毕业设计—论文(计算书)某中学教学楼的规划设计

'任务书填写要求1．毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况指导学生填写。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业主管领导审批后方可重新填写；4．任务书内有关“系别”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字；5．任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；6．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。77 毕业设计（论文）任务书1．本毕业设计（论文）课题应达到的目的：毕业设计是土木工程专业本科培养计划中的最后一个主要教学环节，通过毕业设计这一环节，培养本专业学生综合应用所学基础课、专业基础课及专业课知识和相应技能，解决具体设计问题所需的综合能力和创新能力。2．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：一、工程概况根据西安中学教学需要，将要在100×80m2场地建设一栋2号教学楼,建筑面积3000~3500m2,校方要求能容纳500学生。其中包括教室、教师办公室、化学实验室、物理实验室、多媒体教师、图书室、会议室(阶梯教室)等。教学楼要美观大方,使用方便,能体现现代中学教学楼的特点及要求。根据初步规划,拟建教学楼为六层。二、设计原始资料(一)气象条件1.冬季采暖室外计算温度-5℃,夏季最高气温42℃,冬季采暖室内空气计算温度18℃。2.主导风向:东北。基本风压0.35kN/m2。3.基本雪压:0.25kN/m2。4.年降水量:634mm；日最大降水量:92mm；时最大降水量:56mm；雨季主要集中在9、10月份。5.土壤最大冻结深度450mm。(二)工程地质条件1.地表下黄土分布约15m,垂直分布较均匀,可塑状态,中等压缩性,弱湿陷性,属Ⅰ级非自重湿陷性黄土地基。地基承载力特征值fak=150kN/m2。2.常年地下水位地表下8m,水质对水泥具有硫酸盐侵蚀性。3.抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度值为0.20g,设计地震动分组为第一组,场地类别为Ⅱ类。(三)施工条件177 .建设场地地形平坦,但周围已有许多已建建筑,故施工场地狭小。道路通畅,水电可就近接通,基本具备开工建设条件。2.拟参与投标的施工单位技术力量和机械化水平均较高。三、建筑设计任务及要求(一)设计任务根据建设单位提供的设计委托书和建设场地条件,完成建筑总平面设计，平面、剖面及立面设计。建设单位对建筑功能、房间类型的要求为:1.要求建筑造型和立面美观大方。2.门厅、楼梯设置要合理,便于学生疏散。3.各层应适当设置男女厕所、楼梯等辅助设施。(二)设计要求1.总平面设计:合理布置建筑主、次入口,满足建筑物防火间距及消防通道要求。2.平面设计:合理确定平面柱网尺寸；布置房间；确定楼(电)梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。3.剖面设计:确定合理层高；给出楼(地)面、屋面、墙身工程做法。4.立面设计:建筑风格、造型应富有创意，有时代感。(三)设计成果1.底层平面图:比例1:100。2.标准层平面图:比例1:100~1:200。3.立面图:正立面，侧立面各一个，比例1:100。4.剖面图:比例1:100(要求剖到楼梯，门厅)。5.节点详图:比例1:20。6.建筑设计说明书。其中,建筑设计方案应达到初步设计深度，构造详图达到施工图深度。四、结构设计任务及要求(一)设计任务根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件配筋；绘制结构施工图。(二)设计要求1．结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料,选择适当的结构体系。2．结构布置：确定结构方案、构件造型和结构布置；根据建筑设计、材料供应和施工技术条件，合理地确定结构方案；选择承重构件，如框架、屋盖、楼盖、楼梯、基础以及其他结构构件的形式；尽量选用标准构件，统一构件编号、绘制结构布置草图。3．结构内力分析及构件设计：77 根据国家现行设计规范，计算结构荷载及地震作用；手算完成结构一个主轴方向的内力分析，完成构件截面设计。在主体建筑部分，选择有代表性的梁、柱、板进行结构计算，包括确定计算简图、荷载计算、截面配筋计算，并对墙体进行局部受压验算(一)设计成果1．绘制结构施工图，其内容包括：各层结构平面布置图，梁、柱、现浇板配筋图，基础平面布置图及单个基础的摸板与配筋图等；2．结构设计说明书、计算书；简要说明结构方案承重构件和选型以及结构布置的理由和设计依据（包括计算公式、数据以及必要的图和表），并整理好全部结构计算书；五、设计成果统一要求(一)设计计算书应完整的说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，调理清晰，叙述准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表格化。(二)图纸设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图；图面整洁,布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。附录一建筑场地示意图77 3．对本毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计、论文、图表、实物样品等〕：1．绘制结构施工图，其内容包括：各层结构平面布置图，梁、柱、现浇板配筋图，基础平面布置图及单个基础的摸板与配筋图等；2．结构设计说明书、计算书；简要说明结构方案承重构件和选型以及结构布置的理由和设计依据（包括计算公式、数据以及必要的图和表），并整理好全部结构计算书。4．主要参考文献：(一)建筑设计部分［1］国家标准.房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001).北京:中国计划出版社,2002［2］国家标准.建筑制图标准(GB/T50104-2001).北京:中国计划出版社,2002［3］国家标准.办公建筑设计规范(JGJ67-89).北京:中国建筑工业出版社,1989［4］同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆大学合编.房屋建筑学.北京:中国建筑工业出版社,2005［5］建筑设计资料集编委会.建筑设计资料集(第2、4、8集).北京:中国建筑工业出版社,1998［6］陕西省建筑设计标准图集(陕02J01~06).陕西省建筑标准设计办公室.2003(二)结构设计部分［1］国家标准.建筑结构荷载规范(GB50005-2001).北京:中国建筑工业出版社,2002［2］国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2001).北京:中国建筑工业出版社,2001［3］国家标准.建筑抗震设防分类标准(GB50223-2004).北京:中国建筑工业出版社,2004［4］国家标准.混凝土结构设计规范(GB50010-2002).北京:中国建筑工业出版社,2002［5］国家行业标准.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002、J186-2002).北京:中国建筑工业出版社,2002［6］国家建筑标准设计图集.建筑物抗震构造详图(03G329-1).中国建筑标准设计研究院出版,2003［7］中国有色工程设计研究总院.混凝土结构构造手册.北京:中国建筑工业出版社,2002［8］梁兴文、史庆轩主编.土木工程专业毕业设计指导.北京:科学出版社,200277 5．本毕业设计（论文）课题工作进度计划：总设计时间为15周，其中建筑设计4周，结构设计10周，答辩1周。第1-2周：熟悉资料，做出方案图。第3-4周：确定方案，绘出建筑施工图，同时写出材料选用及工程做法。第5-12周：确定结构方案，进行荷载计算，结构计算，绘出草图。第13-14周：绘出结构施工图。第15周：总结，答辩。在设计过程中，与指导老师及时对自己所遇到的问题和自己有关设计方面的想法进行交流，以便更好的完成设计。指导教师审查意见：指导教师（签名）：　　　　　　　年　　月　　日77 前言毕业设计是土木工程专业学生加强动手能力培养的重要的环节，是联系课堂所学理论知识和工作中处理问题的强劲纽带。本设计是西安中学教学楼设计，包括建筑设计和结构设计两个部分。以结构设计为主线，即以结构选型与布置、选取计算模型与结构内力分析、构件设计与构造、施工图绘制为主线，将所学的结构力学、混凝土结构、地基与基础等各学科的知识有机的联系起来。设计内容包括（建筑设计部分）平面设计立面设计、剖面设计、及相应的构件设计，（结构设计部分）计算模型的选取、荷载计算、内力分析、构件设计等。本设计从毕业设计的任务出发，从每个设计细节，都严格遵循设计规范的要求。建筑设计，主要以中小学设计规范为标准，阐明教学楼设计的各个细节，如：教室、卫生间的布置等。结构设计主要从受力计算和构造措施两个方面进行构件的相应设计，受力分析计算，从计算图的选取，内力分析，以及配筋施工图绘制，每一个细节做了详尽的叙述。本设计从题目的初选到设计终稿的选定历经三个月时间，在设计的过程中得到了院领导的大力支持和关心，特别是导师侯俊锋老师的悉心指导，在此谨向他们表示衷心的感谢。由于设计者的水平有限，设计中难免出现疏漏和错误之处，恳请答辩老师及其他参阅者批评指正。77 摘要本文主要介绍了某中学教学楼的规划设计，认真贯彻了“适用、安全、经济、美观”的设计原则，进一步掌握了建筑与结构设计全过程、基本方法和步骤。认真考虑了当地地质资料、气候条件、教学楼功能和学生活动等影响设计的重要参数，认真处理好了结构与建筑的总体与细部的关系，了解掌握并正确运用了与本课题设计相关的设计规范和规定，及在建筑构思过程中，如何把握基地的环境要素和特点，探讨了如何从内部使用功能出发，塑造出功能合理，又具有时代特征的建筑。同时，在结构设计中，正确选择了合理的结构形式，结构体系和结构布置，掌握了多层建筑结构的计算方法和基本构造要求，最终认真编写出了设计说明书、计算书，并绘制出了相应的建筑、结构图纸。关键词：教学楼、框架结构、结构设计、功能、计算、图纸77 Abstract:Inthispaperaselectschemeinbidfortheplanningdesignofamiddleschool.Hadseriouslycarriedoutthecodeofdesign:“fitting、safety、economical、beautifuloutlook”andthebasicmeasureandprocedureinthewholedesignofarchitectureandstructure.Consideredthegeologicaldata、climate、functionoftheteaching-buildingandtheactionofstudents,whichwouldaffectthedesign.Inthispaperthelinkoftotalandpartalsohadbeenmadeoutclearly.Alsothedesigncodebeenusedcorrectly.Toomuchenergybeenputintheanalysisofhowtograspthebasegroundˊsenvironmentalfactionsandcharacteristicsintheconstructionconceivingprocessandtheinquiryofproceedingfromtheinternalactionalfunction,howtocreateaconstructionspaceenjoyingnotonlyreasonablebutalsoindividualityandthetimeˊscharacteristics.Inthesameway,acorrectstructureform、system、disposebeenchousedcorrectlyinthedesignofthestructure,themeasureofcalculationandthecodeofconstructioninamulti-floorsbuildinghadbeenmadeout,Attheend,copseacontractiondirectionandcalculationpaper,drawthedrawingcorrespondingly.Keywords:teachingbuilding,framestructure,structuredesign,function,calculationanddrawing77 目录1.1设计原始资料131.1.1工程概况131.1.2设计条件131.2建筑设计任务及要求141.3结构设计任务及要求142.1建筑平面设计152.1.1建筑平面布置152.2剖面设计152.2.1房间各部分高度152.2.2屋面构造说明（从上到下）162.2.3楼面构造说明（从上到下）162.2.4地面构造说明（从上到下）162.2.5墙体构造说明162.3立面设计172.3.1外墙面做法173.1建筑结构设计的基本内容173.2结构类型173.3框架结构设计计算193.3.1梁柱截面、梁跨度及柱高确定193.3.1.1初估截面尺寸193.3.1.2梁的计算跨度213.3.1.3柱的高度213.3.2荷载计算223.3.2.1屋面板的均布荷载223.3.2.2屋面的均布活载233.3.2.3楼面的均布恒载233.3.2.4楼面均布活荷载233.3.3梁柱的自重233.3.3.1梁的自重233.3.3.2墙体自重的计算243.3.3.3门窗的自重的计算253.3.3.4各荷载组合263.3.4水平地震作用力下框架的侧移验算273.3.4.1横梁的线刚度273.3.4.2横向框架自振周期293.3.4.3横向地震作用计算293.3.4.4横向框架抗震变形验算313.3.4.5水平地震作用下，横向框架的内力分析313.3.5竖向荷载作用下横向框架的内力分析353.3.5.1计算单元的选择确定353.3.5.2荷载作用下框架的内力计算353.3.6风荷载作用下框架的内力分析4477 3.3.7内力组合463.3.7.1框架梁内力组合473.3.7.2框架柱内力组合503.3.8截面设计543.3.8.1横向框架截面设计543.3.8.2梁的正截面强度计算543.3.8.3梁的斜截面强度计算573.3.8.4柱截面设计593.3.8.5柱正截面承载力演算:593.3.8.6柱的斜截面承载力计算623.4基础设计643.4.1设计资料643.4.2作用在基础底部的弯矩设计值643.4.3修正地基承载力643.4.4轴心荷载作用下地基承载力验算653.4.5偏心荷载作用下地基承载力验算653.4.6受弯计算结果663.5现浇板设计673.5.1区格板的分布673.5.2荷载计算673.5.3荷载跨度683.5.4弯矩计算683.5.4.1A区格内力计算683.5.4.2B区格内力计算703.5.5板的截面设计713.6楼梯设计723.6.1楼梯梯段板设计723.6.1.1荷载计算723.6.1.2梯段板截面设计733.6.2平台梁设计733.6.2.1荷载计算733.6.2.2平台梁截面设计743.6.3平台板计算743.6.3.1荷载计算743.6.3.2平台板截面设计75参考文献76致谢7777 第一章设计任务及基本要求1.1设计原始资料1.1.1工程概况根据西安中学教学需要，将要在100×80m2场地建设一栋2号教学楼,建筑面积3000~3500m2,校方要求能容纳500学生。其中包括教室、教师办公室、化学实验室、物理实验室、多媒体教师、图书室、会议室(阶梯教室)等。教学楼要美观大方,使用方便,能体现现代中学教学楼的特点及要求。根据初步规划,拟建教学楼为六层。1.1.2设计条件(一)气象条件1.冬季采暖室外计算温度-5℃,夏季最高气温42℃,冬季采暖室内空气计算温度18℃。2.主导风向:东北。基本风压0.35kN/m2。3.基本雪压:0.25kN/m2。4.年降水量:634mm；日最大降水量:92mm；时最大降水量:56mm；雨季主要集中在9、10月份。5.土壤最大冻结深度450mm。(二)工程地质条件1.地表下黄土分布约15m,垂直分布较均匀,可塑状态,中等压缩性,弱湿陷性,属Ⅰ级非自重湿陷性黄土地基。地基承载力特征值fak=150kN/m2。2.常年地下水位地表下8m,水质对水泥具有硫酸盐侵蚀性。3.抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度值为0.20g,设计地震动分组为第一组,场地类别为Ⅱ类。(三)施工条件1.建设场地地形平坦,但周围已有许多已建建筑,故施工场地狭小。道路通畅,水电可就近接通,基本具备开工建设条件。2.拟参与投标的施工单位技术力量和机械化水平均较高。77 1.2建筑设计任务及要求(一)设计任务根据建设单位提供的设计委托书和建设场地条件,完成建筑总平面设计，平面、剖面及立面设计。建设单位对建筑功能、房间类型的要求为:1.要求建筑造型和立面美观大方。2.门厅、楼梯设置要合理,便于学生疏散。3.各层应适当设置男女厕所、楼梯等辅助设施。(二)设计要求1.总平面设计:合理布置建筑主、次入口,满足建筑物防火间距及消防通道要求。2.平面设计:合理确定平面柱网尺寸；布置房间；确定楼(电)梯数量、位置及形式；满足室内采光、通风要求。3.剖面设计:确定合理层高；给出楼(地)面、屋面、墙身工程做法。4.立面设计:建筑风格、造型应富有创意，有时代感。(三)设计成果1.底层平面图:比例1:100。2.标准层平面图:比例1:100~1:200。3.立面图:正立面，侧立面各一个，比例1:100。4.剖面图:比例1:100(要求剖到楼梯，门厅)。5.节点详图:比例1:20。6.建筑设计说明书。其中,建筑设计方案应达到初步设计深度，构造详图达到施工图深度。1.3结构设计任务及要求(一)设计任务根据建筑设计方案及设计原始资料，选择结构体系，布置结构构件，进行结构内力分析，确定构件配筋；绘制结构施工图。(二)设计要求1．结构选型：根据建筑设计方案及设计原始资料,选择适当的结构体系。2．结构布置：确定结构方案、构件造型和结构布置；根据建筑设计、材料供应和施工技术条件，合理地确定结构方案；选择承重构件，如框架、屋盖、楼盖、楼梯、基础以及其他结构构件的形式；尽量选用标准构件，统一构件编号、绘制结构布置草图。77 3．结构内力分析及构件设计：根据国家现行设计规范，计算结构荷载及地震作用；手算完成结构一个主轴方向的内力分析，完成构件截面设计。在主体建筑部分，选择有代表性的梁、柱、板进行结构计算，包括确定计算简图、荷载计算、截面配筋计算，并对墙体进行局部受压验算(一)设计成果1．绘制结构施工图，其内容包括：各层结构平面布置图，梁、柱、现浇板配筋图，基础平面布置图及单个基础的摸板与配筋图等；2．结构设计说明书、计算书；简要说明结构方案承重构件和选型以及结构布置的理由和设计依据（包括计算公式、数据以及必要的图和表），并整理好全部结构计算书。第二章建筑设计说明2.1建筑平面设计2.1.1建筑平面布置一、建筑结构方案：对于建筑物的土质和所在地区的抗震等要求，选择框架结构和桩基础，具体见结构施工图。二、平面组合：对于教学楼来说，首先要保证其用途，并且符合经济合理的要求，在平面布置上符合抗震和消防的要求，已经在教学楼适合的位置设置抗震缝。在消防方面，楼梯的布置和走廊的长度、宽度均已符合设计规范要求。三、交通组织及防火疏散设计：在垂直的交通方面，在适合的位置都已设置了楼梯，并加设了消防通道。考虑到防火疏散的要求，教学楼的走廊适当的放宽。四、采光通风：根据该建筑物的性质，将窗台安排到离地面900mm的高度，以保证有足够的采光和通风。2.2剖面设计2.2.1房间各部分高度77 1、层高和净高：底层层高4.2m，净高3.5m；标准层层高3.6m，净高3.5m；顶层层高3.6m，净高3.5m。2、室内外高差：0.6m。3、窗面及窗高:窗面距楼面为0.9m，窗高为1.8m。2.2.2屋面构造说明（从上到下）1、保护层；现浇40厚细石混凝土2、防水层：捷罗克防水层（厚8mm）3、找平层：20厚1：3水泥砂浆找平4、保温兼找坡层：膨胀珍珠岩砂浆找坡（平均厚140mm）5、结构层：100厚钢筋混凝土屋面板6、10厚纸浆石灰泥粉平7、V型轻钢龙骨吊顶2.2.3楼面构造说明（从上到下）1、面层：水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底）2、结构层：100厚钢筋混凝土楼面板3、10厚纸浆石灰泥粉平4、V型轻钢龙骨吊顶2.2.4地面构造说明（从上到下）1、面层：水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底）2、结构层：100厚钢筋混凝土楼面板3、70厚碎石或碎砖4、素土夯实2.2.5墙体构造说明一、外墙面1、外刷防水涂料2、8厚混合砂浆找平3、12厚水泥砂浆打底4、240厚墙体层（采用粉煤灰空心砌块）二、内墙面77 1、内墙涂料二度刷面2、20厚混合砂浆找平3、240厚墙体层（采用粉煤灰空心砌块）2.3立面设计2.3.1外墙面做法1、相对标高+1.050以上外墙面用12厚水泥砂浆打底，8厚混合砂浆找平，外墙防水涂料二度，颜色为粉蓝色，线脚颜色为褐色。2、相对标高+1.050至室外地面间外墙用12厚水泥砂浆打底，外贴300×300的仿大理石墙面砖。第三章结构设计3.1建筑结构设计的基本内容结构计算书包括结构布置，设计依据及步骤和主要计算的过程及计算结果，计算简图，及如下内容：（1）地震作用计算；（2）框架内力分析，配筋计算（取一榀）；（3）基础设计及计算；（4）板、楼梯的配筋计算；（5）其他构件计算.3.2结构类型该建筑设计采用框架结构，梁、板、柱及楼面均采用整体现浇形式，混凝土设计强度均为C35（，）。建筑平面图、建筑立面图以及建筑剖面图见附图。主体结构共5层，一层层高4.2m，二到五层均为3.6m。平面计算简图如图2.1。77 图2.1平面计算简图图2.2一榀框架计算简图77 3.3框架结构设计计算3.3.1梁柱截面、梁跨度及柱高确定3.3.1.1初估截面尺寸为满足承载力、刚度及迫性要求，截面高度h取梁跨度的，且不小于400mm，梁的宽高比一般取值为，同时考虑到梁截面的抗侧移刚度和避免短梁的出现要求,根据三级抗震的要求梁的最小宽度为250mm。（1）边横梁对跨度为6600mm的边横梁：截面高度h：6600mm=550mm7200mm=825mm即截面高度h：550mm~825mm，取截面高度为700mm截面宽度b：700mm=350mm700mm=233mm即截面宽度b：233mm~350mm，取截面宽度为300mm（2）中横梁对跨度为2400mm的中横梁：截面高度h：2400mm=200mm2400mm=300mm即截面高度h：250mm~375mm，考虑到施工方便取截面高度为400mm截面宽度b：400mm=200mm400mm=133mm即截面宽度b：133mm~200mm，考虑到施工方便取截面宽度为300mm（3）纵梁对跨度为3000mm的纵梁截面高度h：3000mm=250mm6600mm=825mm即截面高度h：250mm~825mm，取截面高度为500mm77 截面宽度b：500mm=250mm500mm=167mm即截面宽度b：167mm~250mm，取截面宽度为250mm综上，将估计梁的截面尺寸汇总于下表3-1表3-1梁截面尺寸确定层次横梁（b×h）纵梁（b×h）边横梁中横梁1~5层300×700300×400250×500（1）柱截面尺寸的初步确定柱截面根据柱的轴压比限值按（3.1）、（3.2）公式估值。由《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第6.1.2条及第6.3.7条可知该框架结构的抗震等级为二级，轴压比限值[]=0.8;各层重力荷载代表值可根据实际荷载计算，也可近似取，这里近似取。（3.1）（3.2）式中：N----为柱组合的轴压比设计值；F----为按简支状态计算下柱的负载面积；----为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取15----为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；n----为验算截面以上楼层层数----为柱截面面积----为混凝土轴心抗压强度设计值----为框架柱轴压比限值，二级取0.9。采用C35混凝土：、、n=5、=0.9、代入公式（3.2）计算，边柱中柱77 考虑到不同地震方向的作用采用正方形柱截面，同时根据抗震规范要求净高与截面边长尺寸之比宜大于4和柱截面最小尺寸为350mm要求，本工程底层柱都取500mm500mm，二到五层取450mm450mm。列表3-2如下：表3-2柱的截面尺寸确定层次构件βF(m2)gE(KN/m2)n[μN]fc(N/mm2)Ac（mm2）初估尺寸(mm×mm)A(mm2)1层边柱1.315.121550.916.7105089500×500250000中柱1.2520.161550.916.7143151500×5002500002~5层边柱1.315.121550.916.7105089450×450202500中柱1.2520.161550.916.7143151450×4502025003.3.1.2梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心线为准，而建筑轴线与墙轴线不重合，所以柱建筑轴线结构计算跨度相同3.3.1.3柱的高度底层柱计算高度为4200mm，其他层高取3600mm。77 图3-1框架结构计算简图3.3.2荷载计算3.3.2.1屋面板的均布荷载屋面：SBS防水卷材0.3；30mm厚水泥砂浆0.6煤渣混凝土找坡层0.2%1.134；20mm厚1:3水泥砂浆找平0.480mm厚苯板保温层0.01120mm厚混凝土屋面板3.020mm厚石灰砂浆抹灰0.34合计：5.78该建筑的建筑面积：704.7屋面永久荷载标准值704.75.78=4073.1777 3.3.2.2屋面的均布活载屋面雪荷载标准值：不上人屋面永久荷载标准值：704.70.5=352.363.3.2.3楼面的均布恒载大理石板0.28；20mm厚水泥砂浆坐浆0.4；20mm厚水泥砂浆找平层0.4；100mm钢筋混凝土板2.5；刮大白二遍0.5；合计：4.08该建筑物的建筑面积为：704.7楼面永久荷载标准值：704.74.08=2875.183.3.2.4楼面均布活荷载楼面均布活荷载标准值2.0楼面活荷载标准值：704.72.0=1409.443.3.3梁柱的自重此处计算包括梁侧面、梁底面以及柱的侧面抹灰重量：3.3.3.1梁的自重在次计算过程中，梁的长度按净跨长度，即把梁的计算跨度减掉柱的宽度来参与计算过程：·例：边横梁中横梁纵梁各层梁、柱重力荷载计算结果见下表3-377 表3-3梁、柱重力荷载计算层次构件b×h(mm×mm)r(KN/m3)βg(KN/m)li（KN）nGi(KN)∑Gi(KN)一层边横梁300×700251.055.516.7020738.341289.41中横梁300×400251.053.152.501078.75纵梁250×500251.053.284.0036472.32柱500×500251.106.884.80401320.961320.96二~五层边横梁300×700251.055.516.7520743.851302.4中横梁300×400251.053.152.551080.33纵梁250×500251.053.284.0536478.22柱450×450251.105.573.6040802.08802.08(注：表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数；表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。)3.3.3.2墙体自重的计算墙体为300mm厚加气混凝土砖（6.5），外墙面贴瓷砖（包括打底找平，0.5），内墙为200mm厚加气混凝土砖（6.5），内墙两侧抹灰20mm（17）;则外墙单位墙面重力荷载为：0.5+6.50.3+170.02=2.79内墙单位墙面重力荷载为：6.50.2+170.022=1.98墙体重力荷载计算如下表3-4表3-4墙体重力荷载层次墙体位置计算过程墙体面积（m2）单位面积重力荷载重量（KN）1层A、D轴的纵墙4.2×（3.0-0.5）×18-2.8×3.0×17　159.602.79445.28B、C轴的纵墙4.2×（3.0-0.5）×16-12×1.5-1.8×2×2.4-1.0×2.4×12-1.0×2.4×2208.561.98412.95外横墙4.2×(15.6-0.5×3)-2×3×117.062.79326.6077 1.0+4.2×(6.6-0.5)×2内横墙(6.6-0.5)×4.2×11-1.0×2.4307.241.98608.34合计1793.172~4层A、D轴的纵墙3.6×（3.0-0.5）×18-2.8×3.0×17　119.642.79333.80B、C轴的纵墙3.6×（3.0-0.5）×18-1×2.4×16-1.8×2.4×2-1×1.5×14194.401.98384.91外横墙3.6×(6.6-0.5×3)×2-2×3108.482.79302.66内横墙3.6×(6.6-0.5)×9218.701.98433.03合计1454.405层A、D轴的纵墙3.6×（3.0-0.5）×18-2.8×3.0×17　119.642.79333.80B、C轴的纵墙3.6×（3.0-0.5）×18-1×2.4×16-1.8×2.4×2-1×1.5×14194.401.98384.91外横墙3.6×(6.6-0.5×3)×2-2×3108.482.79302.66内横墙3.6×(6.6-0.5)×11-3×1×2.4260.101.98515.00合计1536.373.3.3.3门窗的自重的计算根据建筑结构荷载规范GB50009-2001，木门按0.2考虑，钢框玻璃窗和铁钢门按0.4考虑，计算结果如下所示1层门窗总重：13×1×2.4×0.2+1.8×2.4×0.2×2+18×2.8×3×0.4+12×1.0×1.5×0.4=75.652~4层门窗总重：14×1×2.4×0.2+1.8×2.4×0.2×2+18×2.8×3×0.4+14×1.0×1.5×0.4+2×3×2×0.4=82.135层门窗总重：82.13+3×1×2.4×0.2=83.5777 3.3.3.4各荷载组合重力荷载代表值是指结构和构配件自中国标准值和各可变荷载组合值之和，在作结构抗震分析时沿楼层高度方向可简化为串联多自由度体系，如图3-2所示。集中于各质点的重力荷载，为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱、门、窗等重量。屋盖和楼盖重力代表值为：屋盖层=屋面恒载+50%雪载+纵横梁自重+半层柱重+半层墙重（墙和门窗）+女儿墙重；楼盖层=楼面恒载+50%楼面活载+纵横梁自重+（楼面上下各半层柱+半层墙重）×2；将上述各荷载相加，得到集中于各层楼面的重力荷载代表值如表3-5所示。表3-5各层楼面的重力荷载代表值层次屋（楼）盖自重活荷载纵横梁自重上层墙自重上层柱自重上层窗自重下层墙自重下层柱自重下层窗自重重力荷载代表值54073.17352.361302.490.32001536.4802.0883.577029.2642875.261409.41302.41536.4802.0883.571454.4802.0882.137967.4232875.261409.41302.41454.4802.0882.131454.4802.0882.137925.7122875.261409.41302.41454.4802.0882.131454.4802.0882.137925.7112875.261409.41302.41454.4802.0882.131321132175.658338.31由上表可知重力荷载代表值如图3-2所示。77 图3-2结构重力荷载代表值3.3.4水平地震作用力下框架的侧移验算3.3.4.1横梁的线刚度混凝土C35在框架结构中，对现浇楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大了梁的有效刚度，减少了框架的侧移，为了考虑这一有利条件，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取（为梁的截面惯性矩），对中框架梁取来计算：横梁线刚度计算结果见表3-6所示：77 表3-6横梁线刚度梁号截面（b×h）mm×mm跨度l(m)惯性矩Ib边框架梁中框架梁bh1.5Ibib2Ibib边横梁3007007.28.58×10-31.29×10-25.63×1041.72×10-27.5×104中横梁3004003.01.60×10-32.40×10-32.52×1043.2×10-33.36×104横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值柱的线刚度见表3-7所示，横向框架柱侧移刚度D值见表3-8所示：表3-7柱线刚度柱号截面（m2）柱高度（m2）惯性矩Ic=bh3/12Ec线刚度ic=Ec×Ic/h一层柱0.50.54.80.005213.15×1073.42×1010二~四层柱0.450.453.60.003423.15×1072.99×1010（注：由于柱采用C35混凝土，因而）柱的侧移刚度按计算，式中柱中侧移刚度修正系数可由附表查得。根据梁柱线刚度比的不同，柱可分为中框架中柱和边柱以及边框架中柱和边柱。3.8横向框架柱侧移刚度D值的计算项目KаicD根数∑D一层边框架边柱1.6460.593.42×1041.05×104442038边框架中柱2.3830.663.42×1041.18×104447025中框架边柱2.1930.643.42×1041.14×104161.82×105中框架中柱3.1750.713.42×1041.26×104162.02×105合计4.74×105二~五层边框架边柱1.8830.482.99×1047475429900边框架中柱2.7260.582.99×104903243612877 中框架边柱2.5080.562.99×104872116139536中框架中柱3.6320.642.99×104996716159472合计3.65×105一般层：首层：3.3.4.2横向框架自振周期本处按顶点位移法计算框架的自振周期；此方法是求结构基频的一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂之杆，导出直杆顶点位移的基频公式，所以需先求出结构的顶点水平位移，按式来求结构的基本周期：：基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，因是框架结构，此处取0.7：是将框架的重力荷载视为水平力，求得的假想框架顶点位移，而在求框架周期前，无法求框架地震力和位移，是将框架的重力荷载顶点位移，然后用求，再由求框架结构底部剪力，再求各层剪力和结构的真正的位移，如表3-9表3-9横向框架顶点位移计算层次Gi（KN）∑Gi（KN）∑D（KN/m）层间相对位移Vi=∑Gi/Di△ui57029.267029.263.65×1050.019260.2947967.4214996.683.65×1050.0411271137925.7122922.393.65×1050.06280.2327925.7130848.13.65×1050.08450.167218338.3139186.414.74×1050.08270.0827因此：3.3.4.3横向地震作用计算77 地震作用计算按Ⅱ类场地，7度抗震，地震动参数区划分的特征周期区分一区考虑，钢结构的特征周期和地震影响系数分别为：而根据结构抗震设计，因而不考虑顶部附加地震作用。结构高度不超过40m按底部剪力法求得基底剪力，按分配给各层的质点，因此各层横向地震作用及楼层剪力计算结果如表3-10所示：表3-10各层横向地震作用及楼层地震剪力层次hi(m)Hi（m）GiGiHiGiHi/∑GiHiFi（KN）Vi（KN）53.618.67029.26130744.240.299580.29580.2943.6157926.42118896.30.272527.891108.1833.611.47925.7190353.090.207401.741509.9223.67.87925.7161820.540.142275.591785.5114.24.28338.3135020.90.08155.261940.77横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图3-3所示：图3-3横向框架各层水平地震作用及地震剪力77 3.3.4.4横向框架抗震变形验算由GB50011-2001查得：层间弹性位移验算如表3-11所示：表3-11横向变形验算层次层间剪力（KN）层间刚度（KN）层间位移Vi/Di（mm）顶点位移（m）层高（m）层间相对弹性转角θe5580.293.65×1051.5917.763.61/226441108.183.65×1053.0416.173.61/118431509.923.65×1054.1413.133.61/87021785.513.65×1054.898.993.61/73611940.774.73×1054.14.14.21/1024(注：层间弹性相对转角均满足要求)3.3.4.5水平地震作用下，横向框架的内力分析此处采用中框架为例计算，边框架和纵向框架的计算方法步骤与横向中框架中框架完全相同：框架柱剪力和弯矩计算，采用D值法：求框架柱的剪力和弯矩时，此处采用D值法来进行求解：其计算的过程和结果如表3-12所示：其中反弯点位置的确定考虑梁和层高的影响作用：即：式中为标准反弯点高度比为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值、分别为上层，下层层高变化时的反弯点高度比的修正值为框架柱的反弯点高度比此框架结构底层柱需考虑修正值，第二层柱需考虑修正值，其他柱均无需修正。77 表3-12边柱的反弯点位置和弯矩层数hi（KN）Vi（KN）∑Dij（KN/m）Di1（KN/m）Vil（KN）K（KN·m）y0(m)Milb=Vi1×h×y0Milu=Vi1×(1-y0)×h53.6580.293.65×105872113.862.5080.425421.2328.6743.61108.183.65×105872126.482.5080.475445.3250.0133.61509.923.65×105872136.082.5080.564.9464.9423.61785.513.65×105872142.662.5080.576.7976.7914.21940.774.73×1051.14×10446.72.1930.63123.5772.57表3-13中柱的反弯点位置和弯矩层数hi（KN）Vi（KN）∑Dij（KN/m）Di2（KN/m）Vi2（KN）K（KN·m）y0(m)Mi2b=Vi2×h×y0Mi2u=Vi2×(1-y0)×h53.6580.293.65×105996715.853.6320.4525.6831.3843.61108.183.65×105996730.283.6320.554.554.533.61509.923.65×105996741.233.6320.574.2174.2123.61785.513.65×105996748.763.6320.587.7787.7714.21940.774.73×1051.26×10451.613.1750.55119.2297.54注：（1）、均为零，即查表不需修正的；（2）计算梁端弯矩M，梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件，将节点上下端弯矩之和按左右的线刚度比例分配：；表3-14梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次AB跨BC跨柱轴力l(m)Mbl（KN·m）Mbr(KN·m)Vb（KN）l(m)Mbl（KN·m）Mbr(KN·m)Vb（KN）边柱（KN）中柱（KN）57.2028.6721.656.993.009.739.736.49-6.99-0.5077 47.2071.2455.3217.583.0024.8624.8616.57-24.57-1.5137.20110.2688.8127.653.0039.9039.9026.60-52.22-2.5627.20141.73111.7735.213.0050.2150.2133.47-87.43-4.3017.20149.36127.8638.503.0057.4557.4538.30-125.93-4.50注：（1）柱轴力中的负号表示拉力，当为左地震作用时，左侧两根柱为压力，对应的右侧两根柱压力；（2）表示M单位为KN·m，V单位为KN，N单位是KN，l单位为m；（3）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3-4所示：图3-4地震作用力下的框架弯矩图77 图3-5地震作用力下的框架剪图图3-6地震作用力下的框架轴力图77 3.3.5竖向荷载作用下横向框架的内力分析此处仍用框架5为例来进行竖向荷载作用下横向框架的内力分析3.3.5.1计算单元的选择确定图3-7计算单元图计算单元宽度6.0m，直接传给框架的楼面荷载如图中的阴影所示，计算单元范围的其余楼面荷载则通过纵向框架以集中力的形式传给横框架，作用于各节点上。3.3.5.2荷载作用下框架的内力计算恒荷载作用下框架的内力计算（此处不考虑柱的自重）恒荷载作用下各层框架上的荷载分布如下图所示:图3-8各梁上作用的恒荷载对于第五层：、分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，由图示几何关系可得：、77 分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载、楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算过程如下：由于2~5层纵梁宽250mm，柱宽0.45m，估集中力矩：对于2~4层，包括梁自重和其上横梁自重，为均布荷载。其他荷载计算方法同第五层，结果为：对于第一层，由于一层纵梁宽0.25m，柱宽0.5m，故活荷载作用下框架的内力计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图3-9所示：77 图3-9各梁上作用的活荷载对于第5层，；；屋面雪荷载作用下:;;同理，对于2~4层，活荷载作用下计算结果如下：；；；对于一层，有柱截面尺寸不同，弯矩结果与以上各层不同，为：；；；；77 将各层活荷载作用下框架内力计算结果汇总见表3-15、3-16：表3-15横向框架恒载汇总表层次q1（KN/m）q1’（KN/m）q2（KN/m）q2"（KN/m）P1（KN）P2（KN）M1（KN·m）M2（KN·m）55.513.1526.0117.3459.0970.035.917.002~411.453.1518.3612.2453.5975.735.367.57111.453.1518.3612.2453.5975.736.709.47表3-16横向框架恒载汇总表层次q2（KN/m）q2"（KN/m）P1（KN）P2（KN）M1（KN·m）M2（KN·m）59.0(1.13)6.0(0.75)10.13(1.27)9.0(1.13)1.0(0.13)0.9(0.11)2~49.006.0010.139.001.000.9019.006.0010.139.001.271.13（注：表中括号内数值为屋面作用雪荷载，其他层楼面作用活（）对应的内力。V以向上为正）用力矩二次分配法就算框架弯矩梁端、柱端弯矩采用二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可取半框架。固端弯矩的计算，将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，并考虑柱心矩，计算结果见下表3-17所示。半框架的梁柱线刚度取为原来的一倍，分配系数按与节点连接的各杆转动刚度比值计算。传递系数：远端固定的传递系数为0.5，远端定向支座的传递系数为-1.0。在竖向荷载作用下，开了框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后，恒载、活载弯矩图见图3-11、3-12。77 表3-17恒（活）载作用下梁固端弯矩层次恒载活载AB跨BC跨AB跨BC跨Q(KN)L(m)M(KN·m)Q(KN)L(m)M(KN·m)Q(KN)L(m)M(KN·m)Q(KN)L(m)M(KN·m)531.527.2136.1720.493.015.3710.137.243.766.753.05.06429.817.2128.7815.393.011.549.07.238.886.03.04.5329.817.2128.7815.393.011.549.07.238.886.03.04.5229.817.2128.7815.393.011.549.07.238.886.03.04.5129.817.2128.7815.393.011.549.07.238.886.03.04.5图3-10半榀框架梁柱线刚度示意图77 图3-11恒荷载弯矩计算图（KN·m）77 图3-12活荷载弯矩计算图（KN·m）77 图3-13恒载作用下框架弯矩图图3-14活载作用下框架弯矩图77 3.3.5.3梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力：；柱轴力：式中:为梁上均布荷载引起的剪力为梁端弯矩引起的剪力为梁端剪力P为节点集中力及柱自重梁在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力为例，此处取简化后的均布荷载，实际应为梯形和矩形或梯形和三角形组合，计算结果见下表3-18。表3-18恒载作用下梁端剪力及柱轴力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VqA=-VqBVqB=-VqCVmA=VmBVmB=VmCVAVBVB=-VCN顶N底N顶N底5113.530.7-7.80.0105.6-121.330.7164.7183.0191.3209.64107.323.1-4.10.0103.3-111.423.1321.6358.0378.5414.93107.323.1-4.30.0103.0-111.723.1478.1532.8565.8620.52107.323.1-4.50.0102.9-111.823.1634.6707.5753.4826.31107.323.1-4.50.0102.8-111.823.1791.0882.2940.91032.1调幅后5-6.3107.2-119.7177.2195.5189.8208.04-3.3104.1-110.6334.9371.4376.1412.53-3.3103.9-112.5492.3547.0564.3619.02-3.3103.8-110.9649.7722.7750.9823.81-3.3103.7-110.9807.0898.1937.51028.7这里剪力沿梁端顺时钟转动为正依照相同的原理可以把公式简化为：注：（1）荷载引起剪力：（2）弯矩引起剪力：（3）为了便于施工以及提高框架结构的延性，通常对竖向荷载作用下的梁端负弯矩进行调幅，调幅系数现浇框架取0.8。77 表3-19活载作用下梁端剪力及柱轴力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VqA=-VqBVqB=-VqCVmA=VmBVmB=VmCVAVBVB=-VCN顶N底N顶N底536.4710.13-2.55033.92-39.0210.1347.8766.149.1567.75432.49.0-1.17031.23-33.579.089.23125.6983.62120.82332.49.0-1.34031.06-33.749.0130.42185.11118.26174.06232.49.0-1.35031.05-33.759.0171.6244.52152.91227.31132.49.0-1.63030.77-34.039.0212.5302.84211.23304.23调幅后5-2.0434.13-38.5145.5363.7648.6466.874-0.9431.46-31.2387.12123.5888.87125.333-1.0731.33-33.47128.58183.27131.34186.032-1.0831.42-33.48170.13243.05173.82246.741-1.3031.1-33.7211.36302.51216.52307.673.3.6风荷载作用下框架的内力分析西安地区的基本风压为0.65；设此建筑物主导风向为东南，本建筑物坐北向南。地面粗糙度B，位于城市近郊。风荷载标准值得计算式为：风载体型系数：=0.8-（-0.5）=1.3风压高度系数：按B类地区，查表线性插值:风压高度系数离地高度5101520μz111.141.25离地高度为18.6m，故风振系数：房屋高度不超过30m，=1.0按上述公式计算，作用于各楼面处得集中风荷载标准值下：77 将其乘以荷载分项系数1.4，得风荷载设计值。风荷载设计值层次54321设计值6.318.931.544.157.71水平风荷载作用下框架柱剪力和柱弯矩用D值法列表计算3-19中框架边柱层次H(m)ΣDiDVi(KN)yMilbMiluVik53.63.65×10587216.30.42540.16450.22220.107443.63.65×105872118.90.47540.55210.60920.322633.63.65×105872131.50.50.96770.76770.537623.63.65×105872144.10.51.35471.35470.752614.24.74×1051140057.70.631.54131.54130.9918表3-20中框架中柱层次H(m)ΣDiDVi(KN)yMilbMiluVik53.63.65×10599676.30.450.1990.2440.12343.63.65×105996718.90.50.1850.1850.36933.63.65×105996731.50.51.111.110.61423.63.65×105996744.10.51.551.550.8613.64.74×1051260057.70.552.592.121.126表3-21风荷载下梁端弯矩剪力及柱轴力层次AB跨BC跨柱轴力MblMbrVbMblMbrVb77 L(m)(KN·m)(KN·m)(KN)L(m)(KN·m)(KN·m)(KN)边柱中柱57.20.220.170.243.00.070.070.050.240.1947.20.770.260.143.00.120.120.080.380.4437.21.320.890.313.00.40.40.030.690.9727.22.321.840.583.00.820.820.551.271.5317.22.92.530.753.01.141.140.762.022.08梁端剪力计算公式：图3-15水平风荷载作用下框架内力图3.3.7内力组合符号规定：梁端弯矩以下侧受，拉为正，反之为负；剪力以向上为正，反之为负。梁端负弯矩、梁端正弯矩、梁跨中正弯矩及梁端剪力的组合公式77 ①1.2恒载+1.4活载②1.2恒载+1.4左风③1.2恒载+1.4右风④1.2恒载+1.4×0.9（活载+左风）⑤1.2恒载+1.4×0.9（活载+右风）⑥1.35恒载+1.0活载⑦1.2（恒载+0.5活载）+1.3左震⑧1.2（恒载+0.5活载）+1.3右震⑨1.3左震+1.0（恒载+0.5活载）⑩1.3右震+1.0（恒载+0.5活载）柱端弯矩、柱轴力及柱剪力的组合公式①1.2恒载+1.4活载②1.2恒载+1.4左风③1.2恒载+1.4右风④1.2恒载+1.4×0.9（活载+左风）⑤1.2恒载+1.4×0.9（活载+右风）⑥1.35恒载+1.0活载⑦1.2（恒载+0.5活载）+1.3左震⑧1.2（恒载+0.5活载）+1.3右震3.3.7.1框架梁内力组合表3-22五层横梁内力组合MABMBAMAB中VAVB左MBCMBC中VB右恒荷载-47.9293.0987.72107.20-119.74-59.8013.8630.74活荷载-14.9029.6117.5034.14-38.51-19.806.0610.13左风0.220.170.030.24-0.240.070.000.05右风-0.22-0.17-0.03-0.240.24-0.070.00-0.05左震28.6721.6521.656.99-6.999.730.006.49右震-28.67-21.65-21.65-6.996.99-9.730.00-6.49①-78.36153.16129.76176.44-197.60-99.4825.1251.07②-57.20111.95105.31128.98-144.02-71.6616.6336.96③-57.81111.47105.22128.30-143.35-71.8616.6336.82④-76.00149.23127.35171.96-192.51-96.6224.2749.71⑤-76.56148.80127.28171.35-191.91-96.8024.2749.5977 ⑥-79.59155.28135.92178.86-200.16-100.5324.7751.63⑦-29.17157.62143.91158.21-175.88-70.9920.2751.40⑧-103.72101.3387.62140.04-157.71-96.2920.2734.53⑨-18.10136.04124.62133.36-148.08-57.0516.8944.24⑩-92.6479.7568.33115.18-129.91-82.3516.8927.37设计值-103.72157.62143.91178.86-200.16-100.5325.1251.63-18.10-129.91-57.05表3-23四层横梁内力组合MABMBAMAB中VAVB左MBCMBC中VB右恒荷载-69.7093.0973.08104.07-110.5742.8013.8623.09活荷载-21.0328.0215.5531.46-31.2313.915.409.00左风0.770.260.260.140.140.120.000.08右风-0.77-0.26-0.26-0.14-0.14-0.120.00-0.08左震71.2455.3255.3217.58-17.5824.860.0016.57右震-71.24-55.32-55.32-17.5817.58-24.860.00-16.57①-113.08150.94109.47168.93-176.4170.8324.1940.31②-82.56112.0788.06125.08-132.4951.5316.6327.82③-84.72111.3487.33124.69-132.8851.1916.6327.60④-109.17147.34107.62164.70-171.8669.0423.4439.15⑤-111.11146.69106.96164.35-172.2168.7423.4438.95⑥-115.13153.69114.21171.95-180.5071.6924.1140.17⑦-3.65200.44168.94166.61-174.2892.0219.8754.65⑧-188.8756.6025.11120.91-128.5727.3919.8711.57⑨12.40179.02152.77142.65-149.0482.0716.5649.13⑩-172.8335.188.9496.95-103.3317.4416.566.05设计值-188.87200.44168.94171.95-180.5017.4424.1954.6512.40-103.3392.02表3-24三层横梁内力组合MABMBAMAB中VAVB左MBCMBC中VB右恒荷载-67.5492.5574.42103.85-112.4743.2613.8623.09活荷载-20.2127.9415.5531.33-33.4714.005.409.00左风1.320.890.220.31-0.310.400.000.03右风-1.32-0.89-0.22-0.310.31-0.400.00-0.0377 左震110.2688.8188.8127.65-27.6539.900.0026.60右震-110.26-88.81-88.81-27.6527.65-39.900.00-26.60①-109.34150.18111.07168.48-181.8271.5124.1940.31②-79.20112.3189.61125.05-135.4052.4716.6327.75③-82.90109.8189.00124.19-134.5351.3516.6327.67④-104.85147.39109.17164.49-177.5370.0623.4439.09⑤-108.18145.14108.62163.71-176.7569.0523.4439.01⑥-111.39152.88116.02171.53-185.3072.4024.1140.17⑦50.16243.28214.09179.36-190.99112.1819.8767.69⑧-236.5112.37-16.82107.47-119.108.4419.87-1.47⑨65.69221.97197.65155.46-165.15102.1316.5662.17⑩-220.98-8.93-33.2683.57-93.26-1.6116.56-6.99设计值-236.51243.28214.09179.36-190.99-1.6124.1967.6965.69-93.26112.18表3-25二层横梁内力组合MABMBAMAB中VAVB左MBCMBC中VB右恒荷载-66.9692.6474.67103.75110.8943.1813.8623.09活荷载-20.1427.9215.5531.42-33.4814.025.409.00左风2.321.840.240.58-0.580.820.000.55右风-2.32-1.84-0.24-0.580.58-0.820.00-0.55左震141.73111.77111.7735.21-35.2150.210.0033.47右震-141.73-111.77-111.77-35.2135.21-50.210.00-33.47①-108.55150.26111.37168.4986.2071.4424.1940.31②-77.10113.7489.94125.31132.2652.9616.6328.48③-83.60108.5989.27123.69133.8850.6716.6326.94④-102.81148.67109.50164.8290.1570.5123.4439.74⑤-108.65144.03108.89163.3691.6168.4523.4438.36⑥-110.54152.98116.35171.48116.2272.3124.1140.17⑦91.81273.22244.24189.1367.21125.5019.8776.62⑧-276.69-17.38-46.3797.58158.75-5.0519.87-10.40⑨107.22251.90227.75165.2348.38115.4616.5671.10⑩-261.28-38.70-62.8673.69139.92-15.0816.56-15.92设计值-276.69273.22244.24189.1348.38-15.0824.1976.62107.22158.75125.5077 表3-26一层横梁内力组合MABMBAMAB中VAVB左MBCMBC中VB右恒荷载-60.5886.5180.92103.72-110.9241.5813.8623.09活荷载-17.9827.3415.5531.10-33.7014.835.409.00左风2.902.530.200.75-0.751.140.000.76右风-2.90-2.53-0.20-0.750.75-1.140.00-0.76左震149.36127.86127.8638.50-38.5057.450.0038.30右震-149.36-127.86-127.86-38.5038.50-57.450.00-38.30①-97.87142.09118.87168.00-180.2870.6624.1940.31②-68.64107.3597.38125.51-134.1551.4916.6328.77③-76.76100.2796.82123.41-132.0548.3016.6326.64④-91.70141.45116.95164.60-176.5170.0223.4440.01⑤-99.00135.07116.45162.71-174.6267.1523.4438.09⑥-99.76144.13124.79171.12-183.4470.9624.1140.17⑦110.68286.43272.65193.17-203.37133.4819.8782.90⑧-277.65-46.00-59.7893.07-103.27-15.8919.87-16.68⑨124.60266.40254.91169.32-177.82123.6816.5677.38⑩-263.74-66.04-77.5269.22-77.72-25.6916.56-22.20设计值-277.65286.43272.65193.17-203.37-25.6924.1982.90124.60-77.72133.48注：（1）弯矩单位KN·m，剪力单位KN（2）弯矩以顺时针方向为正，剪力以绕柱顺时针为正。表3-27五层各柱内力组合A柱(边柱)B柱(中柱)MUMBNUNBVMUMBNUNBV恒荷载59.9043.31177.23195.46-28.67-34.61-36.11189.77208.0019.64活荷载18.6313.5845.5363.76-8.95-10.26-9.4248.6468.875.47左风-0.16-0.22-0.24-0.24-0.11-0.20-0.24-0.19-0.19-0.12右风0.160.220.240.240.110.200.240.190.190.12左震-21.23-28.67-6.99-6.99-13.86-25.68-31.38-0.50-0.50-15.85右震21.2328.676.996.9913.8625.6831.380.500.5015.85①97.9670.98276.42323.82-46.93-55.90-56.52295.82346.0231.23②71.6651.66212.34234.22-34.56-41.81-43.67227.46249.3323.40③72.1052.28213.01234.89-34.25-41.25-43.00227.99249.8723.7477 ④95.1568.81269.74314.59-45.82-54.71-55.50288.77336.1430.31⑤95.5669.36270.35315.19-45.54-54.21-54.90289.25336.6230.61⑥99.5072.05284.79327.63-47.65-56.98-58.17304.83349.6731.98⑦55.4622.85230.91263.72-57.79-81.07-89.78256.26290.276.25⑧110.6697.39249.08281.90-21.76-14.30-8.19257.56291.5747.46设计值110.6697.39284.79327.63-57.79-81.07-89.78304.83349.6747.46-21.76-14.30-8.193.3.7.2框架柱内力组合框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果参见表3-27~31。表3-28四层各柱内力组合A柱(边柱)B柱(中柱)MUMBNUNBVMUMBNUNBV恒荷载43.8139.53334.89371.35-23.35-26.15-34.59376.07412.5317.04活荷载12.7112.1387.12123.58-6.90-4.96-9.1648.87125.333.92左风-0.55-0.61-0.38-0.38-0.32-0.19-0.19-0.44-0.44-0.11右风0.550.610.380.380.320.190.190.440.440.11左震-45.32-50.01-24.57-24.57-26.48-54.50-54.50-1.51-1.51-30.28右震45.3250.0124.5724.5726.4854.5054.501.511.5130.28①70.3764.42523.84618.63-37.68-38.32-54.33519.70670.5025.94②51.8046.58401.34445.09-28.47-31.65-41.77450.67494.4220.29③53.3448.29402.40446.15-27.57-31.11-41.24451.90495.6520.60④67.8961.95511.16600.85-37.12-37.87-53.29512.31652.4025.25⑤69.2863.49512.12601.81-36.31-37.39-52.81513.41653.5125.53⑥71.8565.50539.22624.90-38.42-40.26-55.86556.56682.2526.92⑦1.28-10.30422.20487.83-66.58-105.21-117.85478.64568.27-16.56⑧119.11119.73486.08551.712.2636.4923.85482.57572.2062.16设计值119.11119.73539.22624.90-66.58-105.21-117.85556.56682.2562.162.2636.4923.85表3-29三层各柱内力组合A柱(边柱)B柱(中柱)77 MUMBNUNBVMUMBNUNBV恒荷载44.8939.82492.33547.02-23.53-27.02-34.56564.27618.9661.58活荷载13.1312.17128.58183.27-7.03-8.26-9.17131.34186.034.84左风-0.970.77-0.69-0.69-0.48-1.11-1.11-0.97-0.97-0.62右风0.97-0.770.690.690.481.111.110.970.970.62左震-64.94-64.94-52.22-52.22-36.08-74.21-74.21-2.56-2.56-41.23右震64.9464.9452.2252.2236.0874.2174.212.562.5641.23①72.2564.82770.81913.00-38.08-43.99-54.31861.001003.1980.67②52.5148.86589.83655.46-28.91-33.98-43.03675.77741.3973.03③55.2346.71591.76657.39-27.56-30.87-39.92678.48744.1174.76④69.1964.09751.94886.47-37.70-44.23-54.42841.39975.9379.21⑤71.6362.15753.68888.21-36.49-41.43-51.63843.83978.3780.78⑥73.7365.93793.23921.75-38.80-44.74-55.83893.101021.6387.97⑦-22.68-29.34600.06698.50-79.36-133.85-143.45752.60851.0423.20⑧146.17139.51735.83834.2714.4559.0949.50759.26857.70130.40设计值146.17139.51793.23921.75-79.36-133.85-143.45893.101021.63130.4014.4559.0949.50表3-30二层各柱内力组合A柱(边柱)B柱(中柱)MUMBNUNBVMUMBNUNBV恒荷载43.8843.22647.67722.69-24.19-27.26-35.58750.89823.8117.46活荷载13.0012.26170.13243.05-7.02-8.20-9.54173.82246.744.93左风-1.35-1.35-1.27-1.27-0.75-1.55-1.55-1.53-1.53-0.86右风1.351.351.271.270.751.551.551.531.530.86左震-76.79-76.79-87.43-87.43-42.66-87.77-87.77-4.30-4.30-48.76右震76.7976.7987.4387.4342.6687.7787.774.304.3048.76①70.8669.031015.391207.50-38.86-44.19-56.051144.421334.0127.85②50.7749.97775.43865.45-30.08-34.88-44.87898.93986.4319.75③54.5553.75778.98869.01-27.98-30.54-40.53903.21990.7122.16④67.3465.61989.971171.87-38.82-45.00-56.671118.151297.5426.0877 ⑤70.7469.01993.171175.07-36.93-41.09-52.761122.011301.3928.25⑥72.2470.611044.481218.68-39.68-45.00-57.571187.521358.8828.50⑦-39.37-40.61765.62899.40-88.70-151.73-162.52999.771131.03-39.48⑧160.28159.05992.941126.7222.2276.4765.681010.951142.2187.30设计值160.28159.051044.481218.68-88.70-151.73-162.521187.521358.8887.3022.2276.4765.68表3-31一层各柱内力组合A柱(边柱)B柱(中柱)MUMBNUNBVMUMBNUNBV恒荷载32.5116.25806.98989.13-11.61-20.58-10.29937.541028.697.35活荷载10.215.11211.36302.51-3.65-6.09-3.05216.52307.672.18左风-2.62-1.54-2.02-2.02-0.75-2.59-2.59-2.08-2.08-1.23右风2.621.542.022.020.752.592.592.082.081.23左震-123.57-72.57-125.93-125.9358.84-119.22-97.54-4.50-4.50-66.23右震123.5772.57125.93125.93-58.84119.2297.544.504.5066.23①53.3126.651264.281610.47-19.04-33.22-16.621428.181665.1711.87②35.3417.34965.551184.13-14.98-28.32-15.971122.141231.527.10③42.6821.66971.201189.78-12.88-21.07-8.721127.961237.3410.54④48.5824.001232.141565.57-19.48-35.63-19.451395.241619.4710.02⑤55.1827.881237.231570.66-17.59-29.11-12.931400.481624.7113.12⑥54.1027.051300.781637.84-19.32-33.87-16.941482.201696.4012.10⑦-115.50-71.78931.481204.7560.37-183.34-140.981249.111413.18-75.97⑧205.78116.911258.901532.17-92.61126.64112.621260.811424.8896.23设计值205.78116.911300.781637.84-92.61-183.34-140.981482.201696.4096.2360.37126.64112.62注：（1）弯矩单位KN·m，剪力单位KN（2）弯矩以顺时针方向为正，剪力以绕柱顺时针为正。表3-32活荷载按楼层的折减系数β的取值墙、柱基础计算截面以上的层数12~34~56~89~20>20计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.000.850.700.650.600.5577 3.3.8截面设计3.3.8.1横向框架截面设计梁的控制截面如图3-16所示图3-16梁的控制截面示意图混凝土强度等级：C35：钢筋的强度等级：纵筋：Ⅱ级箍筋：Ⅰ级3.3.8.2梁的正截面强度计算梁的正截面强度计算见表3-33—表3-37所示表3-33第一层框架梁正截面强度计算截面AB跨BC跨ⅠⅡⅢⅣⅤM（KN·m）-277.65272.65-286.43133.924.19V（KN）193.170203.3782.90b(mm)300300300300300h0(mm)665665665365365b·V/2（KN·m）28.980.0030.5112.440.00M0=M-b·V/2（KN·m）248.67272.65255.92121.4724.19rRE·M0（KN·m）186.51204.49191.9491.1018.14αs=rRE·M0/α1fcbh020.0840.0920.0870.1360.027ζ=1-（1-2×αs）1/20.0880.0970.0910.1470.027As=ζα1fcbh0/fy(mm2)9771077101189616577 选筋4B223B224B224B223B22实配面积（mm2）15201140152015201140ρ（%）0.76%0.57%0.76%1.39%1.04%此处取梁端弯矩式中为梁端柱边截面的弯矩、为内力计算得到的梁端柱轴线截面的剪力和弯矩跨中截面：最小配筋率为0.2%和中的较小值取支座截面：最小配筋率为：0。25%和中的较小值当梁下部受拉时，按T形截面设计。当梁上部受拉时，按矩形截面设计。跨中截面的计算弯矩应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与简支梁弯矩之中的较大值。依据上述理论我们以一层⑤轴AB跨为例计算如下，其他层见表3-34。（1）考虑跨间最大弯矩处按T形截面设计，翼缘计算宽带①按跨度考虑取②按净梁净距考虑，③按翼缘高度考虑，梁内纵向钢筋选HRB335级热轧钢筋（），因为，所以属于第一类T形截面计算。下部跨间截面按单筋T形截面计算77 符合三级抗震要求（1）考虑两支座处：支座Ⅰ上部：表3-34第2~4层框架梁正截面强度计算截面AB跨BC跨ⅠⅡⅢⅣⅤM（KN·m）-276.69265.28-273.22125.524.19V（KN）189.130158.7576.620b(mm)300300300300300h0(mm)665665665365365b·V/2（KN·m）28.370.0023.8111.490.00M0=M-b·V/2（KN·m）248.32265.28249.41114.0124.19rRE·M0（KN·m）186.24198.96187.0685.5118.14αs=rRE·M0/α1fcbh020.0840.0900.0840.1280.027ζ=1-（1-2×αs）1/20.0880.0940.0880.1370.027As=ζα1fcbh0/fy(mm2)9771044977835165选筋4B223B224B224B223B22实配面积（mm2）15201140152015201140ρ（%）0.76%0.57%0.76%1.39%1.04%表3-35第5层框架梁正截面强度计算截面AB跨BC跨ⅠⅡⅢⅣⅤM（KN·m）-103.72121.28-157.62100.5325.12V（KN）178.860200.1651.63077 b(mm)300300300300300h0(mm)665665665365365b·V/2（KN·m）26.830.0030.027.740.00M0=M-b·V/2（KN·m）76.89121.28127.6092.7925.12rRE·M0（KN·m）57.6790.9695.7069.5918.84αs=rRE·M0/α1fcbh020.0260.0410.0430.1040.028ζ=1-（1-2×αs）1/20.0260.0420.0440.110.028As=ζα1fcbh0/fy(mm2)289466489671171选筋3B203B203B203B203B20实配面积（mm2）942942942942942ρ（%）0.47%0.47%0.47%0.86%0.86%3.3.8.3梁的斜截面强度计算为了防止梁在弯曲屈服前先发生剪切破坏，截面设计时，对剪力设计值进行调整如下所示：式中：表示剪力增大系数，三级框架，依规范取用=1.1；表示梁的净跨表示梁在重力作用下，按简支梁分析。得到梁端截面剪力设计值、分别为梁在左右端顺和反时钟方向截面组合的弯矩值:由柱组合内力表3-27到表3-31查得按上式计算所得的剪力调整值结果列表如下3-36调整后的剪力值大于组合表中的静力组合的剪力值，按剪力值在两者之间的较大值进行截面计算表3-36剪力调整值项目层次ln(m)MbL+MbR(KN·m)VGb(KN)η调整前V左调整前V右调整后VAB跨56.75114.74158.251.10141.33160.03176.9546.75148.41141.801.10135.53159.72165.9977 36.75181.36145.941.10135.18164.73175.4926.75208.42144.371.10135.17169.13178.3316.70214.37144.621.10134.82170.02179.82BC跨52.5569.5340.871.1070.8642.5567.6632.091.1061.2832.5583.1632.091.1068.1522.5593.3932.091.1072.3812.5099.0332.091.1075.66斜截面强度计算见表3-37所示：箍筋采用φ8，双肢箍，箍筋间距取100mm，则s=100mm对于支座A及支座B左：对于支座B右：表3-37斜截面强度计算层次截面V调γREγREV调0.2fcbh00.7ftbh0+1.25fyvnAsvh0/s5A、Bl176.950.85150.4666.33>150.4395>150.4Br70.860.8560.23365.73>60.23217>60.234A、Bl165.990.85141.09666.33>141.09395>141.09Br61.280.8552.09365.73>52.09217>52.093A、Bl175.490.85149.17666.33>149.17395>149.17Br68.150.8557.93365.73>57.93217>57.932A、Bl178.330.85151.58666.33>151.58395>151.58Br72.380.8561.52365.73>61.52217>61.521A、Bl179.820.85152.85666.33>152.85395>152.85Br75.660.8564.31365.73>64.31217>64.31（注：1.上表箍筋的配置是加密区的配置，加密区的长度为：AB、CD段为1050mm；2.非加密区箍筋取双肢箍φ8@150）77 3.3.8.4柱截面设计混凝土为C30纵筋为Ⅱ级箍筋为Ⅰ级3.3.8.5柱正截面承载力演算:从根据柱的内力组合表我们取B柱验算，其它层的柱按B柱配筋，取底层Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面验算B柱：这里分别取弯矩最大一组内力，轴力最大一组内力分别计算。图3-17B柱的截面示意图（1）第一层梁与B柱节点的梁端弯矩值由内力组合表查得：77 左震：110.68+286.43=397.11右震：277.65+46.0=323.65取左震：162.52+183.34=345.86右震：126.64+65.68=192.32故取1.2在节点处将其按弹性弯矩分配给上、下柱端，即<Ⅰ-Ⅰ>（1）N=1131.01KN（2）N=1358.88KN（是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整）<Ⅱ-Ⅱ>（1）N=1249.11×0.8=999.29KN（2）N=1482.20KN（是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整）<Ⅲ-Ⅲ>（1）N=1413.18×0.8=1130.54KN（2）N=1696.40KN（是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整）其计算结果如下图，涉及公式有：（1）（2）77 （3）（4）（当）（5）（当<15时，取）（6）；（7）；（8）（大偏心）；（小偏心）（9）表3-38B柱的正截面受压承载力计算截面Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢM(KN·m)169.7757.57194.1833.87112.7816.94N(KN)1131.031388.88999.291482.21130.541694.4l0（mm）450045004950495049504950b×l0(mm)450×415450×415500×465500×465500×465500×465eo(mm)150.141.45194.3222.8599.7610ea(mm)202020202020ei(mm)170.161.45214.3242.85119.7630l0/h（mm）9911111111ζ1111111ζ2111111η1.1411.391.1881.9381.3362.34ηei(mm)194.0885.42254.6183.0416070.20.3h0124.5124.5139.5139.5139.5139.5偏心性质大偏心小偏心大偏心小偏心大偏心小偏心e(mm)384.08275.42469.61298.04375285.277 ζ(ζb=0.55)0.36-0.370.26-0.380.29-0.44As=A"s(mm2)460472278.6选筋8φ188φ188φ188φ188φ188φ18实配面积（mm2）203620362036203620362036（单侧）ρ%=As/bh01.09%1.09%0.88%0.88%0.88%0.88%（注：(1)当时，按构造配筋，且满足ρmin=0.8%，单侧配筋率ρmin=0.2%，故(2)A柱、以及其他层柱的配筋均按8φ18来进行配置）3.3.8.6柱的斜截面承载力计算此处以B柱为柱力，控制点取第一层梁与B柱节点，其他层集A柱参考B柱配筋。图3-17柱的控制截面计算示意图77 第一层梁与B柱节点的柱端弯矩由表3-38所示其中剪力设计值按下式调整：式中表示柱净高表示柱上下端顺和逆时针截面组合的弯矩设计值，取调整后的弯矩值，底层柱应考虑1.15弯矩增大系数：由正截面计算中第Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ界面吗的控制内力得：KN·mKN·m验算柱截面尺寸，取取故该框架按构造要求进行斜截面配筋。框架柱的箍筋加密区范围根据下列规定决定：（1）柱端，取截面高度、柱净高的和500mm三者的较大值。本工程取600mm。（2）底层柱，柱根不小于净高的，本工程取1650mm。因而此处箍筋数量取φ10@100（四肢）验算箍筋加密区最小体积配筋率：轴压比：查《建筑抗震设计规范》表6.3.12，得柱箍筋加密区的箍筋最小配筋特征值，则最小体积配筋率77 ；满足要求非加密区箍筋采用φ10@150（四肢）因而按上述配筋计算来给柱子配筋。3.4基础设计3.4.1设计资料本工程采用柱下条形基础，基础采用C30混凝土，垫层采用C15混凝土，垫层厚100mm，不考虑变形验算，其允许地基承载力为已知尺寸：B1=500(mm),B=400(mm)H1=200(mm),H2=550(mm)埋深d=1500(mm)材料特性：钢筋：HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)as=40mm折减系数:Ks=1.00荷载数据(每延长米)：竖向荷载F=28.10kNM=2.00kN·mV=1.50kN3.4.2作用在基础底部的弯矩设计值M0=M+V×d=2.00+1.50×1.50=4.25kN·m77 3.4.3修正地基承载力修正后的地基承载力特征值fa=80.00kPa3.4.4轴心荷载作用下地基承载力验算按《建筑地基基础设计规范》(GB50007--2002)(5.2.2-1)其中：A=1.00×1.00=1.00m2Fk=F/Ks=28.10/1.00=28.10kNGk=20.0×A×d=20.0×1.00×1500=30.00kNpk=(Fk+Gk)/A=(28.10+30.00)/1.00=58.10kPa≤fa=80.00kPa满足要求3.4.5偏心荷载作用下地基承载力验算按《建筑地基基础设计规范》（GB50007--2002）下列公式验算：当e≤b/6时(5.2.2-2)(5.2.2-3)当e>b/6时(5.2.2-4)受弯计算:Mk=M0/Ks=4.25/1.00=4.25kN×mFk=F/Ks=28.10/1.00=28.10kN偏心矩e=Mk/(Fk+Gk)=4.25/(28.10+30.00)=0.07基础底面抵抗矩Wy=l×b×b/6=1.00×1.00×1.00/677 =0.17m3e=0.07