鋼結(jié)構(gòu)廠房畢業(yè)設(shè)計(jì)-某休閑娛樂中心設(shè)計(jì)（全套建筑圖、結(jié)構(gòu)圖、計(jì)算書）,鋼結(jié)構(gòu)廠房,畢業(yè)設(shè)計(jì),休閑,娛樂,文娛,中心,設(shè)計(jì),全套,建筑,結(jié)構(gòu)圖,計(jì)算 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 本建筑為擬建于大慶市開發(fā)區(qū)的夏宮休閑娛樂休閑中心，總建筑面積為5184m2。主體高度12.6m，由游泳池及洗浴辦公區(qū)構(gòu)成。場(chǎng)地類型為Ⅱ類場(chǎng)地，地震分組為第二組，抗震烈度為7度。 設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 建筑設(shè)計(jì)部分包括總體布局、平面與豎向交通、建筑朝向與選型以及防火和疏散要求。主要進(jìn)行了建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思，平面布局、立面設(shè)計(jì)、剖面設(shè)計(jì)以及防火和疏散設(shè)計(jì)。平面布局合理、立面簡(jiǎn)潔大方，滿足功能要求。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分包括：結(jié)構(gòu)布置、荷載計(jì)算、內(nèi)力組合、鋼框架設(shè)計(jì)、網(wǎng)架設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 完成了該建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書及部分施工圖。本建筑上部結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)體系，下部采用獨(dú)立基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；建筑設(shè)計(jì)；內(nèi)力組合；鋼框架；獨(dú)立基礎(chǔ) II 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract This building is a tier steel frame structural recreation ground, which is to be built in the Summer palace of Daqing City. Its total area is 5184 square meters. Its overall height is 12.4 meters and constructed with the swimming pool and office area. The area is the second type area, and the second group in earthquake resistance intensity. This article includes two parts that are architecture design and structural design. Architecture design includes the total layout, plane and the perpendicular transportation, the orientation of the building and chooses the size, and the design of fireproof and dispersion. the plane’s arrangement is reasonable,and its semblance is succinct and generous，which satisfies the function’s requirement. The structure design includes what is following as the structure arrangement, the calculation of loads, the combination of the internal forces, the calculation of the frame; the calculation of the crane’s beam and the calculation of column and foundation. The method of bottom shearing force is used to calculate the lateral seismic action. In according to the geologic condition, spread foundation is adopted. Through the calculating and designing, the instruction of structure design of the building and some construction plans are finished. The structure system of all steel frames is adopted in the building’s top structure and the spread foundation is adopts in its foundation structure. Key words: Steel structures; architecture design; the combination of the internal forces; structure steel frame; spread foundation 目 錄 第1章 建筑設(shè)計(jì) 1 1.1 夏宮休閑娛樂中心組成 1 1.2平面設(shè)計(jì) 1 1.3 剖面設(shè)計(jì) 2 1.4立面設(shè)計(jì)及內(nèi)部空間處理 3 第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.1 荷載計(jì)算 4 2.2 鋼框架設(shè)計(jì) 7 2.3 組合樓板設(shè)計(jì) 51 2.4 網(wǎng)架設(shè)計(jì) 55 2.5 檁條設(shè)計(jì) 63 2.6 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 65 結(jié) 論 69 參考文獻(xiàn) 70 致 謝 71 III 大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 建筑設(shè)計(jì) 1.1 夏宮休閑娛樂中心的組成 1.1.1 夏宮休閑娛樂中心簡(jiǎn)介 夏宮休閑娛樂中心的組成體系由游泳區(qū)及洗浴辦公區(qū)組成。游泳區(qū)是休閑娛樂中心的基本休閑單位，洗浴辦公區(qū)是其附屬單位，洗浴辦公區(qū)組成部分包括浴池，休息區(qū)（包括休息大廳，游藝室，健身區(qū)等內(nèi)容），休閑中心職工辦公區(qū)，職工休息區(qū)。 1.1.2 構(gòu)件的組成 1.1.2.1 承重結(jié)構(gòu) 本承重結(jié)構(gòu)主要采用局部鋼框架結(jié)構(gòu)，這主要是因?yàn)橛境丶稗k公區(qū)使用空間不同、高度較低，這種結(jié)構(gòu)受力合理，建筑設(shè)計(jì)靈活，施工方便，工業(yè)化程度較高。它包括下列幾部分承重構(gòu)件： （1）橫向框架：由基礎(chǔ)、框架梁、柱組成。 （2）縱向框架：由基礎(chǔ)、框架梁、柱組成。 （3）游泳池區(qū)：有柱，網(wǎng)架組成。 1.1.2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 本建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括外墻、屋頂、地面、門窗等。 1.2平面設(shè)計(jì) 本建筑物的平面設(shè)計(jì)主要研究以下幾方面的問題： （1）總平面對(duì)平面設(shè)計(jì)的影響； （2）平面設(shè)計(jì)與不同功能分區(qū)的關(guān)系； （3）平面設(shè)計(jì)與人流的關(guān)系； （4）柱網(wǎng)選擇； （5）生活間設(shè)計(jì)； 1.2.1 總平面對(duì)平面設(shè)計(jì)的影響 平面設(shè)計(jì)根據(jù)全建筑物的人流流程、交通運(yùn)輸、衛(wèi)生、防火、氣象、地形、地質(zhì)以及建筑群體藝術(shù)等條件，確定這些建筑物與構(gòu)筑物之間的位置關(guān)系；合理的組織人流、貨流，避免交叉和迂回；布置各種工程管線；進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)及綠化、美化布置等。 1.2.2 平面設(shè)計(jì)與不同功能分區(qū)的關(guān)系 民用建筑的平面及空間組合設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)建筑物使用功能的要求進(jìn)行的；而休閑娛樂中心平面及空間組合設(shè)計(jì)，則是在泳池及其附屬結(jié)構(gòu)布置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 本設(shè)計(jì)，主要包括下面五個(gè)內(nèi)容：（1）根據(jù)任務(wù)書要求的規(guī)模、性質(zhì)等確定的總建筑面積；（2）選擇和布置泳池及其附屬結(jié)構(gòu)；（3）劃分泳池及其附屬結(jié)構(gòu)面積；（4）初步擬定柱網(wǎng)跨度和長(zhǎng)度；（5）使用功能對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求，如采光、通風(fēng)、保溫、防潮等。 1.2.3 平面設(shè)計(jì)與人流的關(guān)系 為了方便娛樂人員，客戶，職工出入，并且不出現(xiàn)人流交叉而布置。 總之，平面設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮周圍建筑物的影響及要求。 1.2.4 柱網(wǎng)布置 本設(shè)計(jì)柱距采用6m×6m。 1.2.5 休息空間布置 為保證游泳及洗浴人員休息而設(shè)置休息大廳、餐廳、健身區(qū)等。 1.3 剖面設(shè)計(jì) 剖面設(shè)計(jì)的具體任務(wù)是：確定建筑高度；選擇承重結(jié)構(gòu)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案；游泳池上空的采光、通風(fēng)及屋面排水等問題。 在本設(shè)計(jì)中，建筑高度為12.6m，承重結(jié)構(gòu)為鋼框架，維護(hù)結(jié)構(gòu)為砌體結(jié)構(gòu)，游泳池上空為大空間網(wǎng)架。 1.3.1高度的確定 確定建筑的高度必須根據(jù)使用要求以及建筑統(tǒng)一化的要求，同時(shí)，還應(yīng)考慮到空間的合理利用及功能的需求。建筑高度直接影響建筑的造價(jià)，在確定建筑高度時(shí)，應(yīng)不影響生產(chǎn)使用的前提下，充分發(fā)掘空間的潛力，節(jié)約建筑空間，降低造價(jià)。 在本設(shè)計(jì)中，層高為4.2m，游泳池層高為12.8m， 1.3.2 天然采光 白天，室內(nèi)利用天然光線進(jìn)行照明的叫做天然采光。由于天然光線質(zhì)量好，又能節(jié)約能源，只有天然采光不能滿足要求時(shí)才輔以人工照明。 在本設(shè)計(jì)中，辦公區(qū)采用人工采光，游泳館上空采用天然采光。 1.4立面設(shè)計(jì)及內(nèi)部空間處理 建筑物的體型與使用功能、平面形狀、剖面形式和結(jié)構(gòu)類型都有著密切的關(guān)系，而立面處理又是在建筑體型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。建筑平面、立面、剖面三者是一個(gè)有機(jī)體，設(shè)計(jì)雖然是首先從平面著手，但自始至終應(yīng)將三者結(jié)合考慮和處理。立面應(yīng)根據(jù)使用功能要求、技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)等因素，運(yùn)用建筑構(gòu)圖原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，使建筑物具有更加簡(jiǎn)潔、大方、新穎的外觀形象。 1.4.1 立面設(shè)計(jì) 由于泳池的大空間及洗浴辦公區(qū)的小空間，因此在立面設(shè)計(jì)中墻面劃分很關(guān)鍵，墻面的大小、色彩與門窗的大小、位置、比例、組合形式等，直接關(guān)系到立面效果。在工程實(shí)踐中，墻面劃分常采用三種方法：(1)垂直劃分；(2)水平劃分；(3)混合劃分。 本設(shè)計(jì)中，正立面采用玻璃幕墻，上空采用大空間網(wǎng)架造型優(yōu)美，活潑。 1.4.2 內(nèi)部空間處理 影響內(nèi)部空間處理的因素有以下幾個(gè)方面： （1）使用功能 內(nèi)部空間應(yīng)滿足功能要求，同時(shí)也應(yīng)考慮空間的藝術(shù)處理。 （2）空間利用 設(shè)置在內(nèi)部的職工生活空間使用方便，可用死角作為倉(cāng)庫，同時(shí)利用的空間來布置生活設(shè)施，這樣可充分利用空間，降低造價(jià)。利用距離泳池最近房間作為急救室，方便區(qū)域作為廣播室，大廳入口處設(shè)置前臺(tái)，側(cè)面設(shè)置存鞋處等。 （3）設(shè)備管道 有條不絮地組織排列設(shè)備管道，不但方便使用，而且便于管理和維修，其布置和色彩處理得當(dāng)，會(huì)增加室內(nèi)藝術(shù)效果尤其是泳池處玻璃幕墻后面的柱及柱間支撐。 （4）建筑色彩在內(nèi)部的應(yīng)用 建筑色彩受世界流行色的影響，雖然目前世界上趨向清淡或中和色，但鮮艷奪目的色彩仍廣泛使用。建筑中墻面、地面、天棚的色彩應(yīng)根據(jù)性質(zhì)、用途、氣候條件等因素確定。 第2章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 荷載計(jì)算 2.1.1 設(shè)計(jì)資料 大慶市開發(fā)區(qū)夏宮休閑娛樂中心，該廠房建筑物為局部三層，三層部分采用鋼框架結(jié)構(gòu)，單層部分采用大空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)60m，寬度48m；共有4榀鋼框架，柱距6.0m,屋面彩板坡度2%，網(wǎng)架部分屋面坡度為2%；地震設(shè)防烈度為7級(jí)，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，設(shè)計(jì)地震基本加速度值0.05g。另附平面布置圖，見圖2-1；框架形式及框架尺寸見圖2-2。鋼框架屋頂為彩色鋼板夾聚苯乙烯保溫板，空間網(wǎng)架上空為有機(jī)玻璃。 圖2-1 剛架平面布置圖 2.1.2 荷載計(jì)算 2.1.2.1 荷載取值計(jì)算 1、樓面、屋面永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值（對(duì)水平投影面） 壓型鋼板及保溫層： 0 .12 kN/m2 檁條： 0.10 kN/m2 屋架及支撐自重： 0.384 kN/m2 水磨石地面： 0.65 kN/m2 74+46厚現(xiàn)澆混凝土板： 2.5 kN/m2 20厚板底抹灰： 0.02×17=0.34 kN/m2 YX-70-200-600壓型鋼板： 0.221 kN/m2 外墻空心小砌塊： 11.8 kN/m3 內(nèi)墻陶?？招钠鰤K： 5 kN/m3 塑鋼門： 0.4 kN/m2 塑鋼窗： 0.4 kN/m2 外墻面荷載： 11.8×0.4+17×0.02+0.5=5.56kN/M2 內(nèi)墻面荷載： 5×0.4+17×0.02+0.5=2.84kN/M2 輕質(zhì)墻面及柱自重標(biāo)準(zhǔn)值（包括柱、墻骨架等）0.50 kN/m2。 圖2-2 鋼框架形式及尺寸 2、初選截面 選定梁柱截面尺寸及截面幾何特性 鋼材均為Q235 柱：H300X305X15X15：A=135.4cm2;Ix=21600cm4; W1x=1440cm3;ix =12.6cm; Iy=7100cm4;iy=7.24cm;q=106kg/m。 一二層梁：H300X300X10X15:A=120.4cm2;Ix=20500cm4;W1x=1370cm3;ix=13.1cm; Iy=6760cm4;Wy=450cm3;iy=7.49cm;q=94.5kg/m。 頂層梁：H125X125X6.5X9:A=30.31cm2;Ix=837cm4;W1x=44.01cm3;ix=5.29cm; iy=3.11cm;q=23.8kg/m。 3、地震作用 具體計(jì)算見橫向地震荷載計(jì)算。 圖2-3 梁柱截面尺寸示意圖 2.1.2.2 作用在屋面及樓面的荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 屋面活荷載：按不上人屋面考慮，取為0.50 kN/m2 雪荷載：基本雪壓S0=0.35kN/m2。按雪荷載均勻分布，ur=1.0，雪荷=1.0×0.35=0.35 kN/m2。 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 基本風(fēng)壓w0=0.55 kN/m2,地面粗糙度類別為B類，風(fēng)荷載高度變化系數(shù)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009——2001）的規(guī)定采用， 柱頂：H=12.6m， uz=1.07 樓面： 辦公區(qū)活荷載取值 2.0 kN/M2 宿舍區(qū)活荷載取值 2.0 kN/M2 餐廳區(qū)活荷載取值 2.5 kN/M2 休息大廳活荷載取值 3.0 kN/M2 健身區(qū)活荷載取值 3.5 kN/M2 走廊、樓梯活荷載取值 3.5 kN/M2 2.2 鋼框架設(shè)計(jì) 2.2.1 設(shè)計(jì)資料 鋼框架柱距為6.0mX6.0m，層高為H=4.2m，，無擋風(fēng)板，間距6.0m，屋面材料為壓型鋼板，屋面坡度為2%，鋼材選用為Q235型，焊條采用E43型，天窗架幾何尺寸、結(jié)構(gòu)形式及桿件編號(hào)如圖2-6所示。 圖2-4 鋼框架左一半 2.2.2 荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯集 2.2.2.1 永久荷載 2.2.2.1.1 屋面恒載 屋面板（壓型鋼板） 0.12 kN/m2 檁條 0.10 kN/m2 屋架及支撐自重 0.384 kN/m2 小計(jì) 0.604 kN/m2 邊跨框架梁自重 0.945 kN/m 小計(jì) 0.945 kN/m 中跨（BC跨）框架梁自重： 0.945 kN/m 小計(jì)： 0.945 kN/m 邊柱連系梁自重： 0.5×0.945×6=5.67kN 連系梁傳來屋架自重： 0.5×0.604×6=3.624kN 頂層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 9.29kN 頂層中節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 18.58kN 2.2.2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)層框架恒荷載 水磨石面層： 0.65 kN/m2 74+46mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板： =2.5kN/m2 20厚板底抹灰： 0.02×17=0.34 kN/m2 YX-70-200-600壓型鋼板： 0.221 kN/m2 屋面吊頂 0.2 kN/m2 樓面恒荷載： 3.88 kN/m2 邊跨框架梁： 0.945kN/m 中跨框架梁： 0.945kN/m 樓面板傳給中跨（35）框架梁荷載： 3.88×2=6.98 kN/m 中跨（35）框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 6.98+0.945=7.925 kN/m 樓面板傳給邊跨（13）框架梁荷載： 3×0.11×25=8.389kN/m 中跨（35）框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 11.25+2.5+0.945=14.695kN/m 邊跨框架聯(lián)系梁： 0.945kN/m 鋼窗自重： 1.8×2.1×0.4=1.51kN 窗下墻體自重： 5.56×0.9×1.8=9.01kN 窗邊墻體自重： 5.560.64.2=14kN框架柱自重： 1.06×4.2=4.45kN 連系梁傳來樓面自重： 11.25×3+3.49×3×1=44.22kN 標(biāo)準(zhǔn)層邊柱中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 78.86kN 中柱連系梁自重： 0.945kN 聯(lián)系梁傳來的集中荷載： 3.49×3×2=20.94kN 小計(jì) 26.61kN 扣除門窗洞加上門窗重： 5×4.2×6-5×2.4×2.4+0.4×2.4×2.4=99.5kN 標(biāo)準(zhǔn)層中結(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 99.5+26.61=126.11kN 2.2.2.1.1 底層框架相關(guān)荷載計(jì)算 水磨石面層： 0.65 kN/m2 74+46mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板： =2.5kN/m2 20厚板底抹灰： 0.02×17=0.34 kN/m2 YX-70-200-600壓型鋼板： 0.221 kN/m2 屋面吊頂 0.2 kN/m2 樓面恒荷載： 3.88 kN/m2 邊跨框架梁： 0.945kN/m 中跨框架梁： 0.945kN/m 樓面板傳給中跨（35）框架梁荷載： 3.88×2=6.98 kN/m 中跨（35）框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 6.98+0.945=7.925 kN/m 樓面板傳給邊跨（13）框架梁荷載： 3×0.11×25=8.389kN/m 中跨（35）框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 11.25+2.5+0.945=14.695kN/m 邊跨框架聯(lián)系梁： 0.945kN/m 鋼窗自重： 1.8×2.1×0.4=1.51kN 窗下墻體自重： 5.56×0.9×1.8=9.01kN 窗邊墻體自重： 5.560.64.2=14kN框架柱自重： 1.064.2=4.45kN 連系梁傳來樓面自重： 11.253+3.4931=44.22kN 底層邊柱中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 78.86kN 中柱連系梁自重： 0.945kN 聯(lián)系梁傳來的集中荷載： 3.4932=20.94kN 小計(jì) 26.61kN 扣除門窗洞加上門窗重： 54.26-52.42.4+0.42.42.4=99.5kN 底層中結(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 99.5+26.61=126.11kN 2.2.2.2 活荷載計(jì)算 2.2.2.2.1 屋面框架活荷載計(jì)算 中跨主梁由屋面?zhèn)鬟f的均布活荷載： 60.5=3kN/m 屋面?zhèn)鬟f給邊跨連系梁活荷載： 630.5=9kN 屋面?zhèn)鬟f給中跨連系梁活荷載： 660.5=18kN 2.2.2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)層活荷載計(jì)算 中跨主梁均布活載： 33+3.52.4+0.62=18.6kN/m 樓面?zhèn)鬟f給次梁的活荷載： 2.523+223=27kN樓面?zhèn)鬟f給邊跨系梁活荷載： 2.532=15kN 屋面?zhèn)鬟f給中跨連系梁活荷載： 2.516+216=27kN 2.2.2.2.3底層活荷載計(jì)算 中跨主梁均布活載： 33+3.52.4+0.62=18.6kN/m 樓面?zhèn)鬟f給次梁的活荷載： 2.523+223=27kN樓面?zhèn)鬟f給邊跨系梁活荷載： 2.532=15kN 屋面?zhèn)鬟f給中跨連系梁活荷載： 2.516+216=27kN 2.2.3 屋蓋、樓蓋重力荷載代表值Gi的計(jì)算 2.2.3.1 屋蓋重力荷載代表值Gn的計(jì)算。 1）屋架自重： g1=0.6042448+0.30.548=1156.6kN 2）橫縱梁恒載： g2=0.238637+0.23898=69.97kN 3)半層高外墻恒載： g3=5.562.1 (48+48)=1120.89kN 4)半層高內(nèi)墻荷載： g4=[(3.6+9)4+3.62+612]2.82.1=772.93kN 5)半層柱高荷載： g5=1.062.153=117.96kN=1120.89kN G3=∑g=3623.61kN 2.2.3.2 二層樓蓋重力荷載代表值Gi的計(jì)算 1）樓面荷載： g1=（3.49+2.50.5）4824=5460.48kN 2）橫縱梁荷載： g2=0.945637+0.94598=277.83kN 3)上下層半高外墻荷載： g3=1120.892=2241.78kN 4)上下層半高內(nèi)墻荷載： g4=772.932=1545.86kN 5)上下層半高柱自重荷載： g5=117.982=235.96kN G2=∑g=9761.91kN 2.2.3.3 底層樓蓋重力荷載代表值Gi的計(jì)算 1）樓面荷載： g1=（3.49+2.50.5）X48X24=5460.48kN 2）橫縱梁荷載: g2=0.945637+0.94598=277.83kN 3)上下層半高外墻荷載： g3=1120.892=2241.78kN 4)上下層半高內(nèi)墻荷載： g4=772.932=1545.86kN 5)上下層半高柱自重荷載： g5=117.982=235.96kN G1=∑g=9761.91kN 合計(jì)Gi=∑G =2347.43kN 表2-1 重力荷載代表值計(jì)算表 層數(shù) 3 2 1 Gn、kN 3924.61 9761.91 9761.91 2.2.4 水平地震作用下框架的側(cè)移計(jì)算 2.2.4.1 梁線剛度 鋼框架結(jié)構(gòu)中，考慮現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板與鋼梁的共同作用，在計(jì)算梁線剛度時(shí)，對(duì)中框架梁取Kb=2.0EIb/l;對(duì)邊框架取Kb=1.5 EIb/l。 底層框架為例： EXIb/l=2.0610520500/6000=1.37109(kN·m) 表2-2 梁線剛度表 梁號(hào) 慣性矩I0X104/cm4 EXIb/l kN·m KbX104/( kN·m) 中框架梁2.0Kb 邊框架梁1.5Kb 頂層框架梁 837 2.75X107 5.5X107 4.2X107 一、二層框架梁 20500 0.865X109 1.37X109 1.03X109 2.2.4.2 柱線剛度 一、二、三層柱線剛度 Kc=EXIc/h=2.0610521600/4200=1.033109(kN·m) 2.2.4.3 橫向框架柱側(cè)翼剛度D值 D即是使兩端固定的柱上、下端產(chǎn)生相對(duì)水平位移時(shí)需要在柱頂施加的水平力。 以底層框架3柱為例 ==（1.37+1.03）/1.033=2.32(kN·m) αc=（0.5+）/(+2)=（0.5+2.32）/(2.32+2)=0.65 12/h2=0.68 D=12α/ h2=1.0254kN/m ΣD=0.338342+1.02548+1.1812=36.57 kN/m 2.2.4.4 橫向框架自振周期 按頂點(diǎn)位移法計(jì)算框架基本自振周期 T1=1.7ξT 以頂層為例： 層間相對(duì)位移δ3==7.14/3923.61=0.0549（m） μn=Σδi=0.1676(m) T1=1.7ξT=1.70.9=0.626(S) 表2-3 橫向框架1柱抗側(cè)移剛度D值計(jì)算 樓層 層高m 線剛度Kc=EIc/h (kN·m) = （底層） = （一般層） αc=（0.5+）/(+2) (底層) αc=/(+2) （一般層） D=12αc/ h2 3 4.2 1.033X109 0.518 0.206 0.0726 2 4.2 1.033X109 0.997 0.333 0.2258 1 4.2 1.033X109 0.997 0.499 0.3383 表2-4 橫向框架3柱抗側(cè)移剛度D值計(jì)算 樓層 層高m 線剛度Kc=EIc/h (kN·m) = （底層） = （一般層） αc=（0.5+）/(+2) (底層) αc=/(+2) （一般層） D=12αc/ h2 3 4.2 1.033X109 1.21 0.38 0.3127 2 4.2 1.033X109 2.32 0.54 0.8519 1 4.2 1.033X109 2.32 0.65 1.0254 表2-5 橫向框架5柱抗側(cè)移剛度D值計(jì)算 樓層 層高m 線剛度Kc=EIc/h (kN·m) = （底層） = （一般層） αc=（0.5+）/(+2) (底層) αc=/(+2) （一般層） D=12αc/ h2 3 4.2 1.033X109 1.38 0.41 0.3847 2 4.2 1.033X109 2.59 0.56 0.9862 1 4.2 1.033X109 2.59 0.67 1.1800 表2-6 橫向框架6柱抗側(cè)移剛度D值計(jì)算 樓層 層高m 線剛度Kc=EIc/h (kN·m) = （底層） = （一般層） αc=（0.5+）/(+2) (底層) αc=/(+2) （一般層） D=12αc/ h2 3 4.2 1.033X109 1.38 0.41 0.3847 2 4.2 1.033X109 2.59 0.56 0.9862 1 4.2 1.033X109 2.59 0.67 1.1800 表2-7 橫向框架8柱抗側(cè)移剛度D值計(jì)算 樓層 層高m 線剛度Kc=EIc/h (kN·m) = （底層） = （一般層） αc=（0.5+）/(+2) (底層) αc=/(+2) （一般層） D=12αc/ h2 3 4.2 1.033X109 1.38 0.41 0.3847 2 4.2 1.033X109 2.59 0.56 0.9862 1 4.2 1.033X109 2.59 0.67 1.1800 表2-8 橫向框架定點(diǎn)位移計(jì)算 樓層 Gi/kN ∑Gi/kN Di/(X104kN) 層間相對(duì)位移 δi= Δi/m 3 3623.61 3623.61 7.41 0.0549 0.1676 2 9761.91 13685.52 28.13 0.0486 0.1127 1 9761.91 23447.43 36.57 0.0641 0.0641 2.2.4.5 橫向框架水平地震作用計(jì)算 此建筑物高度不超過40m，且平面和豎向較規(guī)則和以剪切變形為主的建筑，故地震作用計(jì)算采用底部剪力法。阻尼比為 GEq=0.85GE=0.8523447.43=19930.32kN =(0.35/0.626)0.91.0X0.08=0.047 結(jié)構(gòu)總水平地震作用等效的底部剪力標(biāo)準(zhǔn)值 FEK= GEq=0.04719930.32=936.72kN 定點(diǎn)附加水平地震作用系數(shù) Tg=0.35s，T1=0.626s＞1.40.35=0.49s查表得 δn=0.08T1+0.07=0.080.626+0.07=0.12 頂點(diǎn)附加水平地震作用 ΔFn=δnX FEK=0.12936.72=112.4kN 各層水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算： 以頂層為例 =49437936.72 (1-0.12)/23447.43=236.58kN 加入ΔFn后F3=112.4+236.58=348.98kN 2.2.4.5.1 各層地震作用及樓層剪力 表2-9 橫向框架各層地震作用及樓層地震剪力 層數(shù) hi/m Hi/m Gi/kN GiHi/ kN·m Fi/kN Vi/kN 3 4.2 12.6 3923.61 49437 0.287 348.98 348.98 2 4.2 8.4 9761.91 82000 0.476 445.88 794.86 1 4.2 4.2 9761.91 41000 0.238 222.94 1017.8 l F3加入ΔFn 圖2-5 地震作用示意圖 2.2.4.5.2 各樓層地震剪力最小取值驗(yàn)算 各樓層地震剪力最小取值驗(yàn)算，滿足Vi<。 表2-10 樓層地震剪力最小取值驗(yàn)算 層數(shù) Vi/kN Gi/kN 3 348.98 3923.61 62.78 2 794.86 9761.96 218.97 1 1017.8 9761.96 375.16 *表中λ=0.016 2.2.4.6 橫向框架側(cè)移計(jì)算 框架水平位移可分為兩部分：由框架梁彎曲變形產(chǎn)生的位移uM和由柱子軸向變形產(chǎn)生的位移uN，框架頂端位移為：u=uM+uN。 表2-11 層間位移驗(yàn)算 層數(shù) 層間剪力 層間剛度 層間位移Vi/Di/m 層高h(yuǎn)i/m um 3 348.98 71400 0.00489 4.2 0.01049 2 794.86 281200 0.00282 4.2 0.00560 1 1017.8 365700 0.00278 4.2 0.00278 以三層為例： 層間位移： Ui=348.98/71400=0.00489(m) 高層鋼框架中柱軸力較大，由柱子的軸向變形產(chǎn)生的框架頂點(diǎn)水平位移也比較大，不能忽略。 框架受到倒三角形水平分布荷載（將集中水平地震作用折算成倒三角形分布的水平荷載），頂端荷載強(qiáng)度為q時(shí) n=A1/Am=1(柱截面沿高度不變) 所以Fn=1/3 q==3 (348.9812.6+445.888.4+222.944.2)/12.62=171.56kN/M uN==171.5612.841/3/22.061080.0135448=0.00479 u=um+uN=0.01049+0.00479=0.01969m 圖2-6 層間位移示意圖 2.2.5 框架在水平地震作用下的內(nèi)力計(jì)算 2.2.5.1 反彎點(diǎn)高度比 根據(jù)該框架總層數(shù)及該層所在層數(shù)梁柱線剛度比k值，且荷載近似倒三角形，差的反彎點(diǎn)高度比yn。 表2-12 水平地震作用下每柱剪力計(jì)算 層數(shù) 層剪力 /kN 1柱D值 3柱D值 5柱D值 6柱D值 8柱D值 ΣD 3 388.98 0.0726 0.3127 0.3847 0.3847 0.3847 9.73 2 794.86 0.2258 0.8519 0.9862 0.9862 0.9862 28.13 1 1017.8 0.3383 1.0254 1.18 1.18 1.18 36.57 層數(shù) 1柱剪力 3柱剪力 5柱剪力 6柱剪力 8柱剪力 3 9.73 11.22 13.79 13.79 13.79 2 6.38 24.07 27.87 27.87 27.87 1 9.41 28.54 32.84 32.84 32.84 2.2.5.2 框架柱剪力及彎矩計(jì)算 在水平荷載作用下，框架內(nèi)力及位移可采用D值法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。 以頂層邊柱為例 每柱剪力Vi=VDi/ΣD=348.980.0726/9.73=2.6kN 反彎點(diǎn)y=0.51m 柱頂截面處彎矩為M上=2.6(4.2-0.514.2)=1.274 kN·m 柱頂截面處彎矩為M下=2.60.514.2=1.326 kN·m 72 表2-13 水平地震作用下內(nèi)力計(jì)算 N=348.98Kn N=3,j=3 ΣP=348.98kN ΣD=9.73 α=0.206 y0=0.31 K=0.518 α1=0.38 D=0.0726 y1=0.2 V=2.6kN y=0.51 M上=1.274 kN·m M下=1.326 kN·m α=0.38 y0=0.41 K=1.21 α1=0.38 D=0.3127 y1=0.2 V=11.22kN y=0.61 M上=4.376 kN·m M下=6.844 kN·m α=0.41 y0=0.42 K=1.38 α1=0.38 D=0.3847 y1=0.2 V=13.79kN y=0.62 M上=5.07 kN·m M下=8.549 kN·m α=0.41 y0=0.42 K=1.38 α1=0.38 D=0.3847 y1=0.2 V=13.79kN y=0.62 M上=5.07 kN·m M下=8.549 kN·m N=445.88Kn N=3,j=2 ΣP=794.86kN ΣD=28.13 α=0.333 y0=0.45 K=0.997 α3=1 D=0.2258 y3=0 V=6.38kN y=0.45 M上=3.509 kN·m M下=2.871 kN·m α=0.54 y0=0.5 K=2.32 α3=1 D=0.8519 y3=0 V=24.07kN y=0.5 M上=12.035 kN·m M下=12.035 kN·m α=0.56 y0=0.5 K=2.59 α3=1 D=0.9862 y3=0 V=27.87kN y=0.5 M上=13.935 kN·m M下=13.935 kN·m α=0.56 y0=0.5 K=2.59 α3=1 D=0.9862 y3=0 V=27.87kN y=0.5 M上=13.935 kN·m M下=13.935 kN·m N=222.94Kn N=3,j=1 ΣP=1017.8kN ΣD=36.57 α=0.499 y0=0.65 K=0.997 α2=1 D=0338 y2=0 V=9.41kN y=0.65 M上=3.293 kN·m M下=6.117 kN·m α=0.65 y0=0.585 K=2.32 α2=1 D=1.0254 y2=0 V=28.54kN y=0.585 M上=11.84 kN·m M下=16.696 kN·m α=0.67 y0=0.57 K=2.59 α2=1 D=1.18 y2=0 V=32.84kN y=0.57 M上=14.121kN·m M下=18.719 kN·m α=0.67 y0=0.57 K=2.59 α2=1 D=1.18 y2=0 V=32.84kN y=0.57 M上=14.121kN·m M下=18.719 kN·m 2.2.5.3 框架梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算 以頂層1-3跨梁為例 M左=1.274 kN·m M右=4.376/2=2.188 kN·m Vb=（ M左+ M右）/L=（1.274+2.188）/6=0.577kN 頂層邊柱軸力V1=- Vb=-0.577kN 表2-14 橫向框架梁端彎矩、剪力、及柱軸力 位置 l/m 1-3跨 3-5跨 5-6跨 6-8跨 柱軸力 M左 M右 Vb M左 M右 Vb M左 M右 Vb M左 M右 Vb N1 N3 N5 N6N8 3層 6 1.274 2.188 0.577 2.188 2.535 0.787 2.535 2.535 0.845 2.535 2.535 0.845 -0.577 -0.21 -0.085 0 2層 6 4.783 9.439 2.37 9.439 11.242 3.447 11.242 11.242 3.747 11.242 11.242 3.747 -2.947 -1.287 -0.385 0 1層 6 6.164 11.938 3.017 11.938 14.028 4.328 14.028 14.028 4.676 14.028 14.028 4.676 -5.964 -2.598 -0.733 0 圖2-7 水平地震作用下框架彎矩圖 圖2-8 水平地震作用下框架剪力及軸力圖 2.2.6 豎向荷載作用下橫向框架的內(nèi)力計(jì)算 2.2.6.1 荷載計(jì)算 框架梁在三分點(diǎn)處受到的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值、活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 圖2-9 豎向荷載分布圖 2.2.6.2 用彎矩分配法計(jì)算框架彎矩 2.2.6.2.1 固端彎矩計(jì)算 以一層1-3跨恒載為例計(jì)算框架梁固端彎矩為： MA=MB=2Pl/9=2126.1086/9=168.14 kN·m 表2-14 梁固端彎矩計(jì)算 位置 恒載集中值/kN 活載集中值/kN 恒載MA=MB(kN·m) 活載MA=MB(kN·m) 邊跨 中跨 邊跨 中跨 3層 0.604 0.5 1.67 1.67 1.62 3.24 2層 126.108 27 168.14 168.14 36 36 1層 126.108 27 168.14 168.14 36 36 2.2.6.2.2 分配系數(shù)計(jì)算 考慮對(duì)稱框架在對(duì)稱荷載作用下，取半框架進(jìn)行計(jì)算。 圖2-10梁柱線剛度分配系數(shù) 以1柱底層框架為例 μ下柱=1.033/（1.033+1.03+1.033）=0.345 μ右梁=1.03/（1.033+1.03+1.033）=0.344 2.2.6.2.3 傳遞系數(shù) 遠(yuǎn)端固定，傳遞系數(shù)為0.5，遠(yuǎn)端滑動(dòng)鉸支，傳遞系數(shù)為-1 2.2.6.2.4 彎矩分配 表2-15 恒載作用下彎矩分配 三層 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 　 0 0.957 0.043 0.041 0 0.906 0.054 0.053 0 0.894 0.053