毕业设计（结构计算书）长沙楚天青少年活动中心科技楼设计

'第1章设计说明1.1建筑设计说明1.1.1计算依据及设计要求1、土木与建筑工程学院毕业设计发放的设计任务书2、建筑专业提供的设计条件3、国家现行的有关建筑规范和地方标准1.1.2建筑设计概况与主要技术经济指标1、工程概况：(1)建设地点：长沙市(2)建筑层数：三层(3)耐火等级、耐火等级：为了保证建筑物的安全，必须采取必要的防火措施，使之具有一定的耐火性，即使发生了火灾也不至于造成太大的损失，通常用耐火等级来表示建筑物所具有的耐火性。：二级(4)抗震等级、抗震等级：是设计部门依据国家有关规定，按“建筑物重要性分类与设防标准，根据烈度、结构类型和房屋高度等，而采用不同抗震等级进行的具体设计。：四级2、技术经济指标总建筑面积、总建筑面积：指在建设用地范围内单栋或多栋建筑物地面以上及地面以下各层建筑面积之总和。3086.22m2，建筑占地面积、占地面积：为建筑物的垂直投影面积.但不包括雨篷.外挑阳台.檐口连接两座建筑物的架空通道.玻璃拱顶下的天井.室外楼梯和街坊内连接建筑物的过街桥等。999.72m2。1.1.3建筑地区条件1、气象：(1)温度：最热月平均29.3℃，最冷月平均4.7℃；室外计算温度：夏季极端最高40.6℃，冬季极端最低-11.3℃；(2)相对湿度：最热月平均75%；(3)主导风向：全年为西东风，夏季为东南风，基本风压0.35KN/(4)雨雪条件：年降雨量1450mm，日最大降水强度192mm/日； 2、工程地质条件：拟建场地各地层由上往下依次为：①人工填土，厚度0.8-1.5m，不宜作为持力层；②新冲积粘土，厚度0.4-1.2m，不宜作为持力层；③冲击粉质粘土，厚度4.5-5.6m，是较好的持力层，承载力标准值270kPa；④残积粉质粘土，厚度<1m，是良好的持力层和下卧层，承载力标准300kPa；⑤强风化泥质粉砂岩(未钻透)，是理想的持力层，承载力标准值350kPa；地下水位：地表以下2米内无侵蚀性，稳定地下水位埋深为2.3m-2.8m之间。3、施工条件：①本项目在东、南两方向各有50m空地用作施工用地，施工机械只能从南面的公路入口进入施工场地，西、北面20m以外不允许占用。②施工工期不超过7个月，从当年的3月1日开工。③施工现场已经作好了三通一平及其它施工准备工作。④所需劳动力和施工机械，公司均可满足要求，施工机械技术性能查《建筑施工手册》或有关参考资料。⑤取土或余土外运，运距为5km。1.1.4建筑内容1、建筑内容本设计为长沙科技楼，包括木工制作、陶艺制作、建筑模型制作、航模制作、绳结技术、丝网花制作、糕点制作、无线电技术、温室、标本制作、摄影室、天文观察室、机器人实验室、多媒体教室。2、安全设施本建筑总高度为15.6m，属于防火等级为二级的多层建筑。根据防火要求，在科技的走道和楼梯间安装自动喷淋装置，并设有消防栓和灭火器。1.1.5建筑构造处理1、墙体部分(1)墙体采用240mm厚砖墙，隔墙采用轻质材料隔墙，砖墙只起分隔、围护作用不承重。(2) 墙身防潮：由于室内外高差为0.45m，因此设水平防潮层和垂直防潮层。做法详见建施或结施图。(3)勒脚处理：勒脚处用防水砂浆打底，其做法根据不同房间的地面做法相应变化。做法详见建施或结施图。2、门窗部分窗采用铝合金窗，门分铝合金门、木门、推拉门。详见门窗表。3、屋顶：屋面为上人防水屋面，具体做法详见构造做法表。1.1.6工程具体做法1、散水、室外台阶、踏步花岗石条石台阶，具体做法详见构造做法表。2、地面、卫生间地面、楼面、卫生间楼面的做法详见建施的构造做法表。3、内墙面、踢脚、顶棚的做法详见建施的构造做法表。4、外墙面做法详见建施的构造做法表。1.2结构设计说明1.2.1结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构(横向承重框架)体系。对于层数不高的综合楼，可以选用钢筋混凝土框架结构、混合结构、底层框架或内框架砖房结构。该建筑开间和跨度较大，要求布置灵活。同时，考虑该建筑处于6度设防烈度地震区，故选用框架结构。在非地震区，不用考虑到地震方向的随意性以及地震产生的破坏效应，因此选用横向承重框架体系。1.2.2材料选择A屋面结构：采用100mmC30混凝土现浇板作承重结构，屋面板按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钢筋混凝土楼板作承重结构。C楼梯结构：由于楼梯梯段水平投影长度大于3.3m，故采用钢筋混凝土梁式楼梯。D天沟：采用现浇外天沟。E过梁：连系梁兼作窗过梁。F基础：因荷载不是很大，地基承载力较大，采用钢筋混凝土柱下独立基础。本结构考虑抗震等其他因素影响，柱采用C30混凝土，梁采用C30混凝土 第2章结构布置与荷载计算2.1柱网布置本科技采用柱距为6.0m的内廊式和外廊式小柱网，边跨为7.2m和6.6m，中间跨为2.4m，层高取3.9m。主体结构布置如下图所示：图2.1.1主体结构布置2.2.框架结构承重方案选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本科技框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。 2.3.框架结构计算简图图2.1.2框架结构计算简图A1=4.65×4.8=22.32A2=3.3×4.8=15.84本方案中，按横向的平面框架进行计算。2.4梁、柱截面尺寸初步确定2.4.1梁截面尺寸估算纵梁：取h=500mm取b=250mm横梁： 都取h=550mm取b=250mm满足b>200mm且b/500/2=250mm。各种梁截面见表2.4.1层次混凝土强度等级横梁b×h纵梁AB跨，CD跨BC跨1～3C30250×500250×500250×500250×5002.4.2柱的截面尺寸估算根据柱的轴压比限值按下列公式计算:a)柱组合的轴压力设计值注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3，中柱取1.25；F按简支状态计算柱的负载面积；为折算在单位面积上的重力荷载代表值，近似的取(12～14)kN/；n为验算截面以上的楼层层数。b)注：[μ]为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《建筑抗震设计规范GB50011-2001》取0.8。fc为混凝土轴心抗压强度设计值，C30为14.3N/mm。c)计算过程：对于边柱：,取竖向标准值N=14KN/m 对于中柱：,取竖向标准值N=14KN/m综合以上计算结果并考虑其它因素取边柱和中柱截面为400mm×400mm。表2.4.2柱截面尺寸(mm)层次混凝土等级b×h1-3C30400×4002.5.确定框架计算简图框架的计算单元如图1所示，取⑥轴上的一榀框架计算。假定框架嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定为-1.1m。⑴.三个假设：①平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；②楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；③不考虑水平荷载作用下的扭转作用。⑵.计算简图根据结构平面布置图,选定中间轴线作为计算单元.如图2.1.2所示框架梁跨度(按柱中心线确定)：AB跨:6600mmBC跨:2400mmCD跨:6600mm框架柱高度：取底层：H=3900+450+650=5000mm其它层：H=3900mm2.6.梁、柱惯性矩、线刚度、相对线刚度计算2.6.1.梁柱惯性矩计算梁AB、CD跨： BC跨：柱：2.6.2梁﹑柱线刚度计算(1)梁由于本工程的楼面板与框架梁的混凝土一起浇捣，计算所选取的该榀框架是中框架，对于中框架梁，取I=2I0，根据公式i=EI/l,可以得出梁﹑柱的线刚度如下(E=Ec混凝土弹性模量(E=3N/mm2),)梁AB跨：BC跨：CD跨：底层柱：其余各层柱：令i其余各层柱=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：框架梁柱的相对线刚度如图2.6.1所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系的依据。 图2.6.1框架梁柱的相对线刚度如 第3章荷载标准值计算3.1恒载标准值计算3.1.1屋面恒载C20细石混凝土30mm33×0.03=1.0kN/m210厚底标号砂浆10mm17×0.01=0.17kN/m2SBS防水层=0.3kN/m2水泥砂浆找平层15mm20×0.015=0.4kN/m2保温或隔热层50mm14.5×0.05=0.73kN/m2水泥砂浆找平层20mm20×0.02=0.4kN/m2钢筋混凝土板100mm25×0.10=2.5kN/m2板底抹灰10mm17×0.01=0.17kN/m2合计5.86kN/m23.1.2楼面恒载瓷砖地面12mm0.74kN/m2现浇钢筋混凝土板100mm2.5kN/m2板底抹灰10mm0.17kN/m2合计3.41kN/m23.1.3梁自重(其中钢筋混凝土自重25KN/m3，混合砂浆抹灰自重175KN/m3)框架梁b×h=250mm×500mm梁自重25kN/m3×0.25m×(0.5m-0.10m)=2.5kN/m抺灰层0.01m×[(0.5m-0.10m)×2]×17kN/m2=0.14kN/m合计2.64kN/m连续梁b×h=250mm×500mm梁自重25kN/m3×0.25m×(0.5m-0.10m)=2.5kN/m抺灰层0.01m×[(0.5m-0.10m)×2]×17kN/m2=0.14kN/m合计2.64kN/m基础梁b×h=250mm×400mm 梁自重25kN/m3×0.25m×(0.40m-0.10m)=2.35kN/m抺灰层0.01m×[(0.40m-0.10m)×2]×17kN/m2=0.1kN/m合计2.45kN/m3.1.4柱自重b×h=400mm×400mm柱自重25kN/m3×0.40m×0.40m=4.0kN/m抺灰层0.01m×0.4m×4×17kN/m2=0.27kN/m合计4.27kN/m3.1.5外纵墙自重(其中普通砖自重18KN/m3，混合砂浆抹灰自重175KN/m3)标准层墙：墙体0.9m×0.24m×18kN/m3=3.89kN/m铝合金窗0.35kN/×2.4m=0.84kN/m水泥粉刷内墙面(3.9m-2.4m)×0.36kN/m2=0.54kN/m外墙面(3.9m-2.4m)×0.5kN/m2=0.75kN/m合计6.02kN/m底层墙墙体(5.0m-2.4m-0.4m-0.5m)×0.24m×18kN/m3=7.34kN/m铝合金窗0.35kN/m2×2.4m=0.84kN/m面砖外墙面(3.9m-2.4m)×0.5kN/m2=0.75kN/m水泥粉刷内墙面(3.9m-2.4m)×0.36kN/m2=0.54kN/m合计10.53kN/m3.1.6内纵墙自重标准层墙：墙体3.4m×0.24m×18kN/m3=14.69kN/m水泥粉刷内墙面3.4m×0.36kN/m2×2=2.45kN/m合计16.12kN/m底层墙墙体(5.0m-2.4m-0.6m-0.4m)×0.24m×18kN/m3=6.91kN/m水泥粉刷内墙面(5.0m-2.4m-0.6m-0.4m)×2×0.36kN/m2=1.15kN/m合计8.06kN/m 3.1.7内隔墙自重标准层墙：墙体3.3m×0.24m×18kN/m3=14.26kN/m水泥粉刷内墙面3.3m×0.36kN/m2×2=2.38kN/m合计16.64kN/m底层墙：墙体4.0m×0.24m×18kN/m3=17.28kN/m水泥粉刷内墙面4.67m×0.36kN/m2×2=2.88kN/m合计20.16kN/m3.2活荷载标准值计算3.2.1屋面和楼面活荷载标准值根据《荷载规范》查得：上人屋面均布活荷载标准值为2.0kN/m；楼面：办公室2.0kN/m、走廊2.5kN/m。3.2.2雪荷载Sk=1.0×0.35kN/m2=0.35kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。3.3竖向荷载下框架受荷总图计算单元见3.3.1图所示：因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45°线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。 图3.3.1板传荷载示意图3.3.1竖向荷载下框架受荷计算3.3.1.1A-B轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：5.86kN/m2×2.4m×2=28.13kN/m活载：2.0kN/m2×2.4m×2=9.6kN/m楼面板传荷载：恒载：3.41kN/m2×2.4m×2=16.37kN/m活载：2.0kN/m2×2.4m×2=9.6kN/m梁自重：2.64kN/mA~B轴间框架梁均布荷载为：屋面：恒载=梁自重+板传荷载=2.64kN/m+28.13kN/m=30.77kN/m活载=板传荷载=9.6kN/m楼面恒载=梁自重+板传荷载+隔墙自重=2.64kN/m+16.37kN/m+16.64kN/m=35.65kN/m活载=板传荷载=9.6kN/m 3.3.1.2B-C轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：5.86kN/m2×1.2m×2=14.06kN/m活载：2.0kN/m2×1.2m×2=4.8kN/m楼面板传荷载：恒载：3.41kN/m2×1.2m×2=8.18kN/m活载：2.5kN/m2×1.2m×2=6kN/m梁自重：2.45kN/mB~C轴间框架梁均布荷载为：屋面：恒载=梁自重+板传荷载=2.45kN/m+14.06kN/m=16.51kN/m活载=板传荷载=4.8kN/m楼面恒载=梁自重+板传荷载=2.64kN/m+8.18kN/m=10.82kN/m活载=板传荷载=6kN/m3.3.1.3C-D轴间框架梁(同A-B轴间框架梁)3.3.1.4A轴柱纵向集中荷载计算顶层柱：女儿墙自重：(做法：墙高1200mm，70mm的混凝土压顶)0.24m×1.2m×18kN/m3+25kN/m3×0.07m×0.3kN/m2=5.28kN/m天沟自重：25kN/m3×[0.6m+(0.3m-0.1m)]×0.1m+0.3m×0.5kN/m=2.15KN/m顶层柱恒载=女儿墙+天沟自重+梁自重+板传荷载=(5.71kN/m+2.15kN/m)×4.8m+2.64kN/m×(4.8m-0.4m)+5.86kN/m2×2.4m×4.8m=116.59KN顶层柱活载=板传荷载=2.0kN/m2×2.4m×4.8m=23.04KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.02kN/m×(4.8m-0.4m)+2.64kN/m×(4.8m-0.4m)+3.41kN/m2×2.4m×4.8m=77.39KN 标准层柱活载=板传荷载=2.0kN/m2×2.4m×4.8m=23.04KN3.3.1.5B轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=2.64kN/m×(4.8m-0.4m)+5.86kN/m×2.4m×4.8m+5.86kN/m2×1.2m×4.8m=112.88KN顶层柱活载=板传荷载=2.00kN/m2×2.4m×4.8m+2.00kN/m2×1.2m×4.8m=34.56KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=2.64kN/m×(4.8m-0.4m)+3.41kN/m×2.4m×4.8m+3.41kN/m2×1.2m×4.8m+17.14kN/m×(4.8m-0.4m)=145.96KN标准层柱活载=板传荷载=2.00kN/m2×2.4m×4.8m+2.50kN/m2×1.2m×4.8m=37.44KN3.3.1.6C轴柱纵向集中荷载计算(同B轴柱纵向集中荷载计算)3.3.1.7D轴柱纵向集中荷载计算(同A轴柱纵向集中荷载计算)框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图3.3.2和3.3.3所示意(图中数值均为标准值) 图3.3.1恒荷载图注：图中各值的单位为KN;途中的数值均为标准值 图3.3.3活荷载图注：图中力的单位为kN，弯矩单位为kN·m3.4风荷载计算风压标准值计算公式为：本式中，──基本风压,本地区为0.35kN/m──风压高度弯化系数，因建设地点们于长沙市市区，所以地面粗糙度为C类；──风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得=0.8-(-0.5)=1.3；──风振系数,因房屋总高小于30m，所以β=1.0；──下层柱高；──上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍； ──迎风面的宽度，B=6.0m。表3.4.1集中荷载标准值离地高度z/m(kN/m2)/m/m/KN12.150.741.01.30.353.92.46.368.250.741.01.30.353.93.97.884.350.741.01.30.355.03.98.99 第4章风荷载作用下位移计算4.1侧移刚度D见表4.1.1和表4.1.2。表4.1.1横向2-3层D值的计算构件名称A、D轴柱0.4195422B、C轴柱0.6898890表4.1.2横向底层D值的计算构件名称A、D轴柱0.6093742B、C轴柱0.68947134.2风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：式中：——第j层的剪力； ——第j层所有柱的抗侧刚度之和；——第j层的层间位移。第一层的层间位移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值应该是该层以下各层层间侧移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移顶点侧移框架在风荷载作用下侧移的计算见表4.2.1。表4.2.1风荷载作用下框架侧移计算层号36.366.36286240.00021/1950027.8814.24286240.00051/200018.9923.23169100.001371/730侧移验算：层间侧移最大值1/730<1/550(满足) 第5章框架内力计算5.1竖向荷载作用下的内力计算为了简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：(1)恒载作用；(2)活荷载作用于D～F轴跨间；(3)活荷载作用于F～H轴跨间；(4)活荷载作用于H～J轴跨间；(5)风荷载作用(从左向右，或从右向左)；对于第(1)～(4)4种情况，框架在竖向荷载作用下，采用分层法计算；对于第(5)情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法计算。分层法就是将多层框架分解成顶层、中间层和底层三个计算单元，分别采用力矩分配法计算。每计算一个单元，都假定作用在本层的荷载所引起的弯矩和剪力都只在本层起作用，对上、下的影响略去不计；还假定作用在对称或不对称框架上的任意竖向荷载所一起的侧移也略去不计。这就可以将每个计算单元的框架独立计算，计算示意图如图5.1.1所示。图5.1.1分层法计算示意图 采用分层法计算时，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均乘以0.9的修正系数，且其传递系数由1/2改为1/3。框架各杆修正后的线刚度和传递系数见图5.1.2。图5.1.2线刚度和传递系数见5.2恒荷载标准值作用下内力计算在竖向荷载作用下框架内力采用分层法进行简化计算，此时每层框架梁同上、下层柱组成基本计算单元。竖向荷载产生的梁端弯矩只在本层内进行弯矩分配，单位之间不再进行传递。计算步骤如下：1)、根据各杆件的线刚度计算各节点杆端弯矩分配；2)、计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩，并将各节点不平衡弯矩进行第一次分配；3)、将所有杆端的分配弯矩向远端传递；4)、将个节点因传递弯矩而产生的不平衡弯矩进行第二次分配，使得各节点处于平衡状态；5)、将各杆件的固端弯矩，分配弯矩和传递弯矩相加即可得各杆端弯矩。1.计算分配系数说明：计算时除底层柱以外，其它各层柱的线刚度先乘以0.9，取传递系数为1/3(梁和底层柱的传递系数为1/2)。分配系数按以下式计算： 式中：　　　　为节点ｋ第ｉ根杆件的相对转动刚度；　　　　　　　为节点ｋ各杆件相对转动刚度之和。由于本榀框架结构、受力对称，在分层法计算时可取半结构进行计算。2.梁的固端弯矩均布恒载和柱顶集中活载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩，利用以下公式计算：可求得各梁端弯矩，如表5.2.1和表5.2.2各节点分配系数在以下弯矩分配图上逐一标出。5.1.1恒荷载作用下的内力计算1、恒荷载等效图如图5.2.1所示： 图5.2.1恒荷载等效图2、分层法分配的过程见弯矩分配图顶层梁的固端弯矩： 图5.2.2顶层恒荷载弯矩分配图二层梁的固端弯矩：底层梁的固端弯矩： 图5.2.3中间层恒荷载弯矩分配图 图5.2.4底层恒荷载弯矩分配图5.3活荷载作用下的内力计算1、活荷载等效图如图图5.3.1所示。图5.3.1活荷载等效图2、荷载作用在AB跨时的内力计算：顶层：梁的固端弯矩： 图5.3.2顶层活荷载弯矩分配图中间层：梁的固端弯矩：图5.3.3中间层活荷载弯矩分配图底层： 梁的固端弯矩：图5.3.4底层活荷载弯矩分配图3、活荷载作用在BC跨时的内力计算：顶层：梁的固端弯矩：图5.3.5顶层活荷载弯矩分配图 中间层：梁的固端弯矩：图5.3.6中间层活荷载弯矩分配图底层：梁的固端弯矩：图5.3.7底层活荷载弯矩分配图 4、活荷载作用在CD跨时的内力计算：顶层：梁的固端弯矩：图5.3.8顶层活荷载弯矩分配图中间层：梁的固端弯矩： 图5.3.9中间层活荷载弯矩分配图底层：梁的固端弯矩：图5.3.10底层活荷载弯矩分配图 5、根据分层法计算的柱端弯矩和对应的梁端的弯矩不相同,在结点处进行分配。(1)恒荷载载作用下的弯矩分配如表5.3.1。各节点的分配系数见以上的弯矩分配图。表5.3.1恒荷载载作用下的弯矩分配层次结点系数、弯矩上柱下柱左梁右梁屋顶A3调前弯矩kN.m——62.52——-49.54调后弯矩kN.m——57.52——-57.52B3调前弯矩kN.m——-43.4192.60-59.19调后弯矩kN.m——-41.3595.89-54.55C3调前弯矩kN.m——43.4159.19-92.60调后弯矩kN.m——41.3554.55-95.89D3调前弯矩kN.m——-62.5249.54——调后弯矩kN.m——-57.5257.52——二层A2调前弯矩kN.m55.4556.51——-84.07调后弯矩kN.m47.7048.77——-96.47B2调前弯矩kN.m-41.11-43.39108.83-48.88 调后弯矩kN.m-36.92-39.20115.54-39.42C2调前弯矩kN.m41.1143.3948.88-108.83调后弯矩kN.m36.9239.2039.42-115.54D2调前弯矩kN.m-55.45-56.5184.07——调后弯矩kN.m-47.70-48.7796.47——底层A1调前弯矩kN.m53.5335.15——-81.89调后弯矩kN.m51.5833.45——-85.02B1调前弯矩kN.m-40.95-26.83108.32-50.53调后弯矩kN.m-39.20-25.31111.11-46.59C1调前弯矩kN.m40.9526.8350.53-108.32调后弯矩kN.m39.2025.3146.59-111.11D1调前弯矩kN.m-53.53-35.1581.89——调后弯矩kN.m-51.58-33.4585.02——(2)活荷载载作用下的弯矩分配如表5.3.2-表5.3.4。各节点的分配系数见前弯矩分配图。表5.3.2(活载作用在AB跨)层次结点系数、弯矩上柱下柱左梁右梁屋顶A3调前弯矩kN.m——19.28——-15.61调后弯矩kN.m——17.87——-17.87B3调前弯矩kN.m——-11.8130.55-21.17调后弯矩kN.m——-11.3131.35-20.04C3调前弯矩kN.m——2.65-5.673.49调后弯矩kN.m——2.55-5.853.36D3调前弯矩kN.m——-0.770.67——调后弯矩kN.m——-0.730.73——二层A2调前弯矩kN.m16.2115.97——-22.01调后弯矩kN.m13.3813.14——-26.52B2调前弯矩kN.m-9.08-10.5230.95-16.41调后弯矩kN.m-8.22-9.6632.33-14.46 C2调前弯矩kN.m2.132.04-5.042.24调后弯矩kN.m1.811.81-4.752.45D2调前弯矩kN.m-0.53-0.460.62——调后弯矩kN.m-0.43-0.360.79——底层A1调前弯矩kN.m15.139.93——-21.39调后弯矩kN.m14.079.01——-23.08B1调前弯矩kN.m-8.51-6.5030.90-16.91调后弯矩kN.m-8.34-6.3431.18-16.50C1调前弯矩kN.m1.941.28-5.122.36调后弯矩kN.m1.861.21-5.312.23D1调前弯矩kN.m-0.44-0.300.64——调后弯矩kN.m-0.41-0.250.66——表5.3.3活荷载作用在BC跨层次结点系数、弯矩上柱下柱左梁右梁屋顶A3调前弯矩kN.m——-0.22——0.18调后弯矩kN.m——-0.21——0.21B3调前弯矩kN.m——0.780.94-1.52调后弯矩kN.m——0.740.87-1.61C3调前弯矩kN.m——-0.781.52-0.94调后弯矩kN.m——-0.741.61-0.87D3调前弯矩kN.m——0.22-0.18——调后弯矩kN.m——0.21-0.21——二层A2调前弯矩kN.m-0.19-0.17——0.26调后弯矩kN.m-0.16-0.14——0.31B2调前弯矩kN.m0.690.760.94-2.11调后弯矩kN.m0.640.710.86-2.22 C2调前弯矩kN.m-0.78-0.762.11-0.94调后弯矩kN.m-0.72-0.702.25-0.84D2调前弯矩kN.m0.190.17-0.26——调后弯矩kN.m0.160.13-0.29——底层A1调前弯矩kN.m-0.18-0.12——0.26调后弯矩kN.m-0.17-0.11——0.28B1调前弯矩kN.m0.700.520.96-2.09调后弯矩kN.m0.680.510.94-2.13C1调前弯矩kN.m-0.80-0.522.09-0.96调后弯矩kN.m-0.76-0.492.17-0.91D1调前弯矩kN.m0.180.12-0.26——调后弯矩kN.m0.170.10-0.27——表5.3.4活荷载作用在CD跨层次结点系数、弯矩上柱下柱左梁右梁屋顶A3调前弯矩kN.m——0.77——-0.62调后弯矩kN.m——0.72——-0.72B3调前弯矩kN.m——-2.65-3.495.67调后弯矩kN.m——-2.55-3.335.88C3调前弯矩kN.m——11.8116.41-30.95调后弯矩kN.m——12.3717.68-30.05D3调前弯矩kN.m——-19.2815.61——调后弯矩kN.m——-17.8717.87——二层A2调前弯矩kN.m0.530.41——-0.67调后弯矩kN.m0.460.33——-0.79B2调前弯矩kN.m-2.13-1.83-2.245.04 调后弯矩kN.m-1.93-1.63-1.935.49C2调前弯矩kN.m10.409.4416.41-30.95调后弯矩kN.m9.508.5414.37-32.40D2调前弯矩kN.m-16.21-14.3122.01——调后弯矩kN.m-13.84-10.5324.37——底层A1调前弯矩kN.m0.440.30——-0.64调后弯矩kN.m0.410.27——-0.68B1调前弯矩kN.m-1.94-1.28-2.365.12调后弯矩kN.m-1.86-1.21-2.235.31C1调前弯矩kN.m9.926.5016.91-30.90调后弯矩kN.m9.506.1315.95-31.58D1调前弯矩kN.m-15.13-9.9321.39——调后弯矩kN.m-14.07-8.2422.30——6、竖向荷载作用下梁跨内最大弯矩计算在此结构中，在恒载和活载作用时，全跨均为均布荷载，跨内最大弯矩即在跨中活荷载作用在CD跨时跨中最大弯矩：荷载梁号　屋顶二层底层恒荷载ABx(m)　　　Mmax(kN.m)133.01151.80159.88BCx(m)　　　Mmax(kN.m)35.6282.7280.40CDx(m)　　　Mmax(kN.m)133.01151.80159.88活荷载作用在AB跨ABx(m)　　　Mmax(kN.m)36.4033.1135.26活荷载作用在BC跨BCx(m)　　　Mmax(kN.m)20.5323.0223.67活荷载作用在CD跨CDx(m)　　　Mmax(kN.m)36.4033.1135.267、恒荷载和活荷载作用下梁、柱的弯矩图见恒荷载和活荷载弯矩图。 8、荷载内力图中没有考虑空调板自重及栏杆自重荷载产生的弯矩，所以弯矩图的节点不平衡。图5.3.11恒荷载作用下弯矩图图5.2.16活荷载作用在AB跨弯矩图 图5.3.12活荷载作用在BC跨弯矩图图5.3.13活荷载作用在CD跨弯矩图 5.2.3竖向荷载作用梁和柱的剪力计算1、据简图3.1.20和推倒公式计算：框架梁：柱：以屋顶A3B3跨梁和三层B柱计算为例：梁A3B3：MA3=62.92kN·m，MB3=148.47kN·m，QA3=(62.92-148.47)/7.2+1/2×30.63×6.6=103.46kNA柱(三层)：MA3=57.52kN·m，MB3=95.89kN·m，图3.1.20QA3A3=(57.52+95.89)/3.9=36.92kN同理其他层的剪力计算见表恒荷载作用下梁的剪力计算见表5.3.6。表5.3.6恒荷载作用下梁的剪力计算层数恒荷载(KN)ABBCCDABBCCD顶层101.09-101.9937.04-2.5887.01-116.07二层92.90-110.1851.5311.9084.04-119.05底层95.72-107.3646.697.0784.71-118.38活荷载作用在AB跨下梁的剪力计算见表5.3.7。表5.3.7活荷载作用在AB跨下梁的剪力计算层数活荷载载作用在AB跨(KN)ABBCCDABBCCD顶层43.58-42.82-9.02-20.5440.20-39.00 二层40.61-45.79-3.38-17.7839.98-39.22底层41.75-44.65-4.57-18.9739.96-39.24活荷载作用在BC跨下梁的剪力计算见表5.3.8。表5.3.8活荷载作用在BC跨下梁的剪力计算层数活荷载载作用在BC跨(KN)ABBCCDABBCCD顶层43.43-42.975.51-6.0139.50-39.70二层43.55-42.856.64-7.7639.52-39.68底层43.53-42.876.71-7.6939.50-39.70表5.3.9活荷载载作用在BC跨下梁的剪力计算层数活荷载载作用在CD跨(KN)ABBCCDABBCCD顶层43.58-42.82-9.02-20.5440.20-39.00二层40.61-45.79-3.38-17.7839.98-39.22底层41.75-44.65-4.57-18.9739.96-39.24表5.3.10柱的剪力计算层数恒荷载作用(KN)活荷载作用在AB跨(KN)A柱B柱C柱D柱A柱B柱C柱D柱顶层39.30-28.2824.57-31.9012.32-7.581.69-0.45二层34.85-26.5723.07-28.4810.64-6.971.42-0.30 底层8.98　-4.25　3.25-5.122.15-3.121.23-0.12续表5.3.10柱的剪力计算层数活荷载作用在BC跨(KN)活荷载作用在CD跨(KN)A柱B柱C柱D柱A柱B柱C柱D柱顶层-0.09-2.77-0.380.1012.32-7.581.69-0.45二层-0.080.37-0.380.0810.64-6.971.42-0.30底层-0.01　0.42-0.350.112.15-3.121.23-0.122、恒荷载和活荷载作用下梁、柱的剪力图见恒荷载和活荷载剪力图 图5.3.14恒荷载作用下的图(kN)图5.3.15活荷载作用AB跨下的图(kN) 图5.3.16活荷载作用BC跨下的图(kN)图5.3.17活荷载作用CD跨下的图(kN) 5.3.4轴力计算1、恒荷载作用下的轴力计算。三层:A柱:N顶=66.93+126.27+81.14=274.34kNN底=274.34+4.27×3.3=288.43kNJ柱:N顶=80.25+53.38=133.63kNN底=133.63+4.58×3.3=148.74kN其余各柱的轴力计算如表5.3.11。表5.3.11柱的轴力计算层数截面恒荷载作用(KN)活荷载作用在AB跨(KN)A柱B柱C柱D柱A柱B柱C柱D柱顶层柱顶331.79303.05303.05331.7979.58102.241.151.00柱底348.44319.70319.70348.4496.23118.892.131.65二层柱顶742.24561.87561.87742.24172.84214.874.561.87柱底758.89578.52578.52758.89189.49231.525.342.52底层柱顶1142.29824.38824.381142.29267.24327.544.742.76柱底1163.64845.73845.731163.64288.59348.896.283.11续表5.3.11柱的轴力计算层数截面活荷载作用在BC跨(KN)活荷载作用在CD跨(KN)A柱B柱C柱D柱A柱B柱C柱D柱顶层柱顶79.4398.8795.9179.431.001.15102.2479.58柱底96.08115.52112.5696.081.652.13118.8996.23二层柱顶175.63211.81206.64175.631.874.56214.87172.84柱底192.28228.46223.29192.282.525.34231.52189.49底层柱顶271.81324.84317.29271.812.764.74327.54267.24柱底293.34346.37338.82293.343.116.28348.89288.59 2、竖向荷载作用框架梁、柱的轴力见图恒载、活载作用下轴力图图5.3.18恒荷载作用下的图(kN) 图5.3.19活荷载作用在AB跨下的图(kN)图5.3.20活荷载作用在BC跨下的图(kN) 图5.3.21活荷载作用在CD跨下的图(kN)5.4风荷载标准值作用下的内力计算5.4.1框架在风荷载(从左向右吹)下的内力用D值法(改进的反弯点法)进行计算。其步骤为：(1)求各柱反弯点处的剪力值；(2)求各柱反变弯点高度；(3)求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；(4)求各柱的轴力和梁剪力。第层第柱所分配的剪力为：，，见表5.4.1。框架柱反弯点位置：式中：——反弯点高度，即反弯点到柱下端的距离；——反弯点高度比，即反弯点高度与柱高的比值；——计算层柱高；——标准反弯点高度；——上下梁线刚度变化时反弯点高度比修正值；、——上、下层柱高变化时反弯点高度比修正值。计算结果如表5.4.1~5.4.2所示。表5.4.1A轴框架柱反弯点位置层号h/miy0y1y2y3yyh/m33.91.440.370.000.000.000.451.4423.91.440.450.000.00-0.00140.491.7015.01.840.580.00-0.050.000.552.88 表5.4.2B轴框架柱反弯点位置层号h(m)　iy0y1y2y3yy*h(M)33.94.390.450000.451.7623.94.390.50000.501.95154.450.550000.552.754.左风作用下内力框架柱的杆端弯矩和梁端弯矩按以下公式计算：边柱节点：中柱节点：则左风作用下框架内力计算如表5.4.3表5.4.3风荷载作用下A、D轴框架柱剪力和梁柱弯矩计算层vi/(kN)∑D/(kN/m)∑Dim/(kN/m)∑Dim/∑Dvim/(kN)y*h/mMe上(kN/m)Me下(kN/m)Mb总(kN/m)36.362862454220.191.201.442.961.742.96214.242862454220.192.701.705.934.597.67123.231691037420.225.142.8810.9214.7815.51表5.3.4风荷载作用下B、C轴框架柱剪力和梁柱弯矩计算层vi/(kN)∑D/(kN/m)∑Dim/(kN/m)∑Dim/∑Dvim/(kN)y*h/mMe上(kN/m)Me下(kN/m)Mb总(kN/m)36.362862488900.311.981.764.243.474.24214.242862488900.314.421.958.628.6212.09 123.231691047130.286.472.7514.5717.8023.19注：轴力压力为+，拉力为-。表5.4.5风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力层号AB跨梁端剪力BC跨梁端剪力CD跨梁端剪力柱轴力Me上(kN/m)Me右(kN/m)VkNMe上(kN/m)Me右(kN/m)VkNMe上(kN/m)Me右(kN/m)VkNNANBNCND32.961.670.642.562.482.101.762.960.720.641.46-1.38-0.7224.194.761.247.337.836.325.554.191.481.895.07-4.84-2.1916.349.142.1514.0513.5711.519.626.342.423.399.36-9.09-4.61各柱和梁在风荷载作用下的内力图,见风荷载作用下的弯矩、剪力、轴力图。图5.4.1左风荷载作用下的图(kN·m) 图5.4.2左风荷载作用下的图(kN)图5.4.3右风荷载作用下的图(kN·m) 图5.4.4右风荷载作用下的图(kN)5.4.2内力组合表 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.6用于承载力计算的框架梁由可变荷载效应控制的基本组合表(AB跨)层　恒载活载活载活载左风右风Mmax及相应的VMmin及相应的V│V│max及相应的M①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值组合项目值3左M-54.12-28.01-1.211.825.05-5.05　　①+②+③-86.37①+②+③-84.55V94.0138.100.310.78-1.481.48　　+0.6⑥133.30④+0.6⑥134.09中M84.0530.28-0.22-0.570.53-0.53①+②114.65　　　　V　　　　　　+0.6⑤　　　　　右M-70.96-25.640.78-2.954.00-4.00　　①+②+④-101.95①+②-94.20V-99.53-37.310.310.78-1.481.48　　+0.6⑥-135.17+0.6⑤-137.732左M-117.65-35.01-1.742.1712.75-12.75　　①+②+③-162.05①+②+③-159.88V124.3538.690.420.84-3.753.75　　+0.6⑥165.71④+0.6⑥166.55中M91.8225.07-0.15-0.361.32-1.32①+②117.69　　　　V　　　　　　+0.6⑤　　　　　右M-106.52-29.061.44-2.9010.11-10.11　　①+②+④-144.55①+②-129.52V-128.99-36.730.420.84-3.753.75　　+0.6⑥-162.62+0.6⑤-167.961左M-91.43-33.31-1.411.7620.36-20.36　　①+②+③-138.37①+②+③-136.60V124.8038.450.410.67-5.985.98　　+0.6⑥167.24④+0.6⑥167.91中M94.1426.08-0.19-0.292.11-2.11①+②121.49　　　　V　　　　　　+0.6⑤　　　　　右M-104.67-28.751.03-2.3416.15-16.15　　①+②+④-145.45①+②-123.74V-129.14-36.960.410.67-5.985.98　　+0.6⑥-161.84+0.6⑤-169.69 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.7用于承载力计算的框架梁由可变荷载效应控制的基本组合表(BC跨)层　恒载活载活载活载左风右风Mmax及相应的VMmin及相应的V│V│max及相应的M①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值组合项目值3左M-19.300.76-0.71-6.212.58-2.58　　①+③+④-27.76①+③-21.56V13.21-3.515.26-3.51-2.342.34　　+0.6⑥16.35+0.6⑥19.87中M-13.43-2.352.06-2.350.000.00①+②+④-18.12　　　　V　　　　　　　　　　　右M-23.14-6.21-0.600.76-2.582.58　　①+②+③-31.49①+②+③-30.73V-16.71-3.51-5.16-3.51-2.342.34　　+0.6⑤-26.79+④+0.6⑤-30.302左M-17.736.53-1.30-8.066.52-6.52　　①+③+④-31.00①+③-22.95V18.37-6.646.53-6.64-5.945.94　　+0.6⑥21.830.6⑥27.28中M-3.72-0.761.61-0.760.000.00①+②+④-5.25　　　　V　　　　　　　　　　　右M-1.04-8.06-1.256.53-6.526.52　　①+②+③-14.26①+②+③-7.73V-3.06-6.64-6.48-6.64-5.945.94　　+0.6⑤-19.73+④+0.6⑤-26.371左M-18.304.25-1.26-6.5110.40-10.40　　①+0.7③-34.14①+③-25.80V16.91-4.896.52-4.89-9.469.46　　+0.7④+⑥27.51+0.6⑥29.10中M-5.90-1.132.16-1.130.000.00①+②+④-8.16　　　　V　　　　　　　　　　　右M-4.69-6.51-1.214.25-10.4010.40　　①+0.7②-20.50①+0.7②+0.7③-17.52V-4.52-4.89-6.49-4.89-9.469.46　　+0.7③+⑤-21.95+0.7④+⑤-25.37 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.8用于承载力计算的框架梁由永久荷载效应控制的基本组合表(AB跨)层　恒载活载活载活载Mmax及相应的VMmin及相应的V│V│max及相应的M①②③④组合项目值组合项目值组合项目值3左M-60.89-19.60-0.851.27　　①+②+③-81.34①+②+③+④-80.07V105.7626.670.220.55　　132.64133.19中M94.5521.20-0.15-0.40①+②115.75　　　　V　　　　　　　　　右M-79.83-17.950.54-2.07　　①+②+④-99.85①+②-97.78V-111.97-26.120.220.55　　-137.54-135.632左M-132.35-24.51-1.221.52　　①+②+③-158.08①+②+③+④-156.56V139.9027.080.290.59　　167.27167.86中M103.3017.55-0.11-0.25①+②120.85　　　　V　　　　　　　　　右M-119.84-20.341.00-2.03　　①+②+④-142.21①+②-140.18V-145.11-25.710.290.59　　-170.23-132.291左M-102.86-23.32-0.991.23　　①+②+③-127.16①+②+③+④-125.93V140.4026.910.280.47　　167.59168.06中M105.9118.26-0.13-0.20①+②124.16　　　　V　　　　　　　　　右M-117.76-20.130.72-1.64　　①+②+④-139.52①+②-137.88V-145.28-25.870.280.47　　-170.69-135.98 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.9用于承载力计算的框架梁由永久荷载效应控制的基本组合表(BC跨)层　恒载活载活载活载Mmax及相应的VMmin及相应的V│V│max及相应的M①②③④组合项目值组合项目值组合项目值3左M-21.710.53-0.50-4.34　　①+③+④-26.55①+③-22.21V14.86-2.463.68-2.46　　16.08　18.54中M-15.11-1.641.44-1.64①+②+④-18.39　　　　V　　　　　　　　　右M-26.03-4.34-0.420.53　　①+②+③-30.79①+②+③+④-30.26V-18.80-2.46-3.61-2.46　　-24.87-32.802左M-19.954.57-0.91-5.64　　①+③+④-26.50①+③-20.86V20.67-4.654.57-4.65　　20.60　25.24中M-4.19-0.531.13-0.53①+②+④-5.25　　　　V　　　　　　　　　右M-1.17-5.64-0.874.57　　①+②+③-7.69①+②+③+④-3.11V-3.44-4.65-4.53-4.65　　-12.62-43.261左M-20.592.98-0.88-4.55　　①+③+④-26.03①+③-21.47V19.02-3.424.56-3.42　　20.16　23.58中M-6.64-0.791.51-0.79①+②+④-8.22　　　　V　　　　　　　　　右M-5.28-4.55-0.852.98　　①+②+③-10.68①+②+③+④-7.71V-5.09-3.42-4.54-3.42　　-13.05-16.82 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.10用于承载力计算的框架柱由可变荷载效应控制的基本组合表(A柱)层　恒载活载活载活载左风右风Nmax及相应的M、VNmin及相应的M、V│M│max及相应的N、V①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值组合项目值3上M-79.50-38.30-1.29-2.02-5.425.42①+②+③-124.36①+⑥-74.08①+②+③-124.36N209.6661.350.310.921.48-1.48+④+0.6⑤273.13208.18+④+0.6⑤273.13下M68.3545.460.990.972.94-2.94　117.53①+⑥65.41　117.53N240.5061.350.310.921.48-1.48①+②+③303.97239.02①+②+③303.97V37.9120.710.590.762.14-2.14+④+0.6⑤61.2635.77+④+0.6⑤61.262上M-59.75-19.21-0.84-1.46-10.7510.75①+②+③-87.70①+⑥-49.00①+②+③-87.70N451.75123.270.811.625.24-5.24+④+0.6⑤580.60446.51+④+0.6⑤580.60下M62.2921.800.810.637.17-7.17　89.83①+⑥55.12　89.83N482.59123.270.811.625.24-5.24①+②+③611.44477.35①+②+③611.44V31.2910.510.420.534.59-4.59+④+0.6⑤45.5226.70+④+0.6⑤45.521上M-62.87-21.88-0.70-1.30-14.6914.69①+②+③-95.56①+⑥-48.18①+②+③-95.56N693.68184.971.222.3011.21-11.21+④+0.6⑤888.89682.47+④+0.6⑤888.89下M60.9021.500.660.0812.07-12.07　90.39①+⑥48.83　90.39N724.52184.971.222.3011.21-11.21①+②+③919.73713.31①+②+③919.73V31.7411.120.350.366.86-6.86+④+0.6⑤47.6824.88+④+0.6⑤47.68 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.11用于承载力计算的框架柱由永久荷载效应控制的基本组合表(A柱)层　恒载活载活载活载Nmax及相应的M、VNmin及相应的M、V│M│max及相应的N、V①②③④组合项目值组合项目值组合项目值3上M-89.44-26.81-0.90-1.41①+②+③+④-118.56①-89.44①+②+③+④-118.56N235.8742.940.220.65279.68235.87279.68下M76.9031.820.700.68①+②+③+④110.09①76.90①+②+③+④110.09N270.5742.940.220.65314.37270.57314.37V42.6514.500.410.5458.0942.6558.092上M-67.22-13.45-0.59-1.02①+②+③+④-82.27①-67.22①+②+③+④-82.27N508.2286.290.571.14596.22508.22596.22下M70.0815.260.570.44①+②+③+④86.35①70.08①+②+③+④86.35N542.9286.290.571.14630.91542.92630.91V35.207.360.300.3743.2335.2043.231上M-70.73-15.32-0.49-0.91①+②+③+④-87.45①-70.73①+②+③+④-87.45N780.39129.480.851.61912.33780.39912.33下M28.5115.050.460.06①+②+③+④31.25①68.51①+②+③+④84.08N815.09129.480.851.61947.03815.09947.03V35.707.790.240.2543.9835.7043.98 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.12用于承载力计算的框架柱由可变荷载效应控制的基本组合表(B柱)层　恒载活载活载活载左风右风Nmax及相应的M、VNmin及相应的M、V│M│max及相应的N、V①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值组合项目值3上M-62.3534.96-4.34-3.93-7.537.53①+②+③-40.19①+⑥-54.82①+0.7③-75.68N218.2262.3416.534.300.85-0.85+④+0.6⑤301.91217.37+0.7④+⑤233.66下M52.92-25.583.473.564.09-4.09　36.82①+⑥48.83　61.93N249.0662.3416.534.300.85-0.85①+②+③332.75248.21①+0.7③264.50V29.5615.522.001.922.98-2.98+④+0.6⑤50.7926.58+0.7④+⑤35.282上M-45.6718.10-2.83-3.05-14.9714.97①+②+③-42.43①+⑥-30.70①+0.7③-64.75N562.68123.7535.5511.763.04-3.04+④+0.6⑤735.55559.64+0.7④+⑤598.83下M47.86-19.662.942.499.98-9.98　39.62①+⑥37.88　61.64N593.52123.7535.5511.763.04-3.04①+②+③766.39590.48①+0.7③629.67V24.029.681.481.426.40-6.40+④+0.6⑤40.4417.62+0.7④+⑤32.441上M-48.5821.06-2.90-2.73-20.4320.43①+②+③-45.40①+⑥-28.15①+0.7③-72.94N905.83187.1254.6617.336.52-6.52+④+0.6⑤1168.86899.31+0.7④+⑤962.75下M47.11-19.382.762.0216.80-16.80　42.59①+⑥30.31　67.25N936.67187.1254.6617.336.52-6.52①+②+③1199.70930.15①+0.7③993.59V24.5410.371.451.229.55-9.55+④+0.6⑤43.3014.99+0.7④+⑤35.95 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.13用于承载力计算的框架柱由永久荷载效应控制的基本组合表(B柱)层　恒载活载活载活载Nmax及相应的M、VNmin及相应的M、V│M│max及相应的N、V①②③④组合项目值组合项目值组合项目值3上M-70.1524.47-3.04-2.75①+②+③+④-51.47①-70.15①+③+④-75.94N245.5043.6411.573.01303.72245.50260.08下M59.54-17.902.432.49①+②+③+④46.55①59.54①+③+④64.45N280.1943.6411.573.01338.41280.19294.77V33.2510.871.401.3446.8633.2536.002上M-51.3812.67-1.98-2.14①+②+③+④-42.83①-51.38①+③+④-55.50N633.0286.6224.888.23752.75633.02666.13下M53.84-13.762.061.74①+②+③+④43.88①53.84①+③+④57.64N667.7186.6224.888.23787.45667.71700.82V27.026.781.041.0035.8227.0229.051上M-54.6514.74-2.03-1.91①+②+③+④-43.85①-54.65①+③+④-58.59N1019.06130.9938.2612.131200.441019.061069.45下M53.00-13.561.931.41①+②+③+④42.78①53.00①+③+④56.34N1053.76130.9938.2612.131235.131053.761104.15V27.607.261.020.8536.7327.6029.47 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.14用于正常使用极限状态验算的基本组合表(AB跨)层　恒载活载活载活载左风右风Ms,maxMs,mix①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值3左M-45.10-20.01-0.871.303.61-3.61　①+②+③+0.6⑥-68.14中M70.0421.63-0.16-0.410.38-0.38①+②+0.6⑤91.90　　右M-59.13-18.320.56-2.112.86-2.86　　①+②+④+0.6⑥-81.272左M-98.04-25.01-1.251.559.11-9.11　①+②+③+0.6⑥-129.76中M76.5217.91-0.11-0.260.95-0.94①+②+0.6⑤95.00　　右M-88.77-20.761.03-2.077.22-7.22　　①+②+④+0.6⑥-115.931左M-76.19-23.79-1.011.2614.54-14.54　①+②+③+0.6⑥-109.72中M78.4518.63-0.14-0.211.51-1.51①+②+0.6⑤97.98　　右M-87.23-20.540.74-1.6711.53-11.54　　①+②+④+0.6⑥-116.36 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表5.4.15用于正常使用极限状态验算的基本组合表(BC跨)层　恒载活载活载活载左风右风Ms,maxMs,mix①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值3左M-16.080.54-0.51-4.431.84-1.84　　①+③+④+0.6⑥-22.13中M-11.19-1.681.47-1.680.000.00①+②+④-14.54　　右M-19.28-4.43-0.430.54-1.841.84　　①+②+③+0.6⑤-25.252左M-14.784.67-0.93-5.764.66-4.66　　①+③+④+0.6⑥-24.26中M-3.10-0.551.15-0.550.000.00①+②+④-4.19　　右M-0.87-5.76-0.894.67-4.664.66　　①+②+③+0.6⑤-10.311左M-15.253.04-0.90-4.657.43-7.43　　①+③+④+0.6⑥-25.26中M-4.92-0.811.54-0.810.000.00①+②+④-6.53　　右M-3.91-4.65-0.873.04-7.437.43　　①+②+③+0.6⑤-13.88 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计第6章框架梁柱配筋计算6.1框架梁配筋6.1.1根据横梁控制截面内力设计值,利用受弯构件正截面承载力和斜截面承载力计算公式,算出所需纵筋及箍筋并进行配筋。材料:C30混凝土：fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2ftk=2.01N/mm2C35混凝土：fc=16.7N/mm2ft=1.57N/mm2ftk=2.20N/mm2Ⅰ级钢筋(HPB235)：fy=210N/mm2fyk=235N/mm2(箍筋)Ⅲ级钢筋(HRB335)：fy=360N/mm2fyk=400N/mm2(受力筋、架立筋)梁截面为：b×h=250mm×500mm6.1.2梁的正截面受弯承载力计算以顶层跨的配筋为例计算配筋：有效高度:h0=400-35=365mm(单排筋)h0=400-65=335mm(双排筋)1、AB跨：跨间的最大弯矩,M=159.88kN·m，按矩形截面进行计算。而所以选配钢筋：2Φ20+1Φ16，实配钢筋面积：=829mm2上部按构造要求配筋。梁AB各截面的正截面受弯承载力配筋计算见表6.1.2.1。对于梁BC，跨中弯矩为负，且小于支座处的负弯矩，梁的跨度较小，仅有2.4m，故不再计算跨中弯矩的配筋，跨中配筋同支座处的配筋。CD梁的配筋同AB梁。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表6.1.2.1框架梁正截面配筋计算层计算公式梁AB梁BC支座左截面跨中截面支座右截面支座左截面跨中截面支座右截面3/(kN·m)-57.52133.01-95.89-54.55-35.62-54.550.0740.0190.1240.070.050.070.0770.0190.1330.070.050.07/mm2357802614338218338/mm2300300300200200200实配钢筋/mm2118+220(882)216+220(829)118+220(882)118+220(882)220(628)118+220(882)2/(kN·m)-96.47151.80-115.54-39.42-82.72-39.420.1250.0210.1490.0510.1070.0510.1340.0220.1630.0520.1130.052/mm2618917751242524242/mm2300300300200200200实配钢筋/mm2118+220(882)420(1256)118+220(882)118+220(882)220(628)118+220(882)1/(kN·m)-85.02159.88-111.11-46.59-80.4-46.590.1100.0220.1440.0600.1040.0600.1170.0230.1560.0620.1100.062/mm2539966720287508287/mm2300300300200200200实配钢筋/mm2118+220(882)420(1256)118+220(882)118+220(882)220(628)118+220(882) 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计2.斜截面受剪承载力计算梁AB以一层梁BC支座B处为例计算，如下：截面尺寸满足要求。斜截面承载力为：按构造配筋，选双肢箍。最小配筋率：故所配箍筋满足要求。同理可计算其它截面斜截面抗剪承载力，具体计算见表表6.1.2.2所示：表6.1.2.2框架梁斜截面配筋计算　梁AB层计算公式321Vb(KN)135.63132.29135.98503.68KN>(Vb)503.68KN>(Vb)503.68KN>(Vb)<00.1950.20实配箍筋梁BC层321Vb(KN)22.8013.2616.82319.26KN>(Vb)319.26KN>(Vb)319.26KN>(Vb) 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计<0<0<0实配箍筋梁CD层321Vb(KN)135.63132.29135.98503.68KN>(Vb)503.68KN>(Vb)503.68KN>(Vb)<00.1950.20实配箍筋3、裂缝宽度验算梁AB取Mk=91.90kN·m裂缝验算满足要求。同理验算其它截面处裂缝宽度，见表6.1.2.3 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计表6.1.2.3框架梁裂缝宽度验算层计算公式梁AB梁BC支座左截面跨中截面支座右截面支座左截面跨中截面支座右截面3KN.m78.14102.3192.2725.3218.2628.32203.68260.35245.3296.2692.2895.320.010.010.010.010.050.010.3930.5790.6080.20.20.21818181820182.12.12.12.12.12.10.1420.2900.3240.1960.0350.0692KN.m129.7695.0115.9324.264.1910.31210.18205.17187.78100.1325.9242.550.0170.0130.0170.010.070.010.3930.5790.6080.20.20.22020201818182.12.12.12.12.12.10.2300.2230.1930.0400.0140.017KN.m109.7297.96116.3425.266.3513.89 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计1146.85174.85155.96104.2640.4057.290.020.0150.0200.010.0070.010.6610.6080.6860.20.20.22020201818182.12.12.12.12.12.10.1370.1820.1510.0410.0220.023裂缝宽度满足要求，按表中配筋进行框架梁配筋。6.2框架柱的截面设计对于柱的配筋，在计算之前作如下的考虑：1.由于结构对称，只计算A柱和B柱；2.本结构一至三层采用统一标准柱400mm×400mm，计算第一层柱的配筋、第三层柱的配筋。A轴第一层柱截面配筋计算：6.2.1柱的轴压比验算底层柱＝947.03kN轴压比满足要求则A轴柱的轴压比满足要求。6.2.2柱的截面尺寸复核取＝400mm-35mm=365mm，＝43.98kN。因为所示满足要求。6.2.3柱的正截面受弯承载力计算柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计A轴柱1层从柱的内力组合表可见，为大偏压，选用大、大的组合，最不利组合为：在弯矩中没有由水平荷载产生的弯矩，柱的计算长度因为，所以故按构造配筋，由于纵向受力钢筋采用HRB400，最小总配筋率每侧实配418()满足要求。6.2.4垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算1层A轴柱，＝947.03kN 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计查表得=2448.59kN>=947.03kN满足要求。6.2.5柱的斜截面受剪承载力计算A轴柱1层最不利内力组合因为剪跨比，所以因为，所以=912.33kN按构造配箍，取复式箍Ф8@200。其配筋图图6.1.1所示。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计图6.1.1A轴底层柱的配筋图6.2.6柱截面配筋表其它柱的截面配筋计算同6.2.1，不再写明计算过程，将计算结果列于表6.2.1.1。表6.2.1.1柱截面的配筋表(均为对称配筋)层A轴柱B轴柱纵筋箍筋纵筋箍筋3818复式箍2Ф8@200818复式箍2Ф8@2002818复式箍2Ф8@200818复式箍2Ф8@2001818复式箍2Ф8@200818复式箍2Ф8@200 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计第7章基础设计7.1工程概况边柱采用柱下独立扩展基础，中柱采用联合基础。基础埋深不宜大于原有建筑物基础埋深且大于0.5m；阶梯形基础每阶高度宜为300~500mm；混凝土等级不低于C20，选C25；基础保护层厚度40mm；垫层厚度100mm，混凝土强度等级选C10；钢筋选用HRB335级钢筋；室外地坪−0.45m。7.1.1工程地质条件：拟建场地各地层由上往下依次为：①人工填土，厚度0.8-1.5m，不宜作为持力层；②新冲积粘土，厚度0.4-1.2m，不宜作为持力层；③冲击粉质粘土，厚度4.5-5.6m，是较好的持力层，承载力特征值270kPa；④残积粉质粘土，厚度<1m，是良好的持力层和下卧层，承载力特征值300kPa；⑤强风化泥质粉砂岩(未钻透)，是理想的持力层，承载力特征值350kPa；地下水位：地表以下2米内无侵蚀性，稳定地下水位埋深为2.3m-2.8m之间。7.2柱下独立基础设计(⑨轴线A柱)设计基础的荷载包括：①框架传来的弯矩、轴力和剪力(可取设计底层柱的相应控制内力)；②基础自重，回填土的重量；③底层地基梁传来的轴力和弯矩。初步确定基础埋深标高为−3.15m，同时基础底面处于冲击粉质粘土层。土的平均重度γ=20kN/m3；7.2.1荷载计算基础承受的上部荷载1框架柱传来荷载：M=31.25kN·m，N=947.03kN，V=43.98kN。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计2.地基梁传来的荷载：地基梁选型：250mm×400mm，梁自重为：0.25m×0.4m×25kN/m3＝2.5kN/m传至基础A的梁荷载=2.5kN/m×[(6.0m-0.5m)+(6.6m-0.5m)/2]=17.7kN3.底层墙体传来的荷载对于±0.000以下的墙体自重当墙厚为240mm时，墙体自重0.24m31.1m319kN/m3=5.02kN/m±0.000以下的墙体传至基础A的荷载：5.02kN/m3[(4.8m-0.5m)+(6.6m-0.5m)/2]=35.54kN±0.000以上的墙体传至基础A的荷载：10.53kN/m3(4.8m-0.5m)+20.16kN/m3(6.6m-0.5m)/2=124.17kN则基础A受到的荷载为：M=31.25kN·m，N=1049.24kN，V=43.98kN。7.2.2初步确定基础尺寸①初步确定基础埋深−3.15m，同时基础底面处于冲击粉质粘土层。②地基承载力的的深度修正根据设计资料，查设计规范得：，土的平均重度kN/m3；取b＝3m，深度d=2.7m。则基础底面的承载能力修正值为：=270kPa+1.5320kN/m33(2.7m-0.5m)=336kPa>1.1=1.13270=297kPa③基础底面尺寸先按中心荷载作用下计算基底面积：但考虑到偏心荷载作用应力分布不均匀，故将计算出的基底面积增大20%~40%，取1.2。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计A=1.2=1.234.72m2=5.66m2选用矩形：宽3长=2.9m32.9m，A=8.41m2(满足要求)独立基础示意图如图7.1.1所示。图7.1.1独立基础示意图7.2.3地基承载力验算作用于基础中心的弯矩、轴力分别为： 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计故承载力满足要求。7.2.4基础形式的确定采用台阶式独立基础构造要求：一阶台阶宽高比≤1.75；二阶台阶宽高比≤1.0。7.2.5冲切验算=1039.92/8.41+16.05=216.98kPa(不包括基础及回填土自重)a)柱边基础截面抗冲切验算：2.9m，2.9m，0.5m，0.5m，1200mm-50mm=1150mm，取故冲切破坏锥体落在基础底面以内；因偏心受压，取冲切力：抗冲切力：b)第一变阶处抗冲切验算800mm-50mm=750mm，1.2m，1.2m， 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计取，冲切力：抗冲切力：c)第二变阶处抗冲切验算400mm-50mm=350mm，2.1m，2.1m，取，冲切力：抗冲切力：7.3基础配筋计算选用HRB335钢筋(fy=300N/mm2)基础长边与短边长度大至相等，取配筋相同。Ⅰ-Ⅰ截面(柱边)柱边净反力 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计悬臂部分净反力平均值：弯矩：Ⅱ-Ⅱ截面(第一变阶处)悬臂部分净反力平均值：弯矩：Ⅲ-Ⅲ截面(第二变阶处) 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计悬臂部分净反力平均值：弯矩：故长短配筋按，实配10@150(As=1413mm2)，即1612。独立基础配筋见图7.1.2。图7.1.2基础配筋示意图7.3柱下联合基础设计(⑥轴B、C柱基础)B、C柱400mm×400mm，轴线距离2400mm，因此采用联合基础。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计7.4.1基础承受荷载确定1框架柱传来荷载：先考虑B、C柱恒载、活载组合：因为B柱为：M=53.0kN·m，N=1053.76kN，V=27.6kN。则B、C柱组合值：M=53N·m×2=106kN·m,N=1053.76kN×2=2107.52kN，V=27.6kN×2=55.2kN2.地基梁传来的荷载：B、E轴：250mm×400mm传至基础B、C的梁荷载=2.5kN/m×[(6.0-0.5)m×2+(2.4-0.5)m+6.6m]=49.5kN3.底层墙体传来的荷载±0.000以下的墙体自重±0.000以下的墙体传至基础的荷载：5.02kN/m3[6.0m×2+6.6m]=64.76kN±0.000以上的墙体传至基础的荷载：20.16kN/m36.9m+20.16kN/m3(6.0-0.5)m32=340.70kN则基础受到的荷载为：M=53kN·m，N=2448.22kN，V=55.2kN。7.3.2初步确定基础尺寸①地基承载力的的深度修正基础底面的承载能力修正值为：=270kPa+1.5320kN/m33(3.15m-0.5m)=349.5kPa>1.1=1.13270=297kPa②按中心荷载作用下计算基底面积：但考虑到偏心荷载作用应力分布不均匀，故将计算出的基底面积增大20%~40%，取1.2。A=1.2=1.238.24m2=9.74m2选用矩形：宽3长=3.0m36.0m，A=18.0m2(满足要求)独立基础示意图如图7.1.3所示。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计图7.1.3联合基础示意图7.3.3地基承载力验算作用于基础中心的弯矩、轴力分别为：故承载力满足要求。7.3.4冲切验算 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计=1871.64/21+3.13=92.26kPa(不包括基础及回填土自重)a)柱边基础截面抗冲切验算：6.0m，3.0m，0.5m，0.5m，1200mm-50mm=1150mm，取故冲切破坏锥体落在基础底面以内；因偏心受压，取冲切力：抗冲切力：b)第一变阶处抗冲切验算800mm-50mm=750mm，1.5m，4.0m，取，冲切力：抗冲切力：c)第二变阶处抗冲切验算 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计400mm-50mm=350mm，2.0m，5.0m，取，冲切力：抗冲切力：7.3.5基础配筋计算选用HRB335钢筋(fy=300N/mm2)Ⅰ-Ⅰ截面(柱边)柱边净反力悬臂部分净反力平均值：弯矩：Ⅱ-Ⅱ截面(第一变阶处) 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计悬臂部分净反力平均值：弯矩：Ⅲ-Ⅲ截面(第二变阶处)悬臂部分净反力平均值：弯矩：故长短配筋按，实配14@200(As=2924mm2)，即1914。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计联合基础配筋见图7.1.4。图7.1.4联合基础配筋图 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计参考文献[1]同济、东南、西冶、重建工四校合编．房屋建筑学[M]．北京：中国建筑工业出版社，1990．[2]《建筑设计资料集》编委会．第Ⅱ版．建筑设计资料集[M]．北京：中国建筑工业出版社，1994．[3]《混凝土结构设计原理》[M]．北京：高等教育出版社，2006．[4]《工程建设标准强制性条文(房屋建筑部分)》[M]．北京：中国建筑工业出版社，2000．[5]周果行编．房屋结构毕业设计指南[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．[6]杨志勇编．工民建专业毕业设计手册[M]．武汉：武汉工业大学出版社，1999．[7]李必瑜编．房屋建筑学[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2000．[8]吴德安编.混凝土结构计算手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2002．[9]图振喜编.简明钢筋混凝土结构构造手册[M]．北京：机械工业出版社，2003．[10]中国建筑西北设计院编．建筑施工图示例图集[M]．北京：机械工业出版社，2003．[11]中华人民共和国建设部编．GB50352-2005民用建筑设计通则[S]．北京：中国建筑工业出版社，2005．[12]中华人民共和国建设部编．GB/T50001-2001房屋建筑制图统一标准[S]．北京：中国计划出版社，2001．[13]中华人民共和国建设部编．JGJ62-90旅馆建筑设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，1989．[14]GB50016-2006建筑设计防火规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2006．[15]GB50009-2001建筑结构荷载规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2001．[16]GB50011-2001建筑抗震设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2001．[17]98ZJ001-901中南地区建筑标准设计—建筑图集(3)[S]．北京：中国建筑工业出版社，2000． 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设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计小结本次毕业设计是青少年科技楼的设计，从开题报告开始，经历了毕业实习、建筑设计、结构设计、后期整理全过程。在写开题报告和毕业实习的过程中，在指导老师的带领下，通过阅读参考文献和综合所学知识以及实地考察，我认识到每一栋建筑物的设计都应满足其功能、经济及其相应条件下的美观要求。所以在本设计中，我根据场地条件选择了“H”型建筑，并选取了一个外观漂亮的雨棚和屋顶装饰，并且空间布置上一层科技楼主入口、出口直接贯通，方便师生通行。在结构设计时我选择了框架结构，这种结构体系建筑平面布置灵活，能够获得较大的使用空间，有利于不同房间使用功能的需要。其中满足功能要求是建筑设计的首要任务，它是为人们创造良好的生产与生活环境的关键环节；通过建筑设计，我了解了建筑平面、立面、剖面设计应遵循的设计原则和设计要点；而经过结构设计则收获颇丰，在手算部分使我又重新温习和梳理了一遍框架结构的设计过程，在以后的工作中可以思路更清晰，以上就是我在这次毕业设计过程中的主要工作，收获很多，它使我把所学基础课、专业基础课及专业课知识和相关技能综合起来，并熟悉了相关设计规范、手册、标准图集以及工程实践中常用的方法，解决了具体的土木工程设计问题，提高了工程应用的综合能力和创新能力。毕业设计是一条线，各门专业知识和现行规范、规定是一根根的阵，我们所做的就是把线和所有的针正确的穿起来。我们就是穿线人。本设计方案我觉得体现出了我的一些思路；在建筑设计和结构、构造上花费了较长时间；本设计同样在关注环境，关注能源，还有很多不足，有待改善提高。通过本次设计，使我充分掌握工程设计的原理，切实把理论知识与工程实践相结合，同时还锻炼我制图、CAD软件操作能力，操作水平有了大幅度的提高，这不仅是大学四年专业知识的综合，也为以后更好的、独立的从事土木这个行业打下基础。三个多月的时间一眨眼就过去了，从做毕业设计的第一天到最后一天，我们一直过得忙碌而充实。这段日子就好比马拉松长跑，需要的是“坚持”。作为一个没有太多实践经验的本科毕业生，在设计的过程中会遇到很多困难和难题，是指导老师们的耐心指导和热心帮助支持了我，使得我可以顺利完成这次毕业设计。 设计题目：长沙楚天青少年活动中心科技楼设计致谢本次设计感谢系领导的关心和支持，感谢我的指导老师卜乐奇、童光明、刘哲锋、吴研、王季青、袁建伟老师，在此向各位指导老师致以深深的敬意和诚挚的感谢。他们在我的设计过程中提供大量资料供我参考，帮助我解决了许多难题，在我遇到疑难问题能够及时给予解答,同时还邀请了校外的专业人士来给我们做报告，使我能在这么短的时间内把所学过的专业知识能够综合运用,从而能顺利完成本次设计任务。老师严谨求实的治学方法和诲人不倦的教学态度给我留下了深刻的印象，我学到的不仅是结构设计，更多的是为人处事。感谢贺小春、张龙以及本组同学的帮助，我们充分发挥了团队精神，相互之间能及时采集到资料、获取新的信息；感谢其他组的同学还得到了同组同学协助，为将来工作中的团队合作打下基础。还要感谢我的父母，没有他们这么多年的含辛茹苦和关怀教育，就不会有我今天的一点成绩。对在这次毕业设计中给予过我帮助的人，谨此表示忠心的感谢！在长沙理工大学的四年，我不仅仅学到了知识，更重要的是让我学会了如何做人，这为我明天的辉煌打下了坚实的基础。我坚信，在即将面临的工作中，我绝对会以崭新的面貌去对待，开始新的一段旅程。再次向长沙理工大学的老师特别给我上过课的老师表示真诚的感谢。此致敬礼!'