武汉东湖分校行政办公楼工程设计计算书

'摘要本工程为武汉东湖分校行政办公楼工程，采用框架结构，主体为六层，本地区抗震设防烈度为6度，场地类别为II类场地。基本风压0.35KN/m2，基本雪压0.25KN/m2。本设计主要进行了结构方案中横向框架第11轴设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。并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。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础，对基础进行了受力和配筋计算。关键词：框架结构内力计算抗震验算计算配筋基础-66- AbstractThisprojectisforthewuhaneastlakecampusadministrationbuildingdesign,aframeworkstructureforasix-storeymain,intheregionearthquakeintensityof6degreesclassificationasClassIIvenues.Ledtothesouthwestdirection,thebasicPressure0.35KN/m2,basicsnowpressure0.25KN/m2.Thedesignofthemainstructureoftheprogramhorizontalframework11-axisseismicdesign.Indeterminingthedistributionframework,thefirstlayerofrepresentativevalueoftheload,Thenusevertexfromthedisplacementmethodforearthquakecycle,andthenatthebottomofshearhorizontalseismicloadcalculationundersize,thencalculatedthelevelofloadundertheInternalForces(bendingmoment,shearandaxialforce).Thencalculateverticalload(constantloadandliveload)undertheInternalForces.Identifythemostdisadvantagedgrouporaninternalforceseveralcombinations.SelectthebestsafetyresultsofthereinforcementandMapping.Inaddition,thestructureoftheprogramindoorstaircasedesign.Onthefloorreinforcementcalculation,theuseofpilefoundationdesign,foundationandpilecapsfortheforceandreinforcementcalculation.KEYWORDS:Framestructureinternalforcecalculationseismiccheckingcalculationofreinforcementfoundation-66- 第一章绪论毕业设计是我们大学本科教育中培养目标实现的较为重要的阶段，是对我们毕业前的综合学习阶段的一种深化、拓宽，同时也是对我们大学期间所学专业知识的全面总结与回顾。本次毕业设计题目为——武汉东湖分校行政办公楼。前期，为了顺利完成毕业设计，我专门温习了《结构力学》、《钢筋混凝土设计》、《建筑结构抗震设计》等相关书籍，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等最新规范。中期，通过所学的基本理论、专业知识和基本技能，温故而知新，进行了建筑和结构设计。后期，主要对计算书word文档进行排版及施工图的绘制，并得到指导老师的审批与指正，从而使我圆满的完成了此次毕业设计任务，在此我对指导及审查的老师们表示衷心的感谢。历时两个多月，在指导老师的帮助下，通过相关资料的查阅、荷载的设计计算、论文撰写以及外文的翻译等等，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了我们的专业知识、提高了我们综合分析解决问题的能力，从各方面去达到一名本科生应该达到的目标与要求。此次毕业设计，对于框架结构设计的计算，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平、能力有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。-66- 第二章工程概况本设计行政办公楼位于武汉市。该地段地势平坦，环境较好，在选址和环境营造方面，注意自然景色的优美，也重办公环境各交通条件的因素，更强调人与自然环境的协调统一，比较适合办公楼功能的充分利用。根据设计资料的规划要求，本办公楼建筑要求的主要功能有：办公室、文印室、资料室等，其具体工程概况如下。设计题目：武汉东湖分校行政办公楼设计建筑面积：5500m2建筑高度：22.5m建筑层数：六层结构类型：框架结构设计标高：室内外高差：450mm。沉降缝：该建筑工程长65.6m>50m，故要设置沉降缝，墙身做法：外墙身采用300厚的填充墙,内墙采用240厚的填充墙。楼面做法：楼面（大理石楼面），100厚现浇钢筋砼楼板，20厚板底抹灰。屋面做法（上人屋面）：见建筑设计部分。门窗做法：塑钢窗和木门。地质资料：工程地质资料如下表。表2.1工程地址资料基础埋深m土层厚度m岩土名称地基土静荷载代表值KN2.202.20杂填土1008.005.80粉质粘土14016.208.20粘土16020.704.50中密的细沙－25.004.30基岩－地震烈度：6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第二组。-66- 场地类型：二类场地。地基承载力特征值：fk=180kpa基本风压：0=0.35KN/m2基本雪压：0.25KN/m2地面粗糙度类别：B类建筑防火等级：II级建筑材料：混泥土强度等级为C30，钢筋为HRB335-66- 第三章框架结构设计3.1初估梁柱截面尺寸本行政办公楼主体结构总共6层，其层高为3.6m，，外墙均为300的砌块填充墙，内墙为240的填充墙。故板厚取100BC跨：L=6000㎜主梁,取600㎜，取300㎜次梁,h取400㎜，b取250㎜CD跨：L=2400㎜主梁,取450㎜，取250㎜表3-1估算梁的截面尺寸（㎜）及各层混凝土强度等级-66- 层数混凝土强度等级横梁（b×h）纵梁（b×h）次梁（b×h）BC,DE跨CD跨1～6C30300×600250×450300×600250×4503.2柱截面尺寸的初步估算结合相关经验，我们可以初步估算出其恒荷载的标准值为12，负载面积（中柱）：5.4×2/2×8.4/2=22.68负载面积（边柱）：（5.4＋5.4）/2×6/2=16.2中柱柱底承受荷载恒荷载：12×6×22.68=1633KN活荷载：2×6×22.68=272KN永久荷载组合值：N=1.35×1633+1.4×0.7×272.16=2471.27KNC30强度的混泥土，=14.3N/mm,柱的截面积：A≥=因此柱区600×600满足要求，为方便后面的计算，中柱和边柱的尺寸均取600㎜×600㎜。-66- 图3-1边柱和中柱的负荷面积简图3.3结构布置图3-2结构平面布置图梁的尺寸：L1=300㎜×600㎜,L2=250㎜×400㎜,L3=250㎜×450㎜边柱、内柱的尺寸均为600㎜×600㎜-66- 3.4框架计算简图图3-3框架结构梁柱尺寸-66- 3.5框架梁柱线刚度在框架结构中，为增大量的有效刚度，减小框架侧向位移这将作，在计算梁的截面惯性矩时，对于中框架梁取I=2Io（其中Io为梁的截面惯性矩）(3-1)C30的混凝土，。i边梁＝EI/L=中跨梁：i中跨＝EI/L=首层柱：（B～E轴）i底柱＝EI/L=其余各标准层柱：（B～E轴）i余柱：＝EI/L=令i余柱＝1.0,可知其他各边梁柱的相对线刚度为：i边梁＝i中跨梁＝i底柱＝-66- 图3－4框架梁柱的相对线刚度梁柱平均线刚度底层(3-2)(3-3)由上述公式可求梁柱线刚度为：(1)梁柱BE的线刚度为-66- （KN/M）(2)梁柱CD的线刚度为（KN/M）标准层(3-4)(3-5)由上述公式可求梁柱线刚度为：(1)梁柱BE的线刚度为（KN/M）(2)C,D梁柱的线刚度为（KN/M）-66- 横向框架梁柱的侧移刚度见下表：表3－1横向框架标准层D值构件D值（KN/M）数量D（KN/M）B柱1941710194167C柱2423210242317D柱2423210242317E柱1941710194167871968表3－2横向框架首层D值构件名称D值（KN/M）数量D（KN/M）B柱1886210188620C柱2080110208010D柱2080410208040E柱18864101886407931312表3－3横向框架顶层D值构件名称D值（KN/M）数量D（KN/M）B柱194178139336C柱242328193856D柱242328193856E柱194178155336682384-66- 第四章荷载计算4.1屋面及楼面恒荷载A屋面均布恒载三毡四油防水层1.0KN/㎡20厚的水泥砂浆找平层0.4KN/㎡40厚混合砂浆3%找坡层0.04m×14＝0.56KN/㎡80厚的保温层0.08m×14.5＝1.16KN/㎡100厚现浇钢筋混凝土结构层0.1m×25＝2.5KN/㎡粉底或吊顶：0.17KN/㎡合计5.79KN/㎡B过道走廊20㎜水泥砂浆0.02×0.65=0.013KN/100厚现浇钢筋混凝土结构层0.1m×25＝2.5KN/㎡粉底或吊顶：0.17KN/㎡合计：2.68KN/㎡C楼面均布荷载水磨石地面1.16KN/㎡100厚现浇钢筋混凝土板结构层0.1m×25＝2.5KN/㎡粉底或吊顶0.17KN/㎡合计：3.83KN/㎡-66- 4.2屋面及楼面活荷载A根据《荷载规范》查表可知，办公室走廊楼梯等位置的均布活荷载一般为2.0KN/㎡。B雪荷载Sk=1.0×0.25KN/㎡=0.25KN/㎡两者不可以同时考虑，取值时取其最大者.4.3梁柱自重1梁自重：（1）边横纵梁（300㎜×600㎜）梁：2.5×0.3m×0.5=3.75KN/m梁底抹灰：0.22KN/㎡合计：3.97KN/㎡（2）中横梁（250㎜×450㎜）梁重：25×0.25m×0.35=2.19KN/m梁底抹灰：0.16KN/㎡合计：2.35KN/㎡（3）次梁（250㎜×400㎜）梁重：25×0.25m×0.3=2.19KN/m梁底抹灰：0.14KN/㎡合计：2.33KN/㎡（4）基础梁（250㎜×400㎜）梁重：25×0.25m×0.4m=2.5KN/m2柱自重：柱（600mm×600mm）柱重：25×0.6m×0.6m=9KN/m-66- 柱周抹灰：0.4KN/㎡合计：9.4KN/㎡2墙体自重外墙采用300mm厚的填充墙，墙两侧抹灰，其墙体自重计算可近似按加厚墙体来计算。标准差墙体重量：（3.6-1.8m-0.5）×0.34m×18=8KN/m底层纵墙（4.25-1.8-0.6-0.4）×0.34×18=8.9KN/m4内墙自重单位墙体面积重量0.28×5.5=1.54：（4.55m-0.6m）×0.28m×18=19KN/m-66- 第五章横向水平荷载作用下框架内力侧移计算5.1墙体自重外墙：300厚填充墙（5.5KN/m3）,20mm的抹灰（17KN/m3）单位面积墙的重力荷载值为：底层(1)轴线B上的纵墙面积：(2)轴线E的纵墙面积：(3)轴线3－14上纵墙的面积：112.30+153.10+78.85=344.25底层外墙自重：5.16×344.25=1776KN标准层(1)轴线B的纵墙面积(2)轴线E上纵墙的面积(3)轴线6～10上纵墙的面积-66- 89.64+110.16+64.8=264.6标准层外墙自重：5.16×264.6=1365.34KN顶层(1)轴线B上的纵墙面积：(2)轴线E上纵墙的面积：(3)6～10轴线上纵墙的面积：合计：77.8+79+64.8=221.6则顶层外墙自重为：5.16×221.6=1143.5KN隔墙为240的填充墙,两侧抹灰，单位面积荷载为底层(1)轴线C上的横墙面积：(2)轴线D上横墙的面积：(3)B～E轴线上横墙的面积：合计：481.43+114.31+99.98=695.72隔墙自重：1.78××695.72=1238.39KN标准层-66- (1)轴线C上的横墙面积：(2)轴线D上横墙的面积：(3)B～E轴线上横墙的面积：合计：117.56+69.2+396.65=593.41标准层隔墙自重：1.78×593.41=1038.47KN顶层(1)轴线C上的横墙面积：(2)轴线D上横墙的面积：(3)B～E轴线上横墙的面积：合计：88.6+29.4+45.464=163.46顶层隔墙自重为：1.78×163.46＝290.96KN女儿墙自重女儿墙采用240的填充墙，15.5KN/m3,两侧为200mm厚抹灰，高900mm，则单位面积的重力荷载:顶层顶女儿墙：-66- 女儿墙自重：90.72×2=181.44KN5.2门窗自重表5-1梁重力荷载标准值构件楼层b/mh/mg/KNLi/mGi×LinGi/KN横梁L11～50.30.63.98KN/m623.92047760.30.63.98KN/m623.916382过道梁L31～50.250.452.35KN/m2.45.641056.460.250.452.35KN/m2.55.7845次梁L21～50.250.42.32KN/m613.11823660.250.42.32KN/m613.114184纵梁L11～50.30.63.98KN/m623.93685960.30.63.98KN/m623.928668表5-2门重力荷载标准值底层门标号尺寸数量荷载标准值M10.9m×2.1m18个GM1=0.2×0.9m×2.1m×18=6.8KNM20.8m×2.1m4个GM2=0.2×0.8m×2.1m×4=1.34KNM41.8m×2.4m1个GM3=0.2×1.8m×2.4m×1=0.85KNM51.8m×2.1m2个GM4=0.2×1.8m×2.1m×2=1.52KN∑=10.51KN标准层门标号尺寸数量荷载标准值M10.9m×2.1m19个GM1=0.2×0.9m×2.1m×19=7.18KNM20.8m×2.1m4个GM2=0.2×0.8m×2.1m×4=1.34KN∑=8.52KN顶层门标号尺寸数量荷载标准值M10.9m×2.1m9个GM1=0.2×0.9m×2.1m×9=3.4KNM51.8m×2.1m2个GM1=0.2×1.8m×2.1m×2=1.51KN∑=4.91KN-66- 表5-3窗重力荷载标准值底层窗标号尺寸数量荷载标准值C11.8m×1.8m27个GC1=0.45×1.8m×1.8m×27=39.4KNC20.6m×1.8m4个GC5=0.45×0.6m×1.8m×4=1.94KNC31.5m×1.8m2个GC6=0.45×1.8m×1.5m×2=2.4KNC41.8m×3.6m8个GC6=0.45×1.8m×3.6m×8=23.3KN∑=67KN标准层窗标号尺寸数量荷载标准值C11.8m×1.8m27个GC1=0.45×1.8m×1.8m×27=39.37KNC20.6m×1.8m4个GC3=0.45×0.6m×1.8m×4=1.94KNC31.5m×1.8m2个GC4=0.45×1.5m×1.8m×2=2.43KNC41.8m×3.6m9个GC6=0.45×1.8m×3.6m×9=26.24KN∑=70KN顶层窗标号尺寸数量荷载标准值C11.8m×1.8m11个GC1=0.45×1.8m×1.8m×11=16.04KNC31.5m×1.8m2个GC3=0.45×1.5m×1.8m×2=2.43KNC41.8m×3.6m3个GC3=0.45×3.6m×1.8m×3=8.75KN∑=27.22KN5.3荷载分层总汇根据《抗震规范》，可计算各层重力荷载。各楼层重力荷载代表值Gi确定如下：第六层梁：G=横梁＋次梁＋过道梁＝382+45.1+183.8+668=1234KN柱：G＝承重柱/2+柱/2=11.5/2+903.4/2=457.45KN墙：女儿墙＋纵墙/2+隔墙/2＝55.08+1145.20/2+291/2＝773.18KN板：G＝3525.4KN门：G=3.96KN窗：G=35.96KN雪荷载：0.4KN/m2×42m×14.4m=241.92KN顶层重力荷载代表值为：-66- ∑＝1234KN+457.45KN+773.18KN+3525.4KN+3.96KN＋35.96KN＋241.92＝6158.4KN合计：∑＝6158.4KN五层：梁：G=横梁＋次梁＋过道梁＝477+56.38+236.3+667.8=1437.48KN柱：G＝柱/2+构造柱/2=457+69.12/2+1129/2=1057KN墙：女儿墙＋纵墙/2+内隔墙/2＝1145/2+291/2+114.4/2+1038.5+1365.34/2+181.44＝2159KN板：G＝1847.59+1052.35=2900KN门：G=17.46KN窗：G=42.33KN雪荷载：0.4KN/m2×42m×14.4m=241.92KN六层重力荷载：∑＝1437.5KN+1056.6KN+2158.7KN+2899.90KN+17.5KN＋42.33KN＋181KN＝7612.40KN活荷载：G＝0.5×0.4×6×14.4×2+0.5×2.0×42×14.4=639KN合计：∑＝7612.40KN＋639KN＝8251.4KN标准层:梁:G=横梁＋次梁＋过道梁＝477+56.4+236.30+668=1437.7KN柱：G＝承重柱/2+柱/2=29.2/2+69/2+1129.2/2+69.12/2=1198.2KN墙：G=女儿墙＋纵墙/2+隔墙/2＝1365.34/2+114.4/2+1038.5/2+1365.34/2+1038.5/2+114.432/2＝2518.26KN板：G＝2399.11+422.61=2821.70KN门：G=18.89KN窗：G=67.07KN∑=1437.7+1198.2KN+2518.26KN+18.89KN+67.07KN=8036.32KN-66- 可变荷载：G=0.5×2.0×1625.4+158.3=784.68KN∑＝784.68KN＋8036.32KN＝8820.22底层：梁:G=横梁＋次梁＋过道梁＝477+56.4+236.3+668=1437.7KN柱：G＝承重柱/2+柱/2=75.84/2+69.16/2+1129/2+1486.8/2=1380.47KN墙：女儿墙＋纵墙/2隔墙/2＋卫隔墙/2＝1365.34/2+114.44/2+1038.47/2+1877/2+1238.4/2+150.72/2＝2892KN板：G＝2150.93+334.50=2485.43KN门：G=10.23KN窗：G=62.62KN∑=1437.7KN+1380.47KN+2892KN+2485.43KN+10.23KN+62.62KN=8268.45KN可变荷载：G=0.5×2.0×686.88=686.88KN合计：∑＝686.88KN＋8268.45KN＝8955.33KN-66- 第六章水平地震作用下框架内力侧移计算6.1.质点重力荷载图6－1质点重力荷载值6.2横向自振周期结构顶点假想位移的公式计算如下(6-1)（6-2）（6-3）（6-4）式中：为基本周期调整系数。考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数，框架结构取0.6—0.7，该框架取0.7。-66- ：框架结构假想位移。：第i层第j柱的抗侧移刚度；表6－1结构顶点的假想侧移计算层次Gi(KN)Vai∑Di△UiUi66158.46158.4698373.68.81261.8457612.413770.8872966.915.57253.0348820.231411.2872966.935.88211.3738820.240321.5872966.946.11175.3828820.249051.7872966.956.2129.318820.257996793324.273.173.1计算基本周期T（）=1.7×0.6×6.3横向地震作用计算在二类场地，6度设防区，设计地震分组为第二组情况下，结构的特征周期=0.25s，水平地震影响系数最大值=0.16。由于=0.577＞=1.4×0.25=0.35（s），应考虑顶点附加地震作用。按底部剪力法求得的基底剪力，若按分配给各层，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际。但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害很严重。因此，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。=0.08+0.01=0.08×0.577+0.01=0.0562结构横向总水平地震作用标准值：(6-5)(6-6)-66- (6-7)等效总重力荷因为，对于多质点体系附加顶部集中力：各质点的水平地震作用各楼层地震剪力(6-8)表6－2横向框架顶点位移层()(KN)66158.426.15161041850998.7707.1707.1698373.60.00157612.422.35171660850998.7753.81460.9872966.90.001748820.215.35135390.43850998.7595.72792872966.90.003138820.211.75103637.65850998.7456.033248872966.90.003728820.28.1571884.83850998.7316.33564872966.90.004118820.34.5540241.39850998.7177.113741.4793324.20.0046-66- 6.4地震作用下的内力分析1柱端弯矩和分别按下列各式计算:(6-9)(6-10)(6-11)(6-12)注：为标准反弯点高度比。为底层柱修正值;第二层柱修正值。计算结果如下图所示表6－3反弯点高度表nk0.80.70.60.91.02.060.250.350.30.350.350.450.300.350.350.40.40.4540.450.450.450.450.450.530.450.450.450.450.450.520.50.550.50.550.500.510.70.650.650.650.650.6由上表可知，各层反弯点高度比y，K在二者之间，故我们可以由插值法取值。-66- 2D值法计算框架柱剪力和柱端弯矩表6－4框架柱K值和y值表层BCDEkykykyky60.610.30.820.30.820.30.610.2950.610.350.820.350.820.350.610.3540.610.450.820.450.820.450.610.4530.610.450.820.450.820.450.610.4520.610.50.820.50.820.50.610.510.760.71.0240.71.0240.70.760.7表6－5B(E))柱端弯矩及剪力计算层次y63.6707.14698373.619416.719.660.610.319.9450.7853.61460.67872966.919416.732.530.610.3540.9476.0343.62792.03872966.919416.762.130.610.45100.6122.9633.63248.04872966.919416.772.270.610.45117.04143.0423.63564.37872966.919416.779.280.610.5142.73142.713.63741.39793324.24118863.288.960.770.7283.34121.433梁端弯矩，剪力及轴力的计算公式如下：(6-13)(6-14)(6-15)(6-17)其最终结果见下表-66- 表6－6C(D）柱端弯矩及剪力层次y63.6707.12698373.5624231.6824.540.820.28526.561.8453.61460.89872966.924231.6840.550.820.3551.0994.9043.62792.03872966.924231.6877.50.820.45125.55153.4633.63248.04872966.924231.6890.160.820.45146.06178.5123.63564.34872966.924231.6898.970.820.5178.09178.0913.63741.39793324.22080398.111.0240.7312.48133.91表6－7梁端弯矩，剪力及柱轴力层边梁走道梁柱轴力LL边柱中柱650.7945.95616.1215.8915.892.413.24-16.122.87595.1190.20631.0331.2031.202.426.01-47.157.914193.30135.81663.1262.0062.012.451.70-156.2820.233243.64179.25678.0378.1678.152.465.13-235.5433.362259.74225.93683.4183.3083.302.469.43-317.9647.351264.14231.73682.6480.3080.302.466.93-400.5963.09图6-2横向水平地震作用及楼层地震剪力-66- 图6-3梁端弯矩，剪力计算简图图6－4梁端弯矩及剪力计算简图-66- 第七章横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算7.1风荷载标准值据《荷载规范》相关规定，在建造物高度大于30m，且高宽比大于1.5的结构中，我们可以采用风振系数，并且可以不考虑风压脉动对风荷载计算的影响，本行政办公楼设计高度H=22.5m<30m,但是H/B=22.5m/14.4m=11.56>1.5，由相关表可见，随高度在1.1～1.54范围内取值，这就是风压脉动影响的表现。对此我们可以取第8号轴线框架来计算，其负载宽度由图可知为6m，根据相关公式我们可知沿高度方向分布的风荷载标准值：由于我们已经知道各楼层标高处的高度H，所以我们可以查得各楼层标高处的沿房屋高度分布风荷载标准值q(z),其结果如下表。在进行框架结构分析时，我们应该按静力等效原理来处理图5－7中的分布荷载，同时转化成未节点集中荷载如图所示。各层的集中荷载F=[(2.5+2.36)+2.5]×3.6×1/4+[1.563+(1.475+1.563)]×3.6×1/4=10.77-66- =[(2.5+2.36)+(2.36+1.96)]×3.6×1/4+[(1.48+1.563)+(1.48+1.72)]×3.6×1/4=13.26=[(1.74+1.574)+(1.57+1.39)]×3.6×1/4+[(0.983+1.12)+(0.893+0.983)]×3.6×1/4=9.23=[(1.74+1.574)+(1.32+1.39)]×3.6×1/4+[(0.983+0.983)+(0.893+0.825)]×3.6×1/4=8.34=[(1.389+1.32)+(1.32+1.2)]×3.6×1/4+[(0.825+0.893)+(0.75+0.825)]×3.6×1/4=7.67=[(1.389+1.32)+1.2]×3.6×1/4+[(0.825+0.75)+(0.75]×3.6×1/4=6.25表7.1沿房屋高度分布风荷载层次14.550.171.01.11.320.831.2428.150.3231.01.191.3890.891.34311.750.451.051.251.570.981.48415.350.591.151.31.741.121.68522.550.8621.291.522.361.4752.21626.151.01.351.542.51.5632.347.2风荷载作用下的水平位移计算根据图5-8所视的等效节点集中荷载，水平荷载由下面的公式来计算其层间剪力，然后我们再根据轴线，框架的层间侧移刚度，结合下面的计算公式来计算各层的层间位移，相对侧移和绝对侧移。(7-1)(7-2)(7-3)-66- 表7－2荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层610.7710.77698373.570.0150.351/240000524.1924.19872966.90.0280.331/28571444.6344.63872966.90.0510.271/70588352.9752.97872966.90.0610.2141/59016260.6360.63872966.90.070.1541/52174166.8966.89793324.240.080.0841/54168由表7－8所示，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/54168远小于1/550,满足规范要求！7.3风荷载作用下的框架结构的内力计算取9轴线框架中的4根柱子计算，各柱分配到的剪力按下述公式计算。(7-4)(7-5)其计算过程结果见上图所示。梁端弯矩，剪力及柱轴力的计算过程和结果见表7-11-66- 第八章竖向荷载作用下内力计算8.1框架结构的荷载计算单元楼板为整体现浇，根据相关计算可知采用双向板比较好，对于双向板我们通常以四角点沿45°线将区格分为小，板上的荷载传给相邻的梁，一般板传至梁上的受力为三角形或梯形荷载，通常可视为等效为均布荷载,其计算单元如下图所示：图8-1框架结构计算单元-66- 图8-2框架结构计算单元等效荷载1B～C,(D～E)轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：3.95KN/mB～C,(D～E)轴间框架梁均布荷载计算公式如下：屋面梁：恒载＝梁自重＋板传荷载＝17.13KN/m+3.95KN/m=21.08KN/m活载和板传荷载相同为5.63KN/m楼面板传荷载的计算公式：恒载＝梁自重＋板传荷载＝3.95KN/m+10.77KN/m=14.75KN/m活载等于板传荷载为5.63KN/m2C～D轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载：-66- 活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：3.95KN/mC～D轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载＝梁自重＋板传荷载＝2.35KN/m+9.14KN/m=11.49KN/m活载同板传荷载一样为3.0KN/m楼面板传荷载的计算：恒载＝梁自重＋板传荷载＝2.35KN/m+5.75KN/m=8.10KN/m活载同板传荷载一样为3.75KN/m3B轴柱纵向集中荷载计算：顶层柱顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载顶层柱活载传到板＝标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板荷载标准层柱活载为板传荷载-66- ＝基础顶面荷载=底层外纵墙自重+基础自重＝4C柱纵向集中力计算：顶层柱荷载=梁自重+板传梁荷载顶层柱活载同板传荷载相同标准柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载＝标准层活载同板传荷载＝基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础自重柱自重：首层：1.2×0.6m×0.6m×25×4.25m=45.9KN其余柱：1.2×0.6m×0.6m×25×3.6m=38.9KN-66- 8.2恒荷载作用下框架的内力1恒荷载作用下框架可按下面公式求得：故恒荷载作用下框架的受荷简图如图8-3所示:图8-3竖向受荷总图（图中括号数值为活荷载）-66- 图8-4恒载作用下的受荷简图通过梁柱的相对线刚度，可以算出各节点的弯矩分配系数:分配系数如图8-5B柱弯矩各层分配系数简图B柱：底层：标准层：顶层：-66- 8-6C柱弯矩各层分配系数简图C柱：标准层：顶层：2恒荷载作用下的弯矩剪力计算，根据简图梁：柱：-66- 3恒荷载作用下的边跨框架的轴力计算，包括连梁传来的荷载及柱自重.恒荷载作用下的中跨框架的轴力计算：8-7恒荷载作用下的计算简图-66- 4弯矩分配及传递通过所学知识我们可以知道本框架可采用弯矩分配法来计算框架内力，其传递系数为1/2。通过两次节点分配。结果见下表5恒载作用下的的框架弯矩图8-5恒荷载作用弯矩图则梁跨中弯矩为：-66- 5恒载作用下剪力计算(1)梁端剪力：-66- (2)柱端剪力：8.3活荷载作用下框架的内力计算在恒载作用下用弯矩分配法可以计算框架内力，其折减系数为1/2，各节点经过两次分配即可。其相关计算结果见后面祥表。梁端的固端弯矩可通过下面公式求得；故：-66- 图8－6活荷载作用下的弯矩图在结构力学中，我们学习了弯矩的相关概念及作用。一般对于无荷载直接作用的杆件（如柱），我们可以将其柱端的弯矩连以直线，这就是该杆件的弯矩图；而对于有荷载作用的杆件（如梁），我们通常以杆端弯矩的连线为基线，然后叠加相应简支梁的弯矩图，这便是该杆件的弯矩图。弯矩图如上图所示则梁跨中弯矩为：-66- 2活荷载作用下的框架剪力计算根据简图及相关推导公式我们可以计算其活荷载作用下的剪力(1)梁端剪力：-66- (2)柱端剪力：-66- 3活荷载作用下的内力计算(1)BE框架上的轴力，其轴力为连梁传来的荷载及柱自重之和(2)活荷载作用下的CD跨框架上的轴力：-66- 第九章框架内力组合9.1框架梁的结构内力组合在竖向荷载作用下，我们应该考虑梁端塑性变形以及内力重分布从而对梁端负弯距进行调幅，现浇框架的调幅系数一般为0.8-0.9，在本项目设计中取0.85。计算结果见后面附表。考虑风荷载作用下的组合与地震组合相比，风荷载组合一般较小，对于结构设计起不到多大的控制作用，因此我们可以不予考虑。只考虑以下三种形式：一.可变荷载效应控制组合：二.永久荷载效应控制组合：三.竖向荷载与水平地震同时作用下的组合：具体组合过程见后面附表。9.2梁端弯矩控制值对于梁的支座截面我们应考虑柱支撑宽度的影响，按支座边缘截面计算计算结果见附表。9.3梁端截面组合的剪力设计值调整为防止梁在弯曲屈服前发生剪切破坏，截面设计时，要保证“强剪弱弯”，我们必须对剪力设计值按下式进行调整。-66- 式中：-为梁的净跨；-为梁的重力荷载代表值，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；-分别为梁左右净截面，逆时针或顺时针方向的弯矩设计值；-为梁端剪力增大系数，对于二级框架一般取1.29.4框架结构柱的内力组合一般而言柱的上端控制值截面在梁底，下端控制截面在在梁顶，我们应将轴线计算简图所得出的柱端内力值换成由控制截面所得出的相应值，为简化计算，我们采用轴线处内力值计算。计算结果见后面附表。9.5柱端弯矩设计值调整框架结构抗震设计中，应体现“强柱弱梁”，即二级抗震框架节点处，除顶层轴压比小于0.15外，柱端弯矩应符合下列求：（二级）（二级）其中：为节点上，下柱端截面，顺时针或逆时针组合的弯矩设计值之和，考虑底层柱纵向的钢筋不利情况配置，地震作用组合的框架组合的框架结构底层柱下端截面的弯矩设计值，对于二级抗震应考虑地震作用组合的弯矩设计值乘以1.25弯矩增大系数。1B柱：（左边柱）轴压比验算底层：其它层：由-66- 2C柱：（左中柱）轴压比验算底层：其它层：由-66- 注：本框架结构左右对称，故ED柱相同，FB柱相同。9.6柱端截面组合的剪力设计值调整在设计中为满足“强剪弱弯”原则，该二级框架柱端组合剪力应进行相关调整，其公式如下为上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值，符合调整要求，为建筑柱的净高。1B柱端弯矩设计值的调整2C柱端弯矩设计值的调整-66- -66- 第十章框架柱正斜截面配筋计算10.1框架柱的截面设计B柱截面设计：(1)轴压比验算：底层柱：则底层柱B的轴压比满足要求。(2)截面尺寸复核：取，因为，所以满足要求.(3)正截面受弯承载力计算该建筑设计中柱的同一截面分别承受正反弯矩，故我们要采用对称配筋。一层B轴柱：由柱内力组合表可知:最不利组合：M=470.8KN.mN=2392.28KN-66- 故要考虑偏心矩增大系数=1.107ei=216.8大于0.3h0，按大偏心受压计算。根据对称配筋得：e=ei+h/2-as=500mm按构造配筋最小总配筋率查得：所以选用C轴柱；由柱内力组合表可知:最不利组合为：M=518.6KN.mN=2221.50KN故要考虑偏心矩增大系数-66- =1.10ei=253.45mm大于0.3h0，按大偏心受压计算。根据对称配筋得：e=ei+h/2-as=536.544mm根据构造配筋最小总配筋率查得：所以选用二层：B轴柱：从柱内力组合表可见:最不利组合为：M=257.2KN.mN=2129.44KN故要考虑偏心矩增大系数-66- =1.139ei=140.78mm大于0.3h0，按大偏心受压计算。根据对称配筋得：e=ei+h/2-as=400.78mm根据构造配筋最小总配筋率可得：所以选用C轴柱：从柱内力组合表可见:最不利组合为：M=362.58KN.mN=2003.72KN故要考虑偏心矩增大系数-66- =1.112ei=200.95mm大于0.3h0，按大偏心受压计算。根据对称配筋得：e=ei+h/2-as=400.78mm按构造配筋最小总配筋率查得：按构造配筋最小总配筋率查得：所以选用其他层B、C、D轴柱的正截面配筋计算下表。底层边柱截面配筋-66- 10.2柱斜截面受弯承载力计算底层柱B:V=207.33KN,M=470.19KN,N=2393.28KN底层框架柱剪跨比:取考虑到地震作用组合的框架柱的压力设计值：,取:由于地震作用组合的框架柱，其斜截面抗震承载力应满足如下规定：按照构造配箍，选用复式箍箍筋，加密区取，非加密区。通过柱剪力的调整，2层以上各层柱柱端剪力应该是逐渐减小的，并且均能满足小于的设计要求，同时计算出来的要小于0换言之就是数值很小，对此均按照构造配筋，我们选用复式箍箍筋。2层以上B、C、D轴柱的斜截面配筋计算详见附表：B、C、D轴柱的斜截面配筋计算表。-66- 10.3正截面受弯承载力计算梁BC（300×600）一层：跨中截面M＝67.69KN.m下部配筋：上部按构造要求配筋。其余梁BC、梁CD、梁DE正截面受弯承载力配筋计算详见附表：框架梁正截面受弯承载力配筋计算表。图10－3边梁截面配筋图10－4中跨梁截面配筋-66- 10.4斜截面受弯承载力计算梁BC底层：由于梁BC跨高比考虑到地震作用下组合的框架梁，我们知道受剪截面必须满足下列公式：满足要求。考虑地震作用组合的框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：根据构造要求配箍，可取箍筋为双肢箍，S取min(8d,h/4.100mm),S取100mm加密区取，非加密区取。通过柱剪力的调整，我们知道2层以上各层梁梁端剪力是逐渐减小的，并且均能满足小于的设计要求，同时计算出来的要么小于0要么数值很小，因此均按照构造配筋，选用复式箍箍筋。对于其余各梁BC，CD截面的斜截面，其受弯承载力配箍计算详见下表。-66- 表10.3梁的斜截面配箍计算表框架横梁斜截面承载力构件层V　选配双肢箍筋间距s(mm)直径(mm)左边跨6103.73565.29-0.0868200/1005105.43565.27-0.0788200/1004152.87565.260.1988200/1003179.25565.290.3508150/1002187.31565.260.3978150/1001186.30565.310.3938150/100中间跨634.67565.27-0.4878200/100551.34565.27-0.3758200/100491.31565.27-0.1578100/1003112.35565.29-0.0378100/1002119.08565.270.0038100/1001115.15565.27-0.0238100/100右边跨6103.72565.29-0.0878200/1005105.43565.27-0.0798200/1004152.87565.270.1988200/1003179.28565.270.3528200/1002187.27565.270.3988150/1001186.31565.270.3938150/100-66- 第十一章基础配筋计算11.1基础的设计及验算由内力组合表可知，桩基作用到基础顶面处的设计荷载为：M=470.8KN.mN=2392.28KNV=-114.35KN基础梁及底层半墙自重：设计值：实际的内力控制值：M=470.8KN.mN=2392.28＋87.99=2480.27KNV=-114.35KN承台及上覆土自重：按偏心荷载验算，计算承台四周边缘最不利的受力情况：在偏心作用下，单桩满足承载力的要求。承台高度h=1500㎜,采用C30混凝土,,，钢筋采用HRB335，考虑到桩顶伸入承台的深度为100㎜，故取保护层厚度为:(35＋100）＝135mm>70㎜-66- 承台有效高度为：承台抗剪承载力验算取式中：代入公式得：承台抗剪承载力满足要求。11.2基础配筋1承台配筋Ⅰ-Ⅰ截面：Ⅱ-Ⅱ截面：沿平行于承台Ⅰ－Ⅰ方向布置：8根沿平行于承台Ⅱ－Ⅱ方向布置：8根配筋如下如图11－3所示：2桩身配筋桩身通长配置，由于-66- 主筋伸入承台的500mm>35d=490mm,其箍筋沿桩身通长布置。图11-1基础配筋-66- 图11－2边桩承台配筋示意图图11－3桩位置布置图-66- 结论回顾整个设计过程，由于初次接触一个工程设计的全过程，可以说没有什么经验可言。从建筑设计开始就由于考虑不周不得不反复修改，重新论证。一开始，我过分的拘泥于建筑物的功能要求，反而对结构的合理性考虑不周，房间布置、采光通风和交通组织上也存在着较为严重的问题。后来为了图简省方便确有其他方面的问题，譬如我曾把窗户全部设为一样的，这样考虑失步周的，卫生间的窗户就应该小一些。此后，在谭老师的帮助下，我重新设计了现在的方案。不仅基本满足了建筑设计的基本要求，还方便了计算时结构简化的要求。在计算机制图的过程中，通过反复的运用、修改，我熟练的地掌握了AutoCAD2004，天正建筑等软件，对各个功能和快捷键有了进一步的熟悉。在此过程中，我对制图规范有了较为深入的了解，对平、立、剖面图的内容、线型、尺寸标注等问题上有了更为清楚地认识。紧张的毕业设计终于划上了圆满的句号，从3月份到现在，回想起几个月来的设计过程，看到展现在自己面前的设计成果，感觉一个学期的付出没有白费。这次的毕业设计不仅使我对这四年本科所学的专业知识进行了一次比较系统的复习和总结归纳，而且使我真正体会了设计的艰辛和一种付出后得到了回报的满足感和成就感。通过这次毕业设计，我真正体会到了作为工程设计人员的不易和肩上的责任，因为稍微一个疏忽都有可能造成严重的后果。这就要求我们要有谨慎的头脑，只有认认真真、脚踏实地的做好了每一步，我们才能最终把事情做好！-66- 参考文献1.李必瑜，王雪松.房屋建筑学.武汉：武汉理工大学出版社，20122.沈蒲生.混凝土结构设计原理.北京：高等教育出版社，20123.沈蒲生.混凝土结构设计.北京：高等教育出版社，20124.陈兴冲.工程结构抗震设计.重庆：重庆大学出版社，20135.李珠，苏有文.土木工程施工.武汉：武汉理工大学出版社，20136.龙驭球，包世华.结构力学.北京：高等教育出版社，20127.赵明华.基础工程.北京：高等教育出版社，20128.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010.北京：中国建筑工业出版社，20109.《建筑结构荷载规范》GB50009-2012.北京：中国建筑工业出版社，201210.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2012.北京：中国建筑工业出版社，201211.《建筑抗震设计规范》GB50011-2010.北京：中国建筑工业出版社，201012.中华人民共和国国家标准.现行建筑设计规范大全(修订缩印本).北京：中国建筑工业出版社，200513.中华人民共和国国家标准.现行结构设计规范大全(修订缩印本).北京：中国建筑工业出版社，201314．中华人民共和国国家标准.现行建筑施工规范大全(修订缩印本).北京：中国建筑工业出版社，2010-66- 致谢大学四年的求学生涯即将画上圆满的句号，历经三个多月的紧张忙碌，我们即将完成毕业设计。在此次毕业设计的道路上不仅挥洒了我艰辛的汗水，更加凝聚了他人给予我的帮助和支持。如果没有指导老师的帮助，没有父母和朋友的支持，此次毕业设计我很难坚持下去。值此之际，我衷心的向您们道声谢谢。首先要感谢的是我的指导老师，谭燕老师。感谢她在此次毕业设计过程中对我的谆谆教诲，正是在她的带领及鼓励下，我才能够一步一步地走向成功的彼岸。通过此次毕业设计，我们对老师深厚的专业知识感到钦佩，而且她那种对待教育事业勤勤恳恳、兢兢业业、严谨务实的教学态度更是深深得感染了我。这都将是我人生旅程中收获的宝贵财富，从而终身受益。其次我还要感谢土木工程系所有老师们在四年的宝贵时光中对我各个方面的帮助与悉心教诲，使我不仅学到了更多的专业知识，而且锻炼了自己的实践能力，更重要的是使我学到了许多为人处事的道理，为我以后能够顺利走上工作岗位、更好地适应社会奠定了坚实的基础。最后我还要感谢一直以来关爱、疼惜我的父母及朋友们，是他们为我营造了一个轻松而又愉悦的学习和生活环境，使我能够健康快乐地成长、成熟起来。谨将此次毕业设计献给多年来一直默默支持、鼓励我的亲人、老师及朋友们！我的每一次进步都凝聚着你们给予我的关心和肯定，我一定会再接再厉，不辜负您们对我的殷切期望。姓名：2015年5月-66-'