【導讀】本次設計為天津市電力局辦公樓設計，建筑面積大約為20xxmm2。凝土框架結構，地上樓層為三層，屬于低層框架結構。設計的主要內容包括：設計任務。書一份，結構計算書一份，建筑施工圖，結構施工圖。設計等方面的要求，完成結構的建筑平面布置、結構計算和設計。該工程是一座以辦公。為主的現代建筑，力求充分體現城市化的特點。在整體造型上突出現代、新穎，做到簡。潔、明快、虛實相接、剛柔相濟，給人以海納百川的感覺。式進行估算，主要是梁、柱的截面尺寸的估算。豎向荷載作用下的內力計算采用的是分。在進行內力組合計算時，將水平荷載、豎向荷載和地震作用。下的內力進行組合分析，找出最不利內力組合再進行分析研究，再找出控制截面。通過這次的設計我也學到了很多東西。對我所學的專業(yè)有了系統的認。識，為了以后的人生打下了堅實的基礎。

　　

【正文】 m， 質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。 計 算 總 水平地震作用 標 準值，即底部剪力 EkF 。 1Ek eqFG?? 式中， 1? —— 相 應 于 結 構基本自振周期的水平地震影 響 系 數 ； eqG —— 結 構等效 總重 力荷 載 ， 多質點取總重 力荷 載 代表值的 85％； kNGG ieq 4 5 0 2)7 4 5 5 1 84 7 3 3 6 47 6 1 9 . 1 4 7 5( ?????? ? 設 防烈度 7 度 ， 天津 地區(qū) 地震分 區(qū) 為一區(qū) ，又 場 地 類別為 Ⅱ 類 ，查 規(guī) 范得特征周期： ? ，查表得，水平地震影 響 系 數最 大值 max ? ? ； 由水平地震影 響 系 數 ? 曲線來計 算 1? ， a x1 ?????????????????? ??? TT g 式中， ? —— 衰 減 系 數 ， ? ＝ 時 ，取 ； kNGF eqEk 5 5 8 7 00 9 1 ???? ? 因 為 ss TTg ????? 根據抗震 結 構 設計 ， δn=， 所以不需要考 慮頂 部附加水平地震作用。 按底部剪力法求得基底剪力，按下式分配 各層的質點 水平地震作用： 1iii EknjjjGHFFGH?? ? 式中： iG 、 jG 分 別為 集中于 質點 i、 j 的荷 載 代表值； iH 、 jH 分 別為質點 i、 j的 計 算高度。 具體 計 算 過 程如下表，各 樓層的 地震剪力按 1nikkVF???來計 算，一并列入表中。 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 23 表 各質點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表 層次 /iHm /iG kN /iiGH kN m? GiHi/∑GjHj /iF kN /iV kN 3 2 1 ∑ 各 質點 水平地震作用及 樓層 地震剪力沿房屋高度的分布 [15]見圖 。 圖 橫向水平地震作用及樓層地震剪力 水平地震作用下 框架第 i 層的層間剪力 iV 、 層間位移 iu)(? 和頂點位移 u i分別按下列公式計算： nikkiVF??? 1( ) /si i ijju V D??? ? 1 ()nkkuu???? F3 F2 F1 V3 V2 V1 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 24 各層的層間彈性位移角 iie hu /??? ，根據《抗震規(guī)范》，考慮填充墻抗側力作用的框架，層間彈性位移角限值 [θe]1/550。 計 算 過 程如下表： 表 橫向水平地震作用下的位移驗算 層次 /iV kN /( / )iD N mm? /iu mm? /iu mm /ih mm /e i iuh? ?? 3 1059808 3600 1/3750 2 1059808 3600 1/2057 1 788736 4550 1/1527 由表中可以看到，最大 層間彈 性位移角 發(fā) 生在第一 層， 1/15271/550， 滿 足要求。 此處以結構平面圖中 ○ 5 軸線橫向框架內力計算為例，說明計算方法，邊框架和縱向框架的計算方法步驟與橫向中框架完全相同?？蚣苤袅蛷澗赜嬎?，采用 D 值法。 柱端剪力按下式 來計 算： 1ijij isijjDVVD?? ? 柱上、下端 彎 矩 bijM 、 uijM 按下式 來計 算： bij ijM V yh?? (1 )uij ijM V y h? ? ? 1 2 3ny y y y y? ? ? ? 式中： Dij— i層 j 柱 的側移剛 度； h 為該層 柱的 計 算高度； y— 反 彎點 高度比； yn— 標 準反 彎點 高比，根據上下梁的平均 線剛 度 bk ，和柱的相 對線剛 度 ck 的比值， 總層數 m， 該 層 位置 n 查表確定； y1— 上下梁的相 對線剛 度 變 化的修正值，由上下梁相 對線剛 度比值 1? 及 i 查表得； 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 25 y2— 上下 層層 高 變 化的修正值，由上 層層 高 對該層層 高比值 2? 及 i 查表； y3— 下 層層 高 對該層層 高的比值 3? 及 i 查表得。 需要注意的是 ny 是根據表：倒三角形分布水平荷 載 下 各層柱標 準反 彎點 高度比 ny 查得。 當 i1+i2＞ i3+i4 時，反彎點下移，查表時應取 I= (i3+i4 )/(i1+i2)，查得的 1y 冠以負號，對于底層柱不考慮修正值 1y ，即 1y =0；對于頂層柱，不考慮修正值 2y ，取 2y =0，對于底層柱，不考慮修正值 3y ，即 3y =0。 表 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算 層次 hi /m Vi /kN ∑Dij /(N/mm) Dij /(N/mm) Vij /kN K y bijM /kNm uijM /kNm 3 1059808 19775 2 1059808 19775 1 788736 19510 表 各層中柱柱端彎矩及剪力計算 層次 hi /m Vi /kN ∑Dij /(N/mm) Dij /(N/mm) Vij /kN K y bijM /kNm uijM /kNm 3 1059808 46375 2 1059808 46375 1 788736 29786 梁端 彎 矩、剪力及柱 軸 力分 別 按下式 來計 算 [16]： ? ?1,ll b ubb i j ijlrbbiM M Mii ???? 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 26 ? ?1,rr b ubb i j ijlrbbiM M Mii ???? 2lbbb MMV l?? ? ?n lri b bki kN V V???? 式中 ilb 、 irb 分 別 表示 節(jié)點左 、右梁的 線剛 度； Mlb 、 Mrb 分 別 表示 節(jié)點左 右梁的 彎矩； Ni 為 柱在 i層的軸 力，具體 計 算 結 果如表下表 ： 表 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 層次 邊梁 走道梁 柱 軸力 lbM /kNm? rbM /kNm? l /m bV / kN lbM /kNm? rbM /kNm? l /m bV / kN 邊柱 N / kN 中柱 N / kN 3 7 2 7 1 7 水平地震作用下框架的 彎 矩 圖見圖 、梁端剪力 圖 及柱 軸 力 圖見圖 所示。 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 27 圖 左地震作用下框架彎矩圖 (kN) 圖 左地震作用下梁端剪力及柱軸力圖 (kN) 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 28 橫向風荷載作用下框架結構內力和側移計算 風荷載標準值計算 垂直于建筑物表面上的 風 荷 載標 準值 當計 算主要承重 結 構 時 按 下式 來計 算： kW = z? s? z? oW 式中， kW — 風荷載標準值（ kN/m2）； z? — 高度 z處的風振系數； ? s — 風荷載體型系數； z? — 風壓高度變化系數； oW — 基本風壓 （ kN/m2）。 由《荷 載規(guī) 范》，天津 地區(qū) 重 現 期 為 50 年的基本 風壓 ： 0? =， 地面粗糙度 為 C 類 ，有密集建筑群的城市市 區(qū) 。 風載 體型系 數 由《荷 載規(guī) 范》第 節(jié) 查得： s? =（迎 風 面）和 s? =（背 風 面） ,所以風載體系數 s? =（ ） =?！逗奢d規(guī) 范》 規(guī) 定， 對 于高度大于 30m，且高 寬比 大于 的房屋 結 構， 應采用風 振系 數z? 來 考 慮風壓脈動 的影 響 。本 設計 中，房屋高度 H= 30m， H/B= ， 則 不需要考 慮風壓脈動 的影 響 ，取 z? =。 節(jié)點 風荷載： AWP KW ?? 其中， A 為一榀框架各層節(jié)點的受風面積，取上層的一半和下層的一般之和，頂層管道女兒墻頂，底層只取到下層的一半。注意底層的計算高度應從室外地面開始取，即為 。 ? ? 23 ???? 22 mA ??? ? ? 21 ???? 根據各樓層標高處的高度 Hi由 171。荷載規(guī)范 187。表 查取 z? ，代入上式可得各樓層標高處的風荷載，見表 所示。 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 29 表 沿房屋高度分布橫向風荷載的標準值為 層次 Hi/m z? s? z? 0? (kN/m2) A (m2) Pw (kN) 3 2 1 圖 等效節(jié)點集中風荷載計算簡圖 (kN) 根據水平荷 載 ， 計 算 層間 剪力，再依據 層間側移剛 度， 計 算出 各層的 相 對側 移和絕對側 移 [17]。 計 算 過 程如下表： 表 風荷載作用下框架層間剪力及側移計算 層次 層高/mm /iF kN /iV kN /( / )D N mm? /iu mm? /iu mm /iiuh? 3 3600 1059808 1/514285 2 3600 1059808 1/225000 1 4550 788736 1/133823 由表可以看出， 風 荷 載 作用下框架的最大 層間 位移 角為 一 層的 1/133823,遠遠 小于 1/550， 滿 足 規(guī) 范要求。 F1= F3= F3= 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 30 計 算方法與地震作用下的相同 , 仍以 結 構平面 圖 中 ○ 5 軸線橫 向框架 內 力 計 算 為例， 說 明 計 算方法， 邊 框架和 縱向 框架的 計 算方法步 驟與橫 向中框架完全相同?？蚣苤袅?彎 矩 計 算，采用 D 值法 [18]。 柱端剪力按下式 來計 算： 1ijij isijjDVVD?? ? 柱上、下端 彎 矩 uijM 、 bijM 按下式 來計 算： bij ijM V yh?? (1 )uij ijM V y h? ? ? 1 2 3ny y y y y? ? ? ? 需要注意的是， 風 荷 載 作用下的反 彎點 高比 ny 是根據表：均布水平荷 載 作用下的各層標 準反 彎點 高度比 ny 查得。 表 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算 層次 hi /m Vi /kN ∑Dij /(N/mm) Dij /(N/mm) Vij /kN K y uijM /kN.m uijM / 3 1059808 19775 2 1059808 19775 1 788736 19510 北京科技 大學天津學院本科生畢業(yè)設計（論文） 31 表 各層中柱柱端彎矩及剪力計算 層次 hi /m Vi /kN ∑Dij /(N/mm) Dij /(N/mm) Vij /kN K y uijM /kN.m uijM / 3 1059808 46375 2 1059808 46375 1 788736 29786 梁端 彎 矩、剪力及柱 軸 力分 別 按下式 來計 算 [16]