六层框架结构毕业设计

'毕业设计(论文)石家庄市环保局办公楼六层结构设计学号：11160138姓名：纪来鹏专业：土木工程系别：土木工程指导教师：孙会昭工程师二零一五年五月78 摘要毕业设计是高等职业培养面向生产、建设、服务和管理第一线的高等技术应用型人才的最后一个教学环节，对我来说也是一个理论与实际相结合的过程，是大学里最重要的实践环节。通过毕业设计这一重要的教学环节，巩固本人四年来在校期间所学的基本理论和专业知识，并运用所学基础理论、专业知识和相应技能综合解决建筑工程设计与施工中各方面实际问题。养自己树立正确的设计思想﹑严谨的科学态度和工作作风，正确掌握和运用设计原则，能综合全面地考虑设计中各方面的问题。了解并掌握建筑设计和结构设计的全过程，正确掌握框架结构设计原理和内力分析的计算方法。熟悉建筑及结构设计方面相应的常用规范、规程和定额标准，以及掌握建筑设计软件CAD的性能及其操作使用方法，提高工程制图技能。毕业设计包括建筑设计和结构设计两部分。本办公楼为六层钢筋混凝土框架结构，长40m，宽14.7m，高23.85m。本工程以手算优先，用结构专业辅助软件PKPM进行验算。根据配筋面积进行绘图。关键词：设计；荷载计算；框架结构；结构配筋78 ABSTRACTGraduationishighervocationaltalentsfortheproduction,construction,servicesandregulatoryfrontiersofapplication-orientedtalentslastteaching,formeisaprocessofcombiningtheoryandpractice,isthemostimportantpracticeintheUniversity.Throughthisimportantteachinglinkofgraduationdesigntoconsolidatehimselfinfouryearsinschoollearningbasictheoryandprofessionalknowledge,andintegratedscience,expertiseandappropriateskillsbysolvingvariouspracticalproblemsinbuildingdesignandconstruction.Hiscorrectdesignthinking,rigorousscientificattitudeandworkstyle,masteringandapplyingthedesignprinciples,comprehensiveconsiderationtothedesignofallaspectsoftheproblem.Thewholeprocessofunderstandingandknowledgeofarchitecturalandstructuraldesign,toMasterframestructuredesignandcalculationmethodofinternalforceanalysis.Familiarwitharchitecturalandstructuraldesignofthecorrespondingquotaofcommonspecifications,procedures,andstandards,aswellasthemasterofarchitecturaldesignsoftwareCADanditsuse,improveengineeringdrawingskills.Thisgraduationdesignincludingarchitecturaldesignandstructuraldesignintwoparts.Thisbuildingisasix-storyreinforcedconcreteframestructure,length40m,width14.7m,higher23.85m.Withmanualpriorityofthisproject,usingstructuresspecializedassistivesoftwarePKPMcalculation.Accordingtothereinforcementdrawingarea.Keywords:Structuraldesign；Loadcalculation；Reinforcedconcreteframe；Structuralreinforcement78 目录ABSTRACTiii绪论41.设计资料51.气象资料52.水文地质条件53.地震作用54.荷载资料55.建筑做法66.构件材料选择62.结构布置71.柱网布置72.框架结构计算简图73.梁柱截面尺寸初步确定83.1框架梁截面尺寸确定83.2柱截面尺寸确定83.侧移刚度计算113.1梁线刚度计算113.2柱的线刚度计算114.恒荷载标准值计算134.1恒荷载计算13（1）屋面永久荷载标准值：13（2）一至六层楼面永久荷载标准值13（3）梁自重13（4）柱自重14（5）外墙自重14（6）.内墙自重1478 5.恒载作用下框架所受荷载151.A～B、C～D轴间框架梁：152.B～C轴间框架梁163.A、D轴柱纵向集中恒荷载计算164.B、C轴柱纵向集中恒荷载计算17（1）顶层柱17（2）二~五层柱176.恒载作用下框架内力计算191.采用力矩分配法计算活载作用框架弯矩192）跨中弯矩值计算：21恒荷载作用下框架剪力和轴力计算：23恒载作用下柱轴力计算267.活荷载标准值计算308.活荷载作用下框架所受荷载301.A～B、C～D轴间框架梁302.B～C轴间框架梁313.A、D轴柱纵向集中恒荷载计算314.B、C轴柱纵向集中恒荷载计算32（1）顶层柱32（1）二~六层柱329.活载作用下框架内力计算341.采用力矩分配法计算活载作用框架弯矩342.梁的固端弯距计算34楼面活荷载作用下荷载值计算：35活荷载作用下框架剪力和轴力计算：38活荷载作用下柱轴力计算：4110.荷载作用4410.1风荷载标准值4410.2风荷载作用下内力计算4578 11水平地震作用5411.1梁自重计算5411.2柱自重计算5411.3门窗自重计算5411.4墙体自重计算5511.5板自重计算5611.6楼屋面活载计算5611.7各层重力荷载代表值计算5612基本自振周期计算5812.1结构刚度计算5812.2自振周期计算5913水平地震作用计算（地震作用标准值计算）6013.1水平地震作用影响系数6013.2水平地震作用标准值6013.3框架剪力标准值6114.水平地震作用下框架内力计算6314.1根据柱剪力及反弯点高度计算柱端弯矩6314.2计算梁端弯矩及梁剪力6414.3根据梁端剪力计算柱轴力6415.荷载作用效应组合6615.1竖向荷载作用下的基本组合66表15.1竖向荷载作用下的梁端及跨中弯矩基本组合66表15.2竖向荷载作用下的梁端剪力及跨中剪力基本组合67表15.3A、B柱竖向荷载下的柱端内力基本组合6815.2水平地震作用效应与竖向荷载作用效应的基本组合6915.2.1水平地震作用下的梁端及跨中内力的基本组合69表15.4水平地震作用下的梁端及跨中弯矩基本组合70表15.5水平地震作用下的梁端剪力基本组合72表12.6A柱水平地震作用下的柱端内力基本组合7378 表15.7B柱水平地震作用下的柱端内力基本组合7416基础的设计7516.1基本资料7516.2荷载设计值7516.3独立基础设计7516.1基础底面面积计算表7616.2基础及台阶上自重计算7616.3地基承载力验算7716.3.4基础配筋计算7817楼梯设计8017.1楼梯设计8017.2平台板计算8117.3平台梁计算81致谢83参考文献8478 绪论此次毕业设计我的做的课题为石家庄市环保局办公楼，我要在设计过程中运用大学期间学到的各项知识，并利用CAD、天正建筑、EXCEL、天正结构、PKPM等相关软件进行计算，通过这个过程我不仅能学到设计相关的知识，还能了解框架结构的特点和设计方法等。这对我以后的工作学习有很大的帮助。可以培养土木工程专业本科毕业生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。 毕业设计要求我们在指导老师的指导下，独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因此毕业设计对于培养我们初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。建筑结构设计的过程就是通过对建筑物进行深层分析和概念设计、结构选型与结构布置、结构荷载统计与计算、结构内力计算与组合、结构构件设计和验算等，设计出满足建筑结构的安全性、适用性、经济性和耐久性要求的建筑结构的过程。78 1.设计资料本工程为石家庄市环保局办公楼，位于石家庄市。该工程为六层办公楼，主体为现浇钢筋混凝土框架结构。屋盖、楼盖均采用现浇钢筋混凝土结构。，占地面积为588㎡，建筑面积3528㎡，建筑物共6层，底层层高3.9m，标准层层高3.9m，顶层层高3.9m，总高度23.85m，室内外高差0.450m，基础顶面距离室外地面1.35m，基础采用柱下独立基础。1.气象资料（1）基本风压值：w0=0.35kN/m²（2）基本雪压值：s0=0.30kN/m²2.水文地质条件场地条件：本建筑场地属非液化场地。场地类型为Ⅲ类。工程浅层地下水主要为潜水，静止水位平均埋深约20m。3.地震作用（1）抗震设防烈度：7度；（2）设计基本地震加速度值：0.10g；（3）设计地震分组：第二组；（4）建筑场地类别：Ⅲ类；（5）场地特征周期：0.55s；（6）结构阻尼比：0.05（混凝土结构）；（7）多遇水平地震影响系数最大值0.08；（8）罕遇水平地震影响系数最大值0.50.4.荷载资料根据该办公楼使用功能，查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），确定（1）楼面活荷载标准值为2.0kN/m²；（2）卫生间活荷载标准值为2.5kN/m²；78 （1）走廊门厅活荷载标准值为2.5kN/m²；（2）楼梯活荷载标准值为3.5kN/m²；（3）不上人屋面：活载标准值为0.5kN/m².1.建筑做法（1）楼面构造:1）8mm厚150mm×150mm瓷面砖2)27mm厚水泥砂浆3)15厚混合砂浆刷乳胶漆（2）屋面构造：1）保护层：现浇40厚细石混凝土2）防水层：捷罗克防水层（厚8mm）3）找平层：20厚1:3水泥砂浆4）找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩最薄20厚5）保温层：65厚改性酚醛泡沫板6）结构层：120厚钢筋混凝土屋面板（3）内墙做法：200mm轻质混凝土空心砌块（4）外墙做法：240mm轻质混凝土复合保温砌块，Mb5.0混合砂浆砌筑。2.构件材料选择（1）梁、板、柱、基础均用C30混凝土；（2）基础垫层选用C15混凝土：（3）钢筋选用HRB400钢筋：（4）填充墙为加气混凝土砌块混合水泥砂浆。78 2.结构布置1.柱网布置柱网布置图见下图图2.1柱网布置图2.框架结构计算简图本工程横向框架计算单元取④轴上一榀框架计算，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，初步确定本工程基础采用柱下独立基础。本建筑物基础持力层为②层黄土状粉土，天然地基不满足地基强度及变形的要求，应进行地基处理，建议采用素混凝土桩复合地基，地基承载力特征值≥320kPa。室内外高差为0.450米，一层层高为3.90米，基底标高为设计相对标高-2.400m。初步假设基础高度0.60m，一层柱高度为：h178 =3.90+2.40-0.60=5.70m，为减小一层柱的计算高度，在顶标高-0.150m处设拉梁一道。则地下部分柱高为2.4-0.6-0.15=1.65m，一层柱高度为3.85+0.15=4.00m，二至五层柱高为3.90m，顶层柱高为3.95m。柱节点刚接，横梁计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：l=6000、2700、6000.78 3.梁柱截面尺寸初步确定3.1框架梁截面尺寸确定边跨（AB、CD跨）梁：取h=×6000=500mm，取b=300mm。中跨（BC跨）梁：取h=500mm，b=300mm；边柱（A轴、D轴）连系梁，取b×h=300mm×700mm；中柱（B轴、C轴）连系梁，取b×h=300mm×600mm；房间内设次梁，取b×h=300mm×500mm。3.2柱截面尺寸确定框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按公式计算：（1）柱组合的轴压力设计值式中：—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数（边柱取1.3，中柱取1.25）。—按简支状态计算柱的负载面积。—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14kN/m²—验算截面以上的楼层层数。（2）柱受压截面面积（2-2）式中：—框架柱轴压比限值，该建筑高度为23.4+0.45=23.85＜24，查《建筑抗震设计规范》知本方案为三级抗震等级，取为0.85。78 —混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得。边柱：中柱为计算简便，边柱中柱截面尺寸均取为600mm×600mm。楼板为现浇双向连续板，板的平面尺寸为4000mm×6000mm，l01=4000mm，板厚；为满足楼板中预埋电气管线的需要，取。图2.3梁柱尺寸图78 3.侧移刚度计算说明：（1）梁计算长度为支座中心线的距离；（2）考虑板对梁刚度的影响，中框架梁取2.0l0，边框架梁取1.5l0.3.1梁线刚度计算框架梁线刚度计算表梁线刚度b(m)h(m)边框架梁0.300.503.1×10-367.75×10-4中框架梁0.300.503.1×10-3610.33×10-4边框架梁0.300.503.1×10-32.717.22×10-4中框架梁0.300.503.1×10-32.722.96×10-43.2柱的线刚度计算框架柱线刚度计算表柱线刚度地下层1.65一层4.0二至五层3.9顶层3.95结构计算简图见图3.1：78 图3.1结构计算简图注：图中数字为线刚度，单位（）78 4.恒荷载标准值计算4.1恒荷载计算（1）屋面永久荷载标准值：保护层：现浇40厚细石混凝土22×0.04=0.88kN/㎡防水层：捷罗克防水层（厚8mm）0.10kN/㎡找平层：20厚1:3水泥砂浆20×0.02=0.40kN/㎡找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩最薄20厚14×0.02=0.28kN/㎡保温层：120厚水泥蛭石5×0.12=0.6kN/m²结构层：120厚钢筋混凝土屋面板25×0.12=3kN/m²屋顶：15厚混合砂浆刷乳胶漆0.15×16=0.24kN/m²合计5.50kN/m²（2）一至六层楼面永久荷载标准值10mm厚瓷面地砖28×0.010=0.28kN/m²20mm厚干硬性水泥砂浆20×0.020=0.40kN/m²120厚钢筋混凝土板25×0.12=3kN/m²15厚混合砂浆刷乳胶漆16×0.015=0.24kN/m²合计3.92kN/m²（3）梁自重边跨（AB、CD跨）框架梁自重b×h=300mm×500mm0.3×0.5×25=3.75kN/m²梁侧粉刷10mm混合砂浆2×（0.5-0.12）×0.01×17=0.13kN/m²78 合计3.88kN/m²中跨（BC跨）框架梁自重0.3×0.5×25=3.75kN/m²梁侧粉刷10mm混合砂浆2×（0.5-0.12）×0.01×17=0.13kN/m²合计3.88kN/m²（4）柱自重b×h=600mm×600mm25×0.6×0.6=9kN/m²柱子粉刷0.6×4×0.01×17=0.41kN/m²合计9.41kN/m²（5）外墙自重墙体0.25×8.0=2.00kN/m²外侧贴瓷砖0.5kN/m²涂料粉刷外墙17×0.02=0.34kN/m²实墙面荷载2+0.5+0.34=2.84kN/m²实墙线荷载（3.9-0.6）×2.84=9.37kN/m窗部分转化的梁间线荷载(8×0.24×2.7×2.1+17×0.02×2.7×2.1+0.5×2.7×2.1)/3=5.22kN/m窗转化的梁间线荷载0.5×2.7×2.1/3=0.95kN/m合计5.1kN/m（6）.内墙自重墙体0.24×8.0=1.92kN/m²白色涂料粉刷内墙2×17×0.01=0.34kN/m²78 合计2.26kN/m²5.恒载作用下框架所受荷载标准层板传荷载如图5.1：图5.1标准层板传荷载示意图1.A～B、C～D轴间框架梁：（1）屋面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边均为梯形荷载，转化为均布荷载为：a=2/6=0.335.5×（1-2×0.33²+0.333）×4/2×2=18.00kN/m（2）楼面板传荷载楼面板传至梁上的荷载两边均为梯形荷载，转化为均布荷载为：a=2/6=0.333.92×（1-2×0.33²+0.333）×4/2×2=12.57kN/m78 梁自重：3.88kN/m则屋面板传至主梁AB、CD跨的线荷载：（板传荷载+梁自重）18.00+3.88=21.88kN/m楼面板传至主梁AB、CD跨的线荷载：（板传荷载+梁自重+墙自重）12.57+3.88+2.26×（3.9-0.6）=23.91kN/m2.B～C轴间框架梁（1）屋面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边均为三角形荷载，转化为均布荷载为：5.5×5/8×4/2×2=13.75kN/m（2）楼面板传荷载楼面板传至梁上的荷载两边均为三角形荷载，转化为均布荷载为：3.92×5/8×4/2×2=9.6kN/m梁自重：3.88kN/m则屋面板传至主梁AB、CD跨的线荷载：（板传荷载+梁自重）13.75+3.88=17.63kN/m楼面板传至主梁AB、CD跨的线荷载：（板传荷载+梁自重）9.6+3.88=13.48kN/m3.A、D轴柱纵向集中恒荷载计算（1）顶层柱女儿墙自重：（做法：墙高600mm，混凝土压顶100mm，三面粉刷）0.24×0.6×5.5+0.24×0.1×25+（0.9×2+0.24）×0.5=2.41kN/m屋面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边均为三角形荷载，转化为均布荷载为：5.5×5/8×4/2=6.88kN/m梁自重：3.88kN/m次梁传来集中力：18.00×6/2=54.00kN/m78 则顶层柱荷载为：（女儿墙自重＋主梁自重+次梁传来集中力+板传荷载）2.41×8+3.88×（8-0.6）+54.00+6.88×8=157.03kN/m（2）二~六层柱楼面板传荷载：楼面板传至梁上的荷载两边均为三角形荷载，转化为均布荷载为：3.92×5/8×4/2=4.8kN/m梁自重：3.88kN/m次梁传来集中力：12.57×6/2=37.71kN/m则二~六层柱荷载为：（主梁自重+板传荷载+柱自重+次梁传来集中力）3.88×（8-0.6）+4.8×8+9.41×3.9+37.71=141.521kN4.B、C轴柱纵向集中恒荷载计算（1）顶层柱屋面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边一边为三角形荷载一边为梯形荷载，则三角形转化为均布荷载为：5.5×5/8×4/2=6.88kN/m梯形荷载转化为均布荷载为a=2/8=0.255.5×（1-2×0.25²+0.253）×2=9.80kN/m梁自重：3.88kN/m次梁传来集中力：18×6/2=48kN/m则顶层柱荷载为：（主梁自重+板传荷载+次梁传来集中力）（6.88+9.80）×8+3.88×（8-0.6）+48=210.15kN（2）二~五层柱楼面板传至梁上的荷载两边一边为三角形荷载一边为梯形荷载，则三角形转化为均布荷载为：3.84×5/8×4/2=4.8kN/m梯形荷载转化为均布荷载为a=2/8=0.2578 5.5×（1-2×0.25²+0.253）×2=9.80kN/m梁自重3.88kN/m次梁传来集中力：12.57×6/2=37.71kN/m则二~六层柱荷载为：（内墙自重+主梁自重+板传荷载+柱自重+次梁传来集中力）2.26×（8-0.6）×3.9+3.88×（8-0.6）+（4.8+9.80）×8+9.41×3.9+37.71=236.65kN框架在竖向恒荷载作用下的受荷总图如图5.2所示:（图中数值均为标准值）图5.2框架在竖向恒荷载作用下受荷图78 6.恒载作用下框架内力计算1.采用力矩分配法计算活载作用框架弯矩(1).梁的固端弯距、剪力、轴力可按如图5.3所示求得：(2).各结点得分配系数等于各杆件的相对线刚度与交汇于此结点的所以杆件的线刚度之和的比值，公式如下：(5-3-1)图6.1梁内力计算简图1）固端弯矩计算：顶层：MAB=-MBA=-21.88×62/12=-64.64kN·mMBC=-MCB=-17.63×2.72/12=-10.71kN·mMCD=-MDC=-21.88×62/12=-65.64kN·m78 一至五层：MAB=-MBA=-23.91×62/12=-71.73kN·mMBC=-MCB=-13.48×2.72/12=-8.19kN·mMCD=-MDC=-23.91×62/12=-71.73kN·m分配系数计算：分配后具体数据值：图6.2恒荷载弯矩计算a、顶层边跨线荷载值计算：屋面恒荷载：；78 作用于框架梁上的线荷载为：；框架梁线荷载为：；b、2-5层边跨线荷载值计算：楼面恒荷载：3.92kN/m²；作用于框架梁上的线荷载为：；框架梁线荷载为：；边跨填充墙线荷载为：2.26×（3.9-0.6）=7.46kN/m框架梁上线荷载为：3.88+7.46=11.34kN/mc、顶层中间跨线荷载值计算：屋面恒荷载：5.50kN/m2作用于框架梁上的线荷载为：5.50×3=16.50kN/m框架梁线上荷载为：；d、2-4层中间跨线荷载值计算：楼面恒荷载：3.92kN/m2作用于框架梁上的线荷载为：；框架梁上线荷载为：；2）跨中弯矩值计算：顶层边跨：；标准层边跨：；78 顶层中跨：M0==16.5×2.72/8+3.88×2.72/8=18.57kN·m标准层中跨：M0==11.76×2.72/12+3.88×2.72/8=10.68kN·m梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算跨中弯矩计算简图如下：顶层边跨中间弯矩值为：第六层边跨中间弯矩值为：第五层边跨中间弯矩值为：第四层边跨中间弯矩值为：第三层边跨中间弯矩值为：第二层边跨中间弯矩值为：第一层边跨中间弯矩值为：顶层中间跨中间弯矩值为：78 第六层中间跨中间弯矩值为：第五层中间跨中间弯矩值为：第四层中间跨中间弯矩值为：第三层中间跨中间弯矩值为：第二层中间跨中间弯矩值为：第一层中间跨中间弯矩值为：78 图6.3恒荷载作用下弯矩图恒荷载作用下框架剪力和轴力计算：顶层边跨为：标准层边跨值为：顶层中间跨值为：标准层中间跨值为：顶层边跨剪力值为：78 6层边跨剪力值为：5层边跨剪力值为：4层边跨剪力值为：3层边跨剪力值为：2层边跨剪力值为：78 底层边跨剪力值为：顶层中跨剪力值为：6层中跨剪力值为：5层中跨剪力值为：4层中跨剪力值为：3层中跨剪力值为：2层中跨剪力值为：底层中跨剪力值为：78 6.4恒荷载作用下剪力图恒载作用下柱轴力计算层号7654321柱自重37.1736.7036.7036.7036.7037．6415.53节点右端剪力43.435.4035.3035.3034.7835.3235.3278 A轴纵向框架竖向荷载147.0782.0682.0682．0682.0682.0682.06柱顶轴力190.47307.93462.53617.13770.67925.291080.31柱底轴力227.64344.63499.23653.83807.37962.931095.84B轴节点左端剪力45.1435.4535.5435.5435.6435.5235.52节点右端剪力15.366.946.946.946.946.946.94纵向框架竖向荷载199.07218.56218.56218.56218.56218.56218.56柱顶轴力259.59557.69855.431153.171451.011743.232042.39柱底轴力296.74594.39892.131189.871481.711780.872057.92C轴节点左端剪力15.366.946.946.946.946.946.94节点右端剪力45.1435.4535.5435.5435.6435.5235.5278 纵向框架竖向荷载199.07218.56218.56218.56218.56218.56218.56柱顶轴力259.59557.69855.431153.171451.011473.232042.39柱底轴力296.74594.39892.131189.871481.711780.872057.92D轴节点左端剪力43.435.4035.3035.3034.7835.3235.32纵向框架竖向荷载147.0782.0682.0682．0682.0682.0682.06柱顶轴力227.64307.93462.53617.13770.67925.291080.31柱底轴力190.47344.63499.23653.83807.37962.931095.8478 图6.5框架在恒荷载作用下轴力图78 7.活荷载标准值计算1.活荷载标准值查《建筑结构荷载规范》得，活荷载取值如下：（1）屋面和楼面活荷载标准值不上人屋面0.5kN/m²楼面2.0kN/m²走廊门厅2.5kN/m²（2）雪荷载0.30kN/m²屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大值8.活荷载作用下框架所受荷载图8.1标准层板传荷载示意图78 1.A～B、C～D轴间框架梁（1）屋面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边均为梯形荷载，转化为均布荷载为：a=2/6=0.330.5×（1-2×0.33²+0.333）×4/2×2=1.64kN/m（2）楼面板传荷载：楼面板传至梁上的荷载两边均为梯形荷载，转化为均布荷载为：a=2/6=0.332×（1-2×0.33²+0.333）×4/2×2=6.56kN/m则屋面板传至主梁AB、CD跨的线荷载：（板传荷载）1.64kN/m楼面板传至主梁AB、CD跨的线荷载：（板传荷载）6.56kN/m2.B～C轴间框架梁（1）屋面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边均为三角形荷载，转化为均布荷载为：0.5×5/8×2×4/2=1.25kN/m（2）楼面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边均为三角形荷载，转化为均布荷载为：2×5/8×2×4/2=5.00kN/m则屋面板传至主梁BC跨的线荷载：（板传荷载）1.25kN/m楼面板传至主梁BC跨的线荷载：（板传荷载）5.00kN/m3.A、D轴柱纵向集中恒荷载计算（1）顶层柱屋面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边均为三角形荷载，转化为均布荷载为：0.5×5/8×2×4/2=1.25kN/m78 次梁传来集中力：6.56×6/2=19.68kN/m则顶层柱荷载为：（次梁传来集中力+板传荷载）1.25×（8-0.6）+19.68=28.93kN/m（1）二~六层柱楼面板传荷载：楼面板传至梁上的荷载两边均为三角形荷载，转化为均布荷载为：2×5/8×2×4/2=5.00kN/m次梁传来集中力：6.56×6/2=19.68kN/m则二~六层柱荷载为：（板传荷载+次梁传来集中力）5.00×（8-0.6）+19.68=56.68kN/m4.B、C轴柱纵向集中恒荷载计算（1）顶层柱屋面板传荷载：屋面板传至梁上的荷载两边一边为三角形荷载一边为梯形荷载，则三角形转化为均布荷载为：0.5×5/8×2×4/2=1.25kN/m梯形荷载转化为均布荷载为a=2/8=0.250.5×（1-2×0.25²+0.253）×2=0.89kN/m次梁传来集中力：1.64×6/2=4.92kN/m则顶层柱荷载为：（板传荷载+次梁传来集中力）（1.25+0.89）×（8-0.6）+4.92=20.76kN/m（1）二~六层柱楼面板传至梁上的荷载两边一边为三角形荷载一边为梯形荷载，则三角形转化为均布荷载为：2×5/8×2×4/2=5.00kN/m梯形荷载转化为均布荷载为78 a=2/8=0.252×（1-2×0.25²+0.253）×2=3.56kN/m次梁传来集中力：6.56×6/2=19.68kN/m则二~六层柱荷载为：（板传荷载+次梁传来集中力）（5.00+3.56）×（8-0.6）+19.68=83.02kN/m框架在竖向活荷载作用下的受荷总图如图6.2所示:（图中数值均为标准值）图8.2框架在竖向活荷载作用下受荷图78 9.活载作用下框架内力计算1.采用力矩分配法计算活载作用框架弯矩(1).梁的固端弯距、剪力、轴力可按如图6.1所示求得：(2).各结点得分配系数等于各杆件的相对线刚度与交汇于此结点的所以杆件的线刚度之和的比值，公式如下：其中，为节点k第i根杆件的分配系数，为节点k各杆件的线刚度之和，为节点k第i根杆件的线刚度。2.梁的固端弯距计算屋面板传至主梁AB、CD跨的线荷载：（板传荷载）1.64kN/m楼面板传至主梁AB、CD跨的线荷载：（板传荷载）6.56kN/m屋面板传至主梁BC跨的线荷载：（板传荷载）1.25kN/m楼面板传至主梁BC跨的线荷载：（板传荷载）5.0kN/m顶层：一般层：78 固端弯矩二次分配过程：图9.1活荷载作用下弯矩二次分配楼面活荷载作用下荷载值计算：；；；；跨中弯矩值计算：78 顶层边跨：；标准层边跨：；顶层中跨：；标准层中跨：；顶层边跨中间弯矩值为：第6层边跨中间弯矩值为：第5层边跨中间弯矩值为：第4层边跨中间弯矩值为：第3层边跨中间弯矩值为：第2层边跨中间弯矩值为：第1层边跨中间弯矩值为：78 顶层中间跨中间弯矩值为：第6层中间跨中间弯矩值为：第5层中间跨中间弯矩值为：第4层中间跨中间弯矩值为：第3层中间跨中间弯矩值为：第2层中间跨中间弯矩值为：第1层中间跨中间弯矩值为：活荷载作用下弯矩图如下：78 图9.2活荷载作用下弯矩图活荷载作用下框架剪力和轴力计算：顶层边跨：标准层边跨：78 顶层中跨：标准层中跨：顶层边跨剪力值为：6层边跨剪力值为：5层边跨剪力值为：4层边跨剪力值为：78 3层边跨剪力值为：2层边跨剪力值为：底层边跨剪力值为：顶层中跨剪力值为：6层中跨剪力值为：78 5层中跨剪力值为：4层中跨剪力值为：3层中跨剪力值为：2层中跨剪力值为：底层中跨剪力值为：活荷载作用下剪力图如下：图9.3活荷载作用下剪力图78 活荷载作用下柱轴力计算：层号7654321A轴节点右端剪力3.2512.9312.9112.9512.9412.9512.97纵向框架竖向荷载28.9356.6856.6856.6856.6856.6856.68柱轴力32.18101.79171.38241.01310.63380.26449.94B轴节点左端剪力-3.27-13.15-13.17-13.13-13.15-13.13-13.11节点右端剪力1.015.065.065.065.065.065.06纵向框架竖向荷载20.7683.0283.0283.0283.0283.0283.02柱轴力25.04126.27227.52328.73429.96531.17632.36C轴节点左端剪力1.015.065.065.065.065.065.06节点右端剪力-3.27-13.15-13.17-13.13-13.15-13.13-13.11纵向框架竖向荷载20.7683.0283.0283.0283.0283.0283.02柱轴力25.04126.27227.52328.73429.96531.17632.36D轴节点左端剪力-3.25-12.93-12.91-12.95-12.94-12.95-12.97纵向框架竖向荷载28.9356.6856.6856.6856.6856.6856.68柱轴力32.18101.79171.38241.01310.63380.26449.94表9.1活荷载作用下柱轴力计算表活荷载作用下轴力图如下：78 图9.4活荷载作用下轴力图78 10.荷载作用10.1风荷载标准值作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：式中基本风压：－风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得迎风面取0.8，背风面取-0.5，故＝0.8－（－0.5）＝1.3；－风振系数，该建筑物高度小于30m，所以取；－下层柱高；－上层柱高，对顶层为女儿墙高度的两倍；－迎风面的宽度，B＝8m。—风压高度变化系数，因建设地点位于密集建筑群的城市市区所以地面粗糙度为C类；通过混凝土中册9页表10-4中数据可得值（线性内插法）。表10.1集中风荷载标准值离地面高度z/m26.40.8111.30.353.951.27.5921.250.7411.30.353.93.9510.6017.350.7411.30.353.93.910.5313.450.7411.30.353.93.910.539.550.7411.30.353.93.910.535.650.7411.30.3543.910.671.650.7411.30.351.6547.6178 计算简图如下：图10.1风荷载转化为集中荷载10.2风荷载作用下内力计算内力计算采用D值法，计算过程如下：由附表10-3、10-4查得，即，由附表10-1查得：和k值计算一般层：边跨：，中跨：，底层：边跨：，中跨：，水平推力及各层间剪力值为：78 P顶=7.59kNP6=10.60kNP5=10.53kNP4=10.53kNP3=10.53kNP2=10.67kNP1=7.61kNVP顶=7.59kNVP6=18.19kNVP5=28.72kNVP4=39.25kNVP3=49.78kNVP2=60.45kNVP顶=68.06kN及的计算：一般层：边跨：中跨：底层：边跨：中跨：各层间剪力按分配给各层柱：（）顶层：边柱：中柱：6层：边柱：，中柱：5层：边柱：，中柱：4层：边柱：，中柱：3层：边柱：，中柱：2层：边柱：，中柱：78 底层：边柱：，中柱：顶层：边跨：，，；中跨：，，；6层：边跨：，，；中跨：，，；5层：边跨：，，；中跨：，，；4层：边跨：，，；中跨：，，；3层：边跨：，，；中跨：，，；2层：边跨：，，；中跨：，，；底层：边跨：，，；中跨：，，；柱端弯矩计算：，；顶层：边跨：M上=1.69×（1-0.12）×3.95=5.87kN·mM下=1.69×0.12×3.95=0.80kN·m78 中跨：M上=2.70×（1-0.175）×3.95=8.80kN·mM下=2.70×0.175×3.95=1.87kN·m6层：边跨：M上=4.04×（1-0.24）×3.9=11.97kN·mM下=4.04×0.24×3.9=3.78kN·m中跨：M上=6.48×（1-0.275）×3.9=18.32kN·mM下=6.48×0.275×3.9=6.95kN·m5层：边跨：M上=6.38×（1-0.40）×3.9=14.93kN·mM下=6.38×0.40×3.9=9.95kN·m中跨：M上=10.23×（1-0.40）×3.9=23.94kN·mM下=10.23×0.40×3.9=15.96kN·m4层：边跨：M上=8.72×（1-0.51）×3.9=16.66kN·mM下=8.72×0.51×3.9=17.34kN·m中跨：M上=13.97×（1-0.50）×3.9=26.11kN·mM下=13.97×0.50×3.9=26.11kN·m3层：边跨：M上=11.06×（1-0.64）×3.9=15.53kN·mM下=11.06×0.64×3.9=27.61kN·m中跨：M上=17.72×（1-0.60）×3.9=27.64kN·mM下=17.72×0.60×3.9=41.46kN·m2层：边跨：M上=13.43×（1-0.74）×4=13.97kN·mM下=13.43×0.74×4=39.75kN·m中跨：M上=21.52×（1-0.70）×4=25.82kN·mM下=21.52×0.70×4=60.26kN·m底层：边跨：M上=16.57×（1-0.965）×1.65=0.96kN·mM下=16.57×0.965×1.65=26.38kN·m中跨：M上=17.46×（1-0.95）×1.65=1.44kN·mM下=17.46×0.95×1.65=27.37kN·m风荷载作用下梁端弯矩值为：顶层：边跨：M左=5.87kN·m，78 M右=；中跨：M左=M右=；6层：边跨：M左=0.80+11.97=12.77kN·mM右=；中跨：M左=M右=；5层：边跨：M左=3.78+14.93=18.8kN·mM右=；中跨：M左=M右=；4层：边跨：M左=9.95+16.66=26.61kN·mM右=；中跨：M左=M右=；3层：边跨：M左=17.34+15.53=32.87kN·mM右=；中跨：M左=M右=；2层：边跨：M左=27.61+13.97=41.58kN·mM右=；中跨：M左=M右=；78 底层：边跨：M左=39.75+0.96=40.71kN·mM右=；中跨：M左=M右=；风荷载作用下弯矩图如下所示：图10.2框架在风荷载作用下的弯矩图风荷载作用下的剪力计算：；；78 风荷载作用下轴力及剪力图如下所示：78 图10.3风荷载作用下轴力及剪力图10.3水平位移计算框架结构在水平力作用下的位移可先按式逐层计算层间水平位移，然后按式计算框架顶点总水平位移，框架水平位移计算过程见下表：表10.2风荷载作用下框架侧移计算层次（m）（KN）73.957.5912.780.5916.40.1563.9018.1912.781.4215.810.3678 53.9028.7212.782.2514.390.5843.9039.2512.783.0712.140.7933.9049.7812.783.909.071.0024.0060.4512.784.735.171.1811.6568.06153.440.440.440.68水平位移验算：，计算结‘果均小于规定要求的位移值，故框架水平位移满足要求。78 11水平地震作用11.1梁自重计算表11.1梁自重计算层次构件b×h(mm×mm)γ（kN/m3）βg（kN/m）limN(根)Gi（kN）ΣGi（kN）第1-6层边横梁300×700251.045.46402436.801389.18边纵梁300×500251.043.906493.60内纵梁300×500251.043.9068187.20内横梁300×600251.044.68810374.40走道梁300×500251.043.902.7663.18次梁300×500251.043.90610234.00注：梁的总重为：1389.18×7=9724.26kN。11.2柱自重计算表11.2柱的自重计算表格层次构件b×h(mm×mm)γ（kN/m3）βg（kN/m）li（m）N(根)Gi（kN）ΣGi（kN）1柱600×600251.089.721.6524384.915878.652柱600×600251.089.724.024933.123柱600×600251.089.723.924909.794柱600×600251.089.723.924909.795柱600×600251.089.723.924909.796柱600×600251.089.723.924909.797柱600×600251.089.723.9524921.4611.3门窗自重计算门窗采用塑钢窗（0.10kN/m2）、木门（0.25kN/m2）表11.3首层门窗自重计算78 层数构件编号门、窗自重（KN/m2）门、窗尺寸长×高（mm×mm）门、窗重（KN）门、窗个数总重（KN）Σ（KN）1层M10.11000×21000.21224.6232.46M20.11500×21000.3241.28M30.12400×21000.5021C10.252700×21001.421622.72C20.252400×21001.4222.84表11.42-5层门窗自重计算层数构件编号门、窗自重（KN/m2）门、窗尺寸长×高（mm×mm）门、窗重（KN）门窗个数总重（KN）Σ（KN）2-6层M10.11000×21000.21204.234.36M20.11500×21000.3220.64C10.252700×21001.421825.56C20.251500×15000.5621.12C30.252400×21001.4222.8411.4墙体自重计算底层：外墙：，内墙：；标准层：外墙：，内墙：；顶层：外墙：，内墙：总重：557.94+316.4+（557.94+316.4）×5+557.94+316.4=6120.38kN。78 11.5板自重计算一至六层楼面板自重：；顶层屋面板自重：；总自重为：2919.97+2896.8=5816.77kN；11.6楼屋面活载计算表11.5楼屋面活载值计算层数构件荷载自重（KN/m2）板墙柱总面积（m2）墙总面积（m2）柱总面积（m2）板面积（m2）板重（KN）1-5层楼面2.0988.0096.1014.40877.51755.006层屋面0.5988.00160.4514.40813.15406.5811.7各层重力荷载代表值计算表11.6各层重力荷载代表值计算（kN）项次12-56梁自重Gb1389.181389.181389.18柱自重Gc384.91933.12921.46楼、屋面恒载Gs4585.664585.666133.68墙重Gw1134.011296.731278.63门窗重Gd19.9321.7221.72恒载G=Gb+Gc+Gs+Gw+Gd7513.698226.419744.67楼、屋面活载Q1755.001755.00406.58总重Gi=G+0.5Q9268.699981.4110151.25将表中恒载与活载求和并除以总面积，可得框架单位面积的重量为=9.45kN/m2，说明初选柱截面尺寸时取=14kN/m2是合理的。78 78 12基本自振周期计算12.1结构刚度计算框架梁的惯性矩和线刚度先计算矩形截面梁的惯性矩然后考虑楼板的翼缘效应，将梁惯性矩乘以增大系数，即边梁取Ib=1.5I0，中间梁取Ib=2I0，其中，I0=1/12×bb×hb3。再求框架梁的线刚度ib=ECIb/l。表12.1梁的线刚度计算方向层号梁号bb×hb(mm)I0(×10-2m4)Ib(×10-2m4)Ec(×107kPa)l(m)ib=ECIb/l(kNm)纵向1-7BL1300×5000.310.4653.0060.233×105BL2300×5000.310.4653.002.70.517×105ZL1300×5000.310.623.0060.31×105ZL2300×5000.310.623.002.70.689×105横向1-7BL1300×7000.861.293.0080.484×105ZL1300×6000.541.083.0080.405×105框架柱的惯性矩和线刚度Ic=1/12×bb×hb3，ic=Ic/h。表12.2柱的线刚度计算柱线刚度Ec(×107kPa)一层0.6×0.61.08×10-43.004.00.81×105二至六0.6×0.61.08×10-43.003.90.831×10578 表12.3首层框架柱的抗推刚度柱的类型根数K=åibj/iCac=(0.5+K)/(2+K)D=ac·12ic/h2(kN/m)åD(kN/m)横向边框架边柱40.2880.3440.209×1055.988×105边框架中柱40.6380.4310.262×105中框架边柱80.3830.3710.225×105中框架中柱80.8510.4740.288×105表12.4二层-六层框架柱的抗推刚度柱的类型根数K=åibj/(2iC)ac=K/(2+K)D=ac·12ic/h2(kN/m)åD(kN/m)横向边框架边柱40.2650.1260.105×1056.023×105边框架中柱40.4940.1980.169×105中框架边柱80.3580.1620.134×105中框架中柱80.6720.2470.207×10512.2自振周期计算采用能量法进行计算，将集中在各楼层标高处的重力荷载代表值，作为水平荷载作用在该质点处，求得相应的质点水平位移ui，然后表中公式计算基本自振周期T1，结果见表9.5、9.6。其中，填充墙材料为水泥砂浆混合混凝土，周期折减系数取fT=0.8。表12.5横向基本自振周期T1层号Gi(kN)Vi(kN)Di(kN/m)di(m)ui(m)GiuiGiui2T1610151.2510151.256.023×1050.016860.350093553.8511244.168=0.853(s)59981.4120123.666.023×1050.034410.333233326.1051108.35849981.4130114.076.023×1050.050000.298822982.645891.27439981.4140095.486.023×1050.066570.248822483.574617.96329981.4150076.896.023×1050.083140.182251819.112331.53378 19268.6959345.585.988×1050.099110.09911918.62091.04413水平地震作用计算（地震作用标准值计算）13.1水平地震作用影响系数根据给定条件，抗震设防烈度为7度；设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类。通过图集《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中表5.1.4-1及5.1.4-2可查的计算参数：amax=0.24，Tg=0.55s，横向水平地震作用影响系数a1为：横向：13.2水平地震作用标准值集中在各层楼、屋盖标高处的重力荷载代表值Gi见表11.6，总重力荷载代表值为：结构底部总水平地震作用标准值为横向：FEk=a1Geq=a1·0.85Geq=0.1617×0.35×59345.58=3358.63kN由于横向基本自振周期T1=0.853s＞1.4Tg=0.77s，应考虑顶部附加地震作用系数d6：d6=0.08T1+0.01=0.08×0.853+0.01=0.07824DF6=d6·FEk=0.07824×3358.63=262.78kN表13.1各楼层横向水平地震作用标准值及地震剪力作用标准值层号Gi（kN）Hi（m）GiHi610151.2523.5238554.40.2893895.611158.3978 59981.4119.6195635.60.2372734.481892.8849981.4115.7156708.10.1900588.342481.2139981.4111.8117780.60.1428422.192923.4029981.417.978853.140.0956296.043219.4419268.694.37074.760.0449139.113358.63∑59345.58824606.73095.85表13.2层间侧移Di层号横向层间侧移允许值Vi(kN)Di(kN/m)Di=Vi/Di(mm)[Di]=H/550(mm)61158.396.023×1051.927.1851892.886.023×1053.147.0942481.216.023×1054.127.0932923.406.023×1054.857.0923219.446.023×1055.357.0913358.635.988×1055.617.27层间位移均满足要求。13.3框架剪力标准值横向共有6榀框架，纵向共有4榀框架，由于每榀框架总刚度不同，应按照各框架柱在总刚度中的比例将层地震剪力分配至各框架柱。横向4轴框架各柱剪力分配计算见下表：表13.2横向3轴框架柱剪力分配层号层剪力层抗侧刚度边柱中柱Vi(kN)Di(kN/m)Dij(kN/m)Vij=Vi·Dij/Di(kN)Dij(kN/m)Vij=Vi·Dij/Di(kN)横向61158.396.023×1050.134×10525.770.207×10539.8178 3轴框架51892.886.023×1050.134×10542.110.207×10565.0542481.216.023×1050.134×10555.200.207×10585.2732923.406.023×1050.134×10565.040.207×105100.4723219.446.023×1050.134×10571.630.207×105110.6513358.635.988×1050.225×105126.200.288×105161.5414.水平地震作用下框架内力计算14.1根据柱剪力及反弯点高度计算柱端弯矩柱反弯点距柱下端的高度yh的计算，即：yh=(y0+y1+y2+y3)h；h为层高。底层为4.0m，其它层为3.9m。柱端弯矩按公式计算。柱下端弯矩：Mb=Vij·yh；柱上端弯矩：Mt=Vij·(1-y)h。计算结果见下表：（表中K值可在前表中查得，y0，y1，y2，y3可在混凝土中册附录10-1，10-3，10-4中查得，具体数值通过线性内插法算得,10-4中ɑ值得计算式为：y2：上层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。由和k查表。y3：下层层高与本层层高不同时，反弯点高度修正值。对于底层：不考虑修正系数y1，y3。故y1，y3均为0；对于顶层不考虑修正系数y2，故y2=0）表14.1横向3轴框架柱柱端弯矩计算层号柱位置柱剪力反弯点相对高度y柱端弯矩(kN·m)Vij(kN)Ky0y1y2y3y下端Mb上端Mt6边柱3A、3D25.770.3580.180.0—0.00.1818.9786.32中柱3B、3C39.810.6720.280.0—0.00.2846.45119.415边柱3A、3D42.110.3580.280.00.00.00.2843.67112.29中柱3B、3C65.050.6720.360.00.00.00.3696.32171.234边柱3A、3D55.200.3580.400.00.00.00.4088.14132.2178 中柱3B、3C85.270.6720.450.00.00.00.45156.25190.973边柱3A、3D65.040.3580.500.00.0-0.040.45114.84140.36中柱3B、3C100.470.6720.500.00.00.00.50201.08201.082边柱3A、3D71.630.3580.760.0-0.00.00.50152.45159.78中柱3B、3C100.650.6720.700.00.00.00.60257.69220.931边柱3A、3D126.200.4910.86—-0.035—0.725297.58112.87中柱3B、3C161.540.8510.70—0.0—0.70345.19147.9414.2计算梁端弯矩及梁剪力利用节点平衡条件，梁端弯矩按式Mj,L=SMCol,j·iij/(iij+ijk)计算，梁剪力由梁两端的弯矩之和除以梁跨度求得。计算结果见下表：表14.2横向4轴框架梁端弯矩、剪力计算层次AB跨BC跨l(m)l(m)66.0025.5147.9412.242.7036.9336.9330.7856.0048.8887.5022.732.7067.4167.4156.1846.0074.91125.2333.362.7096.4796.4780.4036.0089.37161.2541.772.70124.22124.22103.5226.00102.59164.3444.492.70126.60126.60105.5016.00156.77203.0259.972.70156.40156.40130.3414.3根据梁端剪力计算柱轴力边柱轴力:中柱轴力:78 计算结果见下表：表14.3横向4轴框架柱轴力计算层号各梁剪力各柱轴力V边(kN)V中(kN)N边N中612.2430.78-12.24-18.54522.7356.18-34.97-51.98433.3680.40-68.33-99.02341.77103.52-110.10-160.77244.49105.50-154.59-221.78159.97130.34-214.55-292.1578 15.荷载作用效应组合按照本荷载作用效应组合原则，按承载力极限状态计算时，应当进行以下组合：（1）无地震作用时取竖向恒载效应SG与竖向活载效应SQ的基本组合，并考虑弯矩调幅；组合工况A：S=1.20SG+1.40SQ组合工况B：S=1.35SG+0.7×1.40SQ由于本例抗震设防烈度为7度（0.10g），地震作用较大，同时水平风荷载较小。因此，无地震作用时，未考虑竖向荷载效应与水平风荷载效应的基本组合。通过比较并根据实际经验可知，由于活荷载所占比例很小（约占总荷载的15%左右），对框架梁、柱，起控制作用的基本组合均为组合工况B。（2）有地震作用时取重力荷载代表值的荷载效应(SG+0.5SQ)与水平地震作用效应SEh的基本组合：组合工况：S=1.20(SG+0.5SQ)±1.30SEh15.1竖向荷载作用下的基本组合表15.1竖向荷载作用下的梁端及跨中弯矩基本组合层号内力及其组合AB跨BC跨MABzMAByMAB中MBCzMBCyMBC中6MG-51.25-55.6641.12-10.95-10.95-2.82MQ-5.03-5.072.64-0.45-0.450.20组合弯矩-74.61-80.6158.36-15.27-15.27-3.595MG-68.42-68.8032.11-5.77-5.770.28MQ-18.32-18.8112.21-2.25-2.250.05组合弯矩-112.12-113.1656.51-10.22-10.220.4378 4MG-67.24-68.2232.99-6.21-6.21-0.16MQ-18.74-19.1211.84-2.31-2.310.29组合弯矩-110.98-112.7157.30-10.87-10.870.103MG-67.24-68.2232.99-6.21-6.21-0.16MQ-18.74-19.1211.84-2.31-2.310.29组合弯矩-110.98-112.7157.30-10.87-10.870.102MG-67.43-68.3632.82-6.09-6.09-0.04MQ-18.80-19.1611.79-2.88-2.880.32组合弯矩-111.30-112.9457.02-11.33-11.330.291MG-63.07-66.4835.84-8.14-8.142.09MQ-17.58-18.6612.65-2.84-2.84-0.24组合弯矩-104.10-109.8662.02-14.05-14.052.56注：1.表中MG、MQ分别为竖向恒荷载、活荷载作用下各控制截面弯矩。2.弯矩组合工况为：M=1.35MG+0.7×1.40MQ×1.1；其中，系数1.1为考虑活荷载最不利布置时，将满布活荷载时的弯矩放大10%。表15.2竖向荷载作用下的梁端剪力及跨中剪力基本组合层号内力及AB跨BC跨其组合VAB左VAB右VAB中VAB左VAB右VBC中6VG50.91-52.3810.36-10.36VQ3.99-4.010.05-0.05组合剪力72.64-74.640.0014.04-14.040.005VG59.21-59.338.38-8.38VQ15.92-16.080.29-0.29组合剪力95.54-95.850.0011.60-11.600.0078 4VG59.11-59.438.38-8.38VQ15.94-16.060.29-0.29组合剪力95.42-95.970.0011.60-11.600.003VG59.11-59.438.38-8.38VQ15.94-16.060.29-0.29组合剪力95.42-95.970.0011.60-11.600.002VG59.11-59.438.38-8.38VQ15.94-16.060.29-0.29组合剪力95.42-95.970.0011.60-11.600.001VG58.70-59.848.38-8.38VQ15.82-16.180.29-0.29组合剪力94.75-96.640.0011.60-11.600.00注：1.表中VG、VQ分别为竖向恒荷载、活荷载作用下各控制截面剪力。2.组合工况为：V=1.35VG+0.7×1.40VQ。3.各跨跨中剪力均较小，对箍筋计算不起控制作用，故表中未给出。表15.3A、B柱竖向荷载下的柱端内力基本组合柱号A柱B柱层号恒载效应活载效应组合效应恒载效应活载效应组合效应6柱顶弯矩M-51.25-5.03-74.1244.74.6264.87轴力N142.8626.29218.63197.6717.94284.44柱底弯矩M-37.5-8-58.4733.337.1451.99轴力N176.7426.29264.36231.5517.94330.17剪力V-21.13-3.10-31.5718.582.8027.835柱顶弯矩M-30.53-10.33-51.3429.79.1149.02轴力N327.4172.47513.02484.5189.67741.97柱底弯矩M-33.62-9.37-54.5731.018.450.10轴力N361.372.47558.78518.3989.67787.7078 剪力V-15.27-4.69-25.2214.454.1723.604柱顶弯矩M-33.62-9.37-54.5731.018.450.10轴力N511.88118.67807.33771.45161.381199.61柱底弯矩M-33.62-9.37-54.5731.018.450.10轴力N545.76118.67853.07806.33161.381246.70剪力V-16.01-4.46-25.9914.774.0023.863柱顶弯矩M-33.62-9.37-54.5731.018.450.10轴力N696.34164.871101.631058.39233.091657.25柱底弯矩M-33.19-9.25-53.8730.658.3149.52轴力N730.22164.871147.371092.27233.091702.99剪力V-15.91-4.43-25.8214.683.9823.722柱顶弯矩M-34.24-9.55-55.5831.658.5851.14轴力N880.8211.071395.931345.33304.82114.90柱底弯矩M-41.52-11.57-67.3937.810.2561.08轴力N914.68211.071441.671379.21304.82160.64剪力V-14.29-3.98-23.2013.103.5521.171柱顶弯矩M-21.55-6-34.9720.535.5733.17轴力N1064.85257.151689.551632.68377.262573.83柱底弯矩M-10.78-3-17.4910.273.5517.34轴力N1107.19257.151746.711675.02377.262630.99剪力V-6.10-1.70-9.905.811.729.53注：1、组合工况为：S=1.35SG+0.7×1.40SQ。2、柱端剪力值计算公式V=-（Mt+Mb)/h，Mt：柱上端弯矩，Mb：柱下端弯矩。3、C、D柱同A、B柱。15.2水平地震作用效应与竖向荷载作用效应的基本组合15.2.1水平地震作用下的梁端及跨中内力的基本组合根据以上组合原则，水平地震作用下框架梁组合内力结果见表15.4及表15.5。78 表15.4水平地震作用下的梁端及跨中弯矩基本组合层号内力及AB跨BC跨其组合MAB左MAB右MAB中MBCzMBCyMBC中6MG-51.25-55.6641.12-10.95-10.95-2.82MQ-5.03-5.072.64-0.45-0.450.20ME25.5147.94-11.2236.9336.930组合1-64.52-69.8350.93-13.41-13.41-3.26组合2-97.68-132.1636.35-61.42-61.42-3.26组合386.93120.5259.1859.185MG-68.42-68.832.11-5.77-5.770.28MQ-18.32-18.8112.21-2.25-2.250.05ME48.8887.5-19.3167.4167.410组合1-93.10-93.8545.86-8.27-8.270.37组合2-156.64-207.6020.76-95.91-95.910.37组合3141.12191.9694.5394.534MG-67.24-68.2232.99-6.21-6.21-0.16MQ-18.74-19.1211.84-2.31-2.310.29ME74.91125.23-25.1696.4796.470组合1-91.93-93.3446.69-8.84-8.84-0.02组合2-189.32-256.1413.98-134.25-134.25-0.02组合3173.99240.58132.78132.783MG-67.24-68.2232.99-6.21-6.21-0.16MQ-18.74-19.1211.84-2.31-2.310.29ME89.37161.34-35.99124.22124.220组合1-91.93-93.3446.69-8.84-8.84-0.02组合2-208.11-303.08-0.09-170.32-170.32-0.02组合3192.79287.52168.85168.852MG-67.43-68.3632.82-6.09-6.09-0.04MQ-18.8-19.1611.79-2.88-2.880.32ME102.59164.34-30.88126.6126.60组合1-92.20-93.5346.46-9.04-9.040.1478 组合2-225.56-307.176.32-173.62-173.620.14组合3210.20291.58172.11172.111MG-63.07-66.4835.84-8.14-8.142.09MQ-17.58-18.6612.65-2.84-2.84-0.24ME156.77203.02-23.13156.4156.40组合1-86.23-90.9750.60-11.47-11.472.36组合2-290.03-354.9020.54-214.79-214.792.36组合3275.66339.74212.88212.88注：表中MG、MQ、ME分别为竖向恒荷载、竖向活荷载、水平地震作用下各控制截面弯矩标准值。组合1：先按M=1.20MG+0.6MQ计算；组合2：支座最大负弯矩及跨中最大正弯矩组合，取组合1结果+1.3ME；组合3：取M=1.3ME-1.0MG-0.5MQ。78 表15.5水平地震作用下的梁端剪力基本组合层号内力及AB跨BC跨其组合VABzVAByVBCzVBCy6VG50.91-52.3810.36-10.36VQ3.99-4.010.05-0.05VE6.546.5450.5250.52组合V76.30-61.0978.1953.165VG59.21-59.338.38-8.38VQ15.92-16.080.29-0.29VE10.6510.6582.3282.32组合V111.64-84.37117.5696.474VG59.11-59.438.38-8.38VQ15.94-16.060.29-0.29VE13.9913.99108.09108.09组合115.90-80.11151.06129.973VG59.11-59.438.38-8.38VQ15.94-16.060.29-0.29VE16.5416.54127.83127.83组合119.21-76.79176.72155.642VG59.11-59.438.38-8.38VQ15.94-16.060.29-0.29VE18.3218.32141.56141.56组合121.53-74.48194.57173.481VG58.70-59.848.38-8.38VQ15.82-16.180.29-0.29VE45.8645.86171.21171.21组合156.64-39.37233.12212.0378 注：1.表中VG、VQ分别为竖向恒荷载、活荷载作用下各控制截面剪力。2.组合工况为：V=1.20(VG+1.40VQ)+1.30VE。15.2.2水平地震作用下的柱端内力的基本组合表12.6A柱水平地震作用下的柱端内力基本组合·层号位置内力荷载类别竖向荷载与地震力组合恒载①活载②水平地震③1.2（①+0.5②）±1.3③6柱顶弯矩M-51.25-5.0325.51-31.36-97.68轴力N142.8626.296.54195.71178.70柱底弯矩M-37.50-8.0013.73-31.95-67.65轴力N176.7426.296.54236.36219.365柱顶弯矩M-30.53-10.3335.152.86-88.53轴力N327.4172.4717.19458.72414.03柱底弯矩M-33.62-9.3728.76-8.58-83.35轴力N361.3072.4717.19499.39454.704柱顶弯矩M-33.62-9.3745.1512.73-104.66轴力N511.88118.6731.18725.99644.92柱底弯矩M-33.62-9.3737.763.12-95.05轴力N545.76118.6731.18766.65685.583柱顶弯矩M-33.62-9.3751.6121.13-113.06轴力N696.34164.8747.72996.57872.49柱底弯矩M-33.19-9.2547.6416.55-107.31轴力N730.22164.8747.721037.22913.152柱顶弯矩M-34.24-9.5554.9524.62-118.25轴力N880.80211.0766.041269.451097.75柱底弯矩M-41.52-11.5754.9514.67-128.20轴力N914.68211.0766.041310.111138.411柱顶弯矩M-21.55-6.00101.81102.89-161.81轴力N1064.85257.15111.91577.581286.64柱底弯矩M-10.78-3.00173.36210.63-240.10轴力N1107.19257.15111.91628.391337.4578 表15.7B柱水平地震作用下的柱端内力基本组合层号位置内力荷载类别竖向荷载与地震力组合恒载①活载②水平地震③1.2（①+0.5②）±1.3③6柱顶弯矩M44.704.6284.87166.74-53.92轴力N197.6717.9443.98305.14190.79柱底弯矩M33.337.1435.1589.98-1.42轴力N231.5517.9443.98345.80231.455柱顶弯矩M29.709.11118.54195.21-113.00轴力N484.5189.67115.65785.56484.87柱底弯矩M31.018.4079.03144.99-60.49轴力N518.3989.67115.65826.22525.534柱顶弯矩M31.018.40142.68227.74-143.23轴力N771.45161.38209.751295.24749.89柱底弯矩M31.018.40116.74194.01-109.51轴力N806.33161.38209.751337.10791.753柱顶弯矩M31.018.40168.74261.61-177.11轴力N1058.39233.09321.041827.27992.57柱底弯矩M30.658.31138.06221.24-137.71轴力N1092.27233.09321.041867.931033.232柱顶弯矩M31.658.58152.85241.83-155.58轴力N1345.33304.80444.282374.841219.71柱底弯矩M37.8010.25186.85294.42-191.40轴力N1379.21304.80444.282415.501260.371柱顶弯矩M20.535.57172.58252.33-196.38轴力N1632.68377.26569.622926.081445.07柱底弯矩M10.273.55238.32324.27-295.36轴力N1675.02377.26569.622976.891495.87注：表中弯矩单位为k·Nm，剪力单位为kN。78 16基础的设计16.1基本资料采用柱下独立基础。基础埋深1.9m，混凝土等级不低于C20。混凝土强度等级C30钢筋为Ⅲ级HRB40016.2荷载设计值A柱基础承受的上部荷载：框架柱传来：；；B柱基础承受的上部荷载：框架柱传来：；；16.3独立基础设计16.3.1尺寸计算人工填土：，黄土：；基础高度为600mm；埋置深度为1.9m。保护层厚度取50mm。Rm=(17.5×1+18×0.5)/1.9=13.95kN/m3先进行地基承载力的深度修正，查《建筑地基处理技术规范》得：修正系数。即对承载力特征值进行深度修正：Fa=fak+ηd（d-0.5）=300+1.0×13.95×（1.9-0.5）=319.53kPa基底面积初算： 当宽度大于3时需对进行再次修正：计算底面积,计算过程如表17.1所示。16.1基础底面面积计算表基础N是否修正ηddAb(m)l(m)A13.953001628.39是2319.271.16.573.53.512.25B13.953002976.89是319.271.112.023.53.512.2516.3.2地基承载力验算基础及台阶上自重：；基础抵抗矩：计算结果如表17.2所示。16.2基础及台阶上自重计算基础l（m）b（m）dW(kN)A3.53.5201.110.67352B3.53.5201.110.67352基底边缘最大与最小应力：验算基地应力是否满足：；验算结果见下表： 16.3地基承载力验算基础Ah1.2faA240.101628.399.9160.6319.27146.83383.12100.72123.77B324.272976.899.5160.6319.27238.98383.12177.13208.0616.3.3基础冲切承载力验算（1）基础地面净反力计算结果如下表：基础　MNVhAWA240.11628.399.90.61610.67124.8378.72B324.272976.899.50.61610.67216.98155.13（2）柱边冲切力与比较当时，受切面为梯形，计算过程如下：；验算是否满足：当时，受切面为矩形，计算过程如下：；验算是否满足：判断与的关系，见下表： 基础h0bbb判断A0.60.551.74第一类11430633.13B0.60.551.74第一类11430633.13柱边冲切力及验算，见下表：基础l(m)ac(m)h0(m)bbc判断A40.60.5540.6124.83574.22633.13可以B40.60.5540.6216.98998.11633.13可以（3）变阶处冲切力计算过程同柱边，需要将ac与bc替换为上阶尺寸a1、b1，h0换为下阶的有效高度h01，判别及判别值计算见上表：基础b1ach0b判断A3.50.30.553.5第一类114301403.9025B3.50.30.553.5第一类114301403.9025计算变阶处冲切力并验算：基础ll1h0lbb1判断A3.51.750.43.51.75124.83574.222302.3可以B3.51.750.43.51.75216.98998.112302.3可以16.3.4基础配筋计算Ⅰ-Ⅰ、Ⅲ-Ⅲ截面偏心，计算过程如下： 其中；；选取两者较大值配筋。Ⅱ-Ⅱ、Ⅳ-Ⅳ截面不偏心，计算过程如下：；其中.；；选取两者较大值配筋。计算过程及配筋见下表：　A基础B基础Ⅰ-ⅠⅢ-ⅢⅡ-ⅡⅣ-ⅣⅠ-ⅠⅢ-ⅢⅡ-ⅡⅣ-Ⅳ124.83127.83　　216.98216.98　　78.7278.7278.7278.72155.13155.13155.13155.13b44444444bcbb0.620.620.620.62l44444444ac,l10.620.620.620.62M466.01188.50　　830.28330.71　　　　280.58131.20　　552.94258.55360360360360360360360360h0，h0l550400550400550400550500As1917.721454.44　　3416.812551.76　　　　1154.671012.35　　2275.451994.98 较大值配筋14@15014@15016@15016@150实际As3142157131421571 17楼梯设计17.1楼梯设计设计资料：踏步尺寸195mm×280mm，楼梯混凝土强度等级C30，梁中受力钢筋和其它钢筋均采用Ⅲ级筋，楼梯活荷载标准值2.5，面层采用花岗岩。中间设置成双跑式楼梯。踏步板计算：　　　　　板倾斜度：tgɑ=195/280=0.70，cosɑ=0.82。板厚：h=120mm，约为梯段板水平长度的1/30。取1米宽板带计算。（1）荷载计算恒载：花岗岩面层（标准值）（0.28+0.195）×1.75/0.3＝2.77kN/m踏步板自重（标准值）0.28×0.195×25×1/（2×0.28）＝2.44kN/m斜板自重（标准值）0.10×25×1/0.82=3.04kN/m板底抹灰（标准值）0.02×17×1/0.82=0.41kN/m恒载（标准值）g=2.77+2.44+3.04+0.41=8.66kN/m分项系数，恒载1.2，活载1.4。基本组合的总荷载设计值p=1.2×8.66+1.4×2.5＝13.892kN/m（2）内力计算板水平计算跨度ln=3.0m板计算有效高度h0=100-20=80mm弯矩设计值13.89×3.02/10＝12.50KN.m11460000/14.3×1000×802=0.125γs=0.933 As=＝11460000/0.933×210×80=731mm2选用C10@100(As＝785mm2)分布筋每级踏步1根C8，楼梯配筋见结构图17.2平台板计算平台板厚度h=100mm，取1m宽板带计算。（1）荷载计算100厚混凝土板0.1×25＝2.5kN/m花岗岩面层1.75kN/m板底抹灰0.02×17＝0.34kN/m恒载合计2.5+1.75+0.34＝4.59kN/m总荷载p=1.2×4.59+1.4×2.5=9.01kN/m（2）内力计算板水平计算跨度l0=2.70-0.25+（0.25+0.1）/2=2.625m弯矩设计值9.01×2.6252／10=6.21KN.m板计算有效高度h0=100-20=80mm62100000/14.3×1000×802=0.068γs=0.965As=＝62100000/0.965×210×80=383mm2选用C8@120(AS＝419mm2)17.3平台梁计算平台梁截面尺寸：b×h=300mm×600mm（1）荷载计算梁自重0.3×（0.6-0.1）×25＝3.75KN.m梁侧粉刷0.02×（0.6-0.1）×2×17＝0.34KN.m平台板传来4.59×2.7／2＝6.2KN.m 梯段板传来7.69×3.0/2＝11.54KN.m恒载合计3.75+0.34+6.2+11.54＝21.83KN.m活载2.5×（2.7/2+3.0/2）＝7.13KN.m总荷载p=1.2×21.83+1.4×7.13＝36.18KN.m（2）内力计算计算跨度l0=1.05ln=1.05×(7.8-0.25)=7.93m弯矩设计值36.18×7.932／8=284.00KN.m剪力设计值36.18×（7.8-0.25）/2=136.58KN.m（3）截面承载力计算截面按倒L形计算=b+5hf′=300+5×100=800mm判别T形截面类型14.3×800×100×（565-100/2）=589KN.M＞278KN.M按第一类截面计算278500000/（14.3×800×5652）=0.076γs=0.958As=＝278500000/0.958×300×565=1715mm2选4C25（As＝1964mm2），配置选用Φ8@200箍筋，则斜截面受剪承载力：=0.7×1.43×300×565+1.25×210×50.3×565/200=199509N>133750N满足要求。 致谢这次我的毕业设计在老师的悉心指导下，顺利地完成了，我对老师表示深深的感谢。同时在设计过程当中，我的同学也给予了我很大的支持和帮助，我对他们表示谢意。老师有着丰富的知识、严谨的科学态度。对我进行毕业设计指导，使我感到收益良多，老师孜孜不倦的教诲，在我的心中留下了很深的印记，老师们在教授课程的同时，还要时刻关心我的毕业设计工作，我感觉到老师对我的毕业设计工作十分的关心，我非常地感谢他们。一项工程设计的独立完成，对于我来说是很不容易的，没有老师的帮助，我很难成功。经过这一次毕业设计，我感觉到，以前对实际工程的认识，仅仅局限在书本上的知识，而到了毕业设计，需要每个人独立思考，去完成一项完整的设计，而这一转变就需要老师的指点，这样可以达到很好的实际效果。经过这次毕业设计，我把这几年所学习的专业知识融会贯通，建立了一个体系，通过老师的帮助，在毕业设计中，不断的完善这个体系，最后转变为自己的知识，我觉得这就是毕业设计的意义。在毕业设计完成之际，我再一次对我的毕业设计指导老师表示谢意。我感谢培育我成长的母校和老师。在毕业之后，我会更加的努力，为国家的建设工作贡献自己的力量。 参考文献[1]GB50009-2012，建筑结构荷载规范[S].[2]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].[3]GB50007-2012，地基基础设计规范[S].[4]GB50010-2010，混凝土结构设计规范[S].[5]GB50223-2008，建筑工程抗震设防分类标准[S].[6]JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S].[7]JGJ3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].[8]GB50068-2001，建筑结构可靠度设计统一标准[S].[9]GB/T50001-2001，房屋建筑制图统一标准[S].[10]GB50104-2001，建筑制图标准[S].[11]GBJ16-2001，建筑设计防火规范[S].[12]GB/T50105-2001，建筑结构制图标准[S].[13]GB50045-2005，高层民用建筑设计防火规范[S].[14]中国有色工程有限公司.钢筋混凝土结构构造手册（第4版）[M].北京：中国建筑工业'