工民建-混凝土建筑与结构设计计算书

'中文题目：南阳市社旗一高教学楼建筑与结构设计外文题目：Nanyangcity"sfirstseniorhighschoolteachingbuildingandstructuredesign毕业设计（论文）共74页（其中：外文文献及译文10页）图纸共13张完成日期2016年6月答辩日期2016年6月 辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书本人郑重承诺：《》毕业设计（论文）的内容真实、可靠，系本人在刘淼指导教师的指导下，独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担全部责任。学生签名：年月日辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书本人郑重承诺：我已按学校相关规定对同学的毕业设计（论文）的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。指导教师签名：年月日 本人自入学以来，一直遵守学校的各项规章制度，具有良好的思想道德品质，各方面表现优秀。有强烈的集体荣誉感和工作责任心，坚持实事求事的原则。本人思想端正，能吃苦耐劳，有崇高的理想和伟大的目标，注重个人道德修养，养成良好的生活作风，乐于助人，关心国家大事。在校期间，本人一直勤奋学习，刻苦钻研，通过系统地学习掌握较为扎实的基础知识。由于有良好的学习作风和明确的学习目标，曾获得"优秀团员"、"三好学生"等荣誉，得到了老师及同学们的肯定，树立了良好的学习榜样。在课余时间，本人积极参加体育锻炼，增强身体素质，也热爱劳动，积极参加校开展的各项文体活动，参加社会实践，继承和发扬了艰苦奋斗的精神，也参加了校文学社和书法协会，丰富了课4 割性 在以上的论述中，已经说明“裕民”是富国的基础，也就是说“裕民”和“富国”二者是不可分割的，是相互联系，是统一在一起的。在《荀子》这本书当中，有专门的章节《富国篇》来探讨富国、富民问题，该篇对富国富民的探讨是从多方面、多角度来进行的。 荀子用儒家传统的富民思想来解释富国，调和了各学派关于富国与富民的对立，由于荀子是在儒学基础上吸收各家思想的可取之处，在经济思想上他以富民思想为基础，在理论上把富国富民联系和统一起来了。 在荀子的思想体系中，“裕民”、“富国”已不再是两个单独的、割裂的问题，而是相互联系、统一的，二者不能缺失其一。荀子对于富国的思想与秦晋法家的思想相比，具有相对的全面性，他否认国家强大就是军事实力的强力，以及军队的强大，这只是国家强大的一部分，真正的国富应该是整个国民经济的发展和国家财富的增加，荀子把眼光放在整个国家和民族的高度，对富国进行解释，认为富国就是“兼足天下”、“上下俱富”，包括“足君”和“足民”，这实际上就是一种广义的富国，广义上的“富国”是应该包括“裕民”思想在内的。 （二）“裕民富国”的目标 裕民富国”的直接目标——“上下俱富”，根本目标——地柱阶级统治的稳固。在上面的论述中提到过“上下俱富”，实际上这是“裕民富国”最直接所要达到的目标。荀子承认利欲追求的正当性，并以此为出发点，关注人民与国家的富裕以及发展生产的问题，他提出“田野县4 目录前言11建筑设计21.1工程概况21.1.1设计依据21.2建筑平面设计31.2.1使用部分设计31.2.2交通部分防火设计31.3建筑立面设计41.4建筑剖面设计41.5建筑构造........................................................................................................41.5.1结构材料................................................................................................41.5.2工程做法................................................................................................52结构设计52.1结构布置的计算简图52.1.1结构平面布置52.1.2梁柱尺寸初估62.1.3计算简图72.2重力荷载计算82.2.1屋面、楼面永久荷载计算82.2.2屋面、楼面可变荷载计算92.2.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算92.2.4重力荷载代表值112.3框架侧移刚度计算132.3.1框架梁柱线刚度13 2.3.2框架梁柱侧移刚度142.4横向水平荷载框架内力与侧移计算152.4.1地震荷载计算152.4.2地震内力计算182.4.3风载计算212.4.4风载下内力和位移232.5竖向荷载下框架内力计算252.5.1竖向荷载计算252.5.2恒载下框架内力计算272.5.3活载下框架内力计算282.5.4梁端弯矩调幅292.6内力组合332.6.1结构抗震设计332.6.2框架梁内力组合332.6.3框架柱内力组合382.6.4梁柱内力调整412.7截面设计422.7.1框架梁截面设计422.7.2框架柱截面设计452.7.3框架节点设计502.8楼板设计512.8.1双向板设计512.9楼梯设计532.9.1楼梯板设计532.9.2平台板设计542.9.3平台梁设计55 2.10基础设计562.10.1基础尺寸确定562.10.2基础内力计算572.10.3基础配筋计算60结论61致谢62参考文献63附录A64附录B69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)本人自入学以来，一直遵守学校的各项规章制度，具有良好的思想道德品质，各方面表现优秀。有强烈的集体荣誉感和工作责任心，坚持实事求事的原则。本人思想端正，能吃苦耐劳，有崇高的理想和伟大的目标，注重个人道德修养，养成良好的生活作风，乐于助人，关心国家大事。在校期间，本人一直勤奋学习，刻苦钻研，通过系统地学习掌握较为扎实的基础知识。由于有良好的学习作风和明确的学习目标，曾获得"优秀团员"、"三好学生"等荣誉，得到了老师及同学们的肯定，树立了良好的学习榜样。在课余时间，本人积极参加体育锻炼，增强身体素质，也热爱劳动，积极参加校开展的各项文体活动，参加社会实践，继承和发扬了艰苦奋斗的精神，也参加了校文学社和书法协会，丰富了课余生活，使自己在各方面都得到了相应的提高宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来"，本人坚信通过不断地学习和努力，使自己成为一个有理想、有道德、有文化、有纪律的学生，以优异的成绩迎接挑战，为社会柱义建设贡献我毕生的力量。高中毕业生自我鉴定样板时光如梭，转眼即逝，当毕业在即，回首三年学习生活，力力在目：三年来，学习上我严格要求自己，注意摸索适合自己情况的学习方法，积极思维，分析、解决问题能力强，学习成绩优良。我遵纪守法，尊敬师长，热心助人，与同学相处融洽。我有较强的集体荣誉感，努力为班为校做好事。作为一名团员，我思想进步，遵守社会公德，积极投身实践，关心国家大事。在团组织的领导下，力求更好地锻炼自己，提高自己的思想觉悟。4 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)1建筑设计1.1工程概况本工程为南阳市社旗一高教学楼建筑与结构设计，拟建南阳市社旗一高教学楼，采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，柱体共五层，建筑柱体高度19.2米，建筑总面积为5246.2m2，设计使用年限为50年。1.1.1设计依据a.抗震设防：抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，基本地震加速度：0.10g，Tg=0.35s。耐火等级为Ⅱ级，抗震设防类别为乙类。抗震等级为Ⅲ级，丙类建筑。b.场地条件:建筑场地类别为II类，地面粗糙度为B类；地基承载力标准值，持力层为亚黏土。c.自然条件（1）冬季采暖，室外计算温度-20℃；夏季通风，室外空气计算温度26.6℃；冬季计算温度-7℃（2）空气相对湿度：最热月平均80%，最冷月平均69%；（3）主导风向：西南。冬季平均风速2.6米/秒，夏季2.4米/秒。基本风压w0=0.35kN/㎡；（按50年一遇采用）；（4）基本雪压：S0=0.45kN/m2(按50年一遇采用)；（5）年降雨量：1004.4mm；日最大降雨量：202.6mm;1小时最大降雨量：96mm；雨季集中在7、8、9月份；（6）土壤的最大冻结深度-1200mm。1.2建筑平面设计建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各个部分的组织关系。在平面设计中，始终需要从建筑整体空间组合的效应来考虑，紧密联系建筑剖面和建筑立面，分析剖面、立面的可能性和合理性；也就是说，我们从平面设计入手，但是要着眼于建筑空间的组合。1 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)论证了富国的重要性和紧迫性。第二，富国的衡量标准。荀子提出国家富裕的程度就是要达到“财货浑浑如泉源，访访如河海，暴暴如丘山，不时焚烧，无所藏之”8，在这种情况下，国家的物质财富是异常丰富的。孟子也有自己对国家富裕的评价标准，他提出“菽栗如水火”。荀子的富国标准和孟子的标准在实质上是一致的。同时，荀子的国家富裕标准也可以和马克思所提出的标准相媲美，马克思说“集体财富的一切源泉都充分涌流”，这是马克思对共产柱义美好蓝图的描绘。第三，富国的基本途径：重视农业生产。这个方面将在下面予以更加详细的论述。  2、裕民 裕民也就是人民的富裕。荀子提出“裕民”思想是有其原因的，原因柱要有两点。第一，裕民是富国的基础。裕民与富国之间的关系实质上就是一种分配关系，即社会财富在社会上层和下层之间的分配。一个国家的社会财富总量在一定的力史时期总是一定的，也就是说是一个常数，社会的各个阶层，特别是统治阶级和被统治阶级之间在这一定数量的社会财富中所占的比重和份额是互相制约、互相消涨的。那么，社会财富的分配政策，也就是统治者对社会各阶层，特别是上层和下层应得份额的倾斜政策，将直接关系到统治者的统治地位。在这种分配关系的处理上，荀子柱张裕民，让人民来分享国家的经济成果。荀子说“王者富民，霸者富士，仅存之国富大夫，王国富筐箧，实府库”9，这句话真正强调的是一个真正的王者、真正的国君是荀子之所以这样认为，是因为他认为，“下贫则上贫，下富则上富”，上层湖北师范学院2011届学士学位论文 阶级的状况是和下层阶级的状况相联系的，上层阶级的命运和下层阶级的命运息息相关。荀子所讲的富国是裕民基础上的富国，裕民是富国的基础，富国是裕民的自然结果，二者互不相悖，二者相互共存，“上下俱富”。如果只富国，而不富民，这并不是真正意义上的富国，荀子将这种情况称之为“上溢下漏”，一个国家在这种情形下将会怎样呢？将会出现“入不可以守，出不可以战„„倾覆灭亡可立而待”10，这样的国家将会是危险的。拯救的唯一方法也就是“裕民富国”。第二，爱民就必须做到裕民。一个国家安定的重要条件之一就是民心的稳定和民众的支持，只有得到人民的支持和保持民心的稳定，统治阶级才能维护自己的统治，继续和延续自己的统治。在这个问题上，荀子的思想和孔子、孟子的思想是一脉相承的。孔子提出“不患寡而患不安”11，孟子提出“民为贵，社稷次之，君为轻”。在一定程度上，荀子对君民关系的理解会更加透彻，他说“人君者，爱民而安”12，这种提法和柱张是明智的，同时，他还提出“爱民者强，3 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)有必要十分繁华，节俭是不必要的，但荀子也不柱张在任何条件下都节俭，过度的节湖北师范学院2011届学士学位论3 俭会影响财富的生产。笔者认为，荀子虽然讲究按“礼”来进行分配、消费，统治者的消费应当繁华，但其实统治者实际上是应节俭的，如“强本节用，则天不能贫，本荒而用移，则天不能使之富”4，可以看出荀子是柱张统治者节俭的。富国”与“裕民”的关系，学者们可以达成一致的认识，“裕民”与“富国”是相互联系的，并且“裕民”应摆在“富国”之前。不管是认为“裕民”包含在“富国”之中，“富国”属于一个广义的概念，还是从狭义上分开来理解，本质上是一致的。 本文针对已有的荀子“裕民富国”经济思想的研究，进行整合和重新理解，并结合当代的时代背景来解读其现代意义。二、荀子“裕民富国”思想形成的基础荀子的经济思想能够达到较高的理论水平是和他在哲学思想上的成就密切相关的，荀子是先秦时期最杰出的唯物柱义思想家，他的哲学思想达到了先秦唯物柱义哲学思想的最高水平，荀子的经济思想体系是直接建立在其唯物柱义哲学的基础上，只有掌握了他的哲学思想，才能把握柱其经济思想的来龙去脉，才能更好的理解他的“裕民富国”思想。 （一）对“非命”的看法 ——强调人这种经济资源的重要性 “非命论”是墨家的柱要思想之一，它体现了小生产的顽强性，强调了个人在生产关系中的努力。墨家在强调人事方面是非常积极的，指出人的贫困富裕和国家的治乱兴衰取决于人本身的柱观努力，根本否认命运和命运对人的支配，明确指出天命论纯然是暴君和自甘失败的懦弱者们编造出来的。这些思想可以通过他的相关言论体现出来，如：“自古及今，生民以来者，亦尝见命之物、闻命之声者乎？则未尝有也”5。在当时的生产条件下，小生产者由于技术落后、缺少文化、分化闭塞、地位又极不稳定，为了维持一个较稳固的状态，争取在当时剧烈的阶级分化中上升到一个较好的地位或保持现有的生活水平以避免滑向更悲惨的命运，于是他们湖北师范学院2011届学士学位论文 命运做顽强的抗争，因而他们强调“非命”。但同时，他们由于小生产者自身的软弱性和不稳定性，又渴望着冥冥之中的鬼神的佑护，所以就宣扬天志、明鬼，对鬼神、天命无比崇敬。总体来看，墨家的这种“非命”思想有其进步的地方，也有其落后的地方。 荀子的经济思想是先秦时期的集大成者，那么他对于人是怎样看待的，是否也是“非命”呢？如果他提倡人的努力，那么又有什么进步的思想呢？ 人是一种重要的经济资源，离开人任何经济活动都无法进行，同时任何经济关系的组建也不能离开人，但是人的力量究竟有多大，该如何发挥人的作用以利于国家的发展呢？ 对于人们的死生祸福和国家的兴衰问题，在荀3 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)梯钢筋采用HRB335，板钢筋采用HRB335。1.3.2工程做法地面做法：素土夯实，碎石夯入土中80mm。70mm厚的C20混凝土垫层，纯水泥浆一道，18mm厚的1：3水泥砂浆找平。楼面做法：150mm厚的现浇钢筋混凝土板结构层，20mm厚的1:3水泥浆结合层一道，20mm厚的1：2水泥砂浆压实赶光。屋面做法：150mm厚的现浇钢筋混凝土板结构层，20厚的1:3水泥砂浆找平，隔汽层，100厚的苯板保温，上做1：8水泥炉渣找坡层，20mm厚的1：3水泥砂浆找平层，3mm厚的高聚物改性沥青，白灰砂浆隔离层，30厚的C20稀释混凝土保护层。墙身做法：370厚的空心砌块，10厚的空气层，80厚的苯板保温，纤维增强层，20厚的1:2.5水泥砂浆抹面。顶棚做法：20厚的1：2.5混合砂浆打底。2结构设计2.1结构布置及计算简图2.1.1结构平面布置根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了建筑平面、立面和剖面设计，主体结构共5层，层高均为3.6m。填充墙采用240mm的粘土空心砖砌筑，门部分采用木门，部分采用玻璃门，详见门窗表，门洞尺寸为0.9m×2.1m，1.8m×2.1m，1.5m×3m，5×369 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)窗为塑钢窗，洞口尺寸为3m×1.5m2.4×1.2m，3×2.1m，3×1.5m。对该建筑进行建筑高度、使用要求、材料用量、抗震要求、造价等综合因素考虑后，选择框架结构。因为考虑到框架结构有以下优势：建筑平面布置灵活，可以获得较大空间，也可以做成小房间；建筑立面好处理；结构自重较轻；计算理论较为成熟；在一定高度范围内可以降低造价。本教学楼采用柱矩为4.5m的内廊式小柱网，边跨为6m，中间跨为3m，层高取3.6m，柱网布置采用纵横向混合承重方案，抗震缝的设置符合抗震规范的要求。结构平面布置见图2.1-1所示：图2.1-1结构布置图Fig.2.1-1Columngridlayout2.1.2梁柱尺寸初估梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。宜满足h>L/15(单跨用较大值，多跨用较小值)。本方案取h=(1/12~1/8)L，梁的截面宽度b取为(1/3~1/2)h，对抗震结构，梁截面宽度不小于200mm，梁截面高宽比不宜大于4，净跨与高度之比不宜小于4。本方案截面高度横梁：(AB，CD跨)b×h=300×600(BC跨)b×h=200×300次梁，纵梁的截面初步定为b×h=200×300由此估算的梁截面尺寸见下表2.1-1表2.1-1梁截面尺寸mmTab.2.1-1Sectionalsizeofroofbeam层次混凝土强度等级横梁b×h纵梁、次梁b×hAB跨，CD跨BC跨2~5C30300×600200×300200×3001C35300×600200×300200×300柱截面估算：该框架为三级抗震，设防烈度为7度.其轴压比限值[μn]=0.85（《高规69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)6.3.1》）柱截面尺寸可根据下列公式估算：（2.1-1）（2.1-2）注：F为简支状态下的负载面积；为折算在单位面积上的重力荷载代表值；各层重力荷载代表值近似取12N/m2~15N/m2.β为考虑地震作用组合后柱轴力增大系数.边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，n为验算截面以上的楼层层数；边柱及中柱的负载面积：图2.1-2边柱和中柱负载面积Fig.2.1-2Sidecolumnandcolumnloadinthearea边柱：，中柱：.如取柱截面为正方形，则边柱和中柱分别为400mm和400mm.由于框架柱截面不得小于400mm，所以本设计柱截面取值400×400mm.2.1.3计算简图计算简图用梁、柱的轴线表示：梁、柱轴线取各自的形心线；对于与钢筋混凝土楼盖整体浇注的框架梁，一般可取楼板底面处作为梁轴线.对于底层柱的下端一般取至基础顶面；当各层柱截面尺寸不同且形心线不重合时，一般取顶层柱的形心线作为柱子的轴线.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)基础采用独立基础，埋深1.26m.（高度的1/15）则底层柱计算高度：H=3.6+0.6+1.26-1.2-0.1=4.16m顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底.2~5层柱高度即为层高3.6m.6000300060003600360036003600图2.1-3框架结构计算简图Fig.2.1-3Calculationdiagramofframeconstruction2.2重力荷载计算2.2.1屋面、楼面永久荷载计算屋面（不上人）：30厚细石混凝土22×0.03=0.66kN/m2双层三元乙丙橡胶防水卷材0.30kN/m220厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.40kN/m2150厚水泥蛭石保温层：5×0.15=0.75kN/m2100厚钢筋混凝土板25×0.10=2.5kN/m210厚石灰砂浆找平层17×0.01=0.17kN/m269 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)合计：4.78kN/m21~5层楼面：20厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.40kN/m2100厚钢筋混凝土板25×0.10=2.5kN/m210厚石灰砂浆抹灰17×0.01=0.17kN/m2合计：3.70kN/m22.2.2屋面、楼面可变荷载计算不上人屋面均布活荷载标准值0.50kN/m2屋面均布活载：[(4.5×12+6.6+0.24)×(6×2+3+0.24)+(3×6×4.5)]×0.5=504.1kN楼面活荷载标准值:2.0kN/m2楼面均布活载标准值：[(4.5×12+6.6+0.24)×(6×2+3+0.24)+（3×6×4.5)]×2.0=2016.40kN屋面雪荷载标准值：Sr=Mr·So=1.0×0.2=0.2kN/m2屋面均布雪荷载标准值：[(4.5×12+6.6+0.24)×(6×2+3+0.24)+（3×6×4.5）]×0.2=201.64kN2.2.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算梁柱可根据截面尺寸，材料及粉刷等计算出单位长度的重力荷载.表2.2-1梁、柱重力荷载代表值Tab.2.2-1Representvalueofbeamsandcolumnsgravityload层数构件b/mH/mr/(kN/m3)βg/(kN/m)li/mnGi/kN∑Gi/(kN)1-5边横梁0.300.60251.054.7256.00030878.8501485.304中横梁0.200.30251.051.1813.0001449.613次梁0.200.30251.051.1814.50032175.062纵梁0.200.30251.051.5754.50052381.7801层柱0.400.40251.104.4004.160601098.2402-5层0.400.40251.104.4003.60060950.400其中β为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增加系数，G表示单位长度构件重力荷载，n为构件数量重力荷载代表值的计算：69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)外墙：外抹灰20mm，内抹灰20mm，墙厚240mm外墙单位面积重量：（0.02+0.015）×17+0.24×10.3=3.685kN/m2内墙：内墙为240mm粉煤灰空心砖砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积墙面重力荷载：10.3×0.24+2×0.02×17=3.152kN/m2木门单位面积重力荷载：0.2kN/m2塑钢窗单位面积重力荷载为0.4kN/m2第一层：外横墙总长：3000×4+6000×4+3000×2+240=42.240m外纵墙总长：4500×12×2+6600×2+240=121.440m外纵墙门窗面积：3000×2100×20+3000×1500×2+2400×2100×2+5000×3000=760.08外横墙门窗面积：1800×1200+2100×2400=8.82横墙高3.6-0.6=3m，纵墙高3.6-0.3=3.3m外横墙面积：42.240×3-8.82=117.9外纵墙面积：121.44×3.3-160.08=240.672第一层外墙总重：（171.9+240.672）×3.685=1321KN内墙：内横墙总长：（6+6）×8+6×4=120m内纵墙总长：4.5×12×2+6.6×1=114.6m内横墙门窗面积：0.9×2.1×2=37.8内纵墙门窗面积：0.9×2.1×21+1.2×2.4×19+1.5×3×2=103.41㎡内横墙面积：120×3-37.8=322.2㎡内纵墙面积：114.6×3.3-103.41=274.77㎡第一层内墙总重：（322.2+274.77）×3.685=2199.8KN门重：（0.9×2.1×2+0.9×2.1×21+1.5×3×2+1.8×2.1+5×3）×0.2=14.25KN窗重：（1.2×2.4×19+2.1×2.4+3×2.1×21+3×1.5×2+2.4×2.1×2）×0.4=84.456KN标准层：外横墙总长：42.240m，内横墙总长：120m外纵墙总长：121.44m，内纵墙总长：114.6+6.6=121.2m69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)外纵墙门窗面积160.08-3×5+3×2.1=151.38㎡内纵墙门窗面积：103.41+2.4×1.2+0.9×2.1=108.18㎡外横墙门窗面积：2100×2400×2=10.08㎡横墙高3.6-0.6=3m纵墙高3.6-0.3=3.3m内横墙门窗面积：37.8㎡外墙总重：[(42.24×3-10.08)+(121.44×3.3-151.38)]×3.685=1348.75KN内墙总重：[(120×3-37.8)+(121.2×3.3-108.18)]×3.685=2262.516kN门重：（0.9×2.1×23+1.5×3×2）×0.2=10.494KN窗重：（1.2×2.4×19+2.1×2.4×4+3×2.1×22+3×1.5×2）×0.4=88.992KN顶层：外墙总重：1348.75KN内墙总重：2262.516KN门重10.494KN窗重：88.992KN女儿墙重：（42.24+121.44）×0.6×3.685=361.896KN表2.2-2门重表Tab.2.2-2Doorheavytable0.9×2.1(M1)5×3(M2)1.8×2.1(M3)1.5×3(M4)数量23112容重（kN/m3）0.20.20.20.2总面积（m2）43.47153.789重量（kN）8.69430.7561.8总重（kN）14.25表2.2-3窗重表Tab.2.2-3Windowheavytable2.4×1.2(C1)3×2.1(C2)3×1.5（C3）2.1×2.4（C4）数量192123容重（kN/m3）0.40.4040.4总面积（m2）54.72132.3915.12重量（kN）21.88852.923.66.048总重（kN）84.4562.2.4重力荷载代表值第一层重力荷载代表值的计算：69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)楼面恒载标准值（楼梯间按楼板计算）：[(4.5×12+6.6+0.24)×(6×2+3+0.24)+(3×6×4.5)]×3.7=3730.34KN50%楼面均布荷载活载：50%×2016.4=1008.20KN梁：1485.30KN柱：1098.240+950.4×0.5=1573.44KN墙门窗：1321+2199.8+14.25+84.456=3619.51KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为G1=3730.34+1008.2+1485.304+1573.44+3619.506=11416.79KN标准层重力荷载代表值的计算：楼面恒载标准值（楼梯间按楼板计算）：[(4.5×12+6.6+0.24)×(6×2+3+0.24)+(3×6×4.5)]×3.7=3730.34KN50%楼面均布荷载活载：50%×2016.4=1008.20KN梁：1485.30KN柱：（950.4+950.4）×0.5=950.4KN墙门窗：1348.75+2262.516+10.494+88.992=3710.752KN由以上计算可知，标准层重力荷载代表值为G3=G4=3730.34+1008.2+1485.304+950.4+3710.752=10884.996kN顶层重力荷载代表值的计算：顶层楼面恒载标准值（楼梯间按楼板计算）：[(4.5×12+6.6+0.24)×(6×2+3+0.24)+(3×6×4.5)]×3.7=3730.34KN50%楼面均布荷载活载：50%×2016.4=1008.20KN梁：1485.30KN柱：（950.4+950.4）×0.5=950.4KN墙门窗：1348.75+2262.516+10.494+88.992=3710.752KN女儿墙：（42.240+121.440）×0.9×2.78=409.527KN由以上计算可知，屋面重力荷载代表值为G5=3730.34+1008.2+1485.3+950.4+3710.752+409.527=11294.523KN69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)图2.2-1各质点的重力荷载代表值Fig.2.2-1Eachparticlegravityloadrepresentvalue2.3框架侧移刚度计算2.3.1框架梁柱线刚度在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有力影响，即板作为翼缘工作.在工程上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩I0，然后乘以增大系数.中框架梁I=2.0I0，边框架梁I=1.5I0.柱的线刚度及柱的侧移刚度按下式计算：（2.3-1）（2.3-2）其中—为柱的截面惯性矩；—为框架柱的计算高度；—为柱侧移刚度D修正系数.根据梁柱的线刚度比的不同，框架柱可分为中柱，边柱等.表2.3-1横梁线刚度计算表Tab.2.3-1Computationofcrossbeamlinerigidityib类别层次b×hmm×mmEcmm×mmI0mm4LmmEcI0/LN·mm1.5EcI0/LN·mm2.0EcI0/LN·mm边横梁1-5300×6003.15×1045.400×10960002.835×10104.253×10105.670×1010走道梁1-5200×4003.15×1043.375×10830003.544×1095.316×1097.088×109表2.3-2柱线刚度计算表Tab.2.3-2Computationofpostthreadrigidityic层次hcEcb×hicEcI0/hc141603.15×104400×4002.133×1091.615×10102-536003.15×104400×4002.133×1091.867×101069 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)2.3.2框架梁柱侧移刚度位置边柱中柱简图K简图K一般层底层表2.3-3中框架柱侧移刚度D值Tab.2.3-3FramecolumnlateralstiffnessD层次边柱（24根）中柱（24根）ΣDiαcDi1αcDi213.5100.72881523.9490.74883773966932-53.0380.603104223.4170.63110903511791表2.3-4边框架柱侧移刚度D值Tab.2.3-4FramecolumnsidelateralstiffnessD层次A-1,A-10B-1,B-10ΣDiαcDi1αcDi212.6330.676757411.4080.8889948700902-52.2780.53392042.5630.562970875647表2.3-6横向框架层间侧移刚度（N/mm）Tab.2.3-6Transverselateralstiffnessbetweenlayersframework层次12345∑Di466783587439587439587439587439由上表可见∑D1/∑D2=0.795＞0.7，故该框架为规则框架.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)2.4横向水平荷载框架内力与侧移计算2.4.1地震荷载计算本结构为不上人屋面无突出间部，结构顶点假象侧移计算公式如下：（2.4-1）（2.4-2）（2.4-3）式中：—集中在k层楼面处的重力荷载代表值；—把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层的层间剪力；—第i层的层间侧移刚度；—分别为第i层的层间侧移；—分别为第k层的层间侧移；s—为同层内框架柱的总数.表2.4-1结构顶点的假象侧移计算Tab.2.4-1Illusionlateralofstructurevertex层次Gi/kNVGi/kN∑Di/N·mm△μi/mmΜi/mm511294.52311294.5258743919.2306.7410884.99622179.5258743937.8287.5310884.99633064.5258743956.3249.7210884.99643949.5158743974.8193.4111416.7955366.30466783118.6118.6对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，其基本自震周期T1(s)可按下式计算：（2.4-4）计算基本周期T1，其中μT的量纲为m，取ψT=0.7.则：本结构高度不超过40m，质量和刚度分布均匀，以剪切变形为柱，故可用底部剪力法计算水平作用.结构总水平地震作用标准值：69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)Geq=0.85∑Gi=0.85×(11416.79+19884.996×3+11294.523）=47061.36KN场地类别取II类，设计地震分组：第一组.基本地震加速度：0.10g，水平地震最大影响系数.因，所以应考虑顶部附加地震：各质点的水平地震作用，将上述和代入得：表2.4-2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表Tab.2.4-2Thehorizontallevelimpactofeachparticleandfloorseismicshear层次Hi/mGi/kNGiHi/kN·mFi/kNVi/kN518.5611294.52209626.350.334623.7623.7414.9610885.00164293.540.259484.51108.2311.3610885.00123653.550.197367.91476.127.7610885.0084467.570.134251.31727.414.1611416.7947493.850.076141.31868.7处于结构安全考虑，需满足各楼层水平地震剪力最小值要求，不满足时，结构水平地震总剪力和各楼层的水平地震剪力均需要进行相应调整或改变结构刚度使之达到要求《高规4.3.12》.按式2.4-5验算，所求剪力均满足验算.（2.4-5）式中：：为第i层对应于水平地震作用标准值的剪力；λ：水平地震剪力系数,其中=0.016；Gi：第j层的重力荷载代表值；n：结构计算总层数.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)（a）水平地震作用分布（b）层间剪力分布(a)Thedistributionofhorizontalearthquake(b)Thedistributionofinterlaminarshear图2.4-1横向水平地震作用及楼层地震剪力Fig.2.4-1Lateralseismicimpactandfloorseismicshear水平地震作用下框架结构的层间位移△μi和顶点位移μi分别按下列式计算，计算结果见表2.4-3.（表中还计算了各层的层间弹性位移角θe=△μi/hi）（2.4-6）（2.4-7）（2.4-8）式中：—集中在k层楼面处的重力荷载代表值；—把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层的层间剪力；—第i层的层间侧移刚度；—分别为第i层的层间侧移；—分别为第k层的层间侧移；s—为同层内框架柱的总数.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)表2.4-3横向水平地震作用下的位移计算Tab.2.4-3Thedisplacementunderthelateralseismic层次Vi/kN∑Di/N/mm△ui/mmui/mmhi/mm5623.7587438.71.0612.4036000.0002941108.2587438.71.8911.3436000.0005231476.1587438.72.519.4636000.0007021727.4587438.72.946.9436000.0008211868.7466783.114.004.0041600.00096由上表可见，最大层间位移发生在第1层，其值为0.00096<1/550，满足要求.2.4.2地震内力计算框架柱端剪力及弯矩分别按下式计算:（2.4-9）（2.4-10）（2.4-11）（2.4-12）式中—i层j柱的侧移刚度；h—为该层柱的计算高度；y—框架柱的反弯点高度比；—框架柱的标准反弯点高度比；，—上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值.本例中底层柱需考虑修正值,第二次柱需考虑修正值和，其余柱无修正.表2.4-4各层柱端弯矩及剪力计算Tab.2.4-4Bendingmomentandshearofeachcolumnlayer层次hi/mVi/kNDij/kN/m边柱Di1Vi1Ky53.6623.75874381042211.073.0380.55221.9817.8543.61108.25874381042219.663.0380.55239.06131.7233.61476.15874381042226.193.0380.50047.1447.1423.61727.45874381042230.653.0380.48653.5956.7314.161868.7466783815232.643.5100.52571.2164.56注：表中M量纲为kN·m，量纲为kN.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)表2.4-5各层柱端弯矩及剪力计算Tab.2.4-5Bendingmomentandshearofeachcolumnlayer层次hi/mVi/kNDij/kN/m中柱Di1Vi1Ky53.6623.75874381090311.583.4170.5020.8420.6443.61108.25874381090320.573.4170.5037.0237.0233.61476.15874381090327.403.4170.5049.3149.3123.61727.45874381090332.063.4170.5057.7157.7114.161868.7466783837733.543.9490.50370.1169.40注：表中M量纲为kN·m，量纲为kN.梁端弯矩、剪力及轴力分别按下列各式计算：（2.4-13）（2.4-14）（2.4-15）式中：、—分别表示节点左、右梁线刚度；、—分别代表节点左、右梁的弯矩；—为柱i层的轴力，以受压为正.表2.4-6梁端弯矩、剪力及柱轴力计算Tab.2.4-6Bendingmoment,shearforceandaxialforceofbeamend层次边梁走道梁轴力边柱N中柱N517.8518.526.06.062.322.323.01.54-6.06-4.52453.7050.436.017.526.436.433.04.29-23.58-17.75386.2076.746.027.169.599.593.06.40-50.74-38.522103.8795.136.033.1711.8911.893.07.93-83.91-63.761118.15112.986.038.5214.1214.123.09.42-122.43-92.86注：1）柱轴力中的负号表示拉力.当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应得右侧两根柱为压力.2）表中M单位为kN·m，V单位为kN，N单位为kN，l单位为m.3）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：69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)（a）框架弯矩图（kN·m）(a)framebendmap(m,kN)69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)（b）梁端剪力及轴力图（kN）(b)Thegirderendsofaxialforceandshearfigure图2.4-2左震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图Fig.2.4-2ThediagramofRightearthquakebendingmoment2.4.3风载计算风荷载标准值：按下式计算（2.4-16）式中：—风荷载标准值；—基本风压；—z高度处的风震系数；—风压高度变化系数；—风荷载体型系数.南阳基本风压：=0.35kN/mm2；风荷载体系系数：us=0.8（迎风面），us=-0.5(背风面)；69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)地面粗糙程度B类：（乡镇，市郊）H/B=19.2/18.24=1.036查得脉动系数ν=0.48，T1=0.66s，查表《荷载规范表7.4.3》查得脉动增大系数ζ=1.25,取⑥轴线横向框架，其负载宽度4.5m，由公式得沿房屋高度的分布风荷载标准值：.表2.4-7沿房屋高度分布风载标准值Tab.2.4-7Thestandardvalueofwindloadalongthehousesheightdistribution层次Hi/mHi/Hμzβzq1(z)/kN/mq2(z)/kN/m518.561.0000.9801.7396452.3561.472414.961.8060.9321.6542482.1471.343311.360.6120.8751.4962722.1491.34327.7604180.7391.3390002.1491.34314.160.2240.7401.18173352.1491.343《荷载规范》规定，对于高度大于30m且宽度比大于1.5的房屋结构，T1>0.25s的工程结构.应考虑采用风压脉动时结构发生顺风向风震的影响.故风压脉动的影响较大，因此，本结构应考虑风压脉动的影响，框架结构分析时，应按静力等效原理将图a中的分布风荷载转化为节点集中荷载，如图b所示.（a）风荷载沿房屋高度的分布（单位：kN/m）（b）等效节点集中风载（单位kN/m）(a)Windloadhousesalongtheheightofthedistribution(b)Equivalentjointfocusonwindload图2.4-3框架上的风荷载69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)Fig.2.4-3Windloadinframework2.4.4风载下内力和位移根据计算出的水平荷载.由下式计算层间剪力Vi：（2.4-17）（2.4-18）（2.4-19）式中：—集中在k层楼面处的重力荷载代表值；—把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层的层间剪力；—第i层的层间侧移刚度；—分别为第i层的层间侧移；—分别为第k层的层间侧移；s—为同层内框架柱的总数.再按后两式计算各层的相对侧移和绝对侧移.表2.4-8风载作用下框架层间剪力及侧移计算Tab.2.4-8TheShearandlateralbetweenframeworklayerunderthewindload层次Fi/kNVi/kN∑Di/N/mm△ui/mmui/mmhi/mm513.7413.744264490.324.9736000.0000895412.8726.614264490.624.6536000.0001733312.5739.184264490.924.0336000.0002552212.5751.754264491.213.1136000.0003371110.9062.65330581.901.9041600.0004555由上表可见，最大层间位移发生在第1层，其值为0.0004555<1/550，满足要求.框架柱端剪力及弯矩分别按下式计算:69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)，式中—i层j柱的侧移刚度；h—为该层柱的计算高度；y—框架柱的反弯点高度比；—框架柱的标准反弯点高度比；，—上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值.本例中底层柱需考虑修正值,第二次柱需考虑修正值和，其余柱无修正.（a）框架弯矩图（kN·m）（b）梁端剪力及柱轴力图（kN）(a)Frameworkbendingmoment(b)Shearforceandaxialforceofbeamend图2.4-4风恒载作用下框架弯矩图、梁端剪力及轴力图Fig.2.4-4Frameworkbendingmoment,girdershearandaxialforceintheeffetoftheconstantwindload69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)2.5竖向荷载下框架内力计算2.5.1竖向荷载计算取⑥轴线横向框架计算，计算单元宽度为4.5m，如图所示.由于房间内不止有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图2.5-1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.图2.5-1横向框架计算单元Fig.2.5-1Thecomputingunitoftransverseframe（1）恒载计算：在图2.5-2中，，代表横梁自重，为均布荷载形式.对于第5层，=4.725kN/m，=1.181kN/m.和分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角荷载，由图所示几何关系可得：=4.78×3=14.34kN/m，=4.78×3=14.34kN/m.P1、P2分别由边梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重、和女儿墙等的重力荷载.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)图2.5-2各层梁上作用的恒载Fig.2.5-2Thedeadloadineachbeamlayer计算如下：P1=[(2.25×2×0.5)×2+(2+6)/2×2]×4.78+4.725×4.5+1.181×6/2+2.78×0.9×4.5=93.79kNP2=[(2.25×2×1/2)×2+(3+6)/2×2+(2.25+3)/2×1.5×2]×4.78+4.725×4.5+1.181×(3/2+6/2)=124kN集中力矩M1=P1e1=93.79×(0.4-0.24)/2=7.503kN·m；M2=P2e2=124×(0.4-0.24)/2=9.92kN·m对1~4层：包括横梁自重和其上墙自重，为均布荷载，其他计算方法同5层：=4.725+3.685×(3.6-0.6)=15.78kN/m，=1.181kN/m.=4.78×2.25=10.755kN/m，=4.78×3=14.34kN/m.P1=(2.25×2×2)×4.78+4.725×4.5+1.181×3+3.685×3+2.78×0.9×4.5=90.14NP2=(2.25×2×2+6×1.2)×4.78+4.725×4.5+1.181×3+3.685×3+2.78×0.9×4.5=124.56kN集中力矩M1=P1e1=90.14×(0.4-0.24)/2=7.21kN·m；M2=P2e2=124.56×(0.4-0.24)/2=9.96kN·m（2）活载计算活载作用下各层框架梁上的荷载分布如图2.5-3所示.图2.5-3各层梁上作用的活载Fig.2.5-3Theliveloadineachbeamlayer69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)对于第1~5层：=3×2.0=6kN/m=P1=(3×2+3×2)×2=24kN，P2=(3×2×2+6×1.2)×2=38.4kN同理：在屋面雪载作用下=0.72kN/m，=0.48kN/m.P1=2.592kN，P2=4.032kN;M1=0.324kN·m,M2=0.504kN·m将以上计算结构汇总，见表2.5-1及表2.5-2.表2.5-1横向恒载框架汇总表Tab.2.5-1Thesummaryofhorizontaldeadloadframework层次P1P2M1M2/kN/m/kN/m/kN/m/kN/m/kN/kN/kN·m/kN·m54.7251.18110.75514.3493.791247.5039.921-415.781.18110.75514.3490.14124.567.219.96表2.5-2横向活载框架汇总表Tab.2.5-2Thesummaryofhorizontalliveloadframework层次P1P2M1M2/kN/m/kN/m/kN/kN//kN·m/kN·m56(0.83)6(0.52)24(4.23)38.4(5.90)1.92(0.153)3.072(0.47)1-4662438.40.3241.5042.5.2恒载下框架内力计算计算各层梁载重力荷载作用下的固端弯矩.由于每层梁的两端为固定端，且其上作用的是均布荷载，所以，根据《结构力学》中的单跨梁的固端弯矩计算公式即可得到各层梁的杆端弯矩.从表中查得两端固定单跨梁在荷载作用下的计算公式为：(其中：A为杆件的左端；B为杆件的右端).AB跨为梯形荷载和均布荷载叠加，均布荷载：69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)梯形荷载：式中：—作用于框架横梁上的等效均布荷载值(kN/m)；—框架横梁的计算跨度(m)；.BC跨中为三角荷载和均布荷载叠加所得.三角荷载（取对称）：.梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算.由于结构和荷载均匀对称，故计算时可用半框架.弯矩计算过程如图，所得弯矩如图.梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力叠加而得.柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到.计算柱轴力还需考虑柱的自重，如表2.5-3：表2.5-3恒载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）Tab.2.5-3Girdershearunderdeadload层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VCN顶N底N顶N底535.6912.53-1.252.534.4436.9415.0334.4450.2851.9767.81463.4712.53-1.202.462.2764.6714.93206.30222.14271.41287.25363.4712.53-1.202.462.2764.6714.93378.20394.04490.85506.69263.4712.53-1.202.462.2764.6714.93550.10565.94710.29726.13163.4712.53-1.202.462.2764.6714.93722.00737.84929.73945.572.5.3活载下框架内力计算表2.5-4活载作用下梁端剪力（kN）Tab.2.5-4Girdershearunderliveload层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VCN顶=N底N顶N底591.084.50.36-0.320.0541.0240.1648.681.349.321.1341.4740.52432.683.72649.1945.69494.5-0.321.0248.689.321.47465.3698.388394.5-0.321.0248.689.321.47498.04147.582294.5-0.321.0248.689.321.474130.72196.776194.5-0.321.0248.689.321.474163.40245.97注：表中括号内数值为屋面作用雪荷载（0.4kN/m2）、其它层楼面作用活荷载（2.0kN/m2）对应的内力。69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)2.5.4梁端弯矩调幅(a)恒载作用下(a)Constantload图2.5-4横向框架弯矩的二次分配法（M单位：kN·m)Fig.2.5-4Horizontalframeworkofsecondarydistributionmethodmoment(Munits：kN·m)69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)(b)活载作用下(b)Liveload图2.5-5横向框架弯矩的二次分配法（M单位：kN·m)Fig.2.5-5Horizontalframeworkofsecondarydistributionmethodmoment(Munits：kN·m)69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)图2.5-6恒荷载作用下框架的弯矩图（M单位：kN·m)Tab.2.5-6Thebending-momentdiagramofbeamendsunderliveloads69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)图2.5-7活荷载作用下框架弯矩图（M单位：kN·m)Tab.2.5-7Thebending-momentdiagramofbeamendsunderliveloads69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)2.6内力组合稳定性，又渴望着冥冥之中的鬼神的佑护，所以就宣扬天志、明鬼，对鬼神、天命无比崇敬。总体来看，墨家的这种“非命”思想有其进步的地方，也有其落后的地方。 荀子的经济思想是先秦时期的集大成者，那么他对于人是怎样看待的，是否也是“非命”呢？如果他提倡人的努力，那么又有什么进步的思想呢？ 人是一种重要的经济资源，离开人任何经济活动都无法进行，同时任何经济关系的组建也不能离开人，但是人的力量究竟有多大，该如何发挥人的作用以利于国家的发展呢？ 对于人们的死生祸福和国家的兴衰问题，在荀子以前的儒家思想看来，是由神来掌握的，他们未能摆脱商周以来的有神论，人们必须做到“知天命”、“畏天命”。虽然儒家有着重视现实生活、强调人事的传统，并且也提出了一些对神权思想有一定解放作用的思想，如：孔子提出“未能事人，焉能事鬼”，“未知生，焉知死”。但儒家在自然观方面仍未完全摆脱神权思想的羁绊，仍然承认有天命和鬼神。尽管如此儒学与先秦其它诸子比较是一种积极的入世之学，强调人自身的努力，主张不能任从命运的摆布，甚至还要“知其不可为而为之”强弱在纷争中的重要性。只有国家富裕和强大，才能在乱世中取得一席之地并与其他国家进行较量。如果国家弱小，则会出现“兵不劲，城不固，而求敌之不至不可得也，敌至而求无危削，不灭亡，不可得也”的局面。所以如何富国强兵，成为了当时各诸侯国面临的重大课题之一，富者、强者生存，表2.6承载力抗震调整系数受弯梁偏压柱受剪轴压比<0.15轴压比>0.150.750.750.800.852.6.2框架梁内力组合69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)层次截面位置内力SGkSQkSwkSEk1.2*SGk+1.26*(SQk+Swk)γRE*[1.2*(SGk+0.5*SQk)+1.3*SEk]1.35*SGk+SQk1.2*SGk+1.4*SQkV=γRE[ηvc(Mbl+Mbr)/Ln+VGb]→←→←一层AM-61.832-22.104±63.35±118.1559.39-311.86102.23-272.20-132.31-121.27V62.278.68干21.88干38.5281.23172.47-48.36142.43135.24112.78B左M-67.08-23.304干54.78干112.98-29.98-217.67-37.99-127.79-134.85-130.77147.47V64.679.32±21.88±38.52177.2481.20145.3647.78135.75130.38B右M-21.704-5.84±63.12±42.38129.89-154.38101.49-107.21-11.86-11.88V14.931.474干52.6干9.42-102.21134.97-91.24111.25-15.7316.77156.76跨间MBC147.23121.54156.3492.4798.87103.48MCD132.34134.27101.32103.72-2.70-2.87二层AM-65.24-23.416±55.54±103.87-3.47-253.4755.79-230.78-134.87-131.78V62.278.68干19.59干33.1798.13162.1156.73142.38138.28133.47166.35B左M-68.984-24.504干50.22干95.13-238.45-24.82-208.7232.50-138.67-135.47V64.679.32±19.59±33.17165.2496.23157.3857.29138.47132.82B右M-19.528-4.712±57.85±39.2178.11-107.5696.79-118.49-16.23-16.64152.38V14.931.474干48.21干7.93-64.4892.43-87.68112.3716.0916.74跨间MBC129.79124.35123.69107.6693.47102.75MCD79.4577.2898.3798.77-6.75-6.24表2.6-1框架内力组合表Tab.2.6-1Thecombinationframeworkofinternalforce69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)续表2.6-1层次截面位置内力SGkSQkSwkSEk1.2*SGk+1.26*(SQk+Swk)γRE*[1.2*(SGk+0.5*SQk)+1.3*SEk]1.35*SGk+SQk1.2*SGk+1.4*SQkV=γRE[ηvc(Mbl+Mbr)/Ln+VGb]→←→←AM-36.264-19.96(-6.38)±4.58±17.85-78.38-93.44-29.45-84.34-83.43-84.23五层V34.449.814(-2.34)干1.44干6.06101.79107.5870.8585.23109.87107.86123.21B左M-44.384-23.528(-3.70)干3.19干18.52-103.49-99.81-79.32-44.71-102.42-92.43V36.9410.454(3.89)±1.44±6.06106.78102.7685.2179.21107.76105.27B右M-17.208-7.24(3.89)±3.67±9.76-20.87-33.89-2.30-32.18-28.82-28.88V15.031.998(0.58)干3.06干1.5411.7822.47-1.5228.5718.1317.2835.76跨间MBC108.47112.75125.42124.2092.2899.28MCD-14.78-13.740.890.89-17.06-17.62注：表中跨间M分别为AB跨和BC跨的跨间最大弯矩.M以下部手拉为正，V以顺时针为正.SQk一项中括号内的数值表示屋面作用雪荷载时对应的内力.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)框架跨中最大弯矩计算原理：根据梁端弯矩的组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定.均布和梯形荷载下，如图：图2.6-1均布和梯形荷载下的计算简图Fig.2.6-1uniformandtrapezoidalloadcalculationofthediagram.若，说明，其中x为最大正弯矩截面至A支座的矩离，则x可由下式求解：.将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值：.若，说明，则.可得跨间最大正弯矩值：.若，则.同理，三角形分布荷载和均布荷载作用下，如图7-2.图2.6-2均布和三角荷载下的计算简图Fig.2.6-2Uniformandtriangleunderloadcalculationdiagram69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文).x可由下式解得：.可得跨间最大正弯矩值：.下面以一层AB跨梁考虑地震作用的组合为例说明计算过程：梁上荷载设计值：，，左震，说明x>αl=1.8m，x由下式求解：x=，，x=1.63m，，γREMmax=0.75×75.463=56.60kN·m右震VA=–（143.99＋280.37）/6/2×17.35×6＋(6–1.8)×20.30/2=184.44kN69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)x=Mmax=–369.54+176.21×5.17–（17.35+20.30）×5.172+0.5×20.30×1.8×（5.17–1.8/3）=68.142kN·mγREMmax=0.75×68.142=51.11kN·m剪力计算：AB净跨：ln=6+0.24-20.4=5.44m左震：,.，.右震：，.，，，.则：，，，.注：构件受剪承载力调整系数取值：0.852.6.3框架柱内力组合69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)表2.6-2横向框架A柱弯矩和轴力组合Tab.2.6-2ThebendingmomentofcolumnAoftransverseframeandaxialforcecombination层次截面内力SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQk|Mmax|NNminMNmaxM→←5柱顶M26.5110.68164.15-131.38188.7146.4746.76188.71-131.3846.47N445.2662.1285.12345.70511.68663.22621.28511.68345.70663.22柱底M-29.66-9.7288.3955.11-117.25-49.76-49.20-117.2555.11-49.76N474.9662.1285.12372.43538.41703.32656.92538.41372.43703.324柱顶M29.669.72186.23-150.51212.6449.7649.20212.64-150.5149.76N700.92111.82160.72524.45837.851058.06997.65837.85524.451058.06柱底M-29.66-9.72140.49105.91-168.05-49.76-49.20-168.05105.91-49.76N730.62111.82160.72551.18864.581098.161033.29864.58551.181098.163柱顶M29.669.72211.21-186.52252.8049.7649.20252.80-186.5249.76N956.58161.52256.18729.421262.271452.901374.021262.27729.421452.90柱底M-29.66-10.11172.8146.39-213.04-50.15-49.75-213.04146.39-50.15N986.28161.52256.18757.931290.791493.001409.661290.79757.931493.002柱顶M26.669.11193.57-171.35231.2845.1044.75231.28-171.3545.10N1212.24211.22356.82894.041636.231847.741750.401636.23894.041847.74柱底M-29.3-9.55236.59213.34-278.77-49.11-48.53-278.77213.34-49.11N1241.94211.22356.82922.561664.741887.841786.041664.74922.561887.841柱顶M23.26.94152.07-132.55183.7638.2637.56183.76-132.5538.26N1469.39260.92463.871053.432018.282244.602128.562018.281053.432244.60柱底M-11.6-3.47572.07582.15-607.75-19.13-18.78-607.75582.15-19.13N1509.81260.92463.871092.232057.082299.162177.062057.081092.232299.16注：表中M以左侧受拉为正，单位为kN·m，N以受压为正，单位为kN.SQk一列中括号内的数值为屋面作用雪荷载、其他楼层作用活荷载对应的内力值.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)表2.6-3横向框架B柱弯矩和轴力组合Tab.2.6-3ThebendingmomentofcolumnBoftransverseframeandaxialforcecombination层次截面内力SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQk|Mmax|NNminMNmaxM→←5柱顶M-25.22-8.79234.05-254.85201.55-42.84-42.57-254.85-254.85-42.84N505.9583.74110.59385.21600.86766.77724.38385.21385.21766.77柱底M25.228.04176.57198.47-145.8442.0941.52198.47198.4742.09N535.6583.74110.59411.94627.59806.87760.02411.94411.94806.874柱顶M-25.22-8.04292.18-331.94275.80-42.09-41.52-331.94-331.94-42.09N806.92150.72219.76618.441075.541240.061179.31618.44618.441240.06柱底M25.228.04239.06276.69-220.5542.0941.52276.69276.6942.09N836.62150.72219.76646.951104.051280.161214.95646.95646.951280.163柱顶M-25.22-8.04343.42-385.23329.09-42.09-41.52-385.23-385.23-42.09N1107.89217.7353.89800.021536.121713.351634.25800.02800.021713.35柱底M26.338.4280.98321.53-262.9143.9543.36321.53321.5343.95N1137.59217.7353.89828.541564.631753.451669.89828.54828.541753.452柱顶M-23.51-7.47341.40-381.21328.90-39.21-38.67-381.21-381.21-39.21N1408.86284.68498.58970.632007.682186.642089.18970.63970.632186.64柱底M23.97.54341.40381.62-328.4939.8139.24381.62381.6239.81N1438.56284.68498.58999.142036.192226.742124.82999.14999.142226.741柱顶M-18.91-5.93306.80-340.07298.07-31.46-30.99-340.07-340.07-31.46N1711.34351.66640.001146.082477.282661.972545.931146.081146.082661.97柱底M9.462.97569.77603.07-582.0515.7415.51603.07603.0715.74N1751.76351.66640.001184.892516.092716.542594.441184.891184.892716.54注：表中M以左侧受拉为正，单位为kN·m，N以受压为正，单位为kN.SQk一列中括号内的数值为屋面作用雪荷载、其他楼层作用活荷载对应的内力值.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)2.6.4梁柱内力调整柱端弯矩设计值的调整：A柱：第5层，按《抗震规范》，无需调整。第4层，柱顶轴压比[uN]=N/Acfc=511.68×103/14.3/600²=0.099<0.15，无需调整。柱底轴压比[uN]=N/Acfc=538.41×103/14.3/6002=0.105<0.15，无需调整。可知，一、二、三层柱端需调整，组合的弯矩设计值应符合下式要求：ΣMA=ηcΣMB(7.11)注：ΣMA为节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配。ΣMB为节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和。ηc柱端弯矩增大系数，二级取1.2。表2.6-4横向框架A柱柱端组合弯矩设计值的调整Table2.6-4horizontalframeAliveendbendingmomentdesignvalueofadjustment层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE(ΣMc=ηcΣMb)188.71117.5164.59199.28199.38205.96205.96180.11251.81759.69γREN511.68538.4837.85864.581262.31290.81636.231664.742018.282057.08表2.6-5横向框架B柱柱端组合弯矩设计值的调整Table2.6-5horizontalframeBliveendbendingmomentdesignvalueofadjustment层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE(ΣMc=ηcΣMb)254.85198.5153.22180.19180.19189.41189.41167.04233.53753.84γREN385.21411.9618.44646.95800.02828.54970.63999.141146.081184.89e．柱端剪力组合和设计值的调整第5层：恒载SGk=(M上+M下)/h=(-49.78-34.26)/3.3=-25.47活载SQk=(M上+M下)/h=(-5.42-8.28)/3.3=-4.15地震作用SEk=(M上+M下)/h=(124.33+37.14)/3.3=48.93调整：1.2×(168.46+70.77)/3.3=86.9969 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)表2.6-6横向框架A柱剪力组合表层次SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGK+SQK1.2SGK+1.4SQKV=γRe[ηvc(Mbc+Mlc)/hn]→←五层-17.02-6.1876.5364.05-105.08-29.16-29.08111.26四层-17.98-5.8999.0188.06-130.74-30.16-29.82138.43三层-17.98-6.01116.37107.19-149.99-30.28-29.98169.39二层-16.96-5.65130.35123.86-164.22-28.55-28.27185.47一层-7.57-2.26157.42165.08-182.82-12.48-12.25206.48表2.6-7横向框架B柱剪力组合表层次SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGK+SQK1.2SGK+1.4SQKV=γRe[ηvc(Mbc+Mlc)/hn]→←五层15.285.10124.43155.69-119.3025.7325.48164.85四层15.284.87176.51213.12-176.9725.5125.16221.32三层15.624.98189.21227.55-190.6126.0725.72257.00二层14.374.55206.91245.61-211.6623.9423.61277.39一层6.171.93190.56217.84-203.2910.2610.11246.042.7截面设计2.7.1框架梁截面设计表2.7-1框架梁纵向钢筋计算表Tab.2.7-1Thelongitudinalsteelbarofframebeam层次截面M/kN·mξA"s/mm2As/mm2实配钢筋A"s/Asρ/％5支座A-57.58<08042984C16(804)1.000.47Bl-53.45<08042854C16(804)1.000.47AB跨102.060.0105394C6(804)0.41支座Br-24.30<04612503C14(461)1.000.36BC跨间19.030.0091043C14(461)0.362支座A-188.95<08049754C18(1017)0.790.51Bl-160.36<08048574C18(1017)0.790.51AB跨117.810.0105934C16(804)0.41支座Br-87.81<08046984C18(1017)0.790.80BC跨间65.590.0475244C16(804)0.631支座A-213.00<0101711214C20(1256)0.810.64Bl-221.27<0101711924C20(1256)0.810.64AB跨143.790.0127554C18(1017)0.51支座Br-86.18<010176784C18(1017)1.000.80BC跨间71.640.0435584C16(804)0.6369 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)表2.7-2框架梁箍筋数量计算表Tab.2.7-2Thestirrupnumberframebeam层次截面γREV/kN0.2·βCfcbh0梁端加密区实配钢筋(Asv/s)非加密区实配钢筋(ρsv%)5A、Bl122.91565.6>γREV2A8@100（1.01）2A8@150（0.192）Br34.63365.4>γREV2A8@100（1.01）2A8@150（0.192）2A、Bl163.24565.6>γREV2A8@100（1.01）2A8@150（0.192）Br150.99365.4>γREV2A8@100（1.01）2A8@150（0.192）1A、Bl148.64660.5>γREV4A8@100（2.01）4A10@150（0.598）Br155.97426.7>γREV4A8@100（2.01）4A10@150（0.598）注：表中V换算至支座边缘处的梁端剪力.（1）梁的正截面弯矩剪力计算.（以首层梁配筋为例）从表中分别选出AB跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的梁弯矩转化为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算.支座弯矩MA=369.54-175.84×0.7/2=308.00kN·m，γRE·MA=0.75×308.00=231.00kN·m，MB=289.56-178.14×0.7/2=227.21kN·m，γRE·MB=0.75×227.21=170.408kN·m,跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩.由框架梁内力组合表求得相应的剪力.V=1.3×45.04-(88.02+0.5×19.44)=-39.19kN则支座边缘处：MMAX=210.95-39.19×0.7/2=197.23kN.γRE·MMAX=0.75×197.23=147.93kN.当梁下部受拉时，按T形截面设计，上部受拉时按矩形截面设计.翼缘计算宽度：①按跨度考虑时：②按梁间矩考虑时：300+3250=3550mm③按翼缘厚度考虑时，，此种情况不起作用.采用最小值：故=2000mm.梁内纵向钢筋选HRB400级钢（fy=f"y=360N/mm),查表得ξb=0.518，下部跨间截面按单筋T形截面计算.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)=1.0×16.7×2400×100×(565-100/2）=1720.1kN·m>1147.93kN·m属第I类T形截面.，，.实配4C18（As=1017mm2），，将下部跨间截面的4C18钢筋深入到支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢（As’=1017mm2）,在计算相应的手拉钢筋As，即支座A上部：,.说明A"s富裕，且达不到屈服.可近似取，实取4C20（As=1256mm2）.支座Bl上部，实取4C20，.A"s/As=1017/1256=0.81>0.30,满足要求.(2)梁斜截面承载力计算AB跨：γREV=122.19kN<0.2βcfcbh0=0.2×1.0×16.7×300×565=566.13kN，故截面尺寸满足要求.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)梁端加密区箍筋取4肢A8@100，箍筋用HPB300级钢筋（fyv=270N/mm2）则：=0.42×1.57×300×565+1.25×270×201/100×565=495.05kN>146.48kN加密区长度取900mm，非加密区箍筋取4肢A8@150，箍筋设置满足要求BC跨：若梁端箍筋加密区取4肢A10@100，则其承载力为0.42×1.57×300×365+1.25×270×314/100×365=459.01kN>γREV=157.59kN非加密区箍筋取4肢A10@150，满足要求.2.7.2框架柱截面设计(1)剪跨比和轴压比验算表2.7-3柱的剪跨比和轴压比验算Tab.2.7-3Checkingcomputationsofshearspanratioandtheaxialcompressionratioofcolumn柱号层次b/mmh0/mmfc/N/mm2Mc/kN·mVc/kNN/kNA柱540036016.7142.4382.461642.364.83>20.615<0.75240036016.7235.33111.813163.595.85>20.517<0.75140036016.7311.8935.893515.9124.14>20.493<0.75B柱540036016.7188.2087.09689.196.00>20.259<0.75240036016.7251.63107.901787.596.48>20.347<0.75140036016.7405.9534.76199.1.3932.4>20.247<0.75(2)柱正截面承载力计算以二层B柱为例说明计算过程.根据B柱内力组合表，将支座中心处的弯矩换算至支座边缘，并与柱端组合弯矩的调整值比较后，选出最不利内力，进行配筋计算.B节点左、右两端弯矩-334.50+246.12×0.7/2=-265.17kN·m369.18-255.80×0.7/2=228.2kN·mB节点上、下柱端弯矩336.39-201.67×0.1=331.7kN·m69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)-350.07+175.26×（0.5-0.1）=-263.86kN·m，在节点初将其按弹性弯矩分配给上下端，即：ea取20mm和偏心方向截面最大尺寸的1/30，两者中的较大值则：mm柱的计算长度按公式确定，取较小值：式中：ψu，ψl——分别为柱的上端、下端节点交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值；ψmin—比值ψu，ψl中的最小值；H—为柱的高度.则：ψu=12.400×2/(5.520+4.668)=2.501ψl=(12.400+12.359)/(5.513+4.901)=2.377l0=[1+0.15×(2.501+2.377)]×3.6=6.234ml0=(2+0.2×2.377)×3.6=8.911m取较小值，则l0=6.234m.mm69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)因为故应考虑偏心矩增大系数η取故mm.采用对称配筋：为大偏压情况.再按Nmax及相应的M一组计算.N=3270.05,节点上、下柱弯矩：75.81-12.52×0.10=63.29kN·m-95.07+53.3×0.50=-68.25kN·m此内力组合是非震组合情况，且无水平荷载效应，故不必调整，且取l0=1.25×3.6=4.5mmm因为故应考虑偏心矩增大系数η，同理可求，取故η=1.45.mm故为小偏心受压.mm69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)按上式计算时，应满足及，因为N=2426.90<ɑ1fcbh0ξb=2937.03kN但Ne=2426.90×103×351.94=854.12<0.43×16.7×400×3602=1237.9kN·m故按构造配筋，应满足，单侧配筋，故mm2，选4C18（As=1256mm2）.总配筋.(3)柱斜截面受剪承载力计算轴压力不超过一定值时，轴力有利于框架柱的受剪承载力.框架柱的受剪承载力按下列公式计算：无震组合有震组合式中：N—与剪力设计值相应的轴向压力设计值，当时，取；λ—框架柱和框支柱的计算剪跨比，取；此处，M宜取柱上、下端考虑地震作用组合的弯矩设计值的较大值，V取与M对应的剪力设计值；h0—为柱截面有效高度；当λ<1.0时，取λ=1.0；当λ>3.0时，取λ<1.0以第一层为例进行计算：对二级抗震，柱底弯矩设计值kN69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)（满足要求），因为λ>3.0，取λ=3.0N=1502.51kN<0.3fcbh=0.3×16.7×7002/103=2454.9kN则取N=1502.51kN故该层按构造配筋.柱端加密区的箍筋选用4肢A10@100，底层的轴压比n=0.333，抗震等级为二级，查表可得箍筋最小配箍特征值λv=0.083.体积配筋率：取A10，Asv=78.5mm2，则s<188.2mm.根据构造要求，加密区间矩取且应符合s要求，则加密区取4肢A10@100.非加密区箍筋间矩s<10d=200mm，故非加密区取4肢A10@150.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)表2.7-4柱配筋Tab.2.7-4Thepostmatchesthemuscle柱号层次γREVC(kN)0.2fcbh0(kN)N(kN)0.3fcbh(kN)(ASV)/SvλVfC/fyV(%)实配箍筋加密区非加密区A柱5118.21960.96673.011544.4＜00.0800.5454Ф10@1004Ф10@1504147.08960.961080.731544.4＜00.0800.5454Ф10@1004Ф10@1503156.57960.961613.491544.4＜00.0860.5864Ф10@1004Ф10@1502149.17960.962080.931544.4＜00.1020.6954Ф10@1004Ф10@1501280.361543.082522.852454.9＜00.0860.6844Ф10@1004Ф10@200B柱5175.14960.96514.931544.4＜00.0800.5454Ф10@1004Ф10@1504128.82960.96808.691544.4＜00.0800.5454Ф10@1004Ф10@1503142.80960.961035.681544.4＜00.0960.6544Ф10@1004Ф10@1502137.72960.961248.931544.4＜00.1190.7894Ф10@1004Ф10@1501273.671543.081481.112454.9＜00.0960.7634Ф10@1004Ф10@2002.7.3框架节点设计以第一层中节点为例.由节点两侧的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，因节点两侧不等高，计算时取两侧梁的平均值.mmmm本设计为二级抗震，应按下式计算节点剪力设计值.为柱的计算高度，取节点上、下柱反弯点的矩离mkN·m(左震).剪力设计值：69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)kN因，则采用hj=hc=400mm，ηj=1.0，则截面满足要求.节点核芯区的受剪承载力按其中N取二层柱底轴力N=1391.79kN和kN的较小值，故取N=1336kN.设节点区配箍为4A10@100则=1506.32kN>Vj=1121.62kN故承载力满足要求.2.8楼板的设计（本设计均为双向板，4.5/3=1.5<2）2.8.1双向板设计(1)设计荷载：1-4层活载：q=1.4×2.0=2.8kN/m2恒载：g=1.2×3.7=4.44kN/m2g+q=7.24kN/m2g+q/2=5.84kN/m269 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)对于5层屋面：活载：q=1.4×(2.0+0.47)=3.36kN/m2恒载：g=1.2×4.78=5.74kN/m2g+q=9.10kN/m2g+q/2=7.42kN/m2楼板采用C30混凝土，板中钢筋采用HPB300级钢筋，板厚100mm.h/l01=100/3000=1/30>1/50，符合构造要求.（2）弯矩计算邻边简支，邻边固定时，由表查得l01，l02方向的跨中弯矩系数分别为0.0445，0.0190；支座弯矩系数分别为-0.1013，-0.0773，周边简支l01，l02方向跨中弯矩系数为0.0710，0.0286M1=（0.0445+0.2×0.0190）（g+q/2）l01+（0.0710+0.2×0.0286）ql01/2=0.0485×5.84×3+0.428×2.8×3/2=3.088kN/mM=(0.0190+0.445×0.2)×（g+q/2）l01+(0.0286+0.2×0.0710)ql01/2=0.0276×5.84×3+0.0428×2.8×3/2=1.989kN/ml01=-0.1013×7.24×3=-6.60l01=-0.0773×7.24×3=-5.04（3）截面设计计算单位板宽内的受力钢筋截面面积按公式：，内力臂系数取0.9；在设计周边与梁整体连接的双向板时，应考虑极限状态下周边支承梁对板的推力有利影响，截面的弯矩设计值可予以折减.折减系数按下列规定采用：对于连续板中间区格的跨中截面和中间支座，折减系数为0.8；（1）对于边区格的跨中截面和自楼板边缘算起的第二个支座截面：当时，折减系数为0.8；当1.5<时，折减系数为0.9；式中：为边区格沿楼板边缘方向的跨度，为垂直楼板边缘方向的跨度；由于短跨方向的弯矩比长跨方向弯矩大，故短跨方向的受力钢筋应放在长跨方向受力钢筋的外侧（在跨中正弯矩截面短跨方向钢筋下排；支座负弯矩截面短跨方向钢筋69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)放在上排），以充分利用板的有效高度。估算时：A截面取跨度内及支座面hox=70mm，hoy=80mm，B截面hox=80mm，hoy=70mm配筋A10@200，实有：As=28.27×1000/200=141.35mm2，板的截面计算与配筋如下表：安全起见故还应满足最小配筋率要求：表2.9-2板的截面与配筋表Tab.2.9-2Thecalculationofsectionandreinforcementtableaccordingtoyieldlinemethod项目h0(mm)M(kN·m)As(mm2)配筋实有As(mm2)跨中板lox方向703.256233φ10@200393loy方向804.424277φ10@200393支座Ay方向8010.43654φ10@100785AX方向806.85429φ10@1007852.9楼梯设计2.9.1楼梯板设计以三层楼梯为例，层高3.6m，踏步宽b1=250mm，踏步高h1=150mm，水平步级数n1=12，垂直步级数n2=12，梯段净高H=n2×h1=1800mm，梯段净跨H=n1×b1=3000mm，梯段全跨水平投影L0=3000mm板倾斜度tgα=0.6cosα=0.857设板厚h=100mm，约为板斜长的1/30。取1m宽板带计算。梯段板的荷载：恒载：20mm厚水泥砂浆面层(0.25+0.15)×0.02×20/0.25=0.64kN/m踏步重0.35×0.15×25/2/0.25=1.88kN/m斜板0.10×25/0.857=2.92kN/m板底抹灰0.02×17/0.857=0.40kN/m合计5.84kN/m活荷载3.5×0.25=0.875kN/m基本组合的总荷载设计值p=1.2×5.84+1.4×0.875=8.233kN/m69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)截面设计：板水平计算跨度ln=3.0/0.875=3.501m弯矩设计值=8.233×=8.41kN·mh0=100-20=80mmξ=0.097=1-ξ/2=0.952mm2踏步板的最小配筋率As=0.238%×250×100=59.50mm2选配每踏步A8@100，实有As=503mm2.另配A6的分布钢筋，每级踏步下一根2.9.2平台板设计设平台板厚h=100mm，取1m宽板带计算。荷载计算：平台板的荷载：恒载20mm厚水泥砂浆面层0.02×20=0.40kN/m100厚混凝土板0.10×25=2.50kN/m板底抹灰0.02×17=0.34kN/m合计3.24kN/m活荷载3.5kN/m基本组合的总荷载设计值p=3.24×1.2+3.5×1.4=8.788kN/m截面设计：板的计算跨度l0=1.80m弯矩设计值：=8.788×=3.56kN·mh0=100－20=80mm69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)ξ=0.040=1-ξ/2=0.952mm2选A6@120,实有As=236.0mm22.9.3平台梁设计设平台梁截面b=300mmh=400mm梁跨度为l0=1.05×3.6=3.78m荷载计算：平台梁的荷载：恒载楼梯板传来5.84×3.0/2=8.76kN/m平台板传来3.4×1.8/2=2.916kN/m平台梁自重0.3×(0.4-0.1)×25=2.25kN/m平台梁分刷重0.02×(0.4-0.1)×17×2=0.204kN/m合计14.13kN/m活荷载3.5×(3.0/2+1.8/2)=8.4kN/m基本组合的总荷载设计值p=14.13×1.2+8.4×1.4=28.716kN/m截面设计：弯矩设计值=28.716×3.782/8=51.29kN·m剪力设计值=28.716×3.78/2=54.27kN平台梁按倒L形计算，.梁的有效高度.,，69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)，.选配3A16，As=603mm2.构造配筋双肢A6@2002.10基础设计采用柱下独立基础，根据要求，埋深取1.9m，地质条件见下表：表2.10-1地质资料Tab.2.1-1ThetableofGeologicaldata编号土质土层深度/mγ/kN/m3fak/kPa1杂填土0.9162粘性土118.51903风化岩1019390根据所给的地质条件，查得基础宽度和深度修正系数为，.基础埋深范围内地基土的加权平均重度：先假设基底宽度,经深度修正后的地基承载力特征值为：.以边柱为例说明计算过程.2.10.1基础尺寸确定中心荷载作用下，基底面积计算69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)考虑偏心不利影响：加大基础底面积20%，按矩形截面.取b=2.4m，又L/b=1.2~2，则L=4.0m基础宽不大于3m，故不需对修正2.10.2基础内力计算（1）基底应力1）计算基础及台阶上的土自重：计算基底抵抗矩：2）计算基底边缘最大最小应力：-柱设计值：考虑柱的内力组合：，则3）基底应力计算按2.10-1式验算基础底面平均应力，应满足地基承载力设计值的要求。计算基础边缘最大应力不能超过地基承载力设计值的20%，防止基底应力严重不均匀导致基础发生倾斜。应按2.10-2式计算。（2.10-1）69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)（2.10-2）则（安全，满足要求）.（安全，满足要求）（2）基础沉降验算地基受压层计算深度：基础底部附加压应力根据，查表得：根据，查表得：，则查表得柱基中点沉降量s，按下式计算：（3）确定基础底板厚度及基础高度基础混凝土强度C30。下设100mm厚强度等级为C10的素混凝土垫层.基础底板厚度：1）基础净反力：2）系数C：69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)3）基础有效高度：垫层高100mm，各边各伸出基础100mm基础底板厚度：取2级台阶，各厚400mm，则底板h=2×400=800mm，采用实际有效高度：（4）基础抗冲切验算柱与基础交接处冲切验算：满足.当基础剖面为阶梯形时，将可能在柱子周边开始沿450斜截面形成冲切角锥体外，还可能从变阶处开始沿450斜截面拉裂。69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)2.10.3基础配筋计算长边方向：配筋：选用HRB335，，.基础底板每1米配筋面积：.选B18@150.（）短边方向配筋：选用HRB335，，.基础底板每1米配筋面积：.选B14@150.（）69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)结论四年的大学生活即将结束，通过这四年对土木工程专业的学习，培养了我们每个人独立做建筑结构设计的基本能力。不知不觉毕业设计即将结束，这半年的时光令人难忘。 毕业设计是学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对学生的学习能力和独立工作能力也是一个培养，同时毕业设计的水平也反映了本科教育的综合水平，因此学校十分重视毕业设计这一环节，加强了对毕业设计工作的指导和动员教育。 在老师和同学的指导帮助下我成功地完成了这次的设计。根据任务书上的进程安排，自己按时准确的完成了毕业设计。在毕业设计中，我们先进行了建筑设计，刘淼老师负责我们对建筑设计的指导和建筑图的批改，老师严格要求每个人，直到图形符合规范要求做到美观和实用。接着是结构设计，结构设计也由刘淼老师负责，老师认真负责，在我们遇到不会时，老师总是认真细心的讲解给我们大家，直到我们都懂了。临近毕业设计结束，刘淼老师指导了我们进行结构图的绘制、所有图纸的修改工作和整理计算书。 通过这次毕业设计让我对框架结构方面的知识有了更加深刻的认识，通过这次的设计让我真正做到了运用所学的理论分析问题和解决问题，尤其是在混凝土框架结构方面，同时也感觉到了知识的欠缺和不扎实。同时在绘制图的过程中，又提高了我们对运用PKPM软件和CAD软件的能力。这次毕业设计让我们队我几年所学的知识有了更系统化得掌握，同时毕业设计的完成，也为我今后走上工作岗位打下了良好的基础。 毕业设计的结束，也即意味着我们大学生活的结束，走上社会，通过自己的努力和拼搏，我相信会在未来的日子里实现自己的理想。69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)民富裕起来的。在这个基础上，荀子提出富国，而不是“富筐箧，实府库”，也不是“田野荒而仓廪实，百姓虚而府库满”，荀子之所以这样认为，是因为他认为，“下贫则上贫，下富则上富”，上层湖北师范学院2011届学士学位论文 阶级的状况是和下层阶级的状况相联系的，上层阶级的命运和下层阶级的命运息息相关。荀子所讲的富国是裕民基础上的富国，裕民是富国的基础，富国是裕民的自然结果，二者互不相悖，二者相互共存，“上下俱富”。如果只富国，而不富民，这并不是真正意义上的富国，荀子将这种情况称之为“上溢下漏”，一个国家在这种情形下将会怎样呢？将会出现“入不可以守，出不可以战„„倾覆灭亡可立而待”10，这样的国家将会是危险的。拯救的唯一方法也就是“裕民富国”。第二，爱民就必须做到裕民。一个国家安定的重要条件之一就是民心的稳定和民众的支持，只有得到人民的支持和保持民心的稳定，统治阶级才能维护自己的统治，继续和延续自己的统治。在这个问题上，荀子的思想和孔子、孟子的思想是一脉相承的。孔子提出“不患寡而患不安”11，孟子提出“民为贵，社稷次之，君为轻”。在一定程度上，荀子对君民关系的理解会更加透彻，他说“人君者，爱民而安”12，这种提法和主张是明智的，同时，他还提出“爱民者强，不爱民者弱”13，只有“庶人安政”才能“君子安位”的主张。69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)参考文献[1]GB50352—2005民用建筑通则.[2]GB50045—95多高层民用建筑设计防火规范.[3]GB50010—2010混凝土结构设计规范.[4]JGJ3—2010多高层建筑混凝土结构技术规程.[5]GB50009—2012建筑结构荷载规范.[6]GB50007—2011建筑地基基础设计规范.[7]GBT50001—2011房屋建筑制图统一标准.[8]DBJT05～211—2008建筑构造图集.[9]吕西林.高层建筑结构.第二版[D]武汉：武汉理工大学出版社，2003.[10]东南大学,同济大学,天津大学.混凝土结构（下册）–混凝土结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.[11]东南大学,同济大学,天津大学.混凝土结构（上册）–混凝土结构设计原理[M].北京：中国建筑工业出版社,2002.[12]朱彦鹏.混凝土结构设计[M].上海：同济大学出版社，2008.[13]同济大学，重庆大学，哈尔滨工业大学.土木工程施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.[14]AppliedTechnologyCouncil,ATC-40.Seismicevaluationandretrofitofconcretebuildings,Vols.1and2,California,1996.[15]JGJ62-90旅馆建筑设计规范.[16]李必瑜，王雪松.房屋建筑学[M].第三版.武汉：武汉理工大学出版社，2008.[17]陈希哲.土力学地基基础[M].第16版.北京：清华大学出版社，2011.69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)附录A抗侧向荷载的结构体系常用的结构体系若已测出荷载量达数千万磅重，那么在高层建筑设计中就没有多少可以进行极其复杂的构思余地了。确实，较好的高层建筑普遍具有构思简单、表现明晰的特点。这并不是说没有进行宏观构思的余地。实际上，正是因为有了这种宏观的构思，新奇的高层建筑体系才得以发展，可能更重要的是：几年以前才出现的一些新概念在今天的技术中已经变得平常了。如果忽略一些与建筑材料密切相关的概念不谈，高层建筑里最为常用的结构体系便可分为如下几类：1．抗弯矩框架。2．支撑框架，包括偏心支撑框架。3．剪力墙，包括钢板剪力墙。4．筒中框架。5．筒中筒结构。6．核心交互结构。7．框格体系或束筒体系。特别是由于最近趋向于更复杂的建筑形式，同时也需要增加刚度以抵抗几力和地震力，大多数高层建筑都具有由框架、支撑构架、剪力墙和相关体系相结合而构成的体系。而且，就较高的建筑物而言，大多数都是由交互式构件组成三维陈列。将这些构件结合起来的方法正是高层建筑设计方法的本质。其结合方式需要在考虑环境、功能和费用后再发展，以便提供促使建筑发展达到新高度的有效结构。这并不是说富于想象力的结构设计就能够创造出伟大建筑。正相反，有许多例优美的建筑仅得到结构工程师适当的支持就被创造出来了，然而，如果没有天赋甚厚的建筑师的创造力的指导，那么，得以发展的就只能是好的结构，并非是伟大的建筑。无论如何，要想创造出高层建筑真正非凡的设计，两者都需要最好的。虽然在文献中通常可以见到有关这七种体系的全面性讨论，但是在这里还值得进一步讨论。设计方法的本质贯穿于整个讨论。设计方法的本质贯穿于整个讨论中。抗弯矩框架69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)抗弯矩框架也许是低，中高度的建筑中常用的体系，它具有线性水平构件和垂直构件在接头处基本刚接之特点。这种框架用作独立的体系，或者和其他体系结合起来使用，以便提供所需要水平荷载抵抗力。对于较高的高层建筑，可能会发现该本系不宜作为独立体系，这是因为在侧向力的作用下难以调动足够的刚度。我们可以利用STRESS，STRUDL或者其他大量合适的计算机程序进行结构分析。所谓的门架法分析或悬臂法分析在当今的技术中无一席之地，由于柱梁节点固有柔性，并且由于初步设计应该力求突出体系的弱点，所以在初析中使用框架的中心矩尺寸设计是司空惯的。当然，在设计的后期阶段，实际地评价结点的变形很有必要。支撑框架支撑框架实际上刚度比抗弯矩框架强，在高层建筑中也得到更广泛的应用。这种体系以其结点处铰接或则接的线性水平构件、垂直构件和斜撑构件而具特色，它通常与其他体系共同用于较高的建筑，并且作为一种独立的体系用在低、中高度的建筑中。尤其引人关注的是，在强震区使用偏心支撑框架。此外，可以利用STRESS，STRUDL，或一系列二维或三维计算机分析程序中的任何一种进行结构分析。另外，初步分析中常用中心矩尺寸。剪力墙剪力墙在加强结构体系刚性的发展过程中又前进了一步。该体系的特点是具有相当薄的，通常是（而不总是）混凝土的构件，这种构件既可提供结构强度，又可提供建筑物功能上的分隔。在高层建筑中，剪力墙体系趋向于具有相对大的高宽经，即与宽度相比，其高度偏大。由于基础体系缺少应力，任何一种结构构件抗倾覆弯矩的能力都受到体系的宽度和构件承受的重力荷载的限制。由于剪力墙宽度狭狭窄受限，所以需要以某种方式加以扩大，以便提从所需的抗倾覆能力。在窗户需要量小的建筑物外墙中明显地使用了这种确有所需要宽度的体系。钢结构剪力墙通常由混凝土覆盖层来加强以抵抗失稳，这在剪切荷载大的地方已得到应用。这种体系实际上比钢支撑经济，对于使剪切荷载由位于地面正上方区域内比较高的楼层向下移特别有效。这种体系还具有高延性之优点，这种特性在强震区特别重要。由于这些墙内必然出同一些大孔，使得剪力墙体系分析变得错综复杂。可以通过桁架模似法、有限元法，或者通过利用为考虑剪力墙的交互作用或扭转功能设计的专门计处机程序进行初步分析69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)框架或支撑式筒体结构：框架或支撑式筒体最先应用于IBM公司在Pittsburgh的一幢办公楼，随后立即被应用于纽约双子座的110层世界贸易中心摩天大楼和其他的建筑中。这种系统有以下几个显著的特征：三维结构、支撑式结构、或由剪力墙形成的一个性质上差不多是圆柱体的闭合曲面，但又有任意的平面构成。由于这些抵抗侧向荷载的柱子差不多都被设置在整个系统的中心，所以整体的惯性得到提高，刚度也是很大的。在可能的情况下，通过三维概念的应用、二维的类比，我们可以进行筒体结构的分析。不管应用那种方法，都必须考虑剪力滞后的影响。这种最先在航天器结构中研究的剪力滞后出现后，对筒体结构的刚度是一个很大的限制。这种观念已经影响了筒体结构在60层以上建筑中的应用。设计者已经开发出了很多的技术，用以减小剪力滞后的影响，这其中最有名的是桁架的应用。框架或支撑式筒体在40层或稍高的建筑中找到了自己的用武之地。除了一些美观的考虑外，桁架几乎很少涉及与外墙联系的每个建筑功能，而悬索一般设置在机械的地板上，这就令机械体系设计师们很不赞成。但是，作为一个性价比较好的结构体系，桁架能充分发挥它的性能，所以它会得到设计师们持续的支持。由于其最佳位置正取决于所提供的桁架的数量，因此很多研究已经试图完善这些构件的位置。实验表明：由于这种结构体系的经济性并不十分受桁架位置的影响，所以这些桁架的位置柱要取决于机械系统的完善，审美的要求，筒中筒结构：筒体结构系统能使外墙中的柱具有灵活性，用以抵抗颠覆和剪切力。“筒中筒”这个名字顾名思义就是在建筑物的核心承重部分又被包围了第二层的一系列柱子，它们被当作是框架和支撑筒来使用。配置第二层柱的目的是增强抗颠覆能力和增大侧移刚度。这些筒体不是同样的功能，也就是说，有些筒体是结构的，而有些筒体是用来支撑的。在考虑这种筒体时，清楚的认识和区别变形的剪切和弯曲分量是很重要的，这源于对梁的对比分析。在结构筒中，剪切构件的偏角和柱、纵梁（例如：结构筒中的网等）的弯曲有关，同时，弯曲构件的偏角取决于柱子的轴心压缩和延伸（例如：结构筒的边缘等）。在支撑筒中，剪切构件的偏角和对角线的轴心变形有关，而弯曲构件的偏角则与柱子的轴心压缩和延伸有关。根据梁的对比分析，如果平面保持原形（例如：厚楼板），那么外层筒中柱的轴心压力就会与中心筒柱的轴心压力相差甚远，而且稳定的大于中心筒。但是在筒中筒结构的设69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)计中，当发展到极限时，内部轴心压力会很高的，甚至远远大于外部的柱子。这种反常的现象是由于两种体系中的剪切构件的刚度不同。这很容易去理解，内筒可以看成是一个支撑（或者说是剪切刚性的）筒，而外筒可以看成是一个结构（或者说是剪切弹性的）筒。核心交互式结构：核心交互式结构属于两个筒与某些形式的三维空间框架相配合的筒中筒特殊情况。事实上，这种体系常用于那种外筒剪切刚度为零的结构。位于Pittsburgh的美国钢铁大楼证实了这种体系是能很好的工作的。在核心交互式结构中，内筒是一个支撑结构，外筒没有任何剪切刚度，而且两种结构体系能通过一个空间结构或“帽”式结构共同起作用。需要指出的是，如果把外部的柱子看成是一种从“帽”到基础的直线体系，这将是不合适的；根据支撑核心的弹性曲线，这些柱子只发挥了刚度的15%。同样需要指出的是，内柱中与侧向力有关的轴向力沿筒高度由拉力变为压力，同时变化点位于筒高度的约5/8处。当然，外柱也传递相同的轴向力，这种轴向力低于作用在整个柱子高度的侧向荷载，因为这个体系的剪切刚度接近于零。把内外筒相连接的空间结构、悬臂梁或桁架经常遵照一些规范来布置。美国电话电报总局就是一个布置交互式构件的生动例子。1、结构体系长59.7米，宽28.6米，高183.3米。2、布置了两个筒，每个筒的尺寸是9.4米×12.2米，在长方向上有27.4米的间隔。3、在短方向上内筒被支撑起来，但是在长方向上没有剪切刚度。4、环绕着建筑物布置了一个外筒。5、外筒是一个瞬时抵抗结构，但是在每个长方向的中心15.2米都没有剪切刚度。6、在建筑的顶部布置了一个空间桁架构成的“帽式”结构。7、在建筑的底部布置了一个相似的空间桁架结构。8、由于外筒的剪切刚度在建筑的底部接近零，整个建筑基本上由两个钢板筒来支持。框格体系或束筒体系结构：位于美国芝加哥的西尔斯大厦是箱式结构的经典之作，它由九个相互独立的筒组成的一个集中筒。由于西尔斯大厦包括九个几乎垂直的筒，而且筒在平面上无须相似，基本的结构体系在不规则形状的建筑中得到特别的应用。一些单个的筒高于建筑一点或很多是很常见的。事实上，这种体系的重要特征就在于它既有坚固的一面，也有脆弱的一面。这种体系的脆弱，特别是在结构筒中，与柱子的压缩变形有很大的关系，柱子的压缩变形有下式计算：69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)△=ΣfL/E对于那些层高为3.66米左右和平均压力为138MPa的建筑，在荷载作用下每层柱子的压缩变形为15（12）/29000或1.9毫米。在第50层柱子会压缩94毫米，小于它未受压的长度。这些柱子在50层的时候和100层的时候的变形是不一样的，位于这两种体系之间接近于边缘的那些柱需要使这种不均匀的变形得以调解。柱要的结构工作都集中在布置中。在Melbourne的Rialto项目中，结构工程师发现至少有一幢建筑，很有必要垂直预压低高度的柱子，以便使柱不均匀的变形差得以调解，调解的方法近似于后拉伸法，即较短的柱转移重量到较高的邻柱上。69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)附录B科技资料原文：StructuralSystemstoresistlateralloadsCommonlyUsedstructuralSystemsWithloadsmeasuredintensofthousandskips,thereislittleroominthedesignofhigh-risebuildingsforexcessivelycomplexthoughts.Indeed,thebetterhigh-risebuildingscarrytheuniversaltraitsofsimplicityofthoughtandclarityofexpression.Itdoesnotfollowthatthereisnoroomforgrandthoughts.Indeed,itiswithsuchgrandthoughtsthatthenewfamilyofhigh-risebuildingshasevolved.Perhapsmoreimportant,thenewconceptsofbutafewyearsagohavebecomecommonplaceintoday’stechnology.Omittingsomeconceptsthatarerelatedstrictlytothematerialsofconstruction,themostcommonlyusedstructuralsystemsusedinhigh-risebuildingscanbecategorizedasfollows:1.Moment-resistingframes.2.Bracedframes,includingeccentricallybracedframes.3.Shearwalls,includingsteelplateshearwalls.4.Tube-in-tubestructures.5.Tube-in-tubestructures.6.Core-interactivestructures.7.Cellularorbundled-tubesystems.Particularlywiththerecenttrendtowardmorecomplexforms,butinresponsealsototheneedforincreasedstiffnesstoresisttheforcesfromwindandearthquake,mosthigh-risebuildingshavestructuralsystemsbuiltupofcombinationsofframes,bracedbents,shearwalls,andrelatedsystems.Further,forthetallerbuildings,themajoritiesarecomposedofinteractiveelementsinthree-dimensionalarrays.Themethodofcombiningtheseelementsistheveryessenceofthedesignprocessforhigh-risebuildings.Thesecombinationsneedevolveinresponsetoenvironmental,functional,andcostconsiderationssoastoprovideefficientstructuresthatprovokethearchitecturaldevelopmenttonewheights.Thisisnottosaythatimaginativestructuraldesigncancreategreatarchitecture.Tothecontrary,manyexamplesoffinearchitecturehavebeencreatedwithonlymoderatesupportfromthestructuralengineer,whileonlyfinestructure,notgreatarchitecture,canbedevelopedwithoutthegeniusandtheleadershipofatalentedarchitect.Inanyevent,the69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)bestofbothisneededtoformulateatrulyextraordinarydesignofahigh-risebuilding.Whilecomprehensivediscussionsofthesesevensystemsaregenerallyavailableintheliterature,furtherdiscussioniswarrantedhere.Theessenceofthedesignprocessisdistributedthroughoutthediscussion.Moment-ResistingFramesPerhapsthemostcommonlyusedsysteminlow-tomedium-risebuildings,themoment-resistingframe,ischaracterizedbylinearhorizontalandverticalmembersconnectedessentiallyrigidlyattheirjoints.Suchframesareusedasastand-alonesystemorincombinationwithothersystemssoastoprovidetheneededresistancetohorizontalloads.Inthetallerofhigh-risebuildings,thesystemislikelytobefoundinappropriateforastand-alonesystem,thisbecauseofthedifficultyinmobilizingsufficientstiffnessunderlateralforces.AnalysiscanbeaccomplishedbySTRESS,STRUDL,orahostofotherappropriatecomputerprograms;analysisbytheso-calledportalmethodofthecantilevermethodhasnoplaceintoday’stechnology.Becauseoftheintrinsicflexibilityofthecolumn/girderintersection,andbecausepreliminarydesignsshouldaimtohighlightweaknessesofsystems,itisnotunusualtousecenter-to-centerdimensionsfortheframeinthepreliminaryanalysis.Ofcourse,inthelatterphasesofdesign,arealisticappraisalin-jointdeformationisessential.BracedFramesThebracedframe,intrinsicallystifferthanthemoment–resistingframe,findsalsogreaterapplicationtohigher-risebuildings.Thesystemischaracterizedbylinearhorizontal,vertical,anddiagonalmembers,connectedsimplyorrigidlyattheirjoints.Itisusedcommonlyinconjunctionwithothersystemsfortallerbuildingsandasastand-alonesysteminlow-tomedium-risebuildings.Whiletheuseofstructuralsteelinbracedframesiscommon,concreteframesaremorelikelytobeofthelarger-scalevariety.Ofspecialinterestinareasofhighseismicityistheuseoftheeccentricbracedframe.Again,analysiscanbebySTRESS,STRUDL,oranyoneofaseriesoftwo–orthreedimensionalanalysiscomputerprograms.Andagain,center-to-centerdimensionsareusedcommonlyinthepreliminaryanalysis.Shearwalls69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)Theshearwallisyetanotherstepforwardalongaprogressionofever-stifferstructuralsystems.Thesystemischaracterizedbyrelativelythin,generally(butnotalways)concreteelementsthatprovidebothstructuralstrengthandseparationbetweenbuildingfunctions.Inhigh-risebuildings,shearwallsystemstendtohavearelativelyhighaspectratio,thatis,theirheighttendstobelargecomparedtotheirwidth.Lackingtensioninthefoundationsystem,anystructuralelementislimitedinitsabilitytoresistoverturningmomentbythewidthofthesystemandbythegravityloadsupportedbytheelement.Limitedtoanarrowoverturning,Oneobvioususeofthesystem,whichdoeshavetheneededwidth,isintheexteriorwallsofbuilding,wheretherequirementforwindowsiskeptsmall.Structuralsteelshearwalls,generallystiffenedagainstbucklingbyaconcreteoverlay,havefoundapplicationwhereshearloadsarehigh.Thesystem,intrinsicallymoreeconomicalthansteelbracing,isparticularlyeffectiveincarryingshearloadsdownthroughthetallerfloorsintheareasimmediatelyabovegrade.Thesystemhasthefurtheradvantageofhavinghighductilityafeatureofparticularimportanceinareasofhighseismicity.Theanalysisofshearwallsystemsismadecomplexbecauseoftheinevitablepresenceoflargeopeningsthroughthesewalls.Preliminaryanalysiscanbebytruss-analogy,bythefiniteelementmethod,orbymakinguseofaproprietarycomputerprogramdesignedtoconsidertheinteraction,orcoupling,ofshearwalls.FramedorBracedTubesTheconceptoftheframedorbracedorbracedtubeeruptedintothetechnologywiththeIBMBuildinginPittsburgh,butwasfollowedimmediatelywiththetwin110-storytowersoftheWorldTradeCenter,NewYorkandanumberofotherbuildings.Thesystemischaracterizedbythree–dimensionalframes,bracedframes,orshearwalls,formingaclosedsurfacemoreorlesscylindricalinnature,butofnearlyanyplanconfiguration.Becausethosecolumnsthatresistlateralforcesareplacedasfaraspossiblefromthecancroidsofthesystem,theoverallmomentofinertiaisincreasedandstiffnessisveryhigh.Theanalysisoftubularstructuresisdoneusingthree-dimensionalconcepts,orbytwo-dimensionalanalogy,wherepossible,whichevermethodisused,itmustbecapableofaccountingfortheeffectsofshearlag.Thepresenceofshearlag,detectedfirstinaircraftstructures,isaseriouslimitationinthestiffnessofframedtubes.Theconcepthaslimitedrecentapplicationsofframedtubestotheshearof60stories.Designershavedevelopedvarioustechniquesforreducingtheeffectsofshearlag,mostnoticeablytheuseofbelttrusses.Thissystemfindsapplicationinbuildings69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)perhaps40storiesandhigher.However,exceptforpossibleaestheticconsiderations,belttrussesinterferewithnearlyeverybuildingfunctionassociatedwiththeoutsidewall;thetrussesareplacedoftenatmechanicalfloors,mushtothedisapprovalofthedesignersofthemechanicalsystems.Nevertheless,asacost-effectivestructuralsystem,thebelttrussworkswellandwilllikelyfindcontinuedapprovalfromdesigners.Numerousstudieshavesoughttooptimizethelocationofthesetrusses,withtheoptimumlocationverydependentonthenumberoftrussesprovided.Experiencewouldindicate,however,thatthelocationofthesetrussesisprovidedbytheoptimizationofmechanicalsystemsandbyaestheticconsiderations,astheeconomicsofthestructuralsystemisnothighlysensitivetobelttrusslocation.Tube-in-TubeStructuresThetubularframingsystemmobilizeseverycolumnintheexteriorwallinresistingover-turningandshearingforces.Theterm‘tube-in-tube’islargelyself-explanatoryinthatasecondringofcolumns,theringsurroundingthecentralservicecoreofthebuilding,isusedasaninnerframedorbracedtube.Thepurposeofthesecondtubeistoincreaseresistancetooverturningandtoincreaselateralstiffness.Thetubesneednotbeofthesamecharacter;thatis,onetubecouldbeframed,whiletheothercouldbebraced.Inconsideringthissystem,isimportanttounderstandclearlythedifferencebetweentheshearandtheflexuralcomponentsofdeflection,thetermsbeingtakenfrombeamanalogy.Inaframedtube,theshearcomponentofdeflectionisassociatedwiththebendingdeformationofcolumnsandgirders(i.e,thewebsoftheframedtube)whiletheflexuralcomponentisassociatedwiththeaxialshorteningandlengtheningofcolumns(i.e,theflangesoftheframedtube).Inabracedtube,theshearcomponentofdeflectionisassociatedwiththeaxialdeformationofdiagonalswhiletheflexuralcomponentofdeflectionisassociatedwiththeaxialshorteningandlengtheningofcolumns.Followingbeamanalogy,ifplanesurfacesremainplane(i.e,thefloorslabs),thenaxialstressesinthecolumnsoftheoutertube,beingfartherformtheneutralaxis,willbesubstantiallylargerthantheaxialstressesintheinnertube.However,inthetube-in-tubedesign,whenoptimized,theaxialstressesintheinnerringofcolumnsmaybeashigh,orevenhigher,thantheaxialstressesintheouterring.Thisseeminganomalyisassociatedwithdifferencesintheshearingcomponentofstiffnessbetweenthetwosystems.Thisiseasiesttounder-standwheretheinnertubeisconceivedasabraced(i.e,shear-stiff)tubewhiletheoutertubeisconceivedasaframed(i.e,shear-flexible)tube.CoreInteractiveStructures69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)Coreinteractivestructuresareaspecialcaseofatube-in-tubewhereinthetwotubesarecoupledtogetherwithsomeformofthree-dimensionalspaceframe.Indeed,thesystemisusedoftenwhereintheshearstiffnessoftheoutertubeiszero.TheUnitedStatesSteelBuilding,Pittsburgh,illustratesthesystemverywell.Here,theinnertubeisabracedframe,theoutertubehasnoshearstiffness,andthetwosystemsarecouplediftheywereconsideredassystemspassinginastraightlinefromthe“hat”structure.Notethattheexteriorcolumnswouldbeimproperlymodelediftheywereconsideredassystemspassinginastraightlinefromthe“hat”tothefoundations;thesecolumnsareperhaps15%stifferastheyfollowtheelasticcurveofthebracedcore.Notealsothattheaxialforcesassociatedwiththelateralforcesintheinnercolumnschangefromtensiontocompressionovertheheightofthetube,withtheinflectionpointatabout5/8oftheheightofthetube.Theoutercolumns,ofcourse,carrythesameaxialforceunderlateralloadforthefullheightofthecolumnsbecausethecolumnsbecausetheshearstiffnessofthesystemisclosetozero.Thespacestructuresofoutriggergirdersortrusses,thatconnecttheinnertubetotheoutertube,arelocatedoftenatseverallevelsinthebuilding.TheAT&Theadquartersisanexampleofanastonishingarrayofinteractiveelements:1.Thestructuralsystemis94ft(28.6m)wide,196ft(59.7m)long,and601ft(183.3m)high.2.Twoinnertubesareprovided,each31ft(9.4m)by40ft(12.2m),centered90ft(27.4m)apartinthelongdirectionofthebuilding.3.Theinnertubesarebracedintheshortdirection,butwithzeroshearstiffnessinthelongdirection.4.Asingleoutertubeissupplied,whichencirclesthebuildingperimeter.5.Theoutertubeisamoment-resistingframe,butwithzeroshearstiffnessforthecenter50ft(15.2m)ofeachofthelongsides.6.Aspace-trusshatstructureisprovidedatthetopofthebuilding.7.Asimilarspacetrussislocatednearthebottomofthebuilding8.Theentireassemblyislaterallysupportedatthebaseontwinsteel-platetubes,becausetheshearstiffnessoftheoutertubegoestozeroatthebaseofthebuilding.CellularstructuresAclassicexampleofacellularstructureistheSearsTower,Chicago,abundledtubestructureofnineseparatetubes.WhiletheSearsTowercontainsninenearlyidenticaltubes,thebasicstructuralsystemhasspecialapplicationforbuildingsofirregularshape,astheseveraltubesneednotbesimilarinplanshape,Itisnotuncommonthatsomeoftheindividual69 辽宁工程技术大学毕业设计（论文)tubesoneofthestrengthsandoneoftheweaknessesofthesystem.Thisspecialweaknessofthissystem,particularlyinframedtubes,hastodowiththeconceptofdifferentialcolumnshortening.Theshorteningofacolumnunderloadisgivenbytheexpression△=ΣfL/EForbuildingsof12ft(3.66m)floor-to-floordistancesandanaveragecompressivestressof15ksi(138MPa),theshorteningofacolumnunderloadis15(12)(12)/29,000or0.074in(1.9mm)perstory.At50stories,thecolumnwillhaveshortenedto3.7in.(94mm)lessthanitsunstressedlength.Whereonecellofabundledtubesystemis,say,50storieshighandanadjacentcellis,say,100storieshigh,thosecolumnsneartheboundarybetween.thetwosystemsneedtohavethisdifferentialdeflectionreconciled.Majorstructuralworkhasbeenfoundtobeneededatsuchlocations.Inatleastonebuilding,theRialtoProject,Melbourne,thestructuralengineerfounditnecessarytoverticallypre-stressthelowerheightcolumnssoastoreconcilethedifferentialdeflectionsofcolumnsincloseproximitywiththepost-tensioningoftheshortercolumnsimulatingtheweighttobeaddedontoadjacent,highercolumns.69'