计算书案例.doc
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1、目 录一 摘要-1二 设计资料-3三 计算简图确定-4四 荷载计算-8五 水平地震作用的计算-23六 内力计算-34七 内力组合-46八 截面设计与配筋计算-68九 楼板设计-86十 楼梯设计-90十一 基础设计-95十二 参考文献-105十三 致谢-106- 1 - 第三章 计算简图确定3.1 计算简图确定 框架的计算单元如附图,取3-4轴上一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面,基础标高根据地质条件、室内外高差,定为-1.10m,二层楼面标高为4.5m,故底层柱高为5.6m。其余各
2、层柱高从楼面算至上一层楼面即层高,均为4.5m。由此,可绘出框架的计算简图如下图所示: 计算简图框架在竖向荷载作用下的受荷总图如下图所示: 竖向受荷总图第五章 水平地震作用计算 该建筑高度为18.6m,且质量和高度沿高度均匀分布,故可采用底部剪力法来进行水平地震计算。5.1重力荷载代表值计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5雪荷载标准值。楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值。 (1) 水平地震作用恒载屋面重力值:G面=6.89KN/7.75m24m=1281.54KN 楼板重力值:G板=4.33KN/7.75m24m=805.38KN梁重力值G
3、梁=3.8KN/m24m3.8KN/m47.75m+2.55KN/m24m =270.2KN柱重力值:标准层 G上柱=9.41KN/m4.5m4=169.38KN 底层 G底柱=9.41KN/m5.6m4=210.78KN墙重力值:女儿墙 =6.67KN/m7.75m2=103.39KN 标准层 G标准墙=12.1KN/m(7.75m-0.6m)210.92KN/m(7.75m-0.6m)211.98KN/m8m=425.03KN 底层 G底层墙=15.05KN/m5.6m214.24KN/m5.6m213.63KN/m8m =437.01KN (2) 水平地震作用活载 楼面活荷载:Q=10.
4、0KN/24m7.75m=1860KN 雪荷载标准值:Q雪=0.45KN/7.75m24m=83.7KN 重力荷载代表值的计算 G4=G屋面+G梁+G上柱/2+G标准墙/2+0.5Q雪 =1281.54270.2169.38/2103.39425.03/283.70.5 =1994.19KNG3=G2 =G楼板+G梁+G上柱+G标准墙+Q楼面/2 =805.38270.2169.38425.031860/2 =2600.00KN G1= G楼板+G梁+G上柱/2+G底柱/2+G标准墙/2+G底层墙/2+Q楼面/2 =805.38+270.2+169.38/2+210.78/2+425.03/2
5、+437.01/2+1860/2 =2626.68 重力荷载代表值示意图5.2 水平地震作用下框架抗侧移刚度D值计算 抗侧移刚度D值计算过程及计算结果见下表: 抗侧移刚度D值计算楼层构件名称24层A、D 轴柱24.05/27.2=0.560.2209387B、C、轴柱2(4.05+4.05)/27.2=1.130.36015360D=(9387 KN/m + 15360 KN/m)2=49494KN/m楼层构件名称1层A、D 轴柱4.05/5.79=0.700.4449837B、C、轴柱(4.05 +4.05)/5.79=1.400.55912385D=(12385+9837) 2=44444
6、KN/m5.3 结构自震周期计算(顶点位移法) 周期计算 按顶点位移法,将结构各层重力荷载代表值作为水平作用,施加到各层质点上,计算结构顶点位移法。计算过程见下表: 顶点位移计算表层次Gi/KNGi/KNDi /KN/mi-i-1=Gi/Di/m41994.191994.19494940.04030.499532600.004594.1949494 0.09280.459222600.007194.19494940.14540.366412626.689820.87444440.22100.2210考虑填充墙对结构刚度的贡献,取周期折减系数,计算公式为:T1=1.80.7=0.89s 地震力计
7、算 水平地震作用系数:7度抗震设防,多遇地震,地震分组为第一组,二类场地有:Tg=0.35s,amax=0.08,结构阻尼比为:,则有 TgT11.4Tg =0.49s , 故因考虑顶部附加水平地震作用。水平地震作用下结构基地剪力标准值为:按底部剪力法,各层水平地震作用标准值可以用以下公式计算:作用在结构各层楼层上的水平地震作用为:第一层: 第二层: 第三层:第四层: 各层水平地震作用力计算结果如下图:5.4 楼层最小地震剪力验算 根据抗震规范5.2.5条,结构任一楼层的水平地震剪力应符合 的要求。 由抗震规范5.2.5条知, 经验算,满足要求。5.5 多遇地震作用下的框架弹性侧移验算验算过程
8、及结果如下表层间侧移计算表层号FjVEKj相对值限值mm4122.89122.89494940.00251/18121/550381.40204.29494940.00411/1090256.31260.60494940.00531/855131.54292.14444440.00661/852经验算,结构层间最大侧移,满足要求。5.6 水平地震作用下框架内力计算 框架在风荷载(从左向右吹)作用下的内力用D值法进行计算。其步骤为: 求各柱反弯点处的剪力值; 求各柱反弯点高度; 求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩; 求各柱的轴力和梁剪力。 第i层第m柱所分配的剪力为:Vim=DimVi/D,Vi=Wi,
9、见下表: A轴框架柱反弯点位置层号h/myoY1Y2Y3yYh/m44.50.560.280000.281.2634.50.560.380000.381.7124.50.560.450000.452.0315.60.700.550000.553.08B轴框架柱反弯点位置层号h/myoY1Y2Y3yYh/m44.51.130.360000.361.6034.51.130.450000.452.0324.51.130.460000.462.0715.61.400.580000.583.25C轴框架柱反弯点位置同B 轴; D轴框架柱反弯点位置同A轴;根据以上计算得到的框架第i层的剪力Vim以及该柱的
10、反弯点高度y,按下式计算柱上、下端的弯矩Mc上和MC下: 中柱处的梁 边柱处的梁 水平地震作用下A、D轴框架柱剪力和梁柱端的弯矩计算层Vi/KND/(KN/m)Dim(KN/m)Dim/DVim/KNyh/m/KN.m/KN.m/KN.m4122.8949494 93870.19023.31 1.2675.5229.3775.523204.2949494 93870.19038.75 1.71108.1166.26137.482260.6049494 93870.19049.43 2.03122.34100.10188.61292.1444444 98370.22164.66 3.08162.
11、94199.15263.04水平地震作用下B、C轴框架柱剪力和梁柱端的弯矩计算层Vi/KND/(KN/m)Dim(KN/m)Dim/DVim/KNyh/m/KN.m/KN.m/KN.m/KN.m4122.894949415360 0.3138.10 1.60109.7361.7254.8754.873204.294949415360 0.3163.33 2.03156.74128.24109.23109.232260.604949415360 0.3180.79 2.07196.32167.24162.28162.281292.144444412385 0.2881.80 3.25192.39
12、265.69179.82179.82水平地震作用下框架柱轴力和梁端剪力层号梁端剪力/KN柱轴力/KNAB跨BC跨CD跨A轴B轴C轴D轴416.3013.7216.30-16.302.582.58-2.58-2.5816.30330.8427.3130.84-47.143.539.11-3.53-9.1147.14243.8640.5743.86-91.003.2912.40-3.29-12.4091.00155.3644.9655.36-146.3610.422.80-10.4-22.80146.36注:轴力压力为+,拉力为-5.7 地震作用下框架内力图 地震作用下弯矩图(kn.m) 地震作用
13、下轴力图(kn) 地震作用下剪力图(kn)第六章 内力计算 为简化计算,考虑以下几种单加荷载情况:(1) 恒载作用;(2) 活荷载作用于AB轴跨间;(3) 活荷载作用于BC轴跨间;(4) 活荷载作用于CD轴跨间;(5) 活荷载作用于DE轴跨间;(6) 风荷载作用(从左向右吹)(7) 横向水平地震作用 对于(1)、(2)、(3)、(4)、(5)等五种情况,框架在竖向荷载作用下,采用叠代法计算。 对于(6)、(7)种情况,框架在水平荷载作用下,采用D值法计算。 在内力分析前,还应计算节点各杆的弯矩分配系数以及在竖向荷载作用下的各杆端的固端弯矩。6.1 恒载作用下的内力计算(分层法): 由前述线刚度
14、比可求得节点各杆端的弯矩分配系数。 Ik,=-1/2(iik/ik) 均布恒载和集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩: M均载=-1/12ql M集中荷载=-Fe M梁固端=M1+M2 根据上述公式计算的梁固端弯矩如附图6.1.1所示; 将固端弯矩及节点不平衡弯矩填入附表6.1.1中的节点方框后,即可进行叠代计算,直至杆端弯矩趋于稳定,最后按下式求得各杆端弯矩,如图6.1.2; MFAB=-1/12ql MFBA=1/12ql MFAB=-Fab/l MFBA=Fab/l 将固端弯矩及节点不平衡弯矩填入图中节点的方框后,即可进行分层计算, 计算过程和结果见附表6.1.2: 由结构力学表
15、8-1可知: MFAB=-1/12ql MFBA=1/12ql MFAB=-Fab/l MFBA=Fab/l 以上计算中,当已知框架M图求V图以及 已知V图求N图时,可采用结构力学取脱离体的方法。已知杆件两端的弯矩 其剪力: 已知某节点传来的轴力和左右传来的剪力,其下柱轴力为: 式中,以压力为正,拉力为负。恒载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图。6.2 活载作用下的内力计算 活荷载标准值作用在AD轴间的弯矩图、剪力图、轴力图如附图所示; 恒载下的叠代计算 活载下的叠代计算 恒载下的最终杆端弯矩活载下的最终杆端弯矩 恒载作用下的M图(kn.m) 恒载作用下的V图(kn) 恒载作用下的N图(
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