【導(dǎo)讀】題目為“長安大學(xué)研究生公寓樓設(shè)計(jì)”。內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。多重要的方面，選擇公寓樓建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而掌握辦公寓設(shè)計(jì)的基本原理，妥善解決其功能關(guān)系，滿足使用要求。結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，使用空間大。其具有良好的抗震能力。不利的內(nèi)力組合進(jìn)行截面的承載力計(jì)算，保證結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。凝土構(gòu)件的受力性能，受彎構(gòu)件的正截面和斜截面計(jì)算都有應(yīng)用。理，而且計(jì)算量較小，是一種不錯(cuò)的手算方法。本工程位于西安市雁塔區(qū)，學(xué)校擬建一研究生公寓樓，建筑面積4465m2，多遇地震時(shí)反應(yīng)譜參數(shù)為α。最熱月平均溫度30度，最冷月平均溫度度。年降雨量634mm，日最大降雨量92mm，時(shí)最大降雨量56mm。害的發(fā)生、蔓延，減少其危害程度。任何建筑都處于一定的環(huán)境中，并與環(huán)境保持著某種聯(lián)系。一側(cè)，內(nèi)設(shè)洗手盆和雨頭個(gè)1個(gè)?？蛇_(dá)到體型完整，形式和內(nèi)容的統(tǒng)一。筑物采用“一”字型，結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)方面都容易滿足。馬賽克，地面低于樓地面20mm。

　　

【正文】 T結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，取 。 uT按以下公式計(jì)算： VGi=∑ Gk （△ u） i= VGi/∑ D ij uT=∑（△ u） k 注：∑ D ij 為第 i層的層間側(cè)移剛度。 （△ u） i為第 i 層的層間側(cè)移。 （△ u） k為第 k 層的層間側(cè)移。 s 為同層內(nèi)框架柱的總數(shù)。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 表 5－ 2結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算 層次 Gi（ KN） VGi（ KN） ∑ D i（ N/mm） △ ui（ mm） ui（ mm） 6 758757 5 758757 4 758757 3 758757 2 758757 1 683882 suT TT ????? ? 本結(jié)構(gòu)高度不超過 40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用 底部剪力法 計(jì)算水平地震作用，即： 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值 Geq 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值 Geq Geq=∑G i= =（ KN） 查表得二類場地近震特征周期值 Tg=。 查表得設(shè)防烈度為 8 度的 аmax= 水平地震影響系數(shù) а1= )( ?TTg= )( = 結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 FEk FEk=а1Geq = =（ KN） 因 T1== =，所以 應(yīng) 考慮頂部附加水平地震作用。因Tg=，故 頂部附加 地震作用系數(shù) δn=+=， 頂部附加 地震作用 △Fn =δn FEk = = KN 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用按下式計(jì)算： Fi=GiHiFEk(1δn)/ (∑GkHk) 地震作用下各樓層水平地震層間剪力 Vi為 ： Vi=∑Fk(i=1， 2， …n ) 計(jì)算過程如下表： 表 5－ 3 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算表 層次 Hi（ m） Gi（ KN） GiHi（ KNm） GiHi/∑GjHj Fi（ KN） Vi（ KN） 6 5 4 3 2 1 ∑ 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見下圖： 圖 5－ 2 各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移 △ ui 和頂點(diǎn)位移 u i 分別按下列公式計(jì)算： △ ui=Vi/∑Dij ui=∑△ uk 各層的層間彈性位移角 θe=△ ui/hi，根據(jù)《抗震規(guī)范》，考慮磚填充墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值 [θe]1/550。 計(jì)算過程如下表： 表 5－ 4 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算 層次 Vi(KN) ∑D i(N/mm) △ ui (mm) ui(mm) hi(mm) θe=△ ui /hi 6 758757 3000 1/4545 5 758757 3000 1/2419 4 758757 3000 1/1754 3 758757 3000 1/1442 2 758757 3000 1/1282 1 683882 4350 1/1559 由此可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第二層， 1/10231/550，滿足規(guī)范要求。 計(jì)算 ③ 軸線橫向框架的內(nèi)力 見 表 5－ 5和 表 5－ 6： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 表 5－ 5 各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 邊 柱 Di1（ N/mm） Vi1（ KN） k y（ m） M 上（ KNm） M 下 （ KNm） 6 758757 19014 5 758757 19014 4 758757 19014 3 758757 19014 2 758757 19014 1 683882 21349 表 5－ 6 各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 中 柱 Di2（ N/mm） Vi2（ KN） k y（ m） M 上（ KNm） M 下（ KNm） 6 758757 32029 5 758757 32029 4 758757 32029 3 758757 32029 2 758757 32029 1 683882 23144 注：表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN。 梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按以下公式計(jì)算： 中柱處的梁 M l b=i l b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ i l b+ i r b） M r b=i r b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ i l b+ i r b） 邊柱處的梁 M bj =Mbi+1， j + M u i， j 。 V b=（ M l b+ M r b） / l 。 Ni=∑（ V l b V r b） k 具體計(jì)算過程見下表 5－ 7： 表 5－ 7梁端彎矩、剪力及柱軸力的計(jì)算 層次 邊橫梁 走道橫梁 柱軸力 M l b M r b l V b M l b M r b l V b 邊柱 N 中柱 N 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 6 5 4 3 2 1 注： (1)柱軸力中的負(fù)號表示拉力。 (2)表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN， N 單位為 kN， l 單位為 m。 水平地震 作用下框架的彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力圖見圖 5－ 3所示 圖 5－ 3地震荷載作用下框架的彎矩剪力及軸力圖 風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值公式如下： wk=βzμsμzw0，《荷載規(guī)范》規(guī)定 ，對于高度大于 30m且高寬比大于 的房屋結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用風(fēng)振系數(shù) βz來考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。本設(shè)計(jì)中， H=＜ 30m,B=,沿橫向的高寬比 H/B=＜ ，可不考慮風(fēng)壓脈動(dòng)影響，即取 βz=。 風(fēng)荷載體型系數(shù) μs，查《荷載規(guī)范》表 的 30 項(xiàng)次得： μs=(迎風(fēng)面 )西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 和 μs=(背風(fēng)面 )。 風(fēng)壓高度變化系數(shù) μz，查《荷載規(guī)范》表 ，地面粗糙度類別為 C 類 ,并結(jié)合以內(nèi)差法。 取 3 軸線橫向框架，其負(fù)載寬度為 B=, 作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ： wk=βzμsμzw0(hi+ hj)B/2 轉(zhuǎn)化為集中荷載： 6層： w6k = (+)/2 = KN 5層： w5k = (+)/2 = KN 4層： w4k = (+)/2 = KN 3層： w3k = (+)/2 = KN 2層： w2k = (+)/2 = KN 1層： w1k = (+)/2 = KN 計(jì)算結(jié)果如下表 5－ 8所示 表 5－ 8 集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 離地高度Z/m βz μs μz w0(KN/m2) hi/m hj/m wk/KN 水平位移驗(yàn)算 由表 4－ 4 求出 3軸線框架柱層間側(cè)移剛度 ∑Di值 表 5－ 9 風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算 層次 wi(KN) Vi(KN) ∑Di(N/mm) △ ui(mm) ui(mm) △ ui/hi 6 102086 1/50000 5 102086 1/23077 4 102086 1/14286 3 102086 1/10714 2 102086 1/8333 1 88986 1/6900 由此可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第 一 層， 1/69001/550，滿足規(guī)范要求。 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算過程與水平地震作用下的相同，同樣計(jì)算③軸線橫向框架在風(fēng)荷載作用下的彎矩、梁端剪力及柱軸力 見圖 5－ 4 所示 。 表 5－ 10各層柱端彎矩及剪力計(jì)算 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 邊 柱 Di1（ N/mm） Vi1（ KN） k y（ m） M 上（ KNm） M 下（ KNm） 6 102086 19014 5 102086 19014 4 102086 19014 3 102086 19014 2 102086 19014 1 88986 21349 表 5－ 11各 層柱端彎矩及剪力計(jì)算 層次 hi（ m） Vi（ KN） ∑Dij（ N/mm） 中 柱 Di2（ N/mm） Vi2（ KN） k y（ m） M 上（ KNm） M 下（ KNm） 6 102086 32029 5 102086 32029 4 102086 32029 3 102086 32029 2 102086 32029 1 88986 23144 注：表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN。 端彎矩、剪力及柱軸力分別按以下公式計(jì)算： 中柱處的梁 M l b=I l b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ I l b+ I r b） M r b=I r b（ Mbi+1， j + M u i， j） /（ I l b+ I r b） 邊柱處的梁 M bj =Mbi+1， j + M u i， j V b=（ M l b+ M r b） / l Ni=∑（ V l b V r b） k 具體計(jì)算過程見下表 5－ 12： 表 5－ 12梁端彎矩、剪力及柱軸力的計(jì)算 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 層次 邊橫梁 走道橫梁 柱軸力 M l b M r b l V b M l b M r b l V b 邊柱 N 中柱 N 6 5 4 3 2 1 注： (1)柱軸力中的負(fù)號表示拉力。 (2)表中 M 單位為 kNm ， V 單位為 kN， N 單位為 kN， l 單位為 m。 圖 5－ 4 橫向框架梁在水平風(fēng) 荷載作用下的彎矩、梁端剪力和柱軸力圖 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 42 6 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 43 6 豎向荷載作用下 框架結(jié)構(gòu) 的內(nèi)力 計(jì)算 橫向框架內(nèi)力計(jì)算 計(jì)算單元 取③軸線橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元寬度為 ，如 圖 6－ 1 所示。由于房間內(nèi)布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如 圖中的水平陰影線所示，計(jì)算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷載則通過次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點(diǎn)上。由于縱向框架梁的中心線與柱的中心線不重合，所以在框架節(jié)點(diǎn)上還作用有集中力