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夢溪百貨商店設(shè)計 The Design of MengXi Super Market II 摘 要 本工程為鎮(zhèn)江夢溪百貨商店 三層框架結(jié)構(gòu) 層高為 4 2m 總高度為 13 8m 建 筑總面積為 4050m2 經(jīng)過細(xì)致的方案論證 我們決定上部結(jié)構(gòu)采用縱橫向承重的鋼筋 混凝土框架結(jié)構(gòu) 因為該工程抗震設(shè)防烈度為 7度 所以不考慮豎向地震作用 在用 底部剪力法求出水平地震作用后 利用 D值法完成了水平地震作用下的一榀框架的內(nèi) 力組合計算 采用彎矩二次分配法分別完成了恒載和活載最不利布置作用下的內(nèi)力計 算 接著進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)與其它荷載效應(yīng)的基本組合及無地震作用效應(yīng) 與其它荷載效應(yīng)的基本組合兩種情況 對框架內(nèi)力進(jìn)行組合 得出框架梁柱的控制內(nèi) 力 進(jìn)而完成了梁柱截面的配筋計算 進(jìn)行了獨立基礎(chǔ)的計算及零星構(gòu)件的計算 用 斯維爾建筑設(shè)計軟件 AutoCAD2007 PKPM2005 探索者軟件等計算并繪制本工程建筑 和結(jié)構(gòu)施工圖 關(guān)鍵詞 百貨商店 地震 框架結(jié)構(gòu) 二次分配法 荷載內(nèi)力組合 截面設(shè)計 III ABSTRACT This project is a building of the ZhenJiang MengXi Super Market This subject is three stories frame structure The Story is 4 2m The total height of the building is 13 8m The total area of this building is 4050m2 After complicated analysis the frame structure of supporting weight in lengthways and transverse direction of reinforced concrete is adopted for the superstructure of this building As the anti earthquake degree is 7 vertical earthquake is skipped After the horizontal earthquake is calculated by the bottom shear method the Value D method is applied to calculate the stress of a frame under horizontal earthquake Then the stress under vertical dead load and the most adverse arrange live load is calculated by the double moment divided method Considering the two cases the basic combination of the earthquake and the load and the basic combination of the load and no earthquake the load effect combination is carried off So according to the stress and of beams and columns the section design is finished The calculation of the independent foundation and other members are carried on The software of Thware agriculture design Tssd11 AutoCAD2007and PKPM2005 is applied to calculation and draw the pictures of the building and structure construction Keywords super market earthquake frame structure stress double moment divided method load effect combination section design IV 目 錄 第一章 建筑設(shè)計說明 1 1 1 設(shè)計要求 1 1 1 1 設(shè)計內(nèi)容 1 1 1 2 設(shè)計原始資料 1 1 2 調(diào)研 1 1 3 平面布置 2 1 4 立面布置 2 1 5 剖面設(shè)計 2 1 6 垂直交通設(shè)計 2 1 7 耐火等級 防火疏散和采光通風(fēng) 3 1 8 其他構(gòu)造設(shè)計 3 1 9 設(shè)計依據(jù) 4 第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則 5 2 1 材料要求 5 2 2 填充墻要求 5 2 3 截面尺寸要求 6 2 4 結(jié)構(gòu)布置要求 6 2 5 計算過程 6 2 5 1 計算簡圖 6 2 5 2 在豎向荷載作用下的近似計算 7 2 5 3 地震作用計算 7 2 5 4 在水平荷載作用下采用 D值法 8 2 5 5 在截面設(shè)計時 主要有正截面和斜截面的設(shè)計 8 第三章 混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 9 3 1 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 3 1 1 工程概況 9 3 1 2 設(shè)計條件 9 3 1 3 屋面及樓面做法 10 3 1 4 材料選用 10 3 2 初估構(gòu)件截面尺寸 11 3 2 1 初估梁柱截面尺寸 11 3 2 2 板厚 13 3 2 3 基礎(chǔ) 14 3 2 4 框架計算簡圖 14 3 3 重力荷載計算 15 3 3 1 屋面及樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 15 3 3 2 屋面及樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 16 V 3 3 3 梁 柱 墻 窗 門重力荷載計算 16 3 4 重力荷載代表值計算 17 3 5 地震作用計算 20 3 5 1 橫向框架側(cè)移剛度計算 20 3 5 2 橫向自振周期計算 22 3 5 3 水平地震作用及樓層剪力計算 22 3 5 4 水平地震作用下的位移驗算 24 3 5 5 水平地震作用下框架內(nèi)力計算 25 3 6 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 29 3 6 1 橫向框架計算單元 29 3 6 2 荷載計算 29 3 6 3 彎矩二次分配法計算框架內(nèi)力 31 3 7 風(fēng)荷載計算 42 3 8 內(nèi)力組合 47 3 8 1 選擇控制截面 47 3 8 2 選擇內(nèi)力組合形式 48 3 8 3 框架梁的內(nèi)力組合 48 3 8 4 框架柱的內(nèi)力組合 52 3 8 5 內(nèi)力最不利組合設(shè)計 55 3 9 框架梁截面設(shè)計 57 3 9 1 梁的正截面受彎承載力計算 57 3 9 2 梁的斜截面受剪承載力計算 60 3 10 框架柱截面設(shè)計 63 3 10 1 剪跨比和軸壓比驗算 63 3 10 2 框架柱正截面承載力計算 63 3 10 3 框架柱斜截面受剪承載力計算 71 3 11 現(xiàn)澆樓梯設(shè)計 74 3 11 1 梯段板的計算 74 3 11 2 平臺板的計算 76 3 11 3 平臺梁設(shè)計 76 3 12 板的配筋 78 3 12 1 樓面梁格布置 78 3 12 2 樓面荷載設(shè)計值 79 3 12 3 方案確定 79 3 12 4 雙向板計算 79 3 13 基礎(chǔ)設(shè)計 81 3 13 1 基礎(chǔ)選型 81 3 13 2 基礎(chǔ)底面尺寸 82 3 13 3 計算地基凈反力 83 3 13 4 抗沖切驗算 84 3 13 5 配筋計算 88 附錄 PKPM 電算 89 結(jié)語 113 VI 致謝 114 參 考 文 獻(xiàn) 115 1 第一章 建筑設(shè)計說明 1 1 設(shè)計要求 1 1 1 設(shè)計內(nèi)容 夢溪百貨商店建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 1 2 設(shè)計原始資料 1 概況 該建筑面積 4050m2 主體采用框架結(jié)構(gòu) 層數(shù) 3 層 2 該建筑各樓層功能及房間安排如下 一層 營業(yè)廳 750m 2 庫房 15 m2 輔助房間包括休息室 40 m2 辦 公室 30 m2 內(nèi)部衛(wèi)生間 20 m2 公共衛(wèi)生間 20 m2 收發(fā)室 10 m2 配 電室 10 m 2 二 三層 營業(yè)廳 750m 2 庫房 15 m2 輔助房間包括經(jīng)理辦公室 30 m2 小會議室 50 m2 財務(wù)室 15 m2 內(nèi)部衛(wèi)生間 20m 2 設(shè)備間 10 m2 3 基本風(fēng)壓 w 0 0 35kN m2 抗震設(shè)防烈度為 7 度 設(shè)計基本地震加速度為 0 15g 屬于設(shè)計地震第一組 基本雪壓為 0 5 kN m2 地面粗糙程度為 B 類 4 工程地質(zhì)資料 擬建場地內(nèi)地勢平坦 地面高程 32 5m 絕對高程 32 5m 以下 0 8m 為耕植層 0 8m 為粉土層 承載力特征值為 80kpa 以下為粗卵石 其承載力特征值為 fak 218kpa 可作為天然地基持力層 地下水位于地表以下 3 9m處 建筑場地類別為 類 1 2 調(diào)研 現(xiàn)代百貨商店采用的大多數(shù)還是鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)通過現(xiàn)場澆 筑可以形成具有整體節(jié)點的連續(xù)結(jié)構(gòu) 保護(hù)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭破壞 另外框架結(jié)構(gòu)主要 有其主體框架承重 墻體只起圍護(hù)和隔斷作用 因此 房間的布置很靈活 窗洞的 位置也可以根據(jù)采光要求靈活布置 可是正由于框架結(jié)構(gòu)中墻體不承重 這對框架 結(jié)構(gòu)的整體剛度有削弱的作用 另外周期性的往復(fù)水平荷載作用下 構(gòu)件剛度因裂 2 縫開展而遞減 構(gòu)件開裂處鋼筋的塑性拉伸使裂縫不能閉合 1 3 平面布置 建筑是供人使用的有功能作用的空間 同一功能要求和使用目的的建筑可以有多 種空間形式 建筑體型一般綜合反映內(nèi)部空間 又在一定程度上反映建筑的性格 歷 史時期和民族地域特點 對于建筑造型與平面布置的選擇 必須考慮結(jié)構(gòu)因素 以有利于結(jié)構(gòu)受力 平面 形狀應(yīng)簡單 對稱 規(guī)則 以減少地震災(zāi)害的影響 本設(shè)計在平面上力求平面對稱 對稱平面易于保證質(zhì)量中心與剛度中心重合 避 免結(jié)構(gòu)在水平力作用下扭轉(zhuǎn) 1 4 立面布置 立面設(shè)計時首先應(yīng)推敲各部分總的比例關(guān)系 考慮建筑物整體的幾個方面的統(tǒng)一 相鄰立面的連接與協(xié)調(diào) 然后著重分析各立面上墻面的處理 門窗的調(diào)整和安排 最 后對入口 門廊等進(jìn)一步進(jìn)行處理 節(jié)奏韻律和虛實對比 是使建筑立面高于表現(xiàn)力的重要設(shè)計手法 在建筑立面上 相同構(gòu)件或門窗作有規(guī)律的重復(fù)和變化 給人們在視覺上得到類似音樂詩歌中節(jié)奏韻 律的效果 立面的節(jié)奏感在門窗的排列組合 墻面的構(gòu)件劃分中表現(xiàn)得比較突出 1 5 剖面設(shè)計 剖面設(shè)計主要分析建筑物各部分應(yīng)有的高度 建筑層數(shù) 建筑空間的組合利用 以及建筑剖面中的結(jié)構(gòu) 構(gòu)造關(guān)系 建筑物的平面和剖面是緊密聯(lián)系的 在本設(shè)計中 百貨商店的層高均為 4 2m 消防疏散用樓布置在建筑物兩側(cè) 1 6 垂直交通設(shè)計 本工程主要垂直交通工具是樓梯 扶梯和電梯 對樓梯 扶梯 電梯的選用及其 在建筑物中的合理布置 將使高層建筑的使用更加合理 同時還能提高工作效率 3 本設(shè)計中樓梯布置在建筑的四角 除了設(shè)置四部樓梯外 還設(shè)置了一部扶梯 布 置于建筑中心 另有一部電梯布置在東北角 這樣的布置可使建筑物內(nèi)任意點至樓 電梯出口的距離均不大于 30m 滿足高層建筑的防火要求 且方便貨運 1 7 耐火等級 防火疏散和采光通風(fēng) 本百貨商店的設(shè)計耐火等級為二級 發(fā)生火災(zāi)時 各種人員往往還在遠(yuǎn)離地面的高層 將他們?nèi)垦杆俚厥枭⒌桨踩?地帶是防火的重要環(huán)節(jié) 疏散設(shè)計的原則是路線簡單明了 便于人們在緊急時進(jìn)行判 斷 同時供以室內(nèi)任何位置向兩個方向疏散的可能性 疏散樓梯是發(fā)生火災(zāi)時電梯停 用的情況下最主要的豎向交通途徑 其位置應(yīng)首先符合安全疏散距離的規(guī)定 也應(yīng)符 合人在火災(zāi)發(fā)生后可能的疏導(dǎo)方向 本設(shè)計中樓梯設(shè)置于建筑的四角 方便疏散 布 置房間時已考慮到通風(fēng)效果 具體的采光要求可以通過控制窗的尺寸來實現(xiàn) 1 8 其他構(gòu)造設(shè)計 樓梯 不銹鋼扶手欄桿 見蘇 J9505 女兒墻 見蘇 J9503 不上人屋面做法 30厚1 2水泥砂漿保護(hù)層 10厚合成高分子防水層 10厚1 3 水泥 砂漿找平層 1 8水泥膨脹珍珠巖找坡3 最薄處 20厚 60厚聚苯板保溫層 120厚現(xiàn) 澆鋼筋混凝土屋面板 20厚板底抹灰 鋼筋龍骨吊頂 樓面做法 水磨石樓面 10厚水磨面層 20厚水泥漿 內(nèi)摻建筑膠 120厚現(xiàn) 澆鋼筋混凝土樓板 20厚板底抹灰 鋼筋龍骨吊頂 墻體 采用混泥土砌塊 厚度為 240 mm 內(nèi)墻 240厚混泥土砌塊 刷配套界面處理劑一道 15厚1 1 6水泥石灰膏砂漿打底 5 厚1 0 3 3石灰膏砂漿砂漿粉面 刷乳膠漆 外墻 240厚混泥土砌塊 刷配套界面處理劑一道 40 厚聚苯乙烯泡沫板塑料 15 厚 1 1 6 水泥石灰膏砂漿打底 5 厚 1 0 3 3 石灰膏砂漿砂漿粉面 防水防霉涂料 4 1 9 設(shè)計依據(jù) 1 建筑結(jié)構(gòu)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB68 84 2 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) GB50068 2001 3 建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn) GB50223 95 4 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009 2011 5 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB50010 2012 6 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 GB50007 2010 7 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB50011 2012 8 江蘇省現(xiàn)行建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集 5 第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則 為了使建筑物設(shè)計符合技術(shù)先進(jìn) 經(jīng)濟(jì)合理 安全適用 確保質(zhì)量的要求 建筑 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 包括結(jié)構(gòu)選型設(shè)計占有重要地位 建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計和選型的構(gòu)思是 一項很細(xì)致的工作 只有充分考慮各種影響因素并進(jìn)行全面綜合分析 才能選出優(yōu)化 的方案 結(jié)構(gòu)作為建筑的骨架形成人類的建筑空間 用來滿足人類的生產(chǎn) 生活需要及對 建筑物的美觀要求 結(jié)構(gòu)的建筑功能 在真確設(shè)計 施工及正常使用條件下 建筑應(yīng) 該具有抵御可能出現(xiàn)的各種作用的能力 建筑結(jié)構(gòu)的安全功能 此外 建筑結(jié)構(gòu)的工 程造價及用工量分別占建筑物造價及施工用量的 30 40 建筑結(jié)構(gòu)工程的施工工期 約占建筑物施工總工期的 40 50 建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 建筑物的形式和風(fēng)格總是 和構(gòu)成它的材料和結(jié)構(gòu)方式相適應(yīng)的 在實踐中不斷地探索能夠經(jīng)濟(jì) 合理地充分發(fā) 揮材料 結(jié)構(gòu)潛力的形式和風(fēng)格 并逐漸形成建筑體系和結(jié)構(gòu)體系 結(jié)構(gòu)是建筑的骨 架 是建筑賴以存在的基礎(chǔ) 該辦公樓選用框架結(jié)構(gòu)是合理的 框架結(jié)構(gòu)體系是由豎 向構(gòu)件的柱子與水平構(gòu)件的梁通過節(jié)點連接而組成 即承擔(dān)豎向荷載 又承擔(dān)水平荷 載 風(fēng) 地震 框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點是建筑平面布置靈活 可以提供較大的建筑空間 也可以構(gòu)成豐富多變的立面造型 在做本次設(shè)計時 就充分考慮到建筑物的形式和風(fēng)格總是和構(gòu)成它的材料和結(jié)構(gòu)方 式相適應(yīng)的 在實踐中不斷地探索能夠經(jīng)濟(jì) 合理地充分發(fā)揮材料 結(jié)構(gòu)潛力的形式 和風(fēng)格 并逐漸形成建筑體系和結(jié)構(gòu) 選用框架結(jié)構(gòu) 以鋼筋混凝土為材料建造 框架結(jié)構(gòu)體系是由豎向構(gòu)件的柱子與水平構(gòu)件的梁通過節(jié)點連接而組成 即 承 擔(dān)豎向荷載 又承擔(dān)水平荷載 風(fēng) 地震 框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點是建筑平面布置靈活 可以提供較大的建筑空間 也可以構(gòu)成豐富多變的立面造型 2 1 材料要求 梁 柱混凝土強度等級相差不宜大于 5Mpa 如超過時 梁 柱節(jié)點區(qū)施工時應(yīng) 作專門處理 使節(jié)點區(qū)混凝土強度等級與柱相同 6 2 2 填充墻要求 1 框架結(jié)構(gòu)的填充墻應(yīng)優(yōu)先選用預(yù)制輕質(zhì)砌塊或墻板 填充墻應(yīng)按規(guī)范的構(gòu)造 要求與框架可靠拉結(jié) 2 框架結(jié)構(gòu)的填充墻宜與框架梁 柱軸線位于同一垂直平面內(nèi) 2 3 截面尺寸要求 梁的截面尺寸估算為 lh 18 0 hb 31 2 梁的截面尺寸估算為 cafNA 2 4 結(jié)構(gòu)布置要求 1 抗震框架結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)力求簡單 規(guī)則 均勻 對稱 使剛度中心與 質(zhì)量中心盡量減小偏差 并盡量使框架結(jié)構(gòu)的縱向 橫向具有相近的自振特性 2 框架結(jié)構(gòu)應(yīng)布置并設(shè)計為雙向抗側(cè)力體系 主體結(jié)構(gòu)的梁柱間不應(yīng)采用鉸 接 也不應(yīng)采用橫向為剛接 縱向也鉸接的結(jié)構(gòu)體系 2 5 計算過程 2 5 1 計算簡圖 框架結(jié)構(gòu)一般有按空間結(jié)構(gòu)分析和簡化成平面結(jié)構(gòu)分析兩種方法 在計算機沒有 普及的年代 實際為空間工作的框架常被簡化成平面結(jié)構(gòu)采用手算的方法進(jìn)行分析 近年來隨著微機的日益普及和應(yīng)用程序的不斷出現(xiàn) 框架結(jié)構(gòu)分析時更多的是根據(jù)結(jié) 構(gòu)力學(xué)位移法的基本原理編制電算程序 由計算機直接求出結(jié)構(gòu)的變形 內(nèi)力 以至 各截面的配筋 由于目前計算機內(nèi)存和運算速度已經(jīng)能夠滿足結(jié)構(gòu)計算的需要 因此 在計算機程序中一般是按空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析 但是在初步設(shè)計階段 為確定結(jié)構(gòu)布置 方案或估算構(gòu)件截面尺寸 還是需要采用一些簡單的近似計算方法 以求既快又省地 解決問題 另外 近似的手算方法雖然計算精度較差 但概念明確 能夠直觀地反映 結(jié)構(gòu)的受力特點 因此 工程設(shè)計中也常利用手算的結(jié)果來定性的校核判斷電算結(jié)果 7 的合理性 所以我將重點介紹框架結(jié)構(gòu)的近似手算法 一般情況下 框架結(jié)構(gòu)是一個空間受力體系 為了方便起見 常常忽略結(jié)構(gòu)縱向 和橫向之間的空間聯(lián)系 忽略各構(gòu)件的抗扭作用 將縱向框架和橫向框架分別按平面 框架進(jìn)行分析計算 由于橫向框架的間距相同 作用于各橫向框架上的荷載相同 框 架的抗側(cè)剛度相同 因此 除端部外 各榀橫向框架都將產(chǎn)生相同的內(nèi)力與變形 結(jié) 構(gòu)設(shè)計時一般取中間有代表性的一榀橫向框架進(jìn)行分析即可 而作用于縱向框架上的 荷載則各不相同 必要時應(yīng)分別進(jìn)行計算 框架節(jié)點一般總是三向受力的 但當(dāng)按平面框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時 則節(jié)點也相 應(yīng)地簡化 在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中 梁和柱內(nèi)的縱向受力鋼筋都將穿過節(jié)點或錨 入?yún)^(qū) 這時應(yīng)簡化為剛節(jié)點 在結(jié)構(gòu)計算簡圖中 桿件用軸線來表示 框架梁的跨度即取柱子軸線之間的距 離 框架的層高 框架柱的長度 即為相應(yīng)的建筑層高 而底層柱的長度則應(yīng)從基礎(chǔ) 頂面算起 對于不等跨框架 當(dāng)個跨跨度相差不大于 10 時 在手算時可簡化為等 跨框架 跨度取原框架各跨跨度的平均值 以減少計算工作量 但在電算時一般可按 實際情況考慮 在計算框架梁截面慣性距 I 時應(yīng)考慮到樓板的影響 在框架梁兩端節(jié)點附近 梁受負(fù)彎矩 頂部的樓板受拉 樓板對梁的截面抗彎剛度影響較小 而在框架梁的跨 中 梁受正彎矩 樓板處于受壓區(qū)形成 T 形截面梁 樓板對梁的截面抗彎剛度影響 較大 在工程設(shè)計中 為簡便起見 仍假定梁的截面慣性距 I 沿軸線不變 對現(xiàn)澆樓 蓋中框架取 I 2I0邊框架取 I 1 5I0 對裝配整體式樓蓋 這里 I0為矩形截面梁的截面 慣性矩 2 5 2 在豎向荷載作用下的近似計算 框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力計算可近似地采用分層法 通常 多層多跨 框架在豎向荷載作用下的側(cè)移是不大的 可近似的按無側(cè)移框架進(jìn)行分析 而且當(dāng)某 層梁上有豎向荷載時 在該層梁及相鄰柱子中產(chǎn)生較大內(nèi)力 而在其他樓層的梁 柱 子所產(chǎn)生內(nèi)力 在經(jīng)過柱子傳遞和節(jié)點分配以后 其值將隨著傳遞和分配次數(shù)的增加 而衰減 且梁的線剛度越大 衰減越快 因此 在進(jìn)行豎向荷載作用下的內(nèi)力分析時 可假定作用在某一層框架梁上的豎向荷載只對本層樓的梁以及與本層梁相連的框架柱 產(chǎn)生彎矩和剪力 而對其他樓層框架和隔層的框架柱都不產(chǎn)生彎矩和剪力 其中一般 8 我們常用的方法有兩種 D 值法和二次彎距分配法 荷載計算包括恒載計算和活載計 算 其中活載計算時應(yīng)考慮最不利的組合 2 5 3 地震作用計算 在此僅考慮水平地震作用即可 并可采用基底剪力法計算水平地震作用力 為求基底剪力 先要計算結(jié)構(gòu)各層的總重力荷載代表值 在此為簡化計算 僅取一榀 框架的重力荷載代表值進(jìn)行計算 頂層重力荷載代表值包括 屋面恒載 50 屋面活 荷載 縱 橫梁自重 半層柱自重 半層墻體自重以及女兒墻自重 其它層重力荷載 代表值包括 樓面恒載 50 樓面活荷載 縱 橫梁自重 樓面梁自重 樓面上 下各 半層的柱及縱 橫墻自重 請注意 在計算重力荷載代表值時 屋面活荷載僅考慮雪 荷載 控制框架結(jié)構(gòu)側(cè)移要計算兩部分內(nèi)容 一是計算頂層最大側(cè)移 因周期過大 將 影響使用 二是計算層間相對側(cè)移 其值過大 將會使填充墻出現(xiàn)裂縫 引起框架的 側(cè)移 主要是水平荷載作用 對一般的多層框架結(jié)構(gòu)而言 僅需計算由梁柱彎曲變形所產(chǎn)生的側(cè)向位移 而不 考慮梁柱的軸向變形和截面的剪切變形所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)側(cè)移 這樣計算的框架側(cè)移已能 滿足工程設(shè)計的精度要求 在豎向荷載作用下要考慮的力包括板 墻 梁等的自重 然后用力矩分配法算 用彎矩分配法計算框架彎矩 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)廠房外 對一般的工業(yè)與 民用建筑可不考慮活載的不利布置 固端彎距 梁上的分布荷載含有矩形或三角形荷載 在求固端彎矩時可直接根據(jù) 圖示荷載計算 也可根據(jù)固端相等的原則 先將梯形分布荷載及三角形荷載化為等放 均布荷載 在此一律采用后一方法 2 5 4 在水平荷載作用下采用 D值法 在框架內(nèi)力組合時 通過框架內(nèi)力分析 獲得了在不同荷載作用下產(chǎn)生的構(gòu)件內(nèi) 力標(biāo)準(zhǔn)值 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時 應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利情況確定構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值 本設(shè)計采用了二種類型的組合 應(yīng)為沒考慮風(fēng)荷載 1 豎向荷載效應(yīng) 包括全部恒載和活載的組合 2 地震作用效應(yīng)與重力荷載代表值效應(yīng)的組合 9 取上述而種荷載組合中最不利情況作為截面設(shè)計時用的內(nèi)力設(shè)計值 2 5 5 在截面設(shè)計時 主要有正截面和斜截面的設(shè)計 受彎構(gòu)件在設(shè)計是都要進(jìn)行抗彎和抗剪設(shè)計 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的破壞主要有三 種形式 即適筋截面的破壞 特點是手拉鋼筋先屈服 而后受壓區(qū)混凝土被壓碎 超筋破壞 和少筋破壞是脆性破壞 是工程中不允許出現(xiàn)的 我們在截面設(shè)計是不能出現(xiàn)后面的兩 種情況 受彎構(gòu)件在彎距和剪力共同作用的區(qū)段 往往會產(chǎn)生斜裂縫 并可能延斜截面發(fā)生 破壞 斜截面破壞帶有脆性破壞的性質(zhì) 所以在設(shè)計中要加以控制 在截面設(shè)計時 不僅要 對截面尺寸加以控制 同時還要對斜截面進(jìn)行計算 配置一定數(shù)量的箍筋 第三章 混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 3 1 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 1 1 工程概況 根據(jù)建筑的空間功能要求 橫向縱向均為 7 5 米 一至三層層高均為 4 2m 10 圖 3 1 框架平面柱網(wǎng)布置 3 1 2 設(shè)計條件 1 荷載條件 基本風(fēng)壓 0 0 35 kN m2 基本雪荷載為 0 5 kN m2 各層樓面的活荷載為 3 5 kN m2 走道的活荷載為 3 5kN m2 屋面不可上人 不上人屋面為 0 5kN m2 2 抗震設(shè)防 抗震設(shè)防烈度為 7 度 設(shè)計基本地震加速度為 0 15g 屬設(shè)計地震第一組 建筑場 地為 II 類 3 工程地質(zhì)條件 擬建場地地勢平坦 地面高程 32 5m 絕對高程 32 5m以下 0 8m 為耕植層 0 8m為粉土層 承載力特征值為 80kPa 以下為粗卵石 其承載力特征值 fak 218kpa 可作為天然地基持力層 地下水位于地表以下 3 9m處 建筑場地類別為 類 4 材料的選用 根據(jù) 抗規(guī) 3 9 2條規(guī)定確定 混凝土強度等級為C30 梁縱筋及 基礎(chǔ)選用HRB335級鋼筋 柱縱筋選HRB335級鋼筋 箍筋選用HRB335級鋼筋 5 抗震等級的確定 1 根據(jù) 建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)注 GB 50223 2008 3 0 2條規(guī)定 確定本 工程為丙類 2 根據(jù) 抗規(guī) 表6 1 2確定 丙類 7度設(shè)防的建筑抗震等級為二級 場地為 類 3 1 3 屋面及樓面做法 1 不上人屋面做法 30厚1 2水泥砂漿保護(hù)層 10厚合成高分子防水層 10厚1 3 水 泥砂漿找平層 1 8水泥膨脹珍珠巖找坡3 最薄處 20厚 60厚聚苯板保溫層 120厚 現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板 20厚板底抹灰 V型輕鋼龍骨吊頂 2 樓面做法 水磨石樓面 10厚水磨面層 20厚水泥漿 內(nèi)摻建筑膠 120厚現(xiàn) 澆鋼筋混凝土樓板 20厚板底抹灰 鋼筋龍骨吊頂 3 1 4 材料選用 填充墻采用 240mm厚的粘土空心磚砌筑 門有鋼門 木門 窗有鋁合金窗 樓蓋 屋蓋 梁和柱均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 混凝土均采用 C30 11 鋼筋 本工程均采用熱軋鋼筋 HRB335 墻體 外墻采用混凝土小型砌塊 重度為 6 5kN m 窗 塑鋼門窗 0 35kN m 門 0 2kN m 3 2 初估構(gòu)件截面尺寸 梁截面高度按梁跨度的估算 由此估算的梁截面尺寸見表 表中還給出了各層梁 柱 板的混凝土強度等級 其設(shè)計強度 C30 f c 14 3N mm2 ft 1 43N mm2 3 2 1 初估梁柱截面尺寸 梁的截面尺寸應(yīng)滿足承載力 剛度及延性要求 截面高度一般取梁跨度 l 的 1 12 1 8 當(dāng)梁的負(fù)載面積較大或荷載較大時 宜取上限值 為防止梁產(chǎn)生剪切脆性 破壞 梁的凈跨與截面高度之比不宜小于 4 梁的截面寬度可取 1 3 1 2 梁寬 同時 不小于 1 2柱寬 且不應(yīng)小于 250mm 結(jié)構(gòu)布置如圖2 2所示 根據(jù)布置情況確定結(jié)構(gòu)的尺寸 圖 3 2 結(jié)構(gòu)平面布置圖 12 1 框架梁 橫梁 h 1 12 1 8 7500 625mm 938mm 取 h 700mm b 1 3 1 2 h 233mm 350mm 取 b 350mm 縱梁 次梁 懸挑梁 h 1 15 1 12 L 500mm 625mm 取 600mm b 1 3 1 2 h 200mm 300mm 取 240mm 表 3 1 梁截面尺寸 mm 及各層混凝土強度等級 2 框架柱 柱截面尺寸可根據(jù)柱的軸壓比按下列公式估算 3 1 ENFgn 3 2 CAf 式中 N 為柱組合的軸壓設(shè)計值 F 為簡支狀態(tài)計算的柱的負(fù)載面積 gE 為折算在 單位建筑面積上的重力荷載代表值 可根據(jù)實際荷載計算 也可近似取 12 15kN m 2 為考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù) 邊柱取 1 3 不等跨內(nèi)柱取 1 25 等跨內(nèi)柱取 1 2 n 為驗算截面以上樓層層數(shù) AC 為柱截面面積 fC 為混凝土軸心抗 壓強度設(shè)計值 為框架柱軸壓比限值 此處可進(jìn)似取 即對一級 二級和三級抗 震等級 分別取 0 7 0 8 和 0 9 該框架結(jié)構(gòu)的抗震等級為二級 其軸壓比限值 N 0 8 各層的重力荷載代 表值近似取 15kN m2 由圖可知邊柱及中柱的負(fù)載面積分別為 7 5 3 75m2和 7 5 7 5m2 層次 混凝土強度等級 橫梁 b h 縱梁 b h 次梁 b h 1 3 C30 350 700 240 600 240 600 13 圖 3 3 柱負(fù)荷面積圖 由式 3 1 3 2 得第一層柱截面面積為 邊柱 Ac 2 3148 148 005753 1 m 中柱 Ac 276 2 如取柱截面為正方形 則邊柱和中柱截面高度分別為 379mm 379mm和 536mm 536mm 根據(jù)上述計算結(jié)果并綜合考慮其它因數(shù) 故本設(shè)計柱截面尺寸取值如下 一層到三層 600mm 600mm 按上述方法確定的柱截面高度 h不宜小于 400mm 寬度不宜小于 350mm 柱凈高與 截面長邊尺寸之比大于 4 滿足要求 3 2 2 板厚 填充墻采用 240mm 厚的粘土空心磚砌筑 門為木門 窗為鋁合金 樓蓋及屋蓋采 用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 按結(jié)構(gòu)要求 h L 35 且 mm 則 取板厚 h 120mm80 14 屋面 樓面均取 120mm 3 2 3 基礎(chǔ) 選用柱下獨立基礎(chǔ) 基礎(chǔ)埋深 2m 距基頂 0 5m 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖 3 4所示 取頂層的形心線作為框架柱的軸線 梁軸線取 至板底 2 3 層柱高即為層高 取 4 2m 底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板底 即 H1 4 2 0 5 0 6 0 12 5 18m 3 2 4 框架計算簡圖 取頂層柱的心形線作為框架柱的軸線 梁軸線取至板底 圖 3 4 框架計算簡圖 15 3 3 重力荷載計算 3 3 1 屋面及樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 1 屋面 不上人 三氈四油防水層 0 4KN m 2 20厚 1 3 水泥砂漿找平層 0 02 20 0 5kN m 2 1 6 水泥焦渣找坡 最薄 30mm 厚 0 085 10 0 85kN m 2 板自重 25 0 12 3kN m 2 V型輕鋼龍骨吊頂 0 25kN m 2 合計 5 0kN m 2 2 樓面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 營業(yè)廳 30厚水磨石地面 0 65kN m 2 120mm厚鋼筋混凝土板自重 25 0 12 3kN m 2 20厚水泥砂漿找平層 20 0 02 0 4 KN m 2 V型輕鋼龍骨吊頂 0 25kN m 2 合計 4 3kN m 2 倉庫 水磨石地面 10mm 面層 20mm 水泥砂漿打底 0 65 KN m 2 120mm厚鋼筋混凝土板 25 0 12 3 KN m 2 20mm厚水泥砂漿粉刷層 0 02 20 0 4 KN m 2 合計 4 05 KN m 2 辦公室 硬木地板 0 2 KN m 2 地板格柵 0 2 KN m 2 120mm厚鋼筋混凝土樓板 25 0 12 3 KN m 2 隔聲紙板頂棚 0 2 KN m 2 合計 3 6 KN m 2 樓梯 16 花崗巖地面 28 0 015 0 42 KN m 2 20mm厚水泥砂漿找平層 20 0 02 0 4 KN m 2 120mm厚鋼筋混凝土樓板 25 0 12 3 KN m 2 20mm厚水泥砂漿粉刷層 20 0 02 0 4 KN m 2 合計 4 22 KN m 2 衛(wèi)生間 花崗巖地面 28 0 015 0 42 KN m 2 20厚水泥砂漿找平層 20 0 02 0 4 KN m 2 120mm厚鋼筋混凝土板 25 0 12 3 KN m 2 V型輕鋼龍骨吊頂 0 25 KN m 2 合計 4 07 KN m 2 3 3 2 屋面及樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 不上人屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 0 5 KN m2 樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2 0kN m 2 營業(yè)廳 3 5 KN m 2 辦公室 2 0 KN m 2 倉庫 5 0KN m 2 衛(wèi)生間 2 5 KN m 2 樓梯 3 5 KN m 2 貨架 3 5 KN m 2 屋面雪載標(biāo)準(zhǔn)值 s r SO 1 0 0 5 0 5 KN m2 式中 r為屋面積雪分布系數(shù) 取 1 0 3 3 3 梁 柱 墻 窗 門重力荷載計算 梁 柱可根據(jù)截面尺寸 材料容重及粉刷等計算出單位長度上的重力荷載 對墻 門 窗等可計算出單位面積上的重力荷載 具體計算過程從略 計算結(jié)果見表 3 2 墻體為 240mm 厚粘土空心磚 外墻面帖瓷磚 0 5kN m 2 內(nèi)墻面為 20mm 厚抹 灰 則外墻面重力荷載為 0 5 15 0 24 0 02 17 4 28kN m 2 內(nèi)墻為 240mm 粘土空心磚 兩側(cè)均為 20mm 厚抹灰 則內(nèi)墻單位面積重力荷載為 0 02 17 15 0 24 0 02 17 4 28 KN m 2 則外墻單位墻面重力荷載為 4 28kN m 2 17 內(nèi)墻單位墻面重力荷載為 150 24 170 022 4 28kN m 2 木門單位面積重力荷載為 0 2 KN m 2 鋁合金窗 0 4 KN m 2 鋼鐵門 0 45 KN m 2 表 3 2 梁 柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算 營業(yè)廳部分 梁柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 營業(yè)廳部分 b h r g Li Gi Gi層次 構(gòu)件 m m KN m3 KN m m n KN KN 邊橫梁 0 30 0 7 25 1 05 6 38 7 5 20 1102 5 中橫梁 0 30 0 7 25 1 05 6 38 7 5 38 2094 75 次梁 0 24 0 6 25 1 05 3 63 7 5 24 779 63 1 柱 0 6 0 6 25 1 10 11 21 5 18 35 2443 02 6419 80 邊橫梁 0 30 0 7 25 1 05 6 38 7 5 20 1102 5 中橫梁 0 30 0 7 25 1 05 6 38 7 5 38 2094 75 次梁 0 24 0 6 25 1 05 3 63 7 5 24 779 63 2 柱 0 6 0 6 25 1 10 11 21 4 2 35 1980 83 5957 71 邊橫梁 0 30 0 7 25 1 05 6 38 7 5 20 1102 5 中橫梁 0 30 0 7 25 1 05 6 38 7 5 38 2094 75 次梁 0 24 0 6 25 1 05 3 63 7 5 24 779 63 3 柱 0 6 0 6 25 1 10 11 21 4 2 35 1980 83 5957 71 注 表中 為考慮梁 柱的粉刷層重力荷載而對重力荷載的增大系數(shù) g 表示單位長度構(gòu)件重 力荷載 n 為構(gòu)件數(shù)量 梁長度取凈長 柱長度取層高 3 4 重力荷載代表值計算 G1 第一層荷載 G1 樓面恒載 50 樓面活載 縱橫梁自重 第二層下半層柱及縱橫墻 門 窗自重的一半 第一層上半層柱及縱橫墻 門 窗自重的一半 梁 柱荷載 1102 5 2094 75 779 63 0 7 0 7 2 59 2 1 25 1 10 4040 08KN 一層樓面 4 3 805 4 07 32 49 4 22 77 76 4 05 27 3 6 40 5 3 6 56 25 3 6 105 10 8 10 8 9 36 4863 8KN 一層樓面活荷載 18 3 5 77 76 2 5 32 49 5 0 27 2 0 40 5 2 0 56 25 3 5 805 2 5 105 2 0 10 8 10 8 9 36 3823 81KN 一層上半部分 門 2 7 2 7 0 2 2 1 23 3 58KN 鋁合金窗 2 4 2 4 0 4 19 0 5 1 23 26 92KN 墻 1 23 2 1 150 4 44 1 23 4 28 75 2 1 2 4 2 4 0 5 30 2 7 2 7 0 5 4 2017 82KN 小計 3 58 26 92 2017 82 2048 32KN 二層下半部分 鋁合金窗 2 4 2 4 0 4 19 0 5 21 88KN 墻 2 1 150 4 07 4 07 75 2 1 2 4 2 4 0 5 32 1547 98KN 小計 21 88 1547 98 1569 86KN 故 G1 4863 8 3823 81 0 5 2048 32 1569 86 4040 08 14433 97KN G2 第二層荷載 G2 樓面恒載 50 樓面活載 縱橫梁自重 第三層下半層柱及縱橫墻 門 窗自重的一半 第二層上半層柱及縱橫墻 門 窗自重的一半 二層上半部分 鋁合金窗 2 4 2 4 0 4 19 0 5 21 88KN 墻 2 1 150 4 07 4 07 75 2 1 2 4 2 4 0 5 32 1547 98KN 小計 21 88 1547 98 1569 86KN 三層下半部分等于二層下半部分 1569 86KN 樓面恒荷載 4863 8KN 樓面活荷載 3823 81KN 梁 柱荷載 1102 5 2094 75 779 63 0 7 0 7 4 2 25 1 10 4033 48KN G2 1569 86 1569 86 4863 8 1911 905 4033 48 13948 91kN G3 屋頂荷載 G3 屋頂恒載 50 雪荷載 縱橫梁自重 屋面上半層的柱 縱橫墻 門 窗 自重的一半 屋面下半層的柱 縱橫墻 門 窗自重的一半 三層上半部分等于二層上半部分 1569 86KN 女兒墻 2 64 150 1 2 475 2KN 19 層面雪荷載 0 5 7 5 7 5 4 6 675KN 層面恒荷載 5 0 7 5 7 5 4 6 6750KN 層面活荷載 0 5 7 5 7 5 4 6 675KN 梁 柱荷載 1102 5 2094 75 779 63 0 7 0 7 2 1 25 1 10 4005 18KN G3 675 0 5 4005 18 6750 475 2 1569 86 13137 74KN 集中于各層標(biāo)高處的重力荷載代表值 Gi見圖 3 5 圖 3 5 各質(zhì)點的重力荷載代表值 20 3 5 地震作用計算 3 5 1橫向框架側(cè)移剛度計算 框架側(cè)移剛度按 2 2 節(jié)所述方法計算 橫梁線剛度 ib 計算過程見表 3 3 柱 線剛度 ic 計算過程見表 3 4 表 3 3 橫梁線剛 ib計算表 類別 層次 Ec N mm2 104 b mm h mm Io mm4 109 L mm EcIo l N mm 1010 1 5EcIo l N mm 1010 2EcIo l N mm 1010 邊橫 梁 3 350 700 8 57 7500 4 01 6 01 8 02 中橫 梁 1 3 3 350 700 8 57 7500 4 01 6 01 8 02 表 3 4 柱線剛度 ic計算表 層次 hc mm Ec N mm2 b mm h mm Ic mm4 EcIc hc N mm 2 3 4200 3 00 104 600 600 1 08 1010 7 71 1010 1 5180 3 00 104 600 600 1 08 1010 6 25 1010 柱的側(cè)移剛度按下式計算 3 3 21CiDh 根據(jù)梁柱線剛度比 的不同 圖 1中的柱可分為中框架中柱和邊柱 邊框架中柱K 和邊柱等 現(xiàn)以第 2層軸線 3與軸線 B交點的柱 B 2的側(cè)移剛度計算為例 說明計算 過程 其余柱的計算過程從略 計算結(jié)果分別見表 3 5 表 3 6 表 3 7 該柱及與其相連的梁的相對線剛度如圖 3 6 所示 圖中數(shù)據(jù)取自表 3 3和表 3 4 由表 3 3 可得梁柱線剛度比 為 K 04 127 4 c 3 21 4 014 01 4 01 4 01 7 71 圖 3 6 C 5柱及與其相連梁的相對線剛度 由式 3 3 得 D 4202017 51 0 表 3 5 中框架柱側(cè)移剛度 D值 N mm 邊柱 中柱 層次 K c Di1 K c Di2 D i 2 3 0 83 0 29 28171 1 04 0 34 44200 188942 1 1 03 0 50 25894 2 06 0 63 32627 149669 表 3 6 邊框架柱側(cè)移剛度 D值 N mm 1 A 1 E 7 1 7 E 1 B 1 C 1 D 層次 K c Di1 K c Di2 Di 2 3 0 62 0 24 23314 1 24 0 38 36914 157370 1 0 77 0 46 23823 1 54 0 58 30037 137757 將上述不同情況下同層框架側(cè)移剛度相加 即得框架各層層間側(cè)移剛度 Di 表 3 7 橫向框架層間側(cè)移剛度 N mm 層次 1 2 3 Di 1023859 1259450 1259450 由上表 3 7可見 D1 D2 0 8 0 7 故該框架為規(guī)則框架 表中 E 為混凝土彈性模量 22 I0為梁 柱換算截面慣性矩且 30 12Ibh 現(xiàn)澆樓面 中框架取 Ib 2I0 邊框架取 Ib 1 5I0 EcIo l為梁的線剛度 表示梁 柱線剛度比K c 為柱側(cè)移剛度修正系數(shù) 由 表 3 2 所列公式計算 3 5 2 橫向自振周期計算 表 3 8 結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移計算 層次 Gi KN Vgi KN Di N mm u i mm ui m 3 13137 74 13137 74 1259450 10 4 0 072 2 13948 91 27086 65 1259450 21 51 0 062 1 14433 97 41520 62 1023859 40 55 0 041 按下式計算基本周期 T1 3 5 1 7T 式中 T為計算結(jié)構(gòu)基本自振周期的結(jié)構(gòu)頂點假想位移 m 即假想把集中在各層樓 面處的重力荷載代表值 Gi作為水平荷載而得到的結(jié)構(gòu)頂點位移 為結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù) 框架結(jié)構(gòu)取 0 6 0 7 本題計算基本周期 T1 結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響拆減系數(shù) 框 架取 0 6 0 7 故取 T 0 7 ST3 072 07u7 1 3 5 3 水平地震作用及樓層剪力計算 該結(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 結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值即底部剪力按下式計算 3 6 1EKEqFG 23 式中 為相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振的水平地震影響系數(shù)值 1 GEq 為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載 單質(zhì)點應(yīng)取總重力荷載代表值 多質(zhì)點應(yīng)取總重 力荷載代表值的 85 KNieq53 29 97 143 9874 1 80 設(shè)防烈度為七度 地震加速度為 0 15g由 抗規(guī) 表 5 1 4 1 可知 0 08 設(shè)計地max 震分組為第一組 場地土類別為 類場地 由 抗規(guī) 表 5 1 4 2可知 35 0 gT 則有 不考慮附加地震作用 STSg35 03 01 又 1 g 橫向地震影響系數(shù)為 max2 由 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 可知 混凝土阻尼比 0 05 1 7 1065 0 08 0 08 35292 53 2823 40kNeqEKGF 因不用考慮頂部附加水平地震作用 所以各質(zhì)點的水平地震作用按下式 3 7 計算 具體計算過程見表 3 10 各樓層地震剪力按下式 3 8 計算 結(jié)果列如表 3 10 3 7 1ii Eknjjj HFFG 3 8 1 ni kV 表 3 10 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 kN m GiHi G iHi Fi kN Vi kN 3 13 58 13137 74 178410 51 0 46 1298 76 1298 76 24 2 9 38 13948 91 130840 78 0 34 959 96 2258 72 1 5 18 14433 97 74767 96 0 19 536 45 2823 40 表中 Hi 為層高 單位 m Gi為每層的重力荷載代表值 單位 kN Fi為每層的剪力 由公式 3 7 計算 單位 kN Vi為各層總的剪力 由公式 3 8 計算 單位 Kn 各質(zhì)點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度分布圖 圖 3 7 水平地震作用分布圖 圖 3 8 層間剪力分布圖 3 5 4 水平地震作用下的位移驗算 水平地震作用下的框架結(jié)構(gòu)的層間位移 和頂點位移分別按下式 3 9 和 3 10 iu 計算 25 3 9 SjijiiDVu1 3 10 nK 計算過程見表 3 11 表中還計算了各層的層間彈性位移 e iu h 圖 3 11 橫向水平地震作用下的位移驗算 層次 Vi kN Di N mm iu mm i mm ih mm e iuh 3 1298 76 1259450 1 03 5 58 4200 1 752 2 2258 72 1259450 1 79 4 55 4200 1 923 1 2823 40 1023859 2 76 2 76 5180 1 1876 表中 Vi 為各層的剪力值 具體數(shù)值見表 3 10 的 Vi Di為各層的剛度值 具體數(shù)值見表 3 8 的統(tǒng)計 為每層的層間位移 由公式 3 9 得出iu 為各層總的層間位移 由公式 3 10 求出i hi為各層層高 單位 mm e 為彈性層間位移角限值 且 3 11 eh A 式中 為多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的層間彈性位移 h 為計算樓層層e A 高 為彈性層間位移角限值 由表 3 11 可見 最大層間彈性位移角發(fā)生在第 2層 其值為 1 608 1 550 滿足式 3 11 的要求 其中 h 1 550 u 3 5 5 水平地震作用下框架內(nèi)力計算 以圖 1中 5軸線橫向框架內(nèi)力計算為例 說明計算方法 其余計算從略 框架柱端 剪力及彎矩分別按式 3 12 和 3 13 計算 其中 Dij 取自表 3 5 D i 取自表 3 8 層間剪力取自表 3 10 各柱反彎點高度比 y按式 3 14 確定 26 3 12 1ijjisjjDVi 3 13 biiuijijMyh 3 14 123n 式中 D ij為 i層柱的側(cè)移剛度 h 為該層柱的計算高度 y 為框架柱的反彎點高度比 yn為框架柱的標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比 當(dāng)為風(fēng)荷載作用時由表 3 3 查取 當(dāng)為水平地震 作用時由表 3 4 查取 當(dāng)為頂點集中荷載作用時由表 3 5 查取 y 1為上 下層梁 線剛度比修正值 由表 3 6 查取 y 2 y 3為上 下層層高變化時反彎點高度比的修正 值 由表 3 7 查取 表 3 3 3 5 中 表示梁 柱線剛度比 m表示結(jié)構(gòu)總層K 數(shù) n 表示該柱所在是樓層位置 本例中各層柱需考慮 yn 底層及二層柱需考慮修正值 y2 其余柱均無修正 具體計算過 程及結(jié)果見表 3 12 梁端彎矩 剪力及柱軸力分別按式 3 15 3 17 計算 其中梁線剛度取自表 3 3 具體計算過程見表 水平地震作用下框架的彎矩圖 梁端剪力圖及柱軸力圖如圖 3 5 圖 3 6 所示 表 3 12 水平地震 2軸框架各層柱端彎矩及剪力計算表 hi Vi D ij 邊 柱 中 柱 層 次 m KN N m m Di1 Vi1 K y Mbi 1 Mui1 Di2 Vi2 K y Mbi2 Mui 2 3 4 2 1298 76 12594 50 28171 29 0 5 0 83 0 37 45 14 76 8 7 442 00 45 5 8 1 67 0 4 3 82 3 2 109 1 2 2 4 2 2258 72 12594 50 28171 50 5 2 0 83 0 45 95 48 116 70 442 00 79 2 7 1 67 0 4 8 159 81 173 1 3 1 5 18 2823 40 10238 59 25894 71 4 1 1 03 0 65 240 44 129 47 326 27 89 9 7 2 06 0 6 0 279 63 186 4 2 注 表中 M量綱為 KN m V 量綱為 KN hyVM 1 上 Vy 下 表 3 13 水平地震 2軸框架各層梁端彎矩及剪力計算表 邊 梁 中梁 柱軸力 N層 次 Mlb Mrb l Vb Mlb Mrb l Vb 邊柱 中柱 3 76 87 54 56 7 5 17 52 54 56 54 56 7 5 14 55 17 52 14 55 2 161 84 127 73 7 5 38 61 127 73 127 73 7 5 34 06 56 13 48 61 27 1 224 95 173 12 7 5 53 08 173 12 173 12 7 5 46 17 109 21 94 78 注 1 柱軸力中負(fù)號表示拉力 當(dāng)為左地震作用時 左側(cè)兩根柱為拉力 對應(yīng)的右側(cè)兩根柱為壓 力 2 表中 M的單位為 km m V的單位為 KN L的單位為 m 水平地震作用下框架的彎矩圖 梁端剪力圖及柱軸力圖 圖 3 9 水平地震作用下框架彎矩圖 KN m 28 圖 3 10 水平地震作用下框架剪力及軸力圖 KN 29 3 6 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 3 6 1 橫向框架計算單元 圖 3 11 框架計算單元 取 5軸線橫向框架進(jìn)行計算 計算單元寬度為 7 5m 如圖所示 由于房間內(nèi)布置有次梁 故直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的水平陰影線 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以集中力的形傳給橫向 框架 作用于各節(jié)點上 由于荷載稍有不對稱 但特殊地方偏小 所以出于安全考慮 和計算簡便 統(tǒng)一取大值 3 6 2 荷載計算 1 恒載計算 在上圖中 q1代表橫梁自重 為均布荷載形式 30 對于第 3層 圖 3 12 三層梁上作用的恒載 在圖中 q1 代表橫梁自重 為均布荷載形式 q1 0 30 0 7 25 7kN m q2 為房間和走道板傳給橫梁的三角和梯形荷載 q2 5 0 3 75 18 75kN m 為了方便計算 對于梯形荷載 q2 可以根據(jù)支座彎矩相同的條件 將其化成等效彎 矩均布荷載 q2eq 等效公式為 PPe 21 3 021 L 8903 5 7 5 780 32 式中 L 01 L 02分別表示現(xiàn)澆板短跨與長跨的計算跨度 q2eq 16 69 kN m P1 P2 分別為邊縱梁 中縱梁直接傳給柱的恒載 它包括梁自重