上航國際酒店客房部分土木工程畢業(yè)設計
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1、 建筑設計 建筑設計是在總體規(guī)劃的前提下,根據(jù)任務書的要求綜合考慮基地環(huán)境,使用功能,結構施工,材料設備,建筑經(jīng)濟及建筑藝術等問題。著重解決建筑物內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)調配合,內部和外表的藝術效果。各個細部的構造方式等。創(chuàng)造出既符合科學性又具有藝術的生產(chǎn)和生活環(huán)境。 建筑設計在整個工程設計中起著主導和先行的作用,除考慮上述各種要求以外,還應考慮建筑與結構,建筑與各種設備等相關技術的綜合協(xié)調,以及如何以更少的材料,勞動力,投資和時間來實現(xiàn)各種要求,使建筑物做到適用,經(jīng)濟,堅固,美觀,這要求建筑師
2、認真學習和貫徹建筑方針政策,正確學習掌握建筑標準,同時要具有廣泛的科學技術知識。 建筑設計包括總體設計和個體設計兩部分。 1. 設計任務 本設計的主要內容是,設計上航國際酒店客房部分,客房屬于居住類建筑。作為一個居住空間設計,要在平面規(guī)劃中自始至終遵循實用、功能需求和人性化管理充分結合的原則。在設計中,既結合客房需求和酒店管理流程,科學合理的劃分職能區(qū)域,。材料運用簡潔,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,能滿足酒店客房功能的需要.經(jīng)過精心設計,在滿足各種客房需要的同時,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. 2 設計要求 建筑法規(guī)、規(guī)范和一些相應
3、的建筑標準是對該行業(yè)行為和經(jīng)驗的不斷總結,具有指導意義,尤其是一些強制性規(guī)范和標準,具有法定意義。建筑設計除了應滿足相關的建筑標準、規(guī)范等要求之外,原則上還應符合以下要求: (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) 采用合理的技術措施; (4) 提供在投資計劃所允許的經(jīng)濟范疇內運作的可行性。 3 氣象條件 建設地區(qū)的溫度、濕度、日照、雨雪、風向、風速等是建筑設計的重要依據(jù),例如:炎熱地區(qū)的建筑應考慮隔熱、通風、遮陽、建筑處理較為開敞;在確定建筑物間距及朝向時,應考慮當?shù)厝照涨闆r及主要風向等因素。 4 地形、地質及地震烈度 基地的
4、地形,地質及地震烈度直接影響到房屋的平面組織結構選型、建筑構造處理及建筑體型設計等。 地震烈度,表示當發(fā)生地震時,地面及建筑物遭受破壞的程度。烈度在6度以下時,地震對建筑物影響較小,一般可不做抗震計算,9度以上地區(qū),地震破壞力很大,一般應尺量避免在該地區(qū)建筑房屋,建筑物抗震設防的重點時7、8、9度地震烈度的地區(qū)。 5 水文 水文條件是指地下水位的高低及地下水的性質,直接影響到建筑物基礎及地下室。一般應根據(jù)地下水位的高低及底下水位性質確定是否在該地區(qū)建筑房屋或采用相應的防水和防腐措施。 6建筑設計文件的內容及要求 建筑初步設計內容:繪制“3平2立1剖”:“3平”即1個底層平面圖,1個樓
5、層平面圖,加1個屋頂平面圖;“2立”指1個南側或北側立面圖,加1個東側或西側立面圖;“1剖”必須剖到樓梯。 建筑設計文件要求:以上圖紙均需達到施工圖深度,弄清建筑平面、立面和剖面之間的關系,熟悉建筑施工圖的表達方式及深度要求,掌握常用的建筑構造措施等。建議用2號圖繪制,繪圖比例、布局和張數(shù)自定,以表達清楚且符合制圖習慣為原則。 結構設計 第一章基本設計資料 1.1 設計資料 工程名稱:上杭客家緣國際酒店客房A1區(qū)設計 建設地點:福建上杭市 工程概況:共4層,底層高6.05m,其余層高4.4m。室內外高差
6、為0.45mm,底層室內設計標高0.000。 基本風壓:0.13kN/m2 基本雪壓:0.45kN/m2 抗震設防:按7度抗震設防烈度進行抗震設計,第一設計分組,地震加速度0.1g。 1.2 結構設計的一般原則 1.2.1 結構設計目的 工程設計是工程建設的首要環(huán)節(jié),是整個工程的靈魂。先進合理的設計對于改建、擴建、新建項目縮短工期、節(jié)約投資、提高經(jīng)濟效益起著關鍵作用,使項目達到安全、適用、經(jīng)濟、美觀的要求。因而建筑結構設計的基本目的就是要在一定經(jīng)濟條件下賦予結構以適當?shù)目煽慷?,使結構在預定的基準期內能滿足設計所預期的各種功能要求。 1.2.2 結構設計的一般原則 為了達
7、到建筑設計的基本目的,結構設計中應符合以下一般原則:符合設計規(guī)范;選擇合理的結構設計方案;減輕結構自重;采用先進技術。 1.3 結構選型 1.3.1 結構體系選型 對于一般多層民用建筑,根據(jù)使用和工藝要求、材料供應情況和施工技術條件,常選用的結構形式有混合結構、鋼筋混凝土框架結構和框架剪力墻結構等結構體系。 由于混合結構整體性差,難于滿足大空間的使用要求,而框架剪力墻結構多用于10—25層的高層建筑。而框架結構強度高、結構自重輕,可以承受較大樓面荷載,在水平作用下具有較大的延性。此外框架結構平面布置靈活,能設置大空間,易于滿足建筑功能要求。 故該五層辦公樓選用框架結構。
8、 1.3.2 框架施工方法 鋼筋混凝土框架結構按施工方法不同,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。 1.3.3 其他結構選型 1. 屋面結構:采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋形屋蓋,屋面板厚120mm。 2. 樓面結構:采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土肋形樓蓋,露面板厚120mm。 3. 樓梯結構: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。 5. 墻基礎:因持力層不太深,承載力高,采用自乘墻基大放腳。 6. 基礎:因基礎持力層不太深,地基承載力高,采用鋼筋混凝土柱下獨立
9、基礎。 第2章 結構布置及計算簡圖 2.1 簡化假定 建筑物是復雜的空間結構體系,要精確地按照三維空間結構來進行內力和位移分析十分困難。為簡化計算,對結構體系引入以下基本假定: (1). 在正常設計、正常施工和正常使用的條件下,結構物在設計基準期內處于彈性工作階段,其內力和位移均按彈性方法計算; (2). 樓面(或屋面)在自身平面內的剛度無限大,在平面外的剛度很小,可忽略不計。 2.2 計算單元 多層框架結構是由縱、橫向框架結構組成的空間結構體系,在豎向荷載作用下,各個框架之間的受力影響較小。本設計中
10、取KJ—2作為計算單元 ,如圖2—1所示: 2.3 計算簡圖 現(xiàn)澆多層框架結構設計計算模型是以梁、柱截面幾何軸線來確定,并認為框架柱在基礎頂面為固接,框架各節(jié)點縱、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。底層柱高從基礎頂面算至二層樓面,基礎頂面標高根據(jù)地質條件、室內外高差定為0.45m,二層樓面標高為4.4m,故底層柱高為7m。其余各層柱高為樓層高4.4m。由此可繪出框架計算簡圖,如圖2—2所示: 圖2—2 框架結構計算簡圖 2.4 梁柱截面尺寸及
11、慣性矩 多層框架結構是超靜定結構,在計算內力前必須先確定桿件的截面形狀、尺寸和慣性矩。 1. 初估構件截面尺寸及線剛度 (1)梁截面尺寸 AB梁 l=9000mm, 取h=800mm 取b=300mm 則取AB梁截面尺寸為:hb=300mm800mm BC梁l=2100mm, 考慮剛度因素,取 為方便施工,取 則取BC梁截面尺寸為:hb=300mm500mm CD梁 l=5000mm, 取h=600mm 取b=300mm 則取CD梁截面尺寸為:hb=300mm60
12、0mm 橫向次梁 l=9000mm 取h=700mm 取b=30mm 則取橫向次梁截面尺寸為: hb=300mm700mm (2). 柱截面尺寸 底層柱尺寸 按軸壓比要求計算,由公式 : 式中: ——軸壓比取0.9; ——軸壓比增大系數(shù),本設計取=1.2; 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——驗算截面以上樓層層數(shù)。 對于頂層
13、中柱: 如取柱截面為正方形,則其邊長為510.69。 根據(jù)以上計算結果,并考慮其他因素,本設計中所有柱子截面尺寸都取600mm600mm。 非計算單元的內梁截面尺寸初估方法如上,計算從略。 2. 框架梁、柱線剛度計算 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,減少框架側移。考慮這一有利因素,邊框架梁取,對中框架梁取。(為梁矩形截面慣性矩) AB梁: BC梁:
14、 CD梁: 柱: 底層 中間層 相對線剛度: 取則其余各桿件相對線剛度為: 梁: AB梁 BC梁 CD梁 底層柱 框架梁、柱的相對線剛度如圖2—3所示,將作為計算節(jié)點桿端彎矩分配系數(shù)的依據(jù)。 圖2—3 梁柱相對線剛度圖 第三章 重力荷載代表值的計算 3.1 恒載標準值計算 1. 屋面
15、 防水層(剛性):30mm厚C20細石混凝土防水 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 結構層:
16、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 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 結構層:120mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 0.12025 kN/m3=
17、3.00kN/m2 抹灰層:10mm厚混合砂漿 0.01017 kN/m3=0.17kN/m2 合計 3.82kN/m2 3. 各梁自重 AB梁 hb=300mm800mm 梁自重: 0.3(0.8-0.12)25 kN/m3=5.1kN/m 抹灰層:10mm厚混合砂漿 0.01(0.8-0.12+0.3/2) 217 kN/m3=0.28k
18、N/m 合計 4.60kN/m 橫向次梁 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 4.60kN/m BC梁 hb=30
19、0mm500mm 梁自重: 0.3(0.5-0.12)25 kN/m3=2.85kN/m 抹灰層:10mm厚混合砂漿 0.01(0.5-0.12+0.3/2) 217 kN/m3=0.18kN/m 合計 3.03kN/m CD梁 hb=300mm600mm 梁自重: 0.3(0.6-0.12)25 kN/m3
20、=3.0kN/m 抹灰層:10mm厚混合砂漿 0.01(0.6-0.12+0.3/2) 217 kN/m3=0.21kN/m 合計 3.21kN/m 4. 柱自重 hb=600mm600mm 柱自重: 0.60.625 kN/m3=9kN/m 抹灰層:10mm厚混合砂漿 0.01(0.6+0.6) 217 kN/m3=0.41kN/m 合計
21、 9.41kN/m 5. 外縱墻自重 標準層 縱墻: [(4.4-0.8)(9-0.5)-32.12] 0.248 kN=33.86kN 鋁合金窗(32.1): 32.120.35 kN=4.41kN 貼瓷磚外墻面: [4.4(9-0.6)-32.12] 0.5 kN=12.18kN 水泥粉刷內墻面: [4.4(9-0.6)-32.12] 0.3
22、6 kN=8.77kN 合計 59.85kN 底層 縱墻: [(6.05-0.8)(9-0.6)-32.12] 0.248 kN=60.48kN 鋁合金窗(1.51.5): 32.120.35 kN=4.41kN 貼瓷磚外墻面: [6.05(9-0.6)-32.12] 0.5 kN=19.11kN 水泥粉刷內墻面: [6.05(9-0.6)-32.12]
23、 0.36 kN=13.76kN 合計 84.00kN 6. 內縱墻自重 標準層 縱墻: [(4.4-0.8)(9-0.6)-0.92.12] 0.248 kN=.49.7kN 門(hb=0.92.1): 0.92.120.15 kN=0.65kN 粉刷墻面: [(4.4-0.8)(9-0.6)-0.92.12] 0.362 kN=18.63kN
24、 合計 68.99kN/m 底層
25、 縱墻: [(6.05-0..8)(9-0.6)-0.92.12] 0.248 kN=77.41kN 門(hb=0.92.1): 0.92.120.15 kN=0.65kN 粉刷墻面: [(6.05-0.8)(9-0.5)-0.92.12] 0.362 kN=27.17kN 合計
26、 105.23kN/m 7. 內隔墻自重 AB跨 標準層 墻重: (4.4-0.7)(9-0.6)0.28 kN=50.32kN 粉刷墻面: (4.4-0.7)(9-0.6) 0.362 kN=22.6kN 合計 72.92kN 底層 墻重: (7-0.7)(9-0.6)0
27、.28 kN=72.76kN 粉刷墻面: (6.05-0.7)(9-0.6) 0.362 kN=32.74kN 合計 105.50kN CD跨 標準層 墻重: (4.4-0.6)(5-0.6)0.28 kN=26.75kN 粉刷墻面: (4.4-0.7)(9-0.6) 0.362 kN=12.04kN 合計
28、 38.79kN 底層 墻重: (7-0.-0.6)(5-0.6)0.28 kN=45.06kN 粉刷墻面: (6.05-0.6)(5-0.6) 0.362 kN=17.27kN 合計 62.33kN 3.2 活荷載標準值計算 1. 屋面和樓面活荷載標準值 上人屋面:2.0kN/m2 樓面:辦公室:2.0kN
29、/m2 ;走廊:2.0kN/m2 2.雪荷載: 基本雪壓:0.45kN/m2 雪荷載標準值: 屋面活荷載和雪荷載不同時考慮,二者中取大值。 3.3 豎向荷載下框架受荷總圖 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3—1所示: 圖3--1 荷載傳遞示意圖 屋面板傳荷載: 1. A-B軸間框架梁 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: 5.38 kN/m AB軸間
30、框架梁均布荷載為: 屋面梁:恒載=梁自重+板傳荷載 = 5.38+23.7=29.04kN/m 活載=板傳荷載 =7.7kN/m 樓面梁:恒載=梁自重+板傳荷載 =5.38+14.72=20.1 活載=板傳荷載 =7.7kN/m 2. BC軸間框架梁均布荷載為: 梁自重: 3.03kN/m 屋面梁:恒載=梁自重 =3.03kN/m 活載=0 樓面梁:恒載=梁自重 =3
31、.03kN/m 活載=0 3. CD軸間框架梁均布荷載為: 屋面板傳荷載 恒載: 活載: 樓面板傳荷載: 恒載: 活載: 梁自重: 3.21kN/m CD軸間框架梁均布荷載為: 屋面梁:恒載=梁自重+板傳荷載 = 3.21+19.2=22.41kN/m 活載=板傳荷載 =6.25kN/m 樓面梁:恒載=梁自重+板傳荷載 =3.21+11.9=15.11kN/m
32、 活載=板傳荷載 =6.25kN/m 4.A軸柱縱向集中荷載的計算 頂層柱: 女兒墻自重(做法:墻高1100mm,混凝土壓頂100mm) 頂層柱恒載=女兒墻+縱梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳荷載 標準層柱恒載=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 5. B軸柱縱向集中荷載的計算 頂層柱恒載=縱梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳荷載 標準層柱恒載=內縱墻自
33、重+縱梁自重+板傳荷載+橫隔墻 標準層柱活載=板傳荷載 6、C軸柱縱向集中荷載的計算 頂層柱恒載=縱梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳荷載 標準層柱恒載=內縱墻自重+縱梁自重+板傳荷載+橫隔墻 標準層柱活載=板傳荷載 6. D軸柱縱向集中荷載計算 頂層柱恒載=女兒墻自重+外縱梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳荷載 標準層柱恒載=外縱墻自重+縱梁自重+板傳荷載+橫隔墻 標準層柱活載=板傳荷載 由上可作出框架在豎向荷載作
34、用下的受荷總圖,如圖3——2所示: 圖3——2 豎向荷載作用下受荷總圖 第四章 風荷載計算 4.1荷載計算 作用在屋面梁和摟面梁節(jié)點處的集中風荷載標準值: 為了簡化計算,通常將計算單元范圍內外墻面的分布荷載化為等量的作用于樓面的集中風荷載。 式中:基本風壓 ——風壓高度變化系數(shù)。因建設地點處于大城市郊區(qū),地面粗糙程度為B類; ——風荷載體型系數(shù),查表取=1.3; ——風振系數(shù)。由于結構高度小于30m,且高寬比19.25/32.2=0.59<1.
35、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——計算單元迎風面寬度(B=9m) 計算過程見表3——1 表4——1 風荷載標準值計算 層數(shù) 離地高度 4 19.25 1.0 1.3 0.825 0.13 4.4 2.4 4.27 3 14.85 1.0 1.3 0.74 0..13 4.4 4.4 4.95 2 10.45 1.0 1.3 0.74 0.13 4.4 4.4 4.95 1
36、 6.05 1.0 1.3 0.74 0.13 6.05 4.4 5.88 荷載作用如圖4-1所示 圖4--1 風荷載作用示意圖 4.2 風荷載側驗算 4.2.1. 側移剛度 見表3——2和表3——3 表4——2 橫向2—4層D值的計算 構件名稱 A軸柱 0.367 16724 B軸柱 0.542 24725 C軸柱 0.511 23311 D 軸柱 0.306 13960
37、 表4——3 橫向底層D值的計算 構件名稱 A軸柱 0.609 9244 B軸柱 0.740 11232 C軸柱 0.718 10899 D軸柱 0.559 8485 4.2.2 風荷載下框架位移計算 水平荷載作用下框架的層間側移可按下式計算: 式中: ——第j層的剪力; ——第j層所有柱的抗側剛度之和; ——第j層的層間位移。 第一層的層間位移值求出以后,就可以計算各樓板標高處的側移值的頂點側移值,各層樓板標高處的側移值應該是該層以下各層層間側移之和,頂點側移是
38、所有各層層間側移之和。 j層側移 頂點側移 框架在風荷載下側移的計算見表2——4,如下: 表2——4 框架在風荷載下側移計算 層號 4 4.27 4.27 78720 0.000057 0.000013 3 4.95 9.22 78720 0.000123 0.0000279 2 4.95 14.17 78720 0.000189 0.0000429 1 5.88 20.05 39860 0.000501 0.0000828 =0.00087 側移驗算: 層間最大側移
39、值為: 0.0000828<1/550,滿足要求 頂點側移 =0.00087m 且 u/H=1/7832<1/650,滿足要求 第五章地震荷載計算 5.1各樓層重力荷載代表值 根據(jù)《抗震規(guī)范》(GB50011—2001)第5.1.3條:頂層的荷載代表值包括:屋面荷載、50%的屋面雪荷載、頂層縱墻框架自重、頂層半層墻柱自重。 其它層重力荷載代表值包括:樓面恒載、50%樓面均布荷載、該層縱墻框架橫梁
40、自重、該層上下各半層柱及墻體自重。 各樓層重力荷載代表值Gi確定如下: 首層: 梁: G=95.38+3.215+3.869+3.032.1+5.3894=299.25kN 柱:G=9.41(0.54.4+0.56.05)4=49.17kN 墻:G=59.850.54+840.54+105.50.52+77.920.52+38.790.5+55.640.5 =518.34kN 板:G=16.193.82=553.52kN 門:G=0.92.10.153=0.97kN 活載:G=16.19250%=144.9kN 合計: 1583.7
41、6kN 標準層: 梁:G=95.38+3.215+3.869+3.032.1+5.3894=299.25kN 柱:G=9.414.4=41.4kN 墻:G=59.854+77.922+38.79=434.03kN 板:G=16.193.82=553.52kN 門:G=0.92.10.153=0.97kN 窗:G=4.414=17.61kN 活載:G=16.19250%=144.9 合計: 1491.68kN 頂層: 梁:G=95.38+3.215+3.869+3.032.1+5.3894=299.25kN 柱:G=9.41
42、4.40.54=82.81kN 墻:G=59.850.54+77.920.52+38.790.5+6.6792=337.03kN 板:G=16.196.15=891.14kN 門:G=0.970.5=0.485kN 窗:G=17.610.5=8.81kN 活載:G=16.19250%=144. 雪荷載:G=16.190.4550%=32.6kN 總計: 1797.03kN 5.2水平地震作用下框架內力合側移計算 5.2.1.質點重力荷載見圖4-1: 圖4-1 結構質點重力荷載(單位:
43、KN) 5.2.1.水平地震力作用下框架的側移驗算 按頂點位移法計算框架的自振周期 頂點位移法是求結構基本頻率的一種近似方法。將結構按質量分布情況簡化為無限質點的懸臂直桿,導出以直桿頂點位移表示的基頻公式。這樣,只要求出結構的頂點水平位移,就可以按下式求得結構的基本周期:結構頂點假想位移可以由下列公式計算,計算過程, 如表5-4: (4-1) (4-2) (4-3)
44、 (4-4) 式中: :基本周期調整系數(shù)。考慮填充墻對框架自振周期影響的折減系數(shù),框架結構取0.6—0.7,該框架取0.7。 :框架結構的頂點假想位移。在未求出框架的周期前,無法求出框架的地震力及位移,是將框架的重力荷載視為水平作用力,求得的假想框架頂點位移。然后由求出,再用求出框架結構的底部剪力。進而求出框架各層剪力和結構真正的位移。 :第i層第j跟柱的抗側移剛度; 表5-1 結構頂點的假想側移計算 層次 (KN) H 4 1828.34 19.25 78720 0.02 0.10
45、 3 1522.99 14.85 78720 0.02 0.08 2 1522.99 10.45 78720 0.02 0.06 1 1615.07 6.05 39860 0.04 0.04 按公式(5-4)計算基本周期T,其中Ut量綱為m,取 5.3樓層間位移驗算 根據(jù)《建筑設計抗震規(guī)范》(GB50011—2001)第5.1.2條規(guī)定,對于高度不超過40米,以剪切變形為主,且質量和剛度沿著高度方向分布比較均勻的結構,以及近似于單質點體系的結構,可以采用底部剪力法等簡化方法計算抗震作用。因此本框架采用底部剪力法計算抗震作用。 在Ⅱ類場地,8度
46、設防區(qū),設計地震分組為第二組情況下,由《建筑設計抗震規(guī)范》(GB50011—2001)表5.1.4—1和表5.1.4—2可查得: 結構的特征周期和水平地震影響系數(shù)最大值(7度,多遇地震作用)為: =0.35s =0.08 (1).結構總水平地震作用標準計算: (5-5) (5-6) (5-7) 式中: : 結構基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值;
47、:結構等效總重力荷載,多質點可取總重力荷載代表值的85%; :頂部附加水平地震作用; : 頂部附加地震作用系數(shù); :結構總水平地震作用標準值; :分別為質點i,j的計算高度; 對于多質點體系,結構底部縱向水平地震作用標準值: 各質點的水平地震作用按公式(5-6)計算: 將,,代入式: 各樓層地震剪力按: 計算: 各質點橫向水平地震作用,各樓層地震剪力及樓層間位移計算表 表5-2各質點橫向水平地震作用,各樓層地震剪力及樓層間位移計算表 層次 () (KN) (m) 4 1797.03 20.2 36300.01 86
48、455.45 120.38 120.38 78720 0.0015 3 1491.68 15.8 23568.54 86455.45 78.16 198.54 78720 0.0025 2 1491.68 11.4 17005.15 86455.45 56.39 254.93 78720 0.0032 1 1583.76 6.05 9581.75 86455.45 31.77 286.70 39860 0.0072 最大位移發(fā)生在第一層,其樓層最大位移與樓層高之比:,小于《建筑設計抗震規(guī)范》(GB50011—2001)第5.
49、5.1條規(guī)定的位移極限值[]=1/550滿足位移要求 第六章 框架內力計算 為簡化計算,考慮如下幾種單獨受荷情況: (1) 恒載滿布情況; (2) 活載滿布情況 (3) 風荷載作用(分左風和右風) (4) 地震作用(分左地震和右地震) 對于第(1)、(2)種情況,采用分層法計算;第(3)、(4)種情況,采用D值法計算。 6.1 恒載作用下的內力計算 在豎向荷載作用下框架內力采用分層法進行簡化計算,此時每層框架梁同上、下層柱組成基本計算單元。豎向荷載產(chǎn)生的梁端彎矩只在本層內進行彎矩分配,單位之間不再進行傳遞。 計算步驟如下: (1) 根據(jù)各桿件的線
50、剛度計算各節(jié)點桿端彎矩分配; (2) 計算豎向荷載作用下各跨梁的固端彎矩,并將各節(jié)點不平衡彎矩進行第一次分配; (3) 將所有桿端的分配彎矩向遠端傳遞; (4) 將個節(jié)點因傳遞彎矩而產(chǎn)生的不平衡彎矩進行第二次分配,使得各節(jié)點處于平衡狀態(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. 計算分配系數(shù) 說明:計算時除底層柱以外,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)按以下式計算: 式中: 為節(jié)點k第i根桿件的相對轉動剛度; 為節(jié)點k各桿件相對轉動剛度之和。 由于本榀框架結構、
51、受力對稱,在分層法計算時可取半結構進行計算。 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成節(jié)點不平衡彎矩,利用以下公式計算: 可求得各梁端彎矩,如表5——1和表5——2 表5——1 恒載作用下固端彎矩 AB跨 BC跨 CD跨 恒載 均布荷載Q 固端彎矩M 均布荷載Q 固端彎矩M 均布荷載Q 固端彎矩M 頂層 29.04kN/m 196.02kNm 3.03N/m 1.11kNm 22.4N/m 52.34kNm 1-3層 20.10kN/m 135.68kNm 3.03N/m 1.11kNm 15
52、.11N/m 52.34kNm 恒載作用下的彎矩圖,如圖5-1所示。 圖5——1 恒載作用下彎矩圖 根據(jù)彎矩和剪力的關系,可采用取隔離體的方法計算剪力: 式中: ,——簡支梁支座左端和右端剪力標準值(剪力取繞隔離體順時針轉動為正); ,——梁端彎矩標準值(以繞桿順時針轉為正,逆時針轉動為負)。 由此計算得出各桿件剪力如圖6——2所示: 圖5——2 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6——3所示: 圖6—
53、—3 恒載作用下軸力圖 6.2 活載作用下的內力計算 均布荷載按滿跨布置,計算方法同恒載。 活荷載作用下的固端彎矩計算 表6——2 活荷載作用下固端彎矩 AB跨 BC跨 CD跨 恒載 均布荷載Q 固端彎矩M 均布荷載Q 固端彎矩M 均布荷載Q 固端彎矩M 頂層 7.7kN/m 51.98kNm 0N/m 0kNm 6.25N/m 18.75kNm 1-3層 7.7kN/m 51.98kNm 0N/m 0kNm 6.25N/m 18.75kNm 作活載作用下彎矩圖,如圖6-4 圖6-4活載作用下彎矩圖 由M
54、圖可做出框架在活載作用下的剪力圖,如圖6-5 圖6--5活載作用下剪力圖 活荷載作用下柱的軸力圖,如圖6--6所示。 圖6--6 活載作用下柱軸力圖 6.3 風荷載作用下的內力計算 6.3.1. 計算方法 用D值法(改進的反彎點法)進行計算,其步驟為: (1) 求各柱反彎點處的剪力; (2) 求各柱反彎點高度; (3) 求各柱桿端彎矩和
55、梁端彎矩; (4) 求各柱軸力和梁剪力。 6.3.2. 第i層和第m柱所分配的剪力為: 其中,見表2——1。 6.3.3 反彎點位置計算 框架柱反彎點位置: 式中: ——反彎點高度,即反彎點到柱下端的距離; ——反彎點高度比,即反彎點高度與柱高的比值; ——計算層柱高; ——標準反彎點高度; ——上下梁線剛度變化時反彎點高度比修正值; 、——上、下層柱高變化時反彎點高度比修正值。 計算結果如表2——7所示: 表6——3(a) A軸框架柱反彎點位置
56、層號 h/m K y0 y1 y2 y3 y yh/m 4 4.4 1.16 0.37 0.00 0.00 0.00 0.37 1.61 3 4.4 1.16 0.45 0.00 0.00 0.00 0.45 1.98 2 4.4 1.16 0.47 0.00 0.00 0.05 0.52 2.27 1 7.0 1.84 0.55 0.00 0.00 0.00 0.55 3.85 表6——4(b) B軸框架柱反彎點位置 層號
57、h/m K y0 y1 y2 y3 y yh/m 4 4.4 2.37 0.42 0.00 0.00 0.00 0.42 1.83 3 4.4 2.37 0.47 0.00 0.00 0.00 0.47 2.05 2 4.4 2.37 0.50 0.00 0.00 0.00 0.50 2.20 1 7.0 3.76 0.55 0.00 0.00 0.00 0.55 3.85 表6——5C) C軸框架柱反彎點位置 層號 h/m K y0 y
58、1 y2 y3 y yh/m 4 4.4 2.09 0.40 0.00 0.00 0.00 0.40 1.76 3 4.4 2.09 0.45 0.00 0.00 0.00 0.45 1.98 2 4.4 2.09 0.50 0.00 0.00 0.00 0.50 2.2 1 7.0 3.32 0.55 0.00 0.00 0.00 0.55 3.85 表6——6(b) D軸框架柱反彎點位置 層號 h/m K y0 y1 y2 y3 y yh/m
59、 4 4.4 0.88 0.35 0.00 0.00 0.00 0.35 1.54 3 4.4 0.88 0.35 0.00 0.00 0.00 0.35 1.54 2 4.4 0.88 0.35 0.00 0.00 -0.02 0.33 1.45 1 7.0 1.4 0.47 0.00 -0.04 0.00 0.43 3.01 6.3.4. 左風作用下內力 框架柱的桿端彎矩和梁端彎矩按以下公式計算: 邊柱節(jié)點:
60、中柱節(jié)點: 則左風作用下框架內力計算如表6——7 表6——7 風荷載下A軸框架柱剪力和梁柱端彎矩計算 層號 4 4.27 78720 16724 0.21 0.907 1.61 2.53 1.46 2.53 3 9.22 78720 16724 0.21 1.959 1.98 4.74 3.88 6.20 2 14.17 78720 16724 0.21 3.010 2.27 6.41 6.83 10.29 1 20.05
61、 39860 9244 0.23 4.650 3.85 14.65 17.90 21.48 表6——8 風荷載下B軸框架柱剪力和梁柱端彎矩計算 層號 4 4.27 78720 24725 0.31 1.34 1.83 3.45 2.45 3.45 1.73 1.76 3 9.22 78720 24725 0.31 2.90 2.05 6.81 5.94 9.26 4.53 4.73 2 14.17 78720 24725 0
62、.31 4.45 2.20 9.97 9.79 15.73 7.69 8.04 1 20.05 39860 10899 0.27 5.48 3.85 17.27 21.11 27.06 23.32 24.37 表6——9 風荷載下C軸框架柱與梁端剪力 層號 4 4.27 78720 23311 0.21 1.34 1.83 3.45 2.45 3.45 1.73 1.76 3 9.22 78720 23311 0.21
63、2.90 2.05 6.81 5.94 9.26 4.53 4.73 2 14.17 78720 23311 0.21 4.45 2.20 9.97 9.79 15.73 7.69 8.04 1 20.05 39860 10899 0.27 5.48 3.85 17.27 21.11 27.06 23.32 24.37 表6—10 風荷載下D軸框架柱剪力和梁柱端彎矩計算 層號 4 4.27 78720 13960 0.18
64、 0.76 1.54 2.17 1.17 2.17 3 9.22 78720 13960 0.18 1.64 1.54 4.68 2.52 5.84 2 14.17 78720 13960 0.18 2.51 1.45 7.41 3.64 9.93 1 20.05 39860 8485 0.21 4.27 3.01 17.03 12.85 20.67 表6——11 風荷載下框架柱和梁端剪 層號 梁端剪力/KN 柱軸力/KN BC跨V CD跨V DE跨V
65、B軸Nb C軸 D軸 E軸Ne Vbc-Vcd Nc Vcd-Vde Nd 4 0.47 1.76 1.70 -0.47 -1.28 -1.28 0.06 25.46 1.70 3 1.19 4.69 4.55 -1.66 -3.49 -4.77 0.13 25.59 6.25 2 2.00 7.87 7.66 -3.66 -5.87 -10.64 0.20 25.80 13.91 1 4.98 18.91 15.16 -8.64 -13.93
66、 -24.57 3.75 29.55 29.07 注:軸力壓力為+,拉力為-。 6.4 地震作用下內力計算 計算方法同風荷載內力計算,用D值法,反彎點位置已由上面計算得知。 6.4.1框架各柱的桿端,梁端彎距計算 表6——12 地震荷載下A軸框架柱剪力和梁柱端彎矩計算 層號 4 120.38 78720 16724 0.21 25.57 1.61 71.35 41.18 71.35 3 198.54 78720 16724 0.21 42.18 1.98 102.07 83.52 143.25 2 254.93 78720 16724 0.21 54.16 2.27 115.36 122.9
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