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土木工程毕业设计


广西大学土木建筑工程学院毕业设计

建工 06(1)班 张尼玛

嘉宝集团办公综合楼建筑和结构设计 摘要
本设计为 8 层办公楼,位于南宁市。该设计包括建筑设计和结构设计两 部分。建筑设计部分包括建筑的平面、立面和剖面设计,主要解决建筑平面 布局和立面造型问题,此外对一些细部尺寸进行了设计。结构设计部分主要 由内力计算和截面设计组成。内力计算部分首先由基本资料计算风荷载和竖 向重力荷载,主要运用了“分层法”“D 值法”等方法。本建筑基础形式选 、 用柱下独立基础和筏形基础。在设计过程中,根据国家最新规范和土木工程 设计中的各种要求进行计算, 并运用 Auto CAD 和 PKPM 等制图软件进行辅 助设计和绘图。 关键词:框架 建筑设计 结构设计 柱下独立基础 筏形基础

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Architectural and structural design for a office building of Guangxi JiaBao Modern Agriculture Co., Ltd. Abstract
This paper is designed for an 8-storey high-rise office building located in Nanning. Combined with the architectural design and considered the characteristics of residential buildings, this design adopted the frame shear wall structure. This design includes two parts of architectural design and structural design. The architectural design part including the architectural plane, building elevation and profile design, mainly cope with the problems of the plane layout and facade formation, and designed to some detailed dimensions. The structural design part mainly composed by internal force calculation and cross-section design. The internal force calculation part calculated wind load and the vertical gravity load by the basic data, which mainly used the methods of " Layering method", "D value method" etc. then to do the cross-section design and calculation on the base of load combination, which including section size of the components and reinforcing bars design. This building foundation adopts under-column foundation and raft foundation. This design is in accordance with every stipulation of the national latest specifications and civil engineering design and to do aided design and draft using graphics software such as Auto CAD, PKPM etc. Keywords: frame, structural design, architectural design, under-column foundation, raft foundation

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目录
建筑设计部分 ................................................ - 5 第一部分 设计要求 .......................................... - 5 第一节 总则 ............................................ - 5 一、设计的目的和要求 ................................. - 5 第二节 设计的原始资料 .................................. - 5 一、规模 ............................................. - 5 二、建设地点 ......................................... - 5 三、建筑工程造价 ..................................... - 5 四、气候水文地质条件 ................................. - 5 第三节 建筑设计部分设计要求 ............................ - 6 一、方案设计阶段 ..................................... - 6 二、施工图设计阶段 ................................... - 8 第二部分 设计成果 .......................................... - 9 第一节 设计过程 ........................................ - 9 一、初步构想 ......................................... - 9 二、参考资料 ......................................... - 9 三、平面设计 ......................................... - 9 四、剖面设计 ........................................ - 10 五、立面设计 ........................................ - 10 第二节 设计成果 ....................................... - 11 结构设计部分 ............................................... - 12 第一部分 整体设计 ......................................... - 12 第一节 整体设计 ....................................... - 12 一、结构分区 ........................................ - 12 二、结构形式 ........................................ - 12 第二节 结构布置及选型 ................................. - 13 一、梁的截面尺寸及布置 .............................. - 13 二、柱截面尺寸及布置 ................................ - 14 三、楼板 ............................................ - 16 第二部分 结构设计 ......................................... - 16 第一节 极限状态设计法 ................................. - 16 一、承载能力极限状态 ................................ - 16 二、正常使用极限状态 ................................ - 17 第二节 选取计算单元 ................................... - 17 第三节 荷载计算 ....................................... - 19 一、相关数据 ........................................ - 19 二、竖向恒荷载计算 .................................. - 20
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三、竖向活荷载计算 .................................. 四、水平荷载计算 .................................... 第四节 内力计算 ....................................... 一、竖向荷载作用下内力计算方法概述 .................. 二、恒荷载作用下内力计算 ............................ 三、活荷载作用下内力计算 ............................ 四、风荷载作用下内力计算 ............................ 第五节 配筋计算 ....................................... 一、软件介绍 ........................................ 二、梁平法图 ........................................ 三、柱平法图 ........................................ 四、楼板配筋图 ...................................... 五、平面布置图 ...................................... 六、框架配筋图 ...................................... 七、基础布置 ........................................ 八、相关数据校核 .................................... 参考文献 ................................................... 附录 ....................................................... 附一、建筑结构的总信息 ................................. 附二、SATWE 位移输出文件 ............................... 致谢 ....................................................... -

24 26 30 30 31 39 47 52 52 53 53 54 54 54 54 54 55 56 56 60 63

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建筑设计部分
第一部分
第一节
一、设计的目的和要求
目的:通过毕业设计,学生综合应用所学的理论知识解决实际的问题, 熟悉建筑设计、结构设计的方法和步骤,从而检验、评定学生在校期间的学 习效果。 要求: 1.要求学生在规定的时间内,独立完成任务书规定的内容。 2. (1)建筑设计部分,掌握公共建筑的设计原理,处理好消防、结构、 设备与建筑设计的关系。 (2)掌握公共建筑造型处理的方法,处理好建筑与城市环境的关系。 (3)掌握办公楼设计的特点与一般要求。 (4)根据设计的方案,进行局部施工图设计,熟悉施工图的内容,建 筑各部分的构造做法,表示方法以及施工图的工作步骤。

设计要求
总则

第二节
一、规模

设计的原始资料

嘉宝集团的办公综合楼,建筑面积 8500m2。

二、建设地点
南宁市区、地形图另详。

三、建筑工程造价
1000-1200 元/m2(包括土建、水电设备)

四、气候水文地质条件
(1)风玫瑰图,夏季盛吹东南风,冬季多吹西北风 (2)温度:最热月平均温度 29℃
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最冷月平均温度 13.5℃ (3)雨量:年降雨量为 1255.1mm (4)地下水性质及标高 性质:无侵蚀性 标高:地面以下 11m

第三节
一、方案设计阶段

建筑设计部分设计要求

(一)嘉宝集团为适应新的业务和办公需要,拟在南宁市区某处(详图) 建一幢多层办公楼。办公楼除满足公司营业、培训和办公需要之外,还将为 其它企业单位提供一部分面积的出租办公用房,并从出入口处理上与公司分 开,以便于管理。办公楼地处市中心,且位置显要,应考虑办公楼的形象给 这一地区城市带来的新的影响。 (二)建筑面积为 8500±500m2,8 层以下,6 层以上,参考面积分配如 下: (1)公司办公(可有部分为敞开式,分层设会议接待室)1750m2 (2)出租办公(可有部分为敞开式,分层设会议接待室)4000m2 (3)营业大厅 200m2 (4)陈列室 100m2 (5)职工培训中心 教室:2×45m2=90m2 办公:72m2 (6)会堂(内外使用)250m2 (7)电话总机 40m2 (8)计算机房 80m2 (9)职工餐厅 250m2 (10)厨房 250m2 (11)配电室 40m2 (12)值班室 15m2 (13)水泵房 20m2
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(14)停车场 A、小车位:35 个 B、自行车位:170 辆 (三)图纸要求: (1)规格:720×500 绘图纸,不得使用硫酸纸 (2)内容: I.各层平面图(如图纸内容基本相同的,可用标准层表示) (比例 1:200) 标注尺寸:总尺寸、轴线尺寸 确定门窗位置、大小(按比例画,不注尺寸) 墙体:剖到的墙体以双中粗实线表示 未剖到的墙体以及窗洞口等用细实线表示 楼梯按比例表示踏步、平台以及上、下行箭头 适当的配景(绿化铺地等) 标出各房间名称 标注图名及比例 II.立面图:正立面一个,侧立面、背立面中任选画一个,比例 1:200 外轮廓画中粗实线,地坪线画粗实线,其余画细实线 门窗按比例画洞口 立面可不标注尺寸及外墙做法 适当的配景(绿化、人物、汽车等) 标注图名及比例 III.剖面图:一个(比例 1:200) 剖线以粗实线表示,窗以两条细实线表示 标高:标注各层地面标高、檐口、女儿墙标高、屋面标高、室外地坪 标高,不注尺寸。 凡剖到之楼梯画粗实线,看到之梯段画细实线 标注图名及比例 IV.总平面图(比例 1:500) 建筑物屋顶平面、双线、外线用中粗线加粗 在建筑物右下角用小黑点标出层数 必要的绿化布置、道路、停车场设计
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V.说明书:说明书必须简练、扼要,内容包括建筑物的名称、意义、 性质、规模、方案的特点。 VI.图面要求:可用粗铅笔、彩色铅笔、墨线、徒手或仪器绘制,要求 图画布置均匀,线条清楚,字体工整,比例正确。 标出用地范围(点划线)

二、施工图设计阶段
(一)方案草图设计,经指导老师改图后,才能进行第二步的施工图设 计。 (二)图纸要求 (1)图纸规格:可使用硫酸纸(描图纸) ,图号为 1#图 (2)图纸内容: I.平面图:1:100 画出纵横定位轴线和轴线编号圆圈,并标准编号 在平面图的上、下、左、右方各标准三道尺寸线 标注建筑内部各墙体、洞口的尺寸 标注建筑外部各构件的尺寸 标注室内外地面标高 画门扇(注明开启方向)门窗要编号 注明或画出各种大样做法 标出房间的名称 标注图名及比例 II.立面图:1:100 同方案设计阶段、 不画配景, 要标出房屋顶部各部分及突出物的标高, 图名用尽端编号 O-O 表示。 III.剖面图:1:100 要求剖到建筑物内部空间较复杂的地方,一般在楼梯间、电梯间、门 厅等位置,可用转折线剖面。 内容同方案设计阶段,但必须标出楼梯间的尺寸、阳台、门窗、洞的 高度,并标出楼梯做法等,详图做法。 IV.必要的大样图,由指导老师指定 V.门窗表
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VI.建筑设计说明

第二部分
第一节
一、初步构想

设计成果
设计过程

在拿到设计任务书时,本着“以简单几何形体组合复杂建筑形体”的原 则进行建筑物外形构思。考虑到采光、房间使用以及交通分流等具体问题, 最终决定用三个立方体角角拼接组成一个较为复杂的建筑形体:A 栋 5 层, B 栋 8 层(以及天面棚架) 栋 7 层。其中,A、B 两栋为主要部分,C 栋 ,C 为附属部分。 初步确定将整个建筑按使用者的不同 (公司自用和出租) 分为两大部分, 即 A 栋出租用,B 栋公司自用,并建立各自的水平和垂直交通系统。C 栋作 为连接部分,重要性不及 A、B 栋,故抗震缝设置在 C 栋。

二、参考资料
(1)教材:房屋建筑学、砼结构基本原理及砼结构设计、结构力学、抗 震结构设计等; (2)土木工程专业毕业设计手册; (3)工民建专业毕业设计指南; (4)钢筋混凝土结构设计规范; (5)各类建筑设计规范; (6)建筑制图标准; (7)抗震设计规范。

三、平面设计
(1)该设计采用内廊式组合,使平面紧凑,组合灵活,走廊面积相对比 例较小,满足使用要求,又节约用地,主要房间开间 7.8m,进深 5.7m。纵、 横向定位轴线均与柱轴线重合。 (2)门厅是人流集散的交通枢纽,起着室内外空间的过渡作用。门厅面 积主要根据建筑物的性质、 规模、 功能要求及其空间处理决定, 面积为 100m2
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左右满足使用要求。 (3)楼梯采用双跑式,室内设两座。楼梯的设计满足使用要求。底层和 二层层高为 3.9m, 其它层层高为 3.3m, 台阶踏步采用 b=300mm, h=150mm, 其他技术指标由相应的层高决定,平台宽度 D=1.5m。梯间进深 7.8m,开间 3.0m。 (4)走廊,依据功能使用要求及防火疏散规定,该方案走廊净宽 2.1m。 (5) 卫生间, 一至五层每层两间, 六至八层每层一间。 卫生间设置前室, 作为盥洗室。 (6)根据设计任务要求,每层设立会议室、一般办公室等不同功能的房 建(详见各层平面图) 。 (7)总建筑面积 8091.72m2。

四、剖面设计
(1)由建筑使用要求确定主体至少为六层,根据设计构想建筑由五层、 七层、八层加天棚构成阶梯状。建筑物的总高度为 31.30m。为了不产生压抑 感,而使人们感到亲切、舒适的空间感观,底层和二层层高设为 3.9m,其它 层层高为 3.3m。 为保证室内具有充足的天然采光, 外墙大面积使用玻璃幕墙, 由专业幕墙公司设计施工。 (2)为防止室外雨水倒灌,防止建筑因沉降而使室内标高过低,同时为 了满足建筑使用及增加建筑美观,要求室内外地面有一定高差,取室内外高 差为 450mm。屋顶采用上人屋面,女儿墙高度为 1400mm。 (3)楼梯,本设计中采用踏步高 h=150mm,宽度为 b=300mm。为使踏 步面层耐磨、 防滑, 设防滑条 (材料: 1 水泥金刚砂, 8mm, 10mm) 1: 高 宽 。 室内楼梯间都不设置窗户,采用人工照明。本设计为了减少地震时将会 产生较大的扭转以及其他复杂应力,而首先破环的可能性,故将楼梯间及电 梯井设置成筒式,以平衡各部分刚度,保证抗震要求。 (4)内外墙采用 200mm 厚的混凝土空心小砌块,M5 混合砂浆砌筑。 (5)屋顶采用有组织排水屋面,屋面坡度为 2%,沿沟坡度为 1%。屋 面防水采用传统的三毡四油绿豆沙。

五、立面设计
正(北)立面、背(南)立面有大量玻璃幕墙,非幕墙墙面外装饰采用
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颜色鲜明的涂料,具有时代气息,富于现代感。

第二节
下,备查: 建筑总说明 首层平面图 二层平面图 三~五层平面图 六~七层及八层平面图 北立面图 南立面图 1-1 剖面图 建筑大样图 总平面图

设计成果

建筑设计成果以图纸形式给出,相关图纸合成图集。按图集顺序列举如 图号:建施 01 图号:建施 02 图号:建施 03 图号:建施 04 图号:建施 05 图号:建施 06 图号:建施 07 图号:建施 08 图号:建施 09 图号:建施 10

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结构设计部分
第一部分
第一节
一、结构分区
结构分区通过设置变形缝来实现。 建筑物在外界因素作用下常会产生变形,导致开裂甚至破坏。变形缝是 针对这种情况而预留的构造缝。 变形缝可分为伸缩缝、 沉降缝、 防震缝三种。 伸缩缝:建筑构件因温度和湿度等因素的变化会产生胀缩变形。为此, 通常在建筑物适当的部位设置竖缝, 自基础以上将房屋的墙体、 楼板层、 屋 顶等构件断开,将建筑物分离成几个独立的部分. 沉降缝:上部结构各部分之间,因层数差异较大,或使用荷重相差较大; 或因地基压缩性差异较大,总之一句话,可能使地基发生不均匀沉降时,需 要设缝将结构分为几部分,使其每一部分的沉降比较均匀,避免在结构中产 生额外的应力,该缝即称之为“沉降缝” 。 防震缝:它的设置目的是将大型建筑物分隔为较小的部分,形成相对独 立的防震单元,避免因地震造成建筑物整体震动不协调,而产生破坏。 有很多建筑物对这三种接缝进行了综合考虑,即所谓的“三缝合一” 。在 抗震设防要求下,伸缩缝和沉降缝应按防震缝设置。 参照《抗震规范》 ,建筑物标高 15m 以内,须设置 70mm 防震缝,15m 以上则每 5m 增加 20mm。本设计标高为 31.30m,依据上述规范设置防震缝 如结构布置图所示,计算缝宽 130mm,实际取缝宽 150mm。

整体设计
整体设计

整体设计的目的在于确定结构体系。参照规范进行如下设置:

二、结构形式
结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。在高层建筑中,抵抗 水平力是设计的主要矛盾,因此抗侧力结构体系的确定和设计成为结构设计 的关键问题。 高层建筑中基本的抗侧力单元是框架、剪力墙、实腹筒(又称井筒) 、框 筒及支撑由这几种单元可以组成多种结构体系。
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(一)框架结构体系。由梁、柱构件组成的结构称为框架。整幢结构都 由梁、柱组成就称为框架结构体系(或称纯框架结构) 。 (二)剪力墙结构体系。利用建筑物墙体作为承受竖向荷载和抵抗水平 荷载的结构,称为剪力墙结构体系。 (三)框架-剪力墙结构(框架-筒体结构)体系。在框架结构中,设 置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共同抵抗水平荷 载,这就是框架-剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体,可称为框架 -筒体结构体系。 (四)筒中筒结构。筒体分实腹筒、框筒及桁架筒。由剪力墙围成的筒 体称为实腹筒,在实腹筒墙体上开有规则排列的窗洞形成的开孔筒体称为框 筒;筒体四壁由竖杆和斜杆形成的衍架组成则称为衍架筒。筒中筒结构由上 述筒体单元组合,一般心腹筒在内,框筒或桁架筒在外,由内外筒共同抵抗 水平力作用。 (五)多筒体系。成束筒及巨型框架结构。由两个以上框筒或其他筒体 排列成束状,称为成束筒。巨形框架是利用筒体作为柱子,在各筒体之间每 隔数层用巨型梁相连,这样的筒体和巨型梁即形成巨型框架。这种多筒结构 可更充分发挥结构空向作用, 其刚度和强度都有很大提高, 可建造层数更多、 高度更高的高层建筑。 本设计采用梁板式框架结构,即竖向采用框架结构,水平采用梁板式结 构。

第二节
一、梁的截面尺寸及布置
(一)估算梁截面高度 h (1)简支梁 集中荷载作用在跨中 均布荷载作用在整跨 (2)框架梁 《高层规范》 内跨

结构布置及选型

h=(1/8~1/12)l h=(1/10~1/14)l h=(1/10~1/18)l h=(1/10~1/14)l
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悬臂 (3)连续梁 集中荷载作用在跨中 均布荷载作用在整跨 (二)估算梁截面宽度 b

h=(1/4~1/7)l h=(1/3~1/5)l h=(1/12~1/20)l h=(1/16~1/24)l

(均布荷载作用下) (集中荷载作用于悬伸端)

根据规范,一般要求满足 h/b=2~3,h≥300mm,b≥200mm。 (三)依据设计图纸估算梁截面尺寸 框架梁 (编号为 KL) 跨度 l=7800mm, h=7800×(1/10~1/14)=780~557mm, 取 h=600mm;b=(2~3)h=300~200mm,墙厚 200mm,梁应略宽于墙,取 b=300mm。 框架梁截面尺寸为 b×h=300mm×600mm,为便于计算和施工,边跨取 于内跨相同尺寸,将偏于安全。 主 梁 最 大 跨 度 l=7800mm , h=7800 × (1/10~1/18)=780~433mm , 取 h=500mm; b=(2~3)h=250~167mm, 墙厚 200mm, 梁应略宽于墙, b=250m。 取 次 梁 最 大 跨 度 l=7800mm , h=7800 × (1/10~1/18)=780~433mm , 取 h=500mm; b=(2~3)h=250~167mm, 墙厚 200mm, 梁应略宽于墙, b=250m。 取

二、柱截面尺寸及布置
(一)估算主楼柱截面 估算时假定楼面荷载值如下: 每层有隔墙 每层无隔墙 N =15KN/m2 N,=10~12KN/m2


考虑荷载的就近传递,对于边柱 N=1.4N, ,非边柱 N=1.2N, 。 由轴压比限制来确定柱截面尺寸,N/Afc≤0.89,考虑抗震设防烈度为六 度, 柱抗震等级三级, 采用 C30 混凝土。 柱截面 b 略宽于梁 b 不小于 50mm, 抗震框架方柱单边尺寸,多层不小于 350mm,高层不小于 400mm,h/b≤3。 (二)估算底层(裙楼)柱截面 当跨度较小时,柱端 M 较小,h 按次梁定: h=(1/15~1/18)H 当跨度较大是,柱端 M 较大,h 按主梁定: h=(1/10~1/12)H
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底层 H 为基础顶面到二层楼面标高距离。 (三)依据设计图纸估算柱截面尺寸 建筑物垂直交通系统由楼梯和电梯构成,电梯井处有大片剪力墙结构, 刚度较大,且荷载趋向于剪力墙传递,因此垂直交通系统的若干根内框架柱 (编号为 KZ4)承受荷载较小,截面尺寸统一于每层无隔墙的内框架柱,将 偏于安全。 C30 混凝土 fc=14.3N/mm2,最大荷载传递面积 7.8×7.8=60.84m2。 将框架柱编号并计算相应受楼面传递荷载的面积: 凸角柱 KZ1=15.21m2, 边柱 KZ2=30.42m2,凹角柱 KZ3=20.28m2,中柱 KZ4=60.84m2。 主楼框架柱估算表如下: 框架柱截面估算表 柱号 轴力(KN) 实算 b(mm) KZ1 319.41 157 第八层 KZ2 638.82 222 KZ1 638.82 222 KZ2 1277.64 315 第七层 KZ3 1064.00 287 KZ4 1195.51 304 KZ1 958.23 272 KZ2 1916.46 385 第六层 KZ3 851.76 340 KZ4 2071.61 401 KZ1 1277.64 315 KZ2 2555.28 445 第五层 KZ3 1916.46 385 KZ4 2947.69 478 KZ1 1597.05 352 KZ2 3194.10 498 第四层 KZ3 2342.34 426 KZ4 3799.79 543 KZ1 1916.46 385 KZ2 4972.92 621 第三层 KZ3 2768.22 463 KZ4 4699.89 604 第二层 KZ1 2235.87 416
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b(mm) 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 450 400 500 400 500 450 550 400 650 500 600 450

b×h(mm2) 400×400 400×400 400×400 400×400 400×400 400×400 400×400 400×400 400×400 400×400 400×400 450×450 400×400 500×500 400×400 500×500 450×450 550×550 400×400 650× 650 500×500 600×600 450×450

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第一层

KZ2 KZ3 KZ4 KZ1 KZ2 KZ3 KZ4

4471.74 3194.10 5275.99 2555.28 5110.56 3619.98 6452.08

589 498 640 445 630 530 708

600 500 650 450 650 550 700

600×600 500×500 650× 650 450×450 650× 650 550×550 700×700

底层和二层框架柱截面尺寸统一取为 b×h= 700mm×700mm,三层至八 层框架柱截面尺寸统一取为 b×h= 600mm×600mm,并且: (1) 三层以上框架柱外表按建筑外观设计要求需填充轻质材料或装饰材 料以保证外立面柱同宽; (2)为减小变截面给计算和施工带来的麻烦,避免可能造成的偏心,所 有柱子均轴线对齐。

三、楼板
根据现有工程经验,楼板厚度不小于 100mm,且梁跨度越大楼板越厚, 当梁跨度大于 4m 时,楼板厚度应取 120mm 以上。 本设计取楼板厚度为 120mm。

第二部分
第一节

结构设计

极限状态设计法

建筑结构设计采用极限状态设计法进行设计。 整个结构或者结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某 一功能要求,此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态实质上是区分结 构可靠与失效的界限。 极限状态分为两类,即承载能力极限状态和正常使用极限状态,分别规 定有明确的标志和限值。

一、承载能力极限状态
这种极限状态对应于结构或者结构构件达到最大承载能力或达到不适于 继续承载的变形。出现下列状态之一时,应认为超过了常在能力极限状态: (1) 整个结构或者结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等);
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(2) 结构构件或链接因所受应力超过材料强度而破坏(包括疲劳破 坏),或者因过渡变形而不适于继续承载; (3) 结构转变为机动体系; (4) 结构或者结构构件丧失稳定(如压屈等); (5) 地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。

二、正常使用极限状态
这种极限状态对应于结构或者结构构件达到正常使用或耐久性能的某项 规定限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时,应认为超过了正常使用 极限状态: (1) 影响正常使用或外观的变形; (2) 影响正常使用或耐久性能的局部损坏; (3) 影响正常使用的振动; (4) 影响正常使用的其他特定状态。

第二节

选取计算单元

经指导老师同意,选取○轴(边跨)上○—○轴一品框架进行结构设 9 D G 计。 二层计算单元图:

图 2.2 二层计算单元简图
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三至七层计算单元图:

图 2.3 三至七层计算单元简图

八层屋面计算单元图:

图 2.4 八层计算单元简图

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框架计算简图如下:

图 2.5 框架计算简图

第三节
一、相关数据
(一)恒荷载标准值 钢筋混凝土 混凝土空心小砌块 水磨石地面 玻璃幕墙 屋面防水 水泥粉刷墙面 (二)活荷载标准值 办公楼楼面 餐厅厨房 走廊 上人屋面 (三)框架梁柱线刚度计算

荷载计算

25 kN/m3 11.8 kN/m3 0.65 kN/m2 1.5 kN/m2 0.4 kN/m2 0.36 kN/m2 2.0 kN/m2 4.0 kN/m2 2.5 kN/m2 2.0 kN/m2

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
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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 层楼面,基顶标高根据地质条件、室内外高差,定为-1.50m,二层楼面标高 为 3.90m,故底层柱高为 5.4m。三层楼面标高 7.8m,故二层柱高为 3.9m。 其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高),均为 3.3m。可由下表计算 出框架各构件的线刚度。 刚度计算表
柱 一层柱 二层柱 标准层 柱 梁 框架梁 截面尺寸 b×h (m×m) 材料弹性模量 E 2 (kN/m ) 柱高 H (m) 截面惯性矩 I 4 (m ) 线刚度 i (kN.m)

0.7×0.7 0.7×0.7 0.6×0.6
截面尺寸 b×h (m×m)

30000000 30000000 30000000
材料弹性模量 E 2 (kN/m )

5.4 3.9 3.3
梁长 L (m)

0.020 0.020 0.011
截面惯性矩 I 4 (m )

111157 153910 98182
线刚度 i (kN.m)

0.3×0.6

30000000

7.8

0.005

20769

表 3.1 构件刚度计算表

框架梁柱的线刚度作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。

二、竖向恒荷载计算
荷载传递路径为楼面荷载传递至次梁,次梁传递至主梁。 (1)二层 为求计算简图,简化计算过程,所取的计算的一榀框架纵向荷载简化得 梁端集中力: 楼板传来: gk1=0.25×7.82×(0.65+0.36+25×0.12)/7.8=7.82 kN/m 墙体传来: gq=0.2×3.6×11.8+3.6×0.36×2=11.08 kN/m 玻璃幕墙传来: gb=1.5×3.3=4.95 kN/m 框梁及主梁(300×600)包括梁侧 20 厚水泥砂浆抹灰: gl=(0.6-0.12)×0.3×25+(0.6-0.12)×0.36×2=3.87 kN/m 次梁(250×600)包括梁侧 20 厚水泥砂浆抹灰: gcl=(0.6-0.12)×0.25×25+(0.6-0.12)×0.36×2=3.27 kN/m
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主梁 L1 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1

l2 ? ? 2 2 ? ?g k1 ? g q ? g l ? ? l ? ? g k1 ? g b ? g l ? ? l ? ? l 1 ? ? ? R B ? l ? 0 2 2 ? ?

P1=P4=RB=66.63 kN 主梁 L2 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1 2

? ? g k1 ? g l ? ? l ? R B ? l ? 0
2

P2=P3=RB=45.59 kN (2)三至七层(标准层) 为求计算简图,简化计算过程,所取的计算的一榀框架纵向荷载简化得 梁端集中力: 楼板传来: gk1=0.25×5.72×(0.65+0.36+25×0.12)/5.7=5.71 kN/m gk2=0.5×(7.8-5.7+7.8)×5.7/2×(0.65+0.36+25×0.12)/7.8=7.25 kN/m gk3=0.25×2.12×(0.65+0.36+25×0.12)/2.1=2.11 kN/m gk4=0.5×(5.7-2.1+5.7)×2.1/2×(0.65+0.36+25×0.12)/5.7=3.43 kN/m gk5=0.5×2.1×7.8×(0.65+0.36+25×0.12)/7.8=4.21 kN/m 墙体传来: gq=0.2×2.7×11.8+2.7×0.36×2=7.34 kN/m 玻璃幕墙传来: gb=1.5×3.3=4.95 kN/m 框梁及主梁(300×600)包括梁侧 20 厚水泥砂浆抹灰: gl=(0.6-0.12)×0.3×25+(0.6-0.12)×0.36×2=3.87 kN/m 次梁(250×600)包括梁侧 20 厚水泥砂浆抹灰: gcl=(0.6-0.12)×0.25×25+(0.6-0.12)×0.36×2=3.27 kN/m 荷载先传至次梁上,再由次梁传至主梁和框梁上。 次梁 CL1 与 CL5 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:
1 2 ? ?g k1 ? g k4 ? g q ? g cl ? ? l ? R B ? l ? 0
2

?M

A

?

PC1=PC6=RB=56.29 kN 次梁 CL2 与 CL4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:
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2

?M

A

?

1 2

? ?g k3 ? g k3 ? g q ? g cl ? ? l ? R B ? l ? 0

RB=15.57 kN;PC2=PC5=15.57+56.29=71.85 kN 次梁 CL3 计算如下:

?M

A

?

1 2

? ?g k2 ? g k5 ? g q ? g cl ? ? l ? R B ? l ? 0
2

RB=86.08 kN;PC3=PC4=86.08+15.57=101.64 kN 主梁 L1 与 L6 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1

l2 ? ? 2 ? ?g k3 ? g q ? g l ? ? l 1 ? ? g k1 ? g b ? g l ? ? l 2 ? ? l 1 ? ? ? P c 1 ? l 1 ? R B ? l ? 0 2 2 ? ?

P1=P6=RB=71.48 kN 主梁 L2 与 L5 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:
l2 ? ? 2 ? ?g k3 ? g k3 ? g q ? g l ? ? l 1 ? ?g k1 ? g k4 ? g q ? g l ? ? l 2 ? ? l 1 ? ? ? P C 2 ? l 1 2 2 ? ?

?M
?R
B

A

?

1

?l? 0

P2=P5=RB=97.32 kN 主梁 L3 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

? P C3 ? l 1 ?

1

l2 ? ? ? ?g k1 ? q k1 ? g k4 ? q k4 ? g q ? g l ? ? l 2 ? ? l 1 ? ? ? R B ? l ? 0 2 2 ? ?

P3=P4=RB=100.98 kN (3)八层(屋面) 为求计算简图,简化计算过程,所取的计算的一榀框架纵向荷载简化得 梁端集中力: 框梁及主梁(300×600)包括梁侧 20 厚水泥砂浆抹灰: gl=(0.6-0.12)×0.3×25+(0.6-0.12)×0.36×2=3.87 kN/m 楼板传来: gk1=0.25×7.82×(0.4+0.36+25×0.12)/7.8=7.33 kN/m 女儿墙传来: gq’=1.0×11.8×0.2+0.1×0.4×25+1.3×0.36×2=4.30 kN/m 主梁 L1 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1 2

? ?g k1 ? g q' ? g l ? ? l ? R B ? l ? 0
2

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P1=P4=RB=60.45 kN 主梁 L2 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1 2

? ? g k1 ? g l ? ? l ? R B ? l ? 0
2

P2=P3=RB=43.68 kN 将以上计算结果布置于计算框架上,得以下计算简图:

图 3.1 恒载作用下计算简图

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三、竖向活荷载计算
荷载传递路径为楼面荷载传递至次梁,次梁传递至主梁。 (1)二层 为求计算简图,简化计算过程,所取的计算的一榀框架纵向荷载简化得 梁端集中力: 楼面传来: qk1=0.25×7.82×4.0/7.8=7.8 kN/m 主梁 L1 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1 2

? q k1 ? l ? R B ? l ? 0
2

P1’=P4’=RB=97.05 kN 主梁 L2 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1 2

? 2 ? q k1 ? l ? R B ? l ? 0
2

P2’=P3’=RB=76.01 kN (2)三至七层(标准层) 为求计算简图,简化计算过程,所取的计算的一榀框架纵向荷载简化得 梁端集中力: 楼面传来: qk1=0.25×5.72×2.0/5.7=2.85 kN/m qk2=0.5×(7.8-5.7+7.8)×5.7/2×2.0/7.8=3.62 kN/m qk3=0.25×2.12×2.0/2.1=1.05 kN/m qk3’=0.25×2.12×2.5/2.1=1.31 kN/m qk4=0.5×(5.7-2.1+5.7)×2.1/2×2.0/5.7=1.71 kN/m qk5=0.5×2.1×7.8×2.5/7.8=2.63 kN/m 荷载先传至次梁上,再由次梁传至主梁和框梁上。 次梁 CL1 与 CL5 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:
1 2 ? ?q k1 ? q k4 ? ? l ? R B ? l ? 0
2

?M

A

?

PC1’=PC6’=RB=13.00 kN 次梁 CL2 与 CL4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:
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?M

A

?

1 2

? ? q k3 ? q k3' ? ? l ? R B ? l ? 0
2

RB=2.48 kN;PC2’=PC5’=2.48+13.00=15.48 kN 次梁 CL3 计算如下:

?M

A

?

1 2

? ?q k2 ? q k5 ? ? l ? R B ? l ? 0
2

RB=24.38 kN;PC3’=PC4’=24.38+2.48=26.86 kN 主梁 L1 与 L6 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1

l ? 2 ? q k3 ? l 1 ? q k1 ? l 2 ? ? l 1 ? 2 2 2 ?

? ? ? PC 1 ' ? l1 ? R B ? l ? 0 ?

P1’=P6’=RB=14.11 kN 主梁 L2 与 L5 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1

l ? ? 2 ? ? q k3 ? q k3' ? ? l 1 ? ? q k1 ? q k4 ? ? l 2 ? ? l 1 ? 2 ? ? P C 2 ' ? l 1 ? R B ? l ? 0 2 2? ?

P2’=P5’=RB=21.33 kN 主梁 L3 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

? P C3' ? l 1 ?

1

l ? ? ? ? q k1 ? q k4 ? ? l 2 ? ? l 1 ? 2 ? ? R B ? l ? 0 2 2? ?

P3’=P4’=RB=15.48 kN (3)八层(屋面) 为求计算简图,简化计算过程,所取的计算的一榀框架纵向荷载简化得 梁端集中力: 楼面传来: qk1=0.25×7.82×2.0/7.8=3.90 kN/m 主梁 L1 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1 2

? q k1 ? l ? R B ? l ? 0
2

P1’=P4’=RB=15.21 kN 主梁 L2 与 L4 荷载大小及传递路径相同,合并计算如下:

?M

A

?

1 2

? 2 ? q k1 ? l ? R B ? l ? 0
2

P2’=P3’=RB=30.42 kN
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将以上计算结果布置于计算框架上,得以下计算简图:

图 3.2 活载下计算简图

四、水平荷载计算
(一)风荷载计算 基本风压:ω 0=0.35 kN/m2 风振体型系数:μ s=0.8+0.5=1.3 按《高层建筑混凝土结构技术规范》,框架结构 T1=(0.08~0.10)n(n 为 结构层数),取 T1=0.08n=0.08×8=0.64s。
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据ω 0T12=0.35×0.642=0.143,地面粗糙程度为 C 类,查规范得:脉动增 大系数ξ =1.25。 据 H=31.30m,B=23.4m,H/B=1.34,查规范得:脉动影响系数γ =0.46,
?z ?1? ? i ?? ?z

,具体计算见下表:
风荷载计算表

层 数 8 7 6 5 4 3 2 1 注:

z(m) 27.6 0 24.3 0 21.0 0 17.7 0 14.4 0 11.1 0 7.80 3.90

ω0 0.3 5 0.3 5 0.3 5 0.3 5 0.3 5 0.3 5 0.3 5 0.3 5

ψi 1.00 0.88 0.76 0.64 0.52 0.40 0.28 0.14

ξ 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25

γ 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46

μ

z

β

z

B(m) 3.90 3.90 3.90 3.90 3.90 3.90 3.90 3.90

ω k(kN) 0.63 0.58 0.53 0.47 0.43 0.40 0.37 0.34

Fwk(kN) 8.09 7.46 6.84 6.11 5.48 5.12 5.19 5.12

Vi(kN) 8.09 15.55 22.39 28.50 33.98 39.10 44.29 49.41

0.96 0.91 0.86 0.79 0.74 0.74 0.74 0.74

1.60 1.56 1.51 1.47 1.41 1.31 1.22 1.11

1.表中μ z 通过内插法求得,ω k=β zμ zμ sω 0,Fwk=ω kB(h 上+h 下)/2。 2.本设计简化为矩形计算,上表中受荷面积取需计算框架的计算单元宽度。 表 3.2 风荷载计算表

将以上计算结果布置于计算框架上,得以下计算简图:

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图 3.3 风载下计算简图(左风)

(二)侧移验算 (1)侧移刚度 D 侧移刚度 D 计算见下表: 各层 D 值计算表 横向 3 至 8 层 D 值计算 构件名称 D 轴柱 E 轴柱 F 轴柱 G 轴柱
i ?

?i
2i c

b

?c ?

i 2?i

D ? ? cic

12 h
2

/(kN/m)

2 ? 20769 2 ? 98182 2 ? 98182

? 0 . 2 12 ? 0 . 4 32 ? 0 . 4 32

0.096 0.175 0.175 0.096

19210 34996 34996 19210

2 ? ( 20769 ? 20769 ) 2 ? ( 20769 ? 20769 ) 2 ? 98182 2 ? 20769 2 ? 98182

? 0 . 2 12

?D

? 19210 ? 34996 ? 34996 ? 19210 ? 108374 kN/m

横向 2 层 D 值计算

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b

构件名称 D 轴柱 E 轴柱 F 轴柱 G 轴柱

i ?

?i
2i c

?c ?

i 2?i

D ? ? cic

12 h
2

/(kN/m)

2 ? 20769 2 ? 153910 2 ? 153910

? 0 .1 3 5 ? 0 .2 7 0

0.063 0.119 0.119 0.063

7675 14438 14438 7678

2 ? ( 20769 ? 20769 )

2 ? ( 20769 ? 20769 ) 2 ? 153910
2 ? 20769 2 ? 153910

? 0 .2 7 0

? 0 .1 3 5

?D

? 7675 ? 14438 ? 14438 ? 7675 ? 44228 kN/m

横向底层 D 值计算 构件名称 D 轴柱 E 轴柱 F 轴柱 G 轴柱
i ?

?i
ic

b

?c ?

0 .5 ? i 2?i

D ? ? cic

12 h
2

/(kN/m)

2 ? 20769 111157

? 0 . 3 74

0.368 0.454 0.454 0.368

16837 20769 20769 16837

2 ? ( 20769 ? 20769 ) 111157
2 ? ( 20769 ? 20769 ) 111157 2 ? 20769 111157

? 0 . 7 47
? 0 . 7 47

? 0 . 3 74

?D

? 16837 ? 20769 ? 20769 ? 16837 ? 75211 kN/m

表 3.3 各层 D 值计算表

(2)风荷载作用下框架侧移计算 水平荷载作用下框架侧移计算可按下式计算: ? u j ?
Vj

?D


ij

第一层的层间侧移值求出以后,就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶 点侧移值,各层楼板标高出的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧 移是所有各层层间侧移之和。 j 层侧移公式: u j ?

? ?u 。
j j?1

j

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顶点侧移公式: u ?

? ?u
j?1

n

j

框架在风荷载作用下侧移计算表如下: 风荷载作用下框架侧移计算 层次 8 7 6 5 4 3 2 1

Fwk(kN)
35.06 32.34 29.63 26.46 23.75 22.18 22.48 22.17

Vj(kN)
35.06 67.40 97.03 123.49 147.24 169.42 191.90 214.07
u ?

? D /(kN/m)
108374 108374 108374 108374 108374 108374 44228 75211

? u j /m

? u j /h

0.00032 0.00062 0.00090 0.00114 0.00136 0.00156 0.00434 0.00285

0.00010 0.00019 0.00027 0.00035 0.00041 0.00047 0.00111 0.00053

? ?u

j

? 0 .0 1 3 1m

表 3.4 风荷载作用下框架侧移计算表

侧移验算: 层间侧移最大值:0.00111<0.00180(满足要求)。

第四节

内力计算

一、竖向荷载作用下内力计算方法概述
(一)弯矩分配法 弯矩分配法是一种渐进法,是依次放松各节点以消去其上的不平衡力矩 而修正各杆端的弯矩,使其逐步接近真实的弯矩值。具体步骤如下: (1)计算各节点每一杆端的分配系数,确定各杆的传递系数。远端固定 时,传递系数为 0.5,远端滑动铰支,传递系数为-1。 (2)计算各杆端的固端弯矩;根据梁两端的约束情况,根据梁上已知荷 载,通过查表可以计算梁两端的固端弯矩。 (3)逐次循环交替地放松各节点使弯矩平衡。每平衡一个节点时,按分 配系数将不平衡力矩反号分配于各杆端,然后将各杆的杆端分配弯矩乘以传 递系数传递到另一端。对于框架梁来说,就是右梁与左梁的分配弯矩要互相
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传递;对于框架柱来说,就是上柱与下柱的分配弯矩要互相传递,传递系数 为 0.5。将此步骤循环运用至各节点的分配弯矩很小,可以略去不计为止。 (4) 将各杆端的固端弯矩与历次的分配弯矩和传递弯矩相加, 即得各杆 端的最后弯矩。首层柱底的弯矩值等于该层柱顶弯矩值的一半。

二、恒荷载作用下内力计算
恒荷载作用下的内力计算采用分层法。柱的线刚度取框架实际线刚度的 0.9 倍。柱的传递系数为 1/3,底层柱传递系数为 1/2。 根据固端弯矩相等的原则,将三角形分布荷载转化为等效均布荷载。公 式如下: q 1 ?
5 8 q



梯形分布荷载转化为等效均布荷载公式如下:q 1 ? (1 ? 2? 2 ? ? 3 )q ,其中
? ? a/l 0 。
F ? 2 ? q 1 左 ? 4 ? (1 ? ? ) l ? 0 集中力荷载转化为等效均布荷载公式如下: ? F 2 ? q 1 右 ? 4 ? (1 ? ? ) ? l0 ?
? ? ? a/l 0 ? ? ? ? b/l 0

,其中



(1)顶层(八层) 把三角形荷载装等效均布荷载: q 1 ? 8 .1 7 ?
5 8 ? 15 .6 4 ? 17 .9 5 kN/m

;结构

内力可用弯矩分配法计算,并可根据对称性取结构的一半进行计算。 各杆的固端弯矩为:
M
DE

? ?

1 12

? q 1 ? l DE

2

? ?

1 12

? 17 . 95 ? 7 .8

2

? ? 91 .0 1 kN ? m

M
M M

ED

? 91 .0 1kN ? m
? ? 1 3 ? ? ? q 1 ? l EF 1 6
2

EF

? ?
2

1 3

? 17 .9 5 ? 7 .8 1 3
- 31 -

2

? ? 364 .0 3 kN ? m
2

EF 中

? q 1 ? l EF

? ?

? 17 .9 5 ? 7 .8

? ? 182 .0 1 kN ? m

(2)中间层(三至七层)

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梯形荷载转化为等效均布荷载:
2 3 ? 2 .8 5 2 .8 5 q 3 ? 8 .8 2 ? ? 1 ? 2 ? ? 2 3 ? 7 .8 7 .8 ?

? ? ? 15 .6 4 ? 21 .0 5 kN/m ? ?

结构内力可用弯矩分配法计算, 并可根据对称性去结构的一半进行计算。 各杆的固端弯矩为: MDE=-114.81 kN.m MED=140.27 kN.m
M M
EF

? ?

1 3

? q 3 ? l EF 1 6

2

? ?
2

1 3

? 21 .0 5 ? 7 .8 1 6

2

? ? 426 .8 9 kN
2

EF 中

? ?

? q 3 ? l EF

? ?

? 21 .0 5 ? 7 .8

? ? 213 .4 5 kN

(3)二层 把三角形荷载装等效均布荷载: q 1 ? 8 . 8 2 ?
5 8 ? 15 .6 4 ? 18 .6 0 kN/m

;结构

内力可用弯矩分配法计算,并可根据对称性去结构的一半进行计算。 各杆的固端弯矩为:
M
DE

? ?

1 12

? q 1 ? l DE

2

? ?

1 12

? 18 . 60 ? 7 .8

2

? ? 9 4.30kN ? m

M
M M

ED

? 94 .3 0 kN ? m
? ? 1 3 ? ? ? q 1 ? l EF 1 6
2

EF

? ?
2

1 3

? 17 .9 5 ? 7 .8 1 3

2

? ? 377 .2 1 kN ? m
2

EF 中

? q 1 ? l EF

? ?

? 17 .9 5 ? 7 .8

? ? 188 .6 0 kN ? m

- 32 -

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(4)弯矩分配 根据分层法和弯矩分配法相关内容,将上述固端弯矩按刚度进行分配, 计算各杆端弯矩,并按实际楼层情况组成以下弯矩分配计算图:

- 33 -

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图 3.4 框架弯矩分配计算图

然后将各层分层法求得的弯矩图叠加,可得整个框架在恒荷载作用下的 弯矩图。由于分层法计算误差造成的叠加后框架内各节点弯矩未达到平衡, 为提高精度,将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正,修正后得到竖向荷载
- 34 -

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作用下整个框架的弯矩图:

图 3.5 恒载作用下框架弯矩图

于是根据荷载情况可以得到恒载作用下的剪力图, 梁上剪力为尽量精确, 参照力学求解器计算结果绘为曲线:

- 35 -

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图 3.6 恒载作用下框架剪力图

同样,可以得到恒载作用下的轴力图:

- 36 -

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图 3.7 恒载作用下框架轴力图

所有构件在恒载作用下的内力计算结果如下表所示: 恒载作用下框架各构件内力汇总表 杆件左(下)端 杆件右(上)端 构 编 层数 件 号 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩
- 37 -

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柱 一层 梁

柱 二层 梁

柱 三层 梁

柱 四层 梁

柱 五层 梁 六层 柱

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

(kN) -1392.65 -2494.18 -2493.71 -1392.62 13.46 9.87 13.46 -1225.54 -2273.53 -2273.05 -1225.50 25.72 -0.55 25.71 -1047.12 -1929.56 -1929.17 -1047.09 -12.81 -1.14 -12.80 -868.62 -1585.66 -1585.34 -868.60 3.15 -0.03 3.15 -690.16 -1241.74 -1241.50 -690.14 -0.08 1.56 -0.07 -511.67 -897.84

(kN) -6.01 0.61 -0.61 6.01 60.06 64.90 69.74 -19.47 4.20 -4.20 19.47 73.86 73.11 129.37 -45.19 30.47 -30.46 45.18 73.93 73.11 129.31 -32.38 18.80 -18.80 32.38 73.91 73.11 129.33 -35.54 21.99 -21.98 35.53 73.93 73.11 129.30 -35.46 20.35

(kN.m) 10.82 -1.09 1.10 -10.82 -67.70 -95.69 -105.44 46.06 -7.56 7.56 -46.06 -114.01 -108.98 -176.62 84.14 -58.86 58.84 -84.11 -115.91 -107.45 -177.98 50.91 -28.87 28.86 -50.90 -115.39 -107.83 -177.66 59.43 -36.69 36.67 -59.41 -115.60 -107.76 -177.66 57.76 -34.07
- 38 -

(kN) -1392.65 -2494.18 -2493.71 -1392.62 13.46 9.87 13.46 -1225.54 -2273.53 -2273.05 -1225.50 25.72 -0.55 25.71 -1047.12 -1929.56 -1929.17 -1047.09 -12.81 -1.14 -12.80 -868.62 -1585.66 -1585.34 -868.60 3.15 -0.03 3.15 -690.16 -1241.74 -1241.50 -690.14 -0.08 1.56 -0.07 -511.67 -897.84

(kN) -6.01 0.61 -0.61 6.01 -69.73 -64.90 -60.06 -19.47 4.20 -4.20 19.47 -129.45 -73.10 -73.85 -45.19 30.47 -30.46 45.18 -129.38 -73.11 -73.92 -32.38 18.80 -18.80 32.38 -129.41 -73.10 -73.90 -35.54 21.99 -21.98 35.53 -129.38 -73.10 -73.92 -35.46 20.35

(kN.m) -21.64 2.19 -2.19 21.64 -105.44 -95.69 -67.70 -29.88 8.82 -8.82 29.88 -176.67 -108.97 -113.99 -65.00 41.71 -41.69 64.98 -178.02 -107.43 -115.88 -55.96 33.18 -33.17 55.95 -177.70 -107.82 -115.36 -57.84 35.87 -35.86 57.83 -177.71 -107.75 -115.57 -59.26 33.08

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柱 七层 梁

柱 八层 梁

38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

-897.68 -511.66 -2.98 -6.78 -2.98 -333.26 -553.85 -553.77 -333.26 12.88 27.73 12.89 -154.51 -210.21 -210.21 -154.51 -45.36 -36.06 -45.35

-20.34 35.45 73.85 73.11 129.39 -32.48 24.15 -24.14 32.47 74.19 73.11 129.05 -45.36 9.30 -9.30 45.35 60.98 62.36 63.74

34.06 -57.75 -115.24 -107.67 -177.97 55.98 -37.26 37.24 -55.97 -116.56 -108.13 -176.62 65.36 -26.10 26.08 -65.36 -84.32 -90.48 -95.07

-897.68 -511.66 -2.98 -6.78 -2.98 -333.26 -553.85 -553.77 -333.26 12.88 27.73 12.89 -154.51 -210.21 -210.21 -154.51 -45.36 -36.06 -45.35

-20.34 35.45 -129.47 -73.11 -73.84 -32.48 24.15 -24.14 32.47 -129.12 -73.11 -74.18 -45.36 9.30 -9.30 45.35 -63.74 -62.36 -60.98

-33.07 59.25 -178.02 -107.66 -115.21 -51.20 42.43 -42.41 51.18 -176.67 -108.12 -116.53 -84.32 4.59 -4.60 84.31 -95.07 -90.47 -84.31

表 3.5 恒载作用下框架所有构件内力汇总表

注:上表中构件编号按结构力学构件编号方法,由下至上、由左至右、 由柱至梁依次编号。轴力压力为+,拉力为-。

三、活荷载作用下内力计算
活荷载作用下的内力计算也采用分层法,活荷载用满布荷载法求得弯矩 图。同样采用弯矩分配法计算。 根据固端弯矩相等的原则,将三角形分布荷载转化为等效均布荷载。公 式如下: q 1 ?
5 8 q



梯形分布荷载转化为等效均布荷载公式如下:q 1 ? (1 ? 2? 2 ? ? 3 )q ,其中
? ? a/l 0 。

- 39 -

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F ? 2 ? q 1 左 ? 4 ? (1 ? ? ) l ? 0 集中力荷载转化为等效均布荷载公式如下: ? F ? q 1 右 ? 4 ? (1 ? ? 2 ) ? l0 ?
? ? ? a/l 0 ? ? ? ? b/l 0

,其中



(1)顶层(八层) 把三角形荷载装等效均布荷载: q 1 ?
5 8 ? 7 .8 ? 4 .8 8 kN/m

;结构内力可用

弯矩分配法计算,并可根据对称性去结构的一半进行计算。 各杆的固端弯矩为:
M
M
DE

? ?

1 12

? q 1 ? l DE

2

? ?

1 12

? 4 .8 8 ? 7 .8

2

? ? 24 .7 4 kN ? m

ED

? 24 .7 4 kN ? m

M M

EF

? ?

1 3

? q 1 ? l EF 1 6

2

? ?
2

1 3

? 17 .9 5 ? 7 .8 1 3

2

? ? 98 .9 7 kN ? m
2

EF 中

? ?

? q 1 ? l EF

? ?

? 17 .9 5 ? 7 .8

? ? 49 .4 8 kN ? m

(2)中间层(三至七层) 梯形荷载转化为等效均布荷载:
2 3 ? 2 .8 5 2 .8 5 q 3 ? ?1 ? 2 ? ? 2 3 ? 7 .8 7 .8 ?

? ? ? 5 .7 ? 4 . 46 kN/m ? ?

结构内力可用弯矩分配法计算, 并可根据对称性去结构的一半进行计算。 各杆的固端弯矩为: MDE=-24.11 kN.m MED=28.67 kN.m
M M
EF

? ?

1 3

? q 3 ? l EF 1 6

2

? ?
2

1 3

? 4 .4 6 ? 7 .8 1 6

2

? ? 90 . 45 kN
2

EF 中

? ?

? q 3 ? l EF

? ?

? 4 .4 6 ? 7 .8

? ? 45 .2 2 kN

(3)二层 把三角形荷载装等效均布荷载: q 1 ?
- 40 -

5 8

? 15 .60 ? 9 .7 5 kN/m

;结构内力可

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用弯矩分配法计算,并可根据对称性去结构的一半进行计算。 各杆的固端弯矩为:
M
DE

? ?

1 12

? q 1 ? l DE

2

? ?

1 12

? 9 .7 5 ? 7 .8

2

? ? 49 .4 3 kN ? m

M
M M

ED

? 49 .4 3 kN ? m
? ? 1 3 ? ? ? q 1 ? l EF 1 6
2

EF

? ?
2

1 3

? 17 .9 5 ? 7 .8 1 3

2

? ? 197 .7 3 kN ? m
2

EF 中

? q 1 ? l EF

? ?

? 17 .9 5 ? 7 .8

? ? 98 .8 7 kN ? m

- 41 -

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(4)弯矩分配 根据分层法和弯矩分配法相关内容,将上述固端弯矩按刚度进行分配, 计算各杆端弯矩,并按实际楼层情况组成以下弯矩分配计算图:

图 3.8 框架弯矩分配计算图
- 42 -

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然后将各层分层法求得的弯矩图叠加,可得整个框架在恒荷载作用下的 弯矩图。由于分层法计算误差造成的叠加后框架内各节点弯矩未达到平衡, 为提高精度,将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正,修正后得到竖向荷载 作用下整个框架弯矩图:

图 3.9 活载作用下框架弯矩图

- 43 -

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于是根据荷载情况可以得到活载作用下的剪力图,梁上剪力为求精确, 参照力学求解器计算结果绘为曲线::

图 3.10 活载作用下框架剪力图

- 44 -

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同样,可以得到恒载作用下的轴力图:

图 3.11 活载作用下框架轴力图

- 45 -

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所有构件在活载作用下的内力计算结果如下表所示: 活载作用下框架各构件内力汇总表 杆件左(下)端 杆件右(上)端 构 编 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 层数 件 号 (kN) (kN) (kN.m) (kN) (kN) (kN.m) 1 -450.31 -3.26 5.88 -450.31 -3.26 -11.75 2 -616.99 0.39 -0.70 -616.99 0.39 1.41 柱 3 -616.99 -0.39 0.70 -616.99 -0.39 -1.41 一层 4 -450.31 3.26 -5.88 -450.31 3.26 11.75 5 6.06 27.85 -35.14 6.06 -32.99 -55.21 梁 6 4.83 30.42 -50.34 4.83 -30.42 -50.34 7 6.06 32.99 -55.21 6.06 -27.85 -35.14 8 -325.42 -9.32 23.39 -325.42 -9.32 -12.98 9 -477.57 1.62 -3.46 -477.57 1.62 2.87 柱 10 -477.57 -1.62 3.46 -477.57 -1.62 -2.87 二层 11 -325.42 9.32 -23.39 -325.42 9.32 12.98 12 0.82 19.04 -30.58 0.82 -27.04 -39.58 梁 13 -4.71 14.11 -23.11 -4.71 -14.11 -23.11 14 0.82 27.04 -39.58 0.82 -19.04 -30.58 15 -292.27 -10.15 17.60 -292.27 -10.15 -15.87 16 -420.94 7.15 -13.60 -420.94 7.15 10.00 柱 17 -420.94 -7.15 13.60 -420.94 -7.15 -10.00 三层 18 -292.27 10.15 -17.60 -292.27 10.15 15.87 19 -1.07 18.97 -30.57 -1.07 -27.11 -40.07 梁 20 1.39 14.11 -22.78 1.39 -14.11 -22.78 21 -1.07 27.11 -40.07 -1.07 -18.97 -30.57 22 -259.19 -9.07 14.69 -259.19 -9.07 -15.24 23 -364.24 4.69 -7.29 -364.24 4.69 8.19 柱 24 -364.24 -4.69 7.29 -364.24 -4.69 -8.19 四层 25 -259.19 9.07 -14.69 -259.19 9.07 15.24 26 0.06 18.98 -30.55 0.06 -27.10 -39.96 梁 27 -0.58 14.11 -22.86 -0.58 -14.11 -22.86 28 0.06 27.10 -39.96 0.06 -18.98 -30.55 29 -226.10 -9.13 15.31 -226.10 -9.13 -14.83 30 -307.55 5.34 -8.91 -307.55 5.34 8.72 柱 五层 31 -307.55 -5.34 8.91 -307.55 -5.34 -8.72 32 -226.10 9.13 -15.31 -226.10 9.13 14.83 梁 33 0.86 18.99 -30.62 0.86 -27.09 -39.95
- 46 -

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柱 六层 梁

柱 七层 梁

柱 八层 梁

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

1.17 0.86 -193.00 -250.88 -250.88 -193.00 -3.70 -4.42 -3.70 -159.95 -194.15 -194.15 -159.95 14.65 17.76 14.65 -126.68 -137.64 -137.64 -126.68 -20.95 -18.30 -20.95

14.11 27.09 -10.00 5.04 -5.04 10.00 18.94 14.11 27.14 -6.30 5.76 -5.76 6.30 19.16 14.11 26.92 -20.95 2.65 -2.65 20.95 29.63 30.42 31.21

-22.85 -39.95 15.78 -8.39 8.39 -15.78 -30.35 -22.83 -40.11 13.14 -9.03 9.03 -13.14 -31.42 -22.92 -39.45 23.77 -6.55 6.55 -23.77 -45.37 -49.37 -51.56

1.17 0.86 -193.00 -250.88 -250.88 -193.00 -3.70 -4.42 -3.70 -159.95 -194.15 -194.15 -159.95 14.65 17.76 14.65 -126.68 -137.64 -137.64 -126.68 -20.95 -18.30 -20.95

-14.11 -18.99 -10.00 5.04 -5.04 10.00 -27.14 -14.11 -18.94 -6.30 5.76 -5.76 6.30 -26.92 -14.11 -19.16 -20.95 2.65 -2.65 20.95 -31.21 -30.42 -29.63

-22.85 -30.62 -17.21 8.24 -8.24 17.21 -40.11 -22.83 -30.35 -7.65 9.97 -9.97 7.65 -39.45 -22.92 -31.42 -45.37 2.19 -2.19 45.37 -51.56 -49.37 -45.37

表 3.6 活载作用下框架所有构件内力汇总表

注:上表中构件编号按结构力学构件编号方法,由下至上、由左至右、 先柱后梁依次编号。轴力压力为+,拉力为-。

四、风荷载作用下内力计算
荷载作用下的框架内力计算采用 D 值法。求得各柱的反弯点高度 y0h 和 杆端剪力 Vjk 后即可求出各杆端弯矩。计算步骤如下: (一)求各柱反弯点处的剪力值 第 i 层第 m 柱所分配的剪力为: V im ? 载计算表。 按上述公式列表计算各柱剪力为:
- 47 -

D im

?D

Vi , Vi ?

? W ,Wi 见风荷
i

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层号 8 7 6 5 4 3 2 1

总剪力 35.06 67.40 97.03 123.50 147.25 169.43 191.91 214.08

各层柱剪力分配计算表 D轴 E轴 6.21 11.32 11.94 21.76 17.19 31.32 21.88 39.87 26.09 47.53 30.02 54.69 33.30 62.65 47.92 59.12
表 3.7 各层柱剪力分配计算表

F轴 11.32 21.76 31.32 39.87 47.53 54.69 62.65 59.12

G轴 6.21 11.94 17.19 21.88 26.09 30.02 33.30 47.92

(二)求各柱反弯点高度 由于结构高度对称,故只需取结构一半进行计算。 框架的反弯点位置计算公式 y=y0+y1+y2+y3,式中 y0——标准反弯点高度比,是在各层等高、各跨相等、各层梁和柱线刚 度都不改变的情况下求得的反弯点高度比; y1——因上下层梁刚度比变化的修正值; y2——因上层高度变化的修正值; y3——因下层高度变化的修正值。 计算结果如下表所示: D 轴框架柱反弯点位置 层号 8 7 6 5 4 3 2 1 层号 8 7 h/m 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.9 5.4 h/m 3.3 3.3
i

y0

y1

y2

y3 0 0 0 0 0 -0.05 -0.07 0 y3 0 0

y 0.01 0.15 0.25 0.30 0.40 0.40 0.62 0.77 y 0.27 0.38

yh/m 0.03 0.50 0.83 0.99 1.32 1.32 2.42 4.16 yh/m 0.89 1.25

0.212 0.212 0.212 0.212 0.212 0.212 0.135 0.374

0.01 0 0 0.15 0 0 0.25 0 0 0.30 0 0 0.40 0 0 0.45 0 0 0.73 0 -0.04 0.82 0 -0.05 E 轴框架柱反弯点位置 y0 0.27 0.38 y1 0 0
- 48 -

i

y2 0 0

0.644 0.644

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6 5 4 3 2 1 层号 8 7 6 5 4 3 2 1 层号 8 7 6 5 4 3 2 1

3.3 3.3 3.3 3.3 3.9 5.4 h/m 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.9 5.4 h/m 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.9 5.4

0.644 0.644 0.644 0.644 0.405 1.121

0.43 0 0 0.45 0 0 0.45 0 0 0.45 0 0 0.55 0 0 0.64 0 -0.04 F 轴框架柱反弯点位置 y0 y1 y2

0 0 0 -0.03 -0.05 0 y3

0.43 0.45 0.45 0.42 0.50 0.60 y 0.35 0.40 0.45 0.45 0.45 0.50 0.45 0.54 y 0.36 0.41 0.46 0.46 0.46 0.50 0.45 0.55

1.42 1.49 1.49 1.39 1.95 3.24 yh/m 1.16 1.32 1.49 1.49 1.49 1.65 1.76 2.92 yh/m 1.19 1.35 1.52 1.52 1.52 1.65 1.76 2.97

i

1.076 1.076 1.076 1.076 1.076 1.076 0.675 1.868

0.35 0 0 0 0.40 0 0 0 0.45 0 0 0 0.45 0 0 0 0.45 0 0 0 0.50 0 0 0 0.50 0 0 -0.05 0.55 0 -0.01 0 G 轴框架柱反弯点位置 y0 0.36 0.41 0.46 0.46 0.46 0.50 0.50 0.55 y1 0 0 0 0 0 0 0 0 y2 0 0 0 0 0 0 0 0 y3 0 0 0 0 0 0 -0.05 0

i

1.288 1.288 1.288 1.288 1.288 1.288 0.81 2.242

表 3.8 各柱反弯点位置计算表

(三)求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩 框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算:
M c 上 ? V im ?1 ? y ? ? h M c 下 ? V im y ? h

中柱处的梁:

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M

b左 j

?

ib


左 右

ib ? ib ib
左 右

?M ?M

c 下 j?1

?M

c上 j

? ?

M

b右 j

?

ib ? ib



c 下 j?1

?M

c上 j

边柱处的梁:
M
b总 j

? M

c 下 j?1

?M

c上 j

计算结果如下表所示: 风荷载作用下 D 轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算 层 8 7 6 5 4 3 2 1
V im /kN

yh/ m

M

c上

/(kN.m)

M

c下

/(kN.m)

M

b总

/(kN.m)

6.21 11.94 17.19 21.88 26.09 30.02 33.30 47.92
V im /kN

0.03 20.30 0.21 20.30 0.50 33.50 5.91 33.70 0.83 42.55 14.18 48.47 0.99 50.55 21.66 64.73 1.32 51.66 34.44 73.32 1.32 59.44 39.63 93.88 2.42 49.36 80.53 88.99 4.16 59.43 199.36 139.96 风荷载作用下 E 轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算 yh/ m
M
c上

层 8 7 6 5 4 3 2 1

/(kN.m)

M

c下

/(kN.m)

M

b左

/(kN.m)

M

b右

/(kN.m)

11.32 21.76 31.32 39.87 47.53 54.69 62.65 59.12
V im /kN

0.89 27.26 10.08 13.63 1.25 44.52 27.28 27.30 1.42 58.92 44.45 43.10 1.49 72.36 59.20 58.40 1.49 86.27 70.59 72.74 1.39 104.68 75.80 87.63 1.95 122.17 122.17 98.99 3.24 127.69 191.53 124.93 风荷载作用下 F 轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算 yh/ m
M
c上

13.63 27.30 43.10 58.40 72.74 87.63 98.99 124.93
M /(kN.m)



/(kN.m)

M

c下

/(kN.m)

M

b左

/(kN.m)

b右

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8 7 6 5 4 3 2 1

11.32 21.76 31.32 39.87 47.53 54.69 62.65 59.12

1.16 24.28 13.07 12.14 1.32 43.08 28.72 28.08 1.49 56.85 46.51 42.78 1.49 72.36 59.20 59.43 1.49 86.27 70.59 72.74 1.65 90.24 90.24 80.41 1.76 134.39 109.95 112.32 2.92 146.84 172.38 128.40 风荷载作用下 G 轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算 yh/ m 1.19 1.35 1.52 1.52 1.52 1.65 1.76 2.97
M
c上

12.14 28.08 42.78 59.43 72.74 80.41 112.32 128.40

层 8 7 6 5 4 3 2 1

V im /kN

/(kN.m)

M

c下

/(kN.m)

M

b总

/(kN.m)

6.21 11.94 17.19 21.88 26.09 30.02 33.30 47.92

13.12 23.25 30.64 38.99 46.49 49.54 71.44 116.45

7.38 16.16 26.10 33.22 39.61 49.54 58.45 142.33

13.12 30.63 46.80 65.09 79.71 89.14 120.97 174.90

表 3.9 风荷载作用下框架柱剪力及柱端弯矩计算表

(四)求各柱的轴力和梁剪力 通过下表求各柱在风荷载作用下的轴力和梁端剪力。 梁端剪力/kN 柱轴力/kN D轴 E轴 F轴 DE EF FG 层 跨 跨 跨 VbDE-VbE VbEF-VbF NcD NcE NcF VbDE VbEF VbFG F G
8 7 6 5 4 3 -8.31 -11.9 4 -18.6 6 -23.6 2 -27.5 7 -34.0 6 -4.04 -7.77 -11.2 0 -14.2 5 -16.9 9 -19.5 5 0.22 -3.61 -3.73 -4.88 -6.41 -5.04 2.29 5.93 12.05 21.57 35.26 53.67 -4.27 -4.17 -7.47 -9.37 -10.58 -14.50
- 51 -

G轴 NcG
-2.29 -5.93 -12.05 -21.57 -35.26 -53.67

-0.11 -0.17 -0.30 -0.50 -0.81 -1.16

-4.26 -4.17 -7.47 -9.37 -10.58 -14.51

0.11 0.17 0.30 0.50 0.81 1.16

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2 1

-33.3 5 -28.2 2

-22.1 4 -24.7 1

-10.9 4 -21.1 9

77.00 117.3 9

-11.21 -3.52

-1.82 -10.3 3

-11.20 -3.52

1.82 10.3 3

-77.00 -117.3 9

表 3.10 风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力计算表

注:表中轴力压力为+,拉力为-。

第五节
一、软件介绍

配筋计算

配筋计算使用电算结果,将形成框架配筋图,指定层楼板配筋图等。

(1)钢筋砼框架、框排架、连续梁结构计算与施工图绘制软件(PK) PK 模块具有二维结构计算和钢筋混凝土梁柱施工图绘制两大功能: 模块 本身提供一个平面杆系的结构计算软件,适用于工业与民用建筑中各种规则 和复杂类型的框架结构、框排架结构、排架结构,剪力墙简化成的壁式框架 结构及连续梁,拱形结构,桁架等。规模在 30 层,20 跨以内。 在整个 PKPM 系统中,PK 承担了钢筋混凝土梁、柱施工图辅助设计的 工作。除接力 PK 二维计算结果,可完成钢筋混凝土框架、排架、连续梁的 施工图辅助设计外,还可接力多高层三维分析软件 TAT、SATWE、PMSAP 计算结果及砖混底框、框支梁计算结果,可为用户提供四种方式绘制梁、柱 施工图,包括梁柱整体画、梁柱分开画、梁柱钢筋平面图表示法和广东地区 梁表柱表施工图,绘制 100 层以下高层建筑的梁柱施工图。 PK 软件可处理梁柱正交或斜交、梁错层,抽梁抽柱,底层柱不等高,铰 接屋面梁等各种情况,可在任意位置设置挑梁、牛腿和次梁,可绘制十几种 截面形式的梁,可绘制折梁、加腋梁、变截面梁,矩型、工字梁、园型柱或 排架柱,柱箍筋形式多样。 按新规范要求作强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心、柱轴压比,柱体积配 箍率的计算与验算,还进行罕遇地震下薄弱层的弹塑性位移计算、竖向地震 力计算、框架梁裂缝宽度计算、梁挠度计算。 按新规范和构造手册自动完成构造钢筋的配置。 具有很强的自动选筋、层跨剖面归并、自动布图等功能,同时又给设计 人员提供多种方式干预选钢筋、布图、构造筋等施工图绘制结果。
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在中文菜单提示下,提供丰富的计算模型简图及结果图形,提供模板图 及钢筋材料表。 可与“PMCAD”软件联接,自动导荷并生成结构计算所需的平面杆系数 据文件。 程序最终可生成梁柱实配钢筋数据库,为后续的时程分析、概预算软件 等提供数据。 (二)结构平面计算机辅助设计软件(PMCAD) PMCAD 是整个结构 CAD 的核心,它建立的全楼结构模型是 PKPM 各 二维、三维结构计算软件的前处理部分,也是梁、柱、剪力墙、楼板等施工 图设计软件和基础 CAD 的必备接口软件。 PMCAD 也是建筑 CAD 与结构的必要接口。 用简便易学的人机交互方式输入各层平面布置及各层楼面的次梁、预制 板、洞口、错层、挑檐等信息和外加荷载信息,在人机交互过程中提供随时 中断、修改、拷贝复制、查询、继续操作等功能。 自动进行从楼板到次梁、 次梁到承重梁的荷载传导并自动计算结构自重, 自动计算人机交互方式输入的荷载,形成整栋建筑的荷载数据库,可由用户 随时查询修改任何一部位数据。 由此数据可自动给 PKPM 系列各结构计算软 件提供数据文件,也可为连续次梁和楼板计算提供数据。 绘制各种类型结构的结构平面图和楼板配筋图。包括柱、梁、墙、洞口 的平面布置、尺寸、偏轴、画出轴线及总尺寸线,画出预制板、次梁及楼板 开洞布置,计算现浇楼板内力与配筋并画出板配筋图。画砖混结构圈梁构造 柱节点大样图。 作砖混结构和底层框架上层砖房结构的抗震分析验算。 统计结构工程量,并以表格形式输出。

二、梁平法图
三层梁平法图由 PMCAD 计算并绘制。 配筋图详见附图集:结施 01。

三、柱平法图
三层柱平法图由 PMCAD 计算并绘制。 配筋图详见附图集:结施 02。
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四、楼板配筋图
三层楼板配筋图由 PMCAD 计算并绘制。 配筋图详见附图集:结施 03。

五、平面布置图
结构平面布置图由 PMCAD 计算并绘制。 三层结构平面布置图详见附图集:结施 04。 四层结构平面布置图详见附图集:结施 05。 七层结构平面布置图详见附图集:结施 06。 楼面结构平面布置图详见附图集:结施 07。

六、框架配筋图
选取计算框架(○轴上○轴—○轴)配筋图由 PK 计算并绘制。 9 D G 配筋图详见附图集:结施 08。

七、基础布置
基础布置图及基础大样图由 JCCAD 计算并绘制。 基础布置图详见附图集:结施 09。 柱下独立基础 J-1 和 J-2 大样图详见附图集:结施 10。

八、相关数据校核
由 PKPM 软件建模计算得出的结构内力、位移、裂缝、挠度等相关技术 数据,经检查,均符合规范要求。框架内力手算结果与机算结果相近,误差 不超过 10%。 相关参数详见附录。

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参考文献
[1] GB50009-2001 建筑结构荷载规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2002. [2] GB50010-2002 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 [S]. 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社,2002. [3] GB/T50105-2001 建筑结构制图标准[S]. 北京:中国计划出版社,2001. [4] 中国工程建设标准化委员会.CECS51:93 钢筋混凝土连续梁和框架考虑 内力重分布设计规程[S]. 北京:中国计划出版社,1993. [5] 丁大钧,等. 钢筋混凝土结构学[M]. 上海:上海科技出版社,1985. [6] JSJ3-2002,J186-2002. 高层建筑混凝土结构技术规范[S]. 北京:中国建筑 工业出版社,2002. [7] 沈浦生,梁兴文,等. 混凝土结构设计原理[M]. 2 版. 北京:高等教育出版 社,2005. [8] GB50068-2001 建筑结构可靠度设计统一标准[S]. 北京:中国建筑工业出 版社,2001. [9] 孙训方,方孝淑,陆耀洪编. 材料力学:上册[M]. 2 版. 北京:高等教育出版 社,1987. [10] 孙训方,方孝淑,陆耀洪编. 材料力学:下册[M]. 2 版. 北京:高等教育出版 社,1991. [11] 龙驭球,包世华,等. 结构力学:上册,下册[M]. 2 版. 北京:高等教育出版 社,1994,1996. [12] 龙 驭 球 , 包 世 华 , 等 . 结 构 力 学 教 程 (I),(II)[M]. 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社,2000,2001.
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[13] 原长庆. 高层建筑结构设计[M]. 哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,2000. [14] 赵西安. 高层建筑结构使用设计方法[M]. 3 版. 伤害:同济大学出版 社,1998. [15] 李宏男. 多层及高层建筑结构设计[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1998. [16] 杨 星. PKPM 结构软件从入门到精通 [M]. 北京: 中国建筑工业 出版 社,2008. [17] M.H. Faber, M.G. Stewart. Risk assessment for civil engineering facilities: critical overview and discussion[M]. Reliability Engineering and System Safety,2003

附录
附一、建筑结构的总信息
(一)总信息 结构材料信息: 混凝土容重 (kN/m3): 钢材容重 (kN/m3): 水平力的夹角 (Rad): 地下室层数: 竖向荷载计算信息: 风荷载计算信息: 地震力计算信息: 特殊荷载计算信息: 结构类别: 裙房层数: 转换层所在层号: 墙元细分最大控制长度(m) 墙元侧向节点信息: 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 采用的楼层刚度算法 (二)风荷载信息 修正后的基本风压 (kN/m2): 地面粗糙程度: 结构基本周期(秒): 体形变化分段数: 各段最高层号: 各段体形系数:
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钢砼结构 Gc=25.00 Gs=78.00 ARF=0.00 MBASE=0 按模拟施工加荷计算方式 计算 X,Y 两个方向的风荷载 计算 X,Y 两个方向的地震力 不计算 框架结构 MANNEX=0 MCHANGE=0 DMAX=2.00 内部节点 否 层间剪力比层间位移算法 WO=0.35 A类 T1=0.00 MPART=1 NSTi =8 USi=1.30

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(三)地震信息 振型组合方法(CQC 耦联;SRSS 非耦联) 计算振型数: 地震烈度: 场地类别: 设计地震分组: 特征周期: 多遇地震影响系数最大值: 罕遇地震影响系数最大值: 框架的抗震等级: 剪力墙的抗震等级: 活荷质量折减系数: 周期折减系数: 结构的阻尼比 (%): 是否考虑偶然偏心: 是否考虑双向地震扭转效应: 斜交抗侧力构件方向的附加地震数: (四)活荷载信息 考虑活荷不利布置的层数: 柱、墙活荷载是否折减: 传到基础的活荷载是否折减: 计算截面以上的层数 1 2---3 4---5 6---8 9---20 > 20 (五)调整信息 中梁刚度增大系数: 梁端弯矩调幅系数: 梁设计弯矩增大系数: 连梁刚度折减系数: 梁扭矩折减系数: 全楼地震力放大系数: 0.2Qo 调整起始层号: 0.2Qo 调整终止层号: 顶塔楼内力放大起算层号: 顶塔楼内力放大:
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CQC NMODE=15 NAF=6.00 KD=1 一组 TG=0.25 Rmax1=0.04 Rmax2=0.50 NF=3 NW=3 RMC=0.50 TC=1.00 DAMP=5.00 否 否 0 从第 1 到 6 层 不折算 折算 折减系数 1.00 0.85 0.70 0.65 0.60 0.55 BK=1.00 BT=0.85 BM=1.00 BLZ=0.70 TB=0.40 RSF=1.00 KQ1=0 KQ2=0 NTL=0 RTL=1.00

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九度结构及一级框架梁柱超配筋系数: 是否按抗震规范 5.2.5 调整楼层地震力: 是否调整与框支柱相连的梁内力: 剪力墙加强区起算层号: 强制指定的薄弱层个数: (六)配筋信息 梁主筋强度 (N/mm2): 柱主筋强度 (N/mm2): 墙主筋强度 (N/mm2): 梁箍筋强度 (N/mm2): 柱箍筋强度 (N/mm2): 墙分布筋强度 (N/mm2): 梁箍筋最大间距 (mm): 柱箍筋最大间距 (mm): 墙水平分布筋最大间距 (mm): 墙竖向筋分布最小配筋率 (%): (七)设计信息 结构重要性系数: 柱计算长度计算原则: 梁柱重叠部分简化: 是否考虑 P-Delt 效应: 柱配筋计算原则: 钢构件截面净毛面积比: 梁保护层厚度 (mm): 柱保护层厚度 (mm): 是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: (八)荷载组合信息 恒载分项系数: 活载分项系数: 风荷载分项系数: 水平地震力分项系数: 竖向地震力分项系数: 特殊荷载分项系数: 活荷载的组合系数: 风荷载的组合系数: 活荷载的重力荷载代表值系数: (八)剪力墙底部加强区信息 剪力墙底部加强区层数: 剪力墙底部加强区高度(m):
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CPCOEF91=1.15 IAUTO525=1 IREGU_KZZB=0 LEV_JLQJQ=1 NWEAK=0 IB=300 IC=300 IW=210 JB=210 JC=210 JWH=210 SB=100.00 SC=100.00 SWH=200.00 RWV=0.30 RWO=1.00 有侧移 不作为刚域 否 按单偏压计算 RN=0.85 BCB=30.00 ACA=30.00 否 CDEAD=1.20 CLIVE=1.40 CWIND=1.40 CEA_H=1.30 CEA_V=0.50 CSPY=0.00 CD_L=0.70 CD_W=0.60 CEA_L=0.50 IWF=2 Z_STRENGTHEN=7.80

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(九)各层的质量、质心坐标信息 质心 质心 质心 恒载质量 活载质量 层号 塔号 X(m) Y(m) Z(m) (t) (t) 8 1 48.830 -3.002 27.600 460.8 60.9 7 1 46.305 -5.395 24.300 777.6 80.8 6 1 45.926 -5.704 21.000 807.9 80.8 5 1 38.511 -13.299 17.700 1205.1 134.3 4 1 36.992 -14.679 14.400 1381.9 136.8 3 1 36.996 -14.678 11.100 1374.4 134.3 2 1 36.981 -14.703 7.800 1459.7 134.3 1 1 37.040 -14.654 3.900 1459.3 134.3 活载产生的总质量 (t): 896.391 恒载产生的总质量 (t): 8926.675 结构的总质量 (t): 9823.066 恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载 结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量 活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg) (十)各层构件数量、构件材料和层高 梁数(混凝 柱数(混凝 墙数(混凝 累计高度 层号 塔号 层高(m) 土) 土) 土) (m) 1 1 158(30) 42(30) 14(30) 3.900 3.900 2 1 158(30) 42(30) 14(30) 3.900 7.800 3 1 158(30) 42(30) 14(30) 3.300 11.100 4 1 158(30) 42(30) 14(30) 3.300 14.400 5 1 115(30) 42(30) 14(30) 3.300 17.700 6 1 90(30) 29(30) 7(30) 3.300 21.000 7 1 90(30) 28(30) 7(30) 3.300 24.300 8 1 30(30) 19(30) 7(30) 3.300 27.600 (十一)风荷载信息 倾覆弯矩 风荷载 剪力 倾覆弯矩 层号 塔号 风荷载 X 剪力 X X Y Y Y 8 1 61.82 61.8 204.0 61.82 61.8 204.0 7 1 79.94 141.8 671.8 79.94 141.8 671.8 6 1 77.19 219.0 1394.3 77.19 219.0 1394.3 5 1 111.13 330.1 2483.6 111.13 330.1 2483.6 4 1 105.77 435.9 3921.9 105.77 435.9 3921.9 3 1 99.36 535.2 5688.1 99.36 535.2 5688.1 2 1 107.89 643.1 8196.2 107.89 643.1 8196.2 1 1 97.16 740.3 11083.2 97.16 740.3 11083.2
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附二、SATWE 位移输出文件
所有位移的单位为毫米 Floor:层号 Tower:塔号 Jmax:最大位移对应的节点号 JmaxD:最大层间位移对应的节点号 Max-(Z):节点的最大竖向位移 H:层高 Max-(X),Max-(Y):X,Y 方向的节点最大位移 Ave-(X),Ave-(Y):X,Y 方向的层平均位移 Max-Dx ,Max-Dy:X,Y 方向的最大层间位移 Ave-Dx ,Ave-Dy:X,Y 方向的平均层间位移 Ratio-(X),Ratio-(Y) :最大位移与层平均位移的比值 Ratio-Dx,Ratio-Dy:最大层间位移与平均层间位移的比值 Max-Dx/h,Max-Dy/h:X,Y 方向的最大层间位移角 X-Disp,Y-Disp,Z-Disp:节点 X,Y,Z 方向的位移 (一)工况 1:X 方向地震力作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx 8 1 689 3.16 2.75 1.15 689 0.42 0.40 1.05 7 1 636 2.76 2.36 1.17 625 0.56 0.48 1.18 6 1 574 2.33 1.95 1.20 563 0.55 0.48 1.13 5 1 512 1.90 1.52 1.25 512 0.46 0.36 1.29 4 1 430 1.46 1.17 1.25 430 0.44 0.35 1.26 3 1 323 1.04 0.83 1.25 323 0.41 0.33 1.25 2 1 216 0.64 0.51 1.25 216 0.41 0.33 1.25 1 1 109 0.24 0.19 1.26 109 0.24 0.19 1.26 X 方向最大值层间位移角:1/5903。 (二)工况 2:Y 方向地震力作用下的楼层最大位移
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h Max-Dx/h 3300 1/7795 3300 1/5903 3300 1/6024 3300 1/7142 3300 1/7456 3300 1/8139 3900 1/9571 3900 1/9999

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Jmax Max-(Y) Ave-(Y) JmaxD Max-Dy Ave-Dy 8 1 708 4.34 3.66 708 0.56 0.51 7 1 680 3.83 3.06 680 0.65 0.54 6 1 618 3.23 2.58 618 0.67 0.55 5 1 556 2.61 2.00 556 0.63 0.48 4 1 474 2.01 1.55 474 0.61 0.47 3 1 367 1.42 1.10 367 0.56 0.44 2 1 260 0.87 0.68 260 0.56 0.44 1 1 153 0.31 0.24 153 0.31 0.24 Y 方向最大值层间位移角:1/4919。 (三)工况 3:X 方向风荷载作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) JmaxD Max-Dx Ave-Dx 8 1 689 1.68 1.56 690 0.20 0.20 7 1 636 1.48 1.32 625 0.22 0.22 6 1 574 1.27 1.11 563 0.23 0.23 5 1 512 1.06 0.80 512 0.25 0.18 4 1 430 0.81 0.62 430 0.24 0.18 3 1 323 0.57 0.44 323 0.22 0.17 2 1 216 0.35 0.27 216 0.22 0.17 1 1 109 0.13 0.10 109 0.13 0.10 X 方向最大值层间位移角:1/9999。
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Floor

Tower

Ratio-(Y) h Ratio-Dy Max-Dy/h 1.18 3300 1.09 1/5944 1.25 3300 1.19 1/5085 1.25 3300 1.22 1/4919 1.30 3300 1.32 1/5270 1.29 3300 1.30 1/5437 1.29 3300 1.29 1/5860 1.28 3900 1.28 1/6948 1.27 3900 1.27 1/9999

Ratio-(X) h Ratio-Dx Max-Dx/h 1.07 3300 1.01 1/9999 1.12 3300 1.02 1/9999 1.15 3300 1.03 1/9999 1.32 3300 1.38 1/9999 1.31 3300 1.35 1/9999 1.29 3300 1.32 1/9999 1.28 3900 1.29 1/9999 1.25 3900 1.25 1/9999

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(四)工况 4:Y 方向风荷载作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h 8 1 708 2.51 2.33 1.08 3300 708 0.28 0.27 1.04 1/9999 7 1 680 2.24 2.01 1.11 3300 680 0.32 0.28 1.12 1/9999 6 1 618 1.92 1.73 1.11 3300 618 0.34 0.31 1.11 1/9651 5 1 556 1.58 1.34 1.17 3300 556 0.35 0.29 1.21 1/9395 4 1 474 1.22 1.05 1.17 3300 474 0.35 0.30 1.19 1/9309 3 1 367 0.87 0.75 1.16 3300 367 0.34 0.29 1.17 1/9755 2 1 260 0.53 0.46 1.15 3900 260 0.34 0.30 1.16 1/9999 1 1 153 0.19 0.16 1.15 3900 153 0.19 0.16 1.15 1/9999 Y 方向最大值层间位移角:1/9309。 (五)工况 5:竖向恒载作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(Z) 8 1 705 -0.83 7 1 661 -7.74 6 1 599 -8.47 5 1 537 -8.76 4 1 455 -8.68 3 1 348 -8.41 2 1 241 -7.86 1 1 134 -8.78 (六)工况 6:竖向活载作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(Z) 8 1 703 -1.03 7 1 661 -2.27 6 1 599 -2.28 5 1 537 -2.18 4 1 455 -2.03 3 1 348 -1.88 2 1 173 -1.70
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1

1

134

-1.87

致谢
首先,我要感谢伟大的祖国太平盛世,让我们莘莘学子能够安心校园, 努力吸取知识的营养。 其次,我要感谢广西大学,让我在环境优美、学术严谨、校风淳朴、充 满活力的大学校园里学习生活五年,即将顺利完成学业,人生观和世界观得 到升华。在这里我要深深的感谢学院杨绿峰院长、邓志恒院长、王良才教授 等为学院的发展建设呕心沥血,为我们提供了良好的学习环境和毕业设计条 件,谨向学院的各位老师表示诚挚的谢意。在毕业设计在选题及设计中,我 有幸得到林启富老师和林娟老师的悉心指导,两位老师经常了解我的设计进 程, 悉心为我指点迷津, 帮助我开拓思路。 在短暂而充实的毕业设计过程中, 两位老师一丝不苟的工作作风, 严谨求实的学术态度, 求真务实的敬业精神, 深深地感染和影响我,让我受益终生。我能够顺利完成毕业设计与两位老师 的关爱是分不开的,谢谢两位老师。另外我还要特别感谢韦熙强教授的培养 教育,他除了在专业课程上细心教导我,在生活上关心照顾我,还教会我如 何做人,在此,我要向韦熙强老师深深地鞠上一躬。 毕业设计是对学习成果的一个检验过程,也是一个知识深化的过程,我 们毕业设计课题组的各位同学正是在这样的氛围下互相学习、互相帮助,取 长补短,精诚合作,顺利完成毕业设计的。在此我也向小组成员廖一、农力 等表示感谢,大家合作愉快,友谊长存。同时我还要感谢研究生学院的张二 毛师兄和孙振州师兄,他们留给我许多的宝贵资料,从他们的毕业设计里, 我学到了很多知识,并激发了我的设计灵感,为我能够如期完成课题设计给 予了很大的帮助。同时要感谢徐蓉蓉学妹在专业知识和生活上给予我的帮助 和关心。 最后,怀着一颗感恩之心,我要向我的父亲、母亲致以深深的谢意,感 谢他们24年的养育之恩,毕业工作后,我要胸怀大志,与时俱进,努力学习, 勤奋工作,创造优异的成绩让父亲、母亲骄傲自豪,为母校增光添彩。 由于时间紧迫,毕业设计中难免有不足,敬请老师同学不吝指正。
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