本科毕业论文---黄河科技学院建筑系教学楼土木工程计算书.doc

'1绪论本设计说明书是根据此次黄河科技学院工学院毕业设计任务书的要求编写的,设计的题目为黄河科技学院教学楼设计方案二。本次毕业设计的内容包括建筑设计和结构设计。结构设计是土木工程专业毕业设计的重要阶段，也是毕业前的综合学习阶段,还是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,更是对大学期间所学专业知识的全面总结。在结构设计前期，我复习了《结构力学》、《土力学与基础工程》、《混凝土结构设计》、《建筑结构抗震设计》等教材，查阅了大量专业标准和规范，在网上搜集了不少资料，并借阅了一整套专业的工程图纸。在结构设计中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行结构计算和分析。在结构设计后期，主要进行设计手稿的输入和施工图的绘制，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此我表示衷心的表示感谢。结构设计期间，在指导老师的帮助下，我经过资料查阅及设计计算，加深了对规范、标准等相关内容的理解，巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel；在绘图时熟练掌握了AutoCAD；在计算书的输入时进一步熟悉了Word。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。本次毕业设计凝结了个人的汗水和心血，由于自己水平有限，设计说明书中难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 2建筑设计2.1设计资料本设计为黄河科技学院建筑系教学楼。建筑场地平坦，土层分布比较规律。冬季取暖室外计算温度-10℃，夏季室外计算温度31℃。相对湿度冬季为49%，夏季为56%。结构形式为钢筋混凝土框架结构，基础形式为钢筋混凝土柱下独立基础。地震烈度为7度。2.2设计依据1、人体尺度和人体活动所需的空间尺度2、办公用品、设备的尺寸和使用必要的空间3、温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等自然条件4、建筑模数5、地形、地质条件和地震烈度本设计为地震区的建筑。设计时主要考虑对抗震有利的场地和地基。房屋设计的体型，应该尽可能规整，简洁，避免在建筑平面及体型上的凸凹。采用必要的加强房屋整体性的构造措施，不做或少做地震时容易倒塌脱落的建筑附属物，女儿墙等须作加固处理。从材料选用和构造做法上尽可能减轻建筑物的自重，特别是减轻屋顶和围护墙的重量[1]。2.3设计原则1、满足建筑功能要求2、采用合理的技术措施3、具有良好的经济效果4、考虑建筑美观要求5、符合总体规划要求 3结构设计3.1工程概况郑州市黄河科技学院拟建5层综合教学楼，建筑面积4906.50m2，拟建房屋所在地的基雪压s0=0.35kN/m2，基本风压ω0=0.4kN/m2，最大风级7-8级，全年主导风向为东北风，夏季主导风向为南风。年降水量1200mm，日最大降水量160mm，每小时最大降水量为40mm/h，最大积雪深度为25cm。建筑场地平坦，土层分布比较规律。常年地下水位于地表下约8m，在一般季节施工可不考虑地下水的影响。土的重度γ=19.0kN/m3，液限ωl=25.5%，塑性指数Ip=9.0，孔隙比e=0.682，Ⅲ类场地。fk=160kN/m2，冻土深度为18cm。基础形式为独立基础。冬季取暖室外计算温度-10℃，夏季室外计算温度31℃。相对湿度冬季为49%，夏季为56%。地震烈度为7度。3.2柱网布置根据该工程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，具体见建筑施工图。主体结构共5层，一层层高为3.9m，二至四层层高为3.6m。平面布置采用柱距为6.6m的内廊式大柱网，边跨为6.0m，中间跨为3.0m。内外墙均采用240mm厚粉煤灰空心砌块砌筑。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。柱网布置图如图3.1所示。图3.1柱网布置图 3.3承重方案竖向荷载的传力途径：楼板的均布活荷载和恒荷载经过次梁间接或直接传递至主梁，再由主梁传递至框架柱，最终由框架柱传递至基础。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本行教学楼的框架承重方案为横向框架承重，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度[2]。3.4梁柱截面尺寸的初步确定3.4.1梁截面尺寸梁截面高度一般取梁跨度的1/12～1/8进行估算，梁宽取梁高的1/3～1/2。本设计中边横梁高为h=6600×1/11=600mm，截面宽度取b=600×1/2=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=300mm×600mm。由此估算梁的截面尺寸见表3.1。表中给出了各层梁的混凝土强度等级，其设计强度C30为fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2。表3.1梁截面尺寸层次砼等级横梁b×h(mm×mm)纵梁b×h次梁b×hAB跨、CD跨BC跨(mm×mm)(mm×mm)1～5C30300×600300×400300×600300×5003.4.2柱截面尺寸柱截面尺寸可按下式进行估算N=βFgEn(3.1)式中N为柱组合的轴压力设计值，β为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3，内柱取1.25，F为按简支状态计算的柱的负载面积，gE为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取12～15kN/m2，本设计取13kN/m2，n为验算截面以上的楼层层数。≥(3.2) 式中Ac为柱截面面积，fc为混凝土轴心抗压强度设计值，[μN]为框架柱轴压比限值，本设计抗震等级为三级（《建筑设计抗震规范》GB50011-2001）,其轴压比限值近似取0.9[3]。各层柱的负载面积如图3.2所示。图3.2各柱负载面积图边柱F1=9×3=27.0m2中柱F2=9×4.5=40.5m2边柱Ac1≥mm2中柱Ac2≥mm2若取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面分别为428mm和492mm。根据上述计算结果并综合考虑其他因素，确定柱截面尺寸。柱截面尺寸见表3.2。表3.2柱截面尺寸层次砼等级柱b×h(mm×mm)1～5C30600×6003.5计算简图基础选用柱下钢筋混凝土独立基础，基础顶面标高取-1.100m。2~5层柱高度即为层高3.6m，底层柱高度从基础顶面取至2层楼面标高处即3.9+1.1=5.0m。各梁跨度即为柱截面形心轴线之间的距离。 计算简图如图3.3所示。（a）横向框架（b）纵向框架图3.3计算简图3.6荷载计算3.6.1屋面及楼面永久荷载标准值屋面做法采用倒置式不上人平屋面，具体做法详见05YJ1工程用料做法屋1（B1-35-F5）。40厚细石混凝土保护层22kN/m3×0.04m=0.88kN/m235厚挤塑聚苯乙烯泡沫板保温层0.17kN/m3×0.035m=0.006kN/m2合成高分子防水层0.40kN/m220厚1：3水泥砂浆找平层20kN/m3×0.02m=0.40kN/m220厚1：8水泥膨胀珍珠岩找坡7kN/m3×0.02m=0.14kN/m2100厚钢筋混凝土屋面板结构层25kN/m3×0.10m=2.50kN/m2合计4.33kN/m2屋面恒载(65.4+0.24)×(6×2+3.0+0.24)×4.33=4331.53kN/m2楼面做法采用陶瓷地砖楼面，具体做法详见05YJ1工程用料做法楼10。陶瓷地砖（包括20厚1：4干硬性水泥砂浆）0.70kN/m2100厚钢筋混凝土楼板结构层25kN/m3×0.10m=2.50kN/m2 合计3.20kN/m2楼面恒载(65.48+0.24)×(6×2+3+0.24)×3.20=3201.13kN/m23.6.2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屋面雪荷载标准值sk=μr·s0=1.0×0.35kN/m2=0.35kN/m2楼面活荷载标准值2.00kN/m2式中μr为屋面积雪分布系数，取μr=1.0。屋面活载(65.48+0.24)×(6×2+3+0.24)×0.50=500.18kN/m2屋面雪载(65.48+0.24)×(6×2+3+0.24)×0.35=350.12kN/m2楼面活载(65.48+0.24)×(6×2+3+0.24)×2.00=2000.71kN/m23.6.3梁、柱重力荷载标准值梁、柱平面布置图如图3.4所示。图3.4梁柱平面布置图梁、柱重力荷载计算见表3.3。 表3.3梁柱重力荷载计算层次构件b×hγβglinGi∑Gi(m×m)(kN/m3)(kN/m)(m)(根)(kN)(kN)1～5边横梁0.3×0.6251.054.7255.424612.362285.53中横梁0.3×0.4251.053.1502.41290.72纵梁0.3×0.6251.054.7256.028793.88.48317.525.84109.62次梁0.3×0.5251.053.9385.417361.511柱0.6×0.6251.109.9003.9542084.942084.942～5柱0.6×0.6251.109.9003.6541924.561924.563.6.4墙、门和窗重力荷载标准值1、墙体：内外墙均为粉煤灰空心砌块砌筑（5kN/m3），240mm厚。（1）外墙：外墙面贴面砖（0.5kN/m2），内墙面20厚混合砂浆抹面（17kN/m3），则外墙单位面积重力荷载为0.5+5×0.24+17×0.02=2.04kN/m2（2）内墙：两侧均为20厚混合砂浆抹面（17kN/m3），则内墙单位面积重力荷载为5×0.24+17×0.02×2=1.88kN/m2墙体重力荷载计算见表3.4。2、门窗：M-1、M-6、采用钢框门，单位面积荷载为0.35kN/m2；M-2、M-3、M-4、M-5采用木框门，单位面积荷载为0.15kN/m2；C-1、C-2、C-3、C-4、C-5采用塑钢玻璃窗，单位面积荷载为0.40kN/m2；单位面积荷载为0.40kN/m2。门窗重力荷载计算见表3.5。 表3.4墙体重力荷载计算层次墙体每片面积片数Gi∑Gi(m2)(kN)(kN)1横墙外墙21.064171.852305.259.36238.194内墙46.892176.3121.0617673.0819.62273.77纵墙外墙18.94154.2225.12142.3117.18279.0714.22862.9116．621内墙30.422114.3816.384123.1819.628295.082～5横墙外墙19.444158.632115.658.64235.25内墙19.4417621.3058.412219.62纵墙外墙16.564135.1328.982118.2415.38249.7014.88260．71内墙28.08262.6015.124113.7017.828268.0115.80115.80 表3.5门窗重力荷载计算层次门窗编号自重γ面积数量Gi∑Gi(kN/m2)(m2)(n)(kN)(kN)1M-10.354×2.112.9462.73M-20.151.5×2.141.89M-30.150.9×2.1205.67M-40.151.5×2.120.95M-50.151.2×2.120.76M-60.351.8×2.422.65C-10.402.1×2.1814.11C-20.401.8×1.566.48C-30.401.4×1.52420.16C-40.402.0×1.522.4C-50.401.2×1.564.322～5M-60.351.8×2.122.6566.96M-30.150.9×2.1205.67M-40.151.5×2.120.95M-50.151.2×2.120.76C-10.402.1×2.11221.16C-20.401.8×1.566.48C-30.401.4×1.52420.16C-40.402.0×1.544.8C-50.401.2×1.564.323.6.5重力荷载代表值计算顶层重力荷载代表值=屋面恒载+0.5×屋面雪载+纵、横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重[4]顶层：屋面恒载Q1=4331.53kN屋面雪载Q2=350.12kN梁自重Q3=2285.53kN柱自重Q4=1924.56kN墙体自重Q5=2115.65kNG5′=4331.53+0.5×350.12+2285.53+0.5×1924.56+0.5×2115.65=8812.23kN门窗自重Q6=66.96kN女儿墙自重Q7=(65.4+6×2+3)×2×1.2×2.04=393.64kNG5=8812.23+66.96+365.73=9272.83kN其余层重力荷载代表值=楼面恒载+0.5×楼面活载+纵、横梁自重+楼面上下各半层柱自重+楼面上下各半层墙体自重 四层：楼面恒载Q1=3201.13kN楼面活载Q2=2001.71kN梁自重Q3=2157.63kN柱自重Q4=1924.60kN墙体自重Q5=2115.95kNG4′=3201.43+0.5×2001.89+2157.63+1924.60+2115.95=10527.23kN门窗自重Q6=66.96kNG4=10527.23+66.96=10594.19kNG4=G3=G2=10594.19kN一层：楼面恒载Q1=3201.43kN楼面活载Q2=2001.89kN梁自重Q3=2157.13kN柱自重Q4=2084.40kN墙体自重Q5=2305.36kNG1′=3201.43+0.5×2001.89+2157.13+0.5×(2084.+1924.40)+0.5×(2305.25+2115.6)=10702.22kN门窗自重Q6=66.96kNG1=10702.22+66.96=10769.18kN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi如图3.5所示。图3.5各质点重力荷载代表值3.7横向框架侧移刚度计算混凝土C30的弹性模量Ec=3×104N/mm2。3.7.1横梁线刚度计算框架结构中，对现浇楼面的边框架梁取Ib=1.5I0，中框架梁取Ib=2.0I0，其中，I0为梁矩形部分的截面惯性矩，I0=bh3/12。梁的线刚度ib=EcIb/l，l为梁的计算跨度[5]。横梁的线刚度ib计算见表3.6。 表3.6横梁的线刚度计算类别Ecb×hI0lEcI0/l1.5EcI0/l2.0EcI0/l(N/mm2)(mm×mm)(mm4)(mm)(N·mm)(N·mm)(N·mm)AB跨CD跨3.00×104300×6005.40×1096000.002.7×10104.05×10105.40×1010BC跨3.00×104300×4001.60×1093000.001.6×10102.4×10103.2×10103.7.2柱线刚度计算柱的线刚度ic=EcIc/h，其中，Ic为柱的截面惯性矩，h为柱的计算高度。柱的线刚度ic计算见表3.7。表3.7柱的线刚度计算层次Ecb×hIchEcIc/l(N/mm2)(mm×mm)(mm4)(mm)(N·mm)13.0×104600×6001.08×101050006.48×10102～53.0×104600×6001.08×101036009×10103.7.3各层柱的侧移刚度计算各层柱的侧移刚度计算采用D值法，按下式进行计算(3.3)式中为柱侧移刚度修正系数，对于一般层，对于底层固接，为梁柱线刚度比。以底层边框架边柱的侧移刚度为例，说明计算过程。共A-1、A-10、D-1、D-104根。其余边框架柱的侧移刚度计算见表3.8，中框架柱的侧移刚度计算见表3.9。N/mm表3.8边框架柱侧移刚度计算N/mm 层次边柱A-1A-10D-1D-10中柱B-1B-10C-1C-10∑DiαcDi1αcDi210.6250.429133440.9950.499155301154962～50.4500.184153060.7170.26421991149188表3.9中框架柱侧移刚度计算N/mm层次边柱A-2~9D-2~9中柱B-2~9C-2~9∑DiαcDi1αcDi210.8330.471146501.3270.549170825077122～50.6000.231192500.9560.32326938739008将上述同层框架柱侧移刚度相加，即可得横向框架各层层间侧移刚度∑Di，计算结果见表3.10。表3.10横向框架各层层间侧移刚度计算N/mm层次12345∑Di623208888196888196888196888196由上表可见∑D1/∑D2=599356/815604=0.735＞0.7，故该框架为规则框架。3.8横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算3.8.1横向自振周期计算横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法，按下式进行计算(3.4)(3.5)(3.6)式中Gk为集中在k层楼面处的重力荷载代表值，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[6]。结构顶点的假想侧移计算见表3.11。表3.11结构顶点假想侧移计算层次GiVGi∑Di(Δμ)iμi(kN)(kN)(N/mm)(mm)(mm)59272.839272.8388819610.44196.49410594.1919867.0288819622.37186.05310594.1930461.2188819634.30163.68210594.1941055.4088819646.22129.38110769.1851824.5862320883.1683.16基本自振周期可按下式进行计算(3.7)式中ΨT为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，框架结构取0.6~0.7，本设计取0.6，为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，单位为m。因此s3.8.2水平地震作用及楼层地震剪力计算本设计高度不超过40m，质量和刚度沿高度分部比较均匀，变形以剪切型为主，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。1、结构等效总重力荷载Geq=0.85∑Gi=0.85×51824.58=44050.89kN2、水平地震影响系数根据设计资料，Ⅲ类场地，设计分组第一组，特征周期值Tg=0.45s，地震烈度为7度的地震影响系数最大值αmax=0.08，因0.1s＜T1=0.443s＜Tg=0.45s，故α1=αmax=0.083、总的水平地震作用标准值即底部剪力FEk=α1Geq=0.08×44050.89=3524.07kN因1.4Tg=1.4×0.45=0.63s＞T1=0.443s，故可不考虑顶部附加水平地震作用。 各质点的水平地震作用可按下式进行计算(3.8)各楼层地震剪力按下式进行计算(3.9)各质点水平地震作用及楼层地震剪力计算见表3.12。表3.12各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算层次HiGiGiHiFiVi(m)(kN)(kN·m)　(kN)(kN)518.39272.83169692.790.3011060.751060.75414.710594.19155734.600.276972.642033.39311.110594.19117595.510.208733.012766.427.510594.1929456.430.141496.893264.2913.910769.1841999.800.074260.783524.07各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分部如图3.6所示。（a）水平地震作用分布（b）层间剪力分布图3.6地震作用计算简图3.8.3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Δμi和顶点位移μi分别按下式进行计算(3.10)(3.11)各层的层间弹性位移角θe=Δμi/hi，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）可知，层间弹性位移角限值[θe]=1/550，计算结果见表3.13。 表3.13横向水平地震作用下位移计算层次Vi∑Di(Δμ)iμihi(kN)(N/mm)(mm)(mm)(mm)51060.758881961.19415.29736001/300842033.398881962.28914.73336001/159732766.408881963.11512.44436001/118023263.298881963.6749.32936001/100313524.076232085.6555.65550001/949由上表可知，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为1/949＜1/550，满足规范要求。3.8.4水平地震作用下框架内力计算1、框架柱端剪力及弯矩分别按下式进行计算(3.12)(3.13)(3.14)(3.15)式中h为该层柱的计算高度，y为框架柱的反弯点高度比，y0为框架柱的标准反弯点高度比，y1为上、下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值，y2、y3为上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。本设计中，底层柱需考虑修正值y2，二层柱需考虑修正值y3，其余柱均无修正。以⑤轴线横向框架内力计算为例，计算过程见表3.14及表3.15。 表3.14各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次hiVi∑DijDi1Vi1y(m)(kN)(N/mm)(N/mm)(kN)(kN·m)(kN·m)53.61060.758881961925022.990.6000.3024.8357.9343.62033.98881961925044.070.6000.4063.4695.1933.62766.408881961925059.960.6000.4597.14118.7223.63263.298881961925070.730.6000.50-0.05=0.45114.58140.0515.03524.076232081465082.840.8330.70-0.02=0.68281.66132.54表3.15各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次hiVi∑DijDi2Vi2y(m)(kN)(N/mm)(N/mm)(kN)(kN·m)(kN·m)53.61060.758881962693832.170.9560.3540.5375.2843.62033.98881962693861.670.9560.4088.80133.2133.62766.408881962693883.900.9560.45135.92166.1223.63263.298881962693898.970.9560.50-0.05=0.45160.33195.9615.03524.076232081708286.591.3270.65-0.02=0.63272.76160.192、框架梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式进行计算(3.16)(3.17)(3.18)(3.19)式中、分别为节点左、右梁的线刚度，、分别为节点左、右梁的弯矩，Ni为柱在i层的轴力，以受压为正。 以第5层为例边梁kN·mkN·m中梁kN·m边梁kN中梁kN边柱kN中柱kN其余层梁、柱计算结果见表3.16。表3.16梁端弯矩剪力及柱轴力计算层次AB、CD跨梁BC跨梁柱轴力lVblVbA、D柱B、C柱(kN·m)(kN·m)(m)(kN)(kN·m)(kN·m)(m)(kN)(kN)(kN)557.9336.376.015.7221.5621.563.014.37-15.721.354120.0275.366.032.5644.6644.663.029.77-48.282.793182.18114.396.049.4367.7967.793.045.19-91.714.242237.19148.936.064.3588.2688.263.058.84-156.065.511247.12155.176.067.0591.9591.953.061.30-213.115.75注：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力。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图3.7所示。3.8.5横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算1、风荷载标准值为简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值可按下式进行计算 （a）框架弯矩图（kN·m）（b）梁端剪力及柱轴力图（kN）图3.7水平地震作用内力图 (3.20)式中ω0为基本风压，本设计为0.4kN/m2，βz为高度z处的风振系数，基本自振周期T1=0.443s＞0.25s，应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响，按下式计算，其中ξ为脉动增大系数，γ为脉动影响系数，φz为振型系数，T1=0.443s，kN·s2/m2，查表可得ξ=1.2，B类地区，，查表可得γ=0.42，，故μs为风荷载体形系数，根据建筑物的体型查得μs=0.8，μz为风压高度变化系数，因建设地点位于郑州市郊区，故地面粗糙度为B类，hi为下层柱高，hj为上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍，B为迎风面的负载宽度，取7.2m[7]。仍取⑤轴线横向框架，集中风荷载标准值计算见表3.17。表3.17集中风荷载标准值计算层次离地高度zμzβzμsω0hihjωk(m)(kN/m2)(m)(m)(kN)518.91.231.400.80.43.62.411.90415.31.151.340.80.43.63.612.78311.71.051.280.80.43.63.611.1528.11.001.200.80.43.63.69.9514.51.001.100.80.45.03.611.02等效节点集中风荷载如图3.8所示。图3.8等效节点集中风荷载 2、风荷载作用下的水平位移验算根据图3.8所示的水平荷载，层间剪力Vi可按式(3.9)进行计算，然后根据框架的层间侧移刚度，计算各层的相对侧移Δμi和绝对侧移μi。框架层间剪力及侧移计算结果见表3.18。表3.18风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次FiVi∑Di(Δμ)iμihi(kN)(kN)(N/mm)(mm)(mm)(mm)511.9011.90848820.1402.32336001/25714412.7824.68848820.2912.18336001/12371311.1535.83848820.4421.89236001/853129.9545.78848820.5391.47036001/6679111.0256.80610160.9310.93150001/5371由上表可知，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/5371，远小于1/550，满足规范要求。3、风荷载作用下框架结构内力计算风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同。⑤轴线横向框架在风荷载作用下的内力计算见表3.19及表3.20。梁端弯矩、剪力及柱轴力计算见表3.21。风荷载作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图3.9所示。表3.19各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次hiVi∑DijDi1Vi1y(m)(kN)(N/mm)(N/mm)(kN)(kN·m)(kN·m)53.611.9084882166672.340.5000.403.375.0543.624.6884882166674.850.5000.508.738.7333.635.8384882166677.040.5000.5012.6712.6723.645.7884882166678.990.5000.55-0.05=0.5016.1816.1815.056.80610161378612.830.6940.70-0.02=0.6843.6220.53 表3.20各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次hiVi∑DijDi2Vi2y(m)(kN)(N/mm)(N/mm)(kN)(kN·m)(kN·m)53.611.9084882257743.610.8960.455.857.1543.624.6884882257747.490.8960.5013.4813.4833.635.83848822577410.880.8960.5019.5819.5823.645.78848822577413.900.8960.50-0.05=0.4522.5227.5215.056.80610161672215.571.2440.64-0.02=0.6248.2729.58表3.21梁端弯矩剪力及柱轴力计算层次AB、CD跨梁BC跨梁柱轴力lVblVbA、D柱B、C柱(kN·m)(kN·m)(m)(kN)(kN·m)(kN·m)(m)(kN)(kN)(kN)55.053.997.21.263.163.162.72.34-1.26-1.08412.1010.797.23.188.548.542.76.33-4.44-4.32321.4018.467.25.5414.6014.602.710.81-9.98-9.50228.8526.307.27.6620.8020.802.715.41-17.64-17.25136.7129.097.29.1423.0123.012.717.04-26.78-25.15（a）框架弯矩图（kN·m）（b）梁端剪力及柱轴力图（kN）图3.9风荷载作用内力图 3.9竖向荷载作用下框架结构的内力计算3.9.1计算单元仍取⑧轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为6.0m，如图3.10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。由于内、外纵墙的中心线与梁、柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有由墙体引起的集中力矩。图3.10竖向荷载计算单元简图3.9.2荷载计算1、恒荷载计算恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图3.11所示。图3.11梁上恒载分布简图图中q1、q1′代表横梁自重及梁上横墙，为均布荷载形式，q2、q2′代表房间和走廊的屋、楼面板传给衡量的梯形荷载和三角形荷载，P1、P2 分别代表由边纵梁、中纵梁直接传给柱的荷载，包括梁自重，屋、楼面板自重和纵墙、女儿墙自重等的重力荷载。（1）第5层kN/m，kN/mkN/m，kN/mkNkN集中力矩M1=P女e=2.04×1.2×6.6×0.18=3.17kN·m，M2=0（2）第2~4层kN/m，kN/mkN/m，kN/mkNkN集中力矩M1=P外纵e=[2.04×(6.6×3－3×1.8×2)＋0.4×3×1.8×2]×0.18=4.08kN·mM2=P内纵e=[1.88×(6.6×3－1.0×2.1×2)＋0.15×1.0×2.1×2]×0.18=5.39kN·m（3）第1层kN/m，kN/mkN/m，kN/m kNkN集中力矩M1=[2.04×(6.6×3.3－3×2.1×2)＋0.4×3×2.1×2]×0.18=4.28kN·mM2=[1.88×(6.6×3.3－1.5×2.1－0.9×2.1)＋0.15×(1.5×2.1＋0.9×2.1)]×0.18=5.80kN·m2、活荷载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图3.12所示。图3.12梁上活载分布简图（1）第5层在屋面活荷载0.5kN/m2的作用下kN/m，kN/mkNkN在屋面雪荷载0.38kN/m2的作用下kN/m，kN/mkNkN（2）第1~4层 楼面活荷载，房间为2.0kN/m2，走廊为2.5kN/m2kN/m，kN/mkNkN将以上计算结果汇总，见表3.22和表3.23。表3.22横向框架恒荷载汇总表层次q1q"1q2q"2P1P2M1M2(kN/m)(kN/m)(kN/m)(kN/m)(kN)(kN)(kN·m)(kN·m)54.7253.15015.58811.691135.97152.543.1702~410.9293.15011.5208.640123.80157.544.285.80113.6513.15010.1205.440112.72162.244.5810.365表3.23横向框架活荷载汇总表层次q2q"2P1P2M1M2(kN/m)(kN/m)(kN)(kN)(kN·m)(kN·m)51.800（1.368）1.350（1.026）8.10（6.16）12.05（9.16）001~46.6006.75032.4052.1400注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用下的情况。3、内力计算梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架[8]。（1）梁端、柱端弯矩计算梁、柱线刚度如图3.13所示。 图3.13各层梁柱线刚度示意图分布荷载转化成等效荷载如图3.14所示。（a）三角形分布荷载（b）梯形分布荷载（α=a/l）图3.14等效均布荷载示意图以第5层A轴为例，说明计算过程。弯矩分配系数（远端为固定支座，杆端转动刚度系数s=4i）梁柱梁端弯矩kN·mkN·m弯矩计算过程如图3.15、3.16、3.17所示，所得弯矩图如图3.18所示。 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁-0.6670.3330.264-0.5270.209↙3.17-80.4180.410↘-6.3551.5225.72-19.55-39.03-15.4817.01-9.7812.86-13.55-4.82-2.410.180.360.1463.71-66.8873.9-52.22-21.690.4000.4000.2000.1730.3450.3450.137↙4.08-89.1289.125.39↘-5.1934.0234.0217.01-13.59-27.1-27.1-10.7625.7617.01-6.88.51-19.52-13.55-14.39-14.39-7.194.258.478.473.3645.3936.64-86.188.29-38.15-32.18-12.590.4000.4000.2000.1730.3450.3450.137↙4.08-89.1289.125.39↘-5.1934.0234.0217.01-13.59-27.1-27.1-10.7617.0117.01-6.88.51-13.55-13.55-10.89-10.89-5.443.226.416.412.5540.1440.14-84.3587.26-34.24-34.24-13.40.4000.4000.2000.1730.3450.3450.137↙4.08-89.1289.125.39↘-5.1934.0234.0217.01-13.59-27.1-27.1-10.7617.0119.68-6.88.51-13.55-15.39-11.96-11.96-5.983.537.057.052.839.0741.74-84.8987.57-33.6-35.44-13.150.4510.3240.2250.1910.3820.2760.151↙4.28-91.5691.565.8↘-5.1939.3628.2819.64-15.39-30.78-22.24-12.1717.01-7.79.82-13.55-4.2-3.02-2.090.711.421.030.5652.1725.26-81.7186.7-42.91-21.21-16.8↓↓12.63-10.61图3.15恒荷载作用下横向框架弯矩二次分配(kN·m) （a）恒载作用下（b）活载（屋面雪载）作用下图3.18竖向荷载作用下框架弯矩图（kN·m）（2）梁端剪力和柱轴力计算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。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力相叠加而得，计算过程还应考虑柱自重。梁端剪力可按下式进行计算V=Vq+Vm(3.21)式中Vq为梁上荷载引起的剪力，Vm为梁端弯矩引起的剪力。柱轴力可按下式进行计算N=V+P(3.22)式中V为梁端剪力，P为节点集中力及柱自重。以第4、5层恒荷载作用为例，说明计算过程，计算剪力时梯形、三角形荷载按实际大小计算。 第5层荷载引起的剪力kNkN弯矩引起的剪力kN柱轴力A柱kNkNkNB柱kNkNkN第4层荷载引起的剪力kNkN弯矩引起的剪力kN柱轴力A柱kNkNkNB柱kNkN kN计算结果见表3.24和表3.25。表3.24恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力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559.1012.14-0.98058.1260.0812.14194.09226.49224.76257.16468.4210.08-0.30068.1260.7210.08417.33449.73491.23523.63368.4210.08-0.40068.0268.8210.08640.47672.87757.80790.20268.4210.08-0.37068.0568.7910.08863.64896.041024.341056.74170.4510.08-0.69069.7671.1410.081089.601122.001295.501327.90表3.25活荷载作用下梁端剪力及柱轴力层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力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54.86(3.69)0.91(0.69)-0.11(0.004)04.75(3.69)4.97(3.69)0.91(0.69)12.85(9.85)17.93(13.54)419.444.56-0.17(-0.17)019.27(19.27)19.61(19.61)4.5664.52(61.52)94.24(89.85)319.444.56-0.14019.3019.584.56116.22(113.22)170.52(166.13)219.444.56-0.13019.3119.574.56167.93(164.93)246.79(242.40)119.444.56-0.23019.2119.674.56219.54(216.54)323.16(318.77)注：表中括号内数值为屋面作用雪荷载，其它层楼面作用活荷载时对应的内力，V以向上为正。3.9.3横向框架内力组合1、结构抗震等级查《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）可知，本设计的框架为三级抗震等级。2、框架内力组合 为提高框架结构的延性，对竖向荷载作用下的梁端负弯矩进行调幅。现浇框架结构的调幅系数β取0.8。γRE为承载力抗震调整系数，γRE取值见表3.26。表3.26承载力调整系数取值结构构件正截面受弯、受压斜截面受剪梁偏心受压柱梁、柱γRE0.750.800.85注：轴压比小于0.15的偏心受压柱，γRE取0.75。由于风荷载作用下的组合与考虑地震组合相比一般较小，对于结果设计不起控制作用，故不予考虑。本设计考虑三种内力组合（1）竖向荷载与水平地震作用下的组合S=1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk(3.23)（2）永久荷载效应控制的组合S=1.35SGk+1.4×0.7SQk(3.24)（3）可变荷载效应控制的组合S=1.2SGk+1.4SQk(3.25)3、框架梁内力组合跨间最大弯矩的计算：根据梁端弯矩的组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。（1）均布荷载和梯形荷载作用下如图3.19所示。图3.19均布和梯形荷载 若≤0，说明x≤αl，其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离，则x可按下式进行计算，将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值若＞0，说明x＞αl，则若VA≤0，则Mmax=MA（2）均布荷载和三角形荷载作用下如图3.20所示。图3.20均布和三角形荷载x可按下式进行计算，将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值 梁端剪力的调整：抗震设计时，三级框架梁其梁端剪力设计值应按下式进行调整(3.26)式中ηvb为梁端剪力增大系数，三级抗震框架ηvb取1.1，分别为梁左右端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值，VGb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，ln为梁的净跨。以第1层AB跨梁为例，说明计算过程。跨间最大弯矩截面A（竖向荷载作用下M调幅系数0.8）恒载M=–81.71×0.8=–65.37kN·m，V=69.76kN活载M=–24.59×0.8=–19.67kN·m，V=19.21kN地震M=±213.16kN·m，V=53.87kN梁上荷载设计值q1=1.2×10.929=13.11kN/m，q2=1.2×(11.520+0.5×7.2)=18.14kN/m左震kN·m，kN·mkN＜0，则x可由解出，x=1.29kN·mγREMmax=0.75×205.08=153.81kN·m右震kN·m，kN·m kN＞0，则m=151.41kN·mγREMmax=0.75×151.41=113.56kN·m梁端剪力梁上荷载设计值q1=13.11kN/m，q2=18.14kN/mln=7.2-0.6=6.6mq1、q2引起的剪力kN左震kN，kNkN·m，kN·m右震kN，kNkN·m，kN·m则kNγREVA=0.85×163.00=138.55kNkNγREVA=0.85×164.67=139.97kN各层框架梁的内力组合计算结果见表3.27。4、框架柱内力组合取每层柱顶和柱底两个控制截面，按式(3.23)、(3.24)、(3.25)组合。在考虑地震作用效应的组合中，取屋面为雪荷载时的内力进行组合[9]。内力组合计算结果见表3.28。 表3.27各层梁内力组合层次截面内力恒载活载地震γRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+1.4×0.7SQk1.2SGk+1.4SQkV=γRE[ηVb(Mlb+Mrb)/ln+VGb]SGkSQkSEk→←1AM-65.37-19.67±213.16140.15-275.52-107.53-105.98139.97V69.7619.21m53.8721.43140.48113.00110.61B左M-69.36-21.01m174.70-242.2198.45-114.23-112.65V71.1419.67±53.87142.1223.07115.32112.91B右M-13.44-4.94±138.20120.43-149.06-22.99-23.04127.64V10.084.56m102.37-100.51125.7318.0818.482AM-67.91-21.02±200.85125.25-266.41-112.28-110.92—V68.0519.31m51.9821.82136.70110.79108.69B左M-70.06-21.78m173.41-241.9396.22-115.93-114.56V68.7919.57±51.98137.5822.71112.05109.95B右M-10.52-4.11±137.19122.44-145.08-18.23-18.38—V10.084.56m101.62-99.68124.9018.0818.483AM-67.48-20.90±154.7980.78-221.06-111.58-110.24—V68.0219.30m40.0634.96123.49110.74108.64B左M-69.81-21.72m133.65-202.9157.71-115.53-114.18V68.8219.58±40.06124.4535.92112.10110.00B右M-10.72-4.16±105.7391.57-114.61-18.55-18.69—V10.084.56m78.32-73.9499.1518.0818.484AM-68.88-20.38(-20.30)±102.6728.94-171.27-112.96-111.19—V68.1219.27(19.27)m27.0049.48109.15110.85108.72B左M-70.63-21.35(-21.30)m91.75-162.6316.28-116.27-114.65V68.7219.61(19.61)±27.00109.9350.26111.99109.92B右M-10.07-4.45(-4.50)±72.5859.70-81.83-17.96-18.31—V10.084.56m53.76-46.8072.0118.0818.485AM-53.50-5.62(-4.64)±50.25-1.69-99.67-77.73-72.0772.43 V58.124.75(3.69)m12.5847.8075.6183.1276.39B左M-59.12-5.79(-4.62)m40.29-95.10-16.53-85.49-79.05V60.084.97(3.69)±12.5877.7249.9285.9879.05B右M-17.35-0.95(-0.55)±31.8815.04-47.13-24.35-22.1545.27V12.140.91(0.69)m23.61-13.2438.9417.2815.84表3.28.a横向框架A柱弯矩和轴力组合层次截面内力恒载活载SQk地震γRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+1.4×0.7SQk1.2SGk+1.4SQk|Mmax|NminNmaxSGk屋面荷载雪荷载SEk→←NMM5柱顶M63.717.035.80m50.2510.96108.9492.9086.29108.9410.9692.90N194.0912.859.85m12.58166.85191.38274.61250.90191.38166.85274.61柱底M-45.39-11.12-10.79±21.54-24.71-66.71-72.17-70.04-72.17-24.71-72.17N226.4912.859.85m12.58196.01220.54318.35289.78318.35196.01318.354柱顶M36.6414.3514.57m81.13-39.57118.6363.5364.06118.63-39.5763.53N417.3364.5261.52m39.58364.69441.87626.63591.12441.87364.69626.63柱底M-40.14-13.06-13.06±54.0910.73-94.74-66.99-66.45-94.7410.73-66.99N449.7364.5261.52m39.58393.85471.03670.37630.00471.03393.85670.373柱顶M40.1413.0613.06m100.70-56.18140.1966.9966.45140.19-56.1866.99N640.47116.22113.22m79.64549.72705.02978.53931.27705.02549.72978.53柱底M-39.07-12.78-12.78±82.3939.42-121.24-65.27-64.78-121.2439.42-65.27N672.87116.22113.22m79.64578.88734.181022.27970.15734.18578.881022.272柱顶M41.7413.4913.49m118.46-76.65169.7469.5768.97169.74-76.6569.57N863.64167.93164.93m131.62771.381045.151330.491271.471045.15771.381330.49 柱底M-52.17-16.62-16.62±96.9242.74-158.86-86.72-85.87-158.8642.74-86.72N896.04167.93164.93m131.62802.481076.251374.231310.351076.25802.481374.231柱顶M25.267.967.96m116.24-92.82148.9641.9041.46148.96-92.8241.90N1089.60219.54216.54m185.49957.051342.861686.111614.881342.86957.051686.11柱底M-12.63-3.98-3.98±247.01242.86-270.93-20.95-20.73-270.93242.86-20.95N1122.00219.54216.54m185.49988.151373.971729.851653.761373.97988.151729.85表3.28.b横向框架B柱弯矩和轴力组合层次截面内力恒载活载SQk地震γRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+1.4×0.7SQk1.2SGk+1.4SQk|Mmax|NminNmaxSGk屋面荷载雪荷载SEk→←NMM5柱顶M-52.22-6.04-5.09m72.17-119.6521.08-76.42-71.12-119.65-119.65-76.42N224.7617.9313.54m11.03197.62219.13321.00294.81197.62197.62321.00柱底M38.159.258.98±38.8676.260.4960.5758.7376.2676.2660.57N257.1617.9313.54m11.03226.78248.29364.74333.69226.78226.78364.744柱顶M-32.18-11.90-12.03m125.47-156.7187.96-55.11-55.28-156.71-156.71-55.11N491.2394.2489.85m37.79445.69519.38755.52721.41445.69445.69755.52柱底M34.2410.9810.98±83.65117.32-45.8056.9856.46117.32117.3256.98N523.6394.2489.85m37.79474.85548.54799.26760.29474.85474.85799.263柱顶M-34.24-10.98-10.98m155.73-187.59116.08-56.98-56.46-187.59-187.59-56.98N757.80170.52166.13m76.05682.63830.931190.141148.09682.63682.631190.14柱底M33.6010.8210.82±127.41159.33-89.1255.9655.47159.33159.3355.96N790.20170.52166.13m76.05711.79860.091233.881186.97711.79711.791233.882柱顶M-35.44-11.29-11.29m183.19-229.96151.08-58.91-58.33-229.96-229.96-58.91 N1024.34246.79242.40m125.69969.001230.441624.711574.71969.00969.001624.71柱底M42.9113.4813.48±149.88203.54-108.2171.1470.36203.54203.5471.14N1056.74246.79242.40m125.691000.101261.541668.451613.591000.101000.101668.451柱顶M-21.21-6.60-6.60m163.02-193.07146.01-35.10-34.69-193.07-193.07-35.10N1295.50323.16318.77m174.191215.531577.852065.622007.021215.531215.532065.62柱底M10.613.303.30±277.58300.45-276.9117.5617.35300.45300.4517.56N1327.90323.16318.77m174.191246.641608.952109.362045.901246.641246.642109.365、柱端弯矩设计值的调整（1）A柱第5层框架顶层无需调整第4层柱顶轴压比＜0.15无需调整柱底轴压比＜0.15无需调整第3层柱顶轴压比＜0.15无需调整柱底轴压比＜0.15无需调整第2层柱顶轴压比＞0.15可知1、2层柱端组合的弯矩设计值应进行调整，且应满足下式要求∑Mc=ηc∑Mb(3.27)式中∑Mc为节点上、下柱端截面顺时针或逆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，∑Mb为节点左、右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和， ηc为柱端弯矩增大系数，三级抗震框架ηc取1.1。A柱端弯矩调整过程如右图所示。266.41×1.1－121.24=171.81kN·mkN·m＜158.86kN·mkN·m＜148.96kN·m270.93×1.15=311.57kN·m（2）B柱第5层框架顶层无需调整第2层柱顶轴压比＞0.15B柱端弯矩调整过程如右图所示。(241.93+145.08)×1.1－159.33=266.38kN·mkN·mkN·m300.45×1.15=345.52kN·mA、B柱端弯矩设计值的调整结果见表3.29。表3.29.a横向框架A柱柱端组合弯矩设计值调整层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE(ΣMc=ηΣMb)108.9472.17118.6394.74140.19121.24171.81158.86148.96311.57γREN191.38318.35441.87471.03705.02734.181045.151076.251342.861373.97 表3.29.b横向框架B柱柱端组合弯矩设计值调整层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE(ΣMc=ηΣMb)119.6576.26156.71117.32187.95159.33266.38220.88209.52345.52γREN197.62226.78445.69474.85682.63711.79969.001000.101215.531246.646、柱端剪力设计值的组合及调整以第5层A柱为例，说明计算过程。恒载kN活载kN地震SEk=±19.94kN剪力设计值调整kNA、B柱端剪力设计值的调整结果见表3.30。表3.30.a横向框架A柱剪力组合层次恒载活载地震γRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+1.4×0.7SQk1.2SGk+1.4SQkηVc(Mbc+Mtc)/HnSGkSQkSEk→←5-30.31-5.04（-4.61）±19.94-11.23-55.30-45.86-43.4355.344-21.33-7.61(-7.68)±37.5615.83-67.18-36.25-36.2565.203-22.00-7.18±50.8630.10-82.30-36.74-36.4579.882-26.09-8.36±59.8335.24-96.99-43.41-43.01100.411-7.58-2.39±72.6571.33-89.23-12.58-12.4492.38 表3.30.b横向框架B柱剪力组合层次恒载活载地震γRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+1.4×0.7SQk1.2SGk+1.4SQkηVc(Mbc+Mtc)/HnSGkSQkSEk→←525.104.25(3.91)±30.8461.67-6.4838.0536.0759.86418.456.36(6.39)±58.0986.27-42.1131.1431.0483.73318.846.06±78.65109.22-64.6031.3731.09106.11221.766.88±92.52127.94-76.5336.1235.74132.4616.361.98±88.12104.87-89.8810.5310.40108.573.10截面设计3.10.1框架梁以第1层AB跨梁为例，说明计算过程。1、梁的正截面受弯承载力计算从表3.27中分别选出AB跨跨间截面及支座截面的最不利内力，并按下式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。(3.28)式中为支座边缘截面的弯矩设计值，、分别为梁、柱中线交点处的组合弯矩设计值和组合剪力设计值，b为梁端支座宽度，即柱截面高度。支座截面kN·mγREMA=0.75×317.77=238.33kN·mkN·mγREMB=0.75×272.79=204.59kN·m跨中截面γREMmax=153.81kN·m （1）跨中截面梁的跨中截面按T形截面计算。梁内纵向钢筋选用HRB400级钢筋（fy=fy′=360N/mm2）,混凝土选用C30（fc=14.3N/mm2），ξb=0.518。翼缘计算宽度，按跨度考虑时，mm，h0=h-as=600-35=565mm,hf′=100mm。因为kN·m＞153.81kN·m，故为第一类T形截面。mm2实配钢筋416，As=804mm2＞0.2%，满足要求。（2）支座截面梁的支座截面按矩形截面计算。支座A＜0.35mm2实配钢筋420，As=1256mm2。支座B ＜0.35mm2实配钢筋220+218，As=1137mm2。2、梁的斜截面受剪承载力计算＜40.25βcfcbh0=0.25×1.0×14.3×300×565=605.96kN＞γREV=139.97kN故截面尺寸满足要求。0.7ftbh0=0.7×1.43×300×565=169.67kN＞γREV=139.97kN即可按构造要求配筋。选用箍筋2Φ8，Asv=nAsv1=2×50.3=101mm2箍筋间距加密区为100，非加密区为200。纵向构造钢筋为410，拉筋直径为6。其余层梁的配筋计算见表3.31和表3.32。 表3.31框架梁正截面配筋计算层次计算公式梁AB梁BC支座AAB跨中支座B左支座B右BC跨中1M(kN·m)238.33153.81204.59115.78124.180.1740.0140.1490.2030.0720.1930.0140.1620.2290.075<ξb<ξb<ξb<ξb<ξb(mm2)12997541091996979实配钢筋420416220+218220+218418（mm2）1256804115711371017(%)0.750.470.671.040.935M(kN·m)79.6680.9674.5336.8243.990.0580.0070.0540.0640.0260.0600.0070.0560.0660.026<ξb<ξb<ξb<ξb<ξb(mm2)404377377287343实配钢筋316316216+114216+114314（mm2）603603556556461(%)0.360.360.330.510.42表3.32框架梁斜截面配筋计算类别梁AB梁BC层次1515V(kN)139.9772.43127.6445.270.25βcfcbh0(kN)605.96605.96391.46391.460.7ftbh0(kN)169.67169.67109.61109.61ftbh0(kN)242.39242.39156.59156.59选用箍筋2Φ82Φ82Φ82Φ8Asv=nAsv1(mm2)101101101101(mm)构造构造537构造实配箍筋间距s(mm)100/200100/200100/200100/200(%)0.1680.1680.1680.168(%)0.1630.1630.1630.163 3.10.2框架柱1、轴压比验算第1层A柱Nmax=1729.85kN轴压比＜0.9，满足要求B柱Nmax=2109.36kN轴压比＜0.9，满足要求可知各层柱轴压比均满足要求。2、截面尺寸复核取h0=600-40=560mm，Vmax=132.46kN，＜40.25βcfcbh0=0.25×1.0×14.3×600×560=1201.2kN＞Vmax=132.46kN，满足要求。3、柱的正截面受弯承载力计算柱的同一截面分别承受正、负弯矩，故采用对称配筋。第1层A柱Nb=α1fcbh0ξb=1.0×14.3×600×560×0.518=2488.89kN由表3.28.a可知，N＜Nb为大偏压，选用最不利内力组合M=311.57kN·m，N=1373.97kN。此组内力中有由水平地震荷载产生的弯矩＞75%，柱的计算长度l0取下式中的较小值l0=[1+0.15(ψu+ψl)]H(3.29)l0=(2+0.2ψmin)H(3.30)式中ψu、ψl分别为柱的上端、下端节点处交汇的各柱的线刚度之和与交汇的各梁的线刚度之和的比值，ψmin为比值ψu、ψl中的较小值，H为柱的高度。ψu=(9+6.48)/4.5=3.44，ψl=0，ψmin=0l0=[1+0.15×(3.44+0)]×5=7.58m，l0=(2+0.2×0)×5=10m，故l0=7.58mmm，mmei=e0+ea=226.77+20=246.77mm ＞1.0，取ζ1=1.0＜15，取ζ2=1.0ηei=1.259×246.77=310.68mm＞0.3h0=0.3×560=168mmmm＜ξb=0.518mm2三级抗震框架柱，采用HRB400级钢筋，截面纵向钢筋的最小总配筋率为0.6%，且柱截面每侧配筋率不应小于0.2%。每侧最小配筋面积As,min=0.2%×6002=720mm2截面最小配筋面积As,min=0.6%×6002=2160mm2每侧实配钢筋416，As=As′=804mm2，＞0.6%，满足要求。4、柱的斜截面受剪承载力计算第1层A柱选用最不利内力组合M=311.57kN·m，N=1373.97kN，V=92.38kN。剪跨比＞3，故λ=30.3fcA=0.3×14.3×6002=1544.4kN＞N=1373.97kN，故N=1373.97kN ＜0即可按构造要求配筋。三级抗震框架柱，箍筋最小直径为8mm，加密区最大间距为8d和150中较小值。选用箍筋4Φ10，箍筋间距加密区为100，非加密区为200。其余层柱的配筋计算见表3.33和表3.34。表3.33框架柱正截面配筋计算类别A柱B柱层次125125受压类型大偏压大偏压大偏压大偏压大偏压大偏压M(kN·m)311.57171.81108.94345.52266.38119.65N(kN)1373.971045.15191.381246.64969.00197.62l0(m)7.587.624.505.005.844.50(mm)226.77164.39569.23277.16274.90605.45(mm)202020202020(mm)246.77184.39589.23297.16294.90625.45ζ11.01.01.01.01.01.0ζ11.01.01.01.01.01.0　1.2591.3501.0381.1001.1291.037　310.68248.93611.62326.88332.94648.59(mm)570.68508.9387162586.88592.94908.590.286<ξb0.218<ξb0.040<ξb0.259<ξb0.202<ξb0.041<ξb　66549328668459382(mm2)实配钢筋121612161216121612161216(mm2)241224122412241224122412 表3.34框架柱斜截面配筋计算类别A柱B柱层次125125V(kN)92.38100.4155.34108.57132.4659.86N(kN)1373.971076.25318.351246.641000.10226.783.93>32.682.683.93>32.682.680.3fcA1544.4>N1544.4>N1544.4>N1544.4>N1544.4>N1544.4>N　<0<0<0<0<0<0实配箍筋4Φ104Φ104Φ84Φ104Φ104Φ8实配箍筋间距s(mm)100/200100/200100/200100/200100/200100/200横向框架配筋图如图3.21所示。 图3.21横向框架配筋图 3.11楼板设计3.11.1楼板结构平面布置板内钢筋选用HPB235级钢筋（fy=fy′=210N/mm2）,混凝土选用C25（fc=11.9N/mm2）。楼板结构平面示意图如图3.22所示。图3.22楼板结构平面示意图3.11.2荷载计算恒荷载标准值20厚1：4干硬性水泥砂浆20kN/m3×0.02m=0.40kN/m2100厚钢筋混凝土现浇板25kN/m3×0.10m=2.50kN/m215厚混合砂浆抹灰层17kN/m3×0.015m=0.26kN/m2合计3.16kN/m2活荷载标准值房间（AB、CD跨）2.0kN/m2走廊（BC跨）2.5kN/m2恒荷载设计值g=1.2×3.16=3.79kN/m2 活荷载设计值房间（AB、CD跨）q=1.4×2.0=2.8kN/m2走廊（BC跨）q=1.4×2.5k=3.5kN/m23.11.3设计方案A、B板m，m，，按双向板设计C板m，m，，2＜2.2＜3，宜按双向板设计，本设计按单向板设计。3.11.4双向板设计本设计双向板采用安全储备较高的弹性理论设计方法。1、计算跨度因梁、柱不偏心，且为整体现浇，l0=lc，lc为轴线之间的距离，故l0x=3600mm，l0y=7200mm。2、弯矩计算（1）A板跨内正弯矩按恒荷载均布及活荷载棋盘式布置对称荷载kN/m2反对称荷载kN/m2g′作用下，A板边界条件为四边固支，，查表可得mx=0.0400，my=0.0038，mx′=-0.0829，my′=-0.0570q′作用下，A板边界条件为四边简支，，查表可得mx=0.0965，my=0.0174μ=0时，mx=(0.0400×5.19+0.0965×1.4)×3.62=4.44kN·m/mmy=(0.0038×5.19+0.0174×1.4)×3.62=0.57kN·m/mμ=0.2时，=4.44+0.2×0.57=4.55kN·m/m =0.57+0.2×4.44=1.46kN·m/m（2）A板支座负弯矩按恒荷载均布及活荷载满布各板计算满布荷载kN/m2P作用下，A板边界条件为四边固支，，查表可得mx′=-0.0829，my′=-0.0570mx′=-0.0829×6.59×3.32=-7.08kN·m/mmy′=-0.0570×6.59×3.32=-4.87kN·m/mB板与A板边界条件相同，故板跨内及支座弯矩同A板。3、配筋计算考虑到区格板四周与梁整体连接，板存在空间拱作用，弯矩值应按如下进行调整A板为边区格板，跨内截面及A-C支座截面减小20%B板为角区格板，不予折减跨内及支座截面有效高度h0x=100-20=80mm，h0y=100-30=70mm内力臂系数近似取γs=0.95，钢筋截面面积双向板配筋计算结果见表3.35。表3.35双向板配筋计算截面Mh0As选配钢筋实际面积(kN·m)(mm)(mm2)(mm2)跨中A区格l0x3.6480228Φ8@200251l0y1.177084Φ8@200251B区格l0x4.5580285Φ8@170296l0y1.4670105Φ8@200251支座A-AA-B-3.9070279Φ8@140359A-C-5.6680355Φ8@100503A外loxB外l0x-7.0880444Φ8@110457B-AB外l0y-4.8770349Φ8@140359B-C-7.0880444Φ8@100503 3.11.5次梁设计次梁与主梁整体浇注，梁内纵向钢筋选用HRB400级钢筋（fy=fy′=360N/mm2）,混凝土选用C30（fc=14.3N/mm2），ξb=0.518，主梁尺寸为300mm×600mm，次梁尺寸为300mm×500mm，计算跨度l0=ln=6600-300=6300mm。1、荷载计算恒荷载设计值由板传来3.79kN/m2×3.3m=13.67kN/m次梁自重1.2×25kN/m3×0.3m×(0.5m-0.1m)=3.60kN/m梁侧抹灰1.2×17kN/m3×0.02m×(0.5m-0.1m)×2=0.33kN/m合计g=17.57kN/m活荷载设计值由板传来q=2.8kN/m2×3.6m=10.08kN/m共计g+q=27.65kN/m2、次梁的正截面受弯承载力计算次梁跨中截面按T形截面计算。跨中弯矩kN·m翼缘计算宽度mm，h0=h-as=500-35=465mm,hf′=100mm因kN·m＞164.55kN·m，故为第一类T形截面。mm2实配钢筋418，As=1017mm2 ＞0.2%，满足要求。次梁支座截面按构造要求配筋。实配钢筋414，As=615mm2＞0.2%，满足要求。3、次梁的斜截面受剪承载力计算跨中剪力kN＜40.25βcfcbh0=0.25×1.0×14.3×300×465=498.71kN＞V=95.39kN故截面尺寸满足要求。0.7ftbh0=0.7×1.43×300×465=139.64kN＞V=95.39kN即可按构造要求配筋。选用箍筋2Φ8，Asv=nAsv1=2×50.3=101mm2箍筋间距加密区为100，非加密区为200。纵向构造钢筋为210，拉筋直径为6。3.11.6单向板设计本设计单向板采用考虑塑性内力重分布的方法计算。，2＜2.2＜3，宜按双向板设计，按沿短边方向受力的单向板设计时，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。计算跨度l0=ln=3000-300=2700mm。1、荷载计算恒荷载设计值g=3.79kN/m2活荷载设计值q=3.5kN/m2共计g+q=7.29kN/m2取计算单元为1m板宽g+q=7.29kN/m2、配筋计算 跨中弯矩kN·mmm2实配钢筋Φ8@140，As=359mm2。支座截面按构造要求配筋。实配钢筋Φ8@200，As=251mm2。3.12楼梯设计本设计楼梯为现浇整体板式楼梯，踏步尺寸为300mm×150mm，层高一层为3.9m，二至五层均为3.6m。选用HPB235级钢筋（fy=fy′=210N/mm2）,混凝土选用C25（fc=11.9N/mm2）。楼梯均布活荷载标准值取2.0kN/m2。取2号楼梯第3层进行计算。3.12.1楼梯结构平面布置楼梯结构平面布置图如图3.23所示。 图3.23楼梯结构平面布置图3.12.2梯段板设计梯段板倾斜角，α=26.6%，，取1m宽斜向板带作为计算单元。梯段斜板不做刚度验算是，斜板厚度取，l0为斜板水平方向跨度，l0=3300mm，mm，取板厚h=120mm。1、荷载计算恒荷载标准值三角形踏步0.5×0.15m×1m×25kN/m3=1.88kN/m斜板0.12m×1m×25kN/m3/0.894=3.36kN/m20厚抹灰层0.02m×1m×17kN/m3/0.894=0.38kN/m合计5.62kN/m恒荷载设计值g=1.2×5.62=6.74kN/m活荷载标准值1m×2.0kN/m2=2.0kN/m活荷载设计值q=1.4×2.0=2.8kN/m共计g+q=9.54kN/m2、配筋计算跨中弯矩kN·mh0=h-as=120-20=100mmmm2实配钢筋Φ10@150，As=523mm2，分布钢筋选用Φ8@300。3.12.3平台板设计 平台板跨度l0=1800-300/2=1650mm，取1m板带进行计算。平台板厚h=100mm。1、荷载计算恒荷载标准值平台板0.10m×1m×25kN/m3=2.5kN/m20厚抹灰层0.02m×1m×17kN/m3=0.34kN/m合计2.84kN/m恒荷载设计值g=1.2×2.84=3.41kN/m活荷载标准值1m×2.0kN/m2=2.0kN/m活荷载设计值q=1.4×2.0=2.8kN/m共计g+q=6.21kN/m2、配筋计算跨中弯矩kN·mh0=h-as=100-20=80mmmm2实配钢筋Φ8@200，As=251mm2。3.12.4平台梁设计平台梁截面尺寸为250mm×300mm，计算跨度l0=3300mm，l0=1.05×(3300-300)=3150mm，取l0=3150mm进行计算。1、荷载计算梯段板9.54kN/m2×3.3m/2=15.74kN/m平台板6.21kN/m2×(0.3m+1.8m/2)=7.45kN/m梁自重1.2×0.25m×(0.3m-0.1m)×25kN/m3=1.50kN/m 梁抹灰1.2×0.02m×(0.25m+0.3m×2-0.1m×2)×17kN/m3=0.27kN/m合计24.96kN/m2、内力计算弯矩设计值kN·m剪力设计值kN3、配筋计算平台梁按到L形截面计算。翼缘计算宽度mm梁的有效高度h0=h-as=300-35=265mm,hf′=100mm因kN·m＞37.57kN·m，故为第一类L形截面。mm2实配钢筋4Φ16，As=804mm2＞0.2%，满足要求。＜40.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9×250×265=197.09kN＞V=43.31kN故截面尺寸满足要求。0.7ftbh0=0.7×1.27×250×265=58.90kN＞V=43.31kN即可按构造要求配筋。选用箍筋2Φ8，Asv=nAsv1=2×50.3=101mm2，箍筋间距为200。 3.13基础设计扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，本设计采用柱下钢筋混凝土独立基础。按受力性能，柱下独立基础有轴心受压和偏心受压两种。当受力性能为偏心受压时，一般采用矩形基础。10.1基础截面计算按《建筑地基基础设计规范》要求,当采用独立基础或条形基础时，基础埋深指基础底面到室内地面的距离,至少取建筑物高度的,基础高度,先计算边柱,则基础埋深混凝土采用钢筋采用根据地质情况,选粘土层为持力层,地基承载力特征值当基础宽度大于或埋置深度大于时,应按下式修正式中，-基础宽度和埋深的地基承载力修正系数.根据粘土的物理性质,查地基承载力修正系数表得,及均小于的粘性土，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。其中-基础底面到室内地面与到室外地面的距离的平均值。10.2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（1）（2）因为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： （1）（2）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,,用插入法,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。10.3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。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，。 选取，。第二组荷载计算配筋=选取，。选取，。比较两组荷载，第一组荷载影响比较大。配筋满足第一组强度要求第二组自然满足。 结论本次毕业设计是行政办公楼，主要进行的是结构设计。结构设计主要是在确定框架结构的基础上，进行结构布置，并初步估算、确定结构构件的尺寸，然后根据规范规定的具体方法进行详细的结构计算。其中包括荷载计算、框架侧移计算、内力组合及截面设计，以及楼板、楼梯和基础的设计。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。通过本次的毕业设计，使我较为细致的熟悉一个工程项目的建筑、结构各部分设计过程。在设计过程中，不仅可以通过自己在熟悉任务书的基础上参观、比较同类建筑，查阅、搜集有关设计资料等方面所学到的新内容，得以综合应用，并且运用到大量大学期间学习的专业课，使我进一步掌握了以前所学习的专业知识，对其得以系统的深化，更加培养了我独立解决建筑设计、结构设计的能力，为今后的工作打下良好的基础。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。我深深的认识到作为一个设计人员，应该具备一种严谨的态度，严格按照设计规范的要求，同时也要考虑各个专业的协调和合作，特别是结构和建筑的交流。此外，我还认识到各种规范是工程设计的灵魂，一定要好好把握。在以后的学习和工作中，要不断加强对建筑规范的学习，这样才能使我们成为一名优秀的设计人员。 致谢本次毕业设计，使我更加深入的对所学知识有所认识和掌握。如今两个多月的毕业设计终于顺利完成，需要感谢的人真的有很多。首先，我要感谢李红霞老师。作为我的指导老师，从刚开始的设计方案到最后的施工图的完成，都离不开李老师的耐心指导，她那严谨细致的作风，将是我学习的榜样。同时，毕业设计得以完成，也离不开其他同学的帮助。在设计过程中，同学们帮我查找资料以及提供有关设计的建议，使得设计不断的完善，最终顺利完整成了整个设计。此外，我还要感谢曾经教过我专业课的所有老师，正是他们的辛勤教导，才使我学到了很多重要的理论知识，对我今后的学习和工作都受益匪浅。当然，这一切也同样离不开院里的领导和各位老师的谆谆教导。在此，我衷心的感谢给我指导和帮助的每一位领导、老师和同学。姚明2011年5月20日 参考文献[1]赵西平．房屋建筑学[M]．北京：中国建筑工业出版社，2006．[2]沈蒲生．混凝土结构设计[M]．北京：高等教育出版社，2007．[3]GB50011—2001，建筑抗震设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2001．[4]GB50009—2001，建筑结构荷载规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2006．[5]GB50010—2002，混凝土结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2002．[6]李国强，李杰，苏小卒．建筑结构抗震设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009．[7]J．Amrhein．Framestructureofofficebuilding[M]．Johnportmanarchitecturaldesignfirm．[8]梁兴文，史庆轩．土木工程专业毕业设计指导[M]．北京：科学出版社，2002．[9]Crowley，D．Fairbrother．ConcreteStructureDesignCalculations[J]．Thehomeofcivilengineering，2009，26(7)．[10]GB50007—2002，建筑地基基础设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2002．[11]高大钊．土力学与基础工程[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998．[12]赵明华．土力学与基础工程[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2003． 附录表A1现浇钢筋混凝土结构的抗震等级结构类型烈度6789框架高度(m)≤30＞30≤30＞30≤30＞30≤25框架四三三二二一一剧场、体育馆等三二一一大跨度公共建筑框架-抗震墙高度(m)≤60＞60≤60＞60≤60＞60≤50框架四三三二二一一抗震墙三二一一抗震墙高度(m)≤80＞80≤80＞80≤80＞80≤60抗震墙四三三二二一一部分框支抗震墙三二二一不宜采用不应采用抗震墙结构框支层框架二二一一筒体框架-核心筒框架三二一一核心筒二二一一筒中筒外筒三二一一内筒三二一一板柱-抗震墙板柱的柱三二一不应采用抗震墙二二二注：1.一般抗震墙尚包括部分框支抗震墙结构的不落地抗震墙和落地抗震墙加强部位的上部；2.建筑场地为Ⅰ类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不降低；3.接近或等于高度分界时，宜结合房屋不规则程度及场地、地基条件确定抗震等级。'