第一篇：本科毕业设计-高层建筑结构设计计算书
多层教学楼设计
本科毕业论文（设计）
题
目 多层教学楼
学生姓名
马乐 专业名称
土木工程
指导教师
郭波
2006年05月20日
多层教学楼设计
目 录
第一部分：设计总说明 摘要
1、建筑设计………………………………………………………6 1.1 建筑说明 1.2 方案设计 1.3建筑材料及做法
2、结构设计………………………………………………………7 2.1 结构说明 2.2 结构计算
2.2.1风荷载作用
2.2.2竖向荷载作用（恒载及活载）2.2.3 内力组合 2.2.4 配筋计算 2.3现浇板式楼梯设计 2.4 现浇厕所楼面板设计 2.5 基础设计
3、设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13
多层教学楼设计
多层教学楼设计
[ 马乐 土木建筑工程系 湖北省孝感学院 432100 ] [摘要]：本设计为某多层教学楼工程设计的整体过程。按照设计任务书依据现行《建筑设计规范》和《结构设计规范》，完成本设计。设计分为建筑设计和结构设计两大部分。建筑部分包括建筑设计要点、建筑平面设计、立面设计和剖面设计等。结构设计选择钢筋混凝土框架结构中的一榀框架进行设计计算，主要包括结构选型（包括楼板、屋面板、楼梯等）；结构布置方案；选用有代表性的单元确定计算简图、导算荷载、进行内力分析和内力组合，对构件进行截面配筋设计；根据工程地质资料，对基础进行设计；用结构分析软件（PKPM）进行验算，并对手算和电算结果进行比较分析。最后完成了建筑平面图、结构布置图、梁柱配筋图、基础计算等。
[关键词]：建筑设计
结构设计
框架结构
[Abstract]：This design is for the whole of engineering design of teaching building.According to design specifications, according to the current《design specification of the building》and 《design specification of the structure》,I finish the designing.Design include two major parts of architectural design and structural design, The part of building including architectural design main point, planar design of the building, elevation is designed and designed etc.I choose one of reinforced concrete frame structure to design, it mainly includes the selection of structure(includes floor, roof board, stair, etc.);Layout of structure;I select the representative unit to confirm sketch of calculating, Compute its load and carry on internal force analysis and cabinet;According to the geological materials of the project, I design the foundation;go on checking with structure software(PKPM), and carry on checking by comparing manpower calculating and computer calculating.Finally, I finished structural plans, a table of beams and columns ,a footing plan and pile foundation drawing.[Key words]：Building construction design
Structure design
Frame structure
多层教学楼设计
1、建筑设计
1.1 建筑说明
本工程为拟建某多层教学楼，该工程最高处为五层，普通教室，办公室，会议室层高均为3.6m，并带有阶梯教室（两层），层高4.8m。总建筑面积约为4921m2按任务书要求通过查找资料，基本风压为0.35KN/m2,基本雪压为0.50 KN/m2,该教学楼位于抗震设防烈度为6度的区域，设计基本地震加速度为0.10g，由于为六度设防烈度，无须进行计算，由规范要求进行构造抗震设计即可．
1.2 方案设计
1.2.1根据地形地貌，设施布置，建筑物在基地上的位置、标高、道路绿化及其他说明，去考虑方案设计。从而很好的把握方案的经济性、合理性。
方案比较
方案一：建筑平面为U型。U形建筑具有造型简单、美观、采光通风较好，有利于教室平面灵活布置等优点。由于其转折处可以灵活设置，可以避开设置伸缩缝的限制，另外可以根据大小教室对建筑面积的不同要求，各段采用不同的平面布置，有利于柱网的布置。
方案二：建筑平面为矩形。满足平面力求简单，规则，本方案既可避免设缝。但由于其采用内廊式，走廊的采光不容易满足，在大小教室的平面布置上不够灵活，对结构简单要求较高。
综上所述，方案一的平面布局较为合理，结构设计简单，传力明确，施工方便，较方案二要合理。因此，选择方案一为本次设计方案。
根据设计任务书所给资料，结构型式选用框架结构。本多层框架结构教学楼采用外廊悬挑式柱网布置，考虑到走廊长度大于40m，两面布置房间时，走廊最小净宽度为1.8m，所以走廊的跨度取为2.1m，房间的开间和进深采用3.6m，7.2m；3m,10.2m和4.2m，7.8m。采用三部楼梯，楼梯开间均为4.2m，考虑到阶梯教室与普通教室的标高不同，在走廊连接处设轻质踏步，以实现两者之间的交通联系。根据武汉地区的气候条件，内外墙均采用240厚。
该教学楼为满足不同的教学要求，设置了大小教室以及阶梯教室。根据其他
多层教学楼设计
使用功能的要求，首层设有门厅、门卫室，各层还设有休息室、办公室、男女卫生间等。
1.2.2 该教学楼在建筑立面上采用较大而明亮的玻璃窗，走廊两侧均设置窗户，有效的满足了采光的要求，同时又表现出简洁现代感，还增加了立面的美观效果。建筑立面和竖向剖面上力求规则，避免立面凹进或突出，使结构的侧向刚度变化均匀。为了丰富立面，外墙层高处设装饰线，底层从-0.450标高往上至0标高做天然石材饰面。室外台阶采用花岗岩贴面。在排水方面由于屋面宽度不大，采用单面有组织排水，落水管采用直径为100PVC落水管。在剖面上，主要反映建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。考虑室内外采光通风，窗台取900mm高。
1.3建筑材料及做法
1.3.1墙体：内外墙均采用240厚砌体，防潮层设在相对标高-0.050m处，做法是1：2水泥砂浆掺2％防水剂20厚。
1.3.2 门窗：底层外门均采用铝合金门，建筑内部门采用木门，所有窗户均采用铝合金推拉窗，凡木料与砌体结构接触部位均应涂满防腐水柏油二度。
1.3.3楼地面做法：见中南地区建筑图集。1.3.4 散水做法：水泥砂浆散水宽600mm。
1.3.5 落水管及雨水口：屋面雨水口做法见中南地区建筑图集；落水管材料采用直径为100PVC落水管。
1.3.6 挑出墙面的雨篷等构件：凡未特别注明者，其上部粉1：2水泥砂浆，并找1％挑水坡，其下部粉1：2水泥砂浆15厚刷白色106涂料，并做滴水线30宽。
2、结构设计
2.1 结构说明
本设计为五层框架结构（阶梯教室部分为两层，层高4.8米），建筑物总高度为18.45m，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.10g，结构安全等级为二级，结构正常使用年限为50年。室内设计标高为±0.000，相对于绝对标高0.450m，室内外高差450mm。建筑物的耐火等级为二级。图纸中标高以米，尺寸以毫米计。由于建筑物总长度为47.4m，满足《混凝土规范》GB50010-2002
多层教学楼设计
第9.1.1条伸缩缝最大间距55m要求。在结构设计计算中，首先进行结构选型和结构布置，确定承重体系。在计算荷载之前，根据设计经验初了估梁、柱截面尺寸，并进行了验算。
2.2 结构计算
在结构设计计算中，首先进行结构选型〔采用横向承重体系，以增大结构的横向刚度〕和结构布置，确定承重体系。在计算荷载之前，根据设计经验初估梁、柱截面尺寸，并进行验算。
2.2.1地震作用
因该地区地震6度设防，所以地震作用影响很小，采用一般结构上设防即可。2.2.2 风荷载作用
根据负荷面积宽度，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，运用D值法，求出柱上下端弯矩，通过节点平衡得出梁端弯矩，由此得到水平风载作用下梁柱弯矩和梁端剪力和柱轴力。
2.2.3 竖向荷载作用（恒载及活载）
在计算单元范围内的纵向框架梁的自重、纵向墙体的自重以集中力的形式作用在各节点上。竖向荷载作用下框架的内力采用弯矩二次分配法计算。梁端和柱端弯矩计算之后，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力相叠加而得到；柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到。
2.2.4 内力组合
根据结构类型、地震设防烈度、房屋高度等因素，由《抗震规范》确定该框架结构抗震等级为三级。梁的内力组合：根据《结构规范》和《抗震规范》考虑三种内力组合形式：
（1）1.2SGk＋1.4SQk(2)1.2SGk+0.9×1.4×(SQk+SFk)(3)1.35SGk+0.7×1.4(SQk+SFk)在进行柱的内力组合时，须根据柱可能出现的最不利荷载分别进行组合、配筋。这三种组合形式为： ① ︱M︱max及相应的N、V； ② Nmax及相应的M、V；
多层教学楼设计
③ Nmin及相应的M、V。2.2.5 配筋计算
由于本工程按6度设防区设计，因此进行了抗震设计，形成延性框架结构。其设计原则是：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”。
梁、柱配筋计算
框架梁按弹性理论设计，以求得的最不利内力值为控制值。对框架梁进行正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，应满足受弯构件最小配筋率的要求。斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。按照框架结构的合理破坏形式，在梁端出现塑性是允许的，为了便于浇捣混凝土，也往往希望节点处负钢筋放得少些。因此，对于现浇框架，可取弯矩调幅系数为0.8-0.9。必须指出，我国有关规范规定，弯矩调幅只对竖向荷载作用下的内力进行，即水平荷载作用下产生的弯矩不参加调幅，因此，弯矩调幅应在内力组合之前进行。根据纵向构造钢筋〔腰筋〕的有关规定：当梁的腹板高度大于450mm，在梁的两侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，其间距不宜大于200mm。对于悬臂梁中，有不少于两根上部钢筋伸至悬臂梁外端，并向下弯折不小于12d；其余钢筋不应在梁的上部截断，而应按规定的弯起点位置向下弯折，并在梁的下边锚固，弯终点外的锚固长度在受压区不应小于10d，在受拉区不应小于且不小于20d〔d为受拉钢筋直径〕。
框架柱的内力控制值取值，应预先判断大小偏心。试验表明，小偏心受压情况下，随着轴向压力的增加，正截面受弯承载力随之减小，但在大偏心受压情况下，轴向压力的存在反而使构件正截面的受弯承载力提高。在界限破坏时，正截面受弯承载力达到最大值。因此，当为大偏心时，应取弯矩较大，轴力较小；当为小偏心时，应取弯矩较大，轴力较大。根据此原则，可确定出所需最大钢筋面积。除此之外，框架柱全部纵筋的配筋率不应小于0.6%；同时，一侧钢筋的配筋率不应小于0.2%。轴心受压构件的纵向受力钢筋应沿截面的四周均匀放置，钢筋根数不得少于4根，钢筋直径不宜小于12mm，通常在16至32mm 范围内选用。为了减少钢筋在施工时可能产生的纵向弯曲，宜采用较粗的钢筋。从经济、施工以及受力性能等方面来考虑，全部纵筋配筋率不宜超过5%。平面框架柱的平面外稳定按轴心受压构件验算。梁与柱为刚接的钢筋混凝土框架柱，其计算长
多层教学楼设计
度应根据框架不同的侧向约束条件及荷载情况确定。对于有侧移的全现浇框架结构，柱的计算长度可取底层柱为1.0H，其他层柱取1.25H〔H为柱所在层的框架结构层高〕。
2.3 基础设计
根据地质报告，本工程所在地地质情况良好，第二层作为持力层，其地基承载力达到200Kpa，因此在框架部分选用柱下独立基础。基础埋置深度的大小，对于建筑物的安全和正常使用、基础施工技术措施、施工工期和工程造价等影响很大，因此，确定基础埋置深度是基础设计工作中的重要环节。本工程在设计时综合考虑建筑物自身条件以及所处的环境〔例如，应注意地下水的埋藏条件和动态〕。从实际出发，在满足地基稳定和变形要求的前提下，以基础宜浅埋的原则，合理选择基础埋置深度〔除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m〕。根据第一层为素填土，土质松软，结构不均，厚0.4-1.0m；第二层为粘土，属中偏高强度中偏低压缩性土层，可作天然地基，厚2.5-3.5m，本工程的基础埋深设为1.5m。选择基础材料，根据计算确定基础高度为1.0m，从下至上分两层，每阶高度为350mm，250mm。基础埋深１.５m，高度0.6m，根据上部结构传来的内力值，初估基底面积，然后进行冲切验算和底板配筋。
2.4 现浇厕所楼面板、上人孔处屋面板设计
根据所设计房间区格的长边与短边之比，确定是单向板还是双向析（长边与短边之比大于2，属于单向板；长边与短边之比小于2，属于双向板。）按照不同的计算理论和方法，分别进行控制截面配筋计算。
2.5 现浇板式楼梯设计
根据建筑要求和施工条件，本工程中采用现浇板式楼梯，并根据建筑类别确定楼梯的活荷载标准值后，分别对楼梯梯段板、平台板、平台梁进行控制截面的配筋计算。
采用板式楼梯，具有下表面平整，施工支模较为方便，外观比较轻巧等优点。梯段板、平台和平台梁组成，对于梯段板和平台板〔设计成单向板〕都取1m 的单元进行计算，对于平台梁的设计与一般梁设计相似。斜板厚约为梯段板水平长度的1/25至1/30，本设计采用约为1/30的梯段板水平长度。
考虑到楼梯与平台梁整浇，平台对斜板的转动变形有一定的约束作用，故计
多层教学楼设计
算板的跨中正弯矩时，近似取Mmax=PLn 2/10。为避免斜板在支座处产生过大的裂缝，应在板面配置一定数量的钢筋，一般取ø8@200，长度为Ln/4。斜板内分布钢筋可采用ø6或ø8，每级踏步不少于1根，放置在受力钢筋内侧，最大间距300mm。2.6 雨篷设计
本工程中雨篷设计成板式雨篷，框架纵梁兼作雨篷梁。雨篷计算包括三个内容：a.雨篷板的正截面承载力计算；b.雨篷梁在弯矩、剪力、扭矩共同作用下的承载力计算；c.雨篷抗倾覆验算，之后进行配筋设计。由于雨篷梁与框架整浇，故无须进行抗倾覆验算 设计总结
经过两个多月的辛苦劳作，在指导老师耐心、兢兢业业的指导下，我的毕业设计终于顺利完成了。这次设计是我们在大学四年学习中最大，最完整的一次设计。本次设计不仅是对我们所学知识的全面检查，更是提高了我们运用理论知识解决实际问题的能力。
本次设计我最大的体会就是将四年所学的大部分知识串联起来，对专业知识全面复习一遍，同时也巩固了所学知识，深有成就感。
由于时间较短，设计不太全面，不足之处在所难免，恳请老师批评指正。在此，对老师们的热情指导深表感谢，并致以崇高的敬意！
参 考 资 料：
[1].《建筑结构抗震设计》东南大学编著、清华大学主审。北京：中国建筑工业出版社，1998 [2].《建筑结构制图标准》（GB/T50001-2001）中华人民共和国建设部。2002.3.1 [3].《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）中华人民共和国建设部。2002.3.1 [4].《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中华人民共和国建设部。2002.4.1 [5].《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中华人民共和国建设部。2002.1.1 [6].《建筑地基基础》吴湘兴主编。华南理工大学出版社，2002.7 [7].《混凝土结构》上册、中册，第二版，天津大学、同济大学、东南大学主编，清华大学主审。北京：中国建筑工业出版社，1998 [8].《房屋建筑学》第三版，同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆建筑大学编，北京：中国建筑工业出版社，1997
多层教学楼设计
[9].《建筑类专业外语》之建筑工程，第三册，王翰邦、刘文瑛主编，北京：中国建筑工业出版社，1997 [10].《建筑工程制图》第三版，同济大学建筑制图教研室，陈文斌、章金良主编，上海：同济大学出版社，1996 [11].《结构力学》上册，第四版，湖南大学结构力学教研室编，北京：高等教育出版社，1998 [12].《土木工程专业英语》，段兵廷主编，武汉：武汉工业大学出版社，2001 [13].《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》，沈蒲生、苏三庆主编，北京：中国建筑工业出版社，2000、6 [14].《土木工程专业毕业设计指导》，梁兴文、史庆轩主编，北京：科学出版社，2002 [15].《建筑结构荷载规范》，02—1—10发布，02—3—1实施中华人民共和国建设部主编，北京：中国建筑工业出版社，2002 [16].《混凝土结构设计规范》，02—2—20发布，02—4—1实施，中华人民共和国建设部主编，北京：中国建筑工业出版社，2002
第二篇：结构设计荷载计算(重庆大学毕业设计)
3.荷载计算
砖：18KN/m3 加气砼砌块墙：4.9KN/m3 水泥砂浆：20KN/m3 钢筋砼：（24~25）KN/m3 素砼：（22~24）KN/m3 墙面：贴瓷砖墙面（25mm厚（包括水泥砂浆打底）0.5KN/m2 屋面：油毡防水层：一层油毡刷油两层：0.05KN/m2 活荷载：2.0KN/m2 3.1楼面荷载
3.1.1普通房间楼面恒载： 做法说明：
1，清水砼楼面板(100mm)2，20厚1：2水泥砂浆结合层(面刷水泥浆一道)(20mm)3，800*800地面砖(20mm)计算式：
0.1*25+0.02*20+0.02*22=3.34KN/m2 楼面活载：2.0KN/m2 3.1.2卫生间楼面恒载 做法说明：
1，清水砼楼面板（100mm）2，1:2mmJS防水涂膜(1.2mm)3，1:3水泥砂浆保护层。（20mm）4，炉渣回填（300mm）
5，1:3水泥砂浆找平（20mm）
6，1:2水泥砂浆结合层（面刷水泥砂浆一道）（20mm）7，300*300防滑地砖（13mm）计算式：
0.1*25+0.0012*4+0.02*20+0.30*15+0.02*20+0.02*20+0.013*22=8.49KN/m2 卫生间活载： 2.0KN/m2 3.2屋面荷载
3.2.1屋面恒载： 做法说明：
1，现浇砼屋面板（100mm）
2，1:6水泥礁渣找坡（平均厚度50mm）3，1:3水泥砂浆找平层（20mm）4，泡沫砼碎块保温层（100mm）5，1:3水泥砂浆找平层（20mm）6，SBS改性沥青防水卷材（4mm）7，1:3水泥砂浆保护层（20mm）8，刚性屋面（60mm）计算式： 0.1*25+0.05*15+0.02*20+0.1*8+0.02*20+0.004*12+0.02*20+0.06*25=6.798KN/m2 屋面活载：2.0KN/m2 3.3梁上线荷载 3.3.1清水墙面
加气混凝土砌块墙(200mm)： 0.2*3.6*4.9=3.53KN/m 实心砖墙（卫生间）（200mm）0.2*3.6*18=12.96KN/m 3.3.2抹灰面（单面水泥砂浆20mm）0.02*3.6*20=1.44KN/m 3.3.3外墙涂料 做法说明： 1，基层墙体
2，界面砂浆（2mm）3，无机保温砂浆（8mm）
4，满挂玻纤网（5mm抗裂砂浆复合）5，柔性耐水腻子(1.5mm)6，外墙涂料（二遍3mm）计算式：
(0.002+0.008+0.005)*3.6*20+(0.0015+0.003)*3.6*9.8=1.24KN/m 3.4屋面梁线荷载 3.4.1梁宽350mm 6.798KN/m3*0.35m2=2.8kn/m 3.4.2梁宽200 6．798KN/m3*0.2=1.34kn/m 3.4.3墙高2.4米下梁荷载
0.2*4.9*2.4+(0.02*2.4*20)*2=4.272KN/m
第三篇：框架结构设计计算书.
第一章 绪论 第一节 工程概况
一、工程设计总概况: 1.规模:本工程是一栋四层钢筋混凝土框架结构教学楼,使用年限为 50年 , 抗震设防烈度为 8度;建筑面积约 3000㎡, 建筑平面的横轴轴距为 6.5m 和 2.5m , 纵轴轴距为 4.5m;框架梁、柱、板为现浇;内、外墙体材料为混凝土空心砌块, 外墙装修使用乳白色涂料仿石材外墙涂料, 内墙装修喷涂乳胶漆, 教室内地面房 间采用水磨石地面, 教室房间墙面主要采用石棉吸音板, 门窗采用塑钢窗和装饰 木门。全楼设楼梯两部。
2.结构形式:钢筋混凝土四层框架结构。3.气象、水文、地质资料: 1气象资料
A.基本风压值:0.35kN/㎡, B.基本雪压值:0.25kN/㎡。C.冻土深度:最大冻土深度为 1.2m;D.室外气温:年平均气温最底-10℃,年平均气温最高 40℃;2水文地质条件
A.土层分布见图 1-1,地表下黄土分布约 15m ,垂直水平分布较均匀,可塑 状态,中等压缩性,弱湿陷性,属Ⅰ级非自重湿陷性黄土地基。地基承载力特征 值 fak=120kN/㎡。
B.抗震设防等级 8度,设计基本地震加速度值为 0.20g ,地震设计分组为第 一组,场地类别为Ⅱ类。
C.常年地下水位位于地表下 8m ,地质对水泥具有硫酸盐侵蚀性。
D.采用独立基础, 考虑到经济方面的因素, 在地质条件允许的条件下, 独立 基础的挖土方量是最为经济的,而且基础本身的用钢量及人工费用也是最低的, 整体性好, 抗不均匀沉降的能力强。因此独立基础在很多中低层的建筑中应用较 多。
二、设计参数:(一根据《建筑结构设计统一标准》本工程为一般的建筑物,破坏后果严 重,故建筑结构的安全等级为二级。
(二 建筑结构设计使用年限为 50年, 耐久等级二级(年 , 耐火等级二级, 屋面防水Ⅱ级。
(三建筑抗震烈度为 8度,应进行必要的抗震措施。(四设防类别丙类。
(五本工程高度为 15.3m ,框架抗震等级根据 GB 50223-2008《建筑工程 抗震设防分类标准》,幼儿园、小学、中学教学楼建筑结构高度不超过 24m 的混 凝土框架的抗震等级为二级。
(六地基基础采用柱下独立基础。图 1-1 土层分布
第二章 结构选型和结构布置 第一节 结构设计 *建施图(见图纸
一、结构体系选型
(一结构体系和结构形式的分析比较
结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。一般有框架结构体系、剪 力墙结构体系、框架--剪力墙结构体系、筒体结构体系等。
建筑结构形式,主要是以其承重结构所用的材料来划分,一般可以分为钢结构、钢筋混凝土结构、砖混结构、砖木结构等。
(二多层建筑的结构体系及选择 1.框架结构体系
框架结构是利用粱、柱组成的横、纵两个方案的框架形成的结构体系。它同 时承受竖向荷载和水平荷载。
由梁和柱这两类构件通过刚节点连接而成的结构称为框架, 当整个结构单元 所有的竖向和水平作用完全由框架承担时, 该结构体系成为框架结构体系。有钢 筋混凝土框架、钢框架和混合结构框架三类。
框架结构体系具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点, 利于安排需要较 大空间的建筑结构。同时框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用 装配整体式结构,以缩短施工工期。
2.剪力墙结构体系
利用建筑物墙体作为承受竖向荷载和抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构体 系。
3.框架--剪力墙结构体系
在框架结构中,设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共 同抵抗水平荷载, 这就是框架-剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体, 可 称为框架-筒体结构体系。
4.筒体结构体系
1筒中筒结构,筒体分实腹筒、框筒及桁架筒。由剪力墙围成的筒体称为 实腹筒, 在实腹筒墙体上开有规则排列的窗洞形成的开孔筒体称为框筒;筒体四 壁由竖杆和斜杆形成的衍架组成则称为衍架筒。筒中筒结构由上述筒体单元组 合,一般心腹筒在内,框筒或桁架筒在外,由内外筒共同抵抗水平力作用。
2多筒体系,成束筒及巨型框架结构。由两个以上框筒或其他筒体排列成 束状, 称为成束筒。巨形框架是利用筒体作为柱子, 在各筒体之间每隔数层用巨 型梁相连, 这样的筒体和巨型梁即形成巨型框架。这种多筒结构可更充分发挥结 构空向作用, 其刚度和强度都有很大提高, 可建造层数更多、高度更高的高层建 筑。
综合上述选择框架结构体系最宜。(三承重体系的选择
框架结构的承重方案分为以下几种: 横墙承重体系, 横墙承重体系类型的房屋的楼板、屋面板或檩条沿房屋纵向 搁置在横墙上,由横墙承重。主要楼面荷载的传递途径是:板、横墙、基础、地 基,故称为横墙承重体系。横墙承重体系的特点:1房屋的空间刚度大,整体 性好,有利于抵抗风力和水平地震作用,也有利于调整地基的不均匀沉降。2 横墙承受了大部分竖向荷载;纵墙则主要起围护、隔断和将横墙连成整体的作用, 受力比较小, 对设置门窗大小和位置的限制比较少, 建筑设计上容易满足采光和 通风的要求。3结构布置比较简单和规则,可不用梁、楼板采用预制构件,施 工比较简单方便,分项造价较低。但横墙占面积多,房间布置的灵活性差,墙体 用材比较多。横墙承重体系多用于横墙间距较密、房间开间较小的房屋, 如宿舍、招待所、住宅、办公楼等民用建筑。
纵墙承重体系,对于进深较大的房屋、楼板、屋面板或檩条铺设在梁(或屋 架上,梁(或屋架支撑在纵墙上,主要由纵墙承受竖向荷载,荷载的传递路 线为:板、梁(或屋架、纵墙、基础、地基;而对于进深不大的房屋,楼板、屋面板直接搁置在外纵墙上,竖向荷载的传递路线是:板、纵墙、基础、地基。纵墙承重体系的特点:(1纵墙是主要的承重墙。设置横墙的目的主要是为了满 足房屋空间刚度和结构整体性的要求, 间距可以相当大, 因而容易满足使用上大 空间和灵活布置平面的要求。(2由于纵墙承受的荷载比较大,一般不能任意开 设门窗洞口,采光和通风的要求往往也受限制,纵墙较厚或加壁柱。(3相对于 横墙承重体系,纵墙承重体系的横向刚度较差,楼(屋盖用料较多,而墙体用 料较少。纵墙承重体系的房屋适用于使用上要求较大空间或隔断墙位置有可能改 变的场合,多见于食堂、会堂、厂房、仓库、俱乐部、展览厅等建筑。
纵横墙承重体系, 常见的有两种情况:一种是采用现浇钢筋混凝土楼板, 另 一种是采用预制短向楼板的大房间。纵横墙承重体系特点:其开间比横墙承重体 系大, 但空间布置不如纵墙承重体系灵活, 整体刚度也介于两者之间, 墙体用材、房屋自重也介于两者之间,多用于教学楼、办公楼、医院等建筑。
本工程选择纵横墙承重体系。(四建筑材料的选择 1混凝土选择
混凝土强度等级选择时要根据混凝土结构的环境类别, 应满足混凝土耐久性 要求;若采用 HRB335钢筋,混凝土强度等级不宜低于 C20;若采用 HRB400和 RRB400钢筋以及承受重复荷载的构件, 混凝土的强度等级不得低于 C20。预 应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于 C30;若采用钢绞线、钢丝、热处理 钢筋作预应力钢筋,混凝土强度等级不宜低于 C40。
在抗震设计时, 现浇框架梁、柱、节点的混凝土强度等级按一级抗震等级设 计时,不应低于 C30;按二~四级和非抗震设计时,不应低于 C20。现浇框架梁 的混凝
土强度等级不宜大于 C40;框架柱的混凝土强度等级:抗震设防烈度为 9度时不宜大于 C60,抗震设防烈度为 8度时不宜大于 C70。为便于施工,梁、柱 混凝土最好采用相同强度等级,常用 C30~C40。
2钢筋选择
在结构构件中的普通纵向受力钢筋宜选用 HRB400、HRB335钢筋;箍筋宜 选用 HRB335、HRB400、HPB235钢筋。对于钢筋混凝土框架梁、柱等主要结构 构件的纵向受力钢筋,通常采用 HRB400或 HRB335钢筋,构造钢筋及箍筋可 采用 HPB235;对于钢筋混凝土板、墙等构件的受力钢筋,可采用 HPB235或 HRB335,构造钢筋采用 HPB235钢筋。
(五其他结构选型 1.屋面结构:平屋顶
2.楼面结构:整体现浇双向板肋型楼面 3.楼梯结构:选择板式楼梯 4.过梁:钢筋混凝土过梁 5.基础:采用独立基础(六材料选择
主要构件材料:框架梁、板、柱采用现浇钢筋混凝土构件;墙体采用轻质填 充砌块, 外墙装修使用乳白色涂料仿石材外墙涂料, 内墙装修喷涂乳胶漆;教室 内地面房间采用水磨石地面;教室房间墙面主要采用石棉吸音板, 门窗采用塑钢 窗和装饰木门。混凝土强度:梁、板、柱均采用 C30混凝土, 钢筋使用 HPB235, HRB335二种钢筋。
(七荷载的选择表
第二节 结构布置
一、确定计算简图
本工程框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础, 按工程地质资料提供的 数据,查《抗震规范》可判断该场地为Ⅱ类场地土,地质条件较好,初步确定本 工程基础采用柱下独立基础,挖去所有杂填土,基础置于第二层粉质粘土层上, 基底标高为设计相对标高– 2.10 m。柱子的高度底层为:h1 = 3.9+2.1– 0.5 = 5.5 m(初步假设基础高度 0.5 m ,二~四层柱高为 h2~h4 = 3.6 m。柱节点刚接,横 梁的计算跨度取柱中心至中心间距离,三跨分别为:l = 6500、2500、6500。
二、板、梁、柱的截面确定(一现浇板厚确定
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002现浇钢筋混凝土双向板厚度 要满足以下要求:
1、现浇钢筋混凝土双向板的最小厚度不小于 80mm;
2、现浇钢筋混凝土框架结构的楼板板厚不应小于 100mm ,且双向板的板厚 不小于跨度的 1/45(简支、1/50(连续;由于本工程双向板的最长跨度为 4500mm ,计算得 4500/50=90mm,又因为板厚不小于 100mm ,再结合该建筑各 板的受力情况,选取板厚为 100mm;由于走廊恒载相对较大,但由于走廊的跨 度小所以统一取 100mm。
(二确定梁截面尺寸
梁的截面宽度不宜小于 200mm;截面高宽比不宜大于 4;净跨与截面高度之 比不宜小于 4。计算方法为: 主梁:h=(1/12~1/8 l , b=(1/2~1/3.5 ,b ≥ bc /2,≥ 250 由于横向最大跨度为 6500mm ,则: h=(1/12~1/8³6500=542mm~813mm ,取 650mm;b=(1/2~1/3.5 =217mm~325mm ,取 250mm;横向框架梁 AB 跨、CD 跨:b ³h=250mm³650mm , BC 跨:b ³h=250mm³450mm 次梁:h=(1/18~1/15 l 由于纵向最大跨度为 4500mm ,则: h=(1/18~1/12³4500=250mm~375mm ,取 600mm(取 600mm 主要考 虑窗的高度,将梁高取至窗顶便于施工。b 取 200mm;纵向连接梁:b ³ h=200mm³600mm。
梁截面尺寸初步确定:横向框架梁 AB 跨、CD 跨:b ³ h=250mm³650mm , BC 跨:b ³ h=250mm³450mm;纵向连接梁:b ³ h=200mm³600mm。(三确定柱截面尺寸
1、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值,按下列公式计算:(1柱的轴力估计值
12.....G G S N r w S N ββ= G r :荷载综合分项系数,取 1.25;
W:框架结构重量标准值,取 13KN/ m2 S:柱承载露面面积;Ns:截面以上楼层数
1β:角柱增大系数,二级抗震取 1.3 2 β:水平力使轴力增大系数, 8度设防烈度取 1.3(2由 []G c N u f A ≤,知 G c N A f u ≥
注: []u 为框架柱轴压比限值,本方案为二级抗震等级,查《抗震规范》可 取为 0.8。
fc 为混凝土轴心抗压强度设计值,对 C30,查得 14.3N/mm2。
2、计算过程: 对于边柱: 12.....G G S N r w S N ββ==1.25³13³4.5³3.25³4³1.3³1.3=1606.56KN G c N A f u ≥
=1606.56/14.3³0.8=112346.9mm2 取 400mm ³400mm 对于角柱,其受力过程比较复杂,按要求取与边柱一样的尺寸,初选截面 尺寸为 400mm ³400mm 对于中柱: 12.....G G S N r w S N ββ==1.25³13³(1.25³4.5+4.5³3.25 ³4³1.3³ 1.3=2224.46KN
G c N A f u ≥
=2224.46/14.3³0.8=124445.3mm2 取 450mm ³450mm 各层柱截面对应相同,结构平面布置见施工图。(四各层结构布置概况 现浇板板厚:统一板厚 100mm;柱子截面尺寸:角柱、边柱按 400mm ³400mm 设置,中间柱按 450mm ³ 450mm 设置;梁截面尺寸:横向框架梁 AB 跨、CD 跨:b ³ h=250mm³650mm;BC 跨:b ³ h=250mm³450mm;纵向连接梁:b ³ h=200mm³600mm。
三、荷载计算
本工程以 5号轴线横向框架为计算分析单元。1.屋面横梁竖向线荷载标准值 恒载
屋面恒载标准值: 40厚架空隔热板 0.040³25=1kN/m2.防水层 0.4kN/m2.20厚 1:3水泥砂浆找平层 0.02³20=0.4kN/m2.100厚钢筋混凝土现浇板 0.10³25=2.5kN/m2.10厚纸筋石灰粉平顶 0.01³16=0.16kN/m2.屋面恒载标准值: 4.46kN/m 梁自重 边跨 AB、CD 跨: 0.25³0.65³25=4.063kN/m 梁侧粉刷: 2³(0.65-0.1³0.02³17=0.374kN/m 4.437kN/m 中跨 BC 跨: 0.25³0.45³25=2.81kN/m 梁侧粉刷: 2³(0.45-0.1³0.02³17=0.238kN/m 3.048kN/m 作用在顶层框架梁上的线荷载标准值: 梁自重: g 4AB1=g4CD1 =4.437kN/m, g 4BC1=3.048kN/m 板传来荷载: g 4AB2=g4CD2=4.46³4.5=20.07kN/m g 4BC2=4.46³2.5=11.15kN/m 活载
作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值: q 4AB =q4CD =0.5³4.5=2.25kN/m q 4BC =0.5³2.5=1.25kN/m 2.楼面横梁竖向线荷载标准值
恒载
20厚水泥砂浆面层 0.02³20=0.40kN/m2 100厚钢筋混凝土现浇板 0.1³25 = 2.50kN/m2 2
楼面恒载标准值:3.092kN/m2边跨(AB , CD 跨 框架梁自重:4.437 kN/m 中跨(BC 跨 梁自重:3.048kN/m 作用在楼面层框架梁上的线恒荷载标准值为: 梁自重:g AB1 = gCD1 = 4.437kN/m g BC1 = 3.048kN/m 板传来荷载:g AB2 = gCD2 = 3.092³4.5 = 13.914kN/m g BC2 = 3.092³2.5= 7.730kN/m(2活载
楼面活载: q AB = qCD = 2.5³4.5 = 11.25kN/m q BC = 3.5³2.5 = 8.75kN/m
图 2-1 恒载顶层集中力(1恒载
边跨连系梁自重:0.20³0.60³4.5³25 = 13.50kN 粉刷:2³(0.60-0.1³0.02³4.5³17 = 1.53kN 0.9m 高女儿墙:0.9³4.5³3.6 = 14.58 kN 粉刷:0.9³2³0.02³4.5³17 = 2.75 kN 连系梁传来屋面自重:0.5³4.5³0.5³4.5³4.46= 22.58kN 顶层边节点集中荷载:G 4A = G4D = 54.94kN 中柱连系梁自重 :0.20³0.60³4.5³25 = 13.50kN 粉刷:2³(0.60-0.10³0.02³4.5³17 = 1.53kN 连系梁传来屋面自重 :0.5³4.5³0.5³4.5³4.46 = 22.58kN 0.5³(4.5+4.5-2.5³2.5/2³4.46= 18.12kN
顶层中节点集中荷载:G 4B = G4C = 55.73kN(2活载: Q A4 = Q4D = 1/2³4.5³1/2³4.5³0.5 = 2.53kN Q 4B =Q4C =1/2³4.5³1/2³4.5³0.5+1/2³(4.5+4.5-2.5³2.5/2³0.5=4.56kN 楼面框架节点集中荷载标准值(图 2-2
图 2-2 恒载中间层结点集中力(1恒载: 边柱连系梁自重 13.50kN 粉刷:1.47kN 连系梁传来楼面自重:1/2³4.5³1/2³4.5³3.092 = 15.65kN 中间层边节点集中荷载: G A = GD = 30.62kN 框架柱自重: G A ’ = GD ’ = 0.4³0.4³3.6³25 = 14.4 kN 中柱连系梁自重: 13.50 kN 粉刷: 1.47 kN 连系梁传来楼面自重: 1/2³4.5³1/2³4.5³3.092 = 15.56 kN 1/2³(4.5+4.5-2.5³2.5/2³3.092 = 12.56kN 43.09kN 中间层中节点集中荷载: G B = Gc =43.09kN 柱传来集中荷载: G B ’ = Gc’ =18.23kN(2活载:
Q A = QD = 1/2³4.5³1/2³4.5³2.5=12.66kN Q B =QC = 1/2³4.5³1/2³4.5³2.5+1/2³(4.5+4.5-2.5³2.5/2³3.5= 26.87kN 5.风荷载
已知基本风压 W 0 =0.35kN/m2,本工程为市郊中学,地面粗糙度属 C 类,按 荷载规范
o z s z k W W μμβ=。风载体型系数 s μ:迎风面为 0.8,背风面为– 0.5;因结构高度 H = 15.6m< 30m , H/B=15.6/15.5=1<1.5;故取风振系数 0.1=βz ,计算过程如表 2-1所示, 风荷载图见图 2-3。
图 2-3 横向框架上的风荷载 风荷载计算 2-1
6.地震作用 建筑物总重力荷载代表值 G i 的计算(a 集中于屋盖处的质点重力荷载代表值 G 4: 50%雪载:0.5³0.25³15.5³45 = 87.19 kN 层面恒载:4.46³45³6.5³2+4.46³45³2.5 = 3110.85 kN 横梁:(4.437³6.5³2+3.048³2.5³11 = 718.31 kN 纵梁:(13.50+1.47³10³4= 598.8kN 女儿墙:0.9³3.6³(45+15.5³2 = 392.04 kN 柱重:0.4³0.4³25³1.8³26+0.45³0.45³25³1.8³18 = 351.23 kN 横墙:3.6³[15³6.5³1.8+(2.5³1.8-2³2.1/2³2] = 646.2 kN 纵墙:(4.5³1.8-3³2.1/2³20³3.6+4.5³1.8³3.6³18= 881.28 kN(忽略内纵墙的门窗按墙重量算
钢窗:20³3³2.1³1/2³0.4 = 25.2 kN G 4 = 6811.1 kN(b 集中于三、四层处的质点重力荷载代表值 G 3~G 2 50%楼面活载:0.5³2.5³15.5³45 =871.9 kN 楼面恒载:3.092³45³6.5³2+3.092³45³2.5 =2156.67 kN 横梁:718.31 kN 纵梁:598.8 kN 柱重:351.23³2 = 702.46 kN 横墙:646.2³2 = 1292.4 kN 纵墙:881.28³2 = 1762.56 kN 钢窗:25.2³2 = 50.4 kN G 3 = G2 = 8153.5kN(c 集中于二层处的质点重力荷载标准值 G 1 50%楼面活载:871.9 kN 楼面恒载:2156.67kN 横梁:718.31 kN 纵梁:598.8 kN 柱重:0.45³0.45³25³(2.75+1.8³18+0.4³0.4³25 ³(2.75+1.8³26= 887.82 kN
横墙:646.2+646.2³1.95/1.8 = 1346.25 kN 纵墙:881.28+881.28³1.95/1.8 = 1836kN 钢窗:25.2³2 = 50.4 kN G 1 = 8466.15 kN 2 地震作用计算:(1框架柱的抗侧移刚度
在计算梁、柱线刚度时,应考虑楼盖对框架梁的影响,在现浇楼盖中,中框 架梁的抗弯惯性矩取 I = 2I0;边框架梁取 I = 1.5I0;在装配整体式楼盖中,中框 架梁的抗弯惯性矩取 I = 1.5I 0;边框架梁取 I = 1.2I0, I 0为框架梁按矩形截面计算 的截面惯性矩。横梁、柱线刚度见表 2-2: 横梁、柱线刚度 2-2
每层框架柱总的抗侧移刚度见表 2-3: 框架柱横向侧移刚度 D 值 2-3
ic:梁的线刚度, iz :柱的线刚度。
底层:∑ D = 4³(3.31+3.77 +18³(3.54+5.86 = 197.52 kN/mm 二~四层: ∑ D = 4³(8.71+11.18 +18³(9.86+16.63= 556.38 kN/mm(2框架自振周期的计算
框架顶点假想水平位移 Δ计算表 2-4
0:(考虑结构非承重砖墙影响的折减系数,对于框架取 0.6 则自振周期为: T 1=1.70a³0.6=0.5s(3地震作用计算
根据本工程设防烈度
8、Ⅱ类场地土, 设计地震分组为第一组, 查 GB 50011 2010《建筑抗震设计规范》中表 5.1-4-2,得特征周期 T g = 0.35 sec ,表 5.3.2得 amax= 0.16。
a 1=(Tg /T1 0.9 a max =(0.35/0.50.9³0.16=0.116 结构等效总重力荷载: Geq=0.85GL =0.85³31584.25=26846.61kN T 1>1.4Tg = 1.4³0.35 = 0.49 sec 故需考虑框架顶部附加集中力作用
查表 5.2.1得: δn =0.08T 1+0.07=0.08³0.5+0.07=0.11 框架横向水平地震作用标准值为: 结构底部: F EK =a 1G eq =0.116³26846.61=3114.21kN ∑ G i H i =335331.06
ΔFn=δn ³F EK =0.11³3114.21=342.56kN
各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表 2-5计算列出 , 图见 2-4
图 2-4 横向框架上的地震作用
楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 2-5
6第三章 框架内力计算 第一节 荷载作用下的框架内力
一、恒载作用下的框架内力 1.弯矩分配系数
计算弯矩分配系数根据上面的原则, 可计算出本例横向框架各杆件的杆端弯 矩分配系数,由于该框架为对称结构,取框架的一半进行简化计算,如图 3-1。
节点 A1: 10 10440.2931.172A A A A S i ==⨯= 1111 441.3335.332A B A B S i ==⨯= 121244 0.4481.792A A A A S i ==⨯=(相对线刚度见表 2-2(40.2931.3330.44842.074A
S =++=⨯∑ 10101.172 0.141 4(0.2931.3330.448 A A A A A S S μ===++ 11115.332 0.643 40.2931.3330.448A B A B A S S μ===++ 12121.792 0.216 40.2931.3330.448A A A A A S S μ===++ 节点 B1: 121221.1522.304B D B D S i ==⨯=(40.293 1.333 0.448 21.152
A S =+++⨯∑ 111.3334 0.503 40.2931.3330.44821.152 B A μ⨯==+++⨯ 120.4484 0.169 40.2931.3330.44821.152 B B μ⨯==+++⨯ 111.1522 0.217 40.2931.3330.44821.152 B D μ⨯==+++⨯ 100.2934 0.111 40.2931.3330.44821.152 B B μ⨯==+++⨯ 节点 A2: 21230.4484 0.201 0.4481.3330.4484A A A A μμ⨯===++⨯ 221.3334 0.598 0.4481.3330.4484
A B μ⨯==++⨯节点 B2: 221.3334 0.475 1.3330.4480.44841.1522 B A μ⨯==++⨯+⨯ 21230.4484 0.1601.3330.4480.44841.1522B B B B μμ⨯===++⨯+⨯ 221.1522 0.2051.3330.4480.44841.1522 B D μ⨯= =++⨯+⨯ 节点 A4: 441.3334 0.748 1.3330.4484 A B μ⨯==+⨯ 430.4484
0.252 1.3330.4484 A A μ⨯==+⨯ 节点 B4: 441.3334 0.5661.15220.4481.3334 B A μ⨯==⨯++⨯ 430.4484 0.1901.15220.4481.3334B B μ⨯==⨯++⨯ 441.1522 0.2441.15220.4481.3334 B D μ⨯= =⨯++⨯
A3、B3与相应的 A2、B2相同。2.杆件固端弯矩
计算杆件固端弯矩时应带符号, 杆端弯矩一律以顺时针方向为正, 如图 3-1。图 3-1 杆端及节点弯矩正方向(1横梁固端弯矩: 1顶层横梁 自重作用: 22 4444114.4376.515.621212 A B B A ql kN m
=-=-=-⨯⨯=-⋅ 22 44113.0481.251.5933 B D ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅44441/20.795D B B D kN m ==-⋅ 板传来的恒载作用: 32 2234444222331(12// 12 1 20.076.5(122.25/6.52.25/6.5 56.6612 A B B A ql a l a l kN m =-=--+=-⨯⨯-⨯+=-⋅
22445/965/9611.152.53.63B D ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅ 2244 1/321/3211.152.52.18D B ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅ 2二~四层横梁 自重作用: 22
1111114.4376.515.621212 A B B A ql kN m =-=-=-⨯⨯=-⋅ 22 11113.0481.251.5933 B D ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅ 11111/20.795D B B D kN m ==-⋅ 板传来的恒载作用: 32223 11111(12// 12 A B B A ql a l a l =-=--+ 22233 113.9146.5(122.25/6.52.25/6.5 39.2812kN m =-⨯⨯-⨯+=-⋅ 22115/965/967.732.52.52B D ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅ 2211 1/321/327.732.51.51D B ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅
(2 纵梁引起柱端附加弯矩:(本例中边框架纵梁偏向外侧, 中框架纵梁偏 向内侧 顶层外纵梁 4 4 54.940.15.494A D M M kN m =-=⨯=⋅(逆时针为正
楼层外纵梁 1130.620.13.062A D M M kN m =-=⨯=⋅ 顶层中纵梁 4455.730.15.573B C M M kN m =-=-⨯=-⋅
楼层中纵梁 1143.090.14.309B C M M kN m =-=-⨯=-⋅ 3.节点不平衡弯矩
横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节点的各杆件(不包括纵向框架梁 在 节点处的固端弯矩与通过该节点的纵梁引起柱端横向附加弯矩之和, 根据平衡原 则, 节点弯矩的正方向与杆端弯矩方向相反, 一律以逆时针方向为正, 如图 3-1。节点 A4的不平衡弯矩: 44415.6256.665.49466.786A B A M M kN m +=--+=-⋅纵梁 本例计算的横向框架的节点不平衡弯矩如图 3-3。
图 3-2 横向框架承担的恒载
图 3-3 节点不平衡弯矩4.内力计算
根据对称原则,只计算 AB、BC 跨。在进行弯矩分配时,应将节点不平衡 弯矩反号后再进行杆件弯矩分配。
节点弯矩使相交于该节点杆件的近端产生弯矩, 同时也使各杆件的远端产生 弯矩,近端产生的弯矩通过节点弯矩分配确定, 远端产生的弯矩由传递系数 C(近端弯矩与远端弯矩的比值确定。传递系数与杆件远端的约束形式有关。
恒载弯矩分配过程如图 3-4,恒载作用下弯矩见图 3-5,梁剪力、柱轴力见 图 3-6。
根据所求出的梁端弯矩, 再通过平衡条件, 即可求出恒载作用下梁剪力、柱 轴力,结果见表 3-
1、表 3-
2、表 3-
3、表 3-4。
AB 跨梁端剪力(kN 表 3-1
恒载作用下的弯矩分配
上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁
-2.975 15.00 5.19 17.22-2.305 9.53 1.22 8.46-2.305 9.53 1.61 8.84-2.305 10.09 2.81 10.60 A B 图 3-4 恒载弯矩分配过程
图 3-5 恒载作用下弯矩图(kN.m AB 跨跨中弯矩(kN.m 表 3-3
图 3-6 恒载作用下梁剪力、柱轴力(kN 柱轴力(kN 表 3-4
二、活载作用下的框架内力
注意:各不利荷载布置时计算简图不一定是对称形式, 为方便,近似采用对 称结构对称荷载形式简化计算。1.梁固端弯矩:(1顶层: 32 22344441(12// 12 A B B A ql a l a l =-=--+ 22 23 3 1 2.256.5(1 2 2.25/6.52.25/6.5 6.352 12 kN m =-⨯⨯-⨯+=-⋅
22445/965/961.252.50.407B D ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅ 22441/321/321.252.50.244D B ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅(2二~四层横梁:
2231111222331(12// 12 1 11.256.5(122.25/6.52.25/6.5 31.7612 A B B A ql a l a l kN m =-=--+=-⨯⨯-⨯+=-⋅
22115/965/968.752.52.848B D ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅ 22111/321/328.752.51.709D B ql kN m =-=-⨯⨯=-⋅
2.纵梁偏心引起柱端附加弯矩 :(本例中边框架纵梁偏向外侧,中框架纵梁 偏向内侧 顶层外纵梁 442.530.10.253..A D M M kN m =-=⨯=(逆时针为正
楼层外纵梁 1112.660.11.266.A D M M kN m =-=⨯= 顶层中纵梁 44444.560.10.456.2.030.10.203.(B C B C M M kN m M M kN m BC =-=-⨯=-=-=-⨯=-仅 跨作用活载时
楼层中纵梁 111126.870.12.687.14.220.11.422.B C B C M M kN m M M kN m BC =-=-⨯=-=-=-⨯=-(仅 跨作用活载时 3.各节点不平衡弯矩: 当 AB 跨布置活载时: 44446.3520.2536.099A A B A M kN m =+=-+=-⋅
12311131.761.26630.494A A A A B A M M M kN m ===+=-+=-⋅
44446.3520.2536.099B B A B M kN m =+=-=⋅ 12311131.761.26630.494B B B B A B M M M kN m ===+=-=⋅
当 BC 跨布置活载时: 44440.4070.2030.610B B D B M kN m =+=--=-⋅ 1231112.8481.4224.27B B B B D B M M M kN m ===+=--=-⋅
当 AB 跨和 BC 跨均布置活载时: 44446.3520.2536.099A A B A M kN m =+=-+=-⋅ 12311131.761.26630.494A A A A B A M M M kN m ===+=-+=-⋅ 4444446.3520.4560.4075.489B B A B B D M kN m =++=--=⋅ 1231111131.762.6872.84826.225B B B B A B B D M M M kN m ===++=--=⋅
4.框架活载的不利布置
活荷载为可变荷载, 应按其最不利位置确定框架梁、柱计算截面的最不利内 力。竖向活荷载最不利布置原则:(1 求某跨跨中最大正弯矩——本层同连续梁(本跨布置, 其它隔跨布置 , 其它按同跨隔层布置(图 3-a;(2求某跨梁端最大负弯矩——本层同连续梁(本跨及相邻跨布置,其它 隔跨布置 ,相邻层与横梁同跨的及远的邻跨布置活荷载,其它按同跨隔层布置(图 3-b;(3求某柱柱顶左侧及柱底右侧受拉最大弯矩——该柱右侧跨的上、下邻 层横梁布置活荷载,然后隔跨布置,其它层按同跨隔层布置(图 3-c;当活荷载作用相对较小时, 常先按满布活荷载计算内力, 然后对计算内力进 行调整的近似简化法,调整系数:跨中弯矩 1.1~1.2,支座弯矩 1.0。
本工程考虑如下四种最不利组合:(a顶层边跨梁跨中弯矩最大,图 3-7;
(b顶层边柱柱顶左侧及柱底右侧受拉最大弯矩,如图 3-8;(c顶层边跨梁梁端最大负弯矩,图 3-9:(d活载满跨布置,图 3-10。
(a(b(c 图 :3-竖向活荷载最不利布置 5.内力计算: 本工程采用“弯矩二次分配法”计算 具体计算步骤:
1根据各杆件的线刚度计算各节点的杆端弯矩分配系数,并计算竖向荷载 作用下各跨梁的固端弯矩。
2计算框架各节点的不平衡弯矩,并对所有节点的不平衡弯矩同时进行第 一次分配(其间不进行弯矩传递。
3将所有杆端的分配弯矩同时向其远端传递(对于刚接框架,传递系数均 取 1/2。
4将各节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配,使各节 点处于平衡状态。至此,整个弯矩分配和传递过程即告结束。
5将各杆端的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩叠加,即得各杆端弯矩。活载(1 作用下弯矩二次分配过程如图 3-11, 梁弯矩、剪力、轴力如图 3-
12、图 3-13。
活载(2 作用下弯矩二次分配过程如图 3-14, 梁弯矩、剪力、轴力如图 3-
15、图 3-16。
活载(3 作用下弯矩二次分配过程如图 3-17, 梁弯矩、剪力、轴力如图 3-
18、图 3-19。
活载(4 作用下弯矩二次分配过程如图 3-20, 梁弯矩、剪力、轴力如图 3-
21、图 3-22。
根据所求出的梁端弯矩,再通过平衡条件,即可求出的活载作用下梁剪力、柱轴力,结果见表 3-5~表 3-20。
图 3-7 活载不利布置 1
图 3-8 活载不利布置 2
图 3-9 活载不利布置 3
图 3-10 活载不利布置 4 活载 1作用下的弯矩分配
上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁
1.49 0.64 2.13-1.709-0.88-0.62-3.21 6.25 2.01 8.26-1.709-0.93-0.53-3.17 A B 图 3-11 活载(1弯矩分配过程
活载(1作用下 AB 跨梁端剪力 表 3-5
活载(1作用下 BC 跨梁端剪力 表 3-6 活载(1作用下 AB 跨跨中弯矩(kN.m 表 3-7
活载(1作用下柱轴力 表 3-8图 3-12 活载(1弯矩图(kN.m
图 3-13 活载(1剪力、轴力(kN活载 2作用下的弯矩分配
上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁
1.49-0.04 1.45 6.25 1.82 8.07-1.709-0.88-1.03-3.62 6.62 2.20 8.82 A B 图 3-14 活载(2弯矩分配过程
435363738-
活载(3作用下 AB 跨梁端剪力 表 3-13
活载(3作用下 BC 跨梁端剪力 表 3-14 活载(3 作用下 AB 跨跨中弯矩(kN.m 表 3-15
第四篇：高层建筑抗震结构设计
《建筑抗震设计规范》适用于抗震设防烈度是6-9度的地区
某地区的抗震设防烈度为8度，则其多遇地震烈度为6.45度，罕遇地震烈度为9度
场地类别根据土层等效剪切波速 和场地覆盖层厚度划分为4类。；
试述纵波和横波的传播特点及对地面运动的影响？
抗震设防烈度概念，简述抗震设防烈度如何取值。
简述现行抗震规范计算地震作用所采用的三种计算方法及其适用范围。底部剪力法的适用条件及基本思路是什么？
为何抗震规范对各楼层水平地震剪力最小值作出规定？
当结构的层数较多时，如何考虑长周期结构高振型的影响？
什么是建筑抗震概念设计？包括哪些方面的内容？
抗震设计中为什么要限制各类结构体系的最大高度和高宽比？
轴压比概念，为什么要限制柱的轴压比？
简述框架节点抗震设计的基本原则。
简述“强柱弱梁”的概念以及实现“强柱弱梁”的主要措施。
多层砌体房屋中，为什么楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处？ 为什么要限制多层砌体房屋抗震横墙间距
为何要对排架结构横向自振周期进行调整？如何调整
工程结构抗震设防的三个水准是什么？
第五篇：高层建筑结构设计若干问题的探讨
随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要，促使高层建筑得以快速发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展，抗风和抗震理论的不断完善，加之新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高，为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。本文对高层建筑结构设计中值得重视的几个问题进行了探讨，仅供参考。高层建筑结构受力性能对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。对于低层、多层和高层建筑，竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的，但是，随着高度的不断增加，竖向结构体系成为设计的控制因素，其原因有两个:其一，较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒;其二，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抵抗变形，可见，高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。高层建筑结构设计中的扭转问题建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点郡三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时泣尽可能使 结构处于对称状态。高层建筑结构设计中的侧移和振动周期建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面:()1合理158高层建筑的自振周期汀1)宜在下列范围内:框架结构:T1(=0.1一0.51N)框一剪、框筒结构:lT=(0.80一0.1)2N剪力墙、筒中筒结构T:1邢.40一0.1)0NN为结构层数。结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内:第二周期:犯二(13一1巧T)1;第三周期:竹《115一In)TI。.32共振问题当建筑场地发生地震时，如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近，建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期通过调整结构的层数选择合适的结构类别和结构体系，扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别，避免共振的发生。.33水平位移特征水平位移满足高层规程的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时，地震力的大小与结构刚度直接相关，当结构刚度小，结构并不合理时，由于地震力小则结构位移也小，位移在规范允许范围内，此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全;其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外，不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型;框架结构的位移曲线应为剪切型;框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。4 位移限值、剪重比及单位面积重度4.，位移限值在结构整体计算的输出结果中，结构的侧移(包括层间位移和顶点位移)是一个重要的衡量标准，其数值大小从一个侧面反映出结构的整体刚度是否合适，过大或过小都说明结构刚度过小或过大(或者体现结构两个主轴方向的刚度是否均衡)，以致要引起设计者对其中的结构体系选择、结构的竖向及平面布置合理性的再思考。现行规范中将顶点位移与层间位移并重对待，经实践探索并参照国外经验，得出的结论为:高层建筑尤其是超高层建筑，顶点位移限值决定的不仅是其数值大小而且还有其振动频率，人的舒适感觉与振动频率有关而与振动幅度(绝对位移)关系不大，即摆动频率不太高时就可满足人们的舒适度;其次，防止结构由于变形过大而可能遭受损坏或破坏的控制因素是层间相对位移，而其限值在现行规范中似偏严，可予放松。同一结构用不同的计算程序计算，如果其层间位移数值差异很大，则有可能是其“层间位移”内涵不同所致，有的是指楼层形心位移，有的则专指考虑楼层转动后的最大角点位移，后者通常比前者要大，形心位移对规则建筑有意义，而角点位移则更能反映结构楼层的真实位移，因此角点位移是结构工程师必须关注的一个数值。.42剪重比及单位面积重度结构的剪重比(也即水平地震剪力系数从即四心是体现结构在地震作用下反应大小的一个指标，其大小主要与结构地震设防烈度有关，其次与结构体型有关，当设防烈度为7、8、9度时，剪重比分别为aoZl，.0024，.004;0 扭转效应明显或基本周期<35.。的结构剪重比则分别丈.00160.，0犯，0.0640单位面积重度，产„从仪Nlm勺是衡量结构构件(下转79页)万方数据差的精度优于国际一流大港的标准2c0m，并达到了集装箱船到港，42小时内必须离港的世界一流大港的标准。港口物流信息系统建设及应用中存在的主要问题目前天津市尚未建立公共型物流信息交换平台，也没有建立完备的企业与港口之间相连的物流信息服务系统，在一定程度上影响了天津港口物流业的发展。在物流信息系统建设方面，主要存在以下问题:4.1从外部环境考虑.14.1思想认识方面还有待进一步提高天津市近年来信息化的发展，特别是在市领导的直接组织下开展的天津市发展现代物流的对策研究，使各有关方面对现代物流有了一定的认识，但是还不够深人与普及。我市物流企业对信息化的重要性认识不高，企业的信息化程度不够高，缺少能提供全方位物流服务的大型企业。.14 2经济运行环境还禽改善物流系统涉及到国家行政管理部门和工商业各个部门。国家的市场经济体制仍需完善，这就造成了一些影响信息化建设方面的问题。4.1.3物流系统的基础设施需要大力发展天津公共数字信息网络系统基本能满足当前物流企业的一般通信需求，但收费标准仍偏高，影响物流企业利用的积极性，为物流信息系统建设的推广造成一定的障碍。.42从内部环境考虑.4.21港口物流企业缺乏信惠化建设的中长期规划港口物流企业的信息化建设是一项复杂的系统工程。许多港口物流企业由于缺乏中长期的规划，导致在硬件设备配置、软件开发购买、网络组建等方面只看重眼前利益，使投资成本不必要的加大。不仅浪费了资金而且管理水平也没有得到真正的提高。.4.22港口内现有各系统独立运行，信息不能充分共享和自动交换天津港属于综合性港口，港内各公司之间、公司与港口调度部门、各业务部门之间、货主与船代、港口部门及海关之间等联系密切，信息交换频繁，同一客户信息往往为不同部门所需要。尽管港口内计算机网络已搭建，但由于各个公司与部门的MSI系统数据格式、系统结构存在较大差异，目前还没有达到网络环境下的集成，信息不能充分共享，信息的完整性、准确性难以得到保证。除此以外，港口的业务要涉及到许多不同的管理部门。.4.23港口现有系统缺乏管理控制与决策功能港口物流企业的管理控制与决策受到人为因素的干扰。就整个港口层面而言，依靠各公司向港务局的各个业务部门提供的月报季报年报和公司领导向上级港务局领导的汇报等人工的方式对整个港口实施管理控制和决策。5 建议与对策针对目前天津港口物流企业信息系统建设的现状及存在的问题，港口物流企业信息化管理的改革与发展势在必行。天津要实现建成国际化的现代物流中心和北方物流集散中心的目标以及将天津港建成世界强港的最有效的途径就是提高信息化水平，加大物流信息系统的建设力度。随着计算机技术、网络技术、特别是电子商务的快速发展，这些都为港口物流的信息化建设提供了技术保障。各级政府部门、港务集团、物流企业也开始重视信息化的建设不再只专注于自身的经营与管理，这些转变都为提升港口物流信息化管理水平莫定了基础。就目前的环境，应重点做好以下几方面的工作:5.1进一步提高对物流信息化的认识，提高物流信息系统建设在推动天津港口物流业发展中的地位要认识到信息化建设对提升天津港口物流的重要作用。倒顶信息化建设的管理关系，实行统一管理，尤其要加强信息产业主管部门的宏观调控职能。.52物流信息系统建设标准化、规范化建立标准化制度与国际物流接轨。包括:EDI和电子商务的信息交换行业标准，物流企业信息网络规范化标准等。.53建立以港务局为核心的信息化管理组织机构，加强信息中心的职能作用在港口企业的制度改革中要加强信息信息中心的职能作用。建立以港务局高层领导为核心的信息中心，其主要职能应是:制定港口及其下属各公司的中远期信息化建设的发展规划，并制定详细的实施计划;负责硬件设备的购买与维护等工作;负责应用系统的统一开发;负责与其他有关行业部门的信息化建设部门共同制定信息技术的规范和标准;协调与其他各行业的资源共享平台的建设。.54开发辅助港口领导决策的055，完警现有系统中的管理与决策功能港口决策层所面临的决策问题往往是非结构化或半结构化的。决策所需的信息大多数来自企业外部，而且要求信息的准确从而能够做出正确的决策。这就要求建立大型的数据库，通过数据库利用数据挖掘技术，将数据库中与决策问题有关的信息提供给DSs，由DS的推理机制生成所需要的决策方案组，再由高层领导根据经验、事实或其他条件从决策方案组中找出最适合的决策。.55建设现代化生产调度指挥中心及电子口岸工程电子口岸已经成为现代口岸物流的重要发展趋势，为适应天津滨海新区建立国际贸易信息服务体系的要求，天津港将建设港口电子口岸工程。电子口岸综合系统充分运用了现代信息技术，借助公共电信网络，将外经贸海关工商税务外汇运输等涉及口岸物流服务及口岸行政管理的信息流资金流货物流的电子数据集中存在一个公共的数据库中，企业可以通过nItem te办理报关报检结付出口退税等手续，实现港口一体化服务。.考文献:【1】王述祖.现代物流与天津发展.业京:中国经济出版社2，0.2.2【2】张丽君.现代港口物流.北京:中国经济出版社，2005..4【3】钱晓江物流信息系统体系结构.东南大学学报(自然科学阂2，01..6【4】张宗成.现代物流信息化广州:中山大学出版社2，0121.
点击咨询 