某中学五层框架结构设计_土木工程毕业设计完整计算书

'某中学五层框架结构设计毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：某市xx中学设计II、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：⑴建筑面积：约3000m2，层高3.6m，5层。每层需设教室休息室、普通教室6～8间及男女卫生间，底层设值班室。⑵地质条件：场地平坦，土质均匀，无不良地质发育；地基土为厚度较大的粘性土层，地基土承载力fak=200kPa，地下水埋藏较深，不考虑地下水影响。⑶主导风向：南、东南；基本风压及雪压按规范取值。⑷抗震设防烈度为7度，抗震等级三级，该建筑属乙级建筑，安全等级为二级。⑸材料供应：各种材料均能保证供应；施工技术条上：各种机具均能满足要求。III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：⑴1～2周，查阅国内外有关教学楼的文献资料，完成开题报告和科技文献翻译。⑵7～10周，完成建筑设计：在老师指导下确定建筑设计方案，独立完成必要的建筑设计说明及门窗表，建筑总平面图，各层及屋面平面图，正立面、侧立面，剖面图，大样图等建筑施工图纸。⑶11～14周，完成结构设计：结构布置与选型，荷载计算，选取一榀典型框架，手工进行内力分析，内力组合及其板、梁、柱及基础配筋计算，现浇楼梯设计计算，现浇雨蓬、阳台等设计计算，悬挑构件的抗倾覆计算，现浇梁板设计计算。⑷15～16周，按照结构计算及施工图设计深度要求绘制结构施工图：绘制屋面结构布置图，楼面结构平面布置图，基础平面布置图及基础详图，框架配筋图，楼梯结构施工图，雨蓬、沿口等结构施工图，施工说明。⑸17周，撰写和整理设计计算书、图纸等设计文件，并提交与指导老师。⑹18周，熟悉设计论文，准备答辩。 某中学五层框架结构设计Ⅳ、主要参考资料：[1].舒秋华.房屋建筑学，武汉：武汉理工大学出版社，2002.[2].乐荷卿.土木建筑制图，武汉：武汉理工大学出版社，2003.[3].建筑设计资料集（第二版），北京：中国建筑工业出版社，2003.[4].GB50010-2011.混凝土结构设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2011[5].GB50009-2001.建筑结构荷载规范.北京：中国建筑工业出版社，2001.[6].GB50007－2002.建筑地基基础设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2002.[7].GBJ99－86.中小学校建筑设计规范.北京：中国建筑工业出版社，1999.[8].GBJ16.建筑设计防火规范.北京：中国建筑工业出版社，2001.[9].沈蒲生.混凝土结构设计，北京：高等教育出版社，2003.[10].简明建筑设计手册，机械工业出版社，2003.[11].董军等.土木工程专业毕业设计指南，房屋建筑工程分册，北京，中国水利水电出版社，2002.[12].高等学校毕业设计（论文）指导手册土建卷，北京，高等教育出版社，1999.[13].龙驭球、包世华.结构力学，北京，高等教育出版社，1994..[14]李延成.功能·意境·个性——山东大学艺术学院教学楼设计理念解析[J].建筑,2008/01[15]F.F.Udoeyoetal.Strengthperformanceoflaterizedconcrete,ConstructionandBuilding,Materials20(2006)1057–1062 某中学五层框架结构设计学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名：日期：导师签名：日期： 某中学五层框架结构设计某市xx中学教学楼设计摘要：本次毕业设计题目为某市xx中学教学楼设计。建筑面积约为3300m2,采用框架承重结构，主体结构层数为5层，层高均为3.6m。抗震设防烈度为7度。本毕业设计主要完成下列内容：一、建筑设计阶段：根据建筑的使用功能要求,建筑的高度和层数，所属地区的设防烈度以及抗震等级来确定建筑的结构形式；绘制建筑平面图、剖面图、立面图，细部详图和总平面图；二、结构计算阶段：本设计主要进行了结构方案中横向框架A，C，D，F轴框架的设计。在确定框架布局之后，先计算了恒载，活载作用下的梁端内力，然后用分层法进行内力分配，然后各层叠加，进而求出在竖向荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）；而水平地震作用和风荷载作用下的框架内力则通过D值法求出。接着内力组合找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图；并进行地基设计。此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。完成了踏步板，梯段斜梁，平台板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。三、施工图设计阶段：根据上述计算结果来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。此设计选用常用的框架结构形式，通过计算较简单的对称一榀框架，使我对所学的专业知识能够有机的结合起来，对结构设计有了基本的了解，我也相信这次毕业设计的过程能够对以后的学习打下一定的基础。关键词：建筑设计框架结构设计内力组合指导老师签名： 某中学五层框架结构设计DesignofaCityxxmiddleschoolteachingbuildingAbstract:Thetitleofthisdesignisxxmiddleschoolteachingbuildingdesign.Totalconstructionareaisabout3300sq.m,framestructure,5floors.Theheightofallflooris3.6m,theSeismicfortificationintensityis7degrees.First,architecturaldesignstage:Accordingtotherequirementsofthebuildingusefunction,buildingheightandlayers,andthedistrictoffortificationintensityandearthquakeresistantleveltodeterminethestructureofbuilding;Drawthefloorplan,sectionandelevation,detailviewdetailsandthetotalfloorplan;Second,structurecomputationstage:ThedesignofthemainstructureoftheprogramcarriedoutinthehorizontalframeA,C,D,Fshaftframedesign.Afterindeterminingtheframelayout,firsttocalculatethedeadloadandliveloadundertheactionofthebeamendofinternalforces,andinternalforcedistributionwiththelayeredmethod,theneachlayeroverlay,andthencalculatethestructuralinternalforceundertheverticalload(bendingmoment,shearforce,axialforce).AndleveloftheframeworkofinternalforcesunderearthquakeandwindloadthroughtheD-valuemethod.Thenidentifythemostunfavorablecombinationofinternalforcesofagrouporseveralgroupscombinedforces.Selectthesafestresultsreinforcementanddrawing;Andforthefoundationdesign.Inaddition,theprogramforthestructuraldesignofthestaircases.Completedtreads,benchinclinedbeams,platformsplate,platformbeamsandothercomponentsofinternalforcesandreinforcementcalculationandconstructiondrawings.Third,constructiondrawingdesignstage:Basedontheabovecalculationresultstodeterminethefinalcomponentlayoutandcomponentsaswellasreinforcementinaccordancewiththerequirementsofstandardizedcomponentstodeterminethestructureofthestructuralmeasures.Thisdesignselectsthecommonlyusedportalframeconstructionform,bycalculatingasymmetricalspecimensofrelativelysimpleframeworkthatIhavelearnedexpertisetoorganicallycombinethestructuraldesignofabasicunderstanding,Ialsobelievethatthisgraduationdesigncanlayafoundationforfuturelearningprocess 某中学五层框架结构设计Keywords:ArchitecturaldesignFramesStructuraldesignCombineinsidethedintSignatureofsupervisor: 某中学五层框架结构设计目录引言1第1章建筑设计说明21.1建筑概况21.2设计资料2第2章结构设计说明42.1结构方案选取42.2楼梯方案的选择42.4基础形式选取52.5结构布置计算5第3章框架设计63.1结构选型63.2设计资料63.3框架计算简图及梁柱线刚度73.4荷载计算93.5横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算123.6地震荷载作用下框架的内力计算213.7竖向荷载作用下框架结构内力计算293.8截面设计与配筋计算58第4章楼盖设计694.1楼面梁格布置图694.2荷载设计值计算694.3塑性理论计算板71第5章楼梯设计785.1设计资料785.2梯段板设计79第6章基础设计856.1设计资料856.2A轴柱下基础设计856.3C、D轴柱下基础设计88 某中学五层框架结构设计参考文献93致谢94 某中学五层框架结构设计引言本次毕业设计的目的旨在通过综合运用本科学习中所学到的专业知识，充分利用图书馆，网络等现有资源完成一个包括建筑方案和结构方案的确定，结构计算，建筑施工图和结构施工图的绘制以及中英文摘要等内容的一个完整的设计任务，从而让我们通过设计了解建筑设计的一般过程，掌握建筑设计的全部内容，同时也可以培养我们综合运用基础理论和基本技能的能力，分析和解决实际问题的能力，还可以掌握多种绘图设计软件，以及office软件的操作。本说明书全部内容包含了荷载计算、水平荷载作用下框架内力分析、竖向荷载作用下框架内力分析、以及框架中各个结构构件的设计等，这些内容容纳了本科生毕业设计要求的全部内容，其中的计算方法都来自于本科四年所学知识，可以说是大学四年所学知识的一个很好的复习总结。本毕业设计说明书根据任务书要求以及相关规范编写，内容全面、明确，既给出了各类问题解决方法的指导思想，又给出了具体的解决方案，并且明确地给出了各类公式及符号的意义和必要的说明。本说明书概念清晰、语言流畅，每章都有大量的计算表格，并且对重点说明部分配置图解。应该说本说明书很好地完成了本次毕业设计的任务要求、达到了本次毕业设计的预定目标。92 某中学五层框架结构设计第1章建筑设计说明1.1建筑概况1.1.1设计题目xx中学教学楼设计1.1.2建筑面积3236m21.1.3建筑总高度18.45m（室外地坪算起）1.1.4建筑层数5层1.1.5结构类型框架结构1.1.6工程概况层数为5层，各层层高均为3.6m；室内外高差为0.45m；框架结构；抗震设防烈度为7度；耐火等级二级；设计使用年限50年。1.2设计资料1.2.1气象资料1.温度：夏季最高温度：40℃，冬季最低温度：-5℃；相对湿度：75%。2.主导风向：全年为南、东南风，基本风压为：0.45kN/m2。3.雪荷载条件：最大积雪深30mm，基本雪压：0.45kN/m2。1.2.2结构要求钢筋混凝土框架结构，外、内墙体均采用普通砖，内隔墙采用大空页岩砖，现浇钢筋混凝土楼板。1.2.3地质条件根据工程地质勘察报告：场地平坦，土质均匀，无不良地质发育，地基土为厚度较大的粘性土层，地基承载力标准值，地下水埋藏较深，对建筑物基础无影响。1.2.4地震设防92 某中学五层框架结构设计抗震设防烈度为7度1.2.5材料要求混凝土C25，C30；钢筋Ⅰ级、Ⅱ级钢筋。1.2.6技术要求满足工程施工图深度要求。92 某中学五层框架结构设计第2章结构设计说明2.1结构方案选取2.1.1竖向承重体系选取选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。框架结构体系：由梁、柱构件通过节点连接而成，其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反应较小，经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构的抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。本设计为五层的多层结构，根据住宅的功能使用性进行结构布置。经各方案比较筛选，本工程选用框架结构的竖向承重体系。2.1.2水平向承重体系选取常见的横向承重体系包括：现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。本设计采用现浇肋梁楼盖结构，现浇楼盖可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。2.2楼梯方案的选择整体式楼梯按照结构形式和受力特点不同，可分为板式楼梯、梁式楼梯、剪刀式楼梯和圆形楼梯、螺旋楼梯等。其中，应用较为经济的、广泛的是板式楼梯和梁式楼梯，剪刀式楼梯、圆形楼梯和螺旋式楼梯属于空间受力体系，外观美观，但结构受力复杂，设计与施工较困难，用钢量大，造价高，在实际中应用较少。梁式楼梯由踏步板、梯段斜梁、平台板和平台梁组成。当梯段水平方向跨度大于3m时，宜用梁式楼梯。本结构中的梯段水平方向跨度为3.3m，因此本设计采用梁式楼梯。92 某中学五层框架结构设计2.3建筑材料的选择梁柱采用C30、楼梯均采用C25的混凝土，用以提高整个结构的强度。由于施工工艺的改进，技术的提高，提高混凝土的强度不会引起整个结构的造价大幅提高。2.4基础形式选取本设计的基础形式选取边柱采用柱下独立基础，中柱边柱采用联合基础。多层框架结构的基础，一般有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片筏基础，必要时也可采用箱形基础或桩基等。基础类型的选择，取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素，还应进行必要的技术经济比较。2.5结构布置计算根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为100mm。一般情况下，框架结构是一个空间受力体系。为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的扭转作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于通常横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相同，框架的抗侧刚度相同，因此，各榀横向框架都将产生相同的内力与变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可。92 某中学五层框架结构设计第3章框架设计3.1结构选型3.1.1结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。3.1.2屋面结构采用现浇钢筋混凝土肋型屋盖，柔性屋面，屋面板厚100mm，屋面采用双向板。3.1.3楼面结构全部采用现浇钢筋混凝土肋型楼盖，板厚为100mm，楼面采用双向板。3.1.4楼梯结构采用钢筋混凝土梁式楼梯3.1.5天沟采用现浇天沟3.2设计资料3.2.1设计题目xx中学教学楼设计，层数为5层，各楼层层高均为3.6m；室内外高差为0.45m。3.2.2地质条件根据工程地质勘察报告：场地平坦，土质均匀，无不良地质发育，地基土为厚度较大的粘性土层，地基承载力标准值，地下水埋藏较深，对建筑物基础无影响。3.2.3气象资料1.温度：夏季最高温度：40℃，冬季最低温度：-5℃；相对湿度：75%。2.主导风向：全年为南、东南风，基本风压为：045kN/m2。3.雪荷载条件：最大积雪深30mm，基本雪压：0.45kN/m2。3.2.4材料选择混凝土：采用C30（fc=14.3，ft=1.43）；C25（fc=12.7，ft=1.27）钢筋：梁柱中受力纵筋采用HRB335级（fy=300），其余采用HPB235级（fy=210）；92 某中学五层框架结构设计墙体：外墙和内隔墙均采用粘土砖，其尺寸为240mm×120mm×60mm，重度γ=18kN/m³；门窗：木门，γ=0.2kN/m²；钢塑门窗，γ=0.45kN/m²。3.3框架计算简图及梁柱线刚度3.3.1梁柱截面尺寸的初步确定横向框架梁：h=l/（8~18）=1/（8~18）×6300=350~787.5mmb=(1/2—1/3)h，取b=250mmb×h=250mm×600mm(横向主梁、次梁)b×h=250mm×500mm(纵向主梁)框架柱：N=βFgn=1.1×4.5×4.5×14×5=1559.25KN,负载面积取中柱中柱Ac=bchc>N/unfc=1559.25×103÷0.85÷14.3=128280.54mm(抗震等级三级)即b=h=≥358mm取b×h=500mm×500mm故柱统一取500×500mm3.3.2确定框架计算简图框架计算单元如图3.1所示，取9轴上的一榀框架进行计算，假定框架柱固定于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。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，定位-0.95m，二层楼面标高为3.60m，故底层柱高为4.55m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），均为3.60m。由此可绘出框架的计算简图，如图3.2所示。92 某中学五层框架结构设计图3.1结构平面布置图3.3.3框架梁柱的线刚度计算：对于中框架梁取I=2I0左边跨梁：i左边梁=EI/l=3.0×107kN/m²×2×1/12×0.25m×（0.5m）3/6.3m=2.5×104kN·m中跨梁：i中跨梁=EI/l=3.0×107kN/m²×2×1/12×0.25m×（0.5m）³/2.7m=5.8×104kN·m右边跨梁：i左边梁=i左边梁=2.5×104kN·m底层边柱：i底边柱=EI/h=3.0×107kN/m²×1/12×（0.5m）4/4.45m=3.4×104kN·m其余各层边柱（A轴和D轴）：i余边柱=EI/h=3.0×107kN/m²×1/12×（0.5m）4/3.6m=4.3×104kN·m令i余边柱=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：则i’左=i’右=2.5×104/4.3×104=0.5892 某中学五层框架结构设计i‘中=5.8×104/4.3×104=1.35i‘底=3.4×104/4.3104=0.79图3.2计算简图3.4荷载计算3.4.1恒载标准值计算（1）屋面防水层（刚）30厚C20细石混凝土防水1.0kN/m2防水层（柔）三毡四油铺小石子0.4kN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平0.04×14=0.56kN/m2保温层：80厚矿渣水泥0.08×14.5=1.16kN/m292 某中学五层框架结构设计结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.10m×25kN/m3=0.17kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×17kN/m3=0.17kN/m2合计6.59kN/m2（2）标准层楼面瓷砖地面（水泥砂浆擦缝）30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥水泥浆结合层一道1.05kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板0.10m×25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×17kN/m3=0.17kN/m2合计：3.72kN/m2（3）梁自重b×h=250mm×600mm梁自重：25kN/m3×0.25m×(0.6m-0.10m)=3.13kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆1.3×0.01×17=0.22kN/m合计：3.35kN/mb×h=250mm×500mm梁自重：25kN/m3×0.25m×（0.5-0.10）m=2.5kN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆0.1×17×[(0.5-0.1)×2+0.3]=0.19kN/m合计：2.69kN/m基础梁b×h=250mm×400mm梁自重：25kN/m3×0.25m×0.4m=2.5kN/m（4）柱自重b×h=500mm×500mm柱自重：25kN/m3×0.5m×0.5m=6.25kN/m抹灰层：10厚混合砂浆4×0.5×0.01×17=0.34kN/m合计：6.59kN/m（6）纵墙自重92 某中学五层框架结构设计标准层：纵墙：18kN/m3×0.9m×0.24m=3.89kN/m铝合金窗：0.45kN/m2×2.1m=1.05kN/m水刷石外墙面：0.5kN/m2×0.9m=0.45kN/m水泥粉刷内墙面：0.36×0.9=0.32kN/m合计：5.65kN/m底层：纵墙：18kN/m3×(4.55-2.1-0.6-0.4)m×0.24m=7.56kN/m铝合金窗：0.45kN/m2×2.1m=1.05kN/m水刷石外墙面：0.5kN/m2×0.9m=0.45kN/m水泥粉刷内墙面：0.36×0.9=0.32kN/m合计：9.38kN/m（6）横墙自重标准层：横墙18kN/m3×3.1m×0.24m=12.96kN/m水泥粉刷内墙面：2×0.36×3=2.16kN/m合计：15.12kN/m底层：：横墙：18kN/m3×(4.55-0.5-0.4)m×0.24m=15.34kN/m水泥粉刷内墙面：2×0.36×3.55=2.56kN/m合计：17.9kN/m3.4.2活荷载标准值计算（1）屋面和楼面活荷载标准值根据《荷载规范》查得：不上人屋面：0.5kN/m2楼面：2.0kN/m2走廊：2.5kN/m2（2）雪荷载92 某中学五层框架结构设计Sk=1.0×0.45kN/m2=0.45kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取较大值3.5横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算3.5.1集中风荷载标准值为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：式中基本风压=0.5kN/m2；--风压高度变化系数,因建设地点位于有密集建筑群的城市市区，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表得=1.3；--风振系数,对于建筑物高度小于30m的建筑,取1.0；--下层柱高；--上层柱高；B—迎风面的宽度,B=4.5m.计算过程见下表3.1表3.1集中风荷载标准值离地高度z/m(kN/m2)/m/m/kN18.451.201.461.30.53.609.2214.851.141.361.30.53.63.616.3311.251.041.251.30.53.63.613.697.651.001.151.30.53.63.612.114.051.001.061.30.54.053.611.8692 某中学五层框架结构设计3.5.2风荷载作用下的水平位移验算（1）侧移刚度D表3.2横向2-5层D值的计算构件名称(kN/m)A轴柱0.2258598C轴柱0.49119594D轴柱0.49119594F轴柱0.2258958表3.3横向底层D值的计算构件名称(kN/m)A轴柱0.452890892 某中学五层框架结构设计B轴柱0.66213047C轴柱0.66213047D轴柱0.4528908（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层的总剪力--第j层所有柱的抗侧移刚度之和--第j层的层间侧移第一层的层间侧移值求出以后,就可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下表3.4表3.4风荷载作用下框架侧移计算层次/kN/kN/(kN/m)/m/h59.229.22570140.00021/1800092 某中学五层框架结构设计416.3325.55570140.00041/9000313.6939.24570140.00071/5143212.1151.35570140.00091/4000111.8663.21439100.00141/2571=0.0036m侧移验算：层间侧移最大1/2571<1/550(满足要求)（3）风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载下的内力用D值法进行计算。其步骤为：（1）求各柱反弯点处的剪力值；（2）求各柱反弯点的高度；（3）求各柱杆端弯矩及梁端弯矩；（4）求各柱的轴力及梁剪力。第i层第m柱所分配的剪力：，框架柱反弯点位置，y=y0+y1+y2+y3，计算结果如表3.5~表3.8表3.5A轴框架柱反弯点位置层号h/myh/m53.61.40.300000.301.0843.61.40.400000.401.4433.61.40.450000.451.6223.61.40.500000.501.8014.551.90.680000.683.0992 某中学五层框架结构设计表3.6C轴框架柱反弯点位置层号h/myh/m53.64.80.400000.401.4443.64.80.450000.451.6233.64.80.500000.501.8023.64.80.500000.501.8014.556.50.580000.582.64表3.7D轴框架柱反弯点位置层号h/myh/m53.64.80.400000.401.4443.64.80.450000.451.6233.64.80.500000.501.8023.64.80.500000.501.8014.556.50.580000.582.64表3.8F轴框架柱反弯点位置层号h/myh/m53.61.40.300000.301.0843.61.40.400000.401.4433.61.40.450000.451.6223.61.40.500000.501.8014.551.90.680000.683.09框架各柱的杆端弯矩，梁端弯矩按下式计算，计算过程如表3.9~表3.12所示。92 某中学五层框架结构设计中柱处的梁：边柱处的梁：表3.9风荷载作用下A轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层A轴59.225701489580.1571.451.081.0150.4351.015425.555701489580.1574.011.442.4061.6042.841339.245701489580.1576.161.623.3882.7724.992251.355701489580.1578.061.804.034.036.802163.214390089080.20312.833.094.1058.728.135表3.10风荷载作用下C轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层B轴59.2257014195490.3433.161.441.8961.2640.5691.327425.5557014195490.3438.761.624.8183.9421.8234.254339.2457014195490.34313.461.806.736.733.207.47251.3557014195490.34317.611.808.8058.8054.6610.87163.2143900130470.29718.772.647.8810.895.0011.68表3.11风荷载作用下D轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层59.2257014195490.3433.161.441.8961.2640.5691.32792 某中学五层框架结构设计C轴425.5557014195490.3438.761.624.8183.9421.8234.254339.2457014195490.34313.461.806.736.733.207.47251.3557014195490.34317.611.808.8058.8054.6610.87163.2143900130470.29718.772.647.8810.895.0011.68表3.12风荷载作用下F轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算层D轴59.225701489580.1571.451.081.0150.4351.015425.555701489580.1574.011.442.4061.6042.841339.245701489580.1576.161.623.3882.7724.992251.355701489580.1578.061.804.034.036.802163.214390089080.20312.833.094.1058.728.135框架柱轴力与梁端剪力的计算结果见表3.13.表3.13风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力层梁端剪力/kN柱轴力/kNAC跨CD跨DF跨A轴C轴D轴F轴VbDF50.250.980.25-0.25-0.73-0.730.730.730.2540.653.150.65-0.90-2.50-3.232.503.230.9031.425.531.42-2.32-4.11-7.344.117.342.3221.828.051.82-4.14-6.23-13.576.2313.574.1412.088.652.08-6.22-6.57-20.146.5720.146.22注：轴力压为+，拉为－。92 某中学五层框架结构设计风载作用下的M图（kN·m）92 某中学五层框架结构设计风载作用下的V图（kN）92 某中学五层框架结构设计风载作用下的N图（kN）3.6地震荷载作用下框架的内力计算3.6.1水平地震作用标准值的计算1、框架的抗震等级由设计需求，抗震设防烈度为7度，房屋高度为18.45m<40m，可知该框架的抗震等级为三级。2、场地和特征周期值根据工程地质报告和土的类型划分，可知该场地为Ⅱ类场地，由设计地震分组为第一组，可查得特征周期值Tg=0.35s。3、重力荷载代表值（取第⑤-⑤轴线的kJ5计算各层重力荷载代表值）顶层重力荷载代表值G5活荷载：按非上人屋面:0.7×15.3×4.5=34.4kN（大于雪载）92 某中学五层框架结构设计恒荷载：屋面板自重：6.59×15.3×4.5=453.7kN柱自重：4×=47.5kN框架梁、次梁自重：4×3.35×(4.5-0.5)+（15.3-3×0.5）×2.69+2×2.69×（4.5-0.25）=113.6kN第五层上半部分：纵墙、横墙、门窗：檐沟自重：2.13×4.5×2=19.17kNG5=恒+0.5活=(453.7+47.5+113.6+123.98+19.17)+0.5×34.4=775.15kN第四层重力荷载代表值G4活荷载：2.0×12.6×4.5+2.5×2.7×4.5=143.8kN恒荷载：楼面板自重：3.72×15.3×4.5=256.1kN框架梁、次梁自重：4×3.35×(4.5-0.5)+（15.3-3×0.5）×2.69+2×2.69×（4.5-0.25）=113.6kN柱自重：4×6.59×3.6=94.90kN第五层下半层：纵墙自重：（4×4×1.8-4×0.9×1.8/2-4×1.2×0.3）×0.24×18=73.1kN横墙自重：（15.3-3×0.5-2.7+0.24）×1.3×0.24×18=63.69kN门窗自重：4×0.9×0.9×0.45+1.2×1.8×4×0.2=3.2kNΣ=139.99kN第四层上半层：纵墙、横墙、门窗：G4=恒+0.5活=（256.1+113.6+94.9+139.99+123.98）+0.5×143.8=800.47kN同理G3=G2=G4=800.47kN第一层重力荷载代表值G1:活荷载：2.0×12.6×4.5+2.5×2.7×4.5=143.8kN92 某中学五层框架结构设计恒荷载：楼面板自重：3.72×15.3×4.5=256.1kN框架梁、次梁自重:113.6kN柱自重：第二层下半层：（窗+纵墙+横墙）自重：Σ=139.99kN第一层上半层：（窗+纵墙）自重：横墙自重：(15.3-0.5×3-2.7+0.24)×(4.55/2-0.5)×0.24×18=86.96kNG1=恒+0.5活=（256.1+113.6+107.42+139.99+76.7+86.96）+0.5×143.8=852.67kN4、梁柱线刚度：边跨梁：Kb=2.5×104kNm,中跨梁：Kb=5.8×104kNm首层柱：Kc=3.4×104kNm,其他层柱：Kc=4.3×104kNm柱的侧移刚度D的计算：2-5层D值计算92 某中学五层框架结构设计D中柱（两根）边柱（两根）首层D值计算D中柱（两根）边柱（两根）5、结构自震周期T1根据能量法，计算自振周期。楼间侧移的计算层次楼层重力荷载Gi/kN楼间侧移刚度Di/kN/m层间位移楼间侧移5775.15775.15570140.01360.23044800.471575.62570140.02760.21683800.472376.09570140.04170.18922800.473176.56570140.05670.14751852.674029.23439100.09180.091892 某中学五层框架结构设计故根据顶点位移法：对框架结构，采用经验公式计算:T1=(0.1N-0.15N)=(0.1×5-0.15×5)×0.7=0.35-0.525s取T1=0.5S6、地震影响系数由=0.35s，T1=0.5s,，则由地震影响曲线，有7、计算水平地震作用标准值和位移计算（采用底部剪力法计算）因为T1>1.4Tg，且Tg=0.35s，故需考虑顶部附加作用，,则由可列表计算如下计算水平地震作用标准值Fi、Vi和ΔUc的计算层Gi/kNHi/kN·mGiHi/kN·mFi/kNVi/kNΔUc5775.1518.95146894654897.71570140.0024800.4715.3512287156.44570140.0023800.4711.759406201.4570140.0032800.478.156524232.58570140.0041852.674.553642249.49570140.005首层：92 某中学五层框架结构设计二层：8、水平地震作用产生的框架内力各柱剪力值及反弯点高度水平地震作用下框架柱剪力值及柱端弯矩标准值柱层h/mVi/kND/(kN/m)Vik/kNy0/mM下/kN·mM上/kN·m边柱53.6097.715701489580.15715.3400.5810.316.5738.6643.60128.945701489580.15720.2400.5810.429.1543.7233.60173.95701489580.15727.3000.5810.4544.2354.0523.60250.085701489580.15732.2000.5810.557.9657.9614.55222.494391089080.20345.1700.7350.68139.7665.77中柱53.6097.7157014195490.34333.5101.9300.448.2572.3843.60128.9457014195490.34344.2301.9300.4571.6587.5833.60173.957014195490.34359.6501.9300.5107.37107.3723.60250.0857014195490.34370.3401.9300.5126.61126.6114.55222.4943910130470.29766.0802.4410.58174.39126.28求出各柱剪力Vi和该柱反弯点高度yi后，则该柱下端弯矩为Mi=Viyi,上端弯矩为Vi(hi-yi),再利用节点平衡求出框架梁端弯矩，画出左地震作用下的框架内力图，右地震作用下的框架内力与左地震作用下的反号。水平地震荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力标准值AB跨梁端剪力BC跨梁端剪力柱轴力层l/mM左/kN·mM右/kN·mVE=l/mM左/kN·mM右/kN·mVE=边柱NE/KN中柱NE/KN56.3038.6621.719.582.7050.6750.6737.539.5827.95460.2916.0495.0895.0870.4382.3492 某中学五层框架结构设计6.3040.752.7025.6236.3083.2053.7121.732.70125.31125.3192.8247.35153.4326.30102.1970.1927.362.70163.79163.79121.3374.71247.4016.30123.7375.8731.682.70177.02177.02131.13106.39346.85地震作用下的M图（kN·m）92 某中学五层框架结构设计地震作用下的剪力图（kN）92 某中学五层框架结构设计地震作用下的轴力图（kN）3.7竖向荷载作用下框架结构内力计算单元计算：取③轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为4.5m，双向板传给该框架的楼面荷载如下图3.3中阴影线所示。3.7.1轴间框架梁荷载的计算（1）A-C轴间框架梁屋面板传荷载恒载：6.59kN/m²×3.15/2m×5/8×2=13.02kN/m活载：0.5kN/m²×1.58m×5/8×2=0.98kN/m楼面板传荷载：恒载：3.72kN/m²×1.58m×5/8×2=7.33kN/m活载：2.0kN/m²×1.58m×5/8×2=3.95kN/m梁自重：3.35kN/m92 某中学五层框架结构设计A~C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.35kN/m+13.02kN/m=16.37kN/m活载=板传荷载=0.98kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.35kN/m+7.33kN/m=10.68kN/m活载=板传荷载=3.95kN/m图3.3板传荷载示意图E轴上由次梁搭接在主梁上产生的集中荷载：屋面板：恒载：6.59kN/m²×3.15/2m×（1-2×0.352+0.353）×4.5×2=74.53kN活载：0.5kN/m²×3.15/2m×（1-2×0.352+0.353）×4.5×2=5.65kN梁自重：2.69×4.5=12.11kN合计：集中恒载：86.64kN集中活载：5.65kN楼面板：92 某中学五层框架结构设计恒载：3.72kN/m²×3.15/2m×（1-2×0.352+0.353）×4.5×2+12.11=54.18kN活载：2.0kN/m²×3.15/2m×（1-2×0.352+0.353）×4.5×2=22.6kN（2）C-D轴线间框架梁屋面板传荷载恒载：6.59kN/m²×2.7/2m×5/8×2=11.12kN/m活载：0.5kN/m²×2.7/2m×5/8×2=0.84kN/m楼面板传荷载：恒载：3.72kN/m²×2.7/2m×5/8×2=6.28kN/m活载：2.5kN/m²×2.7/2m×5/8×2=4.22kN/m梁自重：3.35kN/mC~D轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.35kN/m+11.12kN/m=14.47kN/m活载=0.84kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.35kN/m+6.28kN/m=9.63kN/m活载=4.22kN/m（3）D-F轴间框架梁与A-B轴间框架梁一样3.7.2轴柱纵向集中荷载计算（1）A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：现浇天沟自重：25kN/m²×[0.6m+(0.02m-0.08m)]×0.08m+(0.6m+0.2m)×(0.5kN/m²+0.36kN/m²)=2.13kN/m顶层柱恒载=天沟自重+梁自重+板传荷载=4.5×2.13+3.35×（4.5—0.45）+6.59×0.8×1.58×4.5=60.43kN顶层柱活载=板传活载=0.5×0.8×1.58×4.5=2.83kN标准层：标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷=5.65×（4.5-0.45）+3.35×(4.5-0.45)+3.72×0.8×3.15/292 某中学五层框架结构设计=63.45kN标准层柱活载=板传活载=2.0×0.8×3.15/2×4.5=11.34kN基础顶面恒载=底层外墙自重+基础梁自重=9.38×（4.5-0.5）+2.5×(4.5-0.5)=46.80kN（2）C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱：顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.35×（4.5-0.5）+6.59×0.8×3.15/2×4.5+6.59×2.7/2×（1-2×0.32+0.33）×4.5=84.67kN顶层柱活载=板传荷载=0.5×0.8×3.15/2×4.5+0.5×0.847×2.7/2×4.5=5.41kN标准层：标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.35×（4.5-0.45）+3.72×3.15/2×0.8×4.5+3.72×2.7/2×0.847×4.5=53.63kN标准层柱活载=板传荷载=2.5×0.847×2.7/2×4.5+2.0×0.8×3.15/2×4.5=24.20kN基础顶面恒载=基础梁自重=2.5kN/m×（4.5-0.45)=10kN（3）D轴柱纵向集中荷载的计算与C轴一样（4）F轴柱纵向集中荷载的计算与A轴一样框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图3.5所示（图中数值均为标准值）92 某中学五层框架结构设计图3.5竖向受荷总图注：1.图中各值的单位为kN；2.图中数值均为标准值3.3.7.3内力计算为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（1）恒载作用；（2）活荷载满布作用；（3）风荷载作用；（4）水平地震作用对于（1）、（2）等2种情况，框架在竖向荷载作用下，采用分层法计算；对于第（3）、（4）种情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法计算。92 某中学五层框架结构设计在内力分析前，还应计算节点各杆的弯矩分配系数以及在竖向荷载作用下各杆端的固端弯矩（1）恒荷载标准值作用下的内力计算均布恒载和集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩：将固端弯矩及节点不平衡弯矩填入图3.6中节点的方框后，即可进行玩具二次分配法计算，直至杆端弯矩趋于稳定，最后按下式求得各杆端弯矩，如图3.7所示。以上计算中，当已知框架M图求V图以及已知V图求N图时，可采用结构力学取脱离体的方法。如已知杆件（梁或柱）两端的弯矩。其剪力：式中，为简支梁支座左端和右端的剪力标准值，当梁上无荷载作用时，，剪力以使所取隔离体产生顺时针转动为正；，为梁端弯矩标准值，以绕杆端顺时针为正，反之为负。已知某节点上柱传来的轴力Nu和左、右传来的剪力Vl，Vr，其下柱的轴力Nl=Nu-Vl+Vr式中，Nu，Nl以压力为正，拉力为负。（2）活荷载标准值作用下的内力计算因活载与恒载比值小于1，可不考虑活荷载的不利布置。采用满布荷载法，这样求的的内力在支座处与最不利荷载布置法求的的内力极为接近，但跨中弯矩乘以1.1-1.2的系数予以放大。分层法的计算要点：①作用在某一层的框架梁上的竖向荷载只对本楼层的梁和与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，而对其他层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。②除底层以外的其它各层柱的线刚度均乘折减系数0.9。③除底层以外的其它各层柱的弯矩传递系数取1/3。恒载内力计算:92 某中学五层框架结构设计　　　-11.04　0.390.270.31　（滑移支座）11.63　0.61　　0.42　-122.36122.36-8.79-4.4067.5543.1821.59　　　-16.76-33.15-52.13-38.4338.4310.226.533.27　　-0.88-1.37-1.0177.77-89.41112.83-53.5-48.2334.03　25.92-17.83顶层弯矩分配(单位kN·m)　16.96　-12.71　-38.1450.88-0.434.70-37.7146.18　0.290.38-6.700.240.110.23　（滑移支座）6.480.38　　0.29　-128.00128.00-5.85-2.9346.1829.1614.58　-12.36-24.71-37.71-29.9129.914.702.961.48-0.43-0.3450.88-108.23119.07-38.14-36.126.98　16.96-12.7192 某中学五层框架结构设计标准层弯矩分配(单位kN·m)　17.95　-13.68　53.84-41.055.23-0.5148.61-40.54　0.310.40-6.570.250.200.22　（滑移支座）6.480.35　　0.27　-128.00128.00-5.85-2.9342.5330.3815.19　-13.08-26.15-35.31-28.7728.774.583.271.64-0.44-0.3647.11-107.43-0.33-35.75-34.9825.84118.35　23.56-17.88底层弯矩分配(单位kN·m)活载作用：　　　-0.68　0.390.270.31　（滑移支座）0.35　0.61　　0.42　-7.697.69-0.51-0.264.482.861.43　　　-1.07-2.14-3.33-2.462.460.650.420.21　　-0.06-0.09-0.075.13-5.487.13-3.423.042.20　7.71-1.14顶层弯矩分配(单位kN·m)92 某中学五层框架结构设计　4.08　2.82　-8.4512.23-0.101.04-8.3511.19　0.290.38-3.030.240.110.23　（滑移支座）1.420.38　　0.29　-30.8630.86-2.56-1.2811.197.073.53　-2.74-5.47-8.35-6.626.621.040.660.33-0.10-0.0812.23-25.87-0.06-8.45-9.265.3429.19　4.08-2.82标准层弯矩分配(单位kN·m)　4.31　-3.03　12.94-9.081.16-0.1111.78-8.97　0.310.40-3.030.250.200.22　（滑移支座）1.420.35　　0.27　-30.8630.86-2.56-1.2810.307.363.68　-2.90-5.79-7.82-6.376.371.010.720.36-0.10-0.0811.31-25.68-0.07-7.92-9.015.0929.04　5.66-3.9692 某中学五层框架结构设计底层弯矩分配(单位kN·m)图3.8恒荷载作用下的M图（单位：kN·m）92 某中学五层框架结构设计图3.9恒荷载作用下的V图（单位：kN）92 某中学五层框架结构设计图3.10恒荷载作用下的N图（单位：kN）92 某中学五层框架结构设计图3.11活载作用在~轴间的M图（单位：kN·m）92 某中学五层框架结构设计图3.12活载作用下V图（单位：kN）92 某中学五层框架结构设计图3.13活载作用下N图（单位：kN）92 某中学五层框架结构设计重力二阶效应计算：框架结构：由前述重力荷载代表值的计算可得：G5=1.2×757.95+1.4×34.4=957.7kNG4=1.2×728.57+1.4×143.8=1075.6kNG3=G2=G4G1=1.2×780.77+1.4×143.8=1138.2kN判断是否考虑重力二阶效应层Di/kN/mGj/kNhi/m557014957.7957.73.65320.5满足4570141075.62033.33.611296.1满足3570141075.63108.93.617271.7满足2570141075.64184.93.623247.2满足1439101138.25322.74.5523396.5满足3.7.4内力组合各种荷载情况下的框架内力求得后，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。分别考虑恒载和活载由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合，并比较两种组合的内力，取最不利者。由于构件控制截面的内力值应取自支座边缘处，为此，进行组合前，应先计算各截面处的内力值。梁支座边缘处的内力值：M边=M-V·b/2V边=V-q·b/2式中：M边为支座边缘截面的弯矩标准值；V边为支座边缘截面的剪力标准值；M为梁柱中线交点处的弯矩标准值；V为与M相应的梁柱中线交点处的剪力标准值；q为梁单位长度的均布荷载标准值；b为梁端支座宽度（即柱截面高度）。92 某中学五层框架结构设计柱上端控制截面在上层的梁底，柱下端控制截面在下层的梁顶。按轴线计算简图算得的柱端内力值，宜换算到控制截面处的值。为了简化计算，也可采用轴线处的内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略微多一点。各内力组合见表3.14~表3.23表3.16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（梁AC）层恒载活载左风右风Mmax及相应的VMmin及相应的V|Vmax|及相应的M①②③④组合项目值组合项目值组合项目值5左M-92.07-7.341.015-1.0151.2①+1.4(②+0.6④)-121.611.2①+1.4(②+0.6④)-121.61V91.595.94-0.250.25118.43118.43中M115.226.530.223-0.2231.2①+1.4(②+0.6③)147.59V右M-112.83-7.13-0.5690.5691.2①+1.4(②+0.6③)-145.861.2①+1.4(②+0.6③)-145.86V-98.18-5.88-0.980.98-126.87-126.871左M-112.06-25.688.135-8.1351.2①+1.4(②+0.6④)-177.261.2①+1.4(②+0.6④)-177.26V107.2523.21-2.082.08162.94162.94中M74.3327.831.57-1.571.2①+1.4(②+0.6③)129.48V右M-119.07-29.04-5.005.001.2①+1.4(②+0.6③)-187.741.2①+1.4(②+0.6③)-187.74V-109.47-24.28-8.658.65-172.62-172.62注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；5.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN表3.16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（梁AC）92 某中学五层框架结构设计层恒载活载Mmax及相应的VMmin及相应的V|Vmax|及相应的M①②组合项目值组合项目值组合项目值5左M-92.07-7.341.35①+1.4×0.7×②-131.51.35①+1.4×0.7×②-131.5V91.595.94129.5129.5中M115.226.531.35①+1.4×0.7×②161.9V右M-112.83-7.131.35①+1.4×0.7×②-159.311.35①+1.4×0.7×②-159.31V-98.18-5.88-138.31-138.311左M-112.06-25.681.35①+1.4×0.7×②-174.41.35①+1.4×0.7×②-174.4V107.2523.21167.5167.5中M74.3327.831.35①+1.4×0.7×②127.6V右M-119.07-29.041.35①+1.4×0.7×②-189.21.35①+1.4×0.7×②-189.2V-109.47-24.28-171.6-171.6注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN。92 某中学五层框架结构设计表3.17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（梁CD）层恒载活载左风右风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5左M-48.233.041.327-1.3271.2①+1.4（②+0.6④）-63.251.2①+1.4（②+0.6④）-63.25V19.531.25-0.981.0526.0126.01中M-34.03-2.20001.2①+1.4②-43.92V右M-48.23-3.04-1.3271.3271.2①+1.4（②+0.6③）-63.251.2①+1.4（②+0.6④）-63.25V-19.53-1.25-0.980.98-26.01-26.011左M-34.98-9.0111.68-11.681.2①+1.4（②+0.6④）-64.401.2①+1.4（②+0.6④）-64.40V13.005.81-8.658.653131中M-25.84-5.09001.2①+1.4②-38.13V右M-34.98-9.01-11.6811.681.2①+1.4（②+0.6④）-64.401.2①+1.4（②+0.6④）-64.40V-13.00-5.81-8.658.65-31-31注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN。92 某中学五层框架结构设计表3.17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（梁CD）层恒载活载Mmax及相应的VMmin及相应的V|V|max及相应的M①②组合项目值组合项目值组合项目值5左M-48.233.041.35①+1.4×②×0.7-69.371.35①+1.4×②×0.7-69.37V19.531.2527.8727.87中M-34.03-2.201.35①-43.92V右M-48.23-3.041.35①+1.4×②×0.7-69.371.35①+1.4×②×0.7-69.37V-19.53-1.25-27.87-27.871左M-34.98-9.011.35①+1.4×②×0.7-59.841.35①+1.4×②×0.7-59.84V13.005.8125.6825.68中M-25.84-5.091.35①-38.13V右M-34.98-9.011.35①+1.4×②×0.7-59.841.35①+1.4×②×0.7-59.84V-13.00-5.8125.6825.68注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN。92 某中学五层框架结构设计表3.19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（C轴柱）层恒载活载左风右风Nmax及相应的M、VNmin及相应的M、V|M|max及相应的N、VVmax及相应的M、V①②③④组合项目值组合项目值组合项目值组合项目值4上M43.9311.274.818-4.8181.2①+1.4(②+0.6③)72.541.0①+1.4(②+0.6④)-55.661.2①+1.4(②+0.6③)72.54N400.8566.823.23-3.23577.3491.7577.3下M-50.85-11.27-3.9423.9421.2①+1.4(②+0.6③)-80.111.0①+1.4(②+0.6④)-63.321.2①+1.4(②+0.6③)-80.11N424.5766.823.23-3.23605.75515.40605.751上M35.757.927.88-7.881.2①+1.4(②+0.6③)60.611.0①+1.4(②+0.6④)40.221.2①+1.4(③+0.6②)61.69N997.15225.9420.14-20.141529.81296.51446.2下M-17.88-3.96-10.8910.891.2①+1.4(②+0.6③)-17.851.0①+1.4(②+0.6③)-32.571.2①+1.4(③+0.6②)-40.581.2①+1.4(③+0.6②)-40.58N1027.13225.9420.14-20.141565.81360.41482.81482.2V11.792.614.13-4.1321.2718.9122.4922.49注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN。92 某中学五层框架结构设计表3.19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（C轴柱）层恒载活载Nmax及相应的M、VNmin及相应的M、V|M|max及相应的N、VVmax及相应的M、V①②组合项目值组合项目值组合项目值组合项目值4上M43.9311.271.35①+1.4②75.081.0①43.931.35①+1.4②75.08N400.8566.82634.7400.85634.7下M-50.85-11.271.35①+1.4②-84.431.0①-50.851.35①+1.4②-84.43N424.5766.82666.7424.57666.71上M35.757.921.35①+1.4②59.351.0①35.751.35①+1.4②59.35N997.15225.941662.5997.151662.5下M-17.88-3.961.35①+1.4②-29.71.0①-17.881.35①+1.4②-29.71.35①+1.4②-29.7N1027.13225.941702.91027.131702.91702.9V11.792.6119.611.7919.619.6注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN。92 某中学五层框架结构设计层恒载活载MsmaxMsmin①②组合项目值组合项目值5左M-92.07-7.34①+0.5②-95.74中M115.226.53①+0.5②118.49右M-112.83-7.13①+0.5②-116.401左M-112.06-25.68①+0.5②-124.9中M74.3327.83①+0.5②88.25右M-119.07-29.04①+0.5②-133.5表3.22用于正常使用极限状态验算的框架梁基本组合表（梁AC）注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN。92 某中学五层框架结构设计层恒载活载MsmaxMsmin①②组合项目值组合项目值5左M-48.23-3.04①+0.5②-49.75中M-34.03-2.20①-34.03右M-48.23-3.04①+0.5②-49.751左M-34.98-9.01①+0.5②-39.49中M-25.84-5.09①-25.84右M-34.98-9.01①+0.5②-39.49表3.23用于正常使用极限状态验算的框架梁基本组合表（梁CD）注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN。92 某中学五层框架结构设计表3.16用于承载力计算的框架梁抗震基本组合表（梁AC）层恒载活载左震右震Mmax及相应的VMmin及相应的V|Vmax|及相应的M①②③④组合项目值组合项目值组合项目值5左M-92.07-7.3438.66-38.661.2（①+0.5②）+1.3④-156.341.2（①+0.5②）+1.3④-156.34V91.595.94-9.589.58125.93125.93中M115.226.538.48-8.481.2（①+0.5②）+1.3③153.21V右M-112.83-7.13-21.7121.711.2（①+0.5②）+1.3③-167.901.2（①+0.5②）+1.3③-167.90V-98.18-5.88-9.589.58-133.80-133.801左M-112.06-25.68123.73-123.731.2（①+0.5②）+1.3④-310.731.2（①+0.5②）+1.3④-310.73V107.2523.21-31.6831.68183.81183.81中M74.3327.8323.93-23.931.2（①+0.5②）+1.3③137.00V右M-119.07-29.04-75.8775.871.2（①+0.5②）+1.3③-258.941.2（①+0.5②）+1.3③-258.94V-109.47-24.28-31.6831.68-187.12-187.12注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN3.重力荷载代表值=恒载+0.5活载92 某中学五层框架结构设计表3.17用于承载力计算的框架梁抗震基本组合表（梁CD）层恒载活载左震右震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5左M-48.23-3.0450.67-50.671.2①+1.4（②+0.6④）-63.251.2①+1.4（②+0.6④）-63.25V19.531.25-37.5337.5326.0126.01中M-34.03-2.20001.2①+1.4②-43.92V右M-48.23-3.04-50.6750.671.2①+1.4（②+0.6③）-63.251.2①+1.4（②+0.6④）-63.25V-19.53-1.25-37.5337.53-26.01-26.011左M-34.98-9.01177.02-177.021.2①+1.4（②+0.6④）-64.401.2①+1.4（②+0.6④）-64.40V13.005.81-131.13131.133131中M-25.84-5.09001.2①+1.4②-38.13V右M-34.98-9.01-177.02177.021.2①+1.4（②+0.6④）-64.401.2①+1.4（②+0.6④）-64.40V-13.00-5.81-131.13-31.13-31-31注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN3.重力荷载代表值=恒载+0.5活载92 某中学五层框架结构设计表3.19用于承载力计算的框架柱抗震基本组合表（C轴柱）层恒载活载左震右震Nmax及相应的M、VNmin及相应的M、V|M|max及相应的N、VVmax及相应的M、V①②③④组合项目值组合项目值组合项目值组合项目值4上M43.9311.2787.58-87.581.2（①+0.5②）+1.3③173.31.2（①+0.5②）+1.3④-54.41.2（①+0.5②）+1.3③173.3N400.8566.8282.34-82.34628.2414.07628.2下M-50.85-11.27-71.6571.651.2（①+0.5②）+1.3③-160.91.2（①+0.5②）+1.3④-25.41.2（①+0.5②）+1.3③-160.9N424.5766.8282.34-82.34656.6442.5656.61上M35.757.92126.28-126.281.2（①+0.5②）+1.3③211.81.2（①+0.5②）+1.3④-116.51.2（①+0.5②）+1.3③211.8N997.15225.94346.85-346.851783.0881.21783.0下M-17.88-3.96-174.39174.391.2（①+0.5②）+1.3③-250.51.2（①+0.5②）+1.3④202.871.2（①+0.5②）+1.3③-250.51.2（①+0.5②）+1.3③-250.5N1027.13225.94346.85-346.851819.01125.31819.01819.0V11.792.6166.08-66.08101.6-30.6101.6101.6注：1.活载②为活载作用考虑满跨布置；2.表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN3.重力荷载代表值=恒载+0.5活载92 某中学五层框架结构设计3.8截面设计与配筋计算混凝土等级：C30，fc=14.3kN/mm2，ft=1.43kN/mm2，ftk=2.01kN/mm2钢筋强度：HPB300，fy=270N/mm2，fyk=300N/mm2HRB400，fy=360N/mm2，fyk=400N/mm23.7.1框架柱截面设计C轴柱：（1）轴压比验算底层柱：Nmax=1819.0kN轴压比：满足要求则C轴柱的轴压比满足要求。（2）截面尺寸校核取h0=500-40=460mm，Vmax=101.6kN因为所以满足要求（3）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。C轴柱：1层：从柱的内力组合表可知：N＜Nb，为大偏压，选用M大、N小的组合，N>Nb，为小偏压，选用M大、N大的组合。最不利组合为：①M=-116.5kN·m，N=881.2kN92 某中学五层框架结构设计第①组内力M=27.75kN·m，N=922.39kN在弯矩中由风荷载作用产生的弯矩＜75%Mmax，柱的计算长度l0=1.0H=4.55m。满足，不考虑构件自身挠曲产生的附加固端弯矩。ea=max（20mm，500mm/30）=20mmei=e0+ea=131.02mm+20mm=151.02mm因为采用对称配筋，所以，则由得，代入公式得按构造配筋，由于纵向受力钢筋采用HRB400，最小总配筋率ρmin=0.55%。第②组内力M=-250.5kN·m，N=1819.0kN92 某中学五层框架结构设计ea=max（20mm，500mm/30）=20mmei=e0+ea=137.7mm+20mm=157.7mm按构造配筋，由于纵向受力钢筋采用HRB400，最小总配筋率ρmin=0.55%。每侧实配3B14。4层：最不利组合为M=173.3kN·m，N=628.2kN在弯矩中由风荷载作用产生的弯矩＜75%Mmax，柱的计算长度lc=1.0H=3.6m。(但弯矩异号，故不考虑二阶效应)，满足，不考虑构件自身挠曲产生的附加固端弯矩。ea=max（20mm，600mm/30）=20mmei=e0+ea=275.9mm+20mm=295.9mmN＜Nb，为大偏压。因为采用对称配筋，所以，则由得，代入公式92 某中学五层框架结构设计得按构造配筋，由于纵向受力钢筋采用HRB400，最小总配筋率ρmin=0.55%。每侧实配4B16。（4）垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算1层：Nmax=1073.60kNl0/b=4.4m/0.4m=11，查表得。满足要求。（5）斜截面受剪承载力计算C轴柱：1层：最不利内力组合M=-250.5kN·m，N=1819.0kN，V=101.6kN因为剪跨比，所以因为，所以92 某中学五层框架结构设计按构造配筋，取复式箍4A10@250。4层：最不利内力组合M=20.74kN·m，N=347.88kN，V=13.68kN因为剪跨比，所以因为，所以V=101.6kN≦329.03kN按构造配筋，取复式箍4A10@250。（6）裂缝宽度验算C轴柱：1层：e0/h0=131.2mm/460mm=0.184＜0.550，可不验算裂缝宽度。4层：e0/h0=279.5mm/460mm=0.60＜0.550，需验算裂缝宽度。=275.9+(500/2-40)=485.9mm满足A轴柱：底层柱：Nmax=1313.7kN轴压比：92 某中学五层框架结构设计则A轴柱的轴压比满足要求。（2）截面尺寸校核取h0=500-40=460mm，Vmax=78.7kN因为所以满足要求（3）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。A轴柱：1层：从柱的内力组合表可知：N＜Nb，为大偏压，选用M大、N小的组合，N>Nb，为小偏压，选用M大、N大的组合。最不利组合为：①M=-144.7kN·m，N=1313.7kN在弯矩中由风荷载作用产生的弯矩＜75%Mmax，柱的计算长度l0=1.0H=4.55m。满足，不考虑构件自身挠曲产生的附加固端弯矩。ea=max（20mm，500mm/30）=20mmei=e0+ea=110.1mm+20mm=130.1mm92 某中学五层框架结构设计因为采用对称配筋，所以，则由得，代入公式得按构造配筋，由于纵向受力钢筋采用HRB400，最小总配筋率ρmin=0.55%。实配4B16（As=As’=804mm2）4层：最不利组合为M=136.65kN·m，N=460.48kN在弯矩中由风荷载作用产生的弯矩＜75%Mmax，柱的计算长度lc=1.0H=3.6m。ea=max（20mm，600mm/30）=20mmei=e0+ea=297mm+20mm=317mmN＜Nb，为大偏压。因为采用对称配筋，所以，则由得，代入公式92 某中学五层框架结构设计得按构造配筋，由于纵向受力钢筋采用HRB400，最小总配筋率ρmin=0.55%。每侧实配4B16。（4）垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算1层：Nmax=1313.7kNl0/b=4.55m/0.5m=9.1，查表得。满足要求。（5）斜截面受剪承载力计算C轴柱：1层：最不利内力组合M=-166.65kN·m，N=1313.7kN，V=78.7kN因为剪跨比，所以因为，所以V=78.7kN144.0kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配筋，取复式箍4Ø10@250。3.7.2框架梁截面设计（1）正截面受弯承载力计算梁AC（250mm×500mm）1层：跨中截面M=137kN·m92 某中学五层框架结构设计下部实配3B20，上部按构造要求配筋。梁AC和梁CD各截面的正截面受弯承载力配筋计算见表3.24。表3.24框架梁正截面配筋计算层计算公式梁AC梁CD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5M(kN.m)-156.34161.9-131.5-125.6-45.94-125.60.2070.2140.1740.1660.0610.1660.234(＜)0.244(＜)0.193(＜)0.183(＜)0.063(＜)0.183(＜)10691115882836288836250250250250250250实配钢筋4B18（1017）5B18（1272）4B18（1017）4B18（1017）2B18（509）3B18（763）1M(kN.m)-310.73137-310.73-277.5-34.88-277.50..4110.1810.4110.3670.0460.3670.518(=)0.201(＜)0.518(=)0.484(＜)0.047(＜)0.484(＜)92 某中学五层框架结构设计2366111923662210.92142210.9250250250250250250实配钢筋6B25（29）3B16（603）3B16（603）5B25（2454）2B25（982）5B25（2454）（2）斜截面受剪承载力计算梁AC（1层）：Vb=187.12kN满足要求Vb=187.12>0.7按构造要求配筋，取双肢箍Ф8@350。梁AC和梁CD各截面的斜截面受剪承载力配筋见表3.25表3.25框架梁斜截面配筋计算梁AB梁BC层5151Vb(kN)133.80187.1273189.6411.13（＞Vb）411.13（＞Vb）411.13（＞Vb）411.13（＞Vb）<0＜0<0<0实配箍筋2Ф8@3502Ф8@3502Ф8@3502Ф8@350（3）裂缝宽度验算梁AC（5层）取Mq=118.49kN·m计算92 某中学五层框架结构设计取=0.82（满足裂缝要求）92 某中学五层框架结构设计第4章楼盖设计4.1楼面梁格布置图（如图4.1所示）图4.1楼面梁格布置图4.2荷载设计值计算4.2.1活荷载标准值(1)屋面和楼面活荷载标准值，根据《荷载规范》查得：不上人屋面0.5kN/m2楼面2.0kN/m2(2)雪荷载0.5kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取最大值。4.2.2恒荷载标准值计算屋面：防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水1.0kN/m2防水层（柔性）三毡四油铺绿豆砂0.4kN/m2防水层高聚物改性沥青防水卷材0.020×20=0.40kN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2找平层：20厚1：3水泥砂浆0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2保温层：80厚矿渣水泥0.08×14.5=1.16kN/m2找坡层：40厚1：8水泥焦渣0.04m×14kN/m3=0.56kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×17kN/m3=0.17kN/m292 某中学五层框架结构设计合计6.59kN/m2标准层楼面：瓷砖地面：0.55kN/m2水泥浆结合层一道0.50kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土楼板0.1m×25kN/m3=2.5kN/m2抹灰层：15厚混合砂浆0.015m×17kN/m3=0.26kN/m2合计：3.81kN/m24.2.3荷载设计值计算屋面：恒载设计值g=6.59kN/m2×1.35=8.90kN/m2活载设计值q=0.5kN/m2×1.4=0.7kN/m2p=g+q=8.9+0.7=9.6kN/m2标准层：恒载设计值g=3.81kN/m2×1.35=5.14kN/m2活载设计值q=2.5kN/m2×1.4=3.5kN/m2（走廊）p=g+q=5.14+3.50=8.64kN/m2（走廊）活载设计值q=2.0kN/m2×1.4=2.8kN/m2（教室）p=g+q=5.14+2.8=7.94kN/m2（教室）92 某中学五层框架结构设计4.3塑性理论计算板（如图4.2所示）图4.2板的梁格布置图4.3.1弯矩计算楼面板：①角区格板K(走廊)：计算跨度：l0x=2.7m-0.25m=2.45ml0y=4.5m-0.25m=4.25m，取采用分离式配筋，故得跨内及支座塑性铰线上的总弯距为：92 某中学五层框架结构设计由于区格板K四周与梁连接，内力折减系数为0.8，得②边区格板G：计算跨度：l0x=3.15m-0.25m=2.9ml0y=4.5m-0.25m=4.25m，取由于B区格板四周与梁连接，内力折减系数为0.8，又由于短边支座弯矩为已知代入基本公式得得92 某中学五层框架结构设计③边区格板C：计算跨度：l0x=2.9ml0y=4.25m，取由于C区格板四周与梁连接，内力折减系数为0.8，又由于长边支座弯矩为已知代入基本公式得屋面板：①角区格板K(走廊)：计算跨度：l0x=2.7m-0.25m=2.45ml0y=4.5m-0.25m=4.25m，取采用分离式配筋，故得跨内及支座塑性铰线上的总弯距为：92 某中学五层框架结构设计由于区格板K四周与梁连接，内力折减系数为0.8，得②边区格板G：计算跨度：l0x=3.15m-0.25m=2.9ml0y=4.5m-0.25m=4.25m，取由于B区格板四周与梁连接，内力折减系数为0.8，又由于短边支座弯矩为已知代入基本公式得得92 某中学五层框架结构设计③边区格板C：计算跨度：l0x=2.9ml0y=4.25m，取由于C区格板四周与梁连接，内力折减系数为0.8，又由于长边支座弯矩为已知代入基本公式得4.3.2配筋计算各区格板跨内及支座弯矩已知，跨中取截面有效高度=80mm，=70mm，支座取=80mm，可近似按计算钢筋截面面积，计算结果见表4.1和表4.2。表4.1屋面双向板配筋表项目截面m(kN·m/m)As()选配钢筋实配面积()跨K区格方向1.28/63Ф8@20025292 某中学五层框架结构设计中方向0.4223Ф8@200252G区格方向1.6480Ф8@200252方向0.7542Ф8@200252C区格方向3.09151Ф8@200252方向1.4280Ф8@200252支座K-K0.8441Ф8@200252G-G1.5073Ф8@200252C-C2.84138Ф8@200252G-C3.28159Ф8@200252G-K2.56124Ф8@200252表4.2标准层双向板配筋表项目截面m(kN·m/m)As()选配钢筋实配面积()跨中G区格方向1.0451Ф8@200252方向0.3419Ф8@200252K区格方向1.2259Ф8@200252方向0.5631Ф8@200252C区格方向2.36115Ф8@200252方向1.0961Ф8@200252支A-B0.6833Ф8@20025292 某中学五层框架结构设计座A-C1.1255Ф8@200252B-D2.17107Ф8@200252C-C2.44120Ф8@200252C-D2.08102Ф8@20025292 某中学五层框架结构设计第5章楼梯设计5.1设计资料5.1.1楼梯概况本工程楼梯为现浇整体梁式楼梯，踏步尺寸150mm×300mm，层高3.6m，踏步面层为30mm厚磨石，底面为20mm混合砂浆抹面，平台板厚100mm，楼梯平台梁尺寸为200mm×4000mm。采用混凝土强度等级为C20（fc=9.6kN/mm2，ft=1.1kN/mm2），板筋采用HPB235（fy=210N/mm2），梁筋采用HRB335（fy=300N/mm2）级钢筋，楼梯上均布活荷载标准值q=2.5kN/m2。5.1.2楼梯结构布置图（如图5.1所示）图5.1楼梯结构布置图92 某中学五层框架结构设计5.2梯段板设计1.踏步板设计设踏步板底板厚度=120mm，踏步板尺寸，取一个踏步作为计算单元。设楼梯的倾斜角为，则。1.荷载计算踏步板荷载计算表荷载种类荷载标准值永久荷载踏步板自重踏步面层厚踏步抹灰重合计g1.57kN/m可变荷载q合计P=g+q=2.62kN/m2.内力计算踏步尺寸为b×h=300mm150mm,由于踏步板两端均与斜边梁整体连接，近似取92 某中学五层框架结构设计踏步板的跨中弯矩为1.截面设计踏步板计算截面尺寸：h0=h-as=120-20=100mm根据《混规》（GB50010-2010）6.2.10条计算配筋，考虑最小配筋率及构造要求，选用2Ф8，即每踏步下配2Ф8，则踏步内斜板分布钢筋Ф8＠200.2.斜梁设计1.荷载计算斜梁荷载计算表荷载种类荷载标准值踏步板传来的荷载斜梁自重斜梁抹灰合计g+q=8.32kN/m2.内力计算取平台梁截面尺寸b×h=200×400mm2,斜梁水平方向的计算跨度为：斜梁跨中最大弯矩设计值斜梁支座截面最大剪力设计值3.承载力计算92 某中学五层框架结构设计①梯段斜梁的正截面抗弯承载力计算根据根据《混规》（GB50010-2010）5.2.4条，翼缘计算宽度（按倒L形截面计算）按翼缘高度考虑：根据根据《混规》（GB50010-2010）6.2.11条，判断截面类型结构确为第一类截面，故按计算配筋,选用2B12②梯段斜梁的斜截面抗剪承载力计算因此按构造配双肢箍Ф8@200,S