常德神华大厦5#商住楼毕业设计计算书

'毕业设计（论文）专用纸目录一、毕业设计（论文）开题报告3一、题目来源4二、研究的目的和意义4三、阅读的主要参考文献及资料名称5四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向5五、主要研究内容,重点研究的关键问题及解决思路.6六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工具条件（如工具书，计算机辅助设计，某类市场调研，实验设备和实验环境条件）及解决办法6七、工作的主要阶段,进度及时间安排6八、指导老师审查意见7二、摘要8三、毕业设计（论文）计算书101.计算简图112.梁柱截面尺寸确定122.1柱截面尺寸的确定122.2梁截面尺寸的确定123．荷载与地震作用计算133.1荷载计算133.2地震作用计算173.3横向地震作用计算193.4验证横向框架梁柱截面尺寸及水平位移214．风荷载计算244.1横向风荷载作用下框架结构的侧移验算245．框架结构内力计算与组合265.1水平地震作用下框架结构内力计算265.2风荷载作用下横向框架结构内力计算275.3竖向荷载作用下横向框架结构内力计算315.4横向框架内力组合426．框架梁抗震设计526.1框架梁正截面受弯承载力计算536.2框架梁斜截面受剪承载力计算557．框架柱抗震设计577.1剪跨比和轴压比验算577.2框架柱正截面承载力计算587.3框架柱斜截面受剪承载力计算62第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸8．基础设计658.1桩基竖向承载力设计值658.2桩根数的确定668.3桩基竖向承载力验算668.4承台承载力计算67四、附录70建筑总说明70结构设计总说明71五、翻译75高含砂水流的特性75等截面梁的数字评价法81六、致谢86第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸长江大学毕业设计（论文）开题报告题目名称题目类别学院（系）专业班级学生姓名指导老师辅导教师开题报告日期湖南常德神华大厦5#商住楼毕业设计城建学院土木工程0014班吴高进吴峻第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸长江大学毕业设计开题报告————湖南常德神华大厦5#商住楼姓名：吴高进城市建设学院土木工程专业指导老师：吴峻长江大学城市建设学院一、题目来源生产实际——湖南常德神华大厦5#商住楼。二、研究的目的和意义目的：1.巩固和加深以学过的基础和专业知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力。2.掌握建筑工程专业设计的基本程序和方法，了解我国有关的建设方针和政策，正确使用本专业有关的技术设计规范和规定。3.学会广泛地收集和整理国内外相关资料，针对问题加以解决，了解国内外建筑的发展水平和状况。4.培养深入细致的调查研究，理论联系实际，从经济、技术的观点全面分析和解决问题的方法及阐述自己观点的能力。意义：住宅作为人类直接生存的空间和环境，与人们的生活最为密切，改善人们的居住条件是我党和政府最为关注的问题。住房的建设，特别是加快实用型住宅建设，是加快我国经济发展，刺激国内有效需求，改善人民生活条件的重要措施。近年来，我国住宅在发展速度和技术提高方面取得前所未有的成就，但是，要使全体城镇居民达到小康居住水平，进而实现住宅实业的现代化还要做出极大的努力。为了满足人民群众日益增长的住房需求，在今后相当长的时间里，我们既要保持较大规模的住宅建设量，还必须下大力气提高住宅的整体水平。这里关键是住宅设计。设计水平不上去，什么质量都落空。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸现今的住宅设计要求空间开阔、分隔灵活、设备齐全、使用方便、环境优美。为了满足这些要求，除了建筑师的创造外，结构设计也起着举足轻重的作用。一、阅读的主要参考文献及资料名称现行建筑设计规范大全现行建筑结构规范大全（1）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）（2）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（3）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）（4）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（5）《建筑地基基础设计规范》（GB50002-2002）（6）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）（7）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）实用建筑设计手册住宅设计资料集(1、2分册)钢筋混凝土楼梯设计手册《房屋基础设计手册》《房屋建筑学》以及所学教材及其他相关资料、网络资料等二、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向随着市场经济的日趋成熟，房地产的发展已经进入到理性时代，户型设计的好坏直接关系到居住的舒适与否，除了面积大小要合适，更关键的是户型设计要合理，并要有突出的超前性。居住条件的提高不仅仅是住宅面积的简单扩大，更应是居住质量的改善。要推行生态住宅，就是在住宅设计中，主要是考虑环境、城市建筑与人的问题，应将当前的即时利益与整个人类的长远利益结合起来，将地区的局部利益与整个国家乃至全世界的整体利益结合起来，合理开发和利用好人类现有的、共有的资源。要完善住宅功能，做到公开区与私密区，动区与静区的分开，使户型的面积、使用率、朝向、空间布置等趋于合理。还有要根据住宅服务于不同职业阶层和不同人口来优化建筑结构，增加住宅户型的适应性和可变性等，提倡“以人为本，以科技为本，以社会为本，以可持续发展为本”的国际文明居住标准。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸一、主要研究内容,重点研究的关键问题及解决思路.建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而二者之间存在着相互协调、相互制约的关系。在建筑设计中，少数建筑师总是把结构放在从属地位，并要求结构必须服从建筑，一切以建筑队为先导，这一观念分割了科学的完整性，忽略了基本的力学规律，片面的追求建筑技术与建筑艺术的结合和最大满足使用功能的要求，这样给某些建筑工程质量带来了质量隐患和不安全因素。任何一个建筑设计方案，都会对具体的结构设计产生影响，而有限的结构设计水平又制约着建筑设计层次。因此，再做建筑设计的过程中，建筑师应具有一定的结构方面基础，能与结构设计适当结合，相互协调，使二者相互统一，才能创造出真正优秀的建筑作品。同时，结构构件截面尺寸还要满足刚度和版性的要求。这样便对建筑设计形成了一定的约束和限制，使建筑和结构二者相互协调统一。二者还不断地相互配合，彼此渗透，这样才能设计出真正满意的建筑。本次毕业设计要解决的主要问题就是初步了解建筑与结构的协调。站在结构师的角度，在拿到建筑设计图纸后，根据结构需要对原设计作必要的修改，力求在不改变原设计意图的同时做到结构布置简单合理。二、完成毕业设计（论文）所必须具备的工具条件（如工具书，计算机辅助设计，某类市场调研，实验设备和实验环境条件）及解决办法现行的建筑设计规范、结构设计规范；AutoCAD2002;天正建筑6.0;PKPM;结构力学计算器等七、工作的主要阶段,进度及时间安排1.完成所要求的毕业设计任务需要约12周,其中:第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸建筑设计方案定型草图2周绘制建筑设计图1周结构计算(基础、荷载、内力、配筋)5周结构施工图2周整理计算书,图纸,经济效益分析2周1.计算机辅助设计(AutoCAD绘图结构力学计算器和PKPM计算)穿插其中2.外文翻译穿插设计过程中.八、指导老师审查意见第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸摘要本毕业设计为拟建湖南常德神华大厦5#商住楼，共六层，总建筑面积为3694.3m2。本商住楼设计本着安全、实用、耐久的原则，采用现浇式框架结构，充分考虑了地震荷载等因素的影响，同时在建筑设计方面采取了适当的美化措施。所有设计均严格按照设计书上的要求，并遵循了国家《建筑设计规范》和《建筑结构设计规范》的有关规定进行设计，并力求细节完整。本设计论文主要分为建筑设计和结构设计两大部分，囊括了建筑设计方案、建筑图纸、结构设计详细计算过程、基础设计等内容,鉴于本人在校期间所学知识有限，一些专业知识尚掌握较浅，故还需要加强习，以巩固提高。总的说来，这是我大学四年所学的一份综合答卷，其中必定存在许多不足之处，肯请各位老师指正。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸ABSTRACTThisGraduationDesign(paper)istogiveawholedesignof5#commerce-house-buildinglacatedchangdeofHunan.Thisbuildingtotallyhassixstories,thetotalbuildingareais3694.3squaremeters.Thisdesignisaccordingtotheruleofsecurity,practiclity,endurance,adoptingthecast-in-situ---framestructure.Theeffectoftheearthquakeloadissufficientlyconsidered,andthedesignisstrictlybasdedontherequirementofthedesign’staskandobeys“therequirmentfordesign”justas<>and<>.Thisdesignismainlymadeupoftwopartsarchitecturedesignandstructuredesign,includingtheplanofarchitecturedesign.architectureblueprint.thedetailedcalculationofthestructure.basedesign.andsoon.SinceIamstudyinglimitofthemajorledgenow,Ineedtostrengthenanuseofitanddeepenitanduseitpracticed:totallyspeaking,thisisthefinaltestofmefour-yearstudy,itmayhavesomedisadvantageandmistakes.SoIhopethehopefromtheteachers.第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸2004届毕业设计（论文）计算书题目名称题目类别学院（系）专业班级学生姓名指导老师辅导教师毕业设计日期湖南常德神华大厦5#商住楼毕业设计城建学院土木工程0014班吴高进吴峻至至第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸1.计算简图本多层商住楼为全现浇钢筋混凝土结构，所以假定框架住嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚结，梁跨度取顶层柱截面形心轴之间的距离，底层柱高从基础底面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件，事内外高差等因素定为-0.5m，二楼楼面标高为4.2m。故底层柱高为4.2+0.5=4.7m.。其余各层柱高取层高，即3.0m。由此可得本商住楼①轴横向框架计算简图第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸2.梁柱截面尺寸确定2.1．柱截面尺寸的确定柱截面尺寸初估时，可用下列经验公式初略确定式中——折算在单位建筑面积上的重力荷载值，可根据实际荷栽计算，也可近似取12~15KN/m2；——按简支状态计算柱的负荷面积；——验算截面以上楼层层数；——考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，中柱取1.2；——混凝土轴压强度设计值；——框架柱轴压比限值，见《抗震规范》第6.3.7条；——柱截面面积，取方形时，边长为a.。因为柱的混凝土强度等级为C40，故，轴压比为0.8，中柱和边柱的负荷面积分别为和各层的G近似取12,所以第一层柱截面面积为中柱边柱柱取方形柱，则中柱与边柱的边长为349和246。根据上述计算结果并考虑《高层规程》JGJ—2002第6.4.1条的规定本设计的柱的截面尺寸取值如下：2~6层1层2.2.梁截面尺寸的确定框架梁的宽度考虑墙厚等因素，边梁取250mm，内梁取200mm，纵向主梁取250mm，梁高为1/8~1/12跨长考虑，该框架为纵横向承重，梁跨度初步定为：第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸横向框架梁边跨，中跨，连梁；纵向框架梁边跨，中跨。楼板为现浇双向板，局部为单向板，板厚为100mm满足板厚与短跨跨长之比不小于1/50的刚度要求。3．荷载与地震作用计算3.1.荷载计算3.1.1楼、屋面活荷载标准值根据《荷载规范》GB5009—2001有楼、屋面活荷载标准值如下客厅卧室卫生间厨房不上人屋面3.1.2楼屋面的建筑做法及恒荷载标准屋面二毡三油上铺小石子防水层20mm厚水泥砂浆找平层150mm厚水泥蛭石保温层100mm厚钢筋混凝土现浇板V型轻钢龙骨吊顶合计客厅餐厅卧室厨房瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）100mm厚钢筋混凝土现浇板V型轻钢龙骨吊顶合计第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸卫生间瓷砖地面20mm水泥砂浆房水层100mm厚钢筋混凝土现浇板V型轻钢龙骨吊顶合计楼梯贴瓷砖楼梯板重（按200mm厚钢筋混凝土板等效）合计3.1.3梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱抹灰的重量）标准值梁柱的抹灰近似按加大梁宽及柱宽考虑，梁柱自重见表1，其中梁长取净长，柱长取层高。3.1.4墙自重标准值墙体采用陶粒空心砌块（250mm厚，150mm厚，5）,外墙面贴瓷砖（0.5），内墙面均为20mm厚抹灰，故外墙单位面积的重量为：0.5+5×0.25+17×0.02=2.09内墙单位面积重量为5×0.15+17×0.02×2=1.43木门单位面积重量为0.2；铝合金单位面积重量为0.4，.因此，有门窗的内外墙折算重量为：第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表1层次编号截面（）长度（m）每根重量（KN）1~6层KL10.25×0.53.8211.94KL30.25×0.52.47.5KL40.25×0.54.1212.88KL70.25×0.52.828.82KL100.25×0.53.4210.69KL130.25×0.53.6511.4LL10.2×0.42.755.52~6层KZ20.4×0.43121层KZ10.5×0.54.729.38有窗的外墙2~6层①轴①—③轴1层①—③轴有门的内墙墙体自重标准值见表2。3.1.5屋面女儿墙自重标准值女儿墙采用200mm厚钢筋混凝土，其高度为0.3m，外贴瓷砖（0.5），故墙体自重标准值为0.2×0.3×11.94×25+0.3×11.94×0.5=19.70KN3.1.6各层重力荷载代表值根据《抗震规范》GB50011—2001第2.1.3条，顶层荷载代表值包括:屋面及女儿墙自重，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层墙体自重。其它各层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵梁一半自重,横梁自重，楼面上下各半层的墙体自重。表2墙体自重标准值第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸层次墙体每片面积()单位面积重量()重量KN2~6层—轴3.8×2.52.0919.96—轴2.4×2.51.6810.08—轴4.12×2.52.0921.53—轴3.42×2.51.5613.34—轴内墙2.1×2.52.0911.0外墙2.82×2.51.5611.0—轴内墙2.82×2.51.178.25外墙3.0×2.51.178.801层—轴3.82×4.42.0935.10—轴2.40×4.422.07—轴4.12×4.437.90—轴3.42×4.41.5623.50—轴2.82×4.42.0925.90第6层G6=（19.7+5.4）+（4.25+0.5×50%）×1.8×11.94+（11.94+7.5+12.88）+3.5×1/2+1/2×12.0×4+（19.96+10.08+21.53）×1/2+（8.82+10.69+11.4+8.82）×1/2+5.5+18-7.46+11.2=241.6KN第5~2层G5~2=（19.96+10.08+21.53）+（11.94+7.5+12.88）+12×4+[3.3×（1.95×4.4+1.65×4.0）+3.7×2.6×2.1]+1.8×11.94×2+（10.69+8.82×2+11.4）×1/2+5.5+36.1=305.3KN第1层G1=（11.94+7.5+12.88）+12.0×2+（19.96+10.08+21.53）×1/2+（10.69+8.82+8.82+11.4）×1/2+1.8×11.94×2.0+3.7×2.6×2.1+3.3×（1.95×4.4+1.65×4.0）+（35.1+22.07+37.9）×1/2+18+（23.5+25.9）×1/4-7.46+5.5+29.38×2=355.6KN各质点的重力荷载代表值及质点高度如图2所示。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸3.2地震作用计算3.2.1横向框架侧移刚度计算（1）.梁的线刚度计算梁的线刚度计算见表3，混凝土强度等级为C30。（2）．柱的线刚度计算柱的线刚度计算见表4，混凝土强度等级为C40。（3）．横向框架侧移刚度计横向框架侧移刚度D值计算见表5。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸层次截面高度2~60.4×0.43.032.5×1021.32311110.5×0.54.732.5×105.1234545表4柱的线刚表3梁线刚度梁编号截面（）跨度（m）惯性矩边框架梁中框架梁KL10.25×0.54.227857KL30.25×0.53.039000KL40.25×0.54.526000KL70.25×0.53.326000KL70.25×0.53.347273KL100.25×0.53.940064KL130.25×0.53.9400643.2.2横向框架自振周期计算由于本框架质量和刚度沿高度变化比较均匀，所以，起自振周期可以按《高层规程》JGJ3—2002附录B.0.2规定计算：式中——计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移（m）；——结构基本自振周期，考虑非承重墙砖墙影响的折减系数，框架结构取0.6~0.7，该框架取0.7。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表5横向框架侧移刚度D值层次位置柱根数2~6边框架边柱0.376115862边框架中柱0.539166092563901边框架边柱0.46687452中框架中柱0.57910865239220故该框架为规则框架。横向框架结构顶点假想位移计算见表6。表6横向框架结构顶点假想位移计算层次6241.6241.6281950.008570.273865305.3546.9281950.019400.265294305.3852.2281950.030230.245893305.31157.5281950.041050.185662305.31462.8281950.051880.144611355.61818.4196100.092730.09273根据上述公式得3.3横向地震作用计算根据《抗震规范》GB50011—2001第5.1.2条规定对于高度不超过40米第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸，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计算抗震作用，因此，本框架结构采用底部剪力法计算抗震作用。采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值为：式中—相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；—结构等效总重力荷载，单质点取总重力荷载代表值；多质点取总重力荷载代表值的85%。在多遇地震作用下，由地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为第Ⅲ类。由《抗震规范》GB50011—2001表5.1.4-1和表5.1.4-2可查得：水平地震影响系数最大值；特征周期。因为,则顶部附加地震作用系数可以不考虑，而且,所以，横向地震影响系数为对于多质点体系结构底部总横向水平地震荷载作用标准值为按《抗震规范》式5.2.1-2算得的作用于各质点上横向水平地震作用标准值的计算见表7。横向框架各层水平地震作用及地震剪力见图3。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸3.4.验证横向框架梁柱截面尺寸及水平位移该框架在地震区，故应验算截面的最大承载力及轴压比，梁的混凝土强度等级为C30，钢筋为HRB335级，柱的混凝土强度等级为C40，钢筋为HRB335级。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表7各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力层次620.9241.65049.440.218720.2720.27517.9305.35464.870.236721.9442.21414.9305.34548.970.197118.2760.48311.9305.33633.070.157414.5775.0728.9305.32717.170.117710.5985.9814.7355.61671.320.07246.7192.703.4.1框架梁截面验算框架梁采用两种尺寸，故对截面尺寸较小且跨度较大和受力较大的楼面梁进行核算，对KL2④轴进行截面验算均布力弯矩=115.47KN集中力弯矩M=Pl=[1.2×19.65+1.4×(2.065+1.743)]×2.1=60.70KN×m由于本框架抗震等级为三级，根据《混凝土规范》GB50010—2002第11.3.1条，则其受压区高度应符合下列要求三级抗震等级即从而可得，因此，=223.4KN×m>0.8=0.8×176.2=140.96KN×m=391.1KN>=243.4KN第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸说明框架梁截面尺寸250mm×500mm满足要求。3.4.2框架柱截面验算只需对受力最大的底层中柱柱底截面的轴压比进行核算。={（2.85×1.65×2×3.3+1.65×2.10×2×3.7+0.57×1.2×2×3.3）×1.2+[0.29×（0.5-0.1+0.02）×（2/3+2/3+2.65）+0.24×（0.4-0.1+0.02）×3.3+0.24×（0.4-0.1+0.02）×（3.3×1/2×2+2.5+1.8）]×1.2×25+1.17×（3.1×2×1/2+2.35+3.3+2.0）×2.6×1.2+[3.3×5.58-0.2×6.6]×2×1.4+（0.2×0.25×25×2.6×1.2+1.2×0.44×0.44×2.5×25）}×5+（4.25+0.5+0.29×0.42×3.3×25×6+0.29×0.42×1.5×4/3×25+0.24×0.32×3.3×25）×1.2+（4.7-0.5）×0.54×0.54×25×1.2=911.11KN对于抗震等级为三级的框架柱由《混凝土规范》GB50010—2002第11.4.16条知，框架轴压比限值为0.9，而故可满足轴压比限值要求。3.4.3横向框架水平位移验算水平地震作用下横向框架的水平层间位移和顶点位移计算见表8。表8横向框架水平地震作用的位移验算层次620.27281950.000720.014813.01/4167542.21281950.001500.014093.01/2000460.48281950.002150.012593.01/1395375.07281950.002660.010443.01/1128285.98281950.003050.007783.01/984192.70196100.004730.004734.71/994由表8可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/984，满足《抗震规范》GB50011—2002第5.5.1条规定的限值=1/550第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸，而且结构顶点位移与总高度之比，也远小于规定的限值1/550，因此，顶点位移满足要求。4．风荷载计算4.1.横向风荷载作用下框架结构的侧移验算4.1.1.风荷载标准值风荷载的标准值按下列公式计算：式中——高度z处的风振系数；——风荷载体形系数；——风荷载高度变化系数；——基本风压（）《荷载规范》规定，对于高度大于30米，且高宽比小于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑脉动影响，但本商住楼高度小于30米，且高宽比也小于1.5，所以不考虑风振系数，也就是=1.0。风压高度变化系数可以根据建筑物高度和地面粗糙类别，由《荷载规范》表7.2.1查得。风荷载计算取①轴横向框架，其负荷宽度为2.0米，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程见表9，表中z为室外地面至节点的高度，A为一榀框架各层节点的受风荷载面积。横向框架结构分析时，各层节点上的集中荷载如图4所示。4.1.2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键位移和顶点位移计算见表10。由表10可见最大层间弹性位移角发生在第二层,其值为1/10830,远小于《高层规程》JGJ3—2002第4.6.3条规定的限值，而且而且结构顶点位移与总高度之比，也远小于规定的限值1/650第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸，因此，结构的水平位移满足要求。表9风荷载标准值计算层次Z(m)()A()(KN)61.001.319.351.240.43.602.3251.001.316.351.170.46.003.6441.001.313.351.090.46.003.4031.001.310.351.010.46.003.1521.001.37.351.000.46.003.1211.001.34.351.000.47.353.82第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表10风荷载作用下横向框架位移验算层次62.32563900.00004110.001163.01/7299355.96563900.0001060.001123.01/2830249.36563900.0001660.001013.01/18072312.51563900.0002220.000843.01/13514215.63563900.0002770.000623.01/10830119.45392200.0003450.000354.71/13623由横向框架作用下水平位移验算的结果可知：风荷载作用下水平位移很小，均满足规范要求，又由于纵向迎风面的面积比横向小得多，也就是纵向风荷载比横向风荷载小得多，因此，纵向风荷载作用下不必进行位移验算和核算。5．框架结构内力计算与组合以①轴线计算单元的横向框架内力计算为例，说明计算方法。5.1水平地震作用下框架结构内力计算框架结构内力计算采用D值法，其中D和取自表5，层间剪力取自表7，各柱反弯点高度比根据参考文献确定，具体的剪力和弯矩计算过程见表11。梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算过程见表12，其中，梁线刚度取自表3。表12中柱轴力负号表示拉力，当左震时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。水平地震作用下横向框架的弯矩图，梁端剪力图，以及柱轴力图见图5，图6。表12地震作用下框架梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁中间梁柱轴力边柱N（KN）中柱N（KN）64.57.994.022.673.06.036.034.02-2.67-1.3554.519.811.376.933.017.0617.0611.37-9.60-5.7944.531.1017.6410.833.026.4726.4717.65-20.43-12.6134.541.6723.7814.543.035.6735.6723.78-34.97-21.8524.547.6928.5116.933.042.7642.7628.51-51.90-33.4314.558.5136.9421.213.055.4155.4136.94-73.11-49.16第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表11横向水平地震作用下框架柱剪力和弯矩标准值柱层次DK边柱63.020.2756390115860.2054.161.1250.364.497.9953.042.2156390115860.2058.651.1250.4110.6415.3143.060.4856390115860.20512.401.1250.4516.7420.4633.075.0756390115860.20515.391.1250.4621.2424.9323.085.9856390115860.20517.631.1250.5026.4526.4514.792.703922087450.22320.670.7530.6765.0932.06中柱63.020.2756390166090.2955.982.810.447.8910.0553.042.2156390166090.29512.452.810.4516.1820.5443.060.4856390166090.29517.842.810.4926.2227.3033.075.0756390166090.29522.152.810.5033.2333.2323.085.9856390166090.29525.362.810.5038.0438.0414.792.7039220108650.27725.181.880.5566.3854.315.2风荷载作用下横向框架结构内力计算风荷载作用下仍以①轴线作为计算单元计算框架结构内力，其内力计算过程与水平地震作用下的相同。具体的柱剪力和弯矩计算过程及结果见表13。梁端弯矩、剪力及柱轴力计算过程见表14。风荷载作用下横向框架的弯矩图、梁端剪力图以及柱轴力图如图7，图8所示。表13风荷载作用下框架柱剪力和弯矩标准值柱层次（m）DK边柱63.02.3256390115860.2050.481.1250.360.520.9253.05.9656390115860.2051.221.1250.411.52.1643.09.3656390115860.2051.921.1250.452.593.1733.012.5156390115860.2052.561.1250.463.534.1523.015.6356390115860.2053.21.1250.54.84.814.719.453922087450.2234.340.7530.6713.676.73中柱63.02.3256390166090.2950.682.810.440.91.1453.05.9656390166090.2951.762.810.452.382.943.09.3656390166090.2952.762.810.494.064.2233.012.5156390166090.2953.692.810.55.545.5423.015.6356390166090.2954.612.810.56.926.9214.719.4539220108650.2775.391.880.5513.9311.4第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表14风荷载作用下框架梁端弯矩、剪力以及柱轴力计算层次边梁中间梁柱轴力　边柱N（KN中柱N（KN）64.50.920.460.313.00.680.680.45-0.31-0.1454.52.681.520.933.02.282.281.52-1.24-0.7344.54.672.641.623.03.963.962.64-2.86-1.7534.56.743.842.353.05.765.763.84-5.21-3.2424.58.334.982.963.07.487.484.99-8.17-5.2714.511.537.334.193.010.9910.997.33-12.36-8.41第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸5.3.竖向荷载作用下横向框架结构内力计算竖向荷载作用下仍以①轴线作为计算单元，计算框架的结构内力。在计算单元范围内的纵向框架梁的自重、纵向墙体的自重以及纵向女儿墙的自重以集中力的形式作用于各节点上。5.3.1荷载计算a．第6层的均布线荷载恒载计算——边梁：横向女儿墙自重0.3×0.5+0.2×0.3×25=1.65屋面均布恒载传给梁4.25×1.95=8.29横梁自重（包括抹灰）0.29×0.5×25=3.63第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸合计13.57中间梁：横向女儿墙自重1.65屋面均布恒载传给梁4.25×1.95=8.29横梁自重（包括抹灰）0.29×0.5×25=3.63合计13.57活荷载计算——0.5×1.95=0.98a．第5~1层梁的均布线荷载恒载计算——边梁：屋面均布恒载传给梁3.3×1.95=6.44横梁自重（包括抹灰）3.63横墙自重（包括抹灰）2.09×（3.0-0.5）=5.23合计15.30中间梁：楼面均布荷载传给梁3.7×1.8=6.66横梁自重（包括抹灰）3.63横墙自重（包括抹灰）1.56×（3.0-0.5）=3.9合计14.19活荷载计算——2.0×1.95=3.9b．第6层节点上集中荷载计算边柱：纵向女儿墙自重0.3×3.9/2×0.5+0.2×0.3×1.95×25=3.22第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸纵梁自重（包括抹灰）0.29×0.5×25×3.9/2=7.07纵向外墙自重（包括抹灰）1.68×3.9/2×（3.0-0.5）=8.20柱自重（包括抹灰）0.44×0.44×3.0×25=14.52合计33.01中柱：纵向内墙自重（包括抹灰）1.17×3.6×2.6×1/2+1.17×2.6×1/4=8.63纵向梁自重（包括抹灰）0.24×0.4×3.6×1/2×25+0.24×0.4×3×1/4×25=6.12柱自重（包括抹灰）14.52合计29.27a．第5~2层节点集中荷载计算边柱：纵向梁自重（包括抹灰）7.07纵向外墙自重（包括抹灰）8.20柱自重（包括抹灰）14.52合计29.27中柱：纵向梁自重（包括抹灰）6.12纵向内墙自重（包括抹灰）8.63柱自重（包括抹灰）14.52合计29.27b．第1层节点集中荷载计算边柱：纵向梁自重（包括抹灰）7.07纵向外墙自重（包括抹灰）1.68×3.9×1/2×（4.7-0.5）=14.74柱自重（包括抹灰）0.54×0.54×4.7×25=34.26合计56.07第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸中柱：纵向梁自重（包括抹灰）6.12柱自重（包括抹灰）34.26合计40.38第①轴线横向框架的恒载及活载分布如图9。5.3.2横向框架内力计算竖向荷载作用下框架的内力采用弯矩分配法计算。对于框架内力，除了活荷载较大的工业厂房外，一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置，这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏小，但是，活荷载占总荷载的比例较小时，其影响也很小。如果像工业厂房活荷载占比例较大，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘以1.1~1.2的放大系数予以调整。由于该框架结构和荷载均基本对称，故计算时用半框架。梁端和柱端弯矩计算之后，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力相叠加而得到；柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸a.固端弯矩计将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，其计算结果见表15。b．分配系数计算由于取半框架计算内力，切断的梁线刚度为原来的一倍，分配系数按与节点连接的各杆的转动刚度的比值计算，半框架的梁柱线刚度见图10。表15框架梁固端弯矩计算边跨中间跨均布荷载（KN/m）均布荷载（KN/m）13.574.522.913.573.010.1815.34.525.8214.193.010.640.984.51.650.983.00.743.94.56.583.93.02.93第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸比如边柱顶点节点的分配系数为：其他节点的分配系数见图11和图12。c．传递系数远端固定传递系数为1/2，远端滑动铰支，传递系数为-1。d.弯矩分配计算恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图11，框架的弯矩图见图13；活荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图12，框架的弯矩图见图14。在竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后，恒荷载及活荷载的弯矩图见图13和图14中括号内的值。e.梁端剪力及柱轴力计算梁剪力：式中—梁上均布荷载引起的剪力值；—梁端弯矩引起的剪力值。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸柱轴力：N=V+P式中V—梁端剪力；P—节点集中力及柱自重。以边跨顶上两层在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力为例说明其计算过程，由图9查得梁上均布荷载和节点集中力为：6层q=13.57KN/mP=33.01KN5层q=15.30KN/mP=29.79KN由图15查得梁端弯矩为：6层(10.49KN·m)(17.85KN·m)5层(16.70KN·m)(20.22KN·m)括号内为调幅后的弯矩值。6层调幅前——调幅后——5层第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸调幅前——调幅后——边柱柱顶及柱底轴力为：6层5层其他的梁端剪力及柱轴力计算见表16。活荷载作用下，梁端剪力及柱轴力计算见表17。5.4横向框架内力组合5.4.1结构抗震等级结构的抗震等级可根据结构类型、地震设防烈度、房屋高度等因素，由《抗震规范》GB50011—2002表6.1.2确定。由此可知，该工程的抗震等级为三级。5.4.2框架梁内力组合本设计根据《荷载规范》GB5009—2001第3.2.4条，对于框架结构的基本组合和《抗震规范》第5.4.1条的结构构件地震作用效应和其他荷载效应的基本组合，考虑了三种内力组合，即：第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表16恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力边跨中间跨边跨中间跨边跨中间跨边柱中柱630.5320.36-2.04（-1.64）028.49（28.89）32.57（32.17）20.3628.8943.4152.9367.45534.4221.29-0.98（-0.78）033.44（33.64）35.40（35.20）21.29110.06124.58138.89153.41434.4221.29-1.12（-0.89）033.30（33.53）35.54（35.31）21.29187.9202.42224.99239.51334.4221.29-1.19（-0.88）033.32（33.54）35.52（35.30）21.29265.75280.27311.07325.59234.4221.29-1.1（-0.88）033.32（33.54）35.52（35.30）21.29343.6358.12397.17411.67134.4221.29-1.1（-0.88）033.32（33.54）35.52（35.30）21.29421.45435.97483.23497.75注：括号内为调幅后的剪力值。表17恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力边跨中间跨边跨中间跨边跨中间跨边柱中柱62.211.47-0.08（-0.06）02.31（2.15）2.29（2.27）1.472.153.7658.785.85-0.34（-0.27）08.44（8.51）9.12（9.05）5.8510.6618.7348.785.85-0.30（-0.24）08.48（8.54）9.08（9.02）5.8519.233.6638.785.85-0.30（-0.24）08.48（8.54）9.08（9.02）5.8527.7448.5928.785.85-0.31（-0.25）08.47（8.53）9.09（9.03）5.8536.2763.5318.785.85-0.30（-0.24）08.48（8.54）9.08（9.02）5.8544.8178.43注：括号内为调幅后的剪力值。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸a．;b．;c.。其中——恒荷载标准值效应；——活荷载标准值的效应；——风荷载标准值的效应；——重力荷载代表值的效应；——水平地震作用标准值的效应。此外，对于本设计，这种内力组合与考虑地震作用的组合相比一般都很小，对结构设计不起控制作用，故不予考虑。下面以第一层边框架考虑地震作用的组合为例，说明各层的内力组合方法。在恒载和活载竖向荷载组合时，跨间可近似取跨中弯矩代替，即：式中、——梁左、右端弯矩，见图13、图14括号内值。若跨中弯矩小于，则应取M=。对于竖向荷载与地震荷载作用时，跨尖最大弯矩采用数解法计算，如15所示。图中、——重力荷载作用下梁端的弯矩；、——水平地震作用下梁端的弯矩；、——竖向荷载作用与地震作用下梁端反力。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸对作用点取矩得：x处面弯矩为：由可得跨间的位置为：；将代入任一截面处的弯矩表达式，就可得到跨间最大弯矩值为：当右震时，公式中、反号，及的具体数据见表18，表中、、均有两种数值。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸对于竖向荷载与风荷载组合时，同样可采用数解法求出跨间最大弯矩及的数值见表19。表中、、均有两种数值。表18及值计算位置层次边跨FD613.2722.2710.395.2316.874.532.49/39.431.93/2.3428.54/22.53522.4727.4225.7414.7820.74.536.47/54.481.76/2.6335.33/23.38421.9227.3940.4322.9320.74.531.28/59.441.51/2.8742.11/22.90322.0127.4154.1730.9120.74.526.47/64.281.28/3.1149.12/23.93222.0127.4462.0037.0620.74.523.36/67.381.13/3.2653.21/25.99121.9827.3976.0648.0220.74.517.80/72.950.86/3.5261.74/30.20中间跨DB614.7114.717.847.8416.873.020.01/35.531.19/1.815.07/5.08514.8314.8322.1822.1819.373.014.27/43.840.74/2.2612.65/12.64415.0415.0434.4134.4119.373.06.12/5.200.32/2.6820.36/20.11315.0415.0446.3746.3719.373.0-1.86/59.97-0.10/3.1031.33/31.33215.0615.0655.5955.5919.373.0-8.01/66.12-0.41/3.4140.53/40.53115.0615.0672.0372.0319.373.0-18.97/77.08-0.98/3.9856.97/56.97注：当或时，表中最大弯矩发生在支座处，应取或，用计算。根据上述的方法得到的梁的内力组合见表20。表中恒荷载和活荷载的组合，梁端弯矩取调幅后的数值（图13和图14括号里的数值），剪力取调幅前后的最大值，如图16所示。图中、——调幅前的弯矩值；、——调幅后的弯矩值。剪力值由图16可知，应取和，具体数值见表16和表17。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表19及值计算位置层次边跨FD614.0223.21.160.5817.524.536.992.1126.14525.1430.893.381.9223.274.549.92.1431.52424.8230.915.883.3323.274.548.962.132.37324.8230.938.494.8423.274.548.042.0633.04224.7830.9610.56.2723.274.547.262.0333.67124.7230.8414.539.2423.274.545.721.9634.51中间跨DB615.2315.230.860.8617.52325.711.474.56516.8516.852.872.8721.94331.001.414.83417.0317.034.994.9921.94329.581.357.95317.0217.027.267.2621.94328.071.288.21217.0517.059.429.4221.94326.631.218.43117.0317.0313.8513.8521.94323.681.089.62第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸5.4.3框架内力组合框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合时，根据《荷载规范》GB5009—2001第4.1.2条规定，考虑活荷载按楼层的折减系数，具体的系数见《荷载规范》表4.1.2。考虑折减系数之后，框架柱内力组合结果见表21，表22，表23和表24。表20横向框架内力组合表层次截面位置内力→←→←6层M-10.49-1.140.927.9914.18-12.87-15.18-2.8823.66V28.892.150.312.6737.6837.7739.43M-17.85-1.410.464.02-23.39-23.7822.62-27.5-17.04V32.572.290.312.6742.2942.3643.93M-11.86-0.790.686.03-15.34-14.37-16.08-6.8722.55V20.361.470.454.0226.4926.8530.54跨中20.181.2125.9126.1425.6928.5422.5334.41/7.630.31/0.554.53/9.934.564.425.075.085层M-16.7-4.052.6819.8-25.71-21.77-28.523.2748.21V33.648.510.936.9352.2852.2654.48M-20.22-5.261.5211.37-31.63-32.81-28.98-42.2-12.64V35.49.120.936.9355.2555.1456.61M-10.83-3.062.2817.06-17.28-13.98-19.727.35-37.01V21.295.851.5211.3733.7434.8343.84跨中20.775.2232.2331.5230.3835.3323.385.13/7.981.33/2.198.02/12.647.838.0112.6512.464层M-16.144.254.6731.1-25.32-18.84-30.6118.5162.35V33.538.541.6210.8352.1953.0459.44M-20.16-5.332.6417.64-31.65-34.23-27.58-50.32-4.46V35.549.081.6210.8355.3656.1362.18M-11.02-3.023.9626.47-17.45-12.04-22.0231.91-49.45V21.295.852.6417.6533.7436.2552第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸跨中20.585.0831.8132.3726.6442.1122.94.94/7.981.37/2.197.85/12.647.95-2.0320.3620.113层M-16.22-4.256.7441.67-25.41-16.33-33.3132.16-76.19V33.548.542.3214.5852.253.8864.33M-20.18-5.333.8423.78-31.68-35.77-26.09-58.333.5V35.529.082.3214.5855.3456.9967.06M-11.01-3.025.7635.67-17.44-7.78-24.2731.35-61.4V21.295.853.8423.7833.7437.7659.98跨中20.535.0831.7533.0421.9849.1223.934.95/7.981.37/2.197.86/12.648.218.1731.3331.332层M-16.24-4.028.3347.69-25.09-14.28-35.2839.99-84.01V33.548.532.9616.9352.1954.7367.38M-20.21-5.324.9828.51-31.69-37.23-24.68-64.519.62V35.529.092.9616.9355.35-57.8170.09M-11.04-3.027.8442.7617.48-7.63-24.4840.53-70.65V21.295.854.9928.5133.7439.2166.12跨中20.55.1131.7533.6718.553.2125.994.92/7.981.37/2.197.82/12.648.438.6840.5340.531层M-16.25-4.1411.5358.51-25.3-10.19-39.2454.08-98.05V33.548.544.1921.2152.256.2972.95M-20.2-5.247.3336.94-31.5840.08-21.61-75.4120.64V35.529.084.1921.2155.3459.3475.65M-11.06-2.9810.9955.41-17.44-3.18-30.8756.97-87.09V21.295.857.3336.9433.7442.1577.08跨中20.55.1831.8534.5111.0961.7330.24.90/7.981.41/2.197.85/12.649.629.5656.5756.57注：表中弯矩单位为KN×m,剪力单位为KN。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表21横向框架边柱弯矩和轴力组合表层次截面位置内力→←→←6层柱顶M13.111.420.927.9917.7216.3618.636.2026.97V28.892.150.312.6737.6836.9937.7732.4939.43柱底M11.362.20.524.4916.7117.0615.7520.799.12V43.412.150.312.6755.1054.4155.1949.9156.855层柱顶M9.522.872.1615.3115.4412.3217.76-6.7633.05V110.0610.661.249.60147.00143.94147.07125.99150.95柱底M9.982.661.5010.6415.7017.2213.4427.40-0.26V124.5810.661.249.60164.42161.37164.49143.41168.374层柱顶M10.182.663.1720.4615.9411.5719.56-12.7940.41V187.9819.22.8620.43252.46246.16253.37210.54263.66柱底M10.092.662.1916.7415.8318.2212.7035.47-8.06V202.4219.22.8620.43269.78263.49270.70227.87280.983层柱顶M10.182.664.1524.9315.9410.3420.80-18.6046.22V265.7527.745.2134.97357.74347.29360.42290.08381.01柱底M10.092.713.5321.2415.9019.9711.0741.35-13.88V280.2727.745.2134.97375.16364.71377.84307.51398.432层柱顶M10.22.554.8026.4515.819.4121.50-20.6248.16V340.636.278.1751.90459.50444.13464.71363.01497.95柱底M10.082.714.8026.4515.8921.569.4648.11-20.66V358.1236.278.1751.9480.52465.15485.74384.04518.981层柱顶M10.232.476.7332.0615.736.9123.87-27.9255.44V421.4544.8112.3673.11568.47546.63577.77437.58627.67柱底M5.121.2413.6765.097.8824.93-9.5291.51-77.73V435.9744.8112.3673.11585.90564.05595.20455.01645.09第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表22横向框架中柱弯矩和轴力组合表层次截面位置内力→←→←６层柱顶M-7.51-0.761.1410.05-10.08-11.41-8.53-22.533.60V52.933.370.141.3568.2367.5967.9463.7867.29柱底M6.291.220.907.899.2610.227.9518.54-1.98V67.453.370.141.3585.6685.0185.3681.2184.72５层柱顶M-5.49-1.522.9020.54-8.72-12.16-4.85-34.2019.2V138.918.340.735.79192.36188.87190.71170.16185.21柱底M5.741.452.3816.818.9211.715.7229.61-14.1V168.218.340.735.79227.48223.99225.83205.28220.34４层柱顶M-5.76-1.454.2227.3-8.94-14.06-3.42-43.2727.71V225.033.271.7512.61316.58309.72314.13273.57306.36柱底M5.711.454.0626.228.8813.793.5641.81-26.36V239.5233.271.7512.61334.00327.14331.55290.99323.78３层柱顶M-5.76-1.455.5433.23-8.94-15.72-1.76-50.9835.42V311.148.193.2421.85440.76429.93438.10373.81430.62柱底M5.771.465.5433.238.9715.741.7851.00-35.4V325.648.193.2421.85458.19447.36455.52391.23448.04２层柱顶M-5.69-1.466.9238.04-8.87-17.390.05-57.16-57.16V397.263.135.2733.43564.97549.50562.81471.01557.95柱底M5.811.416.9238.048.9517.470.0357.27-41.63V411.763.135.2733.43582.40566.92580.20488.44575.35１层柱顶M-5.63-1.4111.4054.31-8.73-22.905.83-78.2163.00V483.278.068.4149.16689.17667.65688.84562.82690.63柱底M2.820.7113.9366.384.3821.83-13.2790.10-82.48V517.578.068.4149.16730.28708.76729.95603.93731.74表23横向框架边柱剪力表层次→←→←6-8.16-1.210.484.16-11.49-10.71-11.92-5.11-15.935-6.5-1.841.228.65-10.38-8.58-11.662.34-20.154-6.76-1.771.7912.4-10.59-8.09-12.606.95-25.293-6.76-1.792.5615.39-10.62-7.14-13.5910.82-29.192-6.76-1.753.2017.63-10.56-6.29-14.3513.76-32.081-3.27-1.246.8032.38-5.663.08-14.0537.43-46.76第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸注：表中V以绕柱端顺时针为正，单位KN；表中、分别由图13和图14的柱上下端弯矩之和除以柱高度得到。表24横向框架中柱剪力表层次→←→←6-4.6-0.660.685.98-6.44-5.49-7.211.86-13.695-3.68-0.991.7612.45-5.80-3.45-7.8811.18-21.24-3.82-0.972.7617.84-5.94-2.33-9.2818.03-28.363-3.84-0.973.6922.15-5.97-1.18-10.4823.61-33.992-3.83-0.964.6125.36-5.940.00-11.6127.80-38.81-2.82-0.718.4440.23-4.386.36-14.9148.49-56.11注：表中V以绕柱端顺时针为正，单位KN；表中、分别由图13和图14的柱上下端弯矩之和除以柱高度得到。6．框架梁抗震设计考虑地震作用时，横向框架梁的截面设计采用下面的表达式：式中S——框架梁内力组合设计值，包括组合的弯矩和剪力的设计值；R——框架梁承载力设计值；——承载力抗震调整系数，由《抗震规范》GB50011——2001表5.4.2查得。因此，框架梁截面设计时，组合表中与地震作用组合的内力均应乘以后再与静力组合和风荷载组合的内力进行比较，挑选出最不利内力，进行框架梁截面配筋。下面仅以第一层边跨FD梁为例，说明其计算方法和计算过程。由表21中，中立何在代表值效应与地震作用标准值效应的组合值乘以框架梁承载力调整系数=0.75之后，与竖向荷载标准值效应的组合值以及竖向荷载和风荷载标准值效应的组合值进行比较，其结果，与地震作用效应组合的设计值最为不利，因此，图19控制截面内力设计值如下：第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸6.1框架梁正截面受弯承载力计算第一层梁控制截面的内力设计值如图17所示。MⅠ=54.08KN·m（→）V=72.95KN-98.05KN·m（←）MⅢ=-75.41KN·m（→）V=75.65KN20.64KN·m（←）MⅣ=56.97KN·m（→）V=77.08KN-87.09KN·m（←）MⅤ=56.97根据上述支座中心处的弯矩换算成支座边缘控制截面的弯矩设计值，并进行配筋计算。支座弯矩=98.05-72.95×（0.5-0.4/2）=76.44KN·m=75.41-75.65×0.5/2=56.50KN·m=87.09-77.08×0.5/2=67.82KN·m当梁下部受拉时，按倒L形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。按倒L形截面设计时，受压翼缘的计算宽度根据《混凝土规范》GB500102002表7.2.3计算，即：第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸因为，，，故此种情况不起控制作用，因此，取=75mm.梁采用混凝土强度等级为C30（，），，纵向钢筋选用HRB335级钢筋（），。首先计算跨中控制截面Ⅱ，按单筋倒L形截面进行配筋，因为=1.0×14.3×750×100×（465-100/2）=445.1KN×m>0.75×54.08=40.56KN·m，且小于0.350，实配216（），%>%,同时，%，满足要求。将跨中截面的正弯矩钢筋216伸入支座作为支座负弯矩钢筋作用下的受压钢筋（），然后，再计算相应的受拉钢筋。支座：第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸，=0.0071×465=3.3mm<，说明富余，且达不到屈服，可近似取实配，%>%，同时%，，满足要求，有关规定见《混凝土规范》第11.3.6条，其他层梁的纵向钢筋计算见表25。表25框架梁纵向钢筋计算表层次截面实配钢筋3支座-47.48<04023680.790.44-44.92<04023480.790.44FD跨间36.840.0162660.35支座-49.40<04023831.000.35DB跨间23.500.0151660.261支座-57.33<0402444.40.790.44-42.38<04023280.790.44FD跨间46.300.023350.35支座-50.88<04023941.000.35DB跨间42.730.028310.30.266.2框架梁斜截面受剪承载力计算为了防止梁在弯曲屈服前破坏发生剪切破坏，截面设计时应按《抗震规范》第第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸6.2.4条式6.2.4—1对剪切设计值进行调整：式中——梁端剪力增大值，对三级框架取1.1；——梁的净跨，对第一层边缘；——梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；、——分别为梁左、右端顺时针和逆时针方向组合的弯矩设计值，由表20查得。对于边跨（FD）顺时针方向：=32.20KN·m=-56.50KN·m逆时针方向：＝-76.44KN·m=1.73KN·m计算时取顺时针和逆时针方向的较大者。＝32.20＋56.50＝88.70KN·m>76.44+1.73=78.17KN·m=1.2×（15.3＋0.5×3.9）×4.02/2=41.61KN考虑受剪承载力调整系数调整后的剪力设计值大于组合表中竖向荷载组合和与风荷载组合的剪力设计值，故按调整后的剪力设计值进行斜截面计算。根据《混凝土规范》第11.3.3条，考虑地震组合的框架梁，当跨高比第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸时，其受剪截面应符合下列要求：式中：——混凝土强度影响系数，当强度等级不超过C50时取＝1.0；当混凝土强度等级超过C80时取＝0.8，其间按线性内插法确定。由于,故其受剪界面尺寸满足要求梁中箍筋根据《混泥土规范》表11.3.6—2的要求，梁端加密区箍筋选用，加密区长度取800mm,箍筋选用HPB235（），则＝239.16KN>68.09KN满足要求。非加密区箍筋选用＝0.27％>故箍筋设置满足要求，各层梁配筋均按此法。7．框架柱抗震设计7.1剪跨比和轴压比验算框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果见表26所示，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。注意，表中、及N都不应考虑承载力抗震调整系数，还有表中的剪跨比也可取，此处，为柱净高，当时，取，当时，取。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表26框架柱剪跨比和轴压比验算柱号层次边柱540036519.133.0520.15168.374.49>20.060<0.9340036519.146.2229.19398.434.34>20.143<0.9150046519.177.7346.76645.093.57>20.145<0.9中柱540036519.134.2021.20220.344.42>20.079<0.9340036519.151.0033.99448.044.11>20.161<0.9150046519.190.1056.11731.743.45>20.165<0.97.2框架柱正截面承载力计算以第一层的中柱为例说明正截面承载力的计算过程，根据中柱内力组合表，将支座中心处的弯矩换算至支座边缘，并与柱端组合弯矩的调整值进行比较后，选出最不利内力进行计算。在框架结构设计中，为例体现“强柱弱梁”的原则，《抗震规范》第6.2.2条规定，一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者外，柱端组合的弯矩设计值应符合下列要求：式中——节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配；——节点左右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；——柱端弯矩增大系数，一级取1.4，二级取1.3，三级取1.1。而且一、二、三级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5、1.25、和1.15。第一层梁与中柱节点的梁端弯矩值由表20查得。左震75.41＋56.97＝132.38KN·m右震20.64+87.09＝107.73KN·m取第一层梁与中柱节点的柱端弯矩值由表22查得。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸左震57.27＋78.21＝135.48KN·m右震41.63＋63.00＝104.63KN·m梁端取左震，也应取左震故应取将与的差值按柱的弹性分析弯矩值之比进行分配给节点上下柱端：对底层柱柱底的弯矩设计值乘以相应的增大系数1.15根据中柱内力组合表22，选择最不利内力，并考虑上述各种调整及承载力抗震调整系数后，第一层中柱的柱顶及柱底的控制内力如下：柱顶截面①及相应的N②及相应的M③及相应的M柱底截面①及相应的N②及相应的M第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸③及相应的M截面采用对称配筋，混凝土采用C40（），，纵向钢筋选用HRB335级（），，横向箍筋选用HPB235级钢筋（），。具体的计算过程见表27。在表27中：；取偏心方向截面尺寸的和20mm中的较大值，；当时，取；；；（小偏心受压）（大偏心受压）（小偏心受压）式中——轴向压力对截面重心的偏心距；——附加偏心距；第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表27第一层中柱正截面受压承载力计算柱截面柱顶柱底68.785.8377.7213.27422.12688.84452.95729.955325*4700**5325*4700**500×465500×465500×465500×465162.98.46171.618.2139.5139.5139.5139.520202020182.928.46191.638.210.659.410.659.41.01.01.01.01.01.01.01.01.2142.0311.2041.76822257.8230.767.5437272.8445.7282.50.0950.1550.1020.164偏心性质大偏心大偏心大偏心大偏心<0<015.5<0选筋实配面积9419411.211.21第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸0.7/5.00.7/5.0——初始偏心距；——偏心受压构件的截面曲率修正系数；——构件长细比对偏心曲率的影响；——偏心距增大系数；——轴向压力作用点至受拉钢筋合力作用点的距离；——混凝土相对受压区高度。在表27中，柱的计算长度一栏带*号的是由于水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75％以上，故根据《混泥土规范》GB50010—2002第7.3.11规定按下列两个公式计算，并取其中最小值：式中、——柱的上下端节点交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值；——取、中的较小值；H——柱的高度。带**的柱的计算长度为根据《混凝土规范》表7.3.11—2计算得到的。其他各层柱的纵向钢筋计算结果见表28。7.3框架柱斜截面受剪承载力计算以第一层中柱为例进行计算，由框架柱正截面承载力可知，第一层中柱的柱顶和柱底的弯矩设计值分别为91.71KN·m和103.62KN·m。根据《抗震规范》第6.2.5条规定，一、二、三级框架柱组合的剪力设计值应按下列公式调整：式中、——分别为柱上、下端顺时针和逆时针截面组合的弯矩设计值；第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表28各层柱纵向钢筋计算表柱层次实配面积边柱6层21.29/42.643750400×3650.015<00.9515.75/55.193750400×3650.02<02～5层15.50/389.243800400×3650.14<01.579.46/485.743750400×3650.174<01层67.04/483.826263500×4650.109<01.219.52/595.204700500×4650.134<0中柱6层16.90/47.833750400×3650.017<00.9513.91/60.913750400×3650.022<02～5层49.40/366.333800400×3650.131<01.570.03/580.203750400×3650.208<01层77.72/452.955325500×4650.10215.51.2113.27/729.954700500×4650.164<0——柱的净高；——柱的受剪增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。则框架柱的剪力设计值为：故其受剪截面尺寸满足要求。根据《混凝土规范》第11.4.9条，框架柱斜截面受剪承载力应符合下列公式：第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸式中——框架柱的剪跨比，可取，此处为净高，当时，取，当时，取；——考虑地震作用组合的框架柱轴向压力设计值，当时，取。由，取。，取N=562.82KN，因此故采用构造配筋。柱端加密区的箍筋选用，。由表26可知第一层中柱的轴压比，根据《混凝土规范》表11.4.17查得柱箍筋加密区的箍筋最小配筋特征值，则最小体积配箍率为，满足要求。加密区长度上、下端分别为800mm和1500mm，非加密区还应满足，还应满足非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50%，故箍筋取。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸8．基础设计以①轴中柱下基础为例说明其设计方法。根据设计条件，粉细砂土层的地基承载力特征值为，埋深较深，故选用桩基础。混凝土采用C30级，钢筋选用HRB335级，由于本设计的框架为6层，且地基承载力特征值为，根据《基础规范》GB50007—2002表3.0.2规定，可不作地基变形验算。初步取桩径为D＝300mm，根据经验公式，单桩竖向极限承载力标准值的计算公式为：式中——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；——极限端阻力标准值；——桩端面积；——桩身周长；——按土层划分的各段桩长。取桩长为9m,计算ZK3/29.30处＝638.6KN8.1桩基竖向承载力设计值端承桩基和桩数不超过3根的非端承桩，其基桩竖向承载力设计值为式中、——分别为单桩总极限侧阻力和总极限端阻力标准值；、——分别为桩侧阻抗力分项系数桩侧阻抗分项系数，根据（参考文献《建筑地基基础》表8—15查得，经验公式法为＝1.75）第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸8.2桩根数的确定桩根数n的确定，应满足下列要求取式中F——轴向压力设计值；G——承台上土的重力。每根桩受力8.3桩基竖向承载力验算8.3.1荷载效应基本组合对承受轴心荷载的桩基础，其桩基承载力设计值R应符合下列要求：对承受偏心荷载的桩基础除应满足上式外，还应满足下式：式中、——分别为桩顶竖向压力，最大压力设计值；——建筑桩基础重要系数，一级取1.1，二级取1.0，三级取0.9，对于桩下单独基础应提高一级考虑0.9×191.94＝172.74KN<364.9KN满足要求。8.3.2地震作用效应组合根据地震震害调查结果，不论桩周土的类别如何其基础竖向抗震承载力均可提高25％，因此，对抗震设防区必须进行抗震验算的桩基础可按下列公式验算其桩基竖向承载力。受轴心荷载时受偏心荷载时，还应满足满足要求。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸8.4承台承载力计算8.4.1受弯计算柱下多桩承台弯矩的计算截面应取在柱边和承台高度变化处（杯口外侧或台阶边缘）并按下式计算：式中、——垂直于x轴和y轴方向计算截面处的弯矩设计值；、——垂直于y轴方向和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离；——扣除承台和承台上土的自重设计值之后桩竖向净反力设计值；当不考虑承台效应时，则为i桩竖向总反力设计值。8.4.2受冲切计算四桩承台受角桩冲切的承载力按下列公式计算：式中——角桩竖向净反力设计值；、——角桩冲切系数；、——角桩冲垮比，其值满足0.2～1.0、——从角桩内边缘至承台外边缘的距离；、——从承台底角桩内边缘引冲切线与承台顶面相交至角桩内边缘的水平距离；当柱或承台变阶处位于该线以内时，则取由柱边或变阶处与桩内侧边线为冲切锥体的锥线；——承台外边缘的有效高度。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸由图可知则满足要求。8.4.3受剪切计算柱下等厚承台斜截面受剪承载力，可按下列公式计算：第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸当时，；当时，。式中——斜截面的最大剪力设计值；——混凝土轴心抗压强度设计值；——承台计算截面处的计算宽度；——承台计算截面处的有效高度；——剪切系数；——计算截面的剪跨比，，，此处、为柱边（墙边）或承台变阶处至x、y方向计算一排桩的桩边水平距离，当时，取；当时，取满足0.3～3.0。满足要求。8.4.4基础配筋选（）。双向配筋。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸附录：建筑总说明一、设计依据：毕业设计所提供的设计要求。二、工程概况：框架结构、防火等级为三级、抗震设防烈度为七度、建筑总面积为3694.3平方米三、本工程室内±0.000现均确定。四、本工程图纸所注尺寸中：标高以米为单位，其余以毫米为单位。五、±0.000以上墙体做法：外墙250厚、内墙150厚，隔墙100厚，材料及做法见结构总说明。六、建筑总高度：19.500m。七、门窗：1、凡塑钢窗均采用壁厚1.2铝合金框料、蓝色玻璃、隐形纱窗。2、本工程木门为甲板门。八、落水管及雨水口：水落管材料采用直径为100PVC水落管。九、踏步做法：现浇钢筋混凝土楼梯踏步十、散水做法：水泥沙浆散水,宽900mm。十一、挑出墙面的雨篷构件，凡未特别注明者，其上部粉1：2水泥沙浆，并找1%挑水坡，其下部粉1：2水泥沙浆15厚刷白色106涂料，并做滴水线30宽。十二、山墙和泛水、内天沟做法均见详图，若无特别注明女儿墙内侧均粉1：2水泥砂浆20厚，两次成活，天沟内以C20细石混凝土找5%纵坡。十三、山墙为现浇C20混凝土压顶，当墙高在0.5米至1.5米范围内时应设置构造柱，若墙高超过1.5m，须由结构专业特别处理。十四、凡木料与砌体结构接触部位均应满涂防腐水柏油二度。十五、本设计图纸应同各相关专业图纸密切配合施工，如遇有矛盾处，请与设计部门联系解决，在为征得设计部门同意时，不得擅自修改设计图纸。十六、为保证本工程在装修饰面风格上的统一完整，所选内墙、外墙饰面材料须征得设计人员的同意后方可大面积施工。十七、凡本说明中未尽事宜，详件施工图纸及按照相关规范执行。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸结构设计总说明一．一般说明1．结构设计依据的主要现行设计及施工规范：（1）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）（2）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（3）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）（4）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（5）《建筑地基基础设计规范》（GB50002-2002）（6）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）（7）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）（8）《建筑设计防火规范》（JBJ16-87）（9）《房屋建筑学》2．本工程为六层框架结构，建筑总高度为19.500米，按抗震设防烈度7度设防，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。建筑物重要性为乙类。框架抗震等级为三级，结构安全等级为二级，结构正常使用年限为50年。3．本工程之K0.000相当于绝对标高0.150米，4．图纸中标高以米计，尺寸以毫米计。5．本工程采用中国建科院PKPM系列设计软件2002年9月版的TAT-8及JCCAD模块进行辅助设计。6．本工程基本风压按0.65采用，地面粗糙度为C类。7．建筑物的耐火等级为二级。8．混凝土结构所处环境类别：0.00以下为二（a）类环境，0.00以下为一类环境。9．本工程主要楼面屋面设计活载标准值：部位活载标准值（）部位活载标准值（）餐厅2..0门厅2.0卫生间2.0卧室2.0楼梯2.5厨房2.0第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸二.地基，基础：1．本工程基础设计依据毕业设计要求提供岩土工程勘察报告。2．本工程场地类型为中软型场地土，场地类别为III类，场地岩土层简要概述如下：第一层为人工填土，厚1.0米第二层为粉土夹粉质粘土，厚1.2米，fak=60Kpa第三层为粉细砂，厚1.7米，fak=110Kpa第四层为淤泥质粉质粘土夹粉砂，厚2.6米，fak=80Kpa第五层为粉沙砂，厚7.3米，fak=145Kpa第六层为卵石层3．本工程基础设计等级为乙级，采用柱下桩基础，以第五层为本工程持力层，地基承载力特征值fak=145Kpa,基础详细设计施工说明见基础平面图附注说明。4．钢筋混凝土基础采用C30混凝土，HRB335（）级钢筋，基础下面作C15混凝土垫层100厚，其每侧比基础承台外边缘各加宽100。三.钢筋混凝土构件部分1．混凝土等级：梁为C30，柱为C40。2．钢筋强度等级设计值：HPB235（）为f=210N/mm²；HRB335（）为f=300N/mm²。3．纵向受拉钢筋的锚固长度la若无特殊注明，均按以下要求执行：其中LaE=La钢筋类型混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40HPB23（Ф）37d31d27d24d22d20dHRB335（Ф）39d33d30d27d25d注：当HPB335级钢筋直径>25毫米时钢筋锚固长度乘以修正系数1.1，任何情况下钢筋锚固长度不应少于2504．钢筋连接：（1）图中除特别注明和直径>22毫米的钢筋应采用焊接。（2）采用焊接时，应按施工图和现行规范要求及构件钢筋接头位置，采用闪光对焊，气压焊，电渣压力焊，电弧搭接焊等焊接方式。（3）钢筋搭接焊缝长度除图中特别注明外，单面焊不少于10d，双面焊不少于5d.第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸（1）电弧搭接焊：HPB235级钢筋采用E43焊条，HRB335级钢筋采用E50焊条。（2）纵向受拉钢筋的绑扎搭接接头面积百分率不大于25%时最小搭接长度按下表，但不应小于300钢筋类型混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40HPB235（Ф）45d37d32d29d26d24dHRB335（Ф）46d40d36d33d30d注：纵向受拉钢筋的搭接接头面积百分率大于25%，但不大于50%时按表中数值乘以1.2取用。同一连接区段内纵向受力钢筋接头面积的允许百分表接头形式接头面积允许百分率%受拉区受压区绑扎搭接接头梁，板柱宜〈50宜〈25宜〈50焊接接头应〈50不限注：同一连接区段，绑扎搭接接头为1.30倍的搭接长度，焊接接头为35d且不小于500mm⑺接头位置：梁上（下）部钢筋不得在支座（跨中）处接头，柱应在柱端加密区以外部位接头，梁柱主筋搭接范围内箍筋应加密。5．柱的有关要求及构造详图详柱表。6．梁的构造要求详图例，梁平面整体表示法的制图规则详《00G101》。7．现浇板⑴、板中通长钢筋采用搭接时应在受力较小处搭接，板面钢筋在跨中1/3范围内搭接，板底在支座处1/3范围内搭接。⑵、板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度La不应小于5d。⑶、板边支座负筋应按受拉钢筋锚雇在梁内，柱内或钢筋混凝土内。⑷、全部双向板底筋，短向筋在下，长向筋在上，板内分布筋，除图中特别注明外均为Ф6＠200。⑸、除图中特别注明者外，楼板开洞小于250mm第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸，板内钢筋从洞边绕过，不另设置附加钢筋。8．混凝土构件受力主筋混凝土净保护层厚度室外地面以下室外地面以上基础板梁柱C25C20C25-C45C20C25-C45C20C25-C4540201530253030注：表中基础系指室外地面以下所有构件。9．钢筋混凝土构件施工要求部位最大水灰比最小水泥用量最低混凝土强度最大氯离子含量（%）最大碱含量（kg/m3）K0.000以下0.65225C251.0不限制K0.000以上0.60250C200.303.0四、其他1．走廊砖砌栏板除注明外，顶部设置钢筋混凝土压顶，截面b×120（b为栏板墙厚配2Ф8纵筋。分布筋Ф6@200。挑梁端部设b×120构造柱（b为栏板墙厚）。主筋4Ф10，箍筋Ф6@200，立柱中间设2Ф6@500锚筋，每端伸入墙内700。2．当楼板面层小于30mm时，结构所注板面标高与建筑标高相同。3．屋面按建筑所示方向建筑找坡。4．预埋件及预留孔详见建筑、水电专业图纸。5．避雷针；连接部位详见电施。6．结构施工过程中应与有关专业密切配合，若发现有碰撞或遗漏等问题请及时同设计人联系研究解决。7．未尽事宜以现行设计及施工规范为准。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸翻译：高含砂水流的特性学生：吴高进城市建设学院土木工程专业指导老师：吴峻长江大学城市建设学院[概要]微观上和宏观上高含砂水流的性质是经过动力学理论对不同浓度无粘结性的沉积物颗粒的试验研究得到的。通过微观颗粒流速的分布函数推导出宏观变量。例如：颗粒的平均速度、颗粒的波动速率、单位体积内的颗粒数目等都在被讨论中。对微观特征的分析表明，流速密度分布函数最集中的峰值随平均浓度的升高而降低，直到接近一个临界值。一项研究表明，流速特征的影响线很接近颗粒浓度，但是，标准偏差起有效作用对给定的颗粒浓度，和随底部的相对误差的增加成增加趋势，当大于临界值时，从宏观的特征推导表面变化会对颗粒的平均流速、颗粒波动速率和颗粒浓度外形曲线产生影响。[关键词]沉积物、宏观、动力学、颗粒波动速率序言众所周知，高浓度含砂水流的流动特征往往不同于普通低浓度挟砂水流，两种研究通常用于普通的挟砂水流，接下来研究宏观水流特征的研究方法。但是，不能解释颗粒之间的相互作用。描述它们之间的相互影响是通过两个无粘结性泥土颗粒相互碰撞的特征，可以为微观和宏观特征做资料准备。尽管动力学研究几乎可以描述低挟砂水流，并且可以扩大到模型以外的更大区域。这个报告是用动力学实验来研究高含砂水流的特征的。例如：颗粒的平均流速、颗粒的波动速率和单位体积的颗粒含量，从而推导出颗粒速率分布函数。本文也提出从低浓度水流为主的流动到高浓度水流的固体为主的流动过渡分析机理。高含砂水流动力学理论对单独固体颗粒的运动描述，用波尔兹曼方程式（1）其中：f表示颗粒速率函数t表示时间vi表示颗粒随机速率xi表示空间位置第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸Fi表示单位体积内颗粒所受的外部压力，包括重力和外围流体（方程式右边的部分）对被实验颗粒的影响。一旦f确定，那么所有与颗粒运动有联系的参数将随之确定下来，无论是在低浓度或高浓度。例如：颗粒数量是（2）比重（3）这里m表示物质中单个颗粒的质量。颗粒的平均速率为（4）颗粒的速率差是（5）颗粒速率波动的平均方差是（6）微观特征颗粒速率分布函数是一个很重要的微观特征，由此也许可以确定其他所有的宏观特征。尽管他与方程式（1）相矛盾，也许忽视了低浓度水流的平衡条件，但它对高含砂水流的影响是有意义的，因此不能忽略。高浓度水流颗粒速率分布函数f与低浓度水流颗粒分布函数之间的关系（这里颗粒单位体积的浓度小于0.005）(7)其中表示拉格朗日实验模型与WangandNi的一致。（8）其中；；；第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸；；Michalik的实验结果通常用来检验现行的理论，这项试验常被企业家用于工业生产内径为的管线。高含砂水流考虑了固液混合体中砂粒的代表直径为，比重，水的比重为。颗粒竖向平均浓度范围在0.15~0.54之间，温度在15~20范围内，在给定的直径和温度时，相对应的颗粒雷诺数为R=，角速度。（9）为了求解方程式（7），假设边界条件为（10）其中表示基本参考水准的颗粒速率分布函数；表示单位体积的颗粒数目；表示在基本参考水准条件下的标准偏差；表示基本参考水准条件下的平均速率。讨论的结果达成一致，把L=3，时作为参考水准。当时，计算结果显示在图1和图2中。图1中比重概率函数等式为目的是为了显示颗粒速率分布函数与颗粒浓度或者是垂直高度的变化关系。为了方便起见，两个参数被引用，一个是无量纲的与速率最大值想一致的比重概率分布函数，另一个是比重概率的标准偏差。图1和图2中出现的仅仅是一部分给出颗粒浓度的计算结果。在=0.1，0.5和0.9三种垂直位置。颗粒的平均浓度值=0.15，0.27，0.42和0.54被考虑，用以控制实验条件。图3指出颗粒平均浓度对速率特征值从基点向垂直方向的增长的影响没有多大作用。然而颗粒平均浓度对标准偏差第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸的影响却有很大意义。图4证明，对任何给定在基点以上的值对的功效也许是一致的。首先使在0.3以下，接着让在0.3和0.4之间，然后使大于0.4。在第一阶段标准偏差随颗粒浓度的增加而逐渐下降；再第二阶段基本保持恒定，第三阶段突然下降。总之，颗粒的相互作用可能是摩擦，离散或者是碰撞。如颗粒的碰撞作用是有显著作用的；时离散和碰撞是造成颗粒更小偏差的原因。因此，颗粒平均速率，颗粒波动速率和颗粒模拟浓度的改变是解释为什么低浓度和高浓度含砂水流平均颗粒浓度的临界值发生在0.3和0.4附近的原因，这些与微观分析所得到的结论是一致的。极限值在0.3和0.4之间，也许这种测试结论是从未想到的。宏观特征图5中显示颗粒平均速率偏差和颗粒波动速率与颗粒浓度的关系轮廓。通常低浓度颗粒平均速率轮廓线的产生是在低于0.4，在更高的浓度下颗粒平均速率同样会增加，因为颗粒间相互影响的概率也随之增加，在这样的环境下颗粒在垂直方向上最大平均速率出现的地点也会随之升高。普通偏差可以从颗粒波动速率轮廓线上观测到，颗粒波动速率在小于0.3时随着平均浓度的增加而逐渐上升；在0.3和0.4之间时近似的保持定值；然后大于0.4时又戏剧性地上升。高含砂水流波动速率的临界值比较接近颗粒速率分布函数。颗粒轮廓线可以有公式（7）积分得到（11）也可以用下面的形式表示（12）这里单位体积的颗粒数量是预计颗粒浓度轮廓线如图6所示，他非常接近Michalik所做的实验测得的结果。从图6中看颗粒浓度在竖向与颗粒平均浓度的增长线相接近。与低含砂水流相比，高含砂水流的轮廓线具有典型的反常现象。结论运用动力学理论系统地分析了高含砂水流的微观特征是较少见的。下面的实验结论大体上会让你对高含砂水流产生兴趣：1.速率第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸特征与比重概率分布函数的峰值对平均浓度的影响没有多大意义，但是在基点以上随竖向值的增长而增加。2.标准偏差基本被平均颗粒浓度控制，在任何给定的竖向方位的水流深度上偏差随颗粒平均浓度分为三个阶段和两个颗粒浓度临界值，当颗粒浓度较小时，在临界值以下（）随颗粒浓度的上升而逐渐下降，当颗粒浓度在临界值以上时戏剧性的随浓度的上升而下降，在两个临界值之间接近一个恒定值。3．考虑推导出的宏观特征，当颗粒浓度足够大以至于超过临界值而成为高含砂水流时颗粒竖向浓度，颗粒波动速率，颗粒浓度的改变会出现反常现象。答谢：中国国家自然科学研究所所提供的资助，同时也感谢牛津大学的JohnSwire和Sons注释：下面这些符号在本文中用到a表示参考水准面表示综合性的摩擦系数表示竖向平均颗粒浓度D表示颗粒直径表示颗粒样品直径表示单位质量颗粒表面的分力（i=1、2、3）表示高浓度水流的颗粒浓度速率分布函数表示基本面时的颗粒速率分布函数表示低浓度水流时的颗粒速率分布函数表示重力加速度表示水流深度表示颗粒浓度的影响折算系数第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸表示颗粒质量表示高含砂水流单位体积的颗粒数目表示基准面时单位体积的颗粒数目表示单位体积的颗粒数目表示参考水准面时单位体积的颗粒数目表示指数比重概率分布函数表示颗粒雷诺数表示时间表示剪切速率表示颗粒速率平方平均数表示颗粒平均速率表示颗粒速率平方平均值表示颗粒波动速率第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸等截面梁的数字评价法[摘要]用常规方法计算出等截面梁在横向自由摆动时的双曲正弦和余弦函数的方程式，这些函数的指数增长没有限制表格中给出的自然频率和常规方法对数字评价是有效的超过了16位数，数字计算机将会把浮点数四舍五入。同样，发现普通梁模型的函数不适合结构动力学手册的数字评估。在这篇论文中，这些函数将会被重新考虑不同的表达形式，用新的方程式，一种能够准确计算出至少100种模型的方程式Mike’sArbitraryPrecisionMath一个任意精度的数学程序库，用来验证它的准确性。[核心词]梁振动挠度数字分析评价序言为了获得解决雷利—利兹分析法或Galerkin静荷挠度、屈曲或振动问题的近似解，工程师们经常使用均布梁的标准模型。例如：TangYoung和Felgar把横向自由振动的等截面梁在各种极端条件下的自然频率和常规形式制成表格。T.Chang和R.CraigJr的一篇论文指出Yong-Felgar(Y—F)模型只能精确15种形式。对两端固定、两端活动和一端固定一端活动这三种形式的梁T.Chang和R.CraigJr（C—C）制出的表格形式超过了16种。对于比16种模型更高的情况下，如果能从梁的特征方程中计算出模型数据并在数字分析中能用C—C和Y—F表示梁的方程的话，他将发现在附近的结果是不精确的。这种误差的产生是由于：（1）浮点数学的误差；（2）C—C和Y—给出的计算方程并不是计算这些模型的恰当形式。需要指出的是：C—C提出的方程仅能在他们文中与数据列表一起使用，否则，在附近其结果便不精确。在本文中Y—F方程的形式被重新安排并用不同的形式表示出来。利用这些新方程，我们可以准确的评价梁的模型，至少可以达到100种类型，数字结果的准确性已用MAPM证实过。对于任何期望水平的精度的浮点计算能形成一个任意精度的数据库。需要指出的是，这里也有经济实用的任意精度的数据库。如Mathematica和Matlab。但是，这些数学软件十分昂贵，而且这些软件使用的语言与工程中应用普通程序语言（如FORTAN和C/C++）不相同。梁模型等截面梁在横向自由振动时的常规模型方程式用下面的方程表示（1）第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸和满足梁端到边界条件的一致。在公式（1）中，表示沿梁轴线的侧向挠度其中表示弹性模量，表示单位长度质量，转动惯性矩，自然角速度，沿轴向坐标，L为梁的长度。。方程式（1）的解几乎对所有结构动力学书是有用的。现行的Y—Y和C—C都在其中。注意：Y—F的所有普通解答形式都在现的结构动力学书中。两端固定的梁在的第次中Y—F把写作（2）而C—C却表达为（3）其中的特征方程为（4）（5）两端铰接的梁Y—F把写作（6）C—C把写作（7）其中：和与两段固定的梁相同一端固定一端铰接的梁第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸Y—F把写作（8）C—C则把写作（9）特征函数是（10）（11）注意方程式（3）、（7）和（9）中的指数函数把公式（2）、（6）、（8）式中的cosh和sinh代换了当用在方程式（3）、（7）和（9）中时、和，C—C的表格数据是很重要的。不能被取代，要不然，结果就不精确，原因是很接近与1。当这两个很接近的数字在一起时就失去了结果的准确性。和1相减浮点运算将失去准确性。如果有人既不用Y—F方程式，也不用C—C的方程式而求出特征方程的值，那么，他将会发现结果的准确性是接近X=L。这种预料的事实在Y—F和C—C的方程式中没有适当的形式表示。在这次研究中发现一种用Y—F方程式的变换形式来准确描述结果，这些精确结果与那些获得任意精度的数学程序MAPA相比得到确认。为了显示方程（9）中的的反向误差，特意用代替结果用双精度操作和MAPA计算第12种模型。两种计算结果的比较在图1中。更精确的是，仅当在0.8到1之间被显示出来。从图中可以明显看出在截面用双精度法计算的结果不准确。它的收敛值为－2，而双精度法是－1.0两曲线在截面处的值也有分歧。比如表1中所示，该表明显的看出是其重合处。因此需要指出的是用MAPA计算梁模型时，双截面用于查找底部的特征方程被定义为方程（10），而容许值是。从双精度中可以发现，最小容许值被认为是这b被定义为头文件。同样如表1，表2中列出的数据每列对应Y-F形式是用双精度法和MAPA法算得的数字值。表2中显示用MAPA计算的的值为1，然而用双精度法则是0。表1和表2明显的指出了Y—F和C－C方程的缺点。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸重新安排梁方程从本研究中可以发现通过重新安排各列的Y－F方程，我们可以有效的清除接近平衡项，并能计算更高精度的模型，该重新安排梁方程给出如下两端固定的梁（12）两端铰接的梁（13）一端固定一端铰接的梁（14）第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸这些梁方程是各自将（2）、（6）、（8）中的用（5）和（11）代替，并重新安排梁方程。方程（12）、（13）和（14）仅需知道，对于头10种模型，的值可能被用到。对于高于10的模型（不包括16）的的值，用以下的方程式计算如下：两端固定和两端铰接的梁（15）一端固定和一端铰接的梁（16）在两个方程中取3.14159265358979324。高于100种模式的结果的准确性用MAPA得到验证。为理解为何该方程的解比Y－F和C－C方程得解更好。方程（14）用于估算相同模型相同荷载作用下表格1和表格2的估算值是使被代替，方程（14）即可写成(17)在方程（17）中的数据均在表格3中，同样，相应的表格也被MAPA数据库包含。方程（17）计算出的结果十分精确，因为它们不是在近似的条件下得出的结果。结束语计算两端固定、两端铰接、一段固定一段自由的梁的方程式的基本方程是C－C超过16种模型。对于高于16种模型，既不能用任意数字库又不能用重新整理的梁的方程来求解，的精确的结果超过了100种模型。Y－F的梁的方程式是结构力学书中最普遍的形式，然而，在这篇文章中这些方程包含近似形式但不用在数字评价中。第86页（共86页） 毕业设计（论文）专用纸致谢初入大学校园的情景历历在目，转眼间却即将毕业离校。回首大学四年，突然发觉自己成熟了许多，也在不知不觉中爱上了自己的专业，不像刚入校时的彷徨与迷茫。如今毕业设计终告一段落，从选题直至最终定稿，都在吴峻老师和周纲老师的悉心指导下完成的。孔祥国老师和汤小凝老师也为我提出了一些宝贵的意见和建议，他们严谨求实的治学方法和诲人不倦的教学态度给我留下了深刻的印象，我学到的不仅是结构设计，更多的是为人处事。在此向周老师和吴老师致以深深的敬意和诚挚的感谢！在整个设计过程中，还得到了王世英、徐健、王涛等同学协助，为将来工作中的团队合作打下基础，在此表示感谢！四年的学习与生活不过是弹指一挥间，但这四年又是人生最关键的四年。这段时间的所见所闻，所思所想，所学所用，将对我今后的求学和工作生涯产生深远的影响。第86页（共86页）'