5层框架办公楼设计-毕业设计计算书

'摘要【摘要】：该设计为昆明呈贡某工厂拟建一办公大楼，总建筑面积4960.60m2,建筑总高度为19.2m。建筑设计遵循“安全、适用、经济、美观”的原则进行设计。本设计主要对结构方案的轴线横向框架进行了结构设计，确定框架布局之后，先后进行了水平地震作用下结构弯矩、剪力及柱轴力计算及层间位移验算，；风荷载作用下结构弯矩、剪力及柱轴力计算及层间位移验算；竖向恒载和竖向活载作用下结构弯矩、剪力及柱轴力计算；然后进行结构内力组合及内力调幅，选取最不利的一组及几组内力组合进行配筋计算并绘制施工图，最后把手算结果和结构设计软件PKPM的结果进行对比分析。【关键词】：办公楼；框架结构；建筑设计；结构设计2 AbstractAbstract:ThisarchitecturalandstructuraldesignisforanofficebuildinginKunMing,Thetotalbuildingareais49060.60m2andthetotalheightis19.2m.Thearchitecturaldesigniscompletedaccordingtotheprincipleofsafetyapplication，economyandbeauty。Thedesignismainlyforthestructuraldesignofaxisoftheprogram"shorizontalframe.Afterthelayoutoftheframeworkhavebeingdetermined,calculatedthebendingmoment、shearforceandaxialforceofthestructureunderhorizontalearthquakeandcheckedthelayerdisplacement;calculatedthebendingmoment、shearforceandaxialforceofthestructureunderthewindloadandcheckedthelayerdisplacement;calculatedthebendingmoment、shearforceandaxialforceofthestructureunderverticaldeadloadandliveloads;thencombinedtheinternalforceandregulatedtress,thenselectthemostdisadvantagedoneorseveralgroupsofinternalforcesofthecombinationanddidthereinforcementcalculationanddrawntheconstructiondrawings,intheendcomparedthefinalresultsofhandcalculationandtheresultsofstructuraldesignsoftwarePKPMtheresultsKeywords:hotel；framestructure;architecturaldesign；structuraldesign77 目录摘要IAbstractII目录III第一章前言11.1选题依据11.2设计目的1第二章设计资料22.1场地资料22.2气象资料22.4抗震资料32.5建筑设计要求：3第三章设计总说明43.1建筑设计说明43.1.1工程概况43.1.2设计依据43.1.2建筑平面和立面设计43.2结构设计说明53.2.1设计依据53.2.2工程概况53.2.3材料选用53.3结构选型及工程作法5第四章一榀框架手算74.1结构承重方案选择74.2主要构件选型及尺寸初步估算84.2.1主要构件选型877 4.2.2.梁﹑柱截面尺寸估算84.3确定结构计算简图94.4重力荷载计算94.4.1屋面及楼面的永久荷载标准值计算94.4.2屋面及楼面的可变荷载标准值计算104.4.3梁柱永久荷载标准值114.4.4重力荷载标准值124.5横向框架侧移刚度计算134.6水平地震作用下结构内力计算154.6.1自震周期计算154.6.2多遇水平地震作用计算154.6.3水平地震作用下框架内力164.7竖向荷载作用下框架内力计算224.7.1计算单元224.7.2框架梁恒载和活载计算224.7.3框架柱集中荷载计算244.7.4恒载作用下结构内力计算254.7.5活载作用下结构内力计算274.7.6跨中弯矩计算及梁剪力计算274.7.7柱弯矩及剪力计算334.7.8柱轴力计算344.8框架内力组合434.9截面承载力计算484.9.1梁截面设计484.9.2柱截面设计494.10主楼梯的设计544.10.1荷载计算544.10.2荷载计算554.10.3平台梁的设计5677 4.11基础设计584.11.1基础尺寸确定584.11.2持力层承载力验算594.11.3基础抗冲切验算594.11.4基础底面配筋计算60结论61致谢62参考文献6377 第一章前言1.1选题依据随着时代的进步，科学技术的快速发展。钢筋混凝土框架结构越来越普及，基于理论和经验的总结，我所做的宾馆采用多层框架混凝土结构。框架结构在国内外的发展已经相当完善了，在这个前提下框架结构的设计拥有大量的参考资料，使初学者可以有例可查。这是我可以顺利完成毕业设计的前提条件。四年的理论知识学习为我做毕业设计提供了理论依据，多次的生产实习及毕业设计实习加深了我对理论课程的理解，使我对自己的专业有了更深层次的认识。这次毕业设计是对所学知识的一次融会贯通。在操作过程中遇到了很多问题，使我看到了自己的不足，不论是理论还是实际操作经验都掌握得不是很好，但是经过和同学的讨论和老师的指导，以及对书籍的查阅，最后大部分问题得到了很好的解决。1.2设计目的本次毕业设计（论文）整个过程是实现本科的培养目标的重要阶段，也是我在完成培养计划的全部专业课程并完成课程设计及生产实习的基础上所进行的实践性学习环节。所以我非常重视这次毕业设计并努力做好设计的每一步。毕业设计的三个月里，在老师的指导和帮助下，经过资料查阅，设计计算，论文撰写已经外文的翻译，加深了对新规范，规程，手册等相关内容的理解，学习到许多新的知识，丰富了自己的经验，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能。通过毕业实习和设计，我在许多方面的能力有了很大提升。这份毕业设计是我向四年来对我们谆谆教诲的老师们交的最后一份答卷，也是对我们大学所学知识的总结。其成果包括建筑施工图一套，结构施工图一套，计算书一本。通过这次设计，我还更熟练的使用PKPM、AutoCAD、天正辅助软件以及Excel、Word等一系列办公软件。尽管在设计过程中我非常仔细认真，但是由于水平有限，错误在所难免，望老师们批评指正。77 第二章设计资料2.1场地资料该建筑为位于昆明呈贡某工厂拟建一办公大楼，为了适应工厂的发展，解决学该厂区办公室不足等问题不足的问题，拟在厂区内拆迁地上新建办公楼一幢，场地总面积约为7500m2。示意图2-1如下：图2-1建筑场地图1．场地总面积约为7500m2.2．场地四周有十米宽厂区主干道，入口处自定，并应在其他位置设辅助出入口。77 2.2气象资料（1）基本风压为：0.3kN/m2，地面粗糙度为B类；（2）主导风向:西南风。（3）基本雪压为：0.8kN/m2。（4）气温：最高月平均温度20.10C 绝对最高温度31.50C 最低月平均气温8.20C 绝对最低气温-5.40C （5）降雨量：年降雨量996.8mm 最大降雨强度53.1mm/h 暴雨阵雨强度196mm/h 2.3地质资料：场地范围内土质构成，自地表向下依次为：a层：杂填土，厚度0.7m，地基承载力标准值＝80kPa；b层：亚粘土，厚度0.5～1.0m，地基承载力标准值＝150kPa；c层：粘土，厚度5～7m，硬塑状，地基承载力标准值＝240kPa。2.4抗震资料抗震设防要求：抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组：第三组，Ⅱ类建筑场地。2.5建筑设计要求：77 总建筑面积：6000左右平方米。本工程为4-6层办公大楼，建筑限高24米，采用现浇钢筋混凝土框架结构，低层层高3.6米，其余层层高均为3.3米。内设各种不同要求的办公室、档案室、阅览室、中、小会议室、卫生间、茶水室、接待室、值班室。其面积如下（大小、房间名称可自己调整）：门厅：80平方米×１、传达室：36平方米×１、接待室：30平方米×2、办公室：20平方米×40（可考虑部分为大开间办公室）、小会议室：40平方米×2、大会议室：100平方米×１。第三章设计总说明3.1建筑设计说明3.1.1工程概况本工程是昆明呈贡某工厂拟建一办公大楼，该工程为框架混凝土结构，由于主体结构不规则，考虑抗震和温度收缩等因素，在～轴线和～轴线分别设计间距80mm的伸缩缝。建筑总面积为5960.60m2。建筑总高度为19.2m。中间区域屋面为上人屋面，两侧区域屋面为不上人屋面。3.1.2设计依据（1）《民用建筑设计规范》（GB50352-2005）（2）《房屋建筑制图统一标准》（GB50001-2001）（3）《西南地区建筑标准设计通用图西南04J312(楼地面、油漆、刷浆)》（4）《建筑制图标准》（GB50037-96）（5）《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）（6）《屋面工程技术规范》（GB50345-2004）（7）《建筑结构抗震设防分类标准》（GB50223-2004）77 3.1.2建筑平面和立面设计本工程平面不规则，功能分区较为复杂，详细设计见建施图，本工程有三部楼梯，中间区域屋面为上人屋面，两侧区域为非上人屋面，本工程立面设计中，主要强调建筑的简洁，亲和的特点，不追求复杂的装饰，直接利用砂浆找平后采用涂料装饰，以塑造出简单朴素的建筑形象。立面门窗统一采用塑钢窗。底层室内主要地坪标高为±0.000，室内外相对高差为0.45m。3.2结构设计说明3.2.1设计依据（1）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（3）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（4）《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）（5）《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）（6）《建筑抗震设防分类标准》（GB50068-2001）（7）《房屋建筑制图统一标准》（GB/50001-2001）3.2.2工程概况本工程地貌单一，地势平坦，无不良作用，场地及地基基础整体稳定，易于建筑。本工程全部采用现浇钢筋混凝土框架结构，在正常使用条件下，本建筑的结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级。3.2.3材料选用板混凝土采用C20混凝土，受力钢筋采用冷轧带肋钢筋，梁混凝土采用C30混凝土，受力钢筋用HRB335级，柱混凝土采用C35混凝土，受力钢筋采用HRB335级。77 3.3结构选型及工程作法（1）结构上整体采用框架混凝土结构，横向柱间距6.9m和2.7m，纵向柱距为4.5m和7.8m，采用较为常用的纵横向框架承重方案。结构布置较为规则。（2）屋面作法1、本工程采用配筋混凝土防水屋面2、40厚细石混凝土加4%防水剂，内配φ4双向钢筋距200，提浆压光3、1：3水泥砂浆找平层（厚度：预制板20，现浇板15）4、结构层5、参考西南03J201（刚性、卷材、涂膜）第九页图21026、荷载1.70kN/m2。(3)墙体本建筑外墙、楼梯墙采用烧结空心砖240厚，砌体砂浆采用Mb7.5水泥砂浆，其它墙体采加气混凝土砌块200厚，砌体砂浆M5水泥砂浆墙体砌筑时。（4）标准层楼面1、20厚大理石快面层水泥砂浆擦缝；2、20厚1：2干硬水泥砂浆粘合层，上洒1-2厚干水泥并洒清水适量；3、现浇板找平层为15厚，含防水层；4、结构层5、参考西南04J312（楼地面图3159）总荷载为1.40kN/m2（5）底层地面1、表面草酸处理后打蜡上光；2、15厚水泥石粒水磨石面层；77 3、20厚1：3水泥砂浆找平；4、水泥砂浆结合层一道5、80厚C10混凝土垫层；6、素土夯实基土；7、参考西南03J201（刚性、卷材、涂膜）第八页图。（6）门窗1.门窗尺寸.数量及材料要求详见门窗表图中标注门窗尺寸均为洞口尺寸立面分块要求见门窗详图2、门窗定位外窗距外墙装饰面50立樘，内门与开启方向墙面平，卫生间门安装时门扇下沿离地20，3、门窗小五金配件安装要求及构造大样由厂家设计提供4、铝合金门的铝型材壁厚不小于2.0mm,铝合金窗的铝型材壁厚不小于1.4mm.铝合金门窗的抗风、抗压、抗渗指标应符合规范及设计要求。第四章一榀框架手算4.1结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，77 图4-1结构平面布置简图参见图4-14.2主要构件选型及尺寸初步估算4.2.1主要构件选型（１）梁﹑板﹑柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（2）结构布置方案及结构选型内墙采用200厚加气混凝土砌块（1.5477 kN/m2），外墙采用240烧结空心砖（2.64kN/m2），内外墙装修一律采用20mm厚混合砂浆找平后刷墙漆；上人屋面活荷载2.0kN/m2，走道、卫生间及其他房间均是2.5kN/m2；屋面恒载1.7kN/m2，楼面恒载1.4kN/m2，木门容重0.2kN/m2，塑钢窗容重0.35kN/m2，混凝土容重17kN/m2，钢筋混凝土容重25kN/m2。本次计算选～轴线框架进行计算，板厚混凝土等级为C20，梁混凝土等级为C30，柱混凝土等级为C35。钢筋：梁、柱内受力筋采用HRB335级（fy=300N/mm2），其他钢筋采用HPB235级（fy=210N/mm2）。（3）基础采用：柱下独立基础4.2.2.梁﹑柱截面尺寸估算（1）主要承重取L=6900，h=6900÷12=575mm,取600mm。B=h÷3=200mm,取250mm故主要框架梁初选截面尺寸：b×h=250mm×600mm（2）次要承重框架取L=3900mmh=6900÷15=460，取500mmB=h÷3=167，为了统一梁宽，取250mm故次要框架梁初选截面尺寸为：b×h=250mm×500mm（3）框架柱估算轴力N=（3.9+3.9）×(6.3÷2+2.7÷2)×5×13=2281.5kN按1%配筋率估算截面尺寸Ac==mm2取方形柱b×h=500×500mm2。77 抗震烈度为8度，建筑高度小于30m，框架结构，查抗震规范得该结构抗震等级为二级，轴压比极限值为0.75。验算轴压比：υn=0.75，满足条件。故取柱截面尺寸为500×500mm2。4.3确定结构计算简图（1）三个假设：①平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；②楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；③不考虑水平荷载作用下的扭转作用。（2）计算简图根据结构平面布置图,选定第轴线计算单元.如图4-2所示。4.4重力荷载计算4.4.1屋面及楼面的永久荷载标准值计算屋面：恒载（作法参见西南03J201屋面作法第九页图2102）1.7kN/m2结构层：120厚现浇混凝土板0.12m×25kNm3=3.0kN/m2抹灰层：20厚混合砂浆0.02m×17kN/m3=0.34kN/m277 合计：5.04kN/m2（1）各层走廊楼面及标准层楼面大理石地面1.4kN/m2结构层：100厚现浇混凝土板0.12m×25kN/m3=3.0kN/m2抹灰层：20厚混合砂浆0.02m×17kN/m3=0.34kN/m2合计：4.74kN/m277 图4-2轴线立面图4.4.2屋面及楼面的可变荷载标准值计算（1）屋面均布活荷载标准值根据《荷载规范》查得：上人屋面2.0kN/m2（2）楼面均布活荷载标准值根据《荷载规范》查得：餐厅、内走道及卫生间2.5kN/m2。1、屋面雪荷载标准值sk=μrs0=1.0×0.8kN/m2=0.8kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者中较大值。2、楼梯间荷载（包括恒载+活载）近似取10kN/m2。4.4.3梁柱永久荷载标准值（1）梁自重b×h=250mm×600mm梁自重25kN/m3×0.25m×(0.6m-0.12m)=3.0kN/m抹灰层：0.02m×[0.6m-0.12m×2+0.25]×17kN/m3=0.41kN/m合计：3.41kN/mb×h=250mm×500mm梁自重25kN/m3×0.25m×(0.5m-0.12m)=2.38kN/m77 抹灰层：0.02m×[0.5m-0.12m×2+0.25]×17kN/m3=0.34kN/m合计：2.72kN/m（2）柱自重b×h=500mm×500mm柱自重25kN/m3×0.5m×0.5m=6.25kN/m抹灰层：0.02m×0.5m×4×17kN/m3=0.68kN/m合计：6.93kN/m（3）墙自重：1、标准层：外纵墙：（窗子：0.35×1.8=0.63kN/m;高窗0.35×1.2=0.42kN/m）窗下墙：2.64×1.5+0.02×17×2=4.68kN/m高窗下墙：2.64×2.1+0.02×17×2=6.22kN/m窗间墙：2.64×3.6+0.02×17×2=10.18kN/m内纵墙：（门：2.1×0.2=0.42kN/m）门上墙：1.2×1.54+0.02×17×2=2.53kN/m门间墙：3.3×1.54+0.02×17×277 =5.78kN/m横墙：3.3×1.54+0.02×17×2=5.78kN/m2、底层：外纵墙：（窗子0.35×2.4=0.84kN/m；高窗0.35×1.5=0.53kN/m；大门0.35×2.1=0.74kN/m）窗下墙：2.64×1.5+0.02×17×2=4.68kN/m高窗下墙：2.64×2.4+0.02×17×2=7.02kN/m门上墙：2.64×1.8+0.02×17×2=5.43kN/m窗间墙：2.64×3.9+0.02×17×2=10.98kN/m内纵墙：（门：2.1×0.2=0.42kN/m）门上墙：1.8×1.54+0.02×17×2=3.45kN/m门间墙：3.9×1.54+0.02×17×2=6.69kN/m横墙：3.9×1.54+0.02×17×2=6.69kN/m女儿墙：0.9×2.64+0.02×17×2+25×0.24×0.1=3.66kN/m4.4.4重力荷载标准值标准层柱墙重量77 3.9×6.93×16+[0.65×10.18×2+（0.63+4.68）×2.1]×11+(0.42+6.22)×2.1+0.65×10.18×2+14×5.78×6.9+2.1×22×5.78=1553.23kN标准层梁重3.41×6.4×8+3.41×2.2×4+3.41×7.3×12+2.72×3.8×11+2.72×2×11+2.72×6.4×6+2.72×2.2×3=799.25kN底层柱墙重量5.85×6.93×16+[0.65×10.98×2+(0.84+4.68)×2]×9+(0.53+7.02)×2.1+0.65×10.18×2+3.1×10.98+6.17×4.2+6.69×3.9×7+6.69×11×6.9=1660.89kN底层梁重3.41×6.4×8+3.41×2.2×4+3.41×7.3×12+2.72×6.4×6+2.72×2.2×3=652.72kN楼面永久荷载标准值25.06×16.5+0.5-0.25×0.25×4×(1.4+25×0.12×1)=1846.85kN楼面可变荷载标准值(25.06×17-0.25×.025×4)×2.0+25.06×2.7×0.5+2.1×2.1×0.5×11=897.6kN屋面永久荷载标准25.06×16.5+0.5-0.25×0.25×4×(1.7+25×0.12×1)=1972.85kN屋面可变荷载标准值25.06×16.5+0.5-0.25×0.25×4×0.25=104.94kN77 楼梯荷载代表值6.9×3.9×10=269.1kN女儿墙重3.66×[24.56×2+1.5×2.64×3.9+2.4×1.54×6.9×2]=437.4kN楼面荷载代表值2193.05+0.5×1319.76=2852.93kN屋面荷载代表值4166.26+0.5×156.6=4244.56kN各楼层重力荷载代表值Gk1=（1660.89kN+1553.23kN）÷2+799.25kN+1846.85kN+269.1kN=4522.26kNGk2=Gk3=Gk4=799.25kN+269.1kN+1846.85kN+（1553.32kN+1553.23kN）÷2=4468.52kNGk5=1553.32kN÷2+437.4kN+269.1kN+1972.85kN=3456.01kN重力荷载代表值G1=4522.26kN+897.6kN×0.5=4971.06kNG2=G3=G4=4468.52kN+897.6kN×0.5=4917.32kNG5=3456.01kN+104.94kN×0.5=3508.48kN各楼层重力荷载代表值图4-3所示：4.5横向框架侧移刚度计算横向框架梁、柱线刚度计算梁混凝土等级为C30，Ec=3.0×104;柱混凝土等级为C35,Ec=3.15×104。77 图4-3重力荷载代表值（单位kN）表4-1横向框架梁柱刚度计算表类别层次EcN/mm2b×hmm2I0(mm4)L(mm)EcI0/l(N.mm)边框架1.5EcI0/l中框架2EcI0/lA～B1～63.0×104250×6004.5×10969001.96×10102.94×10103.92×1010B～C1～63.0×104250×6004.5×10927005.0×10107.5×101010×1010C～D1～63.0×104250×6004.5×10969001.96×10102.94×10103.92×1010一般层边柱，中柱，表4-2柱刚度计算表层Ecb×hI0hEcI0/h77 次（N/mm2）mm2(mm4)mm(N.mm)1层3.15×104500×5005.21×10936004.56×10102～5层3.15×104500×5005.21×10933004.97×1010底层，中柱，表4-3框架柱侧移刚度计算表层次边柱（8根）中柱（8根）边跨边柱（4根）中跨边柱（4根）边跨中柱（4根）中跨中柱（4根）αcDiαcDiαcDiαcDi2～50.700.2686400.930.32106302.480.55182703.310.622059010.810.5108151.070.51110302.870.70151403.810.7416000表4-4柱总刚度表层数12345∑Di2.12×1052.32×1052.32×1052.32×1052.32×105刚度验算：2.12÷2.32=0.91>0.7满足要求。4.6水平地震作用下结构内力计算4.6.1自震周期计算用假想位移法来判断框架自振周期，假想顶点位移Ut计算见表4-5结构基本自震周期考虑非结构墙的折减系数α0=0.7T1=1.7α0Ut=1.7×0.70.298=0.65S77 4.6.2多遇水平地震作用计算抗震设防烈度为8度，Ⅱ类场地，特征周期为三组，设计基本地震加速度值为0.2Og。水平地震作用采用底部剪力法计算。表4-5顶点位移计算表层数Gi(kN)∑Gi∑D层间位移（m）Ui(m)5350835082.32×1050.0150.2984491784252.32×1050.0360.28334917133422.32×1050.0580.24724917182592.32×1050.0790.18914971232302.12×1050.110.11查表得αmax=0.16.特征周期Tg=0.45STg=0.40s；αmax=0.16；Tg1.4Tg=0.63s查表得δn=0.08T1+0.07=0.08×0.65+0.07=0.122顶部附加的集中水平地震作用△Fn=δnFEk=0.122×908=110.7kN77 Fi=GiHij=1nGjHjFEk1-δn；Vi=k=1nFk；；地震作用下剪力及层间位移计算见表4-6：4.6.3水平地震作用下框架内力框架柱端剪力及弯矩计算框架柱的剪力按侧移刚度分配，柱端的弯矩由平衡条件求出，计算公式如下:表4-6多遇地震作用下剪力和楼层弹性位移计算层次hi(m)Hi(m)Gi(kN)GiHi(kN∙m)Fi(kN)Vi(kN)Di（kN/m）ΔUi（m）62.419.24371022627.582.553.316.8307164491173.5311.72.32×1050.00131/300043.313.5491784081226.2537.92.32×1050.00231/169633.310.2491764904174.6712.52.32×1050.00311/125823.36.9491745728123.1835.72.32×1050.00361/108315.13.649712684372.39082.12×1050.00431/1256∑2323029627377 图4-4地震作用力及层间剪力（单位kN）柱下端弯矩柱上端弯矩式中为i层j柱的侧移刚度；柱yi为柱反弯点高度比。具体计算过程见表4-7和表4-8。由于结构对称，荷载为反对称，所以结构弯矩剪力和柱轴图形为反对称。故此处只画半结构的内力图，图中框架梁和框架柱都以杆端顺时针转动为正，轴力以压为正，剪力以绕隔离体顺时转动针为正，详见图4-5、图4-6、图4-7。77 表4-7地震作用下框架各层边柱弯矩及剪力计算表格层次hi（m）Vi（kN）∑Dij（N/mm）Di1Vi1yi53.3311.72320001063014.30.930.3519.536.343.3537.92320001063024.60.930.4543.252.833.3712.52320001063032.60.930.4658.568.723.3835.72320001063038.30.930.574.774.715.19082120001103047.21.070.65165.689.2表4-8地震作用下框架各层中柱弯矩及剪力计算表格层次hi（m）Vi（kN）∑Dij（N/mm）Di1Vi1yi53.3311.72320002059027.73.310.4548.659.443.3537.92320002059047.73.310.593.093.033.3712.52320002059063.23.310.5123.2123.223.3835.72320002059074.23.310.5144.7144.715.19082120001600068.53.810.33159.0247.877 图4-5水平地震作用下结构弯矩图77 图4-6水平地震作用下结构剪力图77 图4-7水平地震作用下柱轴力图77 4.7竖向荷载作用下框架内力计算4.7.1计算单元根据结构，易知布楼面板为双向板，楼板荷载传递方式见图4-11，对于ＡＢ、ＢＣ、跨梁上分别有梯形和三角形荷载形式作用，按混凝土结构计算手册》杆端弯矩等效转化均布荷载。三角形荷载：；梯形荷载：其中为实际荷载，q为等效均布荷载。4.7.2框架梁恒载和活载计算（1）A～B、C～D轴间框架梁屋面板传荷载：梯形传递=1.95÷6.9=0.28恒载：5.04kN/m2×1.95×(1-2×0.282+0.283)×2=17kN/m活载：2kN/m2×1.95×(1-2×0.282+0.283)×2=6.75kN/m楼面板传荷载：恒载：4.74kN/m2×1.95×(1-2×0.282+0.283)×2=15.2kN/m77 图4-8板荷载传递示意图活载：2kN/m2×1.95×(1-2×0.282+0.283)×2=6.75kN/m（2）A～B、C～D轴框架梁均布恒载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.41kN/m+17kN/m=20.41kN/m活载=板传荷载=6.75kN/m标准层楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+墙体重量=3.41+15.2K+5.78=24.39kN/m底层层楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+墙体重量=3.41+15.2+6.69=25.3kN/m活载=板传荷载=6.75kN/m77 （3）B～C轴间框架梁屋面板传荷载恒载：5.04×1.35×58×2=8.51kN/m活载：2.0×1.35×58×2=3.38kN/m楼面板传荷载恒载：4.74×1.35×58×2=8.0kN/m活载：2.5×1.35×58×2=4.22kN/m（4）B～C轴框架梁均布恒载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.41kN/+8.51kN/m=11.92kN/m活载=板传荷载=3.38kN/m标准层楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.41+8=11.41kN/m底层层楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.41+8=11.41kN/m活载=板传荷载=4.22kN/m4.7.3框架柱集中荷载计算（1）A柱、D柱纵向集中荷载的计算顶层柱：顶层柱荷载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载+次梁传荷载=3.66×7.8+3.41×（7.8-0.5）+5.04×58×1.95×7.8+17×6.9+2.72×6.9÷4×2=228.03kN标准层柱：标准层柱荷载=墙体自重+梁自重+板传荷载+次梁传荷载=2×（0.9×10.18+0.65×10.18+0.42×2.177 +4.68×2.1）+3.41×（7.8-0.5）+4.74×58×1.95×7.8+15.2×6.9+(2.72+5.78)×6.9÷4×2=250.08kN顶层柱活载=板传荷载=1.95×58×2×7.8+6.75×6.9=65.59kN标准层柱荷载=板传荷载=1.95×58×2×7.8+6.75×6.9=65.59kN（2）B柱、C柱纵向集中荷载计算顶层柱：顶层柱荷载=梁自重+板传荷载+次梁传荷载=3.41×（7.8-0.5）+5.04×58×1.95×7.8+5.04×1.35×(1-2×0.362+0.363)×7.8+8.51×2.7+17×6.9+2.72×6.9÷4×2+2.72×2.7÷4×2=267.93kN标准层柱荷载=墙体自重+梁自重+板传荷载+次梁传荷载=5.78×（7.8-0.5）+3.41×（7.8-0.5）+4.74×58×1.95×7.8+4.74×1.35×(1-2×0.362+0.363)×7.8+8.0×2.7+15.2×6.9+（5.78+2.72）×6.9÷4×2+2.72×2.7÷4×2=310.93kN顶层柱活载=板传荷载=1.95×58×2×7.8+6.75×6.9+2×1.35×(1-2×0.362+0.363)×7.8+3.38×2.7=91.30kN标准层柱荷载=板传荷载=1.95×58×2×7.8+6.75×6.9+2.5×1.35×(1-2×0.362+0.363)×7.8+4.22×2.7=97.71柱自重G=6.93×3.3=22.86kN77 框架在竖向荷载作用下的荷载分布图见图十二，其中框架梁对柱的作用点偏心距为125mm。4.7.4恒载作用下结构内力计算(1)固端弯矩计算均布荷载作用下杆端弯矩计算公式M=112ql2,由于结构的对称，取一半计算，则中间跨框中转化为滑动支座，其固端弯矩计算公式为M=13ql2。此外由于纵向传至柱顶有偏心产生的弯矩的计算公式M=Fa，其中a为偏心距。由此得到的固端弯矩见表4-13。SAB=SBA=4×EIL=4×3.926.9=2.27，SBC=EIl=101.35=7.41；标准层柱S=4×EIL=4×4.213.9=4.32底层柱S=4×EIL=4×3.655.4=2.70表4-9恒载作用下固端弯矩层次MABMBAMBC顶层-80.9480.94-28.97一至五层-96.7796.77-27.73（2）框架节点弯矩分配系数计算77 图4-9竖向荷载作用下框架受荷总图顶层：A柱节点：；。B柱节点：；；。中间层：A柱节点：；。77 B柱节点：,；。底层：A柱节点：；；。B柱节点：；；；。由此分配系数，弯矩以绕杆端顺时针为正，逆时针为负。由于结构竖向荷载为正对称，因此，结构内力也为正对称，采用弯矩二次分配法，其计算简图和计算结果见图4-13，4.7.5活载作用下结构内力计算活载作用下的杆端弯矩计算过程与竖向恒载作用杆端弯矩相同，详细计算见表4-14。活荷载杆端弯矩以绕杆端顺时针为正，逆时针为负，计算方法与恒载作用下相同，采用弯矩二次分配法计算，其计算过程及结果见图4-14。4.7.6跨中弯矩计算及梁剪力计算（1）A～B,C～D跨表4-10活载作用下固端弯矩77 层次MABMBAMBC顶层-26.7826.78-8.21一至五层-26.7826.78-10.251、第五层：楼屋面传来的荷载等效成梯形荷载，如图恒载作用下：qmax=5.04×3.9=19.66kN/mFAy=FBy=3×19.66×12+1.95×19.66×12=48.66kNM中梯=48.66×3.45-1.95×0.5×19.66×（1.95×13+1.5）-19.66×1.5×0.75=104.55kN.m墙梁传来的均布荷载q=3.41kN/mM中均=18×ql2=18×3.41×6.92=20.29kN.m故M中=M中梯+M中-(63.28+68.33)÷2=104.55+20.29-(63.28+68.33)÷2=59.04kN.mV0=48.66+12×3.41×6.9=60.42kN=60.42+（60.28-68.33）÷6.9=59.25kN=60.42+（68.33-60.28）÷6.9=61.59kN77 活载作用下：qmax=2.0×3.9=7.8kN/mFAy=FBy=3×7.8×12+1.95×7.8×12=19.31kNM中均=19.31×3.45-1.95×0.5×7.8×（1.95×13+1.5）-7.8×1.5×0.75=41.91kN.mM中=41.91-（18.79+24.12）÷2=20.46kN.mV0=19.31kN,梁端剪力的计算同上，计算结果见表4-15、4-16。2、标准层：恒载作用下：qmax=4.74×3.9=18.49kN/mFAy=FBy=3×18.49×12+1.95×18.49×12=45.76kNM中梯=45.76×3.45-1.95×0.5×18.49×（1.95×13+1.5）-18.49×1.5×0.75=98.31kN.m墙梁传来的均布荷载q=5.78+3.41=9.19kN/mM中均=18×ql2=18×9.19×6.92=54.69kN.m第四层M中=M中+M中均-(77.52+84.75)2=98.31+54.69-(77.52+84.75)2=71.87kN.m第三层M中=M中梯+中均-(76.81+84.75)2=98.31+54.69-(76.81+84.75)2=72.22kN.m第二层M中=M中梯+M中均-(76.8+84.75)2=98.31+54.69-(76.8+84.75)2=72.22kN.m第一层M中=M中梯+M中均-(73.75+84.65)2=98.31+54.69-(73.75+84.65)2=73.8kN.m77 V0=45.76+12×9.19×6.9=77.47kN活载作用：qmax=2.0×3.9=7.8kN/mFAy=FBy=3×7.8×12+1.95×7.8×12=19.31kNM中均=19.31×3.45-1.95×0.5×7.8×（1.95×13+1.5）-7.8×1.5×0.75=41.91kN.m第四层：M中=41.91-（21.48+23.91）÷2=19.22kN.m第三层：M中=41.91-（21.07+23.91）÷2=19.42kN.m第二层：M中=41.91-（21.1+23.91）÷2=19.41kN.m第一层：M中=41.91-（20.2+23.77）÷2=19.93kN.mV0=19.31kN（2）B～C轴楼屋面荷载传来的荷载等效程三角形荷载如图：77 图4-10恒载作用下横向框架弯矩二次分配图77 图4-11活载作用下横向框架弯矩二次分配图77 1、顶层：恒载作用下：qmax=5.04×2.7=13.6kN/mFAy=FBy=1.35×13.6×12=9.18kNM中三=9.18×1.35-1.35×0.5×13.6×（1.95×13）=6.43kN.m梁传来的均布荷载q=3.41kN/mM中均=18×ql2=18×3.41×2.72=3.12kN.mM中=M中三+M中均-28.64=6.43+3.12-28.64=-19.09kNV0=9.18+3.41×2.7×0.5=13.7kN活载作用下：qmax=2×2.7=5.4kN/mFAy=FBy=1.35×5.4×12=3.65kNM中三=3.65×1.35-1.35×0.5×3.65×（1.95×13）=3.33kN.mM中=3.33-9.55=-6.22kNV0=3.65kN2、标准层：恒载作用下：qmax=4.74×2.7=12.79kN/mFAy=FBy=1.35×12.79×12=8.63kNM中三=8.63×1.35-1.35×0.5×12.79×（1.95×13）=6.04kN.m梁传来的均布荷载q=3.41kN/mM中均=18×ql2=18×3.41×2.72=3.12kN.m77 第四层:M中=M中三+M中均-33.23=6.04+3.12-33.23=-24.07kN第三层:M中=M中三+M中均-33.23=6.04+3.12-33.23=-24.07kN第二层:M中=M中三+M中均-33.23=6.04+3.12-33.23=-24.07kN第一层:M中=M中三+M中均-35.67=6.04+3.12-35.67=-19.09kNV0=8.63+3.41×2.7×0.5=13.23kN活载作用下：qmax=2.5×2.7=6.75kN/mFAy=FBy=1.35×6.75×12=4.56kNM中三=4.56×1.35-1.35×0.5×6.75×（1.95×13）=3.32kN.m第四层：M中=3.32-10.21=-6.89kN.m第三层：M中=3.32-10.25=-6.93kN.m第二层：M中=3.32-10.25=-6.93kN.m第一层：M中=3.32-10.03=-6.71kN.mV0=4.56kN梁端弯矩的计算结果及调幅见表4-15和4-16，五层梁是指的屋面梁，然后依次向下推，一层梁指二层楼面的梁。4.7.7柱弯矩及剪力计算恒载作用下柱的弯矩直接由弯矩二次分配所得，剪力由公式计算求得，详细计算见表4-17。表4-11恒载作用下梁端弯矩及剪力轴线调幅调幅前弯矩调幅后弯矩V左V右77 层次位置系数（kN）（kN）M左M右M左M中M右5A～B,C～D0.85-74.4580.39-63.2859.0468.3359.2561.59B～C0.85-33.6933.69-28.64-19.0928.6413.713.74A～B,C～D0.85-91.299.7-77.5271.8784.7576.4278.52B～C0.85-39.0939.09-33.23-24.0733.2313.2313.233A～B,C～D0.85-90.3799.7-76.8172.2284.7573.3275.62B～C0.85-39.0939.09-33.23-24.0733.2313.2313.232A～B,C～D0.85-90.4799.7-76.872.2284.7573.3575.59B～C0.85-39.0939.09-33.23-24.0733.2313.2313.231A～B,C～D0.85-86.7799.59-73.7573.884.6572.8976.05B～C0.85-41.9641.96-35.67-19.0935.6713.2313.23表4-12活载作用下梁端弯矩及剪力层次轴线位置调幅系数调幅前弯矩调幅后弯矩V左（kN）V右（kN）M左M右M左M中M右5A～B,C～D0.85-22.1128.38-18.7920.4624.1218.5420.08B～C0.85-11.2311.23-9.55-6.229.553.653.654A～B,C～D0.85-25.2728.13-21.4819.2223.9118.4120.21B～C0.85-12.0112.01-10.21-6.8910.214.564.563A～B,C～D0.85-24.7928.13-21.0719.4223.9118.2620.3677 B～C0.85-12.0612.06-10.25-6.9310.254.564.562A～B,C～D0.85-24.8228.13-21.119.4123.9118.2720.35B～C0.85-12.0612.06-10.25-6.9310.254.564.561A～B,C～D0.85-23.7627.97-20.219.9323.7717.9920.63B～C0.85-12.9812.98-11.03-6.7111.034.564.56表4-13恒载作用下柱弯矩和剪力层次边柱中柱M上M下h/mV/kNM上M下h/mV/kN五层40.032．063.9-18.48-11.68-11.473.95.94四层32.0629.543.9-15.79-11.47-11.473.95.88三层29.5429.543.9-15.15-11.47-11.473.95.88二层29.2835.933.9-16.72-11.47-11.723.95.88一层19.579.795.4-5.44-7.09-3.555.41.97活载作用下的柱端弯矩跟恒载计算方法相同，详细计算见表4-18。4.7.8柱轴力计算（1）恒载作用下边柱的轴力计算第五层：N顶=VL+纵向框架梁传来的集中力=59.25+228.03=287.28kN表4-14活载作用下柱弯矩和剪力层次边柱中柱M上M下h/mV/kNM上M下h/mV/kN77 五层13.919.743.9-6.06-5.75-2.973.92.24四层7.339.293.9-4.26-1.68-1.983.90.94三层8.298.223.9-4.23-1.98-1.983.91.02二层8.2210.13.9-4.7-1.98-2.183.91.07一层5.472.745.4-1.52-1.36-0.685.40.38N底=N顶+该层柱自重=287.27+22.86=310.14kN第四层：N顶=第五层N底+VL+集中力=310.14+76.42+250.08=636.64kNN底=该层N顶+该层柱自重=636.64+22.86=659.5kN第三层：N顶=第四层N底+VL+集中力=659.5+73.32+250.08=982.9kNN底=该层N顶+该层柱自重=982.9+22.86=1005.76kN第二层：N顶=第三层N底+VL+集中力=1005.76+73.35+250.08=1329.91kNN底=该层N顶+该层柱自重=1329.91+22.86=1352.77kN第一层：N顶=第二层N底+VL+集中力=1352.77+72.89+250.08=1675.74kNN底=该层N顶+该层柱自重=1675.74+37.42=1713.16kN（2）恒载作用下中柱的轴力计算第五层：N顶=VL+集中力=61.59+13.7+267.93=343.22kNN底=N顶+该层柱自重=343.22+22.86=366.08kN第四层：N顶=第五层N底+VL+集中力=366.08+78.52+13.23+310.93=768.76kNN底=该层N顶+该层柱自重=768.76+22.86=719.62kN第三层：N顶=第四层N底+VL+集中力=791.62+75.62+310.93+13.23=1191.4kNN底=该层N顶+该层柱自重=1191.4+22.86=1214.26kN77 第二层：N顶=第三层N底+VL+集中力=1214.26+75.59+13.23+310.93=1614.01kNN底=该层N顶+该层柱自重=1614.01+22.86=1636.87kN第一层：N顶=第二层N底+VL+集中力=1636.87+76.65+13.23+310.93=2037.4kNN底=该层N顶+该层柱自重=2037.4+37.42=2074.82kN（3）活载作用下边柱的轴力计算第五层：N=Vl=18.54kN第四层：N=18.54+18.41=36.95kN第三层：N=36.95+18.26=55.21kN第二层：N=55.21+18.27=73.48kN第一层：N=73.48+17.99=91.47kN（4）活荷载作用下中柱的轴力计算第五层：N=Vl=20.08+3.65=23.73kN第四层：N=23.73+20.21+4.56=48.5kN第三层：N=48.5+20.36+4.56=73.42kN第二层：N=73.42+20.35+4.56=98.33kN第一层：N=98.33+20.63+4.56=123.52kN恒载和活载作用的内力图见图4-15、图4-16、图4-17图4-18、图4-19、图4-20。77 77 图4-12恒载作用下框架弯矩图77 图4-13恒载作用下框架剪力图77 图4-14恒载作用下框架柱轴力图77 77 图4-15活载作用下框架弯矩图77 图4-16活载作用下框架剪力图77 图4-17活载作用下框架柱轴力图77 4.8框架内力组合该框架为七度设防，因此考虑抗震组合，框架的控制截面：每跨梁的两端及跨中；住的控制截面：每层柱的上下端。考虑四种组合，即1.2SGK+1.4SQK；1.2(SGK+0.55SQK)+1.3SEK=1.2GE+1.3SEk详细计算见表4-19～表4-25框架梁调整公式VB=ηVb(Mlb+Mrb)/ln+VGb中VGb为简支梁分析的梁端剪力设计值边梁顶层VGb=60.26kN标准层VGb=77.47+0.5×19.3=87.12kN中柱顶层VGb=13.7kN标准层VGb=13.7+0.5×4.56=15.89kN柱的剪力调整公式，取组合值及调整值中的较大者。77 续表4-15框架梁内力组合层次截面内力竖向恒载SGk竖向活载SQk风荷载Swk地震作用SEk1.2SGk+1.4SQk1.2SGE+1.3SEkVb活载雪载→←→←→←五层AM-63.28-18.79-2.358.10-8.1036.30-36.30-102.24-30.16-124.54109.89V59.2518.542.32-1.701.70-7.707.7097.0662.4882.50B左M68.3324.123.023.70-3.7016.70-16.70115.76105.5262.10119.66V61.5920.082.51-1.701.70-7.707.70102.0265.4085.42B右M-28.64-9.55-1.199.60-9.6042.70-42.70-47.7420.43-90.5959.37V13.703.650.46-3.603.60-31.6031.6021.55-24.3757.79跨中MAB59.0420.462.560.64-0.642.84-2.8499.4976.0768.69MBC-19.09-6.22-0.780000-31.62-23.37-23.37四层AM-77.52-21.480.0024.10-24.1072.30-72.30-123.10-11.92-199.90120.80V76.4218.410.00-5.105.10-13.4013.40117.4885.33120.17B左M84.7523.910.0010.80-10.8039.90-39.90135.17167.9264.18126.32V78.5220.210.00-5.105.10-13.4013.40122.5288.93123.77B右M-33.23-10.210.0027.70-27.70101.70-101.70-54.1786.21-178.21107.75V13.234.560.00-10.2010.20-75.3075.3022.26-79.28116.50跨中MAB71.8719.220.001.93-1.934.70-4.70113.15103.8991.67MBC-24.07-6.890.000000-38.53-33.02-33.02三层AM-76.81-21.070.0035.60-35.60111.90-111.90-121.6740.66-250.28130.62V73.3218.260.00-7.907.90-18.8018.80113.5574.50123.38B左M84.7523.910.0019.40-19.4060.90-60.90135.17195.2236.88135.34V75.6220.360.00-7.907.90-18.8018.80119.2578.52127.40B右M-33.23-10.250.0049.40-49.40153.30-153.30-54.23153.26-245.32148.63V13.234.560.00-18.3018.30115.00-115.0022.26168.11-130.89跨中MAB72.2219.420.002.35-2.357.39-7.39113.85107.9288.71MBC-24.07-6.930.000000-38.59-33.04-33.0477 续表4-16框架梁内力组合层次截面内力竖向恒载SGk竖向活载SQk地震作用SEk1.2SGk+1.4SQk1.2SGE+1.3SEkVb活载雪载→←→←二层AM-76.80-21.100.00133.30-133.30-121.7068.47-278.11137.12V73.3518.270.00-21.8021.80113.6070.64127.32B左M84.7523.910.0075.40-75.40135.17214.0718.03142.58V75.5920.350.00-21.8021.80119.2074.58131.26B右M-33.23-10.250.00192.50-192.50-54.23204.22-296.28180.36V13.234.560.00-142.40142.4022.26-166.51203.73跨中MAB72.2219.410.008.39-8.39113.84109.2287.40MBC-24.70-6.930.0000-39.34-33.80-33.80一层AM-73.75-20.200.00163.90-163.90-116.78112.45-313.69137.12V72.8917.990.00-30.0030.00112.6559.26137.26B左M84.6523.770.00110.50-110.50134.86259.49-27.81142.58V76.0520.630.00-30.0030.00120.1464.64142.64B右M-35.67-11.030.00282.00-282.00-58.25317.18-416.02180.36V13.234.560.00-209.00209.0022.26-253.09290.31跨中MAB73.8019.930.007.74-7.74116.46110.5890.46MBC-19.09-6.710.0000-32.30-26.93-26.93表4-17架A柱内力组合层次截面内力竖向恒载SGk竖向活载SQk地震作用SEk1.2SGk+1.4SQk1.2SGE+1.3SEk∣Mmax︴及NNmin及MNmax及M活载雪载→←→←五层柱顶M40.0013.911.74-36.3036.3067.471.8596.2396.231.8567.63N287.2818.542.32-7.707.70370.69336.12356.14356.14336.12406.00柱底M32.069.741.22-19.5019.5052.1113.8564.5564.5513.8552.83N310.1418.542.32-7.707.70398.12363.55383.57383.57363.55436.86四层柱顶M32.067.330.00-52.8052.8048.73-30.17107.11107.11-30.1750.46N636.6436.950.00-21.1021.10815.70736.54791.40791.40736.54895.68柱底M29.549.290.00-43.2043.2048.45-20.7191.6191.61-20.7148.98N659.5036.950.00-21.1021.10843.13763.97818.83818.83763.97926.54M29.548.290.00-68.7068.7047.05-53.86124.76124.76-53.8648.0077 三层柱顶N982.9055.210.00-39.9039.901256.771127.611231.351231.351127.611381.02柱底M29.548.220.00-58.5058.5046.96-40.60111.50111.50-40.6047.93N1005.7655.210.00-39.9039.901284.211155.041258.781258.781155.041411.88二层柱顶M29.288.220.00-74.7074.7046.64-61.97132.25132.25-61.9747.58N1329.9173.480.00-61.7061.701698.761515.681676.101676.101515.681867.39柱底M35.9310.100.00-74.7074.7057.26-53.99140.23140.23-53.9958.40N1352.7773.480.00-617.00617.001726.20821.222425.422425.42821.221898.25一层柱顶M19.575.470.00-89.2089.2031.14-92.48139.44139.44-92.4831.78N1675.7491.470.00-91.7091.702138.951891.682130.102130.101891.682351.89柱底M9.792.740.00-165.60165.6015.58-203.53227.03227.03-203.5315.90N1713.1691.470.00-91.7091.702183.851936.582175.002175.001936.582402.41表4-18柱B内力组合层次截面内力竖向恒载SGk竖向活载SQk地震作用SEk1.2SGk+1.4SQk1.2SGE+1.3SEk∣Mmax︳及NNmin及MNmax及M活载雪载→←→←五层柱顶M-11.68-5.75-0.72-59.4059.40-22.07-91.6762.77-91.67-91.67-21.40N343.2223.732.97-27.8027.80445.09377.50449.78377.50377.50486.60柱底M-11.47-2.97-0.37-48.6048.60-17.92-77.1749.19-77.17-77.17-18.40N366.0823.732.97-27.8027.80472.52404.94477.22404.94404.94517.46四层柱顶M-11.47-1.680.00-93.0093.00-16.12-135.67106.13-135.67-135.67-17.13N768.7648.500.00-89.7089.70990.41835.001068.22835.00835.001085.36柱底M-11.47-1.980.00-93.0093.00-16.54-135.85105.95-135.85-135.85-17.42N719.6245.800.00-89.7089.70927.66774.411007.63774.41774.411016.37三层柱顶M-11.47-1.980.00-123.20123.20-16.54-175.11145.21-175.11-175.11145.21N1191.4073.420.00-185.90185.901532.471232.061715.401232.061232.061715.40柱底M-11.47-1.980.00-123.20123.20-16.54-175.11145.21-175.11-175.11145.21N1214.2673.420.00-185.90185.901559.901259.491742.831259.491259.491742.83二层柱顶M-11.47-1.980.00-144.70144.70-16.54-203.06173.16-203.06-203.06173.16N1614.0198.330.00-306.70306.702074.471597.102394.521597.101597.102394.52柱底M-11.47-2.180.00-144.70144.70-16.82-203.18173.04-203.18-203.18173.04N1636.8798.330.00-306.70306.702101.911624.532421.951624.531624.532421.95M-7.09-1.360.00-247.80247.80-10.41-331.46312.82-331.46-331.46-331.4677 一层柱顶N2037.40123.520.00-485.70485.702617.811887.583150.401887.581887.583150.40柱底M-3.55-0.680.00-159.00159.00-5.21-211.37202.03-211.37-211.37202.03N2074.82123.520.00-485.70485.702662.711932.493195.311932.491932.493195.31表4-19框架A柱剪力组合表层次内力竖向恒载SGk竖向活载SQk地震作用SEk1.2SGk+1.4SQk1.2SGE+1.3SEk→←→←五层V-18.48-6.0614.30-14.30-30.66-7.22-44.40四层V-15.79-4.2624.60-24.60-24.9110.48-53.48三层V-15.15-4.2332.60-32.60-24.1021.66-63.10二层V-16.92-4.7038.30-38.30-26.8826.67-72.91一层V-5.44-1.5247.20-47.20-8.6653.92-68.80表4-20框架B柱剪力组合层次内力竖向恒载SGk竖向活载SQk地震作用SEk1.2SGk+1.4SQk1.2SGE+1.3SEk→←→←五层V5.942.2427.70-27.7010.2644.48-27.54四层V5.880.9447.70-47.708.3769.63-54.39三层V5.881.0263.20-63.208.4889.83-74.49二层V5.881.0774.20-74.208.55104.16-88.76一层V1.970.3875.20-75.202.90100.35-95.17表4-21框架A柱柱端弯矩设计值及剪力调整77 层次五层四层三层二层一层截面顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱柱顶柱底梁弯矩124.54199.9250.28278.11252.68-柱弯矩124．54110110137.65137.65152.96152.96156.49121.4694.89Vc66.1569.8581.9787.2868.8注：顶层和轴压比小于0.15的柱不需要调整表4-22框架B柱柱端弯矩设计值及剪力调整层次五层四层三层二层一层截面顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱柱顶柱底梁弯矩105.52254.13348.48418.29476.0-　柱弯矩105.52139.77139.77196.11196.11230.0230.0294.78228.8　143.0　Vc69.294.7120.18148.0100.3注：顶层和轴压比小于0.15的柱不需要调整77 4.9截面承载力计算框架梁选用C30混凝土，则有：α1=1.0；fc=14.3Mpa；ft=1.43Mpa框架柱选用C35混凝土；则有：α1=1.0；fc=16.7Mpa；ft=1.57Mpa受力钢筋选用HRB335，则有：fy=300Mpa，ζb=0.55箍筋选用HPB235，则有：fyv=210Mpa根据内力组合选取最不利内力进行计算，具体过程如下：4.9.1梁截面设计（1）跨中截面：例如第五层，AB跨跨中的控制弯矩M=99.75kN.m，跨中截面按T型截面梁计算，其翼缘宽度的确定：分别从跨度、梁肋净距控制条件比较后选择，取翼缘宽度bf=13l0=6900÷3=2300mm取as=35mm，h0=465mmT型截面类型判断：=1.0×14.3×2100×120×（465-60）=1459.45kN.m>M故该截面为第一T型截面。故选配318（As=763mm2）77 验算条件故满足最小配筋要求。（2）支座截面：支座截面弯矩按矩形截面计算。AB跨上的A截面配筋计算如下：77 h0=h-35=465mm选配选配318（As=763mm2）验算条件，故满足最小配筋要求。此处仅详细计算这一跨配筋。顶层和标准层有区别，标准层选取最大设计值计算，分别计算，支座截面按矩形截面配筋，跨中截面按T型截面配筋。考虑到施工方便，地基梁配筋与标准层配筋一样。其余配筋详见表4-26。（3）梁斜截面计算：剪力设计值采用调整后的剪力，AB跨内考虑对称配筋，两端剪力较大值进行设计，第五层AB剪力为119.66kN。截面验算：，满足条件。考虑地震作用，斜截面配筋按公式：计算其中rRE取0.85。箍筋采用HPB235级钢筋，双肢箍φ10（As=78.5mm2）取箍筋为双肢φ10@200。斜截面配筋顶层和标准层不一样，其它梁的斜截面配筋参见表4-27。77 4.9.2柱截面设计柱的配筋计算分正截面和斜截面计算，由于建筑总高度不大，柱通长配筋不变，第一层内力最不利，以第一层配筋作为该柱的配筋。以下计算为第一层边柱顶计算过程如下：表4-23梁正截面配筋计算及配筋层次计算公式梁AB梁BC支座左截面跨中截面支座右截面支座左截面跨中截面支座右截面顶层M/(kN.m)124.5499.75117.0590.5531.8790.550.1210.0120.1140.0880.00860.0880.130.0120.1210.0920.0090.092720558670510180180实配钢筋/mm2318318318318122+218318标准层M/(kN.m)252.69119.16259.49316.0232.35316.020.2620.0140.2520.310.00870.310.310.01410.2960.380.0090.381712656164021061802106实配钢筋/mm2425318425622122+2186224-24梁斜截面配筋77 计算公式梁AB梁BC层次顶层标准层顶层标准层Vb（kN）119.66142.5859.37180.36415.6415.6415.6415.60.260.4200.69实配箍筋双肢φ10@200双肢φ10@200双肢φ10@200双肢φ10@200（1）正截面计算：弯矩M=227.03kN.m，N取最大组合值2351.89kN，轴压比验算：的的调整系数取rRE=0.8，满足条件。柱承受正反向弯矩，故采用对称配筋，按最不利组合配筋。，ea=20mm>500÷30=16.6mmei=e0+ea=97+20=117mmN>Nb,为小偏心受压。柱的计算长度l0=5.4m，l0/h=10.8>5,考虑偏心距增大系数。77 选配416每边，总配筋1216，As=3116mm2，配筋率为3216500×500=1.29%>0.8%，满足条件。第一层所有柱的计算过程见表4-28。（2）柱斜截面配筋：为了施工方便，柱统一配置箍筋，取柱的最不利剪力组合进行计算，柱端最大剪力为148kN。,截面尺寸满足条件。77 验算柱斜截面承载能力：，取=3取加密区箍筋四肢箍φ@150满足条件。体积配箍率：，满足条件。故A柱和B柱的加密区箍筋取四肢箍φ@150，非加密区按构造配箍取φ@250。表4-25柱正截面配筋计算77 层次计算公式A轴柱B轴柱柱顶柱底柱顶柱底一层M(kN.m)227.03203.53228.80211.37N(kN)2351.892402．4131503195.312135213521352135偏心类型小偏心受压小偏心受压小偏心受压小偏心受压ei=e0+ea11710873860.890.870.660.651111α=l0/h10.810.810.810.81.401.341.381.31383.8354.7310.7322.70.570.610.650.63374564487467总实配钢筋（mm2）1216121612161216311631163116311677 4.10主楼梯的设计此楼梯的平面布置图如图所示，踏步尺寸为150mm×300mm，楼梯上的均布荷载标准值qk=2.5KN/m2，混凝土的强度等级采用C20，板和平台梁的纵向受力钢筋选用HPB235。2.7.1楼梯斜板设计斜板1长：l，=（3.92+2.12）0.5=4.43m取斜板厚为120mm，在计算过程中取1.0m宽的板带进行计算。图4.18楼梯结构平面图4.10.1荷载计算恒荷载标准值计算：水磨石面层：[（0.3＋0.15）×0.65]÷0.3=0.975KN/m混凝土踏步：（25×0.3×0.15×1/2）÷0.3=1.875KN/m混凝土斜板：（25×0.12×4.43）÷3.9=3.40KN/m板底抹灰：（0.02×17×4.43）÷3.9=0.386KN/m77 6.64KN/m活荷载标准值计算：2.5×1.0=2.5KN/m荷载设计值：P=1.2×6.64＋1.4×2.5=11.47KN/m(2)截面设计斜板的水平计算跨度：ln=3.9m,跨中弯矩设计值近似取Mmax=Pl2n=×11.47×3.92=17.45KN·M,取保护层厚度as=20mm,则斜板的有效高度h0=h－as=120－20=100mm。αs===0.182ξ=1－=1－=0.20γs=1－0.5ξ=1－0.5×0.2=0.9As===923mm2选配φ10＠80，As=981mm2每个踏步布置1根φ10钢筋。4.10.2荷载计算平台板的厚度取100mm，在计算过程中取1m宽的板带进行计算。1、荷载计算恒荷载标准值计算：水磨石面层：0.65×1.0=0.65KN/m混凝土板：25×0.06×1.0=1.50KN/m板底抹灰：0.02×17×1.0=0.34KN/m2.49KN/m活荷载标准值计算：2.5×1.0=2.5KN/m荷载设计值：P=1.2×2.49＋1.4×2.5=6.49KN/m2、截面设计77 平台板计算跨度：l0=2.44-0.4/2-0.2/2=2.14m弯矩设计值Mmax=×P×l2=×6.49×2.142=2.97KN·Mas取20mm，则平台板的有效高度h0=h－as=100－20=80mmαs===0.048ξ=1－=1－=0.049γs=1－0.5ξ=1－0.5×0.049=0.975As===186.1mm2选配φ8＠200，As=251.0mm2分布筋也选用φ8＠200。4.10.3平台梁的设计平台梁的截面尺寸取200mm×400mm。1、TL1的设计（1）荷载计算恒荷载标准值计算：平台板传来的荷载：2.49×1.49/2=1.86KN/m梁自重：25×0.2×（0.35－0.06）=1.45KN/m梁侧抹灰：0.02×17×（0.35－0.06）×2=0.20KN/m3.51KN/m活荷载标准值计算：2.5×2.44/2=3.05KN/m荷载设计值：P=1.2×3.51＋1.4×3.05=8.48KN/m（2）截面设计平台梁的计算跨度：l0=1.05×ln=1.05×(4.5-0.4)=4.31m77 弯矩设计值Mmax=×P×l02=×8.48×4.312=19.6KN·M剪力设计值V=×ln=×8.48×(4.5－0.4)=17.38KN截面设计按倒L形进行计算，有效翼缘宽度b’f=b＋5×h’f=200＋5×60=500mm，平台梁的有效高度h0=h－as=400－35=365mm（as取35mm）αs===0.031ξ=1－=1－=0.031γs=1－0.5ξ=1－0.5×0.031=0.984As===259.8mm2纵向受力钢筋选用416，As=804mm2箍筋选用φ8＠200，则平台梁斜截面受剪承载力为Vcs=0.7·ft·b·h0＋1.25fyv·n·Asv1·h0/s=0.7×1.1×200×365＋1.25×210×50.3×2×365/200=104403.7N=104.4KN＞V=17.38KN,满足要求。2、TL2的设计（1）荷载计算恒荷载标准值计算：斜板传来的荷载：6.64×3.9/2=12.95KN/m平台板传来的荷载：2.49×2.44/2=3.04KN/m梁自重：25×0.2×（0.35－0.06）=1.45KN/m梁侧抹灰：0.02×17×（0.35－0.06）×2=0.20KN/m17.64KN/m活荷载标准值计算：2.5×（3.9/2＋2.44/2）=7.93KN/m荷载设计值：P=1.2×17.64＋1.4×7.93=32.27KN/m77 （2）截面设计平台梁的计算跨度：l0=1.05×ln=1.05×(4.5－0.4)=4.31m弯矩设计值Mmax=×P×l02=×32.27×4.312=74.76KN·M剪力设计值V=×ln=×32.27×(4.5－0.4)=66.15KN截面设计按倒L形进行计算，有效翼缘宽度b’f=b＋5×h’f=200＋5×60=500mm，平台梁的有效高度h0=h－as=400－35=365mm（as取35mm）αs===0.117ξ=1－=1－=0.125γs=1－0.5ξ=1－0.5×0.125=0.938As===1039.8mm2纵向受力钢筋选用420，As=1256mm2箍筋选用φ8＠200，则平台梁斜截面受剪承载力为Vcs=0.7·ft·b·h0＋1.25fyv·n·Asv1·h0/s=0.7×1.1×200×365＋1.25×210×50.3×2×365/200=104403.7N=104.4KN＞V=66.15KN,满足要求。77 4.11基础设计本工程基础采用柱下独立基础，以一榀框架结构的A轴为例，进行柱下独立基础的设计，选中砂土层为持力层，fa=240KN/m2，根据地质条件基础埋置深度取为1.5m，取基础高度为1000mm。基础采用C30混凝土，fc=14.3KN/m2钢筋选用二级钢筋，fy=300KN/m2。由上部结构传到基础的荷载为N=2203.7KN，M=677.4KNm，V=234.3KN。4.11.1基础尺寸确定1、按构造要求初步确定基础尺寸按构造要求初步确定基础尺寸如图所示，采用100厚C10混凝土垫层，两边各延伸出100mm。图4-19基础底面图77 图4-20基础侧面图2、按轴心受压基础初步确定基础底面积=1.2×=1.2×2203.7/（260-18×1.5）=11.3m2取a=b=4m,，初选尺寸长宽各为4m。4.11.2持力层承载力验算=Ad=18×4×4×1.5=432KN偏心距为e==677.4/（2203.7+432）=0.25m