宝鸡市陈仓中学教学楼设计 毕业论文计算书

'目录目录1绪论41建筑的设计理念及依据51.1设计理念51.2工程概况51.3设计依据62建筑设计72.1平面设计72.1.1使用部分的平面设计72.1.2门的宽度，数量以及开启方式82.1.3窗户的大小和位置82.1.4辅助房间的平面设计82.1.5交通部分的设计92.2立面设计92.3建筑剖面设计92.4其他部分详细做法和说明93截面尺寸的估算113.1柱截面的设计113.2梁的截面设计114框架侧移刚度的计算124.1横梁线刚度ib的计算124.2柱的线刚度ic的计算134.3各层横向侧位移刚度计算144.3.1底层：144.3.2第二层：144.3.3第三、四、五层145竖向荷载及其内力计算155.1计算单元的选择确定1562 5.2竖向荷载统计165.2.1屋面及楼面恒载165.2.2屋面及楼面的活荷载165.2.3梁荷载标准值165.2.4墙荷载的标准值175.3竖向荷载的内力计算175.3.1恒载作用下柱的内力计算195.3.2恒荷载作用下梁的固端弯矩的计算205.3.3恒载作用下框架的弯矩计算215.3.4恒载产生弯矩分配与传递225.3.5活载作用下柱的内力计算265.3.6活荷载作用下梁的内力计算275.3.7跨中弯矩的计算345.3.8梁端剪力和柱轴力的计算345.4重力荷载代表值计算及荷载汇总365.4.1第一层重力荷载代表值计算及荷载汇总365.4.2第二层至第四层重力荷载代表值计算及荷载汇总385.4.3第五层重力荷载代表值计算及荷载汇总386水平荷载的计算406.1集中风荷载标准406.2地震荷载的计算436.2.1横向自振周期的计算436.2.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算446.3.3水平地震作用下框架内力计算457框架的内力组合487.1梁柱的内力组合487.2框架柱的内力组合及调整498截面设计528.1框架梁截面设计528.1.1梁正截面受弯承载力计算528.1.2梁斜截面受剪承载力计算5362 8.1.3箍筋选择538.2框架柱截面设计548.2.1剪跨比和轴压比计算548.2.2柱正截面承载力计算558.2.3柱斜截面受剪承载力计算568.3板的设计588.3.1楼板类型及设计方法的选择588.3.2设计荷载588.3.3弯矩计算588.3.4板截面设计599楼梯计算619.1荷载计算61致谢62参考文献6362 绪论毕业设计是大学本科教育培养的重要阶段，是毕业前的综合学习的阶段，是深化、拓宽、综合了教和学的重要过程，是对大学生在大学期间所学专业知识的全面的总结，也是我们最后的一门课程。此次毕业设计题目是：宝鸡市陈仓中学教学楼设计。在前期我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土设计》、《建筑结构抗震设计》等大学四年所学的有关的书籍，并且借阅了《抗震规范》、《荷载规范》等规范。在中期我通过对所学的基本理论知识、专业知识和基本技能进行建筑结构的设计。后期主要是进行将手稿的论文输入电脑然后修改，并得到老师的审批指正，使得我圆满的完成了任务，在此我衷心感谢老师对我的帮助。在毕业设计的几个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、以及论文的撰写，更加加深了我对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时候熟练掌握了AutoCAD绘图软件。框架结构设计的计算工作量很大，在计算工作中主要是手算，而且由于我的水平有限，难免有不妥和疏忽的地方，也敬请各位老师批评指正。62 1建筑的设计理念及依据1.1设计理念教学楼是校园内最为重要的建筑之一，它的质量不仅直接影响校园的景观、尺度等形式方面，还将直接影响到学校的教学、教师的办公、学生学习等功能方面，而且对学生的生命安全也有一定的影响。教学楼建筑设计同设计其他类型建筑一样有许多的共同点，也有许多不同的特点和要求。通过我的思考，我认为关于教学楼设计应该具有以下特点：a.教学楼一般为多层建筑，多层建筑的防震能力强，他的平面类型较多。b.上体采用框架结构，以满足教学建筑的大开间，大进深的要求。材料上对采用钢筋混凝土以满足承受自重、活荷载以及教学用具的荷载，并保证具有足够的强度和稳定性要求。c.为减轻结构自重、现代框架结构内部填充墙多采用加气混凝土砌块，外墙多采用非承重黏土空心砖。d.教学环境的好坏会影响教学效率的高低，因此现代教室应充分考虑保温、隔热、消音、通风等要求，采用新型无毒装饰材料，减少教师和学生的影响。e.在建筑安全防护措施做到满足规范要求。f.把建设一座教学楼需要的经费控制在最低限度。在整个对教学楼设计的过程中，根据“安全，经济，适用”的原则，在满足设计任务书提出的功能要求下，完成了建筑设计，通过合理选择框架，为以后的结构设计打下了良好的基础。1.2工程概况此次设计的是宝鸡市陈仓中学的一栋教学楼。教学楼共5层，总建筑面积约为4000平方米，为现浇框架结构。横轴轴距为6.3m，纵轴轴距为5.4m和4.5m建筑防火等级二级，抗震设防烈度为7度，结构设计使用年限是50年，冰冻深度-0.28米，气温:年平均温度13.4℃，最高37.6℃，最低-7.4℃；基本风压:wo=0.35kN/m2，基本雪压：So=0.20kN/m2。年总降雨量695.0毫米。采用全现浇钢筋混凝土框架结构体系。62 根据设计资料的要求，教学楼建筑要求的主要功能有：门卫室，教师办公室，普通教室，实验室，准备室等。设计的标高：室内外的高差：750mm。墙身做法：外墙采用黏土空心砖，内墙采用加气混凝土砌块，外墙装修使用乳白色涂料，内墙装修喷涂乳胶漆。教室房间墙面主要采用石棉吸音板。门窗做法：塑钢窗和木门。1.3设计依据a.西京学院本科毕业设计（论文）任务书b.西京学院本科毕业论文开题报告c.《建筑结构荷载规范》d.《混凝土结构设计规范》e.遵照国家规定的现行各种设计规范、有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。62 2建筑设计2.1平面设计该教学楼总建筑面积为4010.688平方米，建筑高度为19.35米，长度为50.64米，宽度为15.84米，主体结构用现浇钢筋混凝土框架结构。具体布置如下图：上下上下上下下卫生间盥洗室办公室教室教师休息室办公室盥洗室卫生间教室教室教室教室盥洗室盥洗室卫生间卫生间教室ABCD图2.1布置平面图2.1.1使用部分的平面设计根据房间内部活动的特点，使用人数多少以及设备的因素来决定使用房间面积的大小，本建筑是教学楼，主要的使用房间具体的如下表：表2.1房间列表序号房间名称数量单个面积（m²）1教室2656.72实验室256.73准备室228.354办公室1028.355卫生间2028.3562 6传达室128.357接待室128.358教师休息室434.022.1.2门的宽度，数量以及开启方式在房间平面中，门的宽度是由通过的人流数和搬进房间的设备的大小决定的，在教学楼中，若是人数多于50人，或者是房间面积大于60平方米时，按照防火的要求至少需要设两个门，分别设在两端，以保证安全疏散人群。本设计教室、实验室各设置两扇1000mm宽的门，为了开门时候不妨碍走道中的行人，以保证学生的正常通行，因此门扇开向室内。教师休息室、办公室、接待室、传达室。卫生间各设一1000mm宽的门，全部向内开。内廊两侧各设一2000mm的门，全部向外开，以便在失火等疏散时方便师生向外跑。大厅设置一个由两个2200mm宽的组成的门，向内开。2.1.3窗户的大小和位置根据室内采光通风的要求来考虑教室的窗户大小和位置。在采光的上，窗户的大小将直接影响到教室内部的照明是否充足。而通常的情况下窗口透光部分的面积和教室地面的采光面积比来初步确定采光面积的大小。因此教室的窗户设四个宽为1500mm，高为1500mm的窗户。办公室、卫生间各设一个宽2100mm高1500mm的窗户。实验室设置四个宽1500mm，高1500mm的窗。准备室、门卫室。接待室设一个宽为2400mm，高为1500mm的窗。教师休息室设置两个宽2100mm，高为1500mm的窗。2.1.4辅助房间的平面设计根据教学楼的设计和使用人数的多少，确定了使用设备的个数，教学楼中卫生间应该设置前后室，这样可以使卫生间比较隐蔽，而且有利于改善卫生间和走廊间的卫生条件。在本设计中，每层大约有300人上课，按规范规定：男卫生间：大便器1具/50人，设6具；小便器1具/25人设12具；女卫生间：大便器1具/25人，设12具；洗手盆：1具/200人，设2具。62 2.1.5交通部分的设计一般教学楼走道的宽度，内廊2.4~3m,外廊为1.8~2.1m，办公室走道为1.5~1.8m。由于人数较多内廊采用3000mm。楼梯时教学楼各层间的交通部分，各个楼层间人流疏散的必经通路。楼梯设计主要根据使用要求和人流通行的情况确定梯段和休息平台的宽度，梯段的宽度一般不小于1100~1200mm，本设计中设置三段楼梯，两侧楼梯的总宽度为4260mm的对折单跑楼梯，中间位双分对折三跑楼梯，总宽度为5160mm。2.2立面设计教学楼外部的形象反映建筑类型内部的空间组合特点，美观的问题紧密的结合功能要求，建筑物的对称使得看起来更加的整齐，同时，教学楼所在的地区的一些地理条件也是影响着教学楼的立面设计的重要因素。2.3建筑剖面设计为了防止室外的雨水流入室内，防止墙身受潮，将使内地坪提高到室内地坪750mm。首层标准层和顶层层高都为3.6m。女儿墙高为600mm。2.4其他部分详细做法和说明根据《设计规范》，采用如下设计：地面：人造大理石板地面20厚1:2水泥砂浆找平层100厚C30混凝土100厚素土夯实楼面：人造大理石板大理石板地面20厚1:2水泥砂浆找平层100厚钢筋混凝土楼板20厚地板抹灰踢脚台度做法：釉面瓷砖踢脚台度62 5厚釉面砖水泥擦缝5厚1:1水泥细沙结合层12厚1:3水泥砂浆打底外墙面：用15厚1:3水泥砂浆找平，涂乳白色涂料内墙面做法：水泥砂浆粉面：喷涂乳胶漆10厚1:2水泥砂浆抹面15厚1:3水泥砂浆打底不上人屋面的做法：15厚1:3水泥砂浆找平层三毡四油铺小石子15厚1:3水泥砂浆找平层矿渣水泥3%找坡（最薄处20厚）120厚现浇钢筋混凝土板10厚混合砂浆楼梯面做法：50厚磨光大理石面层120厚钢筋混凝土楼板板底：石灰粗砂抹灰散水做法20厚1:2水泥砂浆抹面、压实抹光60厚C15混凝土素土夯实向外坡4%主体为现浇混凝土框架结构，楼盖和屋盖都采用现浇混凝土结构。在整个设计过程中不仅满足设计任务书提出的功能要求，同时遵循“安全、适用、经济”的原则，房间的利用率较高，适用性较强。62 3截面尺寸的估算3.1柱截面的设计该结构选用C30的混凝土fy=14.3N/mm²,选用二级钢筋HRB335fy=300N/mm².由公式λ=N/Afc式中λ取0.8，fc取14.3×10³KN/m²,N=15×A（其中15为面荷载）所以可以得到N=15×3×（1/2×6.3＋1/2×3.0）=209.25KN可得A=nN/λfc=（209.25×5）/(0.8×14.3×10³)=0.0915m²=91500mm²b²=h²=A=91500mm²所以b=h=302mm，取b=h=400mm。ABCD图3.1柱网布置3.2梁的截面设计梁的截面宽度b和梁的截面高度h的取值如下：横向框架梁，最大跨度L=6.3m，h=（1/8~1/12）L=787.5mm~525mm，取h=600mmb=（1/2~1/3）h=300mm~200mm，取b=300mm由上可知梁的截面宽度b=300mm，h=600mm。纵向框架梁，最大跨度L=5.4m，h=（1/12~1/13）L=450mm~415mm，取h=600mmb=（1/2~1/3）h=300mm~200mm，取b=300mm62 4框架侧移刚度的计算根据规范可知，对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正：其中边框架梁I=1.5Io，中框架梁I=2Io。取结构图中4号轴线的一榀框架进行计算。ABCD图4.1框架示意图4.1横梁线刚度ib的计算表4.1梁的线刚度计算类别Ec(N/mm²)b(mm)h(mm)Io(mm4)I(mm4)EcIo/I(KN·m)1.5EcIo/I(KN·m)2EcIo/I(KN·m)AB,CD3.0×1043006003.6×10105.4×10102.0×10103.0×101062 跨BC跨3.0×1043006002.7×10105.4×10101.5×10103.0×10104.2柱的线刚度ic的计算表4.2柱的线刚度计算层次Ec(N/mm²)b(mm)h(mm)hc(m)I(mm4)EcI/L(KN·m)13.0×1044004004.352.1×1091.45×10102~53.0×1044004003.62.11×1091.75×1010图4.2线刚度示意图62 4.3各层横向侧位移刚度计算柱侧位移i=Σib/ic一般层i=Σib/2ic;αc底层αc=（0.5＋i）/(2＋i)一般层αc=i/(2＋i)；D=12αcic/L²4.3.1底层：AD柱：i=3/1.75=1.7αc=(0.5+i)/(2+i)=0.595D11=12αcic/L²=12×0.595×1.75×1010/3600²=9641BC柱：i=(3+3)/1.75=3.43αc=0.724D12=12×0.724×1.75×1010/3600²=117314.3.2第二层：AD柱：i=3×2/1.75×2=1.7αc=0.0.467D21=12×0.467×1.75×1010/3600²=7567BC柱：i=(3×2＋3×2)/1.9×2=3.16αc=0.61D22=12×0.61×1.75×1010/3600²=98844.3.3第三、四、五层三层、四层、五层的计算结果于二层相同D31=D34=7567D32=D33=9886D41=D44=7567D42=D43=9886D51=D54=7567D52=D53=9886表4.3横向侧移刚度统计表层次12345ΣDi(N/mm)42744×15=64116034902×15=523530523530523530523530该框架为横向承重框架，不计算纵向侧移刚度。ΣD1/ΣD2=641160/523530＞0.7所以该框架为规则框架。62 5竖向荷载及其内力计算5.1计算单元的选择确定计算单元的宽度为6.3m，4轴线到6轴线间所以直接传给该框架的楼面荷载如图所示。ABCD图5.1框架计算单元简图ABCD图5.2荷载传递示意图62 5.2竖向荷载统计5.2.1屋面及楼面恒载屋面：找平层：15厚1:3水泥砂浆找平层0.015×20＝0.30KN/m2防水层：三毡四油铺小石子0.40KN/m2找平层：15厚1:3水泥砂浆找平层0.015×20＝0.30KN/m2保温兼找坡层：矿渣水泥2%找坡（最薄处20厚）0.12×14.5＝1.70KN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25＝3.00KN/m2抹灰层：10厚混合砂浆0.01×17＝0.17KN/m2合计：5.87KN/m²楼面：12厚人造大理石板面层0.012×28=0.336KN/m²100厚混凝土板0.1×25=2.5KN/m²20厚板底抹灰0.34KN/m²合计：3.567KN/m²5.2.2屋面及楼面的活荷载楼面活载：教室：2.0KN/m²厕所：2.0KN/m²走廊、门厅、楼梯：2.5KN/m²屋面活载：不上人屋面：0.5KN/m²雪载：本设计的基本雪压：So=0.20KN/m²，屋面积雪分布系数为μr=1.0屋面水平投影面积上的雪荷载标准值为Sk=μrSo=1.0×0.2=0.2KN/m²5.2.3梁荷载标准值框架梁：b×h=300×600mm²梁自重：0.3×（0.60－0.1）×25=3.75KN/m10厚水泥石灰膏砂浆：0.01×（0.6－0.1）×2×14=0.14KN/m合计：3.89KN/m纵向连续梁：b×h=300×600mm²62 梁自重0.3×（0.6－0.1）×25=3.75KN/m10厚水泥石灰膏砂浆：0.01×（0.6－0.1）×2×14=0.14KN/m合计：3.89KN/m5.2.4墙荷载的标准值外：250mm厚加气混凝土砌块0.25×7=1.75KN/m²20厚的底板抹灰：0.02×17=0.34KN/m²6厚外墙贴膜面砖0.006×19.8=0.118KN/m²合计：2.2KN/m²内：250mm厚加气混凝土砌块0.25×7=1.75KN/m²20厚的底板抹灰：0.02×17=0.34KN/m²20厚水泥粉刷墙面：0.02×17=0.34KN/m²合计：2.4KN/m²女儿墙：6厚水泥砂浆罩面：0.006×20=0.12KN/m²12水泥砂浆打底：0.012×20=0.24KN/m²240粘土空心砖：0.24×11=2.64KN/m²6厚外墙贴砖：0.006×19.8=0.119KN/m²合计：3.119KN/m²门，窗及楼梯间的荷载门窗荷载的标准值：塑钢玻璃窗单位面积取0.4KN/m²,木门取0.2KN/m²塑钢玻璃门取0.4KN/m²楼梯荷载标准值：楼梯底板层取120mm，平台梁截面尺寸为200mm×400mm楼梯板的自重：0.5×（0.074+0.15+0.074）×0.3×25÷0.3=3.73KN/m²人造理石面层：（0.3+0.15）×0.336÷0.3=0.504KN/m²板底20厚纸筋抹灰：0.34×0.02×12÷0.3=0.36KN/m²合计：4.594KN/m²5.3竖向荷载的内力计算62 通过上述的计算，可得出以下的均布荷载的示意图，下面是恒荷载和活荷载的作用下的荷载简图：图5.3荷载示意图62 5.3.1恒载作用下柱的内力计算恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：ABCDp1p2q1q2p1p2q2q1M1M2M1M2图5.4恒荷载作用下的荷载分布对于第五层，q1表示横梁自重为均布荷载的形式，q1=3.89KN/mq2为不上人屋面板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。q2=0.5×3.0=1.5KN/mP1、P2分别由边纵梁、中纵梁、边纵梁直接传给柱的荷载，包括了梁的自重、楼板的自重以及女儿墙的重量等重力荷载。其中：P1=（1.5×1.5×1/2）×2×3.567＋1.58×3.0+3.119×0.6×3.0=24.27KNP2=(1.5×1.5×1/2)×4×3.567+1.58×3.0=20.79KN集中力矩：M1=P1e1=24.27×（0.4-0.2）/2=2.41KN·mM2=P2e2=20.79×（0.4-0.2）/2=2.08KN·m对于一层到四层：q1是指包括自重和上部墙重，为均布荷载，其它荷载计算方法和第五层相同。q1=3.89KN/m62 q2表示楼梯板和走道板传给衡量的梯形荷载和三角形荷载。q2=3.567×3.0=10.70KN/m外纵墙线密度为：[(3.0×2.9-1.8×1.8)×2.21+1.8×1.8×0.4]/3.0=4.45KN/m内纵墙线密度为：[(3.0×2.9)×2.43]/3.0=7.05KN/mP1=P4=(1.5×1.5×1/2)×2×3.567+1.58×3.0+4.45×3.0=26.12KNP2=P3=(1.5×1.5×1/2)×4×3.567+1.58×3.0+7.05×3.0=41.94KN集中力矩：M1=P1e1=26.12×（0.4-0.2）/2=2.61KN·mM2=P2e2=41.94×（0.4-0.2）/2=4.19KN·m5.3.2恒荷载作用下梁的固端弯矩的计算恒荷载作用下梁的固端弯矩等效于均布荷载于梯形、三角形荷载的叠加。梯形：q=（1-2α²+α³）q2在此设计中AB,CD跨α=1.5/6.3=0.24q=0.90q2三角形：q=0.625q2对于第五层：AB,CD跨梁：q=0.90×1.5+3.89=5.24KN/mBC跨：q′=0.625×1.5+3.89=4.83KN/mAB,CD跨梁端弯矩：-MAB=MBA=ql²AB/12=5.24×6.3²/12=17.33KN·mBC跨梁端弯矩：-MBC=MCB=ql²BC/12=4.83×3.0²/12=3.62KN·m对于第一层到第四层：AB,CD跨梁：q=0.90×10.70+3.89=13.52KN/mBC跨：q′=0.625×10.70+3.89=10.58KN/mAB,CD跨梁端弯矩：-MBD=MDB=ql²BD/12=13.52×6.3²/12=44.72KN·m62 BC跨梁端弯矩：-MBC=MCB=ql²BC/12=10.58×3.0²/12=7.94KN·m5.3.3恒载作用下框架的弯矩计算分配系数的计算：μi=Si/ΣSi，其中Si为转动刚度，Si=4i。采用分层法计算时，假定上下柱的远端为固定时候与实际情况有差异。所以除了底层以外，其余各层的线刚度应该乘以0.9的修正系数。各节点分配系数计算过程如下表：表5.1各节点的分配系数的计算边柱节点中柱节点顶层μb右=ib右/（ib右+0.9ic下）=3/(3+1.75×0.9)=0.656μc下=0.9ic下/（0.9ic下+ib）=0.9×1.75/3+1.75×0.9)=0.344μb左=ib左/(ib左+0.9ic下+0.5ic右)=3/(3+1.75×0.9+3×0.5)=0.494μb右=0.5ib右/(ib左+0.9ic下+0.5ic右)=0.5×3/(3+1.75×0.9+3×0.5)=0.247μc下=0.9ic下/(ib左+0.9ic下+0.5i右)=0.9×1.75/(3+1.75×0.9+3×0.5)=0.259标准层μb右=ib右/(ib右+0.9ic下+0.9ic上)=3/(3+1.75×0.9+1.75×0.9)=0.488μc上下=0.9ic上/(ib右+0.9ic下+0.9ic上)=0.9×1.75/(3+1.75×0.9+1.75×0.9)=0.256μb左=ib左/(ib左+0.9ic上+0.9ic下+0.5ib右)=3/(3+0.9×1.75+0.9×1.75+0.5×3)=0.392μb右=0.5ib右/(ib左+0.9ic上+0.9ic下+0.5ib右)=0.5ib右/(3+0.9×1.75+0.9×1.75+0.5×3)=0.196μc上=0.9ic上/(ib左+0.9ic上+0.9ic下+0.5ib右)=0.9×1.75/(3+0.9×1.75+0.9×1.75+0.5×3)=0.2μc下=0.9ic下/ib左+0.9ic上+0.9ic下+0.5ib右)=0.9×1.75/(3+0.9×1.75+0.9×1.75+0.5×3)=0.2底层μb右=ib右/(ib右+0.9ic上+ic下)=3/(3+1.45+1.75×0.9)=0.498μc上=0.9ic上/(ib右+0.9ic上+ic)=0.9×1.75/(3+1.45+1.75×0.9)=0.261μc下=ic下/(ib右+0.9ic上μb左=ib左/(ib左+0.9ic上+ic下+0.5ib右)=3/(3+0.9×1.75+1.45+0.5×3)=0.399μb右=0.5ib右/(ib左+0.9ic上+ic下+0.5ib右)=3×0.5/(3+0.9×1.75+1.45+0.5×3)=0.199μc上=0.9ic上/(ib左+0.9ic上+ic下+0.5ib右)=1.75×0.9(3+0.9×1.75+1.45+0.5×3)=0.209μc下=ic下/(ib左+0.9ic上+ic下+0.5ib)=1.45/(3+0.9×1.75+1.45+0.5×3)=0.19362 +ic下)=1.45/(3+1.45+1.75×0.9)=0.2415.3.4恒载产生弯矩分配与传递恒载产生弯矩分配与传递的方法采用分层法,由于是分层法，假定上下柱的远端为固定时与实际情况有出入。因此，除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数，且传递系数由1/2改为1/3。62 图5.5顶层的弯矩分配及弯矩图62 图5.6标准层的弯矩分配及弯矩图62 图5.7底层的弯矩分配及弯矩图62 图5.8竖向均布恒荷载作用下的框架弯矩图5.3.5活载作用下柱的内力计算活荷载的作用在各层框架梁上的荷载分布如下图所示：ABCDp1p2q1q2p1p2q2q1M1M2M1M2图5.9活荷载作用下的荷载分布图在屋面雪荷载的作用下：q1=0.2×3.0=0.6KN/mP1=(1.5×1.5×1/2)×2×0.2﹢1.58×3.0=5.19KNP2=(1.5×1.5×1/2)×4×0.2+1.58×3.0=5.64KN集中力矩：M1=P1e1=5.19×（0.4-0.2）/2=0.52KN·mM2=P2e2=5.64×（0.4-0.2）/2=0.56KN·m对于第一层到第四层：62 q1=2.0×3.0=6.0KN/mq2=2.5×3.0=7.5KN/mP1=(1.5×1.5×1/2)×2×2.0+1.58×3.0=9.24KNP2=(1.5×1.5×1/2)×2×2.0+(1.5×1.5×1/2)×2×2.5+1.58×3.0=14.87KN集中力矩：M1=P1e1=9.24×（0.4-0.2）/2=0.92KN·mM2=P2e2=14.87×(0.4-0.2)/2=1.49KN·m通过上述的计算，将结果汇总为下表：表5.2横向框架恒载汇总表层次q1KN/mq2KN/mP1、P4KNP2、P3KNM1、M4KN·mM2、M3KN·m53.891.524.2720.792.412.081—43.8910.7026.1241.942.614.19表5.3横向框架活荷载汇总表层次q1KN/mq2KN/mP1、P4KNP2、P3KNM1、M4KN·mM2、M3KN·m50.60.65.195.640.520.561—46.07.59.2414.870.921.495.3.6活荷载作用下梁的内力计算对于第五层：AB,CD跨梁：q=0.92×0.6=0.54KN/mBC跨：q′=0.625×0.6=0.38KN/mAB,CD跨梁端弯矩：-MAB=MBA=ql²AB/12=0.54×6.3²/12=1.79KN·mBC跨梁端弯矩：-MBC=MCB=ql²BC/12=0.38×3.0²/12=0.29KN·m对于第一层到第四层：62 AB,CD跨梁：q=0.92×6.0=5.52KN/mBC跨：q′=0.625×7.5=4.96KN/mAB,CD跨梁端弯矩：-MBD=MDB=ql²BD/12=5.52×6.3²/12=18.26KN·mBC跨梁端弯矩：-MBC=MCB=ql²BC/12=4.96×3.0²/12=3.52KN·m竖向均布活荷载作用下的框架内力计算方法与恒荷载产生弯矩分配与传递的方法相同，都采用分层法。具体的分配如下图：62 图5.10顶层的弯矩分配及弯矩图62 图5.11标准层的弯矩分配及弯矩图62 图5.12底层的弯矩分配及弯矩图62 图5.13竖向均布活荷载作用下的弯矩图上述一些不平衡的节点应该进行再次分配，以横荷载作用下五层左上节点为例：图5.14弯矩二次分配图M梁=7.99+（5.84-7.99）×3/(1.75+3)=2.55M柱=5.84－（5.84－7.99）×1.75/(1.75+3)=4.35其他的各节点弯矩分配见下表。活荷载作用下中间节点的弯矩相差不大，所以不再分配。在梁的分配当中CD跨的数值和AB跨的相同。表5.4恒荷载柱的弯矩二次分配层数二次分配前A,D柱二次分配后A,D柱二次分配后B,C柱二次分配后B.C柱55.842.556.903.6844.801.173.173.02311.805.0713.717.4362 24.121.203.252.60111.054.3513.197.40表5.5恒荷载弯矩二次分配层数二次分配前AB跨梁（左）二次分配后AB跨梁（左）二次分配前AB跨梁（右）二次分配后AB跨梁（右）二次分配前BC梁（左）二次分配后BC梁（左）二次分配前BC梁（右）二次分配后BC梁（右）57.994.3515.114.358.215.038.215.03426.123.0440.242.0017.0016.5117.0016.51326.216.2940.248.6417.0016.5117.0016.51226.216.2940.2410.7117.0016.5117.0016.51125.825.6840.1311.5317.2117.3017.2117.30表5.6活荷载弯矩二次分配数二次分配前A,D柱二次分配后A，D柱二次分配前AB跨梁（左）二次分配后AB跨梁（左）51.8211.082.910.6341.954.0110.831.2334.934.0110.833.1122.004.0110.831.2614.253.4410.430.67本设计中梁端弯矩的调幅系数取0.8。调幅结果见下表。表5.7恒荷载弯矩调幅AB,CD跨BC跨调幅前调幅后调幅前调幅后恒荷载梁左梁右梁左梁右梁左梁右梁左梁右五层4.354.353.483.485.035.034.024.02四层3.042.002.431.616.5116.5113.2113.21三层6.298.645.036.9116.5116.5113.2113..21二层6.2910.715.038.5716.5116.5113.2113.21一层5.6811.534.549.2217.3017.3013.8413.84表5.8活荷载弯矩调幅62 AB,CD跨BC跨调幅前调幅后调幅前调幅后活荷载梁左梁右梁左梁右梁左梁右梁左梁右五层0.6325.200.5020.165.745.744.594.59四层1.2316.430.9813.147.207.205.765.76三层3.1116.432.4913.147.207.205.765.76二层1.2616.431.0113.147.207.205.765.76一层0.6742.850.5434.2811.7111.719.369.365.3.7跨中弯矩的计算恒载作用下梁的跨中弯矩，按实际荷载利用两端带弯矩的简支求得。以下结果为弯矩调幅后的结果。对于第五层：MAB中=M0-(M左+M右)×0.8/2=96.16KN·mMBC中=M0-（M左+M右）×0.8/2=26.51KN·m对于第四层：MAB中=52.54KN·mMBC中=-7.48KN·m对于第三层：MAB中=53.88KN·mMBC中=-7.98KN·m对于第二层MAB中=65.88KN·mMBC中=-7.98KN·m对于第一层：MAB中=55.19KN·mMBC中=-8.53KN·m5.3.8梁端剪力和柱轴力的计算梁端剪力柱轴力62 具体见下表：表5.9恒荷载作用下AB梁端剪力计算层号55.246.316.51016.5116.51413.526.342.590.4242.1743.01313.526.342.590.9441.6544.53213.526.342.591.7740.8244.36113.526.342.592.3440.2544.93表5.10恒荷载作用下BC梁端剪力计算层号54.833.007.2507.257.25410.583.0015.87015.8715.87310.583.0015.87015.8715.87210.583.0015.87015.8715.87110.583.0015.87015.8715.87表5.11活荷载作用下AB梁端剪力计算层号50.546.31.703.121.424.82418.266.357.521.9355.5959.45318.266.357.521.1856.3658.7062 218.266.357.521.9355.5959.45118.266.357.525.3652.1662.88表5.12活荷载作用下BC梁端剪力计算层号50.3830.5700.570.5744.9637.4407.447.4434.9637.4407.447.4424.9637.4407.447.4414.9637.4407.447.44表5.12恒荷载作用下的剪力和轴力层数总剪力柱轴力AB跨梁BC跨梁A柱B柱516.5116.517.2540.7840.7828.0430.04442.1743.0115.87109.04109.9190.85100.58341.6544.5315.87176.81180.56158.66161.48240.8244.3615.87243.75251.04226.47232.29140.2544.9315.87301.12322.09307.42323.28表5.14活荷载作用下的剪力和轴力层数总剪力柱轴力AB跨梁BC跨梁A柱B柱==51.424.820.5752．8756.45455.5959.457.44103．8066．18356.3658.707.44154．73133．3062 255.5959.457.44205．66200．42152.1662.887.44254.66267．775.4重力荷载代表值计算及荷载汇总5.4.1第一层重力荷载代表值计算及荷载汇总梁、柱：表5.15梁重力统计类别净跨（mm）截面（mm）荷载标准值（KN/m²）数量（根）单重（KN）总重（KN）横梁6300300×6003.892428.01672.243000300×6003.892414.25342.00纵向连续梁4500300×6003.894815.65751.2合计1765.44表5.16柱重力统计类别计算高度（mm）截面（mm）密度（KN/m³）体积（m³）数量（根）单重（KN）总重（KN）柱3600400×400250.5764814.4691.2合计691.2内外填充墙的计算：表5.17内外填充墙的统计类别总计算长度（m）墙计算高度（m）墙计算厚度(m)荷载标准值(KN/m²)总重（KN）外墙132.963.60.247804.14内113.43.60.247683.4262 墙723.60.247512.25合计1999.81楼板恒载、活载计算。（注：楼梯间按楼板的1.2倍计算）：楼板面积：50.4×15.6-4.5×6.3×2-5.4×6.3=695.52（m²）楼梯面积：4.5×6.3×2+5.4×6.3=90.72（m²）恒载=楼梯恒载+楼板恒载：90.72+695.52×3.567=2571.64KN活载：2.5×（4.5×6.3×2+5.4×6.3）×1.2+2.0×（50.4×15.6-4.5×6.3×2-5.4×6.3）=1650.24KN根据上面的计算可以知道，一层的重力荷载代表值为G1=G恒+0.5×G活=691.2×1.5+1765.44+1999.81+2571.64+1650.24×0.5=8198.81KN5.4.2第二层至第四层重力荷载代表值计算及荷载汇总第二层到第四层的重力荷载代表值同第一层的计算差不多，知识多了一面墙，因此：二层、三层、四层的重力荷载代表值为:G2=8229.26KNG3=8229.26KNG4=8229.26KN5.4.3第五层重力荷载代表值计算及荷载汇总量的重力荷载（同第一层）：1765.44柱重力荷载（同第一层）：691.2内外填充墙及女儿墙重的计算：表5.18内外填充墙及女儿墙重的统计类别总计算长度（m）墙计算高度（m）墙计算厚度(m)荷载标准值(KN/m²)总重（KN）外墙132.963.60.247804.14内墙113.43.60.247683.42723.60.247512.25女儿墙132.960.60.2411209.10合计2208.9162 屋面板及楼板恒载、活载就算和第一层到第四层是相同的，楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板的1.2倍就算）：楼板面积：50.4×15.6-4.5×6.3×2-5.4×6.3=695.52（m²）楼梯面积：4.5×6.3×2+5.4×6.3=90.72（m²）恒载=楼梯恒载+楼板恒载：90.72+695.52×3.567=2571.64KN活载：2.5×（4.5×6.3×2+5.4×6.3）×1.2+2.0×（50.4×15.6-4.5×6.3×2-5.4×6.3）=1650.24KN雪载：695.52×0.2=139.10KN有上述计算可知，五层重力荷载代表值为：G5=G恒+G活×0.5=691.2×1.5+1765.44+1999.81+2571.64+348.1+1650.24×0.5=8546.81KN集中在各楼层标高处的重力荷载代表值Gi的计算结果如下图所示：G1=8198.81G2=8229.26G5=8546.81G3=8229.26G4=8229.2662 图5.14重力荷载代表值6水平荷载的计算6.1集中风荷载标准作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：为了简化起见，通常将计算单元范围内外墙面的分布风荷载，化为等量的作用于楼面集中风荷载，计算公式如下：Wk＝βzμsμzW0(hi+hj)B/2式中基本风压W0＝0.35KN/m2；βz—风振系数，因房屋总高度小于30m，所以取βz＝1.0；μs—风荷载体型系数，μs＝0.8-(-0.5)＝1.3；μz—风压高度变化系数，由《建筑结构荷载规范》确定；hi—下层柱高；hj—上层柱高，对顶层为女儿墙的2倍；B—计算单元迎风面的宽度，B＝4.5m。集中风荷载标准值计算如下所示表6.1集中风荷载标准值z/m离地高度/m/m19.350.801.001.30.353.64.86.879615.150.741.001.30.353.63.65.4545411.550.741.001.30.353.63.65.4545462 7.950.741.001.30.353.63.65.454544.350.741.001.30.354.353.66.0227图6.1风荷载示意图表6.2侧移值计算表WkVjEDΔuΔu/h6.87966.8850666.000.000130.0000085.4545412.3350666.000.000250.0000195.4545417.7850666.000.000360.0000365.4545423.2350666.000.000460.0000696.022729.2561972.000.000450.000135框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算求得：Vij=DijVij/ΣDijMij=VijxyhMu=Vij（1-y）hy=yn+y1+y2+y3+y4yn框架柱的标准反弯点高度比。62 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。y框架柱的反弯点高度比。第一层A、D柱的反弯点高度通过查表可得y0=0.55y1=y2=y3=0所以y=0.55同理可算出各层反弯点高度，各层的反弯点高度具体见弯矩计算表中。表6.3A、D柱弯矩计算表层号hi/mKVΣDijDi/ΣDijDiViyyhMc上Mc下Mb总53.62.376.8850666.00113050.221.430.421.392.741.9814.7843.62.3712.3350666.00113050.222.810.451.495.104.177.0933.62.3717.7850666.00113050.224.060.501.656.706.7010.8723.62.3723.2350666.00113050.225.170.501.658.548.5415.2314.352.3729.2561972.00138180.226.150.551.8211.211.217.67表6.4B、C柱弯矩计算表层号hi/mKVΣDijDi/ΣDijDiViyyhMc上Mc下Mb总53.64.056.8850666.00140280.281.770.451.493.222.643.2243.64.0512.3350666.00140280.282.900.501.654.784.787.4133.64.0517.7850666.00140280.284.020.501.656.636.6311.4123.64.0523.2350666.00140280.285.140.501.658.488.4815.1114.356.1829.2561972.00171680.286.850.551.8210.212.418.66表6.5风载作用下柱端剪力和轴力的计算表层次AB,CD梁剪力计算BC梁剪力计算柱轴力计算M¹M²lVA,DM³M³lVB,CA,D柱轴力B，C柱轴力52.741.886.30.642.642.6430.89-0.64-0.2562 47.094.336.31.594.784.7832.06-0.23-0.72310.876.666.32.446.636.6333.16-4.66-1.45215.238.826.33.348.488.4834.19-8.00-2.30117.6710.96.33.9712.412.435.18-11.97-3.15图6.2风荷载作用下框架的弯矩剪力及轴力6.2地震荷载的计算6.2.1横向自振周期的计算横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。基本自振周期T1（s）可按下面的公式计算：T1=1.7ψT（uT）½62 uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而计算的结构顶点位移。ψT结构基本自振周期考虑非承重墙影响的折减系数，取0.6.uT按下列公式计算：VGi=ΣGk（Δu）i=VGi/ΣDijuT=Σ(Δu)kΣDij为第i层的层间侧位移刚度。（Δu）i为第i层的层间侧移。(Δu)k为第k层的层间侧移。结构顶点的假想侧位移的计算过程见下表。表6.6结构顶点的假想侧移计算层数Gi（KN）ΣDi(N/m)（Δu）iuT（m）59336.757599900.012280.4747006.557599900.009220.3537006.557599900.009220.2627006.557599900.009220.1716976.109595800.007500.08T1=1.7ψT（uT）½=1.7×0.6×(0.48)½=0.22(s)6.2.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算本结构高度不超过30m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，所以可用底部剪力法计算水平地震作用。结构等效总重力荷载代表值Geq：Geq=0.85∑Gi=0.85×（9336.75+7006.55×3+6976.10=31732.63KN计算水平地震影响系数a1，根据所给的数据二类场地近震特征周期值Tg=0.15s。查表得设防烈度为7度的amax62 =0.8，结构总的水平地震作用标准值Fek=a1Geq=0.08×31732.63=2538.6KN；因为1.4Tg=1.4×0.15=0.21s，所以不考虑顶部附加水平地震作用。各质点横向水平地震作用按下列公式计算：Fi=GiHiFek（1-δn）/（ΣGkHk）地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为：Vi=ΣFk（i=1,2,3……n）具体计算的过成如下：表6.7各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KN·m）GiHi/ΣGjHjFi（KN）Vi（KN）518.759336.75175064.810.3041025.361025.36415.157006.55106149.230.203615.561640.92311.557006.5580925.650.152461.672102.6027.957006.5555351.750.121307.782410.3814.356976.1030346.040.060153.222563.60Σ447837.48各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：F1F2F3F4F5V1V2V3V4V5图6.3水平地震剪力作用分布62 6.3.3水平地震作用下框架内力计算计算4号轴线横向框架的内力：表6.8各层柱端弯矩及剪力计算（A,D柱）层号hi/mKViΣDijDilVilyM上M下56.32.371025.367599901130519.220.4229.1921.1446.32.371640.927599901130533.680.4544.3036.2536.32.372102.607599901130544.520.5051.6151.6126.32.372410.387599901130551.750.5059.1659.1614.352.372563.609595801381855.310.5556.5969.16表6.9各层柱端弯矩及剪力计算（B,C柱）层号hi/mKViΣDijDi2Vi2yM上M下53.64.051025.367699901412818.930.4534.3528.1143.64.051640.927699901412830.290.5049.9849.9833.64.052102.607699901412838.810.5064.0464.0423.64.052410.387699901412844.490.5073.4173.4114.354.052563.609695801726847.350.5570.3185.93梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：M¹b=i¹b（M¹i+1+Mui，j）/（ib+irb）Mb=ib（Mi+1+Mij）/（ib+irb）Vb=（Mb+Mrb）/lNi=∑（Vl-Vr）k具体过程见下表：表6.10梁端弯矩、剪力及柱的轴力的计算层次AB,CD梁BC梁柱轴力M1bM2blVbM3bM4blVb边柱N中柱N529.1920.066.36.8414.2914.2939.53-6.84-2.6962 465.4445.606.315.4232.4832.48321.56-22.26-8.92387.8566.586.321.4547.4347.43331.62-43.71-19.092110.778.276.326.5357.1857.18338.12-70.25-30.671115.7583.936.327.7359.7959.79339.86-97.98-42.8062 图6.4地震荷载作用下框架的弯矩剪力及轴力图7框架的内力组合根据《抗震规范》，本方案的框架的设防烈度为7度。本方案考虑了三种内力组合，即1.2SGk+1.4SQk，1.35SGk+1.0SQk及1.2SGE+1.3SEk。7.1梁柱的内力组合具体的计算过程见下表:表7.1各层梁的内力组合和梁端剪力调整结果层次截面位置内力恒载SGk活载SQk地震荷载SEk1.2×（SGk+0.5SQk）+1.3SEk1.35SGk+1.0SQk1.2SGk+1.4SQk一层AM-25.82-10.43115.75113.233-41.414-45.586V40.2552.1627.73115.645100.46121.324B左M-40.13-1.7159.7228.454-49.866-50.55V44.9362.8839.66143.202116.796141.948B右M-17.21-11.7170.3163.725-32.362-37.046V15.877.4442.8079.14826.48429.46跨间MAB113.23341.41445.586MBC63.72532.36237.046二AM-26.21-10.83110.10105.18-42.282-46.61462 层V40.8255.5926.53116.827104.574126.81B左M-40.24-7.247.439.051-55.488-58.368V44.3659.4539.12139.758112.682136.462B右M-17.00-7.273.4170.713-27.6-30.48V15.877.4430.6763.37926.48429.46跨间MAB116.827104.574126.81MBC70.713-27.6-30.48三层AM-26.21-10.8387.8776.281-42.282-46.614V41.5656.3621.45111.573106.232128.776B左M-40.24-7.247.439.051-55.488-58.368V44.5358.7037.62137.562112.136135.616B右M-17.00-7.264.0458.532-27.6-30.48V15.877.4419.0948.32526.48429.46跨间MAB76.28142.28246.614MBC58.53227.630.48四层AM-26.21-10.8365.4447.122-42.282-46.614V42.1755.5915.42104.004106.194128.43B左M-40.24-7.247.439.051-55.488-58.368V43.0159.4521.64115.414111.062134.842B右M-17.00-7.249.9040.15-27.6-30.48V15.877.448.9235.10426.48429.46跨间MAB47.12242.28246.614MBC40.1527.630.48五层AM-7.99-2.9129.1926.613-12.498-13.662V16.511.426.8429.55621.23221.8B左M-15.11-5.7414.29-2.999-23.872-26.168V16.514.829.5335.09324.63226.56B右M-8.21-5.7434.3531.359-15.592-17.88862 V7.250.572.6912.5399.279.498跨间MAB26.61312.49813.662MBC31.35915.59217.8887.2框架柱的内力组合及调整取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合及柱端弯矩设计见下表。表7.2横向框架A柱弯矩和轴力组合层次截面内力恒载SGk活载SQk地震荷载SEk1.2×（SGk+0.5SQk）+1.3SEk1.35SGk+1.0SQk1.2SGk+1.4SQk5柱顶M5.841.82-29.19-29.8479.7049.556N40.7852.87-6.8471.766107.923122.954柱底M1.950.61-21.14-24.7763.24253.194N40.7852.87-6.8471.766107.923122.9544柱顶M4.801.95-44.30-50.668.438.49N109.04103.8-22.26164.19251.004276.168柱底M14.415.85-36.29-26.37525.303525.482N109.04103.8-22.26164.19251.004276.1683柱顶M11.804.93-51.60-49.96220.8621.062N176.81154.7-43.71248.187393.4235428.794柱底M3.931.64-51.60-61.386.94557.012N176.81154.7-43.71248.187393.4235428.7942柱顶M4.122.00-59.15-70.7517.5627.744N243.75205.7-70.25324.571534.7225580.424柱底M12.366.84-59.15-57.95923.52624.40862 N243.75205.7-70.25324.571534.7225580.4241柱顶M11.054.25-9.143.92819.167519.21N301.12254.7-97.98386.766661.172717.868柱底M5.532.13-89.16-107.9949.59559.618N301.12254.7-97.98386.766661.172717.868表7.3横向框架B柱弯矩和轴力组合层次截面内力恒载SGk活载SQk地震荷载SEk1.2×（SGk+0.5SQk）+1.3SEk1.35SGk+1.0SQk1.2SGk+1.4SQk5柱顶M-6.9-5.6934.3532.961-15.005-16.246N40.7856.45-2.6979.309111.503127.966柱底M-2.3-1.9-28.11-40.443-5.005-5.42N40.7856.45-2.6979.309111.503127.9664柱顶M-3.17-1.2949.9060.292-5.5695-5.61N109.0466.18-8.92158.96213.384223.5柱底M-9.52-9.5249.9847.838-22.372-24.752N109.9166.18-8.92160.004214.5585224.5443柱顶M-13.7-5.3664.3063.922-23.8685-23.956N176.81133.3-19.09267.335371.9935398.792柱底M-4.57-1.7964.3077.032-7.9595-7.99N180.56133.3-19.09271.835377.056403.2922柱顶M-3.25-1.3273.4190.741-5.7075-5.748N243.75200.4-30.67372.881529.4825573.088柱底M-9.74-3.9673.4181.369-17.109-17.232N251.04200.4-30.67381.629539.324581.8361柱顶M-13.19-7.8470.3170.871-25.6465-26.804N301.12267.7-42.80466.366674.282736.22262 柱底M-6.60-3.9285.93101.437-12.83-13.408N322.09267.8-42.80491.53702.5915761.3868截面设计8.1框架梁截面设计以第一层AB跨框架的计算为例。由以上计算可知，梁的最不利内力如下：跨间：Mmax=126.81KN·m支座A：Mmax=105.18KN·m支座B：Mmax=112KN·m8.1.1梁正截面受弯承载力计算抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面设计纵筋数量。跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应该取该跨的跨间最大正弯矩或者支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，依据上述伦理得:考虑跨间最大弯矩处：按T形截面设计，翼缘计算宽度bf按跨度考虑取：bf=L/3=6.3/3=2.1m=2100mm，梁内纵向钢筋选二级热轧钢筋（fy=fy′=300N/mm²），h0=h-a=600-35=565mm，因为fcbf′hf′（h0-hf′/2）=14.3×2100×100×（565-100/2）=1733.16KN·m＞149.79KN·m属于第一类T型截面。下部跨间截面按单筋T型截面计算：αs=M/（fcbf′h0²）=126.81×106/（14.3×2100×565²）=0.013ξ=1-（1-2αs）½=0.013As=ξfcbf′h0/fy=0.013×14.3×2100×565/300=735.23mm²实配钢筋3Φ18，As=763mm²。ρ=735/300/565=0.43%＞ρmin=0.215%，满足要求。对于第一类T型截面，ξ＜ξb均能满足，可不用验算。考虑A，B两支座处：将下部跨间截面的3Φ62 18钢筋深入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，As=763mm²，再计算相应的受拉钢筋As，支座A上部：αs=M/（fcbf′h0²）=105.18×106/14.3/300/565²=0.077ξ=1-(1-2αs)½=0.08可近似取As=ξfcbf′h0/fy=0.08×14.3×300×565/300=589mm²实配钢筋3Φ16，As=603mm²支座B上部：αs=M/（fcbf′h0²）=112×106/14.3/300/565²=0.082ξ=1-(1-2αs)½=0.086可近似取As=ξfcbf′h0/fy=0.086×14.3×300×565/300=694.8mm²实配钢筋3Φ18，As=763mm²。ρ=763/300/565=0.45%＞ρmin=0.3%8.1.2梁斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：hw=h0=565mmhw/b=565/300=1.88＜4，属于厚腹梁。0.25fcbh0=0.25×14.3×300×565=605.69KN＞V=139.98KN可知，截面尺寸符合条件。验算是否需要计算配置箍筋：0.07fcbh0=0.07×14.3×300×565=169.67KN＞V=139.98KN可知，需要按照构造配箍筋。8.1.3箍筋选择梁端加密区箍筋取Φ8@150，箍筋用一级Q235热轧钢筋，fy=210N/mm，加密区长度取0.90m,非加密区箍筋取Φ8@250。箍筋配置满足构造要求。表8.1梁的配筋计算层次截面MαsξAs′（mm²）As（mm²）Amin（mm²）实配钢筋As（mm²）5支A29.60.0220.022247.83602Φ14（308）62 座B30.00.0220.022248.13602Φ14（308）AB,CD跨间56.60.0490.049460.53603Φ14（461）支座B、C23.90.0170.018235.83602Φ14（308）BC跨间31.40.0230.022503.23602Φ18（509）4支座A47.20.0340.034274.73602Φ14（308）B29.10.0210.021246.53602Φ14（308）AB,CD跨间47.30.0350.034548.53603Φ16（603）支座B、C40.20.0290.029254.33602Φ14（308）BC跨间40.20.0290.029520.13603Φ16（603）3支座A76.30.0560.058452.43602Φ18（509）B29.20.0270.026210.13602Φ14（308）AB,CD跨间76.30.0560.058568.63603Φ16（603）支座B、C58.50.0430.044355.53602Φ16（402）BC跨间58.50.0430.044455.53603Φ14（461）2支座A105.0.0770.081654.43603Φ18（763）B29.00.0260.026210.13602Φ14（308）AB,CD跨间1170.0850.089719.73603Φ18（763）支座B、C70.70.0520.053428.23603Φ14（461）BC跨间70.10.0510.053428.23603Φ14（461）1支座A1130.0870.089719.13603Φ18（763）B28.50.0210.021209.73602Φ14（308）AB,CD跨间1130.0870.089719.73603Φ18（763）支座B、C63.70.0470.048387.83602Φ16（402）BC跨间63.70.0470.048387.83602Φ16（402）根据抗震规范，沿梁全长顶面和底面的配筋一级、二级不应小于2Φ14，且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向钢筋中较大截面面积的1/4三级、四级不应少于2Φ12。所以梁全长顶面除弯矩筋外仍需设置2Φ12的钢筋。62 8.2框架柱截面设计8.2.1剪跨比和轴压比计算根据《抗震规范》，对于三级抗震等级，应满足以下要求：剪跨比宜大于2、轴压比宜小于0.9。第五层A、D号柱：柱截面宽度：b=400mm柱截面的有效高度：h0=400-40=360mm混凝土轴心抗压强度设计值：fc=14.3N/mm²柱端弯矩计算值：M取上下端弯矩的最大值，M=29.84KN·m柱端剪力的计算值：V=KN柱的轴力N取柱顶、柱底的最大值：N=122.95KN剪跨比：M/Vh0=29.84×10³/19.22/360=4.2＞2轴压比：N/fcbh0=122.95×10³/14.3/400/360=0.06＜0.9其他各层间下表：表8.2柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次b（mm）h0(mm)fc(N/mm²)MVNM/Vh0N/fcbh0A540036014.329.8519.22122.954.3＞20.04＜0.8440036014.350.6633.68276.174.2＞20.13＜0.8340036014.361.3844.52428.793.8＞20.20＜0.8240036014.370.7551.75580.243.8＞20.28＜0.8140036014.3108.055.31717.685.4＞20.34＜0.8B540036014.340.4418.93127.975.9＞20.06＜0.8440036014.360.2930.29224.545.5＞20.10＜0.8340036014.377.0338.81403.925.5＞20.19＜0.8240036014.390.7444.49581.835.7＞20.28＜0.8140036014.3101.447.35761.396.0＞20.37＜0.88.2.2柱正截面承载力计算以第五层A,D柱为例，最不利组合：Mmax=29.8KN·62 m，N=107.9KN,则偏心距e0=M/N=29.8×106/（107.9×103）=276.2mm附加偏心距ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30中取大的值。即400/30=13.33mm，所以取ea=20mm。柱的计算长度根据《抗震设计规范》，对于现浇楼盖的顶层住，l0=1.0H=3.6m，初始偏心距：ei=e0+ea=276.2+20=296.2mm，增大系数η，ξ1=0.5fcA/N=（0.5×14.3×400²）/（107.9×10³）=10.60＞1.0，取ξ1=1.0，又因为l0/h=9＜15，取ξ2=1.0得η=1×l²0ξ1ξ2h0/（1400eih²）=1×3.6²×1×1×360/（1400×296.2×4²）=1.03，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=1.03×29.62+400/2-40=465.1mm对称配筋：ξ=N/fcbh0=107900/(14.3×400×360)=0.05＜0.55为于大偏心受压情况。As=As′=[Ne-α1fcbh0²ξ(1-0.5ξ)]/[fy′(h0-a0′)]=[107.9×10³×465.1-1×14.3×400×360²×0.05×（1-0.5×0.05）]/[300×(360-40)]=478.3mm²实配钢筋4Φ14，As=615mm²。ρ=615×3/400/360=1.3%＞ρmin=0.8%表8.3柱的配筋计算表柱号层次MKN·mN（KN）H(m)h（m）e0（mm）ea(mm)ei(mm)ηeξAs实配钢筋（mm²）AD562.6107.93.60.4576.1205901.03416.30.05478.34Φ16（804）442.4210.23.60.4309.2203201.20314.30.10365.9362.4509.13.60.479.82099.81.22286.30.17330.8244.8664.83.60.4184.7202041.13271.40.13312.3157.5824.53.60.4160.8201801.28237.70.25417.2BC525.4150.43.60.4144.9201641.54311.00.22265.14Φ16（804）474.3269.33.60.4202.9202221.38373.20.24473.1399.2383.53.60.4170.2201901.12296.30.32557.262 292.1495.83.60.4152.0201721.10465.90.18302.199.8607.83.60.4170.0201901.14505.70.32446.68.2.3柱斜截面受剪承载力计算以第五层A,D柱为例，查表可知：框架柱的剪力设计值Vc=42.25KN剪跨比λ=4.2＞3，取λ=3考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值N=122.95KN＜0.3fcbh=0.3×14.3×400²/10³=686.4KN所以取N=122.95KNV=1.75ftbh0/(λ+1.0)+0.07N代入相应的数据的V=97.8KN所以该层应该按照构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用2肢Φ8@100，加密区的长度底层柱为1100mm，其于各层柱为550mm。查表得最小配筋率特征值λv=0.06，最小配筋率ρmin=λvfc/fyv=0.4%柱箍筋的体积配筋率ρv=ΣAsvili/Acors=1.06%＞0.6%，符合构造要求。Asvi、li第i根箍筋的截面面积和长度。Scor箍筋包裹范围呢的混凝土核心面积。s为箍筋间距。非加密区还应满足s＜10d=200mm，所以箍筋配置为4Φ8@200.其他的各层柱的配筋计算见下表：表8.4柱的配筋计算表柱层次γREV0.25fcβcbh0N0.3fcAN实际取值Vλvfc/fyv(%)实配的箍筋（%）加密区@100非加密区@200A,D柱542.3514.8123.0686.4123.097.80.4094Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）444.7514.8194.2686.4194.2103.60.4094Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）354.2514.8270.0686.4270.0109.00.4094Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）260.7514.8339.2686.4339.2113.80.4094Φ4Φ62 8（1.06%）8（0.52%）157.0514.8406.5686.4406.5118.50.4774Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）B,C柱540.0514.8150.4686.4150.4100.60.4094Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）448.9514.8269.3686.4269.3108.90.4094Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）360.1514.8383.5686.4383.5116.90.4094Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）267.7514.8495.9686.4495.9124.80.4774Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）167.0514.8607.8686.4607.8132.60.6314Φ8（1.06%）4Φ8（0.52%）8.3板的设计8.3.1楼板类型及设计方法的选择对于楼板，根据塑性理论，l2/l1＜3时在荷载作用下，两个正交方向受力且都不可忽略，在本设计中l2/l1=1.4，属于双向板。8.3.2设计荷载对于第一到第五层楼面，活载：办公室：q=2.0KN/m²，走廊：2.5KN/m²恒载：g=3.567KN/m²对于第六层屋面，活载：q=0.6KN/m²恒载：g=6.48KN/m²计算跨度：内跨：l0=lc-b（lc为轴线长，b为梁宽）边跨：l0=lc-250+50-b/2楼板采用C30混凝土，板中钢筋采用一级钢筋，板厚100mm。h/l1=100/4500=≥1/50.符合要求。62 8.3.3弯矩计算首先假定边缘板带跨中配筋率与中间板带相同，支座截面配筋率不随板带变化，取同一数值，跨中钢筋在离支座l1/41处间隔弯起。取m2=am1,a=1/n²=1（n为长短跨的比值）取β=2，然后按照下面的公式进行运算：2Mx+2My+M1x+M2x+M1y+M2y=PuL1²（3ly-lx）/12对于第一层到第五层楼面：lox=4500-300=4200mmloy=6300-300×2=5700mmMx=mx(ly-lx/4)=4.23mMy=3mxl1/4=2.93mM1x=M2x=βmxl1=5.76mM1x=M2y=βmxl2=5.78m将上述的数据代入公式得mx=0.75KN·mmy=0.75KN·mmx1=mx2=1.50KN·mmy1=my2=1.50KN·m8.3.4板截面设计受拉钢筋的截面按公式As=m/(γsh0fy)，其中γs取0.95.对于四边都与梁整洁的板，中间跨的跨中截面及中间支座处截面其弯矩设计值减小20%，钢筋的配置符合内力计算的假定，全板均匀布置。以第五层为例：截面有效高度h0=h-20=80mmAs=0.54×106/0.95/210/80=33.59mm²，配筋Φ8@300,实有As=168mm²对于第一层到第四层见下表：表8.5板的配筋截面mh0As实际配筋面积A区格lox方向0.5512047.6Φ8@200（251）62 跨中跨中0.5512047.6Φ8@200loy方向（251）B区格lox方向0.9712059.3Φ8@200（251）loy方向1.212063.2Φ8@200（251）C区格lox方向1.512065.3Φ8@200（251）loy方向0.312025.3Φ8@200（251）D区格lox方向1.112060.2Φ8@200（251）loy方向1.112060.2Φ8@200（251）支座A-B1.0712067.2Φ8@200（251）A-C1.0712067.2Φ8@200（251）B-D2.09120130.7Φ8@200（251）C-D2.82120176.8Φ8@200（251）同理，第五层屋面具体见下表：8.6五层屋面板的配筋截面mh0As实际配筋面积跨中A区格lox方向0.7512046.99Φ8@200（251）loy方向0.7512053.71Φ8@200（251）B区格lox方向1.4412090.45Φ8@200（251）loy方向1.57120100.56Φ8@200（251）C区格lox方向2.32120134.54Φ8@200（251）0.4112035.2Φ8@20062 loy方向（251）D区格lox方向3.59120189.21Φ8@200（251）loy方向0.6712038.91Φ8@200（251）支座A-B1.5012093.98Φ8@200（251）A-C1.5012093.98Φ8@200（251）B-D2.90120181.70Φ8@200（251）C-D4.44120278.20Φ8@200（251）9楼梯计算9.1荷载计算踏步高度：h=0.15m，踏步宽度：b=0.30m，计算跨度为：L0=L1+b1/2-b=6.3+0.20/2-0.0.30=6.1m，则楼梯板与水平方向夹角的余弦值cosα=0.97。荷载计算：楼梯段的面层gkm=（B+Bh/b）qm=2.55KN/m自重：gkt=RcB(t/cosα+h/2)=4.67KN/m抹灰：gks=RsBc/cosα=0.45KN/m恒荷载标准;Pk=gkm+gkt+gks+qf=7.87KN/m恒荷载的控制：Pn（G）=1.2gk+1.4Bq=13.07KN/m活荷载的控制：Pn（L）=12.94KN/m活荷载设计值：Pn=max{Pn(G),Pn(L)}=13.07KN/m正截面受弯承载力计算：左端支座反力：Rl=18.30KN/m右端支座反力：Rf=18.30KN/m最大弯矩截面距左支座的距离：Lmax=1.4m最大弯矩截面距右支座的距离：X=1.40mMmax=RlLmax-PnX²/2=12.81KN·m相对受压高度：ζ=0.151配筋率：ρ=0.010362 纵筋的计算面积：As=824.95mm²，实配钢筋3Φ20，As=941mm²支座负筋计算面积：As′=αAs=278.36mm²，实配钢筋3Φ12，As=339mm²参考文献[1]  高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002.[2]  混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002.[3]  建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001.[4]  建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002.[5]  建筑设计防火规范（GBJ 16-87，2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001.[6]  建筑结构可靠度设计统一标准（GB 50068-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001.[7]  房屋建筑制图统一标准（GBJ50001-2001）.[8]  建筑结构制图标准（GBJ50105-2001）.[9]方鄂华.多层及高层建筑结构设计.北京：地震出版社，1992.[10]周克荣，顾祥林，苏小卒编著，混凝土结构设计.上海：同济大学出版社，2001.[11]方鄂华，钱稼茹，叶列平.高层建筑结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2003.[12]霍达.高层建筑结构设计.北京：高等教育出版社，2004.[13]高等学校建筑工程专业毕业设计指导，沈蒲生,苏三庆主编，北京：中国建筑工业出版社，2000.[14]EmilioRosenbueth.DesignofEarthquakeResistantStructures.PentechPressLtd,1980.[15]Krishna,Prem.Cable-SuspendedRoofs.NewYork:McGraw-HillBookCompany,1979.62'