康彩工贸公司办公楼设计 毕业设计计算书

'本科毕业设计（论文）题目：康彩工贸公司办公楼设计（B方案）院系：建筑工程学院专业：土木工程班级：学生：学号：指导教师：2012年06月 摘要康彩工贸公司办公楼设计摘要本工程为康彩工贸公司办公楼，建筑面积约4000平方米，主体房屋建筑高度为15.6米，长62.4米，宽15.6米。该工程为多层钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为8度，抗震等级二级。本次毕业设计主要进行了结构设计计算。首先计算了该建筑的水平地震作用下的框架内力，主要包括重力代表值计算，梁柱的抗侧移刚度计算，自振周期计算，水平地震作用及水平地震作用下的弯矩、剪力、轴力计算。其次，进行竖向荷载作用下框架内力的计算，主要包括恒载、活载作用下框架的弯矩、剪力、轴力计算，并对相应的数据进行了调幅。再次，进行框架的内力组合，按照“强柱弱梁、强剪弱弯，强节点弱构件”原则进行配筋计算。最后，还进行了楼梯和楼板的设计，以及基础截面的设计和配筋。关键字：框架结构；建筑设计；结构设计；抗震设计VII AbstractThisdesignfortheXi"anKangCaiIndustrialandTradingCompanyofficeBuildingAbstractThisdesignfortheXi"anKangCaiIndustrialandTradingCompanyofficeBuilding.Theareaisabout4000㎡,Theheightofthemainboayis15.6metersanditslengthandwidthare62.40metersand15.60meters.Theprojectisthereinforcedconcreteframestructure,seismicfortificationintensityis8degrees,seismicgradetwo.Thegraduationdesignforthemainstructuredesignandcalculation.Thefirstcalculationofthebuildingunderhorizontalearthquakeactionofinternalforceofframe,includingthevaluecomputeofthegravityrepresentativedata,thecalculationastorisistsideswaystiffnessofthebeamandcolumnandtheflapperiodcalculation，horizontalearthquakeactionanditsmoment、shearforce、axiallyforceofcalculation.Thenextinorder,wecalculatetheverticalloadedthedintinsidetheframe,includingtheframemoment、shearforce、axiallyforceunderthedeadloadandliveload,andmodifytherelevantmomentaboutthebeamsends,Thethird,theframebeamgoestogetherwiththeframecolumnarecalculated,accordingtotheprincipleof"strongcolumnandweakbeam，strongshearforceandweakmoment,strongnodeandweakcomponent"calculatereinforcement.Finally,westillcalculatethestairstogetherwithfloorslab,andthedesignofthefootingsanditsreinforcement.KeyWords: frame-structure;architecturaldesign;structuraldesign;Seismicdesign;VII 目录目录摘要ⅠAbstractⅡ主要符号表Ⅶ前言Ⅷ1建筑设计说明书11.1建筑设计概况与主要技术经济指标11.1.1详细设计说明11.1.2建筑主要技术经济指标11.2建筑内容11.2.1平面功能分析11.2.2建筑体型选择与平面布置21.3建筑平面设计21.4建筑立面设计31.5建筑剖面设计31.6构造设计31.7其它补充42结构设计说明书52.1设计资料52.2结构选型52.3结构布置62.4框架结构计算6VII 目录2.4.1确定框架计算简图62.4.2梁柱截面尺寸确定62.4.3计算线刚度62.4.4荷载计算62.4.5梁柱各种验算62.4.6内力计算与组合63结构设计计算书83.1工程概况83.2结构布置及计算简图83.2.1梁的截面尺寸83.2.2柱截面尺寸确定83.2.3柱高度93.2.4楼板93.3重力荷载计算93.3.1屋面及楼面的永久荷载标准值93.3.2屋面及楼面可变荷载标准值103.3.3梁、柱重力荷载计算103.3.4墙、门窗重力荷载计算113.3.5楼板和屋面重力荷载计算143.3.6楼面均布活荷载计算143.3.7荷载分类153.3.8重力荷载代表值15VII 目录3.4风荷载说明（不计算）163.5框架侧移刚度计算163.6横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算183.6.1横向自振周期计算183.6.2水平地震作用及楼层地震剪力计算183.6.3水平地震作用下的位移验算203.6.4水平地震作用下框架内力计算203.7竖向荷载作用下框架结构的内力计算（横向框架）233.7.1横向框架内力计算233.7.2横向框架内力组合313.8框架梁柱截面设计403.8.1框架梁设计403.8.2框架柱设计443.8.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算493.9现浇板计算513.9.1现浇板分类513.9.2荷载计算513.9.3计算简图513.9.4计算跨度513.9.5弯矩计算513.9.6配筋计算553.10楼梯的设计56VII 目录3.10.1梯段板设计573.10.2梯段板内力计算573.10.3平台板设计计算573.10.4平台梁设计计算583.11基础的设计593.11.1设计资料593.11.2基础截面确定593.11.3基础梁内力计算60结论64参考文献65致谢66毕业设计知识产权声明67毕业设计独创性声明68附录69VII 主要符号表主要符号表fc混凝土抗压强度设计值ft混凝土轴心抗压强设计值Ec混凝土弹性模量fy钢筋强度设计值AS受拉钢筋面积AS,受压钢筋面积h0截面有效高度as混凝土保护厚度N轴力M弯矩NMAX最大轴力Mmax最大弯矩V剪力e0由截面M,N所得的原始偏心矩ea附加偏心矩ei初始偏心矩三级钢筋Ф二级钢筋Ф一级钢筋VII 前言前言毕业设计能全面反映我们大学期间知识结构体系的掌握情况。通过本次设计，综合运用所学的理论知识，使我接受到工程师的基本训练；同时，本次设计是我即将步入工作的一次提前热身，因此通过本次设计，我在以下几方面着重培养了自己的能力：1.调查研究收集资料，查阅资料及一定的阅读中外文献的能力；2.独立分析和及解决问题的能力及创新能力；3.应用有关设计规范，规章及标准的能力；4.一定的建筑方案设计，结构设计分析及计算的能力；5.综合技术经济分析比较能力；6.工程制图，计算机绘图及编写设计说明书的能力。设计要求我们通过各种资料来完成多层建筑的结构选型，结构布置，结构设计及建筑结构施工图的绘制，以巩固对基础知识和专业知识的理解、掌握程度和综合运用的实际能力。在设计过程中涉及到的工程软件：AutoCAD,天正，探索者，office办公软件等，提高了我们对计算机的运用能力和实际操作能力。在本次毕业设计期间，我得到了王海荣老师的悉心指导和大力支持，使毕业设计得以顺利完成，在此表示衷心的感谢。由于经验不足，理论知识不够扎实，设计中可能会有遗漏和粗心之处，恳请老师批评指正。Ⅷ1建筑设计说明书9 1建筑设计说明书1建筑设计说明书1.1建筑设计概况与主要技术经济指标1.1.1建筑设计概况a.气象条件(1)温度条件:夏季室外空气计算温度为30℃；冬季采暖：室外空气计算温度为-9℃。最热月平均气温为+27℃，最冷月平均气温为-0.2℃。(2)室内计算温度：卫生间、楼梯间、大厅为16℃，其它均为18℃。(3)主导风向：全年主导风向为东北风，基本风压w0=0.35KN/㎡。(4)雨雪条件：年总降水量为631.8mm，日最大降雨量109.6mm，时最大降雨量79mm。基本雪压为s=0.25KN/m.b.地质条件拟建场地地势平坦，地质构造简单，持力层为亚粘土，地基承载力标准值为190Kpa。用地地形平缓，地下水位标高常年为7m,水质对混凝土无侵蚀性，Ⅱ类场地，理力学性质指标、容许承载力值以相应的规范为准。c.施工技术条件“三通一平”等施工现场准备工作已经做好，各种机具、材料能满足要求。1.1.2建筑主要技术经济指标a.建筑概况：根据要求及地形状况，本建筑设计为矩形办公大楼，建筑面积为4000平方米，占地面积1000平方米。首层高3.9m，标准层高3.9m,顶层3.9m主体为四层，总高为15.60m。建筑横总长为15.60m，纵向总长为62.40m。b.耐火等级：二级。c.屋面防水：Ⅱ级。d.采光等级：Ⅲ级。e.结构形式：框架结构。1.2建筑内容1.2.1平面功能分析本建筑设计采用内廊设计原则，轴线间距2.4m，满足工作人员的通行要求及疏散要求；大楼底层设有三个入口，两个宽2.4m的正门，其余两个侧门宽1.50m的侧门，均直接通往大厅；主体内各层都设有两部楼梯，各有单独的入口，具体尺寸及做法详见建筑施工图，这也满足了疏散的入口要求。9 西安工业大学毕业设计（论文）a.房间布置本办公大楼设有单间办公室，套间办公室，传达室，会议室，文印室。主要功能以办公为主；纵横向布置的房间均设有用来通风及采光的窗户，且满足通风及采光的要求，且防止了西晒。其中每层卫生间所需蹲位及水龙头的个数是根据房屋建筑学办公楼人口密度确定的。b.安全设施(1)疏散要求方面：最远端房间的门距离楼梯距离18.9m小于规范规定的限值25米；两个楼梯至少可以并列通过六个人，合乎建筑规范要求。(2)防火要求方面，每个房间满足防火规范所要求的人数或建筑面积，且在各个楼道内均设有消防栓。1.2.2建筑体型选择与平面布置西安康彩办公楼是以办公用房为主，含有单间办公室、套间办公室、会议室设施的建筑。建筑是供人使用的有功能作用的空间，同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种空间形式，建筑体型一般综合反映内部空间，又在一定程度上反映建筑的性格、历史时期和民族地域特点。鉴于此，办公楼体型设计应根据现有经济技术水平处理好功能、空间与形式的辨证统一关系，还要处理好与环境的关系，以便在满足功能要求的同时，生根于特定的环境，给人以良好的感觉。同样，对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面同样，对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响建筑造型根据设计原则，本设计采用“—”字型结构体系。这种结构体系符合简单、对称、规则的原则。1.3建筑平面设计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。由于建筑平面通常较为集中反映建筑功能方面的问题，一些剖面关系比较简单的民用建筑，它们的平面布置基本上能够反映空间组合的主要内容，因此，首先从建筑平面设计入手。但是在平面设计中，我始终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。也就是说，虽然我从平面设计入手，但是着手于建筑空间的组合。各种类型的民用建筑，从组成平面各部分面积的使用性质来分析，主要可以归纳为使用部分和交通联系部分两类。建筑平面设计是组合布置建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系，它包括使用部分设计和交通联系部分设计。根据本建筑物的使用功能要求，确定采用三跨框架，边跨为6.6米，中跨为2.4米。楼梯和走道的设置需满足建筑防火疏散的要求。首层入口设于南面，东西也各有入口，办公室根据情况合理布置，满足人体舒适的要求。12 西安工业大学毕业设计（论文）鉴于本设计均为单间办公室和会议室，所以采用大柱网框架的平面布置，在平面上力求平面对称，对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合，避免结构在水平力作用下扭转。1.4建筑立面设计立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性，正确处理与施工技术的关系。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平、剖面的设计一样，同样也有使用要求、结构构造等功能和技术方面的问题，但是从房屋的平、立、剖面来看，立面设计中涉及的造型和构图问题，通常较为突出。本建筑立面采用对称体型，建筑物各部协调统一，形式完整。根据本建筑的建筑功能，每层办公用房3.9米的层高。建筑总高度15.6米。1.5建筑剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度，建筑层数、建筑空间的组合利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系，建筑物的平面和剖面是紧密联系的。1.6构造设计（1）墙面构造处理a.外纵横墙为240mm厚，内纵横墙为240mm厚，楼梯间墙厚240mm.卫生间的标高比室内标高低20mm。b.防潮处理：墙身水平防潮处理，在标高为－0.600m处铺设4%防水剂的细石混凝土厚70mm；垂直防潮处理，在所有外墙壁窗台标高以下采用防水砂浆。（2）门窗选用12 西安工业大学毕业设计（论文）所有的向内开的门均采用普通的镶板木门，进大厅的正门采用塑钢门，两侧分别是两个塑钢门；窗户均采用普通推拉窗，具体的构造做法详见建筑施工图内的门窗表。（3）楼地面做法根据房间的功能不同，所采用的不同材料装饰。具体做法详见建筑施工图。（4）屋顶构造做法采用构造找坡做法，柔性防水屋面，屋面排水采用女儿墙内排水，天沟采用现浇天沟。（5）楼梯构造做法见结构施工图。1.7其它补充（1）本设计中除标高以m为单位外，其它均以mm为单位。（2）所以未标注的门垛宽均为250mm。（3）室内标高为±0.000，室外标高为-0.600。（4）所有的卫生器具、办公用品及家居均购买成品。（5）设计中的未尽事宜，请参照有关建筑规范施工。12 2结构设计说明书2结构设计说明书2.1设计资料a.建筑平面图如建筑施工图所示b.基本风压W0=0.35KN/m2c.工程地质资料：场区地势平坦，地质构造简单，持力层为亚粘土，Ⅱ类场地，其地基承载力为190kpa.土壤最大冻结深度为18cm，最大积雪厚度为20cm，雪荷载为0.25KN/m2。d.该工程所在的西安市地震设防烈度为8度。2.2结构选型2.2.1结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构体系（纵横向承重框架）体系。该办公大楼跨度较大，且拟建处为8度地震区，故选用框架结构体系。由于结构承受纵横向水平地震作用，故选用纵横向承重框架体系。2.2.2其它结构选型a.屋面结构：采用现浇混凝土板作承重结构，屋面板按不上人屋面的使用荷载选用。b.楼层结构：所有楼面均采用现浇混凝土结构。c.楼梯结构：本设计采用钢筋混凝土板式楼梯。d.天沟：采用现浇天沟。e.过梁：窗过梁以及门的过梁均采用钢筋混凝土梁，并采用可兼做过梁的框架梁做窗过梁。f.基础梁：因持力层较深，采用现浇钢筋混凝土基础梁。g.基础：因荷载很大，地基承载力不是较大，根据地基复杂程度、建筑物规模及由于地基问题可能造成的建筑物破坏程度或影响正常使用的程度，确定该工程地基基础设计等级为丙类。根据建筑物场地的工程地质条件,场区地势平坦，地质构造简单，持力层为亚粘土，Ⅱ类场地，地基承载力为fk=190kpa,且持力层较深，选作持力层。基础形式采用柱下条形基础，此种基础能提高整体刚度。h.后浇带：因为该建筑纵向长度大于55米，所以设置后浇带。后浇带高规规定为30m~40m设置一道。建议具体工程应结合建筑物长度、气候环境特点综合考虑，具体位置应设置在开间或受力较小的位置，一般在梁跨的三分之一处。平面布置时，要注意梁的布置宜平行于后浇带，以免梁截断太多。具体问题见结构平面布置图。75 西安工业大学毕业设计（论文）2.3结构布置标准层楼面结构布置图详见结构平面布置图2.1。2.4框架结构计算2.4.1确定框架计算简图假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与框架柱刚接。基础采用柱下条形基础:肋梁高度一般取柱距的1/8～1/4，埋深不小于0.5m，土壤冻结深度以下，地下水位以上，且不小于建筑物高度的1/15。因此埋深可取1.8m，肋梁高度取1.2m，则底层柱高从基础肋梁定取至一层板顶，即h1=3.9+1.8+0.6-1.2=5.10m,0.600m为室内外高差。故柱高为5.10m，其余各层的柱高从楼板顶算至上一层楼面板顶（即层高），故均为3.90m。故可绘出计算简图如计算书内所示。多层框架为超静定结构，在内力计算之前，要预先估算梁、柱的截面尺寸及结构所用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度及相对线刚度。2.4.2梁柱的截面尺寸大致根据下列公式估算框架梁：h=L（1/12～1/8）且不小于400mm。b=h（1/3～1/2）次梁：h=L（1/18～1/12）b=h（1/3～1/2）2.4.3计算线刚度用公式I=EI/L计算，但在计算梁的刚度时，边梁要乘以1.5，中间梁要乘以2，这是因为考虑到楼板对梁所起的翼缘约束作用。2.4.4荷载计算把板划分为单向板和双向板分别计算。取荷载的标准值均查阅《荷载结构规范》而来。2.4.5梁柱各种验算梁主要验算正、斜截面的承载力，柱主要验算轴压比，及两者均需验算抗剪强度。在验算时活荷载按满跨布置。2.4.6内力计算与组合各种框架情况下的内力求后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅。当有地震作用时，应分别考虑恒荷载和活荷载的组合及重力荷载代表值与地震作用的组合，并比较考虑这两种组合的内力，取最不利者。由于构件控制截面的内力值应取支坐边缘处，为此，应先计算各梁的控制截面处的（支坐边缘处的）内力值。75 西安工业大学毕业设计（论文）图2.1结构平面布置图75 西安工业大学毕业设计（论文）3结构设计计算书3.1工程概况：西安康彩工贸公司办公楼设计，拟建四层，建筑面积约4000平方米，建筑设计标准为建筑等级：II级，采光等级：III级，防火等级II级。查得房屋所在地的设计地震动参数，，雪荷载为0.25KN/m2，全年主导风向为东北风，基本风压0.35kN/㎡。冬季室外计算温度-9℃，夏季室外计算温度+30℃。最热月平均气温为+27℃，最冷月平均气温为-0.2℃。土壤最大冻结深度为18cm,最大积雪厚度为20cm，雪荷载为0.25kN/m2。场区地势平坦，地质构造简单，持力层为亚粘土，Ⅱ类场地，地基承载力为190KN/m2。建筑抗震设防类别为丙类，结构安全等级为二类，抗震设防烈度为8度，设计基本加速度值为0.20g,设计地震分组为第一组，结构抗震等级为框架二级。3.2结构布置及计算简图3.2.1梁的截面尺寸框架梁的截面高度可根据跨度的1/l2～1/8来估算，且不应小于400mm,也不应大于梁净跨的1/4.框架梁宽度可取梁截面高度的1/3～1/2,且不应小于250mm。同时应保证梁截面高宽比不应大于4，由此估算的梁截面尺寸见表1.表同时给了梁混凝土强度等级，其设计强度C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2).层次混凝土强度等级横梁（b*h）纵梁次梁AB,CD跨BC跨①-⑩轴b×h1-4C30250×650250×400350×700250×650表3.1梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级3.2.2柱截面尺寸确定该建筑为丙类建筑，控制高度为24米，设防烈度为8度，场地类别为II类，则可知抗震等级为二级，其轴压比限值un=0.75.各层重力荷载代表值近似取14KN/m2,由结构布置图可知，边柱和中柱的负载面积分别为7.8×3.3m2和7.8×4.5m2，由式Ac≥N/unfc可得，一层柱截面面积为：边柱：Ac≥N/unfc=1.3×7.8×3.3×14×103×4/0.75/14.3=174720mm2中柱：Ac≥N/unfc=1.25×7.8×4.5×14×103×4/0.75/14.3=229091mm2取截面为正方形，即b=h,则：75 西安工业大学毕业设计（论文）边柱截面：b=h=418mm中柱截面：b=h=479mm根据计算结果，并综合考虑其他因素，确定本方案截面为：一层---四层：600×6003.2.3柱高度基础采用柱下条形基础，埋深取1.8m，肋梁高度取1.2m，则底层柱高从基础肋梁顶取至一层板顶，即h1=3.9+1.8+0.6-1.2=5.1m,0.6为室内外高差。故柱高为5.1m，其余各层的柱高从楼板顶算至上一层楼面板顶（即层高），故均为3.9m。3.2.4楼板楼板和屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚100mm，屋盖厚120mm。框架计算简图如下图3.1所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的形心线，梁轴线取至板底。图3.1横向框架计算简图3.3荷载计算3.3.1屋面及楼面永久荷载标准值a．屋面永久荷载标准值（不上人）保护层：2～5mm厚绿豆砂0.06kN/m2防水层：三毡四油防水层75 西安工业大学毕业设计（论文）结合层：刷冷底子油一道0.4kN/m2找平层：20mm厚1：3水泥砂浆找平20×0.02=0.4kN/m2保温层：最薄处30厚1:8水泥焦渣兼做找坡层3%0.132×14=1.85kN/m2找平层：20mm厚1：3水泥砂浆找平20×0.02=0.4kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板25×0.12=3.0kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆0.01×17=0.17kN/m2合计：6.28kN/m2b．楼面2-4层：10厚全瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）0.55kN/m2结合层：30mm厚1:3干硬性水泥砂浆刷素水泥浆一道20×0.030=0.6kN/m2结构层：100mm厚钢筋混凝土板25×0.10=2.5kN/m2抹灰层：10mm厚混合砂浆17×0.01=0.17kN/m2合计：3.82kN/m23.3.2屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布荷载标准值0.5kN/m2办公室楼面均布荷载标准值2.0kN/m2楼梯、走廊均布荷载标准值2.5kN/m2屋面雪荷载标准值=1.0×0.25kN/m2=0.25kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3.3.3梁、柱重力荷载计算计算梁重力荷载代表值时，应从梁截面高度中减去板厚，考虑梁上粉刷层重力荷载对重力荷载的增大作用，取系数β=1.05.hn,ln分别表示梁截面净高度和净跨度，g表示单位长度梁重力荷载，计算结果间表4.2.为简化计算，计算重力荷载时近似取1.1倍柱自重，以考虑柱面粉刷层的重力荷载，重力荷载见表3.2.75 西安工业大学毕业设计（论文）表3.2梁、柱重力荷载计算结果层数构件b×hn/m2rKN/M3βglnN根数GI／KN∑GI/KN1边横梁0.25×0.65251.054.2665.6420481.205936.96中横梁0.25×0.40251.052.6252.161056.7次梁0.25×0.65251.054.2666.3614379.840.25×0.40251.052.6253.66219.215纵梁0.35×0.70251.056.4317.2020926.0641457.0070.35×0.70251.056.4313.308169.7780.35×0.70251.056.4317.028361.165柱0.60×0.60251.109.95.10402019.62019.62~4边横梁0.25×0.65251.054.2665.6420481.205936.96中横梁0.25×0.40251.052.6252.161056.7次梁0.25×0.65251.054.2666.3614379.840.25×0.40251.052.6253.66219.215纵梁0.35×0.70251.056.4317.2020926.0641457.0070.35×0.70251.056.4313.308169.7780.35×0.70251.056.4317.028361.165柱0.60×0.60251.109.93.90401544.41544.43.3.4墙、门窗重力荷载计算外墙采用240mm厚粘土空心砖（容重15KN/M3），纵横向内墙、楼梯间墙体采用240mm厚粘土空心砖（容重15KN/M3）a.外墙单位面积重力荷载为：外侧瓷砖墙面0.5kN/m2内侧20mm厚抹灰17×0.020=0.34kN/m2240mm厚粘土空心砖15×0.24=3.6kN/m2合计：4.44kN/m2b.纵横向内墙、楼梯间墙体单位面积重力荷载为（除卫生间内墙外）：两侧20mm厚抹灰17×0.020×2=0.68kN/m2240mm厚粘土空心砖15×0.24=3.6kN/m275 西安工业大学毕业设计（论文）合计：4.28kN/m2c.卫生间内墙（沿净高贴瓷砖）一侧单位面积荷载为：一侧贴8～10厚瓷砖0.5kN/m25厚1:2建筑胶水泥砂浆粘结层0.005×20=0.1kN/m210厚1:3水泥砂浆打底夯实抹平0.010×20=0.2kN/m2合计：0.8kN/m2窗采用塑钢窗，房间门为木门，kN/m2底层入口处采用塑钢门，其单位面积重力荷载为：塑钢门窗0.4kN/m2，木门0.2kN/m2。d．首层:(1)首层外墙面积:(2)外墙门窗面积：M-42.4×2.4×2=11.52m2C-12.4×2.1×24=120.96m2M-51.5×2.4×2=7.2m2C-21.2×0.9×4=4.32m2C-31.5×1.5×2=4.5m2(3)外墙门窗自重为：148.5×0.4=59.4KN(4)外墙自重为：（466.536-148.5）×4.44=1412.08KN(5)首层内墙面积为：(6)卫生间内墙贴瓷砖总面积为：(7)内墙门窗面积为：M-11.0×2.1×22=46.2m2M-20.8×2.1×4=6.72m2M-31.8×2.4×1=4.32m2C-51.8×1.5×1=2.7m2合计：59.94m2(8)内墙门窗自重：57.24×0.2+2.7×0.4=12.528KN内墙自重：（907.968-59.94）×4.28+404.016×0.8=3629.56+323.213=3952.773KN75 西安工业大学毕业设计（论文）首层墙总重为;（1412.08+3952.773）=5364.853KN门窗总重为：71.928KNe．二层：(1)外墙面积：(2)外墙窗面积：C-12.4×2.1×24=120.96m2C-21.2×0.9×4=4.32m2C-31.5×1.5×2=4.5m2C-41.5×2.1×2=6.3m2C-51.5×1.65×2=4.95m2(3)外墙窗自重为：141.03×0.4=56.412KN(4)外墙自重为：（466.536-141.03）×4.44=1445.247KN(5)二层内墙面积为：(6)卫生间内墙贴瓷砖总面积为：(7)内墙门面积：M-11.0×2.1×24=50.4m2M-20.8×2.1×4=6.72m2M-31.8×2.4×1=4.32m2合计：61.44m2(8)内墙门窗自重：内墙自重：（951.678-61.44）×4.28+404.016×0.8=3810.219+323.213=4133.432KN二层墙体总重为：（1445.247+4133.432）=5578.679KN门窗总重为：68.7KNf．三层至四层墙体和门窗重量同二层。g．女儿墙自重：重力荷载标准值为：外侧瓷砖墙面0.5kN/m2240mm厚粘土空心砖墙15×0.24=3.6kN/m2内侧20厚水泥砂浆抹面20×0.2=0.4kN/m2合计：4.5kN/m2女儿墙高0.5米。如右图所示:计算得女儿墙自重为：358.92KN.75 西安工业大学毕业设计（论文）3.3.5楼板和屋面重力荷载计算其中将楼梯梁、梯段板、平台板折算为楼板重力荷载值：a.一至三层:(1)楼梯荷载：梯板厚100mm，栏杆0.2KN/m。(2)斜板自重：(3)平台板：1.88×（4.2-0.24）×3.65+（4.2-0.24）×1.24×3.65=27.174+17.923=45.097KN(4)平台梁：（0.3-0.1）×0.2×(4.2+0.24)×25×1.05=4.662KN(5)栏杆：0.2×（3.78+0.2）×2=1.592KN(6)一层挑檐：一层楼板重力荷载：2986.098+39.635×2+45.097×2+4.662×3+1.592+178.728=3349.868KN二层楼板重力荷载:2986.098+39.635×2+45.097×2+4.662×3+1.592=3171.14KN三层楼板重力荷载：2986.098+39.635+17.923+4.662+1.592/2=3049.114KNb.四层屋面:3.3.6楼面均布活荷载计算(1)走廊、楼梯部分：2.5×[（62.4-0.24）×(2.4-0.24)+(4.2-0.24)×(6.6-0.24)×2]=184.637×2.5=461.592KN(2)办公室部分：2.0×[（62.4-0.24）×(15.6-0.24)-70.848-40×0.6×0.6]=869.530KN75 西安工业大学毕业设计（论文）则一至四层活荷载为：461.592+869.530=1331.122KN屋面雪荷载（屋面均布活荷载不考虑）：0.25×[（62.4-0.24）×（15.6-0.24）]=238.694KN3.3.7荷载分类将各层各构件荷载分类，计算各层何荷载代表值，列入表3.3，其中各层自重为：楼面恒载、50%楼面均布活荷载、纵横梁自重、楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。顶层自重为：屋面恒载、50%屋面雪荷载、纵横墙自重、半层柱自重、上下半层墙体自重。根据以上组合方式，将各层重力荷载代表值计算出列如下表：表3.3重力荷载代表值计算表（KN）层次梁柱板墙门窗活荷载∑Gi12393.9717823349.8685471.76671.928665.56113735.09022393.971544.43171.145578.67968.7665.56113422.44732393.971544.43049.1145578.67968.7665.56113300.42142393.97772.25569.9203148.2668.7119.34712072.3943.3.8重力荷载代表值结构抗震分析时所采用的计算简图如右图所示。集中在各点的重力荷载代表值Gi为计算单元内各层楼面上的重力荷代表值及上下各半层的墙柱等重力荷载。图3.2重力荷载代表值3.4风荷载说明：75 西安工业大学毕业设计（论文）对于本建筑，按照规范考虑到建筑总高度为15.6m小于30m，且建筑的高宽比为1小于1.5，，故风荷载可不计算。3.5框架侧移刚度计算现浇板的楼面，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取=1.5（为梁的截面惯性矩）；对中框架取=2.0。梁的线刚度ib=ECIB/l.其中EC为混凝土弹性模量，L为梁的计算跨度。横梁线刚度计算如下表3.4表5.4横梁线刚度计算表类别层次Ec（N/mm2）b×h（mm×mm）I0（mm4）L(mm)EcI0/l（N·mm）1.5EcI0/l（N·mm）2EcI0/l（N·mm）边横梁1-43.0×104250×6505.4×10966002.455×10103.683×10104.910×1010走道梁1-43.0×104300×4001.6×10924002.000×10103.000×10104.000×1010柱的线刚度ib=ECIB/l.其中Ie为柱的截面惯性矩，hC为柱的计算高度表5.5柱的线刚度计算表层次Ec（N/mm2）b×h/mm×mmhC(mm)Ie（mm4）EcIc/hc（N·mm）13.0×104600×60051001.080×10106.353×10102-43.0×104600×60039001.080×10108.308×1010柱的线刚度按式D=αc×12×ic/h2来计算，αc为柱的侧移刚度系数，根据梁柱线刚度比的不同，结构布置图中的柱可分为框架中柱和边柱。现以第二层C-2柱为例，梁柱的线刚度如下表所示：查柱的侧移刚度修正系数αc表得：K==（3.683+3.683+4.000+4.000）/(2×8.308)=0.925αc=K/(2+K)=0.925/(2+0.925)=0.316D=αc×12×ic/h2=0.316×12×8.308×1010/39002=20713N/mm其余各柱计算过程见下表5.6、5.7、5.8.位置边柱中柱75 西安工业大学毕业设计（论文）简图简图一般层底层表5.6柱侧移刚度修正系数表5.7中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱（14根）中柱（14）根∑DDI1DI23-40.5910.228149451.0720.3492287652949420.5910.228149451.0720.3492287652949410.7730.460134831.4020.55916384418138表5.8边框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次A-1A-10D-1D-10B-1B-10C-1C-10∑DDI1DI23-40.4430.181118640.8040.2871881212270420.4430.181118640.8040.2871881212270410.5800.419122811.0520.50914919108800表5.9楼梯间框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次D-2D-9C-2C-9∑DDI1DI23-40.4430.181118640.9250.316207136515420.4430.181118640.9250.316207136515410.5800.419122811.2090.5331562255806将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即为各层间侧移刚度∑D，见下表：表5.10横向框架层间侧移刚度（N/mm）层次123-475 西安工业大学毕业设计（论文）∑D582744717352717352由表5.10可见，第一层的刚度/第二层的刚度=582744/717352=0.812>0.7,故该框架为横向规则框架。3.6水平地震作用下框架结构的内力和位移计算3.6.1横向自振周期计算基本自振周期T1（s）可按下式计算：T1=1.7ψT（uT）1/2注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7。uT按以下公式计算：VGi=∑Gk（△u）i=VGi/∑DijuT=∑（△u）k注：∑Dij为第i层的层间侧移刚度。（△u）i为第i层的层间侧移。（△u）k为第k层的层间侧移。结构顶点的假想侧移计算过程见下表：表6.1结构顶点的假想位移计算层次Gi（kN）VGi（kN）∑Di（N/mm）△ui（mm）ui（mm）412072.39412072.39471735216.8196.1313300.42125372.81571735235.3179.3213422.44738795.26271735254.0144.0113735.09052530.35258274490.090.0则：T1=1.7×0.7×(0.1961)1/2=0.53s3.6.2水平地震作用及楼层地震剪力计算根据《建筑设计抗震规范》（GB50011—2010）第5.1.2条规定，对于高度不超过40米，以剪切变形为主，且质量和刚度沿着高度方向分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可以采用底部剪力法等简化方法计算抗震作用。因此本框架采用底部剪力法计算抗震作用。本设计场地类别为第二类，设计基本地震加速度为0.2g，设计地震分组为第一组，则可知，场地特征周期为=0.35s，水平地震影响系数，计算地震影响系数为：因为Tg=0.35s1.4Tg=0.49，故应该考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震系数为：δn=0.08T1+0.07=0.08×0.53+0.07=0.1124Fn=0.1124×4911.59=552.06KN各质点的水平地震作用按下式计算：，表6.2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算过程层次Hi（m）Gi（kN）GiHi（kN·m）GiHi/∑GjHjFi（kN）Vi（kN）416.812072.394202816.2190.3591561.841561.84312.913300.421171575.4310.3041322.562884.4029.013422.447120802.0230.214931.013815.4115.113735.09070048.9590.124539.464354.87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6.1、6.2。图6.1水平地震作用分布图6.2层间剪力分布3.6.3水平地震作用下的位移验算75 西安工业大学毕业设计（论文）水平地震作用下框架结构的层间位移（△u）i和顶点位移ui分别按下列公式计算：（△u）i=Vi/∑Dijui=∑（△u）k各层的层间弹性位移角θe=（△u）i/hi，由《抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值[θe]<1/550。表6.3横向水平地震作用下的位移验算层次41561.847173522.17718.9939001/179132884.407173524.02116.81339001/97023815.417173525.31912.79239001/73314354.875827447.4737.47351001/682由表中可以看到，最大层间弹性位移角发生在第一层，1/682<1/550,满足要求。3.6.4水平地震作用下框架内力计算以框架布置图中3轴线横向框架内力计算为例说明计算方法。Vij=DijVi/∑Dij和Mbij=Vij×yh，Muij=Vij（1-y）h，y=yn+y1+y2+y3。注：yn框架柱的标准反弯点高度比，y框架柱的反弯点高度比；y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。Dij取自表5.7、5.8，5.9，∑Dij取自表5.10，层间剪力取自表6.2.底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y3，其它柱均无修正。表6.4各层边柱端弯矩及剪力计算（M单位KN·m,V单位KN）层次hi（m）Vi（kN）∑Dij（N/mm）边柱DijVijKyMbijMuij43.91561.847173521494532.5390.5910.3038.07188.83133.92884.407173521494560.0920.5910.4093.744140.61523.93815.417173521494579.4890.5910.53164.304145.70315.14354.8758274413483100.7590.7730.69354.571159.300表6.5各层中柱端弯矩及剪力计算（M单位KNm,V单位KN）75 西安工业大学毕业设计（论文）层次hi（m）Vi（kN）∑Dij（N/mm）中柱DijVijKyMbijMuij43.91561.847173522287649.8061.0720.4077.697116.54633.92884.407173522287691.9821.0720.45161.428197.30123.93815.4171735222876121.6721.0720.50237.260237.26015.14354.8758274416384122.4381.4020.61380.905243.529梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：ilb和irb分别表示节点左右梁的线刚度，取自表4，Ni为柱在第i层的柱轴力，以受压为正，Mlb和Mrb分别表示节点左右梁的弯矩，结果见下表6.6.表6.6梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N488.83164.2176.623.18952.32952.3292.443.608-23.189-20.4193178.686151.5246.650.032123.474123.4742.4102.895-73.221-73.2822239.447219.6776.669.564179.011179.0112.4149.176-142.785-152.8941323.604264.9156.689.170215.874215.8742.4179.895-231.955-243.619①柱轴力的负号表示拉力。当为左地震作用时，左侧两根柱子为拉力，对应的右侧两根柱子为压力。②M单位为KN·m,V单位为KN,L单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如下图6.3和图6.4所示：-75 西安工业大学毕业设计（论文）图6.3水平地震作用下框架结构剪力和轴力图图6.4水平地震作用下框架结构弯矩图75 西安工业大学毕业设计（论文）3.7竖向荷载作用下框架结构内力计算（横向框架）3.7.1横向框架内力计算取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.8m，由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。图7.1横向一榀框架计算简图（1）恒载计算图7.2恒载作用下梁上荷载分布图75 西安工业大学毕业设计（论文）上图中，q1、q1，代表横梁自重，为均布荷载形式。对于第4层，q1=4.266KN/mq1，=2.625KN/m。q2、和q2，分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和均布荷载。由上图所示几何关系可得：q2=6.28×3.9=24.492KN/m，q2，=6.28×3.9×2=48.984KN/m。P1、P2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括主梁自重、次梁自重、女儿墙重、楼板重等重力荷载，计算如下：集中力矩：M1=p1e1=243.437×（0.6-0.35）/2=30.43kN·mM2=p2e2=227.724×（0.6-0.35）/2=28.47kN·m对于1-3层：q1包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载的计算方法同第4层，计算结果为：q1=4.266+4.28×（3.9-0.65）=18.176KN/m.q1，=2.625KN/mq2=3.82×3.9=14.898KN/mq2，=3.82×3.9×2=29.796KN/mM1=p1e1=189.503×（0.6-0.35）/2=23.69kN·mM2=p2e2=262.295×（0.6-0.35）/2=32.79kN·m（2）活载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下：对于第4层，不上人屋面活荷载标准值为0.5KN/m2.q2=3.9×0.5=1.95KN/mq2，=3.9×0.5×2=3.9KN/m图7.3活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布P1=[（3.9×1.95×1/2）×2+（2.7+6.6）/2×1.95]×0.5=8.336KN/mP2=[（3.9×1.95×1/2）×2+（2.7+6.6）/2×1.95+3.9×2.4]×0.5=13.016KN/m75 西安工业大学毕业设计（论文）M1=p1e1=8.336×(0.6-0.35)/2=1.04kN·mM2=p2e2=13.016×(0.6-0.35)/2=1.63kN·m同理，在屋面雪荷载（0.25KN/m2.）作用下：q2=3.9×0.25=0.975KN/mq2，=3.9×0.25×2=1.95KN/mP1=8.336/2=4.168KN/mP2=13.016/2=6.508KN/mM1=p1e1=4.168×0.125=0.52kN·mM2=p2e2=6.508×0.125=0.81kN·m对于2-3层（办公室楼面活荷载2.0KN/m2，走廊为2.5KN/m2）：q2=3.9×2.0=7.8KN/mq2，=3.9×2.5×2=19.5KN/mP1=16.673×2.0=33.346KN/mP2=26.033×2.5=65.083KN/mM1=p1e1=33.346×0.125=4.17kN·mM2=p2e2=65.083×0.125=8.14kN·m对于1层（办公室楼面活荷载2.0KN/m2，走廊为2.5KN/m2）：q2=3.9×2.0=7.8KN/mq2，=3.9×2.5×2=19.5KN/mP1=16.673×2.0=33.346KN/mP2=26.033×2.5=65.083KN/mM1=p1e1=33.346×0.125=4.17kN·mM2=p2e2=65.083×0.125=8.14kN·m将以上计算汇总，见下表7.1、7.2.表7.1横向框架恒载总表层次q1(kN/m)(kN/m)q2(kN/m)q2，(kN/m)P1（kN）P2（kN）M1kN·mM2kN·m44.2662.62524.49248.984243.437227.72430.4328.472-318.1762.62514.89829.796189.503262.29523.6932.79118.1762.62514.89829.796189.503262.29523.6932.79表7.2横向框架活载总表层次q2(kN/m)q2，(kN/m)P1（kN）P2（kN）M1kN·mM2kN·m41.95（0.975）3.9（1.95）8.336（4.168）13.016(6.508）1.04（0.52）1.63（0.81）2-37.819.533.34665.0834.178.1417.819.533.34665.0834.178.14①表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况（3）内力计算梁端、柱端弯矩计算，以q2、q2，转化成等效均布荷载计算，再与q1、q1，产生的弯矩叠加。转化公式：AB跨：q1，=（1-2α2+α3）q，α=a/l=1.95/6.6=0.295BC跨：均布荷载无需转化恒载：1-2α2+α3=1-2×0.2952+0.2953=0.85275 西安工业大学毕业设计（论文）4层：q2=0.852×24.492=20.867KN/m，q2，=48.984KN/m.固端弯矩：MAB=-MBA=-1/12(20.867+4.266)×6.62=-91.23kN·mMBC=-MCB=-1/12(48.984+2.625)×2.42=-24.77kN·m2-3层：q2=0.852×14.898=12.693KN/m，q2，=29.796KN/m.固端弯矩：MAB=-MBA=-1/12(12.693+18.176)×6.62=-112.05kN·mMBC=-MCB=-1/12(29.796+2.625)×2.42=-15.56kN·m1层：q2=0.852×14.898=12.693KN/m，q2，=29.796KN/m.固端弯矩：MAB=-MBA=-1/12(12.693+18.176)×6.62=-112.05kN·mMBC=-MCB=-1/12(29.796+2.625)×2.42=-15.56kN·m同理，活载如下：4层：q2=0.852×1.95=1.661KN/m，q2，=3.9KN/m固端弯矩：MAB=-MBA=-1/12×1.661×6.62=-6.03kN·mMBC=-MCB=-1/12×3.9×2.42=-1.87kN·m2-3层：q2=0.852×7.8=6.646KN/m，q2，=19.5KN/m固端弯矩：MAB=-MBA=-1/12×6.646×6.62=-24.13kN·mMBC=-MCB=-1/12×19.5×2.42=-9.36kN·m1层：q2=0.852×7.8=6.646KN/m，q2，=19.5KN/m固端弯矩：MAB=-MBA=-1/12×6.646×6.62=-24.13kN·mMBC=-MCB=-1/12×19.5×2.42=-9.36kN·m对于弯矩二次分配法：需知道杆件的转动刚度S，分配系数u以及传递系数C。对于此框架体系，远端固定：转动刚度SAB=4i，（）；分配系数u；传递系数C=1/2.分配系数由下表所示得出：表7.3转动刚度S计算表层数边框架中框架顶层其它层75 西安工业大学毕业设计（论文）①、顶层边框架：②、顶层中框架：③、其它层边框架：2-3层：1层：④、其它层中框架：2-3层：1层：75 西安工业大学毕业设计（论文）表7.4横载作用下横向框架弯矩的二次分配（KNm）上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.6290.3710.2850.4830.23242.60-91.2391.2328.47-24.7730.5918.04-10.83-18.35-8.8117.06-5.429.02-10.35-7.32-4.320.380.640.3140.33-82.9389.80-28.60-33.270.3860.3860.2280.1920.3250.3250.15823.69-112.05112.0532.79-15.5634.1134.1120.15-12.23-20.70-20.70-10.0715.3017.06-6.1210.08-9.18-10.35-10.13-10.13-5.981.813.073.071.5039.2841.04-104.00111.71-26.81-27.98-24.130.3860.3860.2280.1920.3250.3250.15823.69-112.05112.0532.79-15.5634.1134.1120.15-12.23-20.70-20.70-10.0717.0618.78-6.1210.08-10.35-11.21-11.47-11.47-6.782.203.733.731.8239.7041.42-104.80112.10-27.32-28.18-23.810.4250.3250.2500.2080.3520.2700.17023.69-112.05112.0532.79-15.5637.5528.7222.09-13.25-22.42-17.20-10.8317.06-6.6311.05-10.35-4.43-3.39-2.61-0.15-0.25-0.19-0.1150.1825.33-99.20109.70-33.20-17.39-26.5012.67-8.7075 西安工业大学毕业设计（论文）表7.5活载作用下横向框架弯矩的二次分配（KN·m）上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.6290.3710.2850.4830.2321.04-6.036.031.63-1.873.141.85-0.72-1.22-0.593.85-0.360.96-1.08-2.20-1.290.030.060.034.79-5.836.30-2.24-2.430.3860.3860.2280.1920.3250.3250.1584.17-24.1324.138.14-9.367.707.704.56-1.28-2.15-2.15-1.051.573.85-0.642.28-0.61-1.08-1.85-1.85-1.080.110.190.190.107.429.70-21.2925.02-2.57-3.04-10.310.3860.3860.2280.1920.3250.3250.1584.17-24.1324.138.14-9.367.707.704.56-1.28-2.15-2.15-1.053.854.24-0.642.28-1.08-1.17-2.88-2.88-1.70-0.01-0.01-0.01-0.018.679.06-21.9125.12-3.24-3.33-10.420.4250.3250.2500.2080.3520.2700.1704.17-24.1324.138.14-9.368.486.494.99-1.38-2.33-1.79-1.133.85-0.692.50-1.08-1.34-1.03-0.79-0.30-0.50-0.38-0.2410.995.46-20.6224.95-3.91-2.17-10.732.73-1.0975 西安工业大学毕业设计（论文）表7.6雪荷载作用下横向框架弯矩的二次分配（KN·m）上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.6290.3710.2850.4830.2320.52-3.023.020.81-0.941.570.93-0.36-0.61-0.303.85-0.180.47-1.08-2.31-1.360.170.303.11-3.633.30-1.39-1.100.3860.3860.2280.1920.3250.3250.1584.17-24.1324.138.14-9.367.707.704.56-1.28-2.15-2.15-1.050.793.85-0.642.28-0.31-1.08-1.54-1.54-0.92-0.17-0.29-0.29-0.146.9510.01-21.1424.96-2.75-3.52-10.55以下同活荷载情况。表7.7恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算表（KN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VCN顶N底N顶N底471.0661.93-1.04070.0272.1061.93313.46352.07361.75400.36394.6438.91-1.17093.4795.8138.91635.04673.65797.38835.99294.6438.91-1.11093.5395.7538.91956.68995.291232.951271.56194.6438.91-1.59093.0596.2338.911184.791235.281668.691719.18表7.8活荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算表（KN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVCN顶=N底N顶=N底44.54（2.27）4.68（2.34）-0.07（0.05）04.47（2.32）4.61(2.22)4.68(2.34)12.81(6.49)22.31(11.07)318.1523.4-0.57（-0.58）017.58（17.57）18.72（18.73）23.463.74(57.41)129.51(118.28)218.1523.4-0.49017.6618.6423.4114.75(108.42)236.63(225.40)118.1523.4-0.66017.4918.8123.4165.04(159.26)344.47(332.69)①表中括号内数值为屋面雪荷载（0.25KN/m2）,楼面活载（2.0KN／m2）对应的内力，V以向上为正。75 西安工业大学毕业设计（论文）图7.4竖向荷载作用下框架弯矩图（KN·m）3.7.2横向框架内力组合a.结构抗震等级结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素，查2010抗震规范得到，该框架结构，高度<24m，抗震设防烈度为8度，故该框架为二级抗震等级。b.框架的内力组合梁内力控制截面一般取两端支座截面及跨中截面。支座截面内力有支座正、负弯矩及剪力，跨中截面一般为跨中正截面。作用效应组合:结构或结构构件在使用期间，可能遇到同时承受永久荷载和两种以上可变荷载的情况。但这些荷载同时都达到它们在设计基准期内的最大值的概率较小，且对某些控制截面来说，并非全部可变荷载同时作用时其内力最大，因此应进行荷载效应的最不利组合。(1)75 西安工业大学毕业设计（论文）永久荷载的分项系数按规定来取：当其效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合取1.2，对由永久荷载效应控制的组合取1.35；当其效应对结构有利时，一般情况下取1.0，对结构的倾覆、滑移或漂移验算取0.9。(2)可变荷载的分项系数，一般情况下取1.4。地震荷载组合值系数为1.3；承载力抗震调整系数：从理论上讲，抗震设计中采用的材料强度设计值应高于非抗震设计时的材料强度设计值。但为了应用方便，在抗震设计中仍采用非抗震设计时的材料强度设计值，而是通过引入承载力抗震调整系数来提高其承载力，如表6.8所示：表7.9承载力抗震调整系数rRE受弯梁偏压柱受剪受拉轴压比<0.15轴压比>0.150.750.750.800.85c.梁内力组合由于没有考虑风荷载，故该框架内力组合共考虑了3种内力组合，，，，其中竖向荷载作用下的梁端弯矩为经过调幅后的弯矩(调幅系数为0.8)。现以第一层AB跨为例说明计算方法。计算理论：根据梁端弯矩的组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。(1).均布荷载和梯形荷载作用下，如下图7.5：a.均布和梯图6图图7.5均布和梯形荷载下的计算简图最大弯矩计算简图7.5VA=-（MA+MB）/l+q1l/2+（1-a）lq2/2；若VA-（2q1+q2）al/2≤0，说明x≤al，其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离，则x可由下式求解：VA-q1x-=0将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值：Mmax=MA+VAx--若VA-（2q1+q2）al/2>0，说明x>al，则x=可得跨间最大正弯矩值：Mmax=MA+VAx-（q1+q2）x2/2+alq2（x-al/3）/275 西安工业大学毕业设计（论文）若VA≤0，则Mmax=MA(2).同理，不同均布荷载作用下，如下图7.6：图7.6不同均布荷载下的计算简图VA=-（MA+MB）/l+q1l/2+q2l/2x可由下式解得：VA=q1x+xq2可得跨间最大正弯矩值：Mmax=MA+VAx-q1x2/2-x2q2/2第1层AB跨梁：梁上荷载设计值：q1=1.2×18.176=21.81KN/mq2=1.2×（14.898+0.5×7.8）=22.56kN/m左震：VA=-(236.66+346.26）/0.75/6.6+1/2×21.81×6.6+(1-1.95/6.6)/2×6.6×22.56=6.7kN·m>0此时：则由得：可得：说明最大跨间正弯矩发生在左支座附近处。右震：MA=（394.36+170.33）/0.75/6.6+1/2×21.81×6.6+（1-1.95/6.6）/2×6.6×22.56=238.54kN·m说明，则则说明最大跨间正弯矩发生在右支座附近处，有75 西安工业大学毕业设计（论文）(3)剪力计算：AB净跨=5.64m左震：Vbl=-5.30/0.85=-6.23KNVbr=206.28/0.85=242.68KNMBl边=236.66/0.75-6.23×(0.6-0.12)=312.56KNMBr边=--346.26/0.75+242.68×0.6/2=-388.88KN右震：Vbl=202.37/0.85=238.08KNVbr=-9.21/0.85=10.84KNMBl边=-394.36/0.75+238.08×(0.6-0.12)=-411.53KNMBr边=170.33/0.75+10.84×0.6/2=230.36KN左震MBl边+MBr边=312.56+388.88=701.44KN右震MBl边+MBr边=411.53+230.36=641.89KN左震>右震VGb=0.5×[21.81×5.64+22.56×(5.64+5.64-1.95×2)/]2=103.13KN则：VA=1.2×641.89/5.64+103.13=239.70KNrREVA=0.85×239.70=203.75KNVB左=1.2×701.44/5.64+103.13=252.37KNrREVB左=0.85×252.37=214.51KN其他各层计算过程略，结果见框架梁内力组合表。d.框架柱的内力组合：取每层柱顶和柱底两个控制截面进行组合，组合结果及柱端弯矩调整见表：第4层，按《抗震规范》，无需调整。对混凝土轴压比小于0.15的柱，也无需调整。经验算，3层轴压比大于0.15，所以需要调整。抗震设计时，设计表达式S=R/rRE，rRE为承载力调整系数。对混凝土结构轴压比小于0.15的柱，rRE取0.75，轴压比大于0.15的柱，取0.80.经验算，4层层轴压比小于0.15，其它层大于0.15，其相应的rRE取0.75、0.80.柱内力组合见表27、28。柱端弯矩设计值的调整：ΣMc=ηcΣMb注：ΣMc为节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配。ΣMb为节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和。ηc柱端弯矩增大系数，二级取1.5。ηvc柱端剪力增大系数，二级取1.3。75 西安工业大学毕业设计（论文）表7.10框架梁内力组合表层次截面位置内力SGKSQKSEK1.35SGK+SQK1.2SGK+1.4SQKV=[]一层AM-79.36-16.50236.66-394.36-123.64-118.33214.51V93.0517.49-5.30202.37143.11136.15B左M-87.76-19.96-346.26170.33-138.44-133.26V96.2318.81206.289.21148.72141.81B右M-21.20-8.58187.53-233.41-37.20-37.45256.91V38.9123.40-147.17250.4175.9379.45跨间MAB84.0418.10237.34267.20131.55126.19MBC11.677.02191.36191.3622.7723.83二层AM-83.84-17.53150.12-316.81-130.71-125.15189.35V93.5317.6627.54181.27143.93136.96B左M-89.68-20.10-303.95124.43-141.17-135.76V95.7518.64166.1830.31147.90141.00B右M-19.05-8.34153.64-195.43-34.06-34.54220.41V38.9123.40-113.22216.4775.9379.45跨间MAB84.0418.10165.34141.62131.55126.19MBC11.677.02157.12157.1222.7723.8375 西安工业大学毕业设计（论文）三层AM-83.20-17.03（-16.91）91.68-256.77-129.35-123.68161.59V93.4717.58（17.57）49.02159.59143.76136.78B左M-89.37-20.02（-19.97）-237.1758.29-140.67-135.27V95.8118.72（18.73）162.5651.99148.07141.19B右M-19.30-8.25（-8.44）99.22-141.55-34.50-34.98169.60V38.9123.40-62.39165.3375.9379.45跨间MAB84.0418.10135.08105.60131.55126.19MBC11.677.02102.74102.7422.7723.83四层AM-66.34-4.66（-2.90）25.60-147.62-94.22-86.1394.84V70.024.47（2.32）46.9898.2399.0090.28B左M-71.84-5.04（-2.64）-128.46-3.66-102.02-93.26V72.104.61（2.22）100.3049.05101.9592.97B右M-26.62-1.94（-0.88）26.67-75.38-37.88-34.66115.34V61.934.68（2.34）16.17112.5588.2980.87跨间MAB68.434.5288.1162.6396.9088.44MBC18.581.4263.2463.2426.5024.28①MAB和MBC分别为AB跨BC跨的跨间最大正弯矩；M以下部受拉为正，V以向上为正。75 西安工业大学毕业设计（论文）层次截面内力SGKSQKSEK[1.2(SGK+0.5SQK)+1.3SEK]1.35SGK+SQK1.2SGK+1.4SQK|MMAX|NNminMNmaxM4柱顶M40.334.79(3.11)88.83-51.71121.5159.2455.10121.51-51.7159.24N313.4612.81(6.49)23.19256.58301.80435.98394.09301.80256.58435.98柱底M-39.28-7.42(6.95)±38.07-1.36-75.60-60.45-57.52-75.60-1.36-60.45N352.0712.81(6.49)23.19291.33336.55488.10440.42336.55291.33488.103柱顶M41.049.70(10.01）140.62-111.65180.8465.1062.83180.84-111.6565.10N635.0463.74(57.41）73.22505.93658.23921.04851.28658.23505.93921.04柱底M-39.70-8.67±93.7455.22-139.76-62.27-59.78-139.7655.22-62.27N673.6563.74（57.41）73.22543.00695.30973.17897.62695.30543.00973.172柱顶M41.429.06145.70-107.42195.6464.9862.39195.64-107.4264.98N956.68114.75（108.42）142.79717.871014.871406.271308.671014.87717.871406.27柱底M-50.18-10.99164.30117.42-224.32-78.73-75.60-224.32117.42-78.73N995.29114.75（108.42）142.79754.941051.941458.391355.001051.94754.941458.391柱顶M25.335.46159.30-138.73192.6139.6638.04192.61-138.7339.66N1184.79165.04（159.26）231.96972.601455.081764.511652.801455.08972.601764.51柱底M-12.67-2.73±354.57355.28-382.23-19.83-19.03-382.23355.28-19.83N1235.28165.04（159.26）231.961021.081503.551832.671713.391503.551021.081832.67表7.11横向框架A柱弯矩和轴力组合表75 西安工业大学毕业设计（论文）表7.12横向框架B柱弯矩和轴力组合表层次截面内力SGKSQKSEK[1.2(SGK+0.5SQK)+1.3SEK]1.35SGK+SQK1.2SGK+1.4SQK|Mmax|NNminMNmaxM4柱顶M-28.06-2.24（-1.39）116.55-139.5287.76-40.12-36.81-139.52-139.52-40.12N361.7522.31（11.07）20.42310.65350.47510.67465.33310.65310.65510.67柱底M26.812.57（2.75）77.70101.12-50.3938.9436.02101.12101.1238.94N400.3622.31（11.07）20.42345.40385.22562.80511.67345.40345.40562.803柱顶M-27.98-3.04(-3.52)197.30-233.74176.64-41.29-38.50-233.74-233.74-41.29N797.38129.51(118.28)73.28746.05898.471205.971138.17746.05746.051205.97柱底M27.323.24161.43195.67-140.1040.1237.32195.67195.6740.12N835.99129.51(118.28)73.28783.11935.541258.101184.50783.11783.111258.102柱顶M-28.18-3.33237.26-275.40218.10-41.37-38.48-275.40-275.40-41.37N1232.95236.63(225.40)152.891132.821450.831901.111810.821132.821132.821901.11柱底M33.023.91237.26280.33-213.1748.4945.10280.33280.3348.49N1271.56236.63(225.40)152.891169.881487.901953.241857.151169.881169.881953.241柱顶M-17.39-2.17243.53-271.01235.54-25.65-23.91-271.01-271.01-25.65N1668.69344.47(332.69)243.621508.272015.002597.202484.691508.271508.272597.20柱底M8.701.09380.91405.02-387.2712.8411.97405.02405.0212.84N1719.18344.47(332.69)243.621556.742063.472665.362545.271556.741556.742665.36①表中弯矩为相应于本层柱净高上下两端的弯矩设计值。75 西安工业大学毕业设计（论文）表7.13横向框架A柱柱端组合弯矩设计值的调整层次4321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE（∑Mc=ηcMb）121.5175.60205.42205.42253.45253.45357.76573.35γREN301.80336.55658.23695.301014.871051.941455.081503.55表7.14横向框架A柱剪力组合表层次SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.35SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkγRE=[ηvc(Mbc+Mtc)/Hn]→←4-20.41-3.13(-2.58)±32.5413.82-58.09-30.68-28.87156.413-20.7-4.71(-4.79)±60.0942.84-89.96-32.74-31.55162.512-23.49-5.14±79.4961.26-114.42-36.85-35.38216.471-7.45-1.61±100.76102.92-119.76-11.67-11.19198.22①表中V以绕柱端顺时针为正，γRE=[ηvc(Mbc+Mtc)/Hn]为相应于本层柱净高上下两端的剪力设计值。表7.15横向框架B柱柱端组合弯矩设计值的调整层次4321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γR（∑Mc=ηcMb）139.52101.12269.11269.11366.07366.07484.26607.53γREN310.65345.40746.05783.111132.821169.881508.271556.74①表中弯矩为相应于本层柱净高上下两端的弯矩设计值。75 西安工业大学毕业设计（论文）表7.16横向框架B柱剪力组合表层次SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.35SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkV=γRE[ηvc(Mbc+Mtc)/Hn]→←4-14.07-1.23(-1.06)±49.8140.15-69.93-20.22-18.61183.223-14.18-1.61(-1.73)±91.9886.29-116.98-20.87-19.44224.962-15.69-1.86±121.67117.49-151.40-23.04-21.43301.161-5.12-0.64±122.44129.75-140.85-7.55-7.04231.79①表中V以绕柱端顺时针为正，γRE=[ηvc(Mbc+Mtc)/Hn]为相应于本层柱净高上下两端的剪力设计值。3.8框架梁柱截面设计3.8.1框架梁设计现浇框架横梁正截面和斜截面的配筋计算，按受弯构件进行，抗震设计不宜设弯起钢筋，梁的下部纵筋一般不在跨中截断。为了减小框架梁端塑性区范围内截面的相对受压区高度，塑性铰区截面底部必须配置受压钢筋，受压钢筋的面积除按计算确定外，与顶面受拉钢筋面积的比值还应满足以下要求：　式中和分别是梁端塑性铰区顶面受拉钢筋面积和底面受压钢筋面积。这里仅以第一层AB跨为例，说明计算方法和过程。a.梁的正截面受弯承载力计算(1)AB跨:从表6.10,6.11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换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。支座弯矩：MA=394.36/0.75-202.37/0.85×0.6/2=454.39KN·m,.MA=0.75×454.39=340.79KN·mMB=346.26/0.75-206.28/0.85×0.6/2=388.88KN·m.MF=0.75×388.88=291.66KN.m跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩。由梁的内力组合表可知：V=1.3×89.17-（93.05+0.5×17.49）=14.13KN则支座边缘处的正弯矩Mmax=267.20/0.75-14.13×0.6/2=352.03KN.mMmax=0.75×352.03=264.02KN.m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，bf′=l/3=6600/3=2200mm。当按梁间距考虑时，75 西安工业大学毕业设计（论文）bf′=b+Sn=250+3300=3550mm。按翼缘厚度考虑时h0=h-as=650-35=615mmhf′/h0=100/615=0.163>0.1,此种情况不起控制作用，又按最小值取，故取bf′=2200mm。梁内纵向钢筋选用HRB400级钢(fy=360N/mm，fy′=360N/mm),=0.518，下部跨间截面按单筋T形截面计算。因为：1.0×14.3×2200×100×（615-100/2）=1777.49KN.m>264.02KN.m属第一类T形截面：=264.02×106/（1.0×14.3×2200×6152）=0.022=0.0220.022×1.0×14.3×2200×615/360=1182mm2实配钢筋420（AS=1256mm2）,=1256/（250×615）=0.82％>0.25％,满足要求。将下部跨间截面的420钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（AS′=1256mm2），再计算相应的受拉钢筋AS，即(2)支座A：=[340.79×106-360×1256×(615-35)]/（1.0×14.3×250×6152）=0.058<2as′/h0=70/615=0.114说明AS′富裕，且达不到屈服。可近似取：AS=M/fy(h0-as′)=340.79×106/360×(615-35)=1632mm2.实配钢筋：225+222（AS’=1742mm2）(3)支座B：AS=M/fy(h0-as′)=291.66×106/360×(615-35)=1397mm2实配钢筋：225+222（AS’=1742mm2），=1742/（250×615）=1.13％>0.3％,AS’/AS=0.72>0.3,满足要求。(4)BC跨间弯矩：支座弯矩：Mc=MB=233.41/0.75-250.41/0.85×0.6/2=222.83KN·m=0.75×222.83=167.12KN·mV=1.3×215.87-（21.20+0.5×8.58）=255.14KN·mMmax=191.36/0.75-255.14×0.6/2=178.60KN·m=0.75×178.60=133.95KN·mbf′=l/3ln=2400/3=800mm1.0×14.3×800×100×（365-100/2）=360.36KN.m>133.95KN.m属第一类T形截面：=133.95×106/（1.0×14.3×800×3652）=0.088=0.0920.092×1.0×14.3×800×365/360=1067mm2实配钢筋420（AS=1256mm2）。将下部跨间截面的420钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（AS′=1256mm2），再计算相应的受拉钢筋AS，即支座B：75 西安工业大学毕业设计（论文）=[167.12×106-360×1256×(365-35)]/（1.0×14.3×250×3652）=0.038<2as′/h0=70/365=0.192说明AS′富裕，且达不到屈服。可近似取：AS=M/fy(h0-as’)=133.95×106/360×(365-35)=1128mm2实配钢筋：225+222（AS’=1742mm2）=1742/（250×365）=1.91％>0.25％,AS’/AS=0.72>0.3,满足要求。b.梁斜截面受弯承载力计算(1)验算截面尺寸：1)AB跨：=214.51KN0.2βcfcbh0=0.2×1.0×14.3×250×615=439.73KN>V=214.51KN可知，截面符合条件.梁端加密区箍筋取双肢Ф8@100，箍筋用HRB335级钢筋（fyv=300N/mm2）,则0.42ftbh0+fyvAsvh0/s=0.42×1.43×250×615+300×50.3×4×615/100=92.34+371.21=463.55KN>V=214.51KN抗剪满足要求。Psv=nAsv/bs=2×50.3/（250×100）=0.40%>Pmin=0.28ft/fyv=0.13%.满足要求。加密区长度区1.5×0.65m=0.975m，取加密区长为1m，非加密区箍筋取双肢Ф8@150，箍筋设置满足要求。2)BC跨：设梁端加密区箍筋取四肢Ф10@100，箍筋用HRB335级钢筋（fyv=300N/mm2）,则：0.42ftbh0+fyvAsvh0/s=0.42×1.43×250×365+300×4×78.5×365/100=54.80+343.83=398.63KN>V=256.91KN抗剪满足要求。由于非加密区长度较小，故全跨可按加密区配。结果见表8.2.75 西安工业大学毕业设计（论文）表8.1框架梁配筋计算表层次截面M/（kN.m）/mm2/mm2实配钢筋S/mm2/AS/％4支座A121.62<06035823187630.790.50Bl101.91<06034883187630.790.50AB跨间97.340.0084303166030.39支座Br45.59<06033843187630.790.84BC跨间54.020.0364183166030.663支座A214.520.042763102732211400.670.74Bl194.140.02676393032211400.670.74AB跨间143.450.0126453187630.50支座Br97.790.01576360532211400.671.25BC跨间71.920.0485573187630.842支座A268.830.054942128832514730.640.96Bl259.960.048942124532514730.640.96AB跨间168.020.0147523209420.61支座Br138.130.05794292632514730.641.61BC跨间109.990.0758703209421.031支座A340.790.0612561632225+22217420.721.13Bl291.660.02212561397225+22217420.721.13AB跨间264.020.022118242012560.82支座Br167.120.03912561067225+22217420.721.91BC跨间133.950.092112842012561.38表8.2框架梁斜截面承载力计算表层次截面rREVKN0.2/KNASV/S=(rREV-0.42ftbh0)/(fyvh0)梁端加密区非加密区实配钢筋（ASV/s）实配钢筋（PSV%）4ABl94.84439.730.01双肢Ф8@100（1.01）双肢Ф8@150（0.27）Br115.34260.980.55双肢Ф8@100（1.01）双肢Ф8@100（0.40）3ABl161.59439.730.38双肢Ф8@100（1.01）双肢Ф8@150（0.27）Br169.60260.981.05双肢Ф10@100（1.57）双肢Ф10@100（0.63）2ABl189.35439.730.53双肢Ф8@100（1.01）双肢Ф8@150（0.27）Br220.41260.981.51三肢Ф10@100（2.36）三肢Ф10@100（0.94）1ABl214.51439.730.66双肢Ф8@100（1.01）双肢Ф8@150（0.27）Br256.91260.981.85四肢Ф10@100（3.14）四肢Ф10@100（1.26）75 西安工业大学毕业设计（论文）3.8.2框架柱截面设计a.柱截面尺寸验算根据《抗震规范》，对于二级抗震等级，剪跨比大于2，轴压比小于0.75。表8.3给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果。表8.3柱的剪跨比和轴压比验算表柱号层次b(mm)ho(mm)fc(N/mm2)Mc(kN*m)Vc(kN)N(kN)Mc/(Vcho)N/fcbhA柱460056014.3162.0168.34402.404.23>20.078<0.75360056014.3226.05105.84822.793.81>20.160<0.75260056014.3280.40134.611314.933.72>20.255<0.75160056014.3477.79140.891879.446.06>20.365<0.75B柱460056014.3186.0382.27414.214.04>20.080<0.75360056014.3292.18137.62932.563.79>20.181<0.75260056014.3350.41178.121462.353.51>20.284<0.75160056014.3506.28165.711945.935.46>20.378<0.75①表中的McVc和N均不考虑承载力抗震调整系数，由此可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。b.柱正截面承载力计算以第二层B柱为例说明。根据内力组合表，将支座中心处的弯矩换算至支座边缘，并与柱端组合弯矩值比较后，选出最不利内力，进行配筋计算。Bz柱2层柱底；N=1169.88KNM=280.33KN轴向力对截面重心的偏心矩e0=M/N=280.33×103/1169.88=239.60mm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600/30=20mm，故取ea=20mm。柱的计算长度，根据《抗震设计规范》，对于现浇楼盖的底层柱，取因为l0/h=5.95/0.6=9.92>5,故应考虑偏心距增大系数η。，75 西安工业大学毕业设计（论文）属于大偏心受压。，对称配筋：，故，为大偏压情况，再按NMAX及相应的M一组计算。N=1953.24KN,M=48.49。此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载作用，故不必进行调整。取l0=1.25×3.9=4.88mm，又l0/h=4.88/0.6=8.13>5,故应考虑偏心距增大系数η。，，故为小偏心受压，按上式计算时，应满足及，因为75 西安工业大学毕业设计（论文）,且故按构造配筋，且应满足=0.8％,单侧配筋率。故=0.2％×600×600=720mm2选420(AS=AS=1256mm2),总配筋率=3×1256/(600×600)=1.047％>0.8％验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力l0/b=4.88/0.60=8.13，φ=1.0Nu=0.9φ（fcA+fy,AS,）=0.9×1.0×（14.3×600×600+360×1256×2）=5854.032kN＞1953.24kN其他各层柱配筋见表。以第1层A柱为例，其他各层柱斜截面配筋见表。查表得：框架柱的剪力设计值：V=198.22/0.85=233.20KN，N=1503.55KN，=6.06>3(取=3)，轴压比n=0.365。考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值N=1503.55KN<0.3fcbh=0.3×14.3×6002/103=1544.4KN故取N=1503.55KN1.05ftbh0/(λ+1)+0.056N=1.05×1.43×600×560/(3+1)+0.056×1503.55×103=210.33KN>0.85×233.20=198.22KN故该层柱应按构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用4Ф10@100.由轴压比n=0.365查规范得=0.087,则最小体积配箍率。取HRB335级钢筋Ф10，=78.5mm2,则s190.07mm。根据构造要求加密区箍筋为4Ф10@100，加密区长度及位置按规范确定，非加密区还应满足s10d=200mm,故箍筋取4Ф10@150。各层柱的箍筋计算结果见下表8.4。75 西安工业大学毕业设计（论文）表8.4各层柱的箍筋计算配筋表柱号层次NKN0.2KNVKN0.3fcAKNAsvmm/%实配箍筋（ρv%）加密区非加密区A柱4301.80960.96>V156.411544.4构造配箍0.4134Ф8@100(0.73)4Ф8@150(0.49)3658.23960.96>V162.511544.4构造配箍0.4134Ф8@100(0.73)4Ф8@150(0.49)21051.94960.96>V216.471544.4构造配箍0.4134Ф10@100(1.14)4Ф10@150(0.76)11503.55960.96>V198.221544.4构造配箍0.4134Ф10@100(1.14)4Ф10@150(0.76)B柱4310.65960.96>V183.221544.4构造配箍0.4134Ф8@100(0.73)4Ф8@150(0.49)3746.05960.96>V224.961544.4构造配箍0.4134Ф8@100(0.73)4Ф8@150(0.49)21169.88960.96>V301.161544.4构造配箍0.6524Ф10@100(1.14)4Ф10@150(0.76)11556.74960.96>V231.791544.4构造配箍0.4134Ф10@100(1.14)4Ф10@150(0.76)75 西安工业大学毕业设计（论文）表8.5A柱正截面计算配筋表柱A柱层次1234截面尺寸600×600600×600600×600600×600组合一二一二一二一二M（KN·m）382.2319.83224.3278.73180.8462.27121.5160.45N（KN）1503.551832.671051.941458.39658.23973.17301.80488.10V（KN）198.22216.47162.51156.41e0（mm）254.2210.82213.2453.98274.7463.99402.62123.85ea（mm）20.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0020.00l0（m）7.395.17.634.887.854.887.854.88ei（mm）274.2230.82233.2473.98294.7483.99422.62143.85l0/h12.328.512.718.1313.088.1313.088.13ξ11.01.01.01.01.01.01.01.0ξ21.01.01.01.01.01.01.01.0η1.221.941.281.361.231.311.161.18e（mm）594.55319.79558.55360.61622.53369.19750.24429.74ξ0.3130.2190.1370.0630.102计算As=As＇（mm2）980720336720355720333271实配单侧选420（1256）选420（1256）选420（1256）选420（1256）ρs1.05%>0.8%1.05%>0.8%1.05%>0.8%1.05%>0.8%偏心判断大小大小大小大大75 西安工业大学毕业设计（论文）表8.6B柱正截面计算配筋表柱B柱层次1234截面尺寸600×600600×600600×600600×600组合一二一二一二一二M（KN·m）405.0212.84280.3348.49233.7440.12139.5238.94N（KN）1556.742665.361169.881953.24746.051258.10310.65562.80V（KN）231.79301.16224.96183.22e0（mm）260.174.82239.6224.83313.3031.89449.1269.19ea（mm）20.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0020.00l0（m）6.365.15.954.886.084.886.084.88ei（mm）280.1724.82259.6244.83333.3051.89469.1289.19l0/h10.68.59.928.1310.138.1310.138.13ξ11.00.9661.01.01.01.01.01.0ξ21.01.01.01.01.01.01.01.0η1.162.161.151.591.121.511.091.30e（mm）585313.61558.56331.28633.30338.35771.34375.95ξ0.3240.2430.1550.065计算As=As＇（mm2）962720422720469720376720实配单侧选420（1256）选420（1256）选420（1256）选420（1256）ρs1.05%>0.8%1.05%>0.8%1.05%>0.8%1.05%>0.8%偏心判断大小大小大小大小3.8.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算以一层中节点为例。由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，因为节点两侧梁不等高，故计算时取两侧梁的平均高度，即：hb=(650+400)/2=525mm,hb0=(615+365)/2=490mm本框架为二级抗震等级，应按计算节点的剪力设计值，其中为柱的计算高度，取节点上下反弯点间的距离，既：Hc=3.9×0.50+5.1×（1-0.61）=3.939m剪力设计值：75 西安工业大学毕业设计（论文）因为：bb=250mm2.21m取l0=2.21m中跨：l0=2.4-0.24=2.16m计算跨度差：（2.22-2.21）/2.21=0.5%<10%，说明可按等跨连续板计算内力（为简化计算，统一取l0=2.21m）。表9.1连续板各截面弯矩计算截面边跨跨内离端第二支座离端第二跨跨内中间跨跨内中间支座弯矩计算系数1/14-1/111/16-1/14/（KN·m/m）2.82-3.592.47-2.82b.双向板：区格板A、B、D、E、F、G区格（1）.计算跨度A板：l0x=3.9-0.125-0.13+0.25=3.895m，l0y=6.6-0.46+0.35=6.49mB板：l0x=4.2m,l0y=6.49mD板：l0x=3.6m,l0y=6.49mE板：l0x=3.9-0.125-0.13+0.25=3.895m，l0y=4.2-0.23-0.25/2+0.25=4.095mF板：l0x=1.1×（2.4-0.125-0.23）=2.249ml0y=3.9-0.13-0.125+0.25=3.895m75 西安工业大学毕业设计（论文）G板：l0x=2.4+0.24-0.35=2.29m,l0y=3.9m（2）弯矩计算满布荷载时，A板，B板，D板,E板，F板，G板。1）A、B、D、E、F、G板支撑方式均为四边固定。查表得：A板：B板：D板：E板：F板：G板：2）间隔布置时，A、B、D、E、F、G板，支撑方式四边固定。查表得A板：B板：D板：E板：F板：G板：3）弯矩计算（泊松比）A板：75 西安工业大学毕业设计（论文）B板：D板：E板：F板：75 西安工业大学毕业设计（论文）G板：3.9.6配筋计算各区格跨内及支座弯矩已求得，取截面有效高度h0x=80mm，h0y=70mm钢筋为HPB300（fy=270N/mm2），对双向板近似按As=m/0.95fyh0计算钢筋截面面积，对单向板按公式。计算结果见下表。表9.2现浇板各区格截面配筋计算表截面m/(KN•m)h0/mmAs/mm2选配钢筋实配面积A区格l0x方向3.8080185Ф8@200393l0y方向2.1770121Ф8@200252B区格l0x方向4.2580207Ф8@200252l0y方向2.6370146Ф8@200252C区格边跨中2.8280131Ф8@200252内跨中2.4780114Ф8@200252D区格l0x方向3.3180161Ф8@200252l0y方向1.757097Ф8@200252E区格l0x方向2.5680125Ф8@200252l0y方向2.4170134Ф8@20025275 西安工业大学毕业设计（论文）F区格l0x方向1.468071Ф8@200252l0y方向0.807045Ф8@200252G区格l0x方向1.568076Ф8@200252l0y方向0.927051Ф8@200252表9.3现浇板支座截面配筋计算表截面m/(KN•m)h0/mmAs/mm2选配钢筋实配面积支座A-A6.4180312Ф8@150352A-B6.9280337Ф8@150352A-C8.9080434Ф10@160471A-D5.9480289Ф8@150352B-C9.9780486Ф10@150550B-D6.4580314Ф8@150352C-C3.5980169Ф8@200252C-D7.7980380Ф10@200393C-F2.4380118Ф8@200252E-F4.7980233Ф8@200252E-E5.9380289Ф8@150352F-F3.4080166Ф8@200252G-C3.2780159Ф8@200252G-A5.7880282Ф8@1503523.10楼梯的设计该工程有两部楼梯。1、2#楼梯相同，楼梯开间为4.2m。进深为6.6m.层高3.9m，1、2#楼梯踏步数为26阶，踏步尺寸150mm×270mm，梯段长度为L=（26／2-1）×270=3240mm。梯段宽1.88m。梯井宽为200mm，平台板净宽为1880mm。此工程采用板式楼梯，现以2#楼梯为例设计，采用混凝土强度等级C25，梁中受力钢筋为HRB335级，箍筋采用HPB300。75 西安工业大学毕业设计（论文）图10.1楼梯计算简图3.10.1梯段板设计板厚:h59.99×106N,属于第一类的T型截面=59.99×106/（11.9×693×2652）=0.104=0.110AS=1.0×11.9×693×265×0.110/300=801mm2选配4Ф18，实配As=1017mm20.7ftbho=0.7×1.27×200×265=47.12KN<57.71KN应按计算配置箍筋。由得，选用双肢Ф8@150，则，可求得具体配筋见结施图。3.11基础设计3.11.1设计资料建筑场地位于西安Ⅱ类场地上，地形平坦，勘探表明，地质构造简单，持力层为亚粘土，地基土承载力标准值fk=190kpa，场地土为Ⅱ级非自重湿陷性黄土场地，地下水位标高－7.0m，水质对混凝土无侵蚀。基础埋深为1.8m，混凝土采用C30,纵筋采用HRB335,箍筋采用HPB300。3.11.2基础截面确定采用柱下条形基础。a.基础梁高柱下条形基础的肋梁高度一般为柱距的1/4～1/8,h=(1/8～1/4)×6600=825～75 西安工业大学毕业设计（论文）1650取h=1200mm。b.翼板厚度翼板厚度为250mm，采用等厚翼板。c.基础长度选定基础梁宜从左边轴线外伸长度为边跨跨间距的0.25.a1=6.6×0.25=1.65m为了使荷载合力通过基底形心则基础梁必须伸出D轴以外a２=6.6×0.25=1.65m,则基础梁L=15.6+1.65+1.65=18.9m如此处理以后荷载重心与基底形心重合。d.基础的底面宽度查表可知ηb=0.3,ηd=1.6fa=190+0.3×19×(3-3)+1.6×19×(1.8-0.5)=230KPab=∑Ni/(fa-γH)/L=7134.04/1.35/(230-20×1.8)/18.9=1.44m,取b=2.5m3.11.3基础梁内力计算采用倒梁法如图9.1图11.1基础梁计算示意图a.翼缘板计算①计算地基净反力相应于荷载效应标准组合的地基净反力设计值：P1=/L=7134.04/18.9=377.5KN/mM=（382.23+387.27）×2=1539KN·mbPj=P1+6M/（L2）=377.5+6×1539/18.92=403.35KN/m②计算截面Ⅰ距基础边缘的距离bI=(2.5-0.6)/2=0.95m③验算截面剪力设计值VI=bI[(2b-bI)Pjmax+bIPjmin]/2b=0.5×0.95×（403.35/2.5+352/2.5）=143.52KN/m④基础的计算有效高度ho≥VI/0.7ft=143.52/0.7/1.43=143mm基础边缘高度取250mm，基础高度h取1200mm，有效高度75 西安工业大学毕业设计（论文）ho=1200-45=1155mm⑤基础验算截面弯矩值MI=VIbI/2=143.52×0.95/2=68.17KN·m⑥基础每延米的受力钢筋截面面积（采用HRB335）As=MI/0.9fyho=68.17×106/0.9/300/1155=220mm2选配受力钢筋Ф10@100实配As=785mm2沿横向配置，纵向分布钢筋用Ф8@200.b.用弯距分配法计算基础弯距（1）固端弯距计算边跨固端弯距为MAB=PiL12/12=403.35×6.62/12=1464KN·m中跨固端弯距为MBC=PiL12/12=403.35×2.42/12=194KN·mH截面(左)伸出弯距MA′=PiL02/2=403.35×1.652/2=549KN·m（2）刚度计算表11.1刚度值计算截面b×h跨度惯性矩0.8×1.26.60.1150.523×1060.8×1.22.40.1151.44×106分配系数为：µB左=µC右=0.523/(0.523+1.44)=0.266µB右=µC左=1-0.266＝0.734（3）进行弯距分配表11.2弯矩分配表ABCD010.2660.7340.7340.26610-5491464-1464194-1941464-1464549168.91337.82932.18-932.18-337.82-168.91-1083.91-541.96541.961083.9172.08144.16397.80-397.80-144.16-72.08-72.08-36.0436.0472.084.309.5926.45-26.45-9.59-4.30-4.30-2.202.204.300.300.591.61-1.61-0.59-0.30-0.30-0.150.150.300.040.11-0.11-0.04-549549-1552.151552.15-1552.151552.15-549549（4）基础剪力计算75 西安工业大学毕业设计（论文）A截面左边的剪力为：VAl=bPjl0=403.35×1.65=666KN取OE段为隔离体计算C截面的支座剪力RA=[bPj(L0+L1)2/2-MB]/L1=[403.35×(1.65+6.6)2/2-1552.15]/6.6=1844.60KNA截面右边(上标r)的剪力VAr=PiL0-RA=403.35×1.65-1844.60=-1179.07KNRB′=Pi(L0+L1)-RA=403.35×(1.65+6.6)-1844.60=1483.04KN取CD作为隔离体见图9.2AABBCBRBRCMBMBCMR165066002400R图11.2隔离体计算示意图RB″=(PiL22/2+MB-MC)/L2=(403.35×2.42/2+1552.15-1552.15)/2.4=484.02KNRB=RB′+RB″=1483.04+484.02=1967.06KNVBl=RB′=1483.04KNVBr=-RB″=-484.02KN按跨中剪力为零的条件来求跨中最大负弯距OB段：Pix-RA=403.35x-1844.60=0求得x=4.57m所以：M1=Pix2/2-RA×(4.57-1.65)=403.35×4.572/2-1844.60×2.92=-1174.27KN·mBC段对称,最大弯距在中间截面M2=-PiL22/8+MD=-403.35×2.42/8+1552.15=1261.74KN·m由以上条件可做条形基础的弯距和剪力图3-3175 西安工业大学毕业设计（论文）A66001650BCD5491552.151174.271261.741552.151174.275496661967.061483.04484.02484.021483.041967.06666165066002400RRRRCABD图11.3弯矩和剪力图表11.3截面强度计算截面549-1174.271552.151261.74﹥M﹥M﹥M﹥M判断类型I类截面I类截面I类截面I类截面13.3728.8038.2230.971593343245553691配筋选配8Ф288Ф288Ф288Ф28实配钢筋49264926492649261967.0601483.040924.92﹤V﹥V924.92﹤V﹥V2.67—1.43—箍筋n=4,Ф10n=4,Ф10n=4,Ф10n=4,Ф10间距10010010010075 西安工业大学毕业设计（论文）75 结论结论本次毕业设计是一幢工贸公司办公楼，包括建筑设计和结构设计两部分。建筑设计主要是确定建筑方案设计，包含建筑平面、立面、剖面设计以及构造做法。结构设计主要是在建筑初步设计的基础上确定建筑的结构为钢筋混凝土框架结构，然后进行结构布置，并初步估算、确定结构构件的尺寸，进行结构计算，就是根据方案阶段确定的结构形式和体系，依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算。包括荷载计算、内力组合、水平地震作用下框架侧移计算，内力分析及截面设计，以及节点验算，以及板，楼梯和基础的设计与计算。这次毕业设计，培养了我们综合运用所学的基本理论和专业知识，提高了分析和研究解决结构设计等空间问题的能力，培养了我们建立理论联系实际，踏实，勤奋，认真，严格的科学作风，为毕业后尽快适应各项工作打下良好的基础。75 参考文献参考文献[1]西安建筑科技大学等七院校合编.房屋建筑学.北京：中国建筑工业出版社，2006.[2]祝英杰，谷伟等.结构抗震设计.北京：北京大学出版社，2009.[3]贾洪斌，雷光明，王德芳.土木工程制图.第2版.北京：高等教育出版社，2006.[4]沈蒲生，梁兴文等.混凝土结构设计.第3版.北京：高等教育出版社，2007.[5]沈蒲生，梁兴文等.混凝土结构设计原理.第3版.北京：高等教育出版社，2003.[6]中国建筑科学研究院.建筑抗震设计规范GB50011-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.[7]中国建筑标准设计研究院.建筑制图统一标准GB/T50104-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.[8]中国建筑科学研究院.建筑结构荷载规范GB50009-2001.北京：中国建筑工业出版社，2001.[9]中国建筑科学研究院.建筑设计防火规范GB50016-2011.北京：中国建筑工业出版社，2011[10]中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范GB50010-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.[11]中国建筑科学研究院.建筑地基基础设计规范GB50007-2011.北京：中国建筑工业出版社，2011.[12]中国建筑科学研究院.办公建筑设计规范JGJ67—2006.北京：中国建筑工业出版社，2006.[13]Z.S.Makowski.Analysis,designandconstructionofdouble-layergrids,London,1981.[14]RobertMelchers、RichardHough，ModelingComplexEngineeringStructures，USAASCEPress，2007.[15]Masonry-reinforcedofpracticeofdesigncalculation,ISO/TC179/SC2N46,1995.[16]设计手册:①建筑设计资料;②建筑结构静力计算手册;③钢筋混凝土结构计算手册;④建筑结构设计手册;⑤简明建筑结构设计手册.[17]中国建筑标准设计研究院.国家建筑标准设计图集11G101-1.北京：中国计划出版社，2011.[18]包世华.结构力学.第3版.武汉：武汉理工大学出版社，2000.[19]莫海鸿，杨小平.基础工程.第2版.北京：中国建筑工业出版社，2008.75 附录致谢经过本次毕业设计之后，使我更加深入的对所学知识得到了认识和掌握，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。与此同时，也增强了我以理论知识为基础，广泛的搜索相关各种资料、查询有关规范，从而得到解决实际工程问题方法的能力。在本次毕业设计过程中，也培养了我勤奋、踏实、认真和严谨的工作作风，这都为以后的工作打下了坚实的基础。虽然我获得的知识和能力离不开自己的刻苦努力，但是这一切都是在院领导和各位老师的辛勤培养和谆谆教导下取得的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。我衷心的感谢给我指导和帮助的老师和同学们，在此，特别感谢王海荣老师在设计期间给予我的关心和帮助。在以后的工作当中，我会更加的努力，为国家的建设工作贡献自己的力量。75'