【四層】5000平米框架結(jié)構(gòu)高校教學(xué)樓（設(shè)計(jì)建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、計(jì)算書(shū)）

【四層】5000平米框架結(jié)構(gòu)高校教學(xué)樓（設(shè)計(jì)建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、計(jì)算書(shū)）,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預(yù)覽點(diǎn)開(kāi)可看。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無(wú)水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開(kāi)預(yù)覽,需要原稿請(qǐng)自助充值下載,所見(jiàn)才能所得,請(qǐng)細(xì)心查看有疑問(wèn)可以咨詢(xún)QQ：11970985或197216396 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 I 頁(yè) 共 I 頁(yè) 目 錄 1 緒論 .1 2 建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明 .2 2.1 建筑物功能與特點(diǎn) .2 2.2 建筑做法 .5 3 PKPM 設(shè)計(jì) 8 3.1 確定結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件的截面尺寸 .8 3.2 輸入荷載的計(jì)算 11 3.3 PMCAD 參數(shù)選取 13 3.4 PKPM 電算流程 .14 3.5 計(jì)算結(jié)構(gòu)分析 15 4 一榀框架設(shè)計(jì) 16 4.1 計(jì)算單元的選擇： 16 4.2 一榀框架計(jì)算簡(jiǎn)圖確定 17 4.3 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 17 4.4 橫向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 36 4.5 內(nèi)力組合 49 5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與計(jì)算 67 5.1 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 67 5.2 墻下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 71 6 零星構(gòu)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 72 6.1 次梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 72 6.2 樓板的設(shè)計(jì)與計(jì)算 75 6.3 樓梯的設(shè)計(jì)與計(jì)算 76 結(jié)束語(yǔ) .81 致 謝 .82 參 考 文 獻(xiàn) 83 附圖 1 三層梁柱尺寸 .84 附圖 2 樓面荷載 .85 附圖 3 樓板面積圖 .86 附圖 4 梁柱配筋 .87 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 1 頁(yè) 共 87 頁(yè) 1 緒論 本設(shè)計(jì)的課題是常州市某職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建筑面積 ，結(jié)構(gòu)為 4 層。建筑標(biāo)高為 ，標(biāo)準(zhǔn)層層高為 ，底層層高為24.53m16.m3.9m ，室內(nèi)外高差為 。建筑設(shè)計(jì)等級(jí)為三級(jí)，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)90.5 一標(biāo)準(zhǔn)》 （GB50068-2001） ，使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。相關(guān)設(shè) 計(jì)技術(shù)參數(shù)如下： (1)工程氣象條件： 基本風(fēng)壓為 ；基本雪壓為20.4kN20.35kN (2)工程地質(zhì)條件：該場(chǎng)地平整，場(chǎng)地土類(lèi)型為中硬場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ 類(lèi)。場(chǎng)地內(nèi)第一層土為素填土，0.45-0.85m，平均 0.5m，不均質(zhì)，為不良工程地質(zhì) 層，第二層為中等壓縮性中低強(qiáng)度粉土，分布均勻穩(wěn)定，地基土承載力特征值 ，可為持力層；地下水位埋深 3.97～4.03 米，地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕190akfP? 性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。 (3)工程抗震信息：該工程位于抗震設(shè)防區(qū)，抗震設(shè)防烈度為 7°，設(shè)計(jì)基本加 速度為 0.1g，地震分組為第一組。 (4)荷載取值：按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 （GB50009-2001 ）確定。 結(jié)構(gòu)形式：本設(shè)計(jì)采用框架結(jié)構(gòu)。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)有：框架結(jié)構(gòu)是由鋼 筋混凝土主梁、次梁和柱形成的框架作為建筑物的骨架，梁和柱之間的連接為剛性 結(jié)點(diǎn)。屋蓋、樓板上的荷載通過(guò)板傳遞給梁，由梁傳遞到柱，由柱傳遞到基礎(chǔ)?？?架結(jié)構(gòu)的墻體全部為自承重墻，只起分隔和圍護(hù)作用，磚墻的重量通過(guò)梁、板傳給 柱。有時(shí)填充墻的剛度大于豎向柱的剛度，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震極為不利，所以宜采用焦渣 磚作填充墻，減少結(jié)構(gòu)的自重和荷載，減弱隔墻的剛度?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是不受樓 板跨度的限制，能為建筑提供靈活的使用空間?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中梁柱構(gòu)件截面較小，因 此框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都較低，它的受力特點(diǎn)類(lèi)似于豎向懸臂剪切梁，樓層越 高，水平位移越慢，高層框架在縱橫兩個(gè)方向都承受很大的水平力，這時(shí)現(xiàn)澆樓面 也作為梁共同工作的，裝配整體式樓面的作用則不考慮。為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力， 設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下原則：“ 強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件” 。框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成：屋 蓋與樓板、框架梁、框架柱、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 2 頁(yè) 共 87 頁(yè) 2 建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明 建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)以人為本的設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)中應(yīng)以實(shí)用為基礎(chǔ)，充分考慮功能 上的實(shí)用要求，包括功能分區(qū)、人體尺度、家具尺度、空間設(shè)計(jì)、流線組織等，滿 足人們居住、生活、工作、學(xué)習(xí)等不同需要，真正做到合理、舒適、可行 [1]。建筑 物的設(shè)計(jì)和建造直接受到自然環(huán)境條件的影響和制約，這也是決定建筑設(shè)計(jì)的一個(gè) 重要方面，關(guān)系到建筑物的平面布置、形體組合、立面造型等。 2.1 建筑物功能與特點(diǎn) 建筑功能是指建筑的使用要求。不同的建筑有各自不同的使用要求。隨著社會(huì) 的發(fā)展和人類(lèi)物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，建筑的功能要求也在日益復(fù)雜化。滿 足建筑物的功能要求，為人們的工作和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境，是建筑設(shè)計(jì)的首要任 務(wù)。例如本設(shè)計(jì)的是學(xué)校教學(xué)樓，首先要考慮滿足教學(xué)活動(dòng)的需要，教室設(shè)置應(yīng)分 班合理，采光通風(fēng)良好，同時(shí)還要合理安排教師備課、辦公、儲(chǔ)藏和廁所等行政管 理和輔助用房。 2.1.1 建筑平面設(shè)計(jì) 建筑平面設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮建筑物所處的環(huán)境及其功能要求，同時(shí)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(jì)的一些要求，建筑物應(yīng)力求規(guī)則 [2]。 因此，本次設(shè)計(jì)在平面上采用“凹”字形、內(nèi)廊,外廊相結(jié)合式的平面布置。具體布 置見(jiàn)建筑平面圖 2.1。對(duì)該平面設(shè)計(jì)作如下說(shuō)明：本設(shè)計(jì)柱網(wǎng)上采用 6.3m×8.1m 和 8.1m×8.4m。走廊采用了內(nèi)廊外廊相結(jié)合式結(jié)構(gòu)布置。內(nèi)廊寬 3.3m，外廊寬 3.6m 以滿足人流要求。同時(shí)設(shè)有兩部樓梯，兼做消防樓梯。其平面圖詳見(jiàn)建施圖-02。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 3 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 2.1 建筑平面圖 2.1.2 立面設(shè)計(jì) 結(jié)合平面設(shè)計(jì)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(shí)，考慮到框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，柱間全開(kāi)窗不用墻，使窗與柱形成了 有節(jié)奏的虛實(shí)對(duì)比，顯得明快、活潑，同時(shí)也得到了良好的采光效果。大門(mén)設(shè)于正 中間，使整個(gè)建筑物顯得美觀大方。大門(mén)設(shè)有左右兩扇門(mén)，使整個(gè)大門(mén)顯得大氣； 雨蓬的運(yùn)用，和大門(mén)的設(shè)置一同起到了突出主要入口功能，起到了吸引人流導(dǎo)向的 作用，具體見(jiàn)圖 2.2。 圖 2.2 建筑立面圖 2.1.3 剖面設(shè)計(jì) 該建筑為教學(xué)樓，對(duì)采光、層高要滿足一定的要求。通過(guò)剖面設(shè)計(jì)來(lái)確定建筑 物各部分的高度，建筑層數(shù)，如圖 2.3。一般的剖面設(shè)計(jì)包括：確定房間的剖面形 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 4 頁(yè) 共 87 頁(yè) 狀、尺寸及比例關(guān)系；確定房屋的層數(shù)和各部分的標(biāo)高；解決天然采光、自然通風(fēng) 等建筑構(gòu)造方案；進(jìn)行房間豎向空間的組合，研究建筑空間的利用。 圖 2.3 建筑剖面圖 2.1.4 屋面 屋頂采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)平屋頂，屋頂設(shè)計(jì)為不上人屋頂，檐口采用 1.2m 高 女兒墻。其排水方式采用有組織排水：采用保溫層找坡，坡度取 2%，設(shè)計(jì)為內(nèi)排 水，雨水經(jīng)由天溝、雨水口、雨水管等排水裝置引導(dǎo)至地面管溝。如圖 2.4。防水 構(gòu)造：采用不上人屋面，剛性、柔性防水綜合使用。保溫構(gòu)造：采用 30 厚的綠豆 砂保溫。 圖 2.4 屋面平面圖 2.1.5 防火 根據(jù)使用性質(zhì)、重要程度及火災(zāi)危險(xiǎn)性等方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)的學(xué)校教學(xué)樓 可采用三級(jí)耐火等級(jí)。防火等級(jí)為二級(jí)，根據(jù)《GB 50045-95DE》的規(guī)定，按建筑 的使用功能、建筑規(guī)模、滿足安全疏散距離房門(mén)至外部出口或封閉樓梯間最大距離 小于 ，房間設(shè)前后兩個(gè)門(mén)，滿足防火要求；室內(nèi)消火栓設(shè)在走廊兩側(cè),每層兩側(cè)m35 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 5 頁(yè) 共 87 頁(yè) 及中間設(shè) 3 個(gè)消火栓，最大間距 ,滿足間距 的要求 [3]。m2550 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 6 頁(yè) 共 87 頁(yè) 2.2 建筑做法 工程做法是建筑工程中十分重要的內(nèi)容之一，它詳細(xì)介紹了建筑中主要構(gòu)件的 做法，具體包括屋面做法，樓面做法，內(nèi)外墻做法，散水做法等 [4]。一般建筑工程 對(duì)地面及墻面都要進(jìn)行裝飾，裝飾面多用抹灰砂漿，而且是分層抹上去。底層（也 叫找平層）中層（也叫結(jié)合層）表層（也叫裝飾層） ，結(jié)合層就是承下啟下的作用， 連接底層與面層的作用，一般施工對(duì)結(jié)合層砂漿要求比較粘稠。 (1)屋面、樓面做法 屋頂是房屋最上部起覆蓋作用的外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其主要作用是用以抵御自然界 的風(fēng)霜雨雪、日曬、氣溫變化和其他外界的不利因素，以使屋頂覆蓋下的空間有一 個(gè)良好的使用環(huán)境。本設(shè)計(jì)中采用柔性防水，具體做法如下： (a)磚墩漿砌架空隔熱 35mm 厚鋼筋混凝土板 (b)20mm 厚水泥砂漿抹面 (c)一氈二油上鋪小石子（約厚 15mm） (d)高分子卷材（4mm ） (e)20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 (f)30mm 厚綠豆砂保溫層 (g)120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 (h)V 型輕鋼龍骨吊頂 因?yàn)榻虒W(xué)樓中的機(jī)房、語(yǔ)音室里面機(jī)器比較多，對(duì)溫度、灰塵等要求嚴(yán)格，所 以設(shè)計(jì)中樓面選用了雙層橡膠軟木地板，頂棚采用了 V 型輕鋼龍骨吊頂，具體做法 如下： (a)雙層橡膠軟木地板 (b)20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 (c)120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 (d)V 型輕鋼龍骨吊頂 教學(xué)樓中其它的用房如教室、教師休息室、值班室、實(shí)驗(yàn)室等采用了鋪地面磚， 衛(wèi)生間、開(kāi)水房做法同教室但是考慮到對(duì)防水的特殊要求多了一道 20 厚素混凝土 剛性防水層，具體做法如下： (a)10 厚陶瓷地磚樓面，水泥砂漿擦縫 (b)20 厚 1:2 水泥砂漿結(jié)合層 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 7 頁(yè) 共 87 頁(yè) (c)20 厚 1:3 水泥砂漿找平層 (d)120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 (e)20 厚石灰砂漿抹底 (2)內(nèi)、外墻面做法 本設(shè)計(jì)中的內(nèi)墻主要起分隔作用，從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，選用了新型建材 焦渣磚，衛(wèi)生間、開(kāi)水房的內(nèi)墻考慮防水要求，多了一道防水砂漿防潮層。具體做 法如下： 紙筋（麻刀）灰墻面 (a)20 厚石灰砂漿抹底 (b)2 厚紙筋（麻刀）灰抹面 (c)加氣混凝土界面處理劑一道 (d)刷內(nèi)墻涂料 外墻主要抵御自然界風(fēng)、雨、雪等的襲擊，防止太陽(yáng)輻射和噪聲的干擾等，具 體做法如下： (a)20 厚石灰砂漿抹底 (b)刷聚合物水泥漿一道 (c)建筑涂料兩遍 (3)為防水雨水對(duì)建筑物墻基的侵蝕，在外墻做散水，以便將地面的雨水排至遠(yuǎn) 處，具體做法如下： 混凝土散水 (a)20 厚 1:2 水泥砂漿壓實(shí)趕光 (b)80 厚 C10 混凝土 (c)素土夯實(shí)向外坡 4% (4)門(mén)窗 門(mén)窗屬于房屋建筑中的圍護(hù)及分隔構(gòu)件，不承重。其中門(mén)的主要功能是提供交 通出入及分隔﹑聯(lián)系建筑空間，帶玻璃或亮子的門(mén)也可以起到通風(fēng)﹑采光的作用； 窗的主要功能是采光﹑通風(fēng)及觀望。另外，門(mén)窗對(duì)建筑物的外觀及室內(nèi)裝修造型影 響也很大，它們的大小﹑比例尺度﹑位置﹑數(shù)量﹑材質(zhì)﹑形狀﹑組合是決定建筑視 覺(jué)效果的非常重要的因素之一。本設(shè)計(jì)中門(mén)選用標(biāo)準(zhǔn)圖集中的木門(mén)，窗選用鋁合金 窗。詳見(jiàn)門(mén)窗表 2.1。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 8 頁(yè) 共 87 頁(yè) 表 2.1 門(mén)窗表 洞口尺寸 編號(hào) 寬×高 樘數(shù) 備注 C1 1800×2100 24 鋁合金窗 C2 2500×3500 6 鋁合金窗 C3 3000×3500 8 鋁合金窗 C4 5700×3500 52 鋁合金窗 C5 7500×3500 40 鋁合金窗 M1 900×2100 16 單開(kāi)木門(mén) M2 2000×2700 68 雙開(kāi)木門(mén) M3 3000×3650 8 卷簾門(mén) M4 2700×3000 2 雙開(kāi)木門(mén) M5 3600×3000 1 雙開(kāi)玻璃門(mén) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 9 頁(yè) 共 87 頁(yè) 3 PKPM 設(shè)計(jì) PMCAD 軟件采用人機(jī)交互方式引導(dǎo)用戶(hù)逐層布置樓面，再輸入層高就建立起 一套描述建筑整體結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。 PMCAD 是整個(gè)結(jié)構(gòu) CAD 的核心，是剪力墻、樓梯施工圖、高層空間三維分 析和各類(lèi)基礎(chǔ) CAD 的必備接口軟件。 3.1 確定結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件的截面尺寸 結(jié)構(gòu)體系確定后，應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體布置，使建筑物具有良 好的造型和合理的傳力路線。結(jié)構(gòu)體系受力性能與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能否做到先進(jìn)合理， 與結(jié)構(gòu)總體布置密切相關(guān)。 建筑結(jié)構(gòu)的總體布置，是指其對(duì)高度、平面、立面和體型等的選擇，除應(yīng)考慮 到建筑使用功能、建筑美學(xué)要求外，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。地 震區(qū)的建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)保證建筑物具有良好的抗震性能。結(jié)構(gòu)總體布置 原則，包括：控制高寬比、減少平面和豎向布置的不規(guī)則性、變形縫的設(shè)置?？蚣?結(jié)構(gòu)體系布置：結(jié)構(gòu)平面形狀和立面體型宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，各部分剛度均勻?qū)ΨQ(chēng)，減 少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的可能性；控制結(jié)構(gòu)高寬比，以減少水平荷載下的側(cè)移。 3.1.1 結(jié)構(gòu)布置 多層框架結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載。柱網(wǎng)布置時(shí)既要滿足生產(chǎn)工藝和建筑平面的 布置要求，又要考慮到結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力分布均勻合理，使構(gòu)件材料強(qiáng)度 均能充分利用，施工方便 [5]。所以根據(jù)建筑方案的設(shè)計(jì)要求，采用內(nèi)廊﹑外廊相結(jié) 合的方式，對(duì)稱(chēng)布置，確定結(jié)構(gòu)平面布置，如圖 3.1 所示。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 10 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 3.1 結(jié)構(gòu)平面布置圖 3.1.2 確定梁柱板截面尺寸 (1)確定梁的截面尺寸 框架梁截面尺寸：框架梁的截面尺寸應(yīng)該根據(jù)承受豎向荷載的大小、梁的跨度、 框架的間距、是否考慮抗震設(shè)防要求以及選用的混凝土材料強(qiáng)度等諸多因素綜合考 慮確定。 一般情況下，框架梁的截面尺寸可參考受彎構(gòu)件按下式估算：梁高 ，其中 為梁的跨度。梁寬 。在抗震結(jié)構(gòu)中，梁截面寬度不1(~)28hl?l 1(~)32bh? 宜小于 200mm，梁截面的高寬比不宜大于 4，梁凈跨與截面高度之比不宜小于 4。 具體計(jì)算如下： 主梁的尺寸： KL1： 11(~)()80675m~10228hl??? 60m ()(~)332bh 25? 06? KL2： 11(~)()3275m~418hl?? 45m? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 11 頁(yè) 共 87 頁(yè) 11(~)()450m~2532bh??? 50m ? KL3： 11(~)()8407~10528hl??? 60 ()(~)62m33bh 25m? 0? 次梁的尺寸： KL4： 11(~)()8045m~6782hl??? 450m ()(~)1232bh 2? 504? (2)柱截面尺寸 框架柱截面尺寸：框架柱的截面形式通常大多為方形、矩形。柱截面的寬與高 一般取層高的 1/15~1/20，同時(shí)滿足 h≥l0/25、b≥l 0/30， 為柱計(jì)算長(zhǎng)度。多層房屋中，ol 框架柱截面的寬度和高度不宜小于 300mm；高層建筑中，框架柱截面的高度不宜小 于 400mm，寬度不宜小于 350mm。柱截面高度與寬度之比為 1~2。柱凈高與截面 高度之比宜大于 4。 在計(jì)算中，還應(yīng)注意框架柱的截面尺寸應(yīng)符合規(guī)范對(duì)剪壓比(V C/fcbchc)、剪跨比 、軸壓比 限值的要求，如不滿足應(yīng)隨時(shí)調(diào)整截面尺寸，(/)cMVh??(/)Ncfbh?? 保證柱的延性?？拐鹪O(shè)計(jì)中柱截面尺寸主要受柱軸壓比限值的控制，如以 表示柱? 軸壓比的限值，則柱截面尺寸可用如下經(jīng)驗(yàn)公式粗略確定； ，23(0.1)cGnFAafw???? 其中 G = n = 4 F = 214kNm5.924Nmc?0.9w?1? A——柱截面面積 ； 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 12 頁(yè) 共 87 頁(yè) n——驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)； F——驗(yàn)算柱的負(fù)荷面積，可根據(jù)柱網(wǎng)尺寸確定 ；2m ——砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；cf ——框架柱最大軸比限值，一級(jí)框架取 0.7，二級(jí)框架取 0.8，三級(jí)框架取w 0.9； ——地震及中、邊柱的相關(guān)調(diào)整系數(shù)，7 度中間柱取 1，邊柱取 1.1；? G——結(jié)構(gòu)單位面積的重量（豎向荷載） ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算鋼筋砼高層建筑約為 12-18 2kN/m 取 60bh?? (3)樓板尺寸 /453/7ml? 取 in12060hh 梁柱截面尺寸詳見(jiàn)附圖 1。 3.2 輸入荷載的計(jì)算 荷載輸入分為恒荷載輸入和活荷載輸入兩個(gè)部分，其中恒荷載輸入包括梁間荷 載輸入和樓面、屋頂恒荷載輸入，活荷載輸入則包括樓面活荷載和屋頂活荷載 [6]。 梁間荷載計(jì)算的是墻體荷載，需要把墻面抹灰和門(mén)窗的荷載考慮在內(nèi)。 (1)屋面、樓面荷載計(jì)算 屋面荷載計(jì)算： 磚墩漿砌架空隔熱 35mm 厚鋼筋混凝土板 2250.3.875/kNm?? 20mm 厚水泥砂漿抹面 2204/kNm?? 一氈二油上鋪小石子（約厚 15mm） 20.3/k 高分子卷材（4mm） 2.5/Nm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 204/k?? 30mm 厚綠豆砂保溫層 2309/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 251 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 13 頁(yè) 共 87 頁(yè) V 型輕鋼龍骨吊頂 20.5/kNm 合計(jì)： 26.18/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 2./kg? 活載標(biāo)準(zhǔn)值： 20.5/kqNm 樓面荷載計(jì)算 四層樓面： 雙層橡膠軟木地板面層 21.4/kNm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 2204/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 25.13/ V 型輕鋼龍骨吊頂 20.5/kNm 合計(jì)： 25.0/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 2./kg? 活載標(biāo)準(zhǔn)值： 2.0/kqNm 三層樓面： 雙層橡膠軟木地板面層 21.4/kNm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 2204/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 2250.13/k?? 20mm 厚水泥砂漿抹灰 74Nm 合計(jì)： 25.14/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 14 頁(yè) 共 87 頁(yè)25.14/kgNm? 活載標(biāo)準(zhǔn)值： 2.0/kq 二層樓面： 陶瓷地磚（約 10mm） 20./kNm 20mm 厚 1:2 水泥砂漿結(jié)合層 24/?? 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平層 220/kNm 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 25.13/?? 20mm 厚水泥砂漿抹灰 2170.2.34/kNm?? 合計(jì)： 24.36/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 2./kg? 活載標(biāo)準(zhǔn)值： 2.0/kqNm （2）梁間荷載計(jì)算 對(duì)于梁間荷載的計(jì)算，應(yīng)考慮計(jì)算跨度內(nèi)所有的自重，包括墻、裝飾層、門(mén)、 窗，對(duì)于有門(mén)窗洞口的墻體，近似的按均布考慮，以第四層的①~②的 F 軸線的梁 間荷載為例，具體布置見(jiàn)圖 3.2： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 15 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 3.2 梁間荷載布置圖 玻璃鋼窗自重： 0.45182.35.10kN?? 墻自重： [2.0.68][(.406)3.182.3]45.792kN?????? 求得梁間線荷載： 45.792.1036.5/8qkm???? 具體荷載布置見(jiàn)附錄中構(gòu)建荷載布置附圖 2。 3.3 PMCAD 參數(shù)選取 本設(shè)計(jì)中板厚為 120mm，梁、板、柱都采用現(xiàn)澆所以都用 C30 混凝土，具體 參數(shù)見(jiàn)圖 3.3。 圖 3.3 標(biāo)準(zhǔn)層信息 本設(shè)計(jì)中根據(jù)所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為 7 度，房屋高度小于 30 米，確定框架 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 16 頁(yè) 共 87 頁(yè) 結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為三級(jí)，詳見(jiàn)圖 3.4。 圖 3.4 地震信息 本設(shè)計(jì)所在地區(qū)屬于 B 類(lèi)，基本風(fēng)壓是 0.40kN/m2，詳見(jiàn)圖 3.5。 圖 3.5 風(fēng)荷載信息 3.4 PKPM 電算流程 用電算程序做房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常要經(jīng)歷三個(gè)步驟：建模、計(jì)算和繪制施工圖。 具體建模步驟見(jiàn)下述流程圖 3.6。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 17 頁(yè) 共 87 頁(yè)軸 線 輸 入網(wǎng) 格 生 成構(gòu) 件 定 義荷 載 定 義樓 層 組 裝 保 存 文 件設(shè) 計(jì) 參 數(shù)樓 層 定 義1PM交 互 式 數(shù) 據(jù) 輸 入 柱 定 義梁 定 義墻 定 義洞 口 定 義構(gòu) 件 清 理荷 載 定 義荷 載 輸 入刪 除 荷 載 節(jié) 點(diǎn) 對(duì) 齊軸 線 命 名 網(wǎng) 點(diǎn) 編 輯清 理 網(wǎng) 點(diǎn)偏 心 對(duì) 齊本 層 修 改布 置 墻布 置 主 梁布 置 柱本 層 信 息換 標(biāo) 準(zhǔn) 層輸 入 縱 向 、 橫 向 、 斜 向 軸 線 及 圓 弧確 定 標(biāo) 準(zhǔn) 層 、 荷 載 層 的 層 數(shù) 、 層 高 及 各 樓 層 的 歸 屬確 定 總 信 息 、 材 料 信 息 、 地 震 信 息 、 風(fēng) 信 息 及 繪 圖 參 數(shù) 等承 重 墻 或 剪 力 墻墻 洞 ， 不 是 樓 面 開(kāi) 洞輸 入 第 一 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層 的 荷 載 信 息插 入 一 個(gè) 新 的 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層刪 除 一 個(gè) 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層 2、 次 梁 輸 入 拷 貝 前 層改 墻 材 料修 改 板 厚次 梁 布 置設(shè) 懸 挑 板 可 以 修 改 任 何 一 塊 樓 板 的 厚 度在 主 梁 之 間 布 置 次 梁可 以 設(shè) 置 陽(yáng) 臺(tái) 、 雨 篷 、 檐 口 等 懸 挑 板可 以 修 改 任 何 一 片 墻 的 材 料在 第 2-n標(biāo) 準(zhǔn) 層 輸 入 前 層 信 息3、 輸 入 荷 載 信 息 按 層 號(hào) 輸 入 、 修 改 各 自 然 層 （ 甚 至 每 個(gè) 房 間 ） 的 荷 載 信 息4、 平 面 荷 載 顯 示 校 核 次 梁 荷 載梁 墻 荷 載樓 面 荷 載節(jié) 點(diǎn) 荷 載豎 向 荷 載 顯 示 、 校 核 已 輸 入 的 各 層 各 類(lèi) 荷 載 ， 最 終 確 認(rèn) 或 修 改 并 向 下 傳 導(dǎo)5、 TA 轉(zhuǎn) 入 結(jié) 構(gòu) 分 析 計(jì) 算6、 形 成 PK文 件 可 以 形 成 框 架 、 連 續(xù) 梁 .等 的 PK數(shù) 據(jù)7、 畫(huà) 結(jié) 構(gòu) 平 面 圖 按 層 號(hào) 繪 制 各 層 結(jié) 構(gòu) 平 面 圖 圖 3.6 PKPM 建模流程圖 3.5 計(jì)算結(jié)構(gòu)分析 從梁的配筋率圖上可以看出梁的配筋率基本在 0.7~1.3 之間，結(jié)果比較合理。 從柱的軸壓比圖上可以看出柱的軸壓比基本在 0.9 以下，結(jié)果比較合理。板的配筋 按照構(gòu)造配筋，滿足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求。由 TAT 得出梁的配筋率圖和柱的軸壓 比圖詳見(jiàn)附圖 3，附圖 4。梁板柱的計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)結(jié)施圖 04-06。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 18 頁(yè) 共 87 頁(yè) 4 一榀框架設(shè)計(jì) 框架結(jié)構(gòu)是空間整體體系，pkpm 中的 TAT 模塊是按空間桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算， 手算時(shí)為了簡(jiǎn)化，選取一榀框架進(jìn)行平面分析，包括計(jì)算單元的選擇，確定計(jì)算簡(jiǎn) 圖，荷載計(jì)算，內(nèi)力分析，內(nèi)力組合，配筋計(jì)算，構(gòu)造要求。 在一榀框架的設(shè)計(jì)中，為了方便常忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略 個(gè)構(gòu)件的抗扭作用，將橫向框架和縱向框架分別按平面框架進(jìn)行分析計(jì)算。通常， 橫向框架的間距和荷載都相同，因此取出有代表性的一榀中間橫向框架作為計(jì)算單 元。中列柱縱向框架的計(jì)算單元寬度可各取為兩側(cè)跨度的一半，樓面分布荷載一般 可按角平分線傳至兩側(cè)相應(yīng)的梁上，對(duì)圖 4.1 所示的梯形豎向分布荷載往往可簡(jiǎn)化 成均布豎向荷載，水平荷載則簡(jiǎn)化成節(jié)點(diǎn)集中力。 圖 4.1 橫向框架、縱向框架的荷載從屬面積 4.1 計(jì)算單元的選擇： 根據(jù)以上原則選?、葺S線處的橫向框架為計(jì)算單元，在④軸~⑤軸和⑤軸~⑥軸 各取一半作為計(jì)算單元，其寬度為 6.3m。詳見(jiàn)圖 4.2 中陰影部分所示。 圖 4.2 計(jì)算單元 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 19 頁(yè) 共 87 頁(yè) 4.2 一榀框架計(jì)算簡(jiǎn)圖確定 取一榀框架進(jìn)行計(jì)算，此計(jì)算說(shuō)明書(shū)所取框架為⑤軸框架。 根據(jù)地質(zhì)資料，確定基礎(chǔ)頂面離室外地面為 ，由此求得底層柱高為450m 。在 3.1 中已確定好的構(gòu)件截面尺寸，計(jì)算出各梁柱構(gòu)件的線剛度后列于圖4.90m 4.15 中。其中在計(jì)算框架梁截面慣性矩 時(shí)應(yīng)考慮到現(xiàn)澆樓板的影響 [5]。在框架梁I 兩端節(jié)點(diǎn)附近，梁承受負(fù)彎矩，頂部的樓板受拉，樓板對(duì)梁的截面彎曲剛度影響較 小 [7]；而在框架梁的跨中，梁承受正彎矩，樓板處于受壓區(qū)形成 形截面梁，樓板T 對(duì)梁的截面彎曲剛度影響較大，設(shè)計(jì)中對(duì)邊跨梁取 ，中跨梁取oI5.1? （ 為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩） [8]。所選取的橫向框架見(jiàn)圖oI2? 4.3。 圖 4.3 橫向框架計(jì)算簡(jiǎn)圖 4.3 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 豎向荷載分為豎向恒荷載和豎向活荷載兩種類(lèi)型。建筑結(jié)構(gòu)的豎向恒荷載包括 結(jié)構(gòu)的自重和附加在結(jié)構(gòu)上的恒荷載（如構(gòu)件自重、門(mén)窗自重、設(shè)備重力等） 。豎 向活荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查得。 框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算可近似地采用彎矩分配法，梁上分布荷 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 20 頁(yè) 共 87 頁(yè) 載由矩形和梯形兩部分組成，在求解固端彎矩時(shí)可直接根據(jù)梁上實(shí)際荷載計(jì)算，也 可以根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形分布荷載，轉(zhuǎn)化為等效 均布荷載，接著將所有節(jié)點(diǎn)的彎矩進(jìn)行分配給上、下樓層柱，再傳遞到柱的遠(yuǎn)端， 很顯然，疊加框架內(nèi)各節(jié)點(diǎn)彎矩并不一定能達(dá)到平衡。 必須注意，在求出結(jié)構(gòu)的梁端支座彎矩后，如欲求梁跨中彎矩，則需根據(jù)求得 的支座彎矩和各跨的實(shí)際荷載分布按平衡條件計(jì)算，而不能按等效分布荷載計(jì)算。 框架梁在實(shí)際分布荷載作用下按簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨中彎矩。 考慮梁端彎矩調(diào)幅，并將梁端節(jié)點(diǎn)彎矩?fù)Q算至梁端柱邊彎矩值，以備內(nèi)力組合 時(shí)用。 4.3.1 恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 樓面，屋面的恒載計(jì)算數(shù)值在 3.2 以給出詳細(xì)過(guò)程,在這里給出個(gè)四層計(jì)算詳細(xì) 過(guò)程。直接傳給該框架的屋面荷載如圖中豎向陰影部分所示。樓板按 45°塑性鉸將 板得面荷載分別傳遞給相臨的梁，所以作用在梁上的梯形或三角形為板傳遞過(guò)來(lái)的， 而矩形則是梁本身的自重。由于縱向框架梁的中心線與柱子的中心線不重合，因此 在框架節(jié)點(diǎn)上還作用有集中力矩，以四層為例，具體見(jiàn)圖 4.4。 圖 4.4 計(jì)算單元及荷載傳遞圖 恒荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖 4.5 所示： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 21 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 4.5 各層梁上作用的恒荷載 (1)梁恒荷載計(jì)算 邊跨梁自重： 0.2563.75/kNm?? 梁側(cè)粉刷： (.1)0.2.3/?? 合計(jì)： 4.08/kN 中跨梁自重： .252.81/km?? 梁側(cè)粉刷： (0.4)0.7.2/N?? 合計(jì)： 3./kN 次梁自重： 0.2542.81/km?? 梁側(cè)粉刷： (.)0.7.2/N?? 合計(jì)： 3.0/kN (2)四層恒載計(jì)算： 次梁①恒載計(jì)算：次梁上作用著樓面?zhèn)鬟^(guò)來(lái)的梯形荷載和自重矩形荷載，詳見(jiàn) 圖 4.6。 26.18350.219.47/qkNm??? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 22 頁(yè) 共 87 頁(yè)13.0/qkNm? 圖 4.6 次梁①計(jì)算簡(jiǎn)圖 求支座反力：將梁視為簡(jiǎn)支梁，求出支座反力。 [(4.9581).47053.81]0.57.9F kN?????? 框架梁②恒載計(jì)算：板傳過(guò)來(lái)的兩個(gè)三角形，自重矩形和次梁傳過(guò)來(lái)的集中力， 詳見(jiàn)圖 4.7。 26.18350.973/qkNm???4?7.9Fk 圖 4.7 框架梁②計(jì)算簡(jiǎn)圖 求支座反力：將梁視為簡(jiǎn)支梁，求出支座反力。 1(0.539.728.5637.9)0.58.F kN????? 框架梁③恒載計(jì)算：板傳過(guò)來(lái)的兩個(gè)三角形和梯形，自重矩形和次梁傳過(guò)來(lái)的 集中力，詳見(jiàn)圖 4.8。 36.180.512/qkNm???297/kN14.5F? 圖 4.8 框架梁③計(jì)算簡(jiǎn)圖 求支座反力：將梁視為簡(jiǎn)支梁，求出支座反力。 2[(0.5319.724.086375.9(6.3)10.25).89.7F kN??????? 框架梁④恒載計(jì)算：板傳過(guò)來(lái)的梯形，自重矩形和兩邊的框架梁傳過(guò)來(lái)的集中 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 23 頁(yè) 共 87 頁(yè) 力，由于縱向框架梁的中心線與柱子的中心線不重合，因此在框架節(jié)點(diǎn)上還作用有 集中力矩，因?yàn)橛?jì)算單元左右對(duì)稱(chēng)所以荷載都乘以 2，詳見(jiàn)圖 4.9。219.47/qkNm?08.35.017e???1282MFkNm??.9.3.4 圖 4.9 框架梁④計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁⑤恒載計(jì)算：樓面?zhèn)鬟^(guò)來(lái)的三角形和自重矩形，詳見(jiàn)圖 4.10。2104/qkNm??3/ 圖 4.10 框架梁⑤計(jì)算簡(jiǎn)圖 一到三層計(jì)算方法同四層，計(jì)算結(jié)果如下圖 4.11 所示。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 24 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 4.11 恒荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 (3)荷載等效： 將梯形或三角形分布荷載按固端彎矩等效的原則轉(zhuǎn)化成均布荷載，轉(zhuǎn)化原理見(jiàn) 圖 4.12： 圖 4.12 豎向荷載等效 梯形荷載折算公式： 23'1()epp???? 其中： ； 為梯形分布荷載的最大值。012l???' 三角形荷載折算公式： '58ep? 其中： 為三角形分布荷載的最大值。'p 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 25 頁(yè) 共 87 頁(yè) 以四層 CD 跨為例計(jì)算：1350.19482???234.(0.)19.472./ep kNm????? 四層中跨： 53.0.178/8e kNm??? 其它層荷載等效同理，等效后具體數(shù)值見(jiàn)圖 4.13： 圖 4.13 恒載作用下荷載等效圖 (4)桿的固端彎矩 的計(jì)算 由以上所求均布荷載，可按下式求各桿固端彎矩 [9]： 兩端固支： 其中 與 意義見(jiàn)下圖 4.14： 2,1ABqlm??ABm 圖 4.14 固端彎矩計(jì)算 由此，可計(jì)算各個(gè)桿件固端彎矩，標(biāo)繪于計(jì)算簡(jiǎn)圖 4.17 上。 (5)分配系數(shù) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 26 頁(yè) 共 87 頁(yè) 梁線剛度計(jì)算： 3122OCbhiIEl?? 邊跨梁線剛度： 330.56.10()8Ci Em??? 中跨梁線剛度： 331.24.5CiE??? 柱線剛度計(jì)算： 312OCbhiIl? 二到四層柱線剛度： 3310.62.710()29C CiEEm???? 底層柱線剛度： 334i ?? 為了計(jì)算方便采用相對(duì)線剛度，設(shè)邊跨梁線剛度為 1 來(lái)計(jì)算，詳見(jiàn)圖 4.15。 圖 4.15 相對(duì)線剛度 單位： 310CEm?? 由圖 4.15 知梁、柱的相對(duì)線剛度，彎矩分配系數(shù)按下式計(jì)算。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 27 頁(yè) 共 87 頁(yè)iii???左 梁梁 左 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii右 梁梁 右 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii???上 柱柱 上 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii下 柱柱 下 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 0.1?柱 下柱 上梁 右梁 左 ?? 經(jīng)計(jì)算后彎矩分配系數(shù)見(jiàn)圖 4.17 所示。 (6)彎矩分配法求桿端彎矩（左右對(duì)稱(chēng)取一半）詳見(jiàn)圖 4.16。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 28 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 4.16 彎矩分配 (7)跨中彎矩的計(jì)算 四層邊跨梁跨中彎矩計(jì)算：計(jì)算時(shí)候把彎矩分配后的彎矩作用在梁兩端，再將 荷載布置上，先求出支座反力，近似的認(rèn)為最大彎矩出現(xiàn)在跨中，在跨中處用截面 法求出跨中彎矩 [10]，詳見(jiàn)圖 4.17、圖 4.18。219.47/qkNm?081.5M?27k? 圖 4.17 邊跨梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 29 頁(yè) 共 87 頁(yè) 求支座反力： 0CM??2 218.75.1(4958.)1.47058.17.5408.15DR??????3kN0yF?(4.9581).4705.81.378.96c kN??????M?中 221.57108.750.1579.4(.4)39480.89605M?????中.kNm??中 圖 4.18 梁跨中計(jì)算簡(jiǎn)圖 四層中跨梁跨中彎矩計(jì)算：計(jì)算原理同邊跨。 20.4/qkNm?13.7M? 求支座反力： (0.532.403.)521.83DER kN??????中 2. .23.47. . .30.564M? ??中08MkNm???中 同理，可計(jì)算出其他梁的跨中彎矩，結(jié)果見(jiàn)表 4.1： 表 4.1 恒荷載作用下的跨中彎矩和梁端剪力 層號(hào) CD 跨中彎矩 CRDDE 跨中彎矩 ER 4 71.95 kNm?78.96 k81.13 kN-0.83 km?21.83 kN 3 85.65 109.12 10.21.9 18.75 2 86.89 ?109.98 111.17 1.79 ?18.99 1 84.03 k101.64 k103.45k-2.12 k16.87k 恒荷載作用下的彎矩圖 4.19 如下所示： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 30 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 4.19 恒荷載作用下的彎矩圖 注： 1.結(jié)構(gòu)荷載為左右對(duì)稱(chēng)，左側(cè)數(shù)值為梁端彎矩，右側(cè)數(shù)值為柱端彎矩。 2.附加彎矩已經(jīng)加在柱端。 (8)梁端、柱的桿端剪力 上面在求解跨中彎矩時(shí)候計(jì)算得出的支座反力就是梁中的剪力，已經(jīng)列在表 4.1 中。 已知柱的兩端彎矩，且柱高范圍內(nèi)無(wú)其他橫向力?？梢愿鶕?jù)以下公式計(jì)算柱的 桿端剪力 ，結(jié)果見(jiàn)表 4.2。nbcMVl?? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 31 頁(yè) 共 87 頁(yè) 表 4.2 恒載作用下軸線處柱端剪力 固端彎矩（ ）kNm?桿端剪力（ ）kN 柱類(lèi)型 層號(hào) 柱高 （m ） 上 下 上 下 4 3.9 80.75 67.98 -38.14 -38.14 3 3.9 63.35 65.2 -32.96 -32.96 2 3.9 65.76 77.59 -36.76 -36.76 C 軸柱 1 4.9 38.72 19.36 -11.85 -11.85 4 3.9 -62.67 -52.97 29.65 29.65 3 3.9 -52.14 -52.66 26.87 26.87 2 3.9 -52.87 -60.1 28.97 28.97 D 軸柱 1 4.9 -31.84 -15.92 9.75 9.75 恒荷載作用下的剪力圖 4.20 如下所示： 圖 4.20 恒荷載作用下的剪力圖 (9)軸力計(jì)算 根據(jù)配筋計(jì)算需要，只需求出柱的軸力即可，而不需求出梁軸力。以第四層框 架柱邊柱（C 柱）的柱軸力為例： 柱自重： 0.63.925.1kN?? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 32 頁(yè) 共 87 頁(yè) 作法： 0.346.93.18kN?? 合計(jì)： 512? 底層柱： 0.6.924.? 四層柱頂軸力：上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的集中力和梁端剪力： 178.960238.9PkN?? 柱底軸力：加上柱自重： 237.4? 三層柱頂軸力：再加上上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的集中力和梁端剪力： 37.4109.2510.36PkN?? 柱底軸力：加上柱自重： 45.684? 二層柱頂軸力：再加上上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的集中力和梁端剪力： 5.109.3.78.PkN?? 柱底軸力：加上柱自重： 678.2.? 一層柱頂軸力：再加上上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的集中力和梁端剪力： 7.01.643.81042.PkN?? 柱底軸力：加上柱自重： 82.9.? 其他層梁端剪力和柱軸力見(jiàn)下表 4.3： 表 4.3 恒載作用下柱中軸力 梁端剪力（kN） 柱中軸力（kN） 柱類(lèi)型 層號(hào) 柱頂集中 力（kN） 左梁 右梁 柱頂 柱底 4 160 78.96 0 238.96 277.24 3 124 109.12 0 510.36 548.64 2 130.18 109.98 0 788.8 827.08 C 柱 1 113.48 101.64 0 1042.2 1090.3 4 179.58 81.13 21.83 282.54 320.82 3 199.78 110.2 18.75 649.55 687.83 2 202.04 111.17 18.99 1020.03 1058.31 D 柱 1 184.16 103.45 16.87 1362.79 1410.89 恒荷載作用下的軸力圖 4.21 如下所示： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 33 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 4.21 恒荷載作用下的軸力圖 4.3.2 活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 本設(shè)計(jì)中計(jì)算活荷載時(shí)候根據(jù)《建筑荷載規(guī)范》查得：不上人屋面的活荷載標(biāo) 準(zhǔn)值為 、樓面為 、走廊為 等；在這里給出個(gè)四層計(jì)20.5/kNm2.0/kNm2.5/kNm 算過(guò)程。計(jì)算方法同恒荷載，但不考慮結(jié)構(gòu)自重 [11]。 (1)四層活載計(jì)算： 次梁①活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.22。 13.0/qkNm? 求支座反力： [(4.958)1.70.5].14FkN??? 圖 4.22 次梁①計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁②活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.23。10.57.9/qkNm??4Fk 求支座反力： 1(0.5.796325.14)0.381kN??? 圖 4.23 框架梁②計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁③活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.24。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 34 頁(yè) 共 87 頁(yè)10.79/qkNm?253.0825/k??.4F 求支座反力： 23.81(6.)0825.5.73kN???? 圖 4.24 框架梁③計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁④活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.25。1.57/qkNm?0e12.153.8MFkNm???72.01? 圖 4.25 框架梁④計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁⑤活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.26。10.531.6/qkNm?? 圖 4.26 框架梁⑤計(jì)算簡(jiǎn)圖 一到三層計(jì)算方法同四層，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 4.4： 表 4.4 橫向框架活載匯總表 邊跨梁活荷載 中跨梁活荷 載 樓 層 1 (/)qkNm'12()Fk?'2()FkNem1()Mk?2()kNm?1(/)qk 四 層 1.575 7.62 11.5 0.175 1.33 2.01 1.65 三 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 35 頁(yè) 共 87 頁(yè) 續(xù)表 4.4 橫向框架活載匯總表 邊跨梁活荷載 中跨梁活荷 載 樓 層 1 (/)qkNm'12()Fk?'2()FkNem1()Mk?2()kNm?1(/)qk 二 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 一 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 (2)荷載等效 計(jì)算原理及方法同恒荷載，下面舉四層為例說(shuō)明。 四層邊跨： 1350.19482???3().571.46/ep kNm???? 四層中跨： 51.60/8ekNm?? 其它層荷載等效同理，計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表 4.5： 表 4.5 橫向框架活載的等效均布荷載 樓層 四層 三層 二層 一層 邊跨 ep(/)kNm1.46 5.86 5.86 5.86 中跨 1.03 5.16 5.16 5.16 桿的固端彎矩的計(jì)算,分配系數(shù)（計(jì)算原理同恒載） 。 (3)彎矩二次分配（左右對(duì)稱(chēng)取一半）：計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖 4.27。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 36 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 4.27 彎矩分配 (4)跨中彎矩的計(jì)算 方法同恒荷載作用下的跨中彎矩計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 4.6。 表 4.6 活荷載作用下的跨中彎矩和梁端剪力 層號(hào) CD 跨中彎矩 RC RD DE 跨中彎矩 RE 4 3.96kNm?5.08k5.2 kN0.41 km?1.36 kN 3 18.5 20.31 20.8 1.6 6.81 2 17.55 ?20.34 20.77 1.93 ?6.81 1 18.45k20.24k20.87 k1.23 k6.81 k 活荷載作用下的彎矩圖 4.28 如下所示： 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 37 頁(yè) 共 87 頁(yè) 圖 4.28 活荷載作用下的彎矩圖 注： 1.結(jié)構(gòu)荷載為左右對(duì)稱(chēng)，左側(cè)數(shù)值為梁端彎矩，右側(cè)數(shù)值為柱端彎矩。 2.附加彎矩已經(jīng)加在柱端。 (5)梁端、柱的桿端剪力 梁端剪力計(jì)算方法與恒荷載的相同數(shù)據(jù)見(jiàn)上表 4.6。 柱的桿端剪力方法同恒荷載作用下的計(jì)算，具體數(shù)值見(jiàn)表 4.7。 表 4.7 活載作用下軸線處柱端剪力 固端彎矩 桿端剪力 柱類(lèi)型 層號(hào) 柱高（m） 上 下 上 下 4 3.9 6.74 11.92 -4.78 -4.78 3 3.9 12.33 12.4 -6.34 -6.34 2 3.9 12.92 15.86 -7.38 -7.38 C 軸柱 1 4.9 8.15 4.08 -2.5 -2.5 4 3.9 -5.11 -7.63 3.27 3.27 3 3.9 -9.56 -8.78 4.7 4.7 2 3.9 -9.04 -10.71 5.06 5.06 D 軸柱 1 4.9 -5.87 -2.94 1.8 1.8 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 38 頁(yè) 共 87 頁(yè) 活荷載作用下的剪力圖如圖 4.29 所示： 圖 4.29 活荷載作用下的剪力圖 (6)軸力計(jì)算 計(jì)算方法同恒荷載，不考慮柱子的自重，柱軸力沿每層柱高保持不變 [12]，詳見(jiàn) 表 4.8。 表 4.8 活載作用下柱中軸力 梁端剪力（ ）kN柱中軸力（ ）kN 柱類(lèi)型 層號(hào) 柱頂集中 力（ ）kN左梁 右梁 柱頂 柱底 4 7.62 5.08 0 12.7 12.7 3 30.48 20.31 0 63.49 63.49 2 30.48 20.34 0 114.31 114.31 C 柱 1 30.48 20.24 0 165.03 165.03 4 11.5 5.2 1.36 18.06 18.06 3 49.66 20.8 6.81 95.33 95.33 2 49.66 20.77 6.81 172.57 172.57 D 柱 1 49.66 20.87 6.81 249.91 249.91 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 39 頁(yè) 共 87 頁(yè) 活荷載作用下的軸力圖如下圖 4.30 所示： 圖 4.30 活荷載作用下柱的軸力圖 4.4 橫向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 橫向荷載包括水平風(fēng)荷載和水平地震作用。在抗震設(shè)防區(qū)，多高層建筑還要考 慮地震作用，一般情況下應(yīng)允許在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用計(jì)算； 8﹑9 度設(shè)防時(shí)，多高層建筑中大跨度和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮豎向地震作用 [13]；9 度設(shè) 防區(qū)應(yīng)計(jì)算豎向地震作用。 4.4.1 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 在水平風(fēng)荷載作用下，其荷載一般都可化為受節(jié)點(diǎn)水平集中力的作用。各桿的 彎矩圖都是直線，每個(gè)立柱一般都有一個(gè)反彎點(diǎn)。當(dāng)然各柱的反彎點(diǎn)未必相同。各 柱的上﹑下端既有水平位移，又有角位移。內(nèi)力計(jì)算采用 D 值法。 (1)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 基本風(fēng)壓為 0.4 ，由《荷載規(guī)范》查得 =0.8（迎風(fēng)面）和 =-0.5（背2/kNms?s? 風(fēng)面） 。 作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： ??2/0BhwPjizsw??? 其中基本風(fēng)壓： ；2/40.ko?? 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，地面粗糙度為 B 類(lèi)；z? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 40 頁(yè) 共 87 頁(yè) 風(fēng)荷載體型系數(shù)，對(duì)于矩形平面 ＝1.3；s?s? 為風(fēng)振系數(shù)，因房屋高度小于 ，所以 風(fēng)振系數(shù)取 1.0；z?30mz? 下層層高；ih 上層層高，對(duì)頂層為女兒墻高度的 2 倍；j B 迎風(fēng)面的寬度， 。6.3B? 將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載，計(jì)算過(guò)程如表 4.9 所示。 表 4.9 橫向風(fēng)荷載計(jì)算 層次 z?s?)(mzz?)/(2mkNo?)(2A)(kNPw 頂層 1.0 1.3 15.6 1.15 0.4 19.85 11.87 3 層 1.0 1.3 11.7 1.05 0.4 24.57 13.42 2 層 1.0 1.3 7.8 1.0 0.4 24.57 12.78 底層 1.0 1.3 3.9 1.0 0.4 24.57 12.78 風(fēng)荷載下的位移計(jì)算 (2)風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 4.31。 圖 4.31 風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 抗側(cè)剛度的計(jì)算：柱的抗側(cè)剛度就是柱抵抗側(cè)向位移的能力，以下為求解過(guò)程。 梁、柱線剛度 在恒荷載計(jì)算時(shí)候以給出詳見(jiàn)圖 4.15。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 41 頁(yè) 共 87 頁(yè) 及 的值Kc? 對(duì)于一般層有 ，ci2431??Kc?2? 對(duì)于底層有 ，ci15.0 經(jīng)計(jì)算， 和 結(jié)果見(jiàn)表 4.10。K? 表 4.10 各柱 值和 值Kc? A 軸/C 軸柱 B 軸/D 軸柱 樓層 c c? 4 層 0.4 0.17 0.816 0.29 3 層 0.4 0.17 0.816 0.29 2 層 0.4 0.17 0.816 0.29 1 層 0.51 0.4 1.03 0.5 抗側(cè)剛度 ，經(jīng)計(jì)算，其結(jié)果見(jiàn)表 4.11。21jcjhiD?? 表 4.11 框架柱 D 值（ ）mkN/j C 軸 D 軸 ?jD 4 層 31.460?319.0?360.18? 3 層 2 層 3. 3. 3. 1 層 124016580594610 (3)風(fēng)荷載所引起的側(cè)向位移 由彎曲和剪切變形產(chǎn)生的位移 MV? 4 層： 331.870.1960MV m????? 3 層： 33254 2 層： 338.70.61601MV???? 底層： 335594m?3.MVm???? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 42 頁(yè) 共 87 頁(yè) ，滿足要求。 32.101560H????? (4)風(fēng)荷載作用下的內(nèi)