【導(dǎo)讀】本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為大連工業(yè)大學(xué)5#學(xué)生公寓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該建筑主體六層,總建。建筑平面組合主要采用內(nèi)廊式組合，走廊兩側(cè)布置房間。分主要有使用空間、輔助功能空間、交通空間。房間組成有四人寢室、宿舍管理室、小。型超市、洗衣房、公共衛(wèi)生間等。建筑設(shè)有四個(gè)安全出口，走廊寬為；兩部樓梯，開間，滿足防火等級(jí)的規(guī)定及疏散、休息的要求。平面布置規(guī)則、對(duì)稱，減小偏心及扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)。構(gòu)的不利影響；豎向布置規(guī)則，連續(xù)，無剛度突變和應(yīng)力集中。結(jié)構(gòu)整體傳力路線明確，受力合理，符合規(guī)范的要求。主要進(jìn)行了重力荷載計(jì)算、框架側(cè)移剛度計(jì)算、橫向水平。由于地質(zhì)條件良好，地基土承載力高，故采用柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，考慮水平地震作用，豎向地震作用影響較小不做考慮。工程地質(zhì)條件、凍土深度、地下水狀況等綜合考慮，基礎(chǔ)埋深為。算PKPM結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件為輔，完成建筑的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 矩、剪力及柱軸力分別按 1,1,( ) /( )( ) /( )l l b u l rb b i j i j b br r b u l rb b i j i j b bM i M M i iM i M M i i??? ? ? ?? ? ? ?和公式 ( ) /()lrb b bn lri b b kkiV M M LN V V??????計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表 ，其中梁線剛度取自表 。 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算 注： 1) 柱軸號(hào)中的負(fù)號(hào)表示拉力。當(dāng)為左地震作用時(shí)，左側(cè)兩根柱為拉力，對(duì)應(yīng)的右側(cè)兩根柱為壓力； 2)表中 M 單位為 kNm， 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如圖 所示。 層次 邊梁 走道梁 柱軸力 Mlb Mrb l Vb Mlb Mrb l Vb 邊柱 N 中柱 N 6 19． 11 4． 55 20． 53 20． 53 5 48． 58 12． 23 60． 37 60． 37 4 86． 38 75,39 21． 72 106． 97 106． 97 3 109． 07 27． 44 135． 32 135． 32 2 125． 84 32． 51 166． 62 1 161． 68 39． 54 186． 40 186． 40 –24– (a)框架彎矩圖 (kN m) –25– (b)梁端剪力及柱軸力圖 左地震作用下框架彎矩圖、梁端剪力及柱軸力圖 –26– 橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算 (1)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 查表得基本風(fēng)壓 ? 0= kN/m2 ，由《荷載規(guī)范》查得 μs=（迎風(fēng)面）和 μ s=－（背風(fēng)面） ,C 類地區(qū) 。本例中， H/B=。查《建筑設(shè)計(jì)荷載規(guī)范》得脈動(dòng)影響系數(shù) ν = ；結(jié) 構(gòu) 基 本 自 振 周 期 T1= ，ω 0T12= = S2/m2,查《建筑設(shè)計(jì) 荷載規(guī)范》得脈動(dòng)增大系數(shù)ξ =，由式 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 z=1+錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (對(duì)于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的高層建筑，可僅考慮第一振型的影響，其振型系數(shù)近似按式 錯(cuò)誤 !未找到引用源。確定。 ) 根據(jù)各樓層標(biāo)高出的高度 Hi查取 μz，代入 q(z)= βzμzμs? 0B可得各樓層標(biāo)高處的 q(z)，見表 ， q(z)沿房屋高度的分布見 見圖 (a)所示 。 仍取圖中 ○ 7 軸線 橫向框架，其負(fù)載寬度 ，由公式得沿房屋高度分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值： q(z)==。 表 沿房屋高度分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 《荷載規(guī)范》規(guī)定，對(duì)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)β z來考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。本結(jié)構(gòu)房屋高度 H=30m,H/B=,H/B大于 ，由表 15 可見，β z沿房屋高度在 ～ 范圍內(nèi)變化，即風(fēng)壓脈動(dòng)的影響較大。因此，該房屋應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。 框架結(jié)構(gòu)分析時(shí)，應(yīng)按靜力等效原理將上圖（ a）的分布荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)集中荷載如圖（ b）所示。集中荷載的計(jì)算過程如下 : 層次 Hi/m Hi/H μz β z q1(z)/(kN/m) q2(z)/(kN/m) 6 5 4 3 2 1 –27– F5=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 01/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F5=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F4=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F3=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F2=（ +++） 3. 91/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= F1=（ +++） 1/2+ （ +） 1/2 1/3+（ +） 1/2 2/3= (a)風(fēng)荷載沿房屋高度的分布 (單位： kN/m) –28– (b)等效節(jié)點(diǎn)集中 風(fēng)荷載 (單位： kN) 圖 框架上的風(fēng)荷載 （ 2）風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算 根據(jù)上圖所示的水平荷載，由公式計(jì)算層間剪力 iV ，然后依據(jù)表 9計(jì)算 ○ 7 軸線框架的層間側(cè)移剛度，再按公式1( ) /ni i ijjU V D??? ?和1 ()nkkuu????計(jì)算各層的相對(duì)側(cè)移和絕對(duì)側(cè)移，計(jì)算過程見表 、 。 表 風(fēng)荷載作用下框架 層間剪力及側(cè)移 驗(yàn)算 層次 Fi/kN Vi/kN ∑Di/(N/mm) /i mm?? iu /mm hi/mm /e i iuh? ?? 6 48484 3900 1/5132 5 48484 3900 1/3277 4 48484 3900 1/2167 3 48484 3900 1/1660 2 51516 3900 1/1455 1 35248 5150 1/1112 –29– 由表可見，風(fēng)荷載作用下，框架的最大層間位移轉(zhuǎn)角為 1／ 1112，遠(yuǎn)小于 1/550，滿足規(guī)范的要求。 表 (a) 風(fēng)荷載作用下框架邊柱層間剪力及側(cè)移計(jì)算 表 (b) 風(fēng)荷載作用下框架中柱層間剪力及側(cè)移計(jì)算 層次 Hi /m Vi /kN ∑Dij/ N/mm 邊柱 Di1 Vi1 K y Mbi1 Mui1 6 362352 8281 5 362352 8281 4 362352 8281 3 362352 8281 2 388050 8944 1 273422 7421 層次 Hi /m Vi /kN ∑ Dij/ N/mm 中柱 Di2 Vi2 K y Mbi2 Mui2 6 362352 15961 5 362352 15961 4 362352 15961 3 362352 15961 2 388050 16814 1 273422 10203 –30– (3)風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 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，此處從略。以 ○ 7 軸線橫向框架在風(fēng)荷載作用下的彎矩、梁端剪力及柱軸力計(jì)算結(jié)果見表 ，相應(yīng) 的內(nèi)力圖見圖 。 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算層次 邊梁 走道梁 柱軸力 Mlb Mrb l Vb Mlb Mrb l Vb 邊柱 N 中柱 N 6 5 4 3 2 1 –31– （ a）框架彎矩圖 –32– （ b）梁端剪力及柱軸力圖 圖 橫向框架下風(fēng)荷載作用下的彎矩、梁端剪力和柱軸力圖 –33– 豎向荷載下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 橫向框架內(nèi)力計(jì)算 (1)計(jì)算單元 取 ○ 7 軸為橫向框架進(jìn)行計(jì)算 ,計(jì)算單元寬度為 ，如圖 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梁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，因此在框架節(jié)點(diǎn)上還作用集中力矩。 圖 橫向框架計(jì)算單元 –34– (2） 荷載計(jì)算 1）恒載計(jì)算： 在圖 中， 11,qq ? 代表橫梁自重，為均布荷載形式。 圖 對(duì)第 6層： q1=、 q1180。=q2和 q2180。分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載，由圖 所示幾何關(guān)系得 q2=3. 9=、 q2180。= =p1,p2分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、橫樓板重等的重力荷載，計(jì)算如下： P1=[( )2+( +)/21. 95] ++ + = P2=[( )2+( +)/21. 95+(+3)/2 2] + + =1 kN 集中力矩 M1= P1e1=(0. )=1 m M2= P2e2=(0. )= m –35– 對(duì)第 2～ 5 層 q1包括梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載，其他荷載計(jì)算方法同第6層，結(jié)果為： q1=+ ()=、 q1180。=q2=3. 9=、 q2180。= = P1=（ +(+)/2 ） + + + (() () 2)+ 2 = P2= ( +（ +） +（ +3） /2 2) + + + (() ())= 集中力矩 M1= P1e1=(0. ) = m M2= P2e2=(0. ) 0 .5= m 對(duì) 1層： q1=+ ()=q1180。=q2= =q2180。= =P1=（ +(+)/2 ） + + +(()() 2)+ 2= P2= ( +（ +） /2 +(+3)/2 2) + + + (() ())= 集中力矩 M1= P1e1= ()/2= m M2= P2e2= ()/2= m 2）活荷載計(jì)算 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖 所示。 –36– 圖 各層梁上作用的活荷載 對(duì)第 6 層： q2= = kN/m q2180。= =P1=( +(+)/2 ) = P2=( +(+)/2 +(+3)/2 2) = 集中力矩 M1= P1e1= ()/2= m M2= P2e2= ()/2= m 同理，在屋面雪荷載作用下 q2= =q2180。= =P1=( +(+)/2 ) = P2=( +(+)/2 +(+3)/2 2) = 集中力矩 M1= P1e1= ()/2= m M2= P2e2= ()/2= m 對(duì)第 1～ 5層 同理 q2=2 =q2180。=2 =P1= ( +(+)/2 ) 2 = –37– P2= ( +(+)/2 +(+3)/2 2= 集中力矩 M1= P1e1= ()/2= m M2= P2e2= ()/2= m 將以上結(jié)果匯總，見表 和表 。 表 橫向框架恒載匯總表 表 橫向框架 活載匯總表 注：表括號(hào)內(nèi)數(shù)值對(duì)應(yīng)于屋面雪荷載作用情況。 (3)內(nèi)力計(jì)算 梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計(jì)算。 由于結(jié)構(gòu)和荷載均對(duì)稱，故計(jì)算時(shí)可用半框架。彎矩計(jì)算過程以及所得恒載和活載彎矩圖如圖 。 層次 q1/ (kN/m) q1180。/ (kN/m) q2/（ kN/m） q2（ kN/m） P1 /kN P2 /kN M1 /kNm M2 /kNm 6 2~5 1 層 次 q2/（ kN/m） q2180。/ （ kN/m） P1/kN P2/kN M1/ kNm M2/ kNm 6 () () () () () () 2~5 1 –38– (a)恒載作用下 –39– (b) 活載作用下 圖 橫向框架彎矩的二次分配法（ M單位： kN m） –40– 梁端剪力可根據(jù)梁上豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力相疊加而得。柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到。計(jì)算柱底軸力還需考慮柱的自重，如表 和表 所列 ,如圖 所示。 表 恒載作用下梁端剪力及柱軸力（ kN）