【四層】8度區(qū)3000平米局部學(xué)習(xí)綜合服務(wù)樓畢業(yè)設(shè)計(jì)(計(jì)算書(shū)、建筑、結(jié)構(gòu)圖)
【四層】8度區(qū)3000平米局部學(xué)習(xí)綜合服務(wù)樓畢業(yè)設(shè)計(jì)(計(jì)算書(shū)、建筑、結(jié)構(gòu)圖),【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QQ:11970985或197216396
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
第一章 引言
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南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
目錄
南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
1.1 建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明
1.1.1 平面設(shè)計(jì)說(shuō)明
建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的組合關(guān)系。由于建筑平面通常較為集中反映建筑功能方面的問(wèn)題,一些剖面關(guān)系比較簡(jiǎn)單的民用建筑,它們的平面布置基本上能夠反映空間組合的主要內(nèi)容。因此,建筑平面設(shè)計(jì)是關(guān)鍵,從建筑平面設(shè)計(jì)入手是科學(xué)合理的。同時(shí),在平面設(shè)計(jì)中,我始終從建筑整體空間組合的效果來(lái)考慮,緊密聯(lián)系建筑剖面和立面,分析剖面、立面的可能性和合理性,不斷調(diào)整修改平面,反復(fù)深入。
從組成平面各部分的使用性質(zhì)來(lái)分析,主要可以歸納為使用部分和交通聯(lián)系部分兩類(lèi)。
1. 使用部分平面設(shè)計(jì)
建筑平面中各個(gè)空間及房間,是建筑平面組合的基本單元。本設(shè)計(jì)在使用部分平面設(shè)計(jì)中充分考慮了以下幾點(diǎn):注意空間的面積、形狀和尺寸需滿足室內(nèi)使用活動(dòng)和設(shè)備合理布置的要求;門(mén)窗的大小和位置需考慮了房間的出入方便,疏散安全,采光通風(fēng)性能;房間的構(gòu)成注意使結(jié)構(gòu)布置合理,施工方便,也要有利于房間之間的組合;室內(nèi)空間,以及頂棚、地面、各個(gè)墻面和構(gòu)件細(xì)部,應(yīng)考慮人們的使用和審美要求。對(duì)于輔助房間的平面設(shè)計(jì),通常根據(jù)建筑物的使用特點(diǎn)和使用人數(shù)的多少,先確定所需設(shè)備的個(gè)數(shù),根據(jù)計(jì)算所得的設(shè)備數(shù)量,考慮在整幢建筑中輔助房間的分布情況,最后在建筑平面組合中,根據(jù)整幢房屋的使用要求適當(dāng)調(diào)整并確定這些輔助房間的面積、平面形式和尺寸。
2. 交通聯(lián)系部分設(shè)計(jì)
交通聯(lián)系部分是把各個(gè)房間以及室內(nèi)交通合理協(xié)調(diào)起來(lái),同時(shí)又要考慮到使用房間和輔助房間的用途,減少交通干擾。本設(shè)計(jì)中交通聯(lián)系部分設(shè)計(jì)能滿足下列要求:交通線路簡(jiǎn)捷明確,聯(lián)系通行方便;人流通暢,緊急疏散時(shí)迅速安全;滿足一定的通風(fēng)采光要求;力求節(jié)省交通面積,同時(shí)考慮空間組合等設(shè)計(jì)問(wèn)題。
各部分平面設(shè)計(jì)完成以后應(yīng)進(jìn)行平面的組合設(shè)計(jì)。平面的組合設(shè)計(jì),一方面是在熟悉平面各組成部分的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步從建筑整體的使用功能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和建筑藝術(shù)等方面,來(lái)分析對(duì)平面組合的要求;另一方面還必須考慮總體規(guī)劃、基地環(huán)境對(duì)建筑單體平面組合的要求。即建筑平面組合設(shè)計(jì)需要綜合分解建筑本身提出的﹑經(jīng)濟(jì)總體環(huán)境對(duì)單體建筑提出的內(nèi)外兩方面的要求。
1.1.2 立面設(shè)計(jì)說(shuō)明
立面設(shè)計(jì)是為了滿足使用功能和美化環(huán)境的需要而進(jìn)行的。同時(shí),合理的立面設(shè)計(jì)還可起到改善環(huán)境條件、保護(hù)結(jié)構(gòu)和裝飾美化建筑物的作用。
建筑立面可以看成是由許多構(gòu)部件所組成:它們有墻體、梁柱、墻墩等構(gòu)成房屋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,有門(mén)窗、陽(yáng)臺(tái)、外廊等和內(nèi)部使用空間直接連通的部件,以及臺(tái)基、勒腳、檐口等主要起到保護(hù)外墻作用的組成部分。恰當(dāng)?shù)卮_定立面中這些組成部分和構(gòu)部件的比例和尺度,運(yùn)用節(jié)奏韻律、虛實(shí)對(duì)比等規(guī)律,設(shè)計(jì)出體型完整、形式與內(nèi)容統(tǒng)一的建筑立面,是立面設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。
建筑立面設(shè)計(jì)的步驟,通常根據(jù)初步確定的房屋內(nèi)部空間組合的平剖面關(guān)系,例如房屋的大小、高低、門(mén)窗位置,構(gòu)部件的排列方式等,描繪出房屋各個(gè)立面的基本輪廓,作為進(jìn)一步調(diào)整統(tǒng)一,進(jìn)行立面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)該推敲立面各部分總的比例關(guān)系,考慮建筑整體的幾個(gè)立面之間的統(tǒng)一,相鄰立面間的連接和協(xié)調(diào),然后著重分析各個(gè)立面上墻面的處理,門(mén)窗的調(diào)整安排,最后對(duì)入口門(mén)廊、建筑裝飾等進(jìn)一步作重點(diǎn)及細(xì)部處理。
1.1.3 剖面設(shè)計(jì)說(shuō)明
建筑剖面圖是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的組合關(guān)系,剖面設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)為建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造關(guān)系,以及建筑高度、層高、建筑空間的組合與利用。它和房屋的使用、造價(jià)和節(jié)約用地有著密切關(guān)系,也反映了建筑標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)方面。其中一些問(wèn)題需要把平、剖面結(jié)合在一起研究,才具體確定下來(lái)。
1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明
框架結(jié)構(gòu)一般有按空間結(jié)構(gòu)分析和簡(jiǎn)化成平面結(jié)構(gòu)分析兩種方法。在計(jì)算機(jī)沒(méi)有普及的年代,實(shí)際為空間工作的框架常被簡(jiǎn)化成平面結(jié)構(gòu)采用手算的方法進(jìn)行分析。近年來(lái)隨著微機(jī)的日益普及和應(yīng)用程序的不斷出現(xiàn),框架結(jié)構(gòu)分析時(shí)更多的是根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)位移法的基本原理編制電算程序,由計(jì)算機(jī)直接求出結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力,以至各截面的配筋。
由于目前計(jì)算機(jī)內(nèi)存和運(yùn)算速度已經(jīng)能夠滿足結(jié)構(gòu)計(jì)算的需要,因此在計(jì)算機(jī)程序中一般是按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。但是在初步設(shè)計(jì)階段,為確定結(jié)構(gòu)布置方案或估算構(gòu)件截面尺寸,還是需要采用一些簡(jiǎn)單的近似計(jì)算方法,以求既快又省地解決問(wèn)題。另外,近似的手算方法雖然計(jì)算精度較差,但概念明確,能夠直觀地反映結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),因此,工程設(shè)計(jì)中也常利用手算的結(jié)果來(lái)定性的校核判斷電算結(jié)果的合理性,所以我將重點(diǎn)介紹框架結(jié)構(gòu)的近似手算法。
1.2.1 計(jì)算單元及構(gòu)件確定
一般情況下,框架結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間受力體系,為了方便起見(jiàn),常常忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系,忽略各構(gòu)件的抗扭作用,將縱向框架和橫向框架分別按平面框架進(jìn)行分析計(jì)算。由于橫向框架的間距相同,作用于各橫向框架上的荷載相同,框架的抗側(cè)剛度相同,因此,除端部外,各榀橫向框架都將產(chǎn)生相同的內(nèi)力與變形,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般取中間有代表性的一榀橫向框架進(jìn)行分析即可;而作用于縱向框架上的荷載則各不相同,必要時(shí)應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)取第三榀橫向框架進(jìn)行分析計(jì)算。
1. 節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化
框架節(jié)點(diǎn)一般總是三向受力的,但當(dāng)按平面框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí),則節(jié)點(diǎn)也相應(yīng)地簡(jiǎn)化。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,梁和柱內(nèi)的縱向受力鋼筋都將穿過(guò)節(jié)點(diǎn)或錨入?yún)^(qū),這時(shí)應(yīng)簡(jiǎn)化為剛節(jié)點(diǎn)。
2. 柱網(wǎng)和層高的確定
在結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖中,桿件用軸線來(lái)表示??蚣芰旱目缍燃慈≈虞S線之間的距離??蚣艿膶痈撸蚣苤拈L(zhǎng)度)即為相應(yīng)的建筑層高,而底層柱的長(zhǎng)度則應(yīng)從基礎(chǔ)頂面算起。對(duì)于不等跨框架,當(dāng)個(gè)跨跨度相差不大于10%時(shí),在手算時(shí)可簡(jiǎn)化為等跨框架,跨度取原框架各跨跨度的平均值,以減少計(jì)算工作量。但在電算時(shí)一般可按實(shí)際情況考慮。
3. 截面尺寸確定,具體見(jiàn)第三章。
4. 柱截面尺寸的確定,詳見(jiàn)第三章。
5. 構(gòu)件截面抗彎剛度的計(jì)算
在計(jì)算框架梁截面慣性距I時(shí)應(yīng)考慮到樓板的影響。在框架梁兩端節(jié)點(diǎn)附近,梁受負(fù)彎矩,頂部的樓板受拉,樓板對(duì)梁的截面抗彎剛度影響較?。欢诳蚣芰旱目缰?,梁受正彎矩,樓板處于受壓區(qū)形成T形截面梁,樓板對(duì)梁的截面抗彎剛度影響較大。在工程設(shè)計(jì)中,為簡(jiǎn)便起見(jiàn),仍假定梁的截面慣性距I沿軸線不變,對(duì)現(xiàn)澆樓蓋中框架取I=2I0邊框架取I=1.5I0;對(duì)裝配整體式樓蓋,這里I0為矩形截面梁的截面慣性矩。
反彎點(diǎn)法首先假定梁柱之間的線剛度只比為無(wú)窮大,其次又假定柱的反彎點(diǎn)高度為一定值,從而使框架結(jié)構(gòu)在側(cè)向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算大為簡(jiǎn)化。但這樣做同時(shí)也帶來(lái)了一定的誤差,首先是當(dāng)梁柱線剛度較為接近時(shí),特別是在高層框架結(jié)構(gòu)或抗震設(shè)計(jì)時(shí),梁的線剛度可能小于柱的線剛度,框架節(jié)點(diǎn)對(duì)柱的約束應(yīng)為彈性支承。柱的抗側(cè)剛度不但與柱的線剛度和層高有關(guān),而且還與梁的線剛度等因素有關(guān)。
另外,柱的反彎點(diǎn)高度也與梁柱線剛度比、上下層橫梁的線剛度比、上下層層高的變化等因素有關(guān)。本設(shè)計(jì)為一幢多層學(xué)校綜合服務(wù)樓,其特點(diǎn)是恒載大、活載種類(lèi)多,因而在橫向地震作用下,由于梁、柱的線剛度接近,不宜采用固定零點(diǎn)位置的反彎點(diǎn)法,宜采用“D”值法計(jì)算。
1.2.2 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算
1. 恒荷載計(jì)算
(1) 屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值
(2) 樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值
(3) 屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值
(4) 樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值
2. 活載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算
1.2.3 地震作用計(jì)算
在此僅考慮水平地震作用即可,并可采用基底剪力法計(jì)算水平地震作用力。
為求基底剪力,先要計(jì)算結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值,在此為簡(jiǎn)化計(jì)算,僅取一榀框架的重力荷載代表值進(jìn)行計(jì)算。 頂層重力荷載代表值包括:屋面恒載,50%屋面活荷載,縱、橫梁自重,半層柱自重,半層墻體自重以及女兒墻自重。其它層重力荷載代表值包括:樓面恒載,50%樓面活荷載,縱、橫梁自重,樓面梁自重,樓面上、下各半層的柱及縱、橫墻自重。請(qǐng)注意:在計(jì)算重力荷載代表值時(shí),屋面活荷載僅考慮雪荷載。
1.2.4 框架結(jié)構(gòu)側(cè)移計(jì)算
控制框架結(jié)構(gòu)側(cè)移要計(jì)算兩部分內(nèi)容:一是計(jì)算頂層最大側(cè)移,因周期過(guò)大,將影響使用;二是計(jì)算層間相對(duì)側(cè)移,其值過(guò)大,將會(huì)使填充墻出現(xiàn)裂縫。引起框架的側(cè)移,主要是水平荷載作用。
對(duì)一般的多層框架結(jié)構(gòu)而言,僅需計(jì)算由梁柱彎曲變形所產(chǎn)生的側(cè)向位移,而不考慮梁柱的軸向變形和截面的剪切變形所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)側(cè)移,這樣計(jì)算的框架側(cè)移已能滿足工程設(shè)計(jì)的精度要求。
1.2.5 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算及組合
本設(shè)計(jì)采用彎矩二次分配法計(jì)算豎向荷載作用下的框架內(nèi)力,彎矩二次分配法的一般步驟:
1) 計(jì)算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩,并將各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行第一次分配。
2) 將所有桿端分配得到的彎矩同時(shí)通過(guò)傳遞系數(shù)向遠(yuǎn)端傳遞,本設(shè)計(jì)中傳遞系數(shù)均為1/2。
3) 將各節(jié)點(diǎn)因傳遞而產(chǎn)生的新的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配,使各節(jié)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)。
1. 關(guān)于固端彎矩的計(jì)算:
梁上的分布荷載含有矩形、三角形荷載,在求固端彎矩時(shí)可直接根據(jù)圖示荷載計(jì)算,根據(jù)固端彎矩相等的原則,先將三角形荷載化為等效均布荷載,等效圖詳見(jiàn)附錄。
2. 關(guān)于梁端剪力及柱軸力計(jì)算:
本設(shè)計(jì)中梁端剪力由等效前的計(jì)算簡(jiǎn)圖結(jié)合彎矩二次分配法所得的梁端彎矩進(jìn)行內(nèi)力平衡計(jì)算求得。柱軸力主要包括柱自重﹑縱梁傳來(lái)端部壓力以及梁端剪力所產(chǎn)生的橫梁端部壓力。
3. 關(guān)于跨中彎矩的求解:
對(duì)于跨中彎距的求解,為計(jì)算精確起見(jiàn),是按等效前的計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行計(jì)算的。
4. 關(guān)于柱邊剪力和柱邊彎矩:
柱邊剪力:V柱邊=V梁端-qb/2
柱邊彎矩:M柱邊=M梁端-V柱邊b/2
橫向框架內(nèi)力組合是利用在不同荷載作用下產(chǎn)生的構(gòu)件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值,進(jìn)行組合計(jì)算,以確定構(gòu)件的最不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值。本設(shè)計(jì)主要考慮了兩種內(nèi)力組合,即“恒載 + 活載”, “恒載 +雪載 + 活載 + 地震作用”。取上述荷載組合中最不利情況作為截面設(shè)計(jì)所用的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。
1.2.6 構(gòu)件設(shè)計(jì)
1. 框架梁
本設(shè)計(jì)中框架梁的設(shè)計(jì)主要包括:梁截面尺寸驗(yàn)算﹑梁正截面受彎承載力計(jì)算﹑梁斜截面受剪承載力計(jì)算﹑梁正截面抗震驗(yàn)算﹑梁斜截面受剪抗震驗(yàn)算。詳見(jiàn)第七章。
2. 框架柱
本設(shè)計(jì)中框架柱的設(shè)計(jì)主要包括:柱截面尺寸驗(yàn)算﹑柱正截面壓彎承載力計(jì)算﹑柱斜截面受剪承載力計(jì)算﹑柱正截面壓彎抗震驗(yàn)算﹑柱斜截面受剪抗震驗(yàn)算。詳見(jiàn)第七章。
3. 樓梯
本工程樓梯設(shè)計(jì)包括梯段板﹑休息平臺(tái)板設(shè)計(jì)﹑梯段梁設(shè)計(jì)三大部分。設(shè)計(jì)詳見(jiàn)第八章。
4. 樓蓋
本工程采用雙向板肋梁樓蓋,具體設(shè)計(jì)詳見(jiàn)第九章。
5. 基礎(chǔ)
本工程采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ),設(shè)計(jì)內(nèi)容包括基礎(chǔ)底面尺寸的確定﹑持力層強(qiáng)度驗(yàn)算﹑軟臥層強(qiáng)度驗(yàn)算﹑抗震驗(yàn)算﹑地基變形驗(yàn)算﹑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。詳見(jiàn)第十章。
1.3 計(jì)算機(jī)及軟件應(yīng)用
本設(shè)計(jì)中的框架內(nèi)力計(jì)算﹑框架內(nèi)力組合﹑框架梁柱截面設(shè)計(jì)及樓板配筋均采用Excel電子表格列項(xiàng)計(jì)算。值得一提的是,在Excel電子表格中應(yīng)用了Visual Basic計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的“If—then—else”語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)了表格中某些項(xiàng)篩選的智能化。比如框架柱大小偏壓的判別,如框架柱正截面配筋計(jì)算時(shí),是決定按的情況配筋還是決定按的情況配筋由計(jì)算機(jī)自動(dòng)判別并計(jì)算,再如框架柱內(nèi)力組合時(shí),從多組內(nèi)力中自動(dòng)判別并篩選出及相應(yīng)的﹑及相應(yīng)的﹑及相應(yīng)的,等等??傊\(yùn)用此計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,從很大程度上弱化了重復(fù)計(jì)算。同時(shí),本次設(shè)計(jì)中彎矩分配過(guò)程也采用了Excel電子表格進(jìn)行模式化計(jì)算。
此次設(shè)計(jì)在進(jìn)行繪圖時(shí)主要采用AutoCAD2004,此計(jì)算書(shū)中圖片的制作主要采用ACDsee軟件。
本次設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件主要采用PKPM軟件,電算校核分析中的部分?jǐn)?shù)據(jù)及內(nèi)力圖就出自此軟件。
總之,通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì),我覺(jué)得作為一名工科學(xué)生,掌握并具備一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力是很有必要而又非常重要的。
南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
第二章 工程概況及設(shè)計(jì)資料
2.1 工程概況
本工程系宿遷市現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)學(xué)校綜合服務(wù)樓,功能包括公共餐廳、男女淋浴中心、超市、書(shū)店、辦公室等,建設(shè)場(chǎng)地位于宿遷市微山湖路北,黑海路以東。建筑面積約3000m2,建筑總高度15.9m,擬建三層(層高3.9m),局部四層(層高3m)。設(shè)運(yùn)貨電梯(載重量630kN)一部。一至二層設(shè)有食堂,其中一二層兼做浴室,三層有超市、書(shū)店、郵局和洗衣房,四層有辦公室,其中三層局部屋面為上人屋面。該工程主體結(jié)構(gòu)擬采用現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。
2.2 設(shè)計(jì)資料
2.2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)高
室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高±0.000,室內(nèi)外高差0.45m。
2.2.2 氣象資料
1. 冬季最冷月平均溫度2℃,夏季最熱月平均溫度28℃,最高溫度40.7℃,最低溫度-14℃,冬季相對(duì)濕度73%,夏季相對(duì)濕度81%。
2. 冬季主導(dǎo)風(fēng)向東北,平均風(fēng)速2.6m/s,夏季主導(dǎo)風(fēng)向東南,平均風(fēng)速2.6m/s,最大風(fēng)速23.7m/s。
3. 年平均降水量1034.1mm,月最大降水量179.3mm。
4. 最大積雪厚度0.2m,基本雪壓S0=0.4KN/m2,基本風(fēng)壓W0=0.4KN/m2。
2.2.3 水文地質(zhì)資料
1. 常年地下水位低于-1.2mm,水質(zhì)對(duì)混凝土無(wú)侵蝕作用。
2. 土壤最大凍結(jié)深度0.09m。
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3. 擬建場(chǎng)地位于宿遷市郊區(qū)。場(chǎng)地地勢(shì)相對(duì)平坦,場(chǎng)地相對(duì)高差在0.40米以內(nèi),地面標(biāo)高為5.5米。場(chǎng)地地下水位在天然地面以下1.0米左右,地下水水質(zhì)對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。經(jīng)勘察揭示擬建場(chǎng)地土層分布可劃分為6個(gè)工程地質(zhì)層,8個(gè)工程地質(zhì)亞層。自上而下簡(jiǎn)述如下:
① 層雜填土:灰褐色,以粉質(zhì)粘土、粉土為主,層厚0.50~1.50m;
② 層粉土:灰黃色,飽水,稍密,下部中密狀態(tài),層厚2.0~4.10m,層底埋深3.40~4.80m;
③ 層粉砂:青灰色~淺灰色,飽水,中密,層底埋深為9.40~11.0m,層厚1.20~2.10m;
④ 層粉質(zhì)粘土:灰色~灰綠色,濕,可塑,局部軟塑,層底埋深為12.0~18.40m,層厚3.10~4.30m;
⑤ 層粉砂夾粉土:灰黃色~青灰色,稍密~中密,飽水,層底埋深為16.0~22.80m,層厚0.80~1.60m;
⑥ 層粉質(zhì)粘土:灰褐色~灰色,很濕,可塑,局部硬塑,層底埋深大于30.0,層厚大于5.50m(未鉆穿)。
各層地基土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其承載力設(shè)計(jì)參數(shù)參見(jiàn)下表:
表2-1 各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表
層次
土層名稱
w(%)
gγ(kN/m3)
e
IP
IL
ES
fk
(KPa)
①
雜填土
17.2
②
粉土
32.04
18.86
0.885
5.96
0.669
9.79
140
③
粉砂
30.10
18.73
0.857
12.11
170
④
粉質(zhì)粘土
24.71
19.91
0.707
13.87
0.400
6.98
200
⑤
粉砂夾粉土
27.85
18.98
0.810
7.85
1.159
8.57
140
⑥
粉質(zhì)粘土
23.49
20.23
0.669
15.64
0.240
7.65
220
4. 該場(chǎng)地土類(lèi)型屬于中軟場(chǎng)地土,建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)。
2.2.4 地震信息
1. 抗震設(shè)防烈度:8度設(shè)防設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)地震分組第一組。
2. 地震加速度:0.30g
2.2.5 荷載資料
1. 屋面活荷載
(1) 局部不上人屋面,標(biāo)準(zhǔn)值:
(2) 上人屋面,標(biāo)準(zhǔn)值:
2. 樓面活荷載
(1) 餐廳,標(biāo)準(zhǔn)值:
(2) 廚房,標(biāo)準(zhǔn)值:
(3) 浴室,標(biāo)準(zhǔn)值:
(4) 超市(商店),標(biāo)準(zhǔn)值:
(5) 廁所,標(biāo)準(zhǔn)值:
(6) 樓梯,標(biāo)準(zhǔn)值:
(7) 洗衣房,標(biāo)準(zhǔn)值:
(8) 辦公室,標(biāo)準(zhǔn)值:
(9) 電梯機(jī)房,標(biāo)準(zhǔn)值:
3. 相關(guān)材料荷載信息
(1) 鋼筋混凝土:
(2) 水泥砂漿:
(3) 混合砂漿:
(4) 水磨石面層:
(5) 鋁合金門(mén)窗:
(6) 玻璃幕墻:
(7) 木制門(mén):
2.2.6 屋面構(gòu)造
1. 25厚1:2.5水泥砂漿(鋪設(shè)編織鋼絲網(wǎng)片)保護(hù)層。
2. 紙筋石灰泥隔離層(5厚)
3. 高聚物改性瀝青柔性卷材一層(SBS改性瀝青防水卷材,5厚)
4. 1:3水泥砂漿找平層(20厚)
5. 40厚C20細(xì)石混凝土(配4@150雙向鋼筋,粉平壓光)
6. 聚苯乙烯泡沫塑料板保溫層(25厚)
7. 現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板(100厚)
8. 12厚混合砂漿粉平頂
2.2.7 樓面構(gòu)造
1. 15厚1:2水泥白石子磨光打蠟
2. 刷素水泥漿結(jié)合層一道
3. 20厚1:3水泥砂漿找平層
4. 100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓面板
5. 12厚混合砂漿粉平頂。
2.2.8 圍護(hù)墻
采用200厚非承重空心磚(190×190×90,容重3.6 kN/m2,M5混合砂漿砌筑,雙面粉刷)。
2.2.9 門(mén)窗
除辦公室、衛(wèi)生間等少數(shù)房間采用木質(zhì)門(mén)外,其它房間采用鋁合金門(mén)窗(規(guī)格見(jiàn)蘇J11–2006)。
2.2.10 電梯
本學(xué)校綜合服務(wù)樓從人性化和使用方便角度考慮,擬采用載貨電梯一部。電梯主要參數(shù)及規(guī)格尺寸(摘自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7025-86,該標(biāo)準(zhǔn)系等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn))如下:
1. 載重量:630kg
2. 載客量:8人
3. 運(yùn)行速度:
4. 轎箱尺寸:寬,深,高
5. 井道尺寸:寬,深
6. 機(jī)房尺寸:面積,寬,深,高
7. 廳門(mén)尺寸:凈寬,凈高
8. 底坑深度:
9. 頂層高度:
注:機(jī)房尺寸R和T系最小尺寸,實(shí)際尺寸應(yīng)確保機(jī)房面積大于等于S。
11
第三章 結(jié)構(gòu)選型與布置
3.1 結(jié)構(gòu)選型
結(jié)構(gòu)選型是一個(gè)綜合性的問(wèn)題,一個(gè)成功的設(shè)計(jì)師應(yīng)綜合考慮以選擇合理的結(jié)構(gòu)形式。
3.1.1 從結(jié)構(gòu)方面考慮
根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),常用的建筑結(jié)構(gòu)形式有:混合結(jié)構(gòu)﹑框架結(jié)構(gòu)﹑框架-剪力墻結(jié)構(gòu)﹑剪力墻結(jié)構(gòu)等。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)﹑剪力墻結(jié)構(gòu)適用于高層甚至超高層建筑。對(duì)于學(xué)校綜合服務(wù)樓這么一棟三四層的多層建筑使用混合結(jié)構(gòu),在一般情況下是能結(jié)構(gòu)滿足要求的。但考慮到該學(xué)校綜合服務(wù)樓工程所在地,是江蘇省宿遷市。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,地震加速度為0.30g——震害比較嚴(yán)重,而混合結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)就是:強(qiáng)度低﹑自重大﹑整體性差,進(jìn)而抗震性能較差。顯然,在該地區(qū)選用混合結(jié)構(gòu)是不甚合理的。相反,框架結(jié)構(gòu)在一定的高度范圍內(nèi),如8度時(shí)房屋高度在45m以內(nèi)時(shí),框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度強(qiáng),整體性好,抗震性能亦佳。綜上所述,該工程采用框架結(jié)構(gòu)(現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu))是最為合適的。
3.1.2 從建筑方面考慮
我國(guó)學(xué)校建筑的基本特點(diǎn)——開(kāi)間大,進(jìn)深大,橫隔墻少,層高相對(duì)較高且常要求做成外廊式﹑單內(nèi)廊式或等跨式平面布置形式,這些特點(diǎn)是影響其結(jié)構(gòu)選型的基本因素。根據(jù)以上特點(diǎn),在學(xué)校建筑中選用框架結(jié)構(gòu),突出“輕”這一特點(diǎn),同時(shí)使用輕型材料,以減輕自重,降低造價(jià),擴(kuò)大空間,滿足使用。綜合我國(guó)目前的國(guó)力選用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)比鋼框架結(jié)構(gòu)更為經(jīng)濟(jì),工程造價(jià)更能為建設(shè)單位接受。學(xué)校綜合服務(wù)樓,作為學(xué)校建筑的一部分,選用框架結(jié)構(gòu)是合情合理的,滿足它所要求的建筑功能。
13
南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
3.2 結(jié)構(gòu)布置
進(jìn)行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)布置的主要工作是合理地確定梁﹑柱的位置及跨度。其基本原則見(jiàn)下:
1. 結(jié)構(gòu)平面形狀和立面體型宜簡(jiǎn)單﹑規(guī)則,使剛度均勻?qū)ΨQ,減小偏心和扭轉(zhuǎn)。
2. 控制結(jié)構(gòu)高寬比,以減少水平荷載下的側(cè)移,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高寬比限值——非抗震設(shè)防時(shí)為5,6度﹑7度抗震設(shè)防時(shí)為4,8度抗震設(shè)防時(shí)為3,9度抗震設(shè)防時(shí)為2。
3. 盡量統(tǒng)一柱網(wǎng)及層高,以減少構(gòu)件種類(lèi)規(guī)格,簡(jiǎn)化梁設(shè)計(jì)及施工。
4. 框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸,即平面框架的柱距(開(kāi)間﹑進(jìn)深)和層高,首先要滿足生產(chǎn)工藝和其它使用功能的要求,柱網(wǎng)布置方式可分為內(nèi)廊式﹑等跨式﹑不等跨式等幾種;其次滿足建筑平面功能的要求;此外,平面應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單規(guī)則﹑受力合理,使各構(gòu)件跨度﹑內(nèi)力分布均勻。工程實(shí)際中常用的梁﹑板跨度——主梁跨度5~8m,次梁跨度4~6m,單向板板跨1.7~2.5m,一般不得超過(guò)3m,雙向板板跨4m左右,荷載較大時(shí)宜取較小值,因?yàn)榘蹇缰苯佑绊懓搴?,而板的面積較大,板厚度的增加對(duì)材料用量及結(jié)構(gòu)自重增加影響較大。
5. 房屋的總長(zhǎng)度宜控制在最大溫度伸縮縫間距內(nèi),當(dāng)房屋長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)定值時(shí),伸縮縫將房屋分成若干溫度區(qū)段。伸縮縫是為了避免溫度應(yīng)力和混凝土收縮應(yīng)力使房屋產(chǎn)生裂縫而設(shè)置的。在伸縮縫處,基礎(chǔ)頂面以上的結(jié)構(gòu)和建筑全部斷開(kāi)?,F(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的伸縮縫最大間距為55m。
3.2.1 梁柱布置
主要梁柱布置具體見(jiàn)圖3-1。
3.2.2 梁柱初選
1. 柱截面初選
首先,柱的截面尺寸宜符合下列要求:矩形截面柱在非抗震設(shè)計(jì)時(shí),邊長(zhǎng)不宜小于250mm,抗震設(shè)計(jì)時(shí)截面的寬度和高度均不宜小于300mm;圓柱直徑不宜小于350mm;剪跨比宜大
于2;截面長(zhǎng)邊與短邊的邊長(zhǎng)比不宜大于3。
其次,結(jié)合本工程具體實(shí)際,通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式初估柱的截面尺寸。學(xué)校綜合服務(wù)樓屬丙類(lèi)建筑,該建筑位于宿遷市,宿遷市是一個(gè)震害比較嚴(yán)重的城市。該市抗震設(shè)防烈度為8度,
該建筑擬采用現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),且建筑高度小于30m,查《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)知該建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí),進(jìn)而查得框架柱的軸壓比為0.8。
經(jīng)驗(yàn)公式:
:考慮地震荷載組合時(shí)柱的軸力設(shè)計(jì)值;
:柱軸壓比;
:混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
;
:彎矩對(duì)框架柱軸力的影響,中柱擴(kuò)大系數(shù)取,邊柱擴(kuò)大系數(shù)取;
;
為該柱承擔(dān)的樓面荷載面積,可近似按1/2柱距劃分;
:建筑層數(shù),本工程存在局部四層,取
本工程擬采用C30混凝土,則
對(duì)于中柱:
對(duì)于邊柱:
對(duì)于角柱:
最后,結(jié)合第四章之地震作用下房屋層間彈性側(cè)移驗(yàn)算和宿遷地區(qū)相關(guān)工程實(shí)例及從施工方便考慮,此工程框架柱截面初選為。
15
2. 梁截面初選
首先,梁的截面尺寸,宜符合下列各項(xiàng)要求:截面寬度不宜小于200mm;截面的高寬比不宜大于4;凈跨與截面高度之比不宜小于4。
15
其次,梁截面一般可按下列方法進(jìn)行估算:
框架主梁:
框架縱梁:
次梁:
:梁截面寬度
:柱截面寬度
:梁的跨度
最后,進(jìn)行本工程梁截面初選——本工程采用橫向框架承重,框架主梁跨度;
主梁跨中加設(shè)一道次梁,次梁跨度取較大的跨,即;縱向連系梁跨度與次梁跨度一致,。
框架主梁:,不妨取;
,不妨??;
次梁:,不妨取,;
縱向連系梁:與次梁取為一致——,;
弧梁:與縱向連系梁取為一致——,。
3.2.3 樓蓋初選
確定了層高﹑柱網(wǎng)尺寸及梁柱截面尺寸后,應(yīng)選擇合理的結(jié)構(gòu)平面布置方案,即選擇合理的樓蓋類(lèi)型。結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)初步考慮后,本學(xué)校綜合服務(wù)樓工程擬采用雙向板肋梁樓蓋。詳見(jiàn)第九章。
圖 3-1 梁柱布置圖
17
第四章 荷載計(jì)算
4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖
計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-1所示。
4.2 截面尺寸
1. 框架主梁:350×700
2. 縱向連系梁、次梁:300×500
3. 框架柱:700×800
4. 其他構(gòu)造柱按施工尺寸及構(gòu)造條件確定
4.3 材料強(qiáng)度等級(jí)
1. 混凝土:均采用C30級(jí)
2. 鋼筋:梁、柱的受力鋼筋采用HRB400,其余構(gòu)造鋼筋、箍筋及板筋采用HPB235
4.4 荷載計(jì)算
以③軸線橫向框架為計(jì)算分析對(duì)象。
1. 屋面橫梁豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值
(1)恒載
屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值
25厚1:25水泥砂漿保護(hù)層
5厚紙筋石灰泥隔離層
高聚物改性瀝青柔性卷材一層(5厚SBS改性瀝青防水卷材)
20厚1:3水泥砂漿找平層
40厚C20細(xì)石混凝土
25厚聚苯乙烯泡沫塑料板保溫層
100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板
12厚混合砂漿粉平頂
屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值:
梁自重
梁凈重:
梁側(cè)粉刷:
梁自重:
作用于三層屋頂框架主梁上的線恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值是:
梁自重:
板傳來(lái)的荷載:
(2)活載
作用于三層屋頂框架主梁上的線活荷載標(biāo)準(zhǔn)值是:
2. 樓面橫梁豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值
(1)恒載
水磨石面層:
100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓面板:
12厚混合砂漿粉平頂:
樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值:
梁自重
梁凈重:
19
梁側(cè)粉刷:
梁自重:
作用于樓面層框架主梁上的線恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值是:
梁自重:
板傳來(lái)的荷載:
(2)活載
樓面活載:
超市(商店):
餐廳:
3. 屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值:
(1) 恒載
邊柱連系梁自重:
粉刷:
1.2m高女兒墻:
粉刷:
連系梁傳來(lái)屋面自重:
三層屋頂邊節(jié)點(diǎn)集中荷載:
中柱連系梁自重:
粉刷:
連系梁傳來(lái)屋面自重:
三層屋頂中節(jié)點(diǎn)集中荷載:
中跨次梁梁自重:
粉刷:
次梁傳來(lái)屋面自重:
三層屋頂次梁節(jié)點(diǎn)集中荷載:
(2)活載
4. 樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值
(1) 恒載
邊柱連系梁自重:
粉刷:
連系梁傳來(lái)樓面自重:
樓層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載:
中柱連系梁自重:
粉刷:
連系梁傳來(lái)樓面自重:
樓層中節(jié)點(diǎn)集中荷載:
中跨次梁梁自重:
粉刷:
次梁傳來(lái)樓面自重:
樓層次梁節(jié)點(diǎn)集中荷載:
21
柱傳來(lái)集中荷載:
綜上所述:
(2)活載
圖4-1 計(jì)算簡(jiǎn)圖
23
圖4-2 恒載下各層節(jié)點(diǎn)集中力
圖4-3 橫向框架上的地震作用
25
5. 地震作用
1) 建筑物總重力荷載代表值Gi的計(jì)算
a.集中于屋蓋處的質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值G4
50%雪載:
屋面恒載:
女兒墻:
橫梁:
縱梁:
弧梁:
柱重:
橫墻:
縱墻:
門(mén)窗:
玻璃幕墻:
扣除橫墻中梁所占部分:
扣除縱墻中梁所占部分:
b.集中于四層(局部為三層樓蓋)處的質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值G3
i.局部樓面部分:
50%樓面活載:
樓面恒載:
橫梁:
縱梁:
弧梁:
柱重:
橫墻:
縱墻:
門(mén)窗:
玻璃幕墻:
載貨電梯載重量:
扣除橫墻中梁所占部分:
扣除縱墻中梁所占部分:
ii.樓蓋部分
50%雪載:
屋面恒載:
27
女兒墻:
橫梁:
縱梁:
柱重:
橫墻:
縱墻:
門(mén)窗:
扣除橫墻中梁所占部分:
扣除縱墻中梁所占部分:
c.集中于三層處的質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值G2
50%樓面活載:
樓面恒載:
橫梁:
縱梁:
弧梁:
柱重:
橫墻:
縱墻:
門(mén)窗:
玻璃幕墻:
扣除橫墻中梁所占部:
29
扣除縱墻中梁所占部分
d.集中于二層處的質(zhì)點(diǎn)重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值G1
50%樓面活載:
樓面恒載:
橫梁:
縱梁:
弧梁:
柱重:
橫墻:
縱墻:
門(mén)窗:
玻璃幕墻:
扣除橫墻中梁所占部:
扣除縱墻中梁所占部分
31
2) 地震作用計(jì)算
(1)框架柱的抗側(cè)移剛度
在計(jì)算梁﹑柱線剛度時(shí),應(yīng)考慮樓蓋對(duì)框架梁的影響,在現(xiàn)澆樓蓋中,中框架梁的抗彎慣性矩取;邊框架梁取;在裝配整體式樓蓋中,中框架梁的抗彎慣性矩??;邊框架梁取。為框架梁按矩形截面計(jì)算的界面慣性矩。本工程梁﹑柱的線剛度具體見(jiàn)表 4-1,
表4-1 橫梁﹑柱線剛度表
項(xiàng)目
截面尺寸
Ec
Io
I
L
i=EcI/L
相對(duì)剛度
層
桿件類(lèi)型
B(mm)
H(mm)
(kN/mm2)
(mm4)
(mm4)
mm
(kN·mm)
頂層
邊框架梁1
350
700
25.5
1.00E+10
1.50E+10
7500
5.10E+07
1.000
邊框架梁2
300
500
25.5
3.13E+09
4.69E+09
6000
1.99E+07
0.390
邊框架梁3
300
500
25.5
3.13E+09
4.69E+09
3750
3.19E+07
0.625
中框架梁1
300
500
25.5
3.13E+09
6.25E+09
3750
4.25E+07
0.833
中框架梁2
300
500
25.5
3.13E+09
6.25E+09
7500
2.13E+07
0.416
框架柱
700
800
25.5
2.99E+10
2.99E+10
3000
2.54E+08
4.976
二至三層
邊框架梁1
350
700
25.5
1.00E+10
1.50E+10
7500
5.10E+07
1.000
邊框架梁2
300
500
25.5
3.13E+09
4.69E+09
6000
1.99E+07
0.390
中框架梁
350
700
25.5
1.00E+10
2.00E+10
7500
6.80E+07
1.333
框架柱
700
800
25.5
2.99E+10
2.99E+10
3900
1.95E+08
3.827
底層
邊框架梁1
350
700
25.5
1.00E+10
1.50E+10
7500
5.10E+07
1.000
邊框架梁2
300
500
25.5
3.13E+09
4.69E+09
6000
1.99E+07
0.390
中框架梁
350
700
25.5
1.00E+10
2.00E+10
7500
6.80E+07
1.333
框架柱
700
800
25.5
2.99E+10
2.99E+10
5300
1.44E+08
2.816
各層框架柱總的抗側(cè)移剛度見(jiàn)表 4-2
表4-2 框架柱(700×800)橫向側(cè)移剛度D值
項(xiàng)目
K=∑ib/2ic(一般層)
K=∑ib/ic(底層)
αc=K/(2+K)(一般層)
αc=(0.5+K)/(2+K)(底層)
D=αc·ic·(12/h2)
(kN/mm)
根數(shù)
層
柱類(lèi)型及截面
頂層
邊框架邊柱1
0.20
0.09
30.91
4
邊框架邊柱2
0.08
0.04
12.78
1
邊框架邊柱3
0.20
0.09
30.32
1
邊框架邊柱4
0.23
0.10
35.52
2
邊框架中柱1
0.40
0.17
56.64
1
邊框架中柱2
0.47
0.19
64.29
1
中框架邊柱1
0.18
0.08
27.35
2
中框架邊柱2
0.22
0.10
33.23
1
∑D
446.64
二至三層
邊框架邊柱1
0.26
0.12
17.80
4
邊框架邊柱2
0.10
0.05
7.48
1
邊框架中柱
0.52
0.21
31.92
3
中框架邊柱
0.35
0.15
22.85
10
中框架中柱
0.70
0.26
39.80
10
∑D
801.02
底層
邊框架邊柱1
0.36
0.36
22.29
4
邊框架邊柱2
0.14
0.30
18.33
1
邊框架中柱
0.71
0.45
27.41
3
中框架邊柱
0.47
0.39
24.16
10
中框架中柱
0.95
0.49
30.14
10
∑D
732.71
33
注:ib為梁的線剛度,ic為柱的線剛度,b-beam,c-column
(2)框架自振周期的計(jì)算
表4-3 框架頂點(diǎn)假想水平位移⊿計(jì)算表
層
Gi(kN)
∑Gi(kN)
∑D(kN/mm)
δ=∑Gi/∑D
總位移⊿(mm)
4
2789.69
2789.69
446.64
6.25
92.52
3
8930.84
11720.53
801.02
14.63
86.27
2
10008.99
21729.52
801.02
27.13
71.64
1
10884.83
32614.35
732.71
44.51
44.51
自振周期為:T1=
由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)知,建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)。查《抗震規(guī)范》(GB50011-2001)得,學(xué)校綜合服務(wù)樓屬丙類(lèi)建筑,該建筑高度<30m且采用框架結(jié)構(gòu),故該結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為二級(jí),從而柱軸壓比??;該工程抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,特征周期,水平地震影響系數(shù)。
于是,,查地震影響系數(shù)曲線,得
結(jié)構(gòu)等效總重力荷載:
因?yàn)椋?
故不考慮框架頂部附加水平地震作用
框架橫向水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為:
結(jié)構(gòu)底部:
各樓層的地震作用和地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值由表 4-4計(jì)算列出,
表4-4 樓層地震作用和地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算表
層
Hi(m)
Gi(kN)
GiHi
Fi=(GiHi/∑GiHi)FEK
樓層剪力Vi(kN)
4
16.10
2789.69
44914.01
958.76
958.76
3
13.10
8930.84
116994.00
2497.43
3456.19
2
9.20
10008.99
92082.71
1965.66
5421.85
1
5.30
10884.83
57689.60
1231.48
6653.33
本工程按規(guī)范要求,進(jìn)行了多遇地震作用下的橫向框架層間彈性側(cè)移驗(yàn)算,對(duì)于鋼筋混凝土框架取。計(jì)算過(guò)程如表4-5所示,
表4-5 層間彈性側(cè)移驗(yàn)算
層
hi(m)
樓層剪力Vi(kN)
∑D(kN/mm)
⊿μe=Vi/∑Di(mm)
﹝θe﹞hi(mm)
4
3.00
958.76
446.64
2.15
5.45
3
3.90
3456.19
801.02
4.31
7.09
2
3.90
5421.85
801.02
6.77
7.09
1
5.30
6653.33
732.71
9.08
9.64
通過(guò)以上計(jì)算結(jié)果看出,各層層間彈性側(cè)移均滿足規(guī)范要求,即
35
第五章 框架內(nèi)力計(jì)算
5.1關(guān)于彎矩分配系數(shù)的計(jì)算
5.1.1 計(jì)算原理
1. 相交于同一點(diǎn)的多個(gè)桿件中的某一桿件,其在該節(jié)點(diǎn)的彎矩分配系數(shù)的計(jì)算公式為:
,,
2. 彎矩傳遞系數(shù)與桿件遠(yuǎn)端的約束形式有關(guān):遠(yuǎn)端固定時(shí),傳遞系數(shù);遠(yuǎn)端簡(jiǎn)支時(shí),傳遞系數(shù);遠(yuǎn)端滑動(dòng)時(shí),傳遞系數(shù);遠(yuǎn)端自由時(shí),傳遞系數(shù)。
5.1.2 各節(jié)點(diǎn)彎矩分配系數(shù)的計(jì)算
1. 節(jié)點(diǎn)A1
2. 節(jié)點(diǎn)B1
節(jié)點(diǎn)C1的彎矩分配系數(shù)同節(jié)點(diǎn)B1的彎矩分配系數(shù)
節(jié)點(diǎn)D1的彎矩分配系數(shù)同節(jié)點(diǎn)A1的彎矩分配系數(shù)
3. 節(jié)點(diǎn)A2
4. 節(jié)點(diǎn)B2
37
節(jié)點(diǎn)C2的彎矩分配系數(shù)同節(jié)點(diǎn)B2的彎矩分配系數(shù)
節(jié)點(diǎn)D2的彎矩分配系數(shù)同節(jié)點(diǎn)A2的彎矩分配系數(shù)
5. 節(jié)點(diǎn)A3
6. 節(jié)點(diǎn)B3
節(jié)點(diǎn)C3的彎矩分配系數(shù)同節(jié)點(diǎn)B3的彎矩分配系數(shù)
節(jié)點(diǎn)D3的彎矩分配系數(shù)同節(jié)點(diǎn)A3的彎矩分配系數(shù)
5.2 恒載作用下的框架內(nèi)力計(jì)算
各節(jié)點(diǎn)彎矩分配系數(shù)見(jiàn)“關(guān)于彎矩分配系數(shù)的計(jì)算”部分,此處不再詳述。
計(jì)算桿件固端彎矩時(shí)帶符號(hào),并規(guī)定桿端彎矩一律以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?
荷載形式圖見(jiàn)圖 5-2。
5.2.1 桿件固端彎矩
1. 四層橫梁
1)橫梁固端彎矩
a.自重作用
b.板傳來(lái)恒載作用
39
采用支座彎矩等效原則,化為支座彎矩等效的均布荷載(圖見(jiàn)附錄1):
由
c.次梁傳來(lái)恒載作用
采用支座彎矩等效原則,化為支座彎矩等效的均布荷載(圖見(jiàn)附錄1):
由
2)縱梁引起柱端附加彎矩(逆時(shí)針為正):
邊柱連系梁(縱梁):
中柱連系梁(縱梁):
2. 二~三層橫梁
1)橫梁固端彎矩
a. 自重作用
b.板傳來(lái)恒載作用
采用支座彎矩等效原則,化為支座彎矩等效的均布荷載(圖見(jiàn)附錄1):
由
c.次梁傳來(lái)恒載作用
采用支座彎矩等效原則,化為支座彎矩等效的均布荷載(圖見(jiàn)附錄1):
由
2)縱梁引起柱端附加彎矩(逆時(shí)針為正):
邊柱連系梁(縱梁):
中柱連系梁(縱梁):
41
5.2.2 節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩
橫向框架的節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩是通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的各桿件(不包括縱向框架連系梁)在節(jié)點(diǎn)處的固端彎矩與通過(guò)該節(jié)點(diǎn)的縱梁引起柱端橫向附加彎矩之和,根據(jù)平衡原則,節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩的正方向與桿端彎矩方向相反,一律以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩:
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩:
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩:
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩:
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩:
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩:
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩:
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩:
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩同節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩,即
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩同節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩,即
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩同節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩,即
節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩同節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩,即
綜上所述,匯總各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩于下圖5-1,
圖5-1 恒載下各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩匯總圖
43
5.2.3 內(nèi)力計(jì)算
在進(jìn)行彎矩分配時(shí),應(yīng)將節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩反符號(hào)后再進(jìn)行桿件彎矩分配。
節(jié)點(diǎn)彎矩使相交于該節(jié)點(diǎn)桿件的近端產(chǎn)生彎矩,同時(shí)也使各桿件的遠(yuǎn)端產(chǎn)生彎矩,近端產(chǎn)生的彎矩通過(guò)節(jié)點(diǎn)彎矩分配確定,遠(yuǎn)端產(chǎn)生的彎矩由傳遞系數(shù)(近端彎矩與遠(yuǎn)端彎矩的比值)確定。傳遞系數(shù)與桿件遠(yuǎn)端的約束形式有關(guān),具體見(jiàn)結(jié)構(gòu)力學(xué)教科書(shū),此處不再詳述。
恒載彎矩分配過(guò)程見(jiàn)附錄2,恒載作用下彎矩見(jiàn)圖5-3,梁剪力﹑柱軸力見(jiàn)圖5-4。
由于彎矩分配過(guò)程次數(shù)有限導(dǎo)致的誤差,致使此對(duì)稱結(jié)構(gòu)在對(duì)稱荷載作用下,彎矩等對(duì)稱內(nèi)力不完全相等,但偏差不是很大。為計(jì)算方便起見(jiàn),取兩者的平均值,同時(shí)更趨真實(shí)。
此框架系對(duì)稱結(jié)構(gòu),原則上在內(nèi)力計(jì)算時(shí),取此結(jié)構(gòu)的一半計(jì)算即可,即在本設(shè)計(jì)中可只進(jìn)行AB跨﹑BC跨的內(nèi)力計(jì)算,但為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,還是對(duì)CD跨進(jìn)行了內(nèi)力計(jì)算,以驗(yàn)證對(duì)稱結(jié)構(gòu)在對(duì)稱荷載作用下對(duì)稱截面內(nèi)力間的關(guān)系,從而保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
根據(jù)所求出的梁端彎矩,再通過(guò)平衡條件,即可求出恒載作用下的柱軸力﹑梁剪力,梁跨中彎矩,結(jié)果分別見(jiàn)表5-1﹑表5-2﹑表5-3﹑表5-4﹑表5-5﹑表5-6﹑表5-7。
表5-1 柱軸力(kN)
層
A軸、D軸邊柱
B軸、C軸中柱
橫梁端部壓力
縱梁端部壓力
柱重
柱軸力
橫梁端部壓力
縱梁端部壓力
柱重
柱軸力
3
柱頂
99.88
91.30
54.60
191.18
218.00
96.83
54.60
314.83
柱底
245.78
369.43
2
柱頂
84.55
50.04
54.60
380.37
173.48
75.95
54.60
618.86
柱底
434.97
673.46
1
柱頂
82.63
50.04
74.20
567.64
175.41
75.95
74.20
924.82
柱底
641.84
999.02
表5-2 AB跨梁端剪力(kN)
層號(hào)
g(kN/m) (自重作用)
q(kN/m) (板傳來(lái)作用)
P(kN) (次梁傳來(lái)作用)
l(m) (梁跨)
gl/2 (kN)
ql/4 (kN)
P/2 (kN)
MAB (kN·m)
MBA (kN·m)
∑Mik/l
VA=gl/2+ql/4 +P/2-∑Mik/l
VBl=-(gl/2+ql/4 +P/2+∑Mik/l)
3
6.53
17.63
96.83
7.50
24.49
33.06
48.42
-132.42
178.04
6.08
99.88
-112.04
2
6.53
12.56
75.95
7.50
24.49
23.55
37.98
-126.01
136.95
1.46
84.55
-87.47
1
6.53
12.56
75.95
7.50
24.49
23.55
37.98
-115.12
140.50
3.38
82.63
-89.40
表5-3 BC跨梁端剪力(kN)
層號(hào)
g(kN/m) (自重作用)
q(kN/m) (板傳來(lái)作用)
P(kN) (次梁傳來(lái)作用)
l(m) (梁跨)
gl/2 (kN)
ql/4 (kN)
P/2 (kN)
MBC (kN·m)
MCB (kN·m)
∑Mik/l
VBr=gl/2+ql/4 +P/2-∑Mik/l
VCl=-(gl/2+ql/4 +P/2+∑Mik/l)
3
6.53
17.63
96.83
7.50
24.49
33.06
48.42
-167.21
167.21
0.00
105.96
-105.96
2
6.53
12.56
75.95
7.50
24.49
23.55
37.98
-132.53
132.53
0.00
86.01
-86.01
1
6.53
12.56
75.95
7.50
24.49
23.55
37.98
-133.74
133.74
0.00
86.01
-86.01
表5-4 CD跨梁端剪力(kN)
層號(hào)
g(kN/m) (自重作用)
q(kN/m) (板傳來(lái)作用)
P(kN) (次梁傳來(lái)作用)
l(m) (梁跨)
gl/2 (kN)
ql/4 (kN)
P/2 (kN)
MCD (kN·m)
MDC (kN·m)
∑Mik/l
VCr=gl/2+ql/4 +P/2-∑Mik/l
VD=-(gl/2+ql/4 +P/2+∑Mik/l)
3
6.53
17.63
96.83
7.50
24.49
33.06
48.42
-178.04
132.42
-6.08
112.04
-99.88
2
6.53
12.56
75.95
7.50
24.49
23.55
37.98
-136.95
126.01
-1.46
87.47
-84.55
1
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