某工矿企业的行政办公大楼设计 毕业设计计算书

'题目：某工矿企业的行政办公大楼设计目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31建筑设计说明41.1、工程概况41.2、技术条件42框架结构设计计算42.1结构布置及基本构件的确定42.1.2截面尺寸估算52.1.3、基础的选用62.1.4结构计算简图62.2重力荷载计算72.2.1屋面及楼面的永久荷载标准值72.2.2屋面及楼面可变荷载标准值72.2.3梁柱重力荷载的计算72.2.4墙重力荷载的计算82.3、线刚度计算122.4、竖向荷载作用下框架结构的内力计算122.4.1计算单元122.4.2竖向恒荷载计算132.4.3活荷内力计算162.4.4重力荷载代表值计算222.5、内力组合242.6、截面设计242.6.1、承载力抗力调整系数242.6.2、梁的正截面设计252.6.3、梁的斜截面强度计算302.6.4、框架柱设计312.7双向板的设计362.7.1荷载的计算362.7.2截面设计3844 2.8、基础设计402.8.1基本资料402.8.2确定基础底面尺寸402.8.3确定基础高度412.8.4基础配筋412.9、楼梯设计40参考文献:44摘要本工程为某工矿企业的行政办公大楼建筑及结构设计。主楼标高15.0m。本工程结构设计采用框架结构，结构计算按横向框架承重分析。内力计算考虑以下三种荷载作用，即水平荷载作用下的内力，竖向荷载作用下的内力及重力荷载代表值值作用下的内力。在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，为保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固的设计原则，且满足构造要求。关键词：框架；办公楼，结构设计；AbstractThisworksforarchitecturalandstructuraldesignoftheadministrativeofficebuildingofanindustrialandminingenterprises.Themainbuildingelevation15.0m.Thestructuraldesignoftheprojectusingtheframeworkofthestructure,thestructureanalysiscalculatetheload-bearinghorizontalframework.Internalforcecalculationconsiderthefollowingthreeloads,horizontalloads,internalforces,internalforcesundertheverticalloadsandgravityloadsrepresentingthevalueofthevalueundertheinternalforces.Duringthecross-sectionalseismicdesign,columncalculatedaccordingtothebiasingmemberToensureductileframestrongshearweakbending,weakbeam,thestrongnodeWeakmemberstronganchoringthedesignprinciples,andtomeetthestructuralrequirements.44 Keywords:frame;office,structuredesign;1建筑设计说明1.1、工程概况本工程为四层某工矿企业的行政办公大楼，框架结构，建筑物安全等级别为二级，结构重要性系数为1.0，结构设计基准期50年，填充墙采用加气混凝土砌块砌筑，地基基础设计等级为丙级，施工质量控制等级为B级。1.2、技术条件：1、风向：该地区主导风向为东南风，基本风压为0.50KN/m2,地面粗糙度为B类。基本雪压为0.40KN/m2，屋面活载0.50KN/m2，楼面活载2.50KN/m2。2、气温：属季风副热带湿润气候，全年气温为15.8℃，最高月平均气温31.7℃，最低月平均气温－2.5℃。3、耐火等级：一级。4、场地与环境：本工程位于安徽省某市，拟建综合楼场地平坦，周边环境宽松，地面标高为35.2—35.0m。5、工程地质：根据地质堪察报告及钻孔实测结果，土层情况为一层是人工填土，平均厚度0.5M左右，层底标高在34.50M以上，地基承载力标准值为16KN/m2；第二层是亚粘土，平均厚度0.6M左右，层底标高在33.40M以上，地基承载力标准值为200KN/m2；第三层是粘土，平均厚度6M左右，层底标高在27.0-28.0M，地基承载力标准值为250KN/m2；地下水位在32.85-32.6M之间，对砼无侵蚀作用。6、抗震设防：该地区为六度设防，不考虑抗震设防。44 2框架结构设计计算2.1结构布置及基本构件的确定2.1.1柱网布置主体共四层，层高3.4米；填充墙：内外墙厚240mm，采用粘土多孔砖砌筑。图2.1柱网布置图1:10044 2.1.2截面尺寸估算楼盖及屋盖均采用现浇混凝土结构。（1）现浇混凝土板（多跨连续板），取板厚h＝100mm＞1/40×l=1/40×3600=90mm。现浇凝土双向板的最小厚度≥80mm。所以取h=100mm。框架梁（主梁）工程经验估算（梁高、宽）AB、CD跨l=6000mm取h=1/10×6000=600mm,b=(1/2～1/3)h=240mmBC跨l=2100mm取h=1/11×l=1/11×7200≈650mmb=(1/2～1/3)h=240mm表1.1梁截面尺寸（㎜）及各层混凝土强度等级层次混凝土强度横梁（b×h）纵梁（b×h）AB、CD跨度BC跨度2-4C30240×600240×500240×6501C35240×600240×500240×6502).次梁层次混凝土强度AB、CD跨（b×h）2-4C30240×5001C35240×5002.1.2.3.框架柱尺寸估算混凝土C35fc=16.7N/㎜2ft=1.57N/㎜2C30fc=14.3N/㎜2ft=1.43N/㎜2B≥1/15×3000=200mmhc=(1～2)b=200～400mm各层的重力荷载代表值q=12KN/㎡(轻质框架隔墙)（1）由柱网布置图可知底层边柱、中柱的负荷面积分别为7.2×3m2,7.2×4.35m2。由式μc=Nc/fcbhc≤[μc]式中Nc=1.25CβNN=qAn注：　C:边柱:C=1.1,中柱：C=1.0，角柱：C=1.2β：七度地区　　β=1.05八度地区β=1.1表2.1框架柱轴压比限值结构体系抗震等级一级二级三级框架结构0.70.80.9框架-剪力墙结构、筒体结构0.750.850.9544 部分框支剪力墙结构0.60.7-则：边柱μc=1.25×1.0×1.1×12×1000×7.2×3×4/16.7×Ac≤0.9则Ac≥94850㎜2中柱μc=1.25×1.1×1.1×12×1000×7.2×4.35×4/16.7×Ac≤0.9则Ac≥151286㎜2若柱取为方形，则边柱和中柱截面高度分别为468mm和489mm根据以上计算结果并综合考虑抗风、抗震因素，确定柱截面尺寸:1-4层柱：500×500mm2.1.3、基础的选用选用柱下独立基础,采用C20混凝土,基础埋深1.5m。结构平面布置图如（图1.1），框架结构计算简图如（图1.2）。取柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-4层柱高度即为层高，取3.4m，底层柱高从基础顶面取至一层板底，即h1=3.4+0.2+0.45=4.35m，其中3.4m为底层层高，室内外高差0.45m，从基础顶面到室外地坪为0.2m。2.1.4结构计算简图取横向一榀框架（3轴线处的）图2.1横向框架结构计算简图44 2.2重力荷载计算2.2.1屋面及楼面的永久荷载标准值恒荷1）屋面防水层（二毡三油）0.35kN/㎡20厚1:2.5水泥砂浆找平层20KN/m3×0.02=0.4kN/㎡1:6水泥焦渣最底处30，2%坡14KN/m3×0.03=0.42kN/㎡铺聚苯乙烯泡沫塑料板保温层1000.5×0.1=0.05kN/㎡混凝土板100厚25KN/m3×0.1=2.5kN/㎡合计3.72kN/㎡2）2—4层搂面（预制磨石楼面）25厚预制磨石楼面0.65KN/m3×0.025=0.02kN/㎡撒素水泥面20厚16KN/m3×0.02=0.32kN/㎡30厚1:4干硬性水泥砂浆找平20KN/m3×0.03=0.6kN/㎡钢筋混凝土楼板25KN/m3×0.1=2.5kN/㎡合计3.44kN/㎡2.2.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布荷载标准值2.0kN/㎡楼面活荷载标准值2.0kN/㎡屋面雪荷载标准值Sk=μr×Sá=1.0×0.3=0.3kN/㎡2.2.3梁柱重力荷载的计算表2.2梁柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mγ(/kN/m³)g(kN/m)l/mnG(kN)∑∑G(kN)1-4边横梁0.240.6253.65.5516319.682529.6中横梁0.240.52532.25856.4次梁0.240.52535.7614241.92纵梁0.240.65253.96.7528737.1底层柱0.50.5255.06254.3532639.92-4柱0.50.5255.06253.432534.6注:（1）:g表示单位长度重力荷载；n为构件数量。（2）梁长度取净长，柱长度取层高。44 2.2.4墙重力荷载的计算采用粘土多孔砖γ=5.5kN/m³外乳胶漆0.5kN/㎡内抹灰γ=17kN/m³内墙2405.5×0.24+17×0.02×2=2kN/㎡外墙2405.5×0.24+17×0.02+0.5=2.16kN/㎡2.3、线刚度计算表2.3横梁线刚度计算表类别层次EEA边横梁13.15240×6004.3255501.36080.45362-43.0240×6004.3255501.2960.432走道梁13.15240×5002.522500.78750.4142-43.0240×5002.522500.750.36表2.4柱线刚度计算表层次EEA143503.15500×5003.4171.07640.63792-434003.0500×5003.4171.02510.60752.4、竖向荷载作用下框架结构的内力计算2.4.1计算单元取3轴线处的横向框架计算计算单元宽7200mm由于房间布置次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如下图阴影所示：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，作用于节点上。44 图5.1横向框架计算单元2.5.2竖向恒荷载计算1)顶层恒载顶层女儿墙的计算p=5.5×0.2×0.9×7.2=3.96kN1/代表横梁均布荷载（自重）=3.6/=32/分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。=3.723.6=13.492/=3.722.1=7.812图5.2各层梁上作用的恒载44 图5.3各层梁上作用的活载3把梯形荷载折算成均布荷载A-B轴线(或C-D轴线)l==1.8则==0.3折算成均布后为=（1-2+）=（1-2×0.3+0.3）13.492=11.343折算成均布后为=（1-2+）=（1-2×0.5+0.5）10.044=6.2775边横梁q=++=0.55+3.6+11.343=15.493中横梁q=+/+=0.55+3+6.2775=9.82754集中力的计算P、P分别为纵梁、中纵梁直接传给柱的恒荷载。它包括板重、纵梁重、次梁自重、女儿墙重。板的自重：P处[1/2×3.6×1.8×2+（6+2.1）×1.8×1/2]×3.72=51.2244kN纵梁自重：3.9×7.2=28.08kN次梁自重：3×6/2=9kN女儿墙重：0.55×7.2=3.96kNP=51.2244+28.08+9+3.96=92.2644kNP=51.2244+28.08+9+(×2.1/2×2+1/2×2.1×1.35)×3.72=112.5994kN2)1-3层恒载1=3.6/=32/分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。=3.443.6=12.384/=3.442.1=7.2243把梯形荷载折算成均布荷载折算成均布后为=（1-2+）=（1-2×0.3+0.3）12.384=10.48923折算成均布后为=（1-2+）=（1-2×0.5+0.5）7.224=4.5154墙作用于横梁的均布荷载q=5.5×0.24×3.=4.356边横梁q=++q=3.6+10.48923+4.356=18.4552344 中横梁q=/++q=3+4.515+4.356=13.1555集中力的计算P、P分别为纵梁、中纵梁直接传给柱的恒荷载。它包括板重、纵梁重、次梁自重、墙重。板的自重：P处[1/2×3.6×1.8×2+（6+2.4）×1.8×1/2]×3.44=48.2976kN纵梁自重：3.9×7.2=28.08kN次梁自重：3×6/2=9kN墙重:P处[2.16×(7.2-0.45)+2×（6-0.45）/2]×（3.4-0.6）=54.351kNP处2×[（7.2-0.45）+（6-0.45）/2]×（3.4-0.6）=51.435kN柱：25×0.5×0.5×（3.4-0.6）=16.075kNP=48.2976+28.08+9+54.351+13.66875=153.49735kNP=48.2976+28.08+9+(×2.1/2×2+1/2×2.1×1.05)×3.44+51.435+13.66875=246.619kN3）竖向框架内力计算图5.4竖向恒荷载作用下弯矩图44 图5.5竖向荷载作用下剪力图44 图5.6竖向恒荷载作用下轴力图44 2.4.3活荷内力计算2.5.3.1活荷载作用于A-B跨1）1屋面活荷载时=3.6×2.0=7.2折算成均布后为=（1-2+）=（1-2×0.3+0.3）7.2=6.0984P=[1/2×3.6×1.8×2+（6+2.4）×1.8×1/2]×2.0=28.08kN2同理雪荷时=3.6×0.3=1.08折算成均布后为=（1-2+）=（1-2×0.3+0.3）1.08=0.91476P=[1/2×3.6×1.8×2+（6+2.4）×1.8×1/2]×0.3=4.212kN2）楼面活荷载时=3.6×2.0=7.2折算成均布后为=（1-2+）=（1-2×0.3+0.3）7.2=6.0984P=[1/2×3.6×1.8×2+（6+2.4）×1.8×1/2]×2.0=28.081）内力图图5.7活荷载作用A-B跨弯矩图44 图5.8活荷载作用A-B跨剪力图44 图5.9活荷载作用A-B跨轴力图2.4.3.2活荷载作用于B-C跨1）/=2.1×2.0=4.2折算成均布后为=（1-2+）=5/8×4.2=3.01875P=(×2.1/2×2+1/2×2.1×1.05)×2.0=20.626kN2）内力图44 图5.10活荷载作用B-C跨弯矩图图5.11活荷载作用B-C跨剪力图44 图5.12活荷载作用B-C跨轴力图同理雪荷时=2.1×0.3=0.63折算成均布后为=（1-2+）=（1-2×0.5+0.5）0.63=0.39375P=(×2.1/2×2+1/2×2.1×1.05)×0.3=2.786kN2.4.3.4活荷载C-D跨44 图5.13活荷载作用C-D跨弯矩图44 图5.14活荷载作用C-D跨剪力图44 图5.15活荷载作用C-D跨轴力图44 2.4.4重力荷载代表值计算2.4.4.1荷载计算1）顶层边横梁q=恒+0.5活=15.493+0.51.08=16.033中横梁q=恒+0.5活=9.8275+0.50.50625=10.081集中力P=恒+0.5活=92.2644+0.54.212=94.3704kN集中力P=恒+0.5活=117.5994+0.5（4.212+2.916）=121.1634kN2）1-3层边横梁q=恒+0.5活=18.45523+0.56.0984=21.50443中横梁q=恒+0.5活=13.155+0.53.475=14.8435集中力P=恒+0.5活=153.49735+0.528.08=167.43735集中力P=恒+0.5活=189.36595+0.5（28.08+19.44）=246.61944 2.4.4.2重力荷载代表值作用下内力图图5.16重力荷载代表值作用下弯矩图44 图5.17重力荷载代表值作用下剪力图44 图5.18重力荷载代表值作用下轴力图2.5、内力组合内力组合所用数据均来自求解器计算结果，如下表所示表2.5.1框架梁内力组合楼层截面位置内力屋面活荷载左震右震左震右震4AM-65.89-7.1487.62-87.6222.92-167.66-89.06150.27V68.105.33-17.0317.0353.3691.089.18B左M-116.69-7.68-45.2145.21-152.56-72.98-150.78V81.125.4717.03-17.03104.3566.71105.00M-91.54-2.0845.21-45.21-44.47-144.39-112.76136.6844 B右V81.125.47-11.5911.59-72.7398.34105.001AM-65.06-29.74268.19-268.19214.82-364.29-119.71248.75V58.1125.41-62.7462.742.90141.56105.31B左M-94.34-42.13-221.16221.16-362.09126.67-172.19V65.6128.5962.74-62.74150.8312.18118.76B右M-73.6-30.14221.16-221.16153.94-334.83-130.52192.34V65.6128.59-56.7156.7118.84144.17118.76注：梁中弯矩以下侧受拉为正；梁中剪力以向上为正。和分别为AB和BC跨间最大正弯矩。表中为抗震承载力调整系数，对于梁受弯取0.75，受剪取0.85。考虑到荷载的效应，取用轴力较大的荷载进行计算。表2.5.2横向框架柱内力组合`楼面截面位置内力屋面均布活载左震右震左震右震4柱顶M-17.06-2.08-90.4390.43-118.3981.46-23.39N214.1614.18-17.0317.03206.86244.49276.84柱底M9.884.0162.84-62.8481.56-57.3217.47N254.6614.18-17.0317.03248.17285.80325.443柱顶M-4.97-5.37-158.62158.62-183.08167.47-13.48N428.4687.92-53.353.3342.66540.76637.24M5.924.71129.78-129.78151.85-134.9713.7044 柱底N468.9687.92-53.353.3464.28582.07685.842柱顶M-8.12-5.07-159.98159.98-187.65165.91-16.84N642.9161.62-112.58112.58613.78862.59997.75柱底M9.366.11198.98-198.98232.54-207.2119.79N683.4161.62-112.58112.58655.09903.891046.351柱顶M-4.66-3.13-246.34246.34-278.56265.86-9.97N858.86234.82-175.32175.32802.071189.521359.38柱底M2.331.57301.08-301.08395.14-329.524.99N899.36234.82-175.32175.32843.381230.831407.98左震荷载组合时的M和N无震荷载组合时M和N左震荷载组合时M和N注：柱中弯矩以左侧受拉为正；柱中轴力，以受压为正。柱取0.80。表3.12横向框架柱剪力组合楼层屋面均布活荷载左震右震左震右震45.971.3517.03-17.0325.6-12.049.0532.422.2436.27-36.2751.40-42.906.0423.892.4859.28-59.2870.74-60.278.1444 11.150.7762.74-62.7470.89-67.762.462.6、截面设计2.6.1、承载力抗力调整系数考虑地震作用时,结构构件的截面设计采用下面的表达式:式中---承载力抗震调整系数取值见表S---地震作用效应或地震作用效应与其它荷载效应的基本组合R—结构构件的组合注意在截面配筋时,组合表中与地震力组合的内力均应乘以后再与静力组合的内力进行比较,挑选出最不利内力，承载力抗震调整系数=0.8表7.1承载力调整系数.材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75轴压比小于0.15的柱偏压0.75轴压比不小于0.15的柱偏压0.80抗震墙偏压0.85各类构件受剪偏拉0.852.6.2、梁的正截面设计2.6.2.1控制截面确定以第一层梁为例控制截面的内力如右图所示M单位V单位混凝土强度等级C35fc=16.7N/m㎡,纵筋为HRB335=300N/m㎡箍筋为HPB235=210N/m㎡2.6.2.2梁端弯矩计算1）梁的支座截面考虑了柱支座宽度的影响,按支座边缘截面的弯矩计算44 其值=M-柱边剪力:=V-q2)0.5(g+p)边跨0.5(g+p)=0.5(18.45523+6.0984)=55.24567中跨0.5(g+p)=0.5(13.155+3)=5.56593)柱边弯矩A截面=V-q=112.11-(18.45523+6.0984)=105.972=M-=213.496-125.184=182.2==0.75182.2=136.65B左截面=V-q=98.83-(18.45523+6.0984)=92.6916=M-=173.17-92.6916=141.64==0.75141.64=106.23B右截面=V-q=98.83-(13.155+3)=94.79=M-=214.7-94.79=191==0.75191=143.252.6.2.3求跨中弯矩求跨间最大正弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。由图5.6可得：由图5.6可得：若，说明x≤αl,其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离，则x可由下式求解：将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值，若，说明x＞αl，则，若VA≤0,则同理可求得均布荷载作用下的计算公式，如图5.7所示。，，44 =1.2×（3.6+22.1）=9.36kN/m=1.2×（12.384+0.5×7.2）=19.181kN/m左震：=1.3116.1+1.2(-49.72)=84.722=1.3101.32+1.252.23=200.632=-=-47.559>0=22.961-=22.961-34.1<0==84.722=0.75×105.782=63.5415右震：=1.3114.7+1.249.72=216.358=1.3100.42+1.2(-52.23)=67.87=-=23.149kN>0=23.149-1/2(29.36+19.18)0.36=-22.351〈0==216.358=0.75×216.358=162.2685BC跨=1.2×3=3.6kN/m=1.2×7.244=8.693kN/m左震：=1.3120.96+1.2(-13.27)=141.324=1.3119.84+1.213.27=171.72=-=-214.752<0==141.324=0.75×141.324=105.993右震：44 =1.3119.84+1.213.27=171.72=1.3120.9+1.2(-13.27)=136.41=-=-138.385<0==171.72=0.75×173.64=128.792.6.2.4配筋计算对于第一层AB跨：1）当梁下部受拉时，按T形截面设计；支座处，梁上部受拉时，按矩形截面设计.翼缘计算宽度当按跨度计算时，==5.55/3=1.85m;按梁间距考虑时，=b+=240+3400=3540mm,按翼缘厚度考虑时，=h-=600-35=565mm,/=100/565=0.177>0.1,此种情况不起控制作用，故取=2000mm梁内纵筋为HRB335=300N/m㎡混凝土上册查得=0.55下部跨中截面按单筋T形截面计算。(-/2)=1.016.72000100(565-100/2)=1720.1kNm>162.2685属第一T形截面===0.0152=1-=1-=0.0153〈=0.55===0.985===971.92mm2选筋实配418（1017mm2）ρ==0.74%根据《混凝土规范》11.3.6ρ>0.2%同时ρ>0.45/=0.24%BC跨跨中按AB跨计算方法计算，下部跨中截面按单筋T形截面计算。(-/2)=1.016.72000100(465-100/2)=1386.1>128.79属第一T形截面===0.017=1-=1-=0.0174〈=0.55===0.99===932mm2选筋实配418（1017mm2）ρ==0.73%根据《混凝土规范》11.3.6ρ>0.2%同时ρ>0.45/=0.24%3）支座A处上部按矩形,　将下部跨间218伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋===0.0854=1-=0.0894〈=0.55==0.953===900.8mm244 选用218+216　受拉区　As=911mm2ρ=911/300565=0.61%根据《混凝土规范》11.3.6ρ>0.25%同时ρ>0.55/=0.29%支座B处按矩形，===0.1173=1-=0.1913〈=0.55==0.9374===1212.02mm2选用420受拉区　　As=1256mm2ρ=1030/300565=0.61%根据《混凝土规范》11.3.6ρ>0.25%　同时ρ>0.55/=0.29%2.6.3、梁的斜截面强度计算2.7.3.1内力调整1）抗震设计时，为防止梁在弯曲破坏前先发生剪切破坏，截面设计时，对剪力设计值进行调整如下：V=(+)/+其中：---剪力增大系数根据《混凝土规范》11.3.2对三级框架=1.1----梁的净跨对第一层梁AB跨=5.55mBC跨=1.95m----梁在重力荷载代表值作用下按简支梁计算得梁端截面剪力设计值=1.2(+0.5)1/2对第一层AB梁=1.2（18.45523+0.56.0948）1/25.55=71.6BC梁=1.2（13.155+0.53）1/21.95=19.78、分别为梁的左右端顺时针方向或逆时针方向截面组合的弯矩值AB跨顺时针=113.82、=-216.25逆时针=-226.63、=102.3BC跨顺时针=110.76、=-143.75逆时针=-143.75、=110.76计算中+取顺时针和逆时针较大者AB跨+=113.82+216.25=330.07>226.63+102.3=328.93BC跨+=110.76+143.75=254.51==1.1226.3/5.55+71.6=116.4=1.1213.6/1.95+19.78=140.27==0.85116.4=98.94=0.85140.27=119.232.6.3.2配筋计算1）AB跨==98.94kN<=0.25×1.0×16.7×300×565=566.1344 ，故截面满足根据《混凝土规范》11.3.4尺寸要求。梁端加密区箍筋取双肢f8@100，箍筋用HPB235级钢筋（），则=0.42×1.67×300×565+1.25×210×101/100×565=267.48＞117.55ρ==2×50.3/300×150=0.22%>=0.24/=0.18%加密区长度取1.0m，非加密区箍筋取双肢f8@150，箍筋设置满足要求。2）BC跨：若梁端加密区箍筋取双肢f10@100，则其承载力为0.42×16.7×300×465+1.25×210×465×157/100=350.534＞=145.51由于非加密区长度较小，故全跨可按加密区配置。ρ==2×78.5/300×100=0.5%>=0.24/=0.18%2.6.4、框架柱设计以第一层B柱为例，对图中的Ⅱ—Ⅱ，Ⅲ—Ⅲ截面进行设计。砼强度等级C35fc=16.7N/㎜2ft=1.57N/㎜2纵筋为HRB335，，箍筋为HPB235，2.6.4.1剪跨比和轴压比验算下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果，注意，表中的Mc,Vc和N都不应考虑承载力抗震调整系数，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足《混凝土规范》11.4.16的要求。表7.2柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次b/mmh0/mmfc/(N/mm2)Mc/kN.mVc/KNN/KNMc/Vch0N/fcbhB柱245056516.7183.89-79.35--8222.31>20.194<0.945056516.7184.57-71.6-11282.57>20.266<0.92.6.4.2柱正截面承载力计算1）内力调整以第二层B轴柱为例说明,根据B柱内里组合表,将支座中心处的弯矩换算至支座边缘,并将柱端组合弯矩的调整值比较后,选出最不利内里,进行配筋计算。根据《混凝土规范》11.4.2框架设计“强柱弱梁”除框架顶层和柱轴压比小于0.15者以及框架梁框架柱的节点外，梁、柱组合的弯矩设计值应符合下式要求：ΣMc=1.1ΣMb第一层梁与B柱节点的柱端.弯矩值由抗震设计内力组合表得44 B节点左、右梁端弯矩：左震：ΣMb=177.438+79.26=256.67右震：ΣMb=69.98+128.92=198.9取ΣMb=256.671.1ΣMb=256.671.1=282.337左震：ΣMc=136.23+149.296=285.53右震：ΣMc=76.32+65.653=141.973ΣMc=141.793kNm<1.1ΣMb=282.53在节点处将其按弹性理论弯矩分配给上、下柱端弯矩B节点上、下柱端弯矩=282.53=145.06=282.53=137.47=0.8145.06=116.0481）配筋根据《混凝土规范》11.4.3框架底层柱下端截面对三级抗震等级应按考虑地震作用组合的弯矩设计值应乘以系数1.15，则底层柱底M=1.15187.61=215.751==184.732/699.890.8=211.155mm取20mm和偏心方向尺寸的1/30两者中的较大值，即1/30=600/30=20=20mm=+=211.155+20=231.155mm柱的计算长度根据《混凝土规范》7.3.11一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度l0可按表7.2取用。表7.2框架结构各层柱的计算长度表楼盖类型柱的类别l0现浇楼盖底层柱1.0H其余各层柱1.25H装配式楼盖底层柱1.25H其余各层柱1.5H注：表中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上，下两层楼盖顶面之间的高度。当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框架柱的计算长度l0可按下列两个公式计算，并取其中的较小值：l0=[1+0.15(ψu+ψl)]Hl0=(2+0.2ψmin)H  式中 ψu、ψl--柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值；  ψmin--比值ψu、ψl中的较小值； H--柱的高度，按表7.3.11-2的注采用。44 经计算得底层柱=1.0H=4350mm/h=4350/600=7.25<15=1.0===3.73>1.0=1.0=1+1/1400/(600-560)=1.082e=+h/2-=544.3mm>0.3属大偏压截面采用对称配筋=/==0.147<=106mm2且应满足《混凝土规范》11.4.12ρmin=0.7%,单侧配筋ρsmin≥0.2%故ρsminbh=0.2×450×600=540mm2按非抗震设计时==22.04mm=20mm=+=42.04mm/h=4350/600=6.58<15=1.0==1.51>1.0=1.0=1.315<0.3属小偏压按上式计算时，应满足N>,及Ne>因为N=1391KN<=0.55×16.7×450×560=2315故按构造配筋，且应满足《混凝土规范》11.4.12ρmin=0.7%,单侧配筋ρsmin≥0.2%,故ρsminbh=0.2×500×500=500mm2选414（615mm2）总配筋率为：ρ==0.98%框架柱除进行平面内按偏心受压构件计算外，还要进行平面外轴心受压构件的验算=0.9（A+）由混凝土上册129页表6-1查得=1.0〈0.91.0（16.7500500+300615）=3923.552.7.4.3柱斜截面受剪承载力计算以第一层B柱为例进行计算，由前可知，上柱柱端弯矩设计值=168.5根据《混凝土规范》11.4.3框架底层柱下端截面对三级抗震等级应按考虑地震作用组合的弯矩设计值应乘以系数1.15，则底层柱底M=1.15149.29=171.68根据《混凝土规范》11.4.4对三级抗震等级Vc=1.1(Mtc+Mbc)/HnVc=1.1（168.3+171.68）/（4.35-0.6）=101.49V=Vc=0.8101.49=81.244 101.49〈0.2βcfcbh0=0.216.7450560=841.68故截面尺寸符合要求==3.78=(V--0.07N)/1.0<0故该层柱按构造配筋柱端加密区的箍筋选用4φ8@100查上表一层柱底的轴压比限值n=0.273根据《混凝土规范》11.4.17查得λv=0.06，则最小体积配筋率为：=0.0616.7/210=0.48%〉0.4%注：λv--最小配箍特征值，按表11.4.17采用===0.33取φ8，Asv=50.27mm2,则s≤152.33mm根据构造要求,取加密区箍筋为4φ8@100,加密区位置及长度按规范要求确定,非加密区还应满足s<10d=160mm,故箍筋取4φ8@150对于三级框架节点核芯区可不进行抗震验算，但需符合构造措施要求，综合以上计算结果，绘出横向框架的配筋图（见图纸）。其它层柱所受内力与此柱相近故都按此柱配筋2.7双向板的设计在本方案中属于双向板，底层板平面布置见图图8.1首层板平面布置图注：计算图中阴影部分的板2.7.1荷载的计算恒荷的设计值活荷的设计值荷载设计总值2.7.2配筋计算方法一：按塑性铰线法计算配筋（1）荷载设计总值（2）计算跨度内跨：44 边跨：对于板A：-0.24=3.46mm（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而变，取同一数值；跨中钢筋在离支座处间隔弯起；取，对所有区格，均取；取。区格板的计算跨度值列于下表表9.1区格板的计算跨度值项目A区格（m）3.46（m）5.684.841.512=-11.357=-4.0322.0506=1.23=-4.1012=-2.46A区格板：===2.52=1.51244 2.05062.7.3截面设计截面有效高度：假定选用钢筋，则方向跨中截面的，方向跨中截面的，支座截面的。为便于计算，近似取=0.95，截面配筋计算结果及实际配筋列于下表。表9.2按塑性理论设计的截面配筋截面（mm）M（)As（mm2）配筋实有As（mm2）A区格812.0506126.9251731.2384.49251A区格支座81-4.1012253.7826581-2.46152.22251方法二：按弹性理论计算配筋（1）计算跨度内跨：（轴线间距离）边跨：对于板A：mm（2）弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时在作用下的跨中弯矩值，与内支座铰支时在作用下的跨中弯矩值之和。混凝土的泊桑比取0.2；支座最大负弯矩为当内支座固定时作用下的支座弯矩。A区格板：，查表得：=4.4244=1.53544 =-7.1942（4）截面设计截面有效高度：假定选用钢筋，则方向跨中截面的，方向跨中截面的，支座截面的。为便于计算，近似取=0.95，截面配筋计算结果及实际配筋列出表20。表9.3按弹性理论设计的截面配筋截面（mm）m（)As（mm2）配筋实有As（mm2）A区格814.42273.8279731.54105.4251A区格支座81-7.194445.246281-5.14318.13932.8、基础设计2.8.1基本资料柱截面尺寸500mm×500mm,采用柱下独立基础，以横向框架B柱为例，已知地基承载力设计值fak=160KPa,冻土层厚度500mm，基础埋置深度d=1.5m(独立基础自室内地坪算起)，基础采用混凝土强度等级为C20，采用HRB335级钢筋，垫层采用C10混凝土，厚度100mm,基础高度按柱钢筋受拉锚固要求初定h=850㎜2.8.2确定基础底面尺寸根据《建筑地基基础设计规范》5.2.4地基承载力不考虑宽度修正，只作深度修正，修正后的地基承载力设计值为=160+1.6×18×(1.5-0.5)=188.8kPa。抗震设计时标准值第一组：按轴力不利时，轴力标准值：N=-1153.92+（-76.31）=-1230.23相应的弯矩：M=-12.03+135.78=123.75相应的剪力：V=8.73-70.57=-61.84第二组;按弯矩不利时，弯矩标准值：M=-12.03+（-135.78）=147.81相应的轴力：N=-1153.12+110.98=-1042.14相应的剪力：V=8.73+70.12=78.85抗震设计时设计时设计值第一组：按轴力不利时，轴力设计值：N=-1309.3244 相应的弯矩：M=178.65相应的剪力：V=-75.63第二组按弯矩不利时，弯矩设计值：M=-196.12相应的轴力：N=-1151.26相应的剪力：V=72.59,=Ad取矩形基础长短边之比n=l/b=1.5,基础底宽初步增大10%，则b1.1=1.12.48其中d=0.5×（1.2+1.5）=1.35ml=2.6×1.5≈4.0mA=bl=2.6×4.0=10.4㎡基础及其上土重：==GA=20×1.35×10.4=280.8基底处力矩:=M+Vh=123.7+61.84×1.0=185.54偏心矩：e====0.123<==0.43m根据《建筑地基基础设计规范》5.2.2基底最大压力：===180.07kPa<1.2fa=224.47kPa(可以)故取基底尺寸为l×b=4.0m×2.6m2.8.3确定基础高度基底净反力：Pn=F/bl=1428/10.4=137.3kPa偏心矩：e0=M/F=185.54/1428=0.13m基底最大和最小净反力：==137.3(1=kPa取h=850mm,h0=810mm,则bc+2h0=0.6+2×0.81=2.22m314.063KN(满足要求)2.8.4基础配筋柱下独立基础的配筋设计控制截面是柱边2.8.4.1基础长边方向配筋根据《建筑地基基础规范》8.2.7简化计算此偏心受压构件按轴心受压公式计算则1-1截面：=110.5+（162.1-110.5）=120.82KPa=0.5×（162.1+120.82）=141.46KPa=×141.46×3.42×（2×2.6+0.6）=395.2===1807mm2按As1现于2.6m宽度范围内配15根二级筋即：φ14@150，As=2308.5mm2>As1=1807mm2。2）基础短边方向配筋2-2截面：=120.82（24.0+0.6）=173.18===805.8mm2按As2在4.0m范围内配19根φ8@200，As=955.7mm2>As2=805.8mm2。2.9楼梯设计楼梯踏步尺寸为150mm*270mm，楼梯采用混凝土，板采用级钢筋，梁采用级钢筋，楼梯上均布活荷载标准值为。44 1.梯段板的设计：板式楼梯由梯段板，平台板和平台梁三种构件组成，设计时按以下次序进行。（1）梯段板数据板倾斜角，，取宽板带进行计算。（2）确定板厚取板厚。（3）荷载计算恒荷载：厚陶瓷地砖水泥砂浆面层踏步自重混凝土斜板板底抹灰栏杆自重（轻型金属栏杆）恒荷载设计值：活荷载设计值：荷载总计：荷载设计值（4）内力计算跨中弯矩（5）配筋计算板保护层厚度，有效高度。选配另外每踏步配一根分布钢筋。2.平台板设计（1）确定板厚板厚取，板跨度l0=1.580+0.07/2+0.25/2=1.74m，取宽板带进行计算。（2）荷载计算恒荷载：厚陶瓷地砖水泥砂浆面层平台板44 板底抹灰恒荷载设计值：活荷载设计值：荷载总计：荷载设计值（3）内力计算跨中弯矩M=6.66*1.74*1.74/8=2.03KN.m（4）配筋计算板保护层厚度，有效高度。选配。梯段板和平台板的配筋如图所示：3.平台梁设计（1）确定梁尺寸梁宽取，高取，梁跨度l0=1.05*(3.3-0.2)=3.23，取3.23计算。（2）荷载计算恒荷载：梯段板传来平台板自重平台梁自重平台梁粉刷重荷载设计值：（2）内力计算弯矩设计值：25.174*3.23*3.23/8=39.21KN.m剪力设计值：25.174*3.23/2=44.43KN（4）配筋计算平台梁按倒L型计算，，梁有效高度，经判断截面属于第一类T型截面。选配，44 可以按构造选配箍筋，箍筋选用参考文献:[1]《建筑结构荷载规范》GB50009[2]《混凝土结构设计规范》GB50010[3]《建筑抗震设计规范》GB50011[4]《建筑地基基础设计规范》GB50007[5]梁兴文，史庆轩，《土木工程专业毕业设计指导》科学出版社，2002年[6]《建筑结构》2005年09期[7]《中外建筑》2005年05期，08期[8]《时代建筑》2006年01期，04期[9]何铭新，郎宝敏，陈星铭，《建筑工程制图》，高等教育出版社，2002年[10]郭继武，《建筑抗震设计》中国建筑工业出版社，2005年[11]龙驭球，包世华，《结构力学教程》（1），高等教育出版社，2004年[12]叶献国，《建筑结构选型概论》，武汉理工大学，2005年[13]东南大学，天津大学，同济大学合编，《混凝土结构》（上下册），中国建筑工业出版社，2005年[14]Mays,Vernon,TheSuperShed;NotYourTypicalDorm.Architecture,2000;3[15]BErrandTschumi,“SpaceAndEvents”,Architectureandpisjunction,TheMITPress,1994[16]HamdyA.Taha.OperationResearch-Introdution,SecondEdition1976[17]Majid.KI.OptimumDesignofStructure.NewnesButterworthe,London,1974[18]ZSMakowsk.‘‘Analysis,designandconstructionofdouble-layergrids”London1981[19]GX.Zhou,‘‘Usingthemethodconjugatebeaminthehingedframeofmono-storeyfactorybuilding198744'