一份框架剪力墙高层结构设计计算书毕业设计

'一份框架剪力墙高层结构设计计算书毕业设计目录１　工程概况1２　结构布置和初选构件截面尺寸22.1柱截面尺寸22.2梁截面尺寸32.3板的厚度32.4剪力墙数量的确定33楼板结构设计63.1楼梯设计63.1.1梯段板计算63.1.2梯梁设计83.2　楼板设计93.2.1荷载计算93.2.2计算跨度L0103.2.3弯矩和配筋计算10４　非框架梁的设计174.1　非框架梁的内力计算174.2　非框架梁的配筋计算274.2.1正截面承载力计算274.2.2斜截面承载力计算285计算简图及刚度参数315.1计算简图315.2刚度参数315.2.1总剪力墙的等效抗弯刚度315.2.2总框架的抗推刚度33102 5.3　主体结构刚度特征值λ396竖向荷载及水平荷载计算406.1竖向荷载406.1.1各种构件的荷载标准值406.1.2重力荷载代表值426.2横向水平地震作用426.2.1结构总水平地震作用——底部剪力标准值FEk426.2.2各层水平地震作用Fi446.3横向风荷载计算447水平荷载作用效应分析477.1水平地震作用折算及水平位移验算477.1.1水平地震作用折算477.1.2水平位移验算477.2水平地震作用下的内力计算487.2.1总剪力墙、总框架和总连梁的内力487.2.2各根柱、各根连梁、各片剪力墙的内力50（2）各片剪力墙的弯矩和剪力507.2.3框架梁、柱的内力计算528竖向荷载作用下结构的内力计算568.1框架内力计算568.1.1计算简图568.1.2分配系数及固端弯矩578.1.3分配与传递598.2剪力墙内力计算658.2.1轴力的计算658.2.2弯矩的计算689荷载效应组合71102 9.1框架梁柱的内力组合719.1.1梁、柱内力调整719.1.2框架梁、柱的内力组合769.2剪力墙的内力组合7710截面设计7910.1框架梁7910.1.1正截面受弯承载力计算7910.1.2斜截面受剪承载力计算8010.2框架柱8110.2.1剪跨比和轴压比8110.2.2正截面抗弯承载力计算8210.2.3斜截面抗剪承载力计算8510.2.4节点的抗剪承载力计算8710.3剪力墙8810.3.1正截面承载力计算8810.3.2斜截面承载力计算8911基础设计9211.1基础选型9211.2基础平面布置9211.3承台计算和配筋94参考文献100致谢100102 １工程概况本设计为11层框架-剪力墙结构的住宅主楼，主体高度35.9m。位于广州市中心区，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，场地类别Ⅱ类，设计地震分组为第一组，基本风压为。地面粗糙度C。总共11层，首层3.9m，2～11层层高均为3.2m。天面上设顶层梯间及电梯机房，其层高为2.8m，电梯机房地面高于天面1.5m。屋面为上人屋面，屋顶花园，外围护墙墙厚200mm，选用加气混凝土砌块。内围护墙墙厚100mm，选用加气混凝土砌块。102 ２　结构布置和初选构件截面尺寸该建筑经过对建筑高度、使用要求、材料用量、抗震要求、造价等因素综合考虑后，宜采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。混凝土强度等级选用：梁、板为C30；墙、柱1-5层为C35，6-11层为C30。按照建筑设计确定的轴线尺寸和结构布置的原则进行结构布置。剪力墙仅在电梯井及楼梯间布置。标准层结构布置平面图如图2.1所示。各构件的截面尺寸初估如下：2.1柱截面尺寸2.1.1首层中柱按轴压比限值考虑。本结构框架抗震等级为三级，；住宅荷载相对较小，取；楼层数；弯矩对中柱影响较小，取；；；柱负荷面积，以上数据代入式Ac=得：，于是。首层边柱负荷面积,α取1.2,其余参数与中柱相同。可得：，则。2.1.1六层中柱用与首层类似的作法可得：，。边柱：，则。2.1.1初选柱截面尺寸考虑到各柱尺寸不宜相差太大以及柱抗侧移刚度应有一定保证，因此初选柱截面尺寸为：1～5层中柱，边柱；6～12层中柱，边柱。以上尺寸也满足规范关于柱截面宽度和高度的最小尺寸、柱剪跨比、截面高宽比等要求。102 2.2梁截面尺寸横向框架梁计算跨度，梁高取(1/10～1/18)=～，初选；梁宽度(1/2～1/4)，初选。按简支梁满载时的（0.6～0.8）验算。取，则选用HRB335，混凝土≤C50时,ξb=0.550。按单筋梁估算，α1fcbho2ξb(1-0.5ξb)=1×14.3×200×4652×0.55×(1-0.550/2)=290.5kN·m≈M。于是初选梁截面为250×550mm。对纵向框架梁作与横向类似的粗略计算，可取截面尺寸为250×500mm。其它非框架梁取200×400mm。2.3板的厚度板的最小厚度不小于80mm；考虑到保证结构的整体性，初选h=100mm，顶层楼板取120mm。2.4剪力墙数量的确定剪力墙截面面积Aω与楼面面积之比按2%～3%考虑，且纵横两个方向剪力墙截面积应大致相同，即纵、横向各应有Aω=(1%～1.5%)×32.4×16.8=5.44～8.16m2。初选墙厚为250mm。各种构件截面尺寸及混凝土强度等级详见表2.1102 图1.1建筑平面图102 图2.1平面结构布置图102 3楼板结构设计3.1楼梯设计本住宅楼采用板式楼梯，标准层尺寸如图3.1所示，。采用C30混凝土，梯板钢筋用HPB235，梯梁用HRB335。图3.1标准层楼梯图3.1.1梯段板计算TB1、TB2计算跨L＝2700－200＝2500mm梯板厚度h＝（1/25～1/30）L＝84～100mm，取h＝100mm踏步高度3100÷20＝155mm，踏步宽度2700÷9＝300mm荷载计算：1.平梯段、楼板段面层：10厚地砖，素水泥浆擦缝0.01×20＝0.20kN/m225厚1:3水泥砂浆0.25×20＝0.50kN/m2梯板：100mm厚钢筋混凝土板0.100×25＝2.5kN/m2板底：15厚水泥石灰浆打底、5厚纸筋灰批面0.015×17+0.005×16＝0.34kN/m2恒荷载标准值：＝3.54kN/m2活荷载标准值：＝3.5kN/m2102 平梯段设计荷载：＝1.2×3.54＋1.4×3.5＝9.15kN/m2支座反力：＝＝0.5×9.15×2.7＝12.35kN/m最大弯矩：＝＝＝8.34kN·m/m选用A10@140（I级钢），AＳ＝561mm2/m支座截面负筋取与跨中截面相同，采用A10@140。2.斜梯段面层：(0.20＋0.50)×(0.30+0.145)／0.30＝1.04kN/m2梯踏步：0.145×25／2＝1.813kN/m2梯斜板：0.100×25／＝2.78kN/m2板底：0.34／＝0.38kN/m2扶手重：（不计入，另加2φ12）恒荷载标准值：＝6.013kN/m2活荷载标准值：＝3.5kN/m2荷载设计值：＝1.2×6.013＋1.4×3.5＝12.116kN/m2支座反力：＝＝0.5×12.116×2.7＝16.36kN/m最大弯矩：＝＝＝11.04kN·m/m选用φ10@110（I级钢），AＳ＝714mm2/m支座截面负筋取与跨中截面相同，采用A10@110。102 3.1.2梯梁设计TL1、L11(计算简图如图3.2所示)跨度L＝2600mm，梁高h≥L／12＝217mm截面取200×300荷载计算：图3.2梯梁计算简图TB1(TB2)传来：(设计值)　16.36kN/m楼板(TB3)传来：　　　　　　　9.15×1.2／2＝5.49kN/m梁自重：　　　　1.2×0.2×(0.3—0.10)×25＝1.20kN/m梁侧批荡：1.2×2×0.02×(0.3—0.1)×17＝0.16kN/m均布荷载设计值：＝23.21kN/m侧砖扶手（0.9m高）传来集中荷载：＝1.2×(19×0.06＋0.34×2)×0.9×2.7／＝5.90kN跨中弯矩：倒L形截面，近似按矩形截面计算配筋：实配2B16（HRB335级钢），402mm２支座剪力：仅需按构造配置箍筋，此时箍筋的最大间距为200mm，最小配箍率为：102 选φ6@150双肢箍，，满足要求。注：楼板(TB3)传来：9.15×1.2／2＝5.49kN/m梯板(B22)传来：9.15×1.2／2＝5.49kN/m两者相等。3.2　楼板设计各楼面板的编号如图3.3所示：图3.3楼面板编号图3.2.1荷载计算⒈楼面荷载标准值活荷载：2.0kN/㎡恒荷载：饰面层：10厚地砖，素水泥浆0.01m×20kN/m3=0.2kN/m2找平结合层：25厚1：3水泥砂0.025m×20kN/m3=0.5kN/m2结构层：100厚钢筋混凝土屋面板0.10m×25kN/m3=2.5kN/m顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015m×17kN/m3+0.005×16kN/m3=0.335kN/m2___________________________________________________________102 恒荷载合计＝3.54kN/㎡恒荷载设计值：＝1.2×3.54＝4.248kN/m2活荷载设计值：＝2.80kN/m23.2.2计算跨度L0各板内跨取轴线间的距离，边跨取板净跨加梁宽度。以B2板为例：＝(4.2－0.1－0.1)＋0.2＝4.2m＝(4.2―0.1―0.1)＋0.2＝4.2m由于，故按双向板计算。3.2.3弯矩和配筋计算1．双向板的计算因为《混凝土结构设计规范》10.1.2规定当长边与短边长度之小于2.0按双向板计算。现只计算B2，其它板的计算见下表。B2双向板的边界是两邻边简支，两邻边固定。其最大弯矩由g+q/2作用下两边支座简支、两内支座固支板的跨中弯矩与q/2作用下四边简支板的跨中弯矩之和求得；支座最大负弯矩则为g+q作用两边支座简支、两内支座固支时的支座弯矩。计算时取混凝土泊松比γ=0.2，取一米宽的板带作为计算长度。用g＝4.248kN/m2和其q＝，＝14.3N/mm2，＝210N/mm2，＝80mm，查《建筑结构静力计算手册》后得计算如下：Lox/Loy=4.2/4.2=1，由《静力手册》查双向板均布荷载作用下的内力系数表可得：跨内最大弯矩：mm(短向底筋在下)实配φ8@200，251.5mm2/m102 mm(长向底筋在上)实配φ8@170，295.9mm2/m支座弯矩：同理可求出其他板的跨内最大弯矩和支座弯矩，并进行配筋计算（见表3.1）支座负钢筋则要由该支座相邻两区格同一支座弯矩的较大值确定。此外，对端支座应考虑梁对板的转动约束作用，配置构造负钢筋。当板内支座受力钢筋为φ10@110（As=714mm2）时，可取构造钢筋截面面积714×1/3＝238mm2/m，选φ8@200，251mm2/m。2．单向板的计算由于本结构中的单向板数量较小且不是连续板，再加上活荷载较小，故单向板计算时不考虑结构最不利荷载组合。全部按活载满跨布置。取一米宽的板带作为计算长度。用q＝4.248+2.8=7.048kN/m2，＝14.3N/mm2，＝210N/mm2，，查《建筑结构静力计算手册》得：计算简图如3-4a,b所示：102 楼面单向板的弯矩和配筋计算如表3.2所示：102 102 102 注：1.M的系数通过《建筑结构静力计算手册》查得；2.M=表中系数×；3.配筋通过下列公式计算，，各单向板的分布钢筋选用φ6@180(As=157mm2),因为251×15%=37.65mm2<157mm2又0.15%bh0=0.15%×1000×100=150mm2<157mm2故分布钢筋满足要求。单向板的端支座配置垂直于板边的构造钢筋选用φ8@200(As=251mm2)，因为，满足要求。3．各板支座配筋由以上板弯矩和配筋的计算，可以看出，同一支座相邻板的支座配筋都大致相同或相近，故此，可选较大值做为该支座的支座配筋。以支座B2－B3为例，板B2在该支座的配筋为φ10@140，板B3在该支座的配筋也是φ8@150，故该支座的配筋为φ10@140。同理，其他支座的配筋如表3.3所示：102 注：1.M的系数通过《建筑结构静力计算手册》查得；2.M=表中系数×；3.配筋通过下列公式计算，，各单向板的分布钢筋选用φ6@180(As=157mm2),因为251×15%=37.65mm2<157mm2又0.15%bh0=0.15%×1000×100=150mm2<157mm2故分布钢筋满足要求。单向板的端支座配置垂直于板边的构造钢筋选用φ8@200(As=251mm2)，因为，满足要求。3．各板支座配筋由以上板弯矩和配筋的计算，可以看出，同一支座相邻板的支座配筋都大致相同或相近，故此，可选较大值做为该支座的支座配筋。以支座B2－B3为例，板B2在该支座的配筋为φ10@140，板B3在该支座的配筋也是φ8@150，故该支座的配筋为φ10@140。同理，其他支座的配筋如表3.3所示：102 102 ４　非框架梁的设计按考虑内力重分布设计。高层楼盖不考虑梁从属面积的荷载折减和活荷载的不利布置。标准层梁编号如图4.1所示：4.1　非框架梁的内力计算L1：截面尺寸：200mm×400mm梁左半边板传来荷载：(4.248+2.8)×1.8／2＝6.3405kN/m有1.8／(2×4.2)＝0.214有(1－2×0.2142+0.2143)×6.3405＝5.8kN/m梁右半边B9板传来荷载：P9=(4.248+2.8)2.4/2=8.457KN/m102 2.4／(2×3)＝0.4(1－2×0.42+0.43)×8.457＝6.2920kN/m右边B6传给梁L1的荷载：P6=(4.248+2.8)1.2/2=4.223KN/m5/8×4.223=2.643kN/m梁的自重和粉刷荷载为：g1=0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.12×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m有总荷载　P=5.8+6.292+2.643+9.007+1.8=24.075kN/m故跨中最大弯矩：24.075×4.22／8=53.08kN·m支座反力：25.27kN其他梁也可用这种方法把三角形荷载和梯形荷载转化为均布荷载进行计算，但由于计算相当繁杂，其他梁的内力计算就使用“结构力学求解器”进行计算。如下：L2：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重和粉刷荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.1×1.0×1.2+0.31×1.0×2×1.2＝2.9kN/m（阳台围栏）板14传来的梯形荷载：(4.240+1.4×2.5)×1.3／2＝5.031kN/m有1.3／(2×3.0)＝0.217(1－2×0.2172+0.2173)×5.031＝4.609kN/m102 由力学求解器可求得：16.70kN9.74kN·m弯矩荷载图如图4-2ab所示：4.2aL2弯矩图L3：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：图4.2bL2荷载图g2＝18×0.12×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板10传来的梯形荷载：q1=2.3×7.048/2=8.10kN/m板11传来的梯形荷载：q2=2.3×7.048/2=8.10kN/m由力学求解器可求得：29.94kN25.47kN·m弯矩荷载图如图4-3ab所示：图4.3aL3弯矩图L4：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.12×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m图4.3bL3荷载图102 板3传来的梯形荷载：q1=3.6×7.048/2=12.68kN/m板4传来的梯形荷载：q2=3.3×7.048/2=11.63kN/m由力学求解器可求得：图4.4aL4弯矩图52.74kN52.74kN63.73kN·m弯矩荷载图如图4.4ab所示：图4.4bL4荷载图L5：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.12×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板14传来的梯形荷载：q1=1.3×7.048/2=4.58kN/m板15传来的三角形荷载：q2=3.3×7.048/2=11.63kN/m由力学求解器可求得：30.31kN30.31kN25.71kN·m图4.5aL5弯矩图弯矩荷载图如图4.5ab所示：L6：102 截面尺寸：200mm×400mm图4.5bL5荷载图梁的自重和粉刷荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.12×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板11传来的梯形荷载：q1=2.3×7.048/2=8.10kN/m板7传来的均布荷载：=1/2(4.240+2.80)×1.2=5.069kN/m图4.6aL6弯矩图L9-2传来集中荷载：q3=64.38kN/m由力学求解器可求得：34.42kN34.06KN37.78kN·m弯矩荷载图如图4.6ab所示：图4.6bL6荷载图L7-1：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重和粉刷荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.10×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m)板15传来的三角形荷载：q1=3.0×7.048/2=10.572kN/m板16传来的三角形荷载：q2=3.0×7.048/2=10.572kN/m由力学求解器可求得：32.07kNkN·m102 弯矩荷载图如图4.7ab所示：图4.7aL7-1弯矩图图4.7bL7-1荷载图L7-2：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重和粉刷荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2]=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.10×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板18传来的梯形荷载：q1=3.6×7.048/2=12.686kN/m板17传来的三角形荷载：q2=1.8×7.048/2=6.343kN/m板19传来的梯形荷载：q3=3.8×7.040/2=13.39kN/mL12传来的集中荷载：q4=37.0kN/m图4.8aL7-2弯矩图由力学求解器可求得：39.67kN81.12KN136.94kN·m弯矩荷载图如图4.8ab所示：L8：图4.8bL7-2荷载图截面尺寸：200mm×400mm梁的自重和粉刷荷载为：g1=0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.10×1.0×1.2+0.31×1.0×2×102 1.2＝2.904kN/m（阳台围栏）图4.9aL8弯矩图板1传来的梯形荷载：q1=1.8×7.048/2=6.343kN/m由力学求解器可求得：20.09kN20.45kN20.73kN·m弯矩荷载图如图4.9ab所示：图4.9bL8荷载图L9-1：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.12×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板9传来的三角形荷载：q1=2.4×7.048/2=8.448kN/m板6传来的梯形荷载：q2=1.2×7.048/2=4.224kN/m由力学求解器可求得：21.84kNkN·m弯矩荷载图如图4.10ab所示：图4.10aL9-1弯矩图L9-2：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重和粉刷荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：图4.10bL9-1荷载图102 g2＝18×0.10×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板10传来的三角形荷载：q1=2.7×7.048/2=9.504kN/m板11传来的三角形97.61荷载：q2=2.3×7.048/2=8.096kN/m板7传来的均布荷载：q3=1.2×7.048/2=4.224kN/mL3传来的集中荷载：q4=29.94kN/m由力学求解器可求得：图4.11aL9-2弯矩图52.86kN64.38kN97.61kN·m弯矩荷载图如图4.11ab所示：L10：图4.11bL9-2荷载图截面尺寸：200mm×400mm梁的自重荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.12×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板21传来的三角形荷载：q1=2.424×7.048/2=8.54kN/m板23传来的均布荷载：q2=1.176×7.048=4.144kN/m由力学求解器可求得：24.05kN16.84kN·m弯矩荷载图如图4.12ab所示：图4.12aL10弯矩图L11：截面尺寸：200mm×400mm102 梁的自重和粉刷荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m图4.12bL10荷载图隔墙荷载为：g2＝18×0.12×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2=9.007kN/m板23传来的梯形荷载：q1=1.176×7.048/2=4.144kN/m由力学求解器可求得：18.22kNkN图4.13aL11弯矩图kN·m弯矩荷载图如图4.13ab所示：L12：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重荷载为：图4.13bL11荷载图g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.10×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板17传来的梯形荷载：q1=1.8×7.048/2=6.336kN/m板18传来的三角形荷载：q2=3.3×7.048/2=11.616kN/m由力学求解器可求得：37.0kN35.79kN·m弯矩图如图4.12ab所示：图4.14aL12弯矩图L13：截面尺寸：200mm×400mm梁的自重和粉刷荷载为：g1＝0.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m图4.14bL12荷载图102 隔墙荷载为：g2＝18×0.10×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板22传来的梯形荷载：q1=1.3×7.048/2=4.58kN/m图4.15aL13弯矩图由力学求解器可求得：17.03kN11.71kN·m弯矩荷载图如图4.12ab所示：L14：截面尺寸：200mm×400mm图4.15bL13荷载图梁的自重和粉刷荷载为：g10.2×（0.4－0.1）×25×1.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2＝18×0.10×1.0×1.2+0.31×1.0×2×1.2＝2.904kN/m（阳台围栏）板20传来的均布荷载：q1=(4.240+1.4×2.5)×1.5／2＝5.805kN/m由力学求解器可求得：17.34kN14.31kN·m弯矩荷载图如图4.13ab所示L15：图4.16aL14弯矩图截面尺寸：200mm×400mm梁的自重和粉刷荷载为：g1＝0.2×（0.3－0.1）×25×1.2=1.8kN/m102 隔墙荷载为：图4.16bL14荷载图g2＝18×0.10×(3.1-0.4)×1.2+0.31×(3.1-0.4)×2×1.2＝9.007kN/m板5传来的三角形荷载：q1=5.1×7.048/2=17.952kN/m板13传来的梯形荷载：q2=3×7.048/2=10.56kN/m由力学求解器可求得：49.73kN56.21kN·m图4.17aL15弯矩图弯矩荷载图如图4.11ab所示：图4.17bL15荷载图4.2　非框架梁的配筋计算连续梁跨内若承受正弯矩的截面按T形截面计算，支座和跨内承受负弯矩的截面按矩形截面计算。混凝土强度等级C30，；受力纵筋选用HRB335钢筋，，箍筋和架立筋选用HRB235钢筋，。以L6为例计算其配筋，其他非框架梁的配筋见表4.1和表4.2。L6配筋的计算过程如下所示：4.2.1正截面承载力计算梁高h＝400mm，h0＝400mm－25mm＝375mm，翼缘厚判别Ｔ形截面类型：按第一类Ｔ形截面试算跨内截面102 故该跨内截面属于第一类Ｔ形截面。先假定受力钢筋按一排布置，查附表1-2、附表2-3和附表3-2得：，，，代入公式可得：所需纵向受拉钢筋面积为：　配筋率符合要求。选用3B12（），一排可以布置得下，因此不必修改重新计算As。4.2.2斜截面承载力计算34.42kN，属一般梁。截面尺寸满足要求。构造配筋，因为抗震要求，选用φ8@200双肢箍。102 102 102 5计算简图及刚度参数5.1计算简图由图2.1知，横向总剪力墙与总框架之间没通过连梁和楼板连接，因此横向为铰结计算体系。由地下室顶板至顶层屋面处，主体结构高度H=34.9m（高出屋面的小塔楼部分不计入主体高度内）。根据毕业设计要求，这里仅计算主体结构横向在荷载作用下的受力计算及截面设计。5.2刚度参数5.2.1总剪力墙的等效抗弯刚度1、剪力墙类型的判别横向剪力墙中W2无洞口，为整体剪力墙；W4则需要判别它们的类型。判别时先求出各墙肢及组合截面惯性矩Ij、I以及连梁截面折算惯性矩Ibj，并与H、h、a、Lbj一起代入公式，根据计算的α与I/In确定墙的类型。现列出W4的判别过程。W4类型的判别W11的几何尺寸如图5.1所示。图5.1W4的几何尺寸(1)墙肢的惯性矩h的加权平均值计算如下：102 (2)梁截面惯性矩、计算跨度及墙肢形心间距首层：连梁截面积：计算跨度：连梁截面折算惯性矩：2～11层：连梁截面积：计算跨度：同理：，洞口两侧墙肢形心间距：(3)墙类型判别该剪力墙属壁式框架。2、等效抗弯刚度的计算W2可按式（4-9）计算等效抗弯刚度。计算结果见表5.4。102 总剪力墙等效抗弯刚度：5.2.2总框架的抗推刚度1、普通框架由于X方向框架的布置不是很规则，若按实际情况计算难度比较大，所以综合整个框架结构的布置情况，将其简化为轴、轴和轴三榀普通框架进行柱抗推刚度计算：现计算各轴普通框架的抗推刚度，最后将各轴框架柱的值以汇总表格的形式给出。（1）轴框架的几何尺寸如图5.2所示。①截面尺寸KL10、KL11的梁截面尺寸均为bb×hb=250㎜×550㎜。各柱的截面尺寸相同，1～5层为5500㎜×550㎜；6～12层为500㎜×500㎜。柱的计算长度Lc为：1层lc=3900㎜；2～12层lc=3100㎜。102 ②梁、柱截面惯性矩Ib、Ic梁截面惯性矩可近似取矩形截面惯性矩的2倍：梁KL10和KL11的截面惯性矩为：各柱截面惯性矩：1～5层6～12层③梁、柱的线刚度KL10：KL11：柱线刚度ic1层ic=32.5×9.15×103/3.9=76.25×103kN·m；2～5层ic=32.5×9.15×103/3.1=95.93×103kN·m；6～12层ic=31.5×5.208×103/3.1=52.9×103kN·m。④柱的抗推刚度计算，以中柱为例6～11层；；，2～5层；；1层；；类似的作法可得各层边柱的抗推刚度。轴柱的计算详见表5.5。102 （２）轴柱的计算详见表5.6.5.7。。102 、综上将X向普通框架各柱抗推刚度汇总于表5.82、壁式框架W4的几何尺寸如图5.6所示。(1)梁、柱的刚域长度梁柱均按矩形截面考虑，在各层梁的净跨范围内采用双层梁，中间以油毛毡隔开。梁、柱的刚域长度可按式（4-21）计算，以首层为例，具体计算如下：边跨梁：；102 边柱：；各杆件的刚域长度详见图5.6。(2).梁、柱考虑刚域及剪切变形影响的折算线刚度①梁柱的惯性矩因W4的梁在净跨范围内由两根高度相等的梁组成，所以双层梁的惯性矩等于各单梁惯性矩之和。梁柱的惯性矩计算详见表5.9②由式（4-23）~（4-28）计算的W4梁、柱折算线刚度分别列于表5.10及表5.11。③壁柱的侧移刚度D及其Cf值列于表5.12102 (3)总框架的抗推刚度横向普通框架和壁式框架柱的侧移刚度D和Cf值的计算结果汇总于表5.17总框架抗推刚度Cf可由各层普通框架、壁式框架抗推刚度之和的加权平均值求出：5.3　主体结构刚度特征值λ在计算体系基本周期时，认为体系完全处于弹性阶段工作，λ按下式计算：102 6竖向荷载及水平荷载计算6.1竖向荷载6.1.1各种构件的荷载标准值1、板荷载(1)天面荷载标准值活荷载：3.0kN/㎡（上人屋面，屋顶花园）恒荷载：饰面层：10厚防滑地砖，素水泥浆擦缝0.01m×20kN/m3=0.2kN/m2结合层：20厚1：3水泥砂浆0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2隔热层：50厚的膨胀珍珠岩隔热层0.05m×10kN/m3=0.5kN/m2防水层：2厚聚胺脂防水涂料0.13kN/m2找平层：20厚1：2.5水泥砂浆0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2结构层：120厚钢筋混凝土屋面板0.12m×25kN/m3=3.0kN/m顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015m*17kN/m3+0.005*16kN/m3=0.335kN/m2___________________________________________________________恒荷载合计4.97kN/㎡(2)楼面荷载标准值活荷载：2.0kN/㎡（按住宅取值，阳台为2.5kN/㎡）恒荷载：饰面层：10厚地砖，素水泥浆擦缝0.01m×20kN/m3=0.2kN/m2找平结合层：25厚1：3水泥砂浆0.025m×20kN/m3=0.5kN/m2结构层：100厚钢筋混凝土屋面板0.10m×25kN/m3=2.5kN/m顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015m*17kN/m3+0.005*16kN/m3=0.335kN/m2___________________________________________________________恒荷载合计3.54kN/㎡(3)电梯机房地面活载：7.0kN/㎡恒载：120厚钢筋混凝土板0.12×25=3kN/㎡102 _____________________________________________________________________恒荷载合计3kN/㎡（2）梁、柱、剪力墙自重梁柱自重由构件的几何尺寸和材料单位体积的自重计算。梁构件表面粉刷层重为0.36kN/㎡。梁高应由梁截面高度中减去板厚。例如横梁单位长度的自重为：gk=0.2×（0.5-0.1）×25+0.36×（0.5-0.1）×2=2.288kN/m各层柱净高取层高减去板厚，为了简化计算，柱单位高度的自重近似取1.1倍柱截面积和材料单位体积自重的乘积，以考虑柱面粉刷层的重量。每层每片剪力墙自重为剪力墙体积与材料单位体积自重的乘积（有洞口时减去洞口部分重）。以3层W2为例：Gk=(3.1-0.1)×2.6×(0.2×25+0.36×2)=44.62kN（3）内外围护墙自重1）外围护墙（每单位面积自重）8厚面砖，素水泥浆擦缝0.008m20kN/m3=0.16kN/m24厚水泥胶结合层0.004m20kN/m3=0.08kN/m2刷素水泥浆一道0.01kN/m215厚1：3水泥砂浆0.015m20kN/m3=0.3kN/m2混凝土空心小砌块200厚.0.2m7.5kN/m3=1.5kN/m2______________________________________________________________________合计：2.05kN/㎡2）内隔墙（每单位面积自重）刷白色乳胶漆0.02kN/m25厚纸筋灰批面0.005m16kN/m3=0.08kN/m215厚水泥石灰砂浆打底0.015m14kN/m3=0.21kN/m2加气混凝土砖100厚0.100m7.5kN/m3=0.75kN/m2_____________________________________________________________________合计：1.24kN/㎡3）铝合金玻璃门、窗0.4kN/㎡木门0.2kN/㎡102 6.1.2重力荷载代表值计算地震作用时先要计算各质点重力荷载代表值Gi。本设计计算时采用以下简化作法：各层楼面取建筑总面积计算恒载，取楼板净面积计算楼面活荷载；各根梁取梁截面高度减去板厚的尺寸计算梁自重；各根柱取净高度（层高减去板厚）计算柱自重；各墙段根据门窗的大小采用有门窗的墙体按无洞墙体重乘以相应的折减系数，外围护墙纵向乘以折减系数0.6,外围护墙横向、内隔墙纵向乘折减系数0.85，内隔墙横向乘以1.0。最后将各层楼面（含梁）及上下各半层的墙柱恒载100%，楼面活荷载50%相加算得各楼层重力荷载代表值。由此求得集中于各楼层标高处的重力荷载代表值（图6.1a）：1层为2.79×103kN；2～6层每层为2.69×103kN；7～10层每层2.58×103kN；11层（含女儿墙）为2.83×103kN；屋面小塔楼（质点位置37.7m）为0.43×103kN。总重力荷载代表值（各层重力荷载代表值的和）为29.71×103kN。6.2横向水平地震作用6.2.1结构总水平地震作用——底部剪力标准值FEk1、结构等效总重力荷载Geq=0.85GE=0.85×29.71×103=25.25×103kN2、结构基本自振周期T1假想把集中在各层楼面处的重力荷载Gi视作水平荷载来计算结构的顶点侧移ΔT，然后按式（5-11）计算基本自振周期T1。为计算方便，可把重力荷载简化为水平均布荷载及顶点集中力F，见图6.1b。均布荷载：集中荷载：F=（2.83-1.55×0.758）+0.43=2.085×103kN在均布荷载作用下，由总剪力墙单独承受荷载时的顶点位移为类似地，在集中荷载F作用下，顶点位移为102 （a）（b）图6.1重力荷载转化示意图（力单位：103kN）用ξ=Z/H=1，λ=6.96，代入式（6-3a）、（6-4a）求出，便可得到框-剪结构在均布荷载及顶点集中荷载作用下的顶点位移分别为框-剪结构的假想顶点位移=0.394+0.077=0.471m按式（5-11）算得框-剪结构的基本自振周期为3、相应于T1的水平地震影响系数α1本工程属Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，由《高规》表3.3.7-2查得特征周期Tg=0.35s。按烈度7度由《高规》表3.3.7-1查得水平地震影响系数最大值为：α102 max=0.08。因5Tg>T1=0.875>Tg,故由《高规》3.3.8条及图3.3.8得4.主体结构底部剪力标准值FEkFEk=α1Geq=0.038×25.25×103=0.96×103kN6.2.2各层水平地震作用FiT1=0.875（s）>1.4Tg=1.4×0.35=0.48（s）,查表5-1得δn=0.08×0.875+0.07=0.14按式（5-9）、（5-10）得Fi的计算结果详见表6.1注：102 6.3横向风荷载计算1、垂直作用在建筑物表面单位面积上的风荷载标准值WK按式（5-1）计算，即2式中各符号取值根据以下情况考虑：本工程为一般高层建筑，根据《高规》3.2.2条规定，由《荷载规范》附录D.4查出的50年重现期的风压值W0=0.6kN/m2不需要再乘以1.1的增大系数；本建筑高宽比，矩形平面建筑，其风载体型系数按《高规》3.2.5条规定可取μs=1.3；风压高度变化系数根据地面粗糙度类别（B类）由《高规》表3.2.3查取；风振系数βz按式（5-2）计算，即，式中，ξ为脉动增大系数，由《高规》表3.2.6-1查取，查表时取结构基本自振周期T1=0.07n=0.77，则，据此由表查得ξ=1.33；ν为脉动影响系数，由《高规》表3.6.2-2查取，根据H/B=2.07及H=34.9m查得ν=0.487。于是横向风压为2、总风荷载计算作用于建筑物表面高度z处总风荷载是沿高度变化的分布荷载。对本例中，式（5-5）可简化为，式中B为高度z处建筑物长度，对主体结构B=32.4m，对小塔楼B=11.4m。各楼层标高处的集中风荷载Fi为计算方便，还需要将折算为作用于各楼层标高处的集中风荷载Fi，即式中hi、hi+1——第i层楼面上、下层层高。计算顶层时，取女儿墙高度。102 以上计算过程和结果见表6.2。102 7水平荷载作用效应分析7.1水平地震作用折算及水平位移验算7.1.1水平地震作用折算为方便计算，可把各层质点处水平地震作用Fi和顶点附加水平地震作用ΔFn按式（5-12）折算为倒三角形分布荷载q0和顶点集中荷载F。水平地震作用Fi和ΔFn产生的基底弯矩和剪力分别为：代入式（5-12）求得：由倒三角形荷载引起的底部剪力和弯矩为，，由顶点集中荷载产生的底部剪力和弯矩为，水平地震作用下主体结构框-剪协同工作计算简图如图7.1所示。图7.1框—剪结构刚结计算体系7.1.2水平位移验算比较表6.1和6.2可知，风荷载比水平地震作用小很多，因此只需进行水平地震作用下的位移验算。102 将λ=6.96及各楼层标高处的值代入式（6-2a）、（6-4a）可求出相应高度处的位移。各楼层标高处的总水平位移为。各层间相对位移：。以上各项计算结果见表7.1层间最大位移与层高之比应满足表2-3的要求，即Δy/h≤1/800，由表13-17知：7.2水平地震作用下的内力计算7.2.1总剪力墙、总框架和总连梁的内力1、总剪力墙的总弯矩将值、各楼层标高处的值、倒三角形荷载和顶点集中荷载F代入式（6-2b）、（6-4b）可得总剪力墙各楼层标高处的总弯矩。计算过程和结果示于表7.2。总剪力墙底部总弯矩Mw与水平地震作用产生的底部总弯矩M0之比为应该提高结构抗震等级按二级结构计算。102 2、的计算按折算的倒三角形荷载q0和顶点集中荷载F由式（6-2c）、（6-4c）可计算。则=+；这里、分别为由q0和F计算之值。的计算结果见表7-3。3、总框架的总剪力此结构为铰结计算体系，根据式（6-6），，为外荷载产生的结构任意高度处的总剪力。计算过程和结果示于表7.4。102 4、总框架剪力Vf的调整对总框架剪力Vf<0.2V0的楼层，Vf取0.2V0和1.5Vf,max中较小值，由，可将表7-4中的Vf值作调整，有下划线的便是作了调整的。各层框架总剪力调整后，按调整前后的比例放大各柱和梁的剪力和端部弯矩，柱轴力不放大。7.2.2各根柱、各根连梁、各片剪力墙的内力1、各框架柱的剪力总框架剪力应按各框架柱的D值分配到各柱。由式（6-25）知，第j层第i根框架柱的剪力Vcij为：表7.5列出轴框架柱的计算结果。表中ΣDi由表5.17查出，各Di值由表5.8查出。表7.6列出W4壁柱的计算结果。表中ΣDi由表5.14查出，各Di值由表5.8查出。2、各片剪力墙的弯矩和剪力总剪力墙各楼层标高处的和按式（6-17）分配给各片剪力墙，亦即：102 ，以W2为例，和的计算结果见表7.7中列的数值。此建筑中的剪力墙都没有连梁与其相连，则由上式计算出的和，就是第i片剪力墙j楼层处的弯矩和剪力。102 7.2.3框架梁、柱的内力计算1、轴框架（1）柱的反弯点高度比柱的反弯点高度比按下式计算：y=y0+y1+y2+y3。本例倒三角形荷载产生的剪力占总剪力的74%，为方便计算，反弯点高度比近似取倒三角形荷载的反弯点高度比。根据梁、柱线刚度比k、总层数n、计算层j及柱上、下端梁线刚度比a1、上、下层与本层高度比a2、a3，由高层建筑结构设计教材相应表格依次查出y0、y1、y2、y3，即得y。表7.8列出了轴③、⑨柱各层y值。轴⑤、⑦柱的计算方法相同，计算结果见表7.9。102 （2）梁、柱端弯矩第i层各柱的剪力由表7.5查得，该剪力乘以反弯点高度或者yhi或（1-y）hi可得柱端弯矩。梁端弯矩由汇交于结点的杆端弯矩平衡条件求出。以F轴8层中柱上端节点为例，由表7.5查得节点上、下层柱剪力为V9=48.9kN，V8=50.0kN，由表7.9查得y9=0.5，y8=0.5。则M9=48.9×0.5×3.1=75.795kN•m；M8=50×（1－0.5）×3.1=77.5kN•m，由表5.5查得节点左、右梁线刚度=27.21×103kN•m；=74.3×103kN•m,则节点左、右梁端弯矩为：按上述作法求得的轴框架各梁、柱端弯矩列于表7.10。-⑨和-⑦梁、柱端弯矩分别与-③和-⑤对称，在此不再赘述。（3）梁的剪力及柱的轴力各梁的剪力由梁端弯矩根据平衡条件求出，柱的轴力由该层以上各层与柱相连的梁端剪力的和求得，计算结果见表7.11。-⑨和-⑦梁、柱端弯矩分别与-③和-⑤102 对称，在此不再赘述。102 102 8竖向荷载作用下结构的内力计算8.1框架内力计算现以轴框架为例，说明恒载作用下框架内力的计算过程，其他各轴框架的计算与此相同，不再一一列出。采用整体弯矩分配法计算，对框架弯矩进行整体分配和传递，底层与各层的柱的线刚度均不乘以0.9，传递系数均取1/2。对力矩分配、传递的过程作了如下改进：（1）将由结点不平衡力矩较大的结点开始计算，改为按结点顺序进行；（2）将由各结点逐一分配、传递，改为所有结点同时放松，进行分配力矩（只与结点各杆近端有关），再将所有结点同时固定，进行力矩传递（只与各杆远端有关），并计算各结点新的不平衡力矩。每个结点都进行不少于六个循环的分配和传递。8.1.1计算简图按照6.1节算得的天面、楼面恒荷载及梁与梁上隔墙重量，得到轴框架的荷载，各荷载均取标准值，以便于各种工况下的荷载效应组合，如图8-1a所示。在计算过程中作了如下简化：开门窗洞的墙重按无洞墙重乘0.85计算，忽略梁侧批荡重。具体计算如下：标准层：KL10：截面尺寸：250mm×550mm梁的自重为：gk1＝0.25×（0.55－0.1）×25=2.81kN/m隔墙荷载为：gk2＝2.8×(31-0.5)×0.85＝6.188kN/m板18传来的三角形荷载：qk1=3.3×3.54/2=5.84kN/m板19传来的三角形荷载：qk2=3.8×3.54/2=6.73kN/mKL11：截面尺寸：250mm×550mm梁的自重为：gk1＝0.25×（0.55－0.1）×25=2.81kN/m隔墙荷载为：gk2＝2.8×(3.1-0.55)×0.85＝6.545kN/m板TB3传来的均布荷载：qk1=1.4×3.54/2=2.48kN/m102 顶层（天面）：KL10：截面尺寸：250mm×550mm梁的自重为：gk1＝0.25×（0.55－0.12）×25=2.69kN/m女儿墙荷载为：gk2＝2.8×1.1＝3.08kN/m板18传来的三角形荷载：qk1=3.3×4.97/2=8.45kN/m板19传来的三角形荷载：qk2=3.8×4.97/2=9.44kN/mKL11：截面尺寸：250mm×550mm梁的自重为：gk1＝0.25×（0.55－0.12）×25=2.69kN/m女儿墙荷载为：gk2＝2.8×1.1＝3.08kN/m板WB13传来的三角形荷载：qk1=2.6×4.97/2=6.46kN/m轴中的每一跨除框架梁自重及梁上隔墙重之外，其余荷载都不是对称荷载，应用力法分别求出它们的固端弯矩，但这样作很麻烦，同时各荷载差异并不太大，因此这里近似按对称荷载处理，并将三角形荷载化为具有相同支座弯矩的等效均布荷载再与框架梁及隔墙的均布荷载相加，具体计算如表8-1所示。转换后在恒载下的计算简图如图8-1b所示。8.1.2分配系数及固端弯矩1、梁柱线刚度由第5章查得轴框架梁线刚度：KL10：ib=2.721×104kN·mKL11：ib=7.43×104kN·m102 图8.1a轴框架在恒载作用下的示意图图8.1b轴框架在恒载下的计算简图102 柱的线刚度见表8.2，表中ic各值选自表5.5。2、分配系数计算弯矩分配系数时，各层柱为ic。3、梁的固端弯矩各梁分别受均布荷载和集中荷载作用,其固端弯矩见表8.3。8.1.3分配与传递以顶层为例，弯矩分配过程及结果见表8.4及图8.2。其余各层弯矩分配与传递过程和顶层相同，计算结果见表8.5及图8.3。102 102 图8.2恒载作用下第12层弯矩图102 图8.3恒载作用下F轴梁柱弯矩图102 计算各跨梁端剪力时，可将梁看作简支梁，求出梁在梁端弯矩和该跨梁上的恒载作用下的支座反力即为梁端剪力；各柱端剪力根据柱端弯矩由平衡条件求出；各柱上端轴力由横向框架梁端剪力、纵向框架梁端支反力（按简支梁计算）与上层柱传来的轴力相加而得；各柱下端轴力为上端轴力加本层柱自重。按以上作法求得的F轴各梁、柱内力汇总于表8.6、7。102 活荷载作用下的弯矩分配、传递与恒载作用下的计算完全相同，不再赘述。此处仅列出各个计算表格，见表8.8-13。102 102 8.2剪力墙内力计算在竖向荷载作用下剪力墙只有轴力和弯矩，而且弯矩通常都较小，为简化计算常忽略不计。下面以W2在恒载作用下的情况为例，说明内力计算过程。8.2.1轴力的计算恒载作用下W2的轴力有以下几部分：（1）墙肢自重；（2）墙肢两侧由楼板传来102 （a）顶层（b）标准层图8.4W2的恒荷载示意图的三角形荷载；（3）纵向梁传来的集中荷载;(4)横向梁传来的集中荷载。W2102 的计算简图见图8.4。1、墙肢自重q1为剪力墙单位长度的自重，由该层墙高×墙厚×单位体积自重求得：11层q1=2.98×0.2×25=14.9kN/m2～10层q1=3.0×0.2×25=15kN/m首层q1=3.8×0.2×25=17.5kN/m各层q1值乘墙截面长（2.6m）即得该层墙自重。2、楼板传来荷载楼板传来的荷载为各三角形的面积与楼板单位面积恒载标准值的乘积，三角形荷载（q2）的合力为12层：，2～11层：。3、纵向梁传来的荷载P标准层P处的纵梁（次梁）除受板传来的荷载（按梯形荷载计算）和梁自重外，还有隔墙（厚120㎜）传来的荷载；顶层P处的纵梁上没有隔墙传来的荷载。各纵梁根据6.1节计算的天面、楼面、梁及梁上墙重，不考虑各跨梁的连续性，按简支梁求出支座反力，再反向加到墙上，可得各集中荷载。标准层纵向梁传来的荷载计算如下：梁自重为(5.4÷2)×[0.2×0.4×25]=5.4kN纵梁承受的楼板恒载传给剪力墙的合力为纵梁两侧板面积之半减去板传给横向框架梁及剪力墙的三角形面积后与单位面积板重的乘积再除以2，即梁上隔墙传来的荷载为顶层纵向梁传来的荷载计算如下：102 梁自重为(5.4÷2)×[0.2×0.38×25]=5.13kN纵梁承受的楼板恒载传给剪力墙的合力为4、横向梁传来的荷载该横向梁受力情况为标准层：由力学求解器求得：P2=P1=40.12KN顶层：同理求得P1=P2=39.68KN8.2.2弯矩的计算W2某层所承受的弯矩是各恒载向W2形心处平移所得弯矩。以上各弯矩的代数和即为W2该层承受的弯矩值。由图8.4显然可知，W2所承受的各恒载关于W2形心对称布置，故弯矩为零，无需计算。轴力的计算结果见表8.14。102 活荷载作用下W2的轴力、弯矩计算方法与恒载作用下的计算方法相同。各荷载值改动如下：12层：，P1=P2=16.45KN2～11层：，P1=P2=16.45KN计算活荷载作用剪力墙轴力、弯矩的时候不用计算墙自重，各层轴力的计算结果见表8.15。102 102 9荷载效应组合根据《高规》规定，抗震设计要同时按式（8-1）及式（8-2）计算荷载效应组合。按式（8-1）计算时，对由永久荷载效应控制的组合为，式中，；对由可变荷载效应控制的组合为和。按式（8-2）计算时，对本结构（H<60m，7度抗震设计）可表示为。对风荷载和地震作用尚需考虑正、反两个方向的荷载效应。现仅以大多数情况下对最不利内力起控制作用的上述第1和第4两种组合为例，说明计算过程。9.1框架梁柱的内力组合9.1.1梁、柱内力调整为了获得梁（含连梁）、柱杆端截面的弯矩和剪力，需要将7及8节中计算的节点内力值换算为支座边缘的内力标准值。例如对图9.1所示的梁，A端支座边缘处的弯矩和剪力可近似按下式换算：图9.1梁支座边缘的弯矩和剪力图9.2柱支座边缘内力示意图102 （q为作用在梁上的均布荷载）柱支座边缘处的弯矩与梁支座边缘弯矩的换算公式相同，由于柱的弯矩图均为直线图形（图9.2），故柱支座边缘的剪力值仍为节点处的剪力值。另外在内力组合前，对竖向荷载作用下梁支座边缘处的弯矩需乘以弯矩调幅系数（本设计取0.8），跨中弯矩乘1.1。现仅以12层轴35跨为例计算框架梁KL10的控制截面内力标准值，其余框架梁控制截面内力标准值见表9.1。水平地震作用下弯矩和剪力的调整计算：由表7.11查得框架梁KL10在水平地震作用下两端弯矩和剪力分别为：，，。即截面3在水平地震作用下柱支座边缘处的弯矩为：；截面5在水平地震作用下柱支座边缘处的弯矩为：；水平地震作用下柱支座边缘处的剪力为：。恒荷载作用下弯矩和剪力的调整计算：由表8.6查得框架梁KL10在恒荷载作用下两端弯矩和剪力分别为：，，，。即截面3在恒荷载作用下柱支座边缘处的弯矩为：；截面5在恒荷载作用下柱支座边缘处的弯矩为：；恒荷载作用下梁跨中弯矩调整值为：；截面3在恒荷载作用下柱支座边缘处的剪力为：；截面5L在恒荷载作用下柱支座边缘处的剪力为：。102 不符合式（8-3）的要求，故取梁跨中弯矩的调整值为：，符合式（8-3）的要求。活荷载作用下弯矩和剪力的调整计算：由表8.12查得框架梁KL12在活荷载作用下两端弯矩和剪力分别为：，，，。即截面3在活荷载作用下柱支座边缘处的弯矩为：；截面5在活荷载作用下柱支座边缘处的弯矩为：；活荷载作用下梁跨中弯矩调整值为：；（在实际工程设计中，可以不考虑活荷载不利分布，按满布方式布置做内力计算后再将框架梁的跨中弯矩乘以1.1~1.3的放大系数，本设计取1.2。）截面3在活荷载作用下柱支座边缘处的剪力为：；截面5L在活荷载作用下柱支座边缘处的剪力为：。，符合式（8-3）的要求。表9.1给出了轴梁端换算成支座边缘后的弯矩和剪力。其中竖向荷载下的梁端弯矩值已作了塑性调幅，跨中弯矩根据调幅前的梁端弯矩、剪力和梁上实际荷载由平衡条件求得，再乘以1.1的增大系数。各值均通过式（8-3）的验算，计算过程从略。柱支座边缘处的弯矩与梁支座边缘弯矩的换算公式相同，剪力值仍为节点处的剪力值。现仅以11层上端截面截面内力标准值的计算为例，其余截面见表9.102 2，计算过程从略。各内力作用下弯矩、轴力、剪力的调整计算：注：梁截面弯矩以下部纤维受拉为正，单位为kN•m；各剪力只给出大小，单位为kN。由表8.7查得各柱在恒荷载作用下上端弯矩：，剪力：，轴力：，；由表8.13查得各柱在活荷载作用下上端弯矩：，剪力：，轴力：，；由表7.10查得各柱在水平地震作用下上端弯矩：，由表7.5查得各柱在水平地震作用下上端剪力：，；由表7.11查得各柱在水平地震作用下的轴力：，，102 由表7.7查得W2在水平地震作用下的弯矩：，剪力：；如8-2-2所述，W2所承受的各恒载及活载关于W2形心对称布置，故弯矩为零。由表8.14查得W2在恒荷载作用下的轴力：由表8.15查得W2在活荷载作用下的轴力：③号柱在恒载作用下支座边缘弯矩为：⑤号柱在恒载作用下支座边缘弯矩为：同理③号柱和⑤号柱在活荷载作用下支座边缘弯矩分别为：，③号柱和⑤号柱在活荷载作用下支座边缘弯矩分别为：，剪力墙在内力作用下弯矩、剪力、轴力均无需调整，各框架柱在内力作用下剪力、轴力也无需调整，直接取以上各表中的数据即可，具体见表9.2。表9.2给出了轴框架柱支座边缘截面和W2控制截面的内力标准值。102 9.1.2框架梁、柱的内力组合在有地震作用组合时，承载力抗震调整系数应根据梁、柱、剪力墙各构件的不同受力状态由《高层建筑框架-剪力墙结构设计》中的表9.1取值。重力荷载代表值G应取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载的组合值系数应按如下规定取值：（1）雪荷载0.5；（2）屋面积灰荷载0.5；（3）屋面活荷载0.0；（4）按实际情况计算的楼面活荷载1.0；（5）按等效均布荷载计算的楼面活荷载；藏书库、档案库0.8，其他民用建筑0.5；（6）吊车悬吊物重力：硬钩吊车0.3，软钩吊车0.0。与本设计相关的是此规定的3、5项，综合以上各项的规定，重力荷载代表值的效应按下式计算：屋面层：其他层：轴梁内力组合见表9.3；轴3、5柱的内力组合见表9.4、9.5。102 注：梁截面弯矩以下部纤维受拉为正，单位为kN•m；各剪力只给出大小，单位为kN。102 9.2剪力墙的内力组合W2上、下端截面的内力标准值见表9.2，其内力组合见表9.6。102 10截面设计各构件最不利内力组合完成后，即可进行截面设计。截面设计应按照抗震等级的要求进行，本结构框架的抗震等级为三级，剪力墙的抗震等级为二级。作为示例，本节仅给出轴框架12层梁、10层柱和1层剪力墙W2的截面配筋计算，其他层梁柱及剪力墙的计算见表格。10.1框架梁现以12层35跨(KL10)为例，说明计算过程。混凝土强度等级C30，，纵筋为HRB335，；箍筋HPB235，。10.1.1正截面受弯承载力计算由内力组合表9.3知，控制截面最大内力为：跨中截面；支座截面；；。1、跨中截面按倒L形截面计算，，，，，按单排布筋，。属于第Ⅰ类L形截面的较大值,满足最小配筋率要求。102 实配钢筋5B25（As=1649mm2）。轴框架其他各梁的跨中正截面受弯承载力计算见表10.1。2、支座截面以支座5L为例，按矩形截面计算，截面最大弯矩为，将上面求出的跨中两根2B25受拉纵筋作为受压钢筋，则=982mm2构造配钢筋3φ20（As=942mm2）。轴框架其他各梁的支座正截面受弯承载力计算见表10.2。10.1.2斜截面受剪承载力计算查内力组合表9-3，支座截面最不利剪力值。根据强剪弱弯的要求，梁端截面剪力设计值应按式（9－14）适当调整，即式中选自表9-3，由表9.1的数据求出。剪压比，满足最小截面尺寸要求。102 箍筋选用HPB235级钢筋，，由式（9－16）有现选φ8@130双肢箍（箍筋加密区选用φ8@100），满足要求。配箍率为（《高规》6.3.4条的要求）梁端箍筋加密区的箍筋最大间距和最小直径尚应满足（《建筑抗震设计规范》表6.3.3）的要求，选用φ8@100。轴框架其他各梁的斜截面受剪承载力计算见表10.3。10.2框架柱现以10层3号柱为例说明截面配筋计算过程。柱截面尺寸500mm×500mm，混凝土强度等级C30，，。10.2.1剪跨比和轴压比根据《高规》6.2.6条，反弯点位于柱高中部的框架柱，柱剪跨比可取柱净高与计算102 方向2倍柱截面有效高度之比，此处近似按该方法计算，即＞2，为长柱。由表9.4查得柱轴力N=180.75kN，于是满足柱轴压比限值的要求（《建筑抗震设计规范》表6.3.7）。其他各层柱的剪跨比和轴压比验算见表10.4。10.2.2正截面抗弯承载力计算从柱内力组合表9.4可见，10层③柱上、下端截面共有6组内力。为达到强柱弱梁的要求，其中上、下端及、与及的4组柱端弯矩设计值应按调整。现以上端为例，说明调整作法。柱抗震等级为二级，式（9-21）中的系数，由表9.3查得（边柱节点只有右梁），则。由表9.4知10层柱上端弯矩为102 118.44kN•m，第11层柱下端为91.28kN•m，同一节点上、下柱端弯矩139.1+117.44=209.72kN•m＜253.22kN•m，各柱端弯矩应增加21.75kN•m，由于柱为角柱，还应乘以不小于1.1的增大系数，即6层柱上端Mmax的一组考虑抗震调整系数后应为123.37kN•m。其他各节点弯矩设计值的调整见表10.5。现仅取Mmax的一组（M=123.37kN•m，N=290kN）和Nmax的一组（M=77.31kN•m，N=440.52kN）进行配筋计算，其余4组计算过程从略，并取其中配筋较大者。其他内力组合的配筋计算见表10.6。柱计算长度L0=1.25H=1.25×3.1=3.875m采用对称配筋，选用HRB335级钢筋（）（1）Mmax的一组取h/30=500/30=16.67mm及20mm中的较大者，即=20mm，=425.4+20=445.4mm，取=1.0102 因为，取，为大偏心受压。近似取X==70mm根据构造配筋要求，全部纵向配筋率不应大于5%，且不小于1.0%，每一侧不应小于0.2%。实际第侧配筋3B20（），共配8B20（总配筋面积为2513mm2>2325mm2）。（2）Nmax的一组=20mm，=175.50+20=195.50mm，取=1.0，取=1.0，属大偏心受压。102 近似取X==70mm根据构造要求，全部纵向配筋率不应大于5%，且不小于1.0%，每一侧不应小于0.2%。实际每侧配筋3B20（），共配8B20（总配筋面积为2513mm2>2325mm2）。10.2.3斜截面抗剪承载力计算为保证强剪弱弯，柱剪力设计值应按《高规》6.2.3调整，对本设计为又因为号柱为角柱，根据《高规》6.2.4以上剪力设计值还应乘以不小于1.1的增大系数，本设计取1.1，即柱剪力设计值为由《高规》6.2.6，框架柱的剪跨比由式（9-19）（截面尺寸满足要求）由内力组合选取与相应的轴向压力设计值，取。由式（9-24）计算得102 仅需按构造配置箍筋。根据《高规》表6.4.3-2的规定，柱端加密区箍筋选用Φ10@100，采用复合箍筋，其体积配箍率102 满足要求。（上式当混凝土强度等级低于C35时，按C35计算；为箍筋或拉筋的抗拉强度设计值，超过时，按计算。）柱非加密区采用4肢Φ10@150，ρv=0.91%，且间距s=150＜10d=180mm，满足要求。其他各框架柱斜截面抗剪承载力计算见表10.7。10.2.4节点的抗剪承载力计算本框架抗震等级为二级，应进行节点的抗剪承载力的计算。现仅以11层号柱节点的计算为例，计算如下，其他各节点见表10.8。由表9.3查得（边柱节点只有右梁），底层柱的计算高度，其他层柱的计算高度，即11层柱计算高度，由《高规》C.1.1得梁柱节点核心区组合的剪力设计值1、节点的截面尺寸要求因为由《高规》C.1.2得：应取和的较小值，亦即，由《高规》C.1.3得节点核心区受剪截面验算公式为截面尺寸满足要求。102 2、节点的抗剪承载力计算由表9.4查得，对应于该组合剪力设计值的上柱底部组合轴向力设计值核心区计算宽度范围内验算方向同一截面箍筋Φ8各肢的全部截面面积节点核心区截面受剪承载力验算按《高规》C.1.4规定得满足要求。10.3剪力墙仅以W2为例说明截面设计的具体作法。10.3.1正截面承载力计算剪力墙的抗震等级为二级，由内力计算结果知，W2各层受力状态均为偏心受压。底部加强部位取墙肢总高度的1/8（4.36m）和底部两层（7m）中的较大者，即底部加强部位取7m。混凝土强度等级C30，；水平及竖向分布筋网片选用HPB235级钢筋，，端部受力筋选用HRB335级钢筋，。剪力墙截面尺寸，（底层为），，，翼缘宽度，翼缘厚度。102 剪力墙采用对称配筋，以9层为例，由内力组合表9.6取Mmax最大的一组（；；）水平及竖向分布的选用双网Φ8@150双向，分布筋配筋率（最小配筋率）先假定及，由《高规》式（7.2.8-5）、（7.2.8-8）代入式（7.2.8-1）可得将以上相关数据代入后得，为大偏心受压，则按《高规》式（7.2.8-9）计算得分布筋承受的抵抗弯矩为由《高规》式（7.2.8-6）得将、代入式（7.2.8-2），其中可得剪力墙端部钢筋面积：选用12B16其他各层剪力墙的正截面承载力计算见表10.9。10.3.2斜截面承载力计算为保证剪力墙的“强剪弱弯”要求，底部加强区应按《高规》式（7.2.10-1）适当调高墙肢剪力设计值，即剪跨比102 验算截面尺寸截面尺寸满足要求偏心受压剪力墙斜截面受剪承载力计算：。计算时N取实际值。于是由《高规》式（7.2.11-2）有选用2排Φ10@150，相应的配筋率为：满足要求其他楼层斜截面承载力计算见表10.10。102 102 11基础设计11.1基础选型根据工程地质勘察报告，拟建场地工程地质情况见表11.1。由广厦结构可知③号柱底层的内力组合非常接近，可取其中轴力最大的一组进行基础计算，即，，。根据以上地质情况，和上部结构荷载情况，选用混凝土预制桩基础，桩截面采用管径为400mm的预应力管桩，桩长16.2m。承台埋深取2.8m，承台高0.8m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取70mm，承台取用C30混凝土。11.2基础平面布置1、基桩竖向承载力标准值：由地质勘察报告可得，单桩竖向极限承载力标准值为：查《土力学与基础工程》中的相应表格可得：，，，将以上各值代入公式得基桩竖向承载力设计值为：按材料强度对基桩坚向承载力设计值进行验算：，满足要求。2．确定桩数和布桩102 由于基础上部结构荷载弯矩很小，桩数n可按下式估算：（承台面积近似取）暂取4根，并取最小桩距，按矩形布置，如图11.1所示。3．初选承台尺寸综上所述，并考虑到该桩基础为偏心受压，所以在偏心方向上取，则承台底面尺寸为：长边：短边：4．计算桩顶荷载设计值(1)水平承载力设计值的计算主要影响深度为：则影响深度范围内土层为：图11.1桩布置图2.6m松散、稍密细砂，0.2m可塑砂质粘性土查《土力学与基础工程》中表8.12可得：单桩在地面处水平位移容许值为：对C30混凝土，有：，则有：所以：由《土力学与基础工程》中表8.19可查得：故单桩水平承载力设计值为：（极限承载力）102 (2)单桩竖向承载力设计值计算取承台及其上土的平均重度，则桩顶平均竖向力设计值为：满足要求。5、桩顶水平位移验算单桩水平荷载设计值为：（在桩顶处）单桩桩顶弯矩设计值为：由，由《土力学与基础工程》中表8.14查得：，故有：满足要求。11.3承台计算和配筋初步取承台根部高度：；承台端部高度：。(见图11.2)11.3.1作用在承台底部的弯矩绕X轴弯矩：M值太小可以不考虑绕Y轴弯矩：102 取绕Y方向计算图11.2承台示意图11.3.2基桩净反力设计值：计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）（8.5.3－2）11.3.3承台受柱冲切验算：计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）（8.5.17－1）X方向上自柱边到最近桩边的水平距离：y方向上自柱边到最近桩边的水平距离：承台有效高度：作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值：X方向冲跨比：102 Y方向冲跨比：X方向冲切系数：Y方向冲切系数：,满足要求。11.3.4承台受剪验算计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）（8.5.18－1）1、垂直Y方向截面的抗剪计算Y方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：计算截面处承台宽度：斜截面上最大剪力设计值：计算截面的剪跨比：剪切系数：承台计算截面的计算宽度：,满足要求。2、垂直X方向截面的抗剪计算X方向上自柱边到计算一排桩的桩边的水平距离：计算截面处承台宽度：102 斜截面上最大剪力设计值：计算截面的剪跨比：，取剪切系数：承台计算截面的计算宽度：,满足要求。11.3.5承台角桩冲切验算计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）（8.5.17－5）角桩竖向冲反力设计值：从角桩内边缘至承台外边缘的距离：X方向上从承台角桩内边缘引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离：（当柱或承台变阶处位于该45度线以内时，则取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）Y方向上从承台角桩内边缘引45度冲切线与承台顶面相交点至角桩内边缘的水平距离：（当柱或承台变阶处位于该45度线以内时，则取由柱边或变阶处与桩内边缘连线为冲切锥体的锥线）X方向角桩冲跨比：y方向角桩冲跨比：102 ，取X方向角桩冲切系数：Y方向角桩冲切系数：,满足要求。11.3.6承台受弯计算计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）（8.5.16－1）计算公式：《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）（8.5.16－2）1、垂直X轴方向计算截面处弯矩计算：=X向钢筋：选用20B20（）2、垂直Y轴方向计算截面处弯矩计算：=Y向钢筋：选用16B20（）11.3.7承台受压验算计算公式：《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）（7.8.1－1）局部荷载设计值：102 混凝土局部受压面积：混凝土局部受压计算面积：混凝土受压时强度提高系数：,满足要求。102 参考文献[1]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）．北京：中国建筑工业出版社，2002．[2]建筑结构荷载规范（GB50009-2001）．北京：中国建筑工业出版社，2001．[3]　混凝土结构设计规范（GB50010-2002）．北京：中国建筑工业出版社，2002．[4]建筑抗震设计规范（GB50011-2002）．北京：中国建筑工业出版社，2001．[5]建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）．北京：中国建筑工业出版社，2002．[6]建筑桩基础技术规范（JGJ94-94）．北京：中国建筑工业出版社，1994．[7]建筑结构制图标准（GB/T50105-2001）．北京：中国建筑工业出版社，2001．[8]混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（03G101-1）．北京：中国建筑标准设计研究院，2001．[9]郭仁俊．高层建筑框架－剪力墙结构设计［M］．北京：中国建筑工业出版社，2004．[10]沈蒲生．混凝土结构设计［M］．北京：高等教育出版社，2003．[11]尚守平．结构抗震设计［M］．北京：高等教育出版社，2003．[12]霍达．高层建筑结构设计［M］．北京：高等教育出版社，2004．[13]杨弗康，李家宝．结构力学（上册）（第四版）［M］．北京：高等教育出版社，1998．[14]梁启智．框架－剪力墙结构设计［M］．广州：华南理工大学出版社，1992．[15]JohnS.Scott,DictionaryofCivilEngineering,4thEdition,1991,PenguinBooksPublisher.[17]RobinShepherd&J.DavisFrost,FailuresinCivilEngineering,Structural,FoundationandGeoenvironmentalCaseStudies,1995,PublishedbyASCE.[16]I.S.JayagopalandR.Budramoorthy,BasicCivilandMechanicalEngineering,2000,VikasPublishingHousePVTLtd.[17]R.S.Narayanan&A.W.Beeby,IntroductiontoCivilEngineering,2001,SponPress102 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