咸阳市实验中学新校园教学楼设计_土木工程本科毕业设计计算书(编辑修改稿)

咸阳市实验中学新校园教学楼设计_土木工程本科毕业设计计算书(编辑修改稿)内容摘要：

36 西安工业大学毕业设计（论文） 9 墙、门窗重力荷载计算 外墙体为 370mm 厚粘土多孔砖（ 16KN/m179。 ） ，外墙面贴瓷砖（ ㎡，包括水泥砂浆打底，共厚 25mm），内墙面 20mm 厚抹灰（ ㎡），则外墙面单位面积重力荷载为 16 ++=㎡；内墙为水泥空心砖两侧均为 20mm 厚抹灰，则内墙面单位面积重力荷载为 15 +17 2＝㎡。 铝合金窗单位面积重力荷载取 ㎡，木门单位面积重力荷载为 ㎡ 重力荷载代表值 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值： 111 50%22i ii i iG W W W W Q    梁板 墙 、 柱 墙 、 柱 活 载 计算结果 :W 楼板 =（ 42 ） = W 屋面板 =（ 42 ） = W 梁 =+++= W 墙 1= [（ 42+） 2 ( 18+ 4+ 3)+(42+) 2 ]+ [ 15( 12+ 7)]= W 柱 1 = W 墙 2 = [（ 42+） 2 ( 18+ 4+ 3)]+ [ 15( 12+ 7)]= W 柱 = 50%Q 活载 = 2（ 42+） = 50%Q 屋面活载 = （ 42+） = 计算结果如下图： 西安工业大学毕业设计（论文） 10 图 各质点的重力荷载代表值 框架侧移刚度计算 框架结构的侧向刚度过小，水平位移过 大，将影响正常使用；侧向刚度过大，水平位移过小，虽满足使用要求，但不满足经济性要求。 因此，框架结构的侧移刚度宜合适，一般以使满足结构层间位移限值为宜。 规范规定，按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△ u/h 宜小于框架结构的层间位移角限值 [△ u/h]，即 1/550。 （ h 为层高）。 （附：层间位移角限值的确定原则，一是保证主体结构基本处于弹性受力状态。 即避免混凝土墙、柱构件出现裂缝，同时将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度和高度限制在规范允许范围内。 二是保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显 损伤。 如果不满足以上限制，则可增大构件尺寸或提高混凝土强度等级。 ） 梁的线刚度 ib=ECIb/lb。 其中 Ec 为混凝土弹性模量； lb 为梁的计算跨度； Ib为梁截面惯性矩，对本设计的现浇楼面，中框架梁 Ib可近似取 ，边框架梁Ib取 I0，楼梯间边横梁取 I0 ，中横梁取 2I0 ，其中 I0为梁矩形部分的截面惯性矩。 柱的线刚度 ic=EcIc/l，其中 Ic维柱的截面惯性矩， h为框架柱的计算高度。 柱的侧移刚度 D 值按下式计算： D= α c 12ic/h2式中α c为柱侧移刚度修正系数，西安工业大学毕业设计（论文） 11 可从书上查表得。 横梁的线 刚度计算过程见表 ,柱的线刚度计算过程见表 框架柱侧移刚度值见表 ，表 ，表。 表 横梁线刚度计算表 层数 Ec /(N/mm2) 类别 b h /mmXmm I0 /mm4 l b /mm EcI0/lb /N mm /N mm 2 EcI0/l / N mm 1 104 AB跨 300 600 109 7200 1010 1010 1010 BC跨 300 600 109 3000 1010 1010 1010 CD跨 300 600 109 7200 1010 1010 1010 2～5 3 104 AB跨 300 600 109 7200 1010 1010 1010 BC跨 300 600 109 3000 1010 1010 1010 CD跨 300 600 109 7200 1010 1010 1010 表 柱线刚度计算表 层数 Ec /(N/mm2) hc/mm b h /mmXmm I0 /mm4 EcI0/lb /N mm 1 104 310 600 600 1010 1010 2～5 104 310 500 500 910 1010 西安工业大学毕业设计（论文） 12 表 中框架柱侧移刚度 D 值 ( mmN/ ) 层次 第 1层 第 2～ 5层 D轴 (2 根） B、 C 轴（ 10根 ) A轴 （ 6根） D轴 （ 2根） B、 C 轴 （ 10 根 ) A 轴 （ 6 根） K C 1iD 16024 23427 16024 13703 23950 13703 表 边框架柱侧移刚度 D 值 ( mmN/ ) 柱类别 A1,A8 D1， D8 B1,B8 C1,C8 层数 1 2～ 5 1 2～ 5 K C 1iD 16024 23427 19570 23950 表 楼梯间框架柱侧移刚度 D 值（ mmN/ ） 柱 D2， D4， D5， D7 A2， A4， A5， A7 层数 1 25 1 25 K C 1iD 19570 23950 16024 23427 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度iD ，见表 表 横向框架层间侧移刚度 ( mmN/ ) 层次 1 2 3 4 5 iD 1381666 1452748 1452748 1452748 1452748 西安工业大学毕业设计（论文） 13 由表可见， 12/DD=1381666/1452748=＞ ，故该框架为规则框架。 横向水平 荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 (1) 横向自振周期计算 荷载计算： GE=∑ Gi=+ 3+= Geq== = 结构顶点的假想侧移见表 表 结构顶点的假想侧移表 层号 iG iG iD 1iiuu  /ium 5 1452748 4 1452748 3 1452748 2 1452748 1 1381666 结构自振周期按顶点位移法，考虑填充墙刚度对于框架结构的影响，取折减系数0  ，所以结构基本自振周期为 T1 = α o u T1 = α o u = = (2)水平地震作用及楼层地震剪力作用 本建筑结构高度不超过 40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。 结构 总水平地震作用标准值即 Geq== =  max21  1 = （因为 Tg=） 1EK  eq 因 = =≥ T1= 所以不需要考虑顶部附加水平地震作用，各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算见表 10。 西安工业大学毕业设计（论文） 14 表 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 /iHm /iGkN mKNHG ii / iijJGHGH /iFkN /iVkN 5 4 3 2 1 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图。 图 水平地震作用及楼层地震剪力 (3) 水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移 iu 和顶点位移 iu 分别按 (△ u)i=Vi/∑1sijJ D和  1nkkuu计算，计算过程见表 ，表中还计算了各层的层间位移角 /e i iuh 。 表 横向水平地震作用下的位移验算 西安工业大学毕业设计（论文） 15 层次 /iVkN /( / )iD N mm /iu mm /ih mm /e i iuh  5 1452748 3600 1/2368 4 1452748 3600 1/1406 3 1452748 3600 1/1071 2 1452748 3600 1/921 1 1381666 4650 1/1000 由上表可见，最大 层间弹性位移角发生在第二层，其值为 1/921＜ 1/550，满足要求（其中 /iiuh =1/550 可查表得到）。 （ 4） 水平地震作用下框架内力计算 以 KJ5 横向框架内力计算为例。 层间剪力取自表 ，各柱反弯点高度比按 y=yn+y1+y2+y3确定，其中 yn由《混凝土结构设计》附表 7得 ,iV ililil DDV , yhVilil b M , hyVM ilil u )1( 。 梁的线刚度取 自表。 表 边柱端弯矩及剪力计算 层次 /ihm /iVkN ijD 边 柱（ A、 D 柱） 2iD 2iV K y 1biM 1uiM 5 1452748 13703 4 1452748 13703 3 1452748 13703 2 1452748 13703 1 1381666 16024 表 中柱端弯矩及剪力计算 西安工业大学毕业设计（论文） 16 层次 /ihm /iVkN ijD 中 柱 2iD 2iV K y 2biM 2uiM 5 1452748 23950 4 1452748 23950 3 1452748 23950 2 1452748 23950 1 1381666 23427 表 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算 水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图 所示。 层次 边梁 走道梁 柱轴力 lbM rbM l bV lbM rbM l bV 边柱 N 中柱N 5 4 3 2 1 278 西安工业大学毕业设计（论文） 17 图 （ a）水平地震作用下框架弯矩图 图 （ b）水 平地震作用下梁端剪力及轴力图 西安工业大学毕业设计（论文） 18 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 横向框架内力计算 a. 计算单元 取 KJ5 横向框架进行计算，计算单元宽度为 6 米，如图 (a)所示，由于房内布置有次 梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。 框架横梁自重以及直接作用在横梁上的填充墙体自重则按均布荷载考虑，得到竖向荷载作用下框架结构计算简图如图 (b)(c)所示 (1)恒载计算 在图 中 0q 及 39。 0q 代表横梁自重（扣除板自重）和填充墙自重，为均布荷载 , 21q q、 为板自重传给横梁的梯形和三角形分布荷载峰值； P,M 分别为通过纵梁传给柱的板自重、纵梁自重、纵墙自重及阳台自重等所产生的集中荷载和集中力矩。 根据 节的有关数据和图 （ a）所示的计算单元可得： 第五层，屋面荷载 ㎡，无填充墙，有 600mm 高女儿墙。 mq /  ）（ mq /39。 0  ）（ mq /  mq /  0 . 6] .. 4 [1 ）（）（PmKN0M1  . 2 K ] . 4 [2）（）（）（P m. 34K N112 22  西安工业大学毕业设计（论文） 19 图 （ a） KJ2 横向框架计算单元 图 (b) 恒载作用下 KJ3 框架计算简图（对称结构） 第二至四层，楼面荷载 ㎡，外墙 ㎡，内墙 ㎡，外墙窗 （。