1、 襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 1 第一章 工程概况本工程为南方某市的一家小型旅游宾馆客房楼。总建筑面积 4600 平方米，此建筑纵向长为 50.4m,主体横向 12.9m。主体结构共 6 层，层高均为 3.3m。基本风压：0.55kN ，地面粗糙度为 C 类。2m基本雪压：0.3kN 。抗震设计条件：建设场地的地震基本烈度为 7 度，建筑抗震类别为丙类，建筑结构抗震等级为框架三级，场地特征周期为二区，场地土为 II 类。建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为 50 年。全套图纸，加 153893706第二章 结构布置及计算简图楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼
2、板厚度取 100mm，填充墙采用200mm 厚的粘土空心砖砌筑。梁截面高度按梁跨度的 1/12-1/8 估算，由此估算的梁截面尺寸见表 1,表中还给出了各层梁，柱和板的混凝土强度等级。其设计强度：C20（ ),227.1,9.1mNfNftcC30 ( )4334t襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 2 图 2-1 结构平面布置图边跨（AB,CD 跨）梁：取 h=500mm,取 b=300mm中跨（BC 跨）梁： 取 h=400mm,取 b=300mm边柱（A 轴,D 轴）连系梁，取：bh=300mm500mm;中柱（B 轴,C 轴）连系梁,取：bh=300mm400mm;
3、现浇板厚 100mm。由已知条件查表可知该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值 N=0.9,各层的重力荷载代表值近似取 15 kN 。则边柱及中柱的负载面积 7.22m2.7m 和 7.2 （2.7+1.05）m 。22由式 A 得各层柱截面面积为：cNcf边柱： A )420(1763.1490572.31 mc 中柱： )86(2352c取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面长度分别为 420mm 和 486mm。根据以上计算结果并考虑其它因素，柱截面尺寸取值为：底层柱 600mm mm5060， 其 它 层 柱表 2-1 梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级襄 樊 学 院 土 木 工 程
4、 专 业 毕 业 设 计 3 横梁（b h）层次 混凝土强度等级 AB 跨，CD跨BC 跨纵梁(b h)次梁（b h）1-6 C30 300 500300 400300 500 300 400结构计算简图如图所示。根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高为 h =3.3+0.6+2.5-1.05-0.1=5.3m,取 h =5.3m 各梁1 1柱构件的线刚度经计算后列于。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取 I=2I0（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩） 。AB 和 CD 跨柱：i=2E C0.30.53/（125.4）=14.2410 -4EC（m 3）
5、BC 跨梁：i=2E C0.30.43/（122.1）=11.5610 -4EC（m 3）上部各层柱：i= 0.50.5 3 EC /（123.3）=15.7310 -4EC（m 3）底层柱：i= 0.60.6 3 EC /（123.3）=32.7310 -4EC（m 3）2.73.32.7.15715156644注：图中数字为线刚度，单位：10 -4ECm3图 2-2 结构计算简图各层分配系数如下表：襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 4 0.260.267475.19图 2-3 顶层分配系数图0.420.42161635.图 2-4 中间层分配系数图襄 樊 学 院 土
6、木 工 程 专 业 毕 业 设 计 5 0.50.2626.4391图 2-5 底层分配系数图第三章 荷载计算3.1 恒荷载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值20mm 厚水泥混凝土找平 0.0220=0.4kN/m2100140 厚（1%找坡）膨胀珍珠岩 (0.10+0.14)27=0.84kN/m2100mm 厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.56kN/m215mm 厚石灰砂浆抹底 0.01516=0.24kN/m2 屋面恒荷载 3.98 kN/m2边框架梁自重 0.30.525=3.75kN/m边框架梁粉刷 2(0.5-0.1)0.0217=0.27kN/m中框架梁自重 0.30.425=3
7、kN/m边框架梁粉刷 2(0.4-0.1)0.0217=0.2kN/m则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为：G6AB1=4.02kN/m G6BC1=3.2kN/m襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 6 G6AB2=14.33kN/mG6BC2=8.36kN/m（2）楼面框架梁线荷载标准值25mm 厚水泥砂浆找平 0.02520=0.50kN/m2100mm 厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5kN/m215mm 厚石灰砂浆抹底 0.01516=0.24kN/m2楼面恒荷载 3.24 kN/m2边框架梁自重及粉刷 4.02kN/m中框架梁自重及粉刷 3.2kN/m边跨填充墙自
8、重 24(3-0.5)19=12.77kN/m墙面粉刷 (3.3-0. 5)0.02217=1.9kN/m则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为：gAB1=18.67kN/m gBC1=3.2kN/m gAB2=11.66kN/m gBC2=6. 8kN/m（3）屋面框架节点集中荷载标准值连系梁自重及粉刷 0.50.33.625+20.02(0.5-0.1) 3.617=14.48kN连系梁传来屋面自重 3.6/23.6/23.98=12.9kN1m 高女儿墙自重及粉刷 13.60.2419+213.60.0217=18.87kN 顶层边节点集中荷载为： G6A=46.25kN中柱连系梁自重及粉刷
9、 0.30.43.625+0.02（0.4-0.1 ）23.617 =11.53kN连系梁传来屋面自重 0.5（3.6+3.6-2.1）1.053.98=10.66 kN0.53.61.83.98=12.9kN顶层中节点集中荷载为： G6B=35.09kN（4）楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重及粉刷 14.48kN襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 7 连系梁传来楼面自重 0.53.60.53.63.24=10.5kN墙体自重 39.12kN墙面粉刷 5.83kN框架柱自重 0.523.325=20.63kN柱面粉刷 3.30.50.0217=0.56kN 中间层边
10、柱节点集中荷载为： GA=80.62kN中柱连系梁自重及粉刷 11.53kN纵向框架梁传来的楼面 29.44+(1-20.192+0.1923)3.897.83/2=71.98kN连系梁楼面恒荷载 19.18kN 墙体自重 3.3 (3.3-0.4)0.2419=43.64kN墙面粉刷 20.023.3(3.3-0.4)17=6.51kN框架主自重及粉刷 21.2kN 中间层中柱节点集中荷载为： GB=102.06kN楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重及粉刷 14.48kN连系梁传来楼面自重 0.53.60.53.63.24=10.5kN墙体自重 39.12kN墙面粉刷 5.83kN框架
11、柱自重 0.623.325=29.7kN柱面粉刷 3.30.60.0217=0.67kN 底层边柱节点集中荷载为： GA=89.8kN中柱连系梁自重及粉刷 11.53kN纵向框架梁传来的楼面 29.44+(1-20.192+0.1923)3.897.83/2=71.98kN连系梁楼面恒荷载 19.18kN 墙体自重 3.3 (3.3-0.4)0.2419=43.64kN墙面粉刷 20.023.3(3.3-0.4)17=6.51kN框架主自重及粉刷 30.37kN 底层中柱节点集中荷载为： GB=111.23kN襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 8 3.2 活荷载计算活荷载
12、作用下各层框架梁上的荷载分布如图 10 所示。CDB540M22PBCD5401M1 M1PA CPAB图 3-1 各层梁上作用的活载活荷载：屋面活荷载 2KN/m2，客房活荷载 2KN/m2，走廊楼面活荷载2KN/m2对于第 6 层：mkNpmkNpCDAB 2.41.,2.7.3kPD86)/( 84.1/6.3/.056. CB对 15 层mkNpmkNpCDAB 2.41.,2.7.3kPD86)/6( 84.1/6.3/.05. CB3.3 风荷载计算 风荷载标准值按式 。基本风压 =0.55 。因结构0zsk02mkN襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 9 高度
13、 H=21.8m0.7,故该框架为规则框架。21/D因为纵向框架侧移比横向纵向框架小，故不用验算纵向框架侧移刚度。5.3 横向自振周期计算结构顶点的假想侧移由式计算。计算过程见下表 5-7knikTnikjGiinikGi uVV )(/)u(, ,表 5-7 结构顶点的假想侧移层次 kNi/kVGi/ )(mNDii/mi/6 8428.6 8428.6 618157.54 13.64 346.955 9325.8 17754.4 618157.54 28.72 333.314 9325.8 27080.2 618157.54 43.81 304.593 9325.8 36406 61815
14、7.54 50.89 260.782 9325.8 45731.8 618157.54 73.98 201.891 10615.6 5634704 440520.44 127.91 127.91按式 计算基本周期，其中 的量纲为 m，取 =0.7 则 T7.uTuT=0.70s0.1T346955.4 水平地震作用及楼层地震剪力计算因为本设计方案中结构高度不超过 40m,质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式 计算即：ieqG85.0襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 22 ieqG85.0=0.85 （
15、13668.73+11190.034+8115.45）=0.8556347.4=47895.29kN04835)70.4()(9.max9.01 TgkNGFeqEK .21.583因 1.4T 所以应考虑顶部附加水平地震作用,9.6.4.1sTg顶部附加地震系数 06.1.708.0nn 计 算 ， 即按 kNF823.5.23106.各质点的水平地震作用按式 )1(1neknjjiiFHGEKnF将上述 和 代入可得bEKFnjjii 168.2具体过程见表 5-8。各楼层地震剪力按式 ，结果见表 5-8 中nikiFV表 5-8 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次mHi/kN
16、Gi/ mkNHi/jiHGkNFi/kVi/6 21.9 8428.6 184586.34 0.246 532.02 532.025 18.6 9325.8 173459.88 0.231 499.58 1031.64 15.3 9325.8 142684.74 0.190 410.91 1442.513 12.0 9325.8 111909.6 0.149 322.24 1764.752 8.7 9325.8 81134.46 0.108 233.57 1998.321 5.4 10615.6 57324.24 0.076 164.36 2162.68襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业
17、 毕 业 设 计 23 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图 4F1234F5632.01657498.3216图 5-3 楼层地震剪力5.5 水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移 和顶点位移 分别按式（ ）iuiuiu= 和式 u= ，计算过程见表 11。表中还计算了各层的层间弹性位ijsjiDV1knku)(1移角 。 ieh/表 5-9 横向水平地震作用下的位移验算层次kNVi/mDi/i/mi/hi/ieh6 532.02 618157.54 0.86 15.85 3300 1/38375 1031.6 618157.54 1.67 14.99 3
18、300 1/19764 1442.51 618157.54 2.33 13.32 3300 1/14163 1764.75 618157.54 2.85 10.99 3300 1/11582 1998.32 618157.54 3.23 8.14 3300 1/10221 2162.68 440520.44 4.91 4.91 5400 1/1100由表 5-9 可见,最大层间弹性位移角发生在第 2 层，其值为 1/8251/550，襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 24 满足 的要求，其中 。hue50/1hu5.6 水平地震作用下框架内力计算以平面图中轴线横向框架内力
19、计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算略。框架柱端剪力及弯矩分别按式 和 计算，其中sjiijijVD1yhMijbij取自表 5-3， 取自表 5-6，层间剪力取自表 5-9。各柱反弯点高度比ijDijDy 按式 确定，其中 由表查得。本计算中底层柱需考虑修正321ynny值 ，第 2 层柱需考虑修正值 ，其余柱均无修正。具体过程及结果见下31和表 5-10表 5-10 各层柱端剪力及弯矩计算边柱 中柱层次mhi/kNViDij/1iiVky biM1i1iD2iVky biM2i63.3532.02618157.5414072.7312.110.740.3011.9927.9718242
20、.4215.701.070.3618.65 31.1653.31031.6618157.5414072.7323.480.740.4030.9946.4918242.4230.441.070.4545.20 55.2543.31442.51618157.5414072.7332.840.740.4245.5262.8618242.4242.571.070.4664.62 75.8633.31764.75618157.5414072.7340.180.740.4559.6772.9318242.4252.081.070.5085.93 85.9323.31998.32618157.5414072
21、.7345.490.740.5075.0675.0618242.4258.971.070.5097.30 97.3015.42162.68440520.4410356.1651.480.580.72197.6763.1411589.0456.890.850.65199.68107.52注：表中 M 量纲为 V 量纲为 。,mkNk襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 25 梁端弯矩，剪力及柱轴力分别按式 ， )(,1uijbjirlbl Mi和 和式 计算。其中梁)(,1uijbjirlbr MiMlVb21knirblVN1)(线刚度取自表表 5-11 梁端弯矩、剪力及柱轴
22、力计算边梁 中横梁 柱轴力层次lbrblbVlbrbMlbV边柱 N 中柱 N6 27.97 21.34 5.49.13 9.82 9.82 2.19.35 -9.13 -0.225 58.48 50.62 5.420.2023.2723.272.122.16-29.33 -2.184 93.85 82.93 5.432.7438.1338.132.136.31-62.07 -5.753 118.45103.135.441.0347.4247.422.145.16-103.1 -9.882 134.73125.515.448.1957.7257.722.154.97-151.29-16.661
23、 138.2 140.305.451.5764.5264.522.161.45-202.86-26.54注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当为左震时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。 2）表中 M 单位为 KN.m,V 的单位为 kN，N 的单位为 kN，l 的单位为 m 。水平地震作用下框架的弯矩图襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 26 CD108.9734.1520623.1350.412673.05826.75835 CD19.429494827498250466-337-6041.89-521.70654845.16381605图 5-4 左地震作用下框架
24、弯矩，梁端剪力及柱轴力第六章 横向框架内力组合本设计方案中考虑了四种内力组合，即 ，QKGS4.12.，)(4.1902.1wkQKGKSS， 。此外，对于本方案 这种内力35EKG3.12. wKG组合与考虑地震作用的组合相比一般较小，对结构设计不起控制作用，故不予考虑。各层梁的内力组合见表 22，表中 ， 两列中的梁端弯矩 M 为经过GKSQ调幅后的弯矩（调整系数为 0.75） 。襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 27 DCBA32236054021540707018015801图 6-1 横向框架计算单元现以第一层 AB 跨梁考虑地震作用的组合为例，说明各内力的组合
25、方法。对支座负弯矩按相应的组合情况进行计算，求跨间最大正弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。由图 6-3 可得VBVAxMBq2 l l1MA VBAxMBq2Al1图 6-2 均布和梯形荷载作用下的计算图形 图 6-3 均布和三角形荷载作用下的计算图形lqllMVBA21)(2若 ，说明 ,其中 x 为最大正弯矩截面至 A 支座0)2(1qA lx襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 28 的距离，则 x 可由下式求解： ，将求得的 x 值代入下式即021qlxVA可求得跨间最大正弯矩值 。3221max 6qlMA若 ，说明 ，则0)2(1lqV
26、Al21VxA；若 ，则)3(21)(1max llqxxMA 0AAa同理，可求得三角形分布荷载和均布荷载作用下的 的计算公maxM,和VA式（图 6-2）x 由下式解得：lqllMVBA214Aqlx21 321max qlxVA本设计中，梁上荷载设计值kN726.4938.1 mkq576.18)0(2左震 78.324.576.18)4.5(24.7.214.53718 AV37.28- 则 x 可由096.)5902( 解得 x=0.89m.12qlxA则 =159.983221max 6xqlVMAmkNkrRE 9857.0右震 襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设
27、 计 29 kNVA 20.174.56.18)4.5(214.576.214.59328 078).(017 mx .6.57.16. 则 =804.80)31(2)(2ma lxlqxqxVMA kNkNrRE 0.38.047.x剪力计算：AB 净跨 mln 85.6)5.(5左震： kNVlb92.kVrb.12NMl 8.394.07138边mkrb 67./5.边右震 kNVl624VrbkNlb 89.24.01.38边mMr63591边mkNkb 51.4026.13.7.7rlb边边kVG 828187264则 kNA 4.050167853.左BkVrARE.142.70N
28、8左B表 6-1 框架梁内力组合层次截面位内力GKSQWKSE1.2.6()GKQWS(0.513REGKQErSQKGSK4.12()/lREvbrnGVMl襄 樊 学 院 土 木 工 程 专 业 毕 业 设 计 30 置 M-69.86-18.4860179.71-31.52-182.72104.03-246.41-112.79-109.70AV51.0317.9717.2052.8562.21105.552.48105.5486.8688.39M-71.62-19.3853.50169.13-177.77-42.95-238.0891.72-116.07-113.08左BV51.6918
29、.3117.2052.85106.7763.43106.293.2388.0987.66146.78M-7.38-3.1460.28190.5763.14-88.77177.75-193.86-13.10-13.25右BV9.534.540.19127.05-33.5367.75-113.27134.4817.3717.74187.95ABM119.98603.48一层跨间 BC 238.79238.79M-70.55-18.7729.9106.17-70.64-145.9831.57-175.46-114.01-110.94四层AV51.1018.018.6830.3673.2994.8524.4983.7087.0086.53118.22
