混凝土框架结构设计课程设计计算书

'瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计课程设计计算书(土木工程专业)题目：框架结构课程设计课程：混凝土结构设计班级：13土木工程本三姓名：述禾学号：132306303xx温州大学瓯江学院建筑与土木工程系50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计目录1.设计资料21.1结构形式21.2楼面构造做法21.3荷载21.4材料31.5其他资料32．结构选型42.1结构体系选型42.2屋面结构42.3楼面结构43．框架计算简图及梁柱线刚度43.1确定计算框架简图43.2框架梁柱的线刚度计算44．荷载计算54.1恒荷载标准值计算54.2活荷载标准值计算64.3框架竖向荷载计算65．竖向荷载内力计算85.1恒荷载标准值作用下的内力计算95.2活荷载标准值作用下的内力计算136.风荷载计算166.1侧移刚度D166.2风荷载作用下框架侧移计算166.3风荷载标准值作用下的内力计算177.内力组合228.重力二阶效应计算269.截面设计与配筋计算279.1框架柱A截面设计279.2框架柱B截面设计329.3框架柱C截面设计389.4框架柱D截面设计449.3框架梁截面设计4910.参考资料5150 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计1.设计资料1.1结构形式某三层工业厂房,采用框架结构体系。钢筋混凝土柱截面尺寸为边柱400mm×400mm，中柱500mm×500mm（所有柱子均为居中布置）。楼盖为现浇钢筋混凝土楼盖，其平面图如图所示（图示范围内不考虑楼梯间）。厂房层高分别为4.6，4.6，4.6米，跨度L=8.1米。底层室内外高差200mm,基础顶面离室外地面300mm。(不考虑内墙，外墙的墙体荷载)1.2楼面构造做法楼面做法：自下而上:20厚1:3水泥砂浆找平层钢筋混凝土楼面板15厚1:2水泥砂浆抹灰屋面做法：自下而上不上人屋面，Ⅱ级防水40厚C20细石砼保护层，内配φ6@200双向钢筋网片分格间距≤4000，缝宽20，与外墙间留缝30缝内均嵌建筑油膏，上部设保护层干铺无纺布隔离层一道1.5厚合成高分子防水卷材20厚1:2水泥砂浆找平层60厚挤塑聚苯板[λ=0.030w/（m·K）]20厚1:3水泥砂浆找平层轻集料砼找坡层，最薄处30mm钢筋混凝土屋面板15厚1:3水泥砂浆抹灰1.3荷载永久荷载:包括梁、板及构造层自重。钢筋混凝土容重25kN/m3，水泥砂浆容重20kN/m3，石灰砂浆容重17kN/m3，分项系数为1.2。本地区基本风压为w0=0.6KN/M2可变荷载：楼面均布活荷载标准值为5.0kN/m2，分项系数1.3。屋面为不上人屋面，活荷载标准值为0.5kN/m2，分项系数1.2墙体：内墙，外墙均不考虑墙体荷载基础埋置深度：基础顶面距离室外地面300mm.50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计1.4材料（1）混凝土：C25（2）钢筋：框架梁，框架柱受力主筋及箍筋均采用HRB400级钢筋。1.5其他资料结构的环境类别为一类，地面粗糙度为B类，设计使用年限50年。50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计2．结构选型2.1结构体系选型采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。2.2屋面结构采用现浇钢筋混凝土单向板屋盖，屋面板厚100mm。2.3楼面结构全部采用现浇钢筋混凝土单向板楼盖，板厚80mm。3．框架计算简图及梁柱线刚度3.1确定计算框架简图取①轴上的一榀框架计算。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，二层楼面标高为4.6m，故底层柱高5.1m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼均为4.6m。则可得框架计算简图，如上图所示。3.2框架梁柱的线刚度计算梁、柱混凝土强度等级为C25，Ec＝2.8×104N/mm2＝2.8×107KN/m2。对于边框架梁取I=1.5I0，其中I0=112bbhb3边框架梁的刚度：i边框梁=EI/l=2.8×107kN/m2×1.5×112×0.24m×(0.8m)3/5.4m=79.6×103KN·m2底层边柱的刚度：i边底柱=EI/H=2.8×107kN/m2×112×0.4m×(0.4m)3/5.1m=11.71×103KN·m2其余各层边柱的线刚度i边余柱＝EI/l=2.8×107kN/m2×112×0.4m×(0.4m)3/4.6m＝12.99×103KN·m2令i边框梁"=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为i边底柱"=11.7179.6=0.15i边余柱"=12.9979.6=0.16框架梁柱的相对线刚度如右图3-1所示，作为计算个节点杆端弯矩分配系数的依据。50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计图3-1计算简图4．荷载计算4.1恒荷载标准值计算4.1.1屋面自重40厚C20细石砼保护层，内配φ6@200双向钢筋网片25kN/m3x0.04m=1.0kN/m21.5厚合成高分子防水卷材12kN/m3x0.0015m=0.018kN/m220厚1:2水泥砂浆找平层20kN/m3x0.02m=0.4kN/m260厚挤塑聚苯板[λ=0.030w/（m·K）]28kN/m3x0.06m=1.68kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层20kN/m3x0.02m=0.4kN/m2轻集料砼找坡层，最薄处30mm15kN/m3x0.03m=0.45kN/m2100厚钢筋混凝土屋面板25kN/m3×0.1m=2.5kN/m215厚1:3水泥砂浆抹灰17kN/m3×0.015m=0.255kN/m2合计gk=6.703kN/m250 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计4.1.2楼面自重80mm厚钢筋混凝土板0.08×25kN/m3=2.0kN/m220mm厚的水泥砂浆面层0.02×20kN/m3=0.4kN/m215mm厚石灰砂浆粉刷层0.015×17kN/m3=0.255kN/m2合计gk=2.655kN/m24.1.3屋面梁自重次梁自重25kN/m3×0.24m×(0.6m-0.1m)=3kN/m梁侧抹灰17kN/m3×0.015m×(0.6m-0.1m)×2=0.255kN/m合计gk=3.255kN/m主梁自重25kN/m3×0.24m×（0.8m-0.1m）=4.2kN/m梁侧抹灰17kN/m3×0.015m×（0.8m-0.1m）×2=0.357kN合计gk=4.557kN4.1.4楼面梁自重次梁自重25kN/m3×0.24m×(0.6m-0.08m)=3.120kN/m梁侧抹灰17kN/m3×0.015m×(0.6m-0.08m)×2=0.2652kN/m合计gk=3.3852kN/m主梁自重25kN/m3×0.24m×（0.8m-0.08m）=4.32kN/m梁侧抹灰17kN/m3×0.015m×（0.8m-0.08m）×2=0.3672kN合计gk=4.6872kN4.1.5柱自重边柱自重25kN/m3×0.4m×0.4m=4kN/m边柱抹灰自重17kN/m3×0.015m×0.4m×4=0.408kN/m合计gk=4.408kN/m4.2活荷载标准值计算不上人屋面活荷载标准值为0.5kN/m2.楼面均布活荷载标准值为5.0kN/m2，分项系数1.3。4.3框架竖向荷载计算4.3.1A~B(B~C、C~D)轴间框架梁A~B、B~C、C~D轴间框架梁所受的力的分布及其形式如下图4-1所示：图4-1竖向荷载示意图50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计4.3.1.1屋面面板、次梁所传荷载恒载板传至次梁6.703kN/m2×0.9m×2＝12.07kN/m次梁传至主梁12.07kN/m×4.05m+3.255kN/m×4.05m＝62.07kN活载：板传至次梁0.5kN/m2×0.9m×2＝0.9kN/m次梁传至主梁0.9kN/m×4.05m＝3.645kN楼面板、次梁所传荷载恒载板传至次梁2.655kN/m2×0.9m×2＝4.779kN/m次梁传至主梁4.779kN/m×4.05m+3.3852kN/m×4.05m＝33.07kN活载：板传至次梁5kN/m2×0.9m×2＝9kN/m次梁传至主梁9KN/m×4.05m＝36.45kN4.3.1.2A~B(B~C、C~D)轴间框架梁均布荷载为查表得，两个等跨分布的集中荷载等效成均布荷载q,其中q=8F3l0屋面梁：恒载=梁自重+板及次梁所传荷载=4.557kN/m+8×62.073×5.4kN/m=35.01kN/m活载=板及次梁所传荷载=8×3.6453×5.4kN/m=1.8kN/m楼面梁：恒载=梁自重+板及次梁所传荷载=4.6872kN/m+8×33.073×5.4kN/m=21.02kN/m活载=板及次梁所传荷载=8×36.453×5.4kN/m=18kN/m4.3.2柱纵向集中荷载计算（P1）4.3.2.1A、D轴柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=4.557kN/m×4.05m+6.703kN/m2×0.9m×4.05m=48.89kN顶层柱活载=板传荷载=0.5kN/m2×0.9m×4.05m=1.82kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=4.6872kN/m×4.05m+2.655kN/m2×0.9m×4.05m=28.66kN标准层柱活载=板传荷载50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计=5kN/m2×0.9m×4.05m=18.23kN4.3.2.2B、C轴柱纵向集中荷载计算(P3)顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=4.557kN/m×4.05m+6.703kN/m2×0.9m×4.05m×2=67.32顶层柱活载=板传荷载=0.5kN/m2×0.9m×4.05m×2=3.65kN标准层柱恒载=梁自重+板传荷载=4.6872kN/m×4.05m+2.655kN/m2×0.9m×4.05m×2=38.34标准层柱活载=板传荷载=5kN/m2×0.9m×4.05m×2=36.46kN根据所求的竖向荷载，可得竖向荷载总图，如下图4-2，4-3所示：图4-2竖向恒荷载总图图4-3竖向活荷载总图5．竖向荷载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）活荷载满跨布置（3）风荷载作用（从左向右）50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计5.1恒荷载标准值作用下的内力计算节点各杆的弯矩分配系数按下式计算μik"=iikΣiik节点的不平衡弯矩即梁固端弯矩M=112ql02由弯矩二次分配法可求得整个框架在恒荷载作用下的弯矩图，在求得结构支座弯矩（按弹性理论计算）后采用结构实际荷载按静定结构由平衡条件可求得杆件其他内力。跨内最大正弯矩近似按跨中弯矩计算。梁端剪力根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加而得。5.1.1计算分配系数上式求得的梁柱的相对线刚度计算分配系数：梁柱的相对线刚度和节点如下图5-1，5-2所示：图5-1梁柱的相对线刚度图5-2节点图则可得个节点的分配系数见下表5-3：表5-3弯矩分配系数表节点Σiμ左梁μ右梁μ上柱μ下柱20.15+0.16+1.0=1.310.760.120.1230.16+0.16+1.0=1.320.760.120.1240.16+1.0=1.160.870.1460.15+0.16+1.0+1.0=2.310.430.430.070.0770.16+0.16+1.0+1.0=2.320.430.430.070.0780.16+1.0+1.0=2.160.460.460.07其他节点与之相对称。50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计5.1.2计算梁跨中弯矩M顶层：M=18ql02=18×35.01kN/m×（5.4m）2=127.61kN·m其他层：M=18ql02=18×21.02kN/m×（5.4m）2=76.62kN·m5.1.3计算梁端固端弯矩M顶层：M=112ql02=112×35.01kN/m×（5.4m）2=85.07kN·m其他层：M=112ql02=112×21.02kN/m×（5.4m）2=51.08kN·m5.1.4弯矩的分配与传递所得恒荷载下的分配传递弯矩值如下图5-4所示：图5-4恒荷载下的分配传递弯矩值则由图4-9可画出框架梁在竖向恒载作用下的弯矩图，如下图5-550 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计图5-5恒载作用下的弯矩图（kN·m）剪力计算：由结构力学的知识可知V1=M1-M2+12ql2l，V2=M2-M1+12ql2l，可得在恒荷载作用下的剪力图。如图5-6轴力计算由剪力图以及恒载作用下的竖向恒载分布图可知，柱子所受的轴力顶层：N=剪力+竖向荷载标准层：N=剪力+竖向荷载+柱子自重则可以得到恒载作用下的各柱的轴力图，如图5-750 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计图5-6恒载作用下的剪力图（kN）图5-7恒载作用下的轴力图（kN）50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计5.2活荷载标准值作用下的内力计算同恒荷载，亦用弯矩二次分配法。5.2.2计算梁跨中弯矩M顶层：M=18ql02=18×1.8kN/m×（5.4m）2=6.56kN·m其他层：M=18ql02=18×18kN/m×（5.4m）2=65.61kN·m5.2.3计算梁端固端弯矩M顶层：M=112ql02=112×1.8kN/m×（5.4m）2=4.37kN·m其他层：M=112ql02=112×18kN/m×（5.4m）2=43.73kN·m所得活荷载下的分配传递弯矩值如下图5-8所示：图5-8活荷载下的分配传递弯矩值50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计5.2.2计算梁跨中弯矩M顶层：M=18ql02=18×1.8kN/m×（5.4m）2=6.56kN·m其他层：M=18ql02=18×18kN/m×（5.4m）2=65.61kN·m5.2.3计算梁端固端弯矩M顶层：M=112ql02=112×1.8kN/m×（5.4m）2=4.374kN·m其他层：M=112ql02=112×18kN/m×（5.4m）2=43.73kN·m同恒荷载可得如图5-9，5-10，5-11的弯矩图，剪力图和轴力图：图5-9活载作用下的弯矩图（kN·m）50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计图5-10活载作用下的剪力图（kN）图5-11活载作用下的轴力图（kN）50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计6.风荷载计算6.1侧移刚度D二、三层边柱侧移刚度：D=12ich2=12×12.99×1034.62=7367kN/mΣD=7367kN/m×4=29468kN/m底层边柱侧移刚度：D=12ich2=12×11.71×1035.12=5403kN/mΣD=5403kN/m×4=21612kN/m6.2风荷载作用下框架侧移计算为简化计算，将风荷载近似用作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中荷载，其标准值：Wk＝βzμsμzω0（hi＋hj）B/2结构所在地的地面粗糙度为B类，风压高度变化系数μz查表可得，βz=1.0，基本风压为w0=0.6kN/m2，B=4.05m，风荷载体型系数μs=1.3，代入可得如下表所示的集中风荷载标准值。WK计算过程见表5-1表6-1集中风荷载标准值离地高度z／mμzβzμsω0KN/m2hihjBWkkN11.91.121.01.30.64.604.058.149.71.001.01.30.64.64.64.0514.535.11.001.01.30.65.14.64.0515.32水平荷载作用下框架的层间侧移可按下列公式计算：△uj=VjΣDij第一层的层间侧移值求出之后，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就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。则有：j层侧移：uj=j=1j△uj顶点侧移：u=j=1j△uj框架在风荷载作用下侧移的计算见下表6-2：表6-2风荷载作用下框架侧移的计算层次Wk/kNVj/kNΣD/(kN/m)△uj/m△uj/h38.148.14294860.00031/138000214.5322.67294860.00081/5750115.3237.99216120.00121/4250u=Σ△uj=0.0052侧移验算：层间侧移1/4250<1/550(满足要求)50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计6.3风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载（从左向右吹）作用下的内力用反弯点法进行计算。其步骤为（1）确定各柱的反弯点位置；（2）分层取脱离体计算各反弯点处剪力；（3）先求柱端弯矩，再由节点平衡求梁端弯矩，当为中间节点时，按梁的线相对线刚度分配节点的柱端不平衡弯矩。（4）其他内力的计算 :根据力的平衡条件，由梁两端的弯矩求出梁的剪力；由梁的剪力，根据节点的平衡条件，可求出柱的轴力。第i层第m柱所分配的剪力：Vim=DimΣDVi，Vi=ΣWi，Wi见表5-2：表6-3集中风荷载标准值离地高度z／mμzβzμsω0KN/m2hihjBWkkN11.91.121.01.30.64.604.058.149.71.001.01.30.64.64.64.0514.535.11.001.01.30.65.14.64.0515.32由上表可得框架各柱的各层风荷载如下:第三层：V3=8.14kN第二层：V2=8.14kN+14.53kN=22.67kN底层：V1=8.14kN+14.53kN+15.32kN=37.99kN可得风荷载下的计算简图如下图6-4：图6-4风荷载下的计算简图50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计各柱剪力按刚度分配法计算公式为：式中，——为该平面框架i层总剪力；——为i层第j根柱分配到的剪力；——为i层第j根柱的抗侧刚度；——为i层s根柱的抗侧刚度之和。各层柱的剪力分配和柱端弯距的计算第三层：V3=8.14kNA轴柱剪力：V3A=7367kN/m29468kN/m×8.14kN=2.04kN由侧移刚度可知V3B=V3C=V3D=V3A=2.04kN第二层：V2=22.67kNA轴柱剪力：V2A=7367kN/m29468kN/m×22.67kN=5.67kN由侧移刚度可知V2B=V2C=V2D=V2A=5.67kN底层：V1=37.99kNA轴柱剪力：V1A=5403kN/m21612kN/m×37.99kN=9.50kN由侧移刚度可知V1B=V1C=V1D=V1A=9.50kN用反弯点计算的反弯点位置如下：底层：层高为5.1m，则反弯点位置为h=23H=23×5.1m=3.4m标准层：层高为4.6m，则反弯点位置为h=12H=12×4.6m=2.3m上端弯矩:M=Vh（1-y）下端弯矩:M=Vhy各柱柱端弯距见下表6-5：表6-5各柱柱端弯距（单位：KN·m）层次端点A柱B柱C柱D柱3上2.04×2.3=4.692.04×2.3=4.692.04×2.3=4.692.04×2.3=4.69下2.04×2.3=4.692.04×2.3=4.692.04×2.3=4.692.04×2.3=4.692上5.67×2.3=13.045.67×2.3=13.045.67×2.3=13.045.67×2.3=13.04下5.67×2.3=13.045.67×2.3=13.045.67×2.3=13.045.67×2.3=13.041上9.50×1.7=16.159.50×1.7=16.159.50×1.7=16.159.50×1.7=16.15下9.50×3.4=32.309.50×3.4=32.309.50×3.4=32.309.50×3.4=32.3050 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计当计算出了框架在水平力作用下的柱端弯矩值后，求梁端弯矩时，由柱端弯矩，并根据节点平衡来求。对于边跨梁端弯矩：M=M+M对于中跨，由于梁的端弯矩与梁底线刚度成正比，M=（M+M）,M=（M+M）可得到各跨的梁端弯矩见下表6-6，弯矩图见图6-7：表6-6各跨的梁端弯矩（单位：kN·m）50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计层次AB跨BC跨CD跨左端右端左端右端左端右端34.694.692=2.354.692=2.354.692=2.354.692=2.354.6924.69+13.04=17.734.69+13.042=8.574.69+13.042=8.574.69+13.042=8.574.69+13.042=8.574.69+13.04=17.73113.04+16.15=29.1913.04+16.152=14.6013.04+16.152=14.6013.04+16.152=14.6013.04+16.152=14.6013.04+16.15=29.19图6-7风荷载作用下框架弯矩图剪力计算根据框架梁和框架柱的弯矩值，由结构力学可得框架梁和框架柱的剪力值，如下表6-8，表6-9：表6-8框架梁的的剪力值（单位：kN）层次梁AB跨BC跨CD跨34.69+2.355.4=1.302.35+2.355.4=0.874.69+2.355.4=1.30217.63+8.575.4=4.858.57+8.575.4=3.1717.13+8.575.4=4.85129.19+14.605.4=8.1114.60+14.605.4=5.4129.19+14.605.4=8.11表6-9框架梁的框架柱的剪力值（单位：kN）层次柱ABCD34.69+4.694.6=2.044.69+4.694.6=2.044.69+4.694.6=2.044.69+4.694.6=2.04213.04+13.044.6=5.6713.04+13.044.6=5.6713.04+13.044.6=5.6713.04+13.044.6=5.67116.15+32.305.1=9.5016.15+32.305.1=9.5016.15+32.305.1=9.5016.15+32.305.1=9.5050 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计根据剪力及节点关系可得出框架柱上轴力，如表6-10：表6-10框架柱轴力层次柱ABCD31.301.30-0.87=0.430.87-1.30=-0.43-1.3021.30+4.85=6.150.43+4.85-3.17=2.11-0.43-4.85+3.17=-2.11-1.30-4.85=-6.1516.15+8.11=14.262.11+8.11-5.41=4.81-2.11-8.11+5.41=-4.81-6.15-8.11=-14.26柱的轴力以受压为负，受拉为正。则风荷载作用下的剪力图和轴力图见图6-11，图6-12：50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计图6-11风荷载作用下的剪力图图6-12风荷载作用下的轴力图7.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。比较恒荷载和活荷载由可变荷载效应控制的组合和由恒荷载效应控制的组合的大小，取两者中大者。构件控制截面的内力按下式计算：梁支座边缘处的内力值：M边=M－Vb2V边=V－qb2M边——支座边缘截面的弯矩标准值；V边——支座边缘截面的剪力标准值；M——分别为梁柱中线交点处弯矩标准值；V——与M相应的梁柱中线交点处的剪力标准值q——梁单位长度的均布荷载标准值；本课程设计为简化计算，采用轴线处内力值进行组合。由经验可知，由可变荷载效应控制的组合和内力较大，故只取可变荷载效应进行内力组合。1、活载分别作用在AB轴间、BC轴间、CD轴间；2、恒载的分项系数为1.2；3、活载的分项系数为1.3;4、左风分项系数为1.4，组合系数为0.6.5、以上各值均为轴线处的M和V；6、表中弯矩的单位为kN·m，剪力单位为kN。各内力组合见表7-1，表7-1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AB）层号恒载活载左风Mmax及相应的VMmin及相应的VVmax及相应的M3左M-16.40-3.716.57-16.17V92.635.69-1.8297.23中M80.573.091.6484.64V右M-126.07-7.02-3.29-135.07-135.07V-134.23-6.96-1.82-142.28-142.282左M-22.60-16.5424.84-24.23V58.7553.43-6.79108.11中M44.0942.456.4290.38V右M-73.12-69.06-12.00-149.37-149.37V-77.46-72.93-6.79-154.46-154.461左M-17.16-16.2440.87-8.88V57.7453.38-11.35104.31中M46.8142.5910.2195.5350 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计V右M-73.12-69.06-20.44-154.44-154.44V-75.41-72.98-11.35-155.20-155.20表7-2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BC）层号恒载活载左风Mmax及相应的VMmin及相应的VVmax及相应的M3左M-122.51-6.816.57-125.38V113.446.32-1.82118.66中M30.221.691.6432.89V右M-122.51-6.81-3.29-131.29-131.29V-113.44-6.32-1.82-120.85-120.852左M-69.91-66.1612.00-128.87V64.8447.00-6.79107.76中M20.2017.410.0037.60V右M-69.91-66.16-12.00-143.27-143.27V-64.84-47.00-6.79-115.91-115.911左M-69.91-66.1620.44-123.81V64.8447.00-11.35105.02中M20.2017.410.0037.60V右M-69.91-66.16-20.44-148.33-148.33V-64.84-47.00-11.35-118.64-118.64表7-3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）层号恒载活载左风Mmax及相应的VMmin及相应的VVmax及相应的M3左M-126.07-7.023.29-131.12-131.12V-134.23-6.96-1.82-142.28-142.28中M80.573.09-1.6482.68V0.00右M-16.40-3.71-6.57-24.05V92.635.69-1.8297.232左M-69.91-66.1612.00-128.87-128.87V-64.84-47.00-6.79-115.91-115.91中M44.0942.45-6.4282.69V0.00右M-22.60-16.54-24.84-54.04V58.7553.43-6.79108.111左M-69.91-66.1620.44-123.81-123.81V-64.84-47.00-11.35-118.65-118.6550 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计中M46.8142.59-10.2183.27V0.00右M-17.16-16.24-40.87-57.92V57.7453.38-11.35104.31表7-4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（柱A）层号恒载活载左风Nmax及相应的M,VNmin及相应的M,VMmax及相应的N,V3上M-17.39-3.736.57-17.18N151.308.06-1.82158.26V-10.43-6.182.86-18.32下M22.6016.54-6.5735.1935.19N175.638.06-1.82182.60182.60V-10.43-6.182.86-18.32-18.322上M-9.53-9.7818.26-8.35N268.7885.19-8.61348.80V-6.96-7.927.94-19.64下M17.16-16.24-18.26-10.03-10.03N293.1085.19-8.61373.12373.12V-6.96-7.877.94-19.59-19.591上M-6.78-6.4122.610.38N385.24162.27-19.96535.52V-2.45-2.6913.30-13.12下M3.600.00-45.22-23.53-23.53N412.21162.27-19.96562.50562.50V-2.45-2.6913.30-13.12-13.12表7-5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（柱B）层号恒载活载左风Nmax及相应的M,VNmin及相应的M,VMmax及相应的N,V3上M3.550.146.577.637.63N328.4518.02-0.60346.11346.11V1.120.362.86-0.23-0.23下M-1.60-1.51-6.57-7.04N349.6118.02-0.60367.26V1.120.362.86-0.232上M1.601.5118.2614.0614.06N535.66185.34-2.95719.22719.22V0.700.657.94-3.42-3.42下M-1.60-1.51-18.26-14.06N556.81185.34-2.95740.38V0.700.657.94-3.421上M1.601.5122.6116.67N743.06352.72-6.731091.7450 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计V0.310.3013.30-7.37下M0.000.00-45.22-27.13-27.13N764.23352.72-6.731112.911112.91V0.310.3013.30-7.37-7.37表7-6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（柱C）层号恒载活载左风Nmax及相应的M,VNmin及相应的M,VMmax及相应的N,V3上M-3.55-0.146.570.24N328.4518.020.60346.83V-1.12-0.36-2.86-3.19下M1.601.51-6.57-0.84-0.84N349.6118.020.60367.99367.99V-1.12-0.36-2.86-3.19-3.192上M-1.60-1.5118.267.857.85N535.66185.342.95722.77722.77V-0.70-0.65-7.94-6.11-6.11下M1.601.51-18.26-7.85N556.81185.342.95743.93V-0.70-0.65-7.94-6.111上M-1.60-1.5122.6110.46N743.06352.726.731099.82V-0.31-0.30-13.30-8.59下M0.000.00-45.22-27.13-27.13N764.23352.726.731120.991120.99V-0.31-0.30-13.30-8.59-8.59表7-7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（柱D）层号恒载活载左风Nmax及相应的M,VNmin及相应的M,VMmax及相应的N,V3上M17.393.736.5725.06N151.308.061.82160.45V10.436.18-2.8614.89下M-22.60-16.54-6.57-43.07-43.07N175.638.061.82184.78184.78V10.436.18-2.8614.8914.892上M9.539.7818.2630.2630.26N268.7885.198.61359.13359.13V6.967.92-7.9410.1110.11下M-17.1616.24-18.26-11.88N293.1085.19-8.61373.12V6.967.87-7.9410.061上M6.786.4122.6126.76N385.24162.2719.96559.4850 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计V2.452.69-13.30-2.84下M-3.600.00-45.22-30.73-30.73N412.21162.2719.96586.46586.46V2.452.69-13.30-2.84-2.848.重力二阶效应计算当高层建筑结构满足下列规定时，弹性计算分析时刻不考虑重力二阶效应的不利影响。框架结构：Di≥20j=inGjhi式中：Di——第i楼层的弱性等效侧向刚度，可取该层剪力与层间位移的比值。Gi——第j楼层的重力荷载设计值，取1.2倍的永久荷载标准值与1.4倍的楼面可变荷载标准值的组合值。hi——第i楼层层高。n——结构计算总层数。表8-1顶层重力荷载设计值项目单位面积重量/（kN/m2）面积/m2单位长度重量/（kN/m）长度/m重量/kN次梁3.255194.4658.044主梁4.557210.6959.704屋面板6.703524.883518.271柱4.40892405.536楼面活荷载Q0.5524.88262.440G5041.704重力荷载设计值=1.2G+1.4Q6417.461表8-2标准层重力荷载设计值项目单位面积重量/（kN/m2）面积/m2单位长度重量/（kN/m）长度/m重量/kN次梁3.385194.4658.044主梁4.687210.6987.082屋面板2.655524.881393.556柱4.40892405.536楼面活荷载Q5.0524.882624.40G2950.685重力荷载设计值=1.2G+1.4Q7214.982表8-3底层重力荷载设计值项目单位面积重量/（kN/m2）面积/m2单位长度重量/（kN/m）长度/m重量/kN次梁3.385194.4658.044主梁4.687210.6987.082屋面板2.655524.881393.556柱4.408102449.61650 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计楼面活荷载Q5.0524.882624.40G2994.765重力荷载设计值=1.2G+1.4Q7267.878表8-4判断是否考虑重力二阶效应层Di/(kN/m)Gi/kNΣj=inGi/kNhi/m20Σj=inGi/hiDi≥20Σj=inGi/hi31303536417.4616417.4614.627902满足21303537214.98213632.4434.659271满足11444587267.87820900.3215.181962满足由以上可知，可不考虑重力二阶效应9.截面设计与配筋计算混凝土强度：C25，fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2，ftk=1.78N/mm2钢筋强度：HRB400，fy=360N/mm2，fyk=400N/mm2查表得，ξb=0.5189.1框架柱A截面设计9.1.1轴压比计算底层柱：Nmax=562.50kN轴压比：μN=NfcAc=562.50×103N11.9N/mm2×4002mm2=0.30≤0.9（满足要求）则A轴柱的轴压比满足要求。9.1.2截面尺寸复核取h0=400mm-40mm=360mm，Vmax=19.59kN因为hwb=360mm400mm=0.90≤4所以0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=520kN>19.59kN满足要求。9.1.3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。9.1.3.1一层：lo=1.0H=5.1m第一组内力：M=-23.53kN·m，N=562.50kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=0.38kN·m-23.53kN·m=-0.02≤0.9i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.02)=34.24lci=5100mm115.5mm=44.16>34.2450 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计不满足要求，应考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。ζc=0.5fcAN=0.5×11.9N/mm2×400mm×400mm562.50×103N=3.4>1.0，取ζc=1.0Cm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.30.38kN·m-23.53kN·m<0.7，取Cm=0.7ea=h30=400mm30=13.3mm<20mm，取ea=20mmηns=1+11300(M2N+ea)/h0(l0h)2ζc=1+11300(23.53×106N·m562.50×103N+20mm)/360mm(5100mm400mm)2×1.0=1.103考虑纵向挠曲影响后的弯矩设计值为M=CmηnsM2Cmηns=0.7×1.103=0.77<1.0，取Cm=1.0则M=CmηnsM2=1.0×（-23.53）kN·m=-23.53kN·m判别大小偏心受压e0=MN=23.53×106N·m562.50×103N=42mmei=e0+ea=42mm+20mm=62mm<0.3h0=0.3×360mm=108mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN>N=562.50kN由与ei≤0.3h0，Nb>N，先按小偏心受压的条件。e=ei+h2-as=62mm+200mm-35mm=227mm求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=562.50×103-0.518×1.0×11.9×400×365562.50×103×227-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518<0则按构造配筋。第二组内力：M=0.38kN·m，N=535.52kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计=535.52×103-0.518×1.0×11.9×400×365535.52×103×227-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518<0则按构造配筋。按最小配筋率ρminbh=0.55%×400×400=880mm2综合两组内力的计算结构，每侧配4C18(实配As=AS"=1017mm2)9.1.3.2二层：lo=1.0H=4.6m第一组内力：M=-10.03kN·m，N=373.12kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=-8.35kN·m-10.03kN·m=0.83≤0.9i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(0.83)=24.04lci=4600mm115.5mm=39.8>24.04不满足要求，故应考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。则有ζc=0.5fcAN=0.5×11.9N/mm2×400mm×400mm373.12×103N=2.55>1.0，取ζc=1.0Cm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.3-8.35kN·m-10.03kN·m=0.949ea=h30=400mm30=13.3mm<20mm，取ea=20mmηns=1+11300(M2N+ea)/h0(l0h)2ζc=1+11300(10.03×106N·m373.12×103N+20mm)/365mm(4600mm400mm)2×1.0=1.79考虑纵向挠曲影响后的弯矩设计值为M=CmηnsM2Cmηns=0.949×1.79=1.7则M=CmηnsM2=1.7×（-10.03）kN·m=-17.06kN·m判别大小偏心受压e0=MN=17.06×106N·m373.12×103N=46mmei=e0+ea=46mm+20mm=66mm<0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN>N=373.12kN50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计由与ei<0.3h0，Nb>N，按小偏心受压的条件。e=ei+h2-as=66mm+200mm-35mm=231mm求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=373.12×103-0.518×1.0×11.9×400×365373.12×103×231-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=2.332>1第二组内力：M=-8.35kN·m，N=348.80kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。-φ求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=348.80×103-0.518×1.0×11.9×400×365348.80×103×212-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=2.089>1则可按轴心受压计算，则有l0/b=4.6m/0.4m=11.5，查表得φ=0.958AS`=N-0.9φfcA0.9φfy"=373.12×103-0.9×0.958×11.9×400×4000.9×0.958×360<0则按构造配筋。按最小配筋率ρminbh=0.55%×400×400=880mm2综合两组内力的计算结构，每侧配4C18(实配As=AS"=1017mm2)9.1.3.3三层：lo=1.0H=4.6m第一组内力：M=35.19kN·m，N=183.60kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=-17.18kN·m35.19kN·m=-0.49≤0i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.49)=39.8850 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计lci=4600mm115.5mm=39.83<39.88满足要求，故不考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。判别大小偏心受压e0=MN=35.19×106N·m182.60×103N=193mmei=e0+ea=193mm+20mm=213mm>0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN>N=182.60kN由与ei>0.3h0，Nb>N，先按大偏心受压的条件。e=ei+h2-as=193mm+200mm-35mm=358mm求AS和AS`x=Nα1fcb=182.6×103kN1.0×11.9kN/mm2×400mm=38.4mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=182.60×103N×358mm-1.0×11.9N/mm2×400mm×38.4mm×(365mm-38.4mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=18.22mm2<0.002bh=320mm2第二组内力：M=39.00kN·m，N=182.80kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。-求AS和AS`x=Nα1fcb=158.16×103kN1.0×11.9kN/mm2×400mm=38.4mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=158.16×103N×358mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×38.4mm×(365mm-38.4mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)<0按最小配筋率ρminbh=0.55%×400×400=880mm2综合两组内力的计算结构，每侧配4C18(实配As=AS"=1017mm2)9.1.4垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算一层：Nmax=562.50kNl0/b=5.1/0.4=12.75，查表得φ=0.9450 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计0.9φ(fcA+fy"AS")=0.9×0.94×(11.9N/mm2×400mm×400mm+360N/mm2×1256mm2)=1993kN>Nmax=562.50kN，满足要求。9.1.5斜截面受剪承载力验算一层：最不利荷载组合：M=23.53kN·m，N=562.50kN，V=13.12kN剪跨比λ=Hn/2h0=4.3m2×0.365m=5.89>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN>546.51kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=4.49kN截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×546.51kN=119.4kN>V=13.12N可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200二层：最不利荷载组合：M=10.03kN·m，N=373.12kN，V=19.59kN剪跨比λ=Hn/2h0=3.8m2×0.365m=5.21>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN>373.12kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=19.59N截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×362.49kN=106.5kN>V=19.59kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200三层：最不利荷载组合：M=35.19kN·m，N=182.60kN，V=18.32kN剪跨比λ=Hn/2h0=4.3m2×0.365m=5.89>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN>N=182.60kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=18.32kN截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×182.80kN=93.92kN>V=18.32kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@2009.2框架柱B截面设计9.2.1轴压比计算底层柱：Nmax=1112.91kN轴压比：μN=NfcAc=1112.91×103N11.9N/mm2×4002mm2=0.58≤0.9（满足要求）50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计则A轴柱的轴压比满足要求。9.2.2截面尺寸复核取h0=400mm-35mm=365mm，Vmax=7.37kN因为hwb=365mm400mm=0.913≤4所以0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>7.37kN满足要求。9.2.3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。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN9.2.3.1一层：lo=1.0H=5.1m第一组内力：M=-27.13kN·m，N=1112.91kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=16.67kN·m-27.13kN·m=-0.6≤0.9i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.6)=41.2lci=5100mm115.5mm=44.16>41.21不满足要求，故应考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。则有ζc=0.5fcAN=0.5×11.9N/mm2×400mm×400mm1112.91×103N=0.93Cm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.3×16.30kN·m-27.13kN·m<0.7，取Cm=0.7ea=h30=400mm30=13.3mm<20mm，取ea=20mmηns=1+11300(M2N+ea)/h0(l0h)2ζc=1+11300×(27.13×106N·m1112.91×103N+20mm)/365mm(5100mm400mm)2×0.93=1.002考虑纵向挠曲影响后的弯矩设计值为M=CmηnsM2Cmηns=0.7×1.002=0.701<1.0，取Cm=1.0则M=CmηnsM2=1.0×27.13kN·m=27.13kN·m判别大小偏心受压e0=MN=27.13×106N·m1112.91×103N=24mmei=e0+ea=24mm+20mm=44mm<0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kNN=740.38kN由与ei<0.3h0，Nb>N，按小偏心受压的条件。e=ei+h2-as=40mm+200mm-35mm=205mm求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=740.38×103-0.518×1.0×11.9×400×365740.38×103×205-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=0.133x=ξh0=0.133×365mm=48.5mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=740.38×103N×209mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×48.5mm×(365mm-48.5mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=615.6mm2第二组内力：M=14.06kN·m，N=719.22kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。-求AS和AS`50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=719.22×103-0.518×1.0×11.9×400×365719.22×103×205-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=0.026x=ξh0=0.553×365mm=202mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=740.38×103N×209mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×202mm×(365mm-202mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=1101.6mm2综合两组内力的计算结构，每侧配4C20(实配As=AS"=1256mm2)9.2.3.3三层：lo=1.0H=4.6m第一组内力：M=7.63kN·m，N=346.11kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=-7.04kN·m7.63kN·m=-0.92≤0i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.92)=45.04lci=4600mm115.5mm=39.8<45.04满足要求，可不考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。判别大小偏心受压e0=MN=7.63×106N·m346.11×103N=22mmei=e0+ea=22mm+20mm=42mm<0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN>N=343.13kN由与ei<0.3h0，Nb>N，先按小偏心受压的条件。e=ei+h2-as=42mm+200mm-35mm=207mm求AS和AS`50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=346.11×103-0.518×1.0×11.9×400×365346.11×103×207-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=1.758x=ξh0=1.758×365mm=642mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=346.11×103N×207mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×642mm×(365mm-642mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=-533.1mm2<0第二组内力：M=6.67kN·m，N=364.28kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。-求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=364.28×103-0.518×1.0×11.9×400×365364.28×103×207-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=1.836x=ξh0=1.836×365mm=670mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=364.28×103N×207mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×211mm×(365mm-211mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=-167mm2<0按最小配筋率ρminbh=0.55%×400×400=880mm2综合两组内力的计算结构，每侧配4C18(实配As=AS"=1017mm2)9.2.4垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算一层：Nmax=1113.91kNl0/b=5.1/0.4=12.75，查表得φ=0.940.9φ(fcA+fy"AS")=0.9×0.94×(11.9N/mm2×400mm×400mm+360N/mm2×1389mm2)=2034kN>Nmax=1042.10kN，满足要求。9.2.5斜截面受剪承载力验算一层：50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计最不利荷载组合：M=27.13kN·m，N=1112.91kN，V=7.37kN剪跨比λ=Hn/2h0=4.3m2×0.365m=5.89>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN<1112.91kN所以取N=571.2kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=7.37kN截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×571.2kN=121.1kN>V=7.37kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200二层：最不利荷载组合：M=14.06kN·m，N=740.38kN，V=3.42kN剪跨比λ=Hn/2h0=3.8m2×0.365m=5.21>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN<740.38kN所以取N=571.2kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=3.42kN截面符合要求。1.751+λftbh0=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm=81.12kN>V=3.42kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200三层：最不利荷载组合：M=7.63kN·m，N=367.26kN，V=0.23kN剪跨比λ=Hn/2h0=4.3m2×0.365m=5.89>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN>367.26kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=0.23kN截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×343.13kN=105.14kN>V=0.23kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200。9.3框架柱C截面设计9.3.1轴压比计算底层柱：Nmax=1120.99kN轴压比：μN=NfcAc=1120.99×103N11.9N/mm2×4002mm2=0.59≤0.9（满足要求）则C轴柱的轴压比满足要求。9.3.2截面尺寸复核取h0=400mm-35mm=365mm，Vmax=8.59kN50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计因为hwb=365mm400mm=0.913≤4所以0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>8.59kN满足要求。9.3.3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。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN9.3.3.1一层：lo=1.0H=5.1m第一组内力：M=-27.13kN·m，N=1120.99kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=10.46kN·m-27.13kN·m=-0.39≤0.9i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.39)=38.68lci=5100mm115.5mm=44.16>38.68不满足要求，故应考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。则有ζc=0.5fcAN=0.5×11.9N/mm2×400mm×400mm1120.99×103N=0.85Cm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.3×10.46kN·m-27.13kN·m<0.7，取Cm=0.7ea=h30=400mm30=13.3mm<20mm，取ea=20mmηns=1+11300(M2N+ea)/h0(l0h)2ζc=1+11300×(27.13×106N·m1120.99×103N+20mm)/365mm(5100mm400mm)2×0.85=1.878考虑纵向挠曲影响后的弯矩设计值为M=CmηnsM2Cmηns=0.7×1.878=1.314则M=CmηnsM2=1.314×27.13kN·m=35.66kN·m判别大小偏心受压e0=MN=35.66×106N·m1112.91×103N=32mmei=e0+ea=32mm+20mm=52mm<0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kNN=740.38kN由与ei<0.3h0，Nb>N，按小偏心受压的条件。e=ei+h2-as=31mm+200mm-35mm=196mm求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=740.38×103-0.518×1.0×11.9×400×365740.38×103×205-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=0.072x=ξh0=0072×365mm=26.4mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=743.93×103N×196mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×26.4mm×(365mm-26.4mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=854.6mm2第二组内力：M=7.85kN·m，N=722.77kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。-求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计=719.22×103-0.518×1.0×11.9×400×365719.22×103×205-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518<0取x=2as"=2×35mm=70mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=722.77×103N×196mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×70mm×(365mm-70mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=266.9mm2<0综合两组内力的计算结构，每侧配4C20(实配As=AS"=1256mm2)9.3.3.3三层：lo=1.0H=4.6m第一组内力：M=-0.84kN·m，N=367.99kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=0.24kN·m-0.84kN·m=-0.29≤0i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.29)=37.48lci=4600mm115.5mm=39.8>37.48不满足要求，故应考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。则有ζc=0.5fcAN=0.5×11.9N/mm2×400mm×400mm367.99×103N=2.59>1，取ζc=1Cm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.3×0.24kN·m-0.84kN·m<0.7，取Cm=0.7ea=h30=400mm30=13.3mm<20mm，取ea=20mmηns=1+11300(M2N+ea)/h0(l0h)2ζc=1+11300×(0.84×106N·m367.99×103N+20mm)/365mm(5100mm400mm)2×1.0=3.05考虑纵向挠曲影响后的弯矩设计值为M=CmηnsM2Cmηns=0.7×3.05=2.13则M=CmηnsM2=2.13×0.84kN·m=1.79kN·m50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计判别大小偏心受压e0=MN=1.79×106N·m367.99×103N=5mmei=e0+ea=5mm+20mm=25mm<0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN>N=343.13kN由与ei<0.3h0，Nb>N，先按小偏心受压的条件。e=ei+h2-as=25mm+200mm-35mm=190mm求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=367.99×103-0.518×1.0×11.9×400×365367.99×103×190-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=1.661x=ξh0=1.661×365mm=606mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=367.99×103N×190mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×606mm×(365mm-606mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=-913.1mm2<0第二组内力：M=0.24kN·m，N=346.83kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。-求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=346.83×103-0.518×1.0×11.9×400×365346.83×103×190-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518=1.606x=ξh0=1.606×365mm=586mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计346.83×103N×190mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×586mm×(365mm-586mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=-1134.7mm2<0按最小配筋率ρminbh=0.55%×400×400=880mm2综合两组内力的计算结构，每侧配4C18(实配As=AS"=1017mm2)9.3.4垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算一层：Nmax=1120.99kNl0/b=5.1/0.4=12.75，查表得φ=0.940.9φ(fcA+fy"AS")=0.9×0.94×(11.9N/mm2×400mm×400mm+360N/mm2×1389mm2)=2034kN>Nmax=1120.99kN，满足要求。9.3.5斜截面受剪承载力验算一层：最不利荷载组合：M=27.13kN·m，N=1120.99kN，V=8.59kN剪跨比λ=Hn/2h0=4.3m2×0.365m=5.89>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN<1120.99kN所以取N=571.2kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=8.59kN截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×571.2kN=121.1kN>V=8.59kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200二层：最不利荷载组合：M=7.85kN·m，N=743.93kN，V=6.11kN剪跨比λ=Hn/2h0=3.8m2×0.365m=5.21>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN<743.93kN所以取N=571.2kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=6.11kN截面符合要求。1.751+λftbh0=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm=81.12kN>V=6.11kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200三层：最不利荷载组合：M=0.84kN·m，N=367.99kN，V=3.19kN剪跨比λ=Hn/2h0=4.3m2×0.365m=5.89>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN>367.99kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=3.19kN截面符合要求。50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×343.13kN=105.14kN>V=3.19kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200。9.4框架柱D截面设计9.4.1轴压比计算底层柱：Nmax=586.46kN轴压比：μN=NfcAc=586.46×103N11.9N/mm2×4002mm2=0.31≤0.9（满足要求）则A轴柱的轴压比满足要求。9.4.2截面尺寸复核取h0=400mm-40mm=360mm，Vmax=14.89kN因为hwb=360mm400mm=0.90≤4所以0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=520kN>14.89kN满足要求。9.1.3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。9.1.3.1一层：lo=1.0H=5.1m第一组内力：M=-30.73kN·m，N=586.46kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=26.76kN·m-30.73kN·m=-0.87≤0.9i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.87)=44.44lci=5100mm115.5mm=44.16<44.44满足要求，可不考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。判别大小偏心受压e0=MN=30.73×106N·m586.46×103N=52mmei=e0+ea=52.4mm+20mm=72mm<0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN>N=562.50kN由与ei≤0.3h0，Nb>N，先按小偏心受压的条件。e=ei+h2-as=72mm+200mm-35mm=237mm求AS和AS`50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=586.46×103-0.518×1.0×11.9×400×365586.46×103×237-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518<0则按构造配筋。第二组内力：M=0.38kN·m，N=535.52kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。求AS和AS`ξ=N-ξbα1fcbh0Ne-0.43α1fcbh02(β1-ξb)(h0-as")+α1fcbh0+ξb=559.48×103-0.518×1.0×11.9×400×365559.48×103×237-0.43×1.0×11.9×400×3652(0.8-0.518)×(365-35)+1.0×11.9×400×365+0.518<0则按构造配筋。按最小配筋率ρminbh=0.55%×400×400=880mm2综合两组内力的计算结构，每侧配4C18(实配As=AS"=1017mm2)9.1.3.2二层：lo=1.0H=4.6m第一组内力：M=-11.88kN·m，N=373.12kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=-11.88kN·m30.26kN·m=-0.39≤0.9i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.83)=38.68lci=4600mm115.5mm=39.8>38.68不满足要求，故应考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。则有ζc=0.5fcAN=0.5×11.9N/mm2×400mm×400mm373.12×103N=2.55>1.0，取ζc=1.0Cm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.3-8.35kN·m-10.03kN·m=0.949ea=h30=400mm30=13.3mm<20mm，取ea=20mmηns=1+11300(M2N+ea)/h0(l0h)2ζc50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计=1+11300(10.03×106N·m373.12×103N+20mm)/365mm(4600mm400mm)2×1.0=1.79考虑纵向挠曲影响后的弯矩设计值为M=CmηnsM2Cmηns=0.949×1.79=1.7则M=CmηnsM2=1.7×（30.26）kN·m=51.44kN·m判别大小偏心受压e0=MN=51.44×106N·m373.12×103N=138mmei=e0+ea=138mm+20mm=158mm>0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN>N=373.12kN由与ei>0.3h0，Nb>N，按大偏心受压的条件。e=ei+h2-as=158mm+200mm-35mm=323mm求AS和AS`x=Nα1fcb=373.12×103kN1.0×11.9kN/mm2×400mm=78mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=373.12×103N×323mm-1.0×11.9N/mm2×400mm×78mm×(365mm-78mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)<0第二组内力：M=30.26kN·m，N=359.13kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。-求AS和AS`x=Nα1fcb=359.13×103kN1.0×11.9N/mm2×400mm=75mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=359.13×103N×323mm-1.0×11.9N/mm2×400mm×75mm×(365mm-75mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)<0则按构造配筋。按最小配筋率ρminbh=0.55%×400×400=880mm250 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计综合两组内力的计算结构，每侧配4C18(实配As=AS"=1017mm2)9.1.3.3三层：lo=1.0H=4.6m第一组内力：M=-43.07kN·m，N=184.78kN求弯矩设计值（考虑二阶效应后）M1M2=25.06kN·m-43.07kN·m=-0.58≤0i=IA=1/12×4004mm4400mm×400mm=115.5mm34-12M1M2=34-12×(-0.58)=40.96lci=4600mm115.5mm=39.83<40.96满足要求，故不考虑构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响。判别大小偏心受压e0=MN=43.07×106N·m184.78×103N=233mmei=e0+ea=233mm+20mm=253mm>0.3h0=0.3×365mm=110mm柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。Nb=α1fcbh0ξb=1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm×0.518=900kN>N=184.78kN由与ei>0.3h0，Nb>N，先按大偏心受压的条件。e=ei+h2-as=253mm+200mm-35mm=418mm求AS和AS`x=Nα1fcb=184.78×103kN1.0×11.9kN/mm2×400mm=39mmAs=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=184.78×103N×418mm-1.0×11.9N/mm2×400mm×39mm×(365mm-39mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=110.3mm2<0.002bh=320mm2第二组内力：M=25.06kN·m，N=160.45kN考虑二阶效应后弯矩设计值和大小偏心受压情况如第一组内力。-求AS和AS`x=Nα1fcb=160.45×103kN1.0×11.9kN/mm2×400mm=34mm50 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计As=AS"=Ne-α1fcbx(h0-x2)fy"((h0-as")=160.45×103N×418mm-1.0×11.9kN/mm2×400mm×34mm×(365mm-34mm/2)360N/mm2×(365mm-35mm)=94mm2<0.002bh=320mm2按最小配筋率ρminbh=0.55%×400×400=880mm2综合两组内力的计算结构，每侧配4C18(实配As=AS"=1017mm2)9.1.4垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算一层：Nmax=586.46kNl0/b=5.1/0.4=12.75，查表得φ=0.940.9φ(fcA+fy"AS")=0.9×0.94×(11.9N/mm2×400mm×400mm+360N/mm2×1017mm2)=1993kN>Nmax=586.43kN，满足要求。9.1.5斜截面受剪承载力验算一层：最不利荷载组合：M=30.73kN·m，N=586.46kN，V=2.84kN剪跨比λ=Hn/2h0=4.3m2×0.365m=5.89>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN<586.43kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=2.84kN截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×546.51kN=119.4kN>V=2.84N可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200二层：最不利荷载组合：M=30.26kN·m，N=373.12kN，V=10.11kN剪跨比λ=Hn/2h0=3.8m2×0.365m=5.21>3，所以λ=3因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN>373.12kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=10.11N截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×362.49kN=106.5kN>V=10.11kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@200三层：最不利荷载组合：M=43.07kN·m，N=184.78kN，V=14.89kN剪跨比λ=Hn/2h0=4.3m2×0.365m=5.89>3，所以λ=350 瓯江学院土木工程专业《混凝土结构设计》课程设计因为0.3fcA=0.3×11.9N/mm2×400mm×400mm=571.2kN>N=184.78kN验算截面尺寸：0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9N/mm2×400mm×365mm=522kN>V=14.89kN截面符合要求。1.751+λftbh0+0.07N=1.751+3×1.0×1.27N/mm2×400mm×365mm+0.07×182.80kN=93.92kN>V=14.89kN可不进行斜截面受剪承载力计算，按构造配箍筋。采用复式箍4C10@2009.3框架梁截面设计梁AB正截面受弯承载力计算顶层：跨中截面M=84.64kN·mαs=Mα1fcbh02=84.64×106kN·m1.0×11.9N/mm2×240mm×（760mm）2=0.0513ξ=1-(1-2αs)=1-(1-2×0.0513)=0.0527As=ξbh0α1fcfy=0.527×240mm×760mm×1.0×11.9N/mm2360N/mm2=318mm2<ρminbh=0.2%×240×800=384mm2下部实配3C14（As=461mm2），上部按构造配筋。则可得框架梁的受弯正截面配筋如表9-1：50'