170.4380.270.741.18738.850.591.170.4380.450.741.312411.650.781.170.4380.730.741.506514.450.961.170.4380.950.741.658各层楼面处集中风荷载标准值计算公式为：顶层：其它层： 式中：B迎风面宽度各层楼面处集中风荷载标准值见表4.9。表4.9 各层楼面处集中风荷载标准值层号离地面高度13.250.741.0691.30.43.252.84.1126.050.741.1871.30.42.82.84.2238.850.741.3121.30.42.82.84.67411.650.741.5061.30.42.82.85.36514.450.741.6581.30.42.81.15.26根据表4.9,画出轴线横向框架在风荷载作用下的计算简图,如图4.14所示。图4.14 轴线横向框架在风荷载作用下的计算简图4.8.2 横向框架在风荷载作用下的位移计算横向框架柱的侧移刚度D值计算见表4.3。风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算： 各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移值和,即： 第j层侧移 顶点侧移 轴线框架在风荷载作用下侧移的计算过程见表4.10。表4.10 风荷载作用下框架楼层层间侧移与层高之比计算楼层55.265.261123244.6810-52.81/5979245.3610.621123249.4510-52.81/2961534.6715.2911232413.610-52.81/2056924.2219.5111232417.3710-52.81/1612014.1123.627413631.8610-53.251/10201侧移验算：由弹性层间位移角限值可知,对于框架结构,楼层层间最大位移与层高之比的限制为1/550,本框架的层间最大位移与层高之比在底层,其值为1/45351/550,框架侧移满足规范要求。4.8.3 横向框架在风荷载作用下的内力计算框架在风荷载作用下的内力计算采用D值法。计算时首先将框架各楼层的层间总剪力,按各柱的侧移刚度D值在该层总侧移刚度所占比例分配熬到各柱,即可求得第j层第柱的层间剪力；根据求得的各柱层间剪力和修正后的反弯点位置y,即可确定柱端弯矩和；由节点平衡条件,梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和,将节点左右梁端弯矩之和按线刚度比例分配,可求出各梁端弯矩；进而由梁的平衡条件求出梁端剪力；最后,第j层第i柱的轴力即为其上各层节点左右梁端剪力代数和。1反弯点高度计算反弯点高度比按下式计算： 式中；标准反弯点高度比因上、下层梁刚度比变化的修正值因上层层高变化的修正值因下层层高变化的修正值反弯点高度计算表见表4.11。表4.11 反弯点高度计算表楼层柱y1 修正y2 修正y3 修正y0y=y0+y1+y2+y31y12y23y3五层A柱10不考虑100.3550.355B柱10不考虑100.3850.385C柱10不考虑100.50.5D柱10不考虑100.3580.358四层A柱1010100.4050.405B柱1010100.4350.435C柱1010100.50.5D柱1010100.4030.403三层A柱1010100.4550.455B柱1010100.4850.485续表4.11楼层柱y1 修正y2 修正y3 修正y0y=y0+y1+y2+y31y12y23y3C柱1010100.50.5D柱1010100.4580.458二层A柱10101.35700.50.5B柱10101.35700.50.5C柱10101.35700.50.5D柱10101.35700.50.5一层A柱不考虑0.7370不考虑0.550.55B柱不考虑0.7370不考虑0.550.55C柱不考虑0.7370不考虑0.550.55D柱不考虑0.7370不考虑0.550.552柱端弯矩及剪力计算风荷载作用下的柱端剪力计算公式如下： 式中：第j层第i柱的层间剪力第j层的总剪力标准值第j层所有柱的抗侧刚度之和第j层第i柱的抗侧刚度 风荷载作用下的柱端弯矩按下式计算：风荷载作用下的柱端剪力和柱端弯矩计算见表4.12。表4.12 风荷载作用下柱端弯矩及剪力计算柱楼层层高ViDij DDij/DVijyYhMC上MC下A轴52.80 5.26272001123240.242 1.27 0.3550.99 2.30 1.2742.80 10.62272001123240.242 2.57 0.4051.13 4.28 2.9232.80 15.29272001123240.242 3.70 0.455