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'医院门诊楼工程建设设计毕业论文目录1建筑设计11.1工程名称11.2工程概述11.3工程条件11.3.1地质资料11.3.2气候条件21.3.3地震工程地质21.3.4水文地质条件21.3.5其他21.4平面设计21.4.1主要使用房间31.4.2辅助使用房间31.4.3交通联系部分31.5立面设计41.6剖面设计51.7建筑细部构造做法51.7.1楼地面51.7.2墙体51.7.3屋顶61.7.4门窗设计61.7.5女儿墙61.7.6散水61.7.7勒脚71.8建筑材料72结构设计72.1设计资料72.2结构方案选取72.2.1结构体系选取72.2.2基础形式选取82.3结构布置92.3.1水平布置92.3.2计算单元102.4结构选型102.4.1梁10II
2.4.2柱102.4.3板132.4.4基础14II
2.4.5层高142.5荷载计算152.5.1恒荷载计算152.5.2楼面活荷载计算172.5.3风荷载计算192.5.4重力荷载代表值计算212.6内力及侧移计算242.6.1水平地震作用下框架的侧移计算242.6.2水平地震作用下横向框架的内力计算292.6.3恒荷载作用下的内力计算342.6.4活荷载作用下的内力计算492.6.5风荷载作用下的内力计算592.7横向框架内力组合与调整622.7.1框架梁内力组合622.7.2框架柱内力组合622.7.3内力调整722.8截面设计742.8.1框架梁截面设计742.8.2框架柱截面设计782.9楼板设计832.9.1楼盖梁格布置图832.9.2荷载计算832.9.3计算跨度842.9.4弯矩计算842.9.5跨中挠度计算872.9.6裂缝宽度验算882.10楼梯设计892.10.1踏步板计算892.10.2平台板计算902.10.3平台梁计算912.11基础设计92结论96致谢97参考文献98II
1建筑设计1.1工程名称医院门诊楼工程1.2工程概述该门诊楼总建筑面积约为,建筑总高度为。大楼主体采用框架结构,分为五层,首层为,标注层为,顶层为,室内外高差为。耐火等级为二级,结构使用年限为50年。从尊重自然和保护环境的角度,体现了建筑群体形态与自然的关系,坚持了节地、节能、节俭的可持续发展理念。1.3工程条件1.3.1地质资料建筑场地地层分层如下表:表1-1建筑地层一览表(标准值)序号土层分类深度厚度地基承载力特征值1素填土0.0~1.11.1--2粉砂1.1~2.00.91803粘土2.0~5.33.32404细砂5.3~11.56.232050
1.3.2气候条件表1-2市气候条件数据分类数值分类数值年平均温度15.3℃土壤冻结最大深度220年平均降雨量12平均风速3相对湿度平均60%(冬季38%,夏季82%)基本风压0.35主导风向全年主导风向为偏东风基本雪压0.351.3.3地震工程地质市抗震设防烈度为度,抗震等级为三级,设计基本地震加速度值为。1.3.4水文地质条件地下水对混凝土结构的腐蚀性很小,但是对构件中的钢筋有弱腐蚀性。1.3.5其他建筑场地做到“三通”,有利于施工人员运转建筑材料,方便各种机械进出施工现场,便于管理人员进行现场指挥。1.4平面设计在对建筑进行平面设计前,要对建筑场地所在地区的气候条件,地址条件,水源条件以及抗震要求有充分的了解,同时还要结合建筑经济、技术规范等,决定出拟建的建筑物的位置,层数等,并且能大致规划出场地内的设施位置与面积大小。建筑在总平面图上的如何布置也需要对多种因素进行综合考虑,比如建筑物的规模类型、周围环境特点、地址条件等,同时还要规划建筑周围的绿地、道路、出入口等,以及其他设施,由此使得整个建筑能满足使用要求的同时也能满足外观要求。在进行总平面设计时,还应该综合考虑下列的问题:(1)建筑风格要与周围环境相契合(2)建筑还要考虑到人员的活动带来的效果(3)建筑空间的构图要有层次感(4)建筑内部空间要根据使用功能与艺术效果决定内部空间序列。50
门诊楼的面积主要取决于病人的数量,使用功能要求以及设施的布置等因素。确定房间平面形状,除了要满足上述条件,还要考虑采光、通风情况,结构形式等。矩形,方形,多边形都是很常见的平面形状,相较而言,矩形平面的平面组合与结构更加简单,更利于标准化。1.4.1主要使用房间的设计门诊楼可以划分为主要部分和辅助部分。主要部分又分为门诊室、急诊室、会议室等;辅助部分包括交通联系部分、卫生间等。设计时除了要遵守国家相关规定和标准之外,还要具体结合环境条件与规划要求。主要使用房间设计时需要有合理的面积大小与形状,施工方便且结构尽可能简单。1.4.2辅助使用房间的设计辅助使用房间的设计原理和主要使用房间大致相同。但这类房间大都有较多的设施与管道,所以必然会影响到房间的大小。1.4.3交通联系部分建筑中除了具有各种使用功能的房间之外,还需要交通联系部分把各个房间与室外空间联系起来。交通联系部分又分为水平联系部分与垂直联系部分。走道设计走道可以划分为三种:交通用的走道,交通用同时有其他功能的走道,多功能的走道。内走道可以节省面积,但是会导致通风与采光条件较差,可以通过走到尽头设置窗户和纵墙上开高窗等措施来改善这一情况。外走道可以减少房间之间相互干扰的情况,同时能满足采光与通风条件,但是外走道的栏杆需要满足一定高度的条件来保证行走人员的安全,同时设计时走道地面应低于室内地面,坡度要向外,防止下雨时室内积水。楼梯设计楼梯净宽要依据人员流量来确定,两股及两股流量以上为1.75m,平台处净高2.14m,楼梯坡度综合考虑,选用280mm宽150mm高的阶梯。门厅设计门厅主要作用就是接纳并分散人流,面积应该依据病人数量与规范标准来综合考虑。同时门厅的出口宽度要大于通向该门的走道楼梯宽度之和,以满足消防安全要求。50
1.5立面设计建筑的立面图可以反映建筑整体的外部轮廓,以及大致反应建筑整体特征与表面尺寸。该建筑物的南北立面图见图1-2:50
图1-2南、北立面图进行立面设计时,需要考虑以下因素:立面设计时要使得该建筑能充分体现出医院的特征,且由于人流量可能较大,同时需要较好的采光,所以门窗等设计时需要较大的尺寸来保证人流畅通。立面设计并不是简单的一张图纸,其中涉及了较多的建筑造型与构图,我们可以从中看出内部结构构造,功能体系的部分情况。立面设计的主要内容就是合理确定立面中的每个组成部分的尺寸,设计出兼具实用与美观性的建筑立面。1.6剖面设计1.6.1房间的剖面形状剖面采用矩形的主要原因就是矩形的简单,易于内部空间组合,同时也便于施工,满足使用者的要求。同时矩形也利于布置梁板结构。1.6.2房间各部分高度的确定门诊楼的层高的确定主要是综合考虑使用人数、采光与通风、结构形式及空间比例等因素。本门诊楼底层层高4.2m,二到四层层高为3.6m,顶层为4.5m。50
室内外的地面高差设计:为了防止雨水流入室内导致墙身受潮,一般建筑会通过把室内地面高度适当提高使得建筑物室内外形成高差来避免这种情况,高差主要由要使得室内外联系方便,满足防水防潮要求等因素来确定。综合考虑各种因素室内外的高差确定为750mm。台阶高度采用150mm高,五节台阶。室内的地面标高为+0.000m,室外的地面标高为-0.300m。1.7建筑细部构造做法在对建筑物进行细部构造的设计时,需要遵循以下原则:1、满足建筑使用要求2、充分发挥所用材料的性能3、综合考虑美观性,技术性和经济性4、满足相关建筑规范标准建筑设计的基本要求的就是满足使用者的需要,然后在此基础上选择合理的设计方案与最经济的施工方法,同时还要保证方案与施工的可行性,避免在一些细微的问题上出现偏差而导致施工出现问题。下面是对建筑物细部构造做法的具体叙述:1.7.1楼地面楼地面包括楼板层与地坪层,该构件的主要作用是水平分割房间且承重,楼板层分割上下层空间,地坪层分割地面和底层空间。因为楼板层与地坪层所处位置与受力均不同,所以前者结构层是楼板,后者是垫层。楼板层设计时需要满足强度、刚度、隔声、防火以及经济性的要求。地坪层根据不同房间不同需要,应经济耐用、表面平整光滑、不起尘、易于清洗。对于正常居住和人员长时间停留的房间,需要有较好的蓄热与耐性。浴室、厕所等则要求耐潮湿、不透水。1.7.2墙体50
内墙是建筑内部的墙体,主要起到分割房间的作用:建筑周边的墙体称为外墙,主要作用是保温隔热以及围护。建筑物短轴向布置的叫做横墙,主要分为内横和外横两种。按照受力情况墙体又分为承重墙和非承重墙,非承重墙不承受外来荷载,但是需承受自身荷载。下部有基础的叫做自承重墙,主要作用是分隔房间。由楼板或梁来承担自身重量的墙体叫做隔墙。墙体要满足强度、稳定性、保温、隔热、隔声,防火和抗震的要求。为了减少地震损害,要使用具有一定延伸性的圈梁,减缓墙体碎裂状况。同时为了避免墙脚勒脚处受到土壤水分的侵蚀,要有防潮措施。1.7.3屋顶屋顶是建筑物的围护结构之一,需要抵御自然环境带来的各种影响,甚至是一些较为极端的温度和环境。承受自身重量的同时可能还要承受风雨雪荷载。所以必须满足一定的强度与刚度条件。在选择有组织排水还是无组织排水时也要依据具体的情况综合考虑。同时屋顶也是建筑外部轮廓的重要组成之一。1.7.4门窗的设计门窗是房屋的重要组成部分之一。门主要作用是交通联系,窗的主要作用是采光和通风,都属于建筑的围护构件。门的设计与布置需要考虑多种因素。门的尺寸,位置与开关方式要根据功能要求和建筑规范来确定。门的数量与构造材料要根据房间的使用性质和使用人数,以及消防规范来确定。窗的设计要考虑通风与采光条件,房间的使用性质、气候情况以及造价确定窗户的位置,数量和大小。同时还要考虑节能效果与美观性。综合考虑选用铝合金节能窗。1.7.5女儿墙女儿墙是屋顶直接与自然环境接触的构件,虽然美观安全,但是不利于抗震防水。需要做好防水防潮抗震措施,防止雨水等渗透墙体流入室内,比如在女儿墙体中设置防水层,或者把屋面的防水层覆盖女儿墙。1.7.6散水散水的主要作用是快速排出靠墙体的积水,并防止地面积水渗入墙脚下侵蚀基础。做法是把靠外墙四周的地面做成向外的坡道,使积水等流到远离墙脚的地方。为了防止水从散水与墙身交界处出现裂隙渗水,还可以采取在缝隙处涂抹沥青等措施来解决这个问题。1.7.7勒脚50
勒脚是外墙内侧以及内墙两侧与地面交界处的一种构造,勒脚一般采用与地面材料相同的地砖勒脚,这样在拖地以及活动时可以防水防潮和保护墙角,同时也可以避免对墙体的损害。勒脚的高度一般在~。1.8建筑材料建筑物所用的混凝土强度等级为(,);受力钢筋采用Ⅲ级钢(),箍筋都采用Ⅱ级钢();建筑物内部墙体所用的砌体材料为加气混凝土空心砌块,女儿墙用的砌体材料为普通砖。2结构设计2.1设计资料结构类型:现浇钢筋混凝土框架结构工程地址:该工程位于江苏省徐州市鼓楼区襄王南路抗震设防烈度:度,地震分组为第二组,设计地震基本加速度值为场地土类别:Ⅱ类设计使用年限:年框架抗震等级:级结构安全等级:级2.2结构方案选取钢筋混凝土框架结构室内空间大、布置灵活,所以对于该门诊楼,综合考虑各种影响因素,确定选取钢筋混凝土框架结构。其他一些结构体系的详细内容如下:2.2.1结构体系选取结构体系综合考虑,最后选取框架结构。框架结构有较大的室内空间,可以提高空间利用率,且布置灵活,整体性与抗震性较好,可以应对某些楼面不规则布置的情况。水平结构选用现浇楼板结构是因为可以充分提高混凝土和钢筋的利用率。50
2.2.2基础形式选取建筑物的各个部分因为荷载的作用是相互联系的。因为基础形式的不同。设计时要综合考虑多种因素,比如地质条件,,施工条件以及对整体性的要求。综合考虑决定使用独立基础。2.3结构布置2.3.1水平布置50
水平布置见图2-1:2.3.2计算单元选用一榀框架为计算单元,详见下图2-2,阴影面积为横向7200mm,竖向15600mm的矩形。50
2.4结构选型2.4.1梁截面的宽度不小于;截面的高宽比不大于。梁载面的高度按照梁跨度的~估算,截面的宽度按照梁高的~估算。2.4.2柱柱截面尺寸选取时:抗震等级为三级且建筑物为四层时截面宽度不宜小于。柱截面高度可取~,为层高;柱截面宽度可取~。因为该框架结构在以下,所以由表2-1和表2-2可得到轴压比。结构类型设防烈度50
框架结构高度框架四三三二二一一大跨度框架三二一一结构类型抗震等级一二三四框架结构此外,柱截面尺寸可按柱的轴压比按下列公式计算:式中:——柱组合的轴压比设计值——简支状态计算柱的负载面积——,在此取——对于边柱取,等跨取——建筑物的层数——柱截面的面积——混凝土轴心抗压强度设计值,柱采用C30混凝土可根据各项数据计算出边、中柱的负载面积,分别为与。柱截面面积计算如下:边柱:中柱:边、中柱截面高度分别为与。根据上述公式并综合考虑其他因素,框架柱截面尺寸统一取值为。则梁、柱截面尺寸如表2-3所示:50
以二层为例,框架梁的编号如图2-3所示:50
2.4.3板当时,应当按照双向板来计算,当时,也应按照双向板的情况来计算。;;;所以这些板应当按照双向板来计算。,因此该板宜该按双向板计算。因为板的厚度,而且双向板的跨厚比不大于,并考虑板的最小厚度限制条件。因此最后选定楼板的厚度为。如图2-4所示:50
2.4.4基础边柱选用柱下独立基础,。2.4.5层高,,,可确定基础顶面距室外地面,底层柱高度应从基础顶面取至一层的板底,则。50
2.5荷载计算2.5.1恒荷载计算2.5.1.1屋面框架梁线荷载标准值厚细石混凝土保护层厚水泥砂浆隔离层油毡(二毡三油)保护层厚水泥防水珍珠岩块保温层厚水泥砂浆找平2次~厚膨胀珍珠岩找坡厚现浇钢筋混凝土楼板厚纸筋石灰抹底屋面恒荷载合计梁自重:边跨梁:梁自重梁侧粉刷合计:中间跨梁:梁自重梁侧粉刷合计:顶层线荷载:2.5.1.2楼面框架梁线荷载标准值厚瓷砖地面厚水泥砂浆找平厚现浇钢筋混凝土楼板厚纸筋石灰抹底50
楼面恒荷载合计边框框架梁侧粉刷边跨填充墙自重墙面粉刷中跨框架梁及梁侧粉刷中间层线荷载:2.5.1.3屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重粉刷高女儿墙自重粉刷连系梁传来屋面自重顶层边节点集中荷载中柱连系梁自重粉刷连系梁传来屋面自重顶层中节点集中荷载2.5.1.4楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重粉刷铝合金窗自重窗下墙体自重粉刷窗边墙体自重粉刷框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重50
中间层边节点集中荷载中柱连系梁自重粉刷内纵墙自重粉刷扣除门洞重加门重框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重中间层中点集中荷载2.5.1.5恒荷载作用下的结构的计算简图恒载下计算简图见图2-5:50
2.5.2楼面活荷载计算根据荷载规范查得各活荷载取值见表2-4:楼面活载下的计算简图见图2-6。各荷载计算值如下:50
2.5.3风荷载计算风压标准值计算公式:因建筑物结构高度为,小于,则可以取;而对于矩形平面,可知;地面粗糙度类别为类。则其计算过程及结果见表2-5:50
其中:第一层,第二层,第三层,第四层,50
风载的作用下的计算简图如下图2-72.5.4重力荷载代表值计算1、屋面均布恒载标准值2、楼面均布恒载标准值3、屋面均布活载计算重力荷载代表值时,只需考虑屋面雪荷载。雪荷载标准值为4、楼面均布活载50
2、梁柱自重(包括抹灰重量)例:L1:,长度均布线荷载:每根重量为:其他计算结果见表2-6:6、墙体自重内外墙均为厚加气混凝土空心砌块,女儿墙为厚普通砖,考虑墙体抹灰重量。则单位面积墙体重量如下:内外墙:女儿墙:墙体自重计算结果如表2-7所示:墙体每片面积每片重片数每层重61361196底层横墙53.1420106050
其它层纵墙40361440其它层横墙24.1320480女儿墙81418147、重力荷载代表值顶层:屋面恒载、50%雪荷载、横梁纵梁自重、半层柱自重、半层墙体自重、女儿墙自重。其它层:楼面恒载、50%楼面活荷载、横梁纵梁自重、楼面上下各半层柱以及墙体自重。重力荷载代表值如下:建筑物总重力荷载代表值为各质点重力荷载值如图2-8所示:50
2.6内力及侧移计算2.6.1水平地震作用下框架的侧移计算2.6.1.1梁、柱线刚度计算依据能够得出惯性矩,对边框架梁取,对中框架梁取,采用混凝土,。再根据可以得出梁、柱的线刚度:50
梁号L截面b×h跨度惯性矩边框架梁中框架梁L112.87×10-317.16×10-38.17×104L22.4×104柱号Z截面柱高度惯性矩线刚度Z1Z2Z350
横向框架计算简图如图2-9所示:注:图中所标数值为梁、柱线刚度,单位为横向框架柱侧向刚度见表2-10:表2-10横向框架柱侧移刚度D值层柱类别(2-4层)(首层)(2-4层)(首层)根数首边框架边柱450
层边框架中柱0.6994594中框架边柱0.68932216中框架中柱0.731000816381116续表2-10二、三、四、五层边框架边柱4边框架中柱0.49196914中框架边柱0.451969116中框架中柱0.5722906168262202.6.1.2横向框架自振周期此时应先求出结构的顶点的水平位移,紧接着就可以依据下列公式求出基本周期:式中:——结构基本周期应考虑非承重墙的调整系数。考虑到填充墙使框架的自振周期减小的影响,本工程由于横墙比较少,取值为0.6。横向框架顶点位移见表2-11:层次层间相对位移514767147674655440.0310.37414126288938266200.0340.31314126430198266200.0520.31214126571458266200.0700.26115037721823811160.1900.1902.6.1.3横向地震作用计算50
采用底部剪力法计算横向地震作用标准值。在Ⅱ类场地,抗震设防烈度为7度的地区,结构的特征周期以及地震影响系数为:由于,因此不需要考虑附加水平地震作用,即。结构总水平地震作用的标准值为:质点i的水平地震作用的标准值、地震剪力以及层间位移的计算过程如表2-12所示:表2-12的计算层51476720.45301985902793107510754655440.00241412615.9522531081218878262200.00231412612.3517445662825158262200.0032141268.7512360244529608262200.0031150375.157744027832383811160.008上述表中所以计算公式如下:,由于框架弹性位移限值为首层:(满足)二层:(满足)三层:(满足)50
四层:(满足)五层:(满足)各层的水平地震作用和地震剪力见上图2-10:图2-10水平地震作用(左图)和地震剪力(右图)2.6.2水平地震作用下横向框架的内力计算⑨轴框架水平地震下楼层剪力见表2-13:50
表2-13⑨轴框架水平地震下楼层剪力计算层数54655440.1021075109.7109.748262200.10381283.6193.33826220851940.10362864.84258.1428262200.10344545.84303.9813811160.10127828.01331.99以⑨轴为例进行计算,其他框架的与该框架的计算完全相同。框架柱剪力及柱端弯矩采用D值法,过程见表2-14。框架梁端弯矩、剪力以及柱轴力见表2-15。表2-14地震下框架柱剪力和柱端弯矩标准值柱层边柱54.50109.747706111040.23225.452.350.4045.8168.7243.60193.385194196910.23144.651.880.4572.3388.4133.60258.1485194196910.23159.631.880.50107.33107.3323.60303.9885194196910.23170.211.880.50126.38126.3815.15331.993866093220.24180.012.700.55226.6185.4中柱54.50109.747706127440.26729.293.280.4559.3172.4943.60193.385194229060.269522.610.4584.24102.9633.60258.1485194229060.26969.442.610.5012512523.60303.9885194229060.26981.772.610.50147.19147.1915.15331.9938660100080.25985.993.640.55243.57199.28上表中框架柱剪力、柱上下端弯矩、分别按下式计算:50
由于该结构某层的上下梁线刚度相同,而且该框架结构各层层高都相同,所以、和都不必考虑,只需查得值即可,即。表2-15地震下梁端弯矩、剪力和柱轴力标准值层FG/HJ梁GH梁柱轴力F、J柱G、H柱56.340.7252.014.72320.7220.7214.9810.086.7546.388.4198.029.52350.9150.9124.4336.7918.9136.3130.33116.9639.05364.8864.8828.3958.9730.4326.3180.38150.1952.38386.2286.2265.7298.4339.6316.3250.4190.2869.843107.6107.680.17151.6860.68注:图中柱轴力数值只代表大小,当地震为左震时,左边的两列柱子受拉,画柱轴力图时应在表中数值前加上负号,右边两列柱子受压。上表中数据按下式计算:式中,分别表示节点左右梁的线刚度;,分别表示节点左右梁的弯矩;为柱在i层的轴力。地震下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图见表2-11和2-12。50
50
图2-12地震作用下剪力及轴力图50
2.6.3恒载作用下内力的计算2.6.3.1框架梁上梯形荷载转化为等效均布荷载取⑨轴框架进行计算,计算单元跨度为。恒载下梁上荷载分布见图2-13:对于第4层:L1自重(均布线荷)L2自重(均布线荷)教室屋面板传来(梯形荷载)走廊屋面板传来(三角形荷载)边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载边纵梁中纵梁集中力矩对于第1、2、3层:L1自重和其上墙自重(均布线荷)L2自重(均布线荷)教室楼面板传来(梯形荷载)走廊楼面板传来(三角形荷载)边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载边纵梁50
中纵梁集中力矩把上述计算结果汇总成表,如表2-16所示:层次54.793.1559.8324.93145.6212.7514.621.281~411.093.1542.4117.67167.18221.6216.722.16先把梯形荷载化为等效均布荷载。则恒载作用下的计算简图如图2-14、2-15和2-16所示:50
50
其中图2-16中,。把梯形荷载、三角形荷载化作等效均布荷载,顶层:其它层:2.6.3.2恒载作用下的固端弯矩顶层固端弯矩:其它层固端弯矩:2.6.3.3分配系数及弯矩二次分配弯矩都采用二次分配法进行计算。由于结构和荷载都是对称的,所以计算时可选用半框架。所选⑨轴框架梁、柱线刚度如表2-17所示:50
层次梁柱、/58.173.561.112~48.173.21.1118.173.23.03注:表中数值单位为,在计算2~4层时柱的线刚度应取框架实际线刚度的0.9倍。结构定型后,各杆件的转动刚度是确定了的,分别如下:①对远端固定的杆件,②对远端铰支的杆件,③对远端滑动的杆件,④对远端自由或轴向链杆,力矩分配系数的计算公式如下:则节点的分配系数计算如下:顶层:F节点分配系数:G节点分配系数:50
顶层弯矩的二次分配法计算过程如图2-17所示,所得弯矩图如图2-18所示:图2-17顶层框架弯矩的二次分配图2-18顶层框架弯矩图二、三、四层:F节点分配系数:50
G节点分配系数:底层:F节点分配系数:G节点分配系数:2.6.3.4跨中弯矩50
要求梁的跨中弯矩,不能够按等效分布,要依据实际荷载分布按平衡条件计算。(1)顶层对于FG、HJ跨简支梁:均布荷载下跨中弯矩梯形荷载下跨中弯距合计跨中弯矩弯矩调幅后跨中弯矩对于GH跨简支梁:均布荷载下跨中弯矩三角形荷载下跨中弯距合计跨中弯矩弯矩调幅后跨中弯矩(2)二、三、四层对于FG、HJ跨简支梁:均布荷载下跨中弯矩梯形荷载下跨中弯距合计跨中弯矩50
弯矩调幅后跨中弯矩对于GH跨简支梁:均布荷载下跨中弯矩三角形荷载下跨中弯距合计跨中弯矩弯矩调幅后跨中弯矩同理:底层边跨跨中弯矩中跨跨中弯矩在竖向荷载的作用下。弯矩调幅系数取值为0.8。框架梁、柱在恒荷载作用下的弯矩图分别如图2-23和图2-24所示:50
图2-23框架梁在恒载作用下的弯矩图50
图2-24框架柱在恒载作用下的弯矩图2.6.3.5梁端剪力及柱轴力梁端剪力式中:——梁上均布荷载引起的剪力,——梁端弯矩引起的剪力,柱轴力由于结构是对称的,所以只需要计算一半即可。以四层FG跨、GH跨为例计算梁端剪力如下:50
以四层、三层F柱为例计算柱轴力如下:四层:三层:恒载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表2-18和2-19:表2-18恒载作用下梁端剪力层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力FG跨GH跨FG跨GH跨FG跨GH跨5107.8221.5-13.92093.9107.8221.51492.7216.25-9.39077.499.316.25392.7216.25-9.39077.499.316.25292.7216.25-9.39077.499.316.25192.7216.25-12.15070.492.216.25表2-19恒载作用下柱轴力层次柱自重节点集中荷载柱轴力FGF柱G柱532.81127.02133.22151.57177.82161.45187.60427.36110.22153.33382.45398.68332.57458.52327.36110.22153.33603.29639.54693.69729.54227.36110.22153.33836.6859.341072.261014.89132.64110.22153.331047.81070.461293.831216.84框架在恒载作用下的梁剪力、柱轴力图如下图所示:50
2.6.4活荷载作用下的内力计算2.6.4.1框架梁上梯形荷载转化为等效均布荷载活荷载下各层梁上荷载分布见图2-26:图2-26各层梁上作用的活载对于第4层:50
对于第1、2、3、4层:把上述计算结果汇总成表,如表2-20所示:表2-20横向框架活载汇总表层次53.61.56.488.870.650.891~41810.532.462.323.246.23先把梯形荷载化为等效均布荷载。则活载作用下的计算简图如图2-27、2-28和2-29所示:图2-27活载作用下的计算简图(实际)50
图2-28活载作用下的计算简图(均布荷载)图2-29荷载的等效50
其中图2-16中,。把梯形荷载、三角形荷载化作等效均布荷载,顶层:其它层:2.6.4.2活载作用下的固端弯矩顶层固端弯矩:其它层固端弯矩:2.6.4.3分配系数及弯矩二次分配活载弯矩分配系数同恒载。弯矩二次分配过程见表2-21:50
表2-21弯矩二次分配法计算过程00.3230.6760.58300.2780.1390.13900.2780.5830.67600.323-5.855.85-0.710.71-4.864.860.001.893.95-3.000.00-1.43-0.720.580.001.162.42-3.290.00-1.570.002.96-1.501.980.00-2.290.29-0.360.002.29-1.641.210.00-2.960.00-0.47-0.990.010.000.010.00-0.040.00-0.08-0.171.190.000.570.004.38-4.394.840.00-3.71-1.130.880.003.36-4.253.970.00-3.970.2440.2440.5120.460.2210.2210.0980.0980.2210.2210.460.5120.2440.244-24.3024.30-3.593.59-24.3024.305.935.9312.44-9.53-4.58-4.58-2.032.034.584.589.53-12.44-5.93-5.930.942.96-4.766.22-0.72-2.291.01-1.010.582.29-6.224.76-0.78-2.960.210.210.44-1.95-0.94-0.94-0.410.430.970.972.01-0.52-0.25-0.257.089.10-16.1819.05-6.23-7.80-5.025.036.127.83-18.9816.10-6.96-9.140.2440.2440.5120.460.2210.2210.0980.0980.2210.2210.460.5120.2440.414-24.3024.30-3.593.59-24.3024.3052
5.935.9312.44-9.53-4.58-4.58-2.032.034.584.589.53-12.44-5.93-10.062.963.13-4.766.22-2.29-2.421.01-1.012.293.59-6.224.76-2.96-3.13-0.33-0.33-0.68-1.16-0.56-0.56-0.250.130.300.300.620.680.330.558.578.74-17.3119.83-7.42-7.56-4.854.747.168.47-20.3717.31-8.57-12.640.2580.20.5420.4890.2340.180.0960.0960.3470.180.4890.5420.2580.2-24.3024.30-3.593.59-24.3024.306.274.8613.17-10.13-4.85-3.73-1.991.997.193.7310.13-13.17-6.27-4.862.964.09-5.066.59-2.29-1.970.99-0.992.291.97-6.595.06-5.03-4.09-0.51-0.40-1.08-1.63-0.78-0.60-0.320.321.150.601.632.201.050.818.728.55-17.2719.13-7.91-6.29-4.904.9010.636.29-19.1318.39-10.25-8.147.05-6.526.52-7.0552
2.6.4.4跨中弯矩顶层FG和HJ跨简支梁:梯形荷载下跨中弯距弯矩调幅后跨中弯矩GH跨简支梁:三角形荷载下跨中弯距弯矩调幅后跨中弯矩同理:二、三、四层边跨跨中弯矩中跨跨中弯矩底层边跨跨中弯矩中跨跨中弯矩在竖向荷载的作用下,弯矩调幅系数取值为0.8。框架梁、柱在活荷载下的弯矩图见表2-30和2-31:53
98
图2-31框架柱在活载作用下的弯矩图2.6.4.5梁端剪力及柱轴力梁端剪力式中:——梁上均布荷载引起的剪力,——梁端弯矩引起的剪力,柱轴力由于结构是对称的,所以只需要计算一半即可。以四层FG跨、GH跨为例计算梁端剪力如下:98
以四层、三层F柱为例计算柱轴力如下:四层:三层:活载下梁端剪力及柱轴力计算见表2-22和2-23:层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力FG跨GH跨FG跨GH跨FG跨GH跨55.581.250.09305.6745.4861.25425.068.910.63020.9322.578.91325.068.910.63020.9322.578.91225.068.910.63020.9322.578.91125.068.910.77021.122.68.91层次柱自重节点集中荷载柱轴力FGF柱G柱532.816.488.875.6745.6745.4865.486432.8132.462.3211.211.210.0910.09332.8132.462.3277.4577.4545.0245.02232.8132.462.32107.83107.8399.499.4127.3632.462.32158.58158.58163.42163.4298
框架在活载下的梁剪力、柱轴力见图2-32:2.6.5风荷载作用下的内力计算2.6.5.1每层柱的反弯点高度比2.6.5.2D值法框架柱剪力及柱端弯矩采用D值法,计算过程见表2-24。框架梁端弯矩、剪力以及柱轴力见表2-25。表2-24风载下框架柱剪力和柱端弯矩标准值柱层98
边柱54.58.547706111040.2331.982.350.403.565.3543.69.6185194196910.2312.221.880.453.604.433.619.2085194196910.2314.441.880.507.997.9923.627.3685194196910.2316.321.880.5011.3811.3815.1537.823866093220.2419.112.700.5525.8021.11中柱54.58.547706127490.2672.273.280.454.65.6243.69.6185194229060.2692.602.610.454.215.1533.619.2085194229060.2695.162.610.509.299.2923.627.2085194229060.2697.362.610.5013.2513.2515.1537.8238660100080.2599.83.640.5527.7622.71上表中各值分别按下式计算:式中为框架柱剪力;、为柱上端与下端弯矩。表2-25风载下梁端弯矩、剪力和柱轴力标准值层FG/HJ梁GH梁柱轴力F、J柱G、H柱56.35.353.701.4331.451.450.971.531.0346.34.43.741.2931.851.850.571.290.7936.311.037.392.9235.865.863.913.921.9226.320.8017.116.0239.29.26.139.025.2916.331.7624.318.9312.3512.538.2316.97.76注:图中柱轴力数值只代表大小,当风向从建筑物左侧吹来时时,左边的两列柱子受拉,画柱轴力图时应在表中数值前加上负号,右边两列柱子受压。上表中各值分别按下式计算:98
式中,分别表示节点左右梁的线刚度;,分别表示节点左右梁的弯矩;为柱在i层的轴力。风载下的框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图见图2-33和2-34:98
2.7横向框架内力组合与调整2.7.1框架梁内力组合在进行框架梁的内力组合时,考虑了四种内力组合方式,即:其中:—恒载标准值的效应—活载标准值的效应—风载标准值的效应—重力荷载标准值的效应—水平地震作用标准值的效应2.7.2框架柱内力组合98
框架柱内力组合方式与框架梁内力组合方式相同。因为柱是偏心受力构件而且一般是对称配筋的,所以应该从上述组合中挑选出下列最不利内力:(1)及对应的(2)及对应的(3)及对应的框架梁、框架柱内力组合过程见表2-26和2-27。98
横梁内力组合表格(5层)(γre=0.75)层次位置内力恒载活载风1风2震1震21.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+0.9×1.4(活+风)γre(1.2重+1.3震)控制内力风1风2震1震2F4G4F4M-127.02-6.985.35-5.3540.72-40.72-162.20-178.32-154.48-167.96-77.76-157.16-178.32V93.908.87-1.431.43-14.7214.72125.10135.46122.05125.6684.04116.57135.46跨中M163.907.571.80-1.8014.75-14.75207.28228.68208.49203.95165.30136.54228.68G4左M-106.82-5.67-3.703.70-52.0052.00-136.13-149.77-140.00-130.67-169.31-54.39-149.77V107.825.491.43-1.4314.72-14.72137.06150.93138.10134.49113.8685.15150.93G4H4G4右M-32.815.583.56-3.5620.72-20.72-31.56-38.83-27.86-36.83-7.72-53.52-38.83V21.511.25-0.970.97-14.9814.9827.5630.2626.1628.615.3234.5330.26跨中M-14.98-0.090.000.000.000.00-18.11-20.31-18.09-18.09-15.33-15.33-20.31H4左M-32.81-5.583.56-3.5620.72-20.72-47.18-49.76-41.92-50.89-11.84-52.24-49.76V21.511.25-0.970.97-14.9814.9827.5630.2626.1628.616.0239.1330.26H4J4H4右M-106.82-5.67-3.703.7052.00-52.00-136.13-149.77-140.00-130.67-47.99-149.39-149.77V107.825.491.43-1.4314.72-14.72137.06150.93138.10134.49129.0496.51150.93跨中M163.907.571.80-1.8014.75-14.75207.28228.68208.49203.95165.30136.54228.68J4M-127.02-6.485.35-5.3540.72-40.72-161.50-177.83-153.85-167.33-87.87-177.86-177.83V40.728.87-1.431.43-14.7214.7261.2863.6658.2461.8426.2954.9963.6698
横梁内力组合表格(4层)(γre=0.75)层次位置内力恒载活载风1风2震1震21.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+0.9×1.4(活+风)γre(1.2重+1.3震)控制内力风1风2震1震2F4G4F4M-84.55-26.234.40-4.4088.41-88.41-138.18-139.85-128.97-140.05-1.70-174.10-139.85V77.4011.20-1.291.29-36.7936.79108.56115.47105.37108.6244.01125.31115.47跨中M204.057.480.40-0.404.90-4.90255.33282.80254.79253.78191.79182.23282.80G4左M-140.30-4.17-3.743.74-46.8146.81-174.20-193.49-178.33-168.90-196.96-93.51-193.49V332.5722.571.29-1.2936.79-36.79430.68471.09429.15425.90345.34273.60471.09G4H4G4右M-63.88-0.760.76-0.7622.31-22.31-77.72-86.98-76.66-78.57-40.89-90.20-86.98V51.918.91-0.570.57-24.4324.4374.7778.8172.8074.2426.9174.5578.81跨中M-15.82-0.110.000.000.000.00-19.14-21.46-19.12-19.12-16.19-16.19-21.46H4左M-22.37-0.761.85-1.8522.31-22.31-27.91-30.94-25.47-30.131.28-42.23-30.94V21.518.91-0.570.57-24.4324.4338.2937.7736.3237.76-0.5153.4837.77H4J4H4右M-92.72-4.17-3.743.74-46.8146.81-117.10-129.26-121.23-111.81-130.96-39.68-129.26V99.3022.571.29-1.2936.79-36.79150.76156.17149.22145.97153.4572.14156.17跨中M204.007.480.40-0.404.90-4.90255.27282.73254.73253.72191.74182.19282.73J4M-84.55-26.234.40-4.4088.41-88.41-138.18-139.85-128.97-140.05-1.93-197.31-139.85V77.4011.20-1.291.29-36.7936.79108.56115.47105.37108.6238.83110.57115.4798
续表2-26横梁内力组合表格(3层)(γre=0.75)层次位置内力恒载活载风1风2震1震21.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+0.9×1.4(活+风)γre(1.2重+1.3震)控制内力风1风2震1震2F3G3F3M-65.72-76.1011.03-11.03130.33-130.33-185.40-163.30-160.85-188.6533.68-220.46-163.30V77.4020.93-2.922.92-39.0539.05122.18125.00115.57122.9346.47132.77125.00跨中M197.4744.371.10-1.1011.92-11.92299.08310.07294.26291.48209.31186.07310.07G3左M-92.42-19.00-7.397.39-193.30193.30-137.50-143.39-144.16-125.53-317.55109.64-143.39V99.3022.572.92-2.9239.05-39.05150.76156.17151.28143.92137.6061.45156.17G3H3G3右M-25.25-5.03-5.255.2564.88-64.88-37.34-39.02-43.25-30.0243.37-100.01-39.02V16.258.911.53-1.53-28.3928.3931.9730.6732.6528.80-9.0546.3130.67跨中M-14.14-0.720.000.000.000.00-17.98-19.79-17.88-17.88-14.79-14.79-19.79H3左M-31.90-5.03-5.255.2564.88-64.88-45.32-47.99-51.23-38.0032.28-94.23-47.99V-2.008.911.53-1.53-28.3928.3910.076.0310.756.90-28.8733.886.03H3J3H3右M-90.64-19.00-7.397.39-193.30193.30-135.37-140.98-142.02-123.40-278.5998.34-140.98V99.3022.572.92-2.9239.05-39.05150.76156.17151.28143.92155.9569.65156.17跨中M197.4744.371.10-1.1011.92-11.92299.08310.07294.26291.48209.31186.07310.07J3M-65.72-16.1011.03-11.03130.33-130.33-101.40-104.50-85.25-113.0568.77-219.26-104.50V77.4021.24-2.922.92-39.0539.05122.62125.31115.96123.3241.14117.29125.3198
续表2-26横梁内力组合表格(2层)(γre=0.75)层次位置内力恒载活载风1风2震1震21.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+0.9×1.4(活+风)γre(1.2重+1.3震)控制内力风1风2震1震2F2G2F2M-65.72-76.1020.80-20.80368.98-368.98-185.40-163.30-148.54-200.96266.36-453.15-163.30V77.4020.93-4.604.60-52.3852.38122.18125.00113.46125.0531.74147.50125.00跨中M197.4744.371.59-1.5914.75-14.75299.08310.07294.87290.87212.07183.31310.07G2左M-92.42-19.00-24.3224.32-150.19150.19-137.50-143.39-165.49-104.20-269.9262.00-143.39V99.3022.574.60-4.6052.38-52.38150.76156.17153.39141.80150.6048.46156.17G2H2G2右M-25.25-5.039.20-9.2086.22-86.22-37.34-39.02-25.05-48.2366.95-123.59-39.02V16.258.91-6.136.13-55.7155.7131.9730.6723.0038.45-35.6872.9530.67跨中M-14.14-0.720.000.000.000.00-17.98-19.79-17.88-17.88-14.79-14.79-19.79H2左M-31.90-5.039.20-9.2086.22-86.22-45.32-47.99-33.03-56.2153.09-115.04-47.99V-2.008.91-6.136.13-65.7265.7210.076.031.1016.55-70.1275.126.03H2J2H2右M-90.64-19.00-24.3224.32-150.19150.19-135.37-140.98-163.35-102.06-236.5656.31-140.98V99.3022.57-4.604.6052.38-52.38150.76156.17141.80153.39170.6854.92156.17跨中M197.4744.371.59-1.5914.75-14.75299.08310.07294.87290.87212.07183.31310.07J2M-65.72-16.1020.80-20.80368.98-368.98-101.40-104.50-72.94-125.36332.48-482.97-104.50V77.4021.24-4.604.60-52.3852.38122.62125.31113.85125.4428.15130.29125.3198
续表2-26横梁内力组合表格(1层)(γre=0.75)层次位置内力恒载活载风1风2震1震21.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+0.9×1.4(活+风)γre(1.2重+1.3震)控制内力风1风2震1震2F1G1F1M-125.00-17.2731.76-31.76250.40-250.40-174.18-185.67-131.74-211.78123.87-364.41-185.67V77.4021.10-8.908.90-69.8469.84122.42125.17108.25130.6812.54166.88125.17跨中M195.5846.733.71-3.7127.52-27.52300.12309.83298.25288.90223.88170.22309.83G1左M-89.64-19.13-23.7623.76-190.28190.28-134.35-139.76-161.61-101.73-311.45109.07-139.76V106.8322.578.90-8.9069.84-69.84159.79166.34167.85145.42174.4038.21166.34G1H1G1右M-32.62-4.9011.34-11.34107.54-107.54-46.00-48.84-31.03-59.6183.06-154.60-48.84V16.258.91-8.238.23-80.1780.1731.9730.6720.3641.10-59.5396.8030.67跨中M-8.04-0.660.000.000.000.00-10.57-11.50-10.48-10.48-8.54-8.54-11.50H1左M-63.32-4.9011.34-11.34107.54-107.54-82.84-90.28-67.87-96.4545.66-164.04-90.28V16.258.91-9.139.13-80.1780.1731.9730.6719.2242.23-67.47109.7130.67H1J1H1右M-89.64-19.13-23.7623.76-190.28190.28-134.35-139.76-161.61-101.73-274.8196.24-139.76V106.8322.578.90-8.9069.84-69.84159.79166.34167.85145.42197.6543.30166.34跨中M195.5846.733.71-3.7127.52-27.52300.12309.83298.25288.90223.88170.22309.83J1M-125.00-17.2731.76-31.76250.40-250.40-174.18-185.67-131.74-211.78140.38-413.00-185.67V82.7221.10-8.908.90-69.8469.84128.80132.35114.64137.0615.85152.04132.35注:1、表中M以下部受拉为正、V以顺时针为正;2、承载力抗震调整系数对弯矩取0.75,对剪力取0.85;3、重=恒+0.5活;4、弯矩单位为,剪力单位为。98
表2-27框架柱内力组合F柱内力组合(γre=0.8)层次位置内力恒载活载风1风2震1震21.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+0.9×1.4(活+风)γre(1.2重+1.3震)控制内力风1风2震1震2/M/、V、N最大N最小5柱顶M32.81-3.995.35-5.35-40.7240.7233.7940.3841.0927.60-12.7771.93211.0883.36N151.575.671.53-1.53-14.7214.72189.83210.18190.96187.11132.92163.54432.86240.39柱底M-78.05-7.073.94-3.9445.81-45.81-103.56-112.30-97.60-107.53-30.68-125.96-174.35-79.27N177.825.67-1.291.29-14.7214.72221.33245.62218.91222.16158.12188.74432.86240.39V-48.32-9.200.58-0.5832.59-32.59-70.86-74.25-68.85-70.31-16.91-84.70211.0883.364柱顶M84.5526.23-4.404.40-88.4188.41138.18139.85128.97140.051.81185.70211.0883.36N77.4011.20-1.291.29-36.7936.79108.56115.47105.37108.6241.42117.94432.86240.39柱底M-63.88-6.962.82-2.8272.33-72.33-86.40-93.06-81.87-88.9810.56-139.89-174.35-79.27N398.6811.20-1.291.29-36.7936.79494.10549.19490.90494.15349.85426.37432.86240.39V-38.31-8.031.68-1.6821.47-21.47-57.21-59.59-53.97-58.21-18.30-62.96211.0883.363柱顶M63.889.14-7.997.99-107.33107.3389.4595.2078.1198.24-45.91177.34432.86240.39N603.2977.45-3.923.92-58.9758.97832.38890.34816.60826.47555.01677.66-174.35-79.27柱底M-63.88-6.967.99-7.9977.77-77.77-86.40-93.06-75.36-95.4916.22-145.55432.86240.39N603.2977.45-3.923.92-58.9758.97832.38890.34816.60826.47555.01677.66153.6620.12V-28.73-11.843.81-3.8139.15-39.15-51.05-50.39-44.59-54.207.45-73.98660.46501.122柱顶M63.889.14-11.3811.38-126.38126.3889.4595.2073.83102.51-65.72197.15-134.32-25.7998
续表2-27N836.60107.83-9.029.02-98.4398.431154.881235.081128.421151.15752.53957.26660.46501.12柱底M-78.43-8.7211.38-11.38126.38-126.38-106.32-114.43-90.76-119.4451.96-210.91151.86-12.89N859.34107.83-9.029.02-98.4398.431182.171265.781155.711178.44774.36979.09957.13709.82V-28.00-12.835.82-5.8251.40-51.40-51.56-50.37-42.43-57.1020.42-86.49-144.6712.011柱顶M51.868.55-21.1121.11-185.40185.4074.2078.3946.4199.60-138.93246.71957.13709.82N1047.80158.58-1.211.21-151.68151.681479.371569.941455.651458.70924.261239.75155.47-32.95柱底M-25.93-9.1325.80-25.80226.60-226.60-43.90-43.95-10.11-75.13206.39-264.941266.67885.74N1070.46158.58-1.211.21-151.68151.681506.561600.531482.841485.89946.011261.51-147.6033.39V-16.03-5.048.41-8.4161.77-61.77-26.29-26.58-14.99-36.1846.43-82.051266.67885.74G柱内力组合(γre=0.8)层次位置内力恒载活载风1风2震1震21.2恒+1.4活1.35恒+1.4*0.7活1.2恒+0.9×1.4(活+风)γre(1.2重+1.3震)控制内力风1风2震1震2/M/、V、N最大N最小5柱顶M63.80-3.40-1.571.57-72.4972.4971.8082.8070.3074.25-15.77135.01211.0883.36N161.455.49-1.031.03-6.756.75201.42223.33199.35201.95150.61164.65432.86240.39柱底M5.6715.540.97-0.9759.31-59.3128.5622.8927.6125.1774.59-48.78-174.35-79.27N109.705.49-1.031.03-6.756.75139.32153.47137.25139.85100.93114.97432.86240.39V44.734.501.11-1.116.80-6.8059.9864.8060.7457.9552.1738.03211.0883.364柱顶M-42.79-7.83-5.935.93-102.96102.96-62.31-65.44-68.69-53.74-151.9262.24432.86240.39N99.3022.57-0.790.79-18.9118.91150.76156.17146.60148.5986.50125.83-174.35-79.27柱底M21.1018.534.01-4.0184.24-84.2451.2646.6453.7243.62116.76-58.46432.86240.3998
N63.80-3.40-1.571.57-72.4972.4971.8082.8070.3074.25-15.77135.01211.0883.36V258.1422.57-0.790.79-18.9118.91341.37370.61337.21339.20238.98278.31153.6620.123柱顶M33.617.392.10-2.1026.79-26.7950.6852.6252.2947.0063.677.95660.46501.12N-21.10-7.83-9.839.83-125.00125.00-36.28-36.16-47.57-22.80-154.01105.99-134.32-25.79柱底M693.6945.02-1.921.92-30.4330.43895.46980.60886.73891.57655.90719.20660.46501.12N21.1018.534.75-4.75125.00-125.0051.2646.6454.6542.68159.15-100.85151.86-12.89V729.9445.02-17.1117.11-30.4330.43938.961029.54911.09954.21690.70754.00957.13709.822柱顶M25.5210.85-3.813.8148.87-48.8745.8145.0939.4949.1080.53-21.12-144.6712.01N-21.10-7.8317.11-17.11-147.19147.19-36.28-36.16-13.63-56.74-177.09129.06957.13709.82柱底M1072.2699.40-3.813.81-39.6339.631425.871544.961407.161416.761035.871118.30155.47-32.95N69.4824.2017.11-17.11147.19-147.19117.26117.51135.4392.31231.39-74.761266.67885.74V1014.8999.40-3.813.81-39.6339.63135+7.031467.511338.311347.91980.791063.22-147.6033.391柱顶M25.9612.307.26-7.2664.13-64.1348.3747.1055.8037.5097.52-35.871266.67885.74N-46.04-15.25-22.7122.71199.28-199.28-76.60-77.10-103.08-45.85155.73-258.77210.34-54.03柱底M1293.83163.42-5.755.75-60.6860.681781.381906.821751.261765.751257.411383.631606.881084.49N23.029.0227.31-27.31243.57-243.5740.2539.9273.404.58279.74-226.88-370.68266.89V4.854.719.48-9.4869.68-69.6812.4111.1623.70-0.1979.38-65.55211.0883.36注:1、表中M以下部受拉为正、V以顺时针为正;2、承载力抗震调整系数取0.8;3、重=恒+0.5活;4、弯矩单位为,剪力单位为。98
2.7.3内力调整2.7.3.1强柱弱梁要求梁柱节点处柱端弯矩设计值要满足:式中——柱端弯矩增大系数,三级取1.3具体过程见下表(以F、G柱为例进行调整):表2-28梁柱节点处柱端弯矩调整计算表节点上下左右F5211.08174.35385.43--178.32385.43211.08174.35G5211.08174.35385.43149.7738.83385.43211.08174.35211.08174.35385.43--139.85385.43211.08174.35432.86432.86865.72193.4986.98865.72432.86432.86432.86432.861320.92--163.31320.92432.86432.86660.46660.46286.18143.3939.02286.18660.46660.46134.32151.86300.14---163.3300.14134.32151.86144.67155.472223.8143.3939.022223.8144.67155.47957.131266.67398.0--185.67382.4957.131266.671266.671606.882873.55139.7648.842873.551266.671606.88注:;,M使杆端顺时针转动为正。2.7.3.2强剪弱弯要求1、对于一、二、三级的框架梁,其梁端剪力设计值应按下式调整:式中——梁端剪力增大系数,三级为1.1具体过程见下表:98
表2-29梁端剪力设计值调整计算表层次杆件五层F4G45.8381.60178.32149.7762.22443.82332.87G4H42.522.5438.8338.8334.1756.7142.53H4J45.8381.60149.77178.3262.22443.82332.87四层5.8723.13139.89193.4963.23786.36589.772.523.8686.9886.9876.54100.475.35.8722.95193.49139.8563.23786.36589.77三层5.8761.98163.3143.3958.17820.15615.112.512.5739.0239.0234.3446.9135.185.8761.88143.99163.358.17820.15615.11二层5.8761.88163.3143.3958.17820.05615.042.512.5739.0239.0234.3446.9135.185.8761.88143.39163.358.17820.05615.04一层5.8761.88185.671320.9285.731047.61785.252.512.5790.2890.2879.4592.0269.025.8761.881320.9185.67285.731047.61785.25注:2、二级框架柱的剪力设计值应该按下式调整式中——柱剪力增大系数,二级取1.2——柱净高98
表2-30F柱端剪力设计值调整杆件3.8211.08174.35121.722.9211.08174.35159.492.9432.86432.86258.232.9134.32151.86118.423.5957.131266.7762.46表2-31G柱端剪力设计值调整杆件3.8174.35385.43176.772.9432.86432.86358.232.9660.46660.46546.592.9144.67155.47124.23.51266.671606.88985.222.8截面设计2.8.1框架梁截面设计在此仅以一层FG跨梁为例说明计算过程:2.8.1.1基本信息基本数据:混凝土C30,纵向钢筋HRB400箍筋HRB335查表表2-32承载力抗震调整系数材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75轴压比小于0.15的柱偏压0.75轴压比不小于0.15的柱偏压0.80抗震墙偏压0.85其他受剪、偏拉0.8598
2.8.1.2框架梁正截面承载力计算梁FG(一层):支座截面:跨中控制截面:梁下端受拉时,按形截面;上端受拉时,按矩形截面。形梁翼缘计算宽度:(1)(2)(3),所以取。梁下部跨中截面按双筋形截面计算属于第一类形截面实际配筋:取4C22的HRB400钢筋,,满足要求。一层框架梁正截面承载力计算见下表:表2-33一层框架梁正截面承载力计算截面FGGHF跨中G左G右跨中-185.67309.83-139.76-90.28-11.50-139.25309.83-104.82-67.71-11.50截面类型矩形第一类T型矩形矩形矩形30066030063530066030036030036098
或0.0750.0180.0560.1210.0210.0780.0180.0580.1290.021或613.47136.21408.63553.41200.92选配钢筋4C224C224C224C224C16实配面积15201520152015208040.80%0.80%0.80%0.80%1.14%注:支座截面小于0.35,符合要求;而且最小配筋率大于,满足最小配筋率。其它层计算过程同上,所选配钢筋见表2-34:表2-34其他层框架梁正截面承载力计算配筋层钢筋FGGHF跨中G左G右跨中二层选配钢筋2C22+2C204C222C22+2C202C22+2C204C16三层选配钢筋2C22+2C204C222C22+2C202C22+2C204C16四层选配钢筋2C20+2C204C222C20+2C202C20+2C204C16五层选配钢筋2C20+2C204C222C20+2C202C20+2C204C162.8.1.3框架梁斜截面承载力计算以FG跨梁为例验算截面尺寸:,由于,属于厚腹板,所以截面尺寸按下式验算:,截面尺寸满足要求。验算是否需要通过计算配置箍筋:,所以需按计算配置箍筋。采用双肢箍筋A8@200,实有98
,可以。梁端箍筋加密区采用四肢箍筋取B8@100,加密区的长度,取为,非加密区箍筋采用四肢箍筋B8@200。箍筋配筋率,可以。一层框架梁正截面承载力计算见下表:表2-35一层框架梁斜截面承载力计算截面FGGH支座支座支座125.17166.3430.6793.88124.7623.00300660300660300360707.85707.85386.1198.2198.2108.1150.350.350.3实配箍筋B8@200B8@200B8@2000.3340.3340.3340.1140.1140.114其它层计算过程同上,所选配钢筋见表2-36:表2-36其他层框架梁斜截面承载力计算配筋层钢筋FGGH支座支座支座二层选配箍筋B8@200B8@200B8@200三层选配箍筋B8@200B8@200B8@200四层选配箍筋B8@200B8@200B8@200五层选配箍筋B8@200B8@200B8@20098
2.8.2框架柱截面设计在此仅以一层F柱为例说明计算过程:2.8.2.1轴压比验算底层柱:轴压比:则F柱满足要求。2.8.2.2框架柱正截面承载力计算1、按及相应的一组计算柱计算长度所以因为,故应考虑偏心距增大系数,取判断大小偏压:柱的同一截面分别承受正反弯矩,所以采用对称配筋。一层F柱:。从柱的内力组合表可见,,为大偏心。所以确为大偏压情况。98
2、按及相应的一组计算过程以及按及相应的一组计算过程见下表。底层柱正截面承载力计算见表2-37:表2-37底层柱正截面承载力计算柱组合方式155.47147.6155.47370.68211.08370.681266.67957.131266.671606.881266.671606.880.3850.3670.3850.4690.4480.469大小偏心大偏压大偏压大偏压大偏压大偏压大偏压123115123101931012020202020201431351431211131211.01.01.01.01.01.05.155.155.155.155.155.159.709.709.709.709.709.701.01.01.01.01.01.03533453533273183271260.561129.051260.561145.761047.521145.76实配钢筋每侧4C22每侧4C22实际面积45604560其它层计算过程同上,所选配钢筋见表2-38:98
表2-38其他层框架柱正截面承载力计算配筋层柱配筋二层每侧4C22每侧4C22三层每侧4C22每侧4C22四层每侧4C22每侧4C222.8.2.3框架柱斜截面承载力计算斜截面受剪承载力应按下式计算:式中:——剪跨比,取,其中为柱净高;当<1.0时,取=1.0;当>3.0时,取=3.0——轴压力设计值,当时,取以一层F柱为例,其最不利内力组合为:因为剪跨比,所以因为,所以符合下式时,仅需按构造配置箍筋:则所以该柱应按构造配置箍筋。柱箍筋加密区的最小体积配箍率为:实际配箍率为98
加密区箍筋最大间距,则取4肢B8@100。柱上端加密区的长度取,即取。非加密区取4肢B8@200。F、G柱斜截面承载力计算如表2-39和2-40所示:表2-39F轴柱斜截面承载力计算柱1266.67660.46660.46432.86432.8693.297.68574514.452.92.92.93.83.683.253.253.254.33.03.03.03.03.011831183118311831183实际值1183660660432432.86237.49>V212.53>V185.64>V159.46>V138.35>V构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋实配箍筋B8@200B8@200B8@200B8@200B8@20098
表2-40G轴柱斜截面承载力计算柱1606.881266.67660.47432.86432.86211.08147.6144.67153.66174.354.452.92.92.93.84.483.253.253.254.33.03.03.03.03.01072.51072.51072.51072.51072.5实际值1606.881166.67660.47432.86432.86255.71>V218.15>V191.77>V160.42>V144.35>V构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋实配箍筋B8@200B8@200B8@200B8@200B8@20098
2.9楼板设计2.9.1楼盖梁格布置图双向板肋梁楼盖布置及A区格计算简图见下图:(a)(b)图2-35(a)双向板肋梁楼盖布置图(b)A区格计算简图在对区格A、B进行设计时,因为,所以都应该按双向板设计。在此,只以区格A为例进行计算,对于区格A,上下左右四端分别为固定、简支、固定、固定。2.9.2荷载计算标准值:恒载98
活载(教室)设计值:恒载活载(教室)在按弹性理论计算时,荷载取值:计算板跨中最大弯矩时计算支座最大负弯矩时2.9.3计算跨度内跨:(轴线间间距)边跨:(为板厚)2.9.4弯矩计算2.9.4.1X向底板钢筋1、确定X向板底弯矩:=2、确定计算系数:3、计算相对受压区高度:4、计算受拉钢筋面积5、验算最小配筋率不满足最小配筋要求。所以取面积为采取方案C8@160,实配面积。2.9.4.2Y向底板钢筋98
1、确定Y向板底弯矩2、确定计算系数3、计算相对受压区高度4、计算受拉钢筋面积5、验算最小配筋率不满足最小配筋要求。所以取面积为采取方案C8@160,实配面积。2.9.4.3X向支座左边钢筋1、确定左边支座弯矩2、确定计算系数3、计算相对受压区高度4、计算受拉钢筋面积5、验算最小配筋率满足最小配筋要求98
所以采取方案B8@110,实配面积。2.9.4.4X向支座右边钢筋1、确定右边支座弯矩2、确定计算系数3、计算相对受压区高度4、计算受拉钢筋面积5、验算最小配筋率满足最小配筋要求采取方案B8@110,实配面积。2.9.4.5Y向上边支座钢筋1、确定上边支座弯矩2、确定计算系数3、计算相对受压区高度4、计算受拉钢筋面积5、验算最小配筋率98
满足最小配筋要求采取方案B8@150,实配面积。2.9.5跨中挠度计算、为按荷载标准组合计算的弯矩值和按荷载准永久组合计算的弯矩值2.9.5.1计算荷载效应2.9.5.2计算受弯构件的短期刚度1、标准组合作用下,受拉钢筋应力2、纵向受拉钢筋配筋率矩形截面积:3、应变不均匀系数ψ因为ψ不能小于最小值0.2,所以取ψ=0.24、钢筋弹性模量和混凝土模量的比值5、受压翼缘面积和腹板有效面积的比值矩形截面98
6、计算纵向受拉钢筋配筋率7、计算受弯构件的短期刚度2.9.5.3计算受弯构件的长期刚度1、荷载长期效应组合下对挠度增大影响系数当时,2、计算受弯构件的长期刚度2.9.5.4计算受弯构件挠度2.9.5.5验算挠度挠度限值,满足规范要求。2.9.6裂缝宽度验算以跨中X方向裂缝验算为例进行计算1、荷载效应2、带肋钢筋,取值vi=1.03、标准组合作用下,受拉钢筋应力98
4、纵向受拉钢筋配筋率矩形截面积:因为5、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数6、单位面积钢筋根数7、受拉区纵向钢筋的等效直径8、最大裂缝宽度,满足规范要求。2.10楼梯设计采用板式楼梯,开间,进深,层高。踏步尺寸,共个踏步,活载标准值,混凝土,梁中受力钢筋筋为Ⅲ级,其余钢筋采用Ⅱ级钢。2.10.1踏步板计算大致估算斜板厚,取。板倾斜角为,。取1m宽板带进行计算。2.10.1.1荷载计算恒荷载标准值水磨石面层98
三角形踏步混凝土斜板板底抹灰楼梯栏杆重恒载合计活载总荷载设计值2.10.1.2内力计算水平投影计算跨度为:弯矩设计值:2.10.1.3截面设计板保护层厚度为15mm,斜板有效高度因此,分布筋选B8@200,受力筋选配C10@120,2.10.2平台板计算平台板取1m宽作为计算单元,取100mm平台板厚。2.10.2.1荷载计算恒载水磨石面层平台板自重板底抹灰恒荷合计活载总荷载设计值98
2.10.2.2内力计算跨度选取跨中弯矩2.10.2.3截面设计板保护层厚度为15mm,有效高度因此,选配C8@200,2.10.3平台梁计算计算跨度截面高度,取则可取2.10.3.1荷载计算恒载踏步板传来平台板传来平台梁自重梁侧抹灰恒载合计活载总荷载设计值2.10.3.2内力计算跨中最大弯矩设计值支座剪力设计值98
2.10.3.3截面设计应该按照T形截面计算形梁翼缘计算宽度:(1)(2)(3),则取。属于第一类T型截面。则选配3C18,2.10.3.4受剪承载力计算截面尺寸满足要求。则只需按构造配置箍筋,选用B8@200。2.11基础设计边柱采用柱下独立基础,中柱采用联合基础。基础材料为:砼,,钢筋,,垫层采用C10,厚度为。98
2.11.1边柱独立基础根据荷载M=147.6N=1266.67V=82.12.11.1.1荷载纵向基础梁及其上墙的设计值:(25×0.25×0.4×6+3.13×6.3×4.81)×1.2=110.6kN横向基础梁及其上墙的设计值:(25×0.2×0.4×7.2+4.81×7.2×4.81)×0.5×1.2=112.74kN弯矩:基础高度H=1.2m地基承载力特征值修正(查表)基础地面尺寸:基础顶面轴力最大设计值:1266.67+194.84=1461.51kN147.6+19.36+110.6×1.2=299.68kN.m偏心:深度和宽度修正:=213>1.1=1890.23m<=0.35m满足基底截面抵抗弯矩基地以上荷载设计值基底内力:1461.51+194.84+432=2088.35kN2.11.1.2基地反力验算98
219.13<1.2101.39>0160.26<=213符合2.11.1.3高度验算L2=3000mmH=1200mmH0Ⅰ1=1160mm①基础总高度:依据=289.270.6×1.39×(500+1160)×1160=1648.21>=289.27符合②台阶高度214.890.6×1.39×(500+756)×760=819.59>=214.89符合98
=43.890.6×1.39×(500+366)×366=270.93>=43.89符合2.11.1.4基础底面配筋Ⅰ-1截面:==474.682166.19Ⅰ-2截面:==273.311896.51Ⅰ-3截面:==82.41配筋14@180(AS=3016mm2)2.11.2中柱联合基础2.11.2.1荷载N=1795.51MC=118.49VC=56.7自重NW=25×0.2×0.4×6+2.89×6×7.298
+25×0.2×0.4×+2.89×6×=231.79=2×1795.51+231.84=3818.88=2×(118.49+56.7×1.2)=368.772.11.2.2基础底面积地基承载力213偏心-=26.91偏心矩e符合基底截面抵抗弯矩214.79KN/m2185.06且199.39<=213符合2.11.2.3验算基础高度基础底面的净反力98
2.11.2.4冲切验算柱与基础交接处,,符合2.11.2.5基础底板配筋计算1406.21>Fl=Pn.maxA1=318.42KN符合==1475.71=4722.64选配14@100(As1=4933.8mm2)==795.57选配14@180(As1=3228.9mm2)98
结论眼前这份一百多页的毕业设计,里面是两个多月以来日日夜夜的的付出与努力,完成的那一刻,心里有无数的感慨。大一刚进来的时候,土木工程对我们来说还是一个完全未知的领域,从最最基础简单的专业知识开始学起,逐渐的开始积累起来之后,可以看懂图纸了,可以自己单独完成简单的设计了,最后可以把自己所学的知识融会贯通了,我们在一点点地以我们未察觉到的方式进步。万事开头难,刚开始接触毕业设计时,迷茫的我们也是难以下手,错误百出,严重影响了毕业设计的进度,当然这与不熟悉专业知识也有一定的关系,但是在指导老师的悉心指点下,我们少走了很多弯路,解决了很多困难,同时也温习了很多之前的知识,以及CAD、PKPM软件的应用等。做出这份综合性极强的毕业设计,涵盖了我们大学四年所学的大部分知识,对我们来说,确实是一份挑战。但是最后完成的那一刻,成就感覆盖了一切,在这个挑战中我们的知识体系和能力又上升了一个新的档次。98
致谢毕业这件事,我确实还没有仔细想过,下学期刚过来准备做毕设时,大一大二大三的无数个日日夜夜里,甚至是大一刚踏进这个学校校门时候的场景,我都还在脑海里记忆犹新,现在毕业设计已经完成了,发现毕业确实已经在眼前了。大学四年经历的事情很多,有悲有喜,我失去了很多也得到了很多,学习到的知识,认识的朋友,一起睡了四年的舍友,这些都是不能复制的,它们会成为我生命中难以磨灭的一段独一无二的记忆。但是临别之际,感伤也并不能改变什么,人终究还是要向前看,不要留恋眼前的风景。在这里首先要感谢所有传授我知识的老师们,尤其是我们毕业设计的指导老师,正是因为他们平日里对我们悉心传授专业知识,才使得我们能够顺利的完成毕业设计,同时也对我文中引用的参考文献的作者们表示衷心的感谢。致谢人:2016年5月9日98
参考文献[1]GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范.北京:中国建筑工业出版社.2002[2]GB50007-2002建筑地基基础设计规范.北京:中国建筑工业出版社.2002[3]GB50017-2003钢结构设计规范.北京:中国建筑工业出版社.2010[4]中华人民共和国国家标准.建筑结构制图标准(GB/T50105-2001).北京[5]中国建筑工业出版社,2001准规范实施手册》下册[M].中国建筑工业出版社.1029-1030.[6]综合医院建筑设计规范GB51039-2014.[S].中国计划出版社.2014.[7]朱小平.《医院室内环境“人性化”设计研究》[A].2003.[8]吴道民.《医疗建筑公共空间人性化设计》.[A].2007.[9]民用建筑设计标准GB50010-2010北京:中国建筑工业出版社.201098'
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