建筑结构设计计算书

'目录1.建筑设计------------------------------------------------------31.1设计基本资料----------------------------------------------31.1.1建筑概况--------------------------------------------31.1.2工程概况--------------------------------------------31.1.3原始设计资料----------------------------------------31.2建筑设计说明----------------------------------------------41.2.1设计概要--------------------------------------------41.2.2采光、通风、防火设计----------------------------------41.2.3建筑细部设计----------------------------------------41.2.4参考资料--------------------------------------------52.结构设计------------------------------------------------------62.1框架结构的设计-------------------------------------------62.1.1工程概况-------------------------------------------62.1.2设计资料-------------------------------------------62.2框架结构设计计算-----------------------------------------72.2.1梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定----------------------72.2.2荷载计算------------------------------------------102.2.3水平地震力作用下框架的侧移验算--------------------142.2.4水平地震作用下，横向框架得内力分析-----------------212.3竖向荷载作用下横向框架的内力分析-------------------------252.4内力组合-------------------------------------------------452.5截面设计-------------------------------------------------523.基础设计-----------------------------------------------------693.1设计资料-------------------------------------------------693.2选用方案-------------------------------------------------693.3基础截面尺寸及荷载的确定---------------------------------693.4沿纵向地基验算-------------------------------------------723.5基础底板配筋---------------------------------------------723.6基础梁内力计算-------------------------------------------733.7基础剪力计算---------------------------------------------754楼板设计-----------------------------------------------------78105 4.1楼板类型及设计方法的选择---------------------------------784.2荷载设计值-----------------------------------------------784.3计算跨度-------------------------------------------------804.4弯矩计算-------------------------------------------------804.5截面设计-------------------------------------------------815楼梯设计-----------------------------------------------------835.1楼梯尺寸设计---------------------------------------------835.2梯段板的设计---------------------------------------------845.3平台板的计算---------------------------------------------855.4平台梁的计算---------------------------------------------866雨篷设计-----------------------------------------------------876.1雨篷正截面承载力计算-------------------------------------876.2雨篷梁计算-----------------------------------------------896.3雨篷抗倾覆验算-------------------------------------------91参考文献--------------------------------------------------------93外文资料--------------------------------------------------------94中文译文-------------------------------------------------------103致谢---------------------------------------------------------107105 1.建筑设计1.1设计基本资料1.1.1建筑概况1、设计题目：太原市某旅馆2、建筑面积：6289.92㎡3、建筑总高度：23.400ｍ（室外地坪算起）4、建筑层数：七层5、结构类型：钢筋混凝土框架结构1.1.2工程概况该旅馆为七层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约6000m2±5%,建筑物平面为一字形，受场地限制，宽度≤16m,长度≤60m。根据建筑方案确定，房间开间3.6m，进深6.6m，走廊宽度2.4m,底层层高3.6m，标准层层高3.3m，室内外高差0.45m，其它轴网尺寸等详见平面简图。框架梁、柱、屋面及楼面均采用现浇混凝土方式。1.1.3原始设计资料1、气象条件本地区夏季主导风向:南基本风压:0.40KN/㎡基本雪压:0.35KN/㎡室外冬季设计温度:-15℃2、抗震烈度：8度第一组，设计基本地震加速度值0.20g3、工程地质条件地下水位:按室外地坪以下4m考虑,地下水无侵蚀性；土壤冻结深度：0.8m；土壤性质及情况：室外地面至地面以下8m范围内为轻亚粘土层;建筑场地类别：Ⅰ类场地土；地基承载力特征值：fak=160KN/㎡；105 4、屋面做法：40mm厚的C20细石混凝土保护层3mm厚1:3石灰砂浆隔离层卷材防水层20mm厚的1:3水泥砂浆找平层100mm厚的钢筋混凝土现浇板15mm厚的纸筋石灰抹底5、楼面做法：水磨石地面：100㎜厚的现浇钢筋混凝土楼板15mm厚的纸筋石灰抹底6、材料梁、板采用的混凝土强度等级为C30，柱采用的混凝土强度等级为C40,纵筋采用HPB335，箍筋采用HPB235，板筋采用HPB235级钢筋。1.2建筑设计说明1.2.1设计概要建筑等级:耐火等级为Ⅱ级抗震设防类别为丙类设计使用年限70年1.2.2采光、通风、防火设计1、采光、通风设计在设计中选择合适的门窗位置，从而形成“穿堂风”，取得良好的效果以便于通风。2、防火设计本工程耐火等级为二级，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以减少火灾的发生及降低蔓延速度，公共安全出口设有三个，可以方便人员疏散。因该旅馆属多层建筑，因而根据《高层民用建筑设计防火规范》（2001版GB50045-95）规定，楼梯间应采用封闭式，防止烟火侵袭。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手动、自动报警器及高压灭火水枪。1.2.3建筑细部设计1、105 建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。2、建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑围护结构的保温和隔热，以利节能。3、采暖地区的保温隔热标准应符合现行的《民用建筑节能设计标准》的规定。4、室内应尽量利用天然采光。5、客房之间的送风和排风管道采取消声处理措施。6、为满足防火和安全疏散要求，设有三部楼梯。7、客房内的布置与装修以清新自然为主，卫生间的地面铺有防滑地板砖，墙面贴瓷砖。1.2.4参考资料《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《建筑抗震设计规范》（GB50010-2002）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）《混凝土结构构造手册》（中国建筑工业出版社）《建筑设计资料集》（一）（二）（三）集或新编有关分册《房屋建筑学》（中国建筑工业出版社）《建筑抗震设计技术措施》（中国建筑工业出版社）有关建筑设计标准、规范与标准图集《国家建筑与结构制图标准》（中国建筑工业出版社）《建筑施工》（中国建筑工业出版社）《建筑施工技术》（黑龙江科技出版社）《高层建筑结构》（武汉工业大学出版社）《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《钢筋混凝土及砌体结构》（上、中册，建工出版社）105 2.结构设计2.1框架结构的设计2.1.1工程概况旅馆为七层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约6289.92㎡，建筑物平面为一字形。底层层高3.6m，其它层为3.3m，室内外高差0.45m，因毕业设计未给定±0.000标高所对应绝对标高，框架平面柱网布置如图2—1所示：图2-1框架平面柱网布置图2.1.2设计资料1、气象条件基本风压：0.40N/m2；基本雪压：0.35N/m22、抗震设防烈度8度第一组，设计基本地震加速度值为0.20g3、工程地质条件室外地面至地面以下8m范围内为轻亚粘土层,属于一类场地土;地下水位按室外地坪以下4m考虑,地下水无侵蚀性。4、屋面及楼面做法屋面做法：40mm厚的C20细石混凝土保护层105 3mm厚1:3石灰砂浆隔离层卷材防水层20mm厚的1:3水泥砂浆找平层100mm厚的钢筋混凝土现浇板15mm厚的纸筋石灰抹底水磨石地面：100㎜厚的现浇钢筋混凝土楼板15mm厚的纸筋石灰抹底楼面做法：水磨石地面：100㎜厚的现浇钢筋混凝土楼板15mm厚的纸筋石灰抹底1、材料梁、板采用的混凝土强度等级为C30，柱采用的混凝土强度等级为C40,纵筋采用HPB335，箍筋采用HPB235，板筋采用HPB235级钢筋。2、设计依据1、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）2、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）3、《建筑抗震设计规范》（GB50010-2002）4、《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）5、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）6、《混凝土结构构造手册》（中国建筑工业出版社）7、《建筑设计资料集》（一）（二）（三）集或新编有关分册8、《房屋建筑学》（中国建筑工业出版社）9、《建筑抗震设计技术措施》（中国建筑工业出版社）10、有关建筑设计标准、规范与标准图集11、《国家建筑与结构制图标准》（中国建筑工业出版社）12、《高层建筑结构》（武汉工业大学出版社）13、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）14、《钢筋混凝土及砌体结构》（上、中册，建工出版社）2.2框架结构设计计算2.2.1梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定1、初估截面尺寸105 横梁：高=次梁：高梁宽：b=（）且=1～1.51、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：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数　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，可近似取12kN/m2~14kN/m2为验算截面以上的楼层层数（2）注：为框架柱轴压比限值，本方案为三级框架，则取0.8为混凝土轴心抗压强度设计值，本方案为C40混凝土，则取19.1kN/㎜2（3）计算过程对于角柱：=1.25×12×3.6×3.3×7×1.3×1.1=1783.782（kN）=1783.782×103/0.8×19.1=116739.7（mm2）对于中柱：=1.25×12×7.2×4.5×7×1.0×1.1=3742.2（kN）=3742.2×103/0.8×19.1=244908.4（mm2）因此：取柱b×h=550mm×550mm即可满足设计要求105 柱：一层，取b×h＝600mm×600mm柱：二、三、四层，取b×h＝550mm×550mm柱：五、六、七层，取b×h＝500mm×500mm②梁：梁编号见图2-2其中：L1：b×h＝300mm×600mmL2：b×h＝300mm×600mmL3：b×h＝300mm×700mmL4：b×h＝250mm×500mmL5：b×h＝300mm×300mm图2-2框架梁编号1、梁的计算跨度如图2-3所示，框架梁的计算跨度以上柱柱形心线为准，由于建筑轴线与柱形心线重合，故建筑轴线与结构计算跨度相同。105 图2-3梁的计算跨度1、柱高度底层高度h＝3.6m+0.45m+0.15m＝4.5m，其中3.6m为底层层高，0.45为室内外高差，0.15m为基础顶面至室外地面的高度。其他柱子高度等于层高，即3.3m。由此得框架计算简图（图2-4）。2.2.2荷载计算1、屋面均布恒载按屋面得做法逐项计算均布载荷，计算时注意：40mm厚的C20细石混凝土保护层23×0.04=0.92kN/㎡3mm厚1:3石灰砂浆隔离层17×0.003=0.05kN/㎡卷材防水层0.3kN/㎡20mm厚的1:3水泥砂浆找平层20×0.02=0.4kN/㎡100mm厚的钢筋混凝土现浇板25×0.10=2.5kN/㎡15mm厚的纸筋石灰抹底16×0.015=0.24kN/㎡共计4.411kN/㎡屋面恒载标准值为：（8×7.2+0.6）×（6.6×2+2.4+0.6）×4.411=4159KN2、楼面均布恒载按楼面做法逐项计算105 图2-4横向框架计算简图及柱编号水磨石地面：0.65KN/㎡100㎜厚的现浇钢筋混凝土楼板0.1×25=2.5KN/㎡15mm厚的纸筋石灰抹底16×0.015=0.24KN/㎡共计3.39KN/㎡楼面恒载标准值为：（8×7.2+0.6）×（6.6×2+2.4+0.6）×3.39=3196KN1、屋面均布活载计算重力载荷代表值时，仅考虑屋面雪载荷0.35KN/㎡105 雪荷载标准值为0.35×(8×7.2+0.6)×(6.6×2+2.4+0.6)=330kN1、楼面均布活荷载楼面均布活荷载对旅馆的一般房间为2.0kN/m2，会议室、走廊、楼梯、门厅等处为2.0KN/m2。为方便计算，因此此处取均布载荷为2.0KN/m2。楼面均布活荷载标准值为：2.0×（8×7.2+0.6）×（6.6×2+2.4+0.6）=1886kN2、梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）如表1－2所示梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑。例:b×h＝300mm×600mm梁的净长为5.95m则每根的重量为：0.34×0.6×5.59×25=30.35KN其它梁柱自重见表2-1梁柱自重表2-1编号截面㎡长度m根数每根重量kN0.3×0.65.9518×7=12630.350.3×0.61.759×7=638.930.3×0.76.5532×7=22438.970.25×0.55.9516×7=11221.570.3×0.31.758×7=564.462编号截面㎡长度m根数每根重量kN0.6×0.64.59×4=3646.080.55×0.553.336×3=10828.720.5×0.53.336×3=10824.06105 1、墙体自重内外墙及隔墙均采用陶粒空心砌块(390mm×290mm×190mm)，墙体均为200mm厚，两面均为20mm厚抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。则单位面积墙体重量为：(0.2+2×0.02)×6.0=1.44kN/㎡墙体自重计算见表2－2墙体自重表2－2墙体每片面积（㎡）片数每层重量kN底层纵墙6.6×3.6321095底层横墙6×3.618560标准层纵墙6.6×3.31921004标准层横墙6×3.61085132、载荷分层总汇顶层重力载荷代表值包括：层面载荷，50％屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙的自重。其它层重力载荷代表值包括：楼面恒载50％楼面均布活载荷，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵墙的自重。将前述分项载荷相加，得集中于各层楼面得重力载荷代表值如下：第七层：第六层：第五层：第四层：第三层：第二层：第一层：底层下半部分重量有基础承担105 则建筑物总重力荷载代表值为：质点重力载荷值见图2-5图2-5质点重力荷载值2.2.3水平地震力作用下框架的侧移验算1、横梁线刚度混凝土C30，Ec=3×107kN/㎡105 在框架结构中，现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁截面惯性矩时，对现浇楼面的便框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2.0I0，若为装配楼板，带现浇层的楼面，则对边框架梁取I=1.2I0，对中框梁取I=1.5I0。横梁的线刚度计算结果列于表2-3：横梁线刚度表2-3梁号截面跨度惯性矩边框架梁中框架梁0.3×0.66.65.4×10-38.1×10-33.68×10410.8×10-34.91×1040.3×0.62.45.4×10-38.1×10-310.13×10410.8×10-313.5×1040.3×0.77.28.58×10-312.87×10-35.36×10417.16×10-37.15×1040.25×0.56.62.6×10-33.91×10-31.78×1045.21×10-32.37×1040.3×0.32.40.68×10-31.01×10-31.26×1041.35×10-31.69×1041、横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2-4，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2-5柱线刚度表2-4柱号截面柱高度惯性矩线刚度(kn·m)0.6×0.64.510.8×10-37.2×104105 0.55×0.553.37.63×10-36.94×1040.5×0.53.35.21×10-34.74×104横向框架柱侧移刚度D值计算表2-5项目柱层类型数根数底层边框架边柱0.510.402171524边框架中柱1.920.617263254中框架边柱0.680.4401877314中框架中柱2.560.6712862914837536二三四层边框架边柱0.530.209160204边框架中柱1.990.499381604中框架边柱0.710.2611996014中框架中柱2.650.57043590141106420五六七层边框架边柱0.780.281146554边框架中柱2.910.593309934中框架边柱1.040.3411779814中框架中柱3.880.6613452514105 915114则底层与标准层的横向框架柱侧移总刚度值之比为：即该横向框架为规则框架。1、横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法时求结构基频得一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆。导出以直杆顶点位移表示的基频公式，这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可按下式求得结构的基本周期。式中：—基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，取0.7—框架的定点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移。是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得假想框架的定点位移，然后由求出，再用求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表2-6：横向框架顶点位移表2－6层次层间相对位移7777077709151140.00850.244868777165479151140.01810.236358777253249151140.02770.218488613418511064200.03090.1905389454313011064200.03890.1596105 289455207511064200.04710．120719533616088375360.07360.07361、横向地震作用计算在I类场地，8度设防烈度，结构的特征周期和地震影响系数为：=0.25（s）=0.16由于，应考虑顶点附加地震作用。由于固按计算按底部剪力法求得的基底剪力，若按：分配给各层质点，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析法求得的结果，特别对周期较长的结果相差更大，地震的宏观震害也表明，结果上部往往震害严重，因此引入，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，且使修正后的剪力分布与实际更加吻合。因此引入δn==0.08×0.589+0.07=0.117结构横向总水平地震作用标准值：105 注：为多质点体系结构等效总重力荷载按规定应取总重力荷载代表值得85%顶点附加水平地震作用：各层横向地震剪力计算见表2-7，其中：格层横向地震作用及楼层地震剪力表2－7层次（m）(m)(KN)(KN*m)(KN)(KN)73.324.377701888110.2181198.911198.9163.32187771843170.212725.381924.2953.317.787771553530.179612.472536.7643.314.488611275980.147502.983039.7433.311.18945992900.114390.073429.8123.37.88945697710.080273.733703.5414.54.59533428990.049167.663871.2注：表中第七层中加入了横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2-6105 图2-6横向框架各层水平地震作用和地震剪力（a）水平地震作用（b）地震剪力1、横向框架抗震变动验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表2－8，层间弹性相对转角均满足要求横向变形验算表2-8层次层间剪力层间刚度层间位移层高层间相对弹性转角71198.919151140.001313.31/251961924.299151140.00213.31/1571105 52536.769151140.002773.31/119143039.7411064200.002753.31/120033429.8111064200.00313.31/106523703.5411064200.003353.31/98513871.28375360.004624.51/9742.2.4水平地震作用下，横向框架得内力分析以中框架为例进行计算，边框架和纵向框架的计算方法、步骤与横向中框架完全相同。故不再在赘述。框架柱剪力及弯矩计算，采用D值法，其结果见表2－9框架柱剪力及弯矩计算表表2-9层次7654321层高3.33.33.33.33.33.33.6层间剪力1198.91924.32536.83039.73429．83703.53871.2层间刚度915114915114915114110642011064201106420837536边柱（A）1779817798177981996019960199601877323.3237.4349.3454.8461.8766.8186.77（m）0.3540.450.4540.450.500.500.701.16821.4851.49821.4851.651.652.5249.7179.7988.999.53102.09110.2493.71105 27.2455.5873.9281.43102.09110.24218.66中柱（B）3452534525345254359043590435902862945.2372.695.7119.76135.13145.91132.34（m）0.450.50.50.50.50.50.56751.4851.651.651.651.651.652.04382.09119.78157.91197.6222.96240.75206.0467.17119.78157.91197.6222.96240.75270.34注：其中，查表知：框架梁端弯矩、剪力及柱轴力见表2－10地震作用下框架深端弯矩及柱轴力表2-10层次7654321边跨6.66.66.66.66．66.66.6105 49．71107.03144.48173.45183.52212.33203.9521.8949.8674.0694.81112.16123.67119.1610．8523.7733.1140.6544.850.9148.96中跨2.42.42.42.42.42.42.460.2137.09203.63260.7308.4340.04327.6360.2137.09203.63260.7308.4340.04327.6350.17114.24169.69217.25257283.37273.03柱轴力边柱6.6920.6139.7262.9589.1489.1489.14中柱4.126.6927.367.02129.97129.97129.97中柱两侧梁端弯矩按深线刚度分配，地震力作用下框架弯矩见图2-7，剪力及柱轴力见图2-8105 图2-7地震作用下框架弯矩图（kN·m）105 图2-8地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力（kN）2.3竖向荷载作用下横向框架的内力分析仍取中框架计算1、计算单元取3轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.2m105 ，如图所示，由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。见图2-9图2-9框架计算单元2、荷载计算（1）恒载计算105 图2-10各层梁上作用的恒载在图中，代表横梁自重（包括抹灰），为均布荷载形式，对于第七层：屋面均布恒载传给梁4.411kN/节点集中荷载：边纵梁传来：（a）屋面自重：3.6/2×1.8×4.411=14.29KN(b)由次梁传来的屋面自重：（6.6-2×1.8+6.6）×1.8×2×4.411×0.5×0.25=19.06KN(c)边纵梁自重：38.97×0.5=19.49KN次梁自重：21.57×0.25=5.39KN合计：58.23×2=116.46kN/m节点集中荷载：纵梁传来：（a）屋面自重：3.6/2×1.8×4.411=14.29KN(b)次梁自重：15.39KN(c)由次梁传来的屋面自重：19.06KN(d)走道屋面板自重：（7.2-2×1.2+7.2）×1.2×2×4.411×0.5×0.25=15.88KN(e)走道梁自重：4.4625×0.25=1.12KN纵梁自重：19.49KN合计：75.23×2=150.46kN/m对于1~6层，计算得方法基本与第七层相同，计算过程如下：105 楼面均布恒载：3.39kN/节点集中荷载：纵梁自重：38.97KN外墙自重：（7.2-2×0.25）×（3.3-0.7）×1.44=25.08KN纵梁传来：（a）楼面自重：3.6/2×1.8×2×3.39=21.97KN(b)次梁自重：21.57×0.5=10.79KN(c)次梁上的墙重：6.6×（3.3-0.5）×1.44×0.5=13.31KN(d)由次梁传来的楼面自重：（6.6-2×1.8+6.6）×1.8×2×3.39×0.25×2×0.5=29.29KN合计：139.41kN/m节点集中荷载：纵梁自重：38.97KN外墙自重：（7.2-2×0.25）×（3.3-0.7）×1.44=25.08KN纵梁传来：（a）楼面自重：3.6/2×1.8×2×3.39=21.97KN(b)次梁自重：21.57×0.5=10.79KN(c)次梁上的墙重：6.6×（3.3-0.5）×1.44×0.5=13.31KN(d)由次梁传来的楼面自重：（6.6-2×1.8+6.6）×1.8×2×3.39×0.25×2×0.5=29.29KN（e）走道楼面板自重：（7.2-2×1.2+7.2）×1.2×2×3.39×0.5×0.5=24.41KN(f)走道梁自重：4.4625×0.5=2.23KN合计：166.05kN/m2．活荷载计算：105 图2-11各层梁上作用的活载对于第七层：节点集中荷载：屋面活载：3.6/2×1.8×2×0.5=3.24KN由次梁传来的屋面活载：（6.6-3.6+6.6）×1.8×0.5×2×0.5×0.25×2=4.32KN合计：7.56kN节点集中荷载：屋面活载：3.6/2×1.8×2×0.5=3.24KN走道梁传来的屋面荷载：（7.2-2.4+7.2）×1.2×2×0.5×2×0.5×0.25=3.6KN次梁传来的屋面活载：（6.6-3.6+6.6）×1.8×0.5×2×0.5×0.25×2=4.32KN合计：11.16kN对于1~6层，计算得方法基本与第七层相同，计算过程如下：节点集中荷载：105 楼面活载：3.6/2×1.8×2×2=12.96KN次梁传来的楼面活载：（6.6-3.6+6.6）×1.8×2×2×0.5×0.25×2=17.28KN合计：30.24kN节点集中荷载：楼面活载：3.6/2×1.8×2×2=12.96KN走道梁传来的屋面荷载：（7.2-2.4+7.2）×1.2×2×2×2×0.5×0.25=14.4KN次梁传来的屋面活载：（6.6-3.6+6.6）×1.8×2×2×0.5×0.25×2=17.28KN合计：44.64kN3.内力计算：3．1用弯矩二次分配法计算框架弯矩：竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可不考虑活荷载的不利布置，这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当荷载占总荷载比例较小时，其影响很小，若活荷载占总荷载比例较大，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘1.1～1.2的放大系数予以调整。（1）固端弯矩计算梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，在求固端弯矩时可直接根据图示荷载计算，也可根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载以及三角形分布荷载，化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如图所示。1.恒载作用下的内力计算：105 图2-12荷载的等效顶层梯形荷载化为等效均布荷载：则顶层各杆的固端弯矩为：AB跨：两端均为固定支座，则BC跨：一端为固定支座，一端为滑动支座，则其余层梯形荷载化为等效均布荷载：同理，其余层各杆的固端弯矩为：（2）分配系数计算考虑该框架计算的对称性,取半框架进行计算,半框架的梁柱线刚度如图2-13所示,切断的横梁线刚度为原来的一倍,分配系数按与节点连接的转动刚度比值计算：105 图2-13半框架梁柱刚度示意例：A柱顶层节点（3）传递系数远端固定传递系为1/2远端滑动铰支传递系数为-1（4）弯矩分配恒荷载作用下,框架的弯矩分配计算见图2-14，框架的弯矩图见图2-15105 105 图2-14恒载弯矩分配图(KN*m)在竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后，恒载和活载弯矩见图3-4和图3-5中括号内的数值。105 图2-15恒荷载作用下框架弯矩图(kN/m)（5）恒载作用下梁的剪力以及柱子的轴力和剪力的计算：1．梁端剪力由两部分组成：105 a．荷载引起的剪力，计算公式为：分别为矩形和梯形荷载分别为矩形和三角形荷载b．弯矩引起的剪力，计算原理是杆件弯矩平衡，即AB跨：BC跨：因为BC跨两端弯矩相等，故2．柱子的轴力计算顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到；柱底轴力为柱顶轴力加上柱的自重。其余层轴力计算同顶层，但需要考虑该层上部的轴力的传递。恒载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）表2-12层次7654321荷载引起剪力AB跨54.9347.5547.5547.5547.5547.5547.55BC跨12.4711.0011.0011.0011.0011.0011.00弯矩引起剪力AB跨-2.79（-2.23）-1.07（-0.86）-1.62（-1.30）-1.01（-0.80）-0.79（-0.63）-0.69（-0.55）-0.94（-0.75）BC跨0000000总剪AB跨52．14（52.7）46.48（46.69）45.93（46.25）46.54（46.75）46.76（46.92）46.86（47.0）46.61（46.8）105 力57.72（57.16）48.62（48.41）49.17（48.85）48.56（48.35）48.34（48.18）48.24（48.1）48.49（48.3）BC跨12.4711.0011.0011.0011.0011.0011.00柱轴力A柱169.16379.42589.14799.361014.411229.541444.47193.32403.48613.2828.081043.131258.261490.55B柱220.65470.38720.66970.331224.441478.451732.71244.71494.44744.72999．051253.161507.171778.79注:括号内为调幅后的剪力值3．柱子的剪力计算：式中，分别为经弯矩分配后柱子的上，下端弯矩；L为柱子长度。2活载作用下的内力计算：则顶层各杆的固端弯矩为：AB跨：两端均为固定支座，则105 图2-16恒载作用下梁的剪力图和柱子轴力图（KN）BC跨：一端为固定支座，一端为滑动支座，则其余层梯形荷载化为等效均布荷载：105 同理，其余层各杆的固端弯矩为：活荷载作用下,框架的弯矩分配计算见图2-17框架的弯矩图见图2-18105 图2-17活载弯矩分配图(KN*m)105 图2-18活荷载作用下框架弯矩图(kN/m（）活载作用下梁的剪力以及柱子的轴力和剪力的计算：1．梁端剪力由两部分组成：105 a．荷载引起的剪力，计算公式为：分别为矩形和梯形荷载分别为矩形和三角形荷载b．弯矩引起的剪力，计算原理是杆件弯矩平衡，即AB跨：BC跨：因为BC跨两端弯矩相等，故2．柱子的轴力计算顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到；柱底轴力等于柱顶轴力。3．柱子的剪力计算：式中，分别为经弯矩分配后柱子的上，下端弯矩；L为柱子长度。活荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表2-13活载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）表2-13层次7654321荷载引起剪力AB跨4.3217.2717.2717.2717.2717.2717.27BC跨0.722.882.882.882.882.882.88105 弯矩引起剪力AB跨-0.14（-0.11）-0.53（-0.42）-0.49（-0.40）-0.38（-0.30）-0.30（-0.24）-0.31（-0.25）-0.35（-0.28）BC跨0000000总剪力AB跨4.18（4.21）16.74（16.85）16.78（16.87）16.89（16．97）16.97（17.03）16.96（17.02）16.92（16.99）4.46（4.43）17.8（17.69）17.76（17.67）17.65（17.57）17.57（17.51）17.58（17.52）17.62（17.55）BC跨0.722.882.882.882.882.882.88柱轴力A柱=11.7758.86105.97153.18200.45247.71294.94B柱=16.3465.32130.6195.77260.86325.96391.1注:括号内为调幅后的剪力值105 图2-19活载作用下梁的剪力图和柱子轴力图（KN）竖向荷载作用下边柱剪力（KN）表2-14层次恒载作用下活载作用下738.4626.27-19.624.478.11-3.81621.2818.99-12.209.689.27-5.74524.4320.36-13.578.948.13-5.17427.6325.35-16.0511.0110.12-6.40324.4124.79-14.919.759.9-5.95224.727.05-15.689.8610.8-6.26120.810.4-6.938.314.16-2.77105 竖向荷载作用下中柱剪力（KN）表2-15层次恒载作用下活载作用下720.0717.8313.302.255.692.41615.6516.129.636.776.564.04515.7514.469.156.415.893.73420.1918.711.788.227.624.8318.2618.411.117.447.494.52218.3519.4811.467.477.934.67115.317.665.106.223.112.832.4内力组合1、框架梁内力组合在恒荷载和活荷载作用下,跨间可近似取跨中的代替。式中：—梁左右端弯矩，跨中若小于，应取在竖向荷载与地震力组合时,跨间最大弯矩采用数解法计算，则及其的具体取值见表2-15：对作用点取矩：x处截面弯矩为：计算105 由，可求得跨间的位置为将代入任一截面x处的弯矩表达式，可得跨间最大弯矩为：当右震时，公式中反号。—重力荷载作用下梁端的弯矩—水平地震作用下梁端弯矩—竖向荷载与地震荷载共同作用下梁端反力MGE及Xi值计算表2-16项层目跨次1.2（恒+0.5活）1.3地震qAB跨745.2462.4964.6228.4626.26654.2362.69139.1464.8231.35550.4862.32187.8296.28455.2762.84225.49123.25357.3763.29238.58145.81257.8363.19276.03160.77155.1362.19265.14154.91BC跨736.3836.3878.2678.2619.55624.9924.99178.22178.2218.77525.4725.47264.72264.72422.7622.76338.91338.91320.5620.56400．92400．92220.7120.71442.05442.05105 121.9921.99425.91425.91项层目跨次LM跨76.669.94/98.152.66/3.74112.28/73.80671.27/133.082.27/4.24165.68/88.43558.62/144.711.87/4.62192.15/96.27449.47/155.151.58/4.95209.41/103.32344.32/160.81.41/5.13212.37/116.57236.46/168.821．16/5.39239.29/121.53138.74/166.031.24/5.30234.11/120.04MP跨72.4-41.76/88.68-2.14/4.6486.65/41.896-125.99/171.04-6.71/9.11153.23/153.235-198.08/243.12-10.55/12.95239.25/239.244-259.9/304.95-13.85/16.25316.15/316.153-311.58/356.63-16.6/19.0380.36/380.372-345.85/390.9-18.43/20.83421.34/421.341-332.4/377.45-17.71/20.11403.92/403.92注：当或时，表示最大弯矩发生在支座处。应取或，用梁内力组合表表2-17层次位置内力荷载类别竖向何载组合竖向何载与地震力组合恒载①活载②地震何载③1.2①+1.4②1.2（①+0.5②）±1.3③7AＭ-35.91-3.9449.71-48.6114.38-82.56Ｖ52.74.2110.8569.1359.938.75B左Ｍ-50.65-3.14-21.89-65.18-68.34-25.66Ｖ57.724.4610.8575.5164.5343.38B右Ｍ-29.79-1.1660.2-37.3731.36-86.03Ｖ12.470.7250.1715.9760.46-37.37跨中ＭAB70.966.2693.9266.6866.68105 ＭBC-18.49/5.65-0.3/0.43-22.61/7.38-16.78/5.28-16.78/5.286AＭ-38.07-15.66107.03-67.6163.04-145.66Ｖ46.6916.8523.7779.6272.7826.43B左Ｍ-43.73-18.72-49.86-78.68-96.390.83Ｖ48.6217.823.7783.2674.9428.59B右Ｍ-17.3-7.76137.09-31.62114.6-152.72Ｖ11.002.88114.2417.23122.58-100.19跨中ＭAB53.322.0194.7757.8757.87ＭBC-7.77/4.77-4.3/1.73-15.34/8.15-8.93/5.07-8.93/5.075AＭ-34.78-16.04144.48-64.19102.35-179.39Ｖ46.2516.8733.1179.1281.516.93B左Ｍ-43.34-18.91-74.06-78.48-119.7224.69Ｖ49.1717.7633.1183.8784.5319.96B右Ｍ-17.82-7.49203.63-31.87179.13-217.95Ｖ11.02.88169.6917.23176.64-154.25跨中ＭAB55.1421.7396.5959.459.4ＭBC-8.29/4.77-4.03/1.73-15.59/8.15-9.27/5.07-9.27/5.074AＭ-38.39-16.87173.45-69.69126.97-211.26Ｖ46.7516.9740.6579.8689.3510.08B左Ｍ-43.7-19.07-94.81-79.14-140.3544.53Ｖ48.5617.6540.6582.9891.2812.01B右Ｍ-15.94-6.66260.7-28.45236.84-271.53Ｖ11.02.88217.2517.23223.01-200.62跨中ＭAB53.1521.2393.557.3957.39ＭBC-6.41/4.77-3.2/1.73-12.17/8.15-7.21/5.07-7.21/5.073AＭ-39.85-17.5183.52-72.32135.19-222.67Ｖ46.9217.0344.880.1393.576.21B左Ｍ-44.0-19.23-112.16-79.72-157.6161.1Ｖ48.3417.5744.882.6295.097.73B右Ｍ-14.42-5.97308.4-25.66285.03-316.35105 Ｖ11.02.8825717.23261.77-239.38跨中ＭAB52.2720.8491.956.4256.42ＭBC-4.89/4.77-2.51/1.73-9.38/8.15-5.53/5.07-5.53/5.072AＭ-40.28-17.41212.33-72.71162.94-251.11Ｖ47.017.0250.9180.1999.60.32B左Ｍ-43.93-19.2-123.67-79.6-168.7672.4Ｖ48.2417.5850.9182.56100.961.69B右Ｍ-14.52-6.02340.04-25.85315.76-347.32Ｖ11.02.88283.3717.23287.48-265.09跨中ＭAB52.0920.9091.7756.2956.29ＭBC-4.99/4.77-2.56/1.73-9.57/8.15-5.64/5.07-5.64/5.071AＭ-38.29-16.83203.95-69.51156.82-240.89Ｖ46.816.9948.9656.1697.52.03B左Ｍ-43.24-18.89-119.16-78.33-163.668.77Ｖ48.4917.6248.9658.1999.313.83B右Ｍ-15.41-6.41327.63-27.47302.68-336.19Ｖ11.02.88273.0313.2277.4-255.01跨中ＭAB53.4321.3493.9957.6957.69ＭBC-5.88/4.77-2.95/1.73-11.19/8.15-6.62/5.07-6.62/5.07注：表中弯矩的单位为kN·m，剪力的单位为kN。表中跨中弯矩中组合弯矩未填写处均为跨间最大弯矩发生在支座处，其值与支座正弯矩组合值相同。柱A、B内力组合见表2-18、2-19A柱内力组合表表2-18层数截面内力竖向荷载内力③地震荷载内力组合①恒载②活载竖向荷载内力组合竖向荷载内力与地震作用内力组合1.2①1.2（①1.2（①+0.5②）105 +1.4②+0.5②）+1.3③-1.3③7柱顶M38.464.47±-49.7152.41-15.79113.46N169.1611.77±-10.85219.47195.95224.16柱底M-26.27-8.11±27.24-42.88-0.98-71.80N193.3211.77±-10.85248.46224.94253.15V-1.790.00±-6.24-2.15-10.265.966柱顶M21.289.68±-79.7939.09-72.38135.07N379.4258.86±-34.62537.71445.61535.63柱底M-18.99-9.27±55.58-35.7743.90-100.60N403.4858.86±-34.62566.58474.49564.50V-1.390.44±-6.73-1.05-10.157.355柱顶M24.438.94±-88.9041.83-80.89150.25N589.14105.97±-67.73855.33682.50858.60柱底M-20.36-8.13±73.92-35.8166.79-125.41N613.20105.97±-67.73884.20711.37887.47V1.510.11±-4.161.97-3.537.294柱顶M27.6311.01±-99.5348.57-89.63169.15N799.36153.18±-108.381173.68910.251192.03柱底M-25.35-10.12±81.43-44.5969.37-142.35N828.08153.18±-108.381208.15944.711226.50V2.020.80±-5.033.54-3.649.443柱顶M24.419.75±-102.0942.94-97.58167.86N1014.41200.45±-153.181497.921138.431536.70柱底M-24.79-9.9±102.09-43.6197.03-168.41N1043.13200.45±-153.181532.391172.891571.16V-0.26-0.10±0.00-0.45-0.37-0.372柱顶M24.79.86±-110.2443.44-107.76178.87N1229.54247.71±-204.091822.241358.761889.39柱底M-27.05-10.8±110.24-47.58104.37-182.25N1258.26247.71±-204.091856.711393.221923.86105 V-0.02-0.01±0.00-0.04-0.03-0.031柱顶M20.88.31±-93.7136.59-91.88151.77N1444.47294.94±-253.052146.281581.362239.29柱底M-10.4-4.16±218.66-18.30269.28-299.23N1490.55294.94±-253.052201.581636.662294.59V-1.49-0.59±29.75-2.6136.53-40.82注:表中弯矩单位为KN*m，轴力单位为KN。B柱内力组合表表2-19层数截面内力竖向荷载内力③地震荷载内力组合①恒载②活载竖向荷载内力组合竖向荷载内力与地震作用内力组合1.2①+1.4②1.2（①+0.5②）+1.3③1.2（①+0.5②）-1.3③7柱顶M-26.07-2.25±-82.09-34.43-139.3574.08N220.6516.34±-39.32287.66223.47325.70柱底M17.835.69±67.1729.36112.13-62.51N244.7116.34±-39.32316.53252.34354.57V-2.290.96±-4.14-1.41-7.563.216柱顶M-15.65-6.77±-119.78-28.26-178.56132.87N470.3865.32±-129.79655.90434.92772.38柱底M16.126.56±119.7828.53178.99-132.43N494.4465.32±-129.79684.78463.79801.25V0.13-0.06±0.000.080.120.125柱顶M-15.75-6.41±-157.91-27.87-228.03182.54N720.66130.60±-266.371047.63596.871289.43柱底M14.465.89±157.9125.60226.17-184.40N744.72130.60±-266.371076.50625.741318.31V-0.36-0.14±0.00-0.63-0.52-0.524柱顶M-20.19-8.22±-197.60-35.74-286.04227.72N970.33195.77±-442.971438.47706.001857.72105 柱底M18.77.62±197.6033.11283.89-229.87N999.05195.77±-442.971472.94740.461892.18V-0.41-0.17±0.00-0.73-0.60-0.603柱顶M-18.26-7.44±-222.96-32.33-316.22263.47N1224.44260.86±-655.171834.53774.122477.57柱底M18.47.49±222.9632.57316.42-263.27N1253.16260.86±-655.171869.00808.592512.03V0.040.01±0.000.070.050.052柱顶M-18.35-7.47±-240.75-32.48-339.48286.47N1478.45325.96±-887.632230.48815.803123.64柱底M19.487.93±240.7534.48341.11-284.84N1507.17325.96±-887.632264.95850.263158.10V0.270.11±0.000.480.390.391柱顶M-15.31-6.22±-206.04-27.08-289.96245.75N1732.71391.10±-1111.702626.79868.703759.12柱底M7.663.11±270.3413.55362.50-340.38N1778.79391.10±-1111.702682.09924.003814.42V-1.82-0.74±15.31-3.2217.27-22.53注：表中弯矩单位为KN*m,轴力单位为KN。活荷载按楼层的折减系数表2-20墙，柱，基础计算截面以上的层数12~34~56~89~20〉20计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00（0.90）0.850.700.650.600.55注:当楼面梁的从属面积超过25㎡时，采用括号内数值。2.5截面设计1、承载力抗力调整系数考虑地震作用时,结构构件的截面设计采用下面的表达式:105 式中---承载力抗震调整系数取值见表2-21S---地震作用效应或地震作用效应与其它荷载效应的基本组合R—结构构件的组合注意在截面配筋时,组合表中与地震力组合的内力均应乘以后再与静力组合的内力进行比较,挑选出最不利内力承载力抗震调整系数表2-21材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75梁轴压比﹤0.15的墙偏压0.75轴压比的墙偏压0.80抗震墙偏压0.85各类构件受剪、偏压0.852、横向框架梁截面设计以第一层梁为例,梁控制截面的内力如图2-30所示,图中单位为单位为砼强度等级C30,,纵筋为HRB335，，箍筋为HPB235，105 图2-30第一层梁内力示意(1)梁的正截面配筋计算见表2-22框架梁配筋计算表2-22105 105 （2）梁的斜截面强度计算为了防止梁在弯曲屈服前先发生剪切破坏，截面设计时，对剪力设计进行调整如下：—剪力增大系数，对二级框架取1.05—梁的净跨，对第一层—梁在重力荷载作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值，—分别为梁左、右端顺时针方向和逆时针方向截面组合弯矩值，由表-----，查得。AB跨：顺时针方向逆时针方向BC跨：顺时针方向逆时针方向计算中取顺时针或逆时针方向中较大者。105 AB跨：BC跨：考虑承载力抗震调整系数调整后的剪力值大于组合表中的静力组合的剪力值，故按调整后的剪力值进行斜截面计算。梁的斜截面强度计算见下表表2-23梁斜截面强度计算表2-23截面支座A右支座B左支座B右设计剪力97.599.31277.482.87584.414235.79调整后剪力131.31131．31389.56105 111.61111.61311.13300×565300×565300×365箍筋直径肢数（n）50.350.350.3实配箍筋间距20020080配箍筋间距按构造配筋按构造配筋92.410.1680.1680.4190.20.20.23、柱截面设计以第一、二、五层B柱为例，对图2-31中的Ⅰ—Ⅰ，Ⅱ—Ⅱ，Ⅲ—Ⅲ，Ⅳ—Ⅳ截面进行设计。砼强度等级C40，，纵筋为HRB335，，箍筋为HPB235，（1）轴压比验算轴压比限值见表2-24轴压比限值表2-24类别抗震等级105 一二三框架柱0.70.80.9框支柱0.60.70.8由B柱内力组合表2-17查得图2-31柱计算截面示意105 均满足轴压比限值得要求（2）正截面承载力的计算框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关，一般框架梁的延性远大于柱，梁先屈服可能使整个框架体系有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移增大，抗震性能较好，若柱形成了塑性铰，则会伴随产生极大的层间位移，危及结构承受垂直荷载的能力并可能使结构成为机动体系。因此，在框架设计中，应体现“强柱弱梁”即一、二级框架的梁柱节点处除框架支层最上层的柱上端，框架顶层和柱轴压比小于0.15外，柱端弯矩设计值应符合：本设计为二级框架故：地震往复作用，两个方向的弯矩设计均满足要求，当柱考虑顺时针弯矩和时，梁应考虑反时针方向弯矩和，反之亦然。若采用对称配筋，可取两组中较大者计算配筋。由于框架的变形能力。同时伴随着框架梁铰的出现。由于塑性内力重分布，底层柱的反弯点具有较大的不确定性。因此，对二级框架底层柱考虑1.5的弯矩增大系数。第一层梁与B柱节点的梁端弯矩值由内力组合表2-19查得：：左震：右震：105 取大值第一层梁与B柱节点的柱端弯矩值由内力组合表2-19查得：：左震：右震：梁端取右震，也取右震：取故：对底层柱底的弯矩设计值考虑增大系数1.5根据B柱内力组合表2-19，选择最不利内力，并考虑上述各种调整及承载力抗震调整系数后，各截面控制内力如下：Ⅰ—Ⅰ截面：①②Ⅱ—Ⅱ截面：①②Ⅲ—Ⅲ截面：①②105 第一层梁与B柱节点的梁端弯矩值由内力组合表2-17查得：：左震右震取大值第一层梁与B柱节点的柱端弯矩值由内力组合表2-19查得：：左震右震梁端取左震，也取左震：取将与的差值按柱的弹性分析弯矩值之比分配给节点上下柱端（即Ⅰ—Ⅰ，Ⅱ—Ⅱ截面）对底层柱底的弯矩设计值考虑增大系数1.15根据B柱内力组合表2-19，选择最不利内力，并考虑上述各种调整及承载力抗震调整系数后，各截面控制内力如下：105 Ⅰ—Ⅰ截面：①M=226.17×0.8=180.94KNmN=625.74×0.8=500.59KN②M=25.6KNmN=1076.5KNⅡ—Ⅱ截面：①M=341.11×0.8=272.89KNmN=850.26×0.8=680.21KN②M=34.48KNmN=2264.95KNⅢ—Ⅲ截面：①M=289.96×0.8=231.97KNmN=868.7×0.8=694.96KN②M=27.08KNmN=2626.79KNIV–IV截面：①M=362.5×0.8=290KNmN=924×0.8=739.2KN②M=13.55KNmN=268.09KN截面采用对称配筋,具体配筋计算见表2-24、表2-25，表中，当时，取，当时，取；105 （大偏心受压）（小偏心受压）（大偏心受压）（小偏心受压）柱正截面受压承载力计算见表2-25柱正截面受压承载力计算（A.B柱）表2-25105 105 （3）斜截面承载力计算以第一层柱为例，剪力设计值按下式调整：式中：—柱净高;,—分别为柱上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值，取调整后的弯矩值，一般层应满足，底层柱底应考虑1.5的弯矩增大系数。由正截面计算中第Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面的控制内力得：即：柱的抗剪承载力能力式中框架的计算剪跨比。，当<1时，取=1；当>3时，取=3。N—考虑地震作用组合的框架柱轴向压力设计值，当时，取105 ，，取=3.0N=868.7KN<0.3fcA=0.3×19.1×600×600=2062.8kN，取N=868.7KN设柱箍筋为4肢Ф8@150，则则按构造要求配筋，且柱受剪截面应符合如下条件4、节点设计《建筑结构抗震规范》（GBJ11-89规定），对一、二级抗震等级的框架节点必须进行受剪承载力计算，而二级抗震等级的框架节点，仅按构造要求配筋，不再进行受剪承载力计算。框架柱抗剪箍筋计算表2-26105 105 3.基础设计3.1设计资料1．地下水位：按室外地坪以下4m考虑，地下水无侵蚀性。2．土壤冻结深度：0.8m3．室外地面至地面以下8m范围内为轻亚粘土层，属一类场地土，fak=160KN/㎡。3.2选用方案采用框下十字交叉形基础：基础埋深指基础底面到室内地面的距离，至少取建筑物高度的1/15。基础高度h=1.8m基础埋深：d=1.8+0.45+0.15=2.4m材料：混凝土强度等级：C40钢筋：HRB335，3.3基础截面尺寸及荷载的确定1．基础梁高：H=（1/4~1/8）L通常梁高为H=1000mm~2000mmH=（1/4~1/8）×7.2=900mm~1800mm，取H=1500mm2．翼板厚度250mm，采用梯形翼板（倒T型）。3．交叉基础的顶端向外伸出边跨的1/4，即1/4×6.6=1.65m，取4．基础底面宽度的初步假定，则基础长度为：L=2×1.7+6.6×2+2.4=19m截面：L1：b=650+2×50=750mm取b1=1500mmL2：b=650+2×50=750mm取b2=1500mm5．d=2.4m>0.5m，需修正。先按b<3m计算，验算天然地基承载力：105 图3-1基础平面布置图105 已知竖向荷载：FA=2294.59KNMA=-299.23FB=3814.42KNMB=-340.38基础L1与L2的抗弯刚度：L1：L2：K为地基系数6．荷载分配：且中柱节点：边柱节点：3.4沿纵向地基验算基础长度为L=19mN=1907.21×2+1835.672×2=7485.764KN且d=2.4m由得：105 取b=2.4m满足要求。3.5基础底板配筋H按b/8=1500/8=187.5mm,取h=250mm,h1=500mm。实际h0=250-40-20/2=200mm>134.3mm按有垫层，则底板钢筋选h0=500-35=465mm选12@120分布钢筋选用8@200垫层为100mm厚C15混凝土。105 图3-2基础截面图3.6基础梁内力计算（1）．计算简图：105 (2)．内力分析：沿基础每米长度的净反力：固定弯矩：弯矩分配表表3-1：105 3.7基础剪力计算A支座左边剪力：取AB段作隔离体，计算A截面反力：A截面右边的剪力：取CD段作为隔离体：按跨中剪力为0,求跨中最大负弯矩：AB跨：BC跨：基础梁正截面配筋计算表表3-2：截面A（单排）1（双排）B（双排）2（双排）弯矩设计值387.1731071.761073.245822.4530.01590.04400.04410.03380.016<0.550.045<0.550.04512<0.550.0344<0.550.9920.9780.9770.983105 929.2752609.2122615.5021992.087配筋面积418625625622实配筋面积1017294529452281基础梁斜截面验算表3-3：截面剪力设计值配筋.肢数及面积105 满足与否A左455.4984345.251489.27φ8@150四肢335.00.34%满足A右887.2024345.251489.27φ8@150四肢335.00.34%满足B左884.2024345.251489.27φ8@150四肢335.00.34%满足B右321.5284345.251489.27φ8@150四肢335.00.34%满足4楼板设计4.1楼板类型及设计方法的选择按受力特点，混凝土楼盖中的周边支承可分为单向板和双向板两类，只在一个方向弯曲或主要在一个方向弯曲的板，称为单向板，在两个方向弯曲且不能忽略任一方向弯曲的板称为双向板，在本方案中属于双向板，板平面布置见图4-1：4.2荷载设计值一般层（1）活荷载（2）恒荷载105 顶层图4-1板平面布置图（1）活荷载105 （2）恒荷载4.3计算跨度（1）内跨（2）边跨4.4弯矩计算已如前述，跨中最大正弯矩发生在活荷载为棋盘式布置时，它可以简化为当内支座固支时作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时作用下的跨中弯矩值两者之和。支座最大负弯矩可近似按活荷载满布求得，即内支座固支时作用下的支座弯矩。所有区格板按其位置与尺寸分为四类，计算弯矩时，考虑泊松比的影响取A区格板：查表计算跨中正弯矩如表4-1楼面板的弯矩计算表4-1区格ABCD2.43.62.43.563.66.563.566.560.670.550.670.541.6844.4011.755.3130.8421.500.7982.041-2.894-7.147-3.023-9.634-2.8940-3.0230-2.190-4.926-2.197(0)0-2.190-4.926-2.197-6.634105 屋面板的弯矩计算表4-2区格ABCD2.43.62.43.563.66.563.566.560.670.550.670.541.2973.3521.3674.3350.6271.0490.5811.627-2.580-6.370-2.695-8.586-2.5800-2.6950-1.952-4.390-1.958(0)0-1.952-4.390-1.958-5.9134.5截面设计截面有效高度，选用的钢筋做为受力主筋，则（短跨）方向跨中截面的顶层板的弯矩计算跨中截面的支座截面处h0均为80mm。截面弯矩设计值；该板四周与梁整浇，故弯矩设计值应按如下折减：1、A区格的跨中截面与A—A支座截面折减2、其余区格不予折减。计算配筋量时，取内力臂系数截面配筋计算结果及实际配筋列与表4-3楼面板的配筋计算表4-3截面配筋实有跨中区格方向C-D1.684×0.8=1.347284.411φ8@300168.0方向C-D0.842×0.8=0.673646.895φ8@300168.0区方向C-D4.401275.752φ8@150335.0105 格方向C-D1.50104.428φ8@300168.0区格方向C-D1.75109.649φ8@300168.0方向C-D0.79855.556φ8@300168.0区格方向C-D5.313332.895φ8@150335.0方向C-D2.041142.091φ8@300168.0支座A-A80C-D109.774φ8@300168.0A-B80C-D181.328φ8@200196.0A-C80C-D137.657φ8@300168.0C-D80C-D603.634φ8@80629.0B-B80C-D447.807φ8@110457.0B-D80C-D415.664φ8@110457.0屋面板的配筋计算表4-4截面配筋实有跨中区格方向801.297×0.8=1.037665.013φ8@300168.0方向720.672×0.8=0.501634.921φ8@300168.0区格方向803.352210.025φ8@200251.0方向721.04973.03φ8@300168.0区格方向801.36785.612φ8@300168.0方向720.58140.448φ8@300168.0区格方向804.335271.617φ8@150335.0方向721.627113.269φ8@300168.0支A-A80-1.952×0.8=-1.561697.845φ8@300168.0105 座A-B80-2.580161.654φ8@300168.0A-C80-1.958122.682φ8@300168.0C-D80-8.586537.97φ8@90559.0B-B80-6.370399.123φ8@120419.0B-D80-5.913370.489φ8@120419.05楼梯设计材料：混凝土强度等级：C30钢筋：HPB2355.1楼梯尺寸设计开间A=3.6m，进深6.6m，层高3.6m，墙厚200mm1.N=24h=3600/24=150mm2.设b=300mm,等跑楼梯。3．设C=200mma=(3600-200-100-100)/2=1600mm中间平台宽：D1=a+b/2=1600+300/2=1750mm梯段水平投影：L=（N/2-1）b=(12-1)×300=3300mm楼梯间进深长度：B=6600+100=6700mm楼层平台宽：D2=6700-1750-3300=1650mm>0满足要求。5.2梯段板的设计1、梯段板的计算假定板厚；取2、荷载计算(取1米宽板计算)楼梯斜板的倾斜角105 图5-1楼梯平面图恒载计算：活载：踏步重：斜板重：水磨石面层：15mm厚板底抹灰：恒载合计：总荷载设计值：3、内力计算板水平计算跨度：跨中弯矩：4、配筋计算：105 受力筋选用分布筋选用每级踏步一根。5.3平台板的计算1、荷载计算（取1m板宽计算）假定板厚为100mm恒载：g=3.39KN/m活载：q=2.0KN/m总荷载设计值：1.2×3.39+1.4×2.0=6.868KN/m2、内力计算计算跨度：板跨中弯矩3、配筋计算受力筋选用@200考虑板支座的约束作用：支座处钢筋伸出ln/4=1.7/4=0.452m=425mm5.4平台梁的计算1、荷载计算截面：200mm×300mmL0=1.05ln=1.05×(3.6-0.2)=3.57m105 活载：2.0×（1.7/2+3.3/2）=5KN/m恒载：梯段板传来：6.839×3.3/2=11.284KN/m平台板传来：3.39×1.7/2=2.882KN/m梁自重：0.2×（0.3-0.15）×25=0.75KN/m梁侧粉刷：0.02×（0.3-0.07）×2×17=0.156KN/m恒载合计：15.072KN/m总荷载设计值：1.2×15.072+1.4×5=25.087KN/m2、内力计算3、配筋计算纵向钢筋计算（按第一类倒T形截面计算）翼缘宽度经判断为第一类T形截面：选用2224、箍筋计算配6＠200箍筋，则斜截面受剪承载力：满足要求。6雨篷设计105 6.1雨篷正截面承载力计算计算简图6-11、尺寸和材料外伸：板长：板端：材料：C30，受力筋Ⅰ级2、荷载计算沿板1m宽板20厚防水砂浆：混凝土板：板底抹灰：恒载标准值：恒载设计值：集中荷载：活载标准值：活载设计值：105 检修集中荷载：3、内力计算控制截面：　弯矩：　　取大值则：4、抗弯计算选受力筋6＠110（）6.2雨篷梁计算1、尺寸和材料宽度（b）、墙宽（h）、梁h=400mm、b=250mm、C30混凝土2、恒载：板传来的活荷载：3、内力计算取小值：弯矩计算：105 剪力计算：扭矩作用下4、抗剪扭105 截面校核满足要求按构造配筋6.3雨篷抗倾覆验算满足抗倾覆—梁两端做扩散线，水平取，梁以上各层墙窗挑檐自重。带雨篷处一、二层次用粘土砖填充墙，其它层均按粉煤灰砌块填充。105 参考文献国家标准、规范、规程《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《建筑抗震设计规范》（GB50010-2002）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）《混凝土结构构造手册》（中国建筑工业出版社）《建筑设计资料集》（一）（二）（三）集或新编有关分册《房屋建筑学》（中国建筑工业出版社）《建筑抗震设计技术措施》（中国建筑工业出版社）有关建筑设计标准、规范与标准图集《国家建筑与结构制图标准》（中国建筑工业出版社）《建筑施工》（中国建筑工业出版社）《建筑施工技术》（黑龙江科技出版社）《高层建筑结构》（武汉工业大学出版社）《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《钢筋混凝土及砌体结构》（上、中册，建工出版社）105 外文资料：ComponentsofABuildingandTallBuildingsMaterialsandstructuralformsarecombinedtomakeupthevariouspartsofabuilding,includingtheload-carryingframe,skin,floors,andpartitions.Thebuildingalsohasmechanicalandelectricalsystems,suchaselevators,heatingandcoolingsystems,andlightingsystems.Thesuperstructureisthatpartofabuildingaboveground,andthesubstructureandfoundationisthatpartofabuildingbelowground.Theskyscraperowesitsexistencetotwodevelopmentsofthe19thcentury:steelskeletonconstructionandthepassengerelevator.SteelasaconstructionmaterialdatesfromtheintroductionoftheBessemerconverterin1885.GustaveEiffel(1832-1932)introducedsteelconstructioninFrance.HisdesignsfortheGaleriedesMachinesandtheTowerfortheParisExpositionof1889expressedthelightnessofthesteelframework.TheEiffelTower,984feet(300meters)high,wasthetalleststructurebuiltbymanandwasnotsurpasseduntil40yearslaterbyaseriesofAmericanskyscrapers.ElishaOtisinstalledthefirstelevatorinadepartmentstoreinNewYorkin1857.In1889,EiffelinstalledthefirstelevatorsonagrandscaleintheEiffelTower,whosehydraulicelevatorscouldtransport2,350passengerstothesummiteveryhour.Load-CarryingFrame.Untilthelate19thcentury,theexteriorwallsofabuildingwereusedasbearingwallstosupportthefloors.Thisconstructionisessentiallyapostandlinteltype,anditisstillusedinframeconstructionforhouses.Bearing-wallconstructionlimitedtheheightofbuildingbecauseoftheenormouswallthicknessrequired；forinstance,the16-storyMonadnockBuildingbuiltinthe1880’sinChicagohadwalls5feet(1.5meters)105 thickatthelowerfloors.In1883,WilliamLeBaronJenney(1832-1907)supportedfloorsoncast-ironcolumnstoformacage-likeconstruction.Skeletonconstruction,consistingofsteelbeamsandcolumns,wasfirstusedin1889.Asaconsequenceofskeletonconstruction,theenclosingwallsbecomea“curtainwall”ratherthanservingasupportingfunction.Masonrywasthecurtainwallmaterialuntilthe1930’s,whenlightmetalandglasscurtainwallswereused.Aftertheintroductionofbuildingscontinuedtoincreaserapidly.AlltallbuildingswerebuiltwithaskeletonofsteeluntilWorldWarⅡ.Afterthewar,theshortageofsteelandtheimprovedqualityofconcreteledtotallbuildingbeingbuiltofreinforcedconcrete.MarinaTower(1962)inChicagoisthetallestconcretebuildingintheUnitedStates；itsheight—588feet(179meters)—isexceededbythe650-foot(198-meter)PostOfficeTowerinLondonandbyothertowers.Achangeinattitudeaboutskyscraperconstructionhasbroughtareturntotheuseofthebearingwall.InNewYorkCity,theColumbiaBroadcastingSystemBuilding,designedbyEeroSaarinenin1962,hasaperimeterwallconsistingof5-foot(1.5meter)wideconcretecolumnsspaced10feet(3meters)fromcolumncentertocenter.Thisperimeterwall,ineffect,constitutesabearingwall.Onereasonforthistrendisthatstiffnessagainsttheactionofwindcanbeeconomicallyobtainedbyusingthewallsofthebuildingasatube；theWorldTradeCenterbuildingisanotherexampleofthistubeapproach.Incontrast,rigidframesorverticaltrussesareusuallyprovidedtogivelateralstability.Skin.Theskinofabuildingconsistsofbothtransparentelements(windows)andopaqueelements(walls).Windowsaretraditionallyglass,althoughplasticsarebeingused,especiallyinschoolswherebreakagecreatesamaintenanceproblem.Thewallelements,whichareusedtocoverthestructureandaresupportedbyit,105 arebuiltofavarietyofmaterials:brick,precastconcrete,stone,opaqueglass,plastics,steel,andaluminum.Woodisusedmainlyinhouseconstruction；itisnotgenerallyusedforcommercial,industrial,orpublicbuildingbecauseofthefirehazard.Floors.Theconstructionofthefloorsinabuildingdependsonthebasicstructuralframethatisused.Insteelskeletonconstruction,floorsareeitherslabsofconcreterestingonsteelbeamsoradeckconsistingofcorrugatedsteelwithaconcretetopping.Inconcreteconstruction,thefloorsareeitherslabsofconcreteonconcretebeamsoraseriesofcloselyspacedconcretebeams(ribs)intwodirectionstoppedwithathinconcreteslab,givingtheappearanceofawaffleonitsunderside.Thekindoffloorthatisuseddependsonthespanbetweensupportingcolumnsorwallsandthefunctionofthespace.Inanapartmentbuilding,forinstance,wherewallsandcolumnsarespacedat12to18feet(3.7to5.5meters),themostpopularconstructionisasolidconcreteslabwithnobeams.Theundersideoftheslabservesastheceilingforthespacebelowit.Corrugatedsteeldecksareoftenusedinofficebuildingsbecausethecorrugations,whenenclosedbyanothersheetofmetal,formductsfortelephoneandelectricallines.MechanicalandElectricalSystems.Amodernbuildingnotonlycontainsthespaceforwhichitisintended(office,classroom,apartment)butalsocontainsancillaryspaceformechanicalandelectricalsystemsthathelptoprovideacomfortableenvironment.Theseancillaryspacesinaskyscraperofficebuildingmayconstitute25%ofthetotalbuildingarea.Theimportanceofheating,ventilating,electrical,andplumbingsystemsinanofficebuildingisshownbythefactthat40%oftheconstructionbudgetisallocatedtothem.Becauseoftheincreaseduseofsealedbuildingwithwindowsthatcannotbeopened,elaboratemechanicalsystemsareprovidedforventilationandairconditioning.Ductsandpipescarryfreshairfromcentralfanroomsandairconditioningmachinery.The105 ceiling,whichissuspendedbelowtheupperfloorconstruction,concealstheductworkandcontainsthelightingunits.Electricalwiringforpowerandfortelephonecommunicationmayalsobelocatedinthisceilingspaceormaybeburiedinthefloorconstructioninpipesorconduits.Therehavebeenattemptstoincorporatethemechanicalandelectricalsystemsintothearchitectureofbuildingbyfranklyexpressingthem；forexample,theAmericanRepublicInsuranceCompanyBuilding(1965)inDesMoines,Iowa,exposesboththeductsandthefloorstructureinanorganizedandelegantpatternanddispenseswiththesuspendedceiling.Thistypeofapproachmakesitpossibletoreducethecostofthebuildingandpermitsinnovations,suchasinthespanofthestructure.SoilsandFoundations.Allbuildingaresupportedontheground,andthereforethenatureofthesoilbecomesanextremelyimportantconsiderationinthedesignofanybuilding.Thedesignofafoundationdependsonmanysoilfactors,suchastypeofsoil,soilstratification,thicknessofsoillaversandtheircompaction,andgroundwaterconditions.Soilsrarelyhaveasinglecomposition；theygenerallyaremixturesinlayersofvaryingthickness.Forevaluation,soilsaregradedaccordingtoparticlesize,whichincreasesfromsilttoclaytosandtograveltorock.Ingeneral,thelargerparticlesoilswillsupportheavierloadsthanthesmallerones.Thehardestrockcansupportloadsupto100tonspersquarefoot(976.5metrictons/sqmeter),butthesoftestsiltcansupportaloadofonly0.25tonpersquarefoot(2.44metrictons/sqmeter).Allsoilsbeneaththesurfaceareinastateofcompaction；thatis,theyareunderapressurethatisequaltotheweightofthesoilcolumnaboveit.Manysoils(exceptformostsandsandgavels)exhibitelasticproperties—theydeformwhencompressedunderloadandreboundwhentheloadisremoved.Theelasticityofsoilsisoftentime-dependent,thatis,105 deformationsofthesoiloccuroveralengthoftimewhichmayvaryfromminutestoyearsafteraloadisimposed.Overaperiodoftime,abuildingmaysettleifitimposesaloadonthesoilgreaterthanthenaturalcompactionweightofthesoil.Conversely,abuildingmayheaveifitimposesloadsonthesoilsmallerthanthenaturalcompactionweight.Thesoilmayalsoflowundertheweightofabuilding；thatis,ittendstobesqueezedout.Duetoboththecompactionandfloweffects,buildingstendsettle.Unevensettlements,exemplifiedbytheleaningtowersinPisaandBologna,canhavedamagingeffects—thebuildingmaylean,wallsandpartitionsmaycrack,windowsanddoorsmaybecomeinoperative,and,intheextreme,abuildingmaycollapse.Uniformsettlementsarenotsoserious,althoughextremeconditions,suchasthoseinMexicoCity,canhaveseriousconsequences.Overthepast100years,achangeinthegroundwaterleveltherehascausedsomebuildingstosettlemorethan10feet(3meters).Becausesuchmovementscanoccurduringandafterconstruction,carefulanalysisofthebehaviorofsoilsunderabuildingisvital.Thegreatvariabilityofsoilshasledtoavarietyofsolutionstothefoundationproblem.Wherefirmsoilexistsclosetothesurface,thesimplestsolutionistorestcolumnsonasmallslabofconcrete(spreadfooting).Wherethesoilissofter,itisnecessarytospreadthecolumnloadoveragreaterarea；inthiscase,acontinuousslabofconcrete(raftormat)underthewholebuildingisused.Incaseswherethesoilnearthesurfaceisunabletosupporttheweightofthebuilding,pilesofwood,steel,orconcretearedrivendowntofirmsoil.Theconstructionofabuildingproceedsnaturallyfromthefoundationuptothesuperstructure.Thedesignprocess,however,proceedsfromtheroofdowntothefoundation(inthedirectionofgravity).Inthepast,thefoundationwasnotsubjecttosystematicinvestigation.Ascientificapproachtothedesignof105 foundationshasbeendevelopedinthe20thcentury.KarlTerzaghioftheUnitedStatespioneeredstudiesthatmadeitpossibletomakeaccuratepredictionsofthebehavioroffoundations,usingthescienceofsoilmechanicscoupledwithexplorationandtestingprocedures.Foundationfailuresofthepast,suchastheclassicalexampleoftheleaningtowerinPisa,havebecomealmostnonexistent.Foundationsstillareahiddenbutcostlypartofmanybuildings.Althoughtherehavebeenmanyadvancementsinbuildingconstructiontechnologyingeneral,spectacularachievementshavebeenmadeinthedesignandconstructionofultrahigh-risebuildings.Theearlydevelopmentofhigh-risebuildingsbeganwithstructuralsteelframing.Reinforcedconcreteandstressed-skintubesystemshavesincebeeneconomicallyandcompetitivelyusedinanumberofstructuresforbothresidentialandcommercialpurposes.Thehigh-risebuildingsrangingfrom50to110storiesthatarebeingbuiltallovertheUnitedStatesaretheresultofinnovationsanddevelopmentofnewstructuralsystems.Greaterheightentailsincreasedcolumnandbeamsizestomakebuildingsmorerigidsothatunderwindloadtheywillnotswaybeyondanacceptablelimit.Excessivelateralswaymaycauseseriousrecurringdamagetopartitions,ceilings,andotherarchitecturaldetails.Inaddition,excessiveswaymaycausediscomforttotheoccupantsofthebuildingbecauseoftheirperceptionofsuchmotion.Structuralsystemsofreinforcedconcrete,aswellassteel,takefulladvantageoftheinherentpotentialstiffnessofthetotalbuildingandthereforedonotrequireadditionalstiffeningtolimitthesway.Inasteelstructure,forexample,theeconomycanbedefinedintermsofthetotalaveragequantityofsteelpersquarefootoffloorareaofthebuilding.CurveAinFig.1representstheaverageunitweightofaconventionalframewithincreasingnumbersofstories.CurveBrepresentstheaveragesteelweightiftheframeis105 protectedfromalllateralloads.Thegapbetweentheupperboundaryandthelowerboundaryrepresentsthepremiumforalllateralloads.Thegapbetweentheupperboundaryandthelowerboundaryrepresentsthepremiumforheightforthetraditionalcolumn-and-beamframe.Structuralengineershavedevelopedstructuralsystemswithaviewtoeliminatingthispremium.Systemsinsteel.Tallbuildingsinsteeldevelopedasaresultofseveraltypesofstructuralinnovations.Theinnovationshavebeenappliedtotheconstructionofbothofficeandapartmentbuildings.Frameswithrigidbelttrusses.Inordertotietheexteriorcolumnsofaframestructuretotheinteriorverticaltrusses,asystemofrigidbelttrussesatmid-heightandatthetopofthebuildingmaybeused.AgoodexampleofthissystemistheFirstWisconsinBankBuilding(1974)inMilwaukee.Framedtube.Themaximumefficiencyofthetotalstructureofatallbuilding,forbothstrengthandstiffness,toresistwindloadcanbeachievedonlyifallcolumnelementscanbeconnectedtoeachotherinsuchawaythattheentirebuildingactsasahollowtubeorrigidboxinprojectingoutoftheground.Thisparticularstructuralsystemwasprobablyusedforthefirsttimeinthe43-storyreinforcedconcreteDeWittChestnutApartmentBuildinginChicago.Themostsignificantuseofthissystemisinthetwinstructuralsteeltowersofthe110-storyWorldTradeCenterbuildinginNewYork.Column-diagonaltrusstube.Theexteriorcolumnsofabuildingcanbespacedreasonablyfarapartandyetbemadetoworktogetherasatubebyconnectingthemwithdiagonalmembersintersectingatthecenterlineofthecolumnsandbeams.ThissimpleyetextremelyefficientsystemwasusedforthefirsttimeontheJohnHancockCenterinChicago,usingasmuchsteelasisnormallyneededforatraditional40-storybuilding.Bundledtube.Withthecontinuingneedforlargerandtallerbuildings,the105 framedtubeorthecolumn-diagonaltrusstubemaybeusedinabundledformtocreatelargertubeenvelopeswhilemaintaininghighefficiency.The110-storySearsRoebuckHeadquartersBuildinginChicagohasninetubes,bundledatthebaseofthebuildinginthreerows.Someoftheseindividualtubesterminateatdifferentheightsofthebuilding,demonstratingtheunlimitedarchitecturalpossibilitiesofthislateststructuralconcept.TheSearstower,ataheightof1450ft(442m),istheworld’stallestbuilding.Stressed-skintubesystem.Thetubestructuralsystemwasdevelopedforimprovingtheresistancetolateralforces(windorearthquake)andthecontrolofdrift(lateralbuildingmovement)inhigh-risebuilding.Thestressed-skintubetakesthetubesystemastepfurther.Thedevelopmentofthestressed-skintubeutilizesthefacadeofthebuildingasastructuralelementwhichactswithactswiththeframedtube,thusprovidinganefficientwayofresistinglateralloadsinhigh-risebuildings,andresultingincost-effectivecolumn-freeinteriorspacewithahighratioofnettogrossfloorarea.Becauseofthecontributionofthestressed-skinfacade,theframedmembersofthetuberequirelessmass,andarethuslighterandlessexpansive.Allthetypicalcolumnsandspandrelbeamsarestandardrolledshapes,minimizingtheuseandcostofspecialbuilt-upmembers.Thedepthrequirementfortheperimeterspandrelbeamsisalsoreduced,andtheneedforupsetbeamsabovefloors,whichwouldencroachonvaluablespace,isminimized.Thestructuralsystemhasbeenusedonthe54-storyOneMellonBankCenterinPittsburgh.Systemsinconcrete.Whiletallbuildingsconstructedofsteelhadanearlystart,developmentoftallbuildingsofreinforcedconcreteprogressedatafastenoughratetoprovideacompetitivechallengetostructuralsteelsystemsforbothofficeandapartmentbuildings.Framedtube.Asdiscussedabove,thefirstframedtubeconceptfortall105 buildingswasusedforthe43-storyDeWittChestnutApartmentBuilding.Inthisbuilding,exteriorcolumnswerespacedat5.5-ft(1.68-m)centers,andinteriorcolumnswereusedasneededtosupportthe8-in.-thick(20-cm)flat-plateconcreteslabs.Tubeintube.Anothersysteminreinforcedconcreteforofficebuildingscombinesthetraditionalshearwallconstructionwithanexteriorframedtube.Thesystemconsistsofanouterframedtubeofverycloselyspacedcolumnsandaninteriorrigidshearwalltubeenclosingthecentralservicearea.Thesystem(Fig.2),knownasthetube-in-tubesystem,madeitpossibletodesigntheworld’spresenttallest(714ftor218m)lightweightconcretebuilding(the52-storyOneShellPlazaBuildinginHouston)fortheunitpriceofatraditionalshearwallstructureofonly35stories.Systemscombiningbothconcreteandsteelhavealsobeendeveloped,anexampleofwhichisthecompositesystemdevelopedbySkidmore,Owings&Merrillinwhichanexteriorcloselyspacedframedtubeinconcreteenvelopsaninteriorsteelframing,therebycombiningtheadvantagesofbothreinforcedconcreteandstructuralsteelsystems.The52-storyOneShellSquareBuildinginNewOrleansisbasedonthissystem.105 中文译文:建筑的组成部分材料和结构类型是构成建筑物各方面的组成部分，包括承重结构、围护结构、楼地面和隔墙。在建筑物内部还有机械和电气系统，例如电梯、供暖和冷却系统、照明系统等。高于地面的部分是建筑物的上部结构，地面以下部分为建筑物的基础和地基。摩天大楼的出现应归功于19世纪的两个新发明：钢结构建筑和载人电梯。钢材作为结构材料是从1855年贝色麦炼钢法被首次介绍后开始应用的。古斯塔•艾菲尔（1832~1923）首次介绍钢结构建筑是在法国。他的设计是为1889年的巴黎国际博览会所设计的理想的建筑，表达了钢结构的轻巧。艾菲尔铁塔高300米，是当时人类建造的最高建筑物，直到40年后才由美国的摩天大楼超过其高度。第一部电梯是1857年ElishaOtis给纽约的一家百货公司所安装的。1889年，艾菲尔在艾菲尔铁塔上安装了第一部大型液压电梯，它每小时可以运送2350位乘客到达塔顶。承重框架。直到19世纪后期，建筑物的外墙被用做承重墙来支撑楼层，这种结构是基本的一种过梁类型，它还被用在框架结构房屋中。因为所需墙体的厚度很大，承重墙结构限制了建筑物的高度；例如，建于1880年的芝加哥16层高的MonadnockBuilding，在较低的楼层墙体厚度已达到1.5米。1883年，WillianLeBaronJenney（1832~1907）用类似鸟笼形状的铁柱来支撑楼层。在1889年，框架结构首次由钢梁和钢柱构成。外墙成为了“幕墙”而不是被用做支撑结构是框架结构的一个成果。砖石一直是“幕墙”的主要材料，直到1930年轻金属和玻璃幕墙的问世为止。自从钢骨架首次推出，建筑物的高度一直在迅速增加。直到第二次世界大战为止，所有的高层建筑都是由钢骨架建造的。战争结束以后，钢材的缺乏和混凝土品质的改进，促进了钢筋混凝土高层建筑的发展。芝加哥的MarinaTowers（1962）是美国最高的混凝土建筑；它的高度是588英尺即179米，不久以后它将超出198米高的伦敦邮政塔和其它的塔。在关于摩天大楼建筑中的承重墙的使用在看法上有了改变。在纽约，由EeroSaarinen于1962年设计的哥伦比亚广播公司大楼，四周的墙由1.5米宽的混凝土柱构成，柱与柱的中心间距为3米。这种围护墙有效地构成了建筑物的承重墙。这种趋势发展的原因是建筑物的墙像一个管道可以有利地抵抗风的强烈作用；世贸大楼是另一个管道法的例子。相比之下，坚固的框架或垂直支撑通常提供建筑的横向稳定。围护结构105 。一个建筑的围护结构由透明的窗户和不透明的墙组成。窗户采用传统上的玻璃作为材料年，然而塑料也被使用，特别在破损严重和保养难的学校里。墙被用来覆盖结构和起支撑作用，它是由多样化的建筑材料组成：砖、现浇混凝土、石头、不透明的玻璃、塑料、钢材和铝材。木头是过去建造房屋的主要材料；因为它易着火，因而不常用于商业的、工业的和公共建筑。楼地面。一幢建筑的楼地面结构取决于它所使用的基本结构框架。在钢框架建筑中，楼地面或者是钢梁上的混凝土楼板，或者是由波纹钢配有混凝土骨料组成的地板。在混凝土结构中，楼地面或者是混凝土梁上的混凝土楼板或者是一系列紧密分布于混凝土梁在方向上端的薄混凝土楼板，在它的下面抹一层抹面。楼层的种类取决于支撑柱之间的距离或者墙和空间的功能性。在一栋公寓大楼中，例如，墙和柱隔开3.7米到5.5米，最常见的结构是无梁实心混凝土楼盖。楼盖的下表面是楼盖以下空间的最高限度。办公大楼中常使用波纹钢地板，这是因为波纹钢地板的波纹当由另一块金属板盖上时，可以形成电话线和电线管道。机械电力系统。一个现代建筑不仅包括必要使用空间而且也包括机械、电力系统等的辅助空间，以便营造一个舒适的生活环境。这些辅助空间可能占摩天大楼总建筑面积的25%。在一个办公大楼中，供暖、通风、电力和卫生设备系统的预算额占实际建筑总预算额的40%，显示了它们在建筑中的重要性。因为许多建筑是密封的，窗户不能被打开，因而由机械系统提供了通风设备和空气调节设备。新鲜空气从中央换气室由空气调节器用管道输入。通风管和控制照明设备单元由悬挂在上面楼层结构下面的天花板遮住了。提供动力的电力线路和电话通讯线路也可能在天花板里或者也可能在楼地面结构层中的管道或导线管里。我们曾尝试性地把机械、电力系统加入建筑物的建筑风格中去，让他们裸露在结构的外部；例如美国保险公司大楼inDesMorines,衣阿华，管道和楼地面的结构层有组织的、优美的悬挂在天花板上。这类型的方法使得建筑物的花费尽可能的减少了并且使结构有了创新，例如在结构间距方面。土地和地基。所有的建筑物都是靠土层支撑在地面上的，因而土的特性成为建筑设计时极其重要的考虑因素。基础的设计取决于土的许多因素，例如土的类型，土分层的情况，土层的厚度和它的密实度，以及地下水的情况等。土层很少有一个单一的性质；他们通常是厚度变化的混合状态土层。据评定，土层的等级是根据土分子的大小来划分，从小到大依次是淤泥、粘土、沙、石子、岩石。通常，较大分子的土支撑的荷载要大。最坚硬的岩石能够支撑的荷载大约是每平方米100吨，而最软的淤泥仅能够支撑的荷载大约是每平方米0.25吨。所有地表以下的土都处于受压状态，说得更精确些，这些土承受与作用在其上的土柱重量相等的压力。许多土显示出弹性的性质——105 他们或被重载压坏或卸载后又恢复。土的弹性常随时间而改变，更精确地说，土层的变形在恒载作用下随着时间的增长而不断地改变。过一段时间后，如果加于土层上的荷载大于土自然压紧状态下的重量，则建筑物不会产生沉降。建筑物的重量可能会使土产生流动；也就是说，经常会发生土被挤出。由于土受压和流动的影响，使建筑物发生沉降。不均匀沉降例如比萨斜塔，损坏的结果是建筑物发生倾斜，墙和隔墙可能出现裂缝，窗户和门可能产生变形，或者甚至建筑可能倒塌。均匀沉降不会如此严重，尽管可能出现危险状况，例如墨西哥城的一些建筑，出现各种各样的后果，在过去的一年里，地下水位发生了改变，致使一些建筑下沉了3米多。因为类似的状况可能发生在建造时也可能是建造后，因此小心处理建筑物下的土层是极其重要的。土层巨大的变化使得解决地基问题的办法多样化。如果表面土层下的土为坚硬土层，最简单的办法是采用混凝土基础。若是软弱土层，加大柱的面积；假如这样的话，整个建筑就可采用筏板基础。假设表面土层不能够支撑建筑物的重量，木结构建筑、钢结构建筑、或者混凝土建筑应建造在坚硬土层上。建造一幢建筑物一般是从基础往上到上部结构。然而设计的过程是从屋顶开始到基础。在过去，地基处理不是一个系统的研究项目。在20世纪，一种科学的地基设计方法已经发展起来了。美国的KarlTeraghi不断创造研究，使土力学和土地勘测联合起来，让它尽可能准确地预测地基的活动状态。过去典型的地基破坏的例子——比萨斜塔现在变得几乎不存在了。而地基仍然是建筑物中不可见部分费用最大的一部分。尽管大体上在建筑物的建造工艺上取得许多进步，但是在超高层建筑物的设计和建造上仍取得了惊人的成就。早期的高层建筑的发展是以型钢结构开始的。钢筋混凝土和薄壳筒体体系已成为许多住宅和商业建筑以节俭和竟争为目的的结构。作为新结构体系的创新和发展的结果，美国到处都是50到110层的高层建筑。巨大的高度需要增加柱和梁的尺寸来使建筑物更加坚固，为的是在风荷载作用下不致于使其倾斜度超过限值。反复地过多地侧向摆动可能引起隔墙天花板和其它建筑部件的损坏。另外，过度的摆动可能会给建筑物中的居住者带来不安和恐惧，因为会使他们有移动的感觉。钢筋混凝土结构体系和钢结构一样，内在的潜力使得建筑物非常坚硬因此不需要附加的强化摆动限制。在一个钢结构中，例如，根据建筑物每平方米的楼层面积的总的平均用量表明其经济性。图中曲线A表示一般性的框架在不受水平荷载的作用下钢的平均重量。上边界和下边界之间的间距表示一般的梁—柱框架的重量。结构工程师以发展结构体系为目标。钢体系105 。高层钢结构建筑已经发展成为结构创新结果的几个类型，建筑的创新已经被运用到办公大楼和公寓大楼的建设上了。刚性带式桁架。为了把框架结构的外柱与内部垂直桁架连在一起，可以在高层建筑的中间和顶部设置刚性带式桁架系统。这个体系的非常好的例子是美国威斯康辛州的威斯康辛第一银行大楼（1974）。框筒结构。高层建筑结构最大的功效是强度和坚固性，为了抵抗风荷载，在设计时如果所有的柱基础能够互相联系起来，，全部的建筑充当空心的管子或坚硬的盒子。另一种体系是钢筋混凝土外框筒结构的办公大楼结合传统的剪力墙建筑。该体系由间距很小的柱子构成的外框筒与围绕中心设备区的刚性剪力墙内筒组成。这就是有名的筒中筒体系，使用这种体系建造设计的建筑物可能是目前世界上最高的轻质混凝土大楼（52层的休斯敦的贝壳广场大厦）仅35层的传统简力墙结构。混凝土与钢筋结合的结构体系已得到发展，这种复合体系发展的一个例子是Skidmore,Owings&Merrill,外部的混凝土框筒结构紧密地包住内部的钢结构，因此，它结合了钢混结构和钢结构体系的优点。105 致谢作者在设计期间都是在各专业老师全面、具体指导下完成进行的。各位老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风使学生受益非浅，并终生难忘。由于时间关系，在计算输入过程中难免出现些错误，还望各位老师给予指导与纠正。在此尤为感谢张永胜老师和刘彦忠老师等专业老师给予的指导。感谢我的学友和朋友对我的关心和帮助。本设计由于时间仓促以及水平有限，难免会有不当、甚至错误之处，敬请老师给予批评和指正。105 105'