洛阳市涧西区实验小学办公楼建筑与结构设计 毕业设计计算书

'洛阳市涧西区实验小学办公楼建筑与结构设计摘要本工程为洛阳市涧西区某小学办公楼工程，采用框架结构，主体为六层，本地区抗震设防烈度为7度，场地类别为II类场地。主导风向为东北，基本风压0.40KN/M，基本雪压0.25KN/M。楼﹑屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。本设计主要进以第8轴为中心的一榀框架进行计算分析。主要进行了抗震计算，风荷载计算，及竖向荷载作用下的结构内力计算。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础，对基础承台和桩进行了受力和配筋计算。本设计地震作用和风荷载作用下的弯矩图，剪力图等及后面竖向荷载作用下的结构内力计算由PKPM结构设计软件辅助完成。整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。关键词：框架结构，抗震设计，荷载计算，内力计算，PKPM，计算配筋8 TheDesignOfAnElementarySchoolofficebuildingInLuoyangABSTRACTThisworkisforthecityofAnElementarySchoolofficebuildingInLuoyang,aframeworkstructureforasix-storeymain,intheregionearthquakeintensityof8degreesnearLansiteclassificationasClassIIvenues.Ledtothenortheastdirection,thebasicPressure0.40KN/M,basicsnowpressure0.25KN/M.Floorroofwereusingcast-in-placereinforcedconcretestructure.Thedesignandimplement"practical,security,economic,aesthetic,"thedesignprinciples.Withthearchitecturaldesign,designseriouslyconsidertheinfluenceofthevariousfactors.Accordingtothestructuralandarchitecturaldetailandtheoverallrelationship.Thedesignofthemainstructureoftheprogramhorizontalframework8-axisseismicdesign.Indeterminingthedistributionframework,thefirstlayerofrepresentativevalueoftheload,Thenusevertexfromthedisplacementmethodforearthquakecycle,andthenatthebottomofshearhorizontalseismicloadcalculationundersize,thencalculatedthelevelofloadundertheInternalForces(bendingmoment,shearandaxialforce).ThedesignofthemainstructureoftheprogramhorizontalframeworkbenefitsfromthesoftwarewhosenameisPKPM.Thewholestructureofthedesignprocess,instrictcompliancewiththerelevantprofessionalstandard,referencetorelevantinformationandthelatestnationalstandardsandspecifications,anddesignofthevariouscomponentsofacomprehensivescientificconsiderations.Inshort,application,security,economicanduser-friendlydesignistheprinciple.Designreasonableandworkablestructureoftheprogramistheconstructionsiteoftheimportantbasisfortheconstruction.KEYWORDS:FrameStructure,SeismicDesign，LoadCalculation，Internalforcecalculation，PKPM8 目　录洛阳市涧西区实验小学办公楼建筑与结构设计I前　言1第一部分建筑设计2第1章建筑设计21.1、建筑平面设计21.1.1使用房间的平面设计21.1.2辅助房间的平面设计31.1.3交通联系空间的设计31.1.4门的设计51.1.5窗的设计61.2、建筑立面设计61.3、建筑剖面设计71.3.1房间的剖面形状71.3.2房间的各部分高度71.3.3建筑层数及建筑空间的组合和利用8第2章建筑细部具体构造做法9第二部分结构计算Ⅰ12第1章设计基本资料121.l初步设计资料121.2结构选型14第2章结构布置及计算简图152.1结构布置及梁,柱截面尺寸的初选152.1.1梁柱截面尺寸初选15各层构件混凝土强度等级和保护层厚度见表2.1.1-2162.1.2柱截面尺寸的估算162.2结构布置图172.2.1.框架平面柱网布置图172.2.2.框架立面结构计算简图188 2.2.3梁的线刚度计算192.2.4、柱子的线刚度计算202.2.5.结构平面布置图21第3章荷载计算：223.1．屋面及楼面永久荷载代表值计算223.2、屋面及楼面可变荷载代表值计算233.3、梁、柱自重233.4、墙体自重标准值计算24第四章风荷载计算274.1、基本数据计算274.2、风荷载作用下横向框架侧移计算274.3、风荷载作用下的水平位移验算294.4、风荷载作用下框架内力计算304.4、风荷载作用下框架弯矩图324.5、风荷载作用的框架梁端剪力及框架柱轴力图33第5章地震作用计算345.1、分层计算重力荷载代表值345.2、横向框架自振周期计算385.4、横向地震作用计算395.5、结构层间变形的计算435.6、地震作用下的各层框架柱端弯矩计算435.7、地震作用下各层框架梁端弯矩、剪力及柱子轴力计算455.8、水平地震作用下横向框架弯矩图475.9、水平地震作用下框架梁端剪力及框架柱轴力图48第三部分结构计算Ⅱ竖向荷载作用下的内力计算49第6章计算单元的选取和计算单元的荷载计算496.1、计算单元的选取496.2、计算单元荷载统计526.2.1、屋面和楼面恒载和活载526.2.2、梁间荷载统计528 6.2.3、梁、柱自重统计536.2.4、板传荷载计算54第7章用PKPM对选取的计算单元建模577.1、PMCAD概述577.2、结构模型的初步建立577.3、平面荷载显示与校核61第8章计算钢筋混凝土板配筋648.1、设计资料648.2、板区格划分658.3、用PKPM计算钢筋混凝土板配筋668.3.1、输入楼板配筋参数668.3.2、计算钢筋混凝土板配筋668.3.3、用PKPM绘制出钢筋混凝土板配筋71第9章用PKPM进行竖向荷载用下的内力分析729.1、在PMCAD建模文件中生成PK文件729.1.1、执行PMCAD主菜单4形成PK文件，729.1.2、生成一榀框架PK文件729.2、用SATWE进行内力分析729.2.1、接PMCAD建模文件生成SATWE数据729.2.2、结构内力和配筋计算729.2.3、PM次梁内力与配筋计算729.3、用PK软件选取一榀框架739.3.1、PK数据交互输入和计算739.3.2、一榀框架平面图739.3.3、计算简图749.4、用PK对一榀框架进行内力计算789.4.1、设计总信息789.4.2、恒荷载标准值内力计算789.4.3、风荷载作用内力计算809.4.4、地震作用下内力计算818 9.4.5、框架柱的内力组合839.5、内力计算结果图形输出859.5.1、恒载作用下框架弯矩图，轴力图，剪力图859.5.2、活荷载作用下框架内力计算图889.5.3、框架弯矩包络图和轴力包络图929.6、用PK绘制整榀框架施工图94第10章基础计算9510.1、工程概况9510.2、独立基础设计(8轴A柱)9510.2.1埋置深度9510.2.2、地基承载力特征值9510.2.3、初定基础底面积和地基承载力验算9610.2.4、柱与基础J-1交接处的冲切承载力验算9710.2.5、基础板底（J-1）配筋计算9710.3、独立基础设计(8轴B柱)9810.3.3、初定基础底面积和地基承载力验算9810.2.4、柱与基础J-1交接处的冲切承载力验算9910.2.5、基础板底（J-1）配筋计算100第11章楼梯设计与计算10111.1材料10111.2楼梯板的计算10211.2.1、确定板厚10211.2.2、荷载计算（取1m板宽为计算单元）10211.2.3、内力计算10311.2.4、截面配筋计算10311.3平台板的计算10411.3.1荷载计算10411.3.2内力计算10411.3.3、截面配筋计算10411..4、平台梁的计算1058 11.4.1、荷载计算10511.4.2、内力计算10511.4.3、截面配筋计算10511.5、构造柱的计算106结论107谢辞109参考文献111外文资料翻译1128 前　言本设计是按照洛阳理工学院土木工程系2010年毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“洛阳涧西区某小学办公楼建筑与结构设计”。内容包括建筑设计、结构设计两部份。办公楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面，选择办公楼建筑和结构设计，从而掌握办公楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。框架结构的设计始于欧美，二十世纪厚得到了世界各地大范围的使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大。延性较好。其具有良好的抗震能力。对办公楼有重要建筑结构非常适用。能满足其较大的使用面积要求。框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法，对水平荷载采用了D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用了结构设计软件PKPM，PKPM是由中国建筑科学研院建筑工程软件研究所开发的集建筑、结构、设备（给排水、采暖、通风空调、电气）等设计于一体的集成化CAD系统。本设计主要在后期使用了PMCAD进行框架结构的建模，进而分析其内力变化并绘制出相应的恒载，活载弯矩图，剪力图等。这次设计的建筑设计部分由孙艳老师指导，结构设计部分由王新武老师指导。在此向他们表示衷心的感谢。8 第一部分建筑设计第1章建筑设计任何一幢建筑物都是由各种不同的使用空间和交通联系空间组成，而表达建筑的三度空间具体由各种工程图组成，通常由建筑的平面图、立面图、剖面图和节点构造详图组成。一栋办公楼的平面图、立面图、剖面图综合在一起表达了建筑物的三度空间和各部分的组合联系。1.1、建筑平面设计平面设计主要是根据设计要求和地形条件，确定建筑物平面中各组成部分的大小和相互关系。平面设计是整个建筑设计的关键，建筑设计首先从平面设计开始。平面设计不仅决定了建筑的平面布局，各组成部分的面积、形状、位置等，而且还影响到建筑的立面和剖面。本办公楼设计综合考虑了建筑立面、建筑剖面、建筑技术、建筑经济、建筑形象等因素，使平面设计尽善尽美。在平面设计中，结合基地环境、自然条件、建筑规模等，进行了建筑平面体型的设计、主要功能空间的设计和交通联系空间的设计。考虑到地形特性、周围道路等因素，平面体型设计为“一”型，为内廊式。主要功能空间设计包括使用房间的平面设计和辅助房间的平面设计。主要功能空间和交通联系空间的设计如下：1.1.1使用房间的平面设计办公室根据《办公楼设计规范》规定，普通办公室每人使用面积不应小于4平方米（不包括走道），大办公室净面积不小于40平方米左右，小办公室净面积不小于20平方米左右（防火要求）。办公室面积、开间、进深应根据使用要求、家具规格、布置方式、采光要求，以及建筑结构、建筑施工条件、建筑模数等要求来确定。综合考虑以上因素，确定办小办公室开间为3.6m，而大办公室开间为7.2m，进深均为7.8，两个开间设一柱网。根据任务书面积要求，设计中办公室为1个开间，面积为56.16平方米；小办公室为一个开间，面积为28.08平方米，均符合面积要求。8 会议室根据任务书要求，面积在90平方米左右，属于中型会议室。根据规范要求，会议室面积应不小于0.8㎡/人（无会议桌）。因此确定中型会议室开间为14.4m，进深为7.8m，面积为112.32平方米。接待室与传达室根据使用功能要求应设置在底层靠近主要出入口，本办公楼设计传达室与门卫室分别设在门厅左右侧，开间为3.6m,进深为7.8m，面积为28.08平方米；接待室设在进入门庭正对的房间，面积为56.16平方米，传达室、门卫室，接待室到二层以上均改为办公室。本次设计有一个特别的要求，就是要有一个大小在400平方左右的多媒体厅，因为面积太大，在房间布置上很是费了一番周折。最后把其定位在建筑局部2层的2层，原本想放在顶层，但考虑到取一榀框架终于还是将其放在了2层。档案室，资料室，展览室等大面积房间都被安排到了两侧的局部2层建筑部分。1.1.2辅助房间的平面设计本办公楼辅助房间主要为卫生间。卫生间根据要求，应设置在隐蔽又便于寻找的部位，距最远工作点应不大于50米，应有天然采光和通风。男女卫生间应尽量设置在一起，且上下楼层尽可能对齐，以便供水和排水。卫生间的面积、尺寸大小应根据室内卫生器具的数量、布置方式以及人体使用需要的基本尺寸来确定。卫生器具数量要求为：男卫生间每40人一具大便器，每30人一具小便器；女卫生间每20人一具大便器，每40人要求洗手器具一具。在设计中，首先根据办公室的面积大小估算出本层的人数，再根据人数多少计算出卫生器具数量。经计算得到，男、女卫生间各设五具大便器，男卫生间设五具小便器即可满足要求；每个卫生间均带有前室，每个前室中设有洗手盆2个。根据以上要求，卫生间设置在建筑物东部北向，卫生间开间为3.6m，总进深为7.8m其中前室进深为2.4m。1.1.3交通联系空间的设计交通联系部分主要包括走道、楼梯和门厅。⑴走道设计8 走道宽度根据人流通行、安全疏散、走道性质、空间感受以及走道侧面门的开启方向来确定。《办公楼设计规范》规定,建筑物双面布房走道净宽不小于1.8m，建筑物单面布房走道净宽不小于1.5m，故设计内廊走道轴线宽度为2.7m，净宽为2.5m。本办公楼走道解决采光的方式是在走道尽头设置窗户(一楼设置木门)，同时利用楼梯间、门厅直接采光，不必在每个房间内墙上开设高窗。⑴楼梯设计本办公楼主体为六层，故采用了楼梯作为垂直交通手段。本建筑共设两部楼梯，作为垂直交通工具。楼梯形式的选择：楼梯常见的形式有板式楼梯和梁式楼梯。梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台板和平台梁组成，踏步板支承在斜梁上，斜梁再支承在平台梁上，作用于楼梯上的荷载先由踏步板传给斜梁，再由斜梁传至平台梁。梁式楼梯梯段板较薄，可以节省材料，当梯段板较长时，梁式楼梯较为经济，但这种楼梯施工复杂，外观也显得比较笨重。板式楼梯具有下表面平整，施工支模方便，外观比较轻巧的优点，是一种斜放的板，板端支承在平台梁上，作用于梯段上的荷载直接传至平台梁。当梯段跨度较小时，采用板式楼梯较为合适，但其斜板较厚，为跨度的1/25～1/30。本工程均采用板式楼梯。楼梯踏步的尺寸：考虑到人们行走的舒适性，便于疏散等要求，标准层取踏面宽260mm，踢面高165mm，（165×9≈1750mm）；底层楼梯踏面宽260mm，踏面高160.7mm（160.7×14≈2240mm）。楼梯坡度略小于30度。楼梯扶手的确定：楼梯的扶手应坚固适用，其高度为1000mm。在楼梯的起始及终结处，扶手均自其前缘向前伸出300mm，且出于安全因素，扶手末端向下布置。⑵门厅设计8 门厅作为室内外过渡的空间，是建筑物的交通枢纽，起接纳人流和分配人流的作用。在水平方向上，门厅与走道连接；在竖直方向上，门厅与楼梯相连，且门厅作为主要出入口，应体现出特殊的意境和形象。门厅一般应面向主干道，使人流出入方便，有明确的导向性。门厅应设置在建筑物比较明显的部位，且便于室内外交通联系。根据任务书地形情况，办公楼位于城市两条道路的交界处，便于与城市道路联系。门厅二层以及其以上设计为办公室，甲方可根据需要进行分隔封闭。1.1.4门的设计⑴门的宽度门的宽度要根据房间的使用功能来确定，有单扇、双扇和多扇几种宽度形式。根据规范要求，办公室门宽不应小于1.0，高不应小于2.0m。小办公室人数较少，因此小办公室门、接待室门、均设计为宽1.2m、高2.1m的单扇门，卫生间外门宽为1m，高为2.1m。具体见下表1.1.4-1表1.1.4-1：每个房间门个数门宽（m）门高(m)卫生间112.1小办公室11.22.1中办公室21.22.1大办公室22.42.1小会议室21.22.1中会议室22.42.1档案室、资料室22.42.1陈列室22.42.1门厅22.42.4一楼走道尽头11.52.1电梯门112.1注：其它未列出的门窗一般都是1.2m×2.1m的尺寸。⑵门的数量门的数量根据使用人数多少和防火要求来确定。按照防火规范规定，使用人数超过50人以及使用面积超过60平方米的房间，门的数量不少与两个。本小办公楼办公室、传达室、接待室、卫生间门的数量为一个，会议室中办公室，资料室，档案室，陈列室和大办公室门等大开间房间的数量为两个。⑶门的位置8 门的位置要考虑室内人流活动特点和家具布置的要求，尽量缩短室内交通路线，避免人流拥挤和便于家具布置。本办公楼门的位置均设置在靠柱子（墙）一侧，距柱（墙）边为0.24m。⑷门的开启方向本办公室为内廊式，办公室人流不多，故办公室门设计为单扇内开门。门厅以及次要出入口处人流较大，故设计为双扇内开门。1.1.5窗的设计⑴窗的大小窗的大小主要取决于室内采光要求。按照规范规定，办公室采光要求为窗地面积比为1/5，因此办公室的窗设计为2.4m宽，2.1m高，可满足采光要求。⑴窗的位置窗的位置直接影响到房间的照度是否均匀，应避免产生眩光。为了使室内照度均匀，窗应布置在房间或开间的中部，使得房间阴角小，而采光效率高。门窗尺寸表见表1.15-1表1.15-1每个房间窗个数窗宽（m）窗高(m)卫生间11.81.8小办公室12.41.8中办公室22.41.8大办公室42.41.8小会议室22.41.8中会议室42.41.8档案室、资料室42.41.8陈列室42.41.8走道尽头11.82.41.2、建筑立面设计一栋建筑物不仅要有完美的平面布局，还要有美观的建筑形象，建筑形象主要由建筑造型艺术处理和立面装饰来体现。8 建筑体型和立面的对称性,一种轴线为中心并加以重点强调，两侧对称容易取得完全统一给人以端庄、雄伟、严肃的感觉。本建筑采用对称性体型，在立面上处理上采用虚实分明，主要采用色彩明快、材质光洁的白色外墙砖和红色外墙砖。运用立面开窗自由，体型、大小、高低、形状、线条粗细和立面点、线、面等恰当的运用对比，水平窗和窗间墙形成对比，给人舒适、和谐、完美的韵律感。本立面设计，从线条变化来看，粗线给人厚重感，细线则有精致、轻盈感。立面色彩处理恰当，建筑外型主色调为白色，给人以洁净感。在建筑物的主要出入口，临街立面是人们的视觉重心。故门厅处的台阶用坚硬厚重的暗红色花岗石。在立面上，线条疏密有致，给人以立体感。临街立面采用粗大的柱子及横向的彩色分隔带，增加了建筑表现力，打破了立面的单调感。1.3、建筑剖面设计剖面设计主要体现建筑物在竖向上各部分的组合关系。主要体现在房间的竖向形状和比例、房间的层数和各部分的标高、房间采光、通风方式的选择及建筑物竖向空间的利用等。1.3.1房间的剖面形状根据房间使用要求，房间剖面形状一般采用矩形，有利于家具布置和使用。矩形剖面具有形状规则、简单，有利于梁板布置，同时施工方便。本建筑物所有房间均采用矩形剖面，房间进深都不太大，采用侧窗采光、通风，窗高做到结构梁底，可不设置过量，节省造价，方便施工。1.3.2房间的各部分高度⑴房间的层高和净高建筑物层高根据房屋的使用性质、要求、建筑结构和施工材料要求来确定。根据办公楼的使用要求，净高一般不低于2.6m，因此该办公楼层高定为3.6m，除去梁高，净高为2.85m，满足了办公室净高的要求。倾斜梯段之间的净高不小于2.1m。本办公楼采用平行双跑楼梯，每层每个梯段为12个踏步，每个踏步高150mm，宽300mm，满足使用要求。⑵窗台的高度8 一般房间窗台高度与房间工作面，如书桌面高度相一致，同时开窗和使用桌面不受影响。本方案中窗台距离该层楼地面的高度均为0.9m，根据规范要求无需加防护措施。(3)内外地面高差室内外地面高差为防止室外雨水流入室内，并防止地面过潮而设置的。室内外高差过小，不能很好地起到作用；室内外高差过大，需要回填土的量增大，不经济。另外室内外高差还要考虑建筑物性质，如纪念性或公共性建筑物，门前需要设置较多台阶来增添严肃、高大等气氛，故室内外高差需要大一些。但本次设计是小学办公楼，所以要设置较少的台阶，以免孩子们看到后望而生畏。综合考虑以上因素，本办公楼室内外高差设计为0.45m。1.3.3建筑层数及建筑空间的组合和利用本建筑物根据各个房间的要求，每层房间的高度均相同，没有错层现象，使用方便。根据建筑规模等要求设计为为六层框架结构，总高度为22.2m。该办公楼以楼梯间将各层竖向排列的空间联系起来，构成一个整体，这样即满足使用要求，结构布置也比较合理，同时也比较经济。剖面的设计也涉及建筑的使用功能、技术经济条件、周围环境等因素。同时，应充分认识到，剖面设计、立面设计、平面设计不能单独分开的，他们是互相制约和相互影响的统一整体。8 第2章建筑细部具体构造做法基础做法：采用柱下独立基础，混凝土等级为C35，垫层为素混凝土，C10，垫层高100mm。地面做法：采用碎拼大理石地面1、20厚碎拼大理石石块，1：2水泥砂浆（掺色）灌缝，表面平整磨光。2、8厚1：1水泥细砂浆结合层3、20厚1：2水泥砂浆找平层。4、刷素水泥浆一道。5、60厚C15混凝土。6、100厚碎石或碎砖夯实。7、素土夯实。楼面做法：采用地砖楼面1、8-10厚地砖楼面，干水泥擦缝，或1：1水泥砂浆勾缝。2、5厚1：1水泥细砂浆结合层。3、20厚1：3水泥砂浆找平层。4、a、现浇钢筋混凝土楼面b、40厚C20细石混凝土垫层，预计钢筋混凝土楼面屋面做法：1，现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层（檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向中间找坡），2，20厚1：2水泥砂浆找平层。3，100厚现浇钢筋混凝土楼板。4，二毡三油防水层，撒绿豆砂保护卫生间做法：1、小瓷砖地面，素水泥浆檫缝2、3～4厚1：4水泥胶合层3、20厚1：3水泥砂浆找平层20 4、素水泥砂浆结合层一道5、100厚现浇钢筋混凝土楼板。6、20厚的抹灰（石灰砂浆）卫生间的墙面做法：瓷砖墙面1)5厚釉面砖白水泥浆擦缝2)6厚1:0.1:3水泥石灰膏砂浆结合层3)12厚1:3水泥砂浆打底踢脚做法：采用地砖踢脚、台度1、8厚地砖素水泥擦缝；2、5厚1：1水泥细砂结合层；3、12厚1：3水泥砂浆打底。内墙做法：1、15厚1：3水泥砂浆打底；2、5厚1：1水泥砂浆粘结层；3、20厚抹灰；外墙面做法：1、15厚1：3水泥砂浆打底；2、5厚1：1水泥砂浆粘结层；3、20厚抹灰；外墙饰面：1、棕色仿石面砖饰面；2、白色涂料饰面；3、米色面砖饰面；4、GRC成品欧式挂件；5、墨绿色铝合金百叶。散水做法：混凝土水泥沙浆面散水（带垫层）1、20厚1：2水泥砂浆抹面，压实抹光20 2、60厚C15混凝土，上撒1：1水泥砂子压实抹光3、120厚碎石或碎砖垫层4、素土夯实，向外坡4%。墙基防潮：防水砂浆防潮层20厚1：2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高处坡道台阶：花岗石台阶1）花岗石条石规格厚度和宽度，按台阶设计要求，长度1000～1500表面剁平2）30厚1:3水泥砂浆结合层3）素水泥浆一道4）100厚C15号现捣钢筋混凝土Φ6双向钢筋中距150mm（厚度不包括踏步三角部分），台阶面向外坡1％5）150厚碎石或碎砖垫层6）素土夯实（坡度按工程设计）7）台阶横向两端M3号砂浆砖砌240厚地龙墙，横向总长度大于3米时，每隔3米加一道240厚地龙墙，地龙墙埋深在冰冻线以下，C10混凝土基础垫层600宽、300高。20 第二部分结构计算Ⅰ第1章设计基本资料1.l初步设计资料一.工程名称：洛阳涧西区某小学办公楼。二.工程概况：建筑面积建筑总高层数：局部二层，主体六层。三.温度：年平均气温：14.2˚C，最热月平均气温：28˚C，最冷月平均气温：-0.8˚C，极端最低气温：-18.2˚C，极端最高气温：44.2˚C四.相对湿度：最冷月平均湿度：57%，最热月平均湿度：75%五.相对风向：全年主导风向为东北风，夏季主导风向为南风，夏季平均风速2.6m/s，基本风压值0.4KN/m2,冬季平均风速3.5m/s，基本雪压0.35KN/m2。六.雨雪条件：最大积雪深度0.25㎝,雪荷载0.30KN/㎡。七.年平均降雨量：631毫米八.水文资料：该场地实测地下水初见水位与稳定水位一致，埋深8.4-10.3m。地下水位位于第4层中。地下水类型属潜水，主要受大气降水、渠水及丘陵区地下水补给，向洛河泾流排泄。地下水位变化幅度3m。根据区域水文地质资料，该地下水、土对混凝土及混凝土中的钢筋不具腐蚀性。九.地质条件：1.建筑场地类别为Ⅱ类。地面粗糙度为C类。2.抗震设防烈度：洛阳抗震设防烈度为7度。3.该场地所在地区的标准冻深（天然地面以下）小于0.6m。4.场地地形较平坦，场地开阔，经调查，场地及其附近地段不存在全新活动断裂，在场地内不存在滑坡、崩塌、泥石流、采空区、黄土溶洞等不良地质作用和地质灾害；场地地基土除填土、黄土状土外无其它特殊性岩土。该场地稳定，适宜建筑。除第1层杂填土外，其他各层地基土层面稳定，坡度小于10%，并且各土层在纵、横方向的物理力学性质差异性也较小，属均匀地基。场地土层分布稳定，属中软场地土。初判地层不会产生地震液化，可不考虑液化影响。20 5.建议采用的基础类型：该场地土具湿陷性，因此不宜直接做天然地基使用。建议采用地基处理后的浅基础设计。应先将第1层杂填土全部挖除。采用3:7灰土对第2层土进行换填处理。建议在基底铺设3:7灰土垫层，以增强地基土的水稳性，同时提高地基土承载力。要求3：7灰土垫层的压实系数不小于0.97，初步设计时垫层的承载力特征值可采用200kPa。为便于垫层施工，建议采用整片垫层。6.地质资料简表。表1.1-1—地质资料简表编号土质名称土层层面埋深(m)土层厚度(m)承载力特征值（KPa)压缩模量（MPa）1黄土状粉质粘土-0.3-1.0m挖除挖除2圆砾1.0-3.83.2-4.5m260453碎石3.8-7.85.6-11.6m1407.374卵石7.8-8.8m7.4m1509.07十.材料使用：1.混凝土：梁柱板均使用C30混凝土。2.钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400,其余采用热轧钢筋HRB335。3.墙体：a.外纵墙采用200mm厚的耐火砖（18KN/m3），一侧墙体为水刷石墙面（0.5KN/㎡）,一侧为20㎜厚抹灰（17KN/㎡）；b.内隔墙采用200厚蒸压粉煤灰加气砼砌块（5.5KN/m3）,两侧均为20mm厚抹灰。c.卫生间隔墙采用200厚蒸压粉煤灰加气砼砌块（5.5KN/m3），两侧贴瓷砖（0.5KN/㎡）。d.女儿墙采用240厚加气砼砌块（5.5KN/m320 ）两侧均为200厚抹灰，墙高900mm。4.窗：均为钢框玻璃窗（0.45KN/m2）5.门：除大门为玻璃门（0.45KN/m2），办公室均为木门(10.2KN/m2).1.2结构选型一.结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。二.屋面结构：采用现浇混凝土肋型屋盖，刚柔性结合的屋面，屋面板厚120mm。三.楼面结构：采用现浇混凝土肋型屋盖，板厚120mm。四.楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。五.天沟：采用现浇天沟。20 第2章结构布置及计算简图2.1结构布置及梁,柱截面尺寸的初选2.1.1梁柱截面尺寸初选1.AB跨：(1).主梁：L=7800㎜,取750㎜，考虑到墙体宽度为200mm,取250㎜故框架AB梁的截面尺寸为b×h=250㎜×750㎜(2).次梁：L=7800㎜,取600㎜，b取250㎜故框架次梁的截面尺寸为b×h=250㎜×600㎜2.CD跨：(1).主梁：L=2700㎜,取500㎜，取250㎜故框架梁的截面尺寸为b×h=250㎜×500㎜L2为楼梯梯段梁，取b×h=250mm×350mm其它计算相同，具体梁尺寸见表3.1.1-120 表2.1.1-1梁截面尺寸（mm）层次KL1KL2KL3L1L21~6250×75050×500250×650250×600250×350各层构件混凝土强度等级和保护层厚度见表2.1.1-2表2.1.1-2各层构件混凝土强度等级和保护层厚度层次梁板柱混凝土强度等级保护层厚度（mm）混凝土强度等级保护层厚度（mm）混凝土强度等级保护层厚度（mm）1~6C3025C3020C35252.1.2柱截面尺寸的估算柱截面尺寸可根据式估算。由《建筑抗震设计规范》表6.1.2可知该框架结构为的抗震等级为三级，再由《建筑抗震设计规范》表6.3.6查得该框架结构的柱的轴压比限值=0.85；各层的重力荷载代表值近似取12。由附图2.2可知边柱及中柱的负载面积分别为7.2×3.9和7.2×5.25。由得第一层柱的截面面积为：边柱1.3×7.2×3.9×12×10×6/(0.85×23.4)=132142中柱1.25×7.2×5.25×12×10×6/(0.85×23.4)=171041如取柱子截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为364mm和414mm20 。根据上述计算结果并考虑综合其他因素，本设计框架柱截面尺寸取值均定为600mm×600mm。2.2结构布置图2.2.1.框架平面柱网布置图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，局部结构二层，主体结构共六层，层高均为3.6m。注：下面的柱网布置图和结构布置图选取的是本办公楼的中间部分（第5轴线到第10轴线）图2.2.1-1框架平面柱网布置20 2.2.2.框架立面结构计算简图基础形式采用柱下独立基础，基础埋深标高-1.8基础厚度取900mm。取柱的形心线作为框架柱的轴线，两轴线取至板底2～6层柱高即为层高，取为3.6m；底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h=3.6+1.8-0.9=4.5m。框架结构计算简图如图2.1.3-1所示。图2.1.3-1框架立面计算简图20 2.2.3梁的线刚度计算梁的线刚度计算见表2.2.3-1。(混凝土强度等级为C30，=3.0×)表2.2.3-1梁的线刚度层次梁编号截面()跨度(m)惯性矩边框架梁中框架梁()()(KNm)()(KNm)1~6KL10.25×0.757.88.79×13.19×5073117.58×67615KL20.25×0.502.72.60×3.9×433335.2×57778KL30.25×0.657.25.72×8.58×3575011.44×4766720 2.2.4、柱子的线刚度计算柱子的线刚度计算见表2.2.4-1。(混凝土强度等级为C35，=3.15×)表2.2.4-1柱子的线刚度层次截面()高度(m)2~60.60×0.603.610.8×9000010.60×0.604.510.8×7200020 洛阳理工学院毕业设计（论文）2.2.5.结构平面布置图梁截图尺寸见下表表2.2.2-1表2.2.2.-1梁截面尺寸（mm）层次KL1KL2KL3L1L21~6250×75050×500250×650250×600250×350柱尺寸为600mm×600mm126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章荷载计算：3.1．屋面及楼面永久荷载代表值计算3.1.1、屋面均布荷载（不上人）：30厚细石混凝土保护层25×0.03=0.7三毡四油防水层0.4150厚水泥蛭石保温层5×0.15=0.7120厚钢筋混凝土板0.12×25=3.20厚板底抹灰20×0.02=0.合计5.33.2.2、1～5层楼面均布荷载（楼梯、卫生间除外）：瓷砖地面0.55120厚钢筋混凝土25×0.12=320厚板底抹灰0.02×20=0.4合计3.953.2.3、楼梯间均布荷载：瓷砖面层0.55楼梯板重（按250厚钢筋混凝土板等效）25×0.25=6.25合计6.83.2.4、卫生间均布荷载：瓷砖底面0.5520厚水泥砂浆保护层20×0.02=0.4底面防水层0.0520厚板底抹灰20×0.02=0.4120厚钢筋混凝土现浇板0.12×25=3合计4.1126 洛阳理工学院毕业设计（论文）3.2.5、雨棚三毡四油防水层0.420厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.4100厚钢筋混凝土现浇板0.1×25=2.520厚板底抹灰20×0.02=0.4合计3.73.2、屋面及楼面可变荷载代表值计算根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2001第4.1.1条和第4.3.1条，楼、屋面均布活荷载标准值取值如下：不上人屋面均布活荷载标准值0.5办公室、2.0走廊、报告厅2.5楼梯3.53.3、梁、柱自重包括梁侧、梁底、柱抹灰的重量标准值计算梁柱的抹灰近似按加大梁宽及柱宽来考虑。比如KL1b×h=0.25m×0.75m，长度为7.3m，则每根重0.29×0.75×7.3×25=34.40KN。其他梁柱自重标准值见表2.3-1，其中梁长度取净长度，柱长度取层高。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）表2.3-1梁、柱自重标准值层号构件编号截面（）长度（m）每根重量（KN）1-6KL10.25×0.757.239.69KL20.25×0.502.17.98KL30.25×0.656.631.57L10.25×0.607.934.37L20.25×0.353.48.631KZ0.6×0.64.546.082-6KZ0.6×0.63.636.863.4、墙体自重标准值计算1-6层墙体除女儿墙外都采用粉煤灰轻渣空心砌块（200mm厚，8）,外墙面贴瓷砖（0.5），内墙面均采用20mm厚抹灰。故外墙体单位面积重量为：0.5+0.2×8+0.02×17=2.44内墙体单位面积重量为：0.2×8+0.02×17×2=2.28木门单位面积重力荷载为0.20；铝合金窗单位面积重力荷载为0.40。注：统计时把在两个轴线之间的两个尺寸为1200mm×2100mm的木门按一个2400mm×2100mm的木门来计算把两个轴线之间的尺寸为2400mm×1800的铝合金窗按一个4800mm×126 洛阳理工学院毕业设计（论文）1800的窗户来计算。对尺寸为1800mm×1800mm的窗户同理计算。(1)、外纵墙含有4800×1800尺寸铝合金窗户的墙重为：a、底层：4.8×1.8×0.4+(6.6×3.85-4.8×1.8)×2.44=44.38KNb、2~6层：4.8×1.8×0.4+(6.6×2.95-4.8×1.8)×2.44=29.88KN(2)、外纵墙含有3900×1800尺寸铝合金窗户的墙重为：a、底层：3.9×1.8×0.4+(6.6×3.85-3.9×1.8)×2.44=47.68KNb、2~6层：3.9×1.8×0.4+(6.6×2.95-3.9×1.8)×2.44=33.19KN(3)、无门窗的外横墙重为;a、底层：7.2×3.75×2.44=65.88KNb、2~6层：7.2×2.85×2.44=50.07KN(4)、底层外横墙含有1500×2400木门的墙重为：a.1.5×2.4×0.2+(2.1×4-1.5×2.4)×2.44=12.43KNb,二层外横墙含有1500×2400木门的墙体重量为：1.5×2.4×0.2+(2.1×3.1-1.5×2.4)×2.44=7.82KN(5)、3~6层外横墙含有1800×2400铝合金窗户的墙重为：1.8×2.4×0.4+(2.1×3.1-1.8×2.4)×2.44=7.07KN(6)、内纵墙含有2400×2100木门的墙重：a、底层：2.4×2.1×0.2+(6.6×3.85-2.4×2.1)×2.28=47.45KNb、2~6层：2.4×2.1×0.2+(6.6×2.95-2.4×2.1)×2.28=33.91KN(7)、内横墙不含门窗的墙重：a、底层：7.2×3.75×2.28=61.56KNb、2~6层：7.2×2.85×2.28=46.79KN(8)、内横墙不含门窗的墙重：a、底层：7.9×3.9×2.28=70.25KNb、2~6层：7.9×3×2.28=54.04KN(9)、内纵墙含有1000×2100木门的墙重：a、底层：1.0×2.1×0.2+(3.4×3.85-1.0×2.1)×2.28=25.48KNb、2~6层：1.0×2.1×0.2+(3.4×2.95-1.0×2.1)×2.28=18.50KN(10)、二层含有2400×2400木门的墙重为：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）2.4×2.4×0.2+(7.2×2.95-2.4×2.4)×2.44=38.92KN（11）、屋面女儿墙自重标准值计算：女儿墙采用200mm厚现浇钢筋混凝土，其高度为600mm，外贴瓷砖(0.5)，故女儿墙体的线荷载标准值为：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第四章风荷载计算4.1、基本数据计算风压标准值基本公式为：=Pw=×A式中风荷载体型系数：=0.8+0.5=1.3风压高度变化系数:按C类地面计算风振系数：=1.0基本风压：=0.4KN/m2式中：--高度z处的风振系数；--风荷载体型系数；--风压高度变化系数；--基本风压()；《建筑结构荷载规范》GB5009-2001第7.4.2规定高度大于30m，高宽比大于1.5的的建筑要考虑风振系数来考虑风压脉动的影响，但本办公楼的高度22.65m小于30m且高宽比<1.5，所以不风振系数，即=1.0。风压高度变化系数，可根据建筑物的高度和地面粗糙程度类别(本办公楼为C类)，查《建筑结构荷载规范》GB5009-2001表7.2.1。风荷载体型系数可查《建筑结构荷载规范》GB5009-2001表7.3.1。4.2、风荷载作用下横向框架侧移计算风荷载计算取8号轴线横向框架（下同），其负荷宽度为7.2m，将风荷载折算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程见表4.2-1，表中Z为框架节点离室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风荷载的面积。受荷面积计算：一层：[(4.5+3.6)/2]×7.2=29.16标准层：3.6×7.2=25.92顶层：0.5×3.6×7.2=12.96126 洛阳理工学院毕业设计（论文）表4.2-1风荷载标准值计算层次Z61.01.322.50.880.412.965.9351.01.318.90.820.425.9211.0541.01.314.30.740.425.929.9731.01.311.70.740.425.929.9721.01.38.10.740.425.929.9711.01.34.50.740.427.5410.59横向框架分析时，各层节点上的集中荷载如图4.2-A图4.2-A风荷载作用下的结构计算简图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）4.3、风荷载作用下的水平位移验算风荷载作用下横向框架结构的层间位移和顶点位移计算过程见表4.3-1。表4.3-1风荷载作用下横向框架位移验算层次(KN)(KN.m)(m)(m)65.93566000.00013.60.000027516.98566000.00033.60.00083426.95566000.00053.60.00014336.92566000.00073.60.00019246.89566000.00083.60.00022157.48469000.00124.50.00033注：表中根据表4.3中的中框架中柱和中框架边柱的D值得到，如=(23600+35700)=56600。由表4.3-1可见，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为0.00033，远小于《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002表4.6.3规定的楼层间最大位移与层高之比的限值1/550的要求，因此刚度满足要求。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）4.4、风荷载作用下框架内力计算风荷载作用下框架内力计算以8号轴线作为计算单元，计算框架结构的内力。由于结构对称，故只需计算一根边柱和一根中柱的内力。其中，底层柱考虑了修正值y2,2层柱考虑了修正值y3,其余柱均无修正。由风荷载作用下各层框架柱端弯矩见表4.4-1。注：表中剪力的量纲为“KN”；弯矩的量纲为“KN.m”；层高的量纲为“m”。表4.4-1风荷载作用下框架柱剪力和弯矩标准值层次层高边柱中柱63.65.9356600225002.360.751.172.765.73341003.571.391.3324.758.153.616.9856600225006.750.751.449.7214.583410010.221.391.5115.4321.3643.626.95566002250010.720.751.5316.4022.193410016.221.391.6226.2832.1233.636.92566002250014.690.751.6223.829.093410022.221.391.6937.5542.4423.646.89566002250018.660.751.833.5933.593410028.221.391.850.850.814.657.48469002130026.10.942.9376.4740.982560031.371.742.7686.5854.58126 洛阳理工学院毕业设计（论文）由可计算出风荷载作用下各框架梁端弯矩。见表4.4-2注：表中剪力和轴力的量纲为“KN”；弯矩的量纲为“KN.m”；梁跨度l的量纲为“m”.表4.4-2风荷载作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱中柱65.734.377.81.593.7263.7262.72.76-1.59-1.17517.3410.897.83.629.289.282.76.87-5.21-4.42431.9125.677.87.3821.8721.872.716.2-12.59-13.24345.4937.117.810.5831.6131.612.723.41-23.17-14.07257.3947.717.813.4740.6440.642.730.08-36.64-30.68174.5756.97.816.8548.4748.472.736.08-53.4949.91126 洛阳理工学院毕业设计（论文）4.4、风荷载作用下框架弯矩图风荷载作用下框架弯矩图见图4.4-A,图中横向数字为柱端弯矩，纵向数字为梁端弯矩。图4-4-A风荷载作用下的弯矩图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）4.5、风荷载作用的框架梁端剪力及框架柱轴力图风荷载作用下梁端剪力及框架柱轴见图4.5-A:图4.5-A风荷载作用的框架梁端剪力及框架柱轴力图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第5章地震作用计算5.1、分层计算重力荷载代表值本设计仅考虑水平地震作用，并可采用基底剪力法进行水平地震作用，由于该结构的刚度比较均匀，可取一个计算单元进行计算，故同风荷载计算单元相同，仍取8号轴线横向框架为计算单元。根据《抗震规范》（GB50011—2001）第5.1.3条：，顶层的荷载代表值包括：屋面荷载、50%的屋面雪荷载、顶层纵墙框架自重、顶层半层墙柱自重。其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载、50%楼面均布荷载、该层纵墙框架横梁自重、该层上下各半层柱及墙体自重。各楼层重力荷载代表值Gi确定如下：6层：（1）屋面自重：屋面恒载：5.3KN/m2屋面面积：7.2（7.8+2.7+7.8）=131.76m2屋面自重：5.3131.76=698.328KN(2)梁重注：各梁重已经包含抹灰，各主次梁重已经在第二章的荷载统计里列表计算出结果。主梁KL1重：39.69×2=80KN主梁KL2重：7.98KN主梁KL3重：31.57KN×4=126.28次梁L1重：34.37KN×4=137.5KN合计：80KN+7.98KN+126.28KN+137.5KN=351.78KN(3)墙重及抹灰6层只有A，D轴线上的女儿墙。重量为　３.３KN/m×７.２m×２＝９５.０４ＫＮ(4)柱重：36.86×4=147.44KN（5）雪荷载0.35131.76=46.12KN126 洛阳理工学院毕业设计（论文）（6）活载：0.5KN/m2131.76m2=32.94KN（5）和（6）取其中最大值所以6层重力代表值为：G6=698.328+351.78+0.5×95.04+0.5×147.44+32.94=1204.3KN2-5层：·（1）楼面自重：楼面恒载：3.95KN/m2楼面面积：131.76m2楼面自重：3.95KN/m2×131.76m2=520.452KN（2）梁重：注：各梁重已经包含抹灰，各主次梁重已经在第二章的荷载统计里列表计算出结果。主梁KL1重：39.69×2=80KN主梁KL2重：7.98KN主梁KL3重：31.57KN×4=126.28次梁L1重：34.37KN×4=137.5KN合计：80KN+7.98KN+126.28KN+137.5KN=351.78KN（4）墙重及抹灰：由表2.3-1可算得墙体重为127.82KN（5）柱重：147.44KN（6）楼面活荷载：2×7.2×7.8×2+2.5×7.2×2.7=161KN所以2-5层重力代表值为：G2=G3=G4=G5=520.452KN+351.78KN+127.82KN×0.5+147.44KN×0.5+161KN×0.5=1090.4KN底层:（1）楼面自重：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）楼面恒载：3.95KN/m2楼面面积：131.76m2楼面自重：3.95×131.76=520.452KN（2）梁重：主梁KL1重：39.69×2=80KN主梁KL2重：7.98KN主梁KL3重：31.57KN×4=126.28次梁L1重：34.37KN×4=137.5KN合计：80KN+7.98KN+126.28KN+137.5KN=351.78KN（4）墙重及抹灰：183.66KN（5）柱重：184.32（6）楼面活荷载：2×7.2×7.8×2+2.5×7.2×2.7=161KN所以：底层重力代表值：G1=520.452KN+351.78KN+183.66KN×0.5+184.32KN×0.5+161KN×0.5=1136.8KN各层重力代表值分别为：G1=1136.8KNG2=G3=G4=G5=1090.4KNG6=1204.3KN126 洛阳理工学院毕业设计（论文）各质点重力荷载代表值及其质点高度如图5.1-A所示。图5.1-A各质点重力荷载代表值5.2、横向框架自振周期计算《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002附录B.0.2规定：对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架-剪力墙结构和剪力墙结构，其基本自振周期可按下试计算：。式中：--考虑非承重墙刚度对结构自振周期影响的折减系数，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.3.17条第1条款，框架结构可取0.6~0.7；--计算结构基本自振周期用的结构顶点假象位移(m)。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）横向框架结构顶点假想位移计算对框架结构，结构顶点假象位移可由下面三个公式计算：横向框架结构顶点假想位移计算见表5.2-1。表5.2-1横向框架顶点位移计算层次61204.31204.3566000.02151090.42294.7566000.04141090.43385.1566000.06031090.44475.5566000.07921090.45565.9566000.09811136.86702.7469000.143根据公式得横向框架的自振周期为：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）5.4、横向地震作用计算《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.1.2条第一条款规定：高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法来计算地震作用。本框架采用底部剪力法来计算地震作用。建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.2.1条规定：采用底部剪力法时，各楼层可取一个自由度，结构的水平地震作用标准值应按下式确定：。式中：--相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，应按《建筑抗震设计规范》第5.1.4、第5.1.5条确定。--结构等效重力荷载单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%(《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.1.2条)。水平由设计资料地震作用按7度类场地地，面粗糙度为C类，地震动参数区划的特征周期分组按一组考虑，则，由于，故应考虑顶部附加地震作用，取结构底部剪力为：顶部附加地震作用为：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）利用公式进行计算计算结果见下表表5.4-1、表各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力层次水平力剪力63.622.51204.327096.750.29759.9077.9153.618.91090.420608.560.22645.58123.4943.615.31090.416683.120.18336.91160.433.611.71090.412757.680.14028.23188.6323.68.11090.48832.240.09719.56208.1914.54.51136.85115.60.05711.50219.69由上表可知根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第4.4.3条规定，A级高度建筑的露出层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于小于其上一层受剪承载力的65%。根据上面的不等式可以判断得出该框架结构为竖向结构布置规则。横向框架水平各层水平地震作用及地震剪力如图5.4-A所示126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图5.4-A横向框架各层水平地震作用及地震剪力分布126 洛阳理工学院毕业设计（论文）5.5、结构层间变形的计算表5.5-1层间相对弹性转角的验算层次层间剪力Vi(KN)层间刚度Di层高(m)层间相对弹性转角677.91566000.00143.61/25715123.49566000.00223.61/16364160.4566000.00283.61/12853188.63566000.00333.61/10912208.19566000.00373.61/9731219.69469000.00474.51/957层间相对弹性转角均满足：的要求。5.6、地震作用下的各层框架柱端弯矩计算地震作用力沿竖向呈倒三角分布，内力计算也采用D值法计算公式：底层柱：二层：其它层：进行计算126 洛阳理工学院毕业设计（论文）地震荷载作用下的各层框架柱端弯矩详细计算结果见表5.6-1和表5.6-2表5.6-1地震荷载作用下的框架边柱剪力和柱端弯矩计算层次层高边柱63.677.91566002250030.970.751.1736.2375.2653.6123.49566002250049.090.751.4470.69106.0343.6160.4566002250063.760.751.5397.55131.9933.6188.63566002250074.980.751.62121.47148.4623.6208.19566002250082.760.751.8148.97148.9714.5219.69469002130087.340.942.93255.91137.12表5.6-2见下页。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）表5.6-2地震荷载作用下的框架中柱剪力和柱端弯矩计算层次层高中柱63.677.91566003410046.941.391.33262.52168.9853.6123.49566003410074.41.391.51112.344155.5043.6160.4566003410096.641.391.62156.492191.41233.6188.635660034100113.951.391.69192.58217.6423.6208.195660034100125.431.391.8225.77225.7714.5219.694690025600132.351.742.76365.286230.2895.7、地震作用下各层框架梁端弯矩、剪力及柱子轴力计算地震荷载作用下的各层框架梁端弯矩、剪力及柱子轴力计算计算公式：柱子轴力：边柱：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）中柱：地震作用下各层框架梁端弯矩、剪力及柱子轴力计算结果见表5.7-1表5.7-1地震作用下各层边梁、走道梁端弯矩、剪力及柱子轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱中柱675.2691.187.8-21.3477.7977.792.7-57.6-21.34-57.65205.21125.017.8-42.34106.49106.492.7-78.88-63.68-136.484262.102144.637.8-52.15123.21123.212.7-91.27-115.83-227.753315.19202.0317.8-66.31172.10172.102.7-127.48-182.14-355.232270.44225.917.8-63.63192.411192.4112.7-142.53-245.5-497.761286.09262.477.8-70.33223.58223.582.7-165.61-315.83-663.37126 洛阳理工学院毕业设计（论文）5.8、水平地震作用下横向框架弯矩图水平地震作用下横向框架弯矩图见图5.8-A图5.8-A水平地震作用下横向框架弯矩图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）5.9、水平地震作用下框架梁端剪力及框架柱轴力图图5.9-A水平地震作用下框架梁端剪力及框架柱轴力图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第三部分结构计算Ⅱ竖向荷载作用下的内力计算第6章计算单元的选取和计算单元的荷载计算6.1、计算单元的选取6.1.1、同计算地震作用和风荷载下的框架内力相同，竖向荷载作用下的内力计算仍选取8号轴线作为计算单元，计算框架的内力。计算单元宽度为7.2m，如图6.1-A所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的的楼面荷载如图中的水平阴影所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各个节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱子的中心线重合，因此在该框架节点上无集中力偶。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图6.1-A框架结构计算单元6.1.2、补充说明:图6.1-B为本次建筑设计部分第7到第9轴线间一层到六层地平面图。由于为了门厅的需要，7-9轴线间一层部分没有布置墙体，二层部分镂空，若直接用其作为计算单元计算的话，计息出的荷载同其它单元相比会偏小。为了使本计算单元具有代表性,计算时具有对称性，以便减少计算量，且为了本办公楼在以后的使用过程中可以根据需要分隔房间。所以本计算单元在计算荷载时采用保守估计，以图6.1-C图中的7-9轴线间的房间布置图为标准计算荷载。图6.1-B第7到第9轴线间一层到六层地平面图。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图6.1-C第7-9轴线间计算单元房间布置126 洛阳理工学院毕业设计（论文）6.2、计算单元荷载统计6.2.1、屋面和楼面恒载和活载因为在第二章的荷载计算里已经详细计算出各层楼面荷载。这里只做一个统计表6.2-1屋面和楼面恒活载统计层数屋面恒载（KN/m2）屋面活载（KN/m2）楼面恒载（KN/m2）楼面活载（KN/m2）65.30.53.95走道2.5办公室21-5无无3.95走道2.5办公室26.2.2、梁间荷载统计因为要用PMCAD建模所以要统计出各梁间荷载即墙体的线荷载。结果见表6.2-2。六层上面是0.6m的女儿墙，线荷载为3.3KN/m.各梁间荷载（墙体）平面布置见图6.1-C表6.2-2一层梁间荷载统计墙体1墙体2墙体3重量（KN）61.5644.3847.45长度（m）7.26.66.6线荷载(KN/m)8.66.727.2表6.2-3二到六层梁间荷载统计墙体1墙体2墙体3重量（KN）46.7929.933.9长度（m）7.26.66.6126 洛阳理工学院毕业设计（论文）线荷载(KN/m)6.54.535.146.2.3、梁、柱自重统计在PKPM建模过程中，不需要梁柱自重，因为其会自动计算梁、柱重量。此处计算是为了和PKPM自动计算的结果做一比较。表6.2-4梁柱自重统计层号构件编号截面（）长度（m）每根重量（KN）1-6KL10.25×0.757.239.69KL20.25×0.502.17.98KL30.25×0.656.631.57L10.25×0.607.934.37L20.25×0.353.48.631KZ0.6×0.64.546.082-6KZ0.6×0.63.636.86126 洛阳理工学院毕业设计（论文）6.2.4、板传荷载计算同梁、柱自重相同，在PKPM建模过程中，不需要计算板传荷载，因为其会自动计算。此处计算是为了和PKPM自动计算的结果做一比较。（1）恒载计算图6.2-D各层梁上作用的恒载在图6.2-D中，、代表横梁自重，为均布荷载形式。对于1~6层，=39.69/7.2=5.29KN/m；=7.98/2.1=3.80KN/m。、分别为房间、走道板及传给横梁的梯形荷载及三角形荷载。由图6.2-A所示几何关系，对于六层，=5.3×3.6=19.08KN/m；126 洛阳理工学院毕业设计（论文）=5.3×2.7=14.31KN/m；分别将、等效为均布荷载，则：对于1~5层，=3.95×3.6=14.22KN/m；=3.95×2.7=10.67KN/m。分别将、等效为均布荷载，则：、分别为边纵梁、中纵梁直接传递给柱的恒载，包括梁自重、楼板重、女儿墙及搭在纵向框架上次梁的自重和砌筑在该此梁上的墙体的重量。的重力荷载；计算过层如下：、：主要包括：搭在框架柱上的梁重：板传给梁的重量+梁自重+梁上墙体的重量+搭在框架梁上次梁传来的重量。2具体计算过程省略，、的计算结果见表6.2-5126 洛阳理工学院毕业设计（论文）表6.2-5柱轴力计算1层2-5层6层边柱（KN）中柱（KN）边柱（KN）中柱（KN）边柱（KN）中柱（KN）梁上墙重44.3847.4529.933.9123.760主梁重31.5731.5731.5731.5731.5731.57次梁重17.1917.1917.1917.1917.1917.19板传次梁重43.3643.3643.3643.3660.960.9板传主梁重48.0286.4148.0286.4164.37115.89P1（KN）184.52170.04197.8P2（KN）215.98195.9225.55126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第7章用PKPM对选取的计算单元建模7.1、PMCAD概述PMCAD是PKPM系列结构设计软件的核心，其主要采用人机交互模式，引导用用户逐层布置各楼层，再输入层高建立建筑整体结构的数据模型。PMCAD具有较强的荷载统计和传导计算功能。第六章中的6.2节中的荷载统计就是为了PMCAD的建模。其除可以计算结构自重外，还自动完成从楼板到次梁，从次梁到主梁，从主梁到承重柱，从上部结构传到基础的全部计算，另外，还可以再加上局部的外加荷载，建立建筑的荷载数据模型。7.2、结构模型的初步建立7.2.1、打开PMCAD,选择建筑模型与荷载输入126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图7.2-A、建模模型与荷载输入7.2.2、建筑结构模型的建立过程（1）轴线输入：本次建模选取的计算单元为第7到第9轴线。（2）网点生成（3）楼层定义：定义柱截面宽度、高度分别为600mm并布置在各节点上定义主次梁截面宽度、高度并布置在相应的轴线上因为本次设计的是框架结构，所以不在楼层定义里布置墙，只把墙做为梁间荷载在荷载输入里输入。（4）荷载输入：依次输入楼面恒载，楼面活载，梁间荷载。注：第六章中在统计梁间荷载时已经计算了楼板的自重，所以在荷载输入中的“恒活设置”里，不计算现浇板自重126 洛阳理工学院毕业设计（论文）注：在楼面荷载里把楼板的导荷方式都按双向板处理了。（5）完成以上标准层的操作后，添加新标准层，本次建模一共有三个标准层。（6）完成以上三个标准层的创建后，进行楼层组装。见图7.2-A本计算单元一共六层，层高均为3600mm，因为考虑到一层的柱子埋深，一层高度设置为4500mm。整楼模型见图7.2-B各标准层信息除了高度不同，其它都相同，见表7.2.2-1表7.2.2-1标准层信息标准层信息板梁柱厚度（mm）120混凝土强度等级C30C30C35钢筋保护层百度（mm）202525钢筋类别HRB400HRB400HRB400126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图7.2-B、计算单元整楼模型图7.2-A楼层组装126 洛阳理工学院毕业设计（论文）7.2.3、建模完成，存盘退出。7.3、平面荷载显示与校核图7.2-C第1层梁柱节点荷载平面图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图7.2-D第2层梁柱节点荷载平面图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图7.2-E第6层梁柱节点荷载平面图由于只有一个计算单元，荷载较少，没有做荷载归档，所以荷载的校核相对较简单。在这里也不做调整，126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第8章计算钢筋混凝土板配筋8.1、设计资料钢筋混凝土板结构布置如图8.1-A所示，板厚120mm，瓷砖地面，20厚板底抹灰。楼面活荷载标准值，走廊活荷载：，混凝土为C30,，图8.1-A板结构布置图及相应的楼面恒载和活载8.2、板区格划分在该计算单元内将楼板划分了A板，B板两种板块，四边均按固端，且均按照双向板计算。板区格划分见图8.2-AA板尺寸规格为：7800mmx3600mm，按双向板计算；B板尺寸规格为：7200mmx2700mm,按双向板计算。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图8.2-A板区格划分8.3、用PKPM计算钢筋混凝土板配筋8.3.1、输入楼板配筋参数126 洛阳理工学院毕业设计（论文）其中钢筋级别选择HRB400，双向板的计算方法采用弹性算法。图8.3-A楼板配筋参数8.3.2、计算钢筋混凝土板配筋126 洛阳理工学院毕业设计（论文）选择楼板计算下的修改边界条件，把计算单元里所有的A板和B板的边界都选为固定。然后分别计算A板和B板的配筋。（一）A型板的计算图8.3-BA板1、双向板尺寸：7800mmx3600mm2、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/3、荷载：　永久荷载标准值：g＝4.00kN/m2　可变荷载标准值：q＝2.00kN/m2　计算跨度　Lx=3600mm　；计算跨度　Ly=7800mm　板厚　H=120mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB4004、计算方法：弹性算法。5、泊松比：μ＝1/5.6、考虑活荷载不利组合。二、计算结果：　Mx=(0.04108+0.00342/5)×(1.20×4.00+1.40×1.00)×3.6^2=3.36kN·m126 洛阳理工学院毕业设计（论文）　考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩：　Mxa=(0.10188+0.01509/5)×(1.4×1.00)×3.6^2=1.90kN·mMx=3.36+1.90=5.26kN·mAsx=240.00mm2，实配φ8@200(As＝251.mm2)ρmin＝0.179%，ρ＝0.209%　My=(0.00342+0.04108/5)×(1.20×4.00+1.40×1.00)×3.6^2=0.93kN·m　考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩：　Mya=(0.01509+0.10188/5)×(1.4×1.00)×3.6^2=0.64kN·mMy=0.93+0.64=1.58kN·mAsy=240.00mm2，实配φ8@200(As＝251.mm2)ρmin＝0.179%，ρ＝0.209%　Mx"=0.08305×(1.20×4.00+1.40×2.00)×3.6^2=8.18kN·mAsx"=247.28mm2，实配φ8@200(As＝251.mm2)ρmin＝0.179%，ρ＝0.209%mm2　My"=0.05608×(1.20×4.00+1.40×2.00)×3.6^2=5.52kN·mAsy"=240.00mm2，实配φ8@200(As＝251.mm2)ρmin＝0.179%，ρ＝0.209%（二）B型板的计算126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图8.3-CB型板一、基本资料：　1、双向板尺寸：7200mmx2700mm2、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/3、荷载：　永久荷载标准值：g＝4.00kN/m2　可变荷载标准值：q＝2.50kN/m2计算跨度　Lx=7200mm　；计算跨度　Ly=2700mm板厚　H=120mm；砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HRB4004、计算方法：弹性算法。5、泊松比：μ＝1/5.6、考虑活荷载不利组合。二、计算结果：　Mx=(0.00205+0.04215/5)×(1.20×4.00+1.40×1.25)×2.7^2=0.50kN·m　考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）8.3.3、用PKPM绘制出钢筋混凝土板配筋图8.3-D标准层钢筋混凝土板配筋图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第9章用PKPM进行竖向荷载用下的内力分析9.1、在PMCAD建模文件中生成PK文件9.1.1、执行PMCAD主菜单4形成PK文件，9.1.2、生成一榀框架PK文件在形成PK数据文件时，选择1.框架生成。在选择一榀框架的时候选择第8轴线为中心。图9.1-A形成PK文件9.2、用SATWE进行内力分析9.2.1、接PMCAD建模文件生成SATWE数据此步骤是SATWE前处理，主要进行分析与设计参数补充定义并接PMCAD建模文件生成SATWE数据。在分析与设计参数补充定义部分，主要补充输入风荷载信息，地震信息，。活荷载信息，调整信息等等一些计算参数。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.2.2、结构内力和配筋计算9.2.3、PM次梁内力与配筋计算9.3、用PK软件选取一榀框架9.3.1、PK数据交互输入和计算在PK结构软件中，选择PK数据交互输入和计算后，选择打开已有数据文件，在打开的对话框的下面的文件类型里，选择空间建模形成的平面框架文件，找到刚刚在9.1.1中生成的PK文件，因为其是以第8轴线为中心的一榀框架，所以该文件名字为“PK-8”126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.3.2、一榀框架平面图图9.3-A一榀框架图9.3.3、计算简图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图9.3-B框架立面图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图9.3-C横向框架竖向荷载恒载作用分布图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）由图9.3-c可得表9.3-1表9.3-1恒载作用下的柱轴力1层2-5层6层柱轴力P1P2P1P2P1P2PKPM计算结果159.3177.3145.7187.9161.5196.3笔算结果197.8225.55170.04195.09184.32215.98结论：PKPM计算荷载的结果比笔算的结果偏小。误差分析：1，在计算梁、柱自重时，笔算时计算了其抹灰重量，而PKPM计算时无计算抹灰。2，在计算楼面恒载时，笔算时B型板是按单向板计算，而PKPM是按双向板计算。故笔算结果使柱轴力偏大。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图9.3-D横向框架竖向荷载恒载作用分布图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.4、用PK对一榀框架进行内力计算9.4.1、设计总信息设计主要依据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);结构重要性系数:1.00节点总数:28柱数:24梁数:18支座约束数:4标准截面总数:3活荷载计算信息:考虑活荷载不利布置风荷载计算信息:计算风荷载梁柱自重计算信息:柱梁自重都计算恒载作用下柱的轴向变形:不考虑梁柱自重计算增大系数:1.00基础计算信息:计算基础梁刚度增大系数:1.20柱混凝土保护层厚度：25梁混凝土保护层厚度：25混凝土梁支座负弯矩调幅系数:0.859.4.2、恒荷载标准值内力计算注：各节点和各梁、柱分布见图9.3-A框架立面图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）表9.4-1恒荷载标准值下柱内力计算结果126 洛阳理工学院毕业设计（论文）表9.4-2恒荷载标准值下梁内力计算结果9.4.3、风荷载作用内力计算表9.4-A风荷载作用下梁、柱内力计算结果126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.4.4、地震作用下内力计算表9.4.5.1地震作用下梁、柱内力计算126 洛阳理工学院毕业设计（论文）126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.4.5、框架柱的内力组合框架梁、柱的内力组合结果已经由PKPM生成，所以这里这统计其最终结果，不再列表进行内力组合过程。由框架结构的计算简图可把与基础相连的柱子分为A、B、C、D四种，因为框架结构是规则的对称结构。统计荷载时也是按对称来统计的，所以可把只对A柱和B柱进行内力组合分析即可。但这里只把两类柱子的内力标准组合结果都列举出来，基本组合不再列举。A柱内力☆标准组合表9.4.5-1A柱内力标准组合结果126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.5、内力计算结果图形输出9.5.1、恒载作用下框架弯矩图，轴力图，剪力图图9.5-A恒载作用下的弯矩图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图9.5-B恒载作用下框架轴力图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图图9.5-C恒载作用下框架剪力图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.5.2、活荷载作用下框架内力计算图图9.5-D活荷载作用下的弯矩图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图9.5-E活荷载作用框架轴力图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图9.5-活荷载作用下框架剪力图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.5.3、框架弯矩包络图和轴力包络图图9.5-G框架弯矩包络图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）图9.5-H框架轴力包络图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）9.6、用PK绘制整榀框架施工图9.6.1、打开PK结构软件，选择框架绘图9.6.2、设置绘图参数9.6.3、依次执行主菜单-施工图-画施工图9.6.4、保存一榀框架结构施工图图9.6-A一榀框架结构施工图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第10章基础计算10.1、工程概况边柱采用柱下独立扩展基础，中柱采用联合基础。基础埋深应大于0.5m；阶梯形基础每阶高度宜为300~500mm；混凝土强度等级不低于C20，选C35；基础保护层厚度取40mm；垫层厚度取100mm的C10素混凝土。钢筋选用HRB400级钢筋。室外地坪-0.45m。10.2、独立基础设计(8轴A柱)10.2.1埋置深度(1)(2)入持力层300mm,由(1)、（2）可知基础埋深，取10.2.2、地基承载力特征值表10.2.2-1—地质资料简表编号土质名称土层层面埋深(m)土层厚度(m)承载力特征值（KPa)压缩模量（MPa）1黄土状粉质粘土-0.3-1.0m挖除挖除2圆砾1.0-3.83.2-4.5m260453碎石3.8-7.85.6-11.6m1407.374卵石7.8-8.8m7.4m1509.07126 洛阳理工学院毕业设计（论文）由表10.2.2.1知地基承载力特征值为260KPa地基进行人工处理，3:7灰土夯实，是地基承载力达到300KPa,初选基础埋深为1.8m，即d=1.8m.。土的平均重度：先假设基础宽度b≤3m，经深度修正后的地基承载力特征值ƒa为：由地质资料知基础底面处于圆砾层。查《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002表得：先假设基础宽度b≤3m，经深度修正后的地基承载力特征值ƒa为：ƒa=ƒak+(d-0.5)=300+1.620(1.8-0.5)=339KPa10.2.3、初定基础底面积和地基承载力验算基础顶部的荷载值：N=1949.82KN,V=-32.37KN,M=-67.66KN•m基础顶部的荷载标准值：=Vk=,=⑴按中心荷载作用，估算Α0=/（ƒa-）=1444.3/(339-20)=4.68㎡考虑偏心荷载不利影响，加大基础底面积10%A=1.1=1.14.68=5.14㎡取b=2.42.4=5.76㎡＞3.54㎡，基础宽度不大于3m基础及上覆土自重：Gk==205.761.8=144KN基底抵抗矩：W=/6=2.42.42.4/6=2.304基底边缘最大与最小应力：=±126 洛阳理工学院毕业设计（论文）=±=275.721.7=KN验算基础底面应力：a、，安全b、Pmax=297.4<1.2=1.2339=406.8，满足要求故选取基础截面尺寸2.4mx2.4m10.2.4、柱与基础J-1交接处的冲切承载力验算（：柱宽。=柱宽+2基础高度）：初定基础高度0.8m基底静反力=Kpa10.2.5、基础板底（J-1）配筋计算126 洛阳理工学院毕业设计（论文）由于是正方形基础，故配筋使用HRB335所以：则每1m应配筋，取Φ16@200，As=1005mm沿基础底面双向配筋，配筋见详图。、10.3、独立基础设计(8轴B柱)由表9.4.5-2B轴内力标准组合可得B轴的最大轴力组合。表10.3-1、B柱最大轴力组合MNmaxV-12.352338.83.4410.3.3、初定基础底面积和地基承载力验算基础顶部的荷载值：N=2338.38KN,V=-3.44KN,M=-12.35KN•m基础顶部的荷载标准值：=Vk=,=⑴按中心荷载作用，估算Α0=/（ƒa-）=1732.3/(339-20)=6.08㎡126 洛阳理工学院毕业设计（论文）考虑偏心荷载不利影响，加大基础底面积10%A=1.1=1.16.08=6.68㎡取b=2.62.6=6.76㎡＞3.54㎡，基础宽度不大于3m基础及上覆土自重：Gk==205.761.8=144KN基底抵抗矩：W=/6=2.62.62.6/6=2.93基底边缘最大与最小应力：=±=±=277.533.12=KN验算基础底面应力：a、，安全b、Pmax=274.41<1.2=1.2339=406.8，满足要求故选取基础截面尺寸2.6mx2.6m10.2.4、柱与基础J-1交接处的冲切承载力验算（：柱宽。=柱宽+2基础高度）：初定基础高度0.8m基底静反力=Kpa126 洛阳理工学院毕业设计（论文）10.2.5、基础板底（J-1）配筋计算由于是正方形基础，故配筋使用HRB335所以：则每1m应配筋，取Φ10@100，As=785mm2沿基础底面双向配筋，配筋见详图。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）第11章楼梯设计与计算本设计采用钢筋混凝土板式楼梯，平行双跑，混凝土采用级（）;平台梁中受力钢筋采用级（），其余采用级（）11.1材料本设计采用钢筋混凝土板式楼梯，平行双跑，混凝土采用级（）;平台梁中受力钢筋采用级（），其余采用级（）基本数据：图11-A标准层楼梯平面图126 洛阳理工学院毕业设计（论文）11.2楼梯板的计算图11.B-楼梯剖面示意图11.2.1、确定板厚取板厚11.2.2、荷载计算（取1m板宽为计算单元）楼梯斜板的倾角：①恒荷载计算踏步30mm花岗石面层重：踏步自重：斜板自重：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）20mm混合砂浆板底抹灰：恒荷载标准值：恒荷载设计值：①活荷载计算活荷载标准值：活荷载设计值：总荷载设计值：11.2.3、内力计算计算跨度：跨中弯矩：11.2.4、截面配筋计算最小配筋率验算：即取则满足要求故选配纵向受力钢筋为【底层为4100，受力筋可选用】根据构造要求：且故分布钢筋选用;126 洛阳理工学院毕业设计（论文）支座负筋选用；11.3平台板的计算11.3.1荷载计算①恒荷载计算30mm花岗石面层重：100mm平台板自重：20mm混合砂浆板底抹灰：恒荷载标准值：恒荷载设计值：①活荷载设计值活荷载标准值：活荷载设计值：总荷载设计值：11.3.2内力计算计算跨度：跨中弯矩：11.3.3、截面配筋计算最小配筋率验算：即取则即取=故选配纵向受力钢筋为【楼板平台126 洛阳理工学院毕业设计（论文），同上述计算方法可选用】根据构造要求：且故分布钢筋选用11..4、平台梁的计算11.4.1、荷载计算梯段板传来的荷载：平台板传来的荷载：平台梁自重：20mm混合砂浆抹灰重：总荷载设计值：11.4.2、内力计算计算跨度：取两者较小者跨中弯矩支座剪力11.4.3、截面配筋计算①正截面承载力计算126 洛阳理工学院毕业设计（论文）最小配筋率验算：即取则满足要求故选配纵向受力钢筋为①斜截面承载力计算即截面尺寸满足要求即按构造配筋选箍筋为双肢箍，则则取沿全梁均匀布置箍筋11.5、构造柱的计算根据构造要求，构造柱的截面选为；配筋：受力筋选为；箍筋选为。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）结论通过为期两个月的毕业设计，总的体会可以用一句话来表达，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！。以往的课程设计都是单独的构件或建筑物的某一部分的设计，而毕业设计则不一样，它需要综合考虑各个方面的工程因素，诸如布局的合理，安全，经济，美观，还要兼顾施工的方便。这是一个综合性系统性的工程，因而要求我们分别从建筑，结构等不同角度去思考问题。在设计的过程中，遇到的问题是不断的。前期的建筑方案由于考虑不周是，此后在指导老师及教研室各位老师和同学们的帮助下，通过参考建筑图集，建筑规范以及各种设计资料，使我的设计渐渐趋于合理。在计算机制图的过程中，我更熟练操作AutoCAD、天正建筑等建筑设计软件。在此过程中，我对制图规范有了较为深入地了解，对平、立、剖面图的内容、线形、尺寸标注等问题上有了更为清楚地认识。中期进行对选取的一榀框架进行结构手算更是重头戏，对各门专业课程知识贯穿起来加以运用，比如恒载，活载与抗震的综合考虑进行内力组合等。开始的计算是错误百出，稍有不慎，就会出现与规范不符的现象，此外还时不时出现笔误，于是反复参阅各种规范，设计例题等，把课本上的知识转化为自己的东西，使其更接近于实际工程。后期的计算书电脑输入，由于以前对各种办公软件应用不多，以致开始的输入速度相当的慢，不过经过一段时间的练习，日趋熟练。紧张的毕业设计终于划上了一个满意的句号，从四月份至今，回想起过去两个多月的设计收获是很大的，看到展现在眼前的毕业设计成果，不仅使我对四年来大学所学专业知识的进行了一次比较系统的复习和总结归纳，而且使我真正体会了设计的艰辛和一种付出后得到了回报的满足感和成就感。同时也为以后的工作打下了坚实的基础，也为以后的人生作好了铺垫。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）因此，通过本毕业设计，掌握了结构设计的内容、步骤、和方法，全面了解设计的全过程；培养正确、熟练的结构方案、结构设计计算、构造处理及绘制结构施工图的能力；培养我们在建筑工程设计中的配合意识；培养正确、熟练运用规范、手册、标准图集及参考书的能力；通过实际工程训练，建立功能设计、施工、经济全面协调的思想，进一步建立建筑、结构工程师的责任意识。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）致谢光阴似箭，时光就那样在悄无声息中逝去了。大四那那样悄无声息地来临了。然后，毕业实习，毕业设计，毕业答辩。转眼间，毕业设计已经接近尾声了。这段时间的毕业设计让我学习到了很多东西。建筑设计部分是由孙艳老师指导的。在建筑设计过程中，我的方案是比较曲折的，一波三折，一直到即将答辩了，我的方案的一些细节部分还在变动。这段时间里，孙艳老师不太厌其烦地一次次的帮我指正方案设计中的错误，通过她的指正，让我了解学习到了很多以前不知道的建筑设计方面的问题。在这里向孙艳老师表示最诚挚的感谢。结构设计部分是由王新武老师指导的，王新武老师是我们土木工程系的主任，因为四年来成绩一直不是很好，所以一直都是很怕见领导的。但是王新武主任却很是平易近人，也很热心的帮我还有其它的一些同学解决问题。尽管有王新武主任的指导，但是因为结构力学没有学好，所以结构设计计算部分仍然不是很清晰，但是我觉着毕业设计结束并不意味着学习的结束，周总理曾说过：“活到老，学到老。”，所以毕业只是这四年本科学习的一个结束，但更是一个新的学习的开始。之前一直都是没有方向的，不知道自己要做什么，茫然不知所措，但是通过之前还有这段时间的毕业设计，我却十分清晰明了的知道了自己将来要做什么，要怎么做。古人说，人无远虑，必有近忧，因为之前的不努力，现在一大堆问题等着我，但是我会勇敢的去面对，亡羊补牢虽然为时已晚，但是临渊羡鱼，不如退而结网。千里之行，始于足下，我会从现在开始一步步地走向我的梦想。在这里再次感谢在结构设计部分给我以指导的王新武主任的帮助。另外，我还要深深地感谢我的父母，她们为我默默操劳支持我读完了大学，但是之前的我却很幼稚，做了许多错事，自暴自弃126 洛阳理工学院毕业设计（论文），没有方向，但是现在的我已经知道自己将来要做什么，也正在一步步地努力，我决不会再让他们失望了。最后，再次感谢我的指导老师，孙艳老师和王新武主任，谢谢你们这两个多月的指导。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）参考文献[1]李国强，李杰.建筑结构抗震设计.北京：中国建筑工业出版社出版，2002；27－38[2]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构原理.北京：高等教育出版社出版，2002：34－94[3]同济大学，西安建筑科技大学.东南大学，重庆建筑大学.房屋建筑学.北京：中国建筑工业出版社，1999：[4]陈文斌、章金良.建筑工程制图.上海：同济大学出版社，1996；[5]陈希哲.土力学地基基础.北京；清华大学出版社，2003；[6]朱育万.土木工程制图.北京：高等教育出版社，2000；[7]龙驭球.结构力学.北京：高等教育出版社，2002；[8]沈蒲生，苏三庆.高等学校建筑工程专业毕业设计指导.北京：中国建筑工业出版社，2000、6；[9]梁兴文、史庆轩.土木工程专业毕业设计指导.北京：科学出版社，2002；[10]中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范.北京：中国建筑工业出版社，2002；[11]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002；[12]中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范（GB50007-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002；[13]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范（GB50011－2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002；[14]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范（GB500010-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002；[15]中华人民共和国建设部，层民用建筑设计防火规范（GB50045-1995）.北京：中国建筑工业出版社，2001126 洛阳理工学院毕业设计（论文）外文资料翻译StructuralSystemstoresistlateralloadsCommonlyUsedstructuralSystemsWithloadsmeasuredintensofthousandskips,thereislittleroominthedesignofhigh-risebuildingsforexcessivelycomplexthoughts.Indeed,thebetterhigh-risebuildingscarrytheuniversaltraitsofsimplicityofthoughtandclarityofexpressionItdoesnotfollowthatthereisnoroomforgrandthoughts.Indeed,itiswithsuchgrandthoughtsthatthenewfamilyofhigh-risebuildingshasevolved.Perhapsmoreimportant,thenewconceptsofbutafewyearsagohavebecomecommonplaceintoday’stechnology.Omittingsomeconceptsthatarerelatedstrictlytothematerialsofconstruction,themostcommonlyusedstructuralsystemsusedinhigh-risebuildingscanbecategorizedasfollows:1.Moment-resistingframes.2.Bracedframes,includingeccentricallybracedframes.3.Shearwalls,includingsteelplateshearwalls.4.Tube-in-tubestructures.5.Tube-in-tubestructures.126 洛阳理工学院毕业设计（论文）1.Core-interactivestructures.2.Cellularorbundled-tubesystems.Particularlywiththerecenttrendtowardmorecomplexforms,butinresponsealsototheneedforincreasedstiffnesstoresisttheforcesfromwindandearthquake,mosthigh-risebuildingshavestructuralsystemsbuiltupofcombinationsofframes,bracedbents,shearwalls,andrelatedsystems.Further,forthetallerbuildings,themajoritiesarecomposedofinteractiveelementsinthree-dimensionalarrays.Themethodofcombiningtheseelementsistheveryessenceofthedesignprocessforhigh-risebuildings.Thesecombinationsneedevolveinresponsetoenvironmental,functional,andcostconsiderationssoastoprovideefficientstructuresthatprovokethearchitecturaldevelopmenttonewheights.Thisisnottosaythatimaginativestructuraldesigncancreategreatarchitecture.Tothecontrary,manyexamplesoffinearchitecturehavebeencreatedwithonlymoderatesupportfromthestructuralengineer,whileonlyfinestructure,notgreatarchitecture,canbedevelopedwithoutthegeniusandtheleadershipofatalentedarchitect.Inanyevent,thebestofbothisneededtoformulateatrulyextraordinarydesignofahigh-risebuilding.Whilecomprehensivediscussionsofthesesevensystemsaregenerallyavailableintheliterature,furtherdiscussioniswarrantedhere.Theessenceof126 洛阳理工学院毕业设计（论文）thedesignprocessisdistributedthroughoutthediscussion.Moment-ResistingFramesPerhapsthemostcommonlyusedsysteminlow-tomedium-risebuildings,themoment-resistingframe,ischaracterizedbylinearhorizontalandverticalmembersconnectedessentiallyrigidlyattheirjoints.Suchframesareusedasastand-alonesystemorincombinationwithothersystemssoastoprovidetheneededresistancetohorizontalloads.Inthetallerofhigh-risebuildings,thesystemislikelytobefoundinappropriateforastand-alonesystem,thisbecauseofthedifficultyinmobilizingsufficientstiffnessunderlateralforces.AnalysiscanbeaccomplishedbySTRESS,STRUDL,orahostofotherappropriatecomputerprograms;analysisbytheso-calledportalmethodofthecantilevermethodhasnoplaceintoday’stechnology.Becauseoftheintrinsicflexibilityofthecolumn/girderintersection,andbecausepreliminarydesignsshouldaimtohighlightweaknessesofsystems,itisnotunusualtousecenter-to-centerdimensionsfortheframeinthepreliminaryanalysis.Ofcourse,inthelatterphasesofdesign,arealisticappraisalin-jointdeformationisessential.BracedFrames126 洛阳理工学院毕业设计（论文）Thebracedframe,intrinsicallystifferthanthemoment–resistingframe,findsalsogreaterapplicationtohigher-risebuildings.Thesystemischaracterizedbylinearhorizontal,vertical,anddiagonalmembers,connectedsimplyorrigidlyattheirjoints.Itisusedcommonlyinconjunctionwithothersystemsfortallerbuildingsandasastand-alonesysteminlow-tomedium-risebuildings.Whiletheuseofstructuralsteelinbracedframesiscommon,concreteframesaremorelikelytobeofthelarger-scalevariety.Ofspecialinterestinareasofhighseismicityistheuseoftheeccentricbracedframe.Again,analysiscanbebySTRESS,STRUDL,oranyoneofaseriesoftwo–orthreedimensionalanalysiscomputerprograms.Andagain,center-to-centerdimensionsareusedcommonlyinthepreliminaryanalysis.ShearwallsTheshearwallisyetanotherstepforwardalongaprogressionofever-stifferstructuralsystems.Thesystemischaracterizedbyrelativelythin,generally(butnotalways)concreteelementsthatprovidebothstructuralstrengthandseparationbetweenbuildingfunctions.126 洛阳理工学院毕业设计（论文）Inhigh-risebuildings,shearwallsystemstendtohavearelativelyhighaspectratio,thatis,theirheighttendstobelargecomparedtotheirwidth.Lackingtensioninthefoundationsystem,anystructuralelementislimitedinitsabilitytoresistoverturningmomentbythewidthofthesystemandbythegravityloadsupportedbytheelement.Limitedtoanarrowoverturning,Oneobvioususeofthesystem,whichdoeshavetheneededwidth,isintheexteriorwallsofbuilding,wheretherequirementforwindowsiskeptsmall.Structuralsteelshearwalls,generallystiffenedagainstbucklingbyaconcreteoverlay,havefoundapplicationwhereshearloadsarehigh.Thesystem,intrinsicallymoreeconomicalthansteelbracing,isparticularlyeffectiveincarryingshearloadsdownthroughthetallerfloorsintheareasimmediatelyabovegrade.Thesystemhasthefurtheradvantageofhavinghighductilityafeatureofparticularimportanceinareasofhighseismicity.Theanalysisofshearwallsystemsismadecomplexbecauseoftheinevitablepresenceoflargeopeningsthroughthesewalls.Preliminaryanalysiscanbebytruss-analogy,bythefiniteelementmethod,orbymakinguseofaproprietarycomputerprogramdesignedtoconsidertheinteraction,orcoupling,ofshearwalls.126 洛阳理工学院毕业设计（论文）FramedorBracedTubesTheconceptoftheframedorbracedorbracedtubeeruptedintothetechnologywiththeIBMBuildinginPittsburgh,butwasfollowedimmediatelywiththetwin110-storytowersoftheWorldTradeCenter,NewYorkandanumberofotherbuildings.Thesystemischaracterizedbythree–dimensionalframes,bracedframes,orshearwalls,formingaclosedsurfacemoreorlesscylindricalinnature,butofnearlyanyplanconfiguration.Becausethosecolumnsthatresistlateralforcesareplacedasfaraspossiblefromthecancroidsofthesystem,theoverallmomentofinertiaisincreasedandstiffnessisveryhigh.Theanalysisoftubularstructuresisdoneusingthree-dimensionalconcepts,orbytwo-dimensionalanalogy,wherepossible,whichevermethodisused,itmustbecapableofaccountingfortheeffectsofshearlag.Thepresenceofshearlag,detectedfirstinaircraftstructures,isaseriouslimitationinthestiffnessofframedtubes.Theconcepthaslimitedrecentapplicationsofframedtubestotheshearof60stories.Designershavedevelopedvarioustechniquesforreducingtheeffectsofshearlag,mostnoticeablytheuseofbelttrusses.Thissystemfindsapplicationinbuildingsperhaps40storiesandhigher.However,exceptforpossibleaestheticconsiderations,belttrussesinterferewithnearlyeverybuildingfunction126 洛阳理工学院毕业设计（论文）associatedwiththeoutsidewall;thetrussesareplacedoftenatmechanicalfloors,mushtothedisapprovalofthedesignersofthemechanicalsystems.Nevertheless,asacost-effectivestructuralsystem,thebelttrussworkswellandwilllikelyfindcontinuedapprovalfromdesigners.Numerousstudieshavesoughttooptimizethelocationofthesetrusses,withtheoptimumlocationverydependentonthenumberoftrussesprovided.Experiencewouldindicate,however,thatthelocationofthesetrussesisprovidedbytheoptimizationofmechanicalsystemsandbyaestheticconsiderations,astheeconomicsofthestructuralsystemisnothighlysensitivetobelttrusslocation.Tube-in-TubeStructuresThetubularframingsystemmobilizeseverycolumnintheexteriorwallinresistingover-turningandshearingforces.Theterm‘tube-in-tube’islargelyself-explanatoryinthatasecondringofcolumns,theringsurroundingthecentralservicecoreofthebuilding,isusedasaninnerframedorbracedtube.Thepurposeofthesecondtubeistoincreaseresistancetooverturningandtoincreaselateralstiffness.Thetubesneednotbeofthesamecharacter;thatis,onetubecouldbeframed,whiletheothercouldbebraced.Inconsideringthissystem,isimportanttounderstandclearlythedifferencebetweentheshearandtheflexuralcomponentsofdeflection,thetermsbeingtakenfrombeamanalogy.Inaframedtube,theshearcomponentofdeflectionis126 洛阳理工学院毕业设计（论文）associatedwiththebendingdeformationofcolumnsandgirders(i.e,thewebsoftheframedtube)whiletheflexuralcomponentisassociatedwiththeaxialshorteningandlengtheningofcolumns(i.e,theflangesoftheframedtube).Inabracedtube,theshearcomponentofdeflectionisassociatedwiththeaxialdeformationofdiagonalswhiletheflexuralcomponentofdeflectionisassociatedwiththeaxialshorteningandlengtheningofcolumns.Followingbeamanalogy,ifplanesurfacesremainplane(i.e,thefloorslabs),thenaxialstressesinthecolumnsoftheoutertube,beingfartherformtheneutralaxis,willbesubstantiallylargerthantheaxialstressesintheinnertube.However,inthetube-in-tubedesign,whenoptimized,theaxialstressesintheinnerringofcolumnsmaybeashigh,orevenhigher,thantheaxialstressesintheouterring.Thisseeminganomalyisassociatedwithdifferencesintheshearingcomponentofstiffnessbetweenthetwosystems.Thisiseasiesttounder-standwheretheinnertubeisconceivedasabraced(i.e,shear-stiff)tubewhiletheoutertubeisconceivedasaframed(i.e,shear-flexible)tube.CoreInteractiveStructuresCoreinteractivestructuresareaspecialcaseofatube-in-tubewhereinthetwotubesarecoupledtogetherwithsomeformofthree-dimensionalspaceframe.126 洛阳理工学院毕业设计（论文）Indeed,thesystemisusedoftenwhereintheshearstiffnessoftheoutertubeiszero.TheUnitedStatesSteelBuilding,Pittsburgh,illustratesthesystemverywell.Here,theinnertubeisabracedframe,theoutertubehasnoshearstiffness,andthetwosystemsarecouplediftheywereconsideredassystemspassinginastraightlinefromthe“hat”structure.Notethattheexteriorcolumnswouldbeimproperlymodelediftheywereconsideredassystemspassinginastraightlinefromthe“hat”tothefoundations;thesecolumnsareperhaps15%stifferastheyfollowtheelasticcurveofthebracedcore.Notealsothattheaxialforcesassociatedwiththelateralforcesintheinnercolumnschangefromtensiontocompressionovertheheightofthetube,withtheinflectionpointatabout5/8oftheheightofthetube.Theoutercolumns,ofcourse,carrythesameaxialforceunderlateralloadforthefullheightofthecolumnsbecausethecolumnsbecausetheshearstiffnessofthesystemisclosetozero.Thespacestructuresofoutriggergirdersortrusses,thatconnecttheinnertubetotheoutertube,arelocatedoftenatseverallevelsinthebuilding.TheAT&Theadquartersisanexampleofanastonishingarrayofinteractiveelements:1.Thestructuralsystemis94ft(28.6m)wide,196ft(59.7m)long,and601ft(183.3m)high.2.Twoinnertubesareprovided,each31ft(9.4m)by40ft(12.2m),centered126 洛阳理工学院毕业设计（论文）90ft(27.4m)apartinthelongdirectionofthebuilding.1.Theinnertubesarebracedintheshortdirection,butwithzeroshearstiffnessinthelongdirection.2.Asingleoutertubeissupplied,whichencirclesthebuildingperimeter.3.Theoutertubeisamoment-resistingframe,butwithzeroshearstiffnessforthecenter50ft(15.2m)ofeachofthelongsides.4.Aspace-trusshatstructureisprovidedatthetopofthebuilding.5.Asimilarspacetrussislocatednearthebottomofthebuilding6.Theentireassemblyislaterallysupportedatthebaseontwinsteel-platetubes,becausetheshearstiffnessoftheoutertubegoestozeroatthebaseofthebuilding.CellularstructuresAclassicexampleofacellularstructureistheSearsTower,Chicago,abundledtubestructureofnineseparatetubes.WhiletheSearsTowercontainsninenearlyidenticaltubes,thebasicstructuralsystemhasspecialapplicationforbuildingsofirregularshape,astheseveraltubesneednotbesimilarinplanshape,Itisnotuncommonthatsomeoftheindividualtubesoneofthestrengthsandoneoftheweaknessesofthesystem.126 洛阳理工学院毕业设计（论文）Thisspecialweaknessofthissystem,particularlyinframedtubes,hastodowiththeconceptofdifferentialcolumnshortening.Theshorteningofacolumnunderloadisgivenbytheexpression△=ΣfL/EForbuildingsof12ft(3.66m)floor-to-floordistancesandanaveragecompressivestressof15ksi(138MPa),theshorteningofacolumnunderloadis15(12)(12)/29,000or0.074in(1.9mm)perstory.At50stories,thecolumnwillhaveshortenedto3.7in.(94mm)lessthanitsunstressedlength.Whereonecellofabundledtubesystemis,say,50storieshighandanadjacentcellis,say,100storieshigh,thosecolumnsneartheboundarybetween.thetwosystemsneedtohavethisdifferentialdeflectionreconciled.Majorstructuralworkhasbeenfoundtobeneededatsuchlocations.Inatleastonebuilding,theRialtoProject,Melbourne,thestructuralengineerfounditnecessarytoverticallypre-stressthelowerheightcolumnssoastoreconcilethedifferentialdeflectionsofcolumnsincloseproximitywiththepost-tensioningoftheshortercolumnsimulatingtheweighttobeaddedontoadjacent,highercolumns.126 洛阳理工学院毕业设计（论文）抗侧向荷载的结构体系常用的结构体系若已测出荷载量达数千万磅重，那么在高层建筑设计中就没有多少可以进行极其复杂的构思余地了。确实，较好的高层建筑普遍具有构思简单、表现明晰的特点。这并不是说没有进行宏观构思的余地。实际上，正是因为有了这种宏观的构思，新奇的高层建筑体系才得以发展，可能更重要的是：几年以前才出现的一些新概念在今天的技术中已经变得平常了。如果忽略一些与建筑材料密切相关的概念不谈，高层建筑里最为常用的结构体系便可分为如下几类：1．抗弯矩框架。2．支撑框架，包括偏心支撑框架。3．剪力墙，包括钢板剪力墙。4．筒中框架。5．筒中筒结构。6．核心交互结构。7．框格体系或束筒体系。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）特别是由于最近趋向于更复杂的建筑形式，同时也需要增加刚度以抵抗几力和地震力，大多数高层建筑都具有由框架、支撑构架、剪力墙和相关体系相结合而构成的体系。而且，就较高的建筑物而言，大多数都是由交互式构件组成三维陈列。将这些构件结合起来的方法正是高层建筑设计方法的本质。其结合方式需要在考虑环境、功能和费用后再发展，以便提供促使建筑发展达到新高度的有效结构。这并不是说富于想象力的结构设计就能够创造出伟大建筑。正相反，有许多例优美的建筑仅得到结构工程师适当的支持就被创造出来了，然而，如果没有天赋甚厚的建筑师的创造力的指导，那么，得以发展的就只能是好的结构，并非是伟大的建筑。无论如何，要想创造出高层建筑真正非凡的设计，两者都需要最好的。虽然在文献中通常可以见到有关这七种体系的全面性讨论，但是在这里还值得进一步讨论。设计方法的本质贯穿于整个讨论。设计方法的本质贯穿于整个讨论中。抗弯矩框架抗弯矩框架也许是低，中高度的建筑中常用的体系，它具有线性水平构件和垂直构件在接头处基本刚接之特点。这种框架用作独立的体系，或者和其他体系结合起来使用，以便提供所需要水平荷载抵抗力。对于较高的高层建筑，可能会发现该本系不宜作为独立体系，这是因为在侧向力的作用下难以调动足够的刚度。我们可以利用STRESS，STRUDL126 洛阳理工学院毕业设计（论文）或者其他大量合适的计算机程序进行结构分析。所谓的门架法分析或悬臂法分析在当今的技术中无一席之地，由于柱梁节点固有柔性，并且由于初步设计应该力求突出体系的弱点，所以在初析中使用框架的中心距尺寸设计是司空惯的。当然，在设计的后期阶段，实际地评价结点的变形很有必要。支撑框架支撑框架实际上刚度比抗弯矩框架强，在高层建筑中也得到更广泛的应用。这种体系以其结点处铰接或则接的线性水平构件、垂直构件和斜撑构件而具特色，它通常与其他体系共同用于较高的建筑，并且作为一种独立的体系用在低、中高度的建筑中。尤其引人关注的是，在强震区使用偏心支撑框架。此外，可以利用STRESS，STRUDL，或一系列二维或三维计算机分析程序中的任何一种进行结构分析。另外，初步分析中常用中心距尺寸。剪力墙剪力墙在加强结构体系刚性的发展过程中又前进了一步。该体系的特点是具有相当薄的，通常是（而不总是）混凝土的构件，这种构件既可提供结构强度，又可提供建筑物功能上的分隔。在高层建筑中，剪力墙体系趋向于具有相对大的高宽经，即与宽度相比，其高度偏大。由于基础体系缺少应力，任何一种结构构件抗倾覆弯矩的能力都受到体系的宽度和构件承受的重力荷载的限制。由于剪力墙宽度狭狭窄受限，所以需要以某种方式加以扩大，以便提从所需的抗倾覆能力。在窗户需要量小的建筑物外墙中明显地使用了这种确有所需要宽度的体系。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）钢结构剪力墙通常由混凝土覆盖层来加强以抵抗失稳，这在剪切荷载大的地方已得到应用。这种体系实际上比钢支撑经济，对于使剪切荷载由位于地面正上方区域内比较高的楼层向下移特别有效。这种体系还具有高延性之优点，这种特性在强震区特别重要。由于这些墙内必然出同一些大孔，使得剪力墙体系分析变得错综复杂。可以通过桁架模似法、有限元法，或者通过利用为考虑剪力墙的交互作用或扭转功能设计的专门计处机程序进行初步分析框架或支撑式筒体结构：框架或支撑式筒体最先应用于IBM公司在Pittsburgh的一幢办公楼，随后立即被应用于纽约双子座的110层世界贸易中心摩天大楼和其他的建筑中。这种系统有以下几个显著的特征：三维结构、支撑式结构、或由剪力墙形成的一个性质上差不多是圆柱体的闭合曲面，但又有任意的平面构成。由于这些抵抗侧向荷载的柱子差不多都被设置在整个系统的中心，所以整体的惯性得到提高，刚度也是很大的。在可能的情况下，通过三维概念的应用、二维的类比，我们可以进行筒体结构的分析。不管应用那种方法，都必须考虑剪力滞后的影响。这种最先在航天器结构中研究的剪力滞后出现后，对筒体结构的刚度是一个很大的限制。这种观念已经影响了筒体结构在60层以上建筑中的应用。设计者已经开发出了很多的技术，用以减小剪力滞后的影响，这其中最有名的是桁架的应用。框架或支撑式筒体在40126 洛阳理工学院毕业设计（论文）层或稍高的建筑中找到了自己的用武之地。除了一些美观的考虑外，桁架几乎很少涉及与外墙联系的每个建筑功能，而悬索一般设置在机械的地板上，这就令机械体系设计师们很不赞成。但是，作为一个性价比较好的结构体系，桁架能充分发挥它的性能，所以它会得到设计师们持续的支持。由于其最佳位置正取决于所提供的桁架的数量，因此很多研究已经试图完善这些构件的位置。实验表明：由于这种结构体系的经济性并不十分受桁架位置的影响，所以这些桁架的位置主要取决于机械系统的完善，审美的要求，筒中筒结构：筒体结构系统能使外墙中的柱具有灵活性，用以抵抗颠覆和剪切力。“筒中筒”这个名字顾名思义就是在建筑物的核心承重部分又被包围了第二层的一系列柱子，它们被当作是框架和支撑筒来使用。配置第二层柱的目的是增强抗颠覆能力和增大侧移刚度。这些筒体不是同样的功能，也就是说，有些筒体是结构的，而有些筒体是用来支撑的。在考虑这种筒体时，清楚的认识和区别变形的剪切和弯曲分量是很重要的，这源于对梁的对比分析。在结构筒中，剪切构件的偏角和柱、纵梁（例如：结构筒中的网等）的弯曲有关，同时，弯曲构件的偏角取决于柱子的轴心压缩和延伸（例如：结构筒的边缘等）。在支撑筒中，剪切构件的偏角和对角线的轴心变形有关，而弯曲构件的偏角则与柱子的轴心压缩和延伸有关。126 洛阳理工学院毕业设计（论文）根据梁的对比分析，如果平面保持原形（例如：厚楼板），那么外层筒中柱的轴心压力就会与中心筒柱的轴心压力相差甚远，而且稳定的大于中心筒。但是在筒中筒结构的设计中，当发展到极限时，内部轴心压力会很高的，甚至远远大于外部的柱子。这种反常的现象是由于两种体系中的剪切构件的刚度不同。这很容易去理解，内筒可以看成是一个支撑（或者说是剪切刚性的）筒，而外筒可以看成是一个结构（或者说是剪切弹性的）筒。核心交互式结构：核心交互式结构属于两个筒与某些形式的三维空间框架相配合的筒中筒特殊情况。事实上，这种体系常用于那种外筒剪切刚度为零的结构。位于Pittsburgh的美国钢铁大楼证实了这种体系是能很好的工作的。在核心交互式结构中，内筒是一个支撑结构，外筒没有任何剪切刚度，而且两种结构体系能通过一个空间结构或“帽”式结构共同起作用。需要指出的是，如果把外部的柱子看成是一种从“帽”到基础的直线体系，这将是不合适的；根据支撑核心的弹性曲线，这些柱子只发挥了刚度的15%。同样需要指出的是，内柱中与侧向力有关的轴向力沿筒高度由拉力变为压力，同时变化点位于筒高度的约5/8处。当然，外柱也传递相同的轴向力，这种轴向力低于作用在整个柱子高度的侧向荷载，因为这个体系的剪切刚度接近于零。把内外筒相连接的空间结构、悬臂梁或桁架经常遵照一些规范来布置。美国电话电报总局就是一个布置交互式构件的生动例子。框格体系或束筒体系结构：126 洛阳理工学院毕业设计（论文）位于美国芝加哥的西尔斯大厦是箱式结构的经典之作，它由九个相互独立的筒组成的一个集中筒。由于西尔斯大厦包括九个几乎垂直的筒，而且筒在平面上无须相似，基本的结构体系在不规则形状的建筑中得到特别的应用。一些单个的筒高于建筑一点或很多是很常见的。事实上，这种体系的重要特征就在于它既有坚固的一面，也有脆弱的一面。这种体系的脆弱，特别是在结构筒中，与柱子的压缩变形有很大的关系，柱子的压缩变形有下式计算：△=ΣfL/E对于那些层高为3.66米左右和平均压力为138MPa的建筑，在荷载作用下每层柱子的压缩变形为15（12）/29000或1.9毫米。在第50层柱子会压缩94毫米，小于它未受压的长度。这些柱子在50层的时候和100层的时候的变形是不一样的，位于这两种体系之间接近于边缘的那些柱需要使这种不均匀的变形得以调解。主要的结构工作都集中在布置中。在Melbourne的Rialto项目中，结构工程师发现至少有一幢建筑，很有必要垂直预压低高度的柱子，以便使柱不均匀的变形差得以调解，调解的方法近似于后拉伸法，即较短的柱转移重量到较高的邻柱上。126'