【毕业设计】某医院综合大楼设计毕业设计

基础方案根据高层建筑混凝土结构技术规程第条规定，本结构可使用的基础类型有筏型基础桩基础和复合基础。

考虑到工程的用途及结构特点，本工程采用桩基础。

结构布置柱网本结构柱网间距如下横向纵向变形缝本结构平面较简单，结构高度与主体高度相差不大，故不必采用沉降缝和抗震缝。

长宽比本结构，根据高层建筑混凝土结构技术规程第条规定，本结构满足长宽比的要求，不需要设伸缩缝。

剪力墙布置本结构剪力墙间距且，根据高层建筑混凝土结构技术规程第条规定，本结构剪力墙布置满足要求。

结构构件截面尺寸的确定框架梁根据高层建筑混凝土结构技术规程第条规定，框架结构的主梁截面高度按确定，为主梁计算跨度，梁净跨与截面高度之比不宜小于，梁的截面宽度不宜小于，梁截面的高宽比不宜大于。

横向框架梁，取，取纵向框架梁，取，取综上，取，。

次梁轴间，纵向布置，取，取轴间，横向布置，取，取综上，取，。

框架柱根据高层建筑混凝土结构技术规程第条规定，为了防止脆性破坏抗震等级为二级的框架轴压比的限值是。

即根据混凝土结构设计规范第条，混凝土的轴心抗压强度设计值。

由经验公式估算轴力式中分项系数，取单位面积重量，取柱承载面积，取最大截面以上楼层数二级抗震设计角柱取为，其余情况取由于水平力使轴力增大系数，取所以，初选柱截面为，考虑到轴力随层高减小，在层，采用柱截面为，以节省材料，此时，满足轴压比的要求。

板根据混凝土规范，对于民用建筑楼板，其最小厚度为。

而且，根据经验可知为了使单向板具有定的刚度，其厚度应不小于板跨度的连续板简支板或者悬臂板。

为了使双向板具有定的刚度，其厚度应不小于板跨度的连续板简支板。

故而单向板双向板综上，取。

剪力墙根据高层建筑混凝土结构技术规程第条规定，剪力墙厚度不应小于层高的，且不能小于。

所以，取。

框架剪力墙结构电算设计步骤开始图框架剪力墙结构电算设计步骤结构分层重力荷载单位荷载屋面板恒载厚铺地瓷砖素水泥面厚水泥砂浆厚高聚物改性沥青卷材防水层厚水泥砂浆找平层厚水泥蛭石板保温层厚水泥砂浆厚结构层厚板底抹灰吊顶初步选定梁柱剪力墙截面尺寸及强度等交互式数据输入输入次梁楼板输入荷载信息接生成数据结构分析与内力计算配筋计算是否满足轴压比配筋分析结构图形和文本显示是出图结束否形成文件交互式输入与数检排架结构计算屋面自重标准值活载根据建筑结构荷载规范第条，上人屋面均布活荷载标准值为。

雪荷载根据建筑结构荷载规范中全国基本雪压分布图显示山东省潍坊地区基本雪压为，又根据建筑结构荷载规范第条规定屋面积雪分布系数为，所以雪荷载标准值为。

楼面板恒载厚铺水磨石楼面撒素水泥面厚干硬性水泥砂浆结合层厚水泥砂浆找平层厚现浇钢筋混凝土楼板厚板底抹灰吊顶楼板自重标准值。

活载根据建筑结构荷载规范第条规定，医院病房医院门诊室活荷载标准值为，厕所为，医院楼道为。

墙自重外墙内墙隔墙剪力墙各标准层梁上恒荷载第标准层自然层第层，层高，混凝土，柱截面横向框架梁边中纵向框架梁边中次梁第二标准层自然层层，层高，混凝土，柱截面横向框架梁边中纵向框架梁边中次梁第三标准层自然层层，层高，混凝土，柱截面横向框架梁边中纵向框架梁边中次梁第式中已推导出。

这时，必须要计算出来。

通常当考虑到强度作用函数时，内力矢量是与内力作用唯有关的变量，而且可以表示为，这里变换矩阵常数。

因此，可以得到其中表示构件在球坐标中的点位移矢量，而且可以表示为从对确定性计算方法知识的认识，和之间的关系可以表示为其中其中，为两点的旋度和为构件在不同球坐标中的位移为构件的原长。

结合式，与位移相关的内力偏导数可以表示为其中其中为构件变形后的长度，可以用来计算。

其他的变量如前。

从而，式这时就能计算出来了。

在式中，假设外荷载不会因结构的反应而改变因为与相关的显性关系的随机变量已计算出来，就可以容易的得到了。

而且可以通过对式的修正得到其中，并且因为和不是基本变量的函数，所以与相关的可以表示为其中作为梁柱构件而表示为其中由正常使用和强度作用标准得到的和使用有限元法利用替代式的后半部分是有关联的。

因此，式的另外部分能得出在式中需要用来计算性能函数梯度的已知量。

为了考虑剪力墙的存作用，式中与和ν相关的内力偏导数必须要计算出来。

经推导得到其中和ν分别表示弹性模量和剪力墙的泊松比，其它偏导数可以表示为其中式和中的变量和参数均在式至中定义过。

极限状态的梯度现在可以用来描述框架剪力墙结构体系了。

因此，可靠性指标和失效概率可以通过式至的分析得到。

算例为了研究剪力墙系统对于结构体系的整体可靠性所起到的作用，在本次研究中我们将以个不带剪力墙系统的框架结构和个带剪力墙系统的框架结构为研究对象，对比他们的实验结果。

在这两种结构上施加的荷载全部是静力荷载。

在评定这两种带剪力墙和不带剪力墙的框架结构体系的可靠性时都采用建议的计算方法。

这种计算方法的精确度经过了蒙特卡罗模拟法的验证。

无剪力墙框架的可靠性分析首先我们考虑个双跨双层的框架，见图图由图去掉剪力墙得来。

此框架采用级钢。

结构的横断面规格和材料性质等在结构可靠性分析时所必须用到的结构特征都统计在表中。

分别在框架结构上施加恒载，活载和水平荷载。

这些荷载的统计资料在表中也已给出。

在承载力极限状态下的测试中，对于位于节点的最接近临界状态的梁和位于节点的最接近临界状态的柱的可靠性的评定使用在和中建议的计算方法。

在正常使用极限状态下的测试中，对顶层在节点处的水平位移和位于节点处的横梁跨中的竖向挠度需要检查。

在中规定了对于框架结构顶层的水平位移最多不能够超过，是框架的高度。

因此在本例子中等于。

类似地，规定框架横梁跨中的竖向挠度在未考虑折减的活载作用下最多不能超过，是横梁的跨度。

在本例子中，就等于。

在评定不同节点处的相应的可靠性指数和结构破坏的可能性时考虑了在表中列出的所有的随机变量。

在表中列出了可靠性分析的结果。

对于不带剪力墙的框架结构体系，框架梁的破坏的可能性为，这个数据是在做了万次模拟实验后得出来的。

而由于水平位移过大而导致的结构破坏的可能性为零，考虑到超大型计算机的实际应用特点，为得出这个数据做了十万次模拟实验。

通过蒙特卡罗模拟法得出的实验结果列在表中。

当得出的结构破坏机率比较大时，对于这两种极限状态的分析结果非常接近。

然而，当得出的结构破坏机率相对小时，两种实验结果的差别就比较明显了，从结果中可以看出建议的计算方法可以应用于估计复杂结构体系的可靠性。

结构框架中的横梁和柱的可靠性指数般都可以满足结构的承载力极限状态。

关于结构横梁的竖向挠度的可靠性也可以满足结构的承载力极限状态。

然而，框架结构在水平荷载的作用下的弯曲程度相当严重。

框架结构的结构破坏机率的主要因素就是由于节点处的水平位移太大而引起的。

因此，在这种情况下框架结构就必须在水平方向做强化处理，否则是不可接受的，而此时对结构起控制作用的极限状态时正常使用极限状态。

表三基本的随机变量项目变量额定值额定系数变异系数分布注释框架对数常态对数常态梁截面对数常态对数常态对数常态柱截面对数常态对数常态对数常态剪力墙对数常态ν对数常态荷载对数常态类型Ⅰ类型Ⅰ注梁，柱。

表四有剪力墙框架和无剪力墙框架的实验结果执行标准位置蒙特卡罗模拟法无剪力墙的框架承载力标准节点节点正常使用标准节点节点有剪力墙的框架承载力标准节点正常使用标准节点注安全指数，结构破坏几率有剪力墙的结构框架体系的可靠性分析将图中的框架结构用剪力墙系统加强后就变成了图中的结构体系。

对于剪力墙系统，我们要考虑两种与剪力墙相关的附加变量，和，在表中已经给出这两种变量的统计信息。

我们假定本结构是由五个在每个楼层平面都采用刚接的相同的框架组成，并且只有本建筑中心的框架带有剪力墙系统。

虽然剪力墙的结构层厚度设定为，但是考虑到此结构共包括五个相同的框架再加上每层楼板的刚性效应，因此本例中剪力墙最后分到每榀框架的实际有效厚度假定为。

在这个框剪联合系统上将要施加三种静力荷载，在表中也已给出。

在每个剪力墙上的横向张拉应力超出了混凝土的规定抗拉强度之后，剪力墙系统的刚度就被削弱，减少到了初始刚度的。

在计算此框剪联合系统的结构破坏可能性时采用了建议的计算方法。

在承载力极限状态下的测试中，需要测试的是框架柱的结构破坏指数，在本例中以图和图中节点为代表。

在正常使用极限状态下的测试中，需要测试此联合系统的顶部在图和图的节点处的水平位移所导致的结构破坏指数。

本次测试的结果记录在表中。

同上文样，在承载力极限状态下的测试中共做了万次实验，在正常使用极限状态下的测试中共做了十万次实验。

对于这两种极限状态的测试，由建议的计算方法和通过蒙特卡罗模拟法得出的结构的可靠性指数实验结果基本相同。

因此通过本次实验结果可明显得出如下结论建议的计算方法可以应用于对框架剪力墙联合结构体系在静力载荷作用下的结构破坏可能性的分析当中。

剪力墙系统的使用并没有对框架柱的可靠性产生任何影响。

然而，由于剪力墙的作用使得框架结构顶部的水平位移显著地减小了，从而使得这种联合体系在正常使用极限状态下的结构破坏机率几乎减小到零。

这才是剪力墙系统的作用所在。

对于这种联合结构体系，起控制作用的极限状态从正常使用极限状态变成了承载力极限状态。

这个简单的例子清晰的证明了剪力墙系统在结构承受水平荷载时是相当有益的。

同时它也证明了建议的计算方法可以应用于在静力载荷作用下的复杂结构体系的结构可靠性分析当中，从而扩展了结构可靠性计算方法的选用范围。

总结本次研究成功的开发出了个具有足够精确度的高效的计算方法用以评定钢框架和钢筋混凝土剪力墙联合结构体系的可靠性。

在本算法当中钢框架采用框架梁柱单元来表示，钢筋混凝土剪力墙采用平板单元来表示。

本文中还建议大家使用个随机的立足于有限单元法的研究方法，包括结构可靠性分析方法级可靠度结构的分析步骤和有限单元法。

无论是带剪力墙系统的框架结构体系还是个不带剪力墙系统的框架结构体系，在评定他们的结构可靠性时都需要同时考虑对结构承载力极限和满足正常使用功能的要求。

本文中得出的结果都经过蒙特卡罗模拟法的验证。

本文中建议的基于有限单元法的随机计算方法对于分析个框架剪力墙联合结构体系在