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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录6.1 梁截面设计30武安银信公司办公楼B座D区设计学生 厉娜 指导教师 闫亚光河北工程大学土木工程学院建筑工程方向0 绪论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。本组毕业设计题目为武安银信公司办公楼框架结构设计。在毕业设计前期，我们温习了结构力学、钢筋混凝土、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再加上指导老师的细心辅导从而进行建筑、结构设计。特别是在结构设计期间，本组在校
2、成员齐心协力、分工合作，发挥了大家的团队精神。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我们圆满的完成了毕业设计任务，在此对我们的指导老师表示衷心的感谢。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，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。巩固了我们的专业知识并提高了我们综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。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，
3、难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。1 工程概况1.1 设计资料1.1.1 总图规划与工程位置本工程为武安银信公司办公楼，工程位于武安市赵庄。磁阳公路西侧。1)、自然条件：（1）、室外气温：年平均温度最冷月平均-2，年平均温度最热月平均33。（2）、冻土深度：0.5m。（3）、主导风向：夏季南风，冬季北风，最大风速19m/s。（4）、基本雪压： （5）、基本风压： 2)、工程地质条件：第一层：杂填土，层厚1.52.5m第二层：粉土，层厚2.73.5m,承载力特征值第三层：粉土，层厚2.73.9m,承载力特征值第四层：粉土，层厚1.02.0m,承载力特征值第五层：粉质粘土，层厚1.52.
4、5m,承载力特征值第五层：粉质粘土，本层未钻透,承载力特征值基础持力层为第三层粉土层，其承载力特征值为3)、地震烈度：（1）、地震效应：根据全国地震区划分图，邯郸市抗震设防烈度为7度，设计基本加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。（2）、建筑场地类别：场地类别为II类。1.1.2 建筑物的组成及功能介绍1）、本工程建筑面积约6600左右，地上主体5层，局部6层，结构形式为框架结构。2）、建筑的基本功能要求：（1）、首层为对外服务用房。（2）、二三层为办公用房。（3）、四层为宿舍、休息用房。（4）、五层为休闲娱乐室、餐厅、操作间及库房、更衣室等。各层的层高依次为：4.2m、4.2m、4.2
5、m、4.2m、4.2m、4.5m。1.1.3 门窗使用门采用木门，尺寸均为，窗均为铝合金窗，由上下两个组合而成，上面尺寸为，下面为，走廊的窗为1.2m1.5m1.1.4 结构设计要求本工程建筑防火等级为二级，建筑安全等级为二级，屋面防水等级为级，地下防水等级为二级，本工程的结构安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类，框架抗震等级为三类，基础设计等级为丙级，设计使用年限为50年。1.2 柱网布置由于本建筑的长度为76.96m,宽度为所以柱网布置为沿着建筑长边以柱距为6.9m布置。具体详见结构施工图。2 框架侧移刚度的计算2.1 横向框架侧移刚度计算梁的线刚度，柱的线刚度，其中为砼的弹性模量，为梁
6、的计算跨度，为柱的截面惯性矩，为梁的截面惯性矩。2.1.1 横梁线刚度计算表详见表2.1：表2.1 横梁线刚度计算表断面（mmmm）跨度（m）矩形截面惯性矩边框架梁中框架梁 （）2.1.2 柱的线刚度ic计算见下表2.2。表2.2 柱线刚度计算表层次15600600600254200600600柱的抗侧移刚度按下式计算，式中由计算所得，。柱的抗侧移刚度计算如下表2.3。表2.3 框架柱抗侧移D值计算表轴数层次混凝土强 度等 级层高惯性矩（一般层）（底 层）(一般层)（底层）D1轴边框架2542001.370.4121504156001.820.6113492B642001.070.351835
7、72542001.760.4724651156002.340.6514376C2642001.320.4020980156001.760.6013270D2642000.930.3216784156001.240.54110432轴框架A2542001.240.3819931156001.660.5913049B642001.140.36188822542001.760.4724651156002.350.6614597C2642001.760.4724651156002.350.6614597D2642001.240.3819931156001.850.61134923，6，9，12，13轴
8、中框架AD2542001.240.3819931156001.660.5913049BC2542001.760.4724651156002.350.66145977，8，14轴边框架AD2542000.930.3216784156001.240.5411943BC2542001.320.4020980156001.760.60132704，5，10，11轴框架D2542000.930.5411943156001.240.3216784C2542001.450.5729896156001.940.6213736B2542001.760.4724651156002.350.6614597A2542
9、001.240.3819931156001.660.59130492.2 横向框架层间侧移刚度将上述计算得到的各层柱的侧移刚度相加，则得到各层横向框架的侧移刚度如下表2.4。表2.4 横向框架层间侧移刚度层次1234563 重力荷载代表值的计算3.1 重力荷载计算3.1.1 屋面及楼面的永久荷载标准值1) 屋面（不上人）：40mm厚细石混凝土三毡四油防水层：20mm厚1：3水泥砂浆找平层：150mm厚蛭石混凝土找坡 最薄处20mm厚：100mm现浇钢筋混凝土屋面结构层：V型轻钢龙骨吊顶：合计：2) 15层楼面：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）：100mm现浇钢筋混凝土楼面结构层：V型轻钢龙骨吊顶：
10、合计：3) 屋面及楼面可变荷载标准值：不上人屋面均布活荷载标准值：办公室会议室活荷载标准值：书库档案库活荷载标准值：楼梯活荷载标准值：厨房活荷载标准值：浴室厕所活荷载标准值：屋面雪荷载标准值：式中为屋面积雪分布系数，取。3.1.2 梁、柱、墙等重力荷载计算恒荷载：梁荷载统计：6层：15层：柱荷载统计：6层：25层：1层：墙（包括窗和门等）的恒荷载：把每一层由中间分成上下两部分，分别计算每一层的重力荷载，混凝土容重为，窗为，门为，墙的经计算为檐口：对于6层上：下：25层外墙上：下：内墙：5层上：下：4层上：下：23层上：下：活荷载：5层：4层：23层：楼梯：计算重力荷载代表值：6层：5层：4层：
11、3层；2层：1层：框架的重力荷载代表值见下图：4.横向水平荷载作用下框架内力和侧移计算4.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算4.1.1 横向自振周期计算 按顶点位移法计算考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数为，计算公式,为顶点位移，按D值法计算。表4.1 横向框架顶点位移计算表层次513199.1113199.110.01110.2158415493.0628692.170.02410.2047315611.6944303.860.03720.1806214096.2158400.070.04900.1434114203.7772603.840.09440.0944则4.
12、1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算由于本建筑结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。地震作用按7度设计基本地震加速度0.15g，设计地震分组为第一组，则，采用底部剪力法，由于，不考虑顶点附加作用结构底部剪力为表4.2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次64.226.6424.48112910.01162.48187.4454.222.412774.630.2821601.701664.1844.218.215493.060.2781578.983243.1634.214.015611.690.2151221.76
13、4464.3224.29.814096.210.136772.455336.7715.65.614203.77795410.078443.025679.79表4.3 横向水平地震作用下的位移验算层次/kN/mm51664.180.00144.21/300043243.160.00274.21/155634464.320.00374.21/113525336.770.00454.21/93315679.790.00745.61/757满足的要求。其中。4.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按下式4.1、4.2计算：-(4.1) -(4.2)计算过程见下
14、表4.3，表中还计算了各层的层间弹性位移角。表4.3 横向水平地震作用下的位移验算层次/Kn/mm/mm/mm51697.263.27420.15543001/131342771.232.95016.88133001/111933734.933.97513.93133001/83024401.374.6859.95633001/70414789.735.2715.27142001/797由表4.3可见，最大层间弹性位移角发生载第二层，其值为1/7041/550，满足的要求。其中。4.1.4水平地震作用下框架内力计算计算附图中结构平面布置图中的第14轴横向框架，其计算简图如下图所示：框架柱端剪力
15、及弯矩分别按下式4.3、4.4、4.5计算：-(4.3) -(4.4)-(4.5)其中,根据已知条件知各层柱端的梁柱线刚度比及各层的标准反弯点高度比见下表4.4所示。对于AD轴表4.4 梁柱线刚度比及标准反弯点高度比计算表层次A轴、B轴柱标准反弯点mn50.935 50.35040.93540.45030.93530.46520.93520.50011.24510.638由已知条件还得出各层反弯点高度修正值如下表4.5所示。表4.5 各层柱及反弯点高度修正值、层次层高（m）54.200044.200034.200024.200015.6000由以上表4.4及表4.5所示，可得各层柱的反弯点高度
16、比y值计算如下表4.6。表4.6 柱反弯点高度比值y计算表层次50.35040.45030.46520.50010.638由上可得各层柱端弯矩及剪力计算如下表4.7。表4.7 各层柱端弯矩及剪力计算表层次y54.21664.181678423.270.930.35063.5334.2144.23243.161678445.660.930.450105.4780.3034.24464.321678463.000.930.465141.56123.0424.25336.771678473.990.930.500155.38155.3815.65679.791194388.431.240.63817
17、9.26315.94对于BC轴表4.8梁柱线刚度比及标准反弯点高度比计算表层次A轴、B轴柱标准反弯点mn50.4550.25040.4540.35030.4530.45020.4520.55010.6510.700由已知条件还得出各层反弯点高度修正值如下表4.5所示。表4.9各层柱及反弯点高度修正值、层次层高（m）54.200044.200034.200024.200015.600.01250.0325由以上表所示，可得各层柱的反弯点高度比y值计算如下表4.10。表4.10 柱反弯点高度比值y计算表层次50.25040.35030.45020.55010.655由上可得各层柱端弯矩及剪力计算如
18、下表4.7。表4.11 各层柱端弯矩及剪力计算表层次y54.21664.182098029.090.40.25091.6330.5444.23243.162098057.080.40.350155.8383.9134.24464.322098078.740.40.450181.89148.8224.25336.772098092.490.40.550174.81213.6515.65679.791327098.250.60.655189.82360.38注：表中M量纲为,V量纲为,D的单位为。梁端弯矩剪力及柱轴力分别按下式计算：-(4.5)-(4.6)-(4.7)注：1）、柱轴力中的负号表示拉
19、力，当为左地震作用时A轴柱为拉力，B轴柱为压力。2）、M单位为，i单位为，N单位为kN，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下图：63.9563.95105.4734.2164.6591.6326.9830.54132.32155.8354.0580.30139.68141.56221.86123.04278.42155.38179.26155.38334.64315.9483.91188.72181.8977.08148.82174.81229.7893.85286.46213.65189.82117.011360.3819.48-19.4841.21-60.69-1
20、22.962.21-199.9770-294.0194.12-543.45-372.02-220.09-99.67-26.7934.4799.26149.63189.98213.13-91.26-26.7919.4841.2162.2177094.12-294.01-199.9-122.。9-60.69-19.48-220-372.02-543.455 竖向荷载作用下框架内力计算5.1 计算单元的选择确定取第14轴线横向框架进行计算，所取计算单元如图所示，由于房间布置由次梁，故直接传给该框架的露面荷载如图中水平阴影所示。计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向梁以集中力的形式传给横向框架，
21、作用于各结点上。由于纵向框架的中心线与柱的中心线不重合，因此梁再框架节点上边作用有集中力矩。5.2 荷载计算5.2.1 恒载计算在图中，对于第五层：代表跨度为6.6m横梁及檐口自重，为均布荷载形式。 为跨度为6.6m屋面传给横梁的梯形荷载，图中所示的几何关系可得：为跨度为2.4m的横梁及檐口自重，为均布荷载形式。= 为跨度为2.4m屋面传给横梁的三角形荷载。 = 为由边纵梁直接传给柱的横载，它包括梁自重、楼板重和檐口等的重力荷载：由以上集中力、可得到集中力矩为： 对于第四层：.、分别为边纵梁直接传给柱的恒载，其包括纵梁自重和楼板重及纵墙重，计算如下： 对于3层，同理可得：对于第12层，同理可得
22、：2）、活荷载作用下第五层框架上梁上的荷载分布图如下图5.4：为第5层跨度为6.6米屋面传来的梯形活荷载，为跨度为2.4米屋面传来的三角形活荷载。注：（括号内的数值为屋面雪荷载作用下的荷载值。）、为楼板传来的活荷载集中力。 对于4层，活荷载分布：为第5层跨度为6.6米楼面传来的梯形活荷载，为跨度为2.4米楼面传来的三角形 对于13层 将以上荷载计算结果汇总，见下表5.1、5.2。表5.1 横向框架恒载汇总表层次57.028.554.396.2263.9574.2809.59419.645.4413.193.9676.1754.12011.42319.645.4413.193.9699.2811
23、9.75014.89119.645.4413.193.9676.1754.13100.8411.42注：1)、的单位为。2)、的单位为。3)、的单位为。表5.2 横向框架活载汇总表层次50.83（0.58）0.6（0.42）3.65（2.56）5.36（3.75）0.55（0.38）48.3（8.3）6（6）36.5（36.5）43.34（43.34）5.57（5.47）133.32（8.3）2.4（6）14.6（36.5）21.44（43.34）2.19（5.47）注：1)、的单位为。2)、的单位为。3)、的单位为。4)、表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。5.3、内力计算梁端、柱端弯矩
24、采用弯矩二次分法计算，则梁端、柱端弯矩计算如下表5.3。表4.3 横向框架固端弯矩计算结果层次恒载作用下活载作用下595.3112.4132.88（6.78）0.22（0.18）4115.7232.8532.88（32.88）0.86（0.86）3115.7232.85133.29（133.29）0.86（0.86）2115.7232.85133.29（133.29）0.86（0.86）1115.7232.85133.29（133.29）0.86（0.86）注：表中括号内的数值为雪荷载作用下对框架产生的固端弯矩。详细计算步骤请如下：、 在恒载作用下梁端固端弯矩计算：对第五层：计算简图见图5.2
25、。作用下：作用下：即作用下：作用下：同理第五层，可得其它层的固端弯矩为：、 在活载作用下梁端固端弯矩计算与恒荷载作用下梁端固端弯矩相同注：括号内的数值为屋面雪荷载作用下的固端弯矩。由以上计算结果可得到恒载、活载作用下横向框架的二次分配结果如下图，并且根据横向框架弯矩二次分配结果可得到竖向荷载作用下的弯矩图-100.260.5110.1520.1520.1850.380.310.310.380.310.310.6020.2190.17923.1221.04-46.24-48.05-15.0926.20-52.89-45.11-3.8271.68-7.65-16.8219.62-15.58-4.4
26、9-6.87-26.95-18.97-5.4693.8418.01100.26-15.58-7.79-27.87-4.49-27.86.085-7.79-6.25-13.7576.54-3.814.160.450.555.2132.10-2.8314.69-3.4539.23-8.4143.960.310.38-49.1729.3837.4814.69-9.48-81.8136.01-5.488-76.540.3129.3838.8416.05-100.26-14.62-44.64-14.86-3.820.46744.87-4.35-27.7394.01-5.29-4.420.139-27.7
27、9100.280.1793.92-5.389.1280.224-27.79-4.42-27.73-4.35-14.71-49.324.65-43.18-4.38-7.79-14.67-26.84-5.3591.59-17.9514.63-15.35-30.70-7.05-23.65-6.17-7.5637.9-81.26-5.34-6.540.4210.31836.05-80.27-6.1737.938.73-5.340.26129.2638.74-2.41-1.82-8.9736.34-81.7918.1724.0214.69-1.14937.228.2320.1850.1520.1520.
28、5110.1850.1520.1520.511AB26.20-7.79-7.7918.01-52.39-15.5815.58-18.97-3.826.085100.2626.20-7.79-7.7918.01-52.39-15.58-15.58-18.97-3.826.085100.26-9.4812.0114.6936.0129.3829.38-100.265.488-9.4814.6914.6936.0129.3829.38-100.26-5.488-8.08-6.59-6.595.4 梁端剪力和柱轴力的计算5.4.1 恒载作用下梁端剪力计算：对第五层5.4.2 对于第四层计算简图请见图5
29、.12。5.4.3 对第二三层同理第四层，我们可以得到二三层的剪力为：4）、对第一层：同理第四层，我们可以得到一层的剪力为：在活载作用下梁端剪力计算：1、 对第五层：计算简图见图5.13。 注：括号内的数值为雪荷载作用下引起的梁端剪力。2、 对于第一四层：计算简图见图5.14。同理第五层可得到： 表5.4 横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AB跨AB跨AB跨A轴柱B轴柱= =544.339.002.20042.1346.539.0086.08123.88119.48157.28478.2818.211.84076.0880.4818.21276.13
30、313.93332.14369.94378.2818.211.65076.0880.4818.21489.29527.09567.91605.71278.2818.211.86076.0880.4818.21679.34717.14780.57818.37178.2818.212.58076.0880.4818.21869.39907.19993.231031.0表5.5 活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AB跨AB跨AB跨A轴柱B轴柱= =52.05（1.44）0.36（0.25）0.63(1.45)02.68(2.69)1.42(-0.1)0.
31、36(0.25)6.33(5.45)44.13(43.3)7.14(5.51)44.94(43.3)420.5（20.5）36（3.6）4.32(4.47)016.18(16.0)24.82(24.9)3.6(3.6)96.81(95.8)134.61(134)78.9(115)116.7(153)38.22（20.5）1.44（3.6）0.67（0.67）07.55(19.8)8.89(212)1.44(3.6)156.76(190)194.56(228)148.47(199)186.27(237)28.22（20.5）1.44（3.6）1.17（1.17）07.05(19.3)9.39(2
32、1.7)1.44(3.6)216.21(284)254.01(322)218.54(284)256.34(322)18.22（20.5）1.44（3.6）1.86（1.86）06.36(18.6)10.08(22.4)1.44(3.6)274.97(377)312.77(415)289.3(369)327.1(407)注：表中括号内的数值为屋面雪荷载（）作用引起的内力，其他层楼面活荷载作用下对应的内力V以向上为正。5.5 横向框架内力组合5.5.1 结构抗震等级结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素由查表确定。通过查表得到本框架结构为三级抗震等级。5.5.2 框架内力组合各层梁
33、、柱的组合见下表，表中、两列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调整系数为0.8）。具体组合计算请见下表：表5.6 横向框架梁内力组合表层次截面内力5AM-70.00-46.14(-30.19)63.95-28.55(-18.9)-194.82(-185)-148.60(-126)V42.132.68(2.89)19.4857.89(55.3)225.59(220.5)30.3130.60M-84.51-41.95(-20.6)64.65-210.63(-198)-29.73(-42.5)-160.14(-130)V46.531.42(-0.1)19.48220.85(210.5)53.15(5
34、0.32)57.82(55.70)M-39.17-0.9(0.3)-12.74(-11.8)-82.62(-81.9)-48.26(-46.6)V9.000.36(0.25)45.89(43.23)120.7(100.4)11.3011.15跨间332.31235.124AM-102.00-263.06(-260.9)139.68-137.18(-130.7)-432.59(-420.7)-490.68(-491)V76.0816.18(16.03)41.2162.66(60.7)222.11(200.6)113.95(114)M-114.15-291.59(-290.38)132.32-44
35、1.60(-400.3)-128.17(-120.8)-545.21(-544)V80.4824.82(24.97)41.21216.87(200.7)57.42(54.8)131.22(132)M-48.18-75.57(-76.58)54.05-23.87(-30.9)-76.9(-70.4)-163.61(-165)V18.123.6(3.6)209.6(203.7)230.8(220.7)26.89(26.9)跨间333.28266.711AM-92.69-106.83(-106.83)334.64-83.67(-80.5)-379.33(-300.7)-260.79(-261)V76.086.36(18.64)94.1277.60(73.7)