【導(dǎo)讀】本設(shè)計任務(wù)包括完成建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分內(nèi)容。根據(jù)所給題目和要求，結(jié)合。求表達(dá)出整個設(shè)計意圖，提交規(guī)定的設(shè)計文件等。通過該設(shè)計使學(xué)生初步掌握建筑設(shè)計。的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)。類建筑，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級。黃土狀粉土，層厚5米，fk=130KpaEs=；fk=3500Kpa，本工程以該層為持力層。磚，隔墻為60mm厚預(yù)制鋼筋混凝土板。應(yīng)滿足四表出戶的設(shè)計要求；鋪瓷磚，地面均設(shè)地漏；此外，對有抗震設(shè)防要求的多層房屋，在設(shè)計和構(gòu)造上能滿足抗震的要求。畢業(yè)設(shè)計時間共13周,其中建筑設(shè)計3周,結(jié)構(gòu)設(shè)計及答辯10周。

　　

【正文】 19081 10104 58370 2 23501 8900 64802 1 20170 21400 83140 將上述不同情況下同層框架柱側(cè)移剛度相加，即得框架各層層間側(cè)移剛度 iD? ， 見表37。 表 37 橫向框架層間側(cè)移剛度 D值 (KN/m) 層次 1 2 3 4 5 6 iD? 810724 865682 695676 695676 695676 695676 21 / DD ?? =810724/865682=＞ ,故該框架為規(guī)則框架 . 第四節(jié)、橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力 和側(cè)移剛度計算 一、橫向自振周期計算 結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移公式 : GiV =??nik kG 式（ 6） iu)(? = GiV /??sij ijD 式（ 7） Tu =?? ?nik ku)( 式（ 8） 其中 : kG 為集中在 k層樓面處的重力荷載代表值 , GiV 為把集中在各層樓面處的重力荷載代表值視為水平荷載而得的第 i層的層間剪力 ,??sij ijD為第 i層的層間側(cè)移剛度 , 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 iu)(? , ku)(? 分別為第 i,k 層的層間側(cè)移 ,S 為同層內(nèi)框架柱的總數(shù) ,計算過程見表 41. 表 41 結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移計算 層次 ()iGkN ()GiV kN ( / )iD kN m? ()iu mm? ()iu mm 6 695676 5 695676 4 695676 3 40168 695676 2 865682 1 810724 按式 1T = T? Tu 計算基本周期 1T : 其中 : Tu 為計算結(jié)構(gòu)基本自振周期用的結(jié)構(gòu)頂點假想位移 (m), T? 為結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)取 ～ ，本設(shè)計中取 T? =，則 sT ???? 二、水平地震作用及樓層地震剪力計算 本設(shè)計中 ,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算水平地震作用。結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按式（ 9）計算： EKF = 1? eqG 式（ 9） 式中 eqG 為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，單質(zhì)點應(yīng)取總重力荷載代表值，多質(zhì)點應(yīng)取總重力荷載代表值得 85%， 1? 為相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期得水平地震影響系數(shù)值 eqG = iD? =179。（ +179。 4+） = 本工程為第Ⅱ類場地，地震設(shè)防烈度為八度第二組，特征周期為 gT = 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 多遇地震為 8度時，水平地震影響系數(shù)最大值 max? = 1? = 1 )( ?TTg = ) ( ?? 總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（即底部剪力） EKF = 1? eqG =179。 = 因 gT =179。 =＞ 1T =，所以考 慮頂部附加水平地震作用。 各質(zhì)點的水平地震作用按式（ 10）計算： EKnj jjiii FHGHGF???1 式（ 10） 其中： iG 、 jG 分別為集中于質(zhì)點 i、 j 的重力荷載代表值， iH 、 jH 分別為質(zhì)點 i、 j的計算高度，則 ????? nj jiiiHjGHGF1)1 2 0 ( 5 0 6 具體計算過程見表 42，各樓層地震剪力按式（ 11）計算： iV =??nik kF 式（ 11） 其中： kF 為作用在樓面處的水平荷載。計算結(jié)果也見表 42。 表 42 各質(zhì)點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表 層次 ih /m iH /m iG /kN iiHG /kN﹒ m ? jjii HGHG iF /kN iV /kN 6 5 4 3 2 1 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 注： Hi為 第 i 層樓板離地面得高度。 各質(zhì)點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見圖 6。 （ a）水平地震作用分布 (b) 層間剪力分布 圖 6 橫向水平地震作用及樓層地震剪力（單位 kN） 三、水平地震作用下的位移驗算 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移 iu? 和頂點位移 iu 分別按式（ 12）和式（ 13）計算計算過程見表 43，表中還計算了各層的層間彈性位移角 iie hu /??? ， ????sj ijii DVu 1/)( 式（ 12） ?? ??nk kuu 1 )( 式（ 13） 表 43 橫向水平地震作用下的位移驗算 層次 iV /kN iD? /kN/m iu? /㎜ iu /㎜ ih /㎜ iie hu??? 6 695676 3300 1/1844 5 695676 3300 1/1182 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 4 695676 3300 1/811 3 695676 3300 1/680 2 865682 2800 1/760 1 810724 4300 1/879 由上表可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第三層，其值為 1/680＜ 1/550，滿足 550/1]/[ ?? hu 的要求。 四、水平地震作用下框架內(nèi)力計算 （一） 取框架中的⑧軸線為計算單元，用 D值法進(jìn)行計算，其余框架內(nèi)力計算從略。 D值法是 用修正柱的抗側(cè)移剛度和調(diào)整反彎點高度的方法計算水平荷載作用下的框架內(nèi)力。 D 值法忽略了柱的軸向變形，還作了另外一些假定。因此，也是一種近似計算方法。在規(guī)則框架中使用 D 值法效果較好，所以用 D值法進(jìn)行計算，框架端剪力及彎矩分別按式（ 14）、式（ 15）、式（ 16）計算： isj ijijij VDDV???1 式（ 14） yhVM ijbij ?? 式（ 15） hyVM ijuij )1( ??? 式（ 16） 其中 : ijD 為 i 層 j 柱的側(cè)移剛度， h 為該層柱的計算高度， y 為框架柱的反彎點高度比。 ?Dij 取自表 37，層間剪力取自表 42，各柱反彎點高度 比 y 按式（ 17）確定： nyyyyy ???? 321 式（ 17） 其中： 1y 為上、下層梁線剛度變化時反彎點高度比的修正值， 2y 、 3y 為 上、下層高度變化時反彎點高度比的修正值， ny 為框架柱的標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比，均由表中查取。本設(shè)計中底層柱需考慮修正值 2y ，第二層需考慮修正值 3y ，其余柱均無修正。 具體計算過程見表 44。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 表 44（ a） A柱（邊柱）端彎矩及剪力計算 層次 ih /m iV /kN ?Dij /N/mm 1iD 1iV K y biM1 uiM1 6 695676 17601 5 695676 17601 4 695676 17601 3 695676 17601 2 865682 21812 1 810724 19401 注：表中 M單位為 kN178。 m, V 單位為 kN。 表 44（ b） B柱（中柱）端彎矩及剪力計算 層次 ih /m iV /kN ?Dij /N/mm 2iD 2iV K y biM2 uiM2 6 695676 20431 5 695676 20431 4 695676 20431 3 695676 20431 2 865682 26514 1 810724 24011 注：表中單位為 kN178。 m, V 單位為 kN。 （二） 梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按式（ 18）、式（ 19）、式（ 20）、式（ 21）計算，其中梁線剛度取自表 32，具體計算過程見表 45： 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 )(,1 uijb jirbb bb MMii iM ??? ???? 式（ 18） )(,1 uijb jirbbrbrb MMii iM ??? ?? 式（ 19） ? 21 bbb MMV ?? 式（ 20） krbnik bi VVN )( ????? 式（ 21） 其中 ?bi 、 rbi 分別表示節(jié)點左、右梁的線剛度， ?bM 、 rbM 分別表示節(jié)點左、右梁的彎矩， iN 為柱在 i 層的軸力，以受壓為正。 表 45 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 層 AB跨 BC 跨（走道梁） CD跨 次 ?bM rbM ? bV ?bM rbM ? bV ?bM rbM ? bV 6 8 8 5 8 8 4 8 8 3 8 2 8 8 1 8 8 層 柱軸力 次 AN BN CN DN 6 5 4 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 3 2 1 注： 1）柱軸力中的負(fù)號表示拉力，當(dāng)為左地震作用時，左側(cè)兩根柱為拉力，對應(yīng)的右側(cè)兩根柱為壓力。 2）表中 M單位為 kN178。 m, V 單位為 kN， ? 單位為 m, N 單位為 kN。 （三） 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 7 所示： （ a） 框架彎矩圖（ kN178。 m） 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 (b) 梁端剪力及柱軸力圖（ kN） 圖 7 左地震作用下框架彎矩圖、梁端剪力圖及柱軸力圖 第五節(jié)、豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算 一、橫向 框架內(nèi)力計算 （一）計算單元 取⑧軸線橫向框架進(jìn)行計算，計算單元寬度為 ，如圖 8 所示。在這里對計算蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 單元進(jìn)行進(jìn)一步簡化，忽略次梁和縱向框架梁得中心線與柱的中心線不重合而產(chǎn)生的內(nèi)力。 圖 8 橫向框架計算單元 （二）荷載計算 1）恒載計算 圖 9 各層梁上作用的恒載 在圖 9中 1q 、 39。1q 代表橫梁自重，為均布荷載形式。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 對于第六層， 1q = kN/m , 39。1q = kN/m 2q 和 39。2q 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 4 幾何關(guān)系可得： ?2q 179。 = kN/m ?39。2q 179。 = kN/m 1P ， 2P 分別為 由邊縱梁、中縱梁、縱次梁直接傳給柱的橫載，它包括梁自重，樓板重和女兒墻等的重力荷載，計算如下： 1P =[(179。 179。 )179。 2+(+8)/2179。 ]179。 +179。 7+179。 8/2+179。 179。 7 = 2P =[(179。 179。 )179。 2+(+8)/2179。 +(+)/2179。 179。 2]179。 +179。 7+179。8/2= 集中力矩 M1 = 1P e1 =179。（ ） /2= kN178。 m M2 =P2 e2 =179。（ ） /2= kN178。 m 對于第 25 層梁自重和其上橫墻自重，為均布荷載，結(jié)果為： 1q? +179。 = kN/m 39。1q? kN/m 2q? 179。 = kN/m 39。2q? 179。 = kN/m 1P （ 39。1P ） 、 2P 分別為邊縱梁和中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、樓板重和墻體自重等重力荷載，計算如下： 1P =[(179。 179。 2)179。 +179。 7+179。 4+179。 (179。 179。 2179。 )+179。 179。 179。 2= 2P =[(179。 179。 2+6179。 )179。 +179。 7+179。 4+179。 179。 ()= 集中力矩 M1 = 1P e1 =179。 ()/2= kN178。 m M2 =P2 e2 =179。 ()/2= kN178。 m 對于 1 層： 1q? +179。 = kN/m 39。1q? kN/m 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 2q? kN/m 39。2q? kN/m 1P （ 39。1P ） 、 2P 分別為邊縱梁和中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、樓板重和墻體自重等重力荷載， 計算如下： 1P =(179。 179。 2)179。 +179。 7+179。 4+179。 (179。 179。 179。 2)= 2P =(179。 +179。 6)179。 +179。 7+179。 4+179。 4179。 ()= M1 = 1P e1 =179。 ()/2= kN178。 m M2 =P2 e2 =179。 ()/2= kN178。 m 2)活荷載計算 活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖 10： 圖 10 各層梁上作用的活載 對于第 6 層： 2q =179。 2=7 kN/m 39。2q =179。 2= kN/m 1P =(179。 +179。 )179。 2= kN 2P =(179。 179。 2+6179。 )179。 2= kN M1 =179。（ ） /2=178。 m M2 =179。（ ） /2= kN178。 m 同理在屋面雪荷載作用下 : 2q = kN/m 39。2q = kN/m 1P = kN 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 2P = kN M1 =178。 m M2 = kN178。 m 對于 25 層 ： 2q =179。 2 =7kN/m 39。2q =179。 2= kN/m 1P =(179。 179。 2)179。 2= kN 2P = (179。 179。 2+6179。 )179。 2= M1 =179。（ ） /2=178。 m M2 =179。（ ） /2= kN178。 m 對于 1 層： 2q =179。 2 =7kN/m 39。2q =179。 2= kN/m 1P =(179。 179。 2)179。 2= kN 2P = (179。 179。 2+6179。 )179。 2= M1 =179。（ ） /2=178。 m M2 =179。（ ） /2= kN178。 m 將以上結(jié)果匯總，見表 5－ 1 和表 5－ 2。 表 5－ 1 橫向框架橫載匯總表 層次 1q （ kN/m） 39。1q （ kN/m） 2q （ kN/m） 39。2q （ kN/m） 1P （ kN） 2P （ kN） M1 (kN178。m) M2 (kN178。m) 6 25 1 表 5－ 2 橫向框架活載匯總表 層 次 2q （ kN/m） 39。2q （ kN/m） 1P (kN) 2P (kN) M1 (kN178。 m) M2 (kN178。 m) 6 7 25 7 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 1 7 （三）內(nèi)力計算 梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計算，彎矩計算過程見圖 11，所 得彎矩圖見圖 12。固端彎矩查表所得，彎矩分配系數(shù)由該梁或柱的線剛度占該節(jié)點上所有梁柱的線剛度之和的百分?jǐn)?shù)求得。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)點集中力疊加得到，計算柱底軸力還需考慮柱的自重，如表 53 表 54 所示。 二、橫向框架內(nèi)力組合 （一）結(jié)構(gòu)抗震等級 結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、地震烈度、房屋高度等因素確定。查規(guī)范可知，本工程的框架為二級抗震等級。 （二）框架梁內(nèi)力組合 梁內(nèi)力控制截面一般取兩端支座截面及跨中截面。支座截