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目錄
1 設計資料 3
1.1 工程概況 3
1.2 建筑設計說明書 4
1.2.1 設計依據(jù) 4
1.2.2 方案說明 4
1.2.3 等級說明 4
1.2.4 建筑設計說明及構造做法 5
1.3 結構說明書 6
1.3.1 設計樓面活荷載 6
1.3.2 樓板 6
1.3.3 梁、柱 6
1.3.4 墻體 6
1.3.5 構造柱 7
1.3.6 其他 7
2 結構的選型和布置 7
2.1 結構選型 7
2.2 結構布置 7
2.3 初估梁柱截面尺寸 8
2.3.1 按大跨度進行計算 8
2.3.2 柱的截面尺寸 8
3 框架計算簡圖及梁柱線剛度 9
3.1 確定框架計算簡圖 9
3.2 框架梁柱的線剛度計算 10
4 荷載計算 11
4.1 恒載標準值的計算 11
4.1.1 屋面 11
4.1.2 各層樓面 11
4.1.3 梁自重 11
4.1.4 柱自重 12
4.1.5 外縱墻自重 12
4.1.6 內(nèi)縱墻自重 12
4.1.7 內(nèi)隔墻自重 12
4.1.8 女兒墻自重 13
4.1.9 山墻自重 13
4.2 活荷載標準值計算 13
4.2.1 屋面和樓面荷載標準值 13
4.2.2 雪荷載 13
4.3 豎向荷載下框架受荷總圖 13
4.3.1 在A-B 及C-D軸內(nèi) 13
4.3.2 在A-B 軸間框架梁 14
4.3.3 在B- C軸間框架梁 14
4.3.4 C-D軸間框架梁同A-B 軸間框架梁 15
4.3.5 A軸柱縱向集中荷載的計算 15
4.3.6 B軸柱縱向集中荷載的計算 15
4.4 風荷載計算 16
4.5 水平地震作用 17
4.5.1 重力荷載代表值的計算 17
4.5.1.1 屋面處重力荷載代表值標準值計算 17
4.5.1.2其余各層樓面處重力荷載標準值計算 17
4.5.1.3 底層樓面處重力荷載標準值計算 18
4.5.1.4 屋面雪荷載標準值計算 18
4.5.1.5 樓面活荷載標準值計算 18
4.5.1.6 總重力荷載代表值的計算 18
4.5.2 框架柱抗側移剛度和結構基本自震周期計算 18
5 內(nèi)力計算 20
5.1 恒載作用下框架的內(nèi)力 20
5.1.1 恒載作用下框架的彎矩計算 20
5.1.1.1彎矩分配及傳遞 21
5.1.2 恒載作用下框架的梁端剪力和軸力計算 23
5.2 活載作用下框架的內(nèi)力 24
5.3 水平地震作用下框架內(nèi)力計算 29
（2）表中分別表示節(jié)點在右梁的彎矩單位為kN?m 32
6 內(nèi)力組合 32
6.1 梁端截面組合的剪力設計值調(diào)整 34
6.2 框架結構柱的內(nèi)力組合 34
7 構件配筋計算 41
7.1 框架梁截面設計 41
7.2 框架柱截面設計 43
7.2.1 柱端彎矩設計值調(diào)整 43
7.2.2 柱端剪力設計值調(diào)整 43
7.2.3 柱配筋計算 44
7.3 板的截面設計 47
7.4 樓梯設計 49
7.4.1 樓梯設計資料 49
7.5 基礎配筋計算 53
7.5.1 設計資料 53
7.5.2 確定樁的規(guī)格數(shù)量及初定承臺的尺寸 54
7.5.3 邊柱承臺的設計 54
[14] 李廉錕，結構力學。高等教育出版社，1995 58
[17] 陳希哲，土力學地基基礎，清華大學，1996 58
[19] 柱興文，史慶軒.土木工程專業(yè)畢業(yè)設計指導.北京：科學出版社，2002. 58
3
1 設計資料
1.1 工程概況
（1） 建設地點：江蘇省鹽城市亭湖區(qū)
（2） 工程名稱：鹽城某學院29#學生宿舍樓
（3） 工程概況：六層混凝土框架填充墻結構，建筑面積4898.9m2，樓板及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，樓板厚度取120mm，填充墻采用加氣混凝土砌塊。建筑總高為20.500 m，共6層，每層層高3.30 m，室內(nèi)外高差0.45 m。
（4） 氣候條件：夏季主導風向為南風，冬季主導風向為北風.基本風壓w0=0.4 kN/m2，基本雪壓S0=0.3 kN/m2。
（5） 地質條件：表層1.5m為雜填土；下層為1.0m厚飽和可塑性黃褐色粘土，其極限承載力為60kN/m2；再下層為5.0m厚飽和流塑態(tài)灰色淤泥質粘土，其極限承載力僅為50kN/m2；再下層為2.0m厚飽和可塑性灰色粉質粘土，其極限承載力高達200kN/m2。
（6） 場地情況：場地平坦，無障礙物，地下無古代建筑，用地四周無住宅區(qū)
（7） 抗震設防烈度為7度，建筑耐火等級二級，建筑設計基準期為50年。
1.2 建筑設計說明書
本說明是對建筑方案的必要說明。根據(jù)防火疏散要求確定樓梯位置，走廊與梯段凈寬，以及房間布置，墻體防水等構造做法。此外根據(jù)規(guī)范給出了建筑的等級要求。
該工程位于江蘇省鹽城市亭湖區(qū)，交通方便，各種材料供應及時。
1.2.1 設計依據(jù)
（1） 建設行政主管部分對本項目的批復文件。
（2） 與甲方簽訂的設計合同及經(jīng)甲方同意的建筑方案。
（3） 現(xiàn)行國家有關建筑工程設計規(guī)范、標準：
《宿舍建筑設計規(guī)范》 (JGJ36-2005)
《建筑抗震設計規(guī)范》 (GB50011-2010)
《建筑設計防火規(guī)范》 (GB50016-2006)
《混凝土結構設計規(guī)范》 (GB50010-2002)
《建筑結構荷載規(guī)范》 (GB50009-2001)
1.2.2 方案說明
(1)該工程為鹽城某學院29#學生宿舍樓樓，建筑結構形式為鋼筋混凝土框架結構，建筑主體高度為20.500 m，基礎形式為樁基礎。
(2)本設計中柱距為3.60m，進深為6.60m。
(3)按二級防火要求，樓梯設在了建筑三分之一處，且在建筑的兩端均有安全出口，滿足防火要求。
(4)本設計中建筑長50.400m，在建筑左右兩側設有廁所，廁所地面低于同層教室地面20mm。
(5)為了防潮和預防洪水季節(jié)雨水進入室內(nèi)，設室內(nèi)外高差，高差450mm。
(6)為了采光通風滿足要求，窗地比均大于1/7，窗臺高900mm。
(7)屋面防水采用三級防水，不上人屋面。
1.2.3 等級說明
(1)根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范，本工程為丙類建筑。
(2)本工程安全等級為二級，設計使用年限為50年。
(3)本工程抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g。設計地震分組為第二組；場地類別為Ⅲ類。
(4)建筑物抗震等級：框架為三級。
(5)本工程地基基礎設計等級為丙級。
(6)本建筑物防火等級為二級。
1.2.4 建筑設計說明及構造做法
(1)長度單位毫米為mm，標高單位米為m。
(2)本工程共六層，室內(nèi)外高差-0.45m，首層室內(nèi)地坪標高±0.000m，建筑總標高6.500m。
(3)建筑材料：現(xiàn)澆的框架柱、梁、板、樓梯間混凝土均為C30，梁柱受力筋HRB335，箍筋HPB235，所有的板鋼筋HPB235，內(nèi)、外墻加氣混凝土砌塊200mm寬。
(4)衛(wèi)生間：地面低于同層樓地面30mm，向地漏找坡1%。地面采用防滑地磚，墻面采用防水砂漿墻面，一般做法：
防水做法：(衛(wèi)生間、廚房等處適用)
5厚防滑地磚300×300
20厚1：3水泥砂漿
聚氨酯防水涂膜1.2厚
1：3水泥砂漿找平兼找1%坡，最薄處不小于20厚
混凝土底板或素土夯實。
(5)屋面做法：
40厚C30細石混凝土(雙向Φ6@150)
30厚擠塑板
1.2厚三元乙丙橡膠卷材
20厚1：2.5水泥砂漿找平層(刷基層處理劑一遍)
鋼筋混凝土屋面(3‰坡度)。
(6)樓地面作法：
水磨石地面10mm面層
水磨石地面20mm水泥砂漿打底
水磨石地面素水泥漿結合層一道
混凝土底板或素土夯實。
(7)頂棚作法：
1：1：6水泥石灰砂漿打底15厚
面刮膩子5厚
噴涂內(nèi)墻乳膠漆涂料。
(8)外墻面作法：
外墻為乳膠漆
聚合物水泥基防水涂膜1.0厚
1：2.5水泥砂漿打底15厚(摻防水劑)。
(9)內(nèi)墻面作法：
1：1：6水泥石灰砂漿打底15厚
面刮膩子5厚
噴涂內(nèi)墻乳膠漆涂料；
防水做法：(衛(wèi)生間、廚房等處適用)
1：2.5水泥砂漿打底15厚(摻5%防水劑)
純水泥膏貼200×300瓷磚滿貼至天花底。
(10)墻體作法：
本工程框架填充墻為MU5加氣混凝土砌塊，M5混合砂漿，外墻厚度為240mm，內(nèi)墻厚度為200mm。
(11)門窗：
標準塑鋼門窗，5厚玻璃。
(12)落水管直徑為100mm。
1.3 結構說明書
1.3.1 設計樓面活荷載
(1)不上人屋面：0.5 kN/m2
(2)宿舍：1.5kN/m2
(3)走廊、樓梯：2.0kN/m2
1.3.2 樓板
(1)板的混凝土保護層厚度均為20mm。
(2)HPB235鋼筋所注長度不包括彎鉤長度錨固長度為24d，板中受力筋的短向鋼筋放在長向鋼筋之上。
1.3.3 梁、柱
(1)混凝土保護層厚度均為35mm
(2)混凝土柱錨入基礎梁的鋼筋應在基礎施工時預埋，預埋鋼筋的直徑數(shù)量同上部柱.
1.3.4 墻體
(1)填充墻的長度>5m時， 每隔3-4m在墻中設200×墻厚混凝土構造柱， 柱主筋上下分別錨入梁內(nèi)，錨入長度500mm，箍筋為Φ8@200。
(2)女兒墻在每一相交軸線上均設250×250混凝土構造柱。
1.3.5 構造柱
(1)構造柱縱筋錨于基礎內(nèi)直段長度>la，并彎直鉤> 250mm直鉤.縱筋層間搭接長度>la，箍筋為@100，且加密高度不能小于500。
(2)穿樓面的構造柱 ，縱筋在穿樓面處應上下貫通，在樓面以上才能搭接。
(3)墻與柱連接處沿柱高每500mm設2Φ8 拉結筋，拉結筋伸入墻體內(nèi)長度不小于1000mm，遇門窗洞按實際長度截取，鋼筋伸入柱內(nèi)不少于210mm。
1.3.6 其他
(1)衛(wèi)生間及管井周邊均做混凝土反邊，寬度同墻.
(2)所有設備基礎均以廠家訂貨為準，且待設備到貨核實后方可施工。
(3)未經(jīng)技術鑒定或設計許可，不得改變結構的用途和使用環(huán)境。
2 結構的選型和布置
2.1 結構選型
本建筑只有6層，且功能較少，為方便布置房間和便于管理采用大柱網(wǎng)框架結構。為使結構有較大的剛度本設計中樓面、屋面、樓梯等均采用現(xiàn)澆結構；基礎為樁基礎。
2.2 結構布置
本設計中柱距為3.6m。根據(jù)結構布置，本建筑平面均為雙向板。本建筑由于樓面活荷載較大，樓面板和屋面板厚度取120mm。
材料選用：
墻體：內(nèi)外墻均采用MU5加氣混凝土砌塊，M5混合砂漿，重度=6.5kN/m3。
窗：鋼塑門窗，=0.35kN/m2。
門：木門。
具體情況見結構布置圖2-1。
圖2-1結構平面布置圖
2.3 初估梁柱截面尺寸
2.3.1 按大跨度進行計算
縱向框架梁：h=(1/8~1/12)L= (1/8~1/12) ×3600=450~300
L—縱向柱距， 取h=450mm。
225mm~150mm，考慮抗震取b=250mm
橫向邊跨梁：h=(1/8~1/12)L= (1/8~1/12)×6600=825~550
L—縱向柱距， 取h=600mm。
300mm~200mm，取b=300mm
橫向中跨梁：取h=400mm，b=300mm
橫向次梁：取h=300mm，b=200mm
2.3.2 柱的截面尺寸
式中：
—根據(jù)抗震設防烈度為7度時取0.9。
β —邊柱取1.3，不等跨內(nèi)柱取1.25。
gE —各層的重力荷載代表值取14 kN/m2
F —柱的負荷面積，如圖2-2所示，
對于中柱為3.6(6.6/2+3.0/2)=17.28 m2，
對于邊柱為3.66.6/2=11.88 m2
圖2-2柱的負荷面積
邊柱Ac1 =67.20
中柱 Ac =93.99
如取柱截面為正方形，則邊柱和中柱的截面寬度分別為259mm、307 mm。初選柱的截面尺寸為：b×h=500mm×500mm。
其慣性矩=
3 框架計算簡圖及梁柱線剛度
3.1 確定框架計算簡圖
框架的計算單元如圖2-1所示，?、咻S的一榀框架計算。假定框架柱嵌固于基礎頂面框架梁與柱剛接，由于各層柱的截面尺寸不變，故梁跨等于軸線之間的距離。底層柱高從基礎頂面算至二層樓層，基頂?shù)臉烁吒鶕?jù)地址條件室內(nèi)外高差定為-1.00m，二層樓面標高為3.30m，故底層的為4.30 m，其余各層柱高樓面算至上一層樓面(即層高)故均為3.30米。由此給出框架計算簡圖如圖3-1所示。
3.2 框架梁柱的線剛度計算
混凝土C30，；
對于邊框架橫梁：==1/12×300×6003=5.4×109mm4
中框架橫梁：==1/12×300×4003=1.60×109mm4
現(xiàn)澆框架結構梁慣性矩為：
中框架梁，邊框架梁，線剛度
邊跨梁=3.68
中跨梁=3.20
底層柱=3.63
其余各層柱=4.73
令，則其余各層桿件的相對線剛度為：
i邊跨梁=0.78，i底層柱=0.77，i中跨梁=0.68
框架梁柱的相對線剛度如圖3-1所示。作為計算各節(jié)點桿端彎矩分配系數(shù)的依據(jù)。
圖3-1 結構計算簡圖
4 荷載計算
4.1 恒載標準值的計算
4.1.1 屋面
防水層：(剛性)40厚C30細石防水混凝土 0.04×25=1.0 kN/m2
防水層：(柔性)1.2厚三元乙丙橡膠卷材 0.4 kN/m2
找平層：15厚1：2.5水泥砂漿 0.3 kN/m2
找坡層：40厚水泥石灰砂漿3‰找坡 0.56 kN/m2
保溫層：80厚礦渣水泥 1.16 kN/m2
結構層：100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.10×25= 2.5 kN/m2
抹灰層：10厚混合沙漿 0.17 kN/m2
總計： 6.09 kN/m2
4.1.2 各層樓面
水磨石地面10mm面層
水磨石地面20mm水泥砂漿打底
水磨石地面素水泥漿結合層一道 0.65 kN/m2
結構層：120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.12×25= 3.0 kN/m2
抹灰層：10厚混合沙漿 0.17kN/m2
總計： 3.82 kN/m2
4.1.3 梁自重
邊跨橫梁b×h=300mm×600mm自重 (0.6-0.12)× 0.3×25 = 3.6kN/m
抹灰層：10厚混合砂漿 0.01×[(0.6-0.12)×2+0.3]×17=0.24 kN/m
總計： 3.84kN/m
縱梁b×h =250mm×450mm自重 (0.45-0.12)× 0.25×25 = 2.06 kN/m
抹灰層：10厚混合砂漿 0.01×[(0.45-0.12)×2+0.25]×17=0.17 kN/m
總計： 2.55kN/m
中跨橫梁b×h =300mm×400mm自重 (0.4-0.12)× 0.3×25 = 3.0 kN/m
抹灰層：10厚混合砂漿 0.01×[(0.4-0.12)×2+0.3]×17=0.14kN/m
總計 1.89 kN/m
次梁b×h =200mm×300mm自重 (0.3-0.12)× 0.2×25 = 3.0 kN/m
抹灰層：10厚混合砂漿 0.01×[(0.3-0.12)×2+0.20]×17=0.14kN/m
總計 1.89 kN/m
4.1.4 柱自重
b×h =500mm×500mm
柱自重 0.5× 0.5×25= 6.25 kN/m
抹灰層：10厚混合砂漿 0.01×0.5×4×17=0.34 kN/m
總計： 6.59kN/m
4.1.5 外縱墻自重
標準層
縱墻： 0.9×0.24×7=2.0 kN/m
鋼塑窗： 3.0×0.35=0.74 kN/m
貼瓷磚外墻面： (3.6-3.0)×0.6=0.9 kN/m
混合砂漿內(nèi)墻面： (3.6-3.0)×0.34=0.51 kN/m
總計 4.15 kN/m
底層
縱墻： (4.6-3.0-0.6-0.45)×0.24×7=2.436 kN/m
鋼塑窗： 3.0×0.35=0.74 kN/m
貼瓷磚外墻面： (3.6-3.0)×0.6=0.9 kN/m
混合砂漿內(nèi)墻面： (3.6-3.0)×0.34=0.51 kN/m
總計 4.59 kN/m
4.1.6 內(nèi)縱墻自重
標準層
縱墻： 3.0×0.19×7=2.793kN/m
鋼塑窗： 0.35×0.9=0.315kN/m
混合砂漿內(nèi)墻面： 3.0×0.34×2=1.428kN/m
總計 4.54 kN/m
4.1.7 內(nèi)隔墻自重
標準層
內(nèi)隔墻： 3.0×0.19×7=3.99kN/m
混合砂漿內(nèi)墻面： 3.0×0.34×2=2.04kN/m
總計 6.03kN/m
底層
內(nèi)隔墻： (4.6-0.6-0.45)×0.19×7=4.72 kN/m
混合砂漿內(nèi)墻面： (4.6-0.6-0.45)×2×0.34=2.41 kN/m
總計 7.13kN/m
4.1.8 女兒墻自重
女兒墻自重 0.7×0.25×18=3.15 kN/m
壓頂自重 0.1×0.25×25=0.63 kN/m
陶瓷錦磚外墻面 0.5×1.2×2+0.5×0.25=1.33 kN/m
合計 5.21 kN/m
4.1.9 山墻自重
縱墻： (3.3-0.7)×0.24×7=4.37 kN/m
貼瓷磚外墻面： (3.3-0.7)×0.6=1.56 kN/m
混合砂漿內(nèi)墻面： (3.3-0.7)×0.34=0.88 kN/m
總計 6.71 kN/m
4.2 活荷載標準值計算
4.2.1 屋面和樓面荷載標準值
根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009-2001)查得：
不上人的屋面： 0.5 kN/m2
樓 面：宿舍 1.5 kN/m2
走廊 2.0 kN/m2
廁所 2.0 kN/m2
4.2.2 雪荷載
=1.0×0.3=0.3 kN/m2
屋面或荷載與雪荷載不同時考慮，倆者中取大值
4.3 豎向荷載下框架受荷總圖
4.3.1 在A-B 及C-D軸內(nèi)
按雙向板計算
在B—C 軸內(nèi)：
按雙向板計算
4.3.2 在A-B 軸間框架梁
板傳至梁上的三角形或梯形荷載等效為均布荷載，荷載的傳遞示意圖如圖4-1所示。
圖4-1板傳荷載示意圖
屋面板傳遞荷載
恒載： 6.09×1.8×[1-2×(1.8/6.6)2+(1.8/6.6)3)]×2=19.1 kN/m
活載： 0.5×1.8×[1-2×(1.8/6.6)2+(1.8/6.6)3)]×2=1.57 kN/m
樓面板傳遞荷載
恒載： 3.82×1.8×[1-2×(1.8/6.6)2+(1.8/6.6)3)]×2=12.0 kN/m
活載： 1.5×1.8×[1-2×(1.8/6.6)2+(1.8/6.6)3)]×2=4.71 kN/m
梁自重： 3.84kN/m
在A- B 軸間框架梁均布荷載為：
屋面梁：恒載=梁自重+板傳荷載= 3.84+19.1=23.0kN/m
活載=板傳荷載=1.6 kN/m
樓面梁 恒載=梁自重+板傳荷載= 3.84+12.0=15.8kN/m
活載=板傳荷載=4.7kN/m
4.3.3 在B- C軸間框架梁
屋面板傳遞荷載
恒載： 6.09×(3/2)×5/8×2=11.4kN/m
活載： 0.5×(3/2)×5/8×2=0.94kN/m
樓面板傳遞荷載
恒載： 3.82×(3/2)×5/8×2=7.2kN/m
活載： 2.0×(3/2)×5/8×2=2.8 kN/m
梁自重： 1.89kN/m
在B- C 軸間框架梁均布荷載為
屋面梁 恒載=梁自重+板傳荷載= 1.89+11.4=13.3kN/
活載=板傳荷載=0.94 kN/m
樓面梁 恒載=梁自重+板傳荷載= 1.89+6.6=9.1kN/m
活載=板傳荷載=2.8kN/m
4.3.4 C-D軸間框架梁同A-B 軸間框架梁
4.3.5 A軸柱縱向集中荷載的計算
頂層柱：恒載=女兒墻自重+梁自重+板傳荷載
=5.21×3.6+2.55×(3.6-0.5)+3.84×(6.6-0.5)/2+6.09×(6.6/2-0.25) ×(3.6-0.30)=99.7kN
活載=板傳荷載= 0.5×(6.6/2-0.25) ×(3.6-0.30)=5.03kN
標準層柱：恒載=墻自重+梁自重+板傳荷載= 4.15×(3.6-0.5)+3.84×(6.6-0.5)/2 +3.82×
(6.6/2-0.25) ×(3.6-0.30)=63.0kN
活載=板傳荷載=2.0×(6.6/2-0.25) ×(3.6-0.30)=15.1kN
4.3.6 B軸柱縱向集中荷載的計算
頂層柱：恒載=梁自重(縱梁、橫梁)+板傳荷載
=2.55×(3.6-0.5)+3.84×(6.6-0.5)/2+1.89×(3.0-0.5)/2+6.09×[(6.6+3.0)/2-0.25]×(3.6-0.3)
=113.4kN
活載=板傳荷載=0.5×[(6.6+3.0)/2-0.25]×(3.6-0.3)=7.5kN
標準層柱：恒載=梁自重+板傳荷載
=2.55×(3.6-0.5)+3.84×(6.6-0.5)/2+1.89×(3.0-0.5)/2+3.82×[(6.6+3.0)/2-0.25]×(3.6-0.3)=79.3kN
活載=板傳荷載=2.0×[(6.6+3.0)/2-0.25]×(3.6-0.3)=22.5kN
C軸柱縱向集中荷載的計算與B軸柱的相同，軸柱縱向集中荷載的計算與A軸柱的相同?？蚣茉谪Q向荷載作用下的受荷總圖如圖4-2所示(圖中數(shù)值均為標準值)
圖4-2豎向受荷總圖(kN)
注：帶括號者表示活荷載
4.4 風荷載計算
作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點處的集中風荷載標準值見表4-1：
w=βZμSμZω0 本地區(qū)基本風壓為：w0=0.4
μZ— 風壓高度變化系數(shù)，地面粗糙度為C類
μS— 風荷載體型系數(shù)。根據(jù)建筑物的體型查的μS=1.3
βZ — 以為房屋總高度小于30米所以βZ=1.0
— 下層柱高
— 上層柱高，對頂層為女兒墻的2倍
B— 迎風面的寬度B=3.6m.
表4-1集中風荷載標準值
離地高度(Z/m)
μZ
βZ
μS
w0 (kN/m2 )
(m)
(m)
ωk
(kN)
19.8
0.74
1.0
1.3
0.4
3.3
1.6
66.60
16.2
0.74
1.0
1.3
0.4
3.3
3.3
75.43
13.2
0.74
1.0
1.3
0.4
3.3
3.3
60.34
9.9
0.74
1.0
1.3
0.4
3.3
3.3
45.26
6.6
0.74
1.0
1.3
0.4
3.3
3.3
30.17
3.3
0.74
1.0
1.3
0.4
3.75
3.3
16.11
4.5 水平地震作用
該建筑物的高度為20.5000米，以剪切變形為主，且質量和剛度沿高度均勻分布，故可采用底部剪力法計算水平地震作用。
4.5.1 重力荷載代表值的計算
屋面處重力荷載代表值=結構和構配件自重標準值+0.5×雪荷載標準值
樓面處重力荷載代表值=結構和構配件自重標準值+0.5×樓面活荷載標準值
其中結構和構配件自重取樓面上下各半層高范圍內(nèi)(屋面處取頂層的一半)的結構及構配件自重
4.5.1.1 屋面處重力荷載代表值標準值計算
G＇女兒墻=5.21×(50.4+15.2) ×2=650.2kN
屋面板結構層及構造層自重標準值：
G＇屋面板=6.09×[(3.6-0.3)×(6.6-0.25)×28+(3.0-0.25)×(3.6-0.3)×14]= 4347.0kN
G＇梁=3.84×(6.6-0.5)×30+1.89×(3.0-0.5)×15+2.55×(3.6-0.5)×56=1216.3kN
G＇柱=6.59×(3.3/2-0.18)×70=678.1kN
頂層墻重：
G＇墻=0.5×[4.15×(6.6-0.5) ×14]+0.5×[6.71×(6.6-0.5)×4]+0.5×[4.54×(6.6-0.5) ×13]
+0.5×[6.03×(6.6-0.5) ×13]+0.5×[4.15×(3.0-0.5) ×2]=688.5kN
=7580.1kN
4.5.1.2其余各層樓面處重力荷載標準值計算
G＇墻=[4.15×(6.6-0.5) ×14]+[6.71×(6.6-0.5)×4]+[4.54×(6.6-0.5) ×13]
+[6.03×(6.6-0.5) ×13]+[4.15×(3.0-0.5) ×2]=1377.1kN
G＇樓板=3.89×[(3.6-0.3)×(6.6-0.25)×28+(3.0-0.25)×(3.6-0.3)×14]= 2726.7kN
G＇梁=1216.3kN
G＇柱=6.59×(3.3-0.12)×70=1466.9kN
G＇標準層= G＇墻+ G＇樓板+ G＇梁+ G＇柱=6787.0kN
4.5.1.3 底層樓面處重力荷載標準值計算
G＇墻=1377.1×=1593.6kN
G＇樓板=3.89×[(3.6-0.3)×(6.6-0.25)×28+(3.0-0.25)×(3.6-0.3)×14]= 2726.7kN
G＇梁=1216.3kN
G＇柱=1466.9×=1697.6kN
G＇底層= G＇墻+ G＇樓板+ G＇梁+ G＇柱=7234.1kN
4.5.1.4 屋面雪荷載標準值計算
Q雪=q雪×s=0.3×(50.4×16.2)=244.9kN
4.5.1.5 樓面活荷載標準值計算
Q樓面=1.5×(50.4×16.2)=1224.7kN
4.5.1.6 總重力荷載代表值的計算
屋面處結構和構件自重+0.5×雪荷載標準值
=7580.1+0.5×244.9=7702.6kN
=樓面處結構和構件自重+0.5×活載標準值
=6787.0+0.5×1224.7=7399.3kN
底層樓面處：
=樓面處結構和構件自重+0.5×活載標準值
=7234.1+0.5×1224.7=7846.5kN
4.5.2 框架柱抗側移剛度和結構基本自震周期計算
4.5.2.1 橫向D值的計算
一.底層：
二.標準層：， ，
故橫向框架的側移剛度見表4－2
表4－2 橫向框架各層側向D值
構件名稱
頂層
A、D軸柱
0.78
0.280
20289
710110
B、C軸柱
1.45
0.421
30501
1067541
標準層
A、D軸柱
0.78
0.280
20289
710110
B、C軸柱
1.45
0.421
30501
1067541
首層
A、D軸柱
1.01
0.502
19760
691611
B、C軸柱
1.89
0.615
24190
846657
4.5.2.2 結構基本自振周期的計算
用假想頂點位移計算結構基本自振周期，計算過程見表4-3
表4-3假想頂點位移計算結果
層次
Gi(kN)
∑Gi(kN)
∑D(kN/m)
6
7702.6
7702.6
710110
0.011
0.192
5
7399.3
15101.9
1067541
0.014
0.181
4
7399.3
22501.3
710110
0.032
0.167
3
7399.3
29900.6
1067541
0.028
0.135
2
7399.3
37299.9
691611
0.054
0.107
1
7846.5
45146.4
846657
0.053
0.053
結構基本自振周期考慮非結構墻影響折減系數(shù)=0.6，則結構的基本自振周期為：
=1.7×0.6×=0.447s
4.5.2.3多遇水平地震作用計算
由于該工程所在地區(qū)抗震設防烈度為7度，場地為Ⅲ類，設計地震分組為第二組，由表查得
=0.85×45146.4=38374.5kN
由于，故
式中：— 阻尼調(diào)整系數(shù)相應的=1.0
γ —衰減指數(shù)，取0.9
縱向地震影響系數(shù)
==0.08
=0.08×38374.5=3070.0kN
頂部附加地震作用系數(shù)
，
不需要考慮頂部附加水平地震作用的影響，即頂部附加地震作用系數(shù)：
如圖4-3對于多質點體系，對于多質點體系結構底部總縱向水平地震作用標準值：
圖4-3樓層水平地震作用標準值
質點i的水平地震作用標準值，樓層地震剪力及數(shù)層層間位移的計算過程見表4-4
表4-4 Fi，Vi，的計算過程
層
(kN)
(m)
(kN)
Vi(kN)
6
7702.6
20.8
160214
565400
993.1
993.1
710110
0.0014
5
7399.3
17.5
129488
663.7
1656.8
1067541
0.0016
4
7399.3
14.2
105071
538.6
2195.4
710110
0.0031
3
7399.3
10.9
80653
413.4
2608.8
1067541
0.0024
2
7399.3
7.6
56235
288.2
2897.0
691611
0.0042
1
7846.5
4.3
33740
172.9
3070.0
846657
0.0036
樓層最大位移與樓層層高之比，滿足位移要求。
5 內(nèi)力計算
5.1 恒載作用下框架的內(nèi)力
恒荷載作用下框架受荷簡圖如圖4-2。
5.1.1 恒載作用下框架的彎矩計算
豎向荷載作用下的內(nèi)力一般可采用近似法，有分層法，彎矩二次分配法和迭代法。當框架為少層少跨時，采用彎矩二次分配法較為理想。這里豎向荷載作用下的內(nèi)力計算采用分層法。
豎向荷載作用下，框架的內(nèi)力分析除活荷載較大的工業(yè)與民用建筑?？梢圆豢紤]活荷載的不利布置，這樣求得的框架內(nèi)力，梁跨中彎距較考慮活載不利布置法求得的彎局偏低，但當活載占總荷載的比例較小時，其影響很小.若活荷載占總荷載的比例較大時，可在截面配筋時，將跨中彎距乘以1.1~1.2的較大系數(shù)。
恒荷載作用下的彎矩、剪力可按下面公式求得：
根據(jù)梁、柱相對線剛度，算出各節(jié)點的彎矩分配系數(shù):
節(jié)點處的彎矩分配系數(shù)按相對剛度比計算，如圖5-1所示。
圖5-1 A、B軸柱彎矩各層分配系數(shù)簡圖
5.1.1.1彎矩分配及傳遞
彎矩二次分配法比分層法作了更進一步的簡化。在分層法中，用彎矩分配法計算分層單元的桿端彎矩時，任一節(jié)點的不平衡彎矩都將影響到節(jié)點所在單元中的所有桿件。而彎矩二次分配法假定任一節(jié)點的不平衡彎矩只影響至與該節(jié)點相交的各桿件的遠端。因此可將彎矩分配法的循環(huán)次數(shù)簡化到一次分配、一次傳遞、再一次分配。
梁端柱端彎矩采用彎矩分配法計算。除底層柱外的其于各層柱的相對線剛度乘以0.9。用彎矩分配法計算每一個敞口單元的桿端彎矩，底層柱的傳遞系數(shù)為0.5，其余各層柱的傳遞系數(shù)為1/3。計算過程如表5-1所示：
表5-1 恒載作用下的框架彎矩內(nèi)力二次分配表
層
項目
上柱
下端
下柱
上端
邊梁
左側
邊梁右側
上柱
下端
下柱
上端
中跨
左側
6層
分配系數(shù)
0.536
0.464
0.330
0.382
0.287
彎矩值
-71.16
71.16
-6.93
分配值
38.17
32.98
-23.51
-24.56
-18.44
傳遞
-11.76
16.49
-9.22
分配值
6.31
5.45
-2.40
-2.78
-2.09
傳遞
-1.20
2.72
-1.04
分配值
0.64
0.56
-0.56
-0.64
-0.48
分配結果
45.12
-45.12
63.90
-27.98
-38.21
5層
分配系數(shù)
0.349
0.349
0.302
0.239
0.277
0.277
0.208
彎矩值
15.04
-49.07
49.07
-9.33
-4.71
分配值
11.88
11.88
10.27
-8.37
-9.69
-9.69
-7.28
傳遞
-4.19
5.13
-3.64
分配值
1.46
1.46
1.26
-0.36
-0.41
-0.41
-0.31
傳遞
-0.18
0.63
-0.16
分配值
0.06
0.06
0.05
-0.11
-0.13
-0.13
-0.10
分配結果
28.45
13.41
-41.85
0.00
45.99
-19.56
-10.24
-16.19
4層
分配系數(shù)
0.349
0.349
0.302
0.239
0.277
0.277
0.208
彎矩值
4.47
-49.07
49.07
-3.41
-4.71
分配值
15.57
15.57
13.46
-9.79
-11.33
-11.33
-8.51
傳遞
-4.89
6.73
-4.25
分配值
1.71
1.71
1.48
-0.59
-0.68
-0.68
-0.51
傳遞
-0.30
0.74
-0.26
分配值
0.10
0.10
0.09
-0.11
-0.13
-0.13
-0.10
分配結果
21.85
17.39
-39.24
0.00
46.04
-15.56
-12.14
-18.34
3層
分配系數(shù)
0.349
0.349
0.302
0.239
0.277
0.277
0.208
彎矩值
5.80
-49.07
49.07
-4.05
-4.71
分配值
15.11
15.11
13.06
-9.63
-11.15
-11.15
-8.37
傳遞
-4.82
6.53
-4.19
分配值
1.68
1.68
1.45
-0.56
-0.65
-0.65
-0.49
傳遞
-0.28
0.73
-0.24
分配值
0.10
0.10
0.08
-0.12
-0.13
-0.13
-0.10
分配結果
22.69
16.89
-39.58
0.00
46.02
-15.98
-11.93
-18.10
（續(xù)表） 表5-1 恒載作用下的框架彎矩內(nèi)力二次分配表
層
項目
上柱
下端
下柱
上端
邊梁
左側
邊梁右側
上柱
下端
下柱
上端
中跨
左側
2層
分配系數(shù)
0.349
0.349
0.302
0.239
0.277
0.277
0.208
彎矩值
5.63
-49.07
49.07
-3.98
-4.71
分配值
15.17
15.17
13.11
-9.65
-11.17
-11.17
-8.39
傳遞
-4.83
6.55
-4.19
分配值
1.68
1.68
1.46
-0.56
-0.65
-0.65
-0.49
傳遞
-0.28
0.73
-0.24
分配值
0.10
0.10
0.09
-0.12
-0.13
-0.13
-0.10
分配結果
22.58
16.95
-39.53
0.00
46.02
-15.93
-11.96
-18.13
1層
分配系數(shù)
0.368
0.314
0.318
0.249
0.288
0.217
0.246
彎矩值
5.65
-49.07
49.07
-3.99
-4.71
分配值
15.98
13.63
13.81
-10.06
-11.64
-8.74
-9.93
傳遞
-5.03
6.90
-4.96
分配值
1.85
1.58
1.60
-0.48
-0.56
-0.42
-0.48
傳遞
-0.24
0.80
-0.24
分配值
0.09
0.08
0.08
-0.14
-0.16
-0.12
-0.14
分配結果
23.57
15.28
-38.86
0.00
46.09
-16.35
-9.28
-20.46
0.349
0.349
0.302
0.239
0.277
0.277
0.208
柱底
彎矩值
5.09
-3.09
5.1.2 恒載作用下框架的梁端剪力和軸力計算
梁端剪力 V =Vq+Vm
式中：Vq----梁上均布荷載引起的剪力，取Vq=ql/2；
Vm----梁端彎矩引起的剪力，取Vm=∑M)/l。
柱軸力 N=V+P
式中：P----柱頂豎向集中荷載。
具體計算結果見表5-2，5-3，5-4。
表5-2 恒載作用下AB梁端剪力計算
層號
q
(kN/m)
l
m
ql/2
(kN)
∑M)/l
(kN)
VA= ql/2-∑M)/l
(kN)
VB= ql/2+∑M)/l
(kN)
6
22.95
6.1
69.99
-3.08
73.07
66.91
5
15.83
6.1
48.27
-0.09
48.35
48.18
4
15.83
6.1
48.27
-0.14
48.41
48.13
3
15.83
6.1
48.27
-0.13
48.40
48.13
2
15.83
6.1
48.27
-0.13
48.40
48.13
1
15.83
6.1
48.27
-0.15
48.42
48.12
表5-3 恒載作用下BC梁端剪力計算
層號
q
(kN/m)
l
m
ql/2
(kN)
∑M)/l
(kN)
VA= ql/2-∑M)/l
(kN)
VB= ql/2+∑M)/l
(kN)
6
13.31
2.5
16.64
0
16.64
16.64
5
9.05
2.5
11.32
0
11.32
11.32
4
9.05
2.5
11.32
0
11.32
11.32
3
9.05
2.5
11.32
0
11.32
11.32
2
9.