鋼結構廠房畢業(yè)設計-某休閑娛樂中心設計（全套建筑圖、結構圖、計算書）,鋼結構廠房,畢業(yè)設計,休閑,娛樂,文娛,中心,設計,全套,建筑,結構圖,計算 大慶石油學院本科生畢業(yè)設計（論文） 建筑物的地震減災 摘 要 最近的自然災害，暴露了可怕的后果，損害和影響了建筑環(huán)境?？磥?，最大的挑戰(zhàn)之一，是如何提高社區(qū)舊的建設和基礎設施抵御自然災害的能力，以提高他們自然減災的表現。通過改善他們的表現，建筑物和基礎設施對自然災害相關的風險與可以緩解。建筑物抵抗地震危害的管理，一般的做法是遵循三個步驟的過程中，即篩選，評價和減災。篩查構成了初步的評估過程，并將評估優(yōu)先詳細的列出。新的結構根據規(guī)范進行評價比較建筑環(huán)境，并列出優(yōu)先緩解。改造或更換，可以達到的緩解目的。改造的用意是改善的建筑環(huán)境的性能要求。經濟，技術和環(huán)境考慮資金時，重建可能是唯一可行的解決辦法。 1 、概述 地震，無可避免的自然災害，可對我們的建筑環(huán)境造成毀滅性的災難。近年中度至中強地震對有人居住的地區(qū)產生災難性的影響。這些地震，即在美國northridge（ 1994年） ，日本神戶（ 1995年） ，土耳其Golcuk-Izmit（ 1999年） ，臺灣JiJi（ 1999年） ，印度gunjarat（ 2001年）和美國西雅圖nisqually 。在過去的幾年失去了數以千記的生命和損失了數十億的資金。 最近發(fā)生的地震表明，會幸存下來的舊樓在大多數情況下有一個合理的翻新。最近的地震表明，通過加裝結構來提升建筑物的老化和不足表現是令人滿意的，這似乎是最有效和高效率的地震危險性緩解措施。從吸取的經驗教訓來看，其中減震區(qū)最大的挑戰(zhàn)是，如何改善性能較舊的建設和基礎設施，以提高他們的能力足以承受地震危險。 通過改善他們的表現，相關的風險與建筑物及基礎設施對地震災害可以緩解。加拿大的做法給出了一個概念，將處理與地震危險性減輕建筑物和其潛在的應用作為國家計劃，緩解自然災害對其他結構的危害。 3 、地震減災 最近發(fā)生的地震，暴露了舊建筑物的脆弱性和失效的結果。一個有效的和有效率的方式，以減輕相關的風險與舊的和較脆弱的建筑物，是加裝構件和翻新的舊式建筑，以至于與較新的建筑類似的性能水平。 在加拿大，建設，一般經過三個步驟的程序來解決地震危害，即篩選，評價和緩解。篩選建筑物的優(yōu)先次序，例如建筑物風險分數最高的會進行更詳細的分析，而建筑物的風險分數最低的，可避免或推遲進一步的調查。這詳細的分析，決定是否和到什么程度的建設需要加強。圖1顯示了建筑物的地震危險緩解程序的篩選（第1步） ，評價（步驟2 ）和緩解（第3步）。 3.1 篩選 由加拿大國家研究理事會制定了建筑物可以篩選使用的風險管理工具，即 《Manual for Screening of Buildings for Seismic (1) 篩選 （地震優(yōu)先索引，SPI） (2) 存檔 SPI≤10 優(yōu)先評估“低” 1020 優(yōu)先評估“高” 高 中 是否需要減震？ 是 否 （3）為加固（或重建）設計和修建 圖1 .減震程序的篩選，評價和升級 Investigation》 (NRC, 1992)。建筑物被篩選根據建筑物位置，土壤條件，類型和使用結構，明顯的違規(guī)建設，存在或沒有非結構性的危害，樓齡，入住特點和建設的重要性（災害后或特殊的業(yè)務要求） 。篩選可用于數值建立一個地震優(yōu)先索引（ SPI ），即排名， 結果從另外一個結構指數（ SI ）和非結構性指數（NSI）。 這個篩選的過程中，主要用于庫存的篩選和優(yōu)先為此目的，不是為了個別建筑物。不列顛哥倫比亞省最近通過了一項不同的篩選方法，這是類似美國的做法，從聯(lián)邦緊急管理機構，一個快速評價建筑物的基礎剪切的需求和能力(P. Lam, personal communication, 2001)。 3.1.1 、篩選參數 篩選規(guī)范是基于： （ 1 ）確定建筑物的主要特點，它的位置，和使用率等。 （ 2 ）（ 1 ）中個別數值的相關因素與參數的確定和《SEISMIC HAZARD MITIGATION FOR BUILDINGS》。 （ 3 ）結合風險指數，本質上是個別數值因素在數學上的產物。 信息，如今年建成和適用的確定建筑物在地震下危險性的關鍵參數nbcc。資料顯示，因為它涉及到設計和建造的做法，現有建筑物，是直接作為個別分數綁向其他參數。地震活動影響建筑物的位置是確定，并且作為適用nbcc給在表二。地震活動的位置是由有效的地震帶確定，這是界定在nbcc 1990。有效地震區(qū)等于zv （如果Za是相等于或小于zv ）或zv + 1 （如果Za> zv ） 。Za是法向加速度，zv為位置在加拿大的某一特定的法向速度。 地震參數（A）是1.0和4.0之間的一個值。影響結構的類型，是由該類型該建筑物的結構體系和適用的nbcc來決定，見于表三。建筑結構的篩選同時要考慮材料和體系。木材，鋼材， 混凝土預制件，砌筑填充和砌體結構是評價重點。結構類型參數（ c ）取值范圍為1.0和3.5 。 表二、地震活動性的影響（NRC， 1993年） 地震活動設計的有效地震帶（ zv或zv + 1 ，如果Za> zv ） nbcc 2 3 4 5 6 前65 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 65-85 1.0 1.0 1.3 1.5 2.0一= 后85 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 （一）地震活動 （二）土壤條件 （三）類型的結構 （四）建設違規(guī)行為 （五）建設的重要性（入?。? （六）非結構性的危險（生命安全和運作的要求） 影響建筑的重要性，是由建筑占用的類型和密度和所適用的nbcc在表四給出。建設的重要性參數表示，災難后的建筑物和特殊業(yè)務所需經費。根據對建筑物的入住類型和密度，建筑物的重要性參數（五）取值范圍為0.7和3.0 。 3.1.2 、地震優(yōu)先指數 該評分系統(tǒng)是由一個結構指數（ SI ）和非結構性指數（NSI）組成 。SI是有關建筑結構可能出現的風險，以NSI是有關建筑構件非結構性的風險。 結構指數，SI，計算方法如下： SI = A × B × C × D × E 影響A，B，C， D和E因素，地震活動性，土壤條件，結構類型，建筑物重要性（表二 ） 。非結構指數NSI，計算方法如下： NSI = B × E × F F是最總要的因素在F1：降低生命危害和F2 ：危害的重要性之間。 地震優(yōu)先指數， SPI，等于結構指數和非結構性指數的和，即SPI=SI+NSI說明見表二 。地震優(yōu)先指數，是關系到建筑物地震危險性按nbcc 1990 確定。篩選規(guī)范表明，潛在的地震危險性低為建筑物的SPI<10 ，中等為SPI在10至20之間，高的SPI>20 （圖1 ） 。優(yōu)先為一個更詳細的評估（步驟2 ）是由SPI的決定順序。可取的做法是進行詳細評價一個建筑物的SPI與15相比較 。建筑物與SPI>30可視為高風險，并立即評估建筑的抗震性能是必要的。 3.2、評價 該建筑的結構和非結構構件的缺陷應根據現行地震規(guī)范的要求下確定的評價步驟。NBCC1995 and “Guideline for Seismic Evaluation of Existing Buildings” (NRC, 1993)可以用來評估抗震性能的現有建筑物?！癎uidelines for seismic assessment of stone masonry structures”(PWGSC, 2000) 被使用在砌體結構中。CSA-S832介紹了非結構性的建筑構件的風險評估方法，已被稱為“operationaland functional components for buildings” (Cheung et al., 1999)。 在評價過程中，建議確定不足和是否需要加裝，應考慮到該大廈下過去的歷史地震事件的表現，建筑物剩余使用壽命，財務和業(yè)務的要求，以及對文物的限制。 (NRC, 1993; PWGSC, 2000)作為技術指南和一個普遍接受的慣例建議，在正常情況下建筑物達到60 ％ 承載能力的要求，則建筑不須升級。 4 、自然災害緩解 造成這些事件（無論是地震或龍卷風或洪水）有很多不同，影響和緩解個別自然災害之間也有很多不同。觀察過去的自然災害事件，揭示了以下常見的確鑿事實： 1 、在較新的和舊建筑之間預期表現的差別，后者通常不亞于前者。 2 、建筑環(huán)境的影響，不僅表現在設計要求，但同時也受施工質量（建造方法，品質材料及施工）對結構和非結構組件的影響。 3 、存在技術知識的差距： （a）較新的和舊建筑之間的表現-如何改善舊樓性能的達到較新的建筑物表現。 （b）規(guī)范之間細化為新的建設和發(fā)展，針對現有的建設-更多的努力是需要規(guī)范的發(fā)展和保護地震作用下現有的建筑物。 （c）科學研究和實際之間需要有必要建立一個更完整的方法，研究的實際需要和要求。 4 、缺乏一個慣例（法律和溯及既往的規(guī)定）和一貫的和持續(xù)的合作關系的各級政府和其他利益相關者來保護和改善性能的建筑環(huán)境。 表三。效果類型的結構（NRC， 1993年） 機構類型 NBCC 構件類型和符號 設計 木結構 鋼結構 混凝土 預應力砼 MI Masonry WLF WPB SLF SMF SBF SCW CMF CSW PCF PCW SIW RML URM CIW RMC <70 1.2 2.0 1.0 1.2 1.5 2.0 2.5 2.0 2.5 2.0 3.0 2.5 3.5 70-90 1.2 2.0 1.0 1.2 1.5 1.5 1.5 1.5 1.8 1.5 2.0 1.5 3.5 c >90 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 - MIO =砌體填充 wlf =木材輕型木結構 wpb =木材，郵政和梁 slf =鋼輕型木結構 SMF=鋼框架的時刻 SBF中=鋼支撐框架 scw =鋼架與混凝土剪力墻 CMF =具體時刻框架 CSW=混凝土剪力墻 PCF=預制混凝土框架 pcw =預制的鋼筋混凝土墻 SIW=鋼框架與填充砌體剪力墻 CIW=混凝土框架與填充砌體剪力墻 rml =配筋砌體軸承墻壁與木材或金屬甲板樓層或屋頂 RMC=配筋砌體軸承墻壁混凝土隔板 urm =無砌體承重墻建設 4.1、用地震的放法緩解其他自然災害 地震的篩選-評估-升級的做法用于其他自然災害是可行的。特別是篩選的方法，可能會獲得通過，為篩選高層建筑物的結構按照他們個別自然災害（如洪水，暴雨， 高風，旋風式和暴風雪）的潛在風險水平具體修改的。篩選參數包括建設的地點，土壤條件，結構使用的類型，樓齡，建設的重要性，入住的特點和非結構的危險，同樣適用于地震和其他自然危害與適當的校正。 表四。構建的重要性， （NRC， 1993年） E Building Design Low Normal School, or Post disaster Special Importance NBC occupancy occupancy High occup. very high occ. operational N <10 N = 10 N = 301 N >3000 requirement to 300 to 3000 <70 0.7 1.0 1.5 2.0 3.0 > 70 0.7 1.0 1.2 1.5 2.0 E = N=占地x入住密度x時間因素* 主要用途： 入住密度 平均每周工作小時 大會 1 5至50 商品，個人服務 0.2 50至80 辦事處，體制，制造業(yè) 0.1 50至60 住宅 0.05 100 存儲 0.01至0.02 100 *時間的因素是平等的，以每周平均工時人力入住除以100 ，而不是大于1.0 。 結構評價，地震的方法的第2步，應該承認較新及較舊建筑之間表現的差異。應考慮到過去的結構表現，其余服務生活的結構，財務和業(yè)務的要求和遺產限制?？拐?0 ％的要求，可以做為加固其他不同的自然災害。 結構加裝或升級是旨在減少潛在的破壞性自然災害對建筑物的影響，橋梁和通訊，公用事業(yè)，水塔。加強結構性的組成部分，一個大廈在發(fā)生自然災害建設與相關潛在的危險最小風險。這是值得注意，一場自然災害為某一特定的危險（例如，加強墻的地震危險性）有緩解的效果，對其他災害往往有有利影響（例如， 強風或龍卷風）。 而從一種自然災害到另一種，需要的程度和緩解工作可能會有所不同，主要結構構件加以考慮和升級是相當常見的和可以給出下面定義。 外墻/外包層-載荷可以是橫向的（風，地震）作用在外墻和縱向的（雪，雨） 。特別應考慮到接口（錨碇）之間的墻壁或包層和其他結構性因素， 如梁柱框架和樓層。砌體墻，尤其是如果沒有橫向框架依靠，可能會承載力不足，在強風或地震的地面振動的非結構性的危害下，有很大可能全面崩潰。承載力不足的外墻或包層應予以刪除，更換或加裝。 圖3和圖4說明潛在危害的緩解措施，可用于砌體加強防護和預制面板連接。橫向框架和柱-不論潛在的自然災害，框架可被視為建筑物的骨干柱，框筒結構。避免同時倒塌，并且強柱弱梁標準必須得到滿足。這些準則確保有富裕的設計，因此如果一個關鍵的構件失效，它不會導致全部或部分結構的崩潰。柱可以用鋼護套加強或由施工手段與先進復合材料如碳纖維增強塑料。除了加強個別橫梁和柱，橫向框架也可以加強與補充框架或減振裝置（Naumoski and Foo， 2000年） 。 地震或風致建筑結構負荷后，橫向框架是可以的減少阻尼的裝置。阻尼裝置吸收部分負荷，使現有的結構從而避免超載，否則超過的建筑結構的承載力。類似的在通過該建筑結構的基地安裝相應的隔離器減少地震荷載，建筑結構也可以實現結構與地面隔離從地面（地面運動）。 屋頂框架-主要裝載在屋頂上是抵抗向下的雪， 冰或雨。這也是一個重要構架，提供一個完整的結構負載路徑從屋頂橫梁，柱，最后轉移到基礎。為適當讓負荷從屋頂梁/柱/框架轉移，屋頂的不足可以得到加強，或提供額外支持。 樓板骨架-其功能類似屋頂的裝置，樓板加強，通常不是必需的，除了其下調負載是由于住戶和用途，而不是由于外部荷載，如在雪地或冰上。 非結構構件-維護非結構構件減少生命危險，保護財產，最大限度地減少財政的影響，協(xié)助業(yè)務迅速恢復，增強快速搜索和研究活動。關鍵任務設施的繼續(xù)運作保護非結構組件是非常重要的如緊急及健康中心，生命線和事業(yè)。結構和非結構組件地震的緩解措施，為可以在文獻中發(fā)現(Cheung et al., 1999; NRC 1995; PWGSC 1995; PWGSC2000b). 5 、結論 一確定個具有挑戰(zhàn)性的方面是給地震荷載定義適當的震級和使用風險。減少嚴重地震的破壞危險，需要增加很強的抵抗構件。這會導致更大的成本結構，但通常相比，不會超過整體計劃的總成本。在另一方面，它降低災害損失。最低成本的地震荷載，取決于災害的邊際成本與抵抗的邊際成本的最佳比例。這個比例對預計使用年限有很大的影響，初步（結構）和第二步（非結構性）與結構的重要性損害的比例。更深入的方面是適當運用其他災害的危害來評估地震災害的等級，如風災。需要進行平衡這些風險。 由于加拿大廣闊的土地面積，自然災害，例如地震， 洪水，風/雪暴和龍卷風是區(qū)域化。舉例來說，西海岸更容易被地震破壞，Manitoba部分更是有洪水災害，Alberta和Ontario南部更容易受龍卷風襲擊，Quebec和東部海岸更關注與雪/冰風暴或颶風的襲擊。往往，為一危險，如地震的減災程序和措施，可以有利于減少其他危害的影響，如風暴。 社會，包括各級政府和私營部門面臨的挑戰(zhàn)，就是要整合一切措施，針對個別減少危害到一個國家綜合計劃的災害，旨在最有效的減少自然災害后的建筑環(huán)境的影響。在國家計劃內制定和實施這樣一個減震的方法，在建筑物抗震減災的處理與結構考慮可以考慮其潛在的推廣和應用到其他自然災害和結構。 參考文獻 Cheung, M., Foo, S., and McClure, G.: 1999, Guideline for seismic risk reduction of functional and operational components of buildings, In: Proceedings of the 8th Canadian Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., pp. 167–172. 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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 建筑設計 1 1.1 夏宮休閑娛樂中心組成 1 1.2平面設計 1 1.3 剖面設計 2 1.4立面設計及內部空間處理 3 第2章 結構設計 4 2.1 荷載計算 4 2.2 鋼框架設計 7 2.3 組合樓板設計 51 2.4 網架設計 55 2.5 檁條設計 63 2.6 基礎設計 65 結 論 69 參考文獻 70 致 謝 71 III 大慶石油學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第1章 建筑設計 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)等內容），休閑中心職工辦公區(qū)，職工休息區(qū)。 1.1.2 構件的組成 1.1.2.1 承重結構 本承重結構主要采用局部鋼框架結構，這主要是因為泳池及辦公區(qū)使用空間不同、高度較低，這種結構受力合理，建筑設計靈活，施工方便，工業(yè)化程度較高。它包括下列幾部分承重構件： （1）橫向框架：由基礎、框架梁、柱組成。 （2）縱向框架：由基礎、框架梁、柱組成。 （3）游泳池區(qū)：有柱，網架組成。 1.1.2.2 圍護結構 本建筑物的外圍護結構包括外墻、屋頂、地面、門窗等。 1.2平面設計 本建筑物的平面設計主要研究以下幾方面的問題： （1）總平面對平面設計的影響； （2）平面設計與不同功能分區(qū)的關系； （3）平面設計與人流的關系； （4）柱網選擇； （5）生活間設計； 1.2.1 總平面對平面設計的影響 平面設計根據全建筑物的人流流程、交通運輸、衛(wèi)生、防火、氣象、地形、地質以及建筑群體藝術等條件，確定這些建筑物與構筑物之間的位置關系；合理的組織人流、貨流，避免交叉和迂回；布置各種工程管線；進行豎向設計及綠化、美化布置等。 1.2.2 平面設計與不同功能分區(qū)的關系 民用建筑的平面及空間組合設計，主要是根據建筑物使用功能的要求進行的；而休閑娛樂中心平面及空間組合設計，則是在泳池及其附屬結構布置的基礎上進行的。 本設計，主要包括下面五個內容：（1）根據任務書要求的規(guī)模、性質等確定的總建筑面積；（2）選擇和布置泳池及其附屬結構；（3）劃分泳池及其附屬結構面積；（4）初步擬定柱網跨度和長度；（5）使用功能對建筑設計的要求，如采光、通風、保溫、防潮等。 1.2.3 平面設計與人流的關系 為了方便娛樂人員，客戶，職工出入，并且不出現人流交叉而布置。 總之，平面設計時，必須考慮周圍建筑物的影響及要求。 1.2.4 柱網布置 本設計柱距采用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置休息大廳、餐廳、健身區(qū)等。 1.3 剖面設計 剖面設計的具體任務是：確定建筑高度；選擇承重結構及圍護結構方案；游泳池上空的采光、通風及屋面排水等問題。 在本設計中，建筑高度為12.6m，承重結構為鋼框架，維護結構為砌體結構，游泳池上空為大空間網架。 1.3.1高度的確定 確定建筑的高度必須根據使用要求以及建筑統(tǒng)一化的要求，同時，還應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，在確定建筑高度時，應不影響生產使用的前提下，充分發(fā)掘空間的潛力，節(jié)約建筑空間，降低造價。 在本設計中，層高為4.2m，游泳池層高為12.8m， 1.3.2 天然采光 白天，室內利用天然光線進行照明的叫做天然采光。由于天然光線質量好，又能節(jié)約能源，只有天然采光不能滿足要求時才輔以人工照明。 在本設計中，辦公區(qū)采用人工采光，游泳館上空采用天然采光。 1.4立面設計及內部空間處理 建筑物的體型與使用功能、平面形狀、剖面形式和結構類型都有著密切的關系，而立面處理又是在建筑體型的基礎上進行的。建筑平面、立面、剖面三者是一個有機體，設計雖然是首先從平面著手，但自始至終應將三者結合考慮和處理。立面應根據使用功能要求、技術條件、經濟等因素，運用建筑構圖原理進行設計，使建筑物具有更加簡潔、大方、新穎的外觀形象。 1.4.1 立面設計 由于泳池的大空間及洗浴辦公區(qū)的小空間，因此在立面設計中墻面劃分很關鍵，墻面的大小、色彩與門窗的大小、位置、比例、組合形式等，直接關系到立面效果。在工程實踐中，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。 本設計中，正立面采用玻璃幕墻，上空采用大空間網架造型優(yōu)美，活潑。 1.4.2 內部空間處理 影響內部空間處理的因素有以下幾個方面： （1）使用功能 內部空間應滿足功能要求，同時也應考慮空間的藝術處理。 （2）空間利用 設置在內部的職工生活空間使用方便，可用死角作為倉庫，同時利用的空間來布置生活設施，這樣可充分利用空間，降低造價。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，大廳入口處設置前臺，側面設置存鞋處等。 （3）設備管道 有條不絮地組織排列設備管道，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，會增加室內藝術效果尤其是泳池處玻璃幕墻后面的柱及柱間支撐。 （4）建筑色彩在內部的應用 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、天棚的色彩應根據性質、用途、氣候條件等因素確定。 第2章 結構設計 2.1 荷載計算 2.1.1 設計資料 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構，單層部分采用大空間網架結構；長60m，寬度48m；共有4榀鋼框架，柱距6.0m,屋面彩板坡度2%，網架部分屋面坡度為2%；地震設防烈度為7級，設計地震分組為第二組，設計地震基本加速度值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，空間網架上空為有機玻璃。 圖2-1 剛架平面布置圖 2.1.2 荷載計算 2.1.2.1 荷載取值計算 1、樓面、屋面永久荷載標準值（對水平投影面） 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 內墻面荷載： 5×0.4+17×0.02+0.5=2.84kN/M2 輕質墻面及柱自重標準值（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 具體計算見橫向地震荷載計算。 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準值 屋面可變荷載標準值 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。 風荷載標準值 基本風壓w0=0.55 kN/m2,地面粗糙度類別為B類，風荷載高度變化系數按《建筑結構荷載規(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 鋼框架設計 2.2.1 設計資料 鋼框架柱距為6.0mX6.0m，層高為H=4.2m，，無擋風板，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、結構形式及桿件編號如圖2-6所示。 圖2-4 鋼框架左一半 2.2.2 荷載標準值匯集 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 0.604 kN/m2 邊跨框架梁自重 0.945 kN/m 小計 0.945 kN/m 中跨（BC跨）框架梁自重： 0.945 kN/m 小計： 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)點集中荷載標準值： 9.29kN 頂層中節(jié)點集中荷載標準值： 18.58kN 2.2.2.1.1 標準層框架恒荷載 水磨石面層： 0.65 kN/m2 74+46mm厚現澆鋼筋混凝土樓板： =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）框架梁線荷載標準值： 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）框架梁線荷載標準值： 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 標準層邊柱中荷載標準值： 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 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 標準層中結點集中荷載標準值： 99.5+26.61=126.11kN 2.2.2.1.1 底層框架相關荷載計算 水磨石面層： 0.65 kN/m2 74+46mm厚現澆鋼筋混凝土樓板： =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）框架梁線荷載標準值： 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）框架梁線荷載標準值： 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 底層邊柱中荷載標準值： 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 26.61kN 扣除門窗洞加上門窗重： 54.26-52.42.4+0.42.42.4=99.5kN 底層中結點集中荷載標準值： 99.5+26.61=126.11kN 2.2.2.2 活荷載計算 2.2.2.2.1 屋面框架活荷載計算 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 標準層活荷載計算 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的計算 2.2.3.1 屋蓋重力荷載代表值Gn的計算。 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Gi=∑G =2347.43kN 表2-1 重力荷載代表值計算表 層數 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移計算 2.2.4.1 梁線剛度 鋼框架結構中，考慮現澆鋼筋混凝土樓板與鋼梁的共同作用，在計算梁線剛度時，對中框架梁取Kb=2.0EIb/l;對邊框架取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 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 橫向框架柱側翼剛度D值 D即是使兩端固定的柱上、下端產生相對水平位移時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 按頂點位移法計算框架基本自振周期 T1=1.7ξT 以頂層為例： 層間相對位移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柱抗側移剛度D值計算 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柱抗側移剛度D值計算 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柱抗側移剛度D值計算 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柱抗側移剛度D值計算 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柱抗側移剛度D值計算 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 橫向框架定點位移計算 樓層 Gi/kN ∑Gi/kN Di/(X104kN) 層間相對位移 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 結構總水平地震作用等效的底部剪力標準值 FEK= GEq=0.04719930.32=936.72kN 定點附加水平地震作用系數 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準值計算： 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 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算 各樓層地震剪力最小取值驗算，滿足Vi<。 表2-10 樓層地震剪力最小取值驗算 層數 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 橫向框架側移計算 框架水平位移可分為兩部分：由框架梁彎曲變形產生的位移uM和由柱子軸向變形產生的位移uN，框架頂端位移為：u=uM+uN。 表2-11 層間位移驗算 層數 層間剪力 層間剛度 層間位移Vi/Di/m 層高hi/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生的框架頂點水平位移也比較大，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），頂端荷載強度為q時 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力計算 2.2.5.1 反彎點高度比 根據該框架總層數及該層所在層數梁柱線剛度比k值，且荷載近似倒三角形，差的反彎點高度比yn。 表2-12 水平地震作用下每柱剪力計算 層數 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 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算 在水平荷載作用下，框架內力及位移可采用D值法進行簡化計算。 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 水平地震作用下內力計算 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力計算 2.2.6.1 荷載計算 框架梁在三分點處受到的恒荷載標準值、活荷載標準值 圖2-9 豎向荷載分布圖 2.2.6.2 用彎矩分配法計算框架彎矩 2.2.6.2.1 固端彎矩計算 以一層1-3跨恒載為例計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 分配系數計算 考慮對稱框架在對稱荷載作用下，取半框架進行計算。 圖2-10梁柱線剛度分配系數 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 遠端固定，傳遞系數為0.5，遠端滑動鉸支，傳遞系數為-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