畢業(yè)設計---某高層鋼筋混凝土教學樓設計

1、<p>　　某高層鋼筋混凝土教學樓設計</p><p>　　The design of a high-rise reinforced concrete teaching building</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本畢業(yè)設計的題目為：某高層混凝土教學樓設計，鑒于以往教學樓的畢業(yè)設計一般為雙排教室，

2、本畢業(yè)設計采用兩排教室，中間一走廊式。結構類型為框架-剪力墻結構，結構設計的流程為：結構布置與構件尺寸的確定；框架、剪力墻剛度計算；豎向荷載、水平荷載計算與結構變形驗算；結構內力計算；框架的內力組合；構件截面設計與驗算；基礎設計；PKPM建模與計算；施工圖的繪制。</p><p>　　關鍵詞：框架-剪力墻結構；內力組合；PKPM軟件。</p><p><b>　　Abstract

3、</b></p><p>　　The graduation design topic is: Design of a high-rise concrete building, in view of the graduation design the teaching building is generally double the classroom, the graduation design us

4、ing the two row of the classroom, the middle corridor type. Structure for the type of frame - shear wall structure, the structure design process: determine the structural layout and component size; calculation of frame,

5、the shear wall stiffness; vertical load, horizontal load calculation and structural deformati</p><p>　　Keywords: frame - shear wall structure; internal force combination; PKPM software</p><p>&l

6、t;b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 工程概況與結構平面布置1</p><p><b>　　1.1工程概況1</b></p><p>　　1.2結構方案與布置2</p><p>　　第二章 構件尺寸初估與計算簡圖3</p><p><b>

7、;　　2.1樓板厚度3</b></p><p>　　2.2框架梁截面高度與寬度3</p><p>　　2.3框架柱截面高度與寬度3</p><p>　　2.4剪力墻布置和厚度3</p><p><b>　　2.5計算簡圖4</b></p><p>　　第三章 電算主要計算結

8、果5</p><p>　　第四章 框架、剪力墻剛度計算8</p><p>　　4.1.框架剛度計算8</p><p>　　4.1.1框架梁線剛度計算8</p><p>　　4.1.2框架柱線剛度計算8</p><p>　　4.1.3框架柱側移剛度計算9</p><p>　　4.1.

9、4框架抗推剛度計算9</p><p>　　4.2 剪力墻抗彎剛度計算10</p><p>　　4.2.1 剪力墻類型確定10</p><p>　　4.2.2 橫向各剪力墻等效抗彎剛度計算11</p><p>　　4.3結構剛度特征值計算12</p><p>　　第五章 荷載計算13</p>

10、<p>　　5.1樓、屋面板的荷載計算13</p><p>　　5.2墻體、梁、柱荷載計算14</p><p>　　5.3重力荷載代表值15</p><p>　　5.4地震作用的計算15</p><p>　　5.4.1結構基本自振周期15</p><p>　　5.4.2 地震作用計算16</

11、p><p>　　第六章 變形驗算19</p><p>　　第七章 總框架與總剪力墻內力21</p><p>　　第八章 水平地震作用下框架內力計算23</p><p>　　8.1框架各層總剪力調整23</p><p>　　8.2框架柱剪力及彎矩計算23</p><p>　　8.3框架

12、梁端彎矩、剪力及柱軸力計算25</p><p>　　第九章 豎向荷載作用下框架內力計算27</p><p>　　9.1恒荷載的計算27</p><p>　　9.1.1屋面梁線荷載標準值27</p><p>　　9.1.2 樓面梁線荷載標準值27</p><p>　　9.2活荷載的計算28</p>

13、;<p>　　9.2.1屋面梁線荷載標準值28</p><p>　　9.2.2樓面梁線荷載標準值28</p><p>　　9.3豎向荷載作用下框架彎矩計算28</p><p>　　9.4豎向荷載作用下梁端剪力計算30</p><p>　　9.5 豎向荷載作用下柱軸力計算33</p><p>　　

14、第十章 框架內力組合37</p><p>　　10.1框架梁內力組合37</p><p>　　10.2柱的內力組合49</p><p>　　第十一章 截面設計與驗算54</p><p>　　11.1框架梁54</p><p>　　11.1.1框架梁正截面強度設計54</p><p&g

15、t;　　11.1.2框架梁斜截面強度設計55</p><p>　　11.1.3框架梁腰筋設計56</p><p>　　11.2框架柱截面設計56</p><p>　　11.2.1柱軸壓比驗算56</p><p>　　11.2.2框架柱正截面強度設計57</p><p>　　11.2.3斜截面承載力配筋計算5

16、8</p><p>　　第十二章 基礎設計63</p><p>　　12.1地基承載力特征值的確定63</p><p>　　12.2初步確定基礎高度和杯口尺寸63</p><p>　　12.3確定基礎底面尺寸63</p><p>　　12.4驗算基礎高度64</p><p>　　12

17、.5基礎底板配筋計算65</p><p>　　第十三章 樓梯設計66</p><p>　　13.1梯段板設計66</p><p>　　13.1.1荷載計算66</p><p>　　13.1.2截面設計66</p><p>　　13.2平臺板設計66</p><p>　　13.2.1

18、荷載計算66</p><p>　　13.2.2截面設計67</p><p>　　13.3平臺梁設計67</p><p>　　13.3.1荷載計算67</p><p>　　13.3.2截面設計68</p><p>　　附錄1 總信息69</p><p>　　附錄2 周期、振型、地震

19、力74</p><p>　　附錄3 結構位移79</p><p>　　附錄4 框架柱地震傾覆彎矩百分比84</p><p>　　附錄5 標準層梁配筋圖86</p><p>　　附錄6 標準層樓板配筋圖87</p><p>　　參 考 文 獻88</p><p><b&g

20、t;　　致 謝89</b></p><p>　　第一章 工程概況與結構平面布置</p><p><b>　　1.1工程概況</b></p><p>　　本工程為某教學樓，地上十層，結構類型為框架-剪力墻結構，首層層高3.6m,標準層層高3.6m 。設計標高±0.000相對于絕對標高37.80m, 室內外高差0.3m

21、。</p><p>　　本工程建在抗震設防烈度7度地區(qū)，設計基本地震加速度0.1g,場地類別為Ⅱ類，設計地震分組為第一組，基本雪壓0.4kN/m2，基本風壓0.45 kN/m2，地面粗糙度C類，建筑物重要類別為丙類，安全等級為二級，建筑耐火等級為一級。</p><p>　　根據現場的土地使用面積將該樓設計成左右對稱布置的教學樓，設置兩部電梯，三處樓梯。樓層總高度為36.0m。</p&

22、gt;<p>　　工程地質情況：冰凍深度為0.8m；場地內可不考慮地下水的影響；其他設計資料如下圖所示。</p><p>　　圖1.1 工程地質剖面圖</p><p><b>　　材料和做法：</b></p><p>　　外圍護墻采用200mm加氣混凝土砌塊或陶?？招拇u，內或外做80mm厚增強水泥聚苯保溫板；</p>

23、<p>　　內墻采用150mm加氣混凝土砌塊或陶?？招拇u及輕鋼龍骨石膏板。</p><p>　　本工程結構設計采用框架—剪力墻結構，框架—剪力墻結構在水平荷載作用下，擁有很好的抗側性能，結構計算按橫向框架承重分析。</p><p>　　圖1.2 建筑平面布置圖</p><p>　　1.2結構方案與布置</p><p>　　該建

24、筑為教學樓，建筑平面布置靈活，有較大空間。該工程采用鋼筋混凝土框架—剪力墻結構，根據框架—剪力墻結構的結構布置原則，標準層結構平面布置如圖2所示。</p><p>　　圖1.3 結構平面布置圖</p><p>　　第二章 構件尺寸初估與計算簡圖 </p><p><b>　　2.1樓板厚度</b></p><p>

25、;　　如圖1.2所示，對于四邊支承的板，當長邊與短邊的比值小于3時，宜按雙向板計算。連續(xù)雙向板厚度h≥(80mm,lx/50), lx為樓板短跨跨度，初步取板厚h=100mm。</p><p>　　2.2框架梁截面高度與寬度</p><p>　　框架梁hb=(1/18~1/10)lb，lb為框架梁的計算跨度；且hb不宜大于1/4凈跨。</p><p>　　本設計按彈

26、性理論計算，橫向框架梁的計算跨度lb=lc，lc為支座中心線間距離，lc =7.8m，故hb=(1/18~1/10) ×7200=400~720mm。初步取hb=600mm。</p><p>　　橫向框架梁bb≥(hb/4,bc/2,200mm),bc為柱寬。一般bb=(1/2~1/3)hb,故bb≥(600/4,</p><p>　　800/2,200)mm.初步取bb=400

27、mm。</p><p>　　同理，初步取次梁截面尺寸為300×450mm。</p><p>　　縱向框架梁的高度與寬度初步取與橫向框架梁相同。</p><p>　　2.3框架柱截面高度與寬度</p><p>　　高層建筑中，框架柱所受的軸向力較大，柱的截面尺寸一般根據軸壓比限值估算。根據柱從屬面積荷載上的軸向力設計值N，并考慮水平荷

28、載影響，初步確定柱截面面積Ac。本設計框架—剪力墻結構中的框架抗震等級為三級，軸壓比的限值為[μN]=0.90。單位面積上的重力荷載代表值近似取12kN/m2，底層混凝土強度等級取C30(fc=14.3N/mm2)?？拐鹪O計時柱的截面面積為</p><p>　　Ac=N/([μN]fc)=(1.2×7.2×9×12×9)/(0.90×14.3×103=0

29、.653m2</p><p>　　另外，柱截面邊長不宜小于300mm，柱凈高與截面長邊尺寸之比宜大于4，柱截面的高度與寬度的比值不宜大于3。綜合考慮，柱截面尺寸選取為700×700mm，混凝土的強度等級選取為C30。</p><p>　　2.4剪力墻布置和厚度</p><p>　　剪力墻的布置應遵循“均勻，分散，對稱，周邊”的原則，宜布置在豎向荷載較大處，

30、建筑物端部附近，樓梯、電梯間，平面形狀變化處。剪力墻宜自上而下連續(xù)布置，避免剛度突變。本設計剪力墻的抗震等級為二級， bw≥(H/20,160mm)，初步選取bw=300mm。</p><p><b>　　2.5計算簡圖</b></p><p>　　在橫向水平力作用下，剪力墻與框架之間有連梁連接，但考慮到連梁對墻肢的約束很弱，因此將結構簡化為鉸接體系。</p&g

31、t;<p>　　因該建筑沒有地下室，因而底層柱的下端取至室內基礎地面；主體結構的高度為H=6.0+3.6×9=38.4m,因梁板現澆，所以其他各層取板底為梁截面的形心線。</p><p>　　圖2.1 框架—剪力墻結構鉸接體系計算簡圖</p><p>　　第三章 電算主要計算結果</p><p>　　經過PKPM計算，主要計算結果如下。&

32、lt;/p><p><b>　　抗傾覆驗算結果：</b></p><p>　　抗傾覆彎矩Mr 傾覆彎矩Mov 比值Mr/Mo 零應力區(qū)(%)</p><p>　　X風荷載 5873004.5 11602.7 506.18 0.00</p><p>　

33、　Y風荷載 1253204.1 54375.9 23.05 0.00</p><p>　　X 地 震 5873004.5 96781.4 60.68 0.00</p><p>　　Y 地 震 1253204.1 127268.5

34、 9.85 0.00</p><p>　　結構整體穩(wěn)定驗算結果:X向剛重比 EJd/GH**2= 6.64;Y向剛重比 EJd/GH**2= 13.74。該結構剛重比EJd/GH**2大于1.4,能夠通過高規(guī)(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗算;該結構剛重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考慮重力二階效應。</p><p>　　樓層抗剪承載力、及承載力比值：</p&

35、gt;<p>　　Ratio_Bu: 表示本層與上一層的承載力之比</p><p>　　層號 塔號 X向承載力 Y向承載力 Ratio_Bu:X,Y </p><p>　　10 1 0.1777E+05 0.2345E+05 1.00 1.00</p><p>　　9 1 0.205

36、2E+05 0.2581E+05 1.15 1.10</p><p>　　8 1 0.2318E+05 0.2897E+05 1.13 1.12</p><p>　　7 1 0.2550E+05 0.3150E+05 1.10 1.09</p><p>　　6 1 0.2

37、767E+05 0.3386E+05 1.09 1.07</p><p>　　5 1 0.2986E+05 0.3605E+05 1.08 1.06</p><p>　　4 1 0.3196E+05 0.3809E+05 1.07 1.06</p><p>　　3 1 0

38、.3336E+05 0.3998E+05 1.04 1.05</p><p>　　2 1 0.3468E+05 0.4144E+05 1.04 1.04</p><p>　　1 1 0.2455E+05 0.2923E+05 0.71 0.71</p><p>　　結構震動周期為1.45

39、97s，第一轉動周期與第一平動周期之比為0.674，滿足高規(guī)的規(guī)定。</p><p>　　框架柱地震傾覆彎矩百分比：</p><p>　　柱傾覆彎矩 墻傾覆彎矩 柱傾覆彎矩百分比</p><p>　　10層 X向地震: 3581.0 3506.4 50.53%</p><p&

40、gt;　　10層 Y向地震: 5243.1 2486.2 67.83%</p><p>　　9層 X向地震: 6486.7 7231.6 47.28%</p><p>　　9層 Y向地震: 9652.4 4944.8 66.

41、12%</p><p>　　8層 X向地震: 9679.6 11643.2 45.40%</p><p>　　8層 Y向地震: 14890.7 8082.7 64.82%</p><p>　　7層 X向地震: 12972.8 1

42、5798.3 45.09%</p><p>　　7層 Y向地震: 20677.2 13426.4 60.63%</p><p>　　6層 X向地震: 16316.4 21351.5 43.32%</p><p>　　6層 Y向地震:

43、 26937.7 19712.7 57.74%</p><p>　　5層 X向地震: 19644.3 27774.7 41.43%</p><p>　　5層 Y向地震: 33510.4 27026.9 55.35%</p><p

44、>　　4層 X向地震: 22891.4 35323.8 39.32%</p><p>　　4層 Y向地震: 40167.6 35526.2 53.07%</p><p>　　3層 X向地震: 25936.8 44185.9 36.

45、99%</p><p>　　3層 Y向地震: 46552.3 45455.8 50.60%</p><p>　　2層 X向地震: 28830.3 54183.2 34.73%</p><p>　　2層 Y向地震: 52462.4 5

46、6797.9 48.02%</p><p>　　1層 X向地震: 32429.5 73328.1 30.66%</p><p>　　1層 Y向地震: 56937.7 82169.5 40.93%</p><p>　　0.2Q0 調整系數：<

47、;/p><p>　　0.2Qox =756.10 1.5Vxmax =1491.64</p><p>　　0.2Qoy = 994.28 1.5Vymax = 2773.49</p><p>　　Floor Coef_x Coef_y Vcx Vcy</p>&l

48、t;p>　　1 1.000 1.000 599.767 745.747</p><p>　　2 1.000 1.000 803.604 1641.434</p><p>　　3 1.000 1.000

49、 845.786 1773.273</p><p>　　4 1.000 1.000 901.844 1848.991</p><p>　　5 1.000 1.000 924.313 1825.612</p>&l

50、t;p>　　6 1.000 1.000 928.650 1738.925</p><p>　　7 1.000 1.000 914.623 1607.210</p><p>　　8 1.000 1.000

51、 886.683 1454.651</p><p>　　9 1.000 1.000 806.856 1224.060</p><p>　　10 1.000 1.000 994.430 1454.628</p>&

52、lt;p>　　以上計算結果均能滿足規(guī)范要求，因此進行下一步的手算，詳細的計算結果見附錄部分。</p><p>　　第四章 框架、剪力墻剛度計算</p><p>　　4.1.框架剛度計算</p><p>　　4.1.1框架梁線剛度計算</p><p>　　框架梁線剛度的計算見下表4.1。表中I為矩形截面計算的梁慣性矩。</p>

53、;<p>　　表4.1 框架梁線剛度ib計算表</p><p>　　4.1.2框架柱線剛度計算</p><p>　　框架柱線剛度的計算見下表4.2。對于高度小50m且高度比小于4的建筑物，僅考慮柱梁彎曲變形引起的柱側移剛度，忽略柱的軸向變形。</p><p>　　表4.2 柱線剛度ic計算表</p><p>　　4.1.3框

54、架柱側移剛度計算</p><p>　　抗側剛度是指上下端產生單位相對側向位移時所需施加的側向力。在考慮了住上下端節(jié)點的彈性約束作用后，柱的抗側移剛度以D值表示。柱的抗側剛度D值計算見下表。</p><p>　　表4.3 首層柱側移剛度計算表</p><p>　　表4.4 2~10層柱側移剛度計算表</p><p>　　4.1.4框架抗推剛

55、度計算</p><p>　　總框架的抗推剛度Cf為使總框架層間產生單位剪切變形角時所需要的水平剪力，即Cf=∑D，計算結果見下表4.5。</p><p>　　表4.5 各層框架抗推剛度計算表</p><p>　　總框架各層抗側剛度沿結構高度不完全相同，總框架的抗推剛度取各層抗推剛度的加權平均值。

56、 </p><p>　　4.2 剪力墻抗彎剛度計算&l

57、t;/p><p>　　4.2.1 剪力墻類型確定</p><p>　　橫向剪力墻有如圖所示四種類型。</p><p>　　整體墻為沒有門窗洞口或只有很小洞口的墻，計算時可以忽略洞口對內力的影響。這種類型的剪力墻實際上是一個整體的豎向懸臂墻，符合平面假定，水平截面正應力為直線分布。

58、 </p><p>　　W-1 W-2 </p><p>　　W-3

59、 W-4</p><p>　　圖4.1 剪力墻圖</p><p>　　剪力墻在平面內剛度無窮大，平面外剛度可以忽略。但計算內力和位移時，每一個方向水平力作用下只考慮本方向剪力墻，另一個方向剪力墻只按翼緣考慮。</p><p>　　各層剪力墻的厚度或者混凝土強度等級不同，計算等效剛度的式中E，Iw，Aw，μ應取沿高度的加權平均值。

60、</p><p>　　4.2.2 橫向各剪力墻等效抗彎剛度計算</p><p>　　表4.6 剪力墻W-1等效剛度EIeq計算</p><p>　　表4.7 剪力墻W-2等效剛度EIeq計算</p><p>　　表4.8 剪力墻W-3等效剛度EIeq計算</p><p>　　表4.9 剪力墻W-4等效剛度EIe

61、q計算</p><p>　　W-1有四片，W-2有六片，W-3有四片，W-14有兩片，總剪力墻等效抗彎剛度</p><p>　　EIeq=201.92×4+268.48×6+27.39×4+41.08×2=2610.28×106 kN/m2</p><p>　　4.3結構剛度特征值計算</p><

62、p><b>　　按鉸接體系，則</b></p><p><b>　　第五章 荷載計算</b></p><p>　　5.1樓、屋面板的荷載計算</p><p>　　樓、屋面板的荷載計算見表5.1、表5.2。</p><p>　　表5.1 樓面板荷載計算</p><p>

63、;　　表5.2 屋面板荷載計算</p><p>　　5.2墻體、梁、柱荷載計算</p><p>　　外墻采用200mm厚加氣混凝土砌塊（6.5kN/m2）。內墻采用150mm厚陶?？招拇u（6.0kN/m2）。內墻兩側采用水泥砂漿墻面（20kN/m3）。女兒墻采用240mm厚普通磚（18kN/m2），外側采用噴多層花紋涂料墻面，內側抹石灰砂漿（17kN/m3）。</p><

64、;p>　　（1）單位面積墻體荷載。</p><p>　　外墻：200厚加氣混凝土空心砌體 0.20×6.5=1.30kN/m2</p><p>　　100厚加強性水泥石膏聚苯保溫板 0.17×0.1=0.017kN/m2</p><p>　　外墻19C

65、 0.012×20+0.005×20=0.34kN/m2</p><p>　　內墻5D2 20×0.005+20×0.008+20×0.003=0.32kN/m2</p><p>　　∑=1.977kN/m2</p><p>　　內墻：150厚陶粒空心磚

66、 0.15×6.0=0.9kN/m2</p><p>　　雙面內墻5D2 2×(20×0.005+20×0.008+20×0.003)=0.64kN/m2</p><p>　　∑=1.54kN/m2</p><p>　　女兒墻：240厚普通磚

67、 0.24×18=4.32kN/m2</p><p>　　外墻19C 0.012×20+0.005×20=0.34kN/m2</p><p>　　內抹灰20厚 0.02×17=0.3

68、4kN/m2</p><p>　　∑=5.000kN/m2</p><p>　　剪力墻300厚C30混凝土 0.30×25=7.50kN/m2</p><p>　　雙面內墻5D2 2×(20×0.005+20×0.008+20×0.003)=

69、0.64kN/m2</p><p>　　∑=8.140kN/m2（2）單位長度梁、柱荷載。</p><p>　　框架梁：框架梁(橫向和縱向)：400×600</p><p>　　自重 0.4×（0.6-0.10）×25=5kN/m</p><p>　　雙側

70、內抹灰 2×0.02×（0.6-0.10）×17=0.34kN/m</p><p>　　∑=5.34kN/m</p><p>　　框架梁(橫向和縱向)：300 ×450</p><p>　　自重 0.30×(0.45-0.

71、10)×25=2.625kN/m</p><p>　　雙側內抹灰 2×0.02×(0.45-0.10)×17=0.238kN/m</p><p>　　∑=2.863kN/m</p><p><b>　　框架柱：</b></p><p>&l

72、t;b>　　柱:700×700</b></p><p>　　柱自重 0.7×0.7×25=12.250kN/m</p><p>　　四面抹灰 4×0.02×0.7×17=0.952kN/m

73、 </p><p>　　∑=13.202kN/m</p><p>　　5.3重力荷載代表值</p><p>　　單位面積樓(屋)面、墻面荷載標準值乘以面積，單位長度梁、柱重量乘以長度就可得到相應的永久荷載標準值。</p>

74、<p>　　各樓層重力荷載標準值等于該層樓板標高處上、下各取半層層高范圍內的永久荷載標準值和樓(屋)面可變荷載組合值之和。</p><p>　　考慮地震作用，屋面取雪荷載，計算重力荷載代表值時雪荷載取50%，樓面活荷載取50%。</p><p>　　各層重力荷載代表值計算結果見下表。</p><p>　　表5.3 各層重力荷載代表值計算</p>

75、;<p>　　總建筑面積1388.48m2，建筑總重125610.72kN，建筑結構平均重量為9.05kN/m2。</p><p>　　5.4地震作用的計算</p><p>　　5.4.1結構基本自振周期</p><p>　　1) 假想頂點位移法。對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架—剪力墻結構。把集中在各層樓面處的重力荷載代表值Gi作為水平荷載，折

76、算為沿高度均勻分布的荷載q，則</p><p>　　q=∑Gi/H=125610.72/38.4=3.271kN/m</p><p><b>　　假想結構頂點位移</b></p><p><b>　　=0.30847m</b></p><p><b>　　基本自振周期 </b&g

77、t;</p><p>　　經驗公式法。用經驗公式估算基本自振周期T1，則</p><p><b>　　或 </b></p><p>　　3) 結構基本自振周期取以上計算結果的平均值。</p><p>　　T1= (0.76+0.73+0.75)/3=0.75s</p><p>　　5.4.2

78、 地震作用計算</p><p>　　底部剪力法的適用條件：高度不超過40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構以及近似于單質點體系的結構。</p><p>　　本設計高度為38.4m＜40m，但結構變形為彎剪形?？紤]到手算等多方面原因，仍采用底部剪力法，進行近似計算。建筑結構的地震影響系數應根據設防烈度、</p><p>　　場地類別、設計地震分組和

79、結構自振周期以及結構阻尼比確定，αmax=0.08, Tg=0.35s, </p><p><b>　　η2=1。</b></p><p>　　1) 底部剪力法計算。 </p><p>　　結構等效總重力荷載

80、 </p><p>　　地震影響系數 </p><p>　　結構總水平地震作用標準值 </p><p>　　各層地震作用。因T1=0.75s ≥1.4Tg=0.49s, 所以應考慮頂部附加水平地震作用△Fn。</p><p>　　頂部附加地震作用系數</p><p>　　頂部附加地震

81、作用標準值</p><p><b>　　則</b></p><p>　　3) 樓層剪力。各層地震作用與樓層剪力見下表。</p><p>　　表5.4 橫向水平地震作用計算</p><p>　　抗震驗算時，計算出的樓層水平地震剪力標準值應符合下列要求:</p><p>　　式中 λ----水

82、平地震剪力系數，對于基本周期小于3.5s的結構，當設防烈度為7度、設計基本地震加速度為0.1g時，λ=0.016；</p><p>　　Gj----第j層的重力荷載代表值。</p><p>　　驗算見下表5.5。由表中計算結果可知，滿足要求。</p><p>　　表5.5 水平地震剪力驗算</p><p><b>　　第六章 變

83、形驗算</b></p><p>　　框架—剪力墻結構協(xié)同工作分析時，應將沿房屋高度實際分布的水平地震作用轉化為水平分布荷載。</p><p>　　先將突出間的水平地震作用折算為作用于主體結構頂部的集中力Fe和集中力矩Ml，再按照結構底部彎矩和底部剪力分別相等的條件將原水平地震作用折算為倒三角形分布荷載和頂點集中荷載之和。由于本設計的計算模型將突出間的重力荷載疊加到頂層的重力荷載

84、中，故Fe=0，Ml=0。折算前主體結構由水平地震作用產生的底部彎矩和底部剪力為</p><p>　　4270.764kN</p><p>　　折算倒三角形分布荷載集度qmax和頂點集中荷載F為</p><p>　　利用倒三角形分布荷載與頂點集中荷載作用時的結構側移計算公式，可求得兩種荷載分別作用時的層位移。樓層總位移樓層層間最大位移,計算見表6.1。</p&

85、gt;<p>　　在正常使用條件下，高層建筑結構應具有足夠的剛度，避免產生過大的位移二影響結構的承載力、穩(wěn)定性和使用要求?？蚣艚Y構在水平力作用下，水平位移是由樓層層間位移層高之比控制的。多遇地震作用下，高度不大于150m的高層建筑，框剪結構層間彈性位移與層高之比應滿足 ，驗算見表6.1。由表中計算結果可知，滿足要求。</p><p>　　表6.1 樓層位移計算</p><p&g

86、t;　　第七章 總框架與總剪力墻內力</p><p>　　橫向水平地震作用下總框架、總剪力墻內力用下列公式計算，結果見下表7.1和表7.2。</p><p>　　倒三角形水平荷載作用下</p><p>　　頂點集中水平荷載作用下</p><p>　　表7.1 橫向水平地震作用下內力計算</p><p>　　表7.2

87、 橫向水平地震作用下總框架、總剪力墻內力計算</p><p>　　在橫向水平地震作用下，總剪力墻的彎矩、剪力、總框架的剪力以及樓層側移沿高度的分布規(guī)律如下圖所示。</p><p>　　圖7.1 總剪力墻彎矩分布圖 圖7.2 總剪力墻剪力分布圖</p><p>　　圖7.3 總框架剪力分布圖

88、 圖7.4 層間位移分布</p><p>　　第八章 水平地震作用下框架內力計算</p><p>　　8.1框架各層總剪力調整</p><p>　　當Vf≥0.2V0時，不必調整。</p><p>　　當Vf≤0.2V0時，設計值Vf取1.5Vf,max和0.2V0中的較小值。</p><p>　　本設計V0=427

89、0.764 kN，Vf,max=4327.718 kN。</p><p>　　Vf的調整值見下表。</p><p>　　表8.1 Vf的調整值</p><p>　　由表16可見，第一層以上Vf＞0.2V0，故第一層以上各層的框架總剪力不必調整；第一層的框架總剪力應予以調整，第一層調整后的總框架剪力取為0.2V0。各層框架總剪力調整后，按調整前后總剪力的比值調整柱和

90、梁的剪力及端部彎矩，柱的軸力不必調整。</p><p>　　8.2框架柱剪力及彎矩計算</p><p>　　柱端剪力及彎矩計算利用D值法，取橫向水平地震作用下②軸線框架為例計算。</p><p>　　因同一層內各柱的層間位移相等，層間剪力Vfi按各柱D值比例分配給該層各個柱子</p><p><b>　　柱端彎矩：</b>

91、;</p><p>　　下端 </p><p>　　上端 </p><p>　　表8.2 中框架邊柱柱端剪力及彎矩計算</p><p>　　表8.3 中框架中柱柱端剪力及彎矩計算</p><p>　　8.3框架梁端彎矩、剪力及柱軸力計算&l

92、t;/p><p>　　框架梁端彎矩根據節(jié)點平衡計算。</p><p>　　梁左端 </p><p>　　梁右端 </p><p>　　梁端剪力計算 </p><p>　　軸力計算 </p><p><

93、;b>　　計算結果見下表。</b></p><p>　　表8.4 AB跨梁端剪力計算</p><p>　　表8.5 BC跨梁端剪力計算</p><p>　　表8.6 柱 軸 力 計 算</p><p>　　注：柱軸力中負號表示拉力。</p><p>　　第九章 豎向荷載作用下框架內力計算<

94、;/p><p>　　豎向荷載作用下框架內力的計算方法采用力矩分配法，多層多跨框架在豎向荷載作用側移是不大的，可近似按無側移框架進行分析。本設計基本符合力矩分配法的適用條件，取軸線橫向框架為例計算。由于樓面荷載均勻分布，故取兩軸線中線之間的長度為計算單元寬度。因梁板為整體現澆，且各區(qū)格為雙向板，故直接傳給橫梁的樓面荷載為三角形荷載，計算單元范圍內無其余荷載。另外，縱橫梁軸線與柱軸線重合，計算簡圖如下圖所示。</p

95、><p>　　圖9.1 框架計算單元示意圖 圖9.2 豎向荷載作用下框架計算簡圖</p><p><b>　　9.1恒荷載的計算</b></p><p>　　9.1.1屋面梁線荷載標準值</p><p>　　AB跨：屋面均布恒載傳給梁的梯形荷載集度 4.160×4.5=18.72kN/m&

96、lt;/p><p>　　梯形荷載轉化為均布荷載 0.8352×18.72=15.635kN/m</p><p>　　框架梁自重 5.34kN/m</p><p>　　總均布恒載 q=15.635+5.34=20.975kN/m&l

97、t;/p><p>　　BC跨：屋面均布恒載傳給梁的三角形荷載集度 4.160×2.5=10.4kN/m</p><p>　　三角形荷載轉化為均布荷載 5/8×10.4=6.5kN/m</p><p>　　框架梁自重 5.34kN/m</p><p

98、>　　總均布恒載 q=6.5+5.34=11.84kN/m</p><p>　　9.1.2 樓面梁線荷載標準值</p><p>　　AB跨：樓面均布恒載傳給梁的梯形荷載集度 3.490×4.5=15.705kN/m</p><p>　　梯形荷載轉化為均布荷載 0.8

99、352×15.705=13.117kN/m</p><p>　　框架梁自重 5.34kN/m</p><p>　　墻體自重 1.54×(3.6-0.6)=4.62kN/m</p><p>　　均布恒載

100、 q=13.117+5.34+4.62=23.077kN/m </p><p>　　BC跨：樓面均布恒載傳給梁的三角形荷載集度 3.490×2.5=8.725kN/m</p><p>　　三角形荷載轉化為均布荷載 5/8×8.725=5.453kN/m</p><p>　　

101、框架梁自重 5.34kN/m</p><p>　　墻體自重 0 kN/m</p><p>　　均布恒載 q=5.453+5.34+0=10.793kN/m</p><p><b>　　9.2

102、活荷載的計算</b></p><p>　　9.2.1屋面梁線荷載標準值</p><p>　　AB跨：屋面均布活載傳給梁的梯形荷載集度 2.0×4.5=9.0kN/m</p><p>　　梯形荷載轉化為均布荷載 0.8352×9.0=7.517kN/m</p><p>　　屋面

103、均布雪載傳給梁的梯形荷載集度 0.4×4.5=1.8kN/m</p><p>　　梯形荷載轉化為均布荷載 0.8352×1.8=1.503kN/m</p><p>　　BC跨：屋面均布活載傳給梁的三角形荷載集度 2.0×2.5=5.0kN/m</p><p>　　三角形荷載轉化為均布荷載

104、 5/8×5.0=3.125kN/m</p><p>　　屋面均布雪載傳給梁的三角形荷載集度 0.4×2.5=1.0kN/m</p><p>　　三角形荷載轉化為均布荷載 5/8×1.0=0.625kN/m</p><p>　　9.2.2樓面梁線荷載標準值</p>&

105、lt;p>　　AB跨：樓面均布活載傳給梁的梯形荷載集度 2.5×4.5=11.25kN/m</p><p>　　梯形荷載轉化為均布荷載 0.8352×11.25=9.396kN/m</p><p>　　BC 跨：樓面均布活載傳給梁的三角形荷載集度 3.5×2.5=8.75kN/m</p><

106、p>　　三角形荷載轉化為均布荷載 5/8×8.75=5.469kN/m</p><p>　　9.3豎向荷載作用下框架彎矩計算</p><p><b>　　計算步驟如下：</b></p><p>　　根據梁、柱線剛度計算節(jié)點分配系數。</p><p>　　(2)計算梁固端彎矩。&

107、lt;/p><p><b>　　恒載作用下</b></p><p><b>　　活載作用下</b></p><p>　　(3)一次分配：所有節(jié)點不平衡彎矩分配，負號與固端彎矩反號。</p><p>　　(4)一次傳遞：同層柱上下互相傳遞，同根梁兩端互相傳遞。</p><p>　　

108、(5)二次分配：分配第一次傳遞后的節(jié)點不平衡彎矩。</p><p>　　圖9.3 恒載作用下框架彎矩圖 圖9.4 活載作用下框架彎矩圖</p><p>　　9.4豎向荷載作用下梁端剪力計算</p><p>　　豎向荷載作用下梁端剪力按下式計算，即</p><p>　　式中 Vq-----梁上均布荷載引起的剪力，V

109、q=ql/2；</p><p>　　Vm-----梁端彎矩引起的剪力，。</p><p><b>　　計算結果見下表。</b></p><p>　　表9.1 AB跨梁端剪力(恒)</p><p>　　表9.2 BC跨梁端剪力(恒)</p><p>　　表9.3 AB跨梁端剪力(活)<

110、/p><p>　　表9.4 BC跨梁端剪力(活)</p><p>　　表9.5 AB跨梁端剪力(雪)</p><p>　　表9.6 BC跨梁端剪力(雪)</p><p>　　9.5 豎向荷載作用下柱軸力計算</p><p>　　豎向荷載作用下柱軸力N=V+P，V為梁傳給節(jié)點的剪力，P為節(jié)點集中力及柱自重。KZ1、K

111、Z2、KZ3和KZ4柱分別為A、C、E、G軸線的框架柱，柱軸力計算見下表。</p><p>　　表9.7 恒荷載作用下KZ1柱軸力計算</p><p>　　表9.8 恒荷載作用下KZ2柱軸力計算</p><p>　　表9.9 活荷載作用下(屋面取活載)KZ1、KZ2柱軸力</p><p>　　表9.10 活荷載作用下(屋面取雪載)K

112、Z1、KZ2柱軸力</p><p>　　圖9.5 豎向恒載作用下框架柱軸力 圖9.6 豎向活載作用下框架柱軸力</p><p>　　第十章 框架內力組合</p><p>　　作用于框架結構上的豎向荷載有恒荷載和活荷載兩種，恒荷載對結構作用的位置和大小是不變的，結構分析時一般是將所有的恒荷載全部作用在結構上一次性求出其內力。豎向荷載的作用位置和大

113、小是可變的，不同的活荷載布置方式會在結構內產生不同的內力。因此，應該根據不同的截面位置及內力要求，根據最不利的活荷載布置方式計算內力，求的豎向荷載作用下的截面最不利內力。</p><p>　　10.1框架梁內力組合</p><p>　　梁一般取梁端和跨中作為梁承載力設計的控制截面。一般情況下，梁端為抵抗負彎矩、剪力的設計控制截面，但在有震組合時也要組合梁端的正彎矩，因此梁的最不利組合內力包

114、括：</p><p>　　(1) 梁端負彎矩(-Mmax)。</p><p>　　其中，正截面抗彎γRE=0.75。</p><p>　　(2) 梁端正彎矩。</p><p><b>　　(3)梁跨內彎矩</b></p><p>　　有震時梁跨內彎矩可按下式計算。</p><p

115、><b>　　左震時</b></p><p>　　右震時，式中和反號。</p><p>　　無震時跨內彎矩計算公式為</p><p>　　(4) AB跨與BC跨梁端-Mmax組合計算見表10.1和表10.2。</p><p>　　AB跨與BC跨梁端+Mmax組合計算見表10.3和10.4。</p>&

116、lt;p>　　AB跨與BC跨梁跨內Mmax組合計算見表10.5、表10.6以及表10.7、表10.8。</p><p>　　(5) 梁端剪力組合。</p><p>　　AB跨梁端剪力組合計算(非地震組合)見表10.9。</p><p>　　AB跨梁端剪力組合計算(非地震組合)見表10.10。</p><p>　　BC跨梁端剪力組合計算(

117、非地震組合)見表10.11。</p><p>　　BC跨梁端剪力組合計算(地震組合)見表10.11。</p><p>　　為實現“強剪弱彎”的設計目標，應根據梁端彎矩調整梁端剪力設計值。抗震設計時，框架梁端部截面組合的剪力設計值公式為</p><p>　　式中 ——梁剪力增大系數，取1.2；</p><p>　　Mbl、Mbr——梁左、右

118、端逆時針或順時針方向截面組合的彎矩設計值；</p><p>　　VGb——考慮地震作用組合的重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設計值，VGb=ql/2；</p><p><b>　　ln——梁的凈跨。</b></p><p>　　表10.1 AB跨梁端-Mmax組合計算</p><p>　　表10.2

119、 BC跨梁端-Mmax組合計算</p><p>　　表10.3 AB跨梁端+Mmax組合計算</p><p>　　表10.4 BC跨梁端+Mmax組合計算</p><p>　　表10.5 AB跨梁跨內Mmax組合計算（地震組合）</p><p>　　表10.6 AB跨梁跨內Mmax組合計算（非地震組合）</p

120、><p>　　表10.7 BC跨梁跨內Mmax組合計算（地震組合）</p><p>　　表10.8 BC跨梁跨內Mmax組合計算（非地震組合）</p><p>　　表10.9 AB跨梁端剪力組合計算(非地震組合)</p><p>　　注：剪力的量綱為kN。</p><p>　　表10.10 AB跨梁端剪

121、力組合計算(地震組合)</p><p>　　表10.11 BC跨梁端剪力組合計算(非地震組合)</p><p>　　表10.12 BC跨梁端剪力組合計算(地震組合)</p><p>　　10.2柱的內力組合</p><p>　　(1) 框架柱內力組合?？蚣苤膹澗亍⒓袅洼S力沿柱高是線性變化的，因此可取各層柱的上、下端截面作為控制截面