某中学教学楼结构毕业设计

'某中学教学楼结构毕业设计安徽新华学院（毕业设计）安徽新华学院本科毕业设计目录3内容摘要4ABSTRACT511>.结构设计技术条件51.1工程概况51.1.1工程简介51.1.2地质勘察报告51.2设计依据51.2.1国家标准61.2.2抗震设计参数61.3荷载取值61.3.1风荷载、雪荷载61.3.2楼面、屋面活荷载标准值61.4结构总体布置61.5主要承重构件及墙体截面尺寸71.6基础71.7材料71.8结构计算原则和方法71.8.1手算： 71.8.2电算：82结构方案82.1结构体系82.2结构布置82.2.1结构平面布置图82.2.2构件材料及尺寸92.3计算简图123框架侧移刚度计算123.1梁柱线刚度计算123.2柱侧移刚度D值计算164重力荷载计算164.1屋面及楼面的永久荷载标准值164.2屋面及楼面可变荷载标准值174.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算215横向水平地震作用下框架内力和侧移计算215.1横向自振周期计算225.2水平地震作用及楼层地震剪力计算235.3水平地震作用下的位移验算255.4水平地震作用下框架内力计算306横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算306.1风荷载标准值的计算316.2风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算326.3风荷载作用下内力计算367竖向荷载作用下框架结构的内力计算367.1计算单元 377.2荷载计算377.2.1恒载计算387.2.2活载计算407.3恒载作用下内力计算407.3.1计算分配系数437.3.2框架弯矩二次分配及弯矩图437.3.3梁端剪力和轴力477.4活荷载作用下内力计算487.4.1框架弯矩二次分配及弯矩图487.4.2梁端剪力和轴力527.5重力荷载作用下内力计算537.5.1框架弯矩二次分配及弯矩图537.5.2梁端剪力和轴力588内力组合588.1组合原则598.2框架梁内力组合648.3框架柱内力组合709截面设计709.1框架梁截面设计及构造措施709.1.1框架梁纵向受拉钢筋最小配筋率9.1.2承载力抗力调整系数70719.2框架梁截面设计719.2.1横向框架梁正截面设计789.2.2横向框架梁斜截面设计809.3框架柱截面设计 809.3.1剪跨比和轴压比验算809.3.2柱正截面承载力计算849.3.3柱斜截面承载力计算869.4框架梁柱节点设计8710基础设计8710.1柱下独立基础单柱8710.1.1已知条件8810.1.2基底反力计算8910.1.3地基承载力验算8910.1.4基础抗冲切验算8910.1.5基础受弯计算9010.1.6底板配筋9010.2柱下独立基础双柱9010.2.1设计资料9110.2.2基底反力计算9310.2.3地基承载力验算9310.2.4基础抗冲切验算9310.2.5基础受弯计算9410.2.6底板配筋9511板的设计及配筋9511.1楼面板9511.1.1设计资料9511.1.2荷载计算9611.1.3弯矩计算9912楼梯设计 9912.1楼梯段板设计9912.1.1板厚的确定9912.1.2荷载计算9912.1.3内力计算10012.1.4配筋计算10012.2平台板计算10012.2.1平台板10012.2.2内力计算10012.2.3截面承载力计算10112.3平台梁计算10112.3.1荷载计算10112.3.2内力计算10212.3.3承载力计算104参考文献105致谢106综述内容摘要 本设计主要进行了结构方案中横向框架轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，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）。同样的过程计算风荷载作用下的结构内力。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）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。此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。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。关键词框架结构；建筑设计；结构设计；抗震设计ABSTRACTThepurposeofthedesignistodotheanti-seismicdesigninthelongitudinalframesofaxis.Whenthedirectionsoftheframesisdetermined,firstlytheweightofeachflooriscalculated.Thenthevibratecycleiscalculatedbyutilizingthepeak-displacementmethod,thenmakingtheamountofthehorizontalseismicforcecanbegotbywayofthebottom-shearforcemethod.Theseismicforcecanbeassignedaccordingtotheshearingstiffnessoftheframesofthedifferentaxis.Thentheinternalforce(bendingmoment,shearingforceandaxialforce)inthestructureunderthehorizontalloadscanbeeasilycalculated.Afterthedeterminationoftheinternalforceunderthedeadandliveloads,thecombinationofinternalforcecanbemadebyusingtheExcelsoftware,whosepurposeistofindoneorseveralsetsofthemostadverseinternalforceofthewalllimbsandthecoterminousgirders,whichwillbethebasisofprotractingthereinforcingdrawingsofthecomponents.Thedesignofthestairsisalsobeapproachedbycalculatingtheinternalforceandreinforcingsuchcomponentsaslandingslab,stepboardandlandinggirderwhoseshopdrawingsarecompletedintheend. KeywordsFrames；Architecturaldesign；Structuraldesign；Anti-seismicdesign某中学教学楼设计在当今社会，土建行业飞速发展，建筑越来越人性化，为了更好的去了解什么样的建筑形式更适用于当今学生，以及更好的去掌握建筑结构的设计原理和规范，本人对本课题进行了分析和探究。1.结构设计技术条件1.1工程概况1.1.1工程简介建筑地点：合肥市建筑类型：教学楼，框架填充墙结构。建筑介绍：建筑面积约4000，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用粉煤灰轻渣空心砌块。门窗使用：门采用钢铁门，窗为钢框玻璃窗。尺寸详见门窗表。地质条件：抗震设防烈度：7度，设计地震分组为第一组，场地类别为二类。 柱网与层高：本教学楼采用柱距为9.0m的内廊式柱网，边跨为6.6m，中间跨为3.2m，层高取3.3m。1.1.2地质勘察报告地下水位-5m～-7.0m。场地以下土层分布自上而下土层厚度及土质情况依次为：杂填土：层厚0.5～1.25m，平均厚度1.00m，fk=80kpa中细砂：层厚1.9～3.8m，平均厚度2.69m，fk=130kpa砾　砂：层厚1.4～1.8m，fk=350kpa圆　砾：平均厚度：2.66m，fk=450kpa1.2设计依据1.2.1国家标准建筑抗震设计规范（GB50011－2010）混凝土结构设计规范（GB50010－2002）建筑结构荷载规范（GB50009－2001）03G101－1图集建筑地基基础设计规范（GB50007－2002） 1.2.2抗震设计参数0.08，0.35（《建筑抗震设计规范》第5.1.4条）1.3荷载取值1.3.1风荷载、雪荷载基本风荷载W。=0.35kN/m2;基本雪荷载为0.6KN/m21.3.2楼面、屋面活荷载标准值不上人屋面：0.5kN/m2；走道：2.5kN/m2；教室：2.0kN/m2；厕所：2.0kN/m2；1.4结构总体布置（1）平面、立面布置结构平面布置规则、对称，质量和刚度变化均匀。（2）柱网布置采用大柱网，柱网尺寸（6.6m+3.2m+6.6m）×9.0m。（3）变形缝设置本工程结构规则、荷载及地基土质均匀，故不设变形缝，通过设置后浇带来消除温度应力产生的结构变形。1.5主要承重构件及墙体截面尺寸（1）柱：一~四层550mm×550mm； （2）梁：AB(CD)跨横梁250mm×600mm，BC跨横梁250mm×450mm，纵梁300mm×800mm；（3）楼盖、屋盖：现浇混凝土楼（屋）盖，板厚120mm；（4）墙体：外墙厚250mm，内墙厚200mm，女儿墙厚120mm。1.6基础（1）基础形式：柱下独立基础；（2）基础埋深：1.25m；1.7材料柱采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HRB335，梁采用C25，纵筋采用HRB400，箍筋采用HRB335。板采用C25，受力钢筋选HRB335，基础采用C30，纵筋采用HRB400,箍筋采用HRB335。1.8结构计算原则和方法1.8.1手算：采用简化方法计算结构内力和位移，即沿结构横轴方向，按平面抗侧力结构计算结构的内力和位移。1.8.2电算： ()软件名称：PKPM(2)版本：2005.08(3)编制单位：中国建筑科学研究院PKPMCAD工程2结构方案2.1结构体系本建筑为教学楼，内设有教室、卫生间、办公室等，房间使用面积变化大，故选择建筑平面布置比较灵活的框架结构体系，框架结构建筑立面容易处理，结构自重较轻。且本建筑楼层数为思层，选用钢筋混凝土框架结构能够获得较好的经济效益。2.2结构布置2.2.1结构平面布置图根据建筑平面图可知采用大柱网较为经济合理，拟定柱距为9.0m，跨度为6.6m+3.2m+6.6m。结构布置图如图2.所示。2.2.2构件材料及尺寸（1）现浇板楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，因板长边与短边之比为6.6/4.5＝.47＜2.0，所以本设计按双向板计算。根据工程经验，板厚h应满足：本设计取。 （2）框架梁主梁截面按梁跨度的/4~/8估算，次梁截面按梁跨度的/2~/8估算，梁截面宽度均按梁截面高度的/3~/2估算，由此估算的梁截面尺寸见表2.1，表中还给出了梁的混凝土强度等级。表2.1梁截面尺寸及混凝土强度等级构件混凝土强度等级b/mmh/mmAB跨横梁C25250600BC跨横梁C25250450纵梁 C25300800次梁C25250500（3）框架柱本建筑主体结构四层，总高度小于24m，合肥地区抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6.1.2条和第6.3.6条规定，本框架结构房屋的抗震等级为三级，柱轴压比限值，取柱混凝土强度等级为C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2），由此可估算出柱的截面尺寸。由图2.可知边柱及中柱的负载面积分别为9.0×3.3m2和9.0×4.9m2，各层的重力荷载代表值近似取为2kN/m2。边柱轴力增大系数取.3，中柱轴力增大系数取1.25。则柱截面尺寸估算为：边柱：中柱：如柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别应大于390mm2和466mm2。根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：1~4层：550×550mm 2.3计算简图底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h=3.3＋0.45＋0.55＝4.3m。（室内外高差0.45m，基础顶部至室外地面0.55m。因时间有限，本设计只进行横向框架的结构计算，故以下说明中提到的框架均指横向框架。本结构横向框架计算简图如图2.2所示图2.1结构平面布置图图2.2横向框架计算简3框架侧移刚度计算3.1梁柱线刚度计算梁的线刚度Ib＝EcIb/l。其中Ec为混凝土弹性模量；l为梁的计算跨度；lb为梁截面惯性矩，本结构为现浇式楼盖，故考虑楼板的影响，对于中框架梁（T形截面），取Ib＝2.0I0；对于边框架梁（倒L形截面），取Ib＝1.5I0；对于楼电梯间梁，取Ib＝I0。其中I0为梁矩形部分的截面惯性矩。柱的线刚度Ic＝EcIc/h，其中Ic为柱的截面惯性矩，h为框架柱的计算高度。横梁线刚度计算过程见表3.1，柱线刚度计算过程见表3.2。表3.1横梁线刚度ib计算表类别 Ec/(N/mm2)b×h/mm×mmI0/mm4l/mmEcI0/l/N·mm.5EcI0/l/N·mm2EcI0/l/N·mmAB跨横梁2.80×104250×6004.500×10966001.909×1010 2.864×10103.818×1010BC跨横梁2.80×104250×4501.898×10932001.661×10102.492×10103.322×1010表3.2柱线刚度ic计算表层次hcEcb×hIcEcIc/hc143003.00×104 550×5507.626×1095.32×10102~633003.00×104550×5507.626×1096.932×10103.2柱侧移刚度D值计算柱的侧移刚度D值按下式计算：（3-1）式中，为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按下式计算：一般层：（3-2）底层：（3-3）其中表示梁柱线刚度比。根据梁柱线刚度比的不同，图2.1中的柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼电梯间柱等。现以第2~4层C－柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果分别见表3.3~3.6。 图3.1C－柱及与其相连的梁的相对线刚度表3.3中框架柱侧移刚度D值（N/mm）表3.4边框架柱侧移刚度D值（N/mm）表3.5边楼梯间框架柱侧移刚度D值（N/mm）表3.6中楼梯间框架柱侧移刚度D值（N/mm）将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移侧度，见表3.7。表3.7横向框架侧移刚度(N/mm)由表3.7可见，底层刚度最小，其层间刚度与上一层层间刚度之比且底层与其上相邻三个楼层侧向刚度平均值之比故该框架为规则框架。 4重力荷载计算4.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面及楼面的恒荷载包括结构构件自重和构造屋重量等重力荷载，其标准值按结构构件的设计算尺寸、构造层的材料及设计厚度以及材料容重标准值计算，计算结构如下：屋面（不上人）：35mm厚C20细石混凝土24×0.035=0.84kN/m2三毡四油防水层0.40kN/m225厚水泥砂浆找平层20×0.025=0.50kN/m2 150厚水泥蛭石保温层5×0.15=0.75kN/m2120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.00kN/m2　15厚顶棚抹灰层17×0.015=0.26kN/m2合计5.65 kN/m21~4层楼面：水磨石面层0.65kN/m225mm厚水泥砂浆找平层20×0.025=0.50kN/m2120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.00kN/m2　15厚顶棚抹灰 17×0.015=0.26kN/m2合计4.31kN/m24.2屋面及楼面可变荷载标准值本建筑为民用建筑，楼面活荷载标准值根据房间用途按《建筑结构荷载规范》(GB50009-200)表4.1.1的规定采用；屋面活荷载根据屋面类别按《建筑结构荷载规范》(GB50009-200)表4.3.1的规定采用；屋面水平投影面上的雪荷载标准值按《建筑结构荷载规范》(GB50009-200)式6.1.1计算，结果如下。屋面活荷载与雪荷载不同时考虑。不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2楼面活荷载标准值教室2.0kN/m2走廊2.5kN/m2厕所2.5kN/m2 屋面雪荷载标准值式中：为屋面积雪分布系数，本建筑为平屋顶，故取＝1.0。屋面均布活载:计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载：0.6×（63+0.25）×（6.6×2+3.2+0.25）=63.87kN楼面均布活荷载:楼面均布活荷载对于教室为2.0KN/m2，走道、厕所为2.5kN/m2，为计算方便，偏安全的统一取均布活荷为2.5kN/m2。楼面均布活荷载标准值为：2.5×（63+0.25）×（6.6×2+3.2+0.25）=2632.78kN4.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷层等计算出单位长度上的重力荷载；本设计为现浇板肋梁楼盖，因板自重已计入楼面（屋面）的恒载之中，故计算梁自重时梁截面高度取梁原截面高度减去板厚。具体计算过程及结果见表4.1。梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）:边横梁：b×h=0.25m×0.6m长度6.05m单位长度构件重力荷载g=（0.25+2×0.02）×（0.6-0.12）×25=3.48KN/m中横梁b×h=0.25m×0.45m长度3.00m单位长度构件重力荷载g=（0.25+2×0.02）×（0.45-0.12）×25=2.39KN/m 次梁：b×h=0.25m×0.5m长度6.35m单位长度构件重力荷载g=（0.25+2×0.02）×（0.5-0.12+0.02）×25=2.90KN/m纵梁：b×h=0.3m×0.8m长度8.35m单位长度构件重力荷载g=（0.3+2×0.02）×（0.8-0.12）×25=5.78KN/m一层柱：截面0.55×0.55m2长度4.8m单位长度构件重力荷载g=（0.55+0.02×2）?×25=8.7KN/m2~4层柱：截面0.55×0.55m2长度3.8m单位长度构件重力荷载g=（0.55+0.02×2）?×25=8.7KN/m本设计外墙体为250mm厚空心粉煤灰空心砌块，外墙面贴瓷砖(0.5kN/m2)，内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位面积重力荷载为：0.5+7×0.25+17×0.02＝2.59kN/m2内墙面为200mm厚空心粉煤灰空心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：表4.1梁、柱重力荷载标准值 内墙面为200mm厚空心粉煤灰空心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：7×0.2+17×0.02×2＝2.08kN/m2女儿墙为20mm厚粘土实心砖，外墙面贴瓷砖(0.5kN/m2)，内墙面为20mm厚水泥砂浆抹面，则女儿墙单位面积重力荷载为：0.5+18×0.2+20×0.02＝3.06kN/m2门、窗和玻璃幕墙等自重可根据其材料种类，按《建筑结构荷载规范》(GB50009-200)表A.查取单位面积重量进行计算。钢铁门（包括玻璃门）单位面积重力荷载取0.45kN/m2；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4kN/m2。墙、门、窗等重力荷载汇总见表4.2。荷载总汇:顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重+女儿墙自重。其他层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱、及纵横墙体、门，窗自重。表4.2墙、门、窗等重力荷载标准值汇总表4.3各层重力荷载代表值 图4.1各质点重力荷载代表值5横向水平地震作用下框架内力和侧移计算5.1横向自振周期计算对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期：（5-1）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0.7；——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，求得的假想框架顶点位移。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。顶点位移按以下步骤计算：（5-2）（5-3）（5-4）式中：Gk为集中在k层楼面处的重力荷载代表值，对顶层应加上局部突出部分的折算重力荷载； VGi为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；为第i层的层间侧移刚度；、分别为第i、k层的层间侧移；S为同层内框架柱的总数。具体计算过程及结果见表5.1。表5.1结构顶点的假想侧移计算T=1.70=1.7×0.7×=0.50s5.2水平地震作用及楼层地震剪力计算本设计中结构高度为4.4m，不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。由设计任务书可知，本建筑所在地抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)表5.1.4，水平地震影响系数最大值为0.08，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，特征周期为Tg0.35s。,因为Tg＝0.35<T＝0.50<5Tg＝1.75，故相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值为：根据表4.3中数值可得：则因为T＝0.50s>1.4Tg＝1.4×0.35＝0.49s，所以应考虑顶部附加水平地震作用，因特征周期Tg=0.35s，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010) 表5.2.1，顶部附加地震作用系数将上述计算结果代入下式即可算得各质点的水平地震作用标准值：（5-5）式中：Gi、Gj分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值；Hi、Hj分别为质点i、j的计算高度。框架各层层间剪力通过下式计算：（5-6）式中：Fk为作用在k层楼面处的水平地震作用标准值。具体计算过程及结果见表5.2。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5.。5.3水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移按下列两式计算：（5-7）（5-8）具体计算过程及结果见表5.3。表5.2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 表5.3横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/kN∑Di/(N/mm)Δui/mmui/mmhi/mmθeΔui/hi 4934.7476219311.05310.85236001/219631486.1266219312.3909.34936001/138121870.5736219313.0086.96036001/10971 2094.5325299783.9523.95245501/1088图5.1横向水平地震作用及楼层地震剪力表5.3还计算了各层的层间弹性位移角θe＝Δui/hi，由表中数值可知，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为1/1088<1/550，满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第5.5.1条的规定。5.4水平地震作用下框架内力计算本设计横向中框架内力计算为例，说明计算方法及过程，其余框架内力计算从略。本设计采用D值法计算水平地震作用下的框架内力。各层柱的侧移刚度以及各层层间剪力已由前面计算得出，各柱所分配的剪力由下式计算：（5-9）式中：Vij为第i层第j根柱所分配的地震剪力； Vi为第i层楼层间剪力；Dij为第i层第j根柱的侧移刚度；为条i层所有柱侧移刚度之和。柱反弯点高度根据下式计算：y＝(y0+y+y2+y3)h（5-10）式中：y0为标准反弯点高度比；y为某层上下梁线刚度不同时，对y0的修正值。y2为上层层高与本层高度不同时，对y0的修正值；y3为下层层高与本层高度不同时，对y0的修正值。因为本设计各层梁截面相同，即线刚度相同，故不需要考虑y值，且只有一二层分别需要考虑y2、y3。由柱剪力Vij和反变点高度y，按下式计算柱端弯矩：上端：（5-11）下端：（5-12）具计算过程及结果见表5.4和表5.5。表5.4各层边柱柱端弯矩及剪力计算表5.5各层中柱柱端弯矩及剪力计算 梁端弯矩按节点弯矩平衡条件，将节点上、下端弯矩之和按左、右梁的线刚度比例分配：（5-13）（5-14）式中：，分别表示节点左、右梁的线刚度；，分别表示节点左、右梁的弯矩。梁端剪力根据梁的两端弯矩，按下式计算：（5-14）由梁端剪力叠加便可求得框架柱轴力，其中边柱为各层梁端剪力按层叠加，中柱轴力为两侧梁端剪力之差，亦按层叠加。具体计算过程及结果见表5.6。表5.6边横梁梁端弯矩、剪力及柱轴力计算表5.7中横梁梁端弯矩、剪力及柱轴力计算注：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，对应的右侧两根柱为压。2)表中M单位为kN·m，V单位为kN，N单位为kN，l单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力及柱轴力图如图5.2、图5.3所示。图5.2水平地震作用下框架弯矩图(kN·m) 图5.3水平地震作用下梁端剪力及柱轴力图(kN)6横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算6.1风荷载标准值的计算垂直于建筑物表面的风荷载标准值，当计算主要垂直结构时:（6-1）风荷载标准值高处Z处风振系数风荷载体型系数风压高度变化系数基本风压由《荷载规范》GB5009-2001，合肥地区n=50年，基本风压=0.35KN/m。地面粗糙度为C类。风载体型系数由《荷载规范》7.3节查得，=0.8（迎风面）和=-0.5（背风面），H/B=14.4/16.4=0.878.框架结构基本自振周期=（0.08～0.1）×n=（0.08～0.1）×4=0.32～0.4sEMBEDEquation.DSMT4=0.04（）由《荷载规范》7.4.3节和7.4.4-3查得=1.147。=0.43（C类按当地基本风压，乘以0.62带入查表）。由式（6-2）（6-3） 根据《荷载规范》查表7.2.为0.74。表6.1沿房屋高度分布风荷载标准值6.2风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算图6.1风荷载沿房屋高度分布图表6.2风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次层高Fi（KN）Vi∑D（KN/M)△ui（mm）ui（mm） △ui/h4330010.27710.2776219310.0170.1771/1997053330010.80121.0786219310.0340.1601/97370233009.69230.77062931 0.0490.1261/66700143009.88840.6585299780.0770.0771/56050由6.2表中数值可知，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为1/56050<1/550，满足规范要求。6.3风荷载作用下内力计算横向风荷载作用下内力计算：采用D值法计算横向风荷载作用下的框架内力。各层柱的侧移刚度以及各层层间剪力已由前面计算得出，各柱所分配的剪力由下式计算：（6-4）式中：Vij为第i层第j根柱所分配的地震剪力；Vi为第i层楼层间剪力；Dij为第i层第j根柱的侧移刚度； 为条i层所有柱侧移刚度之和。柱反弯点高度根据下式计算：y＝(y0+y+y2+y3)h（6-4）式中：y0为标准反弯点高度比；y为某层上下梁线刚度不同时，对y0的修正值。y2为上层层高与本层高度不同时，对y0的修正值；y3为下层层高与本层高度不同时，对y0的修正值。因为本设计各层梁截面相同，即线刚度相同，故不需要考虑y值，且只有一二层分别需要考虑y2、y3。由柱剪力Vij和反变点高度y，按下式计算柱端弯矩：上端：（6-5）下端：（6-6）具计算过程及结果见表6.3和表6.4。表6.3风荷载作用下各层边柱柱端弯矩及剪力计算表6.4风荷载作用下各层中柱柱端弯矩及剪力计算表6.5风荷载作用下边横梁、中横梁梁端弯矩及剪力计算注： 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，对应的右侧两根柱为压。2)表中M单位为kN·m，V单位为kN，N单位为kN，l单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力及柱轴力图如图6.2、图6.3所示。图6.2风荷载作用下框架弯矩图(kN·m)图6.3风荷载作用下梁端剪力及柱轴力图(kN)7竖向荷载作用下框架结构的内力计算7.1计算单元取一榀横向中框架进行计算，计算单元宽度为9.0m，即一个柱距宽，如图7.1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。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。图7.1横向框架计算单元7.2荷载计算7.2.1恒载计算 图7.2各层梁上作用的恒载恒载作用下各层框架梁上的荷载分布如图7.2所示。在图7.2中，，代表横梁自重，为均布荷载形式。对于第4层：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7.所示几何关系可得：、分别为由边纵梁，中纵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，计算如下：、分别为纵梁轴线与柱轴线偏心而产生的集中力矩，计算如下：对于3~1层：由纵梁传给柱的恒载除梁自重和楼板重外，还应考虑梁上填充墙等的重力荷载，其它荷载计算方法同4层，计算如下：，代表横梁自重和其上墙自重，为均布荷载形式。对于第4层：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7.所示几何关系可得：、分别为由边纵梁，中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重和梁其上墙、门窗等重力荷载，计算如下：、分别为纵梁轴线与柱轴线偏心而产生的集中力矩，计算如下： 7.2.2活载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图7.3所示。图7.3各层梁上作用的活载对于第4层，不上人屋面，只有雪载：对于3~1层楼面活载：将以上计算结果汇总，见表7.1、表7.2和表7.3。表7.1横向框架恒载汇总表表7.2横向框架活载汇总表 表7.3横向框架重力荷载代表值汇总表7.3恒载作用下内力计算7.3.1计算分配系数考虑框架对称性，取半框架计算，半框架的梁柱线刚度如图7.6。各杆端分配系数见表7.4。图7.6半框架梁柱线刚度示意表7.4各杆端分配系数梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载对称，故计算时可用半框架。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。（7-1）（7-2）（7-3）第四层，及顶层梯形荷载、三角形荷载化为等效均布荷载： 图7.4梯形荷载图7.5三角形荷载则顶层各杆的固端弯矩为：AB跨：两端均为固定支座BC跨：一端为固定支座，一端为滑动支座3~1层，梯形荷载、三角形荷载化为等效均布荷载：则3~1层各杆的固端弯矩为：AB跨：两端均为固定支座BC跨：一端为固定支座，一端为滑动支座 7.3.2框架弯矩二次分配及弯矩图见表7.5、图7.7考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.85，调幅后数值为上图括号内数字。7.3.3梁端剪力和轴力梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力叠加而成，而柱端剪力和节点集中力叠加而成，计算恒载作用时的柱底轴力，要考虑柱的自重。恒载作用下的梁端剪力及柱的轴力和剪力计算：①梁端剪力由两部分组成：荷载引起的剪力，计算公式为：（7-3）（、分别为矩形和梯形荷载）（7-4） （、分别为矩形和三角形荷载）弯矩引起的剪力，计算原理是杆件弯矩平衡，即：AB跨：（7-5）BC跨：因为BC跨梁端弯矩相等，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。③柱的剪力计算：柱的剪力：（7-6）式中，、分别为经弯矩分配后柱的上、下端弯矩，为柱的长度。荷载引起的剪力：表7.5恒载作用下框架弯矩二次分配图7.7恒载作用下框架弯矩图 第四层：第3~1层：弯矩引起的剪力，AB跨：第4层：第3层：第2层：第1层：调幅后：第4层：第3层：第2层：第1层：表7.6恒载作用下梁端剪力及柱轴力(kN)表7.7恒载作用下柱的剪力（KN）7.4活荷载作用下内力计算梁上分布荷载为梯形荷载，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。第四层，及顶层梯形荷载、三角形荷载化为等效均布荷载： 则顶层各杆的固端弯矩为：AB跨：两端均为固定支座BC跨：一端为固定支座，一端为滑动支座3~1层，梯形荷载、三角形荷载化为等效均布荷载：则1~3层各杆的固端弯矩为：AB跨：两端均为固定支座BC跨：一端为固定支座，一端为滑动支座7.4.1框架弯矩二次分配及弯矩图见表7.8、图7.8 7.4.2梁端剪力和轴力梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力叠加而成，而柱端剪力和节点集中力叠加而成。活载作用下的梁端剪力及柱的轴力和剪力计算：考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.85，调幅后数值为上图括号内数字。①梁端剪力由两部分组成：a荷载引起的剪力，计算公式为：（7-7）（为梯形荷载）（7-8）（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：AB跨：（7-9）BC跨：因为BC跨梁端弯矩相等，故②柱的轴力计算： 顶层柱轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到，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柱的剪力计算：柱的剪力：（7-10）式中，、分别为经弯矩分配后柱的上、下端弯矩，为柱的长度。表7.8活载作用下框架弯矩二次分配图7.8活载作用下框架弯矩图荷载引起的剪力：第四层：第3~1层：弯矩引起的剪力，AB跨：第4层：第3层：第2层： 第1层：调幅后：第4层：第3层：第2层：第1层：表7.9活载作用下梁端剪力及柱轴力(kN)表7.10活载作用下柱的剪力（KN）7.5重力荷载作用下内力计算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。第四层，及顶层梯形荷载、三角形荷载化为等效均布荷载：则顶层各杆的固端弯矩为：AB跨：两端均为固定支座 BC跨：一端为固定支座，一端为滑动支座3~1层，梯形荷载、三角形荷载化为等效均布荷载：则1~3层各杆的固端弯矩为：AB跨：两端均为固定支座BC跨：一端为固定支座，一端为滑动支座7.5.1框架弯矩二次分配及弯矩图见表7.11、图7.97.5.2梁端剪力和轴力梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力叠加而成，而柱 端剪力和节点集中力叠加而成，计算恒载作用时的柱底轴力，要考虑柱的自重。恒载作用下的梁端剪力及柱的轴力和剪力计算：①梁端剪力由两部分组成：a.荷载引起的剪力，计算公式为：（7-11）（、分别为矩形和梯形荷载）（7-12）（、分别为矩形和三角形荷载）考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.85，调幅后数值为上图括号内数字。b.弯矩引起的剪力，计算原理是杆件弯矩平衡，即：AB跨：BC跨：因为BC跨梁端弯矩相等，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7.11重力荷载作用下框架弯矩二次分配图7.9重力荷载作用下框架弯矩图③柱的剪力计算：柱的剪力：（7-13）式中，、分别为经弯矩分配后柱的上、下端弯矩，为柱的长度。荷载引起的剪力：第四层：第1~3层：弯矩引起的剪力，AB跨：第4层： 第3层：第2层：第1层：调幅后：第4层：第3层：第2层：第1层：表7.12活载作用下梁端剪力及柱轴力(kN)表7.13活载作用下柱的剪力（KN）8内力组合8.1组合原则根据《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001），建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载(效应)组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。本设计考虑以下两种基本组合：（1）无地震作用的竖向荷载效应组合 本工程为一般框架结构，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）第3.2.4条，基本组合可采用简化规则，并应按下列组合值中取最不利值确定：eqoac(○,1)由可变荷载效应控制的组合：（8-1）（8-2）eqoac(○,2)由永久荷载效应控制的组合：（8-3）式中：为荷载效应组合的设计值为永久荷载的分项系数；为第i个可变荷载的分项系数；为按永久荷载标准值计算的荷载效应值；为按可变荷载标准值计算的荷载效应值；为可变荷载的组合值系数；为参与组合的可变荷载数。对于本设计，上述基本组合的荷载分项系数及可变荷载组合值系数取值如下： 由可变荷载效应控制的组合，永久荷载分项系数取1.2；由永久荷载效应控制的组合，永久荷载分项系数取1.35；本工程楼面活荷载小于4kN/m2，可变荷载分项系数取1.4；根据楼面活荷载类别，可变荷载组合值系数取0.7。(GB5009-2001,4..1.1)（2）地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第5.4.1条，结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算：（8-4）式中：为结构构件内力组合的设计值；为重力荷载分项系数；、分别为水平、竖向地震作用分项系数；为风荷载分项系数；为重力荷载代表值的效应； 为水平地震作用标准值的效应；为竖向地震作用标准值的效应；为风荷载标准值的效应；为风荷载组合值系数。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的规定，本设计可不进行风荷载及竖向地震作用计算。故上述基本组合表达式可写为：（8-5）8.2框架梁内力组合由于钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质，在竖向荷载作用下要以考虑适当降低梁端弯矩，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。本设计为现浇框架结构，支座负弯矩调幅系数取0.85。另外，对于考虑地震作用组合的内力，应该根据不同的构件类型考虑相应的抗震承载力调整系数。在恒载和活载作用下，跨间可近似取跨中的弯矩，跨中弯矩应按调幅后的支座弯矩及相应荷载用平衡条件得。在恒载和活载作用下，跨间可近似跨中M代替：（8-6）式中：、为梁左、右端弯矩，若跨中弯矩M小于，应取 （8-7）在竖向荷载与地震组合时，跨间最大弯矩采用数解法计算,如图8.1所示。图8.1框架梁内力组合图图中、——重力荷载作用下梁端的弯矩；、——水平地震作用下梁端的弯矩、——竖向荷载与地震荷载共同作用下梁端反力。对作用点取矩：＝-(-++)（8-8）处截面弯矩为：=--+（8-9）由=0,可求得跨间的位置为=（8-10）将代入任一截面处的弯矩表达式,可得跨间最大弯矩为：==-+=-+（8-11）当右震时公式中、反号。及的具体数据见表8.1和表8.2,表中、、均有两组数据。当x大于或x小于0，表示最大弯矩发生在支座处。当时，取，当时，取x=0。表8.1左震作用下 表8.2右震作用下跨中弯矩恒载作用下：第4层：第3~1层：第4层：所以所以同理：第3~1层：活载作用下：第4层：第3~1层：第4层：所以所以 同理：第3~1层：各层梁的内力组合结果见表8.3。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第6.2.4条，一、二、三级的框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整：（8-12）式中：为梁端截面组合的剪力设计值；为梁的净跨；为梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；、分别为梁左右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值，一级框架两端弯矩均为负弯矩时，绝对值较小的弯矩应取零；为梁端剪力增大系数，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1。由表8.3中数据举例计算梁端剪力： 一层AB跨：左震右震则8.3框架柱内力组合框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面，遵循“强柱弱梁，强剪弱弯”的设原则，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的规定，一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：（8-13） 式中：为节点上下柱端截面顺时针或反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；为节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；为柱端弯矩增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。本设计房屋抗震等级为三级，因梁端弯矩设计值之和与柱端弯矩设计值之和相差不大，故直接将柱端弯矩设计值乘以增大系数1.1以简化计算。柱剪力设计值则按下式计算：（8-14）式中：为柱端截面组合的剪力设计值；为柱的净高；、分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值；柱剪力增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。 框架柱内力组合的方法与框架梁类似，在此不再赘述。各层柱的组合结果见表8.4和表8.5。注：1）表8.3中，MAB和MBC分别为AB跨梁和BC跨梁的跨间最大正弯矩。M以下部受拉为正，单位kN·m，V以向上为正，单位kN；2）表8.4和表8.5中M以左侧受拉为正，单位kN·m，N以受压为正，单位kN，V以绕柱端顺时针旋转为正。9截面设计9.1框架梁截面设计及构造措施9.1.1框架梁纵向受拉钢筋最小配筋率表9.1框架梁纵向受拉钢筋最小配筋率百分比（%）9.1.2承载力抗力调整系数 考虑地震作用时,结构构件的截面采用下面的表达式：≤/（9-1）式中——承载力抗力调整系数，取值见表2-25；——地震作用效应与其它荷载效应的基本组合；——结构构件的承载力。注意在截面配筋时，组合表中地震力组合的内力均应乘以后再与静力组合的内力进行比较，挑选出最不利组合。混凝土强度等级：C25：钢筋的强度等级：纵筋：Ⅲ级（HRB400）箍筋：Ⅱ级（HPB335）式中：：表示混凝土立方体抗压强度设计值表9.2承载力抗震调整系数的值9.2框架梁截面设计 9.2.1横向框架梁正截面设计梁的控制截面如图9.1所示图9.1梁的内力示意：表示钢筋的抗拉强度设计值：表示钢筋的抗压强度设计值从表8.3框架梁内力组合表中找出相应的数据，截面最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。以第一层为例：A支座右边缘：B支座左边缘：B支座右边缘：AB跨：BC跨：C25<C50,所以，，按梁的跨度考虑： 按梁的净距考虑：按梁翼缘高度考虑：=600-35=565mm/=120/565=0.212>0.1（故翼缘不受限制）。翼缘计算宽度取三者中较小值，即2200mm。判别T形梁截面类型，因为：属第一类T形截面。A支座右：最小配筋率：实配钢筋420（），，满足要求。AB跨间： 最小配筋率：实配钢筋420（），，满足要求。B支座左：最小配筋率：实配钢筋420（），，满足要求。B支座右：最小配筋率：实配钢筋420（），，满足要求。BC跨间：最小配筋率：实配钢筋420（），，满足要求。表9.3第四层框架正截面强度计算 表9.4第三层框架正截面强度计算表9.5第二层框架正截面强度计算表9.6第一层框架正截面强度计算9.2.2横向框架梁斜截面设计以第一层AB跨梁为例，说明计算方法和过程，其余各层梁的箍筋计算结果见表9.7。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第11.3.3条，考虑地震作用组合的框架梁，当跨高比时，其受剪截面应符合下列条件：（9-2）本设计中，由表8.3可得一层AB跨梁经调整后的剪力设计值故截面尺寸满足要求。 梁箍筋采用HPB335级钢筋（），则框架梁梁箍筋加密长度取1.5h和500mm中较大值（GB50010-2002.11.3.6-2），加密区长度。箍筋最大间距为纵向钢筋直径的8倍，梁高1/4和150中的最小值。箍筋最大间距为150mm。三级抗震等级：梁端箍筋加密区实配双肢B8@100（），加密区长度取900mm，非加密区取B8@150，箍筋设置满足要求。表9.7框架梁箍筋计算表9.3框架柱截面设计9.3.1剪跨比和轴压比验算柱截面尺寸宜满足剪跨比及轴压比的要求。剪跨比宜大于2，本结构框架抗震等级为三级，轴压比应小于0.85（GB50011-2010.6.36），各层柱剪跨比及轴压比计算过程及结果如表9.8所示，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。 表9.8柱的剪跨比和轴压比验算9.3.2柱正截面承载力计算框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面，遵循“强柱弱梁，强剪弱弯”的设原则，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的规定，一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求：（9-3）式中：为节点上下柱端截面顺时针或反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；为节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；为柱端弯矩增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。本设计房屋抗震等级为三级，因梁端弯矩设计值之和与柱端弯矩设计值之和相差不大，故直接将柱端弯矩设计值乘以增大系数1.1以简化计算。柱剪力设计值则按下式计算： （9-4）式中：为柱端截面组合的剪力设计值；为柱的净高；、分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值；柱剪力增大系数，一级取1.4，二级取1.2，三级取1.1。各层柱的组合结果见表8.4和表8.5。以第一层B柱为例说明计算方法及过程，其余柱的计算结果见表9.9和表9.10。由B柱内力组合表中选出第一层柱不利内力进行配筋计算。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.3.11条，底层柱的计算高度可按1.0H计算，则＝4.3m。，（取）因为，故应考虑二阶弯矩的影响。（取） ，取。对称配筋。故为大偏心受压，且有效。则选择4C20（）总配筋率满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)的规定，柱全部纵向钢筋率不应小于0.7%，且每一侧的配筋率不应小于0.20%。表9.9A柱纵向钢筋计算表表9.10B柱纵向钢筋计算表 9.3.3柱斜截面承载力计算以第一层B柱为例说明计算方法及过程，其余柱的计算结果见表8.6。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第11.4.8条规定，对于剪跨比的框架柱，考虑地震作用组合的受剪截面应符合下列条件：（9-5）由前可知，第一层B柱的组合剪力设计值故截面满足要求。根据规范规定，计算斜截面抗震受剪承载力时轴向力取考虑地震作用组合的轴向压力设计值和中的较小值。故取。由前面算得此柱的剪跨比(取)，柱箍筋选用HRB235级（） 同时，根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第11.4.17条，柱端加密区箍筋应满足最小体积配箍率的要求。由表8.3可得一层B柱的轴压比，柱混凝土强度等级为C30，小于C35，故混凝土轴心抗压强度设计值按C35取，即，根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)表11.4.17查得，则最小体积配筋率（取）柱端加密区箍筋选用4肢10@100，计算得，，满足要求。柱端箍筋加密区长度根据规范要求确定为1800mm。规范规定非加密区箍筋的体积配筋率不宜小于加密区配筋率的一半；且对三级抗震框架，S小于15倍纵向钢筋直径，故非加密区箍筋选用4肢10@150，满足要求。表9.11框架柱箍筋计算表9.4框架梁柱节点设计根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第11.6.1条，三级、四级抗震等级的框架节点核心区可不进行计算，但应符合抗震构造措施的要求。10基础设计 10.1柱下独立基础单柱10.1.1已知条件类型：锥形柱数：单柱阶数：1基础尺寸(单位mm):b1=3300,b11=1650,a1=3300,a11=1650,h1=400,h2=300dx1=50,dx2=50,dy1=50,dy2=50柱:方柱,A=550mm,B=550mm设计值：N=1350.76kN,Mx=0.00kN.m,Vx=106.73kN,My=222.90kN.m,Vy=0.00kN标准值：Nk=1350.76kN,Mxk=0.00kN.m,Vxk=106.73kN,Myk=222.90kN.m,Vyk=0.00kN混凝土强度等级：C30,fc=14.30N/mm2钢筋级别：HRB335,fy=300N/mm2基础混凝土保护层厚度：40mm 基础与覆土的平均容重：20.00kN/m3修正后的地基承载力特征值：214kPa基础埋深：1.25m作用力位置标高：0.000m剪力作用附加弯矩M'=V*h(力臂h=1.250m)：My'=133.41kN.mMyk'=133.41kN.m图10.1单柱基础简图10.1.2基底反力计算统计到基底的荷载标准值:Nk=1350.76,Mkx=0.00,Mky=356.31设计值:N=1350.76,Mx=0.00,My=356.31承载力验算时,底板总反力标准值(kPa):[相应于荷载效应标准组合]pkmax=(Nk+Gk)/A+|Mxk|/Wx+|Myk|/Wy =208.53kPapkmin=(Nk+Gk)/A-|Mxk|/Wx-|Myk|/Wy=89.55kPapk=(Nk+Gk)/A=149.04kPa各角点反力p1=89.55kPa,p2=208.53kPa,p3=208.53kPa,p4=89.55kPa强度计算时,底板净反力设计值(kPa):[相应于荷载效应基本组合]pmax=N/A+|Mx|/Wx+|My|/Wy=183.53kPapmin=N/A-|Mx|/Wx-|My|/Wy=64.55kPap=N/A=124.04kPa各角点反力p1=64.55kPa,p2=183.53kPa,p3=183.53kPa, p4=64.55kPa10.1.3地基承载力验算pk=149.04<fa=214.00kPa,满足pkmax=208.53<1.2*fa=256.80kPa,满足10.1.4基础抗冲切验算抗冲切验算公式Fl<=0.7*βhp*ft*Aq[GB50007-2002第8.2.7条](冲切力Fl根据最大净反力pmax计算)第1阶(kN):Fl下=340.92,Fl右=340.92,Fl上=340.92,Fl左=340.92砼抗冲面积(m2):Aq下=0.79,Aq右=0.79,Aq上=0.79,Aq左=0.79抗冲切满足.10.1.5基础受弯计算弯矩计算公式M=1/6*la2*(2b+b')*pmax[la=计算截面处底板悬挑长度]配筋计算公式As=M/(0.9*fy*h0) 第1阶(kN.m):M下=413.48,M右=413.48,M上=413.48,M左=413.48,h0=655mm计算As(mm2/m):As下=708,As右=708,As上=708,As左=708抗弯计算满足.10.1.6底板配筋X向实配B12@150(754mm2/m)>=As=708mm2/mY向实配B12@150(754mm2/m)>=As=708mm2/m10.2柱下独立基础双柱10.2.1设计资料类型：锥形柱数：双柱阶数：1基础尺寸(单位mm):b1=6850,b11=1650,a1=3300,a11=1650,h1=400,h2=300dx1=50,dx2=50,dy1=50,dy2=50 柱a:方柱,A=550mm,B=550mm设计值：Na=1350.76kN,Mxa=0.00kN.m,Vxa=106.73kN,Mya=222.90kN.m,Vya=0.00kN标准值：Nka=1350.76kN,Mxka=0.00kN.m,Vxka=106.73kN,Myka=222.90kN.m,Vyka=0.00kN柱b：方柱,A=550mm,B=550mm设计值：Nb=1449.58kN,Mxb=0.00kN.m,Vxb=125.81kN,Myb=238.82kN.m,Vyb=0.00kN标准值：Nkb=1449.58kN,Mxkb=0.00kN.m,Vxkb=125.81kN,Mykb=238.82kN.m,Vykb=0.00kN混凝土强度等级：C30,fc=14.30N/mm2钢筋级别：HRB335,fy=300N/mm2基础混凝土保护层厚度：40mm基础与覆土的平均容重：20.00kN/m3修正后的地基承载力特征值：214kPa基础埋深：1.25m 作用力位置标高：0.000m剪力作用附加弯矩M'=V*h(力臂h=1.250m)：Mya'=133.41kN.mMyka'=133.41kN.mMyb'=157.26kN.mMykb'=157.26kN.m图10.2柱下独立基础双柱简图10.2.2基底反力计算统计到基底的荷载标准值Nk=1350.760+1449.580=2800.34kNVxk=106.73+125.81=232.54kN基础顶部弯矩绕x轴：0.00-0.00=0.00kN.m绕y轴：222.90+238.82=461.72kN.m 剪力产生弯距y方向:0.000*1.250=0.00kN.mx方向:232.540*1.250=290.67kN.m按矢量相加得：Mxk=0.00-0.00=0.00kN.mMyk=461.72+290.67=927.80kN.m设计值N=1350.760+1449.580=2800.34kNVx=106.73+125.81=232.54kN基础顶部弯矩绕x轴：0.00-0.00=0.00kN.m绕y轴：222.90+238.82=461.72kN.m剪力产生弯距y方向:0.000*1.250=0.00kN.mx方向:232.540*1.250=290.67kN.m按矢量相加得：Mx=0.00-0.00=0.00kN.m My=461.72+290.67=927.80kN.m结果汇总Nk=2800.34kN,Mxk=0.00kN.m,Myk=927.80kN.mN=2800.34kN,Mx=0.00kN.m,My=927.80kN.m承载力验算时,底板总反力标准值(kPa):[相应于荷载效应标准组合]基底面积：A=3.300*6.850=22.605m2土重：Gk=20.000*22.605*　1.250=565.125kNWx=6.850*3.3002/6=12.433m3Wy=3.300*6.8502/6=25.807m3pkmax=(Nk+Gk)/A+|Mxk|/Wx+|Myk|/Wy=(2800.34+565.13)/22.60+0.00/12.433+927.80/25.807=184.83kPapkmin=(Nk+Gk)/A-|Mxk|/Wx-|Myk|/Wy=(2800.34+565.13)/22.60-0.00/12.433-927.80/25.807 =112.93kPapk=(Nk+Gk)/A=(2800.34+565.13)/22.605=148.88kPa各角点反力p1=112.93kPa,p2=184.83kPa,p3=184.83kPa,p4=112.93kPa强度计算时,底板净反力设计值(kPa):[相应于荷载效应基本组合]p=N/A=2800.34/22.60=123.88kPaWx=6.850*3.3002/6=12.433m3Wy=3.300*6.8502/6=25.807m3pmax=N/A+|Mx|/Wx+|My|/Wy=2800.34/22.60+0.00/12.433+927.80/25.807=159.83kPapmin=N/A-|Mx|/Wx-|My|/Wy=2800.34/22.60-0.00/12.433-927.80/25.807=87.93kPa 各角点反力p1=87.93kPa,p2=159.83kPa,p3=159.83kPa,p4=87.93kPa10.2.3地基承载力验算pk=148.88<faE=214.00kPa,满足pkmax=184.83<1.2*faE=256.80kPa,满足10.2.4基础抗冲切验算抗冲切验算公式Fl<=0.7*βhp*ft*Aq[GB50007-2002第8.2.7条](冲切力Fl根据最大净反力pmax计算)下右上左第1阶(h=700mm,h0=655mm,βhp=1.000)荷载面积(m2)4.411.864.411.86冲切荷载(kN)705.44296.90705.44296.90抗冲切面积(m2)3.110.793.110.79抗冲切力(kN)3117.64790.063117.64790.06 抗冲切满足.10.2.5基础受弯计算弯矩计算公式M=1/6*la2*(2b+b')*pmax[la=计算截面处底板悬挑长度]配筋计算公式As=M/(0.9*fy*h0)第1阶(kN.m):M下=896.48,M右=360.10,M上=896.48,M左=360.10,h0=655mm计算As(mm2/m):As下=740,As右=617,As上=740,As左=617抗弯计算满足.10.2.6底板配筋X向实配B12@150(754mm2/m)>=As=617mm2/mY向实配B12@150(754mm2/m)>=As=740mm2/m11板的设计及配筋11.1楼面板11.1.1设计资料 根据《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002），楼板长边与短边之比小于2，宜按双向板计算，楼板长边与短边之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算，当按沿短边受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够的构造钢筋。根据本工程的实际尺寸，楼板全为双向板，楼板按照弹性方法进行计算。板按考虑塑性内力重分布方法计算。取1m宽板为计算单元。混凝土采用C25，fc=11.9N/mm2，钢筋采用HRB335，fy=300N/mm，板厚120mm。L1:b×h=300mm×800mm，L2:b×h=250mm×600mmL3:b×h=250mm×450mm板的区格划分及有关尺寸见图11.1图11.1楼面楼板平面布置图11.1.2荷载计算恒载：活载：11.1.3弯矩计算跨中最大弯矩发生在活荷载为棋盘式布置时，它可以简化为内支座固支时g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时±q/2作用下的弯矩值两者之和。支座最大负弯矩可近似按活荷载满布求得，即内支座固支时g+q作用下的支座弯矩。在本例中，楼盖边梁对板的作用是为固定支座。所有区格板按其位置与尺寸分为A、B、C、D四类，计算弯矩时，考虑泊松比的影响，取。查表“双向板按弹性分析的计算系数表”（见《建筑结构静力手册》第二版）对各区格弯矩进行计算。各区格板的弯矩计算列于表11.1。 截面有效高度：选用Φ8钢筋作为受力主筋，则（短跨）方向跨中截面的（长跨）方向跨中截面的支座截面处均取为100mm。截面弯矩设计值：该板四周与梁整浇，故弯矩设计值应按如下折减：①中间区格板的支座及跨内截面减小20%;②边区格板的跨内截面及第一内支座截面：时，弯矩减少20%时，弯矩减少20%时，不折减式中：——沿板边缘方向的计算跨度——垂直板边缘方向的计算跨度③角区格板各截面弯矩值不予折减。 由该表可见，板间支座弯矩是不平衡的，实际应用时可近似取相邻两区格板支座弯矩的平均值，即：B支座：C支座：D支座：D支座：计算配筋量时，取内力臂系数（11-1）计算结果见表11.2表11.2双向板弯矩计算12楼梯设计此次所选为边楼梯为例进行计算，踏步高取150mm，踏步宽取300mm，平台宽取1800mm，选用C25混凝土，板钢筋选用HRB335级钢筋，平台梁纵筋选用HRB400级钢筋，箍筋选用HRB335级钢筋。12.1楼梯段板设计12.1.1板厚的确定h=1/30×l=1/30×3300=110mm,取h=120mm 12.1.2荷载计算取1m板宽计算，楼梯斜板的倾角：，恒载计算：踏步重：斜板重：20mm厚粉刷层重：15mm厚板底抹灰：恒载标准值：恒载设计值：活载标准值：活载设计值：总荷载设计值：12.1.3内力计算跨中弯矩：12.1.4配筋计算结构重要性系数 故选用B10@150（）分配布置筋选用6>B6@250.12.2平台板计算12.2.1平台板取1m宽计算，板厚为80mm计算恒载：平台板自重：1.2×0.08×25=2.4板面抹灰重：1.2×0.02×20=0.48板底抹灰重：1.2×0.02×17=0.41恒载设计值：活载设计值：总荷载设计值：12.2.2内力计算计算跨度：板跨中弯矩：12.2.3截面承载力计算取用受力筋选用B6@160（） 分布筋也选用B6@160（）12.3平台梁计算先确定平台梁的截面：取小值，取取大值，，所以平台梁高度为400mm，宽为250mm12.3.1荷载计算平台板传来的均布荷载：6.79梯段板传来的均布荷载：（10.84×3.3×2+3.29×2）/4.5=20.03梁自重：0.25×0.40×25+0.02×（0.40-0.10）×17×2=2.70所以荷载设计值12.3.2内力计算平台梁计算跨度：净跨：12.3.3承载力计算计算高度 正截面承载力计算，此处为第一类倒L形截面计算：翼缘有效高度：取小值判断T形截面类型：，，按第一类截面计算：选用3C16（）架立筋选用2C12钢筋。斜截面校核：所以截面尺寸满足要求。此处按不配腹筋来计算，则箍筋用量为： 选用双肢箍筋：B6@200，，S=200,b=250满足要求。参考文献[1]GB5009-2001.建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2001：[2]GB5010-2002.混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002：[3]GB5011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010：[4]GB5007-2002.建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002：[5]03G101-1图集.[S].北京：中国建筑标准设计研究所，2003：[6]陈伯望，祝明桥，张自荣.混凝土结构设计[M].北京：高等教育出版社，2004:64-81.[7]包世华.新编高层建筑结构.[M].北京：中国水利水电出版社，2005：38-50.[8]刘大鹏，白冰.土力学[M].北京：清华大学出版社，2005:50.[9] 王文栋.混凝土结构构造手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003:86-175.[10]建筑结静力计算手册编写组.建筑结静力计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998:194-245.致谢经过四年基础与专业知识的学习，培养了我独立做建筑结构设计的基本能力。在老师的指导和同学的帮助下，我成功地完成了这次的设计课题——某中学教学楼设计。在期间，我能根据设计进度的安排，紧密地和本组同学合作，按时按量的完成自己的设计任务。在毕设前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕业设计期间，本组成员齐心协力、分工合作，发挥了大家的团队精神。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到各位指导老师的审批和指正。毕业设计是对四年专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论运用于实际设计的一次锻炼。通过毕业设计，我不仅温习了以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。特别值得一提的是，我深深的认识到作为一个结构工程师，应该具备一种严谨的设计态度，在这里，再一次向指导我的各位老师致以最诚挚的谢意！谢谢你们！综述 经过以上的分析和探究，本人总结了在进行框架计算时所需要以下步骤：首先确定结构方案和结构布置，然后初选梁柱的截面尺寸和材料强度等级，进行竖向荷载的计算和竖向荷载作用下的内力分析；之后，计算各层重力荷载代表值及结构刚度参数、计算结构自振周期及振型、计算多遇地震烈度下的结构弹性地震作用、多遇烈度地震作用下结构层间弹性变形验算，如果验算不能满足要求，则要重新进行梁柱截面的选定，再重新进行以上几个步骤，如果验算满足要求，则进行地震作用下结构内力的分析，之后，进行竖向荷载作用和地震作用的内力组合，按照内力组合进行梁柱的配筋计算以及基础的设计，最后分别进行板和楼梯的配筋计算。对于进行每一道工序的时候，都要认真的考虑每一种情况，例如：在柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础；以及采用独立柱基时，独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求，除非此基础非常重要，但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。面积不大的独立基础宜采用锥型基础，方便施工；楼梯梯段板计算方法：当休息平台板厚为80～100，梯段板厚100～130，梯段板跨度小于4米时，应采用1/10的计算系数，并上下配筋相同；当休息平台板厚为80～100，梯段板厚160～200，梯段板跨度约6米左右时，应采用1/8的计算系数，板上配筋可取跨中的1/3～1/4，并且不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通，并应与梯段板的配筋相应。梯段板板厚一般取1/25~1/30跨度。对于每一种情况都要认真对待和考虑构造和力学问题，确保结构的安全性和经济性！ PAGE11PAGEPAGE3 '