工民建畢業(yè)設(shè)計(jì)

工民建畢業(yè)設(shè)計(jì),工民建,畢業(yè)設(shè)計(jì) 中南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 摘要 1 第1章 建筑設(shè)計(jì) 2 1．1 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要要求 2 1．1．1 設(shè)計(jì)任務(wù) 2 1．1．2 設(shè)計(jì)要求 2 1．2 建筑物所處的自然條件 3 1．2．1 氣象條件 3 1．2．2 地形、地質(zhì)及地震烈度 3 1．2．3 水文 3 1．3 建筑設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容及要求 3 第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2．1 設(shè)計(jì)資料 4 2．2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 4 2．2．1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的 4 2．2．2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 4 2．3 結(jié)構(gòu)選型 4 2．3．1 結(jié)構(gòu)體系選型 4 2．3．2 框架施工方法 5 2．3．3 其他結(jié)構(gòu)選型 5 2．4 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖及構(gòu)件尺寸 5 2．4．1 簡化假定 5 2．4．2 計(jì)算單元 5 2．4．3 計(jì)算簡圖 6 2．4．4 梁柱截面尺寸及慣性矩 6 2．5 荷載計(jì)算 9 2．5．1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 9 2．5．2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 10 2．5．3 豎向荷載下框架受荷總圖 11 2．5．4 豎向荷載下框架受荷總圖 13 2．5．5 豎向荷載下框架受荷總圖 14 2．6 荷載計(jì)算 15 2．6．1 恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算 16 2．6．2 活載作用下的內(nèi)力計(jì)算 24 2．6．3 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 50 2．7 框架內(nèi)力組合 51 2．7．1 彎矩調(diào)幅 52 2．7．2 控制截面的選擇 52 2．7．3 控制截面的選擇 52 2．7．4 框架梁的內(nèi)力組合 53 2．7．5 框架柱內(nèi)力組合 55 2．8 梁柱截面配筋圖 56 2．8．1 梁柱截面配筋計(jì)算 56 2．8．2 框架柱的配筋計(jì)算 61 2．9 柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 66 2．9．1 基礎(chǔ)選型 66 2．9．2確定基礎(chǔ)截面尺寸及配筋 66 結(jié)論 73 結(jié)束語 74 參考資料 75 附錄（英文翻譯） 76 摘要 瑞達(dá)集團(tuán)辦公樓位于長沙市，總共5層。建筑總高為15.6m，共5層。其中底層層高為3.6m，其余各層層高為3.0m。局部突出屋面的塔樓為樓梯間，高3.0m。 建筑部分：根據(jù)建筑的地理位置，所有的功能分區(qū)等設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行平面布置、立面、剖面等方面的建筑設(shè)計(jì)，力求建筑物的實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀。 結(jié)構(gòu)部分：結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，所有的梁、柱及板均采用現(xiàn)澆，基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，繪出結(jié)構(gòu)施工圖。 關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu) 現(xiàn)澆 Abstract RuiDa Group locates at ChangSha in Hunan Province. It consists of five stories, 15.6m high. The first story is 3.6m high, and the others stories are 3.0m high. In the top story, there is a stairwell 3.0m high. Architectural part: According to its geography situation and all requisite functions and others conditions, we carry out architecture about the plane layout, vertical plane and vertical sections, etc. At this time, we try our best to make the building beautiful, economical and useful. Structural part: The structure form is a frame structure, all of the columns, beams, and slabs are cast-in-site. Foundations are independent foundations under columns, and we finish the drawing of the structural design for the next construction at last. Key word: Frame structure Cast-in-site 第1章 建筑設(shè)計(jì) 建筑設(shè)計(jì)是在總體規(guī)劃的前提下，根據(jù)任務(wù)書的要求綜合考慮基地環(huán)境，使用功能，結(jié)構(gòu)施工，材料設(shè)備，建筑經(jīng)濟(jì)及建筑藝術(shù)等問題。著重解決建筑物內(nèi)部各種使用功能和使用空間的合理安排，建筑與周圍環(huán)境，與各種外部條件的協(xié)調(diào)配合，內(nèi)部和外表的藝術(shù)效果。各個(gè)細(xì)部的構(gòu)造方式等。創(chuàng)造出既符合科學(xué)性又具有藝術(shù)的生產(chǎn)和生活環(huán)境。 建筑設(shè)計(jì)在整個(gè)工程設(shè)計(jì)中起著主導(dǎo)和先行的作用，除考慮上述各種要求以外，還應(yīng)考慮建筑與結(jié)構(gòu)，建筑與各種設(shè)備等相關(guān)技術(shù)的綜合協(xié)調(diào)，以及如何以更少的材料，勞動(dòng)力，投資和時(shí)間來實(shí)現(xiàn)各種要求，使建筑物做到適用，經(jīng)濟(jì)，堅(jiān)固，美觀，這要求建筑師認(rèn)真學(xué)習(xí)和貫徹建筑方針政策，正確學(xué)習(xí)掌握建筑標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要具有廣泛的科學(xué)技術(shù)知識(shí)。 建筑設(shè)計(jì)包括總體設(shè)計(jì)和個(gè)體設(shè)計(jì)兩部分。 1．1 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要要求 1．1．1 設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是辦公樓的設(shè)計(jì)，辦公樓屬于行政辦公建筑類。作為一個(gè)辦公空間設(shè)計(jì)，要在平面規(guī)劃中自始至終遵循實(shí)用、功能需求和人性化管理充分結(jié)合的原則。在設(shè)計(jì)中，既結(jié)合辦公需求和工作流程，科學(xué)合理的劃分職能區(qū)域，也考慮員工與領(lǐng)導(dǎo)之間、職能區(qū)域之間的相互交流。材料運(yùn)用簡潔,大方,耐磨,環(huán)保的現(xiàn)代材料,在照明采光上使用全局照明,能滿足辦公的需要.經(jīng)過精心設(shè)計(jì),在滿足各種辦公需要的同時(shí),又簡潔,大方,美觀,能充分體現(xiàn)出企業(yè)的形象與現(xiàn)代感. 1．1．2 設(shè)計(jì)要求 建筑法規(guī)、規(guī)范和一些相應(yīng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)是對該行業(yè)行為和經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)，具有指導(dǎo)意義，尤其是一些強(qiáng)制性規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，具有法定意義。建筑設(shè)計(jì)除了應(yīng)滿足相關(guān)的建筑標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等要求之外，原則上還應(yīng)符合以下要求： （1） 滿足建筑功能要求： （2） 符合所在地規(guī)劃發(fā)展的要求并具有良好的視覺效果； （3） 采用合理的技術(shù)措施； （4） 提供在投資計(jì)劃所允許的經(jīng)濟(jì)范疇內(nèi)運(yùn)作的可行性。 1．2 建筑物所處的自然條件 1．2．1 氣象條件 建設(shè)地區(qū)的溫度、濕度、日照、雨雪、風(fēng)向、風(fēng)速等是建筑設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，例如：炎熱地區(qū)的建筑應(yīng)考慮隔熱、通風(fēng)、遮陽、建筑處理較為開敞；在確定建筑物間距及朝向時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)厝照涨闆r及主要風(fēng)向等因素。 1．2．2 地形、地質(zhì)及地震烈度 基地的地形，地質(zhì)及地震烈度直接影響到房屋的平面組織結(jié)構(gòu)選型、建筑構(gòu)造處理及建筑體型設(shè)計(jì)等。 地震烈度，表示當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，地面及建筑物遭受破壞的程度。烈度在6度以下時(shí)，地震對建筑物影響較小，一般可不做抗震計(jì)算，9度以上地區(qū)，地震破壞力很大，一般應(yīng)尺量避免在該地區(qū)建筑房屋，建筑物抗震設(shè)防的重點(diǎn)時(shí)7、8、9度地震烈度的地區(qū)。 1．2．3 水文 水文條件是指地下水位的高低及地下水的性質(zhì)，直接影響到建筑物基礎(chǔ)及地下室。一般應(yīng)根據(jù)地下水位的高低及底下水位性質(zhì)確定是否在該地區(qū)建筑房屋或采用相應(yīng)的防水和防腐措施。 1．3 建筑設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容及要求 建筑初步設(shè)計(jì)內(nèi)容：繪制“3平2立1剖”：“3平”即1個(gè)底層平面圖，1個(gè)樓層平面圖，加1個(gè)屋頂平面圖；“2立”指1個(gè)南側(cè)或北側(cè)立面圖，加1個(gè)東側(cè)或西側(cè)立面圖；“1剖”必須剖到樓梯。 建筑設(shè)計(jì)文件要求：以上圖紙均需達(dá)到施工圖深度，弄清建筑平面、立面和剖面之間的關(guān)系，熟悉建筑施工圖的表達(dá)方式及深度要求，掌握常用的建筑構(gòu)造措施等。建議用2號(hào)圖繪制，繪圖比例、布局和張數(shù)自定，以表達(dá)清楚且符合制圖習(xí)慣為原則。 第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．1 設(shè)計(jì)資料 工程名稱：長沙市瑞達(dá)集團(tuán)辦公樓 建設(shè)地點(diǎn)：湖南省長沙市 工程概況：建筑總高為15.6m，共5層。其中底層層高為3.6m，其余各層層高為3.0m。局部突出屋面的塔樓為樓梯間，高3.0m。 基本風(fēng)壓：0.35kN/m2 基本雪壓：0.45kN/m2 抗震設(shè)防烈度：6度，不考慮抗震設(shè)防計(jì)算。 2．2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 2．2．1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的 工程設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，是整個(gè)工程的靈魂。先進(jìn)合理的設(shè)計(jì)對于改建、擴(kuò)建、新建項(xiàng)目縮短工期、節(jié)約投資、提高經(jīng)濟(jì)效益起著關(guān)鍵作用，使項(xiàng)目達(dá)到安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的要求。因而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本目的就是要在一定經(jīng)濟(jì)條件下賦予結(jié)構(gòu)以適當(dāng)?shù)目煽慷龋菇Y(jié)構(gòu)在預(yù)定的基準(zhǔn)期內(nèi)能滿足設(shè)計(jì)所預(yù)期的各種功能要求。 2．2．2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 為了達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的基本目的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)符合以下一般原則：符合設(shè)計(jì)規(guī)范；選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；減輕結(jié)構(gòu)自重；采用先進(jìn)技術(shù)。 2．3 結(jié)構(gòu)選型 2．3．1 結(jié)構(gòu)體系選型 對于一般多層民用建筑，根據(jù)使用和工藝要求、材料供應(yīng)情況和施工技術(shù)條件，常選用的結(jié)構(gòu)形式有混合結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系。 由于混合結(jié)構(gòu)整體性差，難于滿足大空間的使用要求，而框架剪力墻結(jié)構(gòu)多用于10—25層的高層建筑。而框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)自重輕，可以承受較大樓面荷載，在水平作用下具有較大的延性。此外框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，能設(shè)置大空間，易于滿足建筑功能要求。 故該五層辦公樓選用框架結(jié)構(gòu)。 2．3．2 框架施工方法 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方法不同，有現(xiàn)澆式、裝配式和整體裝配式三種。 現(xiàn)澆式框架的全部構(gòu)件都在現(xiàn)場整體澆筑，其整體性和抗震性能好，能較好的滿足使用要求。 故框架采用現(xiàn)澆施工方法。 2．3．3 其他結(jié)構(gòu)選型 1. 屋面結(jié)構(gòu)：采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋形屋蓋，屋面板厚120mm。 2. 露面結(jié)構(gòu)：采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋形樓蓋，露面板厚120mm。 3. 樓梯結(jié)構(gòu)：采用鋼筋混凝土板式樓梯。 4. 過梁：門窗過梁均采用鋼筋混凝土梁，并采用縱向框架兼做窗過梁。 5. 墻基礎(chǔ)：因持力層不太深，承載力高，采用自乘墻基大放腳。 6. 基礎(chǔ)：因基礎(chǔ)持力層不太深，地基承載力高，采用鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 2．4 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖及構(gòu)件尺寸 2．4．1 簡化假定 建筑物是復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)體系，要精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)來進(jìn)行內(nèi)力和位移分析十分困難。為簡化計(jì)算，對結(jié)構(gòu)體系引入以下基本假定： （1）． 在正常設(shè)計(jì)、正常施工和正常使用的條件下，結(jié)構(gòu)物在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)處于彈性工作階段，其內(nèi)力和位移均按彈性方法計(jì)算； （2）． 樓面（或屋面）在自身平面內(nèi)的剛度無限大，在平面外的剛度很小，可忽略不計(jì)。 2．4．2 計(jì)算單元 多層框架結(jié)構(gòu)是由縱、橫向框架結(jié)構(gòu)組成的空間結(jié)構(gòu)體系，在豎向荷載作用下，各個(gè)框架之間的受力影響較小。本設(shè)計(jì)中取KJ—2作為計(jì)算單元 ，如圖2—1所示： 圖2—1 結(jié)構(gòu)平面布置圖 2．4．3 計(jì)算簡圖 現(xiàn)澆多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算模型是以梁、柱截面幾何軸線來確定，并認(rèn)為框架柱在基礎(chǔ)頂面為固接，框架各節(jié)點(diǎn)縱、橫向均為剛接。一般情況下，取框架梁、柱截面幾何軸線之間的距離作為框架的跨度和柱高度。底層柱高從基礎(chǔ)頂面算至二層樓面，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高根據(jù)地質(zhì)條件、室內(nèi)外高差，定為-1.1m，二層樓面標(biāo)高為3.6m，故底層柱高為4.7m。其余各層柱高為樓層高3.0m。由此可繪出框架計(jì)算簡圖，如圖2—2所示： 圖2—2 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖 2．4．4 梁柱截面尺寸及慣性矩 多層框架結(jié)構(gòu)是超靜定結(jié)構(gòu)，在計(jì)算內(nèi)力前必須先確定桿件的截面形狀、尺寸和慣性矩。 1． 初估構(gòu)件截面尺寸及線剛度 （1）. 梁截面尺寸 邊跨 取h=600mm 取b=250mm 則取邊跨截面尺寸為:hb=250mm600mm 中跨 考慮剛度因素，取 取 則取邊跨截面尺寸為:hb=250mm500mm （2）. 柱截面尺寸 底層柱尺寸 按軸壓比要求計(jì)算，由公式 ： 式中： ——軸壓比取1.0； ——軸壓比增大系數(shù)，本設(shè)計(jì)取=1.0； F——柱的荷載面積； ——單位建筑面積上重力荷載值，近似取12-15 kN/m2； n——驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)。 對于頂層中柱： 如取柱截面為正方形，則其邊長為416。 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，并考慮其他因素，本設(shè)計(jì)中所有柱子截面尺寸都取500mm500mm。 非計(jì)算單元的內(nèi)梁截面尺寸初估方法如上，計(jì)算從略。 2. 框架梁、柱線剛度計(jì)算 由于現(xiàn)澆樓面可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側(cè)移?？紤]這一有利因素，邊框架梁取，對中框架梁取。（為梁矩形截面慣性矩） 邊跨梁： 中跨梁： 柱： 相對線剛度： 取。則其余各桿件相對線剛度為: 框架梁、柱的相對線剛度如圖2—3所示，將作為計(jì)算節(jié)點(diǎn)桿端彎矩分配系數(shù)的依據(jù)。 圖2—3 梁柱相對線剛度圖 2．5 荷載計(jì)算 2．5．1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 1. 屋面 防水層（剛性）：30mm厚C20細(xì)石混凝土防水 1.00kN/m2 防水層（柔性）：三氈四油鋪小石子 0.40kN/m2 找平層：15mm厚水泥砂漿 0.01520 kN/m3=0.30kN/m2 找坡層：平均40mm厚水泥焦渣找坡 0.04014 kN/m3=0.56kN/m2 保溫層：60mm厚1:10水泥膨脹珍珠巖 0.06012 kN/m3=0.72kN/m2 結(jié)構(gòu)層：120mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.12025 kN/m3=3.00kN/m2 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.01017 kN/m3=0.17 kN/m2 合計(jì) 6.15kN/m2 2. 各層樓面（含走廊） 水磨石地面（10mm厚面層，20mm厚水泥砂漿打底） 0.65kN/m2 結(jié)構(gòu)層：120mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.12025 kN/m3=3.00kN/m2 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.01017 kN/m3=0.17kN/m2 合計(jì) 3.82kN/m2 3. 梁自重 hb=300mm700mm 梁自重： 0.3（0.7-0.12）25 kN/m3=4.35kN/m 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.01(0.7-0.12+0.25/2) 217 kN/m3=0.25kN/m 合計(jì) 4.60kN/m hb=250mm600mm 梁自重： 0.25（0.6-0.12）25 kN/m3=3.00kN/m 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.01(0.6-0.12+0.25/2) 217 kN/m3=0.21kN/m 合計(jì) 3.21kN/m hb=250mm500mm 梁自重： 0.25（0.5-0.12）25 kN/m3=2.38kN/m 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.01(0.5-0.12+0.25/2) 217 kN/m3=0.17kN/m 合計(jì) 2.55kN/m 4. 柱自重 hb=500mm500mm 柱自重： 0.50.525 kN/m3=6.25kN/m 抹灰層：10mm厚混合砂漿 0.01(0.5+0.5) 217 kN/m3=0.34kN/m 合計(jì) 6.59kN/m 5. 外縱墻自重 標(biāo)準(zhǔn)層 縱墻： [（3.0-0.6）(8.4-0.5)-1.51.52] 0.2418 kN=62.46kN 鋁合金窗（1.51.5）： 1.51.520.35 kN=1.58kN 貼瓷磚外墻面： [3.0(8.4-0.5)-1.51.52] 0.5 kN=9.60kN 水泥粉刷內(nèi)墻面： [3.0(8.4-0.5)-1.51.52] 0.36 kN=6.91kN 合計(jì) 80.55kN 底層 縱墻： [（4.7-0.6）(8.4-0.5)-1.51.52] 0.2418 kN=120.48kN 鋁合金窗（1.51.5）： 1.51.520.35 kN=1.58kN 貼瓷磚外墻面： [3.6(8.4-0.5)-1.51.52] 0.5 kN=11.97kN 水泥粉刷內(nèi)墻面： [3.6(8.4-0.5)-1.51.52] 0.36 kN=8.62kN 合計(jì) 142.65kN 6. 內(nèi)縱墻自重 標(biāo)準(zhǔn)層 縱墻： [（3.0-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12] 0.2418 kN=123.60kN 門（hb=0.92.1）： 0.92.120.15 kN=0.57kN 粉刷墻面： [（3.0-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12] 0.362 kN=10.93kN 合計(jì) 78.08kN/m 底層 縱墻： [（4.7-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12] 0.2418 kN=123.60kN 門（hb=0.92.1）： 0.92.120.15 kN=0.57kN 粉刷墻面： [（3.6-0.6）(8.4-0.5)-0.92.12] 0.362 kN=14. 34kN 合計(jì) 138.51kN/m 7. 內(nèi)隔墻自重 標(biāo)準(zhǔn)層 墻重： （3.0-0.6）(6.0-0.5)0.2418 kN=57.02kN 粉刷墻面： （3.0-0.6）(6.0-0.5) 0.362 kN=9.05kN 合計(jì) 66.07kN 底層 墻重： （4.7-0.6）(6.0-0.5)0.2418 kN=97.42kN 粉刷墻面： （3.6-0.6）(6.0-0.5) 0.362 kN=11.88kN 合計(jì) 109.30kN 2．5．2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 1. 屋面和樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 上人屋面：2.0kN/m2 樓面：辦公室：2.0kN/m2 ；走廊：2.0kN/m2 2.雪荷載： 基本雪壓：0.45kN/m2 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 屋面活荷載和雪荷載不同時(shí)考慮，二者中取大值。 2．5．3 豎向荷載下框架受荷總圖 1. B—C,D—E軸間框架梁 屋面板傳荷載： 板傳至梁上的三角形或梯形荷載為均布荷載，荷載的傳遞示意圖，如圖2—4所示： 圖2—4 荷載傳遞示意圖 恒載： 活載： 樓面板傳荷載： 荷載傳遞示意圖如圖2——4所示 恒載： 活載： 梁自重： 2．B—C,D—E軸間框架梁均布荷載為： 屋面梁：恒載=梁自重+板傳荷載 = 活載=板傳荷載 = 樓面梁：恒載=梁自重+板傳荷載 = 活載=板傳荷載 = C——D軸間框架梁均布荷載為： 梁自重: 屋面梁：恒載=梁自重 = 活載=0 樓面梁：恒載=梁自重 = 活載=0 3. B、E軸柱縱向集中荷載的計(jì)算 頂層柱： 女兒墻自重（做法：墻高1100mm，混凝土壓頂100mm） 天溝自重： 現(xiàn)澆，如圖2——5所示 頂層柱恒載=女兒墻及天溝自重+縱梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳荷載 = 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=外縱墻自重+縱梁自重+板傳荷載+橫隔墻 頂層柱活載=板傳荷載 = 4. C、D軸柱縱向集中荷載的計(jì)算 頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳荷載 = 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=內(nèi)縱墻自重+縱梁自重+板傳荷載+橫隔墻 頂層柱活載=板傳荷載 = 由上可作出框架在豎向荷載作用下的受荷總圖，如圖2——6所示： 圖2——6 豎向荷載作用下受荷總圖 2．5．4 豎向荷載下框架受荷總圖 作用在屋面梁和摟面梁節(jié)點(diǎn)處的集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 為了簡化計(jì)算，通常將計(jì)算單元范圍內(nèi)外墻面的分布荷載化為等量的作用于樓面的集中風(fēng)荷載。 式中：基本風(fēng)壓 ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)。因建設(shè)地點(diǎn)處于大城市郊區(qū)，地面粗糙程度為B類； ——風(fēng)荷載體型系數(shù)，查表取=1.3； ——風(fēng)振系數(shù)。由于結(jié)構(gòu)高度小于30m，且高寬比18.4/14.4=1.26<1.5，則取=1.0； ——下層柱高； ——上層柱高，頂層取女兒墻高度的兩倍； B——計(jì)算單元迎風(fēng)面寬度（B=8.4m） 計(jì)算過程見表2——1 表2——1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 層數(shù) 離地高度 　 　 　 　 　 　 　 5 18.1 1.0 1.3 1.2 0.35 3.0 2.4 12.38 4 13.1 1.0 1.3 1.1 0.35 3.0 3.0 12.61 3 10.1 1.0 1.3 1.0 0.35 3.0 3.0 11.47 2 7.1 1.0 1.3 1.0 0.35 3.0 3.0 11.47 1 4.1 1.0 1.3 1.0 0.35 4.1 3.0 13.57 2．5．5 豎向荷載下框架受荷總圖 1. 側(cè)移剛度 見表2——2和表2——3 表2——2 橫向2—5層D值的計(jì)算 構(gòu)件名稱 B軸柱 0.301 20909 C軸柱 0.513 35636 D軸柱 0.513 35636 E軸柱 0.301 20909 表2——3 橫向底層D值的計(jì)算 構(gòu)件名稱 B軸柱 0.551 9967 C軸柱 0.717 12970 D軸柱 0.717 12970 E軸柱 0.551 9967 2. 風(fēng)荷載下框架位移計(jì)算 水平荷載作用下框架的層間側(cè)移可按下式計(jì)算： 式中： ——第j層的剪力； ——第j層所有柱的抗側(cè)剛度之和； ——第j層的層間位移。 第一層的層間位移值求出以后，就可以計(jì)算各樓板標(biāo)高處的側(cè)移值的頂點(diǎn)側(cè)移值，各層樓板標(biāo)高處的側(cè)移值應(yīng)該是該層以下各層層間側(cè)移之和，頂點(diǎn)側(cè)移是所有各層層間側(cè)移之和。 j層側(cè)移 頂點(diǎn)側(cè)移 框架在風(fēng)荷載下側(cè)移的計(jì)算見表2——4，如下： 表2——4 框架在風(fēng)荷載下側(cè)移計(jì)算 層號(hào) 5 12.38 12.38 113090 0.00011 1/27273 4 12.61 24.99 113090 0.00022 1/13636 3 11.47 35.46 113090 0.00032 1/9375 2 11.47 47.93 113090 0.00047 1/7143 1 13.57 61.50 45876 0.00134 1/3060 側(cè)移驗(yàn)算： 層間最大側(cè)移值為： 1/3060<1/550，滿足要求 頂點(diǎn)側(cè)移 且 u/H=1/7510<1/650，滿足要求 2．6 荷載計(jì)算 為簡化計(jì)算，考慮如下幾種單獨(dú)受荷情況： （1） 恒載滿布情況； （2） 活載分跨布置作用（分左布活載、中布活載、右布活載） （3） 風(fēng)荷載作用（分左風(fēng)和右風(fēng)） 對于第（1）種情況，采用分層法計(jì)算；第（2）種情況利用PF程序計(jì)算；第（3）情況，采用D值法計(jì)算。 2．6．1 恒載作用下的內(nèi)力計(jì)算 在豎向荷載作用下框架內(nèi)力采用分層法進(jìn)行簡化計(jì)算，此時(shí)每層框架梁同上、下層柱組成基本計(jì)算單元。豎向荷載產(chǎn)生的梁端彎矩只在本層內(nèi)進(jìn)行彎矩分配，單位之間不再進(jìn)行傳遞。 計(jì)算步驟如下： （１） 根據(jù)各桿件的線剛度計(jì)算各節(jié)點(diǎn)桿端彎矩分配； （２） 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； （３） 將所有桿端的分配彎矩向遠(yuǎn)端傳遞； （４） 將個(gè)節(jié)點(diǎn)因傳遞彎矩而產(chǎn)生的不平衡彎矩進(jìn)行第二次分配，使得各節(jié)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)； （５） 將各桿件的固端彎矩，分配彎矩和傳遞彎矩相加即可得各桿端彎矩。 1. 計(jì)算分配系數(shù) 說明：計(jì)算時(shí)除底層柱以外，其它各層柱的線剛度先乘以，取傳遞系數(shù)為１／３（梁和底層柱的傳遞系數(shù)為１／２）。 分配系數(shù)按以下式計(jì)算： 式中：　　　　為節(jié)點(diǎn)ｋ第ｉ根桿件的相對轉(zhuǎn)動(dòng)剛度； 　　　　　　　為節(jié)點(diǎn)ｋ各桿件相對轉(zhuǎn)動(dòng)剛度之和。 由于本榀框架結(jié)構(gòu)、受力對稱，在分層法計(jì)算時(shí)可取半結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。 2. 梁的固端彎矩 均布恒載和柱頂集中活載偏心引起的固端彎矩構(gòu)成節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩，利用以下公式計(jì)算： 可求得各梁端彎矩，如表2——５和表2——６ 表2——５　　恒載作用下固端彎矩 ＢＣ跨 ＣＤ跨 恒載 簡圖 固端彎矩 簡圖 固端彎矩 表2——６　　柱頂集中力產(chǎn)生的偏心彎矩 Ｂ柱 Ｃ柱 Ｄ柱 Ｅ柱 頂層 ０ ０ 其他層 0 0 3. 固端彎矩第一次分配 計(jì)算過程見圖2——７（括號(hào)中為不平衡彎矩） （ａ）　　頂層 （ｂ）　　中間層 （ｃ）　　底層 圖2——７　　恒載作用下分層法計(jì)算 將圖2——７中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）結(jié)果疊加組合后得到框架彎矩圖2——８，可以看出節(jié)點(diǎn)存在不平衡彎矩。 圖2——８　　恒載作用下彎矩一次分配圖 ４. 節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩二次分配 計(jì)算過程見圖2——９所示： （頂層） （四層） （三層） （二層） （底層） 圖2——９　　恒載作用下分層法計(jì)算（二次分配） 將圖2——９中各層結(jié)果組合后得到框架最終彎矩圖2——１０。 圖2——１０　　恒載作用下彎矩圖 根據(jù)彎矩和剪力的關(guān)系，可采用取隔離體的方法計(jì)算剪力： 式中： 　　　，——簡支梁支座左端和右端剪力標(biāo)準(zhǔn)值（剪力取繞隔離體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正）； 　　　，——梁端彎矩標(biāo)準(zhǔn)值（以繞桿順時(shí)針轉(zhuǎn)為正，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù)）。 由此計(jì)算得出各桿件剪力如圖2——１１所示： 圖2——１１　　恒載作用下剪力圖 橫梁作用于柱子軸力值即為梁端剪力值，再加上縱梁傳來的軸力值及柱自重。可得出柱軸力圖，如圖2——１２所示： 圖2——１２　　恒載作用下軸力圖 2．6．2 活載作用下的內(nèi)力計(jì)算 豎向活荷載是可變荷載，它可以單獨(dú)的作用在某層的某一跨或某幾跨，也可能同時(shí)作用于整個(gè)結(jié)構(gòu)。對于構(gòu)件的不同截面或同一截面的不同種類的最不利內(nèi)力往往有個(gè)不相同的活荷載最不利布置位置，最不利內(nèi)力的種類來確定。 本設(shè)計(jì)中將活荷載分跨布置（分為左布活載、中布活載、右布活載三種情況），并求出內(nèi)力，然后疊加求出控制截面的不利內(nèi)力。 在分布活荷載下，其集中力會(huì)在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生偏心彎矩。如下： （１） 左布活荷載 Ｂ柱： Ｃ柱：　　　　　　　　?。? （２） 中布活荷載 Ｃ柱：　　　　　　　　　０ 　　　?。闹骸　　　　　　　　。? （３） 右布活荷載 Ｄ柱：　　　　　　　　?。? 　　　?。胖? 活荷載的計(jì)算采用ＰＦ程序計(jì)算，桿件編號(hào)如圖2——１３所示： 圖2——１３　　桿件編號(hào) 用ＰＦ程序分別計(jì)算出左布活荷載、中布活荷載和右布活荷載作用下框架內(nèi)力，ＰＦ程序計(jì)算輸入、輸出數(shù)據(jù)如下： ************************************** * * * 左布荷載內(nèi)力計(jì)算 * * * ************************************** The Input Data The General Information E NM NJ NS NLC 3.000E+07 35 24 12 1 The Information of Members member start end A I 1 1 5 2.500000E-01 5.210000E-03 2 2 6 2.500000E-01 5.210000E-03 3 3 7 2.500000E-01 5.210000E-03 4 4 8 2.500000E-01 5.210000E-03 5 5 6 1.500000E-01 9.000000E-03 6 6 7 1.250000E-01 5.210000E-03 7 7 8 1.500000E-01 9.000000E-03 8 5 9 2.500000E-01 5.210000E-03 9 6 10 2.500000E-01 5.210000E-03 10 7 11 2.500000E-01 5.210000E-03 11 8 12 2.500000E-01 5.210000E-03 12 9 10 1.500000E-01 9.000000E-03 13 10 11 1.250000E-01 5.210000E-03 14 11 12 1.500000E-01 9.000000E-03 15 9 13 2.500000E-01 5.210000E-03 16 10 14 2.500000E-01 5.210000E-03 17 11 15 2.500000E-01 5.210000E-03 18 12 16 2.500000E-01 5.210000E-03 19 13 14 1.500000E-01 9.000000E-03 20 14 15 1.250000E-01 5.210000E-03 21 15 16 1.500000E-01 9.000000E-03 22 13 17 2.500000E-01 5.210000E-03 23 14 18 2.500000E-01 5.210000E-03 24 15 19 2.500000E-01 5.210000E-03 25 16 20 2.500000E-01 5.210000E-03 26 17 18 1.500000E-01 9.000000E-03 27 18 19 1.250000E-01 5.210000E-03 28 19 20 1.500000E-01 9.000000E-03 29 17 21 2.500000E-01 5.210000E-03 30 18 22 2.500000E-01 5.210000E-03 31 19 23 2.500000E-01 5.210000E-03 32 20 24 2.500000E-01 5.210000E-03 33 21 22 1.500000E-01 9.000000E-03 34 22 23 1.250000E-01 5.210000E-03 35 23 24 1.500000E-01 9.000000E-03 The Joint Coordinates joint X Y 1 .000000 .000000 2 6.000000 .000000 3 8.400000 .000000 4 14.400000 .000000 5 .000000 4.700000 6 6.000000 4.700000 7 8.400000 4.700000 8 14.400000 4.700000 9 .000000 7.700000 10 6.000000 7.700000 11 8.400000 7.700000 12 14.400000 7.700000 13 .000000 10.700000 14 6.000000 10.700000 15 8.400000 10.700000 16 14.400000 10.700000 17 .000000 13.700000 18 6.000000 13.700000 19 8.400000 13.700000 20 14.400000 13.700000 21 .000000 17.700000 22 6.000000 17.700000 23 8.400000 17.700000 24 14.400000 17.700000 The Information of Supports IS VS 11 .000000 12 .000000 13 .000000 21 .000000 22 .000000 23 .000000 31 .000000 32 .000000 33 .000000 41 .000000 42 .000000 43 .000000 ( NA= 864 ) ( NW= 2612 ) Loading Case 1 The Loadings at Joints NLJ= 10 ILJ PX PY PM 5 .0000 -32.1400 -3.21000 6 .0000 -32.1400 .00000 9 .0000 -32.1400 -3.21000 10 .0000 -32.1400 .00000 13 .0000 -32.1400 -3.21000 14 .0000 -32.1400 .00000 17 .0000 -32.1400 -3.21000 18 .0000 -32.1400 .00000 21 .0000 -32.1400 -3.21000 22 .0000 -32.1400 .00000 The Loadings at Members NLM= 5 ILM ITL PV DST 5 4 -6.7000 6.000000 12 4 -6.7000 6.000000 19 4 -6.7000 6.000000 26 4 -6.7000 6.000000 33 4 -6.7000 6.000000 The Results of Calculation The Joint Displacements joint u v phi 1 -2.382686E-22 -2.667818E-20 4.414504E-22 2 2.030579E-22 -2.161931E-20 -2.676478E-22 3 4.223537E-23 -4.656924E-21 -1.606508E-23 4 -7.024676E-24 7.144113E-22 6.375233E-23 5 -2.323641E-05 -1.160995E-04 -1.718702E-05 6 -1.720708E-05 -9.408402E-05 3.039597E-05 7 -1.708009E-05 -2.026624E-05 1.206740E-05 8 -1.798119E-05 3.109012E-06 6.853345E-06 9 -5.333132E-05 -1.755892E-04 -3.089900E-06 10 -5.370458E-05 -1.407653E-04 3.154348E-05 11 -5.361114E-05 -3.196914E-05 1.972461E-05 12 -5.393174E-05 4.894093E-06 1.240813E-05 13 -1.060961E-04 -2.202660E-04 -2.592907E-07 14 -1.059535E-04 -1.753747E-04 3.827134E-05 15 -1.059875E-04 -4.117914E-05 2.500053E-05 16 -1.063003E-04 6.323619E-06 1.624023E-05 17 -1.697168E-04 -2.500188E-04 3.454163E-06 18 -1.698177E-04 -1.985203E-04 4.027545E-05 19 -1.697976E-04 -4.729952E-05 2.857228E-05 20 -1.696598E-04 7.297944E-06 1.821492E-05 21 -2.481119E-04 -2.697065E-04 -3.310692E-05 22 -2.560789E-04 -2.148031E-04 6.561956E-05 23 -2.564733E-04 -5.064155E-05 3.349941E-05 24 -2.550097E-04 7.914108E-06 1.181205E-05 The Terminal Forces member N(st) Q(st) M(st) N(en) Q(en) M(en) 1 266.782 -2.383 -4.415 -266.782 2.383 -6.784 2 216.193 2.031 2.676 -216.193 -2.031 6.867 3 46.569