【正文】 地震作用下的框架結(jié)構(gòu)分析畢業(yè)論文前言本設(shè)計任務(wù)為高層圖書館。設(shè)計任務(wù)書中結(jié)構(gòu)設(shè)計部分的題目是高層建筑框架設(shè)計。按照設(shè)計任務(wù)書給定的條件及說明，該建筑設(shè)計要體現(xiàn)圖書館的實用，簡明，人性化的特點。在建筑設(shè)計中堅持“適用，經(jīng)濟，在可能的條件下注意美觀”的原則。同時根據(jù)我國目前公共建筑的發(fā)展情況，本設(shè)計在滿足建筑使用功能的基礎(chǔ)上，力求符合任務(wù)書所給定的自然規(guī)模等條件，還要體現(xiàn)現(xiàn)代建筑的特點。經(jīng)過幾個月的努力，在老師的指導(dǎo)幫助下，我仔細(xì)反復(fù)的研究任務(wù)書給定的條件，同時查閱了有關(guān)的書籍資料及規(guī)范，完成了設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計過程中我將大學(xué)所學(xué)的理論知識進行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，并將其結(jié)合為一個有機的整體?，F(xiàn)在，我已經(jīng)可以較為獨立的完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，這將為我在今后的工作和進一步的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。1 建筑設(shè)計 概述 設(shè)計依據(jù)本工程~~大學(xué)土木建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書進行設(shè)計的。 工程概況市圖書館，共六層，總體呈矩形；。 建筑平面設(shè)計 使用部分的設(shè)計根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，共設(shè)4個出入口。，以便消防車能夠靠近消防的主體結(jié)構(gòu)，能在消防時有足夠的流線。1 使用房間的設(shè)計 平面使用房間主要以書庫、閱覽室等為主，靜區(qū)與非靜區(qū)有很好的隔音措施。2 輔助房間的設(shè)計衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)置了前室，這樣使廁所較為隱蔽，又利于改通向廁所的走廊的衛(wèi)生條件。廁所設(shè)備參數(shù)根據(jù)《建筑資料集》查得男廁所每50人設(shè)一個大便器，女廁所每25人設(shè)一大便器，同時在外間設(shè)置洗手盆和污水池，廁所內(nèi)為防潮濕、防腐蝕、好沖刷，地面為馬賽克，,內(nèi)設(shè)地漏，防止沖刷廁所時水流入走廊。在一層入口兩側(cè)分別設(shè)有傳達室、保安室。 交通聯(lián)系部分的設(shè)計1)走廊走廊是聯(lián)系各個房間、樓梯和門廳等各部分的重要通道，以解決層間中水平聯(lián)系和疏散問題，根據(jù)防火規(guī)范要求。2)樓梯樓梯是房屋及各層間的垂直交通聯(lián)系部分，是樓層人流疏散必經(jīng)的通道。根據(jù)人流通行情況和建筑防火要求，本圖書館設(shè)二部樓梯和二部電梯，并有直接天然采光。樓梯間開間4500，進深9000。每跑共14步，踏步尺寸為150mm260mm，休息平臺寬2430㎜，每跑靜寬2040，樓梯井180mm。 建筑剖面設(shè)計 房屋的高度和剖面形狀的確定建筑剖面圖是表示建筑物在垂直方向房屋個部分的組合關(guān)系。根據(jù)《建筑設(shè)計資料集》，為了滿足室內(nèi)通風(fēng)要求，本設(shè)計將內(nèi)門設(shè)計為帶亮子門。為了防止室外雨水流入室內(nèi)，并防止墻身受潮，將室內(nèi)地坪高出室外地坪600毫米，這樣不僅有利于房屋建成后的沉降，也使建筑物顯得更加雄偉莊重。 房屋層數(shù)的確定根據(jù)任務(wù)書的要求及圖書館的使用要求，該教學(xué)樓為六層，詳見立面圖。 樓梯在剖面圖中的位置由于采光通風(fēng)和抗震、消防要求設(shè)二部樓梯和二部電梯。 建筑立面設(shè)計建筑物在滿足使用要求的同時，它的體型立面以及內(nèi)外空間組合等，還在一定程度上反映社會的文化生活、精神面貌，立面涂料采用白色和灰色。 建筑構(gòu)造概論 墻本設(shè)計中的框架填充墻采用粉煤灰多孔空心磚，因為他具有保溫性能好而且自重輕的優(yōu)點，而且可以充分利用工業(yè)廢棄物，改善生態(tài)環(huán)境，同時具有節(jié)約能源的效果。外墻厚度370，內(nèi)墻240。 樓地層本設(shè)計均為現(xiàn)澆混凝土板結(jié)構(gòu)，樓地面均采用美術(shù)水磨石地面。 樓梯 本設(shè)計樓梯采用現(xiàn)澆梁式樓梯。 屋頂 屋頂采用非上人屋面。它是建筑頂部的圍護結(jié)構(gòu)，由防水層和保溫層及結(jié)構(gòu)層三部分構(gòu)成，具體作法見剖面圖。 頂棚 考慮教室的隔音要求，后期專修工程設(shè)置隔音紙板頂棚，其自重輕，隔音效果好。 門窗 大門為全玻璃門，外墻全采用塑鋼窗，可直接向廠家定做，內(nèi)門為木制防火夾板門，具體尺寸見建筑平面圖。 勒腳與散水 為了保護近地墻身不因外界雨、雪的侵襲而受潮受凍以致破壞，為加固墻身，以防因外界破壞而使墻身受損，同時也為了對建筑物立面處理產(chǎn)生一定效果，本設(shè)計從窗臺下貼斬假石貼到散水代勒腳，做1000毫米寬散水，散水坡度為2%詳見剖面圖。 女兒墻 為了美觀，立面設(shè)置女兒墻1200高，100厚混凝土壓頂，并方便布置避雷網(wǎng)線。 雨水管 根據(jù)建筑物的耐久等級選擇鑄鐵雨水管，管徑100。雨水管的數(shù)量與雨水口相等，雨水管間距不大于24，具體布置見建筑立面圖。2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 梁柱截面，梁跨度及柱高度的確定 初估截面尺寸1） 柱一、二、三、四、五、六層：bxh=600mm600mm2）梁梁編號見圖21，其中：L1：bh=400mm800mmL2：bh=400mm700mmL3：bh=550mm1000mmL4：bh=550mm1000mm圖21 柱網(wǎng)布置圖 layout Network3）梁的計算跨度由于建筑軸線與柱軸線重合，故建筑軸線與結(jié)構(gòu)計算跨度相同，即建筑軸線距離即為梁的計算跨度。4 ）柱高度底層柱高度h=++=其它層柱高度h=，。 荷載計算 屋面均布恒載180mm厚鋼筋砼樓板 25= KN/m220mm厚水泥砂漿找平層 20= KN/m2冷底子油熱瑪蹄脂二道 KN/m2二氈三油防水層 KN/m2200mm厚水泥石保溫層 = KN/m2粉底 KN/m2，共計 KN/m2，屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值為（92+4+）(66+)=12411 KN 樓面均布恒載水磨石地面 KN/m2180mm厚鋼筋砼板 25= KN/m2粉底 KN/m2，共計 KN/m2，樓面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為（92+4+）(66+)=9577 KN/m2 屋面均布活荷載計算重力荷載代表值時，僅考慮屋面雪荷載。雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：(92+4+)(66+)=391 KN樓面均布活荷載對圖書館的閱覽室為2 KN/m2，書庫為5 KN/m2，走廊、門廳、 KN/m2， KN/m2，為計算方便，此處偏安全地統(tǒng)一取均布活荷載為5 KN/m2。樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：(92+4+) (66+)=9773KN（包括梁側(cè)、梁底、柱的抹灰重量）梁側(cè)、梁底抹灰，柱周抹灰，近似按加大梁寬及柱寬考慮。L1 bh=，每根重量為：25=54KN其它梁柱自重計算結(jié)果例于表22表22 梁柱自重 Column respect編號截面（m2）長度（m）根 數(shù)每根重量（KN）L1626=7254L2656=180L31726=84L41746=168Z177=49Z2775=245 墻體自重外墻為370mm厚，內(nèi)墻為240mm厚，兩面抹灰，近似按加厚墻體考慮抹灰重量。單位面積上墻體重量為：外墻：16= KN/m2，內(nèi)墻：16= KN/m2，墻體自重計算見表23。表23 墻體自重 Wall respect墻 體每片面積（m2）片數(shù)重量（KN）底層外墻縱墻62=123563橫墻62=122388內(nèi)墻縱墻62=122577橫墻63=182644其他層外墻縱墻62=122880橫墻462=121949內(nèi)墻縱墻62=122084橫墻63=182168以上墻體自重均為根據(jù)圖紙近似地偏于安全的計算 荷載分層總匯頂層重為荷載代表值包括：屋面恒載，50%屋面雪荷載縱，橫梁自重，半層柱自重，半層墻體自重。其它層重力荷載代表值包括：樓面恒載，80%樓面均布活荷載，縱橫梁自重，樓面上、下各半層的柱及縱、橫墻自重。將前述分頂荷載相加、得集中于各層樓面的重力荷載代表值如下：第六層：G6=26250KN 第五層：G5=37020KN 第四、三、二層：G4，3，2=37020KN 第一層：G1=38396KN 圖22 重力荷載代表值 loads on behalf of value建筑物總重力荷載代表值為=26250+37020+37020+37020+37020+38396=212726KN質(zhì)點重力荷載值見圖22。 水平地震力作用下框架的側(cè)移驗算 橫梁線剛度砼C35，EC=107 KN/m2 表24 橫梁的線剛度表 The beam line stiffness Table梁號L截面Bxh(m2)跨度L(m)慣性矩Ib=邊 柜 架 梁中 柜 架 梁Ib（）(m4)Kb=（KNm）Ib（）(m4)Kb=（KNm）L16102102105//L26102//102105L319102105105102105L41102105105102105現(xiàn)澆樓面可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少柜架側(cè)移。為考慮這一有利作用，在計算梁的截面慣性矩時，對現(xiàn)澆樓面的邊柜架取I=(IO為梁的截面慣性矩)；對中柜架取Ib=，橫梁線剛度計算結(jié)果列于表24 橫向框架柱的側(cè)移剛度D值柱線剛度列于表25，橫向框架柱側(cè)移剛度D值計算見表26表25 柱的線剛度 Column Line stiffness柱號Z截面（m2）柱高度h（m）慣性矩ICIC=bh3(m4)線剛度Kc=(KNm)Z1102105Z2102105表26 橫向框架側(cè)移剛度 Horizontal lateral stiffness framework 項 目層 柱類型 (一般層) (底 層)α=(一般層)α=(底層)D=αKc(KN/m)根 數(shù)底層邊框架邊柱=130764邊框架中柱=1549610中框架邊柱=1261610中框架中柱=1511625ΣD711324二三四五六層邊框架邊柱=180094邊框架中柱=2422110中框架邊柱=1693610中框架中柱=2322325ΣD1064181 橫向框架自振周期周頂點位移法計算框架的自振周期?？砂垂剑篢1=。其中4T為考慮，非結(jié)構(gòu)墻體剛度影響的周期折減系數(shù)，（m）。橫向框架頂點位移計算見表27。表27 橫向框架頂點位移 Vertex framework of horizontal displacement層次Gi（KN）ΣGi（KN）Di Gi（KN/m）層間相對位移δi=Ai626250262501064181537020632701064181437020100290106418133702013731010641812370201743301064181138396212726711324T1==(s) 橫向地震作用計算在2類場地，設(shè)計地震分組為第二組，抗震設(shè)防防烈度為8度，則結(jié)構(gòu)的特征周期Tg和地震影響系數(shù)αmax分別為：Tg=(s) αmax=由于T1=(s)==(s)，不考慮頂點附加地震作用。各層橫向地震剪力計算見表28，表中，F(xiàn)i=各層橫向地震作用及樓層地震剪力見表28。 表28 各層橫向地震作用及樓層地震剪力 Floors horizontal earthquake and seismic shear floors 層次Hi(m)Hi(m)Gi(KN)GiHiFi(KN)Vi(KN)55829124158483941460563839411331928394805821876649966 橫向框架各層水平地震作用和地震剪力見圖23。(a)水平地震作用 （b）地震剪力(a) levels earthquake (b) seismic shear 圖23 橫向框架各層水平地震作用及地震剪力 layers framework of the level of earthquake and seismic shear多遇地震作用下，層間彈性位移驗算見表29。層間彈性相對轉(zhuǎn)角均滿足要求Qe≤[Qe]= 表29 橫向變形驗算 Checking horizontal deformation層次層間剪力Vi/KN層間剛度Di/KN/m層間位移/m層高h(yuǎn)i/m層間相對彈性轉(zhuǎn)角Qe55022336