【五層】4300平米左右框架教學樓（設計圖紙、計算書）

【五層】4300平米左右框架教學樓（設計圖紙、計算書）,【溫馨提示】壓縮包內含CAD圖有預覽點開可看。打包內容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,壓縮包內文檔可直接點開預覽,需要原稿請自助充值下載,所見才能所得,請細心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 本科生畢業(yè)論文（設計） 題 目： 某市中學教學樓框架結構設計 專業(yè)代碼： 土木工程（080703） 作者姓名： 宋 金 超 學 號： 2006401351 單 位： 指導教師： 楊 秀 英 2010 年 6 月 5 日 大學本科畢業(yè)設計 1 圖書分類號: 密 級: 某市中學教學樓框架結構設計 作者姓名 宋金超 學 歷 類 別 本科 學科專業(yè) 土木工程 入 學 時 間 2006.09 指導教師姓名 楊秀英 指導教師職稱 講師 畢業(yè)設計（論文）完成日期 畢業(yè)設計（論文）答辯日期 大學本科畢業(yè)設計 2 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所提交的學位論文是本人在導師指導下， 獨立進行研究取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內容外， 論文中不含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含 為獲得聊城大學或其他教育機構的學位證書而使用過的材料。 對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明 確方式標明。本人承擔本聲明的相應責任。 學位論文作者簽名： 日期： 指導教師簽名： 日期： 大學本科畢業(yè)設計 3 前 言 畢業(yè)設計是大學本科教育培養(yǎng)目標實現(xiàn)的重要階段，是畢業(yè)前的綜合學習階 段,是深化、拓寬、綜合教和學的重要過程,是對大學期間所學專業(yè)知識的全面總 結。通過畢業(yè)設計，使我在大學期間學到的知識貫穿起來，對于我今后的工作奠 定了良好的基礎。 我的畢業(yè)設計題目為《某市中學教學樓框架設計》 。在畢業(yè)設計前期，我溫 習了《結構力學》 、 《鋼筋混凝土》 、 《建筑結構抗震設計》等知識，并借閱了《抗 震規(guī)范》 、 《混凝土規(guī)范》 、 《荷載規(guī)范》 、 《混凝土結構設計規(guī)范》等規(guī)范。在畢業(yè) 設計中期，我通過所學的基本理論、專業(yè)知識和基本技能進行建筑、結構設計。 在畢業(yè)設計后期，主要進行設計手稿的電腦輸入。在整個設計期間我嚴格按照計 劃進行設計工作，在楊秀英老師的耐心和細致的輔導下，使我圓滿完成了畢業(yè)設 計任務。 在整個畢業(yè)設計期間，我在指導老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設計計算， 加深了對新規(guī)范、規(guī)程、手冊等相關內容的理解，鞏固了專業(yè)知識、提高了綜合 分析、解決問題的能力。在進行內力組合的計算時，進一步了解了 Excel。在繪 圖時熟練掌握了 AutoCAD，天正 CAD,PKPM 等設計軟件，以上所有這些從不同方 面達到了畢業(yè)設計的目的與要求。 框架結構設計的計算工作量很大，在計算過程中以手算為主，輔以一些計算 軟件的校正。由于自己水平有限，難免有不妥和疏忽之處，敬請各位老師批評指 正。 大學本科畢業(yè)設計 4 摘 要 本設計主要進行了結構方案中橫向框架 10 軸框架的抗震設計。在確定框架 布局之后，先進行了層間荷載代表值的計算,接著利用頂點位移法求出自震周期， 進而按底部剪力法計算水平地震荷載作用下大小，進而求出在水平荷載作用下的 結構內力（彎矩、剪力、軸力） 。接著計算豎向荷載（恒載及活荷載）作用下的 結構內力。最后找出最不利的一組或幾組內力組合。選取最安全的結果計算配筋 并繪圖。此外還進行了結構方案中的室內樓梯的設計。完成了平臺板，梯段板， 平臺梁，斜梁等構件的內力和配筋計算及施工圖繪制。選取部分梁、板、柱進行 了構件的內力和配筋計算。 整個結構在設計過程中，嚴格遵循相關的專業(yè)規(guī)范的要求，參考相關資料和 有關最新的國家標準規(guī)范，對設計的各個環(huán)節(jié)進行綜合全面的科學性考慮?？傊?適用、安全、經(jīng)濟、使用方便是本設計的原則。 關鍵詞： 框架；結構設計；抗震設計 大學本科畢業(yè)設計 5 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 10. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak- displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end. The whole structure of the design process, in strict compliance with the relevant professional standard, reference to relevant information and the latest national standards and specifications, and design of the various components of a comprehensive scientific considerations. In short, application, security, economic and user-friendly design is the principle. Key words : frames；structural design ；anti-seismic design 大學本科畢業(yè)設計 1 目 錄 建筑部分 1 總平面設計 1 2 平面設計 1 2.1 交通聯(lián)系部分的設計 .1 2.1.1 走廊——水平交通 .1 2.1.2 樓梯——垂直交通 .2 2.2 衛(wèi)生間的平面設計 .2 3 立面設計 2 4 剖面設計 2 4.1 層數(shù)的確定 3 4.2 層高的確定 3 4.3 室內外高差 3 5 建筑構造設計 .3 5.1 墻體 3 5.2 屋面結構 3 5.3 雨水口構造 3 6 結構選型及平面布置 4 結構部分 7 設計原始資料 5 8 結構設計方案及布置 5 9 構件初估 6 9.1 柱截面尺寸的確定 .6 9.2 梁尺寸確定 .6 9.3 樓板厚度 .6 大學本科畢業(yè)設計 2 10 基本假定與計算簡圖 6 10.1 基本假定 .6 10.2 計算簡圖 .6 11 結構布置及計算簡圖 6 12 荷載計算 8 12.1 恒載標準值計算 .8 12.2 活荷載標準值計算 .10 12.3 豎向荷載下框架受荷總圖 .10 12.4 重力荷載代表值計算 .16 13 地震作用計算 18 13.1 橫向框架側移剛度計算 .18 13.2 橫向自振周期計算 20 13.3 橫向水平地震力計算 21 13.4 水平地震作用下的位移驗算 .23 13.5 水平地震作用下框架內力計算 .24 14 豎向荷載作用框架內力計算 29 14.1 梁柱端的彎矩計算 .30 14.2 梁端剪力和軸力計算 .41 15 風荷載計算 44 15.1 風荷載側移計算 44 15.2 風荷載內力計算 45 16 內力組合 47 16.1 荷載組合 .47 16.2 控制截面及不利內力 .47 16.3 計算結果 47 16.3.1 框架內力計算 47 16.3.2 框架柱內力計算結果及框架柱內力組合 49 17 截面設計 51 17.1 框架梁的配筋計算 .52 17.1.1 正截面受彎承載力計算 .52 17.1.2 斜截面受彎承載力計算 .53 大學本科畢業(yè)設計 3 17.1.3 裂縫寬度控制驗算 .55 17.1.4 受彎構件的撓度驗算 .56 17.2 框架柱配筋計算 .58 17.2.1 軸壓比驗算(B 軸柱) 58 17.2.2 正截面受彎承載力計算 .58 17.2.3 斜截面受剪承載力計算 .60 18 樓板設計 61 18.1 設計荷載 .61 18.2 計算跨度 L0的求解 62 18.3 彎矩的求解 62 18.4 截面設計 .65 19 樓梯設計 66 19.1 踏步板計算 66 19.1.1.荷載計算 .66 19.1.2.內力計算 .66 19.1.3.受彎承載力計算 .66 19.2 斜梁設計 .67 19.2.1 截面設計 .67 19.2.2 荷載計算 .67 19.2.3 內力計算 .68 19.2.4 承載力計算 .68 19.3 平臺板設計 .69 19.3.1 計算單元的選取 .69 19.3.2 荷載計算 .69 19.3.3 內力計算 .69 19.4 平臺梁的設計 .70 19.4.1 平臺梁截面尺寸的選取 .70 19.4.2 平臺梁荷載計算 .70 19.4.3 平臺梁內力計算 .70 19.4.4 截面設計 .71 19.4.5 吊筋計算 .72 基礎部分 20 基礎設計資料 73 20.1 設計說明 73 20.2 荷載計算 .73 20.3 地基承載力設計值的確定 .73 21 邊柱獨立基礎設計 73 大學本科畢業(yè)設計 4 21.1 荷載計算 .74 21.2 基底尺寸的確定 .74 21.3 持力層強度驗算 .74 21.4 柱底對基礎抗沖切驗算 .75 21.5 內力計算與配筋 .75 22 中柱聯(lián)合基礎設計 77 22.1 荷載計算 .77 22.2 基底尺寸的確定 .77 22.3 持力層強度驗算 .77 22.4 柱底對基礎抗沖切驗算 .78 22.5 內力計算與配筋 .78 參考文獻 80 附錄 81 致謝 82 大學本科畢業(yè)設計 1 某市中學教學樓框架結構設計 建筑部分 1 總平面設計 本工程為教學樓，其采用框架結構,層高均為 3.9 米?？偢?18.9 米,總建筑 面積約為 4340.75m2 左右。 在建筑設計過程中兼顧安全，適用，經(jīng)濟，美觀四個原則，并依據(jù)建筑設計 資料集進行詳細說明。總平面設計要求綜合總體規(guī)劃，基地環(huán)境等具體條件合理 分區(qū)，妥善解決平面各組成部分之間的相互關系，選擇合適的交通聯(lián)系方式。并 且簡捷明快，管理方便，滿足人在心理，視覺和其它各種使用上的要求，按照建 筑性質，規(guī)劃和基地，確定平面形式，使布局緊湊，節(jié)約用地，并且為立面設計 創(chuàng)造有利條件，考慮合理性及經(jīng)濟。 2 平面設計 建筑平面是建筑在水平方向房間各部分的組合關系。本設計中，考慮各房間 的使用要求以及合理性不止，綜合建筑物框架結構特點，初步確定柱網(wǎng)的布置。 2.1 交通聯(lián)系部分的設計 交通聯(lián)系部分是人流通行和集散不可缺少的內容，這部分設計的主要內容有： （1）交通路線簡捷，明快，聯(lián)系方便。 （2）人流通暢，緊急疏散時迅速安全。 （3）滿足一定的采光和通風要求。 （4）力求節(jié)省交通面積，同時應考慮空間處理等問題。 結合本建筑的具體要求，設置以下交通聯(lián)系部分： 2.1.1 走廊——水平交通 本設計中走廊為寬 3.0m 內走廊,在建筑物中延長向布置,同時滿足功能使 大學本科畢業(yè)設計 2 用要求和防火疏散規(guī)定。 2.1.2 樓梯——垂直交通 樓梯設計主要依據(jù)使用要求和人流通行情況確定梯段寬度和休息平臺的寬 度，選擇適當?shù)臉翘菪问?，考慮整幢建筑的樓梯數(shù)量，以及樓梯間的平面位置 和空間組合。 樓梯的位置應布置均勻，導向明確，顯明易找，因考慮到建筑面積不大，房 間少，故在建筑物中間布置一雙跑式樓梯，以便滿足行走和防火要求，樓梯踏步 為 150mm×270mm。 2.2 衛(wèi)生間的平面設計 衛(wèi)生間在滿足設備布置及人體活動要求的前提下，力求布置緊湊，節(jié)約面積， 使管道集中，并盡可能有自然采光和通風條件。 根據(jù)本建筑設計的類型和使用的人數(shù)，每層在建筑物的中間部分設男、女廁 所各一間。 平面的組合形式詳見建筑施工圖。 3 立面設計 建筑立面設計是滿足房屋使用要求和技術經(jīng)濟條件的前提下，運用建筑物造 型和里面構圖的一些規(guī)律，緊密結合平面布置，剖面的內部空間組合條件而進行 設計。聯(lián)系建筑平面及剖面建筑體型組合，運用建筑形式美的一些基本規(guī)律，使 他在滿足使用要求的前提下，適應環(huán)境條件，符合美學的基本規(guī)律，也更加富有 現(xiàn)代氣息和藝術的感覺。本設計中，外立面上采用大面積的鋁合金門窗，充分顯 示框架結構中，框架的特點。外墻采用乳白色面磚貼面。 建筑物室內地坪和室外地坪相差 450mm，設四個臺階:150mm×300mm 。 建筑立面效果見建筑施工圖。 4 剖面設計 建筑剖面圖是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的組合關系，剖面設計主要 分析建筑物各部分應有的高度，建筑物的層數(shù)，空間的組合和利用，以及在建筑 大學本科畢業(yè)設計 3 物剖面中的結構和構造的關系等。 4.1 層數(shù)的確定 根據(jù)建筑物的使用要求，城市規(guī)劃要求，進而確定大樓為五層建筑物。 4.2 層高的確定 根據(jù)使用要求，采光、通風、感觀和模數(shù)，確定第一層層高為 3.6m， 第二、三、四層層高為 3.6 m，頂層層高為 3.6m,設女兒墻為 0.9m。 4.3 室內外高差 為防止室外雨水倒流入室內及建筑物沉降使室內地坪標高過低，同時也增強 了建筑物的立面效果，故取室內外高差 450mm。 見建筑施工圖。 5 建筑構造設計 5.1 墻體 墻體的厚度應滿足強度、穩(wěn)定性，保溫隔熱、防火隔音等方面的要求，結 合設計資料，統(tǒng)一取外墻為 240mm 厚，內墻為 240mm 厚，采用外墻空心磚，內墻 砌體填充。 5.2 屋面結構 該層面上設女兒墻，且為上人屋面。四屋面防水及排水 采用柔性防水，屋面用細石砼保護，防水采用改性油氈（SBS）防水。屋面 排水采用有組織排水，即屋面雨水順坡流入雨水管，再散水流入排溝。 屋面泛水做法： 將油氈直接引申到墻面，并在墻面上做水泥沙漿滴水線，泛水的高度取 250mm，它滿足大于 150mm 的規(guī)范要求。 5.3 雨水口構造 雨水口是屋面雨水匯集并排出至落水管的關鍵部位，構造上要求排水通暢， 防止?jié)B漏和堵塞。雨水口四周須鋪一層油氈，并鋪到漏斗口內，用瀝青膠貼牢。 采用鑄鐵漏斗形的定型件用水泥沙漿埋嵌牢固，缺口及交接處等薄弱環(huán)節(jié)可用油 膏嵌縫，再用蓖網(wǎng)鐵置壓蓋。 大學本科畢業(yè)設計 4 6 結構選型及平面布置 1)結構體系選型：選用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結構體系。 2)屋面結構：采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋，剛柔性相結合的屋面，屋面板厚 120mm。 3)樓面結構：全部采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋，板厚 120mm。 4)樓梯結構：采用鋼筋混凝土梁式樓梯。 5)結構平面布置如圖 6.1 所示： 圖 6.1 結構平面布置圖 大學本科畢業(yè)設計 5 結構設計 7 設計原始資料 （1）.冬季主導風向東北平均風速 2.6 m/s，夏季主導風向東南平均風速 2.6 m/s，最大風速 23.7 m/s。 (2).常年地下水位低于-1.3m，水質對混凝土沒有侵蝕作用。 (3).最大積雪厚度 0.32m，基本雪壓 SO=0.35KN/M2,基本風壓 WO=0.45 KN/M2,土 壤最大凍結深度 0.09m。 (4).抗震設防烈度 7 度，設計地震分組第三組. (5).地質條件如表 7.1 表 7.1 序號 巖石名稱 厚度 Fak(MPa) 1 耕土 1.1 --- 2 黏土 2.8 250 3 黏土 9.4 110 8 結構設計方案及布置 鋼筋混凝土框架結構是由梁，柱通過節(jié)點連接組成的承受豎向荷載和水平 荷載的結構體系。墻體只給圍護和隔斷作用。框架結構具有建筑平面布置靈活， 室內空間大等優(yōu)點，廣泛應用于電子、輕工、食品、化工等多層廠房和住宅、辦 公、商業(yè)、旅館等民用建筑。因此這次設計的成集中學教學樓采用鋼筋混凝土框 大學本科畢業(yè)設計 6 架結構。按結構布置不同，框架結構可以分為橫向承重，縱向承重和縱橫向承重 三種布置方案。 本次設計的教學樓采用橫向承重方案，豎向荷載主要由橫向框架承擔，樓板為預 制板時應沿橫向布置，樓板為現(xiàn)澆板時，一般需設置次梁將荷載傳至橫向框架。 橫向框架還要承受橫向的水平風載和地震荷載。在房屋的縱向則設置連系梁與橫 向框架連接，這些聯(lián)系梁與柱實際上形成了縱向框架，承受平行于房屋縱向的水 平風荷載和地震荷載。 9 構件初估 9.1 柱截面尺寸的確定 柱截面高度可以取 ??01/52lh??， 為梁的計算跨度；柱截面寬度可以取為??1/24b?? 。選定柱截面尺寸為 500 mm×500mm 9.2 梁尺寸確定 框架梁截面高度取梁跨度的 l/8~l/12。該工程框架為縱橫向承重，根據(jù)梁 跨度可初步確定框架梁 300mm×600mm 9.3 樓板厚度 樓板為現(xiàn)澆雙向板，根據(jù)經(jīng)驗板厚取 120mm。 10 基本假定與計算簡圖 10.1 基本假定 第一：平面結構假定：該工程平面為正交布置，可認為每一方向的水平力只由該 方向的抗側力結構承擔，垂直于該方向的抗側力結構不受力。 第二：由于結構體型規(guī)整，布置對稱均勻，結構在水平荷載作用下不計扭轉影響。 10.2 計算簡圖 在橫向水平力作用下，連梁梁對墻產(chǎn)生約束彎矩，因此將結構簡化為剛結計算體 系，計算簡圖如后面所述。 大學本科畢業(yè)設計 7 11 結構布置及計算簡圖 根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設計的需求，進行了建筑平面、立面、及剖面設計 其各層建筑平面剖面示意圖如建筑設計圖，主體結構為局部 5 層，層高均為 3.6m。 填充墻面采用 240 mm 厚的灰砂磚砌筑，門為木門，窗為鋁合金窗，門窗洞口尺 寸見門窗表。 樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，樓板厚度取 120mm，梁載面高度按梁跨 度的 1/12~1/8 估算，由此估算的梁載面尺寸見表 11.1。 表 11.1 梁截面尺寸 橫梁（b ?h） 層次 砼強度 AB 跨 BC 跨 CD 跨 縱梁(b ?h) 1-5 C30 300?600 300 500 300 600 300 600 柱載面尺寸可根據(jù)式 N=βFgEn Ac≥N/[UN]fc 估算表 11.2 查得該框架結構在 30m 以下，撫震得級為三級，其軸壓比值[UN]=0.9 表 11.2 抗震等級分類 烈 度 結構類型 6 7 8 9 高度/m ≤30 ＞30 ≤30 ＞30 ≤30 ＞30 ≤25 框架 四 三 三 二 二 一 一框架結構 劇場、體育等 三 二 一 一 表 11.3 軸壓比限值 抗 震 等 級 結構類型 一 二 三 框架結構 0.7 0.8 0.9 柱截面尺寸：柱截面寬度可取 b=（1/12-1/18）H，H 為層高；柱截面高度可取 h =（1-2）b，并按下述方法進行初步估算。 a） 框架柱承受豎向荷載為主時，可先按負荷面積估算出柱軸力，再按軸心受壓 大學本科畢業(yè)設計 8 柱驗算?？紤]到彎矩影響，適當將柱軸力乘以 1.2-1.4 的放大系數(shù)。 b） 對于有抗震設防要求的框架結構,為保證柱有足夠的延性,需要限制柱的軸壓 比,柱截面面積應滿足下列要求。 /ANfc?? c) 框架柱截面高度不宜小于 400mm,寬度不宜小于 350mm。為避免發(fā)生剪切破壞， 柱凈高與截面長邊之比不宜大于 4。 根據(jù)上述規(guī)定并綜合考慮其他因素，設計柱截面尺寸取值統(tǒng)一取 500?500mm。 基礎采用柱下條形基礎，基礎+距離室外地平 0.5，室內外高差為 0.45,框架結構 計算簡圖如圖所示，取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，梁軸線取至板底，2- 4 層柱高度即為層高為 3.6m，底層柱高度從基礎頂面取至一層板底，即 h1=3.6+0.45+0.5=4.55m?？蚣苡嬎愫唸D如圖 11.1 所示。 圖 11.1 框架計算簡圖 大學本科畢業(yè)設計 9 12 荷載計算 12.1 恒載標準值計算 （1）屋面： 防水層（剛性）30 厚 C20 細石混凝土防水 1.0kN/m 2 防水層（柔性）三氈四油鋪小石子 0.4kN/m 2 找平層:15 厚水泥砂漿 0.02m×20 kN/m3=0.4kN/m 2 找坡層：40 厚水泥石灰焦渣砂漿 2%找平 0.04m×14 kN/m3=0.56 kN/m 2 保溫層：80 厚礦渣水泥 0.08m×14.5 kN/m3=1.16 kN/m 2 結構層：120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.12m×25 kN/m3=3kN/m 2 抹灰層：10 厚混合砂漿 0.01m×17 kN/m3=0.17kN/m 2 合計 6.59kN/m 2 （2）樓面： 水磨石地面(10mm 面層,20mm 水泥砂漿打底，素水泥打底) 0.65kN/m2 120 厚鋼筋砼板 25×0.12=3kN/m 2 12 厚水泥沙漿 0.012×20=2.5kN/m 2 合計 3.89kN/m 2 （3）梁自重： 邊跨梁 b×h=300×600mm 梁自重 25×0.3×(0.6-0.12)=3.6kN/m 抹灰層：12 厚水泥砂漿 ﹝0.012×(0.6-0.12)×2+0.012×0.3﹞×20＝0.298kN/m 合計 3.898kN/m 2 （4）柱自重： b×h=500×500mm 柱自重 25×0.50×0.50=6.25kN/m 抹灰層：12 厚水泥砂漿 0.012×0.50×4×20＝0.48kN/m 合計 6.73kN/m （5）外縱墻自重： 標準層： 大學本科畢業(yè)設計 10 縱墻（240 灰砂磚） 18×(3.6-0.6-1.8)×0.24=5.18kN/m 鋁合金門窗 0.35×1.8 =0.63kN/m 瓷磚外墻面 0.36×(3.60-1.80)=0.648kN/m 水泥粉刷內墻面 0.36×(3.60-1.80)=0.648kN/m 合計 7.106kN/m 2 底層： 縱墻（240 灰砂磚） 18×(4.55-1.80-0.60-0.40)×0.24=7.56kN/m 鋁合金門窗 0.35×1.8=0.63kN/m 瓷磚外墻面 0.5×(4.55-1.80-0.50)=1.125kN/m 水泥粉刷內墻面 0.756kN/m 合計 10.071kN/m 內縱墻自重： 標準層： 縱墻（240 灰砂磚） 18×(3.60-0.60)×0.24=12.96kN/m 瓷磚墻面 0.36×(3.60-0.60)×2.00=2.16kN/m 合計 15.12kN/m 2 底層： 縱墻（240 灰砂磚） 18×(4.55-0.60-0.40)×0.24=15.336kN/m 瓷磚墻面 0.36×3.60×2=2.592kN/m 合計 17.928kN/m 12.2 活荷載標準值計算 第一：面和樓屋面活荷載標準值 根據(jù)荷載規(guī)范查得： 上人屋面 2.0 kN/m 2 樓面：教室 2.0 kN/m 2 走道 2.5 kN/m 2 第二：雪荷載 0.4 kN/m 2 屋面活荷載與雪荷載不同時考慮，兩者中取大值。 大學本科畢業(yè)設計 11 12.3 豎向荷載下框架受荷總圖 本次設計的教學樓縱向柱距為 7.20m,橫梁跨度為 5.40m，單區(qū)格板為 7.20m×5.40m。L1/L2=1.3T1=0.27S，則 n?取為 0 FI= 1 iEKnjjH?? （1-δn） 各層橫向地震作用及樓層地震剪力計算見表 13.6 表 13.6 各層橫向地震作用及樓層地震剪力 層次 hi Hi Gi GiHi ??Sji iHG1 Fi Vi 5 3.6 18.95 9850 186657.5 0.326 1047.76 1047.76 4 3.6 15.35 9604 147421.4 0.258 829.21 1876.97 3 3.6 11.75 9604 112847 0.197 633.16 2510.13 2 3.6 8.15 9604 78272.6 0.137 440.32 2950.49 1 4.55 4.55 10300 46865 0.082 263.55 3214.00 各質點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布如圖 13.2，13.3 大學本科畢業(yè)設計 23 圖 13.2 水平地震作用分布 圖 13.3 層間剪力分布 13.4 水平地震作用下的位移驗算 水平地震作用下框架結構的層間位移 i??和頂點位移 μi 分別按式1ini ijiVuD??? 和 μ nk1 (Δμ)k 計算 計算過程見表 13.7，表中還計算了各層的層間彈性位移角 e?=Δμ i/hi 表 13.7 橫向水平地震作用下的位移驗算 層次 Vi Di △μi/mm μi/mm hi/m θe= ih ?? 5 1047.76 869946 1.20 12.46 3.6 1/2989 4 1876.97 869946 2.16 11.26 3.6 1/1669 3 2510.13 869946 2.89 9.10 3.6 1/1248 2 2950.49 869946 3.39 6.21 3.6 1/1061 1 4.00 1139710 2.82 2.82 4.55 1/1277 由表 13.7 可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第 2 層，其值為 1/1061＜1/550 滿 足式 Δμe≤[θe]h 的要求，其中[Δμ/h]=1/550 由表查得。 大學本科畢業(yè)設計 24 13.5 水平地震作用下框架內力計算 水平地震作用下的內力采用改進的反彎點法?？蚣苤思舻都暗染胤謩e按式 Vij= 和VDiSjjij?1bijMyhij·? 計算，其中 Dij 取自表∑Dij 取自表 5，層間剪刀取 自表 7，各柱反彎點高度比 y 按式 y=yn+y1+y2+y3 確度，各修正值見表 10，各層 柱剪力計算見表 13.8。 表 13.8 柱剪力計算 層次 A 軸柱 B 軸柱 C 軸 柱 D 軸 柱 第五 層 138240.69D??0.675VKN?257190.3864D??0.3VKN?同 B 柱 同 A 柱 第四 層 138240.69?0.67?257190.3864?0.3?同 B 柱 同 A 柱 第三 層 138240.69D??0.65VKN?257190.3864D??0.3VKN?同 B 柱 同 A 柱 第二 層 138240.69?0.65.7.1?257190.3864?0.3?同 B 柱 同 A 柱 第一 層 280.139D??0.54.5VKN?20.719D??0.73486.VKN?同 B 柱 同 A 柱 框架柱反彎點位置，y= y0+y1+y2+ y3 ，計算結果如表 13.9 大學本科畢業(yè)設計 25 表 13.9 各柱的反彎點高度 表 13.9.a A 軸框架柱反彎點位置 層號 h/m iy0 y1 y2 y3 y 5 3.6 1.05 0.35 0 0 0 0.35 4 3.6 1.05 0.40 0 0 0 0.40 3 3.6 1.05 0.45 0 0 0 0.45 2 3.6 1.05 0.50 0 0 0 0.50 1 4.55 3.55 0.65 0 0 0 0.65 表 13.9.b B 軸框架柱反彎點位置 層號 h/m iy0 y1 y2 y3 y 5 3.6 3.55 0.45 0 0 0 0.45 4 3.6 3.55 0.48 0 0 0 0.48 3 3.6 3.55 0.50 0 0 0 0.50 2 3.6 3.55 0.50 0 0 0 0.50 1 4.55 4.44 0.55 0 0 0 0.55 C 軸框架柱反彎點位置與 B 柱相同，A 軸框架柱反彎點位置與 D 柱相同。 框架各柱的桿端彎矩、梁端剪力及柱軸力發(fā)別按下式計算： imCV(1)Myh???上 i下 中柱處的梁 bbj CjiM??左 下 j+1左 上右 左 （ ） ，bbj CjiM??右 下 j+1右 上右 左 （ ） 中柱處的梁 bj?下 j+1總 上（ ） 大學本科畢業(yè)設計 26 表 13.10 橫向水平地震作用下 A 軸框架柱剪力和彎矩的計算 層號 Vim/kN yh/m Mc 上 /（kNm） Mc 下/ （kNm） Mc 總 /（kNm） 5 16.65 1.26 38.96 20.98 38.96 4 30.03 1.44 64.86 43.24 85.84 3 40.16 1.62 79.52 65.06 122.76 2 47.21 1.8 84.98 84.98 150.04 1 80.35 2.96 127.96 237.64 212.94 表 13.11 橫向水平地震作用下 B 軸框架柱剪力和彎矩的計算 層號 Vim/kN yh/m Mc 上 /（kNm） Mc 下/ （kNm） Mc 總 /（kNm） 5 31.43 1.62 62.23 50.92 62.23 4 56.3 1.728 105.39 97.29 156.3102 3 75.3 1.8 135.54 135.54 232.8264 2 88.51 1.8 159.32 159.32 294.858 1 86.78 2.5025 177.68 217.17 337.0001 結果如圖 13.4，圖 13.5，圖 13.6 大學本科畢業(yè)設計 27 圖 13.4 地震作用下的框架彎矩圖 大學本科畢業(yè)設計 28 圖 13.5 地震作用下的框架剪力圖 圖 13.6 地震作用下的框架軸力圖 大學本科畢業(yè)設計 29 14 豎向荷載作用框架內力計算 豎向荷載作用下的內力一般可采用近似法，有分層法，彎矩二次分配法和迭代法。 當框架為少層少跨時，采用彎矩二次分配法較為理想。這里豎向荷載作用下的內 力計算采用分層法。 豎向荷載作用下,框架的內力分析除活荷載較大的工業(yè)與民用建筑.可以不考慮 活荷載的不利布置,這樣求得的框架內力,梁跨中彎距較考慮活載不利布置法求得 的彎局偏低,但當活載占總荷載的比例較小時,其影響很小.若活荷載占總荷載的 比例較大時,可在截面配筋時,將跨中彎距乘以 1.1~1.2 的較大系數(shù)。 框架橫梁均布恒荷載、活荷載可從前面荷載計算中查得。具體數(shù)值見圖 14.1。 圖 14.1 橫向框架荷載作用圖 大學本科畢業(yè)設計 30 由于柱縱向集中荷載的作用，對柱產(chǎn)生偏心。在恒荷載和活荷載的作用下的偏心 矩如圖 14.2，14.3 所示。 圖 14.2 豎向恒載引起的偏心彎矩 圖 14.3 豎向活載引起的偏心彎矩 14.1 梁柱端的彎矩計算 梁端柱端彎矩采用彎矩分配法計算。計算步驟為： 大學本科畢業(yè)設計 31 將原框架分為 5 個敞口單元，除底層柱外的其于各層柱的相對線剛度乘以 0.9。 用彎矩分配法計算每一個敞口單元的桿端彎矩，底層柱的傳遞系數(shù)為 0.5，其余 各層柱的傳遞系數(shù)為 1/3。 將分層法所得到的彎矩圖疊加，并將節(jié)點不平衡彎矩進行再分配。 梁端固定彎矩計算： 恒載： 屋面： 22AB131.47135.9Mgl kNm?????? 5.9BAkNm? 2213671.5BCgl k?????? ,.CWBk? 22.43.91CDMl kNm? ,359DWC gkNm?? 樓面： 22.715.1ABl k????? 5.AMk?? 2230.693.01BCgl kNm????? 1BCk? 5.CDNm?? 39Mk 活載： 屋面： 2218.735.9ABql kNm?????? 35.9BAk? 2217.65BCMql k?????? 大學本科畢業(yè)設計 32 5.62CBMkNm?? 218375.9CDql k????? .DCk? 樓面： 2218.375.9ABql kNm?? 5.9BAMk? 22137.03BCql?????? .CBkNm? 2285.91CDMl ? 3.DCMk?? 豎向均布活荷載作用下的框架內力計算方法同上，分層法計算見圖 14.4、14.5、14.6。 圖 14.4.a 頂層彎矩分配圖 大學本科畢業(yè)設計 33 13.0572.0572.05 746.547.924.018.2 圖 14.4.b 頂層彎矩圖 圖 14.5.a 標準層彎矩分配圖 大學本科畢業(yè)設計 34 59.23106.47.2 147.964.973030.415.916.43319.74 1.23 圖 14.5.b 標準層彎矩圖 圖 14.6.a 底層彎矩分配圖 大學本科畢業(yè)設計 35 64.0103.839.7 148.067.84263.13.2614.753521.35 1.96 圖 14.6.b 底層彎矩圖 豎向均布活荷載作用下的框架內力計算方法同上，結果見圖 11.7、11.8、11.9、11.10、11.11。 圖 14.7.a 頂層彎矩分配圖 大學本科畢業(yè)設計 36 34.9619.619.6 20.14821.696.54.9 圖 14.7.b 頂層彎矩分配及彎矩圖 圖 14.8.a 標準層彎矩分配圖 大學本科畢業(yè)設計 37 13.64251.0 35.20164.5.914.03.72784.5 .53 圖 14.8.b 標準層彎矩圖 圖 14.9.a 底層彎矩分配圖 大學本科畢業(yè)設計 38 14.724.810. 35.217.306.53.7 3.48.074.9 2.69 圖 14.9.b 底層彎矩圖 對節(jié)點不平衡彎矩進行再次分配，以恒荷載作用下五層左上節(jié)點為例： 91.7205 圖 14.10 彎矩二次分配圖 0.4272.057.581.6/.912. .MkNm??????梁柱 （ ）（ ） 大學本科畢業(yè)設計 39 其余各節(jié)點彎矩分配見圖中數(shù)據(jù)?；詈奢d作用下中間節(jié)點彎矩相差不大，不在分 配。 本設計中梁端彎矩的調幅系數(shù)取 0.8。調幅結果表見 14.1。 表 14.1 梁端彎矩的調幅 AB 跨 BC 跨 CD 跨 調幅前 調幅后 調幅前 調幅后層次 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 五層 72.05 131.05 81.68 132.72 74.6 74.6 66.64 66.64 四層 106.95 147097 122.01 153.93 64.97 64.97 36.57 36.57 三層 106.95 147.97 119.22 153.62 64.97 64.97 38.06 38.06 二層 106.95 147.97 119.78 153.62 64.97 64.97 38.06 38.06 恒 載 一層 103.81 148 109.78 149.77 64.97 64.97 56.56 56.56 五層 19.69 34.96 22.02 35.34 20.14 20.14 18.35 18.35 四層 25.64 35.20 29.46 36.17 16.46 16.46 11.82 11.82 三層 25.64 35.20 28.58 36.02 16.46 16.46 12.58 12.58 二層 25.64 35.20 28.70 36.02 16.46 16.46 12.58 12.58 活 載 一層 24.82 35.22 26.32 35.72 17.11 17.11 14.73 14.73 同 AB 跨 豎向均布荷載作用下的框架彎矩圖為圖 14.11，14.12。 大學本科畢業(yè)設計 40 14.7513.26 42.58 4.7570.823615 36.57024819 35.256.8 19.263.4568.9012.0 5310978 74.350.63149.76 6.4132781.6 09 0.82 4.557197862.91362 14.7513.2642.58 4.7570.823615 36.57024819 35.256.8 19.263.4568.9012.0 53110978 74.30.63149.76 6.41327 81.6809 70.824.75 5719762.913623 圖 14.11 豎向均布恒載作用下的框架彎矩圖 大學本科畢業(yè)設計 41 12.92 26.3217.271.3135.7214.73 18.3535.34 2.022.0216.9 12.91 10.52 13.75 28.7014.7236.0258 3.413.26 9.65 10.52 12.915836.02 1.8212.761.5936.17 8.98 13.98 28.5814.84 16.5629.4612.92 26.32 17.27 1.3135.721473 18.3535.342.022.02 16.9 12.91 10.5213.75 28.70 14.72 36.0258 3.4 13.26 965 10.52 12.915836.02 1.8212.761.5936.17 8.98 13.98 28.5814.84 16.5629.46 圖 14.12 豎向均布活載作用下的框架彎矩圖 14.2 梁端剪力和軸力計算 梁端剪力 qmV?? : 2q qmmlVM??左梁 上 均 布 荷 載 引 起 的 剪 力 右梁 端 彎 矩 引 起 的 剪 力 柱軸力 NVP?? :梁 端 剪 力柱 頂 豎 向 集 中 荷 載 具體計算結果見表 14.2,14.3,14.4,11.5,14.6,14.7。 大學本科畢業(yè)設計 42 表 14.2 恒載作用下 AB 梁端剪力計算 層 號 q(kN/m) l(m) ql/2 (kN) ∑M/l(kN ) VA= ql/2- ∑M/l(kN) VB= ql/2+∑M/l(kN) 5 31.34 7.2 112.82 7.09 105.73 119.91 4 35.22 7.2 126.79 4.43 122.36 131.22 3 35.22 7.2 126.79 4.78 122.01 131.57 2 35.22 7.2 126.79 4.70 122.09 131.49 1 35.22 7.2 126.79 5.56 121.23 132.35 表 14.3 恒載作用下 BC 梁端剪力計算 層號 q(kN/m) l(m) ql/2 (kN) ∑M/l(kN ) VA= ql/2- ∑M/l(kN) VB= ql/2+∑M/l(kN) 5 23.67 3.0 29.99 0 29.99 29.99 4 30.69 3.0 29.99 0 29.99 29.99 3 30.69 3.0 29.99 0 29.99 29.99 2 30.69 3.0 29.99 0 29.99 29.99 1 30.69 3.0 29.99 0 29.99 29.99 表 14.4 活載作用下 AB 梁端剪力計算 層號 q(kN/m) l(m) ql/2 (kN) ∑M/l(kN ) VA= ql/2- ∑M/l(kN) VB= ql/2+∑M/l(kN) 5 23.67 7.2 35.51 0 35.51 35.51 4 30.69 7.2 46.04 0 46.04 46.04 3 30.69 7.2 46.04 0 46.04 46.04 2 30.69 7.2 46.04 0 46.04 46.04 1 30.69 7.2 46.04 0 46.04 46.04 表 14.5 活載作用下 BC 梁端剪力計算 大學本科畢業(yè)設計 43 層號 q(kN/m) l(m) ql/2 (kN) ∑M/l(kN ) VA= ql/2- ∑M/l(kN) VB= ql/2+∑M/l(kN) 5 7.50 3.0 11.25 0 11.25 11.25 4 9.37 3.0 14.06 0 14.06 14.06 3 9.37 3.0 14.06 0 14.06 14.06 2 9.37 3.0 14.06 0 14.06 14.06 1 9.37 3.0 14.06 0 14.06 14.06 表 14.6 恒載作用下的剪力和軸力 總剪力 柱軸力 AB 跨 BC 跨 A 柱 B 柱層次 VA VB VB=VC N 頂 N 底 N 頂 N 底 5 105.73 119.91 29.99 216.25 250.38 230.43 264.56 4 122.36 131.22 29.99 365.44 399.57 379.62 413.75 3 122.01 131.57 29.99 514.63 548.75 528.81 562.93 2 122.09 131.49 29.99 663.81 697.94 677.99 712.12 1 121.23 132.35 29.99 813.00 847.13 827.18 861.31 表 14.7 活載作用下的剪力和軸力 總剪力 柱軸力 AB 跨 BC 跨 A 柱 B 柱層次 VA =VB VB=VC N 頂=N 底 N 頂=N 底 5 29.99 11.25 46.53 43.52 4 29.99 14.06 63.07 79.30 3 29.99 14.06 79.61 115.08 2 29.99 14.06 96.15 150.86 1 29.99 14.06 112.69 186.64 大學本科畢業(yè)設計 44 15 風荷載計算 15.1 風荷載側移計算 本設計地區(qū)基本風壓為 20.5/kNm?? ，所設計的建筑地處城市郊區(qū)，風壓高度 變化系數(shù)按 B 類地區(qū)考慮風壓體型系數(shù)迎風面為 1.3，背風面為 0.5。由于房屋 的高度不大。B 為 7.2m。 為了簡化計算，作用在外墻面上的風荷載可進食用作用在屋面梁和樓面梁處的等 效集中荷載代替。作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點處的集中荷載標準值： kz01W()2sijhB????? 計算結果見表 15.1。 表 15.1 集中風荷載標準值 離地高度 Z/m z?z?s?0?/(kN/m2) ih/m j/m kW/kN 18.95 1.23 1.41 1.3 0.5 3.6 1.8 21.91 15.35 1.15 1.34 1.3 0.5 3.6 3.6 25.96 11.75 1.05 1.23 1.3 0.5 3.6 3.6 21.76 8.15 1.0 1.15 1.3 0.5 3.6 3.6 19.38 4.55 1.0 1.05 1.3 0.5 4.55 3.6 20.02 注：對于框架結構也可近似按下式計算其基本自振周期： 2 23 314. 4.T0.25100.5100.3S656? ???????? 。 計算 z?時，取 H=35.40m。查附表得 .?， .?。 風和在作用下的框架側移計算： jjivuD??Δ 框架在風荷載移的計算見表 15.2 大學本科畢業(yè)設計 45 表 15.2 風荷載移的計算 層次 jw/kN jv/kN D?(kN/m) juΔ/m ju/h 5 21.91 21.91 54492 0.0004 1/8954 4 25.96 47.87 54492 0.0009 1/4098 3 21.76 69.63 54492 0.0013 1/2817 2 19.38 89.01 54492 0.0016 1/2204 1 20.02 109.03 42906 0.0025 1/1791 側移驗算： 側移最大值：1/1791﹤1/550 15.2 風荷載內力計算 框架 A 柱、B 柱、C 柱、D 柱的反彎點位置見表 11 和表 12。 風荷載作用下框架各柱桿端彎矩、梁端剪力及柱軸力的計算方法和地震作用下框 架內力計算相同。計算結果見表 15.3,15.4 表 15.3 風荷載作用下 A 軸框架柱剪力和彎矩的計算 層號 Vim/kN yh/m Mc 上 /（kNm） Mc 下 /（kNm） 5 21.91×0.016=0.35 1.26 0.82 0.44 4 47.87×0.016=0.77 1.44 1.67 1.10 3 69.63×0.016=1.11 1.62 2.20 1.80 2 89.01×0.016=1.42 1.8 2.55 2.56 1 109.030.016=2.07 2.96 3.29 6.13 表 15.4 風荷載作用下 B 軸框架柱剪力和彎矩的計算 層號 Vim/kN yh/m Mc 上 /（kNm） Mc 下 /（kNm） 5 21.91×0.030=0.66 1.62 1.32 1.06 4 47.87×0.030=1.44 1.728 2.70 2.48 3 69.63×0.030=2.09 1.8 3.76 3.76 2 89.01×0.030=2.67 1.8 4.80 4.81 1 109.03×0.027=2.94 2.5025 6.01 7.37 結果如圖 15.1 大學本科畢業(yè)設計 46 圖 15.1 風荷載作用下的框架彎矩圖 大學本科畢業(yè)設計 47 圖 15.2 風荷載作用下的框架軸力圖 16 內力組合 16.1 荷載組合 荷載組合簡化如下： （1）恒荷載+活荷載、 （2）恒荷載+風荷載、