【七層】7000平米框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓（開題報告、任務(wù)書、計算書、設(shè)計圖）

【七層】7000平米框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓（開題報告、任務(wù)書、計算書、設(shè)計圖）,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預(yù)覽點開可看。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預(yù)覽,需要原稿請自助充值下載,所見才能所得,請細(xì)心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 I 頁 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的目的是對大學(xué)四年以來所學(xué)的知識進(jìn)行一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和 總結(jié)，以檢驗四年來對專業(yè)知識的掌握程度，同時能進(jìn)一步鞏固和系統(tǒng)化所學(xué) 的知識，為今后的學(xué)習(xí)工作打下良好的基礎(chǔ)。 本設(shè)計為 XX 學(xué)院建工系教學(xué)樓。該工程的建筑面積 7235 ，共 7 層，一2m 層層高為 3.6m，二層以上層高為 3.3m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震 要求為 7 度設(shè)防。 設(shè)計內(nèi)容包括建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計時取第②軸橫向框架進(jìn)行計 算。本論文包括以下內(nèi)容： 一 結(jié)構(gòu)方案的確定。 二 荷載計算，包括恒載、活載、風(fēng)荷載和地震作用。 三 橫向框架內(nèi)力計算、內(nèi)力組合及截面設(shè)計。 四 現(xiàn)澆板，樓梯和基礎(chǔ)的計算。 五 結(jié)束語和參考文獻(xiàn)。 該設(shè)計具有以下特點： 一 在考慮建筑，結(jié)構(gòu)要求的同時考慮了施工要求及可行性。 二 針對不同的荷載特點采用不同的計算方法，對所學(xué)知識進(jìn)行了系統(tǒng)全面 的復(fù)習(xí)。 三 框架計算中運用了理論公式計算又運用了當(dāng)前工程設(shè)計中常用的近似計 算方法。 關(guān)鍵詞： 建筑設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 荷載 內(nèi)力 截面設(shè)計 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 II 頁 Abstract This article is to explain a design of a 7-storey-teaching building in Huanghe Science and Technology shool.The building is reinforced concrete frame structure. will a the layer settle to 3.3m, two above story high of layerses settle to 3.3 and the total area is 7235 square meters.The thesis is written for the whole process of the complete design program,including the following parts: 1. Determination of the structure. 2. The calculation of Load,including dead load,live load,wind load and earthquake load. 3. Interior force calculation and,consititute of the lateral frame and the cross sections design of the components. 4. The structural design of foundation ,stair and slabs. 5 . The end words and the references. The thesis is of some own characters: 1. With the consideration of architecture and structure requirements,it also considers the construction requirements and feasibility. 2. It applies different methods of structural calculation,aiming to different loads. 3. It applies theories formulation and practical formulation in the calculation of certain framework. Keywords： architectural design structural design reinforced concrete frame structure load interior force cross sections’ design XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 1 頁 1 目 錄 摘 要 I ABSTRACTII 1 工程概況 1 1.1 工程概述 1 1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù) 1 1.3 材料選用 1 2 建筑設(shè)計 2 2.1 建筑平面設(shè)計 2 2.2 建筑立面設(shè)計 2 2.3 屋頂設(shè)計 2 3 結(jié)構(gòu)方案的選擇及結(jié)構(gòu)布置 .4 3.1 結(jié)構(gòu)方案 4 3.2 結(jié)構(gòu)布置 4 3.3 柱網(wǎng)尺寸及層高 5 3.4 梁、柱截面尺寸的初步確定 5 3.5 樓板選擇 6 3.6 結(jié)構(gòu)橫向框架的計算簡圖 6 4 豎向荷載作用下的內(nèi)力計算 .7 4.1 計算單元： 7 4.2 恒荷載計算 7 4.3 活荷載計算 11 4.4 恒荷載作用下的內(nèi)力計算 12 4.5 活荷載作用下的內(nèi)力計算 23 5 橫向荷載作用下的內(nèi)力計算 .32 5.1 橫向框架側(cè)移剛度的計算 32 5.2 重力荷載代表值的計算 37 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 2 頁 2 5.3 橫向水平地震荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 43 5.4 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計算 53 6 內(nèi)力調(diào)整 59 6.1 豎向荷載作用下的梁端彎矩調(diào)幅 59 6.2 框架梁內(nèi)力折算至柱邊 60 6.3 柱的內(nèi)力調(diào)整 63 7 內(nèi)力組合及截面設(shè)計 .66 7.1 內(nèi)力組合 66 7.2 截面設(shè)計 75 8 樓板設(shè)計 90 8.1 樓板類型及設(shè)計方法的選擇： 90 8.2 設(shè)計參數(shù) 90 8.3 彎矩計算 91 8.4 截面設(shè)計 95 9 樓梯設(shè)計 98 9.1 設(shè)計資料 98 9.2 梯段板設(shè)計 98 9.3 平臺板設(shè)計 100 9.4 平臺梁的設(shè)計 101 10 基礎(chǔ)設(shè)計 103 10.1 設(shè)計資料 103 10.2 設(shè)計計算 103 參考文獻(xiàn) .106 致謝 107 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 1 頁 1 1 工程概況 1.1 工程概述 建筑地點：鄭州市 XX 科技學(xué)院南校區(qū) 建筑類型：七層教學(xué)樓，現(xiàn)澆框架填充墻結(jié)構(gòu)。 工程簡介：場地面積為 45×35m2 左右，擬建建筑面積約 7000 m2。樓蓋及屋蓋 均采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆樓板厚度取為 100mm，填充墻采 用 200 厚蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊。基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)。 門窗使用： 大門采用玻璃門，其它的為木門，一般門洞尺寸為 1200mm 2100mm，窗全部為鋁合金窗，高為 1.5mm? 地質(zhì)條件：經(jīng)過地質(zhì)勘探部門的確定，擬建場地土類型為中軟場地土，II 類建 筑場地，地震設(shè)防烈度為 7 度。 1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù) 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB 50011－2012 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 GB 50007－2012 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 50010－2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB 50009－2012 建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50105－2010 建筑制圖標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50104－2010 建筑構(gòu)、配件標(biāo)準(zhǔn)圖集 1.3 材料選用 1、柱：采用 C30 混凝土，主筋采用 HRB400 鋼筋，箍筋采用 HPB300 鋼筋； 2、梁：采用 C30 混凝土，主筋采用 HRB400 鋼筋，箍筋采用 HPB300 鋼筋； 3、板：采用 C30 混凝土，鋼筋采用 HRB335； 4、基礎(chǔ)：采用 C20 混凝土，主筋采用 HRB335 鋼筋，構(gòu)造鋼筋采用 HPB300 鋼筋。 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 2 頁 2 2 建筑設(shè)計 2.1 建筑平面設(shè)計 建筑平面設(shè)計主要應(yīng)考慮建筑物所處的環(huán)境及其功能要求，同時又要兼顧 結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)則和合理；此外，考慮到抗震設(shè)計的一些要求，建筑物應(yīng)力 求規(guī)則。具體布置見建筑平面圖。對該平面設(shè)計作如下說明： 1、本設(shè)計柱網(wǎng)上采用 8.4×7.2 和 4.2×3.0m。 2、采用了內(nèi)廊式結(jié)構(gòu)布置。中間走道寬 3.0m，以滿足人流要求。同時設(shè) 有兩部樓梯，兼做消防樓梯。 2.2 建筑立面設(shè)計 結(jié)合平面設(shè)計中框架柱的布置，立面上主要采用豎向劃分，外觀上顯得大 方、挺拔、氣派；同時，考慮到框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，柱間盡量多用窗少用墻，使 窗與柱及窗間墻之間形成了有節(jié)奏的虛實對比，顯得明快、活潑，同時也得到 了良好的采光效果。 2.3 屋頂設(shè)計 屋頂采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)平屋頂，屋頂設(shè)計為上人屋頂，檐口采用 1.2m 高 女兒墻。屋頂還有一個突出的上人出口。 1.排水構(gòu)造：屋面排水采用保溫層找坡，坡度取 2%，設(shè)計為外排水 。 2.保溫構(gòu)造：采用 120 厚的水泥珍珠巖保溫。 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 3 頁 3 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 4 頁 4 3 結(jié)構(gòu)方案的選擇及結(jié)構(gòu)布置 3.1 結(jié)構(gòu)方案 該教學(xué)樓主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)形式。框架結(jié)構(gòu)抗震性能 好，整體性好，建筑平面布置靈活，可以用隔斷墻分割空間，以適應(yīng)不同的使 用功能的要求。正是基于這些優(yōu)點，目前框架結(jié)構(gòu)在辦公樓、教學(xué)樓、商場、 住宅等房屋建筑中廣泛采用。 3.2 結(jié)構(gòu)布置 樓板的均布活載和恒載間接或直接傳至框架梁，再由框架梁傳至框架柱， 最后傳至地基。 建筑的三分之一處均設(shè)有樓梯，有兩部電梯，以解決垂直交通問題。 結(jié)構(gòu)布置圖見圖 2.1： 圖 2.1 框架結(jié)構(gòu)平面布置圖 3.3 柱網(wǎng)尺寸及層高 本教學(xué)樓采用縱向柱距為 8.4m 橫向邊跨為 7.2m，中跨為 3m 的內(nèi)廊式框 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 5 頁 5 架，一層層高為 3.6m，一層以上層高 3.3m。 3.4 梁、柱截面尺寸的初步確定 3.4.1 梁的截面尺寸的初步確定 梁截面的高度：一般取為梁跨度的 1/12～1/8。 橫向框架梁： 邊跨：取 h=l/8~l/12=600~900mm，取為 600mm，寬 b 為 300mm。 中跨：取 h＝600mm，b＝300mm。 縱向框架梁: 取 h=l/8~l/12=700~1050mm，取為 750mm，寬 b 為 300mm。 次梁：取 h= l/14~l/18=400~514，取為 400mm，寬 b 為 200mm 3.4.2 柱的截面尺寸的初步確定 框架柱的面積根據(jù)柱的軸壓比確定： 1、 柱組合的軸壓力設(shè)計值 N=nβFgE 注：n ——樓層層數(shù)。 β——柱軸壓力增大系數(shù)，邊柱取 1.3，不等跨內(nèi)柱取 1.25，等跨內(nèi)柱 取 1.2。 F——算柱的負(fù)載面積。 gE——建筑面積上的重力荷載代表值，可近似的取 14kN/m2。 2、柱的截面尺寸 A c≥N/（ ?Nfc ） 注：? N——軸壓比限值，按三級抗震等級，查 《抗震規(guī)范 》可知取為 0.9。 fc ——軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，對 C30，查得 14.3N/mm2。 對于邊柱 ：Ac≥N/（? Nfc ） =1.3×8.4×3.6×14×103×7／ 0.9×14.3=299345.45 對于中柱：Ac≥N/（? Nfc ）= 1.25×8.4×5.1×14×103×7／ 0.9×14.3=349161.6 取柱子尺寸為： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 6 頁 6 b×h=600mm×600mm 3.5 樓板選擇 板的厚度取 l/40=4200/40=105mm，故本設(shè)計中所有樓板均采用現(xiàn)澆板，板 厚均為 100mm。 3.6 結(jié)構(gòu)橫向框架的計算簡圖 本框架結(jié)構(gòu)采用柱下獨立基礎(chǔ)，選粉質(zhì)粘土為地基持力層，基礎(chǔ)頂面到室 內(nèi)地面 0.8m。橫向框架的計算簡圖見下圖所示，取頂層柱的形心線作為軸線， 2～7 層柱的高度取為 3.3m，底層柱的高度從基礎(chǔ)頂面至樓板， h1=3.6+0.8=4.4m。 圖 2.2 橫向框架計算簡圖 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 7 頁 7 4 豎向荷載作用下的內(nèi)力計算 4.1 計算單元： 取②軸線處的橫向框架為計算單元。 4.2 恒荷載計算 恒荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖所示： 圖 3.2 各層梁上作用的恒荷載 4.2.1 屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面（上人屋面） 屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 3.02kN/ m2 100 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 0.1×25=2.5kN/m2 V 型輕鋼龍骨吊頂 0.25 kN/m2 （二層 9mm 紙面石膏板、有厚 50mm 的巖棉板保溫層） 合計 5.77 kN/m 2 邊跨框架梁自重 0.3×0.6×25=4.5kN/m2 梁外側(cè)粉刷 （0.6-0.1）×0.02×17=0.17 kN/m 2 中跨框架梁自重 0.3×0.6×25=4.5kN/m2 對于第 7 層: q1 和 代表橫梁自重，為均布荷載形式。 q1=0.3×0.6×25+（0.6-0.1）×0.02×17=4.67 kN/m 2 =0.3×0.6×25+（0.6-0.1）×0.02×17=4.67 kN/m 2 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 8 頁 8 q2 和 分別為屋面板和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。 q2=5.77×4.2=24.23 kN/m =5.77×3=17.31 kN/m 4.2.2 屋面框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 P1、P 2 分別由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括主梁自重、次梁 自重、樓板重等重力荷載，計算如下： 邊柱縱向框架梁自重 0.3×0.75×4.2×25=23.625kN 外側(cè)粉刷 0.02×0.5×4.2=0.04 kN 1.2m 高女兒墻自重 1.2×4.2×0.2×5.5=5.54 kN 裝飾 4.2×1.2×0.5+4.2×（1.2+0.2 ）×0.02×17=4.52 kN 梁傳來的屋面自重 0.5×4.2×0.5×4.2×5.77=25.45 kN P1=23.625+0.04+5.54+4.52+25.45=59.175 kN 中柱縱向框架梁自重 0.3×0.75×4.2×25=23.625kN 框架梁傳來的屋面自重 0.5×（42+4.2-3 ） ×1.5×5.77=23.37kN 0.5×4.2×0.5×4.2×5.77=25.45kN P2=23.625+23.37+25.45=72.445kN 集中力矩: M1=P1e1=59.175×(0.5-0.3)/2=5.13 kN·m M2=P2e2=72.445×(0.5-0.3)/2=6.46kN·m 4.2.3 二到六層線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 包括梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載，其荷載的計算方法同第 7 層。 30 厚防滑地磚 0.70 kN/m2 100 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 0.10×25=2.5 kN/m2 V 型輕鋼龍骨吊頂 0.25 kN/m2 合計 3.45 kN/m2 邊跨框架梁及梁側(cè)粉刷 4.67 kN/m2 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 9 頁 9 邊跨填充墻自重 0.25×(3.9-0.6) ×5.5=4.54 kN/m2 內(nèi)墻裝飾 (3.9-0.6) ×2×0.02×17=2.24 kN/m2 中跨框架梁及梁側(cè)粉刷 4.67kN/m2 q1=4.67+4.54+2.24=11.45 kN/m2 =4.67 kN/m2 q2 和 分別為樓面板和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。 q2=3.45×4.2=14.49 kN/m =3.45×3=10.35 kN/m 4.2.4 二到六層框架節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 邊柱縱向框架梁自重 23.625kN 外側(cè)粉刷 0.04 kN 鋼框玻璃窗自重 3.0×2.4×0.4=2.88 kN 窗下墻體自重 0.2×1.0×(4.2-0.45) ×5.5=4.13 kN 裝飾 0.02×1.0×3.75×17+0.5×1.0×4.2=3.38 kN 窗間墻體自重 (1.2-0.45) ×(3.9-0.5-1.0) ×0.2×5.5=1.98 kN 裝飾 (1.2-0.45) ×(3.9-0.5-1.0) ×0.02×17+1.2×2.4×0.5=2.05 kN 框架柱的自重 0.6×0.6×3.6×25=21.94 kN 粉刷 [(0.45+0.50) ×2-0.2×2-0.2-0.45] ×0.02×3.9×17=1.13kN 縱向框架梁傳來的樓面自重 0.5×4.2×0.5×4.2×3.45=15.21kN P1=15.75+0.04+2.88 +4.13 +3.38+1.98+2.05+21.94 +1.13+15.21=74.00kN 中柱縱向框架梁自重 15.75kN 內(nèi)縱墻自重 (3.6-0.45) ×(3.6-0.5) ×0.2×5.5=10.74kN 粉刷 (3.6-0.45) ×(3.6-0.5) ×2×0.02×17=6.64kN 扣除門洞重加上門重 -2×2.4×1.2×(1.78-0.2)=-9.10kN 框架柱自重 21.94kN XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 10 頁 10 粉刷 [(0.45+0.50) ×2-0.2×2-0.2] ×0.02×3.9×17=1.72kN 縱向框架梁傳來的屋面自重 0.5×(4.2+4.2-3) ×1.5×3.45=13.97kN 0.5×4.2×0.5×4.2×3.45=15.21kN P2=15.75+10.74+6.64-9.10+21.94+1.72+13.97+15.21=76.87kN 集中力矩 M1=P1e1=74.00×(0.5-0.3)/2=7.40kN·m M2=P2e2=76.87×(0.5-0.3)/2=7.69kN·m 4.2.5 一層框架以下的荷載 邊柱縱向框架梁自重 15.75 kN 鋼框玻璃窗自重 3.0×2.4×0.4=2.88 kN 窗下墻體自重 0.2×1.0×(4.2-0.5) ×5.5=4.07 kN 裝飾 0.02×1.0×3.7×17+0.5×1.0×4.2=3.36kN 窗間墻體自重 (1.2-0.5) ×(3.9-0.5-1.0) ×0.2×5.5=1.85 kN 裝飾 (1.2-0.45) ×(3.9-0.5-1.0) ×0.02×17+1.2×2.4×0.5=2.05 kN 框架柱的自重 0. 5×0.55×5.4×25=37.13kN 粉刷 [(0. 5+0.55) ×2-0.2×2-0.2-0. 5] ×0.02×5.4×17=1.84kN P1=15.75+2.88+4.07 +3.36+1.85 +2.05+37.13+1.84=68.89kN 中柱縱向框架梁自重 15.75kN 內(nèi)縱墻自重 (4.2-0.45) ×(3.9-0.5) ×0.2×5.5=14.03kN 粉刷 (4.2-0.45) ×(3.9-0.5) ×2×0.02×17=8.67kN 扣除門洞重加上門重 -2×2.4×1.2×(1.78-0.2)=-9.10kN 框架柱自重 37.13kN 粉刷 [(0.5+0.55) ×2-0.2×2-0.2] ×0.02×5.4×17=2.75kN P2=15.75+14.03+8.67-9.10+37.13+2.75=69.23kN XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 11 頁 11 4.3 活荷載計算 圖 3.3 各層梁上作用的活荷載 4.3.1 第 7 層上的活載計算 q2=2.0×4.2=8.4 kN/m2 =2.0×3.0=6.0 kN/m2 P1=0.5×4.2×0.5×4.2×2.0=8.82 kN/m2 P2=[0.5×(4.2+4.2-3.0) ×1.5+0.25×4.2×4.2] ×2.0=16.92 kN/m2 集中力矩: M1=P1e1=8.82×(0.5-0.3)/2=0.88kN·m M2=P2e2=16.92×(0.5-0.3)/2=1.69 kN·m 同理，在屋面雪荷載的作用下： q2=0.47×4.2=1.97 kN/m2 =0.47×3.0=1.41 kN/m2 P1=0.5×4.2×0.5×4.2×0.47=2.07 kN/m2 P2=[0.5×(4.2+4.2-3.0) ×1.5+0.25×4.2×4.2] ×0.47=3.98 kN/m2 集中力矩: M1=P1e1=2.07×(0.5-0.3)/2=0.21kN·m M2=P2e2=3.98×(0.5-0.3)/2=0.40 kN·m 4.3.2 第 1-6 層上的活載計算 q2=2.0×4.2=8.4 kN/m2 =2.5×3.0=7.5 kN/m2 P1=0.5×4.2×0.5×4.2×2.0=8.82 kN/m2 P2=0.5×(4.2+4.2-3.0) ×1.5×2.5+0.25×4.2×4.2 ×2.0=18.95 kN/m2 集中力矩: XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 12 頁 12 M1=P1e1=8.82×(0.5-0.3)/2=0.88kN·m M2=P2e2=19.95×(0.5-0.3)/2=1.90kN·m 將計算結(jié)果匯總?cè)缦聝杀恚?表 3.1 橫向框架恒載匯總表 層次 q1(kN/m) (kN/m) q2(kN/m) (kN/m) P1(kN) P2(kN) M1(kN·m) M2(kN·m) 7 4.67 4.67 24.23 17.31 51.30 64.57 5.13 6.46 1~6 11.45 4.67 14.49 10.35 74.00 76.87 7.40 7.69 表 3.2 橫向框架活載匯總表 層次 q2(kN/m) (kN/m) P1(kN) P2(kN) M1(kN·m) M2(kN·m) 7 8.40 6.0 8.82 16.92 0.88 1.69 1~6 8.4 7.5 8.82 18.95 0.88 1.90 注：表中括號內(nèi)數(shù)值對應(yīng)于屋面雪荷載作用情況。 4.4 恒荷載作用下的內(nèi)力計算 （用力矩二次分配法計算恒載作用下框架的彎矩） 4.4.1 桿的等效荷載計算 將梯形或三角形分布荷載按固端彎矩等效的原則折算成均布荷載： 圖 3.4 豎向荷載等效 梯形荷載折算公式： 23'1()epp???? 其中： ； 012l?? 為梯形分布荷載的最大值。'p 三角形荷載折算公式： '58ep? 其中： 為三角形分布荷載的最大值。' a、頂層邊跨： 1420.927??? XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 13 頁 13 234.67(10.9.)4.27./ep kNm??????? b、頂層中跨： 53./8e kNm? c、中間層邊跨： 1420.927??? 3.5(.0.)14.925.07/ep kNm????? d、中間層邊跨： 4.671.3./8e kNm??? 表 3.3 橫向框架恒載的等效均布荷載 層次 q1(kN/m) (kN/m) q2(kN/m) (kN/m) qb(kN/m) qz(kN/m) 7 4.67 4.67 24.23 17.31 27.44 15.49 1~6 11.45 4.67 14.49 10.35 25.07 11.14 4.4.2 桿的固端彎矩的計算 由以上所求均布荷載，可按下式求各桿固端彎矩： 兩端固支： 其中 與 意義見下圖： 2,1CDqlm??CDm 一端固支，一端滑動固支： ， 其中 與 意義見下圖： 23CDl26ql??CDm 圖 3.5 固端彎矩示意圖 圖 3.6 固端彎矩示意圖 由此，可計算各個桿件固端彎矩，標(biāo)繪于計算簡圖上。 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 14 頁 14 4.4.3 分配系數(shù) 分配系數(shù)計算公式： 1iiniS??? 其中： 為轉(zhuǎn)動剛度，兩端固支桿 ，一端固支，一端滑動固支桿iS4ii? n 為該節(jié)點所連接的桿件數(shù)。 線剛度的計算見下表： 表 3.4 梁線剛度的計算 跨度（m） Ec I0 I=2I0 ib=EI/L 7.2 3×107 5.40×10-3 1.08×10-2 4.50×104 3.0 3×107 5.40×10-3 1.08×10-2 10.8×104 表 3.5 柱線剛度的計算 層次 柱截面（mm×mm） 高度 （ m） Ec I iz=EI/L 2~7 600×600 3.3 3×107 4.69×10-3 3.61×104 1 600×600 4.4 3×107 6.93×10-3 3.85×104 由此計算出各個桿件分配系數(shù)，標(biāo)繪于計算簡圖上。然后利用力矩二次分 配法計算第②軸框架桿端彎矩。 注：圖中單線條表示分配結(jié)束，虛線框內(nèi)表示固端彎矩，雙線條表示最終 桿端彎矩。節(jié)點外彎矩以順時針為正，逆時針為負(fù)，標(biāo)繪于計算簡圖上。 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 15 頁 15 4.4.4 計算過程 圖 3.7 彎矩二次分配法的計算過程 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 16 頁 16 4.4.5 跨中彎矩的計算 跨中彎矩的計算如下計算： 對于第七層的 CD 跨和 DE 跨：2171.6809.3.47.2k8CDMNm?????? MDE=43.04kN·m (二次分配法的滑動端彎矩) 同理，可計算出其他的跨中彎矩計算，結(jié)果見下表： 表 3.6 恒荷載作用下的跨中彎矩 層號 CD 跨 DE 跨 7 -87.32 43.04 6 -63.90 23.73 5 -66.24 24.90 4 -66.24 24.90 3 -66.24 24.90 2 -66.30 24.47 1 -70.15 27.40 恒荷載作用下的彎矩圖如下所示： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 17 頁 17 圖 3.8 恒荷載作用下的彎矩圖 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 18 頁 18 4.4.6 梁端剪力 圖 3.9 梁端剪力示意圖 1()2lrblbqVM???lrbrb 下面以恒載作用下，第 7 層梁端剪力為例，說明計算過程 第 7 層框架梁邊跨 CD 的梁端彎矩為-71.68kN·m 和 109.30kN·m。根據(jù)公式。 計算梁端剪力： 1()27.4(71.6809.3).56k.2llrbbqVMN??????r1()7.4(71.6809.3)14.0k2.lrbbql??????? 第 7 層框架梁邊跨 DE 的梁端彎矩為-60.46kN·m 和 60.46kN·m。根據(jù)公式。 計算梁端剪力。 1()25.49360.4.)23.4kllrbbqVMN????? r1()25.9360.4.)23.4klrbbql??????? 同理可以計算出其它的梁端剪力，結(jié)果如下： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 19 頁 19 表 3.7 恒載作用下軸線處梁端剪力 固端彎矩（kN·m） 桿端剪力（kN） 梁類型 層號 梁長（m ） 外荷載 q（ kN/m ） 左 右 左 右 7 7.2 27.44 -71.68 109.30 93.56 -104.01 6 7.2 25.07 -92.69 104.42 88.62 -91.88 5 7.2 25.07 -88.96 103.45 88.24 -92.26 4 7.2 25.07 -88.96 103.45 88.24 -92.26 3 7.2 25.07 -88.96 103.45 88.24 -92.26 2 7.2 25.07 -88.84 103.41 88.23 -92.28 邊梁 1 7.2 25.07 -83.64 100.97 87.85 -92.66 7 3.0 15.49 -60.46 60.46 23.24 -23.24 6 3.0 11.14 -36.26 36.26 16.71 -16.71 5 3.0 11.14 -37.43 37.43 16.71 -16.71 4 3.0 11.14 -37.43 37.43 16.71 -16.71 3 3.0 11.14 -37.43 37.43 16.71 -16.71 2 3.0 11.14 -37.47 37.47 16.71 -16.71 中跨 1 3.0 11.14 -39.93 39.93 16.71 -16.71 4.4.7 柱的桿端剪力 已知柱的兩端彎矩，且柱高范圍內(nèi)無其他橫向力?？梢愿鶕?jù)以下公式計算 柱的桿端剪力： ubcMVl?? 表 3.8 恒載作用下軸線處柱端剪力 固端彎矩 桿端剪力柱類型 層號 柱高 （ m） 上 下 上 下 7 3.3 66.55 47.49 -29.24 -29.24 6 3.3 37.79 40.78 -20.15 -20.15 5 3.3 40.78 40.78 -20.91 -20.91 4 3.3 40.78 40.78 -20.91 -20.91 3 3.3 40.78 40.88 -20.94 -20.94 2 3.3 40.57 44.91 -21.92 -21.92 C 軸柱 1 4.4 31.33 15.66 -8.70 -8.70 7 3.3 -42.38 -32.08 19.09 19.09 6 3.3 -28.38 -29.16 14.75 14.75 5 3.3 -29.16 -29.16 14.95 14.95 4 3.3 -29.16 -29.16 14.95 14.95 3 3.3 -29.16 -29.19 14.96 14.96 2 3.3 -29.06 -30.84 15.36 15.36 D 軸柱 1 4.4 -22.51 -11.26 6.25 6.25 恒荷載作用下的剪力圖如下所示： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 20 頁 20 圖 3.10 恒荷載作用下的剪力圖 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 21 頁 21 4.4.8 軸力計算 根據(jù)配筋計算需要，只需求出柱的軸力即可，而不需求出梁軸力。以第七 層框架柱邊柱（C 柱）的柱端剪力： 柱頂軸力：上部結(jié)構(gòu)傳來的軸力： P1=51.30kN 軸力：N=51.30+93.56=144.86kN 柱底軸力：上部結(jié)構(gòu)傳來的軸力： P=51.30+21.94+1.13=74.37kN 軸力：N=74.37+93.56=167.93kN 第七層框架柱中柱（D 柱）的柱端剪力： 柱頂軸力：上部結(jié)構(gòu)傳來的軸力： P2=64.57kN 柱頂軸力：N=64.57+104.01+23.24=191.82kN 柱底軸力：上部結(jié)構(gòu)傳來的軸力： P=64.57+21.94+1.13=87.64kN 柱底軸力:N=87.64+23.24+104.01=214.89kN 其他層梁端剪力和柱軸力見下表： 表 3.9 恒載作用下柱中軸力 鄰梁剪力（kN） 柱中軸力（kN）柱類型 層號 柱頂集中力 （ kN） 左梁 右梁 柱頂 柱底 7 51.30 0 93.56 144.86 167.93 6 74.00 0 88.62 307.48 353.62 5 74.00 0 88.24 469.72 538.93 4 74.00 0 88.24 631.96 724.24 3 74.00 0 88.24 794.20 909.55 2 74.00 0 88.23 956.43 1094.85 C 柱 1 74.00 0 87.85 1118.27 1325.58 7 64.57 104.01 23.24 191.81 214.88 6 76.87 91.88 16.71 377.28 423.42 5 76.87 92.26 16.71 563.12 632.33 4 76.87 92.26 16.71 748.96 841.24 3 76.87 92.26 16.71 934.81 1050.16 2 76.87 92.28 16.71 1120.66 1259.08 D 柱 1 76.87 92.66 16.71 1306.90 1514.55 恒荷載作用下的軸力圖如下所示： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 22 頁 22 圖 3.11 恒荷載作用下的軸力圖 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 23 頁 23 4.5 活荷載作用下的內(nèi)力計算 4.5.1 計算桿固端彎矩： 將梯形或三角形分布荷載按固端彎矩等效的原則折算成均布荷載： 梯形荷載折算公式： 23'1()epp???? 其中： ； 012l?? 為梯形分布荷載的最大值。'p 三角形荷載折算公式： '58ep? 其中： 為三角形分布荷載的最大值。' a、頂層邊跨： 1420.927??? 3()8.471/epkNm???? b、頂層中跨： 56.07/8ekNm?? c、中間層邊跨： 142.9270? 3()8.471/epkNm?????? d、中間層中跨： 57.469/8ekNm 等效均布活荷載匯總于下表： 表 3.10 橫向框架活載的等效均布荷載 層號 q2 q‘2 qb qz 7 8.4 6.0 7.18 3.75 1~6 8.4 7.5 7.18 4.69 4.5.2 計算固端彎矩 由以上所求均布荷載，可按下式求各桿固端彎矩： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 24 頁 24 兩段固支： 其中 與 意義見下圖： 2,1CDqlm??CDm 一端固支，一端滑動固支： ， 其中 與 意義 23l??26ql??CDm 見下圖： 圖 3.12 固端彎矩示意圖 圖 3.13 固端彎矩示意圖 由此，可計算各個桿件固端彎矩，標(biāo)繪于計算簡圖上。 4.5.3 分配系數(shù) 分配系數(shù)計算公式： 1iiniS??? 其中： 為轉(zhuǎn)動剛度，兩端固支桿 ，一端固支，一端滑動固支桿iS4ii? n 為該節(jié)點所連接的桿件數(shù)。 由此計算出各個桿件分配系數(shù)，標(biāo)繪于計算簡圖上。然后利用力矩二次分 配法計算第②軸框架桿端彎矩。 注：圖中單線條表示分配結(jié)束，虛線框內(nèi)表示固端彎矩，雙線條表示最終 桿端彎矩。節(jié)點外彎矩以順時針為正，逆時針為負(fù)，標(biāo)繪于計算簡圖上。 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 25 頁 25 4.5.4 計算過程 圖 3.14 彎矩二次分配法計算過程 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 26 頁 26 4.5.5 跨中彎矩的計算 方法同恒荷載作用下的跨中彎矩計算。 表 3.11 活荷載作用下的跨中彎矩 層號 CD 跨 EF 跨 7 -22.78 11.46 6 -18.49 6.17 5 -19.00 6.44 4 -19.00 6.44 3 -19.00 6.44 2 -19.02 6.45 1 -20.14 7.13 活荷載作用下的彎矩圖如下圖所示： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 27 頁 27 圖 3.15 活荷載作用下的彎矩圖 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 28 頁 28 4.5.6 梁端剪力 計算方法與荷載的相同。 表 3.12 活載作用下軸線處梁端剪力 固端彎矩 桿端剪力（kN）梁類型 層號 梁長 （ m） 外荷載 q 左 右 左 右 7 7.2 7.18 -18.84 28.66 24.48 -27.21 6 7.2 7.18 -25.88 30.19 25.25 -26.45 5 7.2 7.18 -25.08 29.97 25.17 -26.53 4 7.2 7.18 -25.08 29.97 25.17 -26.53 3 7.2 7.18 -25.08 29.97 25.17 -26.53 2 7.2 7.18 -25.05 29.96 25.17 -26.53 邊梁 1 7.2 7.18 -23.49 29.28 25.04 -26.65 7 3.0 3.75 -15.67 15.67 5.63 -5.63 6 3.0 4.69 -11.45 11.45 7.04 -7.04 5 3.0 4.69 -11.71 11.71 7.04 -7.04 4 3.0 4.69 -11.71 11.71 7.04 -7.04 3 3.0 4.69 -11.71 11.71 7.04 -7.04 2 3.0 4.69 -11.73 11.73 7.04 -7.04 中跨 1 3.0 4.69 -12.40 12.40 7.04 -7.04 4.5.7 柱的桿端剪力 方法同恒荷載作用下的計算。 表 3.13 活載作用下軸線處柱端剪力 固端彎矩 桿端剪力柱類型 層號 柱高 （ m） 上 下 上 下 7 3.3 17.96 13.53 -8.07 -8.07 6 3.3 11.47 12.10 -6.04 -6.04 5 3.3 12.10 12.10 -6.21 -6.21 4 3.3 12.10 12.10 -6.21 -6.21 3 3.3 12.10 12.13 -6.21 -6.21 2 3.3 12.04 13.34 -6.51 -6.51 C 軸柱 1 4.4 9.28 4.64 -2.58 -2.58 7 3.3 -11.30 -8.84 5.16 5.16 6 3.3 -8.00 -8.18 4.15 4.15 5 3.3 -8.18 -8.18 4.19 4.19 4 3.3 -8.18 -8.18 4.19 4.19 3 3.3 -8.18 -8.19 4.20 4.20 2 3.3 -8.15 -8.64 4.31 4.31 D 軸柱 1 4.4 -6.34 -3.17 1.76 1.76 活荷載作用下的剪力圖如下圖所示： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 29 頁 29 圖 3.16 活荷載作用下的剪力圖 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 30 頁 30 4.5.8 軸力計算 計算方法同恒荷載，沒有柱子的軸力，柱中軸力沿柱子不變。 表 3.14 活載作用下柱中軸力 鄰梁剪力（kN）柱類型 層號 柱頂集中 力（kN） 左梁 右梁 柱中軸力 （ kN） 7 8.82 0 24.48 33.30 6 8.22 0 25.25 66.77 5 8.22 0 25.17 100.16 4 8.22 0 25.17 133.55 3 8.22 0 25.17 166.94 2 8.22 0 25.17 200.32 C 柱 1 8.22 0 25.04 233.59 7 16.92 27.21 5.63 49.76 6 18.95 26.45 7.04 102.19 5 18.95 26.53 7.04 154.70 4 18.95 26.53 7.04 207.21 3 18.95 26.53 7.04 259.73 2 18.95 26.53 7.04 312.24 D 柱 1 18.95 26.65 7.04 364.88 活荷載作用下的軸力圖如下所示： XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 31 頁 31 圖 3.17 活荷載作用下柱的軸力圖 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 32 頁 32 5 橫向荷載作用下的內(nèi)力計算 5.1 橫向框架側(cè)移剛度的計算 5.1.1 橫梁線剛度 i b 的計算 表 4.1 橫梁線剛度 類別 Ec（10 4N/mm2） b×h(mm×mm) I0(109mm4) l(mm) EcI0/l(1010N·mm） 1.5EcI0/l(1010N·mm） 2EcI0/l(1010N·mm） 邊跨 3.0 300×600 5.40 7200 2.25 3.375 4.50 中跨 3.0 300×600 5.40 3000 5.40 8.10 10.80 5.1.2 柱線剛度 i c 的計算 表 4.2 柱的線剛度 層次 hc(mm) Ec（10 4N/mm2） b×h(mm×mm) Ic(109mm4) EcIc/hc(1010N·mm） 1 4400 3.0 600×600 6.93 3.85 2~6 3300 3.0 600×600 4.69 3.61 5.1.3 柱的側(cè)移剛度的計算 1、中框架柱側(cè)移剛度計算 邊柱: 底層 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.257 D=αc×12×ic/h2 =0.257×12×3.85×1010/54002 =8350N/mm 2～7 層 αc=K/(2+K)=0.384 D=αc×12×ic/h2 =0.384×12×3.61×1010/39002 =10936N/mm XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 33 頁 33 中柱: 底層 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.749 D=αc×12×ic/h2 =0.749×12×3.85×1010/54002 =11865N/mm 2～7 層 αc=K/(2+K)=0.679 D=αc×12×ic/h2 =0.679×12×3.61×1010/39002 =19350N/mm 圖 4.1 中框架柱的側(cè)移剛度計算簡圖 2、 邊框架柱側(cè)移剛度 邊柱： 底層： αc=(0.5+K)/(2+K)=0.479 D=αc×12×ic/h2 =0.479×12×3.85×1010/54002 =7582N/mm 2～7 層 αc=K/(2+K)=0.319 D=αc×12×ic/h2 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 34 頁 34 =0.319×12×3.61×1010/39002 =9073N/mm 中柱： 底層： αc=(0.5+K)/(2+K)=0.699 D=αc×12×ic/h2 =0.699×12×3.85×1010/54002 =11072N/mm 2～7 層 αc=K/(2+K)=0.614 D=αc×12×ic/h2 =0.614×12×3.61×1010/39002 =17482N/mm 圖 4.2 邊框架柱的側(cè)移剛度計算簡圖 （3）樓梯電梯間柱子的側(cè)移剛度 C-4，C-8，C-9 底層： αc=(0.5+K)/(2+K)=0.736 D=αc×12×ic/h2 =0.736×12×3.85×1010/54002 =11661N/mm 2～7 層 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 35 頁 35 αc=K/(2+K)=0.663 D=αc×12×ic/h2 =0.663×12×3.61×1010/39002 =18870N/mm C-5 底層： αc=(0.5+K)/(2+K)=0.722 D=αc×12×ic/h2 =0.722×12×3.85×1010/54002 =11434N/mm 2～7 層 αc=K/(2+K)=0.644 D=αc×12×ic/h2 =0.644×12×3.61×1010/39002 =18336N/mm D-4，D-8，D-9 與邊框架邊柱相同。 D-5 底層： αc=(0.5+K)/(2+K)=0.420 D=αc×12×ic/h2 =0.420×12×3.85×1010/54002 =6648N/mm 2～7 層 0.623 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 36 頁 36 αc=K/(2+K)=0.238 D=αc×12×ic/h2 =0.238×12×3.61×1010/39002 =6767N/mm 圖 4.3 樓電梯間處柱的側(cè)移剛度計算簡圖 根據(jù)以上計算，總結(jié)如下： 表 4.3 中框架柱側(cè)移剛度 D 值 邊柱（18 根） 中柱（18 根）層號 K ?c D K ?c D ∑ D 1 1.169 0.527 8350 3.974 0.749 11865 363870 2~7 1.247 0.384 10936 4.238 0.679 19350 545148 XX 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第 37 頁 37 表 4.4 邊框架柱側(cè)移剛度 D 值 邊柱（4 根） 中柱（4 根）層號 K ?c D K ?c D ∑ D 1 0.877 0.479 7582 2.981 0.699 11072 74616 2~7 0.935 0.319 9073 3.179 0.614 17482 106220 表 4.5 C 柱處樓梯電梯間框架住側(cè)移剛度 D 值 C-4，C-8，C-9 C-5層號 K ?c D K ?c D ∑ D 1 3.682 0.736 116611 3.39 0.722 11434 361267 2~7 3.927 0.663 18870 3.615 0.644 18336 74946 表 4.6 D 柱處電梯樓梯間框架住側(cè)移剛度 D 值 D-4，D-8，D-9 D-5層號 K ?c D K ?c D ∑ D 1 0.877 0.479 7582 0.584 0.42 6648 29394 2~7 0.935 0.319 9073 0.623 0.238 6767 33986 將上面不同情況下同層框架柱側(cè)移剛度相加，即可得框架各層層間側(cè)移剛 度 見下表D? 表 4.7 橫向框架橫向側(cè)移剛度 層號 1 2 3 4 5 6 7 829147 760300 760300 760300 760300 760300 760300 由上表可知：∑D 1/∑D 2=829147/760300=1.0910.7，故該框架為規(guī)則框架。 5.2 重力荷載代表值的計算 5.2.1 資料準(zhǔn)備 屋面及樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 5.77kN/m 2 1～6 層樓面 3.45 kN/m 2 屋面及樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值: 上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0 kN/m2 樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0 kN/m2 走廊樓面活荷載 2.5 kN/m2 屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值