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1、-框架结构体系设计_毕业设计论文-第 43 页框架结构体系设计摘要框架建筑结构是多高层建筑结构的主要类型，具有承载力和刚度大，耐久性和耐火性好可模性好等优点。本工程为框架结构体系，柱距为7.2m，跨度为6.0m，采用横向承重方案，框架中柱偏向走廊一侧。地震作用下内力和侧移的计算分析用底部剪力法和D值法，计算结果变截面处上下层柱刚度比为0.7，层间相对弹性转角均小于0.18%。横向荷载作用下内力分析用反弯点法。竖向荷载作用下内力分析用弯矩二次分配法，梁柱内力组合时需考虑地震作用效应组合。梁柱箍筋均采用HPB300热轧钢，受力钢筋根据计算需要选择HRB335以上热轧钢。地基处理用灰土挤密桩法，桩径
2、400mm，桩间距为935mm，处理范围每边超出基础地面外边缘2m，灰土桩用振冲法施工。基础梁纵向等截面每边宽出框架柱边缘50m。条形基础内力计算用倒梁法，分布筋按构造配筋。边坡采用抗滑桩支护，抗滑桩间距6m，桩长14.5m，计算结果用理正岩土软件验算。地基强度经验算满足要求。关键词：框架结构体系；内力组合；地震作用；地基强度。 AbstractFrame structure is the main types of high-rise buildings, have bearing capacity and rigidity, durability and good carving wate
3、ry resistance of good, etc. This engineering is frame structure, the column is the distance 7.2 m, 6.0 m span, the horizontal bearing scheme, framework to one side corridor column. Under the action of earthquake internal force and the calculation analysis of the lateral with bottom shear method and
4、D value method, the calculation results in cross-section of the column stiffness ratio 0.7, between the layers are relatively flexible rotation is less than 0.18%. Horizontal load internal force analysis using the bending method. Vertical load with bending moment force analysis of secondary distribu
5、tion method, the combination of internal force of the column should be considered when the earthquake effect combination. Beam-column stirrup is using HPB300 hot-rolled steel, and the structural steel according to the calculated need to choose more than HRB335 hot-rolled steel. With the foundation t
6、reatment lime-soil compaction piles, pile diameter 400 mm, pile spacing for 935 mm, processing range beyond the ground each side based outside edge of 2 m, plaster pile with vibration rushed construction method. Foundation beams of the longitudinal section such as each side out wide frame column edg
7、e 50 m. Internal force calculation bar foundation with pour beam method, distribution according to the structural steel reinforcement. The slope anti-slide pile supporting, anti-slide pile spacing 6 m, the pile length 14.5 m, the calculation results with Richard geotechnical software is checked. The
8、 foundation strength is experience requirements.Key words: Frame structure; Internal force combination; The earthquake action; The foundation strength.目录摘要1第一部分 建筑设计31.1总平面设计31.2.平面设计31.2.1柱网和房间布置31.2.2楼梯设计31.2.3防火设计31.2.4门窗尺寸31.3剖面设计31.3.1楼层尺寸31.3.2楼梯设计31.3.3梁尺寸31.3.4女儿墙尺寸31.3.5屋面，楼地面做法31.3.6雨棚设计31
9、.4立面设计31.5内外装修31.5.1内墙装修31.5.2外墙装修31.6建筑构造31.6.1结构方面31.6.2标志尺寸31.6.3散水31.6.4楼地面构造31.6.5泛水构造3第二部分 结构设计32.1结构设计技术条件32.1.1工程概况32.1.2设计依据32.1.3荷载取值32.2结构体系选择与结构布置32.2.1结构体系选择32.2.2结构布置32.2.3梁柱截面尺寸32.2.4框架计算简图32.3框架侧移刚度计算32.3.1框架的侧移刚度计算表32.4重力荷载代表值及重力荷载32.4.1重力荷载32.4.1.1屋面荷载32.4.1.2楼面荷载32.4.2重力荷载代表值计算32.
10、5水平地震作用及位移计算32.5.1水平地震作用32.5.1.1计算单元和计算简图32.5.1.2结构基本周期32.5.1.3依据场地类别32.5.1.4水平地震作用32.5.1.5楼层水平地震剪力调整32.5.2横向水平地震作用下位移验算32.6水平荷载作用下框架内力分析32.6.1计算单元和内力分析方法32.7竖向荷载作用下框架内力计算32.7.1荷载分类和计算方法32.7.2荷载组合方式32.7.3计算单元32.7.4荷载计算32.7.4.1恒载计算32.7.5内力计算32.8横向框架作用效应内力组合32.8.1.抗震等级及作用效应的一般组合原则32.8.2内力组合32.9框架柱内力组合
11、32.9.1控制截面组合32.10梁柱截面设计32.10.1框架梁截面设计32.10.1.1梁正截面受弯承载力计算32.10.2框架柱截面设计32.10.2.1柱截面尺寸验算32.10.2.2柱正截面承载力计算32.10.2.3柱斜截面受剪承载力计算3第三部分 地基基础及边坡支护33.1地基基础设计33.1.1地基处理33.1.1.1场地土性质确定33.1.1.2地基处理方案选择33.1.1.3地基处理33.1.1.4处理范围33.2基础设计33.2.1基础底面尺寸确定33.2.2内力分析33.2.3基础配筋计算33.2.3.1基础梁配筋计算33.2.3.2基础梁箍筋计算33.2.3.3基础底
12、板的设计33.3边坡支护33.3.1滑体指标反算33.3.2滑坡推力和稳定性分析33.3.3抗滑桩设计33.3.3.1抗滑桩平面布置，拟定桩间距，桩位33.3.3.2抗滑桩相关参数确定33.3.3.3桩的外力计算33.3.4地基强度验算33.3.5抗滑桩配筋计算3致谢3第一部分 建筑设计1.1总平面设计本建筑长36米，宽14.4米。主要出入口面向厂区道路，疏散门两个，位于建筑物宽边方向两侧。本建筑位于工业厂区，一、二级防火间距6米，本建筑周围其他建筑不详，认为满足防火间距及消防通道的要求。1.2.平面设计1.2.1柱网和房间布置本办公楼为内廊式组合，大柱间柱网尺寸定为进深6.0米，开间7.2米
13、，小间开间为3.6米。图书室、贮藏室、文印室、传达室、接待室和部分办公室在一层。二层主要布置大小会议室和部分小办公室。三层布置全部布置大办公室。两部楼梯和洗手间布置北面方向，洗手间蹲便器男厕三个，女厕一个（，蹲便器按40人/1个取，小便器按25人/1个取，男女人数按3：1取），男用小便器4个，洗手盆男女各一个。1.2.2楼梯设计两部楼梯为双跑平行楼梯，每跑楼梯的踏步数为11个，楼梯净宽1.52米，休息平台宽度1.8米。走廊宽度为1.95米1.5米。1.2.3防火设计参照高层民用建筑防火规范（GB50045-2005），耐火等级二级的建筑，高度小于24米，每层的最大长度小于150米，每层的面积为
14、518.40.15）RE=0.8抗规5.4.2重力荷载代表值分项系数G=1.0或1.2抗规5.4.1水平地震作用分项系数EH=1.3抗规5.4.12.2结构体系选择与结构布置2.2.1结构体系选择结构体系为框架结构体系。2.2.2结构布置平面布置：一字型布置。竖向布置：为避免刚度和承载力突变，底层柱尺寸为，二三层柱的尺寸为，变截面处，边柱外侧竖向对齐，内柱走廊方向竖向对齐。不设置伸缩缝、沉降缝和后浇带。（本办公楼为单体建筑，且长度不超过50米）2.2.3梁柱截面尺寸梁柱板尺寸选择楼盖和屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm，梁取C25混凝土，柱子用C30混凝土。梁高取梁跨的，梁宽取
15、梁高的，并且梁宽不小于柱宽，且不小于250mm；次梁高取梁跨的，梁宽取梁高的，各种梁的尺寸见下表。表2.6梁柱板尺寸表梁名称横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）AB跨，CD跨BC跨混凝土强度等级C25C25C25C25尺寸柱的尺寸依据轴压比限值根据下式计算： 框架的抗震等级为三级，轴压比限值为0.9。各层重力荷载代表值取12kN/。地震作用轴压力增大系数取边柱取1.3，内柱取1.25。边柱负荷面积为，内柱负荷面积为。底层边柱截面面积为： 边柱ACmm2 内柱ACmm2柱子截面取正方形，上述结果柱截面变长分别为280mm和325mm。综合考虑取柱子截面尺寸如下： 底层柱 : 其它层 : e=25
16、，框架柱的形心做为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，二三层柱高度为层高3.6m，底层柱高从基础顶面取至一层板底，为4.95m。基础选型及埋深：选用柱下条形基础，基础埋深2.1m。2.2.4框架计算简图框架计算简图以梁柱轴线来确定1）现浇楼盖，梁的轴线取至板底。2）底层柱和上层柱截面尺寸不同，存在变截面，取顶层柱的形心作为3）定位轴线。本框架边柱和外墙面齐平，中柱和走廊墙面齐平，上下层柱子的偏心据为0.025m。4）底层柱下端截面取到基础顶面，室内外高差去0.45m，管沟上部填土0.1m，管沟深度为0.8m，底层柱高度为4.95m。图2.1框架结构计算简图2.3框架侧移刚度计算2.3.1框架的侧移刚
17、度计算表表2.7框架侧移刚度计算C25混凝土梁线刚度KbEc=28000000kn/m2截面尺寸LIo边框架梁中框架梁横向框架梁0.30.560.0031252187529166.67纵梁0.30.57.20.00312518229.1724305.55走道短梁0.30.42.40.00162800037333.33次梁0.250.460.0013339333.3312444.44梁的线刚度：，中框架梁：，便框架梁：。柱的线刚度及侧移刚度D值见下表。框架柱线刚度：，柱的侧移刚度D值：，：D值的修正系数。第i层框架总刚度：。表2.8柱侧移刚度修正值系数值边框架边柱边框架中柱中框架边柱中框架中柱一
18、般层底层表2.9框架柱的侧移刚度框架柱截面（m）层次层高（m）IcKcib/icDi边框架边柱0.4514.950.003420710.231.060.515164.700.42/33.60.002117777.781.230.386269.87边框架中柱0.4514.950.003420710.232.410.666691.450.42/33.60.002117777.782.810.589610.00中框架边柱0.4514.950.003420710.231.410.565678.930.42/33.60.002117777.781.640.457418.00中框架中柱0.4514.950
19、.003420710.233.210.717223.120.42/33.60.002117777.783.740.6510726.2柱侧移刚度突变验算如下表。表2.10柱侧移刚度突变验算层次1/n2/n3/n边柱边框架444中框架888中柱边框架444中框架888150641.01208671.71208671.71Di-1/Di0.7211说明：计算结果满足2.4重力荷载代表值及重力荷载2.4.1重力荷载2.4.1.1屋面荷载（1）恒载g：保护层+防水层+找平层+Rc楼板+抹灰（2）屋面活荷载标准值：不上人屋面均布荷载标准值：0.5kN/。（3）雪荷载标准值： 0.3kN/。（计算重力荷载代
20、表值时屋面取雪荷载）2.4.1.2楼面荷载恒载：面层+Rc楼板+抹灰。楼面活荷载标准值：取2.0kN/。荷载规范（GB50009-2001）。（3）梁柱墙门窗重量计算梁取净高和尽长，柱去净高去掉板厚，墙扣除门窗洞口加上门窗重量和抹灰重量。（4）外墙墙体为240mm浆砌普通砖，外墙贴瓷砖（0.5kN/m2），内墙面抹灰20mm厚，外墙单位墙面重力荷载代表值为： （5）内墙为240浆砌普通砖，两侧20mm厚抹灰，内墙单位墙面重力荷载代表值为：（6）钢铁门单位面积重力荷载代表值0.4kN/m2，钢框窗，钢框窗中里荷载代表值为0.45kN/m2。2.4.2重力荷载代表值计算重力荷载代表值：一般（恒载+
21、0.5活载）。计算方法：计算简图是上楼盖上下各半层的全部重量集中在楼盖处。屋面荷载=（g+0.5P）F+全部女儿墙重量+其他（无）。0.5为参与地震可变荷载组合值系数。楼面总荷载=（g+0.5P）F+阳台/悬挑构件重量。Gi=楼面荷载（板重，梁重，0.5活载）+0.5（上下层墙柱门窗）。Gi=楼面荷载（板重，梁重，0.5雪荷载）+0.5（上下层墙柱门窗）。重力荷载计算如下表：表2.11梁柱重力荷载标准值计算梁柱类别bhL/mnV/m3S抹灰/m2砂浆GK/kNGi/kN框架架底柱0.454.8524251.006.31726.67639.98一般住0.43.548250.565.61715.4
22、3740.54框架梁主梁0.35.5536250.835.551722.23800.200.56.7560251.016.751727.031622.030.31.9518250.231.56176.25112.460.4次梁0.255.730250.574.561715.41462.380.4说明：N为构件个数，V为构件体积，梁的长度取尽长，柱子的高度取层高。表2.12板重力荷载标准值计算h/S/V/m3S抹灰/m2灰重/kN小瓷砖0.55kn/m2GK/kN0.1481.0349.84一层398.52 153.698248.629481648.3280.1481.0349.84二层396.
23、52 153.713248.652581648.3650.1481.0349.84顶层435.09 153.71302056.17830细石混凝土保护层312.828防水一毡二油上铺小石子（四层做法）kn142.19550厚聚苯乙烯泡沫保温板11.85020水泥砂浆找平189.593表2.13墙体重力荷载标准值计算层次LwHLnSwSnVqSzShzGK一46.83.13.293.0923.8883.1620.49105.5938.94234.26182173.85续表2.13二47.23.13.2101.0423.8879.223.73112.6541.58248.82182318.15三4
24、7.23.13.2106.6911.9479.219.95108.5941.58237.33182233.59Lw为外墙中心线，H为墙高，Ln为内墙净长线，Sw为外墙门窗洞口面积，Sn内墙门窗洞口面积，Vq为墙的体积，Sz为外墙贴瓷砖的面积0.5kn/，Sh为内墙抹灰的面积0.34kn/，普通砖的容重kn/m3。表2.14门窗重量计算种类尺寸容重各层门窗个数总重量(kN)一二三一二三C1 1800x21000.4518202044.65 45.13 43.62C3 1200x15000.4022M1 900x21000.49119M2 3600x21000.4100M3 700x20000.4
25、222M4 1800x21000.42002.5水平地震作用及位移计算2.5.1水平地震作用2.5.1.1计算单元和计算简图取一个防震区段作为计算单元，计算简图为串联多自由度体系。楼层集中质量为Gi，位置取在梁轴线处（取至板底）。2.5.1.2结构基本周期:周期折减系数（考虑到填充墙刚度的贡献，考虑周期折减），民用框架取（0.60.7），工业框架建筑取（0.80.9）。：结构顶点假想位移，Gi作为水平荷载施加于个层楼概算得的顶点位移，突出屋面的部分将Gn折算到顶层。水平地震作用计算方法：底部剪力法使用条件：,沿高度分布较均匀以剪切变形为主，高度不超过40米，刚度沿高度分布较均匀。水平地震影响系
26、数多遇地震情况：7度地区max=0.08，8度的确max=0.16。2.5.1.3依据场地类别设计地震分组确定，场地类别为，地震设计分组数第一组，取Tg=0.35s。2.5.1.4水平地震作用：与T1对应的水平地震影响系数。：结构等效总重力荷载。各质点水平地震力Fi：T1.4Tg,考虑高振型影响，顶部加， 2.5.1.5楼层水平地震剪力调整依据新版抗震规范5.2.5条，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：水平地震作用及位移计算计算结果如下各表：表2.15.重力荷载代表值计算恒载/kN活载/kN雪荷载/kN组合值系数Gi / kNG15406.281010.15 00.5591
27、1.36 G25245.001010.15 00.55750.08 G34599.89240.5196.210.54647.99 表2.16水平荷载作用下定点位移计算层次Gi knGiDii-i-1i34647.99 4647.99208671.71 0.02 0.18 25750.08 10398.06208671.71 0.05 0.1615911.36 16309.43150641.01 0.110.11表2.17结构基本周期，水平地震影响系数，等效总重力荷载，及水平地震作用T1GeqFEK0.43 0.07 13863.01kN 1032.25kN 2.5.2横向水平地震作用下位移验算
28、理由：控制结构刚度，满足层间位移角限值，要求：方法：表2.18横向水平地震作用下的结构位移验算层次Vi /kn层间刚度DiVi/Dihi/ m层间相对弹性转角3432.14 208671.710.0021 3.60.06%2808.34 208671.710.0039 3.60.11%11032.25 150641.010.0069 4.950.14%说明：上表中可见层间位移角均满足限值0.18%2.6水平荷载作用下框架内力分析2.6.1计算单元和内力分析方法取一个防震缝区段作为计算单元。水平地震作用下框架内力计算方法。层间剪力分配方法。柱端弯矩计算方法。反弯点高度比：y=yn+y1+y2+y
29、3.y1-上下层梁刚度变化时反弯点高度比修正值。y2,y3-上下层高变化时晚饭点高度比修正值。梁端弯矩梁端剪力：柱轴力：柱轴力为两侧的梁端剪力、节点集中力、上柱轴力的叠加,N=V+P+G.表2.19水平地震作用下框架内力yyny1y2y3VijDij/Dij边框架边柱10.650.6500035.39 0.03 边框架边柱20.460.4600024.29 0.03 边框架边柱30.450.4500012.98 0.03 边框架中柱10.580.5800045.85 0.04 边框架中柱20.50.500025.92 0.03 边框架中柱30.450.4500013.86 0.03 中框架边柱
30、10.630.6300038.91 0.04 中框架边柱20.480.4800028.74 0.04 中框架边柱30.450.4500015.36 0.04 中框架中柱10.550.5500049.50 0.05 中框架中柱20.50.500041.55 0.05 中框架中柱30.450.4500022.21 0.05 续表2.19MijMijMbMb梁端VbNi边框架边柱1-113.87-61.31021.09 -13.89-29.60边框架边柱2-40.22-47.22026.18 -9.41-15.71边框架边柱3-21.03-25.71025.71 -6.29-6.29边框架中柱1-1
31、31.64-95.3362.27 79.71 -66.43-81.99边框架中柱2-46.66-46.6630.31 38.80 -32.33-29.46边框架中柱3-22.45-27.4412.03 15.40 -12.84-6.55中框架边柱1-121.35-71.270.00 21.62 -17.13-38.33中框架边柱2-49.65-53.790.00 28.91 -12.92-21.20中框架边柱3-24.89-30.420.00 30.42 -8.28-8.28中框架中柱1-134.75-110.2581.16 103.88 -86.57-120.64续表2.19中框架中柱2-7
32、4.79-74.7948.59 62.19 -51.82-51.20中框架中柱3-35.98-43.9819.29 24.69 -20.58-12.29说明：上表中的弯矩数值均以绕杆件顺时针方向转动为正，逆时针方向为负，节点处逆时针方向转动为正，顺时针方向转动为负；剪力以使杆件顺时针方向转动的为正，逆时针方向转动为负；柱子的轴力以受压的轴力为正，受拉的为负。图2.3地震作用下框架受力图2.7竖向荷载作用下框架内力计算2.7.1荷载分类和计算方法荷载分类：恒载和活载。2.7.2荷载组合方式不考虑地震：恒载+活载，屋面取Max雪荷载，活荷载。考虑地震：重力荷载（恒载+0.5活载），屋面取雪荷载。三
33、种内力组合：恒载（屋面恒载+楼面恒载）：SGK。活载（屋面活载+楼面活载）：SQK。活载（屋面雪荷载+楼面活荷载）：地震力。2.7.3计算单元取相邻柱距中线为计算单元，如下图。 图2.4框架计算单元2.7.4荷载计算2.7.4.1恒载计算（1）屋面恒载：边横梁自重（均布荷载）：走道梁自重（均布荷载）：，分别为房间和走道传给梁的梯形和三角形荷载，P1,P2分别为边纵梁和中纵梁直接传给柱子的恒载，P1包括板重、1根边纵梁重、女儿墙重、1/4次梁2；P2包括板重、1根内纵梁重、1/4次梁2。集中力矩 (2)楼面恒载q10为边跨梁自重和其上墙的自重，q20为中间跨横梁及其门窗隔墙自重。2.7.4.2活载计算 （1）屋面活载：（2）楼面活载柱变截面处附加弯矩： N底=V梁+P集中+N柱自重附加弯矩：M=N底e节点外力矩：Mi=Mi+M,Mi为梁对柱的偏心产生的力矩，M为上下柱偏心产生的力矩。表2.20横向框架恒载汇总层次q10q20q1q2P1P2M1M2332.2514.849.89111.28122.305.566.11216.822.25116.647