唐山宏远公司办公楼建筑框架结构设计毕业设计论文

XX市宏远公司办公楼建筑框架结构设计毕业设计论文第一章 绪 论1.1 前言建筑学是建造的艺术。实质上整个建筑学都与供人使用的围合空间有关。建筑物内部一些空间的大小和形状是由那些将要容纳在该建筑物里的确切活动所规定。这些空间的排列还应有合理的关系。另外,建筑物中的需要有走廊、楼梯或电梯,其尺寸受预期交通负荷的支配。建筑方案是建筑师首先要考虑的事,它把对建筑物的各种要求安排成体现建筑意图的空间组合。好的方案可以使来访者在建筑中找到其目的地并留下印象,这种印象也许是下意识地通过把大的建筑体系中一些单元明显地联系起来而造成的。相反,坏的方案所产生的结果是不方便、浪费和视觉上的混乱。一座建筑的结构必须建造良好；它必须具有永久性。这种永久性既是设计意图要求的,也是材料的选择所允许的。随着经济的迅猛发展,人们综合素质的提高,人们对建筑的要求已不但是经久耐用,而且要求美观、舒适、保温及隔声等功能。这就对建筑行业提出了新的要求,从建筑的外形设计、结构设计及建筑材料等方面均提出了更高要求,同时为我国建筑行业的发展提供了新的契机。本建筑是XX市宏远公司办公楼设计,建筑层数为四层,建筑面积为2661.12m2。本建筑的设防烈度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,对所学的知识有了更深的了解和认识,使自己所学知识得到了更好巩固,也使自己的日常技术工作有了进一步的提高。1.2 建筑设计概况1.2.1题目：XX市宏远公司办公楼设计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准确性。问题能力,培养学生建立理论联系实际、勤奋、严谨、XX、创新的科学作风,以及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：XX市市区2、 主要功能：为XX宏远公司办公楼设计,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,内容包括设计依据：建筑学、结构方案；综述；主要经济指标和主要装饰做法及材料等。2、 建筑施工图A、各层平面图 1：100B、立面图正立面图、侧立面图 1：100C、剖面图1-1剖面 1：100D、楼梯详图平面及剖面 1：50E、墙身大样 1：20 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 0.8米；地基承载力标准值 fk=160kpa ；持力层为粉质粘土。3、参考资料：建筑抗震设计规范；混凝土结构设计规范；建筑结构荷载规程；建筑地基基础设计规程。1.3.2 设计内容1、结构构件的布置及构件尺寸的初定。2、统计荷载1、楼面荷载的统计；2、梁上线荷载的统计；3、重力荷载代表值的统计。3、内力计算 1、水平地震作用的计算；2、水平地震作用下的内力计算D值法；3、竖向荷载作用下的内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、内力组合 5、配筋设计 6、基础设计 7、楼梯设计 8、楼板设计1.3.3 图纸内容1、结构平面布置图,不少于2张；1：1002、框架配筋图；立面1：50；断面1：203、基础布置图及配筋图；平面图1：100；详图1：304、楼梯配筋图。1：501.3.4 计算书1、计算书清晰工整；2、至少有1篇外文翻译；3、要有中英文摘要；4、要列出参考文献。95 / 95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XX市市区,主体四层。总建筑面积约为2661.12m2。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,考虑合理性及经济。本设计采用一字形平面布置,依据房间定额面积及合理性布置,并同时考虑走廊交通,采用内廊和外廊合用的设计,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 平面设计建筑平面是建筑在水平方向房间各部分的组合关系。本设计中,考虑各房间的使用要求以及合理性布置,综合建筑物框架结构特点,初步确定柱网的布置。2.2.1 交通联系部分的设计交通联系部分是人流通行和集散不可缺少的内容,这部分设计的主要内容有：（1） 交通路线简捷,明快,联系方便。（2） 人流通畅,紧急疏散时迅速安全。（3） 满足一定的采光和通风要求。（4） 力求节省交通面积,同时应考虑空间处理等问题。结合本建筑的具体要求,设置以下交通联系部分：1、 走廊水平交通本设计中,采用内廊式和外廊式混合的组合关系,走廊在建筑物中延长向布置,宽为2.4m的走廊布置使交通清晰,并外廊可以作为休息的场所,让人更加的舒心。同时它更好地满足功能使用要求和防火疏散规定。考虑到内廊较长,利用自然光条件有限,故在内廊里采用照明光源和走廊端头开设大窗的方式解决采光问题。2、 楼梯垂直交通楼梯设计主要依据使用要求和人流通行情况确定梯段宽度和休息平台的宽度,选择适当的楼梯形式,考虑整幢建筑的楼梯数量,以及楼梯间的平面位置和空间组合。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,以便直接采光。楼梯踏步为150mm300mm,两边的楼梯梯段宽度为1.600m,中间楼梯踢段宽度为3.200m。休息平台宽1.750m。2.2.2 卫生间的平面设计卫生间在满足设备布置及人体活动要求的前提下,力求布置紧凑,节约面积,使管道集中,并尽可能有自然采光和通风条件。根据本建筑设计的类型和使用的人数,每层在建筑物的两边分设男、女厕所各一间,附有洗手室。男厕配有四个大便池和五个小便池,女厕配有四个大便池。大便池均为蹲式。2.2.3 平面组合形式详见施工图2.3 立面设计建筑立面设计是满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下,运用建筑物造型和里面构图的一些规律,紧密结合平面布置,剖面的内部空间组合条件而进行设计。联系建筑平面及剖面建筑体型组合,运用建筑形式美的一些基本规律,使他在满足使用要求的前提下,适应环境条件,符合美学的基本规律,也更加富有现代气息和艺术的感觉。本设计中,外立面上采用大面积的铝合金门窗,充分显示框架结构中,框架的特点。外墙采用乳白色面砖贴面。 建筑物室内地坪和室外地坪相差450mm,设3个150mm300mm的台阶。 建筑立面效果见建筑施工图。2.4 剖面设计建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系,剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度,建筑物的层数,空间的组合和利用,以及在建筑物剖面中的结构和构造的关系等。2.4.1 层数的确定根据建筑物的使用要求,城市规划要求,进而确定大楼为四层.2.4.2 层高的确定根据使用要求,采光、通风、感观和模数,确定层高为3.3m,办公室的使用要求,而且在满足使用要求的前提下,降低层高可降低建筑物的造价,故应控制层高,设女儿墙为0.5m。2.4.3 室内外高差为防止室外雨水倒流入室内及建筑物沉降使室内地坪标高过低,同时也增强了建筑物的立面效果,故取室内外高差450mm。见建筑施工图。2.5 建筑构造设计2.5.1 墙体墙体的厚度应满足强度、稳定性,保温隔热、防火隔音等方面的要求,结合设计资料,统一取外墙为250mm厚,内墙为200mm厚,采用外墙空心砖,内墙砌体填充。2.5.2 楼层楼层地面由结构层,找平层,结合层,面层组成,考虑楼面载荷及板的跨度,在轴线间面板厚取100mm,面层为了保护结构层免受磨损和腐蚀,为室内提供美好的外观,并给人舒适的感觉,同时应注意防滑。2.5.3 屋面结构该层面上设女儿墙,且为上人屋面,采用柔性防水,屋面用细石砼保护,防水采用干性油毡SBS防水。屋面排水采用有组织排水,即屋面雨水顺坡流入雨水管,再散水流入排沟。2.5.4 屋面泛水做法将油毡直接引申到墙面,并在墙面上做水泥沙浆滴水线,泛水的高度取250mm,它满足大于250mm的规范要求。2.5.5 雨水口构造雨水口是屋面雨水汇集并排出至落水管的关键部位,构造上要求排水通畅,防止渗漏和堵塞。雨水口四周须铺一层油毡,并铺到漏斗口内,用沥青胶贴牢。采用铸铁漏斗形的定型件用水泥沙浆埋嵌牢固,缺口及交接处等薄弱环节可用油膏嵌缝,再用蓖网铁置压盖。第三章 结构部分设计3.1 设计说明3.1.1 结构布置根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面、立面及剖面设计,其标准层建筑平面、结构平面示意图分别见图3.1和3.2。楼盖平面为矩形,主梁的跨度有7.2m,5.4m；次梁的跨度有：5.4m ,2.4m 。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,板的类型为双向板。楼板厚度取100mm。基础选用柱下独立基础,基础埋深取2.0m,楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚度取100mm 。梁、柱和板的混凝土强度等级为C35fc =16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2,C30fc =14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2。图3.1结构平面示意图图3.2标准层建筑平面3.1.2 梁、柱截面尺寸的初步确定梁截面高度按梁的跨度的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。表3-1梁截面尺寸及各层混凝土强度等级单位 mmmm层数混凝土强度等级横梁bh纵梁bh次梁bhAB跨、CD跨BC跨1C353006003004003006003005002-4C30300600300400300600300500柱截面尺寸由公式3.1估算：AcN/Nfc3.1由题意知该框架结构的抗震等级为二级,其轴压比限值N=0.8 ；各层的重力荷载代表值近似取12 kN/。由图3.2可知边柱及中柱的负荷面积分别为7.22.7和7.23.9。由上面公式得第一层柱截面面积为：边柱：Ac1.37.22.71210340.816.7=90797.6 mm2中柱：Ac1.257.23.91210340.816.7=126107.6 mm2如取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为301mm和355mm 。根据上述计算结果并综合考虑其它因素,本设计柱截面尺寸取值为：1层为550mm550mm,2-4层500mm500mm。基础选用柱下独立基础,基础埋深取2.0m,框架结构计算简图如图3.3所示,取柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底,2-4层柱高即为层高,取3.3m ；底层柱高度从基础顶面取至一层板底,即：h1=3.3+1.2-0.03=4.47 m 。图3.3框架结构计算简图3.2 重力荷载代表值的计算3.2.1 屋面及楼面永久荷载标准值屋面不上人：30厚细石混凝土保护层 220.03=0.66 kN/4厚高聚物改性沥青卷材防水层 0.4 kN/20厚1：3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kN/50厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 50.15=0.75 kN/100厚现浇混凝土楼板 0.125=2.5 kN/V型轻钢龙骨吊顶 0.25 kN/合计 4.96 kN/2-4层楼面：10厚地砖铺实拍平水泥砂浆 0.651=0.65 kN/20厚1：4干硬性水泥砂浆 0.0220=0.4 kN/100厚现浇混凝土楼板 0.125=2.5 kN/V型轻钢龙骨吊顶 0.25 kN/合计 3.8 kN/3.2.2屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活载 0.5 KN/m2楼面活荷载 2.0 KN/m2屋面雪荷载 SK =r SO =1.00.4 =0.40 KN/m23.2.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸,材料容重及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积上的重力荷载再进行计算。1梁、柱的计算可见下表3-2：表3-2 梁柱重力荷载标准值层数构件b/mh/m/g/Li/mnGi/kNGi/kN1边横梁0.30.6251.054.7254.42516334.532822.48中横梁0.30.4251.053.152.2855.44次梁0.30.5251.053.9384.62515254.95纵梁0.30.6251.054.7256.628873.18柱0.550.55251.108.3194.9321304.382-4边横梁0.30.6251.054.7254.42516334.531518.1中横梁0.30.4251.053.152.2855.44次梁0.30.5251.053.9384.62515254.95纵梁0.30.6251.054.7256.628873.18柱0.50.5251.106.8753.332726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。注2.梁长度取净长；柱长度取层高。2墙的计算墙体为250mm厚加气混凝土空心砌块11.8 kN/m3,外墙面贴瓷砖0.5 kN/m2,内墙面为30mm厚抹灰,则外墙单位墙面重力荷载为：0.5+11.80.25+0.0317=3.96 kN/m2。内墙为200mm厚加气混凝土空心砌块,两侧均为30mm厚抹灰,则内墙单位面积重力荷载为：11.80.2+0.03172=3.38kN/m2。3门窗的计算木门单位面积重力荷载为0.2 kN/；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4 kN/。第1层门：2212.1+21.82.1+232.4=155.064m2合计：0.2 155.04=31.0128 kN第2、3层门：2412.1=50.4m2 合计：0.250.4=10.08kN第4层门：1612.1+41.52.1=46.2m2合计：0.246.2=9.24kN第1层窗：221.81.5+21.81.5+131.8=70.2m2合计：0.470.2=28.08kN第2、3层窗：261.81.5+21.81.5+131.8=81m2合计：0.481=32.4kN3.2.4楼面恒活载统计1层楼面：恒载：50.4+0.713.2+0.73.8=2699.102kN 活载：卫生间：5.43.622.5=97.2kN 楼梯： 5.43.642.5=194.4kN 走廊： 2.4-0.650.4-0.52.5=224.55kN 其他楼面：1007.66kN 活载合计：97.2+194.4+224.55+1007.66=1523.81kN2层楼面：恒载：50.4+0.713.2+0.73.8=2699.102kN 活载：卫生间：5.43.622.5=97.2kN 楼梯： 5.43.642.5=194.4kN 走廊： 2.4-0.650.4-0.52.5=224.55kN 其他楼面：1007.66kN 活载合计：97.2+194.4+224.55+1007.66=1523.81kN3层楼面：恒载：50.4+0.713.2+0.73.8=2699.102kN 活载：卫生间：5.43.622.5=97.2kN 楼梯： 5.43.642.5=194.4kN 走廊： 2.4-0.650.4-0.52.5=224.55kN资料室： 5.43.642.5=194.4kN 其他楼面：852.14kN 活载合计：97.2+194.4+224.55+854.14+194.4=1562.69kN4层屋面：恒载：710.294.96=3523.0384kN女儿墙：0.950.4+13.2211.80.25=337.716kN恒载合计：3523.0384+337.716=3860.7544kN活载：不上人： 0.5710.29=355.145kN雪荷载： 0.4710.29=284.116kN 活载合计：355.145+284.116=639.261kN3.2.5各质点重力荷载代表值G1 =G恒+0.5G活=2822.48+1304.38+31.0128+28.08+3229.166+2699.102+0.51523.81=9571.7458 kNG2 = G恒+0.5G活=2699.102+1518.1+726+10.08+32.4+3339.475+0.51523.81=9087.062 kNG3 = G恒+0.5G活=1518.1+726+10.08+32.4+3339.475+2699.102+0.51562.69=9106.502 kNG4 = G恒+0.5G活=3860.7544+1518.1+72628.08+9.24+32.4+3233.208+0.5639.261=9699.3329kN图3.4各节点重力荷载代表值3.3 框架侧移刚度的计算3.3.1横向框架侧移刚度的计算1柱线刚度ic计算见下表表3-3柱线刚度计算表层次hC/mmEC/bxh/IC=bh3/12/ECIC/hC/144703.151045505507.6251096.010102-433003.01045005005.2081094.710102横梁线刚度IO的计算见下表表3-4横梁线刚度计算表类别层次ECbhIO=bh3/12 LECIO/L1.5ECIO/L 2.0ECIO/L 边横梁13.151043006005.40010954003.1510104.72510106.310102-43.01043006005.4001093.010104.510106.01010走道梁13.151043004001.60010924002.110103.1510104.210102-43.01043004001.6001092.010103.010104.010103、框架柱及其相连梁的相对线刚度D值的计算D=C12iC/h2 公式3.2式中C为柱侧移刚度修正系数,h为框架柱的计算高度。 底层：C=/ 公式3.3 一般层：C=/ 公式3.4其中表示梁柱线刚度比.梁截面惯性矩取值：中框架梁：Ib=2.0IO 边框架梁：Ib=1.5IO柱的侧移刚度见下表:表3-5中框架柱侧移刚度D值层次边柱中柱DiCDi1CDi211.050.508228601.750.62700059832021.3070.39620509.12.1810.52227034.7570525.63-41.2770.39020198.32.1280.51626724563067.6表3-6边框架柱侧移刚度D值层次边柱中柱DiCDi1CDi210.78750.462207901.5130.5702565018576020.98140.32917039.11.8540.48124911.3167801.63-40.95740.32416780.31.80850.47524600.6165523.2表3-7横向框架层间侧移刚度 层次1234Di784080738327.2728590.8728590.8由表3-7可见,D1/D2=784080/738327.2=1.060.7,故该框架为横向规则框架.3.3.2纵向框架侧移刚度的计算略3.4 横向水平荷载作用下框架的内力和侧移计算3.4.1 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算a、 横向自振周期计算结构顶点的假想侧移的计算根据下面公式计算：VGi= k 公式3.5ui= VGi/ij 公式3.6 uT=uk 公式3.7式中：Gk为集中在k层楼面处的重力荷载代表值；VGi为把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层的层间剪力；ij为第i层的层间侧移刚度； uI 、uk分别为第i、k层的层间侧移；s为同层内框架柱的总数。具体计算结果见下表表3-8结构顶点的假象侧移计算层次Gi/kNVgi/kNDi/ui/mmUi/mm49699.33299699.3329728590.813.31124.3939106.50218805.8349728590.825.81111.0829087.06227892.8969738327.237.7885.2719571.745837464.642778408047.7947.79取T=0.7,则基本周期下为： =1.7T=1.70.7=0.42s b、水平地震作用及楼层地震剪力计算 本工程中,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。结构水平地震作用标准值计算如下：=0.85=0.859699.3329+9106.502+9087.062+9571.7458=31844.9463 kN查表Tg=0.35,则：,1=0.16=0.135=1=0.13531844.9463=4299.068kN因1.4=1.40.35=0.49s=0.42s,所以不考虑顶部附加水平地震作用。则：Fi=4299.086GiHi/jHj各层剪力地震作用计算见下表3-9表3-9各质点横间水平地震及楼层地震剪力计算层次Hi/mGi/kNGiHi/kN.mGiHi/GjHjFi/KNVi/KN414.159699.3329134820.72730.4011723.931723.93310.859106.50296528.92120.2871233.832957.7627.559087.06266335.55260.197846.923804.6814.259571.745840679.91970.114490.094294.77各原点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布见下图3.5a水平地震分布b层间剪力分布图3.5横向水平地震作用及楼层地震剪力c、水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构层间位移和顶点位移计算过程见下表,表中还计算了各层间弹性位移角Vi= k ；ui= Vi/ij； uT=uk表3-10横间水平地震作用下的位移验算层次Vi/kNDi/ui/mmhi/mme=ui/hi41723.93728590.82.433001/137532957.76728590.84.133001/80523804.68738327.25.233001/63514294.777840805.542501/727由此表3.10可见,最大的层间位移角发生在第二层,其值为1/635满足u/h=1/550的要求。d、水平地震作用下框架内力的计算水平地震作用下框架内力计算见下表3.11a、b柱所分配的剪力：公式3.8柱端弯矩： 上端公式3.9下端 公式3.10梁端弯矩: 左端公式3.11右端 公式3.12梁端剪力:公式3.13表3-11a各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/kNDij/N/mm边柱Di1Vi1KyMi1uMi1b43.31723.9728590.820198.347.791.2770.36100.9356.7733.32957.8728590.820198.382.001.2770.45148.83121.7723.33804.7738327.220509.1105.691.3070.47184.85163.9314.254294.878408022860125.221.050.6200.35300.53续表3-11a层次hi/mVi/kNDij/N/mm中柱Di1Vi1KyMi1uMi1b43.31723.9728590.82672463.232.1280.41123.1185.5533.32957.8728590.826724108.492.1280.46193.33164.6923.33804.7738327.227034.7139.312.1810.50229.86229.8614.254294.878408027000147.891.7500.55266.20325.36注：表中M量纲为kNm,V 量纲为kN。表3-11b梁端弯矩 剪力 柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力MblMbrlVbMblMbrlVb边柱N中柱N456.7751.335.420.0234.2234.222.428.52-20.02-8.53222.7172.685.473.22115.12115.122.495.93-93.24-31.212312.76253.9145.4104.94169.276169.2762.4141.06-198.18-67.331485.38333.1325.4151.58222.088222.0882.4185.07-349.76-100.82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。注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、梁端剪力图及柱轴力图如图3.6a 3.6b所示图3.6a框架的弯矩图图3.6b梁端剪力图3.4.2 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算1风荷载标准值。 基本风压O=0.35KN/m2,由建筑结构荷载规范第7.3节查得风荷载体型系数S=0.8迎风面和S=-0.5背风面。B类地区,H/B=13.9/50.4=0.276,经查表得动脉影响系数=0.48；T1=0.42s,=0.350.422=0.062KNS2/m2,查表得=1.19。则高度z处的风振系数Z=1+=1+ 其中,为动脉增大系数,为阵型系数,因负载宽度为7.2m,故根据式子得沿房屋高度的分布风荷载标准值：7.20.35=2.52根据各楼层标高处的高度Hi查得,带入上式可得各楼层标高处的qz,见表3-12；qz沿房屋高度的分布见图3.7a。表3-12沿房屋高度分布风荷载标准值层次Hi/mHi/HZq1z/KN/mq2z/KN/m414.151.0001.111.5153.3902.119310.850.7631.021.4272.9341.83427.550.5251.001.3002.6211.63814.250.2881.001.165.2.3491.468图3.7aqz沿房屋高度的分布图3.7b节点集中荷载根据建筑结构荷载规范规定,虽然H=14.15m30m,H/B=14.15/13.6=1.041.5,但基本自震周期T1=0.42s0.25s,Z沿房屋高度在1.1651.515范围内变化较大,故应考虑风压脉动影响。按静力等效原理将图3.7a的分布风荷载转化为节点集中荷载,如图3.7b所示。具体计算过程如下：F1=2.349+1.4680.35+3.3+2.621-2.349+1.638-1.4683.31/21/3=14.21F2=2.621+1.638+2.349+1.4683.31/2+2.934-2.621+1.834-1.6383.31/21/3+2.621-2.349+1.638-1.4683.31/22/3=14.09F3=2.934+2.621+1.834+1.6383.31/2+3.39-2.934+2.119-1.8343.31/21/3+2.934-2.621+1.834-1.6383.31/22/3=15.86F4=3.39+2.934+2.119+1.8343.31/21/2+3.39-2.934+2.119-1.8343.31/21/2=9.092风荷载作用下的水平位移验算。根据图3.7b所示的水平荷载计算出各层的相对侧移和绝对侧移,计算过程见表3-13表3-13风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次Fi/KNVi/KN/49.099.09728590.80.010.161/20625315.8624.95728590.80.030.151/22000214.0939.04738327.20.050.121/27500114.2153.257840800.070.071/57143由表3-13可见,风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/20625,远小于1/550,满足规范要求。3风荷载作用下框架结构内力计算。风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同,考虑到风荷载对该框架影响较小,故在此略去相关计算。3.5竖向荷载作用下框架结构的内力计算3.5.1横向框架内力计算1计算单元取轴线横向框架进行计算,计算单元长度为7.2m。由于房间内布置有次梁,故直接传给该框架的楼面荷载如图3.8的A部分所示,计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵梁以集中力的形式传给横向框架,作用与各个节点上。由于纵向框架梁的中心线补重合,因此在框架节点上还作用有集中力矩。2荷载计算a、 恒载计算在下图3.9中, 代表梁自重,它们为均布荷载形式。, 分为房间和走道板传给横梁的梯形和三角形荷载。图3.8横向框架计算单元图3.9各层梁上作用的恒载图3.10各层梁上作用的活载1对于第四层=4.725KN/m , =3.150KN/m=4.963.6=17.856KN/m ,=4.962.4=11.904KN/mP1,P2分别为纵梁直接传给柱的恒载,它包括梁自重,楼板自重和女儿墙等的重力荷载,计算如下：P1=2+1.84.96+4.7257.2+3.938+3.370.97.2=130.7718KNP2=2+1.8+4.96+3.938+4.7257.2=144.6462KN集中力矩：M1=P1e1=130.77180.5-0.30.5=13.1 kNmM2=P2e2=144.64620.5-0.30.5=14.5 kNm2,对于23层, q1包括梁自重和其上横墙自重,为均部荷载。=4.725+3.383.6-0.6=14.865KN/m ,=3.15KN/m=3.83.6=13.68KN/m ,=3.492.4=8.376KN/mP1=2+1.83.8+4.7257.2+3.938+3.96+0.42.41.82=133.7094KNP2=2+1.8+3.8+4.7257.2+3.938+3.38=169.3242KN集中力矩：M1=P1e1=130.70940.5-0.30.5=13.4 kNmM2=P2e2=169.32420.5-0.30.5=16.9kNm3,对于1层, q1包括梁自重和其上横墙自重,为均部荷载。=14.865KN/m ,=3.15KN/m=13.68KN/m ,=8.376KN/mP1=133.7094KNP2=169.3242KN集中力矩：M1=P1e1=130.70940.55-0.30.5=16.7kNmM2=P2e2=169.32420.55-0.30.5=21.2kNmb、活载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图3.101对于第4层=3.62=7.2KN/m , =2.42=4.8KN/mP1=2+1.82=25.92KNP2=2=40.32KN集中力矩：M1=P1e1=25.920.5-0.30.5=2.592kNmM2=P2e2=40.320.5-0.30.5=4.032kNm同理在屋面雪荷载作用下：=3.60.4=1.44KN/m , =2.40.4=0.96KN/mP1=5.184KN P2=8.064KN集中力矩：M1=P1e1=5.1840.5-0.30.5=0.52kNmM2=P2e2=8.0640.5-0.30.5=0.81kNm2对于23层=7.2KN/m , =2.42=4.8KN/mP1=2+1.82=25.92KNP2=2=40.32KN集中力矩：M1=P1e1=25.920.5-0.30.5=2.592kNmM2=P2e2=40.320.5-0.30.5=4.032kNm3对于1层=7.2KN/m , =2.42=4.8KN/mP1=2+1.82=25.92KNP2=2=40.32KN集中力矩：M1=P1e1=25.920.55-0.30.5=3.24kNmM2=P2e2=40.320.55-0.30.5=5.04kNm将以上的结果汇总见下表3-13 、3-14表3-14横向框架恒载汇总表层次/KN.m/KN.m/KN.m/KN.mP1/KNP2/KNM1/ kNmM2/ kNm44.7253.1517.85611.904130.7718130.771813.114.52-314.8653.1513.688.376133.7094169.324213.416.9114.8653.1513.688.376133.7094169.324216.721.2表3-15横向框架活载汇总表层次/KN.m/KN.mP1/KNP2/KNM1/ kNmM2/ kNm47.24.825.9240.322.5924.0322-37.24.825.9240.322.5924.03217.24.825.9240.323.245.04c、内力计算梁端,柱端弯矩采用二次分配法计算。计算过程如图3.11a b,所得弯矩图如图3.12a b,对弯矩、剪力、轴力符号规定,杆端弯矩以绕杆顺时针方向旋转为正,节点弯矩弯矩以绕节点逆时针方向旋转为负,杆端剪力以绕杆件顺时针方向旋转为正,柱轴力以受压为正。图3.11a横向框架弯矩二次分配法M单位：kNm恒荷载作用下图3.11b横向框架弯矩二次分配法M单位：kNm活荷载作用下图3.12a竖向恒荷载作用下框架弯矩图单位：kNm图3.12b竖向活荷载作用下框架弯矩图单位：kNm3.5.2 梁端剪力及柱轴力计算1、恒载作用下：梁端剪力 公式3.14 式中：Vq梁上荷载引起的剪力之和,公式3.15Vm梁端弯矩引起的剪力, 公式3.16柱轴力 公式3.17式中：梁端剪力；恒载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表3-16以第四层为例进行计算：1梁端剪力的计算a：梁上荷载引起的剪力 AB跨VA=VB=0.54.7255.4+17.8561.8+0.517.8565.4-1.80.5=44.898KN BC跨VB=VC=0.53.152.4+11.9042.40.50.5=10.922KNb：梁端弯矩引起的剪力 AB跨VA=-VB=-35+41.67/5.4=-1.235KN BC跨VB=VC=0KNc：总剪力 AB跨VA=44.898-1.235=43.663KNVB=-44.898-1.235=-46.133KN BC跨VB=VC=10.922KN2柱轴力的计算A柱 上端的轴力 N顶=130.772+43.66=174.435KN 下端的轴力 N底=174.435+22.69=197.125KNB柱 上端的轴力 N顶=144.6462+46.133+10.922=201.701KN 下端的轴力 N底=201.701+22.69=224.391KN表3-16恒载作用下梁端剪力及柱轴力单位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VA=VBVB=VCVA=VBVB=VCVAVBVCN顶N底N顶N底444.89810.922-1.235043.663-46.13310.922174.435197.125201.701224.391364.7608.806-0.856063.904-65.6168.806372.048417.871445.447490.827264.7608.806-0.902063.858-65.6628.806569.615638.178689.237757.307164.7608.806-1.043063.717-65.8038.806767.041876.314933.1710422、活载作用下：活载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表3-17以第四层为例进行计算：1梁端剪力的计算a：梁上荷载引起的剪力 AB跨VA=VB= 7.21.8+0.57.25.4-1.80.5=12.96KN BC跨VB=VC=4.82.40.50.5=2.88KNb：梁端弯矩引起的剪力 AB跨VA=-VB=-9.62+12.4/5.4=-0.51KN BC跨VB=VC=0KNc：总剪力 AB跨VA=12.96-0.51=12.45KNVB=-12.96-0.51=-13.47KN BC跨VB=VC=2.88KN2柱轴力的计算A柱 N顶=N底=25.92+12.45=38.37KNB柱 N顶=N底=40.32+2.88+13.47=56.67KN表3-17活载作用下梁端剪力及柱轴力单位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VA=VBVB=VCVA=VBVB=VCVAVBVCN顶N底N顶N底412.962.88