中学教学楼土木工程结构方向毕业设计计算书

'设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书摘要本建筑为中学教学楼，建筑面积为4711.5，位于潞西县主干道的西北角，耐久年限为50年，结构按8度设防设计，结构类型为框架结构，墙体为空心粘土砌块。本建筑分区比较合理，采光较好。建筑各层层高均为3.6m,建筑总高19.65m，屋面为上人屋面，女儿墙高1.2m，该建筑正门设在东面，东、南面各设一个辅助出口；该建筑共设有四部楼梯，满足疏散人流的要求。在框架结构计算时，按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小。在整个计算过程中对梁的弯矩进行了调幅。接着进行了内力组合，基础设计。对建筑中出现的墙体均直接放在梁上，墙、板的重量传给梁，梁再传给柱，传力路线明确。结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素确定，该框架结构，高度<30m，地处抗震设防烈度为8度的地区，因此该框架为二级抗震等级。关键词：教学楼；建筑设计；结构设计；框架结构；第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书ABSTRACTThisbuildingistheteachingbuildingofthesomehighschool,,buildingareafor4711m2s,locatethesomecitynorthwestofthemaintrunkhighway,theenduringtimelimitis50years,thestructurepresses8degreestoestablishtodefendthedesign,thestructuretypeistheframestructure,thewallbodyforaddtoannoytheconcretepiece.Thisbuildingdividetheareamorereasonable,adoptthelightbetter.Constructthepillarnetsizeis2.4msand6mseslengthways,thefloorisrestfor3.6meachbuilt-uphighallconstructthetotalandhigh19.65msforthe3.6ms,thehousefacefornotlastperson"shouseface,thehigh1.2msofparapetshouldconstructthecenterdoortoestablishtofaceinthesouth,theeast,westfaceeachestablishanassistanceexit;Shouldconstructtoestablishfourstairsestotally,satisfytherequestthatdisperseperson"sflow.Attheframestructurecompute,thebreezelotuscarriestoadopttheDvaluemethodcalculation,theadoptioncurvedallotmentmethodcarriesontheallotmenttotheframe,carryingontheratetothecurvedofthebeamincomputeprocess,carryingontofoldtoreducetothestalkdintofthepillar.Combineinsidethedint,foundationthedesignalladoptsthepkpmtocarryonthedesigncalculation.Puttothewallbodyappearinthebuildingallanddirectlyonthebeam,thewall,theknotholeweightpassesthebeam,thebeampassesagainthepillar,spreadingthedintrouteexplicit.Theanti-earthquakegradeofthestructurecanaccordingtofactor,theframe"sstructures,suchasstructuretype,earthquakeintensityandthehouseheight...etc.,height<30ms,ananti-earthquakeestablishestodefendtheearthquakeintensityas8degreesLUxistateregion,sothatframeshakesthegradeforthex-ratedanti-.Keyword:Teachingbuilding;Buildingdesign;Thestructuredesign;Framestructure;第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书毕业设计1、建筑设计1.1工程概况设计题目：潞西县18班中学教学楼地点：云南省潞西县设计要求：功能：教室，教师休息室，办公室等1.2设计原始资料（一）气象资料潞西县自然条件及气候条件：年平均温度25℃最热月平均气温31.6℃最高气温35℃最冷月平均气温15℃最低气温0℃土壤冻结最大深度24cm年平均降雨量869.9cm日最大降雨量213.0cm相对湿度平均71%（冬季61%，夏季70%）主导风向全年主导风向为偏东风平均风速3m/s最大风速19.3m/s基本风压值0.3KN/m2夏季平均风速折算成距地面2m处数值：2.1m/s基本雪压0.35KN/m2（二）其他条件抗震设防烈度8度，第二组，设计地震基本加速度值为0.2g建筑类别乙类设计使用年限50年框架安全等级Ⅱ级结构重要性系数1.0第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书环境类别地面以上Ⅰ类设计依据潞西县规划局建筑红线图及规划设计要点建筑范围内的工程地质勘察报告抗震设计规范建筑防火规范等（三）基本地形及地质水文资料（1）气候：具有大陆性气候特点，属温带气候，四季分明，雨量充沛。（2）气象要素：年平均温度14摄氏度左右，最热月为七月，月平均27摄氏度左右，最冷月为一月，月平均-4.1摄氏度。日极端最高温度40.6摄氏度，日极端最低-22.6摄氏度；年平均结冰期为2个月，从12月到次年的2月；年最大降雪量30-50厘米；年平均降雨量848.1毫米，年最大降雨量1434.4毫米，一日最大降雨量180.0毫米，一小时最大降雨量75.7毫米。年降雨量以7-8月最多，占全年的60%。（3）工程地质：对建筑物有较大影响的是第四纪地层，本工程地质条件能满足一般建筑物的要求。粘土、亚粘土地基承载力R=1.2-1.5kg/强风化片麻岩地基承载力R=2.5-3kg/本工程地基土体的平均容重取18.4kg/；粘土的孔隙比及液性指数均大于0.85；地基承载力标准值取197KN/。（4）水文地质：本地区地下水靠天然降水补给，地下水由东、东南向西、西北方向流动，与地形坡度一致。（5）地震工程地质：地质运动以断裂运动为主，褶皱运动为辅，断层裂缝较多，老的断层有三条：峄山断层、张范断层、花石沟断层。在断层内有活动迹象，地壳运动比较活跃，尤其是花石沟断层比较明显，裂隙地面可见。根据有关方面分析，国家地震局和省地质局确定为8度设防区。1.3建筑概况1.3.1建筑平面第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书本设计是教学楼，应根据建筑使用性质、建设规模与标准的不同，确定各类用房。一般由办公用房、公共用房和服务用房等组成。办公楼内各种房间的具体设置、层次和位置，应根据使用要求和具体条件确定。办公建筑应根据使用要求，结合基地面积、结构选型等情况按建筑模数确定开间和进深，并为今后改造和灵活分隔创造条件。（1）房间使用面积、形状、大小的确定一个房间使用面积基本包括：家具、设备所占的面积；人们使用家具、设备所占活动面积；以及行走、交通所需的面积。本设计中教室开间取8.7m,进深取6.6m。（2）门窗大小及位置的确定教室门洞口宽不应小于1000mm，高不应低于2m，根据人流的多少和搬进房间设备的大小取门宽为1000mm，开启方向朝房间内侧；厕所的门宽可适当的减小取为800mm，大厅的门采用两个双扇双向弹簧门。（3）窗的大小及位置的确定房间中窗的大小和位置的确定，主要是考虑到室内采光和通风的要求。本次设计中，教室的窗户，考虑《规范》要求窗地比≥1：6，窗宽取为3000mm，高度取为1500mm。（4）交通联系部分的平面设计总则：交通联系部分的设计不仅要考虑保证使用便利和安全疏散的要求，而且还要考虑其对造价和平面组合设计的影响。平面设计中对交通联系部分作以下要求：①通路线简洁明确，以利于联系通行方便；②宽度合理，人流畅通，以利于紧急疏散安全迅速；③应满足一定的采光和通风要求；④交通面积力求节省，同时兼顾空间造型的处理等。水平交通联系部分――走廊走廊是连结各个房间、楼梯和门厅等各部分，以解决建筑中水平联系和疏散问题。走廊的宽度应符合人流通畅和防火要求，通常单股人流的通行宽度约为550－600mm。在通行人数较多的公共建筑中，应按其使用特点、平面组合要求、通过人流的多少及调查分析或参考设计资料确定走廊的宽度。设计楼梯时，还应使其符合《建筑设计防火规范》、《民用建筑设计通则》和其他有关单项建筑设计规范的规定。考虑防火要求，多层建筑应设封闭楼梯间，且应靠外墙设置，能直接天然采光和自然通风，楼梯的门是可以阻挡烟气入侵的双向弹簧门。考虑结构楼梯平面形式的选用，主要依据其使用性质和重要程度来决定。坡度和踏步尺寸：民用建筑舒适的坡度范围是26°－35°，踏步尺寸可用以下公式计算b+h=450mmb+2h=600mm-620mm其中b为踏步宽，h为踏步高。《建筑设计防火规范》建议建筑适宜的踏步尺寸为b=250mm-300mmh=150mm-175mm《建筑楼梯模数协调标准》GBJ101-87规定踏高不宜大于210mm，小于140mm第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书，各级踏高应该相同，踏宽可采用220、240、260、280、300、320等，亦可采用250mm。本设计选取现浇板板式楼梯。作为主要交通用的楼梯梯段净宽应根据楼梯使用过程中人流股数确定，一般按每股人流宽度0.55m+0～0.15m计算，并不应少于两股人流。楼梯平台部位的净高不应小于2m，楼梯梯段部位的净高不应小于2.2m楼梯梯段净高为自踏步前缘线量至直上方凸出物下缘间的铅垂高度。楼梯坡度的选择要从攀登效率，、节省空间、便于人流疏散等方面考虑。因而本建筑楼梯踏步高度选用150mm,踏面选用280mm。楼梯坡度小于30%。楼梯扶手的确定楼梯的扶手应坚固适用，且在两侧都设有扶手。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。考虑到放火疏散，两个楼梯间距<60m。楼梯门宽度>楼梯宽。大于五层要作成封闭楼梯间。按《规范》要求，双面布房且大于40m的走道的最小净宽为1.8m，考虑到柱截面尺寸和基础布置，适当放大取走道宽2.4m，净宽2.2m，可让三人并行通过。1.3.2建筑立面建筑立面是表示房屋四周的外部形象。立面设计的任务是恰当确定立面中各组成部分和构件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面。建筑立面设计是一个由粗到细的过程，主要要从以下几点入手：①尺度和比例。立面组成部分的尺度要正确，比例要协调；②节奏和虚实。节奏感可以通过门窗的排列组合、墙面构件的划分表现；虚实对比则通过形体的凹凸光影效果实现；③材料质感和色彩配置；④细部处理。如檐口和入口处理等。考虑设计的是教学楼，立面尽量简洁，采用横向分隔条装饰。紧密结合了房屋内部空间组合的平剖关系，绘制整个立面的基本轮廓，同时考虑了工程技术和施工工艺的限制，着重分析了各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑顶层等进一步作重点及细部处理。（一）.追求尺度正确和比例协调在建筑设计图集中查找相应部位的尺度，如踏步高取150mm，楼梯栏杆高900mm，以满足人们生活习惯和安全的需要。在建筑物的突出部分也尽量使比例协调，满足人们的视觉习惯以及结构上的要求。（二）.考虑材料质感和色彩配置第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书在里面轮廓的比例关系、门窗排列、构件组合以及墙面划分基本确定的基础上，较为合理地对材料质感和色彩进行了选择和配置，以使建筑立面进一步取得丰富和生动的效果。彩色的玻璃幕墙，让人感觉明快、清新，且易于清洗和维护。使整个建筑与周围环境相互融合。（三）.注重细部处理突出建筑物立面中的重点，既是建筑造型的设计手法，也是房屋使用功能的需要。建筑物的主要出入口部分，是人们经常经过和接触的地方，在使用上要求地位明显，易于找到。1.3.3建筑剖面剖面图旨在反映建筑物在垂直方向上各部分的组合关系，其主要任务是确定建筑物各部分应有的高度，建筑层数及建筑空间的组合关系。1）房间高度的确定：房间高度可用层高或净高表示。净高为室内地面至顶棚或其他屋顶构件底面的距离；层高为净高加建筑结构高度（如梁板高度）。房间净高受使用性质、采光和通风要求、结构类型、设备设置、室内空间比例等诸多因素的影响。本设计取房间层高为3.6m。1.3.4采光、通风设计教学楼在各墙面都设有大面积的窗户，在尽量采用自然采光和通风的基础上，辅以人工作法。1.3.5抗震设计本工程的抗震设防类别为乙类。为二级框架。1.3.6建筑防火设计外墙面采用耐火极限不低于1小时的非燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外沿设置不低于80cm的实体群墙或在玻璃幕墙内侧每层设自动喷水保护，其喷头间距不宜大于2m。疏散楼梯是安全疏散道路中一个主要组成部分，应设明显指示标志，并宜布置在易于寻找的位置。但电梯不能作为疏散楼梯用。疏散楼梯的多少，可按宽度指标结合疏散路线的距离及安全出口的数目确定。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书根据《高层建筑防火规范》，首先楼梯的布置及大小要满足发生火灾时人流紧急疏散的要求。建筑结构自身的防火保护：在结构外表面喷涂防火材料，以保证建筑结构的强度降低速度不是太快，以达到防火要求。建筑物内部配备完善的消防设施，本设计主要配置消防螺栓。1.3.7建筑材料梁、板、柱及基础混凝土均采用C30，墙体的砌块使用粘土空心砌块，其容重为18kN/m3。1.4建筑构造作法1.4.1屋面：1.高分子或高聚物改性沥青柔性卷材一层2.40厚C20细石混凝土内配直径为4的双向钢筋，中距2003.70厚水泥沥青珍珠岩防水珍珠预制块或保温层4.沥青玛谛脂回改性涂料隔汽层5.20厚1：3水泥沙浆找平层，捣制或预制钢筋混凝土层面板6.20板底抹灰7.刷乳胶漆一道1.4.2楼面：水磨石楼面1.乳胶漆粉刷一层2.15厚1：2白水泥白石子（或掺有色石子）磨光打蜡3.20厚1：3水泥砂浆找平层4.100厚现浇钢筋混凝土楼板楼面(带防水层,用于卫生间和洗手间地面)详见苏.J950110/3乳胶漆粉刷一层5厚1：1水泥细石沙浆结合层15厚1：3水泥砂浆找平层30厚C20细石混凝土层用聚氨酯三遍涂膜防水层，厚1.5-1.8第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书或水乳型橡胶沥青防水涂料一布（无纺布）四涂防水层，厚1.8-2.0mm，四周卷起150高20厚1：3水泥砂浆找平层，四周抹小八字角浇注钢筋混凝土楼板备注：防水层周边卷起高150，所在楼面与墙面、竖管转角处均加300宽一布一涂1.4.3地面：15厚1：2水泥白石子（或掺有色石子）磨光打蜡20厚1：3水泥砂浆找平层60厚C10混凝土100厚碎石或碎砖夯实素土夯实1.4.4内墙面：乳胶漆墙面5厚1：0.3：3水泥石灰膏砂浆粉面压实抹光12厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底备注：1.混凝土墙刷素水泥浆一道内掺入重3-5%的107胶2.墙刷一道107胶水泥浆配比：107胶：水泥：水=1：1：4用6-8厚1：1：6水泥石灰加气砂轻质砂浆涂刷及填补在砌块上1.4.5外墙面：乳胶漆墙面5厚1：0.3：3水泥石灰膏砂浆粉面压实抹光12厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底备注：1.混凝土墙刷素水泥浆一道内掺入重3-5%的107胶2.硅酸盐加气混凝土墙刷一道107胶水泥浆配比：107胶：水泥：水=1：1：4用6-8厚1：1：6水泥石灰加气砂轻质砂浆涂刷及填补在砌块上1.4.6大理石踢脚：稀水泥浆擦缝，10~20厚大理石板2、20厚1:2水泥砂浆灌缝第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书1.4.7散水：混凝土水泥沙浆面散水（带垫层）15厚1：2水泥砂浆抹面，压实抹光60厚C15混凝土，上撒1：1水泥砂子压实抹光120厚碎石或碎砖垫层素土夯实，向外坡4%1.4.8砂浆防潮层：1.20厚1：2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.06标高处2.20厚1：2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在-0.045标高处2.结构设计2.1设计资料2.1.1工程概况工程名称：潞西县18班中学教学楼工程规模：主体5层；结构类型：框架结构；工程环境：本地区抗震设防等级为8度，第二组别，设计基本地震加速度值为0.20g；场地土类别：Ⅱ类；本工程抗震设防标准为8度；乙类建筑。地面粗糙度：B类现浇钢筋混凝土框架抗震等级：二级结构重要性系数：二级环境类别：地面以上Ⅰ类，基础为二（a）设计使用年限：50年设计质料⑴、建设地点：潞西县。⑵、工程名称：18班中学教学楼⑶、建筑面积：4711.5。⑷、基本风压：0.3KN/m2，基本雪压：0.35KN/m2。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书⑸、地面粗糙类型：B类。⑹、抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度值为0.2g。⑺、地质条件：地基承载力的标准值为220KPa，不考虑地下水作用，水质对混凝土无侵蚀性。⑻、建筑物安全等级：Ⅱ级。⑼、设计标高：室内设计标高，室内外高差450mm。⑽、墙身做法:墙身为普通机制砖填充墙,水泥浆砌筑,内粉刷为混合砂浆底,纸灰面,厚20mm,＂803＂内墙涂料两度,外粉刷为1:3水泥浆底,厚20mm,.⑾、楼面做法:顶层为20mm厚水泥沙浆找平,5mm厚1:2水泥沙浆,加＂107＂胶水着色粉面层,底层为15mm厚纸筋面石灰抹底,涂料两度。⑿、屋面做法：现浇楼面板上铺膨胀珍珠岩保温层（檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向上中间找坡），1:2水泥沙浆找平20mm，二毡三油防水层。⒀、门窗材料：门厅处为铝合金门，其它均为木门和铝合金窗。⒁、活荷载：屋面活荷载2.0，楼面活荷载2.0，走廊楼面活荷载2.0。⒂、混凝土采用C30（）。2.1.2钢筋混凝土框架设计(一)、结构布置及计算简图的确定⒈结构平面布置如图1所示。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书2.2结构布置计算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。主体结构为5层，层高均为3.6m。填充墙采用200厚的粘土空心砌块。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为120mm。一般情况下，框架结构是一个空间受力体系。为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的扭转作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于通常横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相同，框架的抗侧刚度相同，因此，各榀横向框架都将产生相同的内力与变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书2.3结构方案选取2.3.1竖向承重体系选取选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。框架结构体系：由梁柱连接而成，其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反应较小，经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。本设计五层的多层结构，根据教学楼的功能使用性进行结构布置。经各方案比较筛选，本工程选用框架结构的竖向承重体系。2.3.2水平方向承重体系选取常见的横向承重体系包括：现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。本设计采用现浇肋梁楼盖结构，现浇楼盖可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。2.3.3基础形式选取本设计的基础形式选取独立基础。多层框架结构的基础，一般有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片筏基础，必要时也可采用箱形基础或桩基等。基础类型的选择，取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素，还应进行必要的技术经济比较。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书2.4框架梁柱尺寸确定2.4.1梁截面尺寸的确定：梁：,取,取走道梁：，取为了施工方便，取b=250mm2.4.2柱截面尺寸的确定：取b=(1-)h,取b=h根据上述计算结果并考虑其它因素，本设计中柱的截面尺寸为600×600mm，柱的惯性矩I=第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书2.4.3柱的高度底层高度h＝3600+450+500＝4550mm，其中450mm为室内外高差，0.5为基础顶层至室外地面的高度。其它层的柱高等于层高即3600mm。2.4.4板的截面尺寸：即现浇楼板厚120mm。2.5.框架梁柱线刚度计算根据公式i＝EI/l，可以得到梁柱的线刚度如下（E=3.0×）梁1-3跨梁3-4跨梁柱上层柱（2～5层）底层柱取底层柱线刚度为基本值1，算得相对线刚度绘入下图第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书图2结构计算简图（图中数字为相对线刚度）2.6恒荷载计算2.6.1荷载传递的基本原理如下图（图3）所示，阴影部分为一个计算单元第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书结构计算单元（图3）次梁承受板传来的荷载，并通过自身受弯将荷载传递到主梁上，主梁作为次梁的不动支点承受次梁传来的荷载，并将荷载传递给主梁的支撑—柱。双向板上的荷载，以450等角分线为界，分别传至两相邻支座。2.6.2荷载统计重力荷载计算：屋面的永久荷载标准值：上人屋面：荷载标准值：（KN/m2）1、30厚C20细石混凝土1.0KN/m22、三毡四油防水层0.4KN/m23、30厚水泥砂浆找平层：0.03×20=0.6KN/m24、150厚水泥蛭石保温层0.15×5=0.75KN/m25、120厚钢筋混凝土板250.12=3KN/m26、轻钢龙骨纸面石膏板吊顶　0.17KN／m2小计5.92KN/m2不上人屋面：荷载标准值：（KN/m2）1、高分子或高聚物改性沥青柔性卷材一层0.05KN/m22、40厚C20细石混凝土内配直径为4的双向钢筋，中距2000.04×25=1.0KN/m23、70厚水泥沥青珍珠岩防水珍珠预制块或保温层0.07×4=0.28KN/m24、沥青玛谛脂回改性涂料隔汽层KN/m25、20厚1：3水泥沙浆找平层250.1=2.5KN/m26、20板底抹灰0.0217＝0.34KN/m2第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书7、刷乳胶漆一道0.1712＝0.204KN/m2小计4.774KN/m2恒载分项系数取1.2活载分项系数取1.4在这种情况下即q＋g＝1.24.774＋1.40.5＝6.43KN/m2恒载分项系数取1.35活载分项系数取1.4在这种情况下即q＋g＝1.354.774＋1.40.5＝7.15KN/m2二、1-4层楼面：荷载标准值：（KN/m2）1．15厚1：2白水磨石0.65KN/m22．20厚1：3水泥砂浆找平层0.0220＝0.4KN/m23．120厚现浇钢筋混凝土楼板0.12×25=3.0KN/m24．V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/m2小计4.30KN/m2恒载分项系数取1.2活载分项系数取1.4在这种情况下q＋g＝1.24.094＋1.42.0＝7.72KN/m2屋面及楼面可变荷载标准值：楼面活荷载标准值2.0KN/m2屋面雪荷载标准值×0.35KN/m2三、梁、柱重力荷载标准值：表1梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mγ/(KN/m3)βg(KN/m)1层边横梁0.250.85251.055.5787.2纵梁0.250.55251.053.6104.5柱0.600.60251.109.904.55走道梁0.250.60251.053.9402.42-5层边横梁0.250.85251.055.5787.2纵梁0.250.55251.053.6104.5柱0.600.60251.109.903.6走道梁0.250.60251.053.9402.4注：1）表中β为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对起重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；2）梁长度取净长；柱长度取层高。四、墙体重力荷载标准值：外墙为200厚空心粘土砖墙，外墙乳胶漆一道，内墙面为20厚抹灰，第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书内墙体为120厚空心粘土砖墙，两侧均为20厚抹灰，则外墙体自重:0.2×(3.6-0.6)×5.5＋0.02×(3.6-0.6)×17×2=5.34KN/m内墙体自重:0.12×(3.6-0.6)×5.5＋0.02×(3.6-0.6)×17×2=4.02KN/m木门单位面积重力荷载为0.2KN/m2；塑钢窗单位面积重力荷载取0.4KN/m2。五、女儿墙墙体与外墙相同。2.7.1风荷载标准值风荷载作用下垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算式中，—风荷载标准值（kN/m2）—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（kN/m2）由《荷载规范》，该地区重现期为50年的基本风压：=0.3kN/m2，地面粗糙度为B类。风载体型系数由《荷载规范》第7.3节查得：=0.8（迎风面）和=-0.5（背风面）。《荷载规范》规定，对于高度大于30m，且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。本设计中，房屋高度H=19.65m<30m，H/B=18.8/18=1.04<1.5，则不需要考虑风压脉动的影响，取=1.0。表2沿房屋高度分布风荷载标准值层次Wk518.951.0000.8421.00.384415.350.7610.7461.00.339311.750.5820.741.00.33728.150.4030.741.00.337第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书14.550.22240.741.00.3372.8竖向荷载作用下框架结构的内力计算2.8.1竖向荷载作用下内力计算1．荷载计算（1）.恒载计算令代表横梁自重，为均布荷载形式。分别为1-4层房间和走道板传给横梁的三角形荷载。;，对于顶层，，为屋面板传给横梁的三角形荷载。其荷载计算方法同1-4层，结果为：作用在1-3轴间顶层框架梁上的线荷载为：3-4轴间顶层框架梁上的线荷载为:1-3轴间楼面框架梁上的线荷载为:第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书3-4轴间楼面框架梁上的线荷载为:令分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重和女儿墙重等，计算如下：屋面框架节点集中荷载标准值:1轴柱纵向集中荷载,,:顶层柱恒载=女儿墙自重+梁重+板传荷载KN标准层柱恒载=墙自重+梁重+板传荷载KN同理3轴柱纵向集中荷载,:其荷载计算方法同顶层，结果为：顶层柱恒载=85.21标准层柱恒载=78.35KN/m4轴柱纵向集中荷载,:其荷载计算方法同顶层，结果为：顶层柱恒载=45.58标准层柱恒载=39.74KN/m顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到，柱底轴力为柱顶轴力加上柱的自重，其余层轴力计算同顶层，但需要考虑该层上部柱的轴力的传递。表3横向框架恒载汇总表(KN/m,KN)层次()()()()()55.583.9428.319.4440.2885.2145.581-45.583.9420.566.8534.9178.3539.74第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书得到恒恒载作用下框架受荷简图如下：图（4）恒荷载受荷简图第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书表4恒载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）层次总剪力柱轴力1-3跨3-4跨1柱2柱3柱V1VBVBVCVCVDN顶N底N顶N底5127.12―53.7792.87―92.8792.12―103.58―302.06―351.56―463.79―513.294100.17―92.8392.87―92.8792.83―102.87―447.28―521.53―693.36―767.613100.01―92.9892.87―92.8792.98―102.72―592.34―702.23―923.09―1032.982100.15―91.2492.87―92.8791.24―104.46―738.03―883.56―1151.08―1296.611100.01―91.0292.87―92.8791.02―104.66―883.38―1085.26―1378.84―1580.72第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书竖向恒荷载作用下的框架弯矩图（图5）第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书竖向恒荷载作用下的框架剪力图（图6）第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书竖向恒荷载作用下的框架轴力图（图7）表5横向框架活载汇总表层次()()()59.573.193.326.824.121-49.573.193.326.824.12第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书竖向活荷载作用下的框架受荷简图（图8）第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书竖向活荷载作用下的框架弯距图（图9）第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书竖向活荷载作用下的框架剪力图（图10）第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书内力计算：梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加得到。固端弯矩计算如下A′B′跨：5层MA＇B＇＝27.9637.82/12＝83.88KNM=27.96l＝62～4层MA8＇B8＇＝31.2237.82/12＝93.46KNM=31.22l＝61层MA8B＇＝13.0337.82/12＝39.09KNM=13.03l＝6B′C′跨：5层MB＇C＇＝14.0332.42/12＝6.735KNM=14.03l＝2.42～4层MB8＇C＇＝13.8032.42/12＝6.629KNM=13.80l＝2.41层MB8C＇＝5.2532.42/12＝5.520KNM=5.25l＝2.4B分配系数计算：见图9，图10；考虑框架对称性，取半框架计算，半框架的梁柱线刚度如图12所示。切断的横梁线刚度为原来的两倍，分配系数按与节点连接的各杆的转动刚度比值计算。柱的线刚度除底层柱外其它各层柱的线刚度乘0.9的折减系数。A柱顶层节点：顶层节点第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书2～4层一层节点：B柱顶层节点：顶层节点2～4层节一层节点：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁6.0460.4460.5540.39411.720.3180.288-83.8883.88-6.7437.4146.42-30.47-24.53-22.2214.43-15.2423.24-10.490.360.45-5.02-4.05-3.6752.2-52.271.639.9911.820.3080.3080.3840.30.2410.2410.2189.6-93.6693.6611.36-6.62928.8528.8535.97-26.11-20.98-20.98-18.8718.7114.43-13.06-12.99-12.27-12.27-6.18-6.18-7.71-0.11-0.22-0.22-0.1141.3837.1-78.4684.0330.4730.47-22.980.3080.3080.3840.300.2410.2410.2189.6-93.6693.6611.36-6.62928.5528.5535.97-26.11-20.98-20.98-18.8714.4314.43-13.0612.99-10.49-12.08-4.87-4.87-6.0672.872.3192.310.2238.4138.41-64.6878.14-33.4-33.4-27.240.3080.3080.3840.300.2410.2410.2189.6-93.6693.6611.36-6.62928.5528.5535.97-26.11-20.98-20.98-18.8714.4314.43-13.0612.99-10.49-12.08-4.87-4.87-6.0672.872.3192.310.2238.4138.41-64.6883.41-29.16-30.75-25.28第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书0.3370.2430.2180.3220.2580.1860.2349.6-93.6693.6611.366.62931.5622.7620.42-30.16-24.16-24.16-21.9214.43-15.0810.21-10.490.220.160.140.090.070.050.0746.2122.92-88.1873.80-34.58-24.11-28.4811.46-12.06A＇B＇恒荷载作用下的横向框架弯距的二次分配（图12）上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.4460.5540.3940.3180.2881.23-39.0939.092.5417.4321.66-15.40-12.421.266.02-7.710.83-4.710.750.93-2.41-1.95-1.7624.2-24.231.11-19.09-0.50.3080.3080.3840.30.2410.2410.2181.23-39.09-39.092.54-2.5412.0412.0415.01-11.73-9.42-9.42-8.528.726.02-5.877.55-6.22-4.71-2.73-2.73-3.411.010.810.810.7418.0315.33-33.36-42.26-14.83-13.32-10.30.3080.3080.3840.300.2410.2410.2181.23-39.0939.092.54-2.5212.0412.0415.04-11.73-9.42-9.42-8.526.026.02-5.877.55-4.71-4.71-1.9-1.9-2.370.560.450.450.4116.1616.16-32.3135.57-13.6-13.6-10.560.3080.3080.3840.300.2410.2410.2181.23-39.0939.092.54-2.5212.0412.0415.04-11.73-9.42-9.42-8.526.026.02-5.877.55-4.71-4.71-1.9-1.9-2.370.560.450.450.41第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书16.1616.16-32.3235.57-13.6-13.6-10.560.3370.2430.2180.3220.2580.1860.2341.23-39.0939.092.542-2.529.967.316.56-12.98-10.09-7.27-9.156.02-6.493.283.28-4.710.160.110.100.470.370.270.3316.147.4226.1429.86-14.43-7.00-11.343.71-3.566A＇B＇活荷载作用下的横向框架弯距的二次分配（图13）（2）活载作用下内力计算表6活荷载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力1-3跨3-4跨1-3跨3-4跨1-3跨3-4跨A柱B柱==539.096.30-1.32(-1.06)037.77(38.03)40.41(40.15)6.3050.1262.84439.096.30-1.48(-1.18)037.61(37.91)40.57(40.27)6.3099.21125.84339.096.30-0.53(-0.42)038.56(38.67)39.62(39.51)6.30149.25187.89239.096.30-0.54(-0.43)038.55(38.66)39.63(39.52)6.30200.36249.95139.096.30-0.43(-0.50)038.47(38.59)39.71(39.59)6.30250.31312.09注:当活荷载产生的内力远小于恒荷载及水平力所产生的内力时，可不考虑活荷载的不利布置，而把活荷载同时作用于所有的框架梁上，这样求得的内力在支座处与按最不利荷载位置法求得内力极为相近，可直接进行内力组合。但求得的梁的跨中弯矩却比最不利荷载位置法的计算结果要小，因此对梁跨中弯矩应乘以的系数予以增大。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书竖向活荷载作用下的框架轴力图（图11）(3)重力荷载代表值作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值：屋面重力荷载代表值：Gw=屋面永久荷载+50%屋面可变荷载+横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重楼面重力荷载代表值：Gi=楼面永久荷载+50%楼面可变荷载+纵第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书横梁自重+楼面上下半层的柱及纵横墙自重。其中结构和构件自重取楼面上、下1/2层高范围内（屋面梁处取顶层的一半）的结构及构件自重（包括纵、横梁自重，楼板结构层及构造层，纵、横墙体及柱等自重）。计算时，各可变荷载的组合按规定采用，屋面上的可变荷载均取2.0KN/m2，具体过程略，计算简图见图2。其中：因重力荷载代表值取上下两层各半的荷载重量，因2-7层层高相同，中间门窗布置相同，可看做算一个标准层的荷载值。计算则有：G=G=G=894.81kNG=798.17kNG=982.56kN表7.结构层号、层高及混凝土标号见下表结构层楼面标高、层高、梁混凝土标号层号标高（m)层高混凝土标号518.0003.60C30414.4003.60C30310.8003.60C3027.2003.60C3013.6004.55C30第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书2.9横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算2.9.1水平地震作用及楼层地震剪力计算柱的侧移刚度D值按下式计算：。根据梁柱线刚度比第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书的不同，采用D值法计算框架刚度，由于本设计是现浇框架结构，在计算楼、屋时梁的惯性矩，中间框架取I=2I0。混凝土弹性模量：C30：E=3.00×104N/mm2;C25:E=2.80×104N/mm2；柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等，K=∑ib/2ic(一般层），K=∑ib/ic(首层），αc=K/(K+2)(一般层）αc=(K+0.5)/(2+K)(首层)。计算结果分别见表6、表7、表8。表8架柱侧移刚度D值层次1轴边框架柱3轴边框架柱4轴边框架柱11.040.512.092.220.642.661.190.5312.186.932～50.820.292.421.760.473.90.940.322.6635.922.9.2多遇地震作用标准值计算本建筑物总高度为19.65m,且质量和刚度沿高度分布也比较均匀，可采用底部剪力法计算结构的地震作用。采用底部剪力法进行结构抗震验算时，只需知道结构基本周期。（1）基本自振周期结构基本周期计算采用能量法公式，能量法的理论基础是能量守恒原理，即假设结构是一个无阻尼的弹性体系作自由振动，其总能量在任何时刻保持不变。本设计房屋外墙采用200厚粘土空心砖墙，内墙120mm粘土空心砖墙，其周期折减系数φT取为0.7，具体计算列于下表：能量法计算结构的基本周期层号Gi(KN)∑D（×104）（KN/m)△ui=∑Gi/Diui=∑△uiGiUiGiUi25798.178.980.0080.04939.111.924894.818.980.0200.04136.681.503894.818.980.0290.03236.681.172894.818.980.0390.02336.690.84第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书1982.566.930.0640.01413.760.19∑4465.16　0.1600.159　709.96112.88　T1=0.67T1=2ψi=2×0.7×=0.558s（2)水平地震作用标准值和楼层地震剪力标准值8度（0.2g）,设计地震分组为第二组，Ⅱ类场地设结构阻尼比为0.05,地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数不需进行调整。αmax=0.12,Tg=0.40sα1=()0.9×αmax=()0.9×0.16=0.112T1＞1.4Tg=1.4×0.40=0.56s故应考虑顶部附加水平地震作用。FEK=α1Geq=0.112×0.85×4465=425.07KNδn=0.08T1+0.01=0.08×0.588+0.01=0.057ΔFn=δnFEK=0.057×425.07=24.23KN由公式Fi=(1-δn)FEK得：具体计算过程见表2.8表9各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层号层高hi/mHi/m楼层重力荷载代表值Gi/kN楼层地震作用楼层地震剪力Fi/kNVi/kN53.618.95798.170.233220.69894.2843.615.35894.810.18925.41785.9433.611.75894.810.14939.81277.2523.68.15894.810.10629.75338.1814.554.55982.560.06725.41568.77第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书本结构位于地震区，在进行抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：VEKi＞λλ——剪力系数，本结构取λ=0.024则有：VEK7＞0.024×798.17=17.93KNVEK6=785KN＞0.024×894.81=38.53KNVEK5=277.25KN＞0.024×894.81=94.83KNVEK4=338.18KN＞0.024×894.81=58.01KNVEK3=568.77KN＞0.024×982.56=99.40KN由以上验算结果可知均满足要求。表10横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/kN∑Di/(N/mm)△ui/mmui/mmhi/mmθe=△ui/hi54894.2811090424.41329.77036001/815.7746785.9411090426.11925.35736001/588.3338277.2515768905.24919.23836001/685.8429338.1816013185.83213.98936001/617.28110008.7712269888.1578.15748501/594.58由上表可知，最大层间位移发生在第四层，其值为1/588.33＜1/550，满足规范要求。（3）水平地震作用下的框架内力计算以建筑图中轴横向框架内力计算为例，说明计算方法及过程，其余框架内力计算从略。各柱反弯点高度y的计算。y=yn+y1+y2+y3本设计中，底层柱需考虑yn和y2二层柱需考虑yn，y1和y3，三至六层柱只需考虑yn。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书各层柱端弯矩的计算见表2.9。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下式子计算。计算过程见表2.10。Mbl=Mbr=Vb=Ni=表11各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/Kn∑Dij/(N/mm)边柱中柱Di1Vi1　y　　Di2Vi2　y　　53.6894.4811090421856681.941.7180.45132.74162.2324955110.133.2730.5198.24198.2443.6785.94110904218566113.61.7180.45184.03224.9324955152.693.2730.5274.85274.8533.6277.25157689024762129.980.7880.45210.56257.3637547197.091.5030.5354.76354.7623.6338.18160131825194146.920.8090.48253.88275.0338075222.041.5410.55439.63359.714.851008.77122698822965187.330.810.61554.22354.3324909203.191.5440.62610.98374.47注：表中M量纲为kN·m，V量纲为kN。表12梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力　　Ｖb　　Ｖb边柱N中柱N5117.79153.117.855.77138.53138.532.457.72-76.76-3.554357.67248.377.887.83224.72224.722.493.63-164.59-9.353441.39330.557.8111.88299.06299.062.4124.61-276.47-22.082485.59375.097.8124.74339.37339.372.4141.4-401.21-38.741608.21427.47.8150.09386.7386.72.4161.13-551.3-49.78注：1）柱轴力的负号表示拉力。当为左地震作用时，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单位为kN，N单位为kN，ｌ单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图2.3所示。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图左地震作用下框架受荷图第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书左地震作用下框架弯矩图左地震作用下框架轴力图第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书左地震作用下框架剪力图3横向框架内力组合（1）结构抗震等级。结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素由《建筑抗震设计规范》GB50011-2001确定。本方案为8度抗震区的框架建筑，房屋高度小于30m，故属于二级抗震等级。（2）框架梁内力组合。(3)框架梁的内力组合：1、结构抗震等级：根据《抗震规范》，本方案为二级抗震等级。2、框架梁内力组合：本方案考虑了三种内力组合，即1.2SGk+1.4SQk，1.35SGk+1.0SQk及1.2SGE+1.3SEk。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。各层梁的内力组合调整结果如下表：梁弯矩组合设计值层号梁截面位置内力竖向荷载内力③地震荷载内力组合①恒载②活载竖向荷载内力组合竖向荷载内力与地震作用内力组合1.2①+1.4②1.35①+1.4×0.7②1.2（①+0.5×②）+1.3③1.2（①+0.5×②）-1.3③57—8左端M-103.26-28.80-171.60-164.23-167.63-364.2781.89V166.1243.1652.19259.77266.56293.09157.39跨中M152.5933.910.00230.58239.23203.45203.45右端M152.2543.79-141.50244.01248.4525.02392.92V-104.06-50.4552.19-195.50-189.92-87.30-222.998—9左端M-198.91-49.16-128.70-307.52-316.71-435.50-100.88V207.6252.6443.68322.84331.87337.51223.94跨中M244.2539.250.00348.05368.20316.65316.65右端M193.8742.23-159.60291.77303.1150.50465.46V-213.46-50.1743.68-326.39-337.34-229.47-343.04410—11左端M-119.16-32.41-212.90-188.37-192.63-439.21114.33V171.6444.3267.10268.02275.15319.79145.33跨中M169.4831.470.00247.43259.64222.26222.26右端M139.9945.05-189.70231.06233.14-51.59441.63V-123.96-49.2867.10-217.74-215.64-91.09-265.5511—12左端M-197.46-48.36-172.50-304.66-313.96-490.22-41.72V205.4452.0455.07319.38328.34349.34206.16跨中M243.8238.370.00346.30366.76315.61315.61右端M204.6344.80-190.70308.28320.1524.53520.35V-215.64-50.7755.07-329.85-340.87-217.64-360.82313—14左端M-125.72-34.88-306.30-199.70-203.90-569.98226.40V175.3645.2494.68273.77281.07360.66114.49跨中M178.8131.360.00258.48272.13233.39233.39第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书右端M133.9942.82-261.80220.74222.85-153.86526.82V-122.76-48.3694.68-215.02-213.12-53.24-299.4114—15左端M-207.68-50.22-238.00-319.52-329.58-588.7530.05V210.2052.7180.09326.03335.43387.98179.75跨中M243.5638.400.00346.03366.44315.31315.31右端M195.9442.88290.60295.16306.54638.64-116.92V-213.66-50.0980.09-326.52-337.53-182.33-390.56216—17左端M-63.50-36.05-274.40-126.67-121.05-454.55258.89V86.5345.6395.41167.72161.53255.257.18跨中M134.0031.160.00204.42211.44179.50179.50右端M97.5542.03-298.00175.90172.88-245.12529.68V-99.89-47.9795.41-187.03-181.86-24.62-272.6817—18左端M-182.55-49.87-270.90-288.88-295.32-601.15103.19V180.3052.5686.61289.94294.91360.49135.30跨中M196.8238.040.00289.44302.99259.01259.01右端M132.5443.95-302.00220.58222.00-207.18578.02V-143.95-50.2486.61-243.08-243.57-90.29-315.48119—20左端M-57.45-30.30-637.00-111.36-107.25-915.22740.98V84.3845.06177.50164.34158.07359.04-102.46跨中M127.4231.470.00196.96202.86171.79171.79右端M102.5143.18-427.70183.46180.70-407.09704.93V-102.05-48.54177.50-190.42-185.3479.17-382.3320—21左端M-184.58-50.40-388.80-292.06-298.58-757.18253.70V178.5952.83138.50288.27292.87426.0665.96跨中M190.6938.550.00282.80295.21251.96251.96右端M124.9842.40-525.10209.34210.28-507.21858.05V-145.66-49.97138.50-244.75-245.61-24.72-384.82ηvb梁端剪力增大系数，二级取1.2。4.1截面设计4.1：框架梁这里仅以第一层1-3跨梁为例，说明计算方法和过程，其他层的梁的配筋计算结果见表。(1)梁的正截面受弯承载力计算。从表中分别选出1-3跨跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。支座弯矩第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书MA=690.9-254.76×（0.60-0.60/2）=614.5KN·mMB=510.53-241.12×（0.60-0.60/2）=438.24KN·m跨间弯矩取控制截面，及支座边缘处的正弯矩，可求相应的剪力：V=1.3×150.09-（91.02+0.5×17.47）=96.36KN则支座边缘处=510.53-95.36×0.6/2=634.49KN=0.75×640.52=480.39KN当梁下部受拉时，按T形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度当按跨度考虑时，===2.6m=2600mm，按梁间距考虑时，=+=325+3250=3575mm，按翼缘厚度考虑时，-=850-60=790mm，=100/600=0.166＞0.1，此种情况不起控制作用，故取=2600mm。梁内纵向钢筋选HRB400级钢（=360N/），b=0.518，下部跨间截面按T形截面计算，因为=1.0×16.7×2300×100×(600-100/2)=2280.21KN·m＞485.87KN·m故属第一类T型截面===2049实配422+222（As=2281）ρ=%>0.25%，满足要求将下部跨间截面的422钢筋伸入支座作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（s=1520），再计算相应的受拉钢筋As。即支座A上部第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书=0.15=0.14＜=120/640=0.18说明富裕，且达不到屈服，可近似取=实取625，（）。支座上部=，但须满足配筋率＞0.3%，则取422+222，（）。=1.18%＞0.3%，=1520/2125.47=0.78＞0.3%，满足要求。（2）梁斜截面受剪承载力计算AB跨：REV=332.95KN＜0.2×1.0×16.7×300×600=651.28KN故截面尺寸满足要求，箍筋采用HPB235级钢筋（）。仅配箍筋，由得故选用双肢箍筋8＠100,，满足要求。则箍筋的配置如下，梁端加密区箍筋取2Φ8＠100，加密区长度0.85m，非加密区取2肢Φ8＠200,箍筋设置满足要求。BC跨:若梁端箍筋加密区取2Ф8＠100，则其承载力为第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书464.28KN＞REV=222.29KN加密区长度0.85m，非加密区取2肢Φ8＠200,箍筋设置满足要求。(5)框架柱（1）剪跨比和轴压比验算表中给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。表13柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次b/mmho/mmHn/mmfc/(N/mm2)Mc/kN.mVc/kNN/kNHn/2hoMc/VchoN/fcbh15600600360014.3278.33142.89780.813.154.2＞20.24＜0.84600600360014.3382.851661247.843.155＞20.38＜0.83600600360014.3488.05204.681782.732.594.2＞20.37＜0.82600600360014.3599.35243.932507.912.594.4＞20.52＜0.81600600455016.7802.79262.842947.333.405＞20.45＜0.825600600360014.3273.43153.15944.883.153.9＞20.29＜0.84600600360014.3353.13211.691420.373.153.6＞20.43＜0.83600560290014.3403.78266.561933.972.592.7＞20.4＜0.82600560290014.3454.04302.92451.412.592.7＞20.51＜0.81650610415016.7751.71269.42963.533.404.6＞20.45＜0.8（2）柱正截面承载力计算。以第二层B柱为例说明，其余各层柱配筋见表2.21。根据B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比较后，选出最不利内力进行配筋计算。B节点左、右梁端弯矩－508.53/0.8+236.12/0.85×0.60/2=545.38kN.m310.73/0.8-247.79/0.85×0.60/2=293.67kN.mB节点上、下柱端弯矩597-302.94×0.1=566.71Kn.m－503.85+269.4×（0.7-0.1）=319.56kN.m=566.71+342.21=908.92kN.m第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书=545.38+293.67=839.05kN.m则：1.2MB梁=1.2×841.05=1010.9kN.m，在节点处将其按弹性弯矩分配给上、下柱端。即：=1010.9×=627.8kN.m=1006.9×=379.1kN.m=0.8×627.8=502.24kN.m=289mm取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中较大值，即600/30=20mm，故取=20mm。柱的计算长度为：=1.25×H=1.25×3.6=4.5m因为＞5，故应考虑偏心矩增大系数。＞1.0取＜15取=1.27由=1.07×309=330.63＞0.3h0=0.3×560=168mm，故属大偏心受压构件。mm第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书＜为大偏心，采取对称配筋。=1235.52再按Nmax及相应的M一组计算。N=2060.03KN，节点上下、柱弯矩20.1-16.92×0.1=18.51kN.m10.04-6.31×0.6=6.55kN.m此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整，且取=1.25×H=1.25×3.6=4.5mH＞5，故应考虑偏心矩增大系数。＞1.0取＜15取=1.78mm＜0.3h0=0.3×560=169mm，故为小偏心。mm又因为N=2060.03＜0.518×14.3×600×560=2488.89KN，故按构造配筋，且应满足=0.8%，单侧配筋率0.2%，故第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书选425（As==1964㎜2）。总配筋率，满足要求。（3）柱斜截面受剪承载力计算。以第一层B柱为例说明计算过程，其余见表所示。由以上可知，上柱柱端弯矩设计值409.9kN.m对二级抗震等级，柱底弯矩设计值1.25×802.79=963.35kN.m框架柱的剪力设计值：＜0.2，满足要求。＜3，（取）与相应的轴力N=1893.08/0.8=2366.35KN＞0.3=0.3×16.7×650×650=2116.7KN，取N=2366.35KN=0.36则柱的箍筋选用如下：柱端加密区选用四肢Ф10＠100，非加密区选用四肢Ф10＠150。=3.14＞0.279，满足要求。各层柱箍筋计算结果见表2.24。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书表14框架柱箍筋数量表柱号层次/kN/kN/kN/kN/mm实配箍筋加密区非加密区5222.27669.8＞V620.641072.51.034Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）4285.54678.8＞V1002.791072.51.384Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）3314.89963.96＞V1424.061544.40.844Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）2373.37965.96＞V1867.341544.41.284Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）1528.51894.31＞V2351.162116.71.924Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）B柱6203.68657.8＞V486.6451072.50.934Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）5224.87662.8＞V762.911072.50.984Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）4258.76657.8＞V1134.151072.51.114Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）3352.54965.96＞V1494.091544.40.964Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）2365.79966.96＞V1844.851544.41.224Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）1336.951123.31＞V2204.562116.70.354Φ8＠100（3.14）4Φ10＠150（2.09）5.楼梯设计计算5.1.1荷载和受力计算本设计为现浇板式楼梯，楼梯平面图、计算简图如下第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书计算公式如下：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书其中hh：楼梯梯板在不同受力段取不同的值,上图所示取楼梯梯板折算高度在楼梯折板处取梯板厚度,在平台处取平台厚度,在楼板处取楼板厚度荷载计算参数（单位kn/m）：装修荷载Qz=1.00；活载Qｈ=2.00；恒载分项系数1.2,1.35活载分项系数1.４,1.４*0.7梯板负筋折减系数（ZJXS)=0.8各跑荷载及内力计算及示意图：其中：Qb－－梯板均布荷载；　Qbt－－梯板弯折段均布荷载；　Qｐ－－平台均布荷载；　Qｗ－－楼面均布荷载；单位(KN/m)；第1标准层第1跑Qb=10.617Qbt=7.600；Qp=7.600Qw=7.600；第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书第1标准层第2跑Qb=10.617Qbt=7.600；Qp=7.600Qw=7.600；5.1.2配筋面积计算:楼梯板底筋－－Asbd(cm2)：按照两端简支求出Ｍmax,按照Ｍmax配筋楼梯板负筋－－Asbf(cm2)：梯板负筋弯矩取Ｍmax*ZJXS,按此弯矩照配筋楼梯平台如果两边都有支承,按照四边简支板计算,采用分离式配筋平台板底筋－－Aspd(cm2)平台板负筋－－Aspf(cm2)--------------------------------------------------------标准层号　跑数　AsbdAsbfAspdAspf--------------------------------------------------------114.443.510.000.00124.443.510.000.00三、配筋结果:配筋措施：楼梯梁保护层厚度：３0ｍｍ楼梯板及平台板保护层厚度：１５ｍｍ受力钢筋最小直径：楼梯板受力钢筋>=8第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书休息平台受力钢筋>=６楼梯梁受力钢筋>=１４受力钢筋最小间距：100mm非受力分布钢筋：受力钢筋<=8时,取6@300受力钢筋=12或者14时,取6@250受力钢筋>=14时,取8@250楼梯板分布筋每踏步至少：１6各跑实际配筋结果：梯板和平台配筋结果：--------------------------------------------------------------------　标准层号跑数　梯板底筋　梯板分布筋　　梯板负筋　平台底筋　平台负筋--------------------------------------------------------------------　118@1008@2008@1308@2008@200128@1008@2008@130无无梯梁配筋结果：标准层号跑数　梯梁1顶纵筋梯梁1底纵筋梯梁1箍筋梯梁２底纵筋梯梁２顶纵筋梯梁２箍筋--------------------------------------------------------------------　112182186@2002142146@200122162166@200无无无第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书6.基础设计6.1.1柱下独立基础计算：用正常使用极限状态下荷载效应的标准组合中最不利荷载组合来确定基础底面尺寸。用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合中最不利荷载组合来进行独立基础的设计计算。设计资料：持力层的地基承载力特征值：基础及其台阶上土的平均重度：垫层采用混凝土，厚度为。独立基础采用混凝土，，钢筋采用，。柱子尺寸：600×600计算④轴横向框架地梁传给基础顶面荷载：1、地梁传给A、D轴位置基础顶面荷载：纵向地梁传来荷载①地梁自重：25×0.25×0.4×4.5=11.25KN②地梁上部材料传来荷载：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书墙重：19×0.24×1.3×5.05=29.94KN窗重：0.4×2.7×2.15=2.32KN横向地梁传来荷载①地梁自重：25×0.3×0.5×7.8×0.5=14.63KN地梁传给A、D轴位置基础顶面荷载：∑F=16.88+29.94+2.32+14.63=63.77KN2、地梁传给B、C轴位置基础顶面荷载：纵向地梁传来荷载地梁自重：25×0.3×0.5×4.5=16.88KN②地梁上部材料传来荷载：墙重：19×0.24×（4.5-0.9）×5.05=82.9KN门重：0.1×2.1×0.9=0.19KN横向地梁传来荷载①地梁自重：25×0.3×0.5×（7.8+2.7）/2=19.69KN地梁传给B、C轴位置基础顶面荷载：∑F=16.88+82.9+0.19+19.69=119.66KN⑴A、D轴柱下独立基础设计：按构造一般要求拟定独立基础的截面尺寸，如下图所示：N=963.55KNM=53.09V=34.621、按轴心荷载初步确定基础底面面积：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书考虑偏心荷载的影响，将增大后有：采用方形基础:6.1.2计算基底最大压力基础及回填土重：基底处竖向力合力：基底处总力矩：偏心矩所以偏心力作用点在基础截面内。基底最大压力：3、地基承载力特征值及地基承载力验算第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书所以基础选用底面尺寸合适4、计算基底净反力：偏心矩：基础边缘处的最大和最小净反力：5、确定基础底板厚度(采用锥形基础)柱边基础截面抗冲切验算：因偏心受压，：冲切力：抗冲切力：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书6、配筋计算柱边净反力：两个方向采用相同的配筋：⑵B轴柱下独立基础设计：按构造一般要求拟定独立基础的截面尺寸，如下图所示：1、按轴心荷载初步确定基础底面面积：考虑偏心荷载的影响，将增大后有：采用方形基础:2、计算基底最大压力第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书基础及回填土重：基底处竖向力合力：基底处总力矩：偏心矩所以偏心力作用点在基础截面内。基底最大压力：3、地基承载力特征值及地基承载力验算所以基础选用底面尺寸合适4、计算基底净反力：偏心矩：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书基础边缘处的最大和最小净反力：5、确定基础底板厚度(采用锥形基础)柱边基础截面抗冲切验算：因偏心受压，：冲切力：抗冲切力：6、配筋计算柱边净反力：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书两个方向采用相同的配筋：⑶C轴柱下独立基础设计：按构造一般要求拟定独立基础的截面尺寸，：1、按轴心荷载初步确定基础底面面积：考虑偏心荷载的影响，将增大后有：采用方形基础:2、计算基底最大压力基础及回填土重：基底处竖向力合力：基底处总力矩：偏心矩第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书所以偏心力作用点在基础截面内。基底最大压力：3、地基承载力特征值及地基承载力验算所以基础选用底面尺寸合适4、计算基底净反力：偏心矩：基础边缘处的最大和最小净反力：5、确定基础底板厚度(采用锥形基础)柱边基础截面抗冲切验算：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书因偏心受压，：冲切力：抗冲切力：6、配筋计算柱边净反力：两个方向采用相同的配筋：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书7.科技资料翻译一、科技资料原文：StructuralSystemstoresistlateralloadsCommonlyUsedstructuralSystemsWithloadsmeasuredintensofthousandskips,thereislittleroominthedesignofhigh-risebuildingsforexcessivelycomplexthoughts.Indeed,thebetterhigh-risebuildingscarrytheuniversaltraitsofsimplicityofthoughtandclarityofexpression.Itdoesnotfollowthatthereisnoroomforgrandthoughts.Indeed,itiswithsuchgrandthoughtsthatthenewfamilyofhigh-risebuildingshasevolved.Perhapsmoreimportant,thenewconceptsofbutafewyearsagohavebecomecommonplaceintoday’stechnology.Omittingsomeconceptsthatarerelatedstrictlytothematerialsofconstruction,themostcommonlyusedstructuralsystemsusedinhigh-risebuildingscanbecategorizedasfollows:Moment-resistingframes.Bracedframes,includingeccentricallybracedframes.Shearwalls,includingsteelplateshearwalls.Tube-in-tubestructures.Tube-in-tubestructures.Core-interactivestructures.Cellularorbundled-tubesystems.Particularlywiththerecenttrendtowardmorecomplexforms,butinresponsealsototheneedforincreasedstiffnesstoresisttheforcesfromwindandearthquake,mosthigh-risebuildingshavestructuralsystemsbuiltupofcombinationsofframes,bracedbents,shearwalls,andrelatedsystems.Further,forthetallerbuildings,themajoritiesarecomposedofinteractiveelementsinthree-dimensionalarrays.Themethodofcombiningtheseelementsistheveryessenceofthedesignprocessforhigh-risebuildings.Thesecombinationsneedevolveinresponsetoenvironmental,functional,andcost第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书considerationssoastoprovideefficientstructuresthatprovokethearchitecturaldevelopmenttonewheights.Thisisnottosaythatimaginativestructuraldesigncancreategreatarchitecture.Tothecontrary,manyexamplesoffinearchitecturehavebeencreatedwithonlymoderatesupportfromthestructuralengineer,whileonlyfinestructure,notgreatarchitecture,canbedevelopedwithoutthegeniusandtheleadershipofatalentedarchitect.Inanyevent,thebestofbothisneededtoformulateatrulyextraordinarydesignofahigh-risebuilding.Whilecomprehensivediscussionsofthesesevensystemsaregenerallyavailableintheliterature,furtherdiscussioniswarrantedhere.Theessenceofthedesignprocessisdistributedthroughoutthediscussion.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.BracedFramesThebracedframe,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.第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书ShearwallsTheshearwallisyetanotherstepforwardalongaprogressionofever-stifferstructuralsystems.Thesystemischaracterizedbyrelativelythin,generally(butnotalways)concreteelementsthatprovidebothstructuralstrengthandseparationbetweenbuildingfunctions.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.FramedorBracedTubesTheconceptoftheframedorbracedorbracedtubeeruptedintothetechnologywiththeIBMBuildinginPittsburgh,butwasfollowedimmediatelywiththetwin110-storytowersoftheWorldTradeCenter,NewYorkandanumberofotherbuildings.Thesystemischaracterizedbythree–dimensionalframes,bracedframes,orshearwalls,formingaclosedsurfacemoreorlesscylindricalinnature,butofnearlyanyplanconfiguration.Becausethosecolumnsthatresistlateralforcesareplacedasfaraspossiblefromthecancroidsofthesystem,theoverallmomentofinertiaisincreasedandstiffnessisveryhigh.Theanalysisoftubularstructuresisdoneusingthree-dimensionalconcepts,orbytwo-dimensionalanalogy,wherepossible,whichevermethodisused,itmustbecapableofaccountingfortheeffectsofshearlag.Thepresenceofshearlag,detectedfirstinaircraftstructures,isaseriouslimitationinthestiffnessofframedtubes.Theconcepthaslimitedrecentapplicationsofframedtubestotheshearof60stories.Designershavedevelopedvarioustechniquesforreducingtheeffectsofshearlag,mostnoticeablythe第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书useofbelttrusses.Thissystemfindsapplicationinbuildingsperhaps40storiesandhigher.However,exceptforpossibleaestheticconsiderations,belttrussesinterferewithnearlyeverybuildingfunctionassociatedwiththeoutsidewall;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,theshearcomponentofdeflectionisassociatedwiththebendingdeformationofcolumnsandgirders(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.Indeed,thesystemisusedoftenwhereintheshearstiffnessoftheoutertubeiszero.TheUnitedStatesSteelBuilding,Pittsburgh,illustratesthe第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书systemverywell.Here,theinnertubeisabracedframe,theoutertubehasnoshearstiffness,andthetwosystemsarecouplediftheywereconsideredassystemspassinginastraightlinefromthe“hat”structure.Notethattheexteriorcolumnswouldbeimproperlymodelediftheywereconsideredassystemspassinginastraightlinefromthe“hat”tothefoundations;thesecolumnsareperhaps15%stifferastheyfollowtheelasticcurveofthebracedcore.Notealsothattheaxialforcesassociatedwiththelateralforcesintheinnercolumnschangefromtensiontocompressionovertheheightofthetube,withtheinflectionpointatabout5/8oftheheightofthetube.Theoutercolumns,ofcourse,carrythesameaxialforceunderlateralloadforthefullheightofthecolumnsbecausethecolumnsbecausetheshearstiffnessofthesystemisclosetozero.Thespacestructuresofoutriggergirdersortrusses,thatconnecttheinnertubetotheoutertube,arelocatedoftenatseverallevelsinthebuilding.TheAT&Theadquartersisanexampleofanastonishingarrayofinteractiveelements:Thestructuralsystemis94ft(28.6m)wide,196ft(59.7m)long,and601ft(183.3m)high.Twoinnertubesareprovided,each31ft(9.4m)by40ft(12.2m),centered90ft(27.4m)apartinthelongdirectionofthebuilding.Theinnertubesarebracedintheshortdirection,butwithzeroshearstiffnessinthelongdirection.Asingleoutertubeissupplied,whichencirclesthebuildingperimeter.Theoutertubeisamoment-resistingframe,butwithzeroshearstiffnessforthecenter50ft(15.2m)ofeachofthelongsides.Aspace-trusshatstructureisprovidedatthetopofthebuilding.AsimilarspacetrussislocatednearthebottomofthebuildingTheentireassemblyislaterallysupportedatthebaseontwinsteel-platetubes,becausetheshearstiffnessoftheoutertubegoestozeroatthebaseofthebuilding.CellularstructuresAclassicexampleofacellularstructureistheSearsTower,Chicago,abundledtubestructureofnineseparatetubes.WhiletheSearsTowercontainsninenearlyidenticaltubes,thebasicstructuralsystemhasspecialapplicationforbuildingsofirregularshape,astheseveraltubesneednotbesimilarinplanshape,Itisnotuncommonthatsomeoftheindividualtubesoneofthestrengthsandoneoftheweaknessesofthesystem.Thisspecialweaknessofthissystem,particularlyinframedtubes,hastodowiththeconceptofdifferentialcolumnshortening.Theshorteningofacolumnunderloadisgivenbytheexpression△=ΣfL/EForbuildingsof12ft(3.66m)floor-to-floordistancesandanaveragecompressivestressof15ksi(138MPa),theshorteningofacolumnunderloadis15(12)(12)/29,000or0.074in(1.9mm)perstory.第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书At50stories,thecolumnwillhaveshortenedto3.7in.(94mm)lessthanitsunstressedlength.Whereonecellofabundledtubesystemis,say,50storieshighandanadjacentcellis,say,100storieshigh,thosecolumnsneartheboundarybetween.thetwosystemsneedtohavethisdifferentialdeflectionreconciled.Majorstructuralworkhasbeenfoundtobeneededatsuchlocations.Inatleastonebuilding,theRialtoProject,Melbourne,thestructuralengineerfounditnecessarytoverticallypre-stressthelowerheightcolumnssoastoreconcilethedifferentialdeflectionsofcolumnsincloseproximitywiththepost-tensioningoftheshortercolumnsimulatingtheweighttobeaddedontoadjacent,highercolumns.二、原文翻译：抗侧向荷载的结构体系常用的结构体系如果已测出荷载量达到数千万磅重，则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，好的高层建筑普遍具思路简单、表现明晰的特点。这并不是说没有进行构思的余地了。而上，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起来，也许更重要的是：几年前才出现的一些新概念在今天的技术中已经变得很平常了。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：抗弯矩框架结构。支撑框架，包括偏心支撑框架。剪力墙，包括钢板剪力墙。筒中框架结构。筒中筒结构。核心交互结构。束筒体系。特别是由于最近趋向于更复杂的建筑形式，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,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。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书虽然在文献中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。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，STRUDL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。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。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：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书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40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。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：第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书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。结构体系长59.7米，宽28.6米，高183.3米。布置了两个筒，每个筒的尺寸是9.4米×12.2米，在长方向上有27.4米的间隔。在短方向上内筒被支撑起来，但是在长方向上没有剪切刚度。环绕着建筑物布置了一个外筒。外筒是一个瞬时抵抗结构，但是在每个长方向的中心15.2米都没有剪切刚度。在建筑的顶部布置了一个空间桁架构成的“帽式”结构。在建筑的底部布置了一个相似的空间桁架结构。由于外筒的剪切刚度在建筑的底部接近零，整个建筑基本上由两个钢板筒来支持。框格体系：位于美国芝加哥的西尔斯大厦是箱式结构的一个好的例子，它是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对于一些层高为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。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。第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书参考资料：《钢筋混凝土框架结构设计与实例》熊丹安主编武汉理工大学出版社，2005年《建筑结构荷载规范》，02—1—10发布，02—3—1实施中华人民共和国建设部主编，北京：中国建筑工业出版社，2002《混凝土结构设计规范》，02—2—20发布，02—4—1实施，中华人民共和国建设部主编，北京：中国建筑工业出版社，2002《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002年《土木工程专业毕业设计指导》，梁兴文、史庆轩主编，北京：科学出版社，2002《土木工程专业英语》，段兵廷主编，武汉：武汉工业大学出版社，2001《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》，沈蒲生、苏三庆主编，北京：中国建筑工业出版社，2000、6第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书《中小学校建筑设计》张宗尧、赵秀兰主编中国建筑工业出版社，2000年《建筑结构抗震设计》，东南大学编著、清华大学主审。北京：中国建筑工业出版社，1998《房屋建筑学》，第三版，同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆建筑大学编，北京：中国建筑工业出版社，1997《建筑类专业外语》之建筑工程，第三册，王翰邦、刘文瑛主编，北京：中国建筑工业出版社，1997《建筑工程制图》，第三版，同济大学建筑制图教研室，陈文斌、章金良主编，上海：同济大学出版社，1996《结构力学》上册，第四版，湖南大学结构力学教研室编，北京：高等教育出版社，1998第80页指导老师：学生：学号： 设计（论文）专用纸建工学院结构工程专业2010级毕业设计说明书致谢毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本人毕业设计题目为《潞西县18班中学教学楼设计》。在毕业设计前期，我温习了《结构力学》、《混凝土结构设计原理》、《混凝土结构设计》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。本设计我还特别参阅了武汉理工大学出版的《土木工程专业毕业设计手册》。如今毕业设计终告一段落，从选题直至最终定稿，都在陶老师的悉心指导下完成。在陶老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解;巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。陶老师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，在此向陶老师致以深深的敬意和诚挚的感谢！在整个设计过程中，还得到了其他老师和同组同学的协助，为将来工作中的团队合作打下基础，在此设计即将结束时，特对这些帮助过我的老师、同学表示感谢！框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。第80页指导老师：学生：学号：'