毕业设计 - 图文

安徽新华学院本科毕业论文（设计）

本科毕业论文（设计）

题目：蚌埠市某培训综合楼设计

姓 名： 学 号： 专 业： 院 系： 指导老师： 职称学位： 完成时间：

教务处制

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安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书

本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。

毕业论文（设计）作者签名：

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安徽新华学院本科毕业论文（设计）

蚌埠市某培训综合楼设计

摘 要

该工程为框架结构，主体为五层，该地区抗震设防烈度为7度，地震分组为第一组，场地类别为II类场地。主导风向为西南，基本风压0.35kN/m，基本雪压0.45kN/m2。楼﹑屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。

本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。

本设计主要进行了结构方案中横向框架抗震设计。在确定框架布局之后，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，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。是找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础，对基础承台进行了受力和配筋计算。

手工计算完毕后，用结构分析软件PKPM进行了整体框架计算。 设计成果包括计算书和施工图纸两部分.

关键词：框架结构 抗震设计 荷载计算 内力计算 计算配筋

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Abstract

The project for the frame structure, main body of five layers the region seismic fortification intensity is 7 degrees, the second group, site category II class site. Dominant wind direction for the southwest the basic wind pressure of 0.35 KN/m, basic snow pressure of 0.45KN/m2. Floor, roof adopts the cast-in-place reinforced concrete structure.

The design and implement \According to the architectural design specification, carefully consider the various factors that affect the design. According to the relationship of structure and building overall with details.

This design mainly has carried on the structure scheme in design. In determining the frame layout, has carried on the first floor between load on behalf of value calculation, and then use vertex displacement method from the earthquake cycle, and then press the bottom shear method under horizontal seismic load size, and then calculate the structural internal force under the horizontal load (bending moment, shear force and axial force). Then calculate vertical load (dead load and live load) under the action of internal force of structure. Is to find out the most unfavorable one or several groups of internal force combination. Choose the safest results

reinforcement and drawing. On the floor reinforcement calculation, this design USES the independent foundation, foundation independent caps for the force and reinforcement calculation.

After the manual calculation, using the structure analysis software PKPM calculation has carried on the overall framework.

Design results including the calculation and construction drawings

Keywords: frame structure seismic design load calculation of internal force calculation of reinforcement calculation

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1建筑资料

该工程为一培训综合楼楼，拟建于蚌埠市，总建筑面积3000 m2左右，建筑形状为矩形，总长67.5m，总宽16.8m，共5层，总高为19.25m。一层高为4.84m，2-5层高均为3.6m。室内外高差为0.45m。祥见建筑施工图。 该建筑为钢筋混凝土框架结构，属丙类建筑。

2设计资料

1、气象资料 基本雪压 S0=0.45 kN/m2 基本风压 W0=0.35 kN/m2

主导风向：东南风全年平均风速4.5m/s。最大风速为18m/s。

2、地质、气象资料

上层杂填土厚度为1.1m，重度为17kN/m3，下层黏性土厚度为5.6。重度为18kN/m3，孔隙比e为0.81，液性指数IL为0.76；地下水位标高为-2.5m。

3、本场地地震基本烈度为7度区，按此设防。设计基本加速度为0.10g，地震分组第一组，Ⅱ类建筑场地。

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3结构设计说明

钢筋混凝土框架结构是目前最为常见的一种建筑结构模式，它在各种民用建筑中都有广泛的应用，例如：旅馆，学校，餐厅，宿舍等等。这种结构体系的优点是结构强度较高，抗震性能较好，并且具有较好的可塑性，结构布置方面比较灵活，方便，易于满足空间要求，建筑立面处理容易。此次，我所设计的是蚌埠市某培训综合楼，采用的就是现浇钢筋混凝土框架结构。

3.1结构体系的选择

3.1.1框架结构组成

框架结构是由梁、柱、节点及基础等节点构成的承载结构，横梁和立柱通过刚接联系而形成的一种承重结构，它的荷载传递方式为：将荷载从板传至梁再到柱然后传至基础。

3.1.2框架结构种类

框架结构根据施工方法的不同分为：①梁板柱全部现浇②楼板预制，梁柱现场浇筑框架③梁板预制，柱现场浇筑的半装配式框架④全装配式框架。其中整体式又称全现浇框架，它由现场支模浇筑而成，整体性好，抗震能力强。本次设计的工程采用便是现浇整体式框架结构。

3.1.3框架结构布置

按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案，本次设计的试验楼采用纵横向承重方案，楼板的竖向荷载沿两个方向传递。

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3.2结构平面及布置构件的尺寸初估

3.2.1板的估算

根据《混凝土结构设计规范》现浇混凝土板的尺寸宜符合下列规定： 板的跨厚比：钢筋混凝土单向板不大于30，双向板不大于40；无梁支承的有柱帽板不大于35，无梁支承的无柱帽板不大于30.预应力板可适当增加；当板的荷载、跨度较大时宜适当减小。板厚取100mm。

3.2.2柱截面估算

框架柱的截面尺寸一般根据轴压比限值按下列公式估算：

N??Fgen ( 3-1 ) Ac?N/(μN)fc ( 3-2 ) 式中，N————为柱组合的轴压力设计值；

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F————为按简支状态下计算的柱的负载面积；

ge————为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算可近似取12~15kN/m2，在这里取14kN/m2；

边柱取1.3,不等?———— 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，

跨内柱取1.25，等宽内柱取1.2；

h————为验算截面以上楼层层数；

Ac————为柱截面面积；

???————为混凝土轴心比限值，此处可近似取，即为一级、二级和三

N级、四级抗震等级，分别取0.65、0.75、0.85、0.9。

该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值??N?=0.85，各层重力荷载代表值近似取14kN/m2，由图可知，中柱的负荷面积为7.5×4.8m2，可得一层柱截面面积为：

N?FgEn1.25?7.5?4.8?14?103?5A????259153mm2

[?N]fc[?N]fc0.85?14.3

取柱子截面为正方形，根据上述结果，并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：1～5层：550×550mm。

23.2.3梁截面估算

框架梁主截面高度的1/8～1/14,宽为高的1/3～1/2估算，次梁高度为跨度的

1/8～1/12,宽为高的1/3～1/2。

主梁：AB、CD跨：主梁高h=7200×(1/14～1/8)=514～900mm,取h=700mm，则主梁宽b=700×（1/3～1/2)=233～350mm,取b=300mm，BC跨：由于BC跨跨度较小，为防止发生扭曲，所以取b=300,,则高h=600；纵跨：高h=7500×(1/14～1/8)，取h=700mm，则主梁宽b=700×（1/3～1/2)=233～350mm,取b=300mm。 次梁：高h=7500×(1/18～1/12)=416～625mm,取h=500mm，则次梁宽b=500×

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（1/3～1/2)=167～250mm,取b=200mm。 各层梁高截面尺寸及混凝土强度等级如下表。

表3-1 梁截面尺寸及混凝土强度等级

混凝土层次 强度等级 1～5 C30 AB、CD跨 300×700 BC跨 300×600 横梁（b×h）（mm） 2纵梁（b×h）（mm） 300×700 2次梁（b×h）（mm） 200×500 23.2.4确定框架的计算简图

框架中梁和柱为刚接，柱子和基础则认为是固接方式，由于柱截面相同，故梁跨等于柱截面形心轴间的尺寸，已知室内外高差为450mm，而基础顶面至室外地坪的高度一般情况下至少为500mm，故底层柱子的高度为：3900+500+450=4850mm，其它层柱高为3600mm。

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图3.1 框架计算简图

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4 重力荷载计算

4.1荷载统计

（1） 屋面（不上人）

找平层：20mm厚水泥砂浆 0.02×17=0.34kN/m2 防水层：40mm厚C20厚细石混凝土防水 0.04×25=1.0kN/m2 找坡层：40mm厚水泥石灰焦砂找平 0.04×14=0.56kN/m2 保温层：100mm厚膨胀珍珠岩 0.1×7=0.7kN/m2 结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.5kN/m2 装饰层：10mm厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m2 合计 5.27kN/m2

上人屋面：

40mm厚铺地砖 20?0.04=0.8kN/m2 25mm厚1:3水泥砂浆结合层 20?0.025=0.5 kN/m2 80mm厚聚苯乙烯泡沫塑料 0.5?0.08=0.04 kN/m2 1.5mm厚改性沥青 0.3 kN/m2 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 20?0.02=0.4 kN/m2 1:8水泥陶粒100mm找坡层 14?0.10=1.4 kN/m2 100mm厚钢筋混凝土楼板 0.10?25=2.5kN/m2 20mm厚天混合砂浆抹灰 0.02?17=0.34 kN/m2 合计 6.28 kN/m2

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（2） 主梁自重（AB）

b×h=300×700 25×0.30×(0.70-0.10)=4.50kN/m 抹灰重10mm混合砂浆 0.01×（0.7-0.1）×2×17+0.01×0.3×17=0.255kN/m 合计 4.76kN/m 主梁（BC）

b×h=300×600 3.75kN/m 抹灰重10mm混合砂浆 0.221kN/m 合计 3.971kN/m (3）次梁自重

b×h=200×500 25×0.25×（0.50-0.10）=2.50kN/m 抹灰重10mm混合砂浆 0.01×（0.5-0.1）×2×17+0.01×0.20×17=0.17kN/m

合计 2.67kN/m （4）标准层楼面

水磨石面层 0.65kN/m2 结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.5kN/m2 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m2 合计 3.32kN/m2 （5）各层走廊楼面

水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆素水泥浆结合一道） 0.65kN/m2 结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25=2.5kN/m2 抹灰层：10mm厚混合砂浆 0.01×17=0.17kN/m2

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合计 3.32kN/m2 （6）柱自重

柱重 0.55×0.55×25=7.57kN/m 抹灰重：10mm厚石灰砂浆 4×0.01×0.55×17=0.38kN/m 合计 7.95kN/m

构造柱重 0.24×0.24×25=1.44kN/m 抹灰重：10mm厚石灰砂浆 4×0.01×0.24×17=0.16kN/m 合计 1.6kN/m

（7）墙自重

240mm外墙自重 0.5+0.24×11.8+0.02×17=3.67kN/m2 120mm内墙自重 11.8×0.12+0.02×2×17=2.10kN/m2 女儿墙 0.5+0.2×11.8+0.02×17=3.2kN/m2 （8）门窗的自重

木门按0.2kN/m2，塑钢窗按0.4kN/m2，塑钢玻璃门按0.4kN/m2。

4.1.1屋面和楼面活荷载标准值

屋面（不上人） 0.5kN/m2 楼面 2.0kN/m2办公室 2.0kN/m2 走廊、厕所、大厅 2.5kN/m2 楼梯 3.5kN/m2

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阳台 2.5kN/m2

4.1.2雪荷载标准值

已知基本雪压S0?0.45kN/m2，而SK??rS0，查资料可知?r?1.0，故 Sk??rS0?1.0?0.45?0.45kN/m2，屋面活载与雪荷载不同时考虑，两者取大值。

4.2荷载汇总

按《建筑结构可靠度设计统一标准》规定，重力荷载代表值是指结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和，是表示地震发生时根据遇合概率概率确定的“有效重力”，各可变荷载的组合系数中雪荷载按0.5取，楼面活荷载按0.5取组合系数。

结构抗震分析时，一般取整个房屋或抗震区段为计算单元，动力计算简图为串联多自由度体系。

4.2.1各层重力荷载代表值

顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载、50%雪荷载、梁重、纵横墙自重、半层柱自重、半层墙体自重。

其它楼层重力荷载代表值包括:楼面恒载、50%楼面活载 、梁重、纵横梁自重、楼面上下各半层柱及墙体自重，每层面积约为1134m2。 （1）顶层

50%雪荷载 0.5×0.45×3.75×7.2×2=12.15kN 半层柱 1 .2×7.95×4+1.2×1.6×4=45.84kN 梁重 {（7.5-0.55-0.24）×1/2×4+（7.5-0.55）×2+（7.2-0.24）×2} ×4.76 = 193.45kN

墙重 3.67×{（1.2-0.7）×{（7.2-0.55-0.24）×1/2×2+7.2-0.55+7.2-0.24-1.05×1.4} =31.34kN 女儿墙： （3.75×7.2×2）×3.2×0.2=34.56kN

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合计 317.34kN

（2）五层G5

50%雪荷载 0.5×0.45×1080=243kN半层柱 1.8×7.95×40+1.8×1.6×4+1.2×7.9×4+1.2×1.6×4=629.76kN 梁重 {（7.5-0.55）×32+（7.5-0.55）×20+（7.2-0.24）×2+（7.5-0.55-0.24）×4} × 4.76+(2.4-0.55）×10 ×3.971+(7.2-0.3)×12 ×2.67+2.67×(7.5-0.3)×4 +1.99×(4.5-0.3-0.2)×4=2067.88kN 屋面 1080×6.28=6782.4kN 女儿墙： {（7.2×2+2.4）×2+7.5×17}×3.2×0.6=309.31kN 外墙 3.67×(1.8-0.7)×{(7.2-0.55)×4+(2.4-0.55)×2+(7.5-0.55)×9×2}-0.4×2.7×1.5×30 -0.4×1.5×0.9×4-0.4×1.8×1.05×2-0.4×1.8×0.6×2=599.23kN内墙 2.1×(1.8-0.7)×(7.5-0.55)×18+2.1×(1.8-0.4)×(4.5-0.12-0.06)×4+2.1×(1.8-0.5)× （7.5-0.12-0.66）×4+2.1×（1.8-0.5）×（7.2-0.12-0.06）×16-0.2×1.2×0.6×2- 0.2×1.2×0.3×15-0.2×0.9×0.3×5=710.7kN 门窗0.4 ×1.7×3×30+0.4 ×0.5×1.8×4+0.4×0.8×2.1×2+0.4×1.8×1.2×2+0.2×1.2×0.6×2

+0.2×1.2×0.3×15+0.2×0.9×0.3×5+1.7×1.2×0.4=67.8kN 合计 11436.03kN （3）集中与标准层处的G3、G4

50%楼面活载 1134×2.0=2268kN 楼面恒载 3.32×1134=3764.88kN 柱重 3.6×7.95×40+3.6×1.6×4=1167.84kN 墙重 599.23×2+2×{710.7-2.1×（1.8-0.5）×（7.5-0.12-0.06）×2- 2.1×（1.8-0.4）×（4.5-0.12-0.06）} =2514.52kN 梁重 2067.88-2.76×（7.5-0.3）×2-1.99 ×（4.5-0.3-0.2）×2=2013.51kN

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门窗 0.4×（2.7×3×30+1.5×1.8×4+1.8×2.1×2+1.8×1.2×2） +0.2×（1.2×2.4×2+1.2×2.1×16+0.9×2.1×3）=116.27kN 合计 11845.02kN （1） 集中与二层处的重力代表值G2

50%楼面活载 2268kN 楼面恒载 3764.88kN 柱重 1167.84kN 墙重 2514.52kN 梁重 2013.51kN 门窗 116.27+0.4×1.5×1.8+0.2×0.9×2.1=117.73kN 合计 11846.48kN（4）集中于底层处的重力代表值G1

50%楼面活载 2268kN 楼面恒载 3764.88kN 柱重 （1.8+2.43）×7.95×40+4.32×1.6×4=1372.21kN 梁重 2013.51+2.67×（7.2-0.3）×2=2050.36kN 半层墙自重： （上半层）

外墙 599.23kN 内墙 658.03kN （下半层）

外墙 3.76×（2.43-0.7）×{（7.2-0.55）×4+（2.4-0.55）×2+（7.5-0.55）×17} -0.4×1.5×2.7×28-0.4×1.5×0.9×2-0.4×1.8×1.05×2-0.4×1.8×0.6×2=893.7kN

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内墙 2.1×（2.43-0.7）×（7.5-0.55）×14+2.1×（2.43-0.4）×（4.5-0.12-0.06）×1 +2.1×（2.43-0.5）×（7.5-0.12-0.06）×2+2.1×(2.43-0.5)×(7.5-0.12-0.06)×18=965.27kN 门窗 117.73/2+48.82=107.69kN 合计 12679.37kN 建筑物总重力荷载代表值?G为

?G=G+G12+G3+G4+G5+G6=59969.25kN

图4.1各质点的重力荷载值

4.3框架侧移刚度计算

4.3.1计算梁、柱的线刚度

建筑的立面和竖向力求规则，结构的侧向刚度均匀变化，避免刚度突变，当某些楼层刚度小于上层时，不应小于上部楼层的70%。

梁的线刚度ib?EcIb/l，其中Ec为混凝土的弹性模量；l为梁的计算跨度，Ib

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为梁的实际截面计算，在框架结构中，对现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大了梁的有效刚度，减小框架的侧移，为了考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边柱框架梁取I?1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I?2I0来计算。梁线刚度计算，计算公式为：

EIEbl3i?? （4-1）

h12h表4-1 柱线刚度ic计算表

层次 1 hc/mm Ec/(N/mm2) b?h/(mm2) Ic/mm4 EcIc/hc(N?mm) 4850 3.0?10 3.0?10 44550×550 7.36?109 7.36?109 4.72?1010 6.36?1010 2-5

3600 550×550 表4-2 梁线刚度ib计算表 Ec类别 (N/mm2) b?h(mm2) I0mm48.58?109 lmm EcI0/l(N?mm) 1.5EcI0/l(N?mm) 2.0EcI0/l(N?mm) 边横梁 3.0?104 300×700 3.58?10105.37?10107200 过道梁 3.0?104 300×600 5.4?109

6.75?10102400 1.35?1011 4.3.2 底层柱D值计算

柱的侧移刚度D值按下式计算

D??c12ic （4-2） h2式中，?c为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按下表计算，其中ic为梁柱线刚度

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比。

根据梁柱线刚度k的不同，框架可分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。现以第2层的F-2柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算略，框架柱的侧移刚度D值计算见表4-3、表4-4。

表4-3底层柱D值法计算

构件名称 A轴柱 B轴柱 C轴柱 D轴柱 K=i1?i2 ic?? 0.5?D=K?12ic(h22?Kj根数 ?D kN/m) 1.14=1.14 10.52 12521 10 125210 合计672760 1.14?2.86=4 12.86?1.14=4 11.14=1.14 10.75 18059 10 180590 0.75 18059 12 216708 0.52 12521 12 150252

表4-4标准层D值法计算

D=?cici1?i2?i3?i4K??构件K?2ic2?K12(kN/m2名称 h )

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根数 ?D 合计1166000 安徽新华学院本科毕业论文（设计）

A轴柱 B轴柱 C轴柱 D轴柱

1.14?2?0.84 1.35?20.30 17667 10 17667 1.14?2?2.86?20.60 ?2.961.35?2 35333 10 17667 1.14?2?2.86?20.60 ?2.961.35?2 1.14?2?0.84 1.35?235333 12 423996 0.30 17667 12 212004 顶层突出楼梯间刚度

构件 柱 hc/mm b?h(mm)2 Ic/mm 4EcIc/hc(N?mmK D 43477 ?D 532×4+ 43477×4=2400 550×550 7.63?1099.75?1010 80.56 92400 240×240 2.76?103.45?10 0.16 532 176036 构件 l/mm b?h(mm)2 EcIc/l 1.5EcIc/l 梁 7200 300×700 3.58?1010 5.37?1010 1

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5 风荷载计算

5.1 风荷载作用下框架结构内力和侧移计算

5.1.1 风荷载作用下一榀框架受力简图确定

（1）风荷载标准值

查《荷载规范》垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下列规定确定：

wk??z?s?zw0 （5-1）

式中， wk—风荷载标准值（kN/m2）； ?Z—高度Z处的风振系数； ?S—风荷载体型系数；

?Z—风压高度变化系数； w0—基本风压（kN/m2）。

表5-4风荷载标准值 层次 女儿墙 5 4 3 2 1 ?z 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 ?s 0.8+0.5 0.8+0.5 0.8+0.5 0.8+0.5 0.8+0.5 0.8+0.5

?z 0.737 0.727 0.660 0.650 0.650 0.650 w0 wk(KN/m2) 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.335 0.331 0.300 0.296 0.296 0.296

1

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转化为集中荷载： 一层：FEK?0.296/2?0.296?4.85?3.6?×???7.5?7.035kN

22??二层：FEK?0.296?3.6?7.5?7.992kN 三层：FEK?四层：FEK2?0.296?0.3?/2??0.3?0.331?/2?3.6?7.5?8.323kN ?2?0.296?0.3?/2?0.296?3.6?7.5?8.019kN

五层：FEK??0.300?0.331?/2?0.335??0.6?3.6??7.5?5.123kN

2??2??

图5.2框架受风荷载简图

1

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5.1.2 风荷载作用下的水平位移验算

（1）风荷载作用下框架层间剪力计算

表5-5层间剪力计算表

层次 5 4 3 2 1 Fw/(kN) V/(kN) 5.123 8.323 8.019 7.992 7.035

5.123 13.446 21.465 29.457 36.492 表5-6CD?6柱侧移刚度D值

层次 1 2～5

表5-7风荷载作用下层间及位移验算

边柱（2根） 12521 17667 中柱（2根） 18059 35333 ?Di 61160 106000 层次 5 4 3 2 1 Vi/kN ?Dij(N/mm) Δμi/mm μi/mm hi/mm ?e?(??)i/hi 1/75000 1/30000 1/18000 1/12857 1/8083 5.123 13.446 21.465 29.457 36.492 106000 106000 106000 106000 61160 0.048 0.127 0.202 0.278 0.597 1.252 1.204 1.077 0.875 0.597 3600 3600 3600 3600 4850 由上表可知，各层间弹性位移都远小于1/550，满足要求。 1

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5.1.3风荷载作用下框架内力计算

表5-8各层边柱柱端弯矩及剪力计算

层次 5 4 3 2 1

hi/m Vi/kN ?Dij(N/mm) Dil 17667 17667 17667 17667 12521 Vij 0.85 2.24 3.58 4.91 7.47 k 0.84 0.84 0.84 0.84 1.14 y 0.32 0.40 0.45 0.45 0.65 Milu 2.08 4.84 7.09 9.72 Milb 0.98 3.23 5.80 7.96 3.6 3.6 3.6 3.6 4.85 5.123 13.446 21.465 29.457 36.492 106000 106000 106000 106000 61160 12.68 23.55 1

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表5-9 各层中柱端弯矩和剪力计算

层次 5 4 3 2 1 hi/m Vi/kN ?Dij(N/mm) Dil 35333 35333 35333 35333 18059

Vij 1.71 4.48 7.15 9.82 10.78 k 2.96 2.96 2.96 2.96 4 y 0.448 0.45 0.50 0.50 0.55 Milu 3.40 8.87 Milb 2.76 7.26 3.6 3.6 3.6 3.6 4.85 5.123 13.446 21.465 29.457 36.492 106000 106000 106000 106000 61160 12.87 12.87 17.68 17.68 23.53 28.76 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下面公式计算（其中梁线刚度取自表4-2）

iblbu(M?M) M?l i?1ij （5-8）ib?ibrlbibrbu(M?M) M?l i?1ij （5-9）ib?ibrrblMb?Mbr V?? （5-10）

ln

Ni??(Vbl?Vbr) （5-11）

k?irlii式中, b、b————分别表示节点左右梁的线刚度；

Mbl、Mbr————分别表示节点左右梁的弯矩； Ni————为柱在第i层的柱轴力，以压力为正。

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表5-10风荷载作用下梁端弯矩、剪力、柱轴力计算 AB跨 层次 lMbBC跨 Vb lMb柱轴力 L Vb rMb L 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 rMb边柱 N -0.42 -1.69 中柱N -1.61 -7.27 -17.03 -31.86 5 4 3 2 1 2.08 5.82 0.97 3.31 -0.42 -1.27 -2.23 -3.37 -4.50 2.43 8.32 14.39 21.84 29.47 2.43 8.32 14.39 21.84 29.47 2.4 -2.03 2.4 -6.93 10.32 5.74 15.52 8.71 20.64 11.74 2.4 -11.99 -3.92 2.4 -18.20 -7.29 2.4 -24.56 -11.79 -51.92 注：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。

表中M单位为kN，V的单位为kN，N的单位为kN，l 的单位为m。

图5.3风荷载作用下框架的弯矩图

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图5.4风荷载作用下梁端剪力图

图5.5风荷载作用下柱轴力图

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6 地震荷载计算

6.1 水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算

6.1.1横向自振周期计算

在计算结构基本自振周期时，首先要计算重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得结构顶点位移μr。要注意，对于带屋面局部突出间的房屋，突出间对主体结构顶点位移的影响，可按顶点位移相等的原则，将其重力荷载代表值折算到主体结构的顶层。当屋面突出部分为两层时，其折算重力荷载Ge可按正式计算：

Ge?Gn?1(1?3h13(h1?h2))?Gn?2(1?) （6-1）2H2H式中,H————为主体结构的计算高度；

Gn?1和Gn?2————分别为突出第一、二层的重力荷载代表值； h1和h2————分别为突出第一、二层的计算层高。

对于框架结构，结构顶点的假想侧移?T按下列公式计算，计算过程见下表。

nVGi??GKk?i （6-2）

(?u)i?VGi/?Di （6-3）

?T??(?u)k （6-4）

k?1n 1

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式中,

GK————为集中力在K层楼面处的重力荷载代表值；

VGi————为把集中力在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得到的第i的层间剪力；

(?u)k————为K层的层间侧移。

横向自振周期的计算采用结构顶点法，能量法或经验法。本方案采用顶点位移法。

对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，其基本自振周期T可按下式计算：

T1?1.7?T?T （6-5）

式中：考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数，当采用实砌填充墙是取0.6～0.7，本设计取?T取0.7。

故先计算结构顶点的假想侧移，计算过程如下表。

6-1 结构顶点的假想侧移计算

Gi/(kN) VGi/(kN) 11812.72 11845.02 11845.02 11846.48 12679.37 11812.72 23657.74 35502.76 47349.24 60028.61 （）?DiN/mm层次 ??Vi Di?μi/m 0.188 0.178 0.158 0.128 0.088 5 4 3 2 1 1166000 1166000 1166000 1166000 672760 0.010 0.020 0.030 0.040 0.088 1

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由上表计算基本周期

T1?1.7?0.7?0.188?0.51s

6.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算

该建筑结构高度远小于40m，质量和刚度沿高度分布比较均与，变形以剪切为主，以及近似于单质点体系，因此可采用底部剪力法来计算水平地震作用。

首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力FEK

FEK??1Geq （6-6） 式中, ?1————相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值； Geq————结构等效总重力荷载；

n Geq?c?G (6-7)

ii?1式中, Gi————集中于质点i的重力荷载代表值； c————等效系数。

c的大小与结构的基本周根据对大量结构采用直接动力法分析结果的统计，

期及场地条件有关。当结构基本周期小于0.75s时，此系数可近似取为0.85；显然，对于单质点选择，此系数等于1。由于适用与用底部剪力法计算地震作用的结构的基本周期一般都小于0.75s，所以《抗震规范》即规定取c=0.85。

本工程设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，查规范得特征周期：

Tg?0.35s

根据地震影响系数曲线，Tg?T1?5Tg，可得：

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??()??max

T当结构阻尼比?取0.05时，相应的?、?1、?2分别为0.9、0.02、和1.0。 由于本工程抗震设防烈度为7度，按多遇地震考虑，查规范关于水平地震影响系数最大值可知：

?max?0.08 故?1?（TgTgT1)0.9?max?(0.350.9)?0.08?0.057 0.51Geq?0.85?Gi?50973.87kN FEK??1Geq?0.057?50973.87?2905.51kN

因1.4Tg?1.4?0.4?0.56s?T1?0.587s，所以要考虑顶部附加水平地震作用。 故其余各层横向地震剪力按下式分配，其具体结果见表6-2所示

Fi?GiHi?GjHjj?1nFEK(1??n)

（6-8）?Fn??nFEK??0.08?0.51?0.07??2905.51?321.93

表6-2横向框架各层水平地震作用和地震剪力 层次 6 5 4 3 2 1 hi(m) Hi(m) 2.4 3.6 3.6 3.6 3.6 4.85 21.65 19.25 15.68 12.05 8.45 4.85 Gi/(kN) 317.34 11436.03 11845.02 11845.02 11846.48 12679.37 GiHi(kN)GiHi ?GiHij?15 Fi (kN)25.84 793.16 669.15 514.13 361.70 219.60 V (kN)77.52 1140.93 1810.08 2324.21 2685.91 2905.51 6870.41 220143.58 185729.91 142732.49 100102.76 61494.94 0.010 0.307 0.259 0.199 0.140 0.085 楼层最小地震剪力验算：

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VEKi???Gj （6-9）

j?1n式中, VEKi————第i层对应的水平地震作用标准值的楼层剪力；

?————剪力系数，不应小于规范规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层，应乘以1.5的增大系数； Gj————第j层的重力荷载代表值。

本工程的抗震设防烈度7度，查规范可得?=0.008。

VEKi???Gi?0.008?11436.03?91.49kN?VEKi?1140.93kN

j?i故满足要求。

各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿高度分布见下图所示：

(a)水平地震作用分布 （b）层间剪力分布

图6.1 横向水平地震作用及楼层地震剪力

6.3 横向框架抗震变形验算

用D值法来验算地震作用下的内力

框架第i层的层间剪力Vi，层间位移(??)i及结构顶点位移?分别按下式

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计算：

Vi??Fk （6-10）

k?1nn

(??)i?Vi/?Dij （6-11）

k?1

???(??)k?1n （6-12）

k计算过程见下表，表中计算了各层的层间弹性位移角?e?(??)i/hi。

表6-3 横向水平地震作用下的位移验算

层次 层高 层间剪力 层间刚度 层间位移 相对弹性转角 hi(m) 6 5 4 3 2 1 2.4 3.6 3.6 3.6 3.6 4.85 Vi(kN) 77.52 1140.93 1810.08 2324.21 2685.91 2905.51 Di(kN) 176036 1166000 1166000 1166000 1166000 672760 Vi/Di 4.404?10?4 9.785?10?4 1.552?10?3 1.993?10?3 2.304?10?3 4.319?10?3 ?e 1.835?10?4 2.718?10?4 4.311?10?4 5.536?10?4 6.4?10?4 8.905?10?4 由上表可知，各层间弹性位移都小于1/550，满足要求。

6.4 水平地震作用下框架内力计算

将层间剪力分配到该层的各个柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反弯点高度来求柱子上、下端的弯矩。 柱端剪力按下式计算:

Vij?Dij?Dj?1n (6-13)

ij 1

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柱上、下端弯矩Mij、Mij按下式计算：

ubMijb＝Vijyh （6-14）

Miju?Vij(1?y)h （6-15）

y?yn?y1?y2?y3 （6-16）

式中， Dij————为第i层

j柱的侧移刚度；

y————为框架的反弯点高度比；

yn————为框架柱的标准反弯点高度比；

y1————为上、下层梁线刚度变化时反弯点高度的修正值； y2、y3————为上、下层高度变化时反弯点高度比的修正值；

s————为同层内框架的总数。

层间剪具体计算过程及结果见下表。

表6-4 各层边柱端弯矩及剪力计算 层 层高 层间刚度 力 次 H（m） 5 4 3 2 1

3.6 3.6 3.6 3.6 4.875 Vi(kN) 1140.93 1810.08 2324.21 2685.91 2905.51 DiDij Vij K y (m) M上 17667 17667 17667 17667 12521 M下 1166000 1166000 1166000 1166000 672760 17.29 0.84 0.32 42.33 27.43 0.84 0.40 59.25 35.22 0.84 0.45 69.74 40.70 0.84 0.45 80.59 19.92 39.50 57.06 65.93 54.45 1.14 0.65 92.43 171.65 表6-5 各层中柱端弯矩及剪力计算

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层间剪层 层高 力 层间刚度 次 H（m） 5 4 3 2 1 3.6 3.6 3.6 3.6 4.85 DiDij Vij K y (m) Vi(kN) 1140.93 1810.08 2324.21 2685.91 2905.51 35333 35333 35333 35333 18059 34.57 2.96 54.85 2.96 70.43 2.96 81.39 2.96 77.86 4 M上 M下 1166000 1166000 1166000 1166000 672760 0.448 0.45 0.50 0.50 0.55 68.70 108.60 55.75 88.86 126.77 126.77 146.50 146.50 168.88 207.70 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下面公式计算（其中梁线刚度取自表4-2）

iblM?lr(Mib?1?Miju) （6-17）

ib?iblbibrbu(M?M) （6-18） M?l i?1ijrib?ibrblMb?Mbr （6-19） Vb??lnNi??(Vbl?Vbr) （6-20）

k?irlii式中 , b、b————分别表示节点左右梁的线刚度；

Mbl、Mbr————分别表示节点左右梁的弯矩； Ni————为柱在第i层的柱轴力，以压力为正。

根据节点平衡，受力分析梁端弯矩、剪力及柱轴力计算结果见表6-6

表6-6 水平地震作用下梁端弯矩、剪力、柱轴力计算

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层次 5 4 3 2 1 lMb CD跨 rMb DE跨 l Vb lMb 柱轴力 l Vb rMb 边柱N 中柱N -8.60 -26.10 -49.81 -79.74 -32.33 -112.76 -217.53 -350.43 42.33 79.17 19.58 46.84 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 -8.60 49.12 49.12 2.4 -40.93 -97.93 -17.50 117.51 117.51 2.4 109.24 61.45 137.65 77.88 158.36 89.88 -23.71 154.18 154.18 2.4 -128.48 -29.93 195.39 195.39 2.4 -162.83 -34.53 225.50 225.50 2.4 -187.92 -114.27 -503.82 注：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。

表中M单位为kN，V的单位为kN，N的单位为kN，l 的单位为m。

图6.2水平地震作用下框架的弯矩图

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图6.3水平地震作用下梁端剪力图

图6.4水平地震作用下柱轴力图

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7 竖向荷载作用下框架结构的内力计算

7.1 横向框架计算单元

同样，取一轴线框架进行计算，计算单元宽度为7.5m。如图所示，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。计算单元内其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。横向框架的计算单元示意图见图7.1。

图8.1 7轴线横向框架计算单元

○

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7.2 恒荷载计算

先画出横向框架各层受力简图如图7.2，再计算恒荷载。

图7.2 横向框架受力简图

在图7.2中，P1代表边纵梁传给柱的荷载；P2代表中纵梁传给柱的荷载；

q1、q1'代表横梁自重，为均布荷载形式；q2为房间传给横梁的梯形荷载。

对于第五层（屋面）：

q1?4.76kN/m q1'?3.971kN/m

q2?6.28?1.875?2?23.55kN/m

P1:边纵梁及次梁传来的屋面自重

?3.75?1.875?0.5?2?(3.45?7.2)?1.875?0.5?0.5?2??6.28?106.86kN

边纵梁自重 7.5?4.76?35.7kN 次梁自重 2.67?7.2?0.25?2?9.61kN 女儿墙自重 3.2?7.5?24kN

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合计 P.17kN 1?176P2 :中纵梁及次梁传来的屋面自重

106?3.89??7.2?1.2??6.28?7.54?7.5?219.93kN

中纵梁自重 35.7kN

N次梁自重 9.61k

合计 P2?265.24kN

由于外墙与柱边对齐，故集中力在柱端会产生偏心弯矩：

M1?176.17??0.55?0.3??0.5?22.02kN?m M2?265.24??0.55?0.3??0.5?33.16kN?m

第一-四层：

q1?4.76?2.1??3.6?0.7??10.85kN/m q1'?3.971kN/m

q2?3.32?1.875?2?12.45kN/m q2?3.32?1.2?3.99kN/m

P1:边纵梁及次梁传来的屋面自重

?3.75?1.875?0.5?2?(3.45?7.2)?1.875?0.5?0.5?2??3.32?56.49kN

N边纵梁自重 35.7k

N次梁自重 9.61k

边纵墙自重 ?(7.5?0.55)?(3.6?0.7)?2?2.7?3.0??3.67?14.52kN 门窗自重 2?2.7?3?0.4?6.48kN

.80kN 合计 P1?122

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