土木工程框架结构毕业设计计算书

'08级土木工程专业毕业设计第67页共65页1绪论作为一名即将毕业的土木工程专业的本科生，在大学四年的理论学习后，要结合社会的实际情况，检验一下所学习的专业知识是否专业和完善。毕业设计恰好就是一种最好的检验，可以使四年中所学习的知识得到综合利用，使得各方面的知识系统化和实践化。通过独立完成毕业设计，可以培养独立思考、独立工作的能力，以及调查、分析和查阅资料的能力。小组毕业设计题目为《三河县某实验中学教学楼设计》，该工程位于三河县，地震设防烈度为8度，本工程采用框架结构。该楼为四层，层高3.6m，总高14.4m，总建筑面积为2845.44m2。结构形式采用全现浇框架结构。在熟悉本课题设计任务书的基础上，通过给定的总平面图，结合当地的自然条件，施工技术水平，并查阅相关建筑设计的书籍和规范，独立完成综合楼工程的建筑方案设计，并最终绘制出建筑施工图。通过建筑方案的设计，对框架结构进行柱网布置和结构选型，并确定材料类型和截面尺寸。首先，通过现行规范选定房间作法，并以此计算框架结构各层的重力荷载代表值；其次，采用合适的计算方法对竖向荷载作用下框架结构的内力、水平地震荷载作用下框架结构内力及侧移进行计算；最后，通过以上的结构计算，对框架结构进行截面设计（梁、板、柱截面尺寸及配筋）、楼板设计（楼板尺寸及配筋）、楼梯设计（平台板、楼梯梁、梯段板截面尺寸及配筋）、基础设计（柱下独立基础的截面设计及配筋），并使得截面的配筋还要满足构造要求。最总并通过对框架结构的结构设计和结构计算，绘制出框架结构的结构施工图。框架结构设计工作量很大，在框架结构设计计算过程中要手算一榀框架，并对这一榀框架进行截面设计和配筋计算，最后再使用一些计算机辅助软件对计算结果进行对比和校正。由于自己水平有限，难免出现一些错误和不妥之处，恳请各位老师给予批评和指正。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页2工程概况工程名称：三河县某实验中学教学楼。建设单位：三河县某实验中学。建设场地：拟建建筑物位于三河县县城东南角。建设规模：总建筑面积3000mm2左右，主体结构4层，拟容纳班级18个。建筑层高自定，无地下室。单位内已引进有城市电网和水管网，并设有水塔供水，屋面不设水箱。本项目拟定开工日期：2012年5月1日，竣工日期：2013年4月30日。气象条件：冬季采暖室外计算温度－6°C。主导风向：夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为北风。基本风压0.35kN/m2。基本雪压：0.25kN/m2。年降雨量：593.7mm；日最大降雨量：90mm；时最大降雨量：52mm；雨季集中在7、8月份。三河地区属于温带半湿润大陆季风气候，土壤最大冻结深度0.6m。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页3建筑设计3.1建筑总平面设计在建筑总平面设计过程中，依据拟建位置、建筑物的使用功能、道路交通等情况进行综合考虑。在地段条件方面，拟建位置的东面、南面都临近城市主干道，交通方便。建筑物为南北朝向，主入口放在南面，次入口设在东面，考虑了施工便利，教学楼相应需要一个比较安静的环境。并对该建筑物的人流进行设计。建筑物东面为学校主入口，人流主要通过建筑物东面的入口来进行出入，东面为消防安全出入口及车辆入口。3.2建筑方案设计由于此建筑物为综合教学楼工程，建筑物在使用功能上除了要满足普通教学，还应有多媒体教育等使用功能。建筑物采用内廊式。建筑物内部包括大空间多媒体教室及多班合用大教室，在使用功能上要求具有大面积，同时考虑建筑物卫生间、楼道人流及楼梯防火等要求。建筑介绍如下。(1)总建筑面积为3000m2。(2)标准层建筑面积：700m2左右。(3)层数为4层。(4)结构形式：全框架结构。(5)雨篷钢筋混凝土雨篷。(6)本工程普通教室共15个，合班教室1个，计算机机房1个，语音教室1个，实验室1个，办公室14个，每层设卫生间2个。(7)基础采用柱下独立基础。(8)室内外高差为0.45m。(9)外墙，屋面均采用保温苯板。(10)卫生间标高比楼层各处低20mm，每层设地漏。(11)屋面均考虑保温隔热。(12)窗采用塑钢窗，门采用木门。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页3.3建筑平面设计一幢建筑物的平、立、剖面图，是这幢建筑物在不同方向的外形及剖切面的投影，这几个面之间是有机联系的，平、立、剖面综合在一起，表达了一幢三度空间的建筑整体。建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。在建筑平面设计中，始终需要从建筑整体空间组合的效果来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不断调整修改平面，反复深入。3.4建筑立面设计建筑立面是表示房屋四周的外部形象。立面设计和建筑体型组合一样，也是在满足房屋使用要求和技术经济条件的前提下，运用建筑体型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合下进行的。3.5建筑剖面设计建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的组合关系。剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度、建筑层数、建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系等。它和房屋的使用、造价和节约用地等有密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页4结构设计4.1框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本建筑物采用纵横向框架承重体系，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。4.2梁柱截面尺寸的初步确定4.2.1结构平面布置图竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，再由框架柱传至基础，最后传至地基。根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了建筑平面及剖面设计。该框架柱网平面布置规则，如图4.1所示。选其中一榀横向框架设计计算，7轴计算简图，如图4.2所示。框架梁的跨度等于柱截面形心轴线之间距离，底柱高从基础顶面算至二层楼板底。室内外高差为－0.45m，基础顶面至室外地坪通常取－0.5m，故底层柱高4.55m，其余各层的柱高从板底算至板底，均为3.6m。图4.1结构平面图 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页图4.27轴框架简图4.2.2框架梁截面尺寸初估楼板及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120mm,梁截面高度按照梁跨度的1/12到1/8估算，当梁的负载面积较大时，易取上限值。为了防止梁产生剪切脆性破坏，梁的净跨与截面高度之比不易小于4。梁截面宽度可取1/3～1/2梁高，同时不易小于1/2柱宽，且不应小于250，混凝土强度柱采用C30，梁采用C30，板采用C30，基础采用C25。框架梁尺寸初步确定为：BC跨300mm×500mm，AB、CD跨300mm×700mm，纵向框架梁尺寸为300mm×700mm。4.2.3框架柱截面初估柱截面尺寸按照轴压比确定，查多高层抗震等级规范知该框架的抗震等级为二级，轴压比限值〔ΜV〕＝0.8，各层的重力荷载代表值近似取12，可知边柱及中柱的负载面积为（3600/2+3600/2）×（6000/2）＝3.6×3.0＝10.80m2，（3600/2+3600/2）×（6000/2＋3000/2）＝3.6×4.5＝16.2m2的第一层柱截面积为：边柱Β＝1.3，中柱Β＝1.25边柱AC＝1.3×3.6×3.0×12×1000×5∕（0.8×19.1）＝55130.89中柱AC＝1.25×3.6×4.5×12×1000×5∕（0.8×19.1）＝79515.71如取柱截面为方形，则边柱和中柱截面宽度分别为234.8mm和282.0mm根据上述计算结果并综合考虑其他因素，如hc不宜小于400mm，宽度bc不宜小于350mm，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。本设计柱截面尺寸取值如下： 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页1～4层：500mm×500mm。4.2.4楼板设计现浇板厚取=120mm，平台板厚取=70mm，雨棚=80mm。4.3荷载统计4.3.1恒荷载统计屋面荷载（不上人屋面）1:3厚刷着色涂料保护层4厚高聚物改性沥青着色材料0.05kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层20×0.02＝0.4kN/m21:6水泥焦渣找2﹪坡最薄处30厚，振捣密实表面抹面[(0.03＋0.031)/2]×12＝0.36kN/m2108厚水泥蛭石保温层5×0.108＝0.54kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板25×0.12＝3kN/m2合计：4.35kN/m2楼板荷载楼面做法陶瓷面砖楼面10厚地砖铺实拍平，水泥砂浆擦缝0.010×19.8＝0.198kN/m220厚1:4干硬性水泥砂浆0.02×20＝0.4kN/m2素水泥浆结合层一遍钢筋混凝土现浇板120厚25×0.12＝3.00kN/m2合计：3.598kN/m2外墙面（加气混凝土砌块）喷刷外墙涂料6厚1:1:6水泥石灰膏砂浆刮平扫毛0.006×12＝0.072kN/m26厚1:0.5:4水泥石灰膏砂浆刮平扫毛0.006×12＝0.072kN/m26厚1:2.5水泥砂浆找平0.006×20＝0.12kN/m2刷加气混凝土界面处理剂一遍合计：0.264kN/m2内墙面（加气混凝土砌块） 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页5厚1:0.3:2.5水泥石膏砂浆抹面压实抹光0.005×12＝0.06kN/m26厚1:1:6水泥石膏砂浆抹平扫毛0.006×12＝0.072kN/m26厚1:0.5:4水泥石膏砂浆打底扫毛0.006×12＝0.072kN/m2刷加气混凝土界面处理剂一遍合计：0.204kN/m2雨棚水泥砂浆抹面（防水）20厚1:3水泥砂浆找平层20×0.020＝0.4kN/m280厚钢筋混凝土现浇板0.08×25＝2.0kN/m220厚底板抹灰0.02×17＝0.34kN/m2合计：2.74kN/m2浴厕、卫生间楼面陶瓷地砖防水楼面8厚地砖铺平拍实，水泥砂浆擦缝0.008×19.8＝0.158kN/m225厚1:4干硬性水泥砂浆0.025×20＝0.5kN/m21.5厚聚氨酯防水涂料，面撒黄砂，四周沿墙上翻150高刷基层处理剂一遍15厚1:2水泥砂浆找平0.015×20＝0.3kN/m250厚C15细石混凝土找坡不小于0.5﹪，最薄处不小于30厚0.05×25＝1.25kN/m2现浇钢筋混凝土楼板120厚25×0.12＝3.00kN/m2合计：5.208N/m24.3.2基本构件活荷载各种构件的活荷载见表4.1。表4.1构件活荷载楼面活载走廊活载屋面活载卫生间活载雨棚施工检修雪载2.0kN/m22.0kN/m20.5kN/m22.0kN/m21.0kN不考虑4.3.3楼梯荷载梯段板计算取第一个踏步板的计算单元。其中，踏步尺寸为150mm×300mm，tgα=150/300，c=335.41mm 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页，cosα=0.894。8厚地砖铺实拍平（带防滑条）面层（0.3+0.15）×0.158/0.3=0.237kN/m220厚1:4干硬性水泥砂浆0.02×20＝0.4kN/m踏步自重1.65×0.3×0.15×25=1.86kN/m120砼斜板0.12×25/0.894=3.36kN/m底面抹灰重0.02×17/0.894=0.38kN/m恒荷载总重g=6.24kN/m平台板重10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝0.10×19.8＝0.198kN/m220厚干硬性水泥砂浆0.02×20＝0.4kN/m270砼板0.07×25=1.75kN/m2板底抹灰重0.02×17=0.34kN/m2平台板总重2.69kN/m2平台梁重尺寸：200mm×300mm平台梁自重0.2×0.3×25=1.5kN/m70砼板0.07×25=1.75kN/m2梁侧粉刷0.02×0.25×17×2=0.17kN/m2平台梁总重3.42kN/m24.4层间重力荷载代表值计算4.4.1一层重力荷载代表值的计算(1)载代表值梁、柱自重的计算见表4.2。表4.2层间梁柱自重类别截面尺寸(mm)净跨(mm)体积(m3)容重(kN/m3)增大系数ß单重(kN)数量总重（kN）横梁AB、CD跨300×70050001.05251.0527.5628771.68BC跨300×50020000.3251.057.8814110.32纵梁300×50026000.39251.0510.2452532.48 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页柱500×50045501.14251.131.35561755.6故一层梁的自重为1414.48kN，柱子的自重为1755.60kN。(2)墙体重力荷载代表值A轴纵墙体面积为：B轴纵墙体面积为：C轴纵墙体面积为：D轴纵墙体面积为：外横墙体面积为：内横墙体面积为：外墙墙重为：内墙墙重为：一层墙重为：1037.53kN。(3)门、窗重力荷载代表值门自重为：窗自重为：(4)钢筋混凝土楼板重力荷载代表值楼板面积如下。一层楼板：卫生间：楼板自重： 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页故一层墙体、门、窗自重：(5)楼梯梯段：平台板：平台梁：4.4.2.二层重力荷载代表值的计算(1)二层梁、柱重力荷载代表值梁、柱自重计算见表4.3。表4.3粱、柱自重类别截面尺寸(mm)净跨(mm)体积(m3)容重(kN/m3)增大系数ß单重(kN)数量总重（kN）横梁AB、CD跨300×70050001.05251.0527.5628771.68BC跨300×50020000.3251.057.8814110.32纵梁300×50026000.39251.0510.2452532.48柱500×50036000.9251.124.75561386二层梁的自重为1414.48kN，柱子的自重为1386kN。(2)墙体重力荷载代表值A轴纵墙体面积为：B轴纵墙体面积为：C轴纵墙体面积为：D轴纵墙体面积为：外横墙体面积为：内横墙体面积为： 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页外墙墙重为：内墙墙重为：二层墙重为：874.98kN(3)门、窗重力荷载代表值门自重为：窗自重为：(4)钢筋混凝土楼板重力荷载代表值：楼板面积：二层楼板卫生间：楼板自重：二层墙体、门、窗自重：（5）雨棚重力荷载代表值4.4.3三层重力荷载代表值的计算(1)三层梁、柱重力荷载代表值梁柱自重计算见表4.4。表4.4层间梁柱自重类别截面尺寸(mm)净跨(mm)体积(m3)容重(kN/m3)增大系数ß单重(kN)数量总重（kN）横梁AB、CD跨300×70050001.05251.0527.5628771.68BC跨300×50020000.3251.057.8814110.32纵梁300×50026000.39251.0510.2452532.48柱500×50036000.9251.124.75561386故三层梁的自重为1414.48kN，柱子的自重为1386kN。(2)墙体重力荷载代表值 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页A轴纵墙体面积为：B轴纵墙体面积为：C轴纵墙体面积为：D轴纵墙体面积为：外横墙体面积为：内横墙体面积为：外墙墙重为：内墙墙重为：三层墙重为：874.98kN(3)门、窗重力荷载代表值门自重为：窗自重为：(4)钢筋混凝土楼板重力荷载代表值楼板面积如下。三层楼板卫生间：楼板自重：三层墙体、门、窗自重：4.4.4四层重力荷载代表值的计算(1)四层梁、柱重力荷载代表值 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页四层梁的自重为1414.48kN，柱子的自重为1386kN。(2)墙体重力荷载代表值A轴纵墙体面积为：B轴纵墙体面积为：C轴纵墙体面积为：D轴纵墙体面积为：外横墙体面积为：内横墙体面积为：外墙墙重为：内墙墙重为：四层墙重为：885.38kN(3)门、窗重力荷载代表值门自重为：窗自重为：(4)钢筋混凝土楼板重力荷载代表值楼板面积如下。四层楼板：卫生间：楼板自重：四层墙体、门、窗自重：女儿墙：0.6×(48.6+15)×(0.264×2+1.1)×2=124.25kN 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页4.4.5计算结果一层：楼面恒载、50﹪活载、上半层墙、下半层墙、上半层柱、下半层柱、梁重、上下各半层楼梯。二层：楼面恒载、50﹪活载、上半层墙、下半层墙、上半层柱、下半层柱、梁重、上下各半层楼梯。三层：楼面恒载、50﹪活载、上半层墙、下半层墙、上半层柱、下半层柱、梁重、上下各半层楼梯。四层：屋面恒载、50﹪活载、女儿墙、半层墙、半层柱、顶层梁重。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页图4.3质点重力荷载代表值4.5横向框架在水平地震作用下的内力和位移计算4.5.1框架梁柱线刚度计算在框架结构中，有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5I0(I0为梁的截面惯性矩)，对中框架梁取I=2.0I0，混凝土C30，Ec=3.0×104kN/mm2。横梁及柱的线刚度计算结果列于表4.5、4.6中。表4.5框架梁线刚度计算类别N/mm2截面跨度惯性距边框架梁中框架梁b×hmm2lmmI0=bh3/12mm4I=1.5I0mm4Kb=EI/l/N·mmI=2.0I0mm4Kb=EI/l/N·mmAB跨CD跨3.0×104300×70060008.575×10912.863×1096.43×101017.15×1098.58×1010BC跨3.0×104300×50030003.125×1094.688×1094.688×10106.25×1096.25×1010表4.6框架柱的线刚度层/N/mm2截面/mm2柱高度/mm惯性距Ic/mm4线刚度Kc/Nmm13.0×104500×50045505.2×1093.43×10102-43.0×104500×50036005.2×1094.33×1010 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页柱侧移刚度D值的计算见表4.7。表4.7柱侧移刚度D值底层K=∑Kb/Kcα=(0.5+K)/(2+K)D=12aKc/h2/N/m根数边框架边柱1.8750.613121874边框架中柱3.2430.714141954中框架边柱2.5010.6671326124中框架中柱4.3320.7631516924∑D7878482-4层K=∑Kb/2Kcα=K/(2+K)D=12aKc/h2/N/m根数边框架边柱1.4850.426170794边框架中柱2.5680.562225324中框架边柱1.980.4971992624中框架中柱3.4320.6322533824∑D13799764.5.2结构基本自振周期的计算按顶点位移法计算横向框架的自振周期。顶点位移法是求结构基频的一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆,导出以直杆顶点位移表示的基频公式，这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可按下式求得结构的基本周期：T1=式中α0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T1，再用T1求得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。横向框架顶点位移计算见表4.8。表4.8结构顶点的假想侧移计算层次Di(kN)Di(kN/m)层间相对位移45926.905926.9013799760.00430.115937042.1512969.0513799760.00940.072927151.9527272.9513799760.01980.063517161.3934434.347878480.04370.0437计算周期T1，其中uT的纲量m，取α0=0.7，则T1=1.7×0.7×＝0.405S。4.5.3地震影响系数 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页本工程所在场地为8度设防，设计地震分组为第一组，设计地震加速度为0.20g。采用假想顶点位移法计算出结构的基本自振周期为T1=0.405。查得：,，因，则地震影响系数为：式中：——衰减指数，——阻尼调整系数，＝1.0地震影响系数为：4.5.4各层位移计算此房屋高度不超过40m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀，故采用底部剪力法计算多遇水平地震作用标准值。（1）结构底部总水平地震作用标准值，<，不需要考虑结构顶部附加水平地震作用的影响。根据公式计算各层水平地震作用标准值：，，（2）横向水平地震作用下的位移验算见表4.9表4.9横向水平地震作用下的位移层数水平地震作用标准值(kN)层间剪力（kN）Di(kN/m)41409.041409.0413799760.00102 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页31281.542690.5813799760.001952902.103592.6813799760.002601504.6640987878480.00520楼层最大位移与楼层层高之比：故满足位移要求。4.5.5内力计算横向框架在水平地震作用下的内力计算采用D值法。下面以7轴线横向框架为例，进行水平地震作用下的框架内力计算。(1)框架柱的剪力框架柱的剪力计算见表4.10。表4.10水平地震作用下的框架剪力值（kN）位置4层3层2层1层边柱19.7337.6750.2969.67中柱25.3648.4364.6977.86(2)反弯点高度及柱端弯矩计算y=（查表可得，h按计算高度计算。经查表，计算结果见表4.11。表4.11反弯点高度及柱端弯矩值层数1234位置边柱中柱边柱中柱边柱中柱边柱中柱0.550.530.50.50.450.50.450.45/m2.52.41.81.81.621.81.621.62/kNm142.82167.4090.52116.4474.5987.1739.0750.21 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页/kNm174.18186.8690.52116.4461.0387.1731.9641.08(3)计算梁端弯矩Mb梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件，将节点上，下柱端弯矩之和按左，右梁的线刚度比例分配。计算结果见图4.4。（4）梁端剪力Vb的计算剪力采用下式计算，计算结果见图4.4。=（5）水平地震作用下柱轴力采用下式求柱轴力，计算结果见图4.5、4.6。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页图4.4地震荷载作用下下结构弯矩（单位：kNm）图4.5地震荷载作用下剪力轴力图（单位：kN）图4.6横向框架的计算单元4.6横向框架在竖向荷载作用下的计算简图及内力计算 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页4.6.1横向框架在恒荷载作用下的计算简图横向框架在恒荷载作用下的计算简图见图4.6。取7线横向框架内力计算，计算单元宽度3.6m，如图4.6所示。由于房间内布置没有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图4.6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，因此在框架节点上有集中力矩，而B、C框架节点上则相反没有集中力矩。4.6.2荷载计算恒载计算如下，恒载下各梁的荷载简图见图4.7。(1)屋面、代表横梁自重，为均布荷载形式，，分别为房间和走廊上面的屋面或者楼面传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，由图示的几何关系可知：，。图4.7各层梁上作用恒载(2)第三层顶，，，。(3)第二层顶、第一层顶同上集中荷载以及集中弯矩的计算如下。(1)屋面框架梁上A、D柱两边纵梁自重：粉刷：女儿墙重： 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页梁传来的屋面重：A、D柱集中荷载：A、D柱集中弯矩：B、C柱两边纵梁自重：粉刷：梁传来的屋面重：B、C柱集中荷载：(2)第三层顶框架梁上D柱两边纵梁自重：粉刷：梁传来的楼面重：外墙重：楼梯重：平台板重：平台梁重：D柱集中荷载：D柱集中弯矩：A柱两边纵梁自重：粉刷：梁传来的楼面重：外墙重：A柱集中荷载：A柱集中弯矩：B柱两边纵梁自重：粉刷：梁传来的楼重：内墙重： 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页B柱集中荷载：C柱两边纵梁自重：粉刷：楼梯重：平台梁重：梁传来的楼面重：内墙重：C柱集中荷载：(3)第二层、第一层顶框架梁上同第三层顶。活荷计算如下。活载下各梁的荷载简图见图4.8。图4.8各层梁上作用活载(1)屋面活载作用下框架荷载计算A、D柱集中荷载：A、D柱集中弯矩：B、C柱集中荷载：(2)第三层顶活载作用下框架荷载计算A柱集中荷载：A柱集中弯矩： 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页D柱集中荷载：D柱集中弯矩：B柱集中荷载：C柱集中荷载：(3)第二层、第一层顶框架梁上同第三层顶。将以上计算的结果汇总见表4.12、4.13。恒荷载作用下梁的内力计算如下。第4层：对于第1—3层：活荷载作用下梁的内力计算如下：第4层：对于第1—3层：表4.12横向框架恒载汇总表层次qabqbcqABqCDM1M2415.5613.54.572.9931.9446.0446.0431.943.153.15 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页36.4810.978.942.9936.7248.3537.7554.093.675.4126.4810.978.942.9936.7248.3537.7554.093.675.4116.4810.978.942.9936.7248.3537.7554.093.675.41表4.13横向框架活载汇总表层次qabqbcM1M241.81.51.623.23.21.620.16.0.1637.266.4812.7812.787.290.650.7327.266.4812.7812.787.290.650.7317.266.4812.7812.787.290.650.734.6.3内力计算由于结构基本对称，在竖向荷载作用下框架的侧移可以忽略不计。梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。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得到。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱自重。计算过程如下页图4.9、4.10。弯矩图见图4.10、4.12。上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱　0.3350.6650.448　0.2260.3260.326　0.2260.4480.665　0.335　-3.15-58.2958.29　　-11.5311.53　　-58.358.29　-3.1518.4736.67-20.95-10.57-15.24-15.2410.5720.95-36.7-18.47　4.83-10.4818.34　-37.62-7.62　-3-18.310.48　-4.61　1.893.76-10.29　-5.197.487.48　5.19-10.3-3.9　-1.9725.19-28.3445.39-18.76-26.6326.6318.76-45.428.2-25.05　　　　0.2510.2510.4980.3660.1840.1840.2660.2660.1840.0.1840.3660.4980.2510.251　3.67-42.1642.16　　-9.639.63　　-42.242.16　-5.419.669.6619.17-11.91-5.99-5.35-8.658.655.995.9911.91-18.3-9.22-9.229.244.83-5.969.59-5.29-2.684.33-4.335.293-9.955.96-9.24-4.61-2.04-2.04-4.04-2.06-1.041.58-1.5-1.51.041.04-2.063.931.981.9816.8612.45-32.9937.78-12.3-10.03-15.455.4512.3210.03-37.833.75-16.48-11.85　　　　0.2510.2510.4980.3660.1840.1840.2660.2660.1840.1840.3660.4980.2510.251　3.67-42.1642.16　　-9.639.63　　-42.242.16　-5.419.669.6619.17-11.91-5.99-5.35-8.658.655.995.9911.91-18.3-9.22-9.224.835.1-5.969.59-3-2.834.33-4.3332.25-9.155.96-4.61-4.87-1-1-1.98-2.96-1.491.49-2.152.191.511.513.011.750.880.88 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页13.4913.76-30.9336.88-10.5-10.31-16.116.1410.59.75-36.431.75-13.15-13.21　　　　　　　　0.2650.210.5250.3440.1740.1380.3440.3440.1380.1740.3440.5250.2650.21　3.67-42.1642.16　　-9.639.63　　-16.942.16　-5.4110.28.084.269-11.19-5.66-4.49-11.211.194.495.6611.19-19.3-9.74-7.724.83　-1.7310.11-3　5.6-5.63　-9.655.96-4.611.40.24-0.37-4.37-2.34-1.75-4.374.211.692.134.21-0.760.36-0.2816.438.32-14.7336.71-11-6.24-3.5519.439.187.79-36.428.12-14.51-7.44　　　　　4.04　-2.25　2.83　-3.8图4.9二次弯矩分配法计算梁端弯矩上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱　0.3350.6650.448　0.2260.3260.326　0.2260.4480.67　0.34　0.16-4.574.57　　-0.70.7　　-4.574.57　-0.21.482.93-1.73-0.87-1.261.260.871.73-2.9-1.5　2.220.871.47　-1.430.63-0.63　1.43-1.470.87　-2.2　-1.04-2.05-3　-0.15-0.220.22　0.15-0.30.89　-0.52.66-2.824.01-2.45-1.551.552.45-4.013.4-3.2　　　　0.2510.2510.4980.3660.1840.1840.2660.2660.1840.0.1840.3660.50.250.25　0.65-18.318.3　　-2.812.81　　-18.318.3　0.734.434.438.79-5.67-2.85-2.85-4.124.122.852.855.67-8.8-4.4-4.40.742.22-2.844.4-0.44-1.432.06-2.060.441.43-4.382.84-0.7-2.2-0.03-0.03-0.06-1.68-0.840.84-1.221.220.840.841.680.050.05-05.146.62-12.415.35-4.13-5.12-6.096.094.135.12-15.3512.4-5.1-6.6　　　　0.2510.2510.4980.3660.1840.1840.2660.2660.1840.1840.3660.50.250.25　0.65-18.318.3　　-2.812.8　　-18.318.3　0.734.434.438.79-5.67-2.85-2.85-4.124.122.852.855.67-8.8-4.4-4.42.222.34-2.844.4-1.43-1.352.06-2.061.431.07-4.382.84-2.2-2.3-0.43-0.43-0.86-1.34-0.68-0.68-0.981.050.720.721.441.360.680.686.226.34-13.215.69-4.96-4.88-5.855.9254.64-15.5713.8-5.9-6.1　　　　　　　　0.2650.210.5250.3440.1740.1380.3440.3440.1380.1740.3440.530.270.21 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页　0.65-18.318.3　　-2.812.81　　-18.318.3　-0.74.683.779.42-5.32-2.7-2.14-5.335.332.142.75.32-9.2-4.7-3.72.22　-2.664.71-1.43　2.67-2.671.43　-4.612.66-2.20.120.090.21-2.05-1.04-0.82-2.052.010.811.022.01-0.2-0.1-0.17.023.86-11.315.64-5.17　-7.527.484.383.72-15.5811.5-7-3.8　　　　　1.89　-1.07　1,35　-1.9图4.10活荷载作用下梁柱弯矩二次分配法计算梁、柱端弯矩图4.11恒荷载作用下梁柱弯矩图(单位kNm) 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页图4.12活荷载作用下梁柱弯矩图(单位kNm) 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页表4.16恒载作用下柱的轴力层次柱轴力A柱B柱C柱D柱N顶N底N顶N底N顶N底N顶N底474.77698.17678.958102.35878.958102.35874.77698.1763151.544174.944134.359157.759134.359157.759151.544174.9442227.949251.349185.759209.159185.759205.159227.949251.3491303.393326.793245.159268.559245.159268.559303.393326.793表4.17活载作用下柱的轴力层次柱轴力A柱B柱C柱D柱N顶N底N顶N底N顶N底N顶N底45.2475.2478.2538.2538.2538.2535.2475.247326.5726.5740.9340.9340.9340.9326.5726.57247.41547.41574.08574.08574.08574.08547.41547.415168.00268.002107.498107.498107.498107.49868.00268.0024.7内力组合4.7.1框架梁内力组合本方案考虑了三种内力组合，即1.2SGk+1.4SQk，1.35SGk+1.0SQk及1.2×SGk+1.3SEk。各层梁及柱的内力组合结果见表3.18—3.24，表中SGk，SQk两列中的梁端弯矩取调幅后的数值（调幅系数取0.8）。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页4.7.2横向框架柱端组合弯矩设计值的调整表4.25横向框架B柱柱端组合弯矩设计值的调整层5432截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE（ΣMc=ηcΣMb）78.50563.478117.270114.047152.456150.807204.415240.428γREN87.148108.208208.525229.585353.630374.690524.233545.293表4.26横向框架B柱剪力组合与调整（单位：kN）层4321V=γRe[ηvc（Mbc+Mlc）/hn]81.23869.692134.689134.8024.8截面设计4.8.1框架梁截面设计以一层AB跨梁为例，混凝土强度等级为C30（fc=14.3N/mm2），纵筋采用HRB335钢(fy=300N/mm2），箍筋采用HPB300钢(fy=270N/mm2)。(1)梁的正截面强度计算从表中分别选出AB跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩转算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。跨间弯矩M=354.42kN·m。支座边缘弯矩=379.64-178.96*0.5/2=334.9kN·m，=0.75×334.9=251.175kN=306.04-186.53×0.5/2=259.407kN·m=0.75×259.407=194.555kN当梁下部受拉时，按T形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度，当按跨度考虑时，=l/3=6/3=2000mm,按梁间距考虑=b+=300+3600-300=3600mm，按翼缘厚度考虑时，==700-35=665mm，=120/665=0.180＞0.1，此种情况不起控制作用，故=2000mm。梁内纵向钢筋选用钢（=300N/mm） 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页=0.550，下部跨间截面按单筋T形截面计算：=1.0×14.3×120×2000×（665-60）=2076.364kN.m＞301.629kN·m属于第一类T形截面=0.024==0.024=0.024×1.0×14.3×2000×665/300=1521.52mm2实配钢筋422（=1520mm2）=1520/(300×665)=0.76%＞＝0.26%满足要求将下部跨间截面的钢筋伸入支座，做为支座弯矩作用下的受压钢筋（=1964mm2），在计算相应的受拉钢筋，即支座A上部。在计算受拉钢筋，即支座A上部：=[251.175×1000000-300×1520×(665-35)]/(1.0×14.3×300×665×665)=－0.019=－0.0019＜=0.105富裕达，不到屈可近似取=251.175×1000000/[300×(665-35)]=1328.968mm2实取422（=1520mm2）=1520/(300×665)==0.762%＞=0.310%=[194.555×1000000-300×1520×(665-35)]/(1.0×14.3×300×665×665)=-0.049=-0.0479＜=0.105支座上部=194.555×1000000/[300×(665-35)]=1029.39mm2，实取422（=1520mm2）=1520/(300×665)==0.762%＞=0.310%满足要求。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页(2)斜截面受剪承载力计算为了防止梁在弯曲屈服前先发生剪切破坏，在截面设计时，对剪力设计值进行如下调整：，调整后的剪力值大于组合表中的静力组合值，故按调整后的剪力值进行截面计算=0.25×1.0×14.3×300×665=713.21kN故截面尺寸满足要求，根据规范：二级抗震箍筋肢距不应大于250mm和20d，且配有计算受压钢筋超过3根（为4根）所以梁端加密箍筋去4肢8@100，箍筋采用钢300N/mm，则加密区长度取1.05m（1.5=1.5×700=1050mm和500mm中的最大值），非加密区箍筋取4肢8@150，＝＝0.447﹪＞=0.28×=0.191﹪箍筋设置满足要求。由于梁腹板高度＝700－120＝580mm＞450mm，规范要求需配置腰筋每侧不少于0.1﹪b，且间距不宜大于200mm，本设计每侧配212，=226mm2。下面是其他框架梁纵向钢筋见表4.26、4.27。表4.27钢筋计算表层次截面MkN·mξmm2mm2实配钢筋As/mm2%1支座A-251.18﹤015201328.968222/20(1520)10.762Bl-194.56<015201029.39222/20(1520)1.210.630AB跨间301.6290.0241521.52222/20(1520)0.762支座Br-120.15﹤01256931.38222/20(1520)10.90-120.15﹤01256931.38222/20(1520)10.90BC跨间161.6130.0261152.58222/20(1520)0.90 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页续表层次截面MkN·mξmm2mm2实配钢筋As/mm2%1支座-194.56<015201029.39222/20(1520)1.210.630D-251.18﹤015201328.968222/20(1520)10.762CD跨间301.6290.0241521.52222/20(1520)0.7622支座A-194.70.001310171030.16218/20(1017)10.51Bl-139.41﹤01017737.619218/20(1017)1.2650.403AB跨间215.8290.0171077.74218/20(1017)0.51支座Br-85.485﹤0804662.674218/20(1017)10.576-85.485﹤0804662.674218/20(1017)10.576BC跨间105.8020.017753.61218/20(1017)0.576支座-139.41﹤01017737.619218/20(1017)1.2650.403D-194.70.001310171030.16218/20(1017)10.51CD跨间215.8290.0171077.74218/20(1017)0.513支座A-227.550.0671615680.106216/18(615)10.308Bl-194.13﹤0615543.651216/18(615)10.308AB跨间91.5760.007443.78216/18(615)0.308支座B-137.920.026452634.938216/18(615)0.7350.441-138.850.026452634.938216/18(615)0.7350.441BC跨间161.240.006265.98216/18(615)0.324支座-194.13﹤0615543.651216/18(615)10.308D-227.550.0671615680.106216/18(615)10.308CD跨间91.5760.007443.78216/18(615)0.3084支座A-55.16<0615291.85216/18(615)10.308Bl-61.175﹤0615323.68216/18(615)10.308AB跨间59.2150.005316.98216/18(615)0.308支座Br-23.028﹤0452178.512216/18(615)0.7350.441-23.028﹤0452178.512216/18(615)0.7350.441BC跨间8.0810.001357.629216/18(615)0.324支座A-61.175﹤0615323.68216/18(615)10.308Bl-55.16<0615291.85216/18(615)10.308AB跨间59.2150.005316.98216/18(615)0.308 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页下面的箍筋全是四肢箍，加密区＝2.01，非加密区：间距150的＝0.447，间距200的＝0.34。表4.28框架梁箍筋数量计算表层截面γREV/kN0.2βcfcbh0/kN梁端加密区非加密区实配钢筋（）实配钢筋（）4A、Bl72.34484.77>γREV-0.224<0四肢10@100（1.01）四肢10@200（0.224）Br45.6467.06>γREV-0.31<0三肢8@100（1.01）三肢8@100（0.337）3A、Bl100.556484.77>γREV-0.125<0四肢8@100（1.01）四肢8@200（0.224）Br96.186467.06>γREV-0.14<0三肢10@100（2.36）三肢10@200（0.524）2A、Bl113.939484.77>γREV-0.077<0四肢8@100（1.01）四肢10@200（0.224）Br131.074467.06>γREV-0.017<0三肢10@100（2.36）三肢10@100（0.524）1A、Bl129.441484.77>γREV-0.021<0四肢10@100（2.01）四肢10@200（0.447）Br218.098467.06>γREV0.29三肢10@100（3.41）三肢10@200（1.047）4.8.2框架柱截面设计混凝土强度等级为C30（fc=14.3N/mm2），纵筋为HRB335钢（fy=300N/mm2），箍筋HPB300钢（fy=270N/mm2）。(1)剪跨比和轴压比验算轴压比限值见表4.29。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页表4.29轴压比限值类别抗震等级一二三框架柱0.70.80.9框支柱0.60.70.8表4.30柱的剪跨比和轴压比验算柱号层b/mmh0/mmfc/N/mm2MC/kN·mVC/kNN/kNA柱450046014.3104.30971.722227.453.162>20.064<0.8350046014.3133.12893.689471.9013.089>20.132<0.8250046014.3161.004119.228669.432.936>20.187<0.8150046014.3306.25134.98978.0714.932>20.27<0.8B柱450046014.3119.21581.181306.8313.192>20.086<0.8350046014.3179.044125.96624.2093.09>20.175<0.8250046014.3216.889162.205941.2392.907>20.263<0.8150046014.3344.44164.0581273.1664.564>20.356<0.8(2)柱正截面承载力计算以第一层A柱为例说明。第1层A柱柱截面宽度：b=500mm柱截面有效高度：h0=500-40=450mm混凝土轴心抗压强度设计值：fcm=14.3N/mm2柱端弯矩计算值：Mc取上下端弯矩的最大值Mc=245.947/0.8=306.25kN·m柱端剪力计算值：Vc=114.733/0.85=134.98kN柱轴力N取柱顶、柱底的最大值：N=782.457/0.8=978.071kN剪跨比：Mc/Vch0=306.25×103/134.98/460=4.932轴压比：N/fcmbh0=978.071×103/14.3/500/500=0.274<0.8最不利组合一：Mmax=245.947kN·m，N=658.654kN·m轴向力对截面重心的偏心矩e0=M/N=245.94×106/(658.654×103)=373.398mm附加偏心矩ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即500/30=16.67mm，故取ea=20mm。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页柱的计算长度，根据《抗震设计规范》，对于现浇楼盖的底层柱，l0=1.0H=4.65m初始偏心矩：ei=e0+ea=373.398+20=393.398mm因为长细比l0/h=4650/500=9.3>5，故应考虑偏心矩增大系数η。ξ1=0.5fcmA/N=0.5×14.3×5002/（658.654×103）=2.714>1.0，取ξ1=1.0又l0/h<15，取ξ2=1.0得η=1+l02ξ1ξ2h0/1400eih2=1+9.32×460/1400/393.398=1.072轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离e=ηei+h/2-as=1.072×393.398+500/2-40=631.723mm对称配筋：ξ=x/h0=N/fcmbh0=658.654×103/14.3/500/460=0.2<ξb=0.518，为大偏压情况。=As=[Ne-ξ(1-0.5ξ)fcmbh02]/fy，/(h0-as，)=[658.654×103×631.723-0.2×(1-0.5×0.2)×14.3×500×4602]/360/(460-40)=950.778mm2最不利组合二：Nmax=782.457kN·m，M=-12.613kN·m此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整。轴向力对截面重心的偏心矩e0=M/N=12.613×106/(782.457×103)=16.12mm初始偏心矩：ei=e0+ea=16.12+20=36.12mm长细比l0/h=4650/500=9.3>5，故应考虑偏心矩增大系数η。ξ1=0.5fcmA/N=0.5×14.3×5002/（782.457×103）=2.285>1.0，取ξ1=1.0又l0/h<15，取ξ2=1.0得η=1+l02ξ1ξ2h0/1400eih2=1+9.32×460/1400/36.12=1.787ηei=1.787×36.12=64.546mm<0.3h0=0.3×460=138mm，故为小偏心受压。轴向力作用点至受拉钢筋As合力点之间的距离e=ηei+h/2-as=1.787×36.12+500/2-40=274.546mm 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页ξ=（N-ξbfcmbh0）/[(Ne-0.45fcmbh02)/(0.8-ξb)/(h0-as，)+fcmbh0]+ξb按上式计算时，应满足N>ξbfcmbh0及Ne>0.43fcmbh02。因为N=782.457kN<ξbfcmbh0c=0.518×14.3×500×460=1703.702kN，故可按构造配筋，且应满足ρmin=0.8%，单侧配筋率ρsmin≥0.2%，故选422，总配筋率ρs=3×1256/700/660=0.816%>0.8%(3)柱斜截面受剪承载力计算以第1层A柱为例查表可知：框架柱的剪力设计值Vc=114.733kN剪跨比λ=4.76>3，取λ=3考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值N=782.457kN<0.3fcmbh=0.3×14.3×5002/103=1072.5kN，故取N=782.457kN1.05ftbh0/(λ+1)+0.056N=1.05×1.43×500×460/(3+1)+0.056×782.457×103=158.933kN>114.733kN故该层柱应按构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用4肢10@100。查表得，最小配筋率特征值λv=0.08，则最小配筋率：ρvmin=λvfcm/fyv=0.08×14.3/360=0.318%柱箍筋的体积配筋率：=78.5×650×8/100/650/650=1.0%>0.318%，符合构造要求。式中——Asvi、li为第i根箍筋的截面面积和长度。——Acor为箍筋包裹范围内的混凝土核芯面积。——s为箍筋间距。非加密区还应满足s<10d=200mm，故箍筋配置为410@150。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页表4.31框架A柱的配筋计算表柱A柱层1234截面尺寸500×500500×500500×500500×500组合一二一二一二一二M/kN·m245.947-12.613128.803-48.109106.502-40.31183.447-44.705N/kN658.654782.458462.196573.191260.975377.521103.177181.96e0/mm296.916.12278.67683.932408.093106.778808.775245.686ea/mm2020202020202020l0/m4.654.653.63.63.63.63.63.6ei/mm320.2336.12298.676113.932428.093126.778828.775265.686l0/h9.39.37.27.27.27.27.27.2ξ111111111ξ211111111η1.0721.7871.0571.151.041.1341.0211.064e/mm631.723274.546525.7341.021655.217353.7661056.18492.69ξ0.20.1410.0790.1150.0310.055计算950.778500295.577500371.654<0415.33957.715实配单侧选422选422选422选422ρs0.854%>0.8%0.854%>0.8%0.854%>0.8%0.854%>0.8%偏心判断大小大小大大大大 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页表4.32框架柱B柱的配筋计算表柱B柱层1234截面尺寸500×500500×500500×500500×500组合一二一二一二一二M/kN·m275.5529.710173.51135.645143.23530.95695.37233.265N/kN457.8451018.533365.653752.991235.234499.367148.766245.465e0/mm601.8469.533474.52447.338608.90461.991641.087135.518ea/mm2020202020202020l0/m4.654.653.63.63.63.64.654.65ei/mm621.84629.533494.52467.338628.90481.991661.087155.518l0/h9.39.37.27.27.27.27.27.2ξ111111111ξ211111111η1.0461.9621.0341.2531.0271.2081.0261.11e/mm860.451267.944721.338294.375855.885309.045888.275382.625ξ0.1390.1110.0720.0450.075计算1311.31500695.39500637.06500433.83<0实配单侧选422选422选422选422ρs0.854%>0.8%0.854%>0.8%0.854%>0.8%0.854%>0.8%偏心判断大小大小大小大大 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页表4.33框架柱箍筋数量计算表柱号层γREV/kN0.2βcfcbho/kNN0.3fcA实配箍筋加密区非加密区A柱460.964960.96>V245.4651072.5<00.318410@100（0.335）410@150（0.233）379.636960.96>V499.3671072.5<00.318410@100（0.335）410@1502101.344960.96>V573.1911072.5<00.318410@100（0.335）410@1501114.733960.96>V782.4581072.5<00.318410@100（0.335）410@150（0.299）B柱469.004960.96>V245.4651072.5<00.318410@100（0.335）410@1503107.066960.96>V499.3671072.5<00.31848@100（0.335）48@1502137.874960.96>V752.9911072.5<00.318410@100（0.335）410@150（0.233）1139.449960.96>V1018.5331072.5<00.318410@100（0.335）410@150（0.299） 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页4.9楼板设计设计资料：楼面恒载3.65kN/m2，活载2.0kN/m2，板厚=120mm，板的混凝土均用C30，钢筋采用HRB335钢。板按弹性理论计算设计。按弹性理论计算轴线之间的区格板，结构布置如4.13图。图4.13楼盖结构布置图和板带划分图4.9.1荷载计算对于1-3层楼面：恒载g=1.2×3.65=4.38kN／m2活载q=1.4×2.0=2.8kN／m2荷载设计值g+q/2=4.38+2.8/2=5.78kN／m2q/2=2.8/2=1.4kN／m2g+q=4.38+2.8=7.18kN／m2对于4层屋面：恒载g=1.2×5.63=6.756kN／m2活载q=1.4×(0.5+0.25)=1.05kN／m2荷载设计值g+q/2=6.756+1.05/2=7.29kN／m2q/2=1.05/2=0.525kN／m2g+q=1.05+6.756=7.775kN／m2 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页根据《混凝土结构设计规范》，楼板长边与短边之比小于2时，宜按双向板计算。楼板长边与短边之比大于2，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。双向板按弹性理论的计算方法。(1)多跨连续双向板跨中最大正弯矩为了求得连续双向板跨中最大正弯矩，荷载分布情况可以分解为满布荷载g+q/2及间隔布置两种情况，前一种情况可近似认为各区格板都固定支承在中间支承上，对于后一种情况可近似认为在中间支承处都是简支的。沿楼盖周边则根据实际支承情况确定。分别求得各区格板的弯矩，然后叠加得到各区格板的跨中最大弯矩。(2)多跨连续双向板支座最大负弯矩支座最大负弯矩可按满布活荷载时求得。4.9.2双向板A、B区为双向板布置。计算跨度取轴线之间距离。A区格：l01=3600mml02=3000mmB区格：l01=3600mml02=6060mm板的弯矩计算：计算跨度取轴线之间距离。B区格：l01=3600mml02=6060mm跨中最大弯矩为当内支座固定时在g+q/2作用下的跨中弯矩值；与内支座铰支时在q/2作用下的跨中弯矩之和.混凝土泊松比取0.2。B区格：l01=3.6m，l02=6.06m，l01/l02=0.6，查得弯矩系数，则可求得区格板的跨中弯矩和支座弯矩如下：1-3层：=(0.0367+0.2×0.0076)×5.78×3.62+(0.082+0.2×0.0242)×1.4×3.62=4.439kN·m=(0.0076+0.2×0.0367)×5.78×3.62+(0.0242+0.2×0.082)×1.4×3.62=1.856kN·m==-0.0793×7.18×3.62=-7.379kN·m/m==-0.0571×7.18×3.62=-5.313kN·m/m4层：=(0.0367+0.2×0.0076)×7.29×3.62+(0.082+0.2×0.0242)×0.525×3.62=4.201kN·m 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页=(0.0076+0.2×0.0367)×7.29×3.62+(0.0242+0.2×0.082)×0.525×3.62=1.688kN·m==-0.0793×7.775×3.62=-7.99kN·m/m==-0.0571×7.775×3.62=-5.754kN·m/mA区格板4层：板的恒荷载标准值：5.63kN/m2板的活荷载标准值：0.85kN/m2恒荷载设计值：g=5.63×1.2=6.756kN/m2活荷载设计值：q=0.75×1.4=1.05kN/m2荷载总设计值：g+q/2=6.756+1.05/2=7.29kN／m2q/2=1.05/2=0.525kN／m2g+q=1.19+6.756=7.775kN／m21-3层：板的恒荷载标准值：3.65kN/m2板的活荷载标准值：3kN/m2恒荷载设计值：g=4.38kN/m2活荷载设计值：q=4.2kN/m2荷载总设计值：g+q/2=4.38+4.2/2=5.48kN/m2q/2=2.1kN/m2g+q=4.38+4.2=8.58kN/m2A区格：l01=3000mml02=3600mml01/l02=0.8，查得弯矩系数，则可求得区格板的跨中弯矩和支座弯矩如下。1-3层：=(0.0277+0.2×0.0144)×5.48×3.02+(0.0561+0.2×0.0334)×2.1×3.02=2.695kN·m=(0.0144+0.2×0.0277)×5.48×3.02+(0.0334+0.2×0.0561)×2.1×3.02=1.827kN·m==-0.0664×8.58×3.02=-5.127kN·m/m==-0.0559×8.58×3.02=-4.317kN·m/m 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页4层：=(0.0277+0.2×0.0144)×7.29×3.02+(0.0561+0.2×0.0334)×0.525×3.02=2.303kN·m=(0.0144+0.2×0.0277)×7.29×3.02+(0.0334+0.2×0.0561)×0.525×3.02=1.519kN·m==-0.0664×7.775×3.02=-4.646kN·m/m==-0.0559×7.775×3.02=-3.912kN·m/m截面强度计算截面设计如下。截面有效高度：假设选用8钢筋，则短跨方向跨中截面的＝-25=120-20=100㎜，长跨方向跨中截面的＝-30=120-30=90㎜，支座截面的h0＝100㎜为便于计算，近似取γ=0.95，近似取纵向受拉钢筋的。截面强度计算见表4.34。表4.34板的截面强度项目截面跨中支座B区格A区格B-BA-AL01L02L01L02h0/mm1009010090100100M/kN•m4.2011.6882.3031.519-5.754-4.646As/mm2147.40465.80980.80759.220-201.895-163.018钢筋实配8@1008@1808@1008@1808@1608@160实配As/mm23142792792793143144.10楼梯设计4.10.1设计资料层高为3600mm，踏步尺寸为150mm×300mm，采用强度等级为C20，混凝土板的钢筋板底用HPB300级钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋，楼梯上均布活载标准植q=2.0kN/m。4.10.2楼梯板计算板倾斜度：tgɑ=150/300=0.5，cosɑ=0.894 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页板厚：=100mm，约为梯段板水平长度的1/30。取1m宽板带计算荷载，见表4.35。表4.35梯段板的荷载荷载种类荷载标准值（kN/m）恒荷载8厚面层地砖三角形踏步0.5×0.3×0.15×25/0.3=1.8820厚1:4干硬性水泥砂浆0.02×20＝0.4混凝土斜板0.12×25/0.894=3.36板底抹灰小计6.26活荷载2.0荷载分项系数rG=1.2，rQ=1.4基本组合的总荷载设计值P=6.604×1.2+3.5×1.4=12.825kN/m截面设计如下。板的水平计算跨度弯矩的设计故板的高度故选用8@100分布筋每级踏步1根10,楼梯配筋见结构图。4.10.3平台板计算平台板厚度=80㎜，取1m宽板带计算。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页荷载计算见表4.36。表4.36平台板的荷载荷载种类荷载标准值/kN/m恒载水磨石面层0.65120厚混凝土板0.8×25=2板底抹灰0.02×17=0.34小计2.99活荷载3.5荷载分项系数rG=1.2，rQ=1.4基本组合的总荷载设计值P=2.99×1.2+3.5×1.4=8.488kN/m内力计算如下。板水平计算跨度：l0=2.1-0.2/2+0.1/2=2.05m弯矩设计值：8.488×2.052／10=3.567kN·m板计算有效高度：h0=80-20=60mm=3.567×106/14.3/1000/602=0.069As=＝3567000/0.964/300/60=205.567㎜2选用8@150，As＝335㎜24.10.4平台梁计算平台梁截面尺寸：b×h=200mm×300mm荷载计算：表4.37平台梁的荷载荷载种类荷载标准值/kN/m恒载梁自重0.2×（0.3-0.07）×25=1.4梁侧粉刷0.02×（0.30-0.07）×2×17=0.19平台板传来3.99×2.1/2=4.19梯段板传来6.6×3/2=9.9小计15.68活荷载3.0×（3/2+2.1/2）=8.925荷载分项系数rG=1.2rQ=1.4基本组合的总荷载设计值p=15.68×1.2+8.925×1.4=31.311kN/m 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页截面设计如下。计算跨：l0=1.05ln=1.05×(3.6-0.2)=3.57m弯矩设计值：剪力设计值：截面按倒L形计算：梁的有效高度：h0=350-35=315mm判别T形截面类型：14.3×600×80×（315-80/2）=188.76kN·m＞47.875kN·m经计算属第一类T形截面。47875000/14.3×600×3152=0.169γs=0.912As=＝47875000/0.912×300×315=555.5㎜2选414As=615mm2，选用6@200箍筋，则斜截面受剪承载力：=0.7×1.1×200×315+1.25×300×56.6×315/200=81939.375N>51087N满足要求。4.11基础设计专题4.11.1设计资料本工程为4层框架结构，框架为14跨的横向承重框架，柱距为6m、3m、6m；边柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为：Fk=526.923kN、Mk=196.758kN·m、Vk=91.786kN，F=658.654kN、M=245.947kN·m、V=114.733kN；中柱传至基础顶部的荷载标准值和设计值分别为：Fk=366.276kN、Mk=220.442kN·m、Vk=111.559kN，F=457.845kN、M=275.552kN·m、V=139.449kN。根据现场观察描述，原位测试分析及室内试验结果，整个勘察范围内场地地层主要由粘性土、粉土及粉砂组成，根据土的结构及物理力学性质共分为7层，具体层位及工程特性见附表。勘察钻孔完成后统一测量了各钻孔的地下水位，水位埋深平均值为1.4m，本地下水对混凝土有腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋有腐蚀性。根据地质资料，确定条基埋深d＝2.1m。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页4.11.2内力计算基础梁高度的确定：取h＝1.5m符合GB50007-2002.8.3.1柱下条形基础梁的高度宜为柱距的的规定。条基端部外伸长度的确定见图4.14。图4.14条基端部外伸长度据GB50007-20028.3.1第2条规定外伸长度宜为第一跨的0.25倍考虑到柱端存在弯矩及其方向左侧延伸0.25l=0.25×6m=1.5m。为使荷载形心与基底形心重合，右端延伸长度为，计算过程如下：确定荷载合力到E点的距离：x0=(658.654×14.7+457.845×8.7+457.845×6-(114.733×2+139.449×2)×1.5-245.947×2-275.552×2)/(658.654×2+457.845×2)=6.54m右端延伸长度为：lef=(1.5+2.7+6×2-6.54)×2-1.5-6×2-2.7=3.12m地基净反力的计算。对E点取合力距即：，Pj×3.12×3.12/2+658.654×14.7+457.845×8.7+457.845×6-(114.733×2+139.449×2)×1.5-245.947×2-275.552×2-Pj×(19.32-3.12)2×0.5=0Pj=125.02kN确定计算简图 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页图4.15计算简图采用结构力学求解器计算在地基净反力Pj作用下基础梁的内力图。图4.16弯矩图（kN·m）图4.17剪力图（kN）计算调整荷载由于支座反力与原柱端荷载不等，需进行调整，将差值折算成调整荷载△PB=658.654-(187.53+406.30)=64.826kN/m△PC=457.845-(343.82+331.76)=-217.735kN/m△PD=457.845-(5.79+366.33)=85.725kN/m△PE=658.654-(383.79+390.06)=-115.196kN/m对于边跨支座为边跨长度；为第一跨长度。对于中间支座为第长度；为第跨长度。故△PB=64.826/(1.5+2)=18.52kN/M;△PC=-217.735/(2+2.7/3)=-75.08kN/m△PD=85.725/(2.7/3+2)=29.56kN/M;△PE=-115.196/(2+3.12)=-22.5kN/m调整荷载作用下的计算简图： 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页图4.18调整荷载作用下基础梁的内力图图4.19弯矩图（kN·m）图4.20剪力图（kN）`表4.38调整后的弯矩和剪力支座截面类型BCDE左右左右左右左右弯矩（kN·m）161.49407.43117.67393.2196.83372.38253.04498.99剪力（kN）215.31-429.2207.8-226.6769.91-436.71332.53-319.864.11.3基底压力验算按《勘察报告》2005-054；钻孔22处2.1m～2.7m深度范围内的黄土物理指标如下：w=28.8%；e=0.83；IL=0.41；γ=18.9；av1-2=0.35；Es1-2=5.52。查GB50007-2002承载力修正系数及均小于0.85的粘性土；不考虑宽度修正，只考虑深度修正的地基承载力特征值：=120+1.6×18.5×(2.1-0.5)=167.36kN确定基础宽度 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页=(658.654×2+457.845×2+20×19.32)/19.32/(167.3620×2.1)=1.08,取b=2m经宽度和宽度修正的地基承载力特征值b<3m.fa=167.36kN验算基底压力。4.11.4基础梁配筋计算基础梁配筋计算如下。材料选择：混凝土C30，ft=1.43，fc=14.3；钢筋采用二级钢HRB335；；垫层100mm厚。基础梁宽度：；符合2.0～3.5的规定验算截面最小尺寸：考虑到钢筋可能为双排布置，故Vmax=436.71kN<0.25βcfcbh0=0.25×1.0×14.3×500×1420=2538kN，满足要求(4)配筋计算表格正截面受弯配筋计算如下。表4.39正截面受弯配筋项目截面弯矩截面抵抗矩系数相对受压区高度内力矩的力臂系数截面配筋B左161.490.0110.0110.989383.3008B右407.430.0280.0280.972983.9593C左117.670.0080.0080.992278.4482C右393.210.0270.0270.973948.6415D左96.830.0070.0070.993228.9028D右372.380.0260.0260.974897.4656E左253.040.0180.0180.982604.8784E右498.990.0350.0350.9651213.822BC跨中243.490.0170.0170.983581.4575CD跨中140.310.010.010.99332.6931DE跨中256.940.0180.0180.982614.2012 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页注：等效矩形应力图形系数；；取及大值。基础梁选配钢筋：顶部1222全长贯通，腰筋按构造设置。底部625全长贯通，大于底部总面积的1/3。C、D支座底部附加钢筋625在1/3截断。箍筋计算如下。截面尺寸符合要求；根据纵筋布置及根数确定为6肢箍，选用斜截面受剪承载力Vu；0.7ftbh0+fyVAsvh0/s（加密区）=0.7×1.43×500×1420+270×471.24/80×1420=2969kN（非加密区）=0.7×1.43×500×1420+270×471.24/200×1420=1614kN=2969kN>436.71kN=1614kN>69.91kN4.11.5基础底板配筋计算翼板按斜截面抗剪强度验算设计高度；翼板端部按固定端计算弯矩，根据弯矩配置横向钢筋（横向钢筋采用16,）。翼板的高度如计算简图所示，取1.0m宽度翼板作为计算单元，进行计算。剪力设计值V=Pj/2×1.0.0.75=46.88斜截面受剪承载力=0.7ftbh0=0.7×1.43×1000×460=460.46>V=46.88，满足要求。横向钢筋计算，弯矩设计值M=1/2Pj/2×0.75×0.75=17.58kN配筋计算如下，截面抵抗矩系数αs=M/(a1fcbh02)=17.58×106/14.3/1000/460=0.006相对受压区高度ξ=1-（1-2αs）1/2=0.006<ξb内力矩的力臂系数rs=(1+（1-2αs）1/2)/2=0.994 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页钢筋面积As=M/(fyrsh0)=17.58×106/300/460=128mm2实配16@220As=913.9>128，分布筋。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页结束语经过近一学期的毕业设计，加深了对基本知识的理解，特别是用所学的基本专业知识去解决一些实际问题和运用国家规范进行简单结构设计的能力，同时也培养了自己独立思考的能力和知难而进的学习态度。虽然在一个学期中学到了很多的知识，取得了一定的成果，但也发现了自己知识的局限性，自己所做的工作在庞大知识系统中还是远远不够的。我会在以后的工作中学习专业知识的同时努力学习结合实际运用，为更好地做好自己的本职工作而努力。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页致谢首先诚挚的感谢指导老师乔艳红乔老师，老师悉心的教导使我得以完成首次建筑设计和结构设计，不时的讨论并指点我，耐心的指出我在设计工程中的错误和不合理，使我在设计期间获益匪浅。老师对学问的严谨更是我们学习的典范。本学期开始以来，我时刻体会着乔老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，我想这是够我一生受用的人格魅力。从专业课学习，课题选择、开题，到建筑设计、结构设计，整个过程，乔老师都倾注了大量的心血。正是在乔老师科学、严谨的指导下，我的设计才能顺利进行，这篇设计也才得以顺利完成。本设计的完成另外亦要感谢大学四年来教导我的老师们,没有以前的积淀,绝对没有我现在完成的本次设计。因为有你们的教导和支持，使得本设计能够更完整而严谨。感谢同学的无私帮助，包括工作和日常生活中的点点滴滴，我会牢记我们一起走过的日子。 08级土木工程专业毕业设计第67页共65页参考文献[1]同济大学,西安建筑科技大学,东南大学等.房屋建筑学(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,20062.[2]东南大学,同济大学,天津大学.混凝土建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.2.[3]杨志勇.土木工程专业毕业设计手册(第二版)[M].武汉:武汉理工大学出版社,2008.4.[4]梁兴文,史安轩.土木工程专业毕业设计指导[M].北京:科学出版社,2002.[5]建筑设计资料集（第10分册）[M].中国建筑工业出版社,1998.[6]一级注册建筑师考试辅导教材（第四分册）[M].中国建筑工业出版社,2010.[7]严士超.砼异形柱结构技术规程理解与应用[M].中国建筑工业出版社,2007.[8]建筑结构设计资料集[M].中国建筑工业出版社,2010.[9]张叙.常用建筑结构节点设计施工详细图集[M].中国建筑工业出版社,2002.[10]郭仁俊.高等学校土木工程专业毕业设计指导书[M].中国建筑工业出版社,2004.[11]国振喜.建筑结构构造规定及图例[M].中国建筑工业出版社,2004.[12]郭秉山.建筑结构工程师手册[M].中国建筑工业出版社,2002.[13]徐建.二级注册结构工程师专业考试复习教程（第六版）[M].中国建筑工业出版社,2011.[14]GB50204-2002.混凝土结构工程施工质量验收规范[S].2001[15]曹长龙.多层钢筋混凝土框架结构设计探讨[J].工程与建设,2009,23(1):70-72.[16]范俊梅.钢筋混凝土多层框架结构设计问题分析[J].科技资讯,2008,(3):45.[17]姜学诗.钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应当注意的几个问题[J].建筑结构,2002,(11):33-35.[18]陆观宏,徐善初.多层框架结构计算的几个问题[J].建筑结构,2001,(05):38-39.[19]黄兴文.多层框架结构设计中的常见问题及结构措施[J].四川建材,2008,(2):86-87.[20]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.[21]董军,张伟郁,顾建平.土木工程专业毕业设计指南房屋建筑分册[M].北京:中国水利水电出版社,2009.[22]李文庆.浅析钢筋混凝土框架结构设计[J].沿海企业与科技,2010(06):100-101.[23]高峰.框架结构设计的探讨[J].今日科苑,2010(20):199-201. 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