钢筋混凝土结构为主多层建筑结构毕业设计

'钢筋混凝土结构为主多层建筑结构毕业设计目录1、结构设计81.1结构布置及计算简图的确定81.1.1选择承重方案81.1.2梁、柱截面尺寸估算81.2.3结构计算简图92、荷载计算112.1屋面及楼面的永久荷载标准值112.2屋面及楼面可变荷载标准值112.3梁、柱、墙重力荷载计算112.3.1梁自重计算2.3.2柱自重计算2.4计算重力荷载代表值132.4.1第5层的重力荷载代表值：2.4.22～4层的重力荷载代表值2.4.3一层的重力荷载代表值：3、横向框架侧移刚度计算153.1计算梁、柱的线刚度153.2计算柱的侧移刚度1573 4、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算174.1横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算。174.1.1横向自振周期的计算4.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算4.1.3水平地震作用下的位移验算4.1.4水平地震作用下框架内力计算4.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算254.2.1风荷载标准值4.2.2风荷载作用下的水平位移验算4.2.3风荷载作用下框架结构内力计算5、竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算315.1计算单元315.2荷载计算325.2.1恒载计算5.2.2活荷载计算：5.3内力计算355.3.1、计算分配系数。5.3.2用弯矩二次分配法来计算恒载作用下的梁端、柱端弯矩。5.3.3计算恒载和活载作用下梁端剪力和柱轴力。6框架内力组合496.1结构抗震等级496.2框架梁内力组合496.3、框架柱内力组合5073 7、配筋计算517.1框架梁和柱的截面计算517.1.1柱的配筋计算7.1.2梁的配筋计算7.2板的配筋计算657.2.1荷载和内力计算7.2.2配筋设计8基础设计708.1基础梁截面尺寸的选取708.2荷载选用708.3基础截面计算708.4地基承载力及基础冲切验算718.5基础底板配筋计算73参考文献7673 1、结构设计1.1结构布置及计算简图的确定根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，墙体采用加气混凝土砌块做隔墙，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。1.1.1选择承重方案该建筑为综合楼，房间布局较为整齐规则，且不需要考虑太大空间布置，所以采用横向框架承重方案，四柱三跨不等跨的形式。柱网布置形式详见建筑平面图。1.1.2梁、柱截面尺寸估算纵梁：,取,取横梁：，取取次梁：取取各层梁截面尺寸及混凝土强度等级如下表，73 表1-2-1梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁b×h纵梁次梁1～7C30300600300600300600柱截面尺寸估算该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值为[]=0.9,各层重力荷载代表值近似取15kN/m2，中柱的负荷面积为4.27.7=32.34m2，可得一层柱截面面积为:取柱子截面为正方形，柱截面尺寸为586mm586mm根据上述结果，并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：1～7层600mm600mm基础选用柱下独立基础，基础顶面距室外地面为500mm。1.2.3结构计算简图框架结构计算简图，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板顶，2～7层高度即为层高，取4.8m；底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即h1＝4.8+0.45+0.5＝5.75m。见下图:73 2-1-1结构计算简图73 2、荷载计算2.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(不上人)屋面采用钢筋混凝土屋面板。除结构层外，自重为2.3kN/m2屋面结构层自重：0.125=2.5kN/m2合计4.8kN/m2天棚7厚1：1：4水泥石灰砂浆0.14kN/m25厚1：0.5：3水泥石灰砂浆0.1kN/m2合计0.24kN/m21～6层楼面除结构层外，自重为1.2kN/m2结构层自重：0.125=2.5kN/m2合计3.7kN/m22.2屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值0.50kN/m2楼面活荷载标准值2.0kN/m2走廊活荷载标准值2.5kN/m2屋面雪荷载标准值Sk=μrs0=1.00.35=0.35kN/m2屋面风荷载标准值式中：μr为屋面积雪分布系数，取μr＝1.02.3梁、柱、墙重力荷载计算查规范得以下自重，外墙面为面砖墙面自重：0.5kN/m2混凝土空心小砌块11.8kN/m22.3.1梁自重计算b×h=300mm×600mm梁自重：25×0.3×(0.6-0.12)＝3.6kN/m73 抹粉层：10厚混合砂浆：0.21kN/m合计3.81kN/m2.3.2柱自重计算b×h=600mm×600mm柱自重：0.6×0.6×25＝9kN/m贴面及粉刷：(0.6×4-0.2×2)×0.02×17=0.68kN/m合计9.68kN/m女儿墙自重(含贴面和粉刷)：0.90.02217＋0.2150.9＝3.312kN/m2.3.3隔墙自重标准层：内隔墙：4.80.27.5＝7.2kN/m水泥石灰砂浆0.65kN/m合计：7.85kN/m底层：内隔墙：5.750.27.5＝7.2kN/m水泥石灰砂浆1.224kN/m合计：8.424kN/m2.3.4外墙自重标准层：外墙4.80.27.5＝7.85kN/m水泥砂浆外墙面：4.80.01520＝0.27kN/m水泥石灰砂浆0.33kN/m合计：9.62kN/m底层：外墙5.750.27.5＝8.6kN/m73 水泥砂浆外墙面：1.44kN/m水泥石灰砂浆0.33kN/m合计：10.32kN/m2.4计算重力荷载代表值2.4.1第7层的重力荷载代表值：屋面恒载：(212+3.4)4.22.3＝264.68kN女儿墙：3.3124.22＝27.82kN纵横梁自重：8×4.2×3.81+(212+3.4)3.812＝336.804kN半层柱自重：9.68×4.8×4×0.5＝92.928kN半层墙自重：2×4.2×1.95+(212+3.4)22＝125.98kN屋面雪载：(122+3.4)4.20.35=40.28kN恒载+0.5雪载：264.68+27.82+336.804+92.928+125.98+0.540.28＝968.352kN2.4.22～6层的重力荷载代表值楼面恒载：(122+3)4.21.2＝138.096kN上`下半层墙重：125.98+125.98=251.96kN纵横梁自重：336.804kN上半层柱+下半层柱：92.928+92.928＝185.856kN楼面活荷载：4.2(1222+3.42.5)＝237.3kN恒载+0.5活载：138.096+251.96+336.804+185.856+0.5×237.3＝1031.366kN2.4.3一层的重力荷载代表值：楼面恒载：138.096kN下半层墙自重：(a)外纵墙:0.5×2×4.2×7.8=32.76kN(b)内纵墙:0.5×2×4.2×8.424=70.762kN(c)横墙：0.5×(3.4+12×2)×2×8.424=230.818kN73 纵横梁自重：336.804kN上半层墙自重：125.98kN上半层柱自重+下半层柱自重：0.5×9.68×4.55×4)=88.09kN楼面活荷载：237.3kN恒载+0.5×楼面活载：138.096+32.76+70.762+230.818+336.804+125.98+88.09+237.3/2=1376.768kN则一榀框架总重力荷载代表值为：（n=7）73 3、横向框架侧移刚度计算3.1计算梁、柱的线刚度梁线刚度计算梁柱混凝土标号均为，。在框架结构中，现浇楼面或预制楼板但只有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取，对中框架梁取。表3-1-1横梁线刚度计算表类别Ec/(N/mm2)bh/mmmmI0/mm4/mmECI0//Nmm2ECI0/Nmm边横梁3.01043006005.4109120001.3510102.701010走道梁3.01043006005.410934004.7610109.521010柱线刚度计算表3-1-2柱线刚度Ic计算表层次/mmEc/(N/mm2)bh/mmmmIc/mm4ECIc//Nmm157503.010460060010.81095.6310102～748003.010460060010.81096.7510103.2计算柱的侧移刚度柱的侧移刚度D计算公式：其中为柱侧移刚度修正系数，为梁柱线刚度比，不同情况下，、取值不同。对于一般层：对于底层：73 表3-2-1横向框架柱侧移刚度D计算表层次层高(m)柱根数N/mm2-74.8边柱20.40.175976.5645703.12中柱21.810.481687515.75边柱20.480.3958071.4442275.7中柱22.170.6413066.41，该框架为规则框架。图3-2-1框架计算简图73 4、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算。4.1.1横向自振周期的计算运用顶点位移法来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本自振周期可按下式来计算：式中，——计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移；——结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7；表4-1-1结构顶点的假想位移计算层次7968.352968.35245703.1221.18643.5161031.3661999.71845703.1243．75621.8851031.3663031.08445703.1266.32578．1341031.3664062.4545703.1288.98511.8131031.3665093.81645703.12111．45422.9221031.3666125.18245703.12134.02311.4711376.7687501.9542275.7177.45177.45由上表计算基本周期，4.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算该建筑结构高度远小于40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切为主，因此用底部剪力法来计算水平地震作用。首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力。式中，——相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；73 ——结构等效总重力荷载，多质点取总重力荷载代表值的85％；徐州地区特征分区为一区，又场地类别为Ⅱ类，查规范得特征周期查表得，水平地震影响系数最大值由水平地震影响系数曲线来计算，式中，——衰减系数，＝0.05时，取=0.9；因为所以需要考虑顶部附加水平地震作用。查表得：则故作用在结构各楼层上的水平地震作用为：式子：、分别为集中于质点i、j的荷载代表值，、为质点i、j的计算高度，各楼层的地震剪力按计算73 表4-1-2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次734.55968.35233456.56254.4654.56629.751031.36630683.13949.94104.4524.951031.36625526.30941.88146.28420.151031.36620782.02533.83180.11315.381031.36615862.40925.82205.93210.551031.36610880.91117.71223.6415.751376.7687916.41612.89236.53145314.043各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图图4-1-1横向水平地震作用及层间地震剪力4.1.3水平地震作用下的位移验算用D值法来验算框架第层的层间剪力、层间位移及结构顶点位移分别按下式来计算：73 计算过程见下表，表中计算了各层的层间弹性位移角。表4-1-3横向水平地震作用下的位移验算层次754.4645703.121.1925.648001/40336104.445703.122．2824.4148001/21055146.2845703.123.222.1348001/15004180.1145703.123.9418.9348001/12183205.9345703.124.5114.9948001/10642223.6445703.124.8910.4848001/9811236.5342275.75.595.5957501/1028由表中可以看到，最大层间弹性位移角发生在第一层，1/981<1/550,满足要求。4.1.4水平地震作用下框架内力计算将层间剪力分配到该层的各个柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反弯点高度来求柱上、下端的弯矩。柱端剪力按下式来计算：柱上、下端弯矩、按下式来计算式中：—i层j柱的侧移刚度；h为该层柱的计算高度；y--反弯点高度比；—标准反弯点高比，根据上下梁的平均线刚度，和柱的相对线刚度73 的比值，总层数，该层位置查表确定。—上下梁的相对线刚度变化的修正值，由上下梁相对线刚度比值及查表—上下层层高变化的修正值，由上层层高对该层层高比值及查表。—下层层高对该层层高的比值及查表得。注意是根据表：倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比查得。表4-1-4各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次y74.854.4645703.125976.567.120.40.2027.346.8464.8104.445703.125976.5613.650.40.3045.8619.6654.8146.2845703.125976.5619.130.40.3559.6932.1444.8180.1145703.125976.5623.550.40.4062.1750.8734.8205.9345703.125976.5626.930.40.4571.1058.1724.8223.6445703.125976.5629.250.40.5070.2070.2015.75236.5342275.78071.4445.160.480.7662.32197.35表4-1-5各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次Y74.854.4645703.121687520.111.810.3958.8837.6564.8104.445703.121687538.551.810.44103.6281.4254.8146.2845703.121687554.011.810.49132.22127.0344.8180.1145703.121687566.501.810.49162.79156.4134.8205.9345703.121687576.041.810.49186.15178.8524.8223.6445703.121687582.571.810.50198.17198.1715.75236.5342275.713066.4173.112.170.55189.17231.21注：表中弯矩单位为,减力单位为KN梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式来计算73 表4-1-6梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N727.3413.01123.3645.0845.083.4026.52-3.36-23.16652.731.21126.99110.06110.063.4064.74-10.35-80.91551.847.2128.25166.44166.443.4097/91-18.6-170.574121.8664.041215.49225.78225.783.40132.81-34.09-287.893121.9775.691216.47266.87266.873.40156.98-50.56-428.42128.3783.31217.64293.72293.723.40172.78-68.2-583.571132.5285.581218.18301.76301.763.40177.51-86.38-742.973 图4-1-2左地震作用下框架弯矩图73 图4-1-3左地震作用下梁端剪力及轴力图73 4.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算4.2.1风荷载标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值当计算主要承重结构时按下式来计算：式中，—风荷载标准值（kN/m2）—高度Z处的风振系数—风荷载体型系数—风压高度变化系数—基本风压（kN/m2）由《荷载规范》，徐州地区重现期为50年的基本风压：=0.35KN/m，地面粗糙度为B类。风载体型系数由《荷载规范》第7.3节查得：=0.8（迎风面）和=-0.5（背风面）。《荷载规范》规定，对于高度大于30m，且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。本设计中，房屋高度H=34.55<30m，H/B=34.55/42=0.82<1.5，则不需要考虑风压脉动的影响，取=1.0。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，如下表：表4-2-1风荷载计算(地面粗糙度为C类)层次Z(m)71.01.334.551.070.3513.866.756.7561.01.329.751.000.3520.169.1715.9251.01.324.950.920.3520.168.4424.3641.01.320.150.840.3520.167.7132.0731.01.315.350.740.3520.166.7938.8621.01.310.550.740.3520.166.7945.6511.01.35.750.740.3521.117.1152.76其中，A为一榀框架各层节点的受风面积，取上层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层只取到下层的一半。注意底层的计算高度应从室外地面开始取。4.2.2风荷载作用下的水平位移验算73 根据水平荷载，计算层间剪力，再依据层间侧移刚度，计算出各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程如下表，表4-2-2风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次76.756.7545703.210.154.831/3200069.1715.9245703.210.354.681/1371458.4424.3645703.210.534.331/905747.7132.0745703.210.73.801/685736.7938.8645703.210.853.101/564726.7945.6545703.211.002.251/480017.1152.7642275.71.251.251/4600由表可以看出，风荷载作用下框架的最大层间位移角为一层的1/4600，小于1/550，满足规范要求。4.2.3风荷载作用下框架结构内力计算计算方法与地震作用下的相同,都采用D值法。在求得框架第I层的层间剪力后，I层j柱分配到的剪力以及柱上、下端的弯矩、分别按下列各式计算：柱端剪力计算公式为：柱端弯矩计算公式为：，注意风荷载作用下的反弯点高比是根据表：均布水平荷载作用下的各层标准反弯点高度比查得。73 表4-2-3各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次y74.86.7545703.215976.560.880.40.203.380.8464.815.9245703.215976.562.080.40.306.993.0054.824.3645703.215976.563.190.40.3511.615.3644.832.0745703.215976.564.190.40.4012.078.0434.838.8645703.215976.565.080.40.4513.5611.0924.845.6545703.215976.565.970.40.5014.3314.3315.7552.7642275.75976.566.900.480.807.9431.74表4-2-4各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次Y74.86.7545703.21168752.491.810.397.294.6664.815.9245703.21168755.881.810.4415.8112.4254.824.3645703.21168758.991.810.4922.0121.1444.832.0745703.211687511.841.810.4928.9827.8534.838.8645703.211687514.351.810.4935.1333.7524.845.6545703.211687516.861.810.5040.4640.4615.7552.7642275.713066.4116.312.170.5542.2051.58注：表中弯矩单位为KN.M,剪力单位为KN。梁端弯矩、剪力以及柱轴力分别按照下列公式计算：；；；73 表4-2-5风荷载作用下的梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N73.381.61120.425.685.683.43.34-0.42-2.9267.834.52121.0315.9515.953.49.38-1.45-11.27514.617.61121.8526.8226.823.415.78-3.30-25.20417.4311.07122.3839.0539.053.422.97-5.68-45.79321.6013.92122.9649.0649.063.428.86-8.64-71.69225.4216.40123.4957.8157.813.434.01-12.13-102.21122.2718.26123.3864.4064.403.437.88-15.51-136.7173 图4-2-3左风作用下框架弯矩图73 图4-2-4左风作用下梁端剪力及轴力图73 5、竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算5.1计算单元取3轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.0m，如图所示，由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元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。见图5-1-1图5-1-1横向框架计算单元73 5.2荷载计算5.2.1恒载计算图5-2-1各层梁上作用的荷载在图中，、代表横梁自重，为均布荷载形式，对于第五层，＝3.81/kNm和分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，由图所示的几何关系可得，、、分别为由边纵梁、次纵梁、中纵梁直接传给柱的荷载，它包括梁自重、楼板重和女儿墙等的自重荷载，计算过程如下：节点集中荷载：边纵梁传来：(Ⅰ)屋面自重：(Ⅱ)边纵梁自重：3.814.2＝16kN女儿墙自重：合计：＝40.05kN节点集中荷载：次纵梁传来（Ⅰ）屋面自重：（Ⅱ）次梁自重：3.814.2=16kN73 合计：＝36.29kN节点集中荷载：中纵梁传来（Ⅰ）屋面自重：（Ⅱ）次梁自重：3.814.2=16kN合计：＝34.35kN对于1～6层，计算的方法基本与第五层相同，计算过程如下：节点集中荷载：纵梁自重：3.814.2＝41.10kN外墙自重：纵梁传来楼面自重：合计：＝54.8kN节点集中荷载：次纵梁自重：3.814.2＝16kN纵梁传来楼面自重：合计：＝54.8kN节点集中荷载：次纵梁自重：3.814.2＝16kN内隔墙自重：73 纵梁传来楼面自重：合计：＝59.01kN5.2.2活荷载计算：对于第7层，节点集中荷载：屋面活载：合计：＝2.21kN节点集中荷载：屋面活载：合计：＝4.41kN节点集中荷载：屋面活载：走道传来屋面荷载：合计：＝4kN对于1～6层，节点集中荷载：楼面活载：73 合计：＝8.82kN中节点集中荷载：楼面活载：合计：＝17.64kN节点集中荷载：楼面活载：走道传来屋面荷载：合计：＝17.75kN5.3内力计算5.3.1、计算分配系数。梁端和柱端弯矩采用弯矩二次分配法来计算，计算时先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，向远端传递(传递系数为1/2)，然后对由于传递而产生的不平衡弯矩再进行分配，不再传递，到此为止，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。对于边节点，与节点相连的各杆件均为固接，因此杆端近端的转动刚度，为杆件的线刚度，分配系数为；对于中间节点，与该节点相连的走道梁的远端转化为滑动支座，因此转动刚度，其余杆端，分配系数计算过程如下：梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，在求固端弯矩时可直接根据图示荷载计算，也可根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载以及三角形分布荷载，化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如图所示。73 ，（三角形荷载）图5-3-1荷载的等效顶层梯形荷载化为等效均布荷载则顶层各杆的固端弯矩为跨：一端为固定支座，一端为滑动支座跨：一端为固定支座，一端为滑动支座跨：两端为固定支座其余层梯形荷载化为等效均布荷载73 同理，其余层各杆的固端弯矩为：5.3.2用弯矩二次分配法来计算恒载作用下的梁端、柱端弯矩。表6-3-1楼层上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁70.7140.2860.1420.3560.502-234.24234.24-8.38167.2566.99-32.070.00-80.41-113.3832.43-16.0433.50-19.64-11.70-4.69-1.97-4.93-6.950.00187.97-187.97233.700.00-104.98-128.7260.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-155.52155.52-6.1364.8564.8525.82-15.69-39.29-39.29-55.2783.6232.43-7.8412.91-40.20-19.64-45.12-45.12-17.964.9312.3512.3517.37103.3552.16-155.51157.67-67.15-46.59-44.0450.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-155.52155.52-6.1364.8564.8525.82-15.69-39.29-39.29-55.2732.4332.43-7.8412.91-19.64-19.64-23.77-23.77-9.462.776.946.949.7673.5173.51-147.01155.51-52.00-52.00-51.6473 40.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-155.52155.52-6.1364.8564.8525.82-15.69-39.29-39.29-55.2732.4332.43-7.8412.91-19.64-19.64-23.77-23.77-9.462.776.946.949.7673.5173.51-147.01155.51-52.00-52.00-51.6430.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-155.52155.52-6.1364.8564.8525.82-15.69-39.29-39.29-55.2732.4332.43-7.8412.91-19.64-19.64-23.77-23.77-9.462.776.946.949.7673.5173.51-147.01155.51-52.00-52.00-51.6420.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-155.52155.52-6.1364.8564.8525.82-15.69-39.29-39.29-55.2732.4328.85-7.8412.91-19.64-20.47-22.28-22.28-8.872.867.157.1510.0775.0071.42-146.42155.60-51.78-52.60-51.3410.3710.4480.1790.1090.2740.2290.387-155.52155.52-6.1357.7069.6727.84-16.28-40.93-34.21-57.8132.43-8.1413.92-19.64-9.01-10.88-4.350.621.571.312.2281.1158.79-140.17153.78-59.01-32.90-61.7329.396-16.44973 图5-3-2恒载作用下框架弯矩图（KN·m）5.3.3计算恒载和活载作用下梁端剪力和柱轴力。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相叠加而得，而柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到，计算恒载作用时的柱底轴力，要考虑柱的自重。恒载作用下梁的剪力以及柱的轴力、剪力计算①梁端剪力由两部分组成：73 a.荷载引起的剪力，计算公式为：、分别为矩形和梯形荷载、分别为矩形和三角形荷载b.弯矩引起的剪力，计算原理是杆件弯矩平衡，即跨跨因为跨两端弯矩相等，故②柱的轴力计算：顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到，柱底轴力为柱顶轴力加上柱的自重。其余层轴力计算同顶层，但需要考虑该层上部柱的轴力的传递。表5-3-3恒载作用下的梁端剪力及柱轴力层次由荷载产生由弯矩产生总剪力柱子轴力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7139.3321.27-3.810135.52143.1421.27175.57198.766100.6217.29-0.550100.07101.1717.29376.97422.695100.6217.29-1.08099.54101.7017.29577.84647.154100.6217.29-1.08099.54101.7017.29778.71871.613100.6217.29-1.08099.54101.7017.29979.581096.072100.6217.29-1.14099.48101.7617.291180.391320.591100.6217.29-1.13099.49101.7517.291381.211545.1注：N底＝N顶＋柱自重（3）柱的剪力计算柱的剪力：式中，、分别为经弯矩分配后柱的上、下端弯矩。为柱长度。73 图5-3-3恒载作用下梁剪力、柱轴力图（KN）2）活载作用下内力计算当活荷载产生的内力远小于恒荷载及水平力所产生的内力时，可不考虑活荷载的不利布置，而把活荷载同时作用于所有的框架梁上，这样求得的内力在支座处与按最不利荷载位置法求得内力极为相近，可直接进行内力组合。但求得的梁的跨中弯矩却比最不利荷载位置法的计算结果要小，因此对梁跨中弯矩应乘以的系数予以增大。梁上分布荷载为梯形荷载，根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载以及三角形分布荷载，化为等效均布荷载。活载作用下，顶层梯形荷载化为等效均布荷载73 用弯矩二次分配法并可利用结构对称性取二分之一结构计算。则顶层各杆的固端弯矩为：其余层梯形荷载化为等效均布荷载同理，其余层各杆的固端弯矩为：73 表5-3-3活载作用下框架弯矩二次分配楼层上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁70.7140.2860.1420.3560.502-37.5637.56-1.0226.8210.74-5.190.00-13.01-18.3426.15-2.595.37-15.95-16.82-6.741.503.775.310.0036.15-36.1539.240.00-25.19-14.0560.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-125.40125.40-4.0952.2952.2920.82-12.74-31.90-31.90-44.8813.4126.15-6.3710.41-6.50-15.95-13.84-13.84-5.511.273.173.174.4651.8664.60-116.46124.34-35.24-44.69-44.5250.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-125.40125.40-4.0952.2952.2920.82-12.74-31.90-31.90-44.8826.1526.15-6.3710.41-15.95-15.95-19.15-19.15-7.622.265.655.657.9559.2959.29-118.58125.33-42.20-42.20-41.0240.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-125.40125.40-4.0952.2952.2920.82-12.74-31.90-31.90-44.8826.1526.15-6.3710.41-15.95-15.95-19.15-19.15-7.622.265.655.657.9559.2959.29-118.58125.33-42.20-42.20-41.0230.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-125.40125.40-4.0952.2952.2920.82-12.74-31.90-31.90-44.8826.1526.15-6.3710.41-15.95-15.9573 -19.15-19.15-7.622.265.655.657.9559.2959.29-118.58125.33-42.20-42.20-41.0220.4170.4170.1660.1050.2630.2630.370-125.40125.40-4.0952.2952.2920.82-12.74-31.90-31.90-44.8826.1523.26-6.3710.41-15.95-16.62-17.95-17.95-7.142.335.835.838.2060.4957.61-118.10125.40-42.03-42.69-40.7710.3710.4480.1790.1090.2740.2290.387-125.40125.40-4.0946.5256.1822.45-13.22-33.24-27.78-46.9526.15-6.6111.22-15.95-7.25-8.75-3.500.521.301.081.8365.4247.43-113.06123.92-47.90-26.70-49.2123.71-13.3573 图5-3-4活载作用下框架弯矩图（KN·m）（2）活载作用下梁的剪力以及柱的轴力、剪力计算①梁端剪力由两部分组成：a.荷载引起的剪力，计算公式为：为梯形荷载为三角形荷载b.弯矩引起的剪力，计算原理是杆件弯矩平衡，即73 跨跨因为跨俩端弯矩相等，故②柱的轴力计算：顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到，柱底轴力等于柱顶轴力。其余层轴力计算同顶层，但需要考虑该层上部柱的轴力的传递。③柱端剪力计算：表5-3-4活荷载作用下梁端剪力及柱轴力层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力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718.781.8-0.26018.522.061.820.737.86662.77.26-0.66062.047.927.2691.5940.79562.77.26-0.56062.147.827.26162.5573.62462.77.26-0.56062.147.827.26233.52106.45362.77.26-0.56062.147.827.26304.47139.28262.77.26-0.61062.097.877.26375.38172.16162.77.26-0.91061.798.187.26445.99204.35表5-3-5竖向荷载作用下边柱剪力73 层次恒载作用下活载作用下M上M下VM上M下V7187.98103.36-60.731.0821.9-11.02652.1673.51-25.9716.8818.98-7.47573.5173.51-30.6318.9818.98-7.91473.5173.51-30.6318.9818.98-7.91373.5174.91-30.9218.9819.34-7.98273.5181.37-31.8518.4621.02-8.23158.7917.76-15.9515.217.61-4.75表5-3-7竖向荷载作用下中柱剪力层次恒载作用下活载作用下M上M下VM上M下V7104.9968.4936.1417.9913.946.65647.9153.3121.0912.1912.655.18553.3153.3122.2112.6512.655.27453.3153.3122.2112.6512.655.27353.3153.3122.2112.6512.65.27253.9259.0123.5312.614.355.61135.5217.7611.18.034.022.51图5-3-5活载、雪载作用下梁剪力、柱轴力图73 图5-3-5活载作用下梁剪力、柱轴力图（KN）6框架内力组合73 6.1结构抗震等级结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素，查规范得到，该框架结构，高度>30m，抗震设防烈度为7度，因此该框架为二级抗震等级。6.2框架梁内力组合梁内力控制截面一般取两端支座截面及跨中截面。支座截面内力有支座正、负弯矩及剪力，跨中截面一般为跨中正截面。6.2.1作用效应组合结构或结构构件在使用期间，可能遇到同时承受永久荷载和两种以上可变荷载的情况。但这些荷载同时都达到它们在设计基准期内的最大值的概率较小，且对某些控制截面来说，并非全部可变荷载同时作用时其内力最大，因此应进行荷载效应的最不利组合。永久荷载的分项系数按规定来取：当其效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合取1.2，对由永久荷载效应控制的组合取1.35；当其效应对结构有利时，一般情况下取1.0，对结构的倾覆、滑移或漂移验算取0.9。可变荷载的分项系数，一般情况下取1.4。均布活荷载的组合系数为0.7，风荷载组合值系数为0.6，地震荷载组合值系数为1.3；6.2.2承载力抗震调整系数从理论上讲，抗震设计中采用的材料强度设计值应高于非抗震设计时的材料强度设计值。但为了应用方便，在抗震设计中仍采用非抗震设计时的材料强度设计值，而是通过引入承载力抗震调整系数来提高其承载力。表6-2-1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>0.150.750.750.800.8573 6.2.3梁内力组合表该框架内力组合共考虑了四种内力组合，，,，，各层梁的内力组合结果见附表，其中竖向荷载作用下的梁端弯矩为经过调幅后的弯矩(调幅系数为0.8)。梁内力组合见表6-2-2——表6-2-86.3、框架柱内力组合6.3.1柱内力组合柱内力控制截面一般取柱上、下端截面，每个截面上有M、N、V。由于柱是偏心受力构件且一般采用对称配筋，故应从上诉组合中求出下列最不利内力：及相应的N及相应的M及相应的M柱内力组合见表6-3-1——表6-3-773 7配筋计算7.1、框架柱和梁的截面设计7.1.1、柱的配筋计算由《混凝土结构设计规范》查得：混凝土C30=14.3N/㎜2=1.43N/mm2=2.01N/mm2钢筋强度HPB235=210N/mm2=235N/mm2HRB400=360N/mm2=400N/mm27.1.1.1、框架柱截面设计本结构选用柱为600mm×600mm，抗震等级为二级轴压比验算A轴，第一层最大为2389.57kN轴压比==0.46＜0.8B轴，第一层最大为=2476.13kN轴压比==0.48＜0.8所以轴压比满足要求7.1.1.2、正截面受弯承载力计算1．A轴：由于柱同一截面分别承受正，反向弯矩，故采用对称配筋.（用HRB400级钢筋）取as=35mm，则600-35=565mm，由于C30＜C50，所以α1=1.0，β1=1.0Ⅰ）底层：从柱的内力组合表可知，最大的N值为2389.57，N＜Nb为大偏心受73 压，选用M大N小的组合M=293.77kN·m，N=2104.13kN柱的计算长度：在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩>75%，柱的计算长度可按下两个公式计算，并取其中的较小值：所以，式中：Ψu、Ψl——柱的上端、下端节点处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中的较小值；H——柱的高度取∵∴73 ==(=0.8承载力抗震调整系数)但按构造配筋，最小总配筋率根据《建筑抗震设计规范》(GB50011--2001)表6.3.8-1，查得=0.8%，==0.8%×6002/2=1440mm2，每侧实配钢筋422（==1520mm2），另两侧配构造筋416。Ⅱ）其他层：从柱的内力组合表可知，N＜Nb为大偏心受压，选用M大N小的组:M=201.52kN·m，N=1786.11kN，从柱的内力组合表可知。柱的计算长度：在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩>75%，柱的计算长度可按下两个公式计算，并取其中的较小值：所以，73 式中：Ψu、Ψl——柱的上端、下端节点处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中的较小值；H——柱的高度∴取∵∴==73 (=0.8承载力抗震调整系数)但按构造配筋，最小总配筋率根据《建筑抗震设计规范》(GB50011--2001)表6.3.8—1，查得=0.8%，==0.8×6002/2=1440mm2，每侧实配钢筋422（==1520mm2），另两侧配构造筋416。2．B轴：由于柱同一截面分别承受正，反向弯矩，故采用对称配筋.（用HRB400级钢筋）取as=35mm，则600-35=565mm，由于C30＜C50，所以α1=1.0，β1=1.0Ⅰ）底层：从柱的内力组合表可知，最大的N值为3009.29，N>Nb为小偏心受压，选用M大N大的组合M=276.85kN·m，N=3009.29kN柱的计算长度：在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩>75%，73 柱的计算长度可按下两个公式计算，并取其中的较小值：所以，式中：Ψu、Ψl——柱的上端、下端节点处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中的较小值；H——柱的高度∴取∵∴==73 (=0.8承载力抗震调整系数)但按构造配筋，最小总配筋率根据《建筑抗震设计规范》(GB50011--2001)表6.3.8-1，查得=0.8%，==0.8%×6002/2=1440mm2，每侧实配钢筋422（==1520mm2），另两侧配构造筋416。Ⅱ）其他层：从柱的内力组合表可知，最大的N值为2502.4kN，N＜Nb为大偏心受压，选用M大N小的组:M=337.04kN·m，N=985.12kN，从柱的内力组合表可知。柱的计算长度：在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩>75%，柱的计算长度可按下两个公式计算，并取其中的较小值：所以，式中：Ψu、Ψl——柱的上端、下端节点处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中的较小值；H——柱的高度73 ∴取∵∴(=0.8承载力抗震调整系数)73 但按构造配筋，最小总配筋率根据《建筑抗震设计规范》(GB50011--2001)表6.3.8—1，查得=0.8%，==0.8×6002/2=1440mm2，每侧实配钢筋422（==1520mm2），另两侧配构造筋416。7.1.1.3、垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力按轴心受压计算。Ⅰ）A轴柱底层：=2389.57kN查《混凝土结构》表6-1知：(钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数)。=4887.80kN＞=2389.57kN.满足要求。中间层：=2034.31kN查《混凝土结构》表6-1知：73 (钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数)。=4325.98kN＞=2034.31kN.满足要求。Ⅱ）B轴柱底层：=3009.29kN查《混凝土结构》表6-1知：(钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数)。=5337.25kN＞=3009.29kN.中间层：=2503.4kN查《混凝土结构》表6-1知：(钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数)。=5393.43kN＞=2502.4kN.7.1.1.4、斜截面受剪承载力计算Ⅰ）A轴柱底层：最不利内力组合：M=293.77kN·m，N=2104.13kN，V=45.62kN∵剪跨比∴73 ∴按构造配置箍筋。取箍筋4Ф10，加密区4Ф10@100上端加密区的长度为1000mm非加密区4Ф10@150。中间层:最不利内力组合：M=201.52kN·m，N=1786.11kN，V=66.09kN∵剪跨比∴∴=按构造配置箍筋。取箍筋4Ф10，加密区4Ф10@100上端加密区的长度为800mm非加密区73 4Ф10@150。Ⅱ）B轴柱底层：最不利内力组合：M=276.85kN·m，N=3009.29kN，V=215.94kN∵剪跨比∴∴则最小体积配箍率为：%取箍筋4Ф10，加密区4Ф10@100上端加密区的长度为1000mm非加密区4Ф10@150。中间层：最不利内力组合：M=178.2kN·m，N=2502.4kN，V=193.01kN∵剪跨比∴∴73 =按构造配置箍筋。取箍筋4Ф10，加密区4Ф10@100上端加密区的长度为800mm非加密区4Ф10@150。7.1.2梁的配筋计算7.1.2.1、正截面受弯承载力计算梁AB（300×600）底层：跨中截面M=210.77kN·m0.75×210.77=158.08kN·m==下部实配225（=982mm2），上部按构造要求配筋，配318其它层见表7-1-173 7.1.2.2、斜截面受剪承载力计算梁AB，底层：=266.28kN，=199.71kN∵跨高比满足要求=梁端箍筋加密区取双肢箍Ф10，s取min(8d，，100mm)，s=100mm加密区的长度max(1.5，500mm)，取900mm可以非加密区箍筋配置2Ф10@140==0.24×1.43/210=0.16%满足要求。梁各斜截面受剪承载力配筋计算见下表7-1-2。73 7.2　板的计算本结构采用钢筋混凝土双向板，每个板尺寸为4200mm×6000mm。计算简图如下图5-1。支承梁截面为300×600mm2，根据双向板的构造要求，对于连续板应满足刚度要求板厚取为100mm，有前面可知楼面活荷载，混凝土为C30（），钢筋用HPB235级()。73 图5-1屋盖计算简图7.2.1荷载和内力计算Ⅰ）荷载计算楼面恒荷载标准值=1.2kN/m2屋面恒荷载标准值=2.3kN/m2楼面恒荷载设计值=1.2×1.2=1.44kN/m2屋面恒荷载设计值=2.3×1.2=2.76kN/m2走廊恒荷载设计值=1.2×1.2=1.44kN/m2楼面活荷载设计值=2.0×1.3=2.6kN/m2屋面活荷载设计值=2.0×1.3=2.6kN/m2走廊活荷载设计值=2.5×1.3=3.25kN/m273 楼面荷载设计值合计=+=4.04kN/m2屋面荷载设计值合计=+=5.36kN/m2走廊荷载设计值合计=+=4.45kN/m2Ⅱ）内力计算按弹性理论计算，求各区各板跨内正弯矩时，按恒荷载满布及活荷载棋盘式布置计算，屋面：对称荷载：=2.76+2.6/2=4.06kN/m2反对称荷载：楼面：对称荷载：=1.44+2.6/2=2.74kN/m2反对称荷载：走廊：对称荷载：=2.76+4.45/2=3.67kN/m2反对称荷载：Ⅲ)弯矩计算在作用下，各内支座均可视为固定，某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心处；在作用下，各区格板均可视为简支，跨内最大正弯矩则在板的中心处，计算时可近似取两者之和作为跨内最大正弯矩。在求各中间支座最大负弯矩时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算，取荷载=+。屋面为，楼面为，走廊为屋面：边区格A由于A区格为三边连续一边简支板，四周与梁整体连接。则：73 带入公式，由于区格板四周与梁相连。内力折减系数为0.8得到：边区格B取跨中钢筋在距支座处弯起一半，故的跨内及支座塑性铰线上的总弯矩则：带入公式73 得到：边区格C取则：带入公式：73 得到：同理，楼面：边区格A区格B区格C7.2.2、配筋计算个区格板跨内及支座弯矩已求的，取截面有效高度即可按求钢筋截面面积。见表7-2-28基础设计本设计采用柱下钢筋混凝土独立基础。8.1基础梁截面尺寸的选取73 =取=取8.2荷载选用本设计为高度的层办公楼。《建筑抗震设计规范》规定要进行天然地基及基础的抗震承载力验算。对内力进行标准值的组合,选出最不利的基础顶面内力,选出竖向荷载与风荷载组合所得的最大轴力及其对应的剪力和弯矩,作为最不利的荷载,而且与是出现在同一种组合中.即取右风情况下的内力：基础梁顶的机制砖墙砌到室内地面标高处,砖墙高，其上砌块高。底层墙自重：则基础传来的荷载8.3基础截面计算基础高度基础埋深混凝土采用钢筋采用地基承载力特征值式中，-基础宽度和埋深的地基承载力修正系数.本例中73 分别取和。-基础地面宽度，当按取，按取。-基础地面以上土的加权平均重度，取。-基础底面以下土的重度，取。先按计算,地基承载力修正，基底底面积：基底底板的面积可以先按照轴心受压时面积的倍先估算。则考虑到偏心荷载作用下应力分布不均匀，将增加，则取因为，故不必再对进行修正。8.4地基承载力及基础冲切验算1）地基承载力验算根据规范，地基承载力验算公式①②因为73 故满足承载力的要求2）冲切验算对于矩形截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交接处的受冲切承载力。受冲切承载力按下列公式计算：①②受冲切承载力的截面高度影响系数。当时,取1.0。当时,取0.9。在该例中,,取。-冲切破坏锥体最不利一侧的计算长度，。-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面上边长，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时取柱宽，。-冲切破坏锥体最不利一侧斜截面下边长，取柱宽加俩倍基础有效高度，则-冲切验算取用的部分基底面积。故冲切验算满足要求。8.5基础底板配筋计算基础底板在地基反力的作用下,在两个方向都产生向上的弯曲,因此需在底板两个方向都配置受力钢筋.控制截面取在柱与基础的交接处,计算时把基础视作固定在柱周边的四面挑出的悬臂板,配筋取基本组合进行计算。73 第一组荷载第二组荷载第一组荷载计算配筋则控制截面的弯距为-截面1-1至基底边缘最大反力处的距离,则=选取，。73 选取，。第二组荷载计算配筋=选取，。选取，。比较两组荷载，第2组荷载影响比较大。配筋满足第2组强度要求第1组自然满足。73 参考文献：[1]中华人民共和国国家标准.建筑制图标准（GB/T50104-2001）.北京.中国建筑工业出版社.2002[2]中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.北京.中国建筑工业出版社.2001[3]中华人民共和国国家标准.建筑设计防火规范（GBJ16-87）.北京.中国建筑工业出版社.200273 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