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HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书GRADUATEDESIGN设计题目：建设集团办公楼设计专业班级：09土木1班学 院：建筑工程学院2013年5月31日71 / 80摘要这次毕业设计为市建设集团办公楼设计，总建筑面积为2602。耐久年限为50年，设防烈度按8度设计，结构体系是钢筋混凝土框架结构，用加气混凝土砌块做填充墙。本设计分为三部分：建筑设计、结构设计、施工组织设计。建筑设计应满足规要求和用户需求，另外，还要有艺术的美感，要有时代气息。结构设计主要进行了结构方案中横向框架3轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了重力荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自振周期，按底部剪力法计算水平地震作用下地震力大小，进而求出在水平荷载作用下的结构力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载与活荷载）作用下的结构力。找出最不利的一组或几组力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的力和配筋计算。还进行了基础和楼板的设计。施工组织设计：科学的依据分项工程，依次施工的方法，合理安排施工顺序，注意安全措施，力求经济效益。关键词：框架结构设计抗震设计；建筑设计；结构设计；施工设计AbstractThis graduation design is the design of Tangshan City Construction Group Limited company office building, with a total construction area of 2602 . Durable life of 50 years, the seismic fortification intensity of 8 degree in design, architecture is the frame structure of reinforced concrete, aerated concrete block filler wall to do.The design is divided into three parts: organization design architectural design, structure design, construction. The architectural design should meet the requirements of the standards and requirements of the user, in addition, but also has the beauty of art, must have the spirit of the times.Major structural design of the horizontal seismic design of frame structure scheme of 3 axis framework. In determining the distribution framework, first calculate the representative value of the gravity load, and then obtained from vibration cycle use vertex from the displacement method, calculation of horizontal earthquake size according to the bottom shear method, then calculate the internal force of the structure under the horizontal loads (bending moment, shear, axial force). Then calculate vertical load (constant load and live load) under the internal forces.To find one or several sets of the most adverse combination of internal forces. Select the best safety results of the reinforcement and drawing. In addition, the design of the stairs is also carried out. Completion of the platform boards, boards of the ladder, platform and other components of the beam internal force calculation and reinforcement. Also design foundation and floor.The construction organization design: the scientific basis sub-item project, flow construction method, the reasonable arrangement of construction schedule, safety first, strive for economic benefits.Keywords: frame structure seismic design; architectural design; structure design; construction design目录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1前言11.2建筑设计概况11.2.1题目：市建设集团办公楼设计11.2.2结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构11.2.3目的要求：11.2.4应完成的设计工作量21.3结构设计概况21.3.1设计资料21.3.2设计容31.3.3图纸容31.3.4计算书3第二章建筑部分设计52.1总平面设计52.2平面设计52.2.1使用房间设计52.2.2辅助房间设计52.2.3交通联系空间的设计62.2.4门窗的设计62.3立面设计6第三章结构部分设计73.1工程概况73.1.1基本数据73.1.2建筑环境73.2结构布置与计算简图73.3重力荷载计算93.3.1屋面与楼面的永久荷载标准值93.3.2梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算103.3.3各质点重力荷载代表值133.4框架侧移刚度计算143.4.1横向框架侧移刚度计算143.4.2横向水平荷载作用下框架结构的力和侧移计算153.5竖向荷载作用下横向框架结构的力计算203.5.1计算单元203.5.2荷载计算213.5.3力计算243.5.4横向框架力组合303.5.5框架柱力组合383.6截面设计383.6.1框架梁383.6.2框架柱423.6.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算453.7楼梯设计463.7.1材料463.7.2楼梯板的计算463.7.3平台板的计算473.7.4平台梁的计算483.8楼板设计493.8.1楼板类型与设计方法的选择493.8.2基本数据503.8.3荷载设计值503.8.4计算跨度503.8.5弯矩计算513.8.6截面设计513.9基础设计533.9.1修正地基承载力533.9.2确定基础尺寸533.9.3验算承载力533.9.4基础抗冲切验算543.9.5基础受弯计算与配筋55第四章施工部分设计574.1 工程概况574.1.1 工程特点574.1.2 建筑环境574.1.3工程量计算574.2施工部署594.2.1施工方案594.2.2施工顺序604.3施工准备工作604.3.1现场准备604.3.2技术准备614.3.3 施工用水、生活用水、施工用电614.3.4劳动力组织614.4.2基础工程624.4.3钢筋工程634.4.4混凝土工程654.4.5模板工程664.4.6砌筑工程664.4.7屋面工程674.4.8装饰工程674.4.9脚手架工程674.5质量安全措施684.5.1质量措施684.5.2安全措施68体会70辞71参考文献72第一章绪论1.1前言本着适用、安全、经济、美观的方针，根据任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、建筑造型、建筑经济等问题，恰当确定建筑物的面积、体型、平面、立面、剖面、节点构造等，恰当确定结构选型，合理选择建筑材料故需制定合理的方案。此建筑是市建设集团办公楼设计，建筑层数为四层，建筑面积为2602。此建筑的设防烈度8度，抗震等级二级，建筑物安全等级二级；在设计中力求通风、采光、保温、防水较好，充分提高面积利用率，特别要做好装修采光、消防等方面的工作。通过本框架结构办公楼的设计，充分体会了建筑设计的全过程，通过综合运用以往所学的理论和专业知识，分析和解决土建工程设计和施工组织等实际问题，自己具备了必备的建筑、结构、施工的全局观点和经济观点，并锻炼了自己调查研究、查阅资料、综合分析的能力。1.2建筑设计概况1.2.1题目：市建设集团办公楼设计1.2.2结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构1.2.3目的要求：使学生通过毕业设计，在教师知道下，独立完成工程项目设计，培养学生综合运用以往所学的理论和专业知识，分析和解决土建工程设计和施工组织等实际问题能力，培养学生建立理论联系实际、勤奋、严谨、创新的科学作风，以与土建工程技术人员必备的建筑、结构、施工的全局观点和经济观点，培养学生调查研究、查阅资料、综合分析能力。具体要求如下：1、 建筑基地：市市区2、 主要功能：为建设集团办公楼设计，功能安排见方案图。3、 气象、水文、地质资料A、 温度：最热月平均25.4，最冷月平均-8.8。最热日平均29.4，极端最高39.6。B、 相对湿度：最热月平均78%，最冷月平均54%。C、 主导风向：夏季东、东南向冬季西、西北向D、 降水量：年平均620毫米年最大951毫米E、 最大降雪深度：190毫米F、 最大冰冻深度：800毫米G、 地震设防烈度：8度H、 地基承载力标准值：180KN/m21.2.4应完成的设计工作量1、 编写设计说明书，容包括设计依据：建筑学、结构方案；综述；主要经济指标和主要装饰做法与材料等。2、 建筑施工图A、总平面图（1：500）B、各层平面图（1：100）C、屋顶平面图（1：100）D、立面图正立面图、侧立面图（1：100）E、剖面图1-1、2-2剖面（1：100）F、楼梯详图平面与剖面（1：50）G、墙身大样（1：20）H、卫生间大样图（1：50）3、图面要求A、布局匀称、图面整洁、线条圆滑、符号正确、符合建筑制图标准、尺寸完善。B、计算正确、说明清楚、词语简练、用词恰当、字迹工整。1.3结构设计概况1.3.1设计资料1、设防烈度8度；抗震等级二级；场地类别二类；抗震设防类别丙类；建筑物安全等级二级。2、场地土类型中软场地土；最大冻结深度0.6米；地基承载力标准值；持力层为粉质粘土。3、参考资料：建筑抗震设计规；混凝土结构设计规；建筑结构荷载规程；建筑地基基础设计规程。1.3.2设计容1、结构构件的布置与构件尺寸的初定。2、统计荷载（1）、面荷载的统计；（2）、梁上线荷载的统计；（3）、重力荷载代表值的统计。3、力计算（1）、水平地震作用的计算；（2）、水平地震作用下的力计算（D值法）；（3）、竖向荷载作用下的力计算（分层法或弯矩二次分配法），恒载与活载要分别计算。4、力组合5、配筋设计6、基础设计7、楼梯设计8、楼板设计1.3.3图纸容1、结构平面布置图，不少于2；（1：100）2、框架配筋图；（立面1：50；截面1：20）3、基础布置图与配筋图；（平面图1：100；详图1：30）4、楼梯配筋图。（1：50）1.3.4计算书1、计算书清晰工整；2、至少有2篇外文翻译；3、要有中英文摘要；4、要列出参考文献。第二章 建筑部分设计2.1总平面设计本工程为公司办公楼，位于市市区，主体四层。总建筑面积约为2602。在建筑设计过程中兼顾安全，适用，经济，美观四个原则，并依据建筑设计资料集进行详细说明。总平面设计要求综合总体规划，基地环境等具体条件合理分区，妥善解决平面各组成部分之间的相互关系，选择合适的交通联系方式。并且简捷明快，管理方便，满足人在心理，视觉和其它各种使用上的要求，按照建筑性质，规划和基地，确定平面形式，使布局紧凑，节约用地，并且为立面设计创造有利条件，考虑合理性与经济。本设计采用“一”字形平面布置，依据房间定额面积与合理性布置，并同时考虑走廊交通，采用廊设计，更加的贴近办公的特点，让人更加的舒适。并采用三部楼梯作为垂直交通使用，一个主入口。见建筑施工图。2.2平面设计2.2.1使用房间设计根据办公建筑设计规规定和任务书使用要求的具体情况，确定小会议室开间6m；中会议室开间12m；多功能厅开间24m；总裁办公室和综合办公室开间9m,其他普通办公室按照使用要求开间分别为6m和3m，所有房间进深均为7.2m，廊柱距2.4m。2.2.2辅助房间设计本办公楼辅助房间主要为卫生间。卫生间根据要求，应设置在隐蔽又便于寻找的部位，距最远工作点应不大于50米，应有天然采光和通风。男女卫生间应尽量设置在一起，且上下楼层尽可能对齐，以便供水和排水。卫生间的面积、尺寸大小应根据室卫生器具的数量、布置方式以与人体使用需要的基本尺寸来确定。卫生器具数量要求为：男卫生间每40人一具大便器，每30人一具小便器；女卫生间每20人一具大便器，每40人要求洗手器具一具。根据使用要求在办公楼两边分别设置一座男女卫生间。在主楼梯旁边设置男女卫生间各一座,其中男卫生间设置大便器5个，小便器5个，女卫生间设置大便器5个，单排设置,男女卫生间各设置洗手盆2个，污水池1个。2.2.3交通联系空间的设计交通联系部分主要包括走道、楼梯和门厅。（1）走道设计走道宽度根据人流通行、安全疏散、走道性质、空间感受以与走道侧面门的开启方向来确定。由规与防火、通行等原因综合考虑，廊走道轴线间的距离设计为2.4m，净宽2.2m。并在楼道尽头开窗以满足照明要求。（2）楼梯设计楼梯是建筑中的垂直交通联系构件，它起着联系上下层空间和供人流疏散的作用，在设计过程中要妥善解决好楼梯的形式、位置、数量以与楼梯宽度、坡度等问题。本设计共安置3部楼梯，主楼梯在门厅正前方，两个侧楼梯分别布置在楼道两侧尽头，均为双跑楼梯。这样设计简单美观且能满足防火要求。楼梯间尺寸确定：楼梯的位置应布置均匀，导向明确，显明易找，楼梯应靠外墙设置，以便采光。各部楼梯踏步宽度300mm，踏步高度150 mm，踏步数量24级，其中主楼梯梯井200 mm,梯段宽度2350 mm；分楼梯梯井80 mm,梯段宽度1350 mm。梯段长度均为3300 mm，高度均为1800 mm，中间平台取2100 mm。2.2.4门窗的设计门的设计根据规要求，小办公室门、接待室门、卫生间外门均设计为宽1.0、高2.1m的单扇门。中会议室和多功能厅门宽为1.8m的双扇门，次要出入口为门宽2.4m的双扇平开门，大门厅为2.4m宽的四扇平开门，开启方式均为开。窗的设计充分考虑采光和通风的作用，窗设计为18002100，楼梯休息平台上的窗户选择18001500。2.3立面设计本办公楼设计简洁、美观、大方，外墙装饰以贴瓷砖为主，门窗布置比较匀称和规则，看上去比较明朗美观。外墙的瓷砖采用暗红暗黄两种颜色交替布置，在正门周边则采用白色瓷砖，让建筑本身看起来更灵动。第三章结构部分设计3.1工程概况本办公楼设计为四层，建筑面积2602，建筑高度15.1m，层高3.6m,室外高差450mm。3.1.1基本数据拟建房屋所在地的设计地震动参数，特征周期值；基本雪压,雪荷载分布系数；基本风压；地面粗糙度为B类。3.1.2建筑环境1.建筑基地：市2.主要功能：为框架结构办公楼设计。3.气象、水文、地质资料：温度，最热月平均25.4，最冷月平均8.8；最热日平均29.4，极端最高39.6；相对湿度，最热月平均78%，最冷月平均54%；主导风向，夏季东、东南向，冬季西、西北向；降水量，年平均620毫米，年最大951毫米；最大降雪深度，190毫米；最大冰冻深度，800毫米；地震设防烈度，8度；地基承载力标准值：180Kpa。4.设防烈度8度，第一组；抗震等级二级；场地类别II类；5.抗震设防类别为丙类；建筑物安全等级为二级。6.场地土类型中软场地土；最大冻结深度0.6米；7.地基承载力标准值fk=160Kpa；持力层为粉质粘土。8.设计使用年限50年。3.2结构布置与计算简图根据该房屋的使用功能与建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面与剖面设计，其标准层结构平面示意图见图3-1。主体结构共四层，层高均为3.6m。填充墙外墙采用250mm厚的加气混凝土砌块，墙为200厚加气混凝土砌块。楼盖与屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120mm。梁截面高度按照梁的跨度的1/12-1/8估算，由此估算的梁截面尺寸见表3-1，表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。其设计强度C30（fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2）。图3-1 标准层平面布置图表3-1梁截面尺寸（mm）与各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）AB跨、CD跨BC跨2-4C303006503004003006003005001C30350650350400350600300500柱截面尺寸根据下面式（3.1），（3.2）估算： （3.1） （3.2）由题意知该框架结构的抗震等级为二级，轴压比限值=0.8；各层的重力荷载代表值近似值取为12kN/。由图3-1可知边柱与中柱的负荷面积分别为63.6和64.8，由上面公式得第一层柱截面面积为：边柱：=155520中柱：159508若柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为394mm和399mm。根据以上结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸为1层600600,2至4层500500本设计基础选用柱下独立基础，基础顶面标高为-0.95m（室外地坪以下0.5m）。取轴上的一榀框架计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺寸不变，梁的跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。一层层高为3.6+0.95-0.12=4.43m，2到4层层高为3.6m。计算简图见图3-2图3-2 框架结构计算简图3.3重力荷载计算3.3.1屋面与楼地面的永久荷载标准值1.屋面（上人）：10厚地砖25厚1:4水泥砂浆结合层4厚高分子卷材20厚1:3水泥砂浆找平层100厚聚苯保温板20厚1:3水泥砂浆找平层80厚1:6水泥焦渣找坡层120厚钢筋混凝土楼板板底20厚粉刷抹平合计6.50kN/2.1-3层楼面：10厚地砖面层20厚1：4水泥砂浆结合层20厚1：3水泥砂浆找平层120厚钢筋混凝土楼板板底20厚粉刷层合计4.34kN/3.屋面与楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/楼面活荷载标准值2.0kN/屋面雪荷载标准值3.3.2梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重与粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面上的重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见表3-2如下：表3-2梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mr/（kN/m3）g/(kN/m）li/mnGi/kNGi1边横梁0.350.65251.055.9726.2218668.6252171.02中横梁0.350.4251.053.6752.217137.445次梁0.30.5251.053.9386.9815412.309纵梁0.350.6251.055.5135.432952.646柱0.60.6251.109.94.43381956.241956.242-4边横梁0.30.65251.055.1196.4218591.5511953.27中横梁0.30.4251.053.152.217117.81次梁0.30.5251.053.9386.9815412.309纵梁0.30.6251.054.7255.532831.6柱0.50.5251.106.8753.638940.5940.5注：1.表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量；2.梁长度取净长；柱长度取层高。墙体外墙为250mm厚加气混凝土空心砌块（11.8kN/m3）,外墙面贴瓷砖（0.5kN/），墙面为30mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：0.5+11.80.25+0.0317=3.842kN/。墙为200mm厚加气混凝土空心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则墙单位面积重力荷载为：11.80.2+0.02172=3.04kN/。木门单位面积重力荷载为0.2kN/；铝合金窗户单位面积重力荷载取0.4kN/。1.以下是门、窗、墙的荷载统计：（1）窗荷载：第1层：C1，24个，18002100，1.82.124=90.72C2，2个，12001500，1.21.52=3.6合计：（90.72+3.6）0.4=37.728KN第2-4层：C1，28个，18002100，1.82.128=105.84C2，2个，12001500，1.21.52=3.6C3，4个，18001800,1.81.84=12.96合计：（105.84+3.6+12.96）0.4=48.96KN（2）门荷载：第1层：M1，14个，10002100，12.114=29.7M2，2个，9002100，0.92.12=3.78M3，4个，12002400，1.22.44=11.52合计：（29.7+3.78+11.52）0.2=450.2=9kN第2-3层：M1，15个，10002100，12.115=31.5M2，2个，9002100，0.92.12=3.78合计：(31.5+3.78)0.2=35.280.2=7.056kN第4层：M1，14个，10002100，12.114=29.4M2，2个，9002100，0.92.12=3.78合计：(29.4+3.78)0.2=33.180.2=6.636kN（3）墙体荷载：第1层：外墙:3.6（45.24+17.04）2=448.416，448.416-94.32-11.52=342.576，342.5763.842=1316.177kN墙:（7.216+324）3.6=673.92，673.92-29.7-3.78=604.44，604.443.04=1837.498kN合计：3153.675kN第2-3层外墙:448.416-122.4=326.016，326.0163.842=1252.553kN2层墙:691.2-35.28=655.92，655.923.04=1993.997kN合计：3246.55kN3层墙:717.12-35.28=681.84，681.843.04=2072.794kN合计：3325.347kN第4层：外墙:448.416-122.4=326.016，326.0163.842=1252.553kN墙:639.36-33.18=606.18，606.183.04=1842.787kN合计：3095.34kN2.楼面恒活载统计1-3层楼面：恒载：16.8484.34=806.44.34=3499.776kN活载：卫生间7.262.5=43.22.5=108kN楼梯37.243.5=302.4kN走廊（2.4-0.2）（48.24-0.48）2.5=105.0722.5=262.68kN其它楼面（806.4-43.2-105.072-37.24）2.0=571.7282.0=1143.456kN活载合计：108+302.4+262.68+1143.456=1816.536kN4层屋面：恒载：806.46.5=5241.6kN女儿墙0.7（48.24+17.04）211.80.24=258.822kN恒载合计：5241.6+258.822=5500.422kN活载：上人2806.4=1612.8kN，雪荷载0.35806.4=282.24kN活载合计：1612.8+282.24=1895.04kN3.3.3各质点重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi结果如图3-3所示.图3-3 重力荷载代表值3.4框架侧移刚度计算3.4.1横向框架侧移刚度计算横梁线刚度ib计算过程见表3-3；柱线刚度ic计算过程见表3-4。表3-3横梁线刚度ib计算表类别层次Ec/（N/mm2）Bh/mmmmI0/mm4l/mmEcI0/l/Nmm1.5EcI0/l/Nmm2EcI0/l/Nmm边横梁13.01043506508.0110972003.3310105.0010106.6710102-43.01043006506.8661092.8610104.2910105.721010走道梁13.01043504001.87610924002.3310103.5010104.6610102-43.01043004001.6001092.0010103101041010表3-4柱线刚度ic计算表层次hc/mmEc/（N/mm2）Bh/mmmmIc/mm4EcIc/hc/Nmm144303.01046006001.0810107.31410102-436003.01045005005.2084.341010柱的侧移刚度按下式计算： （3.3）式中，为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按规定所列公式计算。根据梁、柱线刚度比的不同，图3-1结构平面布置图中的柱子分为中框架柱和边柱、边框架中柱和边柱等。现以第二层C-3柱的侧移刚度为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果见表3-5、3-6、3-7。第二层C-3柱与与其相连的梁的相对线刚度如图3-4所示，图中的数据取自表3-3和表3-4。由柱侧移刚度修正系数表可查得：由得：图3-4 柱与与其相连梁的线刚度表3-5中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱（19根）中柱（19根）KK3-41.3180.397159532.240.5282122921.4270.416167332.4270.5482202110.9120.485216861.550.57725805注：4层的边柱和中柱均为18根。将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度Di，见表3-6。表3-6横向框架层间侧移刚度（N/mm）层次1234Di902310736326706458669276由表可见，D1/D2=902310/736326=1.230.7，故该框架为规则框架。3.4.2横向水平荷载作用下框架结构的力和侧移计算（1）横向自振周期计算表3-7结构顶点的假想侧移计算层次Gi/kNVGi/kNDi/（N/mm）ui/mmui/mm413499.89213499.89266927620.2153.9310683.17724183.06970645834.2133.7211018.235201.26973632647.899.5111426.03846627.30790231051.751.7按下式计算基本周期T1，其中uT的量纲为m，取T0.7，则（2）水平地震作用与楼层地震剪力的计算：本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，结构总水平地震作用标准值按下式计算：（3.4）式中，为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值；Geq为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点应取总重力荷载代表值的85。即：因，所以不用考虑顶部附加水平地震作用。各质点横向水平地震作用与楼层地震剪力具体计算过程见表3-8。表3-8各质点横向水平地震作用与楼层地震剪力计算表层次Hi/mGi/kNGiHi/kNmGiHi/GjHjFi/kNVi/kN415.2313499.892205603.30.4382135.22135.2311.6310683.177124245.3490.2651291.8342728.0311018.288476.1460.189921.44348.414.4311426.03850617.3480.108526.54874.7各质点水平地震作用与楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图3-5。图3-5 横向水平地震作用和楼层地震剪力（3）水平地震作用下的位移验算。水平地震作用下框架结构的层间位移ui和定点位移ui分别按下式计算：（3.5）（3.6）计算过程见表3-9。表中还计算了各层间弹性位移角。表3-9横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/kNDi/（N/mm）ui/mmui/mmhi/mme=ui/hi42135.26692763.1919.3536001/1129334277064584.8516.1636001/74224348.47363265.9111.3136001/60914874.99023105.405.4044301/820由表3-9可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/6091/550，满足的要求，其中u/h=1/550由规定查得。（4）水平地震作用下框架力计算以图3-2中轴线横向框架力计算为例，说明计算方法，其余框架力计算从略。框架柱端剪力与弯矩分别按下式计算：（3.7） （3.8） （3.9）其中，取自表3-5，取自表3-6，层间剪力取自表3-8。各柱反弯点高度比y按下式确定：（3.10）其中可查表得出，为框架柱的标准反弯点高度比；位上、下层梁线刚度变化时反弯点高度的修正值；、为上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。在此，底层柱需考虑修正值，第2层柱需考虑修正值和，其余柱均无修正。具体计算过程与结果见表3-10。表3-10各层柱端弯矩与剪力计算层次hi/mVi/kNDij/（N/mm）边柱Di1Vi1KyMi1bMi1u43.62135.26692761595350.91.3180.41676.23107.0133.634277064581595377.391.3180.45125.37153.2323.64348.473632616733102.991.4270.5185.382185.38214.434874.990231021685117.160.9120.65337.36181.65表3-10续表层次hi/mVi/kNDij/（N/mm）中柱Di1Vi1KyMi1bMi1u43.62135.26692762122967.72.240.45109.67134.04633.6342770645821229102.982.240.46170.53200.19323.64348.473632622021130.042.4270.5234.072234.07214.434874.990231025805139.411.550.59364.37253.21注：表中M量纲为kNm，V量纲为kN。两端弯矩、剪力与柱轴力分别按下式计算： （3.11） （3.12） （3.13）（3.14）其中，梁线刚度取自表3-3，具体计算过程见表3-11。表3-11梁端弯矩、剪力与柱轴力计算层次边横梁走道梁柱轴力MblMbrlVbMbl=MbrlVb边柱N中柱N4107.0178.827.225.8155.232.446.035-25.81-20.223229.46182.207.257.18127.662.4106.38-82.99-69.422310.752237.917.276.20166.72.4138.92-159.19-132.141367.032286.777.290.81200.512.4167.09-250-208.42注：1.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，对应的右侧两根柱为压力。2.表中M单位为kNm，V单位为kN，N单位为kN，l单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图与柱轴力图如图3-6所示。水平地震作用下框架弯矩图梁端剪力与轴力图3-6 左地震作用下框架弯矩图（单位：kNm）3.5竖向荷载作用下横向框架结构的力计算3.5.1计算单元取图3-2中轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为6m，如图3-7所示。由于房间布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元围的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。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。图3-7 横向框架计算单元3.5.2荷载计算图3-8 各层梁上作用的恒载和活载1.恒载计算在图3-10中，和代表横梁自重，为均布荷载形式。对于第4层：=5.119kN/m，=3.15kN/m。和分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角荷载，由图3-9所示几何关系可得：=6.53=19.5kN/m，=6.52.4=15.6kN/m、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重和女儿墙等的荷载，计算如下：=（32.40.5）2+（2.4+7.2）0.51.56.5+4.7256+3.947.20.5+3.8420.76=152.27kN=（32.40.5）2+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.226.5+4.7256+3.9387.20.5=173.57kN集中力矩：=152.27（0.5-0.3）0.5=15.23kNm=173.57（0.5-0.3）0.5=17.36kNm对于2-3层，包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载。其它荷载计算方法同第4层，结果为：=5.119+3.04（3.6-0.65）=14.09kN/m，=3.15kN/m=4.343=13.02kN/m，=4.342.4=10.42kN/m=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.54.34+4.7256+3.9383.6+3.842（5.53.6-1.82.14）+0.41.82.14=128.96kN=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.224.34+3.9383.6+4.7256+3.04（5.53.6-12.13）+0.212.13=172.32kN=128.96（0.5-0.3）0.5=12.9kNm=172.32（0.5-0.3）0.5=17.23kNm对1层：=5.972+3.04（3.6-0.65）=14.94kN/m，=3.675kN/m=4.343=13.02kN/m，=4.342.4=10.42kN/m=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.54.34+5.5136+3.9383.6+3.842（5.43.6-2.11.84）+0.42.11.84=132.3kN=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.224.34+5.5136+3.9383.6+3.04（5.43.6-12.13）+0.212.13=175.95kN=132.3（0.6-0.35）0.5=16.54kNm=175.95（0.6-0.35）0.5=21.99kNm2.活载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图3-8所示。对于第4层：=2.03=6kN/m，=2.02.4=4.8kN/m=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.52.0=28.8kN=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.222.0=40.32kN=28.8（0.5-0.3）0.5=2.88kNm=40.32（0.5-0.3）0.5=4.03kNm3.同理，在屋面雪荷载作用下：=0.353=1.05kN/m，=0.352.4=0.84kN/m=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.50.35=5.04kN=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.220.35=7.056kN=5.04（0.5-0.3）0.5=0.504kNm=7.056（0.5-0.3）0.5=0.706kNm对于2-3层：=6kN/m，=4.8kN/m；=28.8kN，=40.32kN；M1=2.88kNm，M2=4.03kNm对于1层：=6kN/m，=4.8kN/m；=28.8kN，=40.32kN；M1=28.8（0.6-0.35）0.5=3.6kNm，M2=40.32（0.6-0.35）0.5=5.04kNm将以上计算结果汇总，见表3-12和表3-13。表3-12横向框架恒载汇总表层次q1/（kN/m）q1/（kN/m）q2/（kN/m）q2/（kN/m）P1/kNP2/kNM1/kNmM2/kNm45.1193.1519.515.6152.27173.5715.2317.362-314.093.1513.0210.42128.96172.3212.917.23114.943.67513.0210.42132.3175.9516.5421.99表3-13横向框架活载汇总表层次q2/（kN/m）q2/（kN/m）P1/kNP2/kNM1/kNmM2/kNm46（1.05）4.8（0.84）28.8（5.04）40.32（7.056）2.88（0.504）4.03（0.706）2-364.828.840.322.884.03164.828.840.323.65.04注：表中括号数值对应于屋面雪荷载作用情况。3.5.3力计算1.梁端、柱端弯矩计算梁端、柱端弯矩采用二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可采用半框架。弯矩计算过程如图3-9，所得弯矩图如图3-10。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重，如表3-14和表3-15所列。（a）恒载作用下（b）活载作用下图3-9 二次分配法图（a）恒荷载作用下 图（b）活荷载作用下图3-10 横向框架弯矩二次分配法（M单位：kNm）2.恒荷载作用下梁的力计算。恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图3-11所示：图3-11第四层恒载作用图等效于均布荷载与梯形、三角形荷载的叠加。=1/3对于第4层：对于第2-3层：对于第1层：3.活荷载作用下的力计算。活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图3-12所示：图3-12 第四层活载作用图对于第4层有雪荷载情况：=3.7对于1-3层：4.恒载作用下梁端剪力计算。（1）计算由荷载引起的剪力：由（3.15）（3.16）得：第4层： =5.119+0.81519.5=21.01， =3.15+0.62515.6=12.9； =0.5l=0.521.017.2=75.64， =0.5l=0.512.92.4=15.48。第2-3层：=14.09+0.81513.02=24.7， =3.15+0.62510.42=9.66； =0.524.77.2=88.92， =0.59.662.4=11.592。第1层：=14.94+0.81513.02=38.01，=3.675+0.62510.42=12.49； =0.525.557.2=91.98，=0.510.192.4=12.23。（2）计算由弯矩引起的剪力：第4层： = =（15.23-17.36）/7.2=-0.296第2-3层： = =（12.90-17.23）/7.2=-0.601第1层： = =（16.54-21.99）/7.2=-0.757同理可得活载作用下的梁端剪力。表3-14恒载作用下梁端剪力与柱轴力（kN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VCN顶N底N顶N底475.6415.48-0.296075.3475.9415.48227.61252.36264.99289.74388.9211.59-0.601088.3289.5211.59469.64494.39563.17587.92288.9211.59-0.601088.3289
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