腾乐工程咨询有限公司办公楼土木工程毕业设计-计算书

'武汉理工大学毕业设计腾乐工程咨询有限公司办公楼学院（系）：土木工程与建筑学院专业班级：******************学生姓名：******指导教师：******104 104 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日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障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理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。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，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。本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。作者签名：年月日导师签名：年月日104 目录摘要IIIAbstractIV绪论11原始设计资料22结构选型22.1框架结构承重方案的选择22.2柱网及计算单元选取32.3框架截面尺寸32.4梁柱的计算高度（跨度）42.5梁、柱相对线性刚度计算63恒荷载及其内力分析73.1恒载标准值计算73.2框架梁线荷载计算93.3框架柱节点集中荷载计算103.4恒载作用下框架的固端弯矩113.5节点分配系数计算123.6恒载作用下框架的内力计算144活荷载及其内力分析204.1活荷载标准值204.2活载作用下梁线荷载计算214.3活载作用下框架柱节点集中荷载计算214.4活载作用下框架的固端弯矩224.5活载作用下框架的内力计算235.风荷载作用295.1风荷载标准值295.2侧移刚度D及剪力分配系数计算31104 5.3风荷载作用下框架侧移计算315.4风荷载作用下框架内力计算（D值法）326水平地震荷载作用366.1重力荷载代表值的计算366.2水平地震作用力的计算（底部剪力法）386.3水平地震作用下框架的侧移验算406.4水平地震荷载作用下框架内力计算（D值法）417荷载和内力组合457.1梁的内力组合467.2柱的内力组合538框架梁、柱配筋598.1框架梁配筋598.2框架柱配筋639板的配筋689.1荷载标准值计算689.2板内力和配筋计算6910楼梯设计7110.1设计参数7110.2楼梯板TB-1计算7210.3楼梯板TB-2计算7210.4平台板计算7311基础设计7411.1确定基底尺寸7511.2地基承载力验算7511.3基础高度验算76结束语77参考文献78104 致谢79104 摘要本设计是腾乐工程咨询有限公司办公楼，结构类型采用钢筋混凝土框架结构。本设计是一个六层框架结构，基本的设计步骤如下：第一部分是建筑设计，根据甲方提出的要求结合地形、功能要求、交通流线、以及设计规范等对建筑进行设计并绘出建筑施工图。第二部分是结构设计，先查阅相关资料确定地质和水文资料，确定框架抗震等级，接着构件截面尺寸选择和结构平面布置，然后分别计算出恒荷载，活荷载，风荷载和地震作用下的荷载。第三部分进行内力分析并绘出相应的计算简图，再将这些荷载进行梁柱控制截面的内力组合，通过前面的内力组合来计算结构的梁，柱，基础，楼梯的配筋，并绘出结构施工图关键词：框架结构；荷载；配筋104 AbstractThisdesignisTengyuebuildingengineeringconsultingco.,LTD,astructureofreinforcedconcreteframe.Thisdesignisasix-storyframestructure,andthestepsofframedesignbriefareasfollows:Thefirstpartisbuildingdesign,accordingtotherequestmadebyPartyAcombinationoftopography,functionalrequirements,trafficflowlines,andthedesignspecifications,suchastheconstructiondesignandconstructionplansdrawn.Thesecondpartisthestructuraldesign.Inthefirst,inspectingtherelevantinformationtodeterminethegeologicalandhydrologicaldata,determinetheframeworkforseismiclevel,andthenselectthesizeandstructureofthemembersectionlayout,andthencalculatethedeadload,liveload,windloadandseismicloadsundertheaction.Thethirdpartofanalysisofinternalforcesanddrawthecorrespondingcalculationdiagram,andthencarrytheloadsfortheseforcescombined,throughthecombinationofinternalforcestocalculatethestructuralbeams,columns,foundations,stairsreinforcement,anddrawtheconstructiondrawingintheend.Keywords:Frame；Load；Reinforcement104 武汉理工大学毕业设计（论文）绪论土木工程是具有很强的实践性的学科，这次毕业设计也就是对我们四年的大学学习一个很好的实践锻炼的机会。本次毕业设计要求手算各类荷载并将荷载和各内力进行组合，还需要手算一榀框架，进一步掌握和巩固所学的专业知识。本次毕业设计的题目是腾乐工程咨询有限公司办公楼，结构设计部分主要是先进行结构的选型，柱网的布置，梁柱截面的估计，手算任务为计算四种荷载并进行荷载与内力组合然后选取一榀有代表性的框架进行荷载统计，内力计算、组合及验算，主要：分层法计算荷载作用下的框架内力，D值法计算风荷载下框架内力，底部剪力法计算地震荷载作用下框架内力，再内力组合获得控制截面，最后进行各个构件的配筋及验算。以上的设计内容涵盖了整个大学所学的知识，将所学的知识系统化，整体化了。104 武汉理工大学毕业设计（论文）1原始设计资料Ø气象资料1)最高气温40℃，极端最低-6℃2)年平均降雨量：800mm，雨量集中期在7月中旬至8月中旬3)风荷载：基本风压0.55kPa，B类地区4)雪荷载：0.70kPaØ工程地质资料1)拟建区地形平坦。2)根据勘察单位的勘察报告，场地范围内地质构成，自地表向下依次为：地表以下0.5m内为杂填土，地基承载力特征值fak=70kPa。0.5m～10m内为普通粘土，地基承载力特征值fak=260kPa。土壤最大冻结深度0.1m。3)实测最高地下水位-15m，水质无侵蚀性；4)基础场地类别：Ⅱ类Ø其它1)结构设计使用年限：50年2)建筑物安全等级：二级3)抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第三组104 武汉理工大学毕业设计（论文）2结构选型屋面、楼面均采用现浇钢筋混凝土楼盖,板厚均为120mm。2.1框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载直接传至次梁，次梁再传给主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。2.2柱网及计算单元选取框架结构的计算单元如图所示，取6轴上的一榀框架计算（取相邻两个柱距的各1/2宽作为计算单元）。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故框架梁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一层楼面，根据基顶标高、地质条件、室内外高差初定底层柱高为h=3.9+0.45+0.8=5.15m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，故均为3.9m。框架结构的柱网及计算单元简图2.1所示：图2.1柱网及计算单元选取简图104 武汉理工大学毕业设计（论文）2.3框架截面尺寸2.3.1框架梁截面尺寸因为梁的跨度较接近，可取跨度较大者进行计算，L=7500mmh=(1/8～1/12)L=（1/8～1/12）7.5m=0.6～0.9m，取h=0.6mb=（1/2～1/3）h=（1/2～1/3）0.6m=0.183～0.275m，取b=0.25m因此，框架梁初选截面尺寸为b×h=250mm×600mm。中间框架梁由于跨度小，截面尺寸取为b×h=250mm×400mm。2.3.2框架柱截面尺寸框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：（1）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。F按简支状态计算柱的负载面积。折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。n为验算截面以上的楼层层数。（2）注：为框架柱轴压比限值，查《抗震规范》可知取为0.9。为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。计算过程如下：对于边柱：=1.3×3.6×7.5÷2×14×6=1474.2（KN）104 武汉理工大学毕业设计（论文）=1474.2×10³/0.9/14.3=114545.455（mm2）=338.445mm取b×h=500mm×500mm对于内柱：=1.25×3.6×（7.5+7.5+3）×14÷4×6=1822.5（KN）=3645×10³/0.9/14.3=12158.5（mm2）=349.665,mm取b×h=500mm×500mm因此，初选柱的截面尺寸为b×h=500mm×500mm。2.3.3楼板厚度（采用单向板）h=L/40=3600mm/40=90mm，取板厚为120mm。框架几何尺寸图详见图2.2、图2.3。2.4梁柱的计算高度（跨度）梁柱的跨度，取轴线间距，边梁跨为7.5m，中间梁跨度为3.0m底层柱高，设底层柱高为5.15m,其它层柱高为3.9m104 武汉理工大学毕业设计（论文）图2.2框架几何尺寸图104 武汉理工大学毕业设计（论文）图2.3框架几何尺寸2.5梁、柱相对线性刚度计算框架在竖向荷载作用下，可忽略节点侧移，按刚性方案设计，在水平荷载作用下，不能忽略节点侧移，按弹性方案设计.相对线刚度计算如下：C30混凝土的弹性模量=3×N/=3×N/㎡柱惯性矩：×=0.0052底层柱线刚度：=3××0.0052÷5.15=3.0291N·M其余各层柱线刚度：=3××0.0052÷3.9=4.0N·M104 武汉理工大学毕业设计（论文）边跨梁AB、CD惯性矩：==0.00675边跨梁AB、CD的线刚度：=3××0.00675÷7.5=2.7N·M中间跨梁BC的惯性矩：=20.250.43÷12=0.00267中间跨梁BC的线刚度：=3×0.00267÷3.0=3.292N·M梁、柱相对线性刚度计算：设当边跨梁AB、CD的线刚度=2.7N·M时M=1，则：ib2=3.292/2.7M=1.2Ic2=3.0291/2.7M=1.1Ic1=4.0/2.7M=1.48104 武汉理工大学毕业设计（论文）图2.4梁、柱相对线性刚度图3恒荷载及其内力分析3.1恒载标准值计算根据《荷载规范》可取：（1）屋面恒载标准值：三毡四油上铺小石子0.4KN/㎡20mm厚水泥沙浆找平200.02=0.4KN/㎡50mm厚苯板保温0.5KN/㎡104 武汉理工大学毕业设计（论文）1：10水泥珍珠岩找（坡度2%）1/214.82%1/211=0.8KN/㎡一毡二油隔气层0.1KN/㎡20mm厚水泥沙浆找平0.4KN/㎡现浇楼板（120mm）0.1225=3.0KN/㎡天棚抹灰（15mm）0.01517=0.26KN/㎡合计5.86KN/㎡（2）标准层楼面：1.16KN/㎡120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0KN/㎡抹灰层：10厚混和砂浆17×0.01=0.17KN/㎡合计4.33KN/㎡（3）梁自重a.b×h=250mm×600mm梁自重25×0.25×（0.6－0.12）=3.0KN/m抹灰层：10厚混和砂浆0.01×（0.6－0.12+0.25）×2×17=0.248KN/m合计3.25KN/mb.b×h=250mm×400mm梁自重25×0.25×（0.4－0.12）=1.75KN/m抹灰层：10厚混和砂浆0.01×（0.4－0.12+0.25）×2×17=0.18KN/m合计1.93KN/mc.b×h=250mm×400mm（基础梁）梁自重25×0.25×0.4=2.5KN/m合计2.5KN/m（4）柱自重104 武汉理工大学毕业设计（论文）b×h=500×50025×0.5×0.5=6.25KN/m抹灰层：10厚混和砂浆17×0.01×0.5×4=0.34KN/m合计6.59KN/m（5）外纵墙自重标准层墙体（3.9-0.6）×0.25×6=4.95KN/m水刷石外墙面0.5KN/㎡×3.6=1.8KN/m混和砂浆粉刷内墙0.34KN/㎡×（3.9-0.6）=1.12KN/m合计8.28KN/m底层墙体4.55×0.25×6=6.82KN/m水刷石外墙面0.5KN/㎡×4.85=2.43KN/m混和砂浆粉刷内墙0.34KN/㎡×4.3=1.46KN/m合计10.71KN/m(6)内纵墙、横墙自重标准层墙体（3.9-0.6）×0.2×6=3.96KN/m混和砂浆粉刷内墙0.34KN/㎡×（3.9-0.6）×2=2.244KN/m合计6.30KN/m底层墙体4.55×0.2×6=5.46KN/m混和砂浆粉刷内墙0.34KN/㎡×4.55×2=3.09KN/m合计8.54KN/m（7）女儿墙0.25×1.2×6=1.8KN/m混凝土压顶0.1m25×0.1×0.2=0.5KN/m三面粉刷0.5KN/㎡×(0.2+1.2×2）=1.3KN/m合计3.6KN/m104 武汉理工大学毕业设计（论文）3.2框架梁线荷载计算边跨(AB、CD)框架梁承担的由屋面板、楼面板传来的荷载为梯形，如下图3.1，为计算方便，按支座弯矩等效原则，将其化为矩形分布，其中：==0.5×3.6/7.5=0.24图3.1梯形荷载、三角形荷载分布等效图屋面梁上线荷载：（恒载=梁自重+板传荷载）×5.86×1.8×2+3.25=18.66+3.25=21.91KN/m楼面梁上线荷载：（恒载=梁自重+板传荷载+填充墙重）×4.33×1.8×2+3.25+6.30=13.79+9.55=23.34KN/m中框梁（BC）承担的由屋面板、楼面板传来的荷载为三角形，为计算方便，按支座弯矩等效原则，将其化为矩形分布，则：104 武汉理工大学毕业设计（论文）屋面梁上线荷载：（恒载=梁自重+板传荷载）=5/8×5.86×1.5×2+1.93=10.98+1.93=12.92KN/m楼面梁上线荷载：（恒载=梁自重+板传荷载）=5/8×4.33×1.5×2+1.93=7.31+1.93=10.05KN/m3.3框架柱节点集中荷载计算3.3.1A、D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=3.6×7.2+3.25×（7.2-0.5）+5/8×5.86×3.6×3.75=97.46KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.30×(7.2-0.5)+3.25×（7.2-0.5）+5/8×4.33×3.6×3.75=101.3KN基础顶面荷载=底层外纵墙自重+基础梁自重=8.28×（7.2-0.5）+2.5×（7.2-0.5）=73.3KN3.3.2B、C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=1.93×(7.2-0.5)+5/8×5.86×3×3.6+（1-2×0.31252+0.31253）×5.86×1.5×3.6=80.52KN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=4.33×(7.2-0.5)+1.93×(7.2-0.5)+5/8×4.33×3×3.6104 武汉理工大学毕业设计（论文）+（1-2×0.31252+0.31253）×4.33×1.5×3.6=82.65KN基础顶面荷载=底层内墙自重+基础梁自重=8.28×（7.2-0.5）+2.5×（7.2-0.5）=73.3KN恒载作用下框架受荷简图如下（图3.2）：图3.2恒载作用下结构计算简图（均布荷载单位：KN/m；集中荷载单位：KN）104 武汉理工大学毕业设计（论文）3.4恒载作用下框架的固端弯矩采用力矩分配法计算框架弯矩屋面层梁的固端弯矩：=21.91×7.52=-102.7=102.7×12.92×32=-9.69=9.69标准层梁的固端弯矩：=23.34×7.52=-109.80=109.80×10.05×33=-7.54=7.543.5节点分配系数计算为各杆件的相对线刚度与交汇于此结点的所以杆件的线刚度之和的比值，公式如下：（4-1）为修正分层法的误差，一般层柱的线性刚度降低0.9，相应的传递系数取1/3，底层柱的线性刚度不降低，相应的传递系数取1/2.104 武汉理工大学毕业设计（论文）A轴各节点：A6点：=1/(1+1.48)=0.4=1.48/(1+1.48)=0.60A5、A4、A3、A2点：=1/(1+1.48+1.48)=0.34=1.48/(1+1.48+1.48)=0.38=1.48/(1+1.48+1.48)=0.38A1点：=1/(1+1.48+1.1)=0.28=1.48/(1+1.48+1.1)=0.41=1.1/(1+1.48+1.1)=0.31B轴各节点：B6点：=1/(1+1.2+1.48)=0.27=1.2/(1+1.2+1.48)=0.33=1.48/(1+1.2+1.48)=0.40B5、B4、B3、B2点：104 武汉理工大学毕业设计（论文）=1/(1+1.2+1.48+1.48)=0.24=1.48/(1+1.2+1.48+1.48)=0.29=1.48/(1+1.2+1.48+1.48)=0.29=1.2/(1+1.2+1.48+1.48))=0.23B1点：=1/(1+1.2+1.1+1.48)=0.21=1.2/(1+1.2+1.1+1.48)=0.25=1.1/(1+1.2+1.1+1.48)=0.23=1.48/(1+1.2+1.1+1.48)=0.313.6恒载作用下框架的内力计算3.6.1恒荷载作用下弯矩的计算恒荷载作用下弯矩的计算采用力矩二次分配法，计算图见图3.3。104 武汉理工大学毕业设计（论文）图3.3恒载作用下框架的弯矩计算（KN·M）框架横梁的跨中弯矩计算公式为：，根据此公式计算各框架梁的跨中弯矩如下：104 武汉理工大学毕业设计（论文）=1/8×21.94×7.52-（58.60+100.21）/2=74.8KN·m=1/8×12.92×32-（35.04+40.27）/2=-5.35KN·m=1/8×23.34×7.52-（55.39+122.81）/2=75.6KN·m=1/8×10.05×32-（21.58+39.45）/2=-10.32KN·m=1/8×23.34×7.52-（54.06+121.37）/2=76.6KN·m=1/8×10.05×32-（23.29+38.84）/2=-6.91KN·m=1/8×23.34×7.52-（46.65+121.37）/2=72.3KN·m=1/8×10.05×32-（23.29+38.84）/2=-6.91KN·m=1/8×23.34×7.52-（49.57+119.7）/2=75.85KN·m=1/8×10.05×32-（25.29+36.62）/2=-6.32KN·m=1/8×23.34×7.52-（43.65+117.23）/2=75.5KN·m=1/8×10.05×32-（28.23+43.37）/2=-7.81KN·m104 武汉理工大学毕业设计（论文）恒载作用下框架受力弯矩图如下（图3.4）图3.4恒载作用下框架的弯矩图（单位：KN·M）3.6.2恒载作用下框架的剪力计算梁：柱：104 武汉理工大学毕业设计（论文）框架的剪力计算具体过程见下表，见剪力图（图3.5）。恒载作用下梁剪力计算层号MaMb-Mb+Mc-Mc+MdQaQb-Qb+Qc-QcQd6-58.6100.2135.04-35.04-100.21-58.691.30-91.8115.0815.08-91.8191.305-55.39122.821.58-21.58-122.8-55.3991.20-91.7215.0815.08-91.7291.204-54.06121.323.29-23.29-121.3-54.0691.05-92.5115.0815.08-92.5191.053-46.65121.3723.29-23.29-121.37-46.6591.07-92.5115.0815.08-92.5191.072-49.57119.725.29-25.29-119.7-49.5791.08-92.0015.0815.08-92.0091.081-43.65117.2328.23-28.23-117.23-43.6590.54-92.4915.0815.08-92.4990.54恒载作用下柱剪力计算层号Ma+Ma-Mb+Mb-Mc+Mc-Md+Md-QaQbQcQd6-58.650.4335.04100.21-100.21-35.04-58.650.43-26.5020.49-20.4926.505-55.3950.4321.58122.8-122.8-21.58-55.3950.43-28.0225.15-25.1528.02104 武汉理工大学毕业设计（论文）4-54.0650.4323.29121.3-121.3-23.29-54.0650.43-28.0223.96-23.9628.023-46.6549.4823.29121.37-121.37-23.29-46.6549.48-27.7523.75-27.7523.752-49.5763.6225.29119.7-119.7-25.29-49.5763.62-32.1127.46-27.4632.111-43.6515.2728.23117.23-117.23-28.23-43.6515.27-8.908.19-8.198.90104 武汉理工大学毕业设计（论文）图3.5恒载作用下框架剪力图（KN）3.6.3恒载作用下框架的轴力计算恒载作用下框架的轴力计算，包括粱传来的荷载和框架柱自重。柱自重：底层：6.59×5.15=33.94KN标准层：6.59×3.9=25.701KN框架在恒载作用下轴力计算如下表，轴力图如下（图3.6）恒载作用下柱轴力计算（A、D轴）层号梁板柱N636158.2225.7219.92536116.9125.7398.53436116.9125.7577.14336116.9125.7755.75236116.9125.7934.36136116.9133.941121.21恒载作用下柱轴力计算（B、C轴）层号梁板柱N638.9221.525.7286.1538.9163.625.7514.3104 武汉理工大学毕业设计（论文）438.9163.625.7742.5338.9163.625.7970.7238.9163.625.71198.9138.9163.633.941435.34图3.6恒载作用下框架轴力图（KN）104 武汉理工大学毕业设计（论文）4活荷载及其内力分析4.1活荷载标准值查规范得活荷载取值如下：（1）屋面活荷载标准值上人屋面2.0KN/㎡（2）办公楼楼面活荷载为2.0KN/㎡（3）走廊活荷载2.5KN/㎡（4）雪荷载0.70KN/m24.2活载作用下梁线荷载计算边跨（AB、CD）框架梁承受的由屋面板、楼面板传来的活荷载形式为梯形，与恒荷载相同，为计算方便，可按支座弯矩等效原则将其简化为矩形分布，计算过程如下：屋面梁、楼面梁上线荷载：（活载=板传荷载）×2.7×3.75×2=15.2KN/M中框梁（BC）承担的由屋面板、楼面板传来的荷载为三角形，为计算方便，按支座弯矩等效原则，将其化为矩形分布，则：屋面梁上线荷载：（活载=板传荷载）=5/8×2.7×1.5×2=5.1KN/M楼面梁上线荷载：（活载=板传荷载）=5/8×2.5×1.5×2=4.69KN/M4.3活载作用下框架柱节点集中荷载计算4.3.1A、D轴柱纵向集中荷载的计算顶层、标准层柱活载=板传荷载104 武汉理工大学毕业设计（论文）=5/8×2.7×3.75×7.2=45.6KN4.3.2B、C轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱活载=板传荷载=5/8×2.7×3.75×7.2+×2.7×1.5×7.2=71.2KN标准层柱活载=板传荷载=5/8×2.5×3.75×7.2+×2.5×1.5×7.2=65.9KN活载作用下框架受荷简图如下（图4.1）图4.1活载作用下结构计算简图（均布荷载单位：KN/m；集中荷载单位：KN）104 武汉理工大学毕业设计（论文）4.4活载作用下框架的固端弯矩采用力矩分配法计算框架弯矩屋面层梁的固端弯矩：=15.2×=-71.25=71.25×5.1×=-3.83=3.83标准层梁的固端弯矩：=15.2×=-71.25=71.25×4.69×=-3.52=3.524.5活载作用下框架的内力计算活荷载作用下内力分析采用力矩二次分配法，计算图见图4.2104 武汉理工大学毕业设计（论文）图4.2活载作用下框架的弯矩计算（KN·M）框架横梁的跨中弯矩计算公式为：，根据此公式计算各框架梁的跨中弯矩如下：=1/8×15.2×7.52-（40.26+68.48）/2=32.15KN·m=1/8×5.1×32-（22.21+25.68）/2=-5.35KN·m=1/8×15.2×7.52-（36.64+79.70）/2=32.24KN·m=1/8×4.69×32-（12.40+24.10）/2=-10.32KN·m104 武汉理工大学毕业设计（论文）=1/8×15.2×7.52-（35.12+78.50）/2=32.35KN·m=1/8×4.69×32-（13.82+24.08）/2=-6.91KN·m=1/8×15.2×7.52-（35.29+77.95）/2=32.78KN·m=1/8×4.69×32-（14.48+21.86）/2=-6.91KN·m=1/8×15.2×7.52-（59.85+64.78）/2=33.02KN·m=1/8×4.69×32-（14.63+14.92）/2=-6.32KN·m=1/8×15.2×7.52-（43.65+117.23）/2=36.24KN·m=1/8×4.69×32-（28.23+43.37）/2=-7.81KN·m104 武汉理工大学毕业设计（论文）活载作用下框架所受弯矩、剪力以及轴力见下图：图4.3活载作用下框架的弯矩图（KN·M）104 武汉理工大学毕业设计（论文）活载作用下梁剪力计算层号MaMb-Mb+Mc-Mc+MdQaQb-Qb+Qc-QcQd6-40.26-68.48-22.21-22.21-68.48-40.2626.93-27.217.04-7.0427.21-26.935-36.64-79.7-12.40-12.40-79.7-36.6426.88-27.267.04-7.0427.26-26.884-35.12-78.5-13.82-13.82-78.5-35.1226.88-27.267.04-7.0427.26-26.883-35.29-77.95-14.48-14.48-77.95-35.2926.88-27.267.04-7.0427.26-26.882-59.85-64.78-14.63-14.63-64.78-59.8526.89-27.257.04-7.0427.25-26.891-43.65-117.2-28.23-28.23-117.2-43.6526.68-27.477.04-7.0427.47-26.68活载作用下柱剪力计算层号Ma+Ma-Mb+Mb-Mc+Mc-Md+Md-QaQbQcQd6-40.26-40.26-22.21-68.48-68.48-22.21-40.26-40.26-7.876.66-6.667.875-36.64-36.64-12.40-79.7-79.7-12.40-36.64-36.64-8.266.81-6.818.264-35.12-35.12-13.82-78.5-78.5-13.82-35.12-35.12-8.266.81-6.818.263-35.29-35.29-14.48-77.95-77.95-14.48-35.29-35.29-8.196.78-6.788.192-59.85-59.85-14.63-64.78-64.78-14.63-59.85-59.85-9.387.57-7.579.381-43.65-43.65-28.23-117.2-117.2-28.23-43.65-43.65-2.562.20-2.202.56恒载作用下柱轴力计算（A、D轴）层号梁板柱N6072.9072.950540126.940540180.9104 武汉理工大学毕业设计（论文）30540234.920540288.910540342.9恒载作用下柱轴力计算（B、C轴）层号梁板柱N60102.060102.0650810183.0640810264.0630810345.0620810426.0610810507.06104 武汉理工大学毕业设计（论文）图4.4活载作用下框架的剪力图（KN）104 武汉理工大学毕业设计（论文）图4.5活载作用下框架轴力图（KN）5.风荷载作用5.1风荷载标准值风荷载标准值的计算公式为：（6-1）式中：基本风压—ω0=0.55KN/㎡风载体型系数—，迎风面取0.8，背风面取-0.5，故＝0.8－（－0.5）＝1.3；由于结构高度H<30m,可取βZ=1.0104 武汉理工大学毕业设计（论文）；将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表，表中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，且地面粗糙度为B类，计算结果如表5.1；层次Z(m)A(m2)Fk(kN)624.651.311.3790.5528.0827.68520.751.311.2540.5528.0825.17416.851.311.1670.5528.0823.43312.951.311.0770.5528.0821.6229.051.3110.5528.0820.0715.151.3110.5537.0826.51表5.1风荷载作用下各层节点集中荷载104 武汉理工大学毕业设计（论文）图5.1风荷载下框架荷载分布图（KN）5.2侧移刚度D及剪力分配系数计算侧移刚度D的计算见表5.2标准层：（=400000KN·M）层位及层高柱号αc=D=(KN/M)ΣDη=104 武汉理工大学毕业设计（论文）标准层（3.9M）A0.6480.2459846528880.19B1.4060.413165980.31C1.4060.413165980.31D0.6480.24598460.19底层：（=30291KN·M）层位及层高柱号αc=D=(KN/M)ΣDη=底层（5.15M）A0.9280.4886688305340.22B2.0150.62685790.28C2.0150.62685790.28D0.9280.48866880.225.3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；底层的层间侧移值求出以后，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是该层以下各层层间侧移之和j层侧移（j=1、2、3、4、5、6）104 武汉理工大学毕业设计（论文）风荷载作用下框架侧移计算见表5.3。表5.3风荷载作用下框架侧移计算层次hj（m）Vj（KN）（KN/m）△uj（m）△uj/hj63.927.6827.68528880.000370.0001053.925.1752.85528880.000540.0001543.923.4376.28528880.000710.0002033.921.6297.9528880.000860.0002423.920.07117.97528880.000990.000281,5.1526.51144.48305340.002070.00040＝0.00573m侧移验算：层间侧移最大值：0.00040<1/550=0.00182(满足)5.4风荷载作用下框架内力计算（D值法）（1）框架柱反弯点位置按下列公式计算：y=y0+y1+y2+y3式中：y0—框架柱的标准反弯点高度比；y1—上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；y2、y3—上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值；y—框架柱的反弯点高度比。框架柱的标准反弯点高度比根据查表。由于上下层梁线刚度没有发生变化，所以不用考虑修正值y1；底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y3，其它柱均无修正。框架柱反弯点位置见表5.4104 武汉理工大学毕业设计（论文）表5.4框架柱反弯点高度比A、D轴反弯点高度比层号h/my0y1y2y3y63.90.6480.350.000.000.000.3553.90.6480.400.000.000.000.4043.90.6480.450.000.000.000.4533.90.6480.450.000.000.000.4523.90.6480.500.000.00-0.050.4515.150.9280.650.000.020.000.67104 武汉理工大学毕业设计（论文）B、C轴反弯点高度比层号h/my0y1y2y3y63.91.4060.420.000.000.000.4253.91.4060.470.000.000.000.4743.91.4060.470.000.000.000.4733.91.4060.470.000.000.000.4723.91.4060.520.000.00-0.050.4715.152.0150.670.000.020.000.69（2）框架柱端剪力、弯距及梁端弯矩分别按下列公式计算：①第i层j柱所分配的剪力其中：=∑②第i层j柱端弯距为：③第i层j梁端弯距（梁端弯矩的计算根据节点平衡理论，按各节点上梁的线刚度大小进行分配）为：对于中柱:104 武汉理工大学毕业设计（论文）式中：、—节点左右的梁端弯矩、—节点上下的柱端弯矩、—节点左右梁的线性刚度对于边柱:顶部节点：计算过程如下表：表5.5风荷载作用下框架柱端弯矩、剪力以及梁端弯矩计算层号柱高柱号ηy63.9A0.1927.683.730.358.734.7010.453.9B0.3127.686.090.4212.729.217.679.2053.9A0.1952.855.470.4011.827.8816.523.9B0.3152.858.920.4717.0215.0911.9214.3143.9A0.1976.287.100.4514.0611.5021.943.9B0.3176.2811.580.4722.0919.5916.9020.2833.9A0.1997.98.600.4517.0313.9328.533.9B0.3197.914.030.4726.7723.7421.0725.2923.9A0.19117.910.000.4519.8016.2033.733.9B0.31117.916.310.4731.1227.6024.9429.9215.15A0.22144.413.900.6723.6247.9639.825.15B0.28144.417.680.6928.2362.8225.3830.45104 武汉理工大学毕业设计（论文）104 武汉理工大学毕业设计（论文）风荷载作用下框架的弯矩图5.2所示：图5.2风荷载作用下框架弯矩图④框架梁端剪力及柱轴力分别按以下公式计算计算如下表5.6表5.6风荷载作用下框架梁剪力以及柱轴力计算104 武汉理工大学毕业设计（论文）层号梁端剪力柱轴力AB跨BC跨CD跨A轴VAB-VBCB轴VBC-VCDC轴D轴62.526.132.52-3.77-3.61-4.933.614.933.7753.829.543.82-7.59-5.72-10.655.7210.657.5945.3913.525.39-12.98-8.13-18.788.1318.7812.9836.8916.866.89-19.87-9.97-28.759.9728.7519.8728.1519.958.15-28.02-11.80-40.5511.8040.5528.0218.9920.308.99-37.01-11.31-51.8611.3151.8637.01风荷载作用下框架剪力和轴力图如下图5.3：图5.3风荷载下框架剪力和轴力图（AB、BC为V图，CD跨为N图，单位：KN）104 武汉理工大学毕业设计（论文）6水平地震荷载作用6.1重力荷载代表值的计算（1）顶层①恒荷载：女儿墙自重：3.6×7.2×2＝51.84KN屋面：5.86×7.2×18=759.5KN梁：3.25×（7.2×4+7.5×2）+1.93×3.0=148.14KN柱：6.59×(3.9÷2)×4＝51.4KN外墙：1/2×8.28×2×（7.2-0.5）=55.5KN内墙：1/2×6.3×2×（7.2-0.5）=42.2KN②活荷载（不计屋面活荷载）雪荷载：0.25×7.2×(7.5×2+3.0)＝32.4KN则顶层的重力荷载代表值为：恒载+0.5活载＝1124.8KN（2）标准层①恒荷载：楼面：4.33×3.6×（7.5×2+3.0）=561.2KN梁：3.25×（3.6×4+7.5×2）+1.93×3.0=148.1KN柱：6.59×3.9×4=104.8KN外墙：8.28×2×（7.2-0.5）=107.5KN内墙：6.30×2×（7.2-0.5）=84.4KN②活荷载楼面活荷载:2×3×3×2+2.5×7.5×3.0=183.6KN则标准层的重力荷载代表值为：104 武汉理工大学毕业设计（论文）恒载+0.5活载＝1048.2KN/m（3）底层①恒荷载：楼面：4.33×3.6×（7.5×2+3.0）=561.2KN梁：3.25×（3.6×2+7.5×2）+1.93×3.0=148.1KN柱：6.59×（5.15+3.9）÷2×4＝119.3KN外墙：10.71×2×（7.2-0.5）=143.4KN内墙：8.54×2×（7.2-0.5）=114.4KN②活荷载楼面活荷载:2×3.6×7.2×2+2.5×7.2×3.0=183.6KN则底层的重力荷载代表值为：恒载+0.5活载＝1178.2KN/m6.2水平地震作用力的计算（底部剪力法）（1）结构基本自振周期的计算：按顶点位移法计算，考虑填充墙对结构周期的影响，取基本周期调整系数=0.6，顶点位移按D值法计算，顶点位移计算见表6.1表6.1横向框架顶点位移计算层号△uj（m）61124.81124.8528880.028209851048.22249.6528880.042223941048.23297.8528880.056238131048.24346528880.070252221048.25394.2528880.084266311178.26442.4305340.1727353104 武汉理工大学毕业设计（论文）=0.4681212所以，结构自振周期为：=0.69s(2)计算水平地震影响系数а1由II类场地、设计地震分组第三组，可查得地震特征周期值Tg=0.45s；设防烈度为7度，多遇地震，查得аmax=0.12。由于Tg108.10KN满足要求8.2.3正截面受弯承载力计算正截面受弯计算公式如下：考虑轴向压力在挠曲杆件中产生二阶效应后控制截面的弯矩设计值：构件端截面偏心距调节系数：104 武汉理工大学毕业设计（论文）偏心距增大系数:大偏压：；式中：x＝N/a1fcb小偏压：式中符号表示的意义：-当它的值小于1.0时，取1.0.-构件端截面偏心距调节系数，当小于0.7时取0.7.-分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构弹性分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为，绝对值较小端为。当构件单曲率弯曲时取正值，否则取负值。-初始偏心距，-取20mm和h/30中的较大者（h为偏心方向截面尺寸最大值）-截面曲率修正系数，，当>1时，取=1.0104 武汉理工大学毕业设计（论文）-构件的计算长度，e-轴向压力作用点至受拉钢筋合力点的距离，C30混凝土，HRB400钢筋相对界限受压区高度=0.518104 武汉理工大学毕业设计（论文）计算表格如表7.3所示：一层轴名AB组合MmaxNmaxNminMmaxNmaxNminM/KN·M152.02104.027.6279.1845.35149.16N/KN1574.412024.491190.521218.232199.011218.23b(mm）500500500500500500h(mm)500500500500500500e0(mm)138.51524.62855.110229.16920.623122.440h0(mm)470470470470470470ea(mm)202020202020ei158.51544.62875.110249.16940.623142.440ei/ho0.3370.0950.1600.5300.0860.303lo(mm)515051505150515051505150lo/h10.310.310.310.310.310.3A(mm²)250000250000250000250000250000250000ηc111111ηns1.2251.7981.4741.1431.8771.250ηei194.13180.244110.726284.78476.239178.056ξb0.5180.5180.5180.5180.5180.518Nb1740.7391740.7391740.7391740.7391740.7391740.739偏心大小大大小大ξ0.4690.6020.3540.3630.6540.363e或e’414.131300.244330.726504.784296.239398.056104 武汉理工大学毕业设计（论文）As=As"2584.551-2751.65-2698.541962.63-2017.321952.62As，min410.262-527.614-769.331448.789-174.556402.471是否按构造配筋否是是否是是实配钢筋12C2012C2012C2012C1812C1812C18346834683468280928092809104 武汉理工大学毕业设计（论文）其他层(以2层为代表)轴名AB组合MmaxNmaxNminMmaxNmaxNminM/KN·M152.02104.027.6198.1787.23191N/KN1346.641752.81043.481087.691935.631087.69b(mm）500500500500500500h(mm)500500500500500500e0(mm)112.88859.3457.283182.19345.065175.602h0(mm)470470470470470470ea(mm)202020202020ei132.88879.34527.283202.19365.065195.602ei/ho0.2830.1690.0580.4300.1380.416lo(mm)515051505150515051505150lo/h10.310.310.310.310.310.3A(mm²)250000250000250000250000250000250000ξc111111ηns1.2681.4492.3051.1761.5471.182ηei168.504114.96162.899237.809100.681231.217ξb0.5180.5180.5180.5180.5180.518Nb1740.7391740.7391740.7391740.7391740.7391740.739偏心大小大大小大ξ0.4010.5220.3110.3240.5760.324e或e"388.504334.961282.899457.809320.681451.217As=As"110.262-527.614-769.331448.789-174.556402.471104 武汉理工大学毕业设计（论文）As，min2496.32-2385.34-2312.541732.621765.641842.65是否按构造配筋是是是是是是实配钢筋12C1812C1812C1812C1812C1812C18280928092809280928092809104 武汉理工大学毕业设计（论文）8.2.4斜截面受弯承载力计算B轴柱：二层：最不利内力组合因为剪跨比>3，所以因为