【六層】3600平米左右框架教學(xué)樓（建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、計算書、任務(wù)書）

【六層】3600平米左右框架教學(xué)樓（建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、計算書、任務(wù)書）,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預(yù)覽點開可看。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預(yù)覽,需要原稿請自助充值下載,所見才能所得,請細心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 襄 樊 學(xué) 院 土 木 工 程 系 畢 業(yè) 設(shè) 計 V內(nèi) 容 摘 要本設(shè)計主要進行了結(jié)構(gòu)方案中橫向框架2、3、7、8軸框架的抗震設(shè)計。在確定框架布局之后，先進行了層間荷載代表值的計算,接著利用頂點位移法求出自振周期，進而按底部剪力法計算水平地震荷載作用下大小，進而求出在水平荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力）。接著計算豎向荷載（恒載及活荷載）作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，找出最不利的一組或幾組內(nèi)力組合。 選取最安全的結(jié)果計算配筋并繪圖。此外還進行了結(jié)構(gòu)方案中的室內(nèi)樓梯的設(shè)計。完成了平臺板，梯段板，平臺梁等構(gòu)件的內(nèi)力和配筋計算及施工圖繪制。關(guān)鍵詞： 框架 結(jié)構(gòu)設(shè)計 抗震設(shè)計 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、7、8. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.Keywords : frames, structural design, anti-seismic design目 錄第一章 ：工程概況 11.1 建筑地點、建筑類型、建筑介紹、門窗使用、地質(zhì)條件 11.2 框架結(jié)構(gòu)承重方案的選擇 21.3 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖 21.4 梁、柱截面尺寸的初步確定 3第二章 ：框架側(cè)移剛度的計算 42.1 橫梁、縱梁、柱線剛度的計算 42.2 各層橫向側(cè)移剛度計算 52.3 各層縱向側(cè)移剛度計算 6第三章 ：重力荷載代表值的計算 73.1 資料準備 73.2 重力荷載代表值的計算 8第四章 ：橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 94.1 橫向自振周期的計算 94.2 水平地震作用及樓層地震剪力的計算 104.3 多遇水平地震作用下的位移驗算 114.4 水平地震作用下框架內(nèi)力計算 12第五章 ：風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 135.1 風(fēng)荷載標準值 135.2 風(fēng)荷載作用下的水平位移驗算 145.3 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 15第六章 ：豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算166.1 計算單元的選擇確定166.2 荷載計算176.3 內(nèi)力計算186.4 梁端剪力和柱軸力的計算 196.5 橫向框架內(nèi)力組合 206.6 框架柱的內(nèi)力組合 216.7 柱端彎矩設(shè)計值的調(diào)整226.8 柱端剪力組合和設(shè)計值的調(diào)整23第七章 ：截面設(shè)計 247.1 框架梁247.2 框架柱 257.3 框架梁柱節(jié)點核芯區(qū)截面抗震驗算26第八章 ：樓板設(shè)計278.1 樓板類型及設(shè)計方法的選擇278.2 設(shè)計參數(shù)288.3 彎矩計算298.4 截面設(shè)計30第九章 ：樓梯設(shè)計319.1 設(shè)計參數(shù)319.2 樓梯板計算329.3 平臺板計算339.4 平臺梁計算34第十章 ：基礎(chǔ)設(shè)計3510.1 設(shè)計資料 3510.2 基礎(chǔ)截面確定 3610.3 基礎(chǔ)梁內(nèi)力計算 37結(jié)論 38致謝 39參考資料 40 襄 樊 學(xué) 院 土 木 工 程 系 畢 業(yè) 設(shè) 計 第 81 頁 第一章：工程概況 1.1 建筑地點：光州新區(qū)建筑類型：六層中學(xué)教學(xué)樓，框架填充墻結(jié)構(gòu)。建筑介紹：建筑面積約3600平方米，樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓板厚度取120mm，填充墻采用240mm厚的混凝土空心小砌塊。 地質(zhì)條件：經(jīng)地質(zhì)勘察部門確定，此建筑場地為三類近震場地，設(shè)防烈度為7 度。 1.2 框架結(jié)構(gòu)承重方案的選擇：豎向荷載的傳力途徑：樓板的均布活載和恒載經(jīng)連系梁梁間接或直接傳至主梁，再由主梁傳至框架柱，最后傳至地基。根據(jù)以上樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳力途徑，本教學(xué)樓框架的承重方案為橫向框架承重方案，這可使橫向框架梁的截面高度大，增加框架的橫向側(cè)移剛度，柱網(wǎng)布置見建筑平面圖。 1.3 框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖： 圖1-1 1.4 梁、柱截面尺寸的初步確定： 1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。本方案縱向框架梁h=（1/121/8）5000=416625mm,取h=500mm，截面寬度b=(1/31/2)500=160250mm,取b=250mm，可得縱梁的截面初步定為bh=250mm*500mm。橫向框架梁h=(1/121/8)*8260=6881032mm,取h=700mm,截面寬度 b=(1/31/2)*700=233350mm,取b=250,可得橫梁的截面初步定為 bh=250mm*700mm 2、框架柱的截面尺寸根據(jù)柱的軸壓比限值，按下列公式計算： （1）柱組合的軸壓力設(shè)計值N=Fg E n注：考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)。F按簡支狀態(tài)計算柱的負載面積。g E 折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可近似的取14KN/m2。n為驗算截面以上的樓層層數(shù)。（2）AcN/uNfc 注：uN 為框架柱軸壓比限值，本方案為二級抗震等級，查抗震規(guī)范可知取為0.8。 fc 為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，對C30，查得14.3N/mm2。3、計算過程：對于柱：N=Fg E n=1.325.92146=2830.464（KN） AcN/uNfc=2830.464103/0.8/14.3=227418.18（mm2） 取400mm600mm梁截面尺寸（mm）混凝土等級橫梁（bh）縱梁（bh）C25250500250700 表1-1柱截面尺寸（mm）層次混凝土等級bh1C304006002-6C25 表1-2第二部分：框架側(cè)移剛度的計算2.1 橫梁線剛度i b的計算：類別Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm） AB跨3.01042507005.4010982602.2510103.3810104.501010 BC跨3.01042504501.3310924001.6710102.5010103.341010 表2-1 縱梁線剛度i b的計算：類別Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）跨3.01044006005.410924003.8610105.7910107.711010其它跨3.01044006005.410982602.2510103.3810104.501010 表2-2 柱線剛度i c的計算：I=bh3/12層次hc（mm）Ec（N/mm2）bh（mmmm）Ic（mm4）EcIc/hc（Nmm）148503.01044006002.001101012.7710102-639003.01044006001.448101012.401010 表2-32.2 各層橫向側(cè)移剛度計算： (D值法)柱的側(cè)移剛度D計算公式：其中為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，為梁柱線剛度比，不同情況下，、取值不同。對于一般層： 對于底層： 由此可知，橫向框架梁的層間側(cè)移剛度為：層次123456頂Di（N/mm）92381072953076260076260076260076260066364 表2-4D1/D2=923810/7295300.7，故該框架為規(guī)則框架。2.3 各層縱向側(cè)移剛度計算：同理，縱向框架層間側(cè)移剛度為：層次123456頂層Di（N/mm）1035634935623942398942398942398942398103102 表2-5D1/D2=1035634/9356230.7，故該框架為規(guī)則框架。第三章：重力荷載代表值的計算3.1 資料準備：查荷載規(guī)范可?。?、 屋面永久荷載標準值（上人）30厚細石混凝土保護層 220.03=0.66KN/m2 三氈四油防水層 0.4 KN/m220厚礦渣水泥找平層 14.50.02=0.29 KN/m2150厚水泥蛭石保溫層 50.15=0.75 KN/m2120厚鋼筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m2V型輕鋼龍骨吊頂 0.25 KN/m2（二層9mm紙面石膏板、有厚50mm的巖棉板保溫層） 合計 5.35 KN/m2、1-5層樓面：木塊地面（加防腐油膏鋪砌厚76mm） 0.7 KN/m2120厚鋼筋混凝土板 250.12=3.0 KN/m2V型輕鋼龍骨吊頂 0.25 KN/m2 合計 3.95 KN/m2、屋面及樓面可變荷載標準值：上人屋面均布活荷載標準值 2.0 KN/m2樓面活荷載標準值 2.0 KN/m2屋面雪荷載標準值 SK=urS0=1.00.2=0.2 KN/m2 （式中ur為屋面積雪分布系數(shù)）、梁柱密度25 KN/m2 240mm厚的混凝土空心砌塊 5.5KN/m33.2 重力荷載代表值的計算：1、第一層：（1）、梁、柱：類別凈 跨（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）體 積（m3）數(shù) 量(根)單 重（KN）總 重（KN）橫梁8260250700251.171729.25497.252400250450250.1794.2538.25縱梁3000250500251.172829.25819.005000250400250.63415.7563.00 表3-1類別計算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）體 積（m3）數(shù) 量（根）單 重（KN）總 重（KN）柱3900400600251.7643644.11587.6 表3-2（2）、內(nèi)外填充墻重的計算： 橫墻： AB跨、CD跨墻：墻厚240mm，計算長度6500mm，計算高度3600-600=3000mm。 單跨體積：0.246.53=4.68m3 單跨重量：4.685.5=25.74KN 數(shù)量：17 總重：25.7417=437.58KN BC跨墻：墻厚240mm，計算長度1700mm，計算高度3600-600=3000mm。 單跨體積：（1.73-1.5*2.4）0.24=0.36m3 單跨重量：0.365.5=1.98KN 數(shù)量：2 總重：1.982=3.96KN 廁所橫墻：墻厚240mm，計算長度7200-2400=4800mm，計算高度3600-120=3480mm。 體積：0.244.83.48=4.009m3 重量：4.0095.5=22.0495KN 橫墻總重：437.58+3.96+22.0495=463.5895KN 縱墻： 跨外墻：單個體積：（6.53.0）-（1.82.12） 0.24=2.8656 m3數(shù)量：12總重：2.8656125.5=189.1296KN 廁所外縱墻：體積：6.53.0-1.82.1=15.72 m3總重：15.725.5=86.46KN 樓梯間外縱墻：體積：3.53.0-1.82.1=6.72 m3總重：6.725.5=36.96KN 門衛(wèi)外縱墻： 體積：3.53.0-1.22.4=7.62m3總重：7.625.5=41.91KN 內(nèi)縱墻：單個體積：(6.53.0-1.22.4*2) 0.24=13.74m3 單個重量：13.745.5=75.57KN數(shù)量：12總重：75.5712=906.84KN 廁所縱墻：單個體積：0.24（3.6-0.12）4.93=4.1175m3 單個重量：4.11755.5=22.6463KN數(shù)量：2總重：22.64632=45.2926KN 正門縱墻：總重：（1.86.5-1.82.1）0.245.5=10.4544KN 縱墻總重：189.1296+86.46+36.96+41.91+906.84+45.2926+10.4544=1317.0466KN（3）、窗戶計算（鋼框玻璃窗）： 走廊窗戶：尺寸：1800mm2100mm 自重：0.4KN/m2 數(shù)量：26 重量：1.82.10.426=39.312KN 辦公室窗戶：尺寸：1500mm2100mm 自重：0.4KN/m2 數(shù)量：2重量：1.52.10.42=2.52KN 總重：39.312+2.52=41.832KN（4）、門重計算： 木門：尺寸：1200mm2400mm 自重：0.15KN/m2 數(shù)量：26.25 重量：1.22.40.1526.25=11.34KN 鐵門：尺寸：6500mm3000mm 自重：0.4KN/m2 數(shù)量：0.5重量：6.53*0.40.5=3.9KN 總重：11.34+3.9=15.24KN（5）、樓板恒載、活載計算（樓梯間按樓板計算）： 面積：48.441613+117.4176+30.24=777.3984（m2） 恒載：3.95777.3984=3070.7237KN 活載：2.0777.3984=1554.7968KN一層重力荷載代表值G1=G 恒+0.5G活=（497.25+38.25）1.05+（819+63）1.05+1587.61.05+463.5895+1317.0466+41.832 +15.24+（3070.7237+1554.7968）0.5 =9618.5836KN注：梁柱剩上粉刷層重力荷載而對其重力荷載的增大系數(shù)1.05。2、第二層：（1）、梁、柱橫梁：AB跨：300mm600mm 29.25KN18根=526.5KNBC跨：250mm400mm 4.25KN9根=38.25KN 縱梁：819+63=882KN 柱： 類別計算高度（mm）截 面（mm）密 度（KN/m3）體積（m3）數(shù) 量（根）單 重（KN）總 重（KN）柱3900400600251.5213638.0251368.9 表3-3（2）、內(nèi)外填充墻重的計算：橫墻總重：463.5895KN縱墻： 比較第二層縱墻與第一層的區(qū)別有： 大廳：一層有鐵門 二層有內(nèi)墻。 比較異同后，可得第二層縱墻總重為： 1317.0466+（3.06.55-21.82.1）0.245.5-3.9+（1.56.55-1.51.2）0.245.5+（1.53.55-1.51.2）0.245.5 =1317.0466+15.9588-3.9+10.593+4.653 =1344.3514KN（3）、窗戶計算（鋼框玻璃窗）： 第一類：尺寸：1800mm2100mm 自重：0.4KN/m2 數(shù)量：29 重量：1.82.10.429=43.848KN 第二類：尺寸：1500mm2100mm 自重：0.4KN/m2 數(shù)量：2重量：1.52.10.42=2.52KN 總重：43.848+2.52=46.368KN（4）、門重計算： 木門：尺寸：1200mm2400mm 自重：0.15KN/m2 數(shù)量：27.25 重量：1.22.40.1527.25=11.772KN（5）、樓板恒載、活載計算（樓梯間按樓板計算）： 面積：777.3984+11.166.96=855.072（m2） 恒載：3.95855.072=3377.5344KN 活載：2.0855.072=1710.144KN二層重力荷載代表值為G2=G 恒+0.5G活=（526.5+38.25）1.05+8821.05+1368.91.05+463.5895+1344.3514+46.368 +11.772+（3377.5344+1710.144）0.5 =9910.1918KN注：梁柱剩上粉刷層重力荷載而對其重力荷載的增大系數(shù)1.05。三到五重力荷載代表值為：G3-5=9910.1918-10.593-4.653+（3.010.1-21.22.4）0.245.5=9927.3386KN3、第六層重力荷載代表值的計算：橫梁：526.5+38.25=564.75KN 縱梁：882KN 柱：計算高度：2100mm截面：650mm650mm數(shù)量：36總重：0.650.652.12536=798.525KN 橫墻：463.5895/2=231.7948KN 縱墻：（1344.3514+32.3928-10.593-4.653）/2=680.7491KN 窗重：46.368/2=23.184KN 木門重：門高2400mm，計算高度為門的1500mm以上，故系數(shù)=（2.4-1.5）/2.4=3/8則木門重：11.7723/8=4.4145KN 屋面恒載、活載計算： 恒載：855.0725.35=4574.6352KN 活載：855.0722.0=1710.144KN 雪載：855.0720.2=171.0144KN六層重力荷載代表值為 G6=G 恒+0.5G活=（564.75+882+798.525）1.05+231.7948+680.7491+23.184+4.4145+4574.6352 +（1710.144+171.0144）0.5 =9753.4748KN 注：梁柱剩上粉刷層重力荷載而對其重力荷載的增大系數(shù)1.05。5、頂端重力荷載代表值的計算：橫梁：29.252=58.5KN縱梁：15.752=31.5KN柱：38.0254=152.1KN橫墻：25.742=51.48KN縱墻：（3.03.55-1.22.4）0.245.5+（3.03.55-1.82.1）0.245.5=19.3248KN 木門：1.22.40.15=0.432KN 窗：1.82.10.4=1.512KN 樓板恒載、活載計算： 面積：4.27.2=30.24m2 恒載：30.245.35=161.784KN活載：30.242.0=60.48KN 雪載：30.240.2=6.048KN頂端重力荷載代表值為G頂=G 恒+0.5G活=58.5+31.5+51.48+19.3248+152.1+0.432+1.512+161.784+(60.48+6.048) 0.5 =543.1608KN集中于各樓層標高處的重力荷載代表值G i的計算結(jié)果如下圖所示：第四章：橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 4.1橫向自振周期的計算： 橫向自振周期的計算采用結(jié)構(gòu)頂點的假想位移法。 按式Ge=Gn+1（1+3h1/2/H）將突出房屋重力荷載代表值折算到主體結(jié)構(gòu)的頂層，即：Ge=543.16081+33.6/（3.65+4.7）=650.8153（KN） 基本自振周期T1（s）可按下式計算： T1=1.7T （uT）1/2注：uT假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值Gi作為水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂點位移。T結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，取0.6。uT按以下公式計算：VGi=Gk（u）i= VGi/D ij uT=（u）k注：D ij 為第i層的層間側(cè)移剛度。（u）i為第i層的層間側(cè)移。（u）k為第k層的層間側(cè)移。 s為同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移計算過程見下表，其中第六層的Gi為G6和Ge之和。結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移計算層次Gi（KN）VGi（KN）D i（N/mm）ui（mm）ui（mm）610404.290110404.290176260013.641265.98959927.338620331.628776260026.661252.68549927.338630258.967376260039.679225.68539927.338640186.305976260052.696186.00629910.191850096.497772953068.670133.3119618.583659715.081392381064.64064.64 表4-1T1=1.7T （uT）1/2 =1.70.6(0.265989)1/2=0.526(s) 4.2 水平地震作用及樓層地震剪力的計算：本結(jié)構(gòu)高度不超過40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計算水平地震作用，即：1、結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值GeqGeq=0.85Gi=0.85（9618.5836+9910.1918+9927.33863+9753.4748+543.1608）=50666.3128（KN） 2、計算水平地震影響系數(shù)1查表得二類場地近震特征周期值Tg=0.30s。查表得設(shè)防烈度為7度的max=0.081=（Tg/T1）0.9max =（0.3/0.526）0.90.08 =0.0965 3、結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標準值FEkFEk=1Geq =0.096550666.3128 =4890.5658（KN）因1.4Tg=1.40.3=0.42sT1=0.526s，所以應(yīng)考慮頂部附加水平地震作用。頂部附加地震作用系數(shù)n=0.08T1+0.07=0.080.526+0.07=0.1121 F6=0.11214890.5658=548.2324KN各質(zhì)點橫向水平地震作用按下式計算：Fi=GiHiFEk（1-n）/（GkHk） =4342.333（KN）地震作用下各樓層水平地震層間剪力Vi為 Vi=Fk（i=1，2，n）計算過程如下表：各質(zhì)點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表層次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KNm）GiHi/GjHjFi（KN）Vi（KN）25.85543.160813959.230.01773.82073.820624.359753.4748221403.880.2691168.0881241.908520.459927.3386189612.170.230998.7372240.645416.559927.3386153873.750.187812.0163052.662312.659927.3386118135.330.143620.9543673.61528.759910.191882254.590.100434.2334107.84814.859618.583645207.340.055238.8284346.676824446.29 表4-2 各質(zhì)點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見下圖： （具體數(shù)值見上表）4.3 多遇水平地震作用下的位移驗算：水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移（u）i和頂點位移u i分別按下列公式計算：（u）i = Vi/D iju i=（u）k各層的層間彈性位移角e=（u）i/hi，根據(jù)抗震規(guī)范，考慮磚填充墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值e1/550。計算過程如下表：橫向水平地震作用下的位移驗算層次Vi（KN）D i（N/mm）（u）i （mm）ui（mm）hi（mm）e=（u）i /hi61241.9087626001.62923.72336001/221052240.6457626002.93822.09436001/122543052.6627626004.00319.15636001/89933673.6157626004.81715.15336001/74724107.8487295305.63110.33636001/63914346.6769238104.7054.70547001/999 表4-3由此可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第二層，1/63930m；地面粗糙類別為C類；風(fēng)振系數(shù)：Z=1+Hi/H3/Z 層次123456Hi（第i層距離室外地面的高度）4.858.7512.6516.5520.4524.35 表5-1H總=24.35mm B11.6m H/B2查表：脈動影響系數(shù)=0.59 離地面高度（m）z4.858.7512.6516.5520.4524.35風(fēng)壓高度系數(shù)Z0.500.630.730.810.870.93 表5-2結(jié)構(gòu)基本周期：T=（0.080.1）n. 取T=0.9，0 =0.36kN/m20T2=0.3630.62=0.29 查表得：脈動增大系數(shù)=1.2725Z=1+Hi/H3/Z z4.858.7512.6516.5520.4524.35Z1.221.281.341.391.451.49 表5-3查表得：風(fēng)載體型系數(shù)：迎風(fēng)面為1.0；背風(fēng)面為-0.5S=1.5 k=ZSZ0結(jié)構(gòu)高度H=26.7530m,故取Z=1.0, S=1.3 z4.858.7512.6516.5520.4524.35k0.330.440.530.610.680.75 表5-4轉(zhuǎn)化為集中荷載（受荷面與計算單元同） 其中，A為一榀框架各層節(jié)點的受風(fēng)面積，取上層的一半和下層的一半之和，頂層取到女兒墻頂，底層只取到下層的一半。注意底層的計算高度應(yīng)從室外地面開始取6層： FW9K=0.7533.63（1.2+2.9/2）=7.15KN5層： FW8K=3.632.930.68=7.09KN4層： FW7K=3.632.930.61=6.36KN3層： FW6K=3.632.930.53=5.53KN2層： FW5K=3.632.930.44=4.59KN1層： FW4K=3.630.333（2.9+4.2）42=4.21 KN 第六章：豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算（橫向框架內(nèi)力計算）6.1 計算單元的選擇確定：取軸線橫向框架進行計算，如下圖所示： 圖6-1直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影所示。計算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點上。 6.2 荷載計算：1、恒載作用下柱的內(nèi)力計算：恒荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖所示： 圖6-2（1）、對于第6層，q1、q1，代表橫梁自重，為均布荷載形式。q1=0.30.625=4.5 KN/mq1，=0.250.425=2.5KN/mq2、和q2，分別為屋面板和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。q2=5.353.6=19.26 KN/mq2，=5.351.8=9.63 KN/mP1、P2分別由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括主梁自重、連系梁自重、樓板重等重力荷載，計算如下：P1=（3.62.4/2）2+（2.4+7.2）1.8/2 5.35+4.57.2+0.20.4257.2=132.95 KNP2=（3.62.4/2）2+（2.4+7.2）1.8/2+（2.7+3.6）21.2/2 5.35+4.57.2+0.20.4257.2=173.39 KN （2）、對于2-5層， 包括梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載，其它荷載的計算方法同第6層。 q1=4.5+0.243.05.5=8.46 KN/mq1，=0.250.425=2.5KN/mq2、和q2，分別為樓面板和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。q2=3.953.6=14.22 KN/mq2，=3.951.8=7.11 KN/m外縱墻線密度 （7.23.0-1.82.12）0.245.5+21.82.10.4/7.2=2.99 KN/mP1=（3.62.4+9.60.9）3.95+（4.5+2.99）7.2+0.20.4257.2=130.28 KNP2=（3.62.4+9.60.9+6.31.2）3.95+8.467.2+0.150.3257.2=167.13 KN（3）、對于第1層，柱子為400mm600mm，其余數(shù)據(jù)同2-5層，則q1=4.5+0.243.05.5=8.46 KN/mq1，=0.250.425=2.5KN/mq2、和q2，分別為樓面板和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。q2=3.953.6=14.22 KN/mq2，=3.951.8=7.11 KN/m外縱墻線密度 （7.23.0-1.82.12）0.245.5+21.82.1*0.4/7.2=2.99 KN/mP1=（3.62.4+9.60.9）3.95+（4.5+2.99）7.2+0.20.4257.2=130.28 KNP2=（3.62.4+9.60.9+6.31.2）3.95+8.467.2+0.20.4257.2=167.13 KN2、活載作用下柱的內(nèi)力計算： 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖所示： 圖6-3（1）、對于第6層，q2=2.03.6=7.2 KN/mq2，=2.01.8=3.6 KN/mP1=（3.62.4+9.60.9）2.0=34.56 KNP2=（3.62.4+9.60.9+6.31.2）2.0=49.68 KNP3=（3.62.4+9.60.9）2.0=34.56 KN同理，在屋面雪荷載的作用下：q2=0.23.6=0.72 KN/mq2，=0.21.8=0.36 KN/mP1=（3.62.4+9.60.9）0.2=3.456 KNP2=（3.62.4+9.60.9+6.31.2）0.2=4.968 KN（2）、對于第2-5層，q2=2.03.6=7.2 KN/mq2，=2.01.8=3.6 KN/mP1=（3.62.4+9.60.9）2.0=34.56 KNP2=（3.62.4+9.60.9+6.31.2）2.0=49.68 KN （3）、對于第1層， q2=2.03.6=7.2 KN/mq2，=2.01.8=3.6 KN/mP1=（3.62.4+9.60.9）2.0=34.56 KNP2=（3.62.4+9.60.9+6.31.2）2.0=49.68 KN將計算結(jié)果匯總?cè)缦聝杀恚?橫向框架恒載匯總表層次q1（KN/m）q1，（KN/m）q2（KN/m）q2，（KN/m）P1（KN）P2（KN）M1（KNm）M2（KNm）64.52.519.269.63132.95173.3923.2730.342-58.462.514.227.11130.28167.1322.8029.2518.462.514.227.11130.28167.1326.0633.43 表6-1 注：表中括號內(nèi)數(shù)值對應(yīng)于屋面雪荷載作用情況。3、恒荷載作用下梁的內(nèi)力計算： 恒荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖所示： 圖6-4等效于均布荷載與梯形、三角形荷載的疊加。=a/l=2.4/7.2=1/3（1）、對于第6層， -MAB=q1l21/12+q2l21（1-22+3） =4.57.22/12+19.267.221-2（1/3）2+（1/3）3/12 =32.83（KN*m） -MBC=q1，l22/12+5q2，l22/96 =2.52.42/12+59.63*2.42/96 =4.09 （KNm）（2）、對于第1-5層， -MAB=q1l21/12+q2l21（1-22+3） =8.467.22/12+14.227.221-2（1/3）2+（1/3）3/12 =28.09（KNm） -MBC=q1，l22/12+5q2，l22/96 =2.52.42/12+57.112.42/96 =3.33 （KNm）4、活荷載作用下梁的內(nèi)力計算： 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如下圖所示： 圖6-5-M對于第1-6層， -MAB=q2l21（1-22+3） =7.27.221-2（1/3）2+（1/3）3/12 =5.62（KNm） -MBC= 5q2，l22/96 =53.62.42/96 =1.08 （KNm）6.3 內(nèi)力計算：梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計算，彎矩計算如下圖所示：上柱下柱左梁右梁下柱上柱0.7340.2660.4260.574-32.8336.9260.00618.2914.54-17.39-23.435.031.881.75-6.910.00-3.85-3.062.202.960.0019.47-19.4727.38-27.380.4220.4230.2540.270.3650.365-28.0931.4210.0610.067.98-10.22-13.82-13.8259.145.031.361.27-6.91-11.72-5.56-5.56-4.414.696.346.3413.649.52-23.1633.60-14.40-19.200.4220.4230.2540.270.3650.365-28.0931.424310.0610.067.98-10.22-13.82-13.825.035.031.361.27-6.91-6.91-4.09-4.09-3.243.394.584.5810.9911.00-21.9932.30-16.15-16.150.4220.4230.2540.270.3650.365-28.0931.4210.0610.067.98-10.22-13.82-13.8225.036.031.361.27-4.45-6.91-4.45-4.45-3.532.723.683.6810.6311.64-22.2831.64-14.59-17.050.4180.4380.2520.3260.4390.235-28.0931.4212.056.439.61-12.35-16.62-8.9015.031.621.52-6.91-2.85-1.52-2某 教 學(xué) 樓 框 架 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計專業(yè)：土木工程姓名：羅葵葵學(xué)號：03121127指導(dǎo)教師：吳剛 襄樊學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 課 題 名 稱 光州新區(qū)第一中學(xué)教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué) 生 姓 名 羅 葵 葵 入 學(xué) 年 月 2003 年9月 導(dǎo)師姓名、職稱 吳 剛 所 在 院、系 土 木 工 程 系 學(xué) 科、專 業(yè) 土 木 工 程 2007年3月20日說 明一、畢業(yè)設(shè)計開題報告是學(xué)生開展學(xué)位論文工作的重要環(huán)節(jié),開題報告一般于第八學(xué)期進行，完成時間最遲不能超過第八學(xué)期第五周。二、開題報告評議小組由3-5名講師以上職稱的教師組成。評議小組設(shè)秘書一人，協(xié)助組織和處理評議事宜，并做好詳細記錄，記錄由各系部作為原始材料保存?zhèn)洳?。三、本開題報告第13部分均可另加附頁。四、本開題報告一式三份，學(xué)生、指導(dǎo)老師、系部各留一份一、立論依據(jù)（所選課題的科學(xué)意義和應(yīng)用前景，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，主要參考文獻目錄）：1、所選課題的研究意義和應(yīng)用前景新型人才的培養(yǎng)需要新的教育設(shè)施，教學(xué)場所是教育得以進行的載體?，F(xiàn)代教育重視素質(zhì)教育，因此，教學(xué)樓的設(shè)計應(yīng)該充分考慮為學(xué)生提供多功能的學(xué)習(xí)場所及與現(xiàn)代教育模式相適應(yīng)的教學(xué)設(shè)備。 世紀的教學(xué)模式不僅呈現(xiàn)高度信息化、電子化的特征，同時在教學(xué)過程上也有較大 的改變。學(xué)生獲取知識不再主要依靠教師課堂講授，而從多方面吸取“營養(yǎng)”，除教師外，書籍資料、信息網(wǎng)絡(luò)、同學(xué)間交流，甚至報紙、雜志電視，都是學(xué)生獲得知識的源泉。因此，世紀的教學(xué)場所，也不是簡單地裝上現(xiàn)代化設(shè)備就可以滿足需要的。要適應(yīng)新教學(xué)需要就應(yīng)該提供相應(yīng)的功能空間，以教學(xué)樓為例，傳統(tǒng)的教室“一統(tǒng)天下”的狀況應(yīng)相應(yīng)改變。教學(xué)樓中要擁有多種空間，以便于學(xué)生多渠道獲取知識。教室、資料室和教師辦公室在現(xiàn)代學(xué)生學(xué)習(xí)過程中地位同等重要；中庭、內(nèi)街、休息角、交流區(qū)、室外平臺走廊等便于人際交流的多功能空間，不僅僅是提供休息的場所，也是學(xué)生相互交流的地方，這里有同專業(yè)不同年級的縱向交流，也有同年級不同專業(yè)的橫向交流，來自不同知識體系的思想在這里撞擊產(chǎn)生“火花”，不少發(fā)明創(chuàng)造往往就來自與人的閑談之中，行為方式的改變會引起建筑功能的調(diào)整，而建筑功能的變化也必然會導(dǎo)致整個建筑由內(nèi) 而外的變革。因此，世紀的教學(xué)樓正在向能提供多種信息傳遞方式的智能化教學(xué)樓方向發(fā)展。2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)是為建筑物提供安全可靠、經(jīng)久耐用、節(jié)能節(jié)材的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業(yè)化水平密切相關(guān)，對發(fā)展新技術(shù)、新材料，提高機械化水平、自動化水平有著重要的促進作用。 目前國內(nèi)為了實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化，提高人民的科學(xué)文化素質(zhì)，改善學(xué)習(xí)環(huán)境，教學(xué)樓的設(shè)計應(yīng)考慮設(shè)計的標準化、現(xiàn)代化與多功能化，材料構(gòu)件的工廠化，施工機械化等方面的要求。由于我國幅員遼闊，地區(qū)環(huán)境有較大的區(qū)別，在推行教學(xué)樓建筑的工業(yè)化的同時，也要因地制宜，就地取材。充分利用當?shù)噩F(xiàn)有的各種有利條件，盡快增加各地叫系設(shè)施的規(guī)模與數(shù)量。此外，在教學(xué)投資渠道和管理體制等方面也需要進行深入改革。最終做到“適用，經(jīng)濟，堅固，美觀”的完美結(jié)合。 而國外的建筑行業(yè)已走在世界的前列，他們首先考慮建筑設(shè)計應(yīng)有環(huán)境意識，從城市設(shè)計與環(huán)境設(shè)計的整體角度來考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計等。建筑設(shè)計越來越講究個性化，綠色環(huán)保節(jié)能已成為各設(shè)計不容忽略的問題。有些國家對建筑的節(jié)能設(shè)計已經(jīng)深入到建筑的很多領(lǐng)域。例如，日本的被動式太陽能建筑從影響節(jié)能各個方面出發(fā)，研究墻體、地板、門窗、出入口的合理設(shè)計等對節(jié)能的影響，并研究了外環(huán)境的因素對節(jié)能的積極作用，主張從建筑的維護結(jié)構(gòu)出發(fā)，改善某些傳統(tǒng)構(gòu)件的性能，利用自然因素如樹木、陽光，地?zé)岣鼮楣?jié)能建筑服務(wù)。3、主要參考文獻目錄 1建筑設(shè)計資料集 2中小型民用建筑圖集 3公共建筑設(shè)計原理 4建筑制圖規(guī)范 5中南建筑標準圖集 6建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范 7建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊 8建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊 9簡明建筑設(shè)計手冊 10工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范二、研究內(nèi)容、預(yù)期目標或成果（具體說明課題研究內(nèi)容，要重點解決的關(guān)鍵問題和本課題要達到的目標或要取得的成果）：1 研究內(nèi)容（一）建筑設(shè)計 建筑總平面設(shè)計：根據(jù)建筑的功能要求，抓住普通教室、教師辦公室、交通聯(lián)系部分的相互關(guān)系。結(jié)合地基環(huán)境及其他條件，采用不同的組合方式將各合理的組合起來。 建筑平面設(shè)計：符合功能、人流、物流暢通并滿足消防疏散要求和衛(wèi)生要求，適合教學(xué)條件。 建筑立面設(shè)計：立面的比例尺寸、立面的虛實與凸凹、 立面的線條的處理、立面的色彩與質(zhì)感、立面的確定與細部處理。 建筑剖面設(shè)計：教室剖面性狀的確定、教室層高及各部分標高的確定、建筑的組合與利用。 完成下列圖紙繪制：總平面圖 首層平面圖 標準層平面圖 立面圖（正立面、側(cè)立面）剖面圖。（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 選擇結(jié)構(gòu)類型，進行結(jié)構(gòu)布置：設(shè)計為五層框架結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的承重方案：結(jié)構(gòu)的承重方案根據(jù)樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳遞途徑來確定，框架的承重方案可以分為橫向，縱向和縱橫向框架承重三種方案。在本設(shè)計中，采用橫向框架承重方案。因房屋橫向較短，柱數(shù)量少，當采用橫向承重方案時，橫向框架梁的截面高度大，可增加框架的橫向側(cè)移剛度，有利于房間的采光和通風(fēng)。 （2） 估算梁、板、柱截面尺寸及材料等級：（3） 荷載計算：包括豎向荷載與水平荷載計算：在本次畢業(yè)設(shè)計中采用手算和電算兩種方法，手算采用分層分析法和D值法（計算豎向荷載采用分層分析法，計算水平荷載采用D值法）來完成，電算采用廣廈CAD進行結(jié)構(gòu)計算。最后，將手算與電算的結(jié)果比較，相互檢驗，以提高結(jié)構(gòu)計算的精確度。（4） 完成屋蓋和樓蓋的設(shè)計計算；2重點解決的問題 1）系統(tǒng)地研究了國內(nèi)外中小型民用建筑設(shè)計原理的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了前人的研究成果和沒解決的問題。 2）基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理通過對各教學(xué)樓設(shè)計實例的分析，對大跨度教室梁的撓度及應(yīng)力分布進行研究。 3）針對房屋設(shè)計規(guī)范中存在的問題，通過實例分析初步解決其中問題。2 預(yù)期目標或成果 （1）熟悉設(shè)計任務(wù)書并收集相關(guān)資料 12周 （2）畢業(yè)設(shè)計實習(xí)，開題報告 34周 （3）完成建筑施工圖（包括建筑部分圖紙目錄、建筑說明、總平面圖，各層平面圖，各立面圖，剖面圖，詳圖） 59周 （4）荷載計算（恒載、活載、風(fēng)荷載，地震作用）相應(yīng)的內(nèi)力計算 第10周 （5）確定梁荷載組合及梁的配筋計算 第11周 （6）確定柱的荷載組合及柱的配筋計算 第1213周 （7）繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 第14周 （8）編寫設(shè)計總說明書，完成畢業(yè)設(shè)計整套圖紙 第15周通過對該課題的研究，使自己熟悉建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容和步驟，掌握中小型民用建筑設(shè)計的原則和方法，掌握建筑擴大初步設(shè)計的深度要求及圖紙的繪制表達方法。掌握一般中小型民用建筑結(jié)構(gòu)選型的原則及結(jié)構(gòu)計算、繪制結(jié)構(gòu)施工圖的方法。培養(yǎng)綜合運用所學(xué)理論知識和各專業(yè)軟件解決實際問題的能力。為自己以后進一步的學(xué)習(xí)或是走上工作崗位奠定堅實的基礎(chǔ)。三、擬采用的研究方法、技術(shù)路線、試驗方案及可行性分析：研究方法 1空間組合合理，主次分明，交通流暢，采光通風(fēng)良好 2在滿足結(jié)構(gòu)與構(gòu)造要求下，設(shè)計靈活，有新意，體現(xiàn)多層住宅發(fā)展趨勢。采用現(xiàn)代風(fēng)格為主流的形式，線條流暢，富有詩意和個性；平面設(shè)計應(yīng)充分考慮日照、通風(fēng)、采光、節(jié)能等問題。 3熟悉有關(guān)學(xué)生教學(xué)樓設(shè)計規(guī)范要求。 4合理進行柱網(wǎng)布置，合理選擇基礎(chǔ)類型，并進行有關(guān)的計算。技術(shù)路線（實驗方案）：1、用四周時間參加施工實習(xí)，觀察實習(xí)與查閱資料，通過實踐了解常用建筑結(jié)構(gòu)形式，了解現(xiàn)代教學(xué)樓現(xiàn)狀與結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，為后面的建筑選型和設(shè)計作好充分的準備。2、初步擬定設(shè)計方案和建筑圖。利用AutoCAD繪圖軟件繪出施工總平面圖、立面圖、剖面圖等。為結(jié)構(gòu)計算做好準備3估計柱和梁的截面面積及計算簡圖確定等；4重力荷載計算（荷載匯集）5荷載計算，選擇一榀框架進行荷載匯集；6對梁和柱進行內(nèi)力組合；7根據(jù)內(nèi)力組合表對梁和柱進行配筋計算；8對板、樓梯和基礎(chǔ)進行配筋計算。可行性分析：（一） 場地雖凹凸不平但總體坡度不大，且填方與挖方基本互補。場地建筑面積滿足設(shè)計要求。（二） 各重要設(shè)備準備就緒，重大技術(shù)、經(jīng)濟方案已確定（三） 畢業(yè)設(shè)計的進度安排在規(guī)定時間內(nèi)。（四） 已具備大量資料、文獻，還有老師的精心指導(dǎo)。（五） 在對方案進行研制與優(yōu)化后，并對其進行了項目評估，符合要求。四、本人與課題有關(guān)的理論學(xué)習(xí)、資料查閱及工作基礎(chǔ)： 我們在校期間，學(xué)習(xí)過房屋建筑學(xué)、鋼筋混凝土設(shè)計原理、抗震設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)選型、建筑制圖等多門課程，掌握了中小型民用建筑設(shè)計的原理及方法；握了建筑擴大初步設(shè)計的深度要求及圖紙的繪制表達方法；掌握了中小型民用建筑結(jié)構(gòu)選型的原理；掌握了抗震設(shè)防的基本措施。并參加了多門課程實習(xí)及課程設(shè)計，翻閱過多種設(shè)計參考資料如1建筑設(shè)計資料集 2中小型民用建筑圖集 3公共建筑設(shè)計原理 4建筑制圖規(guī)范 5中南建筑標準圖集 6建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范 7建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊 8建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊 9簡明建筑設(shè)計手冊 10工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范四、指導(dǎo)教師評價意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日五、評議小組評價意見：開題報告考查成績： 評議小組組長簽名： 年 月 日六、系部審查意見： 系部主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日