常州市某職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

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摘要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是對(duì)大學(xué)四年以來(lái)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和總結(jié)， 以檢驗(yàn)四年來(lái)對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度，同時(shí)能進(jìn)一步鞏固和系統(tǒng)化所學(xué)的知識(shí)，為 今后的學(xué)習(xí)工作打下良好的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)課題為常州市某職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)樓建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該工程的建筑 面積約為 5125 ，共 4 層，層高為 3.9m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，抗震2m 要求為 7 度設(shè)防。 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)取第⑤軸橫向框架進(jìn)行計(jì)算。 本論文包括以下內(nèi)容： 建筑說(shuō)明；PKPM 建模；一榀框架內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合及截面 設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)的計(jì)算；現(xiàn)澆板，次梁和樓梯的計(jì)算。 該設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：一在考慮建筑，結(jié)構(gòu)要求的同時(shí)考慮了施工要求及可行 性；二 針對(duì)不同的荷載特點(diǎn)采用不同的計(jì)算方法，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)全面的復(fù) 習(xí)；三 框架計(jì)算中運(yùn)用了理論公式計(jì)算又運(yùn)用了當(dāng)前工程設(shè)計(jì)中常用的近似計(jì)算方 法；四 利用電算對(duì)結(jié)果進(jìn)行了校核，使計(jì)算結(jié)果更加令人信服。 關(guān)鍵詞 建筑設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 荷載 內(nèi)力 截面設(shè)計(jì) Abstract This article is to explain a design of a 4-storey-teaching building in XX shool.The building is reinforced concrete frame structure.It is 3.9 meters of every story and the total area is about 6500 square meters.The thesis is written for the whole process of the complete design program,including the following parts:Determination of the structure;The calculation of Load,including dead load,live load,wind load and earthquake load;Interior force calculation and,consititute of the lateral frame and the cross sections design of the components;The structural design of foundation ,stair and slabs;The result of computer calculation;The end words and the references. The thesis is of some own characters:With the consideration of architecture and structure requirements,it also considers the construction requirements and feasibility;It applies different methods of structural calculation,aiming to different loads;It applies theories formulation and practical formulation in the calculation of certain framework;It offers the methods of compututation to check the result. Keywords architectural design structural design reinforced concrete frame structure load interior force cross sections’ design 目 錄 1 緒論 .1 2 建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明 .2 2.1 建筑物功能與特點(diǎn) .2 2.2 建筑做法 .5 3 PKPM 設(shè)計(jì) 8 3.1 確定結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件的截面尺寸 .8 3.2 輸入荷載的計(jì)算 11 3.3 PMCAD 參數(shù)選取 13 3.4 PKPM 電算流程 .14 3.5 計(jì)算結(jié)構(gòu)分析 15 4 一榀框架設(shè)計(jì) 16 4.1 計(jì)算單元的選擇： 16 4.2 一榀框架計(jì)算簡(jiǎn)圖確定 17 4.3 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 17 4.4 橫向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 36 4.5 內(nèi)力組合 49 5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與計(jì)算 67 5.1 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 67 5.2 墻下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 71 6 零星構(gòu)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 72 6.1 次梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算 72 6.2 樓板的設(shè)計(jì)與計(jì)算 75 6.3 樓梯的設(shè)計(jì)與計(jì)算 76 結(jié)束語(yǔ) .81 致 謝 .82 參 考 文 獻(xiàn) 83 附圖 1 三層梁柱尺寸 .84 附圖 2 樓面荷載 .85 附圖 3 樓板面積圖 .86 附圖 4 梁柱配筋 .87 1 1 緒論 本設(shè)計(jì)的課題是常州市某職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)樓建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建筑面積 ，結(jié)構(gòu)為 4 層。建筑標(biāo)高為 ，標(biāo)準(zhǔn)層層高為 ，底層層高為24.53m16.m3.9m ，室內(nèi)外高差為 。建筑設(shè)計(jì)等級(jí)為三級(jí)，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)90.5 一標(biāo)準(zhǔn)》 （GB50068-2001） ，使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。相關(guān)設(shè) 計(jì)技術(shù)參數(shù)如下： (1)工程氣象條件： 基本風(fēng)壓為 ；基本雪壓為20.4kN20.35kN (2)工程地質(zhì)條件：該場(chǎng)地平整，場(chǎng)地土類(lèi)型為中硬場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ 類(lèi)。場(chǎng)地內(nèi)第一層土為素填土，0.45-0.85m，平均 0.5m，不均質(zhì)，為不良工程地質(zhì) 層，第二層為中等壓縮性中低強(qiáng)度粉土，分布均勻穩(wěn)定，地基土承載力特征值 ，可為持力層；地下水位埋深 3.97～4.03 米，地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕190akfP? 性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。 (3)工程抗震信息：該工程位于抗震設(shè)防區(qū)，抗震設(shè)防烈度為 7°，設(shè)計(jì)基本加 速度為 0.1g，地震分組為第一組。 (4)荷載取值：按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 （GB50009-2001 ）確定。 結(jié)構(gòu)形式：本設(shè)計(jì)采用框架結(jié)構(gòu)。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)有：框架結(jié)構(gòu)是由鋼 筋混凝土主梁、次梁和柱形成的框架作為建筑物的骨架，梁和柱之間的連接為剛性 結(jié)點(diǎn)。屋蓋、樓板上的荷載通過(guò)板傳遞給梁，由梁傳遞到柱，由柱傳遞到基礎(chǔ)。框 架結(jié)構(gòu)的墻體全部為自承重墻，只起分隔和圍護(hù)作用，磚墻的重量通過(guò)梁、板傳給 柱。有時(shí)填充墻的剛度大于豎向柱的剛度，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震極為不利，所以宜采用焦渣 磚作填充墻，減少結(jié)構(gòu)的自重和荷載，減弱隔墻的剛度?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是不受樓 板跨度的限制，能為建筑提供靈活的使用空間?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中梁柱構(gòu)件截面較小，因 此框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都較低，它的受力特點(diǎn)類(lèi)似于豎向懸臂剪切梁，樓層越 高，水平位移越慢，高層框架在縱橫兩個(gè)方向都承受很大的水平力，這時(shí)現(xiàn)澆樓面 也作為梁共同工作的，裝配整體式樓面的作用則不考慮。為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力， 設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下原則：“ 強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件” ?？蚣芙Y(jié)構(gòu)構(gòu)成：屋 蓋與樓板、框架梁、框架柱、柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 2 2 建筑設(shè)計(jì)說(shuō)明 建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)以人為本的設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)中應(yīng)以實(shí)用為基礎(chǔ)，充分考慮功能 上的實(shí)用要求，包括功能分區(qū)、人體尺度、家具尺度、空間設(shè)計(jì)、流線(xiàn)組織等，滿(mǎn) 足人們居住、生活、工作、學(xué)習(xí)等不同需要，真正做到合理、舒適、可行 [1]。建筑 物的設(shè)計(jì)和建造直接受到自然環(huán)境條件的影響和制約，這也是決定建筑設(shè)計(jì)的一個(gè) 重要方面，關(guān)系到建筑物的平面布置、形體組合、立面造型等。 2.1 建筑物功能與特點(diǎn) 建筑功能是指建筑的使用要求。不同的建筑有各自不同的使用要求。隨著社會(huì) 的發(fā)展和人類(lèi)物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，建筑的功能要求也在日益復(fù)雜化。滿(mǎn) 足建筑物的功能要求，為人們的工作和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境，是建筑設(shè)計(jì)的首要任 務(wù)。例如本設(shè)計(jì)的是學(xué)校教學(xué)樓，首先要考慮滿(mǎn)足教學(xué)活動(dòng)的需要，教室設(shè)置應(yīng)分 班合理，采光通風(fēng)良好，同時(shí)還要合理安排教師備課、辦公、儲(chǔ)藏和廁所等行政管 理和輔助用房。 2.1.1 建筑平面設(shè)計(jì) 建筑平面設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮建筑物所處的環(huán)境及其功能要求，同時(shí)又要兼顧結(jié)構(gòu) 平面布置的規(guī)則和合理；此外，考慮到抗震設(shè)計(jì)的一些要求，建筑物應(yīng)力求規(guī)則 [2]。 因此，本次設(shè)計(jì)在平面上采用“凹”字形、內(nèi)廊,外廊相結(jié)合式的平面布置。具體布 置見(jiàn)建筑平面圖 2.1。對(duì)該平面設(shè)計(jì)作如下說(shuō)明：本設(shè)計(jì)柱網(wǎng)上采用 6.3m×8.1m 和 8.1m×8.4m。走廊采用了內(nèi)廊外廊相結(jié)合式結(jié)構(gòu)布置。內(nèi)廊寬 3.3m，外廊寬 3.6m 以滿(mǎn)足人流要求。同時(shí)設(shè)有兩部樓梯，兼做消防樓梯。其平面圖詳見(jiàn)建施圖-02。 3 圖 2.1 建筑平面圖 2.1.2 立面設(shè)計(jì) 結(jié)合平面設(shè)計(jì)中框架柱的布置，立面上主要采用豎向劃分，外觀上顯得大方、 挺拔、氣派；同時(shí)，考慮到框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，柱間全開(kāi)窗不用墻，使窗與柱形成了 有節(jié)奏的虛實(shí)對(duì)比，顯得明快、活潑，同時(shí)也得到了良好的采光效果。大門(mén)設(shè)于正 中間，使整個(gè)建筑物顯得美觀大方。大門(mén)設(shè)有左右兩扇門(mén)，使整個(gè)大門(mén)顯得大氣； 雨蓬的運(yùn)用，和大門(mén)的設(shè)置一同起到了突出主要入口功能，起到了吸引人流導(dǎo)向的 作用，具體見(jiàn)圖 2.2。 圖 2.2 建筑立面圖 2.1.3 剖面設(shè)計(jì) 該建筑為教學(xué)樓，對(duì)采光、層高要滿(mǎn)足一定的要求。通過(guò)剖面設(shè)計(jì)來(lái)確定建筑 物各部分的高度，建筑層數(shù)，如圖 2.3。一般的剖面設(shè)計(jì)包括：確定房間的剖面形 4 狀、尺寸及比例關(guān)系；確定房屋的層數(shù)和各部分的標(biāo)高；解決天然采光、自然通風(fēng) 等建筑構(gòu)造方案；進(jìn)行房間豎向空間的組合，研究建筑空間的利用。 圖 2.3 建筑剖面圖 2.1.4 屋面 屋頂采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)平屋頂，屋頂設(shè)計(jì)為不上人屋頂，檐口采用 1.2m 高 女兒墻。其排水方式采用有組織排水：采用保溫層找坡，坡度取 2%，設(shè)計(jì)為內(nèi)排 水，雨水經(jīng)由天溝、雨水口、雨水管等排水裝置引導(dǎo)至地面管溝。如圖 2.4。防水 構(gòu)造：采用不上人屋面，剛性、柔性防水綜合使用。保溫構(gòu)造：采用 30 厚的綠豆 砂保溫。 圖 2.4 屋面平面圖 2.1.5 防火 根據(jù)使用性質(zhì)、重要程度及火災(zāi)危險(xiǎn)性等方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)的學(xué)校教學(xué)樓 可采用三級(jí)耐火等級(jí)。防火等級(jí)為二級(jí)，根據(jù)《GB 50045-95DE》的規(guī)定，按建筑 的使用功能、建筑規(guī)模、滿(mǎn)足安全疏散距離房門(mén)至外部出口或封閉樓梯間最大距離 小于 ，房間設(shè)前后兩個(gè)門(mén)，滿(mǎn)足防火要求；室內(nèi)消火栓設(shè)在走廊兩側(cè),每層兩側(cè)m35 5 及中間設(shè) 3 個(gè)消火栓，最大間距 ,滿(mǎn)足間距 的要求 [3]。m2550 6 2.2 建筑做法 工程做法是建筑工程中十分重要的內(nèi)容之一，它詳細(xì)介紹了建筑中主要構(gòu)件的 做法，具體包括屋面做法，樓面做法，內(nèi)外墻做法，散水做法等 [4]。一般建筑工程 對(duì)地面及墻面都要進(jìn)行裝飾，裝飾面多用抹灰砂漿，而且是分層抹上去。底層（也 叫找平層）中層（也叫結(jié)合層）表層（也叫裝飾層） ，結(jié)合層就是承下啟下的作用， 連接底層與面層的作用，一般施工對(duì)結(jié)合層砂漿要求比較粘稠。 (1)屋面、樓面做法 屋頂是房屋最上部起覆蓋作用的外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其主要作用是用以抵御自然界 的風(fēng)霜雨雪、日曬、氣溫變化和其他外界的不利因素，以使屋頂覆蓋下的空間有一 個(gè)良好的使用環(huán)境。本設(shè)計(jì)中采用柔性防水，具體做法如下： (a)磚墩漿砌架空隔熱 35mm 厚鋼筋混凝土板 (b)20mm 厚水泥砂漿抹面 (c)一氈二油上鋪小石子（約厚 15mm） (d)高分子卷材（4mm ） (e)20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 (f)30mm 厚綠豆砂保溫層 (g)120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 (h)V 型輕鋼龍骨吊頂 因?yàn)榻虒W(xué)樓中的機(jī)房、語(yǔ)音室里面機(jī)器比較多，對(duì)溫度、灰塵等要求嚴(yán)格，所 以設(shè)計(jì)中樓面選用了雙層橡膠軟木地板，頂棚采用了 V 型輕鋼龍骨吊頂，具體做法 如下： (a)雙層橡膠軟木地板 (b)20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 (c)120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 (d)V 型輕鋼龍骨吊頂 教學(xué)樓中其它的用房如教室、教師休息室、值班室、實(shí)驗(yàn)室等采用了鋪地面磚， 衛(wèi)生間、開(kāi)水房做法同教室但是考慮到對(duì)防水的特殊要求多了一道 20 厚素混凝土 剛性防水層，具體做法如下： (a)10 厚陶瓷地磚樓面，水泥砂漿擦縫 (b)20 厚 1:2 水泥砂漿結(jié)合層 7 (c)20 厚 1:3 水泥砂漿找平層 (d)120 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 (e)20 厚石灰砂漿抹底 (2)內(nèi)、外墻面做法 本設(shè)計(jì)中的內(nèi)墻主要起分隔作用，從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，選用了新型建材 焦渣磚，衛(wèi)生間、開(kāi)水房的內(nèi)墻考慮防水要求，多了一道防水砂漿防潮層。具體做 法如下： 紙筋（麻刀）灰墻面 (a)20 厚石灰砂漿抹底 (b)2 厚紙筋（麻刀）灰抹面 (c)加氣混凝土界面處理劑一道 (d)刷內(nèi)墻涂料 外墻主要抵御自然界風(fēng)、雨、雪等的襲擊，防止太陽(yáng)輻射和噪聲的干擾等，具 體做法如下： (a)20 厚石灰砂漿抹底 (b)刷聚合物水泥漿一道 (c)建筑涂料兩遍 (3)為防水雨水對(duì)建筑物墻基的侵蝕，在外墻做散水，以便將地面的雨水排至遠(yuǎn) 處，具體做法如下： 混凝土散水 (a)20 厚 1:2 水泥砂漿壓實(shí)趕光 (b)80 厚 C10 混凝土 (c)素土夯實(shí)向外坡 4% (4)門(mén)窗 門(mén)窗屬于房屋建筑中的圍護(hù)及分隔構(gòu)件，不承重。其中門(mén)的主要功能是提供交 通出入及分隔﹑聯(lián)系建筑空間，帶玻璃或亮子的門(mén)也可以起到通風(fēng)﹑采光的作用； 窗的主要功能是采光﹑通風(fēng)及觀望。另外，門(mén)窗對(duì)建筑物的外觀及室內(nèi)裝修造型影 響也很大，它們的大小﹑比例尺度﹑位置﹑數(shù)量﹑材質(zhì)﹑形狀﹑組合是決定建筑視 覺(jué)效果的非常重要的因素之一。本設(shè)計(jì)中門(mén)選用標(biāo)準(zhǔn)圖集中的木門(mén)，窗選用鋁合金 窗。詳見(jiàn)門(mén)窗表 2.1。 表 2.1 門(mén)窗表 8 洞口尺寸 編號(hào) 寬×高 樘數(shù) 備注 C1 1800×2100 24 鋁合金窗 C2 2500×3500 6 鋁合金窗 C3 3000×3500 8 鋁合金窗 C4 5700×3500 52 鋁合金窗 C5 7500×3500 40 鋁合金窗 M1 900×2100 16 單開(kāi)木門(mén) M2 2000×2700 68 雙開(kāi)木門(mén) M3 3000×3650 8 卷簾門(mén) M4 2700×3000 2 雙開(kāi)木門(mén) M5 3600×3000 1 雙開(kāi)玻璃門(mén) 9 3 PKPM 設(shè)計(jì) PMCAD 軟件采用人機(jī)交互方式引導(dǎo)用戶(hù)逐層布置樓面，再輸入層高就建立起 一套描述建筑整體結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。 PMCAD 是整個(gè)結(jié)構(gòu) CAD 的核心，是剪力墻、樓梯施工圖、高層空間三維分 析和各類(lèi)基礎(chǔ) CAD 的必備接口軟件。 3.1 確定結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件的截面尺寸 結(jié)構(gòu)體系確定后，應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體布置，使建筑物具有良 好的造型和合理的傳力路線(xiàn)。結(jié)構(gòu)體系受力性能與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能否做到先進(jìn)合理， 與結(jié)構(gòu)總體布置密切相關(guān)。 建筑結(jié)構(gòu)的總體布置，是指其對(duì)高度、平面、立面和體型等的選擇，除應(yīng)考慮 到建筑使用功能、建筑美學(xué)要求外，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。地 震區(qū)的建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)保證建筑物具有良好的抗震性能。結(jié)構(gòu)總體布置 原則，包括：控制高寬比、減少平面和豎向布置的不規(guī)則性、變形縫的設(shè)置?？蚣?結(jié)構(gòu)體系布置：結(jié)構(gòu)平面形狀和立面體型宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，各部分剛度均勻?qū)ΨQ(chēng)，減 少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的可能性；控制結(jié)構(gòu)高寬比，以減少水平荷載下的側(cè)移。 3.1.1 結(jié)構(gòu)布置 多層框架結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載。柱網(wǎng)布置時(shí)既要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝和建筑平面的 布置要求，又要考慮到結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力分布均勻合理，使構(gòu)件材料強(qiáng)度 均能充分利用，施工方便 [5]。所以根據(jù)建筑方案的設(shè)計(jì)要求，采用內(nèi)廊﹑外廊相結(jié) 合的方式，對(duì)稱(chēng)布置，確定結(jié)構(gòu)平面布置，如圖 3.1 所示。 10 圖 3.1 結(jié)構(gòu)平面布置圖 3.1.2 確定梁柱板截面尺寸 (1)確定梁的截面尺寸 框架梁截面尺寸：框架梁的截面尺寸應(yīng)該根據(jù)承受豎向荷載的大小、梁的跨度、 框架的間距、是否考慮抗震設(shè)防要求以及選用的混凝土材料強(qiáng)度等諸多因素綜合考 慮確定。 一般情況下，框架梁的截面尺寸可參考受彎構(gòu)件按下式估算：梁高 ，其中 為梁的跨度。梁寬 。在抗震結(jié)構(gòu)中，梁截面寬度不1(~)28hl?l 1(~)32bh? 宜小于 200mm，梁截面的高寬比不宜大于 4，梁凈跨與截面高度之比不宜小于 4。 具體計(jì)算如下： 主梁的尺寸： KL1： 11(~)()80675m~10228hl??? 60m ()(~)332bh 25? 06? KL2： 11(~)()30275m~418hl?? 45m? 11 11(~)()450m~2532bh??? 50m ? KL3： 11(~)()8407~10528hl??? 60 ()(~)62m33bh 25m? 0? 次梁的尺寸： KL4： 11(~)()8045m~6782hl??? 450m ()(~)1232bh 2? 504? (2)柱截面尺寸 框架柱截面尺寸：框架柱的截面形式通常大多為方形、矩形。柱截面的寬與高 一般取層高的 1/15~1/20，同時(shí)滿(mǎn)足 h≥l0/25、b≥l 0/30， 為柱計(jì)算長(zhǎng)度。多層房屋中，ol 框架柱截面的寬度和高度不宜小于 300mm；高層建筑中，框架柱截面的高度不宜小 于 400mm，寬度不宜小于 350mm。柱截面高度與寬度之比為 1~2。柱凈高與截面 高度之比宜大于 4。 在計(jì)算中，還應(yīng)注意框架柱的截面尺寸應(yīng)符合規(guī)范對(duì)剪壓比(V C/fcbchc)、剪跨比 、軸壓比 限值的要求，如不滿(mǎn)足應(yīng)隨時(shí)調(diào)整截面尺寸，(/)cMVh??(/)Ncfbh?? 保證柱的延性。抗震設(shè)計(jì)中柱截面尺寸主要受柱軸壓比限值的控制，如以 表示柱? 軸壓比的限值，則柱截面尺寸可用如下經(jīng)驗(yàn)公式粗略確定； ，23(0.1)cGnFAafw???? 其中 G = n = 4 F = 214kNm5.924Nmc?0.9w?1? A——柱截面面積 ； n——驗(yàn)算截面以上樓層層數(shù)； 12 F——驗(yàn)算柱的負(fù)荷面積，可根據(jù)柱網(wǎng)尺寸確定 ；2m ——砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；cf ——框架柱最大軸比限值，一級(jí)框架取 0.7，二級(jí)框架取 0.8，三級(jí)框架取w 0.9； ——地震及中、邊柱的相關(guān)調(diào)整系數(shù)，7 度中間柱取 1，邊柱取 1.1；? G——結(jié)構(gòu)單位面積的重量（豎向荷載） ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算鋼筋砼高層建筑約為 12-18 2kN/m 取 60bh?? (3)樓板尺寸 /453/7ml? 取 in12060hh 梁柱截面尺寸詳見(jiàn)附圖 1。 3.2 輸入荷載的計(jì)算 荷載輸入分為恒荷載輸入和活荷載輸入兩個(gè)部分，其中恒荷載輸入包括梁間荷 載輸入和樓面、屋頂恒荷載輸入，活荷載輸入則包括樓面活荷載和屋頂活荷載 [6]。 梁間荷載計(jì)算的是墻體荷載，需要把墻面抹灰和門(mén)窗的荷載考慮在內(nèi)。 (1)屋面、樓面荷載計(jì)算 屋面荷載計(jì)算： 磚墩漿砌架空隔熱 35mm 厚鋼筋混凝土板 2250.3.875/kNm?? 20mm 厚水泥砂漿抹面 2204/kNm?? 一氈二油上鋪小石子（約厚 15mm） 20.3/k 高分子卷材（4mm） 2.5/Nm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 204/k?? 30mm 厚綠豆砂保溫層 2309/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 251 V 型輕鋼龍骨吊頂 2./ 13 合計(jì)： 26.18/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 2./kg? 活載標(biāo)準(zhǔn)值： 20.5/kqNm 樓面荷載計(jì)算 四層樓面： 雙層橡膠軟木地板面層 21.4/kNm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 2204/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 25.13/ V 型輕鋼龍骨吊頂 20.5/kNm 合計(jì)： 25.0/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 2./kg? 活載標(biāo)準(zhǔn)值： 2.0/kqNm 三層樓面： 雙層橡膠軟木地板面層 21.4/kNm 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平壓光 2204/kNm?? 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 2250.13/k?? 20mm 厚水泥砂漿抹灰 74Nm 合計(jì)： 25.14/kNm 恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 2./kg? 14 活載標(biāo)準(zhǔn)值： 2.0/kqNm? 二層樓面： 陶瓷地磚（約 10mm） 20./k 20mm 厚 1:2 水泥砂漿結(jié)合層 24/Nm?? 20mm 厚 1:3 水泥砂漿找平層 220/k 120mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土 25.13/Nm?? 20mm 厚水泥砂漿抹灰 2170.2.34/kNm?? 合計(jì)： 24.36/k 恒載標(biāo)準(zhǔn)值： 2./kgNm? 活載標(biāo)準(zhǔn)值： 2.0/kq （2）梁間荷載計(jì)算 對(duì)于梁間荷載的計(jì)算，應(yīng)考慮計(jì)算跨度內(nèi)所有的自重，包括墻、裝飾層、門(mén)、 窗，對(duì)于有門(mén)窗洞口的墻體，近似的按均布考慮，以第四層的①~②的 F 軸線(xiàn)的梁 間荷載為例，具體布置見(jiàn)圖 3.2： 15 圖 3.2 梁間荷載布置圖 玻璃鋼窗自重： 0.45182.35.10kN?? 墻自重： [2.0.68][(.406)3.182.3]45.792kN?????? 求得梁間線(xiàn)荷載： 45.792.1036.5/8qkm???? 具體荷載布置見(jiàn)附錄中構(gòu)建荷載布置附圖 2。 3.3 PMCAD 參數(shù)選取 本設(shè)計(jì)中板厚為 120mm，梁、板、柱都采用現(xiàn)澆所以都用 C30 混凝土，具體 參數(shù)見(jiàn)圖 3.3。 圖 3.3 標(biāo)準(zhǔn)層信息 本設(shè)計(jì)中根據(jù)所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為 7 度，房屋高度小于 30 米，確定框架 16 結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為三級(jí)，詳見(jiàn)圖 3.4。 圖 3.4 地震信息 本設(shè)計(jì)所在地區(qū)屬于 B 類(lèi)，基本風(fēng)壓是 0.40kN/m2，詳見(jiàn)圖 3.5。 圖 3.5 風(fēng)荷載信息 3.4 PKPM 電算流程 用電算程序做房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常要經(jīng)歷三個(gè)步驟：建模、計(jì)算和繪制施工圖。 具體建模步驟見(jiàn)下述流程圖 3.6。 17 軸 線(xiàn) 輸 入網(wǎng) 格 生 成構(gòu) 件 定 義荷 載 定 義樓 層 組 裝 保 存 文 件設(shè) 計(jì) 參 數(shù)樓 層 定 義1PM交 互 式 數(shù) 據(jù) 輸 入 柱 定 義梁 定 義墻 定 義洞 口 定 義構(gòu) 件 清 理荷 載 定 義荷 載 輸 入刪 除 荷 載 節(jié) 點(diǎn) 對(duì) 齊軸 線(xiàn) 命 名 網(wǎng) 點(diǎn) 編 輯清 理 網(wǎng) 點(diǎn)偏 心 對(duì) 齊本 層 修 改布 置 墻布 置 主 梁布 置 柱本 層 信 息換 標(biāo) 準(zhǔn) 層輸 入 縱 向 、 橫 向 、 斜 向 軸 線(xiàn) 及 圓 弧確 定 標(biāo) 準(zhǔn) 層 、 荷 載 層 的 層 數(shù) 、 層 高 及 各 樓 層 的 歸 屬確 定 總 信 息 、 材 料 信 息 、 地 震 信 息 、 風(fēng) 信 息 及 繪 圖 參 數(shù) 等承 重 墻 或 剪 力 墻墻 洞 ， 不 是 樓 面 開(kāi) 洞輸 入 第 一 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層 的 荷 載 信 息插 入 一 個(gè) 新 的 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層刪 除 一 個(gè) 荷 載 標(biāo) 準(zhǔn) 層 2、 次 梁 輸 入 拷 貝 前 層改 墻 材 料修 改 板 厚次 梁 布 置設(shè) 懸 挑 板 可 以 修 改 任 何 一 塊 樓 板 的 厚 度在 主 梁 之 間 布 置 次 梁可 以 設(shè) 置 陽(yáng) 臺(tái) 、 雨 篷 、 檐 口 等 懸 挑 板可 以 修 改 任 何 一 片 墻 的 材 料在 第 2-n標(biāo) 準(zhǔn) 層 輸 入 前 層 信 息3、 輸 入 荷 載 信 息 按 層 號(hào) 輸 入 、 修 改 各 自 然 層 （ 甚 至 每 個(gè) 房 間 ） 的 荷 載 信 息4、 平 面 荷 載 顯 示 校 核 次 梁 荷 載梁 墻 荷 載樓 面 荷 載節(jié) 點(diǎn) 荷 載豎 向 荷 載 顯 示 、 校 核 已 輸 入 的 各 層 各 類(lèi) 荷 載 ， 最 終 確 認(rèn) 或 修 改 并 向 下 傳 導(dǎo)5、 TA 轉(zhuǎn) 入 結(jié) 構(gòu) 分 析 計(jì) 算6、 形 成 PK文 件 可 以 形 成 框 架 、 連 續(xù) 梁 .等 的 PK數(shù) 據(jù)7、 畫(huà) 結(jié) 構(gòu) 平 面 圖 按 層 號(hào) 繪 制 各 層 結(jié) 構(gòu) 平 面 圖 圖 3.6 PKPM 建模流程圖 3.5 計(jì)算結(jié)構(gòu)分析 從梁的配筋率圖上可以看出梁的配筋率基本在 0.7~1.3 之間，結(jié)果比較合理。 從柱的軸壓比圖上可以看出柱的軸壓比基本在 0.9 以下，結(jié)果比較合理。板的配筋 按照構(gòu)造配筋，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范要求。由 TAT 得出梁的配筋率圖和柱的軸壓 比圖詳見(jiàn)附圖 3，附圖 4。梁板柱的計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)結(jié)施圖 04-06。 18 4 一榀框架設(shè)計(jì) 框架結(jié)構(gòu)是空間整體體系，pkpm 中的 TAT 模塊是按空間桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算， 手算時(shí)為了簡(jiǎn)化，選取一榀框架進(jìn)行平面分析，包括計(jì)算單元的選擇，確定計(jì)算簡(jiǎn) 圖，荷載計(jì)算，內(nèi)力分析，內(nèi)力組合，配筋計(jì)算，構(gòu)造要求。 在一榀框架的設(shè)計(jì)中，為了方便常忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略 個(gè)構(gòu)件的抗扭作用，將橫向框架和縱向框架分別按平面框架進(jìn)行分析計(jì)算。通常， 橫向框架的間距和荷載都相同，因此取出有代表性的一榀中間橫向框架作為計(jì)算單 元。中列柱縱向框架的計(jì)算單元寬度可各取為兩側(cè)跨度的一半，樓面分布荷載一般 可按角平分線(xiàn)傳至兩側(cè)相應(yīng)的梁上，對(duì)圖 4.1 所示的梯形豎向分布荷載往往可簡(jiǎn)化 成均布豎向荷載，水平荷載則簡(jiǎn)化成節(jié)點(diǎn)集中力。 圖 4.1 橫向框架、縱向框架的荷載從屬面積 4.1 計(jì)算單元的選擇： 根據(jù)以上原則選?、葺S線(xiàn)處的橫向框架為計(jì)算單元，在④軸~⑤軸和⑤軸~⑥軸 各取一半作為計(jì)算單元，其寬度為 6.3m。詳見(jiàn)圖 4.2 中陰影部分所示。 圖 4.2 計(jì)算單元 19 4.2 一榀框架計(jì)算簡(jiǎn)圖確定 取一榀框架進(jìn)行計(jì)算，此計(jì)算說(shuō)明書(shū)所取框架為⑤軸框架。 根據(jù)地質(zhì)資料，確定基礎(chǔ)頂面離室外地面為 ，由此求得底層柱高為450m 。在 3.1 中已確定好的構(gòu)件截面尺寸，計(jì)算出各梁柱構(gòu)件的線(xiàn)剛度后列于圖4.90m 4.15 中。其中在計(jì)算框架梁截面慣性矩 時(shí)應(yīng)考慮到現(xiàn)澆樓板的影響 [5]。在框架梁I 兩端節(jié)點(diǎn)附近，梁承受負(fù)彎矩，頂部的樓板受拉，樓板對(duì)梁的截面彎曲剛度影響較 小 [7]；而在框架梁的跨中，梁承受正彎矩，樓板處于受壓區(qū)形成 形截面梁，樓板T 對(duì)梁的截面彎曲剛度影響較大，設(shè)計(jì)中對(duì)邊跨梁取 ，中跨梁取oI5.1? （ 為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩） [8]。所選取的橫向框架見(jiàn)圖oI2? 4.3。 圖 4.3 橫向框架計(jì)算簡(jiǎn)圖 4.3 豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 豎向荷載分為豎向恒荷載和豎向活荷載兩種類(lèi)型。建筑結(jié)構(gòu)的豎向恒荷載包括 結(jié)構(gòu)的自重和附加在結(jié)構(gòu)上的恒荷載（如構(gòu)件自重、門(mén)窗自重、設(shè)備重力等） 。豎 向活荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查得。 框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算可近似地采用彎矩分配法，梁上分布荷 20 載由矩形和梯形兩部分組成，在求解固端彎矩時(shí)可直接根據(jù)梁上實(shí)際荷載計(jì)算，也 可以根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形分布荷載，轉(zhuǎn)化為等效 均布荷載，接著將所有節(jié)點(diǎn)的彎矩進(jìn)行分配給上、下樓層柱，再傳遞到柱的遠(yuǎn)端， 很顯然，疊加框架內(nèi)各節(jié)點(diǎn)彎矩并不一定能達(dá)到平衡。 必須注意，在求出結(jié)構(gòu)的梁端支座彎矩后，如欲求梁跨中彎矩，則需根據(jù)求得 的支座彎矩和各跨的實(shí)際荷載分布按平衡條件計(jì)算，而不能按等效分布荷載計(jì)算。 框架梁在實(shí)際分布荷載作用下按簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨中彎矩。 考慮梁端彎矩調(diào)幅，并將梁端節(jié)點(diǎn)彎矩?fù)Q算至梁端柱邊彎矩值，以備內(nèi)力組合 時(shí)用。 4.3.1 恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 樓面，屋面的恒載計(jì)算數(shù)值在 3.2 以給出詳細(xì)過(guò)程,在這里給出個(gè)四層計(jì)算詳細(xì) 過(guò)程。直接傳給該框架的屋面荷載如圖中豎向陰影部分所示。樓板按 45°塑性鉸將 板得面荷載分別傳遞給相臨的梁，所以作用在梁上的梯形或三角形為板傳遞過(guò)來(lái)的， 而矩形則是梁本身的自重。由于縱向框架梁的中心線(xiàn)與柱子的中心線(xiàn)不重合，因此 在框架節(jié)點(diǎn)上還作用有集中力矩，以四層為例，具體見(jiàn)圖 4.4。 圖 4.4 計(jì)算單元及荷載傳遞圖 恒荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖 4.5 所示： 21 圖 4.5 各層梁上作用的恒荷載 (1)梁恒荷載計(jì)算 邊跨梁自重： 0.2563.75/kNm?? 梁側(cè)粉刷： (.1)0.2.3/?? 合計(jì)： 4.08/kN 中跨梁自重： .252.81/km?? 梁側(cè)粉刷： (0.4)0.7.2/N?? 合計(jì)： 3./kN 次梁自重： 0.2542.81/km?? 梁側(cè)粉刷： (.)0.7.2/N?? 合計(jì)： 3.0/kN (2)四層恒載計(jì)算： 次梁①恒載計(jì)算：次梁上作用著樓面?zhèn)鬟^(guò)來(lái)的梯形荷載和自重矩形荷載，詳見(jiàn) 圖 4.6。 26.18350.219.47/qkNm??? 22 13.0/qkNm? 圖 4.6 次梁①計(jì)算簡(jiǎn)圖 求支座反力：將梁視為簡(jiǎn)支梁，求出支座反力。 [(4.9581).47053.81]0.57.9F kN?????? 框架梁②恒載計(jì)算：板傳過(guò)來(lái)的兩個(gè)三角形，自重矩形和次梁傳過(guò)來(lái)的集中力， 詳見(jiàn)圖 4.7。 26.18350.973/qkNm???4?7.9Fk 圖 4.7 框架梁②計(jì)算簡(jiǎn)圖 求支座反力：將梁視為簡(jiǎn)支梁，求出支座反力。 1(0.539.728.5637.9)0.58.F kN????? 框架梁③恒載計(jì)算：板傳過(guò)來(lái)的兩個(gè)三角形和梯形，自重矩形和次梁傳過(guò)來(lái)的 集中力，詳見(jiàn)圖 4.8。 36.180.512/qkNm???297/kN14.5F? 圖 4.8 框架梁③計(jì)算簡(jiǎn)圖 求支座反力：將梁視為簡(jiǎn)支梁，求出支座反力。 2[(0.5319.724.086375.9(6.3)10.25).89.7F kN??????? 框架梁④恒載計(jì)算：板傳過(guò)來(lái)的梯形，自重矩形和兩邊的框架梁傳過(guò)來(lái)的集中 力，由于縱向框架梁的中心線(xiàn)與柱子的中心線(xiàn)不重合，因此在框架節(jié)點(diǎn)上還作用有 23 集中力矩，因?yàn)橛?jì)算單元左右對(duì)稱(chēng)所以荷載都乘以 2，詳見(jiàn)圖 4.9。219.47/qkNm?08.35.017e???1282MFkNm??.9.3.4 圖 4.9 框架梁④計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁⑤恒載計(jì)算：樓面?zhèn)鬟^(guò)來(lái)的三角形和自重矩形，詳見(jiàn)圖 4.10。2104/qkNm??3/ 圖 4.10 框架梁⑤計(jì)算簡(jiǎn)圖 一到三層計(jì)算方法同四層，計(jì)算結(jié)果如下圖 4.11 所示。 24 圖 4.11 恒荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 (3)荷載等效： 將梯形或三角形分布荷載按固端彎矩等效的原則轉(zhuǎn)化成均布荷載，轉(zhuǎn)化原理見(jiàn) 圖 4.12： 圖 4.12 豎向荷載等效 梯形荷載折算公式： 23'1()epp???? 其中： ； 為梯形分布荷載的最大值。012l???' 三角形荷載折算公式： '58ep? 其中： 為三角形分布荷載的最大值。'p 以四層 CD 跨為例計(jì)算：1350.19482???234.(0.)19.472./ep kNm????? 四層中跨： 53.0.178/8e kNm??? 其它層荷載等效同理，等效后具體數(shù)值見(jiàn)圖 4.13： 25 圖 4.13 恒載作用下荷載等效圖 (4)桿的固端彎矩 的計(jì)算 由以上所求均布荷載，可按下式求各桿固端彎矩 [9]： 兩端固支： 其中 與 意義見(jiàn)下圖 4.14： 2,1ABqlm??ABm 圖 4.14 固端彎矩計(jì)算 由此，可計(jì)算各個(gè)桿件固端彎矩，標(biāo)繪于計(jì)算簡(jiǎn)圖 4.17 上。 (5)分配系數(shù) 梁線(xiàn)剛度計(jì)算： 3122OCbhiIEl?? 邊跨梁線(xiàn)剛度： 330.56.10()8Ci Em??? 中跨梁線(xiàn)剛度： 331.24.5CiE??? 柱線(xiàn)剛度計(jì)算： 312OCbhiIl? 26 二到四層柱線(xiàn)剛度： 3310.62.710()29C CiEEm???? 底層柱線(xiàn)剛度： 334i ?? 為了計(jì)算方便采用相對(duì)線(xiàn)剛度，設(shè)邊跨梁線(xiàn)剛度為 1 來(lái)計(jì)算，詳見(jiàn)圖 4.15。 圖 4.15 相對(duì)線(xiàn)剛度 單位： 310CEm?? 由圖 4.15 知梁、柱的相對(duì)線(xiàn)剛度，彎矩分配系數(shù)按下式計(jì)算。 iii???左 梁梁 左 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii右 梁梁 右 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii???上 柱柱 上 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 iii下 柱柱 下 右 梁左 梁 上 柱 下 柱 0.1?柱 下柱 上梁 右梁 左 ?? 經(jīng)計(jì)算后彎矩分配系數(shù)見(jiàn)圖 4.17 所示。 27 (6)彎矩分配法求桿端彎矩（左右對(duì)稱(chēng)取一半）詳見(jiàn)圖 4.16。 圖 4.16 彎矩分配 (7)跨中彎矩的計(jì)算 四層邊跨梁跨中彎矩計(jì)算：計(jì)算時(shí)候把彎矩分配后的彎矩作用在梁兩端，再將 荷載布置上，先求出支座反力，近似的認(rèn)為最大彎矩出現(xiàn)在跨中，在跨中處用截面 法求出跨中彎矩 [10]，詳見(jiàn)圖 4.17、圖 4.18。219.47/qkNm?081.5M?27k? 28 圖 4.17 邊跨梁計(jì)算簡(jiǎn)圖 求支座反力： 0CM??2 218.75.1(4958.)1.47058.17.5408.15DR??????3kN0yF?(4.9581).4705.81.378.96c kN??????M?中 221.57108.750.1579.4(.4)39480.89605M?????中.kNm??中 圖 4.18 梁跨中計(jì)算簡(jiǎn)圖 四層中跨梁跨中彎矩計(jì)算：計(jì)算原理同邊跨。 20.4/qkNm?13.7M? 求支座反力： (0.532.403.)521.83DER kN??????中 2. .23.47. . .30.564M? ??中08MkNm???中 同理，可計(jì)算出其他梁的跨中彎矩，結(jié)果見(jiàn)表 4.1： 表 4.1 恒荷載作用下的跨中彎矩和梁端剪力 層號(hào) CD 跨中彎矩 CRDDE 跨中彎矩 ER 4 71.95 kNm?78.96 k81.13 kN-0.83 km?21.83 kN 3 85.65 109.12 10.21.9 18.75 2 86.89 ?109.98 111.17 1.79 ?18.99 1 84.03 k101.64 k103.45k-2.12 k16.87k 29 恒荷載作用下的彎矩圖 4.19 如下所示： 圖 4.19 恒荷載作用下的彎矩圖 注： 1.結(jié)構(gòu)荷載為左右對(duì)稱(chēng)，左側(cè)數(shù)值為梁端彎矩，右側(cè)數(shù)值為柱端彎矩。 2.附加彎矩已經(jīng)加在柱端。 (8)梁端、柱的桿端剪力 上面在求解跨中彎矩時(shí)候計(jì)算得出的支座反力就是梁中的剪力，已經(jīng)列在表 4.1 中。 已知柱的兩端彎矩，且柱高范圍內(nèi)無(wú)其他橫向力?？梢愿鶕?jù)以下公式計(jì)算柱的 桿端剪力 ，結(jié)果見(jiàn)表 4.2。nbcMVl?? 30 表 4.2 恒載作用下軸線(xiàn)處柱端剪力 固端彎矩（ ）kNm?桿端剪力（ ）kN 柱類(lèi)型 層號(hào) 柱高 （m ） 上 下 上 下 4 3.9 80.75 67.98 -38.14 -38.14 3 3.9 63.35 65.2 -32.96 -32.96 2 3.9 65.76 77.59 -36.76 -36.76 C 軸柱 1 4.9 38.72 19.36 -11.85 -11.85 4 3.9 -62.67 -52.97 29.65 29.65 3 3.9 -52.14 -52.66 26.87 26.87 2 3.9 -52.87 -60.1 28.97 28.97 D 軸柱 1 4.9 -31.84 -15.92 9.75 9.75 恒荷載作用下的剪力圖 4.20 如下所示： 圖 4.20 恒荷載作用下的剪力圖 (9)軸力計(jì)算 根據(jù)配筋計(jì)算需要，只需求出柱的軸力即可，而不需求出梁軸力。以第四層框 架柱邊柱（C 柱）的柱軸力為例： 31 柱自重： 0.63.925.1kN?? 作法： 48 合計(jì)： .1.? 底層柱： 0.6.925036941k? 四層柱頂軸力：上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的集中力和梁端剪力： 178.960238.9PkN?? 柱底軸力：加上柱自重： 237.4? 三層柱頂軸力：再加上上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的集中力和梁端剪力： 37.4109.2510.36PkN?? 柱底軸力：加上柱自重： 45.684? 二層柱頂軸力：再加上上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的集中力和梁端剪力： 5.109.3.78.PkN?? 柱底軸力：加上柱自重： 678.2.? 一層柱頂軸力：再加上上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的集中力和梁端剪力： 7.01.643.81042.PkN?? 柱底軸力：加上柱自重： 82.9.? 其他層梁端剪力和柱軸力見(jiàn)下表 4.3： 表 4.3 恒載作用下柱中軸力 梁端剪力（kN） 柱中軸力（kN） 柱類(lèi)型 層號(hào) 柱頂集中 力（kN） 左梁 右梁 柱頂 柱底 4 160 78.96 0 238.96 277.24 3 124 109.12 0 510.36 548.64 2 130.18 109.98 0 788.8 827.08 C 柱 1 113.48 101.64 0 1042.2 1090.3 4 179.58 81.13 21.83 282.54 320.82 3 199.78 110.2 18.75 649.55 687.83 2 202.04 111.17 18.99 1020.03 1058.31 D 柱 1 184.16 103.45 16.87 1362.79 1410.89 32 恒荷載作用下的軸力圖 4.21 如下所示： 圖 4.21 恒荷載作用下的軸力圖 4.3.2 活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 本設(shè)計(jì)中計(jì)算活荷載時(shí)候根據(jù)《建筑荷載規(guī)范》查得：不上人屋面的活荷載標(biāo) 準(zhǔn)值為 、樓面為 、走廊為 等；在這里給出個(gè)四層計(jì)20.5/kNm2.0/kNm2.5/kNm 算過(guò)程。計(jì)算方法同恒荷載，但不考慮結(jié)構(gòu)自重 [11]。 (1)四層活載計(jì)算： 次梁①活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.22。 13.0/qkNm? 求支座反力： [(4.958)1.70.5].14FkN??? 圖 4.22 次梁①計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁②活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.23。10.57.9/qkNm??4Fk 求支座反力： 1(0.5.796325.14)0.381kN??? 圖 4.23 框架梁②計(jì)算簡(jiǎn)圖 33 框架梁③活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.24。10.79/qkNm?253.0825/k??.4F 求支座反力： 23.81(6.)0825.5.73kN???? 圖 4.24 框架梁③計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁④活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.25。1.57/qkNm?0e12.153.8MFkNm???72.01? 圖 4.25 框架梁④計(jì)算簡(jiǎn)圖 框架梁⑤活載計(jì)算：荷載布置見(jiàn)圖 4.26。10.531.6/qkNm?? 圖 4.26 框架梁⑤計(jì)算簡(jiǎn)圖 一到三層計(jì)算方法同四層，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 4.4： 表 4.4 橫向框架活載匯總表 邊跨梁活荷載 中跨梁活荷 載 樓 層 1 (/)qkNm'12()Fk?'2()FkNem1()Mk?2()kNm?1(/)qk 四 層 1.575 7.62 11.5 0.175 1.33 2.01 1.65 34 三 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 續(xù)表 4.4 橫向框架活載匯總表 邊跨梁活荷載 中跨梁活荷 載 樓 層 1 (/)qkNm'12()Fk?'2()FkNem1()Mk?2()kNm?1(/)qk 二 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 一 層 6.3 30.48 49.66 0.175 5.33 8.69 8.25 (2)荷載等效 計(jì)算原理及方法同恒荷載，下面舉四層為例說(shuō)明。 四層邊跨： 1350.19482???3().571.46/ep kNm???? 四層中跨： 51.60/8ekNm?? 其它層荷載等效同理，計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表 4.5： 表 4.5 橫向框架活載的等效均布荷載 樓層 四層 三層 二層 一層 邊跨 ep(/)kNm1.46 5.86 5.86 5.86 中跨 1.03 5.16 5.16 5.16 桿的固端彎矩的計(jì)算,分配系數(shù)（計(jì)算原理同恒載） 。 (3)彎矩二次分配（左右對(duì)稱(chēng)取一半）：計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖 4.27。 35 圖 4.27 彎矩分配 (4)跨中彎矩的計(jì)算 方法同恒荷載作用下的跨中彎矩計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 4.6。 表 4.6 活荷載作用下的跨中彎矩和梁端剪力 層號(hào) CD 跨中彎矩 RC RD DE 跨中彎矩 RE 4 3.96kNm?5.08k5.2 kN0.41 km?1.36 kN 3 18.5 20.31 20.8 1.6 6.81 2 17.55 ?20.34 20.77 1.93 ?6.81 1 18.45k20.24k20.87 k1.23 k6.81 k 活荷載作用下的彎矩圖 4.28 如下所示： 36 圖 4.28 活荷載作用下的彎矩圖 注： 1.結(jié)構(gòu)荷載為左右對(duì)稱(chēng)，左側(cè)數(shù)值為梁端彎矩，右側(cè)數(shù)值為柱端彎矩。 2.附加彎矩已經(jīng)加在柱端。 (5)梁端、柱的桿端剪力 梁端剪力計(jì)算方法與恒荷載的相同數(shù)據(jù)見(jiàn)上表 4.6。 柱的桿端剪力方法同恒荷載作用下的計(jì)算，具體數(shù)值見(jiàn)表 4.7。 表 4.7 活載作用下軸線(xiàn)處柱端剪力 固端彎矩 桿端剪力 柱類(lèi)型 層號(hào) 柱高（m） 上 下 上 下 4 3.9 6.74 11.92 -4.78 -4.78 3 3.9 12.33 12.4 -6.34 -6.34 2 3.9 12.92 15.86 -7.38 -7.38 C 軸柱 1 4.9 8.15 4.08 -2.5 -2.5 4 3.9 -5.11 -7.63 3.27 3.27 3 3.9 -9.56 -8.78 4.7 4.7 2 3.9 -9.04 -10.71 5.06 5.06 D 軸柱 1 4.9 -5.87 -2.94 1.8 1.8 37 活荷載作用下的剪力圖如圖 4.29 所示： 圖 4.29 活荷載作用下的剪力圖 (6)軸力計(jì)算 計(jì)算方法同恒荷載，不考慮柱子的自重，柱軸力沿每層柱高保持不變 [12]，詳見(jiàn) 表 4.8。 表 4.8 活載作用下柱中軸力 梁端剪力（ ）kN柱中軸力（ ）kN 柱類(lèi)型 層號(hào) 柱頂集中 力（ ）kN左梁 右梁 柱頂 柱底 4 7.62 5.08 0 12.7 12.7 3 30.48 20.31 0 63.49 63.49 2 30.48 20.34 0 114.31 114.31 C 柱 1 30.48 20.24 0 165.03 165.03 4 11.5 5.2 1.36 18.06 18.06 3 49.66 20.8 6.81 95.33 95.33 2 49.66 20.77 6.81 172.57 172.57 D 柱 1 49.66 20.87 6.81 249.91 249.91 38 活荷載作用下的軸力圖如下圖 4.30 所示： 圖 4.30 活荷載作用下柱的軸力圖 4.4 橫向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算 橫向荷載包括水平風(fēng)荷載和水平地震作用。在抗震設(shè)防區(qū)，多高層建筑還要考 慮地震作用，一般情況下應(yīng)允許在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用計(jì)算； 8﹑9 度設(shè)防時(shí)，多高層建筑中大跨度和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮豎向地震作用 [13]；9 度設(shè) 防區(qū)應(yīng)計(jì)算豎向地震作用。 4.4.1 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 在水平風(fēng)荷載作用下，其荷載一般都可化為受節(jié)點(diǎn)水平集中力的作用。各桿的 彎矩圖都是直線(xiàn)，每個(gè)立柱一般都有一個(gè)反彎點(diǎn)。當(dāng)然各柱的反彎點(diǎn)未必相同。各 柱的上﹑下端既有水平位移，又有角位移。內(nèi)力計(jì)算采用 D 值法。 (1)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 基本風(fēng)壓為 0.4 ，由《荷載規(guī)范》查得 =0.8（迎風(fēng)面）和 =-0.5（背2/kNms?s? 風(fēng)面） 。 作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： ??2/0BhwPjizsw??? 其中基本風(fēng)壓： ；2/40.ko?? 風(fēng)壓高度變化系數(shù)，地面粗糙度為 B 類(lèi)；z? 風(fēng)荷載體型系數(shù)，對(duì)于矩形平面 ＝1.3；s s? 39 為風(fēng)振系數(shù)，因房屋高度小于 ，所以 風(fēng)振系數(shù)取 1.0；z?30mz? 下層層高；ih 上層層高，對(duì)頂層為女兒墻高度的 2 倍；j B 迎風(fēng)面的寬度， 。6.3B? 將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載，計(jì)算過(guò)程如表 4.9 所示。 表 4.9 橫向風(fēng)荷載計(jì)算 層次 z?s?)(mzz?)/(2mkNo?)(2A)(kNPw 頂層 1.0 1.3 15.6 1.15 0.4 19.85 11.87 3 層 1.0 1.3 11.7 1.05 0.4 24.57 13.42 2 層 1.0 1.3 7.8 1.0 0.4 24.57 12.78 底層 1.0 1.3 3.9 1.0 0.4 24.57 12.78 風(fēng)荷載下的位移計(jì)算 (2)風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 4.31。 圖 4.31 風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 抗側(cè)剛度的計(jì)算：柱的抗側(cè)剛度就是柱抵抗側(cè)向位移的能力，以下為求解過(guò)程。 梁、柱線(xiàn)剛度 在恒荷載計(jì)算時(shí)候以給出詳見(jiàn)圖 4.15。 及 的值Kc? 40 對(duì)于一般層有 ，ciK2431??Kc?2? 對(duì)于底層有 ，ci15.0 經(jīng)計(jì)算， 和 結(jié)果見(jiàn)表 4.10。? 表 4.10 各柱 值和 值Kc? A 軸/C 軸柱 B 軸/D 軸柱 樓層 Kc c? 4 層 0.4 0.17 0.816 0.29 3 層 0.4 0.17 0.816 0.29 2 層 0.4 0.17 0.816 0.29 1 層 0.51 0.4 1.03 0.5 抗側(cè)剛度 ，經(jīng)計(jì)算，其結(jié)果見(jiàn)表 4.11。21jcjhiD?? 表 4.11 框架柱 D 值（ ）mkN/j C 軸 D 軸 ?jD 4 層 31.460?319.0?360.18? 3 層 2 層 3. 3. 3. 1 層 124016580594610 (3)風(fēng)荷載所引起的側(cè)向位移 由彎曲和剪切變形產(chǎn)生的位移 MV? 4 層： 331.870.1960MV m????? 3 層： 33254 2 層： 338.70.61601MV?