大學(xué)圖書館畢業(yè)計算書

第一章緒論本設(shè)計為一多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中包括建筑部分設(shè)計和結(jié)構(gòu)部分設(shè)計。建筑設(shè)計部分的主要內(nèi)容有建筑的造型及平面布置、建筑的平、立、剖面的設(shè)計，還包括節(jié)點(diǎn)的具體做法等設(shè)計內(nèi)容，建筑設(shè)計時要遵守相應(yīng)的規(guī)范，確保建筑符合安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計部分分為手算和機(jī)算兩個部分。手算選取一榀框架為例作為一個計算單元，其中的計算內(nèi)容有荷載匯集，水平荷載作用內(nèi)力計算，豎向荷載作用內(nèi)力計算，內(nèi)力組合，截面承載力計算等。機(jī)算時選用PKPM程序，采用機(jī)算基礎(chǔ)內(nèi)力作為計算內(nèi)力進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計。第二章設(shè)計任務(wù)書2.1項(xiàng)目名稱某大學(xué)圖書館2.2項(xiàng)目地點(diǎn)南陽市區(qū)2.3項(xiàng)目簡介某綜合類大學(xué)圖書館建筑規(guī)模：建筑面積為5600m2建筑類別：二類建筑2.4設(shè)計基本要求1.認(rèn)真貫徹“適用，經(jīng)濟(jì)，安全，美觀”的設(shè)計原則；2.進(jìn)一步掌握建筑設(shè)計內(nèi)容，方法和步驟，充分考慮影響設(shè)計的各種因素；3.明確結(jié)構(gòu)與建筑的關(guān)系；4.了解和運(yùn)用有關(guān)設(shè)計規(guī)程和規(guī)范；5.認(rèn)真選擇結(jié)構(gòu)形式及進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)布置，掌握高層結(jié)構(gòu)的計算方法和構(gòu)造要求；6.撰寫畢業(yè)設(shè)計論文及繪制施工圖。2.5設(shè)計條件2.51自然條件（1）：地勢平坦（2）：土壤凍結(jié)深度：-0.5m（3）：場地土質(zhì)條件與地基承載力：場地土類型為Ⅱ類，地面粗糙度為C類（4）：抗震設(shè)防要求：按7度區(qū)2.6設(shè)備條件（1）：給水、排水、供熱、煤氣、電力等與城市系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)（設(shè)計時不必考慮）（2）：電梯依據(jù)設(shè)計和防火規(guī)范要求設(shè)置2.7建筑層數(shù)與層高（1）：層數(shù)：4層（2）：層高：首層層高3.9m，標(biāo)準(zhǔn)層層高4.2m2.8房間組成與面積要求（1）：圖書館分別配備藏書、借書、閱覽、內(nèi)部業(yè)務(wù)、技術(shù)設(shè)備、公共行政和輔助用房等各種空間或用房。主要如下：教師閱覽室：300㎡共2個學(xué)生閱覽室：600㎡共3個期刊閱覽室：200㎡電子閱覽室：300㎡借閱、目錄廳：100㎡共6個會議室：150㎡∕個，共3個書庫：300㎡共4個門廳走廊樓電梯間1000㎡廁所20㎡共8個2.9設(shè)計內(nèi)容2.9.1.總平面圖1：5002.首層平面圖1：2003.標(biāo)準(zhǔn)層平面圖1：2004.剖面圖（1～2個）1：2005.立面圖（1～2個）1：2006.主要節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖（3～4個）1：207.設(shè)計說明書2.9.1．基礎(chǔ)平面圖布置圖及剖面詳圖1：1002．柱平法施工圖1：1003．梁平法施工圖1：1004．標(biāo)準(zhǔn)層板施工圖1：1005．樓梯施工圖1：1006．設(shè)計計算書建筑設(shè)計3.1平面設(shè)計3.11總平面設(shè)計大學(xué)綜合圖書館應(yīng)符合城市規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)的要求，并合理組織交通路線，方便師生和工作人員。本建筑基地選在主要道路的適宜位置，有兩個面的出入口與主要街道相連接，建筑物的背面和側(cè)面設(shè)置凈寬為7米的車行通道，主要供運(yùn)書車流及消防車用。在建筑的主要出入口前留有適當(dāng)?shù)募龅亍?.12建筑平面設(shè)計使用部分建筑設(shè)計主要包括閱覽室、目錄廳、報告廳、書庫、采編、辦公室等主要使用房間的平面設(shè)計。采用T字形平面，實(shí)現(xiàn)“以閱為主”、“藏閱結(jié)合”的開放式圖書館?？紤]到圖書館各用房布局的隨意性，及結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)受力性能合理，整個框架結(jié)構(gòu)選用了7.5m×7.5m的柱距，采用“統(tǒng)一柱距”“統(tǒng)一層高”“統(tǒng)一荷載3.1.2.1藏書用房圖書館的藏書空間分為基本書庫、新書庫和閱覽室藏書三種形式。基本書庫設(shè)置在北面，并設(shè)有高窗以便通風(fēng)3.1.2.2閱覽室設(shè)計閱覽室設(shè)置在南面朝陽，并采用帶型窗，部分采用大面積玻璃幕墻，通風(fēng)好，采光也好。3.1.2.3輔助部分的平面設(shè)計本設(shè)計輔助部分有衛(wèi)生間、讀者休息室及工作人員休息室和雜物間3.2立面設(shè)計從整體出發(fā)幾次改進(jìn)建筑方案，考慮美學(xué)原則：主從與重點(diǎn)、對比與呼應(yīng)、節(jié)奏與韻律、均衡與穩(wěn)定、比例與尺度以等，同時考慮結(jié)構(gòu)方面。立面設(shè)計中，外形線條明確，更加能體現(xiàn)出建筑物本身的使用功能，寬大明亮的窗體，給人一種明快的感覺3.3剖面設(shè)計剖面設(shè)計主要解決層數(shù)、層高和空間組合等問題，它直接表達(dá)了不同的建筑空間尺度關(guān)系。根據(jù)各層的使用要求，層高選擇如下：1層層高4.2m，2-4層均為3.6m，室內(nèi)外高差取0.45m。女兒墻高1.0m。3.4相關(guān)技術(shù)設(shè)計3.4.1防火疏散設(shè)計按照《民用建筑防火規(guī)范》的設(shè)計要求，設(shè)計要點(diǎn)如下：本建筑為二類建筑，二級耐火等級。本建筑為多層圖書館，疏散樓梯設(shè)置防火門。公共走道為3m寬，電梯兩部。3.4.2構(gòu)造設(shè)計構(gòu)造設(shè)計的內(nèi)容很多，本設(shè)計僅選主要部分進(jìn)行說明。其余均按有關(guān)規(guī)定、規(guī)范和規(guī)程設(shè)計3.4.2.1墻體構(gòu)造1.內(nèi)墻本結(jié)構(gòu)內(nèi)墻為200mm厚陶?；炷量招钠鰤K。2.外墻外墻結(jié)構(gòu)層采用400mm厚陶?；炷量招钠鰤K。3.4.2.2樓板構(gòu)造本設(shè)計由于跨度較大，結(jié)合結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，采用雙向板與單向板綜合布置。3.4.3屋頂構(gòu)造屋頂采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)平屋頂，檐口采用1.0m高女兒墻。1.排水構(gòu)造：屋面排水采用保溫層找坡，坡度取3%，設(shè)計為內(nèi)排水。2.防水構(gòu)造：采用上人屋面，柔性防水綜合使用。3.保溫構(gòu)造：采用120厚的水泥珍珠巖保溫。3.4.4樓梯設(shè)計1．樓梯采用雙跑式。2．結(jié)構(gòu)選用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式樓梯。3．踏步尺寸為，高150mm，寬300mm。4，梯面裝修采用13㎜缸磚面層。5．梯段和平臺下表面裝修采用20mm水泥砂漿抹面。3.5工程做法3.5.1散水采用混凝土散水30mm厚1：2.5水泥砂漿壓實(shí)抹光30mm厚細(xì)石混凝土60mm厚爐渣墊層夯實(shí)以下素土夯實(shí)。3.5.2室外平臺、踏步花崗巖板130㎜厚。3.5.3地面15㎜厚缸磚面層80㎜厚C20素混凝土作結(jié)構(gòu)層50㎜厚苯板上鋪鋼板網(wǎng)一層保溫三元乙丙橡膠防水300㎜厚三合土壓實(shí)以下是素土夯實(shí)。3.5.4樓面衛(wèi)生間地面15㎜厚缸磚面層20厚1：3水泥砂漿一道+3%防水劑100㎜厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板T型輕型龍骨吊頂2.其他15㎜厚缸磚面層120㎜厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板V型輕型龍骨吊頂3.5.5屋面40㎜厚細(xì)石混凝土面層三元乙丙橡膠防水層20㎜厚水泥沙漿找平層120㎜厚膨脹珍珠巖保溫層找坡3%SBS防水卷材配套粘結(jié)劑作隔氣層20㎜厚水泥沙漿找平層100㎜厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板結(jié)構(gòu)計算4.1工程概況本工程為建筑地點(diǎn)在南陽市的某綜合大學(xué)圖書館，地上主體結(jié)構(gòu)4層，電梯間出屋面，無地下室，1層層高為3.9m，2－4層層高4.2m，結(jié)構(gòu)頂層標(biāo)高16.5m。框架柱及梁中主筋均采用HRB335級鋼筋，板中受力縱筋采用HRB335，箍筋均采用HRB235級鋼筋?；炷翉?qiáng)度等級1－4層柱采用C25。4.2初估梁柱截面尺寸4.2.跨1、跨2：L=7500mm,h=(1/8~1/12)L=933mm~625mm,取h=700mm;b=(1/2~1/3)h=350mm~233mm,取b=250mm;跨3：L=6000mm，h=(1/8~1/12)L=750mm~500mm，取h=600mm,b=250mm；4.2.h=（1/15~1/20）H=500mm~375mm,但考慮到建筑的要求，取h=b=500mm;4.3梁柱線剛度計算4.3.跨1、跨2慣性矩為Ia=1/12bh3=1/12x250x7003=7.15x跨3慣性矩為Ib=1/12bh3=1/12x250x6003=4.5x柱截面慣性矩Ic=1/12bh3=1/12x250x5003=5.21x4.3.梁號截面m2跨度m慣性距m4邊跨梁架中跨梁架I=1/12bh3I=1.5I0m4kb=EI/LkN.mI=1.5I0m4kb=EI/LkNL10.25X0.77.57.5X10-310.7X10-33.99x10414..3X10-35.34x104L20.25X0.66.04.5X10-36.75X10-33.15x1049.0X10-34.2x104L30.25X0.77.57.15X10-310.7X10-33.99x10414..3X10-35.347x104L40.25X0.66.04.5X10-36.75X10-33.15x1049.0X10-34.2x1044.3.柱號截面m2柱高m慣性距m4線剛度I=1/12bh3kc=EIc/hkN.mZ10.5X0.53.94.17X10-32.99X104Z2,Z3,Z40.5X0.54.24.17X10-32.78X104梁柱截面尺寸圖梁柱線剛度圖4.4荷載計算4.4.40厚C25剛性防水層25×0.04=1KN/㎡20厚1：2.5水泥砂漿找平20×0.02=0.4KN/㎡水泥爐渣2%找坡14×0.072=1.008KN/㎡100厚鋼筋混凝土板25×0.11=2.5KN/㎡板底抹灰0.5KN/㎡合計5.41KN/㎡設(shè)計值：5.41X1.2=6.49KN/㎡活載：上人屋面2.0KN/㎡不上人屋面1.5KN/㎡4.4.水磨石樓面0.65KN/㎡100厚鋼筋混凝土板25×0.10=2.50KN/㎡20mm厚紙筋灰石灰打底25×0.02=0.5KN/㎡合計3.65KN/㎡設(shè)計值：3.65X1.2=4.38KN/㎡活荷載：閱覽室2.0KN/㎡，書庫5.0KN/㎡，走廊樓梯2.5KN/㎡，上人屋面2.0KN/㎡，不上人屋面1.5KN/㎡。4.4.水磨石樓面0.65KN/㎡20厚1：2.5水泥砂漿向地漏找坡25×0.02=0.05KN/㎡100厚鋼筋混凝土板25×0.11=2.50KN/㎡20mm厚紙筋灰石灰打底25×0.02=0.5KN/㎡合計3.70KN/㎡4.4.L1250X7000.25X0.7X25=4.38KN/mL3250X6000.25X0.6X25=3.75KN/m設(shè)計值：1.2L1=5.25KN/m1.2L3=4.5KN/m4.4.5.240磚墻19X0.24=4.56KN/㎡4.56X1.2=5.47KN/㎡外墻裝飾0.5+0.36=0.86KN/㎡0.86X1.2=1.03KN/㎡外墻裝飾0.36X2=0.72KN/㎡0.72X1.2=0.86KN/㎡鋼窗：0.45KN/㎡鋼門：0.45KN/㎡4.4.柱自重250.5m0.5m=20mm厚混合砂漿抹灰0.020.6217=0.408kN/m合計6.658kN/m4.4.7風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按計算；基本風(fēng)壓=0.35；地面粗糙度為B類；由《荷載規(guī)范》第7.3節(jié)查（體形系數(shù)），迎風(fēng)面取0.8，背風(fēng)面取-0.5；取15軸橫向框架，其負(fù)載寬度為6.0m；由得沿房屋高度的分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：Qz=4x0.35xUsxUz根據(jù)各樓層標(biāo)高處的高度，由荷載規(guī)范表7.2.1，查取，代入上式，可得各樓層標(biāo)高處的，見下表：層次βzμsz(m)μzw．(KN/㎡)A(㎡)Pw(kN)41.01.316.51.1950.3510.146.4931.01.312.31.1060.3512.487.3521.01.38.11.00.3512.487.3111.01.33.90.880.3513.657.031x1.3x1.195x0.35x10.14=6.49KN1x1.3x1.106x0.35x12.48=16.16KN1x1.3x1.0x0.35x12.48=14.98KN1x1.3x0.88x0.35x13.65=7.03KN4.5水平風(fēng)荷載作用下框架內(nèi)力及側(cè)移計算4.5.1計算各梁柱的線剛度和計算梁的線剛度時，考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，一邊有樓板的梁截面慣性矩取=1.50，兩邊有樓板的梁面慣性矩取=20，I0為按矩形截面計算的梁截面慣性矩。線剛度計算公式=，各染柱的線剛度計算結(jié)果如下:軸線處的線剛度計算柱號截面m2柱高m慣性距m4邊跨梁架KN/㎡I=1/12bh3kc=EI/LkN.m2A1A00.5X0.54.355.21X10-33.354x104A2A10.5X0.54.25.21X10-33.47x104B1B00.4X0.54.24.17X10-32.68x104B1B00.4X0.54.24.17X10-32.78x104梁的線剛度計算：梁號截面m2慣性距m4AB、BC跨L=7.5mCD跨L=6.0m=1/12bh3kb=EIb/hkN.mkb=EIb/hkN.m邊梁Ib=1.5I00.25X0.77.15X10-32.669X1043.34X104中梁Ib=2.0I00.25X0.64.5X10-31.68X1042.1X1044．5.2計算各柱抗側(cè)移剛度值為使柱上下端產(chǎn)生單位相對位移所需施加的水平力，計算公式為，各柱的抗側(cè)移剛度橫向框架柱的側(cè)移D值計算K=Σkb/Σkc(一般層)α=k/2+kD=αkc12/h2K=Σkb/Σkc(底層)α=0.5+k/2+k邊柱K=2.669/3.354=0.798α=0.798+0.5/2+0.798=0.464D=10338底層中柱K=2.669+3.34/2.68=2.24α=2.24+0.5/2+2.24=0.646D=14393邊柱K=1.68/3.354=0.5α=0.5/2+0.5=0.4D=8912中柱K=1.68+2.1/2.68=1.41α=1.41/2+1.41=0.632D=12447邊柱K=2.669x2/2x3.47=0.769α=0.769/2+0.769=0.278D=5295其他層中柱K=2.669x2+3.34x2/2x2.78=2.16α=3.43/2+3.43=0.519D=9885邊柱K=1.68/3.47=0.48α=0.48/2+0.48=0.194D=3695中柱K=1.68x2+2.1x2/2x2.78=1.36α=1.36/2+1.36=0.405D=77144．5.3確定柱的反彎點(diǎn)高度比y風(fēng)荷載設(shè)計值=風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值x1.44．5.3系數(shù)4層ΣFw=8.82KN3層ΣFw=15.44KN2層ΣFw=24.26KN1層ΣFw=31.87KNA1A0B1B0C1C0D1D0A2A1B2B1C2C1D2DK1.793.191.923.341.512.160.7691.360.7982.240.51.41Αc0.6040.7110.6020.6320.430.5190.2780.4150.4640.6460.40.56D1424816772113841195281329885529577141033814393891212447V=D/ΣD2.963.492..386.164.195.095.508.0110.7412.827.9311.114．5.層數(shù)第四層（m=6,n=4,h=4.2m）柱號/mD4D32.2240.451010101.89C4C4.4480.451010101.89B4B32.5960.451010101.89A4A0.3720.291010101.22層數(shù)第三層（m=6,n=3,h=4.2m）柱號/mD3D22.2240.4510101.0701.89C3C4.4480.4510101.0701.89B3B22.5960.4510101.0701.89A3A0.3720.2910101.0701.22層數(shù)第二層（m=6,n=2,h=4.5m）柱號/mD2D12.380.5100.9300.7102.25C2C4.7630.5100.9300.7102.25B2B12.780.5100.9300.7102.25A2A0.40.5100.9300.7102.25層數(shù)第一層（m=6,n=1,h=3.2m）柱號/mD1D01.220.63001.410002.02C1C2.440.55001.410001.76B1B01.420.61001.410001.95A1A0.20.95001.410.05003.2風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算4．54計算柱端彎矩MB4B3=-2.96X（1-0.35）X4.2=-8.68KN.MMB4C4=8.68KN.MMB4B3=-2.96X0..35X4.2=-4.35KN.MMC4B4=3.49X（1.68+2.1）/2.68=4.9KN.MMC3C2上=-2.38X(1-0.44)X4.2=-5.60KN.MMC3C4=3.48KN.MMC3C2下=-2.38X0.44X4.2=-4.39KN.MMD3C3=4.11KN.MMD3D2上=-4.19X(1-0.35)X4.2=-11.43KN.MMA2B2=6.16KN.MMD3D2下=-4.19X0..35X4.2=-6.15KN.MMB2A2=1.68X（2.38+6.8）/2.68=5.75KN.MMA2A1上=-5.09X（1-0.45）X4.2=-11.76KN.MMB2C2=1.28X（2.38+6.8）/2.68=4.38KN.MMA2A1下=-5.09X0.45X4.2=-9.62KN.MMB2C2=1.68X（6.16+4.19）/3.47=5.01KN.MMB2B1`上=-5.5X（1-0.49）X4.2=-11.78KN.MMC2D2=2.68X（6.16+4.19）/3.47=7.9KN.MMB2B1下=-5.5X0.49X4.2=-11.32KN.MMD2C2=2.38+6.8=8.54KN.MMC2C1`上=-5.5X（1-0.49）X4.2=-11.78KN.MMB1A1=2.38X（11.78+10.74）/3.47=15.45KN.MMC2C1下=2.38+6.8=-11.32KN.MMB1C1=1.28X（11.78+10.74）/3.47=8.3KN.MMD2D1上=-10.77KN.MMD2D1=-5.5KN.MMC1D1=11.78KN.MMC1B1=1.41X（11.78+10.74）/3.47=9.15KN.MMB1B0上=-7.93X（1-0.55）/3.9=13.92KN.MMA1A0上=-8.01X（1-0.55）/3.6=12.97KN.MMB1B0下=-7.93X0.55/3.9=-17KN.MABCD柱端彎矩圖4．55計算梁端彎矩MA4B4=-1/12X9.54X7.52=-44.7KN.MMB4A4=44.7KN.MMB4C4=-1/12X9.54X7.52=-44.7KN.MMC4B4=44.7KN.MMC4D4=-1/12X4.65X62=-14KN.MMD4C4=14KN.MMA3B3=-1/12X7.168X62=-33.6KN.MMB3A3=33.6KN.MMB3C3=-1/12X9.54X7.52=-44.7KN.MMC3B3=44.7KN.MMC3D3=-MC3D3=-14KN.MMA-D4=MA-D2=MA-D14．56計算梁支座剪力及柱軸力根據(jù)力平衡原理，由梁端彎矩和作用在梁上的豎向荷載可求出梁支座剪力；柱軸力可由計算截面之上的梁端剪力之和求得?？蚣茉陲L(fēng)荷載作用下梁剪力及柱軸力如下圖框架在風(fēng)荷載作用下梁剪力及柱軸力單位：kN4.57梁柱彎曲產(chǎn)生的側(cè)移梁的線剛度計算梁號截面m2跨度m慣性距m4邊跨梁架中跨梁架I=1/12bh3I=1.5I0m4kb=EI/LkN.mI=1.5I0m4kb=EI/LkNL10.25X0.77.57.15X10-310.73X10-34.01x10414..3X10-35.34x104L20.25X0.66.04.5X10-36X10-32.8x1049.0X10-34.2x104L30.25X0.257.51.95X10-32.91X10-32.716x1043.9X10-33.6x104柱的線剛度計算柱號截面m2柱高m慣性距m4邊跨梁架KN/㎡I=1/12bh3kc=EI/LkN.m2D1D00.5X0.54.355.21X10-33.354x104D2D10.5X0.54.25.21X10-33.47x104C1C00.4X0.54.24.17X10-32.68x104C2C10.4X0.54.24.17X10-32.68x104橫向框架柱的側(cè)移剛度D值的計算K=Σkb/Σkc(一般層)α=k/2+kD=αkc12/h2根數(shù)K=Σkb/Σkc(底層)α=0.5+k/2+k邊柱K=2.669/3.354=0.798α=0.798+0.5/2+0.798=0.464D=1033814底層中柱K=2.669+3.34/2.68=2.24α=2.24+0.5/2+2.24=0.646D=1439314邊柱K=1.68/3.354=0.5α=0.5/2+0.5=0.4D=89129中柱K=1.68+2.1/2.68=1.41α=1.41/2+1.41=0.632D=124479二,三邊柱K=2.669x2/2x3.47=0.769α=0.769/2+0.769=0.278D=529514四,層中柱K=2.669x2+3.34x2/2x2.78=2.16α=3.43/2+3.43=0.519D=988514邊柱K=1.68/3.47=0.48α=0.48/2+0.48=0.194D=36959中柱K=1.68x2+2.1x2/2x2.78=1.36α=1.36/2+1.36=0.405D=771494.6豎向荷載作用下框架梁上荷載計算4.61計算軸線間框架梁的均布荷載4.61.1柱截面初估（1）柱：bxh=500x500(外柱)bxh=400x500(內(nèi)柱)（2）梁：L1=250mmx700mmL2=250mmx600mm（3）慣性矩：外柱：Ia=1/12bh3=1/12x500x5003=5.21x內(nèi)柱：Ib=1/12bh3=1/12x400x5003=4.17x墚：Ic=1/12bh3=1/12x250x7003=7.15xId=1/12bh3=1/12x250x6003=7.15x4.61.2.梁的計算跨度：取柱軸線間的距離。4.61.3．柱高。底層柱高度：h=3.9+0.45=4.35m.。0.45m為基礎(chǔ)頂面至墻內(nèi)的高度。其他柱高等于層高，即為4.2m。4.61.4.屋面及樓面。屋面做法：40mm厚C20細(xì)石砼剛性防水表面壓光，配Ф4鋼筋，雙向中距200mm。刷素水泥漿一道，鋼筋砼屋面板粉底。樓面板傳荷載恒荷載4kN/m21.8m5/82=9kN/m活荷載5.0kN/m21.8m5/82=11.25kN/m梁自重3.6kN/m屋面板傳荷載恒荷載6.81kN/m21.8m5/82=15.33kN/m活荷載2.0kN/m21.8m5/82=4.5kN/m4.61.5.梁、柱的線剛度計算。梁：iBC1=Ib/EL=7.15x109/7500E=9.53x105EiCD1=4.5x109/6000E=7.5x105E柱：iBA1=5.21x109/3900E=13.36x105EiDC1=4.17x109/4200E=9.93x105EiBC1=5.21x109/4200E=12.41x105EiDA1=4.17x109/3900E=10.69x105E4.61.6.荷載計算:恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算。BC屋面：1.5X（7.5+0.24）=11.61KN/m樓面：3.65X（7.5+0.24）=28.25KN/mCD跨屋面：1.5X(6+0.24)=9.36KN/m樓面：3.65X（6+0.24）=22.78KN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取2.0KN/㎡,不上人屋面活荷取1.5KN/㎡BC跨荷載：2.0X（7.5+0.24）=15.5KN/m1.5X（7.5+0.24）=11.61KN/mCD跨荷載：2.0X(6+0.24)=12.48KN/m1.5X（6+0.24）=9.36KN/m(3)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk=0.5KN/㎡轉(zhuǎn)化為集中荷載:4層:Fw4k=0.5X4.2X(2.1+4.2/2)=8.62KN3層:Fw3k=0.5X4.2X(1.05+4.2/2)=6.61KN2層:Fw2k=0.5X4.2X4.2=8.82KN1層:Fw1k=0.5X3.9X3.9=7.61KN4.61.7.由次梁傳來荷載①屋面梁恒荷載＝由次梁傳來＝次梁自重＋板傳荷載＝6.81kN/m22m5/87.5=103.11kN活荷載＝板傳荷載＝2.0kN/m22m5/827.5＝25.92kN樓面梁恒荷載＝由次梁傳來＝次梁自重＋板傳荷載＝4.02kN/m22m5/87.5=66.95kN活荷載＝板傳荷載＝5.0kN/m22m5/827.5＝64.8kN4.62計算柱的豎向集中荷載4.62.1．屋面框架梁受力計算：中跨梁：q=5.65X7.5=42.38KN/Mq=5.65KN/MΣ恒=5.65+42.38X5/8=32.12KN/M邊跨梁：q=4.14X6=24.84KN/Mα=1.95/L=0.325q=(1-2X0.3252+0.3253)X24.84=20.45KN/Mq自=4.14KN/MΣ恒=20.45+4.14=20.59KN/M4.62.2.樓面框架梁受力計算：邊跨梁：q=4.14X3.9=16。15KN/Mα=1.95/L=0.325q=(1-2X0.3252+0.3253)X16.15=13.29KN/Mq自=4.14KN/Mq墻=(5.65+0.82)X（3.9+0.5）=21.99KN/MΣ恒=13.29++4.14+21.99=33.58KN/M中跨梁：q=5.65X4.2=23.73KN/Mq=5/8X23.73=14.83KN/Mq自=5.65KN/MΣ恒=5.65+23.73+14.83=44.21KN/M4.62.3.各框架節(jié)點(diǎn)處集中力計算：=1\*GB3①屋面框架節(jié)點(diǎn)D4q=5.65X3=16.95KN/mqCE=5/8q=10.59KN/mq自=5.65KN/m女風(fēng)墻重：q=19X0.24X0.9=4.1KN/m設(shè)計值=4.92KN/mΣ恒=(10.59+5.65+4.92)X4.2=88.78KN/m框架節(jié)點(diǎn)C4q=5.65X1.4=16.95KN/mα=0.3qE=(7+10.59)=17.59KN/mq自=5.65KN/mΣ恒=(17.59+5.65)X4.2=97.6KN/m節(jié)點(diǎn)B4qE=8.6KN/mq自=5.65KN/m女風(fēng)墻4.92KN/mΣ恒=(8.6+5.65+4.92)X4.2=80.514KN/m=2\*GB3②標(biāo)準(zhǔn)層框架節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)D32q=7.9KN/mqE=5/8q=4.94KN/mq自=4.14KN/m墻重：(6+1.03)x[(4.2–0.5)x3.9–1.5x1.8x0.45=83.7KN/m柱自重=13.86KN/mΣ恒=(4.94+4.14)X4.2+83.7+13.86=135.7KN/m節(jié)點(diǎn)C32qE=4.25KN/mq=4.54KN/mα=0.3qE2=(1-2X0.32+0.33)X4.54=3.85KN/mqE=4.25+3.85=8.10KN/mq自=3.76KN/m柱自重=13.86KN/m墻重：(6+0.82)x[(4.2–0.5)x3.9–1x1.8]+1.8x0.45=86.9KN/mΣ恒=(8.1+3.76)X4.2+86.9+13.86=150.6KN/m節(jié)點(diǎn)B32qE=4.25KN/mq自=3.76KN/m柱自重=13.86KNq=5.65x1.8=10.17KN/mqE2=8.6KN/mΣ恒=(8.6+4.25)X4.2+3.76+13.86=71.59KN/m=3\*GB3③第一層框架節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)D11q=6.8KN/mqE=4.25KN/mq自=3.76KN/m柱自重=13.86KN/m墻重49.19KN/mΣ恒=77.86KN/m節(jié)點(diǎn)C11Σ恒=110.58KN/m節(jié)點(diǎn)B11qE1=4.25KN/mq=4.14x1.95=7.25KN/mqE2=5.65KN/m柱自重=13.86KN/mq自=3.76KN/m墻重：(6+0.82)x[(3.9–0.5)x4.2–1.8]+1.8x0.45=85.9KN/mΣ恒=(4.14+3.76+5.65)X3.9+85.9+13.86=152.6KN/m4.62.4.梁的固端彎矩：MBC4=-1/12x10.17x7.52=-47.67KN/mMCB4=47.67KN/mMCD4=-1/12x17.59x6.02=-52.77KN/mMDC4=52.77KN/mMBC2=-1/12x7.9x7.52=-37.03KN/mMCB2=37.03KN/mMCD2=-1/12x8.10x6.02=-24.3KN/mMDC2=24.3KN/mMBC2=-1/12x7.9x7.52=-37.03KN/mMCB2=37.03KN/mMCD2=-1/12x8.10x6.02=-24.3KN/mMDC2=24.3KN/mMBC1=-1/12x6.8x7.52=-37.87KN/mMCB1=31.87KN/mMCD2=-1/12x4.35x6.02=-13.05KN/mMDC2=13.05KN/m4.63豎向荷載作用下框架計算簡圖綜合上面的荷載計算，各層框架梁上計算得的荷載值，布置在框架梁上，框架梁上的分布荷載如下所示，其為分別在豎向恒荷載作用下框架梁的荷載計算簡圖如圖4-5，豎向活荷作用下框架梁的荷載計算簡圖如圖4-6圖4-5豎向恒荷載作用下框架計算簡圖ABCD圖4-6豎向活荷載作用下框架計算簡圖4.7豎向荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算4.71分層法計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力多層多跨框架在豎向荷載作用下的內(nèi)力近似按分層法計算，將多層框架分解成一層一層的單層框架分別計算，除底層外，上層各柱線剛度均乘以0.8進(jìn)行修正，這些柱的傳遞系數(shù)取－1/2。多層多跨框架在豎向荷載作用下，側(cè)向位移比較小，計算時可忽略側(cè)移的影響，用力矩分配法進(jìn)行計算。豎向恒荷載作用下的各層框架梁固端彎矩見下4-7，豎向活荷載作用下引起的各層框架梁固端彎矩見下4-8。彎矩分配系數(shù)計算公式為表4-6恒荷載作用下框架梁固端彎矩值kNm層跨度均布荷載集中荷載AB跨BC跨左右左右47.516.4115.4-174.7174.7-174.7174.737.513.548.14-138.9138.9-138.9138.927.513.548.14-138.9138.9-138.9138.917.513.548.14-138.9138.9-138.9138.9表4-7豎向活荷載作用下框架固端彎矩值kNm層跨度均布荷載集中荷載BC跨CD跨左右左右47.51429.5-44.736.7-44.736.737.51429.5-44.736.7-44.736.727.51429.5-44.736.7-44.736.717.51429.5-44.736.7-44.736.7表4-8各桿節(jié)點(diǎn)彎矩分配系數(shù)4321A軸下柱0.620.270.270.41上柱0.270.270.31梁0.380.460.460.22B軸下柱0.210.170.170.27上柱0.170.170.15梁左0.340.280.280.24梁右0.460.380.380.34D軸下柱0.730.420.420.31上柱0.420.420.57梁0.270.160.160.12C軸下柱0.280.220.220.34上柱0.220.220.18梁左0.620.480.480.41梁右0.10.080.080.074.72框架內(nèi)力計算4.72.1框架梁彎矩計算框架梁的設(shè)計彎矩，把同一開口所求得的梁端彎矩進(jìn)行內(nèi)力組合就得到框架梁端的設(shè)計彎矩，因此把由恒荷載引起的彎矩和活荷載引起的彎矩相加即可。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的彎矩分配系數(shù)及框架梁固端彎矩值，進(jìn)行內(nèi)力計算，其計算結(jié)果如下:ABCD豎向恒荷載作用下4層內(nèi)力計算ABCD豎向恒荷載作用下3層內(nèi)力計算ABCD豎向恒荷載作用下2層內(nèi)力計算ABCD豎向恒荷載作用下1層內(nèi)力計算豎向活荷載作用下4層內(nèi)力計算圖ABCD豎向活荷載作用下3層內(nèi)力計算圖ABCD豎向活荷載作用下2層內(nèi)力計算圖ABCD豎向活荷載作用下1層內(nèi)力計算圖ABCD豎向恒荷載作用下梁端彎矩值單位：kNmABCD豎向活荷載作用下梁端彎矩值單位：kNm4.7.2框架梁的剪力可取該梁為脫離體進(jìn)行計算，均布荷載可按下式計算注：，分別為彎矩引起剪力及荷載引起剪力。剪力計算結(jié)果見表4－13及1－14。表4－10恒荷作用下框架梁剪力計算表層BC跨CD跨BC跨CD跨456.515.7-33-3.7355.514.7-24-4.7256.515.7-33-3.7157.715-31.8-4.4表4－11活荷作用下框架梁剪力計算表層BC跨CD跨BC跨CD跨413.112.9-9.4-9.0320.716.9-13.1-12.9225.921.4-17.1-16.4131.426.4-17.5-16.94.7.2.3框架柱軸力計算表4－12恒荷載作用下柱軸力表層柱軸力B柱C柱DC柱NNN490.390.3104.9390.390.3104.9290.390.3104.9190.390.3104.94.7.2.4框架梁彎矩調(diào)幅豎向荷載作用下考慮框架梁塑性鉸作用，避免支座處負(fù)彎矩過大造成配筋過多而帶來施工困難，考慮將支座負(fù)彎矩進(jìn)行適當(dāng)折減。調(diào)幅系數(shù)取為0.85。表4－29恒荷載作用下彎矩調(diào)幅層MBMDMBMD446.151.192.8182.4170.5170.946.173.22531.486.513.4363.873.2136.8115.6260215.263.851.12439.866.111.6246.151.192.7182.4170.5170.946.147.313.430.986.513.4148.047.395.4183.7165.2165.548.09.012.78.280.443.7表4－30活荷作用下彎矩調(diào)幅層MBMB4-24.255.712.1-55.723.89.53-17.447.517.4-51.025102-24.255.712.1-55.323.39.51-28.453.49.5-54.324.37.84.8內(nèi)力組合抗震設(shè)計時，梁跨間最大彎矩應(yīng)是水平地震作用產(chǎn)程的跨間彎矩與相應(yīng)的重力荷載代表值產(chǎn)生的跨間彎矩的組合。由于水平地震作用可能來自左右兩個方向，因而應(yīng)考慮兩種可能性，分別求出跨間彎矩，然后取較大者進(jìn)行截面配筋計算。4.8.1框架梁柱控制截面根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果，即可進(jìn)行框架各梁柱各控制截面上的內(nèi)力組合，其中梁的控制截面為梁端、柱邊及跨中。由于對稱性，每層有5個控制截面，即圖14中的1、2、3、4、5號截面，表2給出了第二層梁的內(nèi)力組合過程；柱則分為邊柱和中柱（即A柱、B柱），每個柱每層有兩個控制截面，以圖14中第二層為例，控制截面為3、4號截面。表3給出了二層柱的內(nèi)力組合過程。4.8.2表2二層梁內(nèi)力組合荷載類型截面恒荷載活荷載風(fēng)荷載=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥MVMVMVMVMVMV1-31.2564.83-4.6910.020.09-0.10-3.9610.45-0.090.06±11.53±3.26250.93-9.27--0.14-10.79-0.07-±4.03-3-33.89-61.13-6.24-11.12-0.29-0.10-6.56-11.030.210.06±9.55±3.144-12.576.24-2.160-0.312.75-3.765.450.470.45±10.11±8.045-12.37--2.88-1.21--0.44--0.75-荷載類型截面內(nèi)力組合恒載×1.2+活載×1.4恒載×1.2+0.85×（風(fēng)載×1.4+活載×1.4）恒載×1.2+活載×1.4=7\*GB3⑦=8\*GB3⑧=9\*GB3⑨MmaxMminVMmaxMminVMmaxMminV1--50.66101.26--71.4599.98--66.4590.722101.1--107.95--87.66--3--61.59-105.30--51.79-101.25--60.45-96.35412-23.1417.72--43.9938.22--32.8721.885--25.55---25.80---21.98-4.8.3表3第二層柱內(nèi)力組合柱號荷載類型截面恒荷載活荷載風(fēng)荷載上層傳來上層傳來=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥=7\*GB3⑦A柱M431.06-5.15.551.69-±10.52M332.61-5.15.555.36-±10.01N68.45235.1410.0810.87-0.0630.92±4.31B柱M4-25.36--5.05-4.66-1.21-±10.99M3-26.49--5.05-5.01-5.33-±10.87N70.89304.111.1916.673.7449.5±8.51柱號荷載類型截面內(nèi)力組合恒載×1.2+活載×1.4恒載×1.2+0.85×（風(fēng)載×1.4+活載×1.4）恒載×1.2+活載×1.4Nmax，MNmin，MN，MNmax，MNmin，MN，MN，MN，M=8\*GB3⑧=9\*GB3⑨=10\*GB3⑩1112131415=1\*GB3①+=2\*GB3②+=3\*GB3③+=6\*GB3⑥=1\*GB3①+=2\*GB3②+=5\*GB3⑤=1\*GB3①+=2\*GB3②+=4\*GB3④=8\*GB3⑧+=7\*GB3⑦=7\*GB3⑦+=9\*GB3⑨=7\*GB3⑦+=10\*GB3⑩=1\*GB3①+=2\*GB3②+=7\*GB3⑦A柱M437.8837.5240.5930.5944.3350.3428.0954.35M338.1437.1540.5033.7047.6253.6234.6957.18N370.2.1296.60345.46276.06306.08359.56288.30432.06B柱M4-41.47-27.51-30.55-46.61-43.10-45.38-15.50-48.68M3-35.64-28.19-34.87-39.97-45.13-49.56-21.52-49.04N493.4.2336.67358.32422.88445.87464.28343.82480.58AB

M＝－68.45kN·mM＝99.98kN·mM＝－70.89kN·mV＝101.25kNV＝－102.3kN圖15梁AB的最不利組合內(nèi)力4.8.4截面計算

1）梁的設(shè)計

以第二層梁AB為例，其最不利的組合內(nèi)力如圖15所示。

①正截面強(qiáng)度計算：

梁的截面尺寸為250mmx700mm

C20時，梁的混凝土保護(hù)層最小厚度為30mm。

故設(shè)a=35mm，則，ho=700-35=665mm?cm=9.6N／mm2,?y=300N／mm2,?t=1.10N／mm2。

對于梁端，不考慮現(xiàn)澆混凝土板的作用。梁端A：as=M/a1?cmbho2=71.45×106/1.0×9.6×250×6652=0.099ζ=1-√1-2as=1-√1-2×0.099=0.135<ζb=0.55（滿足要求）As=ζbho?cm/?y=0.135×250×665×9.6/300=786mm2

選用416，As=804mm2。

梁端B：計算公式同上，計算過程略。計算結(jié)果：

選用416，As=804mm2。

對于梁中截面，考慮混凝土現(xiàn)澆板翼緣受壓，按T形梁計算。翼緣計算寬度取b′=lo/3=7500/3=2500mm?b′?h′?(ho-h′?/2)=9.6×2500×100×(665-100/2)=1486.56×106>M=136.95×106

屬于第一類型的T形截面。as=M/a1?cmbho2=136.95×106/1.0×9.6×2400×5652=0.018ζ=1-√1-2as=1-√1-2×0.018=0.017<ζb=0.55（滿足要求）As=ζbho?cm/?y=0.012×2500×665×9.6/300=638mm2

選用420，As=912mm2。

②斜截面強(qiáng)度計算

取較大設(shè)計剪力V＝－102.3kN。

驗(yàn)算截面尺寸hw=h0=435mm,hw／

0.25βc?cmbh0=0.25×1.0×9.6×259×565=351kN>V=103.02kN

（截面符合要求）

驗(yàn)算是否需要計算配置箍筋

0.7?tbh0=0.7×1.10×250×665=102.8kN<V=103.02kN

故需要配置箍筋。若選用φ8@200,0.7?tbh0+1.25?yv×Asv／s×h0=0.7×1.10×250×565+1.25×210×(2×50.3)／200×565=180.9×103N>V=103.2×103N

（滿足要求）配箍率psv=nAsvl／bs=(2×40.3)／(250×300)=0.201%最小配箍率Psvmin=0.24×?t／?yv=0.24×1.1／210=0.126%<psv=0.201%（滿足要求）

2）柱的設(shè)計

以第二層A軸線柱為例。其最不利組合如圖16所示。

A4M＝40.59kN·m

V＝360.06kN

A3M＝43.70kN·m

V＝360.06kN圖16柱A4,A3的最不利組合內(nèi)力

柱的截面尺寸為500mmx500mm

①受力縱筋的計算柱的計算長度l0=1.25H=1.25×3.2=4m柱端A4：e0=M／N=(40.59×106)／360.06×103=146mm;ea=550／30=18mm＜20mmei=e0+ea=146+20=166mms1=0.2+2.7×(ei／h0)=0.2+2.7×(141／515)=1.03>1,取s1=1l0／h=6000／550=10.91＜15,s2=1n=l+1／[1400×(ei／h0)]×(l0／h)2s1s2=1+1／1400×(141／515)×10.912×1×1=1.31nei=1.31×141=185mm>0.3h0=140mm

先按大偏心受壓情況計算e=nei+h／2-a=165+650／2-35=455mmx=N／a1?cb=(400.06×103)／(1.0×9.6×300)=143.6mm(x＜0.55h0,x>2a)

As=Ast=N.e-a1?cbx(h0-x／2)／?yt(h0-ast)=[400.06×103×455-1.0×9.6×300×143.6×(515-143.6／2)]／300×(515-35)=517.82mm選用316，。As=603mm2柱端A3：計算公式同上，計算過程略。計算結(jié)果：選用316，As=603mm2②抗