第一篇：本科畢業設計-高層建筑結構設計計算書

多層教學樓設計

本科畢業論文（設計）

題

目 多層教學樓

學生姓名

馬樂 專業名稱

土木工程

指導教師

郭波

2006年05月20日

多層教學樓設計

目 錄

第一部分：設計總說明 摘要

1、建筑設計………………………………………………………6 1.1 建筑說明 1.2 方案設計 1.3建筑材料及做法

2、結構設計………………………………………………………7 2.1 結構說明 2.2 結構計算

2.2.1風荷載作用

2.2.2豎向荷載作用（恒載及活載）2.2.3 內力組合 2.2.4 配筋計算 2.3現澆板式樓梯設計 2.4 現澆廁所樓面板設計 2.5 基礎設計

3、設計總結?????????????????????????? 13

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多層教學樓設計

[ 馬樂 土木建筑工程系 湖北省孝感學院 432100 ] [摘要]：本設計為某多層教學樓工程設計的整體過程。按照設計任務書依據現行《建筑設計規范》和《結構設計規范》，完成本設計。設計分為建筑設計和結構設計兩大部分。建筑部分包括建筑設計要點、建筑平面設計、立面設計和剖面設計等。結構設計選擇鋼筋混凝土框架結構中的一榀框架進行設計計算，主要包括結構選型（包括樓板、屋面板、樓梯等）；結構布置方案；選用有代表性的單元確定計算簡圖、導算荷載、進行內力分析和內力組合，對構件進行截面配筋設計；根據工程地質資料，對基礎進行設計；用結構分析軟件（PKPM）進行驗算，并對手算和電算結果進行比較分析。最后完成了建筑平面圖、結構布置圖、梁柱配筋圖、基礎計算等。

[關鍵詞]：建筑設計

結構設計

框架結構

[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

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1、建筑設計

1.1 建筑說明

本工程為擬建某多層教學樓，該工程最高處為五層，普通教室，辦公室，會議室層高均為3.6m，并帶有階梯教室（兩層），層高4.8m。總建筑面積約為4921m2按任務書要求通過查找資料，基本風壓為0.35KN/m2,基本雪壓為0.50 KN/m2,該教學樓位于抗震設防烈度為6度的區域，設計基本地震加速度為0.10g，由于為六度設防烈度，無須進行計算，由規范要求進行構造抗震設計即可．

1.2 方案設計

1.2.1根據地形地貌，設施布置，建筑物在基地上的位置、標高、道路綠化及其他說明，去考慮方案設計。從而很好的把握方案的經濟性、合理性。

方案比較

方案一：建筑平面為U型。U形建筑具有造型簡單、美觀、采光通風較好，有利于教室平面靈活布置等優點。由于其轉折處可以靈活設置，可以避開設置伸縮縫的限制，另外可以根據大小教室對建筑面積的不同要求，各段采用不同的平面布置，有利于柱網的布置。

方案二：建筑平面為矩形。滿足平面力求簡單，規則，本方案既可避免設縫。但由于其采用內廊式，走廊的采光不容易滿足，在大小教室的平面布置上不夠靈活，對結構簡單要求較高。

綜上所述，方案一的平面布局較為合理，結構設計簡單，傳力明確，施工方便，較方案二要合理。因此，選擇方案一為本次設計方案。

根據設計任務書所給資料，結構型式選用框架結構。本多層框架結構教學樓采用外廊懸挑式柱網布置，考慮到走廊長度大于40m，兩面布置房間時，走廊最小凈寬度為1.8m，所以走廊的跨度取為2.1m，房間的開間和進深采用3.6m，7.2m；3m,10.2m和4.2m，7.8m。采用三部樓梯，樓梯開間均為4.2m，考慮到階梯教室與普通教室的標高不同，在走廊連接處設輕質踏步，以實現兩者之間的交通聯系。根據武漢地區的氣候條件，內外墻均采用240厚。

該教學樓為滿足不同的教學要求，設置了大小教室以及階梯教室。根據其他

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使用功能的要求，首層設有門廳、門衛室，各層還設有休息室、辦公室、男女衛生間等。

1.2.2 該教學樓在建筑立面上采用較大而明亮的玻璃窗，走廊兩側均設置窗戶，有效的滿足了采光的要求，同時又表現出簡潔現代感，還增加了立面的美觀效果。建筑立面和豎向剖面上力求規則，避免立面凹進或突出，使結構的側向剛度變化均勻。為了豐富立面，外墻層高處設裝飾線，底層從-0.450標高往上至0標高做天然石材飾面。室外臺階采用花崗巖貼面。在排水方面由于屋面寬度不大，采用單面有組織排水，落水管采用直徑為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組合關系。考慮室內外采光通風，窗臺取900mm高。

1.3建筑材料及做法

1.3.1墻體：內外墻均采用240厚砌體，防潮層設在相對標高-0.050m處，做法是1：2水泥砂漿摻2％防水劑20厚。

1.3.2 門窗：底層外門均采用鋁合金門，建筑內部門采用木門，所有窗戶均采用鋁合金推拉窗，凡木料與砌體結構接觸部位均應涂滿防腐水柏油二度。

1.3.3樓地面做法：見中南地區建筑圖集。1.3.4 散水做法：水泥砂漿散水寬600mm。

1.3.5 落水管及雨水口：屋面雨水口做法見中南地區建筑圖集；落水管材料采用直徑為100PVC落水管。

1.3.6 挑出墻面的雨篷等構件：凡未特別注明者，其上部粉1：2水泥砂漿，并找1％挑水坡，其下部粉1：2水泥砂漿15厚刷白色106涂料，并做滴水線30寬。

2、結構設計

2.1 結構說明

本設計為五層框架結構（階梯教室部分為兩層，層高4.8米），建筑物總高度為18.45m，抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.10g，結構安全等級為二級，結構正常使用年限為50年。室內設計標高為±0.000，相對于絕對標高0.450m，室內外高差450mm。建筑物的耐火等級為二級。圖紙中標高以米，尺寸以毫米計。由于建筑物總長度為47.4m，滿足《混凝土規范》GB50010-2002

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第9.1.1條伸縮縫最大間距55m要求。在結構設計計算中，首先進行結構選型和結構布置，確定承重體系。在計算荷載之前，根據設計經驗初了估梁、柱截面尺寸，并進行了驗算。

2.2 結構計算

在結構設計計算中，首先進行結構選型〔采用橫向承重體系，以增大結構的橫向剛度〕和結構布置，確定承重體系。在計算荷載之前，根據設計經驗初估梁、柱截面尺寸，并進行驗算。

2.2.1地震作用

因該地區地震6度設防，所以地震作用影響很小，采用一般結構上設防即可。2.2.2 風荷載作用

根據負荷面積寬度，將風荷載換算成作用于框架每層節點上的集中荷載，運用D值法，求出柱上下端彎矩，通過節點平衡得出梁端彎矩，由此得到水平風載作用下梁柱彎矩和梁端剪力和柱軸力。

2.2.3 豎向荷載作用（恒載及活載）

在計算單元范圍內的縱向框架梁的自重、縱向墻體的自重以集中力的形式作用在各節點上。豎向荷載作用下框架的內力采用彎矩二次分配法計算。梁端和柱端彎矩計算之后，梁端剪力可根據梁上豎向荷載引起的剪力和梁端彎矩引起的剪力相疊加而得到；柱軸力可由梁端剪力和節點集中荷載疊加得到。

2.2.4 內力組合

根據結構類型、地震設防烈度、房屋高度等因素，由《抗震規范》確定該框架結構抗震等級為三級。梁的內力組合：根據《結構規范》和《抗震規范》考慮三種內力組合形式：

（1）1.2SGk＋1.4SQk(2)1.2SGk+0.9×1.4×(SQk+SFk)(3)1.35SGk+0.7×1.4(SQk+SFk)在進行柱的內力組合時，須根據柱可能出現的最不利荷載分別進行組合、配筋。這三種組合形式為： ① ︱M︱max及相應的N、V； ② Nmax及相應的M、V；

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③ Nmin及相應的M、V。2.2.5 配筋計算

由于本工程按6度設防區設計，因此進行了抗震設計，形成延性框架結構。其設計原則是：“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件”。

梁、柱配筋計算

框架梁按彈性理論設計，以求得的最不利內力值為控制值。對框架梁進行正截面受彎承載力計算時，跨內按T形截面計算，應滿足受彎構件最小配筋率的要求。斜截面受剪承載力計算包括：截面尺寸的復核、腹筋計算和最小配箍率驗算。按照框架結構的合理破壞形式，在梁端出現塑性是允許的，為了便于澆搗混凝土，也往往希望節點處負鋼筋放得少些。因此，對于現澆框架，可取彎矩調幅系數為0.8-0.9。必須指出，我國有關規范規定，彎矩調幅只對豎向荷載作用下的內力進行，即水平荷載作用下產生的彎矩不參加調幅，因此，彎矩調幅應在內力組合之前進行。根據縱向構造鋼筋〔腰筋〕的有關規定：當梁的腹板高度大于450mm，在梁的兩側面應沿高度配置縱向構造鋼筋，其間距不宜大于200mm。對于懸臂梁中，有不少于兩根上部鋼筋伸至懸臂梁外端，并向下彎折不小于12d；其余鋼筋不應在梁的上部截斷，而應按規定的彎起點位置向下彎折，并在梁的下邊錨固，彎終點外的錨固長度在受壓區不應小于10d，在受拉區不應小于且不小于20d〔d為受拉鋼筋直徑〕。

框架柱的內力控制值取值，應預先判斷大小偏心。試驗表明，小偏心受壓情況下，隨著軸向壓力的增加，正截面受彎承載力隨之減小，但在大偏心受壓情況下，軸向壓力的存在反而使構件正截面的受彎承載力提高。在界限破壞時，正截面受彎承載力達到最大值。因此，當為大偏心時，應取彎矩較大，軸力較小；當為小偏心時，應取彎矩較大，軸力較大。根據此原則，可確定出所需最大鋼筋面積。除此之外，框架柱全部縱筋的配筋率不應小于0.6%；同時，一側鋼筋的配筋率不應小于0.2%。軸心受壓構件的縱向受力鋼筋應沿截面的四周均勻放置，鋼筋根數不得少于4根，鋼筋直徑不宜小于12mm，通常在16至32mm 范圍內選用。為了減少鋼筋在施工時可能產生的縱向彎曲，宜采用較粗的鋼筋。從經濟、施工以及受力性能等方面來考慮，全部縱筋配筋率不宜超過5%。平面框架柱的平面外穩定按軸心受壓構件驗算。梁與柱為剛接的鋼筋混凝土框架柱，其計算長

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度應根據框架不同的側向約束條件及荷載情況確定。對于有側移的全現澆框架結構，柱的計算長度可取底層柱為1.0H，其他層柱取1.25H〔H為柱所在層的框架結構層高〕。

2.3 基礎設計

根據地質報告，本工程所在地地質情況良好，第二層作為持力層，其地基承載力達到200Kpa，因此在框架部分選用柱下獨立基礎。基礎埋置深度的大小，對于建筑物的安全和正常使用、基礎施工技術措施、施工工期和工程造價等影響很大，因此，確定基礎埋置深度是基礎設計工作中的重要環節。本工程在設計時綜合考慮建筑物自身條件以及所處的環境〔例如，應注意地下水的埋藏條件和動態〕。從實際出發，在滿足地基穩定和變形要求的前提下，以基礎宜淺埋的原則，合理選擇基礎埋置深度〔除巖石地基外，基礎埋深不宜小于0.5m〕。根據第一層為素填土，土質松軟，結構不均，厚0.4-1.0m；第二層為粘土，屬中偏高強度中偏低壓縮性土層，可作天然地基，厚2.5-3.5m，本工程的基礎埋深設為1.5m。選擇基礎材料，根據計算確定基礎高度為1.0m，從下至上分兩層，每階高度為350mm，250mm。基礎埋深１.５m，高度0.6m，根據上部結構傳來的內力值，初估基底面積，然后進行沖切驗算和底板配筋。

2.4 現澆廁所樓面板、上人孔處屋面板設計

根據所設計房間區格的長邊與短邊之比，確定是單向板還是雙向析（長邊與短邊之比大于2，屬于單向板；長邊與短邊之比小于2，屬于雙向板。）按照不同的計算理論和方法，分別進行控制截面配筋計算。

2.5 現澆板式樓梯設計

根據建筑要求和施工條件，本工程中采用現澆板式樓梯，并根據建筑類別確定樓梯的活荷載標準值后，分別對樓梯梯段板、平臺板、平臺梁進行控制截面的配筋計算。

采用板式樓梯，具有下表面平整，施工支模較為方便，外觀比較輕巧等優點。梯段板、平臺和平臺梁組成，對于梯段板和平臺板〔設計成單向板〕都取1m 的單元進行計算，對于平臺梁的設計與一般梁設計相似。斜板厚約為梯段板水平長度的1/25至1/30，本設計采用約為1/30的梯段板水平長度。

考慮到樓梯與平臺梁整澆，平臺對斜板的轉動變形有一定的約束作用，故計

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算板的跨中正彎矩時，近似取Mmax=PLn 2/10。為避免斜板在支座處產生過大的裂縫，應在板面配置一定數量的鋼筋，一般取?8@200，長度為Ln/4。斜板內分布鋼筋可采用?6或?8，每級踏步不少于1根，放置在受力鋼筋內側，最大間距300mm。2.6 雨篷設計

本工程中雨篷設計成板式雨篷，框架縱梁兼作雨篷梁。雨篷計算包括三個內容：a.雨篷板的正截面承載力計算；b.雨篷梁在彎矩、剪力、扭矩共同作用下的承載力計算；c.雨篷抗傾覆驗算，之后進行配筋設計。由于雨篷梁與框架整澆，故無須進行抗傾覆驗算 設計總結

經過兩個多月的辛苦勞作，在指導老師耐心、兢兢業業的指導下，我的畢業設計終于順利完成了。這次設計是我們在大學四年學習中最大，最完整的一次設計。本次設計不僅是對我們所學知識的全面檢查，更是提高了我們運用理論知識解決實際問題的能力。

本次設計我最大的體會就是將四年所學的大部分知識串聯起來，對專業知識全面復習一遍，同時也鞏固了所學知識，深有成就感。

由于時間較短，設計不太全面，不足之處在所難免，懇請老師批評指正。在此，對老師們的熱情指導深表感謝，并致以崇高的敬意！

參 考 資 料：

[1].《建筑結構抗震設計》東南大學編著、清華大學主審。北京：中國建筑工業出版社，1998 [2].《建筑結構制圖標準》（GB/T50001-2001）中華人民共和國建設部。2002.3.1 [3].《建筑結構荷載規范》（GB5009-2001）中華人民共和國建設部。2002.3.1 [4].《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）中華人民共和國建設部。2002.4.1 [5].《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）中華人民共和國建設部。2002.1.1 [6].《建筑地基基礎》吳湘興主編。華南理工大學出版社，2002.7 [7].《混凝土結構》上冊、中冊，第二版，天津大學、同濟大學、東南大學主編，清華大學主審。北京：中國建筑工業出版社，1998 [8].《房屋建筑學》第三版，同濟大學、西安建筑科技大學、東南大學、重慶建筑大學編，北京：中國建筑工業出版社，1997

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[9].《建筑類專業外語》之建筑工程，第三冊，王翰邦、劉文瑛主編，北京：中國建筑工業出版社，1997 [10].《建筑工程制圖》第三版，同濟大學建筑制圖教研室，陳文斌、章金良主編，上海：同濟大學出版社，1996 [11].《結構力學》上冊，第四版，湖南大學結構力學教研室編，北京：高等教育出版社，1998 [12].《土木工程專業英語》，段兵廷主編，武漢：武漢工業大學出版社，2001 [13].《高等學校建筑工程專業畢業設計指導》，沈蒲生、蘇三慶主編，北京：中國建筑工業出版社，2000、6 [14].《土木工程專業畢業設計指導》，梁興文、史慶軒主編，北京：科學出版社，2002 [15].《建筑結構荷載規范》，02—1—10發布，02—3—1實施中華人民共和國建設部主編，北京：中國建筑工業出版社，2002 [16].《混凝土結構設計規范》，02—2—20發布，02—4—1實施，中華人民共和國建設部主編，北京：中國建筑工業出版社，2002

第二篇：結構設計荷載計算(重慶大學畢業設計)

3.荷載計算

磚：18KN/m3 加氣砼砌塊墻：4.9KN/m3 水泥砂漿：20KN/m3 鋼筋砼：（24~25）KN/m3 素砼：（22~24）KN/m3 墻面：貼瓷磚墻面（25mm厚（包括水泥砂漿打底）0.5KN/m2 屋面：油氈防水層：一層油氈刷油兩層：0.05KN/m2 活荷載：2.0KN/m2 3.1樓面荷載

3.1.1普通房間樓面恒載： 做法說明：

1，清水砼樓面板(100mm)2，20厚1：2水泥砂漿結合層(面刷水泥漿一道)(20mm)3，800*800地面磚(20mm)計算式：

0.1*25+0.02*20+0.02*22=3.34KN/m2 樓面活載：2.0KN/m2 3.1.2衛生間樓面恒載 做法說明：

1，清水砼樓面板（100mm）2，1:2mmJS防水涂膜(1.2mm)3，1:3水泥砂漿保護層。（20mm）4，爐渣回填（300mm）

5，1:3水泥砂漿找平（20mm）

6，1:2水泥砂漿結合層（面刷水泥砂漿一道）（20mm）7，300*300防滑地磚（13mm）計算式：

0.1*25+0.0012*4+0.02*20+0.30*15+0.02*20+0.02*20+0.013*22=8.49KN/m2 衛生間活載： 2.0KN/m2 3.2屋面荷載

3.2.1屋面恒載： 做法說明：

1，現澆砼屋面板（100mm）

2，1:6水泥礁渣找坡（平均厚度50mm）3，1:3水泥砂漿找平層（20mm）4，泡沫砼碎塊保溫層（100mm）5，1:3水泥砂漿找平層（20mm）6，SBS改性瀝青防水卷材（4mm）7，1:3水泥砂漿保護層（20mm）8，剛性屋面（60mm）計算式： 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 屋面活載：2.0KN/m2 3.3梁上線荷載 3.3.1清水墻面

加氣混凝土砌塊墻(200mm)： 0.2*3.6*4.9=3.53KN/m 實心磚墻（衛生間）（200mm）0.2*3.6*18=12.96KN/m 3.3.2抹灰面（單面水泥砂漿20mm）0.02*3.6*20=1.44KN/m 3.3.3外墻涂料 做法說明： 1，基層墻體

2，界面砂漿（2mm）3，無機保溫砂漿（8mm）

4，滿掛玻纖網（5mm抗裂砂漿復合）5，柔性耐水膩子(1.5mm)6，外墻涂料（二遍3mm）計算式：

(0.002+0.008+0.005)*3.6*20+(0.0015+0.003)*3.6*9.8=1.24KN/m 3.4屋面梁線荷載 3.4.1梁寬350mm 6.798KN/m3*0.35m2=2.8kn/m 3.4.2梁寬200 6．798KN/m3*0.2=1.34kn/m 3.4.3墻高2.4米下梁荷載

0.2*4.9*2.4+(0.02*2.4*20)*2=4.272KN/m

第三篇：框架結構設計計算書.

第一章 緒論 第一節 工程概況

一、工程設計總概況: 1.規模:本工程是一棟四層鋼筋混凝土框架結構教學樓,使用年限為 50年 , 抗震設防烈度為 8度;建筑面積約 3000㎡, 建筑平面的橫軸軸距為 6.5m 和 2.5m , 縱軸軸距為 4.5m;框架梁、柱、板為現澆;內、外墻體材料為混凝土空心砌塊, 外墻裝修使用乳白色涂料仿石材外墻涂料, 內墻裝修噴涂乳膠漆, 教室內地面房 間采用水磨石地面, 教室房間墻面主要采用石棉吸音板, 門窗采用塑鋼窗和裝飾 木門。全樓設樓梯兩部。

2.結構形式:鋼筋混凝土四層框架結構。3.氣象、水文、地質資料: 1氣象資料

A.基本風壓值:0.35kN/㎡, B.基本雪壓值:0.25kN/㎡。C.凍土深度:最大凍土深度為 1.2m;D.室外氣溫:年平均氣溫最底-10℃,年平均氣溫最高 40℃;2水文地質條件

A.土層分布見圖 1-1,地表下黃土分布約 15m ,垂直水平分布較均勻,可塑 狀態,中等壓縮性,弱濕陷性,屬Ⅰ級非自重濕陷性黃土地基。地基承載力特征 值 fak=120kN/㎡。

B.抗震設防等級 8度,設計基本地震加速度值為 0.20g ,地震設計分組為第 一組,場地類別為Ⅱ類。

C.常年地下水位位于地表下 8m ,地質對水泥具有硫酸鹽侵蝕性。

D.采用獨立基礎, 考慮到經濟方面的因素, 在地質條件允許的條件下, 獨立 基礎的挖土方量是最為經濟的,而且基礎本身的用鋼量及人工費用也是最低的, 整體性好, 抗不均勻沉降的能力強。因此獨立基礎在很多中低層的建筑中應用較 多。

二、設計參數:(一根據《建筑結構設計統一標準》本工程為一般的建筑物,破壞后果嚴 重,故建筑結構的安全等級為二級。

(二 建筑結構設計使用年限為 50年, 耐久等級二級(年 , 耐火等級二級, 屋面防水Ⅱ級。

(三建筑抗震烈度為 8度,應進行必要的抗震措施。(四設防類別丙類。

(五本工程高度為 15.3m ,框架抗震等級根據 GB 50223-2008《建筑工程 抗震設防分類標準》,幼兒園、小學、中學教學樓建筑結構高度不超過 24m 的混 凝土框架的抗震等級為二級。

(六地基基礎采用柱下獨立基礎。圖 1-1 土層分布

第二章 結構選型和結構布置 第一節 結構設計 *建施圖(見圖紙

一、結構體系選型

(一結構體系和結構形式的分析比較

結構體系是指結構抵抗外部作用的構件組成方式。一般有框架結構體系、剪 力墻結構體系、框架--剪力墻結構體系、筒體結構體系等。

建筑結構形式,主要是以其承重結構所用的材料來劃分,一般可以分為鋼結構、鋼筋混凝土結構、磚混結構、磚木結構等。

(二多層建筑的結構體系及選擇 1.框架結構體系

框架結構是利用粱、柱組成的橫、縱兩個方案的框架形成的結構體系。它同 時承受豎向荷載和水平荷載。

由梁和柱這兩類構件通過剛節點連接而成的結構稱為框架, 當整個結構單元 所有的豎向和水平作用完全由框架承擔時, 該結構體系成為框架結構體系。有鋼 筋混凝土框架、鋼框架和混合結構框架三類。

框架結構體系具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優點, 利于安排需要較 大空間的建筑結構。同時框架結構的梁、柱構件易于標準化、定型化,便于采用 裝配整體式結構,以縮短施工工期。

2.剪力墻結構體系

利用建筑物墻體作為承受豎向荷載和抵抗水平荷載的結構,稱為剪力墻結構體 系。

3.框架--剪力墻結構體系

在框架結構中,設置部分剪力墻,使框架和剪力墻兩者結合起來,取長補短,共 同抵抗水平荷載, 這就是框架-剪力墻結構體系。如果把剪力墻布置成筒體, 可 稱為框架-筒體結構體系。

4.筒體結構體系

1筒中筒結構,筒體分實腹筒、框筒及桁架筒。由剪力墻圍成的筒體稱為 實腹筒, 在實腹筒墻體上開有規則排列的窗洞形成的開孔筒體稱為框筒;筒體四 壁由豎桿和斜桿形成的衍架組成則稱為衍架筒。筒中筒結構由上述筒體單元組 合,一般心腹筒在內,框筒或桁架筒在外,由內外筒共同抵抗水平力作用。

2多筒體系,成束筒及巨型框架結構。由兩個以上框筒或其他筒體排列成 束狀, 稱為成束筒。巨形框架是利用筒體作為柱子, 在各筒體之間每隔數層用巨 型梁相連, 這樣的筒體和巨型梁即形成巨型框架。這種多筒結構可更充分發揮結 構空向作用, 其剛度和強度都有很大提高, 可建造層數更多、高度更高的高層建 筑。

綜合上述選擇框架結構體系最宜。(三承重體系的選擇

框架結構的承重方案分為以下幾種: 橫墻承重體系, 橫墻承重體系類型的房屋的樓板、屋面板或檁條沿房屋縱向 擱置在橫墻上,由橫墻承重。主要樓面荷載的傳遞途徑是:板、橫墻、基礎、地 基,故稱為橫墻承重體系。橫墻承重體系的特點:1房屋的空間剛度大,整體 性好,有利于抵抗風力和水平地震作用,也有利于調整地基的不均勻沉降。2 橫墻承受了大部分豎向荷載;縱墻則主要起圍護、隔斷和將橫墻連成整體的作用, 受力比較小, 對設置門窗大小和位置的限制比較少, 建筑設計上容易滿足采光和 通風的要求。3結構布置比較簡單和規則,可不用梁、樓板采用預制構件,施 工比較簡單方便,分項造價較低。但橫墻占面積多,房間布置的靈活性差,墻體 用材比較多。橫墻承重體系多用于橫墻間距較密、房間開間較小的房屋, 如宿舍、招待所、住宅、辦公樓等民用建筑。

縱墻承重體系,對于進深較大的房屋、樓板、屋面板或檁條鋪設在梁(或屋 架上,梁(或屋架支撐在縱墻上,主要由縱墻承受豎向荷載,荷載的傳遞路 線為:板、梁(或屋架、縱墻、基礎、地基;而對于進深不大的房屋,樓板、屋面板直接擱置在外縱墻上,豎向荷載的傳遞路線是:板、縱墻、基礎、地基。縱墻承重體系的特點:(1縱墻是主要的承重墻。設置橫墻的目的主要是為了滿 足房屋空間剛度和結構整體性的要求, 間距可以相當大, 因而容易滿足使用上大 空間和靈活布置平面的要求。(2由于縱墻承受的荷載比較大,一般不能任意開 設門窗洞口,采光和通風的要求往往也受限制,縱墻較厚或加壁柱。(3相對于 橫墻承重體系,縱墻承重體系的橫向剛度較差,樓(屋蓋用料較多,而墻體用 料較少。縱墻承重體系的房屋適用于使用上要求較大空間或隔斷墻位置有可能改 變的場合,多見于食堂、會堂、廠房、倉庫、俱樂部、展覽廳等建筑。

縱橫墻承重體系, 常見的有兩種情況:一種是采用現澆鋼筋混凝土樓板, 另 一種是采用預制短向樓板的大房間。縱橫墻承重體系特點:其開間比橫墻承重體 系大, 但空間布置不如縱墻承重體系靈活, 整體剛度也介于兩者之間, 墻體用材、房屋自重也介于兩者之間,多用于教學樓、辦公樓、醫院等建筑。

本工程選擇縱橫墻承重體系。(四建筑材料的選擇 1混凝土選擇

混凝土強度等級選擇時要根據混凝土結構的環境類別, 應滿足混凝土耐久性 要求;若采用 HRB335鋼筋,混凝土強度等級不宜低于 C20;若采用 HRB400和 RRB400鋼筋以及承受重復荷載的構件, 混凝土的強度等級不得低于 C20。預 應力混凝土結構的混凝土強度等級不應低于 C30;若采用鋼絞線、鋼絲、熱處理 鋼筋作預應力鋼筋,混凝土強度等級不宜低于 C40。

在抗震設計時, 現澆框架梁、柱、節點的混凝土強度等級按一級抗震等級設 計時,不應低于 C30;按二~四級和非抗震設計時,不應低于 C20。現澆框架梁 的混凝

土強度等級不宜大于 C40;框架柱的混凝土強度等級:抗震設防烈度為 9度時不宜大于 C60,抗震設防烈度為 8度時不宜大于 C70。為便于施工,梁、柱 混凝土最好采用相同強度等級,常用 C30~C40。

2鋼筋選擇

在結構構件中的普通縱向受力鋼筋宜選用 HRB400、HRB335鋼筋;箍筋宜 選用 HRB335、HRB400、HPB235鋼筋。對于鋼筋混凝土框架梁、柱等主要結構 構件的縱向受力鋼筋,通常采用 HRB400或 HRB335鋼筋,構造鋼筋及箍筋可 采用 HPB235;對于鋼筋混凝土板、墻等構件的受力鋼筋,可采用 HPB235或 HRB335,構造鋼筋采用 HPB235鋼筋。

(五其他結構選型 1.屋面結構:平屋頂

2.樓面結構:整體現澆雙向板肋型樓面 3.樓梯結構:選擇板式樓梯 4.過梁:鋼筋混凝土過梁 5.基礎:采用獨立基礎(六材料選擇

主要構件材料:框架梁、板、柱采用現澆鋼筋混凝土構件;墻體采用輕質填 充砌塊, 外墻裝修使用乳白色涂料仿石材外墻涂料, 內墻裝修噴涂乳膠漆;教室 內地面房間采用水磨石地面;教室房間墻面主要采用石棉吸音板, 門窗采用塑鋼 窗和裝飾木門。混凝土強度:梁、板、柱均采用 C30混凝土, 鋼筋使用 HPB235, HRB335二種鋼筋。

(七荷載的選擇表

第二節 結構布置

一、確定計算簡圖

本工程框架的計算簡圖假定底層柱下端固定于基礎, 按工程地質資料提供的 數據,查《抗震規范》可判斷該場地為Ⅱ類場地土,地質條件較好,初步確定本 工程基礎采用柱下獨立基礎,挖去所有雜填土,基礎置于第二層粉質粘土層上, 基底標高為設計相對標高– 2.10 m。柱子的高度底層為:h1 = 3.9+2.1– 0.5 = 5.5 m(初步假設基礎高度 0.5 m ,二~四層柱高為 h2~h4 = 3.6 m。柱節點剛接,橫 梁的計算跨度取柱中心至中心間距離,三跨分別為:l = 6500、2500、6500。

二、板、梁、柱的截面確定(一現澆板厚確定

根據《混凝土結構設計規范》(GB50010-2002現澆鋼筋混凝土雙向板厚度 要滿足以下要求:

1、現澆鋼筋混凝土雙向板的最小厚度不小于 80mm;

2、現澆鋼筋混凝土框架結構的樓板板厚不應小于 100mm ,且雙向板的板厚 不小于跨度的 1/45(簡支、1/50(連續;由于本工程雙向板的最長跨度為 4500mm ,計算得 4500/50=90mm,又因為板厚不小于 100mm ,再結合該建筑各 板的受力情況,選取板厚為 100mm;由于走廊恒載相對較大,但由于走廊的跨 度小所以統一取 100mm。

(二確定梁截面尺寸

梁的截面寬度不宜小于 200mm;截面高寬比不宜大于 4;凈跨與截面高度之 比不宜小于 4。計算方法為: 主梁:h=(1/12~1/8 l , b=(1/2~1/3.5 ,b ≥ bc /2,≥ 250 由于橫向最大跨度為 6500mm ,則: h=(1/12~1/836500=542mm~813mm ,取 650mm;b=(1/2~1/3.5 =217mm~325mm ,取 250mm;橫向框架梁 AB 跨、CD 跨:b 3h=250mm3650mm , BC 跨:b 3h=250mm3450mm 次梁:h=(1/18~1/15 l 由于縱向最大跨度為 4500mm ,則: h=(1/18~1/1234500=250mm~375mm ,取 600mm(取 600mm 主要考 慮窗的高度,將梁高取至窗頂便于施工。b 取 200mm;縱向連接梁:b 3 h=200mm3600mm。

梁截面尺寸初步確定:橫向框架梁 AB 跨、CD 跨:b 3 h=250mm3650mm , BC 跨:b 3 h=250mm3450mm;縱向連接梁:b 3 h=200mm3600mm。(三確定柱截面尺寸

1、框架柱的截面尺寸根據柱的軸壓比限值,按下列公式計算:(1柱的軸力估計值

12.....G G S N r w S N ββ= G r :荷載綜合分項系數,取 1.25;

W:框架結構重量標準值,取 13KN/ m2 S:柱承載露面面積;Ns:截面以上樓層數

1β:角柱增大系數,二級抗震取 1.3 2 β:水平力使軸力增大系數, 8度設防烈度取 1.3(2由 []G c N u f A ≤,知 G c N A f u ≥

注: []u 為框架柱軸壓比限值,本方案為二級抗震等級,查《抗震規范》可 取為 0.8。

fc 為混凝土軸心抗壓強度設計值,對 C30,查得 14.3N/mm2。

2、計算過程: 對于邊柱: 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 對于角柱,其受力過程比較復雜,按要求取與邊柱一樣的尺寸,初選截面 尺寸為 400mm 3400mm 對于中柱: 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 各層柱截面對應相同,結構平面布置見施工圖。(四各層結構布置概況 現澆板板厚:統一板厚 100mm;柱子截面尺寸:角柱、邊柱按 400mm 3400mm 設置,中間柱按 450mm 3 450mm 設置;梁截面尺寸:橫向框架梁 AB 跨、CD 跨:b 3 h=250mm3650mm;BC 跨:b 3 h=250mm3450mm;縱向連接梁:b 3 h=200mm3600mm。

三、荷載計算

本工程以 5號軸線橫向框架為計算分析單元。1.屋面橫梁豎向線荷載標準值 恒載

屋面恒載標準值: 40厚架空隔熱板 0.040325=1kN/m2.防水層 0.4kN/m2.20厚 1:3水泥砂漿找平層 0.02320=0.4kN/m2.100厚鋼筋混凝土現澆板 0.10325=2.5kN/m2.10厚紙筋石灰粉平頂 0.01316=0.16kN/m2.屋面恒載標準值: 4.46kN/m 梁自重 邊跨 AB、CD 跨: 0.2530.65325=4.063kN/m 梁側粉刷: 23(0.65-0.130.02317=0.374kN/m 4.437kN/m 中跨 BC 跨: 0.2530.45325=2.81kN/m 梁側粉刷: 23(0.45-0.130.02317=0.238kN/m 3.048kN/m 作用在頂層框架梁上的線荷載標準值: 梁自重: g 4AB1=g4CD1 =4.437kN/m, g 4BC1=3.048kN/m 板傳來荷載: g 4AB2=g4CD2=4.4634.5=20.07kN/m g 4BC2=4.4632.5=11.15kN/m 活載

作用在頂層框架梁上的線活荷載標準值: q 4AB =q4CD =0.534.5=2.25kN/m q 4BC =0.532.5=1.25kN/m 2.樓面橫梁豎向線荷載標準值

恒載

20厚水泥砂漿面層 0.02320=0.40kN/m2 100厚鋼筋混凝土現澆板 0.1325 = 2.50kN/m2 2

樓面恒載標準值:3.092kN/m2邊跨(AB , CD 跨 框架梁自重:4.437 kN/m 中跨(BC 跨 梁自重:3.048kN/m 作用在樓面層框架梁上的線恒荷載標準值為: 梁自重:g AB1 = gCD1 = 4.437kN/m g BC1 = 3.048kN/m 板傳來荷載:g AB2 = gCD2 = 3.09234.5 = 13.914kN/m g BC2 = 3.09232.5= 7.730kN/m(2活載

樓面活載: q AB = qCD = 2.534.5 = 11.25kN/m q BC = 3.532.5 = 8.75kN/m

圖 2-1 恒載頂層集中力(1恒載

邊跨連系梁自重:0.2030.6034.5325 = 13.50kN 粉刷:23(0.60-0.130.0234.5317 = 1.53kN 0.9m 高女兒墻:0.934.533.6 = 14.58 kN 粉刷:0.93230.0234.5317 = 2.75 kN 連系梁傳來屋面自重:0.534.530.534.534.46= 22.58kN 頂層邊節點集中荷載:G 4A = G4D = 54.94kN 中柱連系梁自重 :0.2030.6034.5325 = 13.50kN 粉刷:23(0.60-0.1030.0234.5317 = 1.53kN 連系梁傳來屋面自重 :0.534.530.534.534.46 = 22.58kN 0.53(4.5+4.5-2.532.5/234.46= 18.12kN

頂層中節點集中荷載:G 4B = G4C = 55.73kN(2活載: 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 樓面框架節點集中荷載標準值(圖 2-2

圖 2-2 恒載中間層結點集中力(1恒載: 邊柱連系梁自重 13.50kN 粉刷:1.47kN 連系梁傳來樓面自重:1/234.531/234.533.092 = 15.65kN 中間層邊節點集中荷載: G A = GD = 30.62kN 框架柱自重: G A ’ = GD ’ = 0.430.433.6325 = 14.4 kN 中柱連系梁自重: 13.50 kN 粉刷: 1.47 kN 連系梁傳來樓面自重: 1/234.531/234.533.092 = 15.56 kN 1/23(4.5+4.5-2.532.5/233.092 = 12.56kN 43.09kN 中間層中節點集中荷載: G B = Gc =43.09kN 柱傳來集中荷載: G B ’ = Gc’ =18.23kN(2活載:

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.風荷載

已知基本風壓 W 0 =0.35kN/m2,本工程為市郊中學,地面粗糙度屬 C 類,按 荷載規范

o z s z k W W μμβ=。風載體型系數 s μ:迎風面為 0.8,背風面為– 0.5;因結構高度 H = 15.6m< 30m , H/B=15.6/15.5=1<1.5;故取風振系數 0.1=βz ,計算過程如表 2-1所示, 風荷載圖見圖 2-3。

圖 2-3 橫向框架上的風荷載 風荷載計算 2-1

6.地震作用 建筑物總重力荷載代表值 G i 的計算(a 集中于屋蓋處的質點重力荷載代表值 G 4: 50%雪載:0.530.25315.5345 = 87.19 kN 層面恒載:4.4634536.532+4.4634532.5 = 3110.85 kN 橫梁:(4.43736.532+3.04832.5311 = 718.31 kN 縱梁:(13.50+1.4731034= 598.8kN 女兒墻:0.933.63(45+15.532 = 392.04 kN 柱重:0.430.432531.8326+0.4530.4532531.8318 = 351.23 kN 橫墻:3.63[1536.531.8+(2.531.8-232.1/232] = 646.2 kN 縱墻:(4.531.8-332.1/232033.6+4.531.833.6318= 881.28 kN(忽略內縱墻的門窗按墻重量算

鋼窗:203332.131/230.4 = 25.2 kN G 4 = 6811.1 kN(b 集中于三、四層處的質點重力荷載代表值 G 3~G 2 50%樓面活載:0.532.5315.5345 =871.9 kN 樓面恒載:3.09234536.532+3.09234532.5 =2156.67 kN 橫梁:718.31 kN 縱梁:598.8 kN 柱重:351.2332 = 702.46 kN 橫墻:646.232 = 1292.4 kN 縱墻:881.2832 = 1762.56 kN 鋼窗:25.232 = 50.4 kN G 3 = G2 = 8153.5kN(c 集中于二層處的質點重力荷載標準值 G 1 50%樓面活載:871.9 kN 樓面恒載:2156.67kN 橫梁:718.31 kN 縱梁:598.8 kN 柱重:0.4530.453253(2.75+1.8318+0.430.4325 3(2.75+1.8326= 887.82 kN

橫墻:646.2+646.231.95/1.8 = 1346.25 kN 縱墻:881.28+881.2831.95/1.8 = 1836kN 鋼窗:25.232 = 50.4 kN G 1 = 8466.15 kN 2 地震作用計算:(1框架柱的抗側移剛度

在計算梁、柱線剛度時,應考慮樓蓋對框架梁的影響,在現澆樓蓋中,中框 架梁的抗彎慣性矩取 I = 2I0;邊框架梁取 I = 1.5I0;在裝配整體式樓蓋中,中框 架梁的抗彎慣性矩取 I = 1.5I 0;邊框架梁取 I = 1.2I0, I 0為框架梁按矩形截面計算 的截面慣性矩。橫梁、柱線剛度見表 2-2: 橫梁、柱線剛度 2-2

每層框架柱總的抗側移剛度見表 2-3: 框架柱橫向側移剛度 D 值 2-3

ic:梁的線剛度, iz :柱的線剛度。

底層:∑ D = 43(3.31+3.77 +183(3.54+5.86 = 197.52 kN/mm 二~四層: ∑ D = 43(8.71+11.18 +183(9.86+16.63= 556.38 kN/mm(2框架自振周期的計算

框架頂點假想水平位移 Δ計算表 2-4

0:(考慮結構非承重磚墻影響的折減系數,對于框架取 0.6 則自振周期為: T 1=1.70a30.6=0.5s(3地震作用計算

根據本工程設防烈度

8、Ⅱ類場地土, 設計地震分組為第一組, 查 GB 50011 2010《建筑抗震設計規范》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 結構等效總重力荷載: Geq=0.85GL =0.85331584.25=26846.61kN T 1>1.4Tg = 1.430.35 = 0.49 sec 故需考慮框架頂部附加集中力作用

查表 5.2.1得: δn =0.08T 1+0.07=0.0830.5+0.07=0.11 框架橫向水平地震作用標準值為: 結構底部: 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

各樓層的地震作用和地震剪力標準值由表 2-5計算列出 , 圖見 2-4

圖 2-4 橫向框架上的地震作用

樓層地震作用和地震剪力標準值計算表 2-5

6第三章 框架內力計算 第一節 荷載作用下的框架內力

一、恒載作用下的框架內力 1.彎矩分配系數

計算彎矩分配系數根據上面的原則, 可計算出本例橫向框架各桿件的桿端彎 矩分配系數,由于該框架為對稱結構,取框架的一半進行簡化計算,如圖 3-1。

節點 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 ==?=(相對線剛度見表 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===++ 節點 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?==+++? 節點 A2: 21230.4484 0.201 0.4481.3330.4484A A A A μμ?===++? 221.3334 0.598 0.4481.3330.4484

A B μ?==++?節點 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?= =++?+? 節點 A4: 441.3334 0.748 1.3330.4484 A B μ?==+? 430.4484

0.252 1.3330.4484 A A μ?==+? 節點 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與相應的 A2、B2相同。2.桿件固端彎矩

計算桿件固端彎矩時應帶符號, 桿端彎矩一律以順時針方向為正, 如圖 3-1。圖 3-1 桿端及節點彎矩正方向(1橫梁固端彎矩: 1頂層橫梁 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 ==-? 板傳來的恒載作用: 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 =-=-??=-? 2二~四層橫梁 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 ==-? 板傳來的恒載作用: 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 縱梁引起柱端附加彎矩:(本例中邊框架縱梁偏向外側, 中框架縱梁偏 向內側 頂層外縱梁 4 4 54.940.15.494A D M M kN m =-=?=?(逆時針為正

樓層外縱梁 1130.620.13.062A D M M kN m =-=?=? 頂層中縱梁 4455.730.15.573B C M M kN m =-=-?=-?

樓層中縱梁 1143.090.14.309B C M M kN m =-=-?=-? 3.節點不平衡彎矩

橫向框架的節點不平衡彎矩為通過該節點的各桿件(不包括縱向框架梁 在 節點處的固端彎矩與通過該節點的縱梁引起柱端橫向附加彎矩之和, 根據平衡原 則, 節點彎矩的正方向與桿端彎矩方向相反, 一律以逆時針方向為正, 如圖 3-1。節點 A4的不平衡彎矩: 44415.6256.665.49466.786A B A M M kN m +=--+=-?縱梁 本例計算的橫向框架的節點不平衡彎矩如圖 3-3。

圖 3-2 橫向框架承擔的恒載

圖 3-3 節點不平衡彎矩4.內力計算

根據對稱原則,只計算 AB、BC 跨。在進行彎矩分配時,應將節點不平衡 彎矩反號后再進行桿件彎矩分配。

節點彎矩使相交于該節點桿件的近端產生彎矩, 同時也使各桿件的遠端產生 彎矩,近端產生的彎矩通過節點彎矩分配確定, 遠端產生的彎矩由傳遞系數 C(近端彎矩與遠端彎矩的比值確定。傳遞系數與桿件遠端的約束形式有關。

恒載彎矩分配過程如圖 3-4,恒載作用下彎矩見圖 3-5,梁剪力、柱軸力見 圖 3-6。

根據所求出的梁端彎矩, 再通過平衡條件, 即可求出恒載作用下梁剪力、柱 軸力,結果見表 3-

1、表 3-

2、表 3-

3、表 3-4。

AB 跨梁端剪力(kN 表 3-1

恒載作用下的彎矩分配

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 圖 3-4 恒載彎矩分配過程

圖 3-5 恒載作用下彎矩圖(kN.m AB 跨跨中彎矩(kN.m 表 3-3

圖 3-6 恒載作用下梁剪力、柱軸力(kN 柱軸力(kN 表 3-4

二、活載作用下的框架內力

注意:各不利荷載布置時計算簡圖不一定是對稱形式, 為方便,近似采用對 稱結構對稱荷載形式簡化計算。1.梁固端彎矩:(1頂層: 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 =-=-??=-?(2二~四層橫梁:

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.縱梁偏心引起柱端附加彎矩 :(本例中邊框架縱梁偏向外側,中框架縱梁 偏向內側 頂層外縱梁 442.530.10.253..A D M M kN m =-=?=(逆時針為正

樓層外縱梁 1112.660.11.266.A D M M kN m =-=?= 頂層中縱梁 44444.560.10.456.2.030.10.203.(B C B C M M kN m M M kN m BC =-=-?=-=-=-?=-僅 跨作用活載時

樓層中縱梁 111126.870.12.687.14.220.11.422.B C B C M M kN m M M kN m BC =-=-?=-=-=-?=-(僅 跨作用活載時 3.各節點不平衡彎矩: 當 AB 跨布置活載時: 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 ===+=-=?

當 BC 跨布置活載時: 44440.4070.2030.610B B D B M kN m =+=--=-? 1231112.8481.4224.27B B B B D B M M M kN m ===+=--=-?

當 AB 跨和 BC 跨均布置活載時: 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.框架活載的不利布置

活荷載為可變荷載, 應按其最不利位置確定框架梁、柱計算截面的最不利內 力。豎向活荷載最不利布置原則:(1 求某跨跨中最大正彎矩——本層同連續梁(本跨布置, 其它隔跨布置 , 其它按同跨隔層布置(圖 3-a;(2求某跨梁端最大負彎矩——本層同連續梁(本跨及相鄰跨布置,其它 隔跨布置 ,相鄰層與橫梁同跨的及遠的鄰跨布置活荷載,其它按同跨隔層布置(圖 3-b;(3求某柱柱頂左側及柱底右側受拉最大彎矩——該柱右側跨的上、下鄰 層橫梁布置活荷載,然后隔跨布置,其它層按同跨隔層布置(圖 3-c;當活荷載作用相對較小時, 常先按滿布活荷載計算內力, 然后對計算內力進 行調整的近似簡化法,調整系數:跨中彎矩 1.1~1.2,支座彎矩 1.0。

本工程考慮如下四種最不利組合:(a頂層邊跨梁跨中彎矩最大,圖 3-7;

(b頂層邊柱柱頂左側及柱底右側受拉最大彎矩,如圖 3-8;(c頂層邊跨梁梁端最大負彎矩,圖 3-9:(d活載滿跨布置,圖 3-10。

(a(b(c 圖 :3-豎向活荷載最不利布置 5.內力計算: 本工程采用“彎矩二次分配法”計算 具體計算步驟:

1根據各桿件的線剛度計算各節點的桿端彎矩分配系數,并計算豎向荷載 作用下各跨梁的固端彎矩。

2計算框架各節點的不平衡彎矩,并對所有節點的不平衡彎矩同時進行第 一次分配(其間不進行彎矩傳遞。

3將所有桿端的分配彎矩同時向其遠端傳遞(對于剛接框架,傳遞系數均 取 1/2。

4將各節點因傳遞彎矩而產生的新的不平衡彎矩進行第二次分配,使各節 點處于平衡狀態。至此,整個彎矩分配和傳遞過程即告結束。

5將各桿端的固端彎矩、分配彎矩和傳遞彎矩疊加,即得各桿端彎矩。活載(1 作用下彎矩二次分配過程如圖 3-11, 梁彎矩、剪力、軸力如圖 3-

12、圖 3-13。

活載(2 作用下彎矩二次分配過程如圖 3-14, 梁彎矩、剪力、軸力如圖 3-

15、圖 3-16。

活載(3 作用下彎矩二次分配過程如圖 3-17, 梁彎矩、剪力、軸力如圖 3-

18、圖 3-19。

活載(4 作用下彎矩二次分配過程如圖 3-20, 梁彎矩、剪力、軸力如圖 3-

21、圖 3-22。

根據所求出的梁端彎矩,再通過平衡條件,即可求出的活載作用下梁剪力、柱軸力,結果見表 3-5~表 3-20。

圖 3-7 活載不利布置 1

圖 3-8 活載不利布置 2

圖 3-9 活載不利布置 3

圖 3-10 活載不利布置 4 活載 1作用下的彎矩分配

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 圖 3-11 活載(1彎矩分配過程

活載(1作用下 AB 跨梁端剪力 表 3-5

活載(1作用下 BC 跨梁端剪力 表 3-6 活載(1作用下 AB 跨跨中彎矩(kN.m 表 3-7

活載(1作用下柱軸力 表 3-8圖 3-12 活載(1彎矩圖(kN.m

圖 3-13 活載(1剪力、軸力(kN活載 2作用下的彎矩分配

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 圖 3-14 活載(2彎矩分配過程

435363738-

活載(3作用下 AB 跨梁端剪力 表 3-13

活載(3作用下 BC 跨梁端剪力 表 3-14 活載(3 作用下 AB 跨跨中彎矩(kN.m 表 3-15

第四篇：高層建筑抗震結構設計

《建筑抗震設計規范》適用于抗震設防烈度是6-9度的地區

某地區的抗震設防烈度為8度，則其多遇地震烈度為6.45度，罕遇地震烈度為9度

場地類別根據土層等效剪切波速 和場地覆蓋層厚度劃分為4類。；

試述縱波和橫波的傳播特點及對地面運動的影響？

抗震設防烈度概念，簡述抗震設防烈度如何取值。

簡述現行抗震規范計算地震作用所采用的三種計算方法及其適用范圍。底部剪力法的適用條件及基本思路是什么？

為何抗震規范對各樓層水平地震剪力最小值作出規定？

當結構的層數較多時，如何考慮長周期結構高振型的影響？

什么是建筑抗震概念設計？包括哪些方面的內容？

抗震設計中為什么要限制各類結構體系的最大高度和高寬比？

軸壓比概念，為什么要限制柱的軸壓比？

簡述框架節點抗震設計的基本原則。

簡述“強柱弱梁”的概念以及實現“強柱弱梁”的主要措施。

多層砌體房屋中，為什么樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處？ 為什么要限制多層砌體房屋抗震橫墻間距

為何要對排架結構橫向自振周期進行調整？如何調整

工程結構抗震設防的三個水準是什么？

第五篇：高層建筑結構設計若干問題的探討

隨著社會經濟的迅速發展和建筑功能的多樣化，城市人口的不斷增多及建設用地日趨緊張和城市規劃的需要，促使高層建筑得以快速發展。另一方面由于輕質高強材料的開發及新的設計計算理論的發展，抗風和抗震理論的不斷完善，加之新的施工技術和設備的不斷涌現，特別是計算機的普及和應用以及結構分析手段的不斷提高，為迅速發展高層建筑提供了必要的技術條件。本文對高層建筑結構設計中值得重視的幾個問題進行了探討，僅供參考。高層建筑結構受力性能對于一個建筑物的最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。對于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結構體系的設計基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加，豎向結構體系成為設計的控制因素，其原因有兩個:其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒;其二，側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應更加明顯。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。高層建筑結構設計中的扭轉問題建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點郡三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡單平面形式。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡單平面形式，當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時泣盡可能使 結構處于對稱狀態。高層建筑結構設計中的側移和振動周期建筑結構的建筑結構的振動周期問題包含兩方面:()1合理158高層建筑的自振周期汀1)宜在下列范圍內:框架結構:T1(=0.1一0.51N)框一剪、框筒結構:lT=(0.80一0.1)2N剪力墻、筒中筒結構T:1邢.40一0.1)0NN為結構層數。結構的第二周期和第三周期宜在下列范圍內:第二周期:犯二(13一1巧T)1;第三周期:竹《115一In)TI。.32共振問題當建筑場地發生地震時，如果建筑物的自振周期和場地的特征周期接近，建筑物和場地就會發生共振。因此在建筑方案設計時就應針對預估的建筑場地特征周期通過調整結構的層數選擇合適的結構類別和結構體系，擴大建筑物的自振周期與建筑場地特征周期的差別，避免共振的發生。.33水平位移特征水平位移滿足高層規程的要求，并不能說明該結構是合理的設計。同時還需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因為結構抗震設計時，地震力的大小與結構剛度直接相關，當結構剛度小，結構并不合理時，由于地震力小則結構位移也小，位移在規范允許范圍內，此時并不能認為該結構合理。因為結構周期長、地震力小并不安全;其次，位移曲線應連續變化，除沿豎向發生剛度突變外，不應有明顯的拐點或折點。一般情況下剪力墻結構的位移曲線應為彎曲型;框架結構的位移曲線應為剪切型;框一剪結構和框一筒結構的位移曲線應為彎剪型。4 位移限值、剪重比及單位面積重度4.，位移限值在結構整體計算的輸出結果中，結構的側移(包括層間位移和頂點位移)是一個重要的衡量標準，其數值大小從一個側面反映出結構的整體剛度是否合適，過大或過小都說明結構剛度過小或過大(或者體現結構兩個主軸方向的剛度是否均衡)，以致要引起設計者對其中的結構體系選擇、結構的豎向及平面布置合理性的再思考。現行規范中將頂點位移與層間位移并重對待，經實踐探索并參照國外經驗，得出的結論為:高層建筑尤其是超高層建筑，頂點位移限值決定的不僅是其數值大小而且還有其振動頻率，人的舒適感覺與振動頻率有關而與振動幅度(絕對位移)關系不大，即擺動頻率不太高時就可滿足人們的舒適度;其次，防止結構由于變形過大而可能遭受損壞或破壞的控制因素是層間相對位移，而其限值在現行規范中似偏嚴，可予放松。同一結構用不同的計算程序計算，如果其層間位移數值差異很大，則有可能是其“層間位移”內涵不同所致，有的是指樓層形心位移，有的則專指考慮樓層轉動后的最大角點位移，后者通常比前者要大，形心位移對規則建筑有意義，而角點位移則更能反映結構樓層的真實位移，因此角點位移是結構工程師必須關注的一個數值。.42剪重比及單位面積重度結構的剪重比(也即水平地震剪力系數從即四心是體現結構在地震作用下反應大小的一個指標，其大小主要與結構地震設防烈度有關，其次與結構體型有關，當設防烈度為7、8、9度時，剪重比分別為aoZl，.0024，.004;0 扭轉效應明顯或基本周期<35.。的結構剪重比則分別丈.00160.，0犯，0.0640單位面積重度，產?從儀Nlm勺是衡量結構構件(下轉79頁)萬方數據差的精度優于國際一流大港的標準2c0m，并達到了集裝箱船到港，42小時內必須離港的世界一流大港的標準。港口物流信息系統建設及應用中存在的主要問題目前天津市尚未建立公共型物流信息交換平臺，也沒有建立完備的企業與港口之間相連的物流信息服務系統，在一定程度上影響了天津港口物流業的發展。在物流信息系統建設方面，主要存在以下問題:4.1從外部環境考慮.14.1思想認識方面還有待進一步提高天津市近年來信息化的發展，特別是在市領導的直接組織下開展的天津市發展現代物流的對策研究，使各有關方面對現代物流有了一定的認識，但是還不夠深人與普及。我市物流企業對信息化的重要性認識不高，企業的信息化程度不夠高，缺少能提供全方位物流服務的大型企業。.14 2經濟運行環境還禽改善物流系統涉及到國家行政管理部門和工商業各個部門。國家的市場經濟體制仍需完善，這就造成了一些影響信息化建設方面的問題。4.1.3物流系統的基礎設施需要大力發展天津公共數字信息網絡系統基本能滿足當前物流企業的一般通信需求，但收費標準仍偏高，影響物流企業利用的積極性，為物流信息系統建設的推廣造成一定的障礙。.42從內部環境考慮.4.21港口物流企業缺乏信惠化建設的中長期規劃港口物流企業的信息化建設是一項復雜的系統工程。許多港口物流企業由于缺乏中長期的規劃，導致在硬件設備配置、軟件開發購買、網絡組建等方面只看重眼前利益，使投資成本不必要的加大。不僅浪費了資金而且管理水平也沒有得到真正的提高。.4.22港口內現有各系統獨立運行，信息不能充分共享和自動交換天津港屬于綜合性港口，港內各公司之間、公司與港口調度部門、各業務部門之間、貨主與船代、港口部門及海關之間等聯系密切，信息交換頻繁，同一客戶信息往往為不同部門所需要。盡管港口內計算機網絡已搭建，但由于各個公司與部門的MSI系統數據格式、系統結構存在較大差異，目前還沒有達到網絡環境下的集成，信息不能充分共享，信息的完整性、準確性難以得到保證。除此以外，港口的業務要涉及到許多不同的管理部門。.4.23港口現有系統缺乏管理控制與決策功能港口物流企業的管理控制與決策受到人為因素的干擾。就整個港口層面而言，依靠各公司向港務局的各個業務部門提供的月報季報年報和公司領導向上級港務局領導的匯報等人工的方式對整個港口實施管理控制和決策。5 建議與對策針對目前天津港口物流企業信息系統建設的現狀及存在的問題，港口物流企業信息化管理的改革與發展勢在必行。天津要實現建成國際化的現代物流中心和北方物流集散中心的目標以及將天津港建成世界強港的最有效的途徑就是提高信息化水平，加大物流信息系統的建設力度。隨著計算機技術、網絡技術、特別是電子商務的快速發展，這些都為港口物流的信息化建設提供了技術保障。各級政府部門、港務集團、物流企業也開始重視信息化的建設不再只專注于自身的經營與管理，這些轉變都為提升港口物流信息化管理水平莫定了基礎。就目前的環境，應重點做好以下幾方面的工作:5.1進一步提高對物流信息化的認識，提高物流信息系統建設在推動天津港口物流業發展中的地位要認識到信息化建設對提升天津港口物流的重要作用。倒頂信息化建設的管理關系，實行統一管理，尤其要加強信息產業主管部門的宏觀調控職能。.52物流信息系統建設標準化、規范化建立標準化制度與國際物流接軌。包括:EDI和電子商務的信息交換行業標準，物流企業信息網絡規范化標準等。.53建立以港務局為核心的信息化管理組織機構，加強信息中心的職能作用在港口企業的制度改革中要加強信息信息中心的職能作用。建立以港務局高層領導為核心的信息中心，其主要職能應是:制定港口及其下屬各公司的中遠期信息化建設的發展規劃，并制定詳細的實施計劃;負責硬件設備的購買與維護等工作;負責應用系統的統一開發;負責與其他有關行業部門的信息化建設部門共同制定信息技術的規范和標準;協調與其他各行業的資源共享平臺的建設。.54開發輔助港口領導決策的055，完警現有系統中的管理與決策功能港口決策層所面臨的決策問題往往是非結構化或半結構化的。決策所需的信息大多數來自企業外部，而且要求信息的準確從而能夠做出正確的決策。這就要求建立大型的數據庫，通過數據庫利用數據挖掘技術，將數據庫中與決策問題有關的信息提供給DSs，由DS的推理機制生成所需要的決策方案組，再由高層領導根據經驗、事實或其他條件從決策方案組中找出最適合的決策。.55建設現代化生產調度指揮中心及電子口岸工程電子口岸已經成為現代口岸物流的重要發展趨勢，為適應天津濱海新區建立國際貿易信息服務體系的要求，天津港將建設港口電子口岸工程。電子口岸綜合系統充分運用了現代信息技術，借助公共電信網絡，將外經貿海關工商稅務外匯運輸等涉及口岸物流服務及口岸行政管理的信息流資金流貨物流的電子數據集中存在一個公共的數據庫中，企業可以通過nItem te辦理報關報檢結付出口退稅等手續，實現港口一體化服務。.考文獻:【1】王述祖.現代物流與天津發展.業京:中國經濟出版社2，0.2.2【2】張麗君.現代港口物流.北京:中國經濟出版社，2005..4【3】錢曉江物流信息系統體系結構.東南大學學報(自然科學閡2，01..6【4】張宗成.現代物流信息化廣州:中山大學出版社2，0121.