学生宿舍楼毕业设计样本.doc

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引言

现今社会高层建筑得到广泛的应用。建造高层建筑能够获得更多的建筑面积, 这样能够部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题; 建造高层建筑能够提供更多的休闲地面, 将这些休闲地面用作绿化和休息场地, 有利于美化环境, 并带来更充分的日照、 采光和通风效果; 从城市建设和管理的角度来看, 建筑物向高空延伸, 能够缩小城市的平面规模等等这些高层建筑的优点使其应用广泛。高层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、 钢结构、 钢-钢筋混凝土组合结构等类型。根据不同结构类型的特点, 正确选用材料, 就成为经济合理地建造高层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书等实际情况, 以及本建筑自身的特点, 决定采用钢筋混凝土结构。

第一章 绪论

框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中, 由梁和柱经过节点构成承载结构, 框架形式可灵活布置建筑空间, 使用较方便。本建筑的高宽比H/B小于5, 抗震设防烈度为8度, 因此选用框架结构体系。可是随着建筑高度的增加, 水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加, 从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加, 到一定程度, 将给建筑平面布置和空间处理带来困难, 影响建筑空间的正常使用, 在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制。
框架结构抗侧刚度较小, 在水平力作用下将产生较大的侧向位移。由于框架构件截面较小, 抗侧刚度较小, 在强震下结构整体位移都较大, 容易发生震害。另外, 非结构性破坏如填充墙、 建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑。
第二章 设计的基本要求和做法
建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用, 还应考虑建筑与结构, 建筑与各种设备等相关技术的综合协调, 以及如何以更少的材料, 劳动力, 投资和时间来实现各种要求, 使建筑物做到适用, 经济, 坚固, 美观, 这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策, 正确学习掌握建筑标准, 同时要具有广泛的科学技术知识。设计是在规划的前提下, 根据任务书的要求综合考虑基地环境, 使用功能, 结构施工, 材料设备, 建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排, 建筑与周围环境, 与各种外部条件的协调配合, 内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。建筑设计包括总体设计和个体设计两部分。
2.1 自然条件
2.1.1 气象条件
建设地区的温度、 湿度、 日照、 雨雪、 风向、 风速等是建筑设计的重要依据, 例如: 炎热地区的建筑应考虑隔热、 通风、 遮阳、 建筑处理较为开敞; 在确定建筑物间距及朝向时, 应考虑当地日照情况及主要风向等因素。
2.1.2 地形、 地质及地震烈度
基地的地形, 地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、 建筑构造处理及建筑体型设计等。
地震烈度, 表示当发生地震时, 地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在6度以下时, 地震对建筑物影响较小, 一般可不考虑抗震措施, 9度以上地区, 地震破坏力很大, 一般应尺量避免在该地区建筑房屋, 建筑物抗震设防的重点时7、 8、 9度地震烈度的地区。
2.1.3 水文
水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质, 直接影响到建筑物基础及地下室。一般应根据地下水位的高低及底下水位性质确定是否在该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施。
2.2 技术要求
设计标准化是实现建筑工业化的前提。因为只有设计标准化, 做到构件定型化, 使构配件规格, 类型少, 才有利于大规模采用工厂生产及施工的机械化, 从而提高建筑工业化的水平。
除此以外, 建筑设计应遵照国家制定的标准, 规范以及各地或各部门颁发的标准执行。如: 建筑放火规范, 采光设计标准, 住宅设计规范等。
2.3 建筑设计的深度
根据国家城乡建设环境保护部门批准试行的《建筑设计文件缩制深度》的规定, 现将有关建筑施工图设计文件的编制深度简述如下:
2.3.1 图纸目录
先列新绘制的图纸, 后列选用的标准图或重复利用图。
2.3.2 首页( 包括设计说明)
⑴ 施工图设计依据。
⑵ 本3项的相对标高与总图绝对标高的关系。
⑶ 本3项的设计规模和建筑面积。
⑷ 用料说明: 室外用料作法, 如基础以上的墙体的砖标号, 砂浆标号, 墙身防潮层, 地下室防水, 屋面, 外墙、 勒脚、 散水、 台阶、 斜坡等作法, 可用文字说明或部分文字说明, 部分直接在图上引注或加注索引号。
⑸ 特殊要求的作法说明( 如屏蔽、 放火、 防辐射、 防尘、 防震、 防腐蚀、 防爆等) 。
⑹ 对采用新技术、 新材料的作法说明。
⑺ 门窗表。
2.3.3 平面图
⑴ 纵、 横墙, 柱、 墩, 内外门窗位置及编号, 门的开启方向, 房间名称或编号。轴线编号等。
⑵ 柱距( 开间) 、 跨度( 进深) 尺寸、 墙身厚度、 柱、 墩宽、 深和轴线关系尺寸。
⑶ 轴线间尺寸, 门窗洞口尺寸, 分段尺寸, 外包尺寸。
⑷ 伸缩缝、 沉降缝、 抗震缝等位置尺寸。
⑸ 卫生器具、 水池、 台、 橱、 柜、 隔断位置。
⑹ 电梯、 楼梯位置及楼梯上下方向示意及主要尺寸。
⑺ 地坑、 地沟、 各种平台、 人孔、 墙上留洞位置尺寸与标高, 重要设备位置尺寸与标高等。
⑻ 铁轨位置, 轨距和轴线关系尺寸, 吊车型号、 吨位、 跨距、 行驶范围、 吊车梯位置, 天窗位置及范围。
⑼ 阳台、 雨蓬、 踏步、 斜坡、 散水、 通气竖管、 管线、 竖井 、 垃圾道, 消防梯, 雨水管位置及尺寸。
⑽ 室内外地面标高, 设计标高、 楼层标高( 地层地面为±0.000) 。
⑾ 剖切线及编号( 一般只注在底层平面) 。
⑿ 有关平面墙上节点祥图或祥图索引号。
⒀ 指北针( 画在底层平面, 尽量取上北下南) 。
⒁ 平面图尺寸和轴线。如系对称平面可省略重复部分尺寸, 楼层平面除开间跨度等主要尺寸及轴线号外与底层相同的尺寸可省略。楼层标准层可共用亦平面, 但需注明层次及标高。
⒂ 根据工程性质及复杂程度, 可绘制夹层平面图、 高窗平面图、 平顶、 留洞等局部放大平面图。
⒃ 建筑平面图长度较大, 可采用分段绘制, 并在每各分段平面的右侧绘出整个建筑外轮廓的缩小平面, 表示出该段所在部位。
⒄ 屋面平面图可适当缩小比例绘制, 一般内容有: 墙、 檐口、 檐沟、 坡向、 坡度、 落水口、 屋脊( 分水线) 、 变形缝、 楼梯间、 水箱间、 电梯间、 天窗、 屋面上人孔、 室外消防楼梯及其它构筑物、 祥图索引号等。
2.3.4 立面图
各个方向的立面应绘全, 但差异极小, 不难推定的立面能够省略, 对于内部院落的局部立面, 也可附带在相关剖面图上表示, 图剖面图未能完全表示时, 则需要单独绘出。
⑴ 建筑物两端及分段轴线编号。
⑵ 女儿墙顶、 檐口、 柱、 伸缩缝、 沉降缝、 抗震缝、 室外扶梯和消防梯、 阳台、 栏杆、 台阶、 踏步、 花台、 雨蓬、 线条、 勒脚、 洞口、 门、 窗、 门口、 雨水管、 其它装饰构件和粉刷分格线示意图等; 外墙的留洞应注尺寸与标高( 宽×高×深及关系尺寸) 。
⑶ 门窗可适当典型示范一些具体形式与分格。在平面图上表示不出的窗编号, 应在立面图上标注, 平、 剖面图未表示出来的窗台高度, 应在立面图上分别注明。
⑷ 各部分构造、 装饰节点祥图索引、 用料名称或符号。
2.3.5 剖面图
剖面图应选在有楼梯、 层高不同、 层数不同、 内外空间比较复杂, 最有代表型的部位, 必须充分表示清楚。如局部情况有不同, 可绘制局部剖面。
⑴ 墙、 柱、 轴线、 轴线编号, 并标注其间距尺寸。
⑵ 室外地面, 地层地( 楼) 面、 地坑、 地沟、 各层楼板、 平顶、 屋架、 屋顶、 出屋顶烟囱、 天窗、 挡风板、 消防梯、 檐口、 女儿墙、 门窗、 吊车、 吊车架、 走道板、 梁、 铁轨、 楼梯、 台阶、 坡道、 散水、 防潮层、 平台、 阳台、 雨蓬、 留洞、 墙裙、 踢脚板、 雨水管及其它装修等能见的内容。
⑶ 高度尺寸。外部尺寸门、 窗、 洞口( 包括洞口上顶和窗台) 高度、 层间高度、 总高度( 室外地面至檐口或女儿墙顶) 。内部尺寸地坑深度、 隔断、 留洞口、 平台, 墙裙等。
⑷ 标高。底层地面标高( ±0.000) 、 以上各层楼面平台标高、 屋面檐口、 女儿墙顶、 烟囱顶标高、 高出屋面的水箱间、 楼梯间、 电梯机房顶部标高、 室外地面标高、 底层以下地下各层标高。
⑸ 节点构造祥图索引号。
2.3.6 地沟平面图
供水、 暖、 电气管线的地沟比较简单、 内容较少、 不致影响建筑平面图的清晰程度时可附带绘于建筑平面图上, 否则必须单独绘制地沟平面图。
⑴ 描绘建筑平面的墙柱、 门洞、 主要轴线、 轴线编号。
⑵ 地沟祥图需注明沟体平面内净宽度、 沟底标高、 坡度、 坡向。采用通用图节点时, 需标注索引号, 若地沟盖板型号较多者, 应做地沟盖板及过梁统计明细表。
2.3.7 详图
当上列图纸对有些布局构造、 艺术装饰处理未能表示清楚时。应分别绘制祥图。祥图应构造合理, 用料作法相宜, 位置尺寸准确, 交代清楚, 方便施工, 并编号注明比例, 注意与祥图索引号一致, 需要时, 对特殊节点绘1: 1祥图。
2.3.8 计算工作
有关采光、 视线、 音响、 防护等建筑物理方面的计算数, 应作为技术文件归档, 不外发。
2.4 建筑构造
2.4.1 基础
A 基础的定义
在建筑工程中, 建筑物与土层直接接触的部分称为基础; 支撑建筑物重量的土层叫地基。基础是建筑物的组成部分, 它承受者建筑物的全部荷载, 并将它们传给地基, 而地基则不是建筑物的一部分, 它只是承受建筑物荷载的土壤层。
B 基础的埋深
室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度, 简称基础的埋深。建筑物上部结构荷载的大小, 地基土质好坏地下水位的高低, 以及土壤冰冻深度等均影响基础的埋深。
一般要求基础埋置深度的不同, 有深基础, 浅基础荷部埋基础之分。
C 桩基础的适用范围
a 天然地基土质软弱
若遇天然地基土质软弱, 设计天然地基浅基础部满足地基强度或变形的要求, 或采用人工加固处理地基不经济或时间不允许时, 则能够 采用桩基础。
b 高层建筑
高层建筑: 特别超高层建筑设计的一个重要问题是, 必须满足地基基础稳定性要求。在地震区, 基础埋置深度d(不应小于建筑物高度的1/16, 采用浅基础, 难以满足要求, 只能用桩基础。
2.4.2 墙
根据墙体平面上所处位置的不同, 有内墙和外墙之分, 外墙又称围护墙, 内墙主要是分隔; 内墙主要是分隔房间之用; 凡沿建筑物段轴方向布置的墙称为横墙, 横向外墙称山墙, 沿建筑物长轴方向布置的墙称为纵墙, 纵墙有内纵墙和外纵墙之分; 在一片墙上, 窗与窗或窗与门之间的墙称为窗间墙; 窗间下部的墙称为下墙又称窗肚墙。
非承重的隔墙的内墙一般称为隔墙, 主要功能是分隔房间。作为隔墙, 要求也具有自重轻, 隔声及放火等性能。
砌块隔墙常采用粉煤灰及硅酸盐, 加气混凝土, 混凝土或水泥煤渣空心砌块等砌筑。墙厚由砌块尺寸而定, 由于墙体稳定性较差, 亦需对墙身进行加固处理, 一般沿墙身竖向和横向配以钢筋。
2.4.3 墙面装修
本工程采用水刷石饰面。
构造及材料配合比1、 15厚1: 3水泥砂浆打成, 2、 10厚1: 1、 2—1、 4水泥石渣抹面。
主要特点及操作要点: 材料质感粗, 耐久性号, 装饰效果佳。施工时, 面层用铁抹子压平, 待到七成干燥时, 用棕刷子粘水洗去表面的水泥浆, 使石渣外露骨3左右。
注: 当面层用白水泥, 并加入水泥量5%的颜色后, 即成彩色水刷石。
2.4.4 楼板层与地面
楼板层是多层建筑楼层间的水平分隔构件, 它一方面承受着楼板层上的全部静、 活荷载, 并将这些荷载连同自重传给墙或柱; 另一方面还对墙体起着水平支撑作用。帮助墙体抵抗由于风或地震等所产生的水平力, 以增强建筑物的整体刚度。
作为楼板层, 还应未人们提供一个美好而舒适的环境, 另外, 建筑物重的各种水平设备官线, 也都安装载楼板层内。
2.4.4.1 楼板层的设计要求
为了保证楼板层的结构安全和正常使用, 楼板层的设计有如下要求:
从结构上考虑, 楼板层必须具有足够的强度, 以确保安全; 同时, 还应有足够的刚度, 使其在荷载作用下的弯曲挠度不超过许可范围。刚度以挠度来控制, 一般现浇混凝土的挠度F<l/250¬l/350。
设计楼板层时, 根据不同的使用要求, 要考虑隔声, 防水, 防火等问题。
在多层或高层建筑中, 楼板结构占相当大的比重, 要求在楼板层设计时, 尽量为建筑工业化创造有利条件
多层建筑中, 楼板层的造价约占建筑造价的20-30%,因此, 在楼板层设计时, 应力求经济合理。
2.4.4.2 楼板层的做法
楼板层的做法:
瓷砖地面
20mm厚找平层水泥砂浆
120mm厚混凝土板
20mm厚石灰砂浆粉刷
2.4.4.3 地面构造
地面构造为:
水磨石地面
80厚钢筋混凝土整浇层
80厚C10级混凝土
2.4.4.4 屋面做法
屋面做法为:
小瓷砖层
三毡四油屋面防水层
20mm厚1:3水泥沙浆找平层
60mm厚水泥蛭石板保温层
80mm厚1:8水泥炉渣找坡
20mm厚1:3水泥沙浆找平层
120mm厚现浇钢筋混凝土板
2.4.5 踢脚线
其重要功能是保护墙面, 防止墙面因受外界的碰撞损坏, 或在清洗地面时, 脏污墙面。
踢脚线的高度取100mm为施工方便和与地面协调起见, 踢脚线的材料基本上与地面材料一致。
2.4.6 楼梯
本工程采用现浇钢筋混凝土板式楼梯, 开间3.6m,进深7.2m。
楼板段作为一块整板, 斜搁在梯段的平台梁上, 梯段跨度为3.6。踏步280mm,踏高150mm。栏杆采用钢管, 扶手采用木扶手。
2.4.7 台阶
室外台阶的平台与室内地坪的高差为50mm,表面内外稍微倾斜, 以免雨水流向室内。
2.4.8 屋顶
2.4.8.1 屋顶设计要求
屋顶设计要求应从功能、 结构、 建筑艺术三方面考虑。
⑴ 功能要求
屋顶是建筑物的维护结构, 应能抵抗自然界各种恶劣环境的影响。首先是能抵抗风雪雨霜的侵袭, 其中雨水对雨水的威胁最大, 故防水是屋顶设计的核心。在房屋建筑中, 屋顶漏水非常普通, 其中原因是多方面的。
⑵ 结构要求
屋顶不但是房屋的维护结构, 也是房屋的承重结构。因此屋顶结构应有足够的强度和刚度, 作到安全可靠, 并因防止因结构变形防水开裂漏水。
⑶ 建筑艺术要求
屋顶的形式对建筑的造型有重要的影响。变化多样的屋顶外形, 装修精美的屋顶细部, 是传统建筑的重要特征之一。在现代建筑中, 如何处理好屋顶和细部也是设计不可忽视的重要内容。
2.4.8.2 排水方式
采用无组织排水, 排水方案为墙内排水。
2.5使用功能
2.5.1人体尺度
人体尺度及人活动所占的空间尺度是确定民用建筑内部各种空间尺度的主要依据。中国中等成年男子的平均身高为1670mm, 女子为1560mm。
在建筑设计中, 确定人们活动所需的活动空间, 应照顾到不同的性别, 年龄, 身高的要求, 对于不同情况按以下三种考虑:
⑴应按较高人体考虑空间尺度, 应采用男子人体身高幅度的上限1740mm,另加鞋厚 20mm。
⑵应按较高人体考虑空间尺度, 应采用女子人体平均身高1560mm,另加鞋厚 20mm。
⑶一般建筑内使用空间的尺度应按照中国成年人的平均高度1670mm,及1560mm, 另加鞋厚 20mm。
2.5.2家具、 设备尺寸和使用她们所需的必要空间
房间内的家具设备的尺寸, 以及人们使用她们所需的空间尺寸, 加上必要的面积, 基本上确定了房间内部空间尺寸的大小。

第三章 结构计算说明

本建筑的结构设计采用的钢筋混凝土结构有以下的一些优点:
第一: 合理的利用了钢筋和混凝土两种材料的受力性能特点, 能够形成强度较高、 刚度较大的结构构件。这些构件在有些情况下能够用来代替钢构件, 因而能够节约刚材, 降低造价。
第二: 耐久性和耐火性较好, 维护费用低。
第三: 可模性好, 结构造型灵活, 能够根据使用需要浇注成各种形状的结构。
第四: 现浇钢筋混凝土结构的整体性好, 又具备必要的延性, 适于用作抗震结构; 同时它的防震性和防辐射性也好, 亦适于用作防护结构。
第五: 混凝土中占比例较大的砂、 石材料便于就地取材。
因为钢筋混凝土具有这些特点, 因此在建筑结构、 地下结构、 桥梁、 隧道、 铁路等土木工程中得到广泛应用。混凝土以成为当今世界上用量最大的建筑材料。可是, 钢筋混凝土也存在一些缺点, 如自重过大, 抗裂性能较差, 隔热隔声性能不好, 浇注混凝土时需要模板和支撑, 户外施工受到季节条件限制, 补强修复比较困难。这些缺点在一定程度上限制了钢筋混凝土的应用范围。
框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中, 由梁和柱经过节点构成承载结构, 框架形式可灵活布置建筑空间, 使用较方便。
可是随着建筑高度的增加, 水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加, 从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加, 到一定程度, 将给建筑平面布置和空间处理带来困难, 影响建筑空间的正常使用, 在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制, 正是因为本设计采用的是小高层, 建筑的高宽比H/B小于5, 抗震设防烈度为6度, 建筑高度小于55m, 因此选用框架结构体系。
3.1 框架结构设计
3.1.1 工程概况
3.1.1.1 资料和简图
该工程8度某中学学生宿舍楼设计, 框架结构, 位于某市, 建筑总面积为2400m2左右, 建筑平面为一字形, 建筑方案确定, 房间开间为3.3m, 进深为5.4m, 走廊宽度2.4m。层高为3.3m, 室内外高0.45m。框架梁柱及板均为现浇, 耐久年限为50年, 抗震设防烈度为8度, 建筑按6度设防设计, 墙体为200厚加气混凝土砌块。框架平面柱网布置如图1所示:

图1 框架平面柱网布置
3.1.1.2 单元计算和设计步骤
选取横向框架6轴框架作为计算单元, 先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期, 进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小, 进而求出在水平荷载作用下的结构内力( 弯矩、 剪力、 轴力) 。接着用分层法和D值法分别计算竖向荷载和风荷载作用下的结构内力, 找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。另外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板, 梯段板, 平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。

3.1.2设计资料
3.1.2.1气象资料
雪荷载: 基本雪压为50年一遇S0=0.40kN/m2( 水平投影) ;
风荷载: 基本风压为50年一遇W0=0.45kN/ m2;

3.1.2.2地质条件
钻孔深12米, 未发现地下水。不考虑地下水影响。
第一层: 素填土, 厚0.6m.(fak=8 0 KN/m2)
第二层: 粉质黏土, 厚2.5m.(fak=180 KN/m2)
第三层: 粉土, 厚5.5m.(fak=180 KN/m2)
3.1.2.3 地基土指标
自然容重1.90g/cm2, 液限25.5％, 塑性指数9.1, 空隙比0.683, 计算强度150kp/m2。
3.1.2.4 地震设防烈度
设计烈度按6度, 结构按8度设计。
3.1.2.5 抗震等级
三级
3.1.2.6 设计地震分组
地震分组为第一组, 基本地震加速度a=0.2g
3.1.2.7建筑场地类别:
Ⅱ类场地土
3.1.2.8建筑耐久等级、 防火等级
均为Ⅱ级;
3.1.2.9荷载:
恒荷载: 楼面装修荷载1KN/ m2,屋面恒荷载2.5KN/ m2,
活荷载除楼梯间3.5KN/ m2,外其余均为2KN/ m2。
200厚填充墙容重7KN/ m3。
3.1.2.10 材料
填充墙采用200厚加气混凝土块; 砂浆均采用M7.5混合砂浆; 混凝土: 均采用C30; 钢筋: HPB235,HRB335。
3.1.2.11 屋面做法
小瓷砖层
三毡四油屋面防水层
20mm 1:3水泥沙浆找平层
60mm水泥蛭石板保温层
80mm 1:8水泥炉渣找坡
20mm 1:3水泥沙浆找平层
100mm现浇钢筋混凝土板
20mm板底抹灰
3.1.2.12 楼面做法:
水磨石地面
120mm现浇钢筋混凝土板
20mm板底抹灰
3.1 框架结构设计设计
3.2.1 梁柱截面、 柱高及梁跨度的确定
3.2.1.1截面尺寸初估:
⑴主要承重框架:
因为梁的跨度( 5400mm﹑3300mm、 2400mm) ,可取跨度较大者进行计算.
取L=5400mm h=(1/8~1/12)L=675mm~450mm 取h=500mm.
250mm~167mm 取b=250mm
满足b>200mm且b/ 500/2=250mm
故框架梁初选截面尺寸为: b×h=250mm×500mm
⑵框架柱:
×3300=220mm~165mm
b=(1~2/3)h 取b=h
① 按轴力估算:
A﹑D列柱:No=6×25.69m2×(10~14)KN/m2=1541.4KN~2157.96KN
B﹑C列柱:No=6×29.42m2×(10~14)KN/m2=1768.8KN~2471.3KN
② 按轴压比验算:此建筑抗震等级为二级, =0.8
选C30型混凝土 =14.3 N=(1.2~1.4)No
A、 D列柱:

B﹑C列柱:

故初选柱截面尺寸为: A﹑D列柱: b×h=500mm×500mm
B﹑C列柱: b×h=550mm×550mm
3.2.1.2 结构计算简图:
⑴.三个假设:
①平面结构假定: 认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担, 垂直于该方向的抗侧力结构不受力;
②楼板在自身平面内在水平荷载作用下, 框架之间不产生相对位移;
③不考虑水平荷载作用下的扭转作用。
⑵.计算简图
根据结构平面布置图,选定⑥轴线作为计算单元. 如图2所示:

图2 框架计算单元
3.2.1.3 柱高
底层柱高度h=3.3m+0.45m+0.5m=4.25m, 其中3.3m为底层高, 0.45m为室内外高差, 0.5m为基础顶面至室外地坪的高度。其它层柱高等于高, 即为3.3m。由此得框架计算简图及柱编号如图3所示:

图3 框架计算简图及柱编号
3.3 荷载计算
3.3.1 屋面均布恒载:
按屋面做法逐项计算均布荷载:
小瓷砖层 0.55 kN/㎡
三毡四油屋面防水层 0.40 kN/㎡
水泥蛭石板保温层 60mm 0.12 kN/㎡
1:3水泥沙浆找平层 20mm 0.40 kN/㎡
1:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44 kN/㎡
1:3水泥沙浆找平层 20mm 0.40 kN/㎡
现浇钢筋混凝土板 100mm 2.50 kN/㎡
板底抹灰 20mm 0.40 kN/㎡
6.21kN/㎡
楼面正投影面积: (31.9+0.5)×(16.8+0.5)-(2.1+2.5-2.25) ×(3.6-0.15+0.25)=548.6㎡
屋面恒载标准值:
548.6×6.21=3406.8kN
3.3.2 楼面均布恒载
按楼面做法逐项计算:
水磨石地面 0.65kN/㎡
现浇钢筋混凝土板 120mm 3.75kN/㎡
板底抹灰 20mm 0.40kN/㎡
4.80kN/㎡
楼面恒载标准值:
548.6×4.80=2633.28kN
3.3.3 屋面均布活载
对于上人屋面, 取均布活载为2.0kN/㎡, 可不考虑雪荷载
屋面均布活载标准值为:
548.6×2.0=1097.2kN
3.3.4 楼面均布活载:
楼面均布活载对于宿舍、 走廊、 楼梯、 门厅均为2.0kN/㎡
楼面均布活载标准值为:
548.6×2.0=1097.2kN
3.3.5 梁柱自重( 包括梁侧、 梁底、 柱抹灰重量)
梁侧、 梁底抹灰, 柱四周抹灰, 近似按加大梁宽及柱宽计算来考虑, 计算见表1。
3.3.6 墙体自重:
外墙为250厚, 内墙200厚, 采用粉煤灰轻质砌块, 两面抹灰, 近似按加厚墙体考虑抹灰重量。
外墙单位面积上墙体重量为: ( 0.25+0.04) ×8=2.32kN/㎡
内墙单位面积上墙体重量为: ( 0.20+0.04) ×8=1.92kN/㎡
墙体自重计算见表2。
表1 梁柱自重
梁( 柱)
编号
截面
b×h( ㎡)
长度l ( ｍ)
根数
每根重量
( kN)
L1
0.25×0.50
5.20
20
(0.25+0.04)×0.50×5.20×25=37.57
L2
0.25×0.50
2.00
10
(0.25+0.04)×0.50×2.001×25=8.56
L3
0.25×0.50
3.00
36
(0.25+0.04)×0.50×3.010×25=17.13
Z1
0.50×0.50
4.25
20
(0.50+0.04)×(0.50+0.04)×4.25
×25=37.54
Z2
0.55×0.55
4.25
20
(0.55+0.04)×(0.55+0.04)×4.25
×25=44.82
Z3
0.50×0.50
3.30
20
(0.50+0.04)×(0.50+0.04)×3.3
×25=24.06
Z4
0.55×0.55
3.30
20
(0.55+0.04)×(0.55+0.04)×3.3
×25=28.72
表2 墙体自重
墙体
总面积( m2)
总重量( kN)
底层纵墙
440.20
1021.26
底层横墙
475.70
1103.62
其它层纵墙
328.60
762.35
其它层横墙
532.65
1235.75

3.4 荷载分层总汇
顶层重力荷载代表值包括:
屋面恒载+50%活载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重
其它层重力荷载代表值:
楼面恒载+50%楼面均布活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱+纵横墙体自重。
将前述分项荷载相加, 得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下:
第六层
G6=2642.88+1101.2×50%+1453.68+527.8+999.05=6174.07kN
第五层: G5=7700.86kN
第四层: G4=7700.86kN
第三层: G3=7700.86kN
第二层: G2=7700.86kN
第一层: G1=2642.88+1101.2×50%+1453.68+1351.4+2124.88
=8123.44kN
建筑物总重力荷载代表值: 为:
6174.07+7700.86×4+8123.44=45100.95kN
质点重力荷载值见图4。

图4 质点重力荷载值
3.5 水平地震力作用下框架侧移计算
3.5.1 横梁线刚度:
采用混凝土C30, =3.0×107kN/㎡
在框架结构中现浇板的楼面, 能够作为梁的有效翼缘, 增大梁的有效刚度, 减少框架侧移。考虑这一有利作用, 计算梁截面惯性矩时, 对现浇楼面的边框架取=1.5( 为梁的截面惯性矩) ; 对中框架取=2.0。
横梁线刚度计算结果见表3。
表3 横梁线刚度
梁号

截面

( ㎡)
跨度

( m)
惯性矩

( m4)
边框架梁
中框架梁
=
( m4)

( kN·m)
=
( m4)

( kN·m)

0.30×0.65
5.40
6.87×10-3
10.31×10-3
4.30×104
13.74×10-3
5.73×104

0.30×0.65
2.40
6.87×10-3
10.31×10-3
14.73×104
13.74×10-3
19.63×104

0.30×0.65
3.20
6.87×10-3
10.31×10-3
8.59×104
13.74×10-3
2.62×104

3.5.2横向框架柱的侧移刚度D值
柱线刚度列于表4, 横向框架柱侧移刚度D值计算列于表5。
表4 柱线刚度
柱号
Z
截面
( ㎡)
柱高度H
( m)
惯性矩
线刚度
( m4)
( kN·m)
Z1
0.50×0.50
4.25
5.21×10-3
3.03×104
Z2
0.55×0.55
4.25
7.63×10-3
4.44×104
Z3
0.50×0.50
3.30
5.21×10-3
4.74×104
Z4
0.55×0.55
3.30
7.63×10-3
6.94×104

表5 横向框架柱侧移刚度D值计算

项目
柱类型
层

根数

底
层
边框架边柱

0.561
7691
4
边框架中柱

0.819
11228
4
中框架边柱

0.614
8417
16
中框架中柱

0.805
16171
16

469084

二
三
四
五六
层
边框架边柱

0.313
16348
4
边框架中柱

0.667
34838
4
中框架边柱

0.377
19691
16
中框架中柱

0.620
47414
16

1278424

3.5.3 横向框架自振周期
按顶点位移法计算框架的自振周期
顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆, 导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样, 只要求出结构的顶点水平位移, 就能够按下式求得结构的基本周期:

式中:
——基本周期调整系数。考虑填充墙使框架自振周期减少的影响, 取0.6。
——框架的顶点位移。在未求出框架的周期前, 无法求出框架的
地震力及位移, 是将框架的重力荷载视为水平作用力, 求得的假象框架顶点位移。然后由求出, 再用求出框架结构的底部剪力。进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表6。
表6 横向框架顶点位移
层次
( kN)
( kN)
( kN/m)
层间相对位移=

6
6174.07
6174.07
1278424
0.0048
0.1805
5
7700.86
13874.93
1278424
0.0109
0.1757
4
7700.86
21575.79
1278424
0.0169
0.1648
3
7700.86
29276.65
1278424
0.0229
0.1475
2
7700.86
36977.51
1278424
0.0289
0.125
1
8123.44
45100.95
469084
0.0961
0.0961
=1.7×0.6=0.433( s)
3.5.4横向地震作用计算
在Ⅱ类场地, 7度设防区, 设计地震分组为第二组情况下:
结构的特征周期和水平地震影响系数最大值( 7度, 多遇地震) 为:
=0.03s =0.08
由于=0.433＞1.4=1.4×0.3=0.42( s) , 应考虑顶点附加地震作用。
按底部剪力法求得的基底剪力, 若按

分配给各层, 则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层, 这种分布基本符合实际。但对结构上部, 水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果, 特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明, 结构上部往往震害很严重。因此, 即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。
=0.08 +0.01=0.08×0.433+0.01=0.0447
结构横向总水平地震作用标准值:
=( ) 0.9××0.85
=( ) 0.9×0.16×0.85×45100.95=2204.27kN
顶点附加水平地震作用:
==0.0447×2204.27=98.53kN