长沙大学6层综合办公楼设计_毕业设计

兰州交通大学博文学院毕业（论文） 毕业设计 长沙大学6层综合办公楼 目 录 1前 言 1． 建筑设计说明书 2 1.1 建筑设计概况与主要技术经济指标 2 1.1.1 设计详细说明 2 1.1.2 建筑主要技术经济指标 3 1.2 建筑内容 3 1.2.1 平面功能分析 3 1.2.2 房间布置 3 1.2.3 安全设施 3 1.3 构造处理 3 1.3.1 墙面构造处理 3 1.3.2 防潮处理 3 1.3.3 门窗选用 4 1.3.4 楼地面及内外墙做法 4 1.3.5 屋顶构造做法 4 1.3.6 楼梯构造做法 4 1.4 其它补充 4 2. 结构设计说明书 5 2.1 设计资料 5 2.2 结构选型 5 2.2.1 结构体系选型 5 2.2.2 其它结构选型 5 2.3 结构布置 5 2.4 框架结构计算 5 2.4.1 确定框架计算简图 5 2.4.2 梁柱的截面尺寸估算 6 2.4.3 计算线刚度 6 2.4.4 荷载计算 6 2.4.5 梁柱的验算 6 2.4.6 内力计算 6 2.4.7 内力组合 6 3. 基本资料及结构选型 7 3.1 工程名称 7 3.2 建设地点 7 3.3 设计资料 7 3.4 结构选型 7 3.4.1 结构体系选型 7 3.4.2 其他结构选型 7 4. 结构布置 8 4.1 确定框架计算简图 8 4.2 初估梁柱截面尺寸 9 4.2.1 梁的截面尺寸 9 4.3 框架梁柱截面特征 10 5. 框架结构荷载计算 11 5.1 基本荷载计算 11 5.1.1 恒载值计算 11 5.1.2 活载标准值计算 12 5.2 竖向荷载作用下框架受载总图 14 5.2.1 AB轴间框架梁 15 5.2.2 B-1/B轴间框架梁均布荷载 15 5.2.3 1/B-C轴间框架梁 15 5.2.4 A轴柱 16 5.2.5 B轴柱 16 5.2.6 1/B轴竖向集中力计算 17 5.2.7 C轴柱 17 5.2.8 求得竖向荷载作用下框架受载总图 17 5.3 水平地震作用计算及内力、位移分析 19 5.3.1 各层梁、板、柱、自重标准值 19 5.3.2 各层墙自重标准值计算 20 5.3.3 各层自重标准值计算 20 5.3.4 重力荷载代表值计算 21 5.3.5 等效总重力荷载代表值计算 22 5.3.6 横向框架侧移刚度计算 22 5.3.7 横向自振周期计算 23 5.3.8 水平地震作用及楼层地震剪力计算 24 5.3.9 水平地震作用下位移验算 25 6. 框架结构内力计算 26 6.1 弯矩分配系数计算 26 6.2 框架在竖向荷载作用下的内力计算 26 6.2.1 荷载作用下的计算 26 6.3 框架在水平荷载作用下的内力计算 36 6.3.1 反弯点位置计算 37 6.3.2 风荷载标准值作用下的内力计算 37 7. 框架内力组合 41 7.1 控制截面的确定 41 7.2 内力组合 41 7.2.1 考虑的组合 41 7.2.2 框架梁内力组合 41 8. 框架梁柱截面配筋 42 8.1 框架柱截面设计 42 8.1.1 斜截面受剪承载力计算 42 8.1.2 框架柱截面设计 43 8.2 框架梁截面设计 44 8.2.1 正截面受弯承载力计算 44 8.2.2 斜截面受剪承载力计算 44 8.2.3 梁截面设计 44 8.3 框架结构抗震构造措施 47 8.3.1 框架梁 47 8.3.2 框架柱 48 8.3.3 节点设计 49 8.3.4 纵向受力钢筋在节点的锚固和搭接 49 9. 楼梯设计 57 9.1 踏步板计算 57 9.1.1 荷载计算 57 9.1.2 内力计算 57 9.1.3 截面承载力计算 58 9.2 楼梯斜梁计算 58 9.2.1 荷载计算 58 9.2.2 内力计算 58 9.2.3 截面承载力计算 58 9.3 平台板设计 59 9.3.1 平台板计算简图 59 9.3.2 荷载计算 59 9.3.3 内力计算 59 9.3.4 配筋计算 59 9.4 平台梁设计 错误！未定义书签。 9.4.1 荷载计算 60 9.4.2 内力计算 60 9.4.3 截面设计 60 10. 基础设计 61 10.1 非抗震设计 61 10.2 基础高度验算 62 10.3 抗震设计 63 结 论 57 致 谢 58 参考文献 59 前 言 本毕业设计说明书根据任务书要求以及最新相关规范编写，里面包含了荷载汇集水平作用下框架内力分析、竖向作用下框架内力分析、以及框架中各个结构构件的设计等，这些内容容纳了本科生毕业设计要求的全部内容，其中的计算都来自于本科所学知识，可以说是大学所学知识的一个很好的复习总结。 本说明书内容全面、明确，既给出了各类问题解决方法的指导思想，又给出了具体的解决，并且明确地给出了各类公式及符号的意义和必要的说明，并且对重点说明部分配置图解。应该说本说明书很好地完成了本次毕业设计的任务要求、达到了本次毕业设计的预定目标。 在建筑设计过程中，考虑到防火安全的要求，严格遵照《建筑设计放火规范》，在考虑建筑物的主要使用功能、实用、经济、美观等要求，严格遵照《建筑设计规范》对 宾馆的要求设计；在结构设计过程中，考虑到抗震的要求，结构布置严格遵照《建筑抗震设计规范》的要求，并针对本设计的结构特点采取了一定的计算措施和构造措施。 毕业设计可以培养我们综合运用基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。它是对大学学习生活的一次检测，其目的就是为了融会贯通我们在各个阶段的学习成果。 1． 建筑设计说明书 1.1 建筑设计概况与主要技术经济指标 1.1.1 设计详细说明 (1) 建筑基地 拟建大楼位于长沙市长沙大学新校区内，毗邻校园主干道，交通便利，基地总平面图见附图。 (2) 水文地质资料 根据勘测设计院提供的《岩土工程勘测报告》，场地地质构造条件如下 土层自上而下为： ①杂填土，厚约0.5m；极限侧阻力标准值取20kPa； ②粘性土，厚约2.0m，地基承载力特征值fak=150kN/m2，IL=0.75，极限侧阻力标准值取50kPa； ③中密砾层，地基承载力特征值fak=320kN/m2，极限侧阻力标准值取160kPa，极限端阻力标准值可取7000～10000kPa； 按桩基础设计时其他参数请查阅基础工程教材； 地下水位：地下水静止水位为地表下12m，对混凝土无腐蚀性。 (3) 场地条件 拟建场地内地形平整，II 类场地，地面标高在29.550-30.000之间；抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组。 (4) 气象资料 基本雪压为S0=0.45kN/m2，基本风压为W0＝0.35kN/m2，最大日降雨量192mm，年降雨量1450mm，常年气温差值约38℃。 (5) 材料供应情况 墙体材料采用混凝土空心砌块（ ，厚190或240）水泥砂浆：M5-M10，重度20kN/m3； 钢筋：II级、III级、IV级； 屋面防水及楼面装饰材料可按设计者要求提供。 (6) 施工条件和能力 模板采用定型组装钢模，脚手架采用扣件钢管脚手架； 材料运输条件：各类材料由公路运到工地； 设备条件：有各类塔吊、井架、混凝土、砂浆搅拌机等供工地选用。 1.1.2 建筑主要技术经济指标 本办公楼设计为六层，建筑面积为4626平方米，平均人均占建筑面5.74平方米。层高3.90m，总高为27.20m. 建筑横总长为17.00m，纵向总长为45.00m。 为了减少北大街车辆人流的干扰，办公楼楼北墙距大街中心61米，并紧贴街边设置了绿化隔离带，房间的布置形式上采用了内廊式，将房间布置在了走廊的两侧。 办公楼楼采光要求窗地面积比为1/6～1/8。本办公楼楼标准教室尺寸为4500mm×7200mm，需窗户面积为8.1～10.8平方米，因此采用了两樘3000mm×2400mm的塑钢窗，共14.4平方米。其余房间也均能满足采光要求。 耐火等级：二级；抗震等级：三级。 1.2 建筑内容 1.2.1 平面功能分析 平面设计首先考虑满足使用功能的需求，为办公和会议创造良好的条件，重点考虑了交通组织、采光、通风的良好配置，同时还要合理地安排教师休息室、厕所、盥洗室等辅助用房。平面尺寸安排上为简化结构计算采用了对称形式。功能分区较为合理，人流交通便捷、畅通，保证良好的安全疏散条件及安全防火要求。 1.2.2 房间布置 根据要求设有保卫室，接待室，办公室，收发室，配电室，卫生间，财会室，会议室，储藏室，资料室，活动室等房间，满足使用要求， 每个房间均设有宽度合适，高度为1.8米的推拉窗，采光和通风良好。在底层设置财务室，利于缴费和财务结算。东面设有半透明的玻璃幕墙，满足采光的要求。 1.2.3 安全设施 疏散要求方面：最远端的房门距楼梯不超过23米；楼梯段至少可以三个人并行通过，符合要求。 防火要求方面：在楼梯口和正要房间均布置消防栓。 1.3 构造处理 1.3.1 墙面构造处理 内外纵横墙为240mm厚，卫生间的标高比过道低30mm，其它房间的标高与过道标高相同。 1.3.2 防潮处理 墙身水平防潮处理，在 0.000标高以下铺设掺3%防水剂的细实混凝土厚20；墙身垂直防潮处理，在所有外墙窗台下的墙面采用防水砂浆； 1.3.3 门窗选用 门窗选用参照门窗表，并严格按照规范要求进行。 1.3.4 楼地面及内外墙做法 内外墙面及楼地面的做法按照建筑施工图的装修表进行。 1.3.5 屋顶构造做法 采用材料找坡，刚柔性防水屋面，具体做法详见节点详图。屋面排水采用女儿墙内排水，有组织排水，天沟采用材料找坡形成的高差的内天沟。 1.3.6 楼梯构造做法 防滑采用98ZJ401-29-1，起步采用98ZJ401-28-6，详见结构施工图。 1.4 其它补充 本工程各部分施工和验收均应按国家现行规范和规定执行，施工中若需变更设计，请及时通知设计人员，协商处理，不得单方修改设计。 本说明和施工图中如有疏漏与不明确之处，请与设计人员共同研究决定。 施工图中所注尺寸以毫米为单位，标高以米为单位。 未尽事宜应严格按照国家现行规范规定执行。 2. 结构设计说明书 2.1 设计资料 建筑平面图如建筑施工图所示 基本风压W0=0.35kN/m2 工程地质资料：自然地表下0.5m内为杂填土，其下2.0米内为粘性土（地基承载力标准值fak=150kN/m2），其下层为中密砾石（地基承载力标准值fak=320kN/m2）。 该工程所在的长沙市地震基本烈度7度。场地土为Ⅱ类，地面粗糙类型为B类。 2.2 结构选型 2.2.1 结构体系选型 采用钢筋混凝土现浇框架结构体系（纵横向承重框架）体系。对于六层的办公楼，可采用钢筋混凝土框架结构、混合结构、底层框架或内框架砖房结构。该建筑要求布置灵活，同时考虑该建筑处于7度地震区，故选用框架结构体系。由于结构承受纵横向水平地震作用，故选用纵横向承重框架体系。 2.2.2 其它结构选型 屋面结构：采用现浇混凝土板作承重结构，屋面板按上人屋面荷载选用。 楼层结构：所有楼面均采用现浇混凝土结构。 楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。 天沟：采用结构找坡形成的高差的内天沟。 过梁：窗过梁以及门的过梁均采用钢筋混凝土梁，并采用可兼做过梁的框架梁做窗过梁。 基础梁：采用现浇钢筋混凝土基础梁。 基础：因地基承载力较大，采用钢筋混凝土柱下独立基础。 2.3 结构布置 标准层楼面及屋面结构布置图详见结构施工图。 2.4 框架结构计算 2.4.1 确定框架计算简图 假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与框架柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面行心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础顶面标高根据地质条件、室内外高差等定为-1.6m，二层楼面标高为3.600m，故柱高为5.2m，其余各层的柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.6m。 多层框架为超静定结构，在内力计算之前，要预先估算梁、柱的截面尺寸及结构所才的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度及相对线刚度如图2.4.2。 2.4.2 梁柱的截面尺寸估算 框架梁：h=L/(10～18) b=h/(2～3) 框架柱：估算结构构件尺寸时，楼面荷载近似取为 计算(以中柱计算为例) 2.4.3 计算线刚度 用公式I=EI/L计算，但在计算梁的刚度时，边梁要乘以1.5，中间梁要乘以2，这是因为考虑到楼板对所起的翼缘约束作用。 2.4.4 荷载计算 把板划分为单双向板计算。取荷载的标准值均查阅《荷载结构规范》而来。 2.4.5 梁柱的验算 主要验算正、斜截面的承载力，柱主要验算轴压比，在验算时活荷载按满跨布置。 2.4.6 内力计算 恒荷载和活荷载的内力计算均采用迭代法。风荷载和地震荷载均采用D值法，因为梁、柱相对线刚度接近于3。其中地震荷载的作用按底部剪力法计算。 2.4.7 内力组合 当有地震作用时，应分别考虑恒荷载和活荷载的组合及重力荷载代表值与地震作用的组合，并比较考虑这两种组合的内力，取最不利者。由于构件控制截面的内力值应区支坐边缘处，为此，应先计算各梁的控制截面处的（支坐边缘处的）内力值。为了简化起见，也可采用轴线处的内力值，这样计算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略多一点。 3. 基本资料及结构选型 3.1 工程名称 长沙大学综合办公楼 3.2 建设地点 长沙市长沙大学新校区内 3.3 设计资料 基本风压W0=0.35kN/m2 基本雪压W0=0.45kN/m2 地面粗糙类型：B类 极端最高温度： 40.1℃　　极端最低温度：-9.5℃ 工程地质条件，拟建场地各地层由上往下依次为： 1 杂填土，厚约0.5m；极限侧阻力标准值取20kPa； ② 粘性土，厚约2.0m，地基承载力特征值fak=150kN/m2，IL=0.75； ③ 中密砾层，地基承载力特征值fak=320kN/m2; ④ 地下水位：地下水静止水位为地表下12m，对混凝土无腐蚀性； ⑤ 拟建场地内地形平整，II 类场地，地面标高在29.550-30.000之间； 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组。 该地区抗震设防烈度为7度，建筑物类别：二类。 3.4 结构选型 3.4.1 结构体系选型 采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。 3.4.2 其他结构选型 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土板做承重结构，屋面按上人屋面荷载选用。 楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土板。 楼梯结构：全部采用现浇钢筋混凝土梁式楼梯。 梁：窗过梁以及带雨蓬的门过梁均采用钢筋混凝土梁，有些框架梁可兼作窗过梁使用。 基础梁：采用现浇钢筋混凝土基础梁。 基础：因地基承载力较大，采用钢筋混凝土柱下独立基础。 4. 结构布置 4.1 确定框架计算简图 选三轴上的一榀框架进行计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与框架柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面行心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础顶面标高根据地质条件、室内外高差等定为-1.6m，二层楼面标高为3.600m，故柱高为5.2m，其余各层的柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.6m。由此可绘出框架的计算简图如图4.1.1 图4.1.1 框架计算简图 4.2 初估梁柱截面尺寸 多层框架结构为超静定结构，在内力计算之前，先估算梁柱的截面尺寸及结构所采用强度等级，以求得框架中各杆的线刚度及相对线刚度。混凝土强度等级：梁、板采用C30，柱采用C30。 4.2.1 梁的截面尺寸 框架结构的主次梁截面高度及宽度可由下式确定： Hb=(1/10～1/18)lb bb=(1/2～1/3)hb 且bb≧200mm。 其中横梁跨度：lAB=6.3m，lBC=7.8m，纵梁l=7.8m 由此估算的梁截面尺寸如下： 横向主框架梁：b×h=300mm×700mm 纵向主框架梁：b×h=300mm×700mm 一级次梁：300mm×600mm 二级次梁：300mm×500mm 柱截面尺寸： N/bchcfc=N/Acfc 按层高确定，底层H=3600mm＋450mm＋1150mm=5200mm 在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比( )、剪跨比( )、轴压比( )限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，据此可估算出，框架柱的截面尺寸为b×h=700mm×700mm. 4.3 框架梁柱截面特征 由构件的几何尺寸、截面尺寸和材料强度，利用结构力学有关截面惯性矩及线刚度的概念计算梁柱截面的特性，考虑整体现浇板结构中，板对梁的有利作用，对中框架梁取I=2I0，对边框架梁取1.5I0，I0为矩形截面框架梁的惯性矩。如表4.3.1及表4.3.2所示。 表4.3.1 梁截面特性计算表 中框架梁 层数 砼等级 编号 截面宽b/mm 截面高h/mm 梁跨L/mm 弹模EC/Pa 截面惯性矩I/mm4 线刚度i/N·mm 相对线刚度i 1～6 C30 AB 300 700 6300 30000 8.575×109 8.167×101 0.49 C30 BC 300 700 7800 30000 8.575×109 6.569×101 0.40 边框架梁 层数 砼等级 编号 截面宽b/mm 截面高h/mm 梁跨L/mm 弹模EC/Pa 截面惯性矩I/mm4 线刚度i/N·mm 相对线刚度i 1～6 C30 AB 300 700 6300 30000 8.575×109 8.167×101 0.37 C30 BC 300 700 7800 30000 8.575×109 6.569×101 0.30 表4.3.2 柱截面特性计算表 层数 砼等级 编号 截面宽b/mm 截面宽h/mm 柱高L/mm 弹模EC/Pa 截面惯性矩I/mm4 线刚度i/N·mm 相对线刚 度i′ 1 C30 ABC 700 700 5200 30000 1.08×1010 1.15×1011 0.69 2～6 C30 ABC 700 700 3600 30000 1.08×1010 1.667×1011 1.00 5. 框架结构荷载计算 荷载计算是结构计算中非常重要的基础数据计算，不能漏算荷载，也不能多计荷载，要使荷载计算准确无误，关键应把握荷载的正确传递路径和荷载的正确取值。荷载的传递路径直接与结构布置相关，有什么样的结构布置就有什么样的荷载传递方式。荷载的正确取值又分为恒载取值和活载取值。 5.1 基本荷载计算 5.1.1 恒载标准值计算 上人屋面恒载 隔热层： 1/2×11.8kN/m3×0.18m=1.062kN/m2 保护层：40厚配筋C25细石混凝土：22 kN/m3×0.04m=0.88kN/m2 防水层：SBS（3+3）改性沥青防水卷材： 0.4kN/m2 找平层：1:3水泥砂浆20mm： 20kN/m3×0.02m=0.4 kN/m2 找坡层：1：8水泥陶粒100mm： 14kN/m3×0.10m=1.4kN/m2 结构层：100mm现浇钢筋混凝土板： 25kN/m3×0.10m=2.5kN/m2 板底抹灰：10mm： 17kN/m3×0.01m=0.17kN/m2 合计： 6.812kN/m2 楼面恒载 （1）走廊 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）： 0.55 kN/m2 现浇钢筋混凝土板：100mm V型轻钢龙骨吊顶： 0.25 kN/m2 合计： 3.3 kN/m2 （2）会议室及办公室地面 磨光花岗岩地面： 1.20 kN/m2 现浇钢筋混凝土板：100mm 2.50 kN/m2 V型轻钢龙骨吊顶： 0.25 kN/m2 合计： 3.95 kN/m2≈4.0 kN/m2 梁自重 主梁： b×h=300mm×700mm 一级次梁： b×h=300mm×600mm 二级次梁： b×h=300mm×500mm 主梁自重： 25kN/m3×0.3m×（0.70m-0.10m）=4.5 kN/m2 一级次梁自重： 25kN/m3×0.3m×（0.60m-0.10m）=3.75 kN/m2 二级次梁自重： 25kN/m3×0.3m×（0.50m-0.10m）=3.0 kN/m2 基础梁： b×h=250mm×400mm 梁自重： 25kN/m3×0.25m×0.4m=2.5 kN/m2 柱自重： 25kN/m3×0.70m×0.70m=12.25 kN/m 抹灰层：10m厚混合砂浆： 17kN/m3×0.01m×4×0.75m=0.51kN/m 合计： 12.76 kN/m 墙自重： （1）纵横墙自重 首层： 纵横墙： 11.8kN/m3×0.9m×0.2m=2.214 kN/m 铝合金窗： 0.35kN/m2×1.75m=0.6125 kN/m 外墙面贴瓷砖： 0.5kN/m3×（5.2-1.75）m=1.725 kN/m 内墙面抹灰： 17kN/m3×0.02m×（5.2-1.75）m=1.173 kN/m 合计： 5.72 kN/m 标准层： 合计： 10.94 kN/m （2）女儿墙自重： 墙体及压顶重：11.8kN/m3×0.9m×0.2m+25kN/m3×0.2m×0.3m=3.624 kN/m 外贴瓷砖： 0.5kN/m2×1.2m=0.6 kN/m 水泥粉刷内面： 0.36kN/m2×1.2m=0.43 kN/m 合计： 4.65 kN/m 5.1.2 活载标准值计算 屋面及楼面活载 查规范得：上人屋面为2.0 kN/m2；办公楼楼面为2.5 kN/m2； 屋面雪荷载标准值 SK=UrS0=1.0×0.45kN/m2=0.45kN/m2 屋面雪荷载与活载不同时考虑，取两者中的较大值。 风荷载 按规范算得的风荷载详见5.1.1 表5.1.1 横向风荷载计算 层次 Hi/m Hi/H Us Uz βz w0 wk qk Hu 24.40 1.30 0.92 1.47 0.35 0.62 4.80 6 23.20 1.00 1.30 0.90 1.47 0.35 0.60 4.70 1.20 5 19.60 0.85 1.30 0.82 1.40 0.35 0.52 4.08 3.60 4 16.00 0.69 1.30 0.77 1.34 0.35 0.47 3.66 3.60 3 12.40 0.53 1.30 0.74 1.28 0.35 0.43 3.37 3.60 2 8.80 0.38 1.30 0.74 1.21 0.35 0.41 3.17 3.60 1 5.00 0.22 1.30 0.74 1.12 0.35 0.38 2.93 3.60 5.2 竖向荷载作用下框架受载总图 当结构布置图确定后，荷载的传递路径就已确定，从本结构的布置图5.2.1所知：屋盖和楼盖布置的梁格将板划分为单向板体系和双向板体系。 图5.2.1 计算单元 5.2.1 AB轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载：2×6.812kN/m2×1.95m×{1-2×（1.95/6.3）2+(1.95/6.3)3}=22.27kN/m 活载： 2×2kN/m2×1.95m×0.8381=6.54 kN/m 楼面板传荷载： 恒载： 2×4.0kN/m2×1.95m×0.8381=13.07 kN/m 活载： 2×2kN/m2×1.95m×0.8381=6.54 kN/m AB轴间框架梁均布荷载： 屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载 =4.5 kN/m+22.27 kN/m=26.77 kN/m 活载=板传荷载 =6.54 kN/m 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 =4.5 kN/m+13.07 kN/m+10.94 kN/m=28.51 kN/m 活载=板传荷载 =6.54 kN/m 5.2.2 B-1/B轴间框架梁均布荷载（按单向板考虑） 恒载=梁自重 =4.5 kN/m 活载 =0 KN/m 5.2.3 1/B-C轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载： 2×6.812kN/m2×1.95m×{1-2×（1.95/5.4）2+(1.95/5.4)3}=20.89 kN/m 活载： 2×2kN/m2×1.95m×0.7863=6.13 kN/m 楼面板传荷载： 恒载： 2×4.0kN/m2×1.95m×0.7863=13.07 kN/m 活载： 2×2kN/m2×1.95m×0.7863=6.13 kN/m B-1/B轴间框架梁均布荷载 屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载 =4.5 kN/m+20.89kN/m=25.39 kN/m 活载=板传荷载 =6.13 kN/m 楼面梁：（标准层） 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 =4.5 kN/m+12.27 kN/m+10.94 kN/m =27.71 kN/m 活载=板传荷载 =6.13 kN/m 5.2.4 A轴柱 顶层柱： 恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载 =4.65kN/m×7.8m+4.5kN/m×7.8m+6.812kN/m2×5/8×1.95m×7.8m+1/2×22.27 kN/m×6.3m=206.28kN 活载=板传荷载 =2kN/m2×5/8×1.95m×7.8m+1/2×6.54 kN/m×6.3m =39.61kN 标准层柱： 恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载 =199.63kN 活载=板传荷载 =39.61kN 基础顶面： 恒载=梁自重+墙自重 =120.43kN 5.2.5 B轴柱 顶层住： 恒载=梁自重+板传荷载 =4.5kN/m×7.8m+6.812kN/m2×5/8×1.95m×7.8m+1/2×22.27kN/m×6.3m+6.812kN/m2×1.2m×7.8m =233.77kN 活载=板传荷载 =2kN/m2×5/8×1.95m×7.8m+1/2×6.54 kN/m×6.3m+2kN/m2×1.2m×7.8m =58.33kN 标准层柱： 恒载=梁自重+墙自重+板传荷载 =230.52kN 活载=板传荷载 =58.33kN 基础顶面： 恒载=梁自重+墙自重 =120.43kN 5.2.6 1/B轴竖向集中力计算 顶层： 恒载=梁自重+板传荷载 =3.75kN/m×7.8m+6.812kN/m2×5/8×1.95m×7.8m+1/2×20.89kN/m×5.4m +6.812kN/m2×1.2m×7.8m =214.17kN 活载=板传荷载 =2kN/m2×5/8×1.95m×7.8m+1/2×6.54 kN/m×6.3m+2kN/m2×1.2m×7.8m =55.39kN 标准层： 恒载=梁自重+墙自重+板传荷载 =218.79kN 活载=板传荷载 =55.39kN 基础顶面： 恒载=梁自重+墙自重 =120.43kN 5.2.7 C轴柱 顶层柱： 恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载 =4.65kN/m×7.8m+4.5kN/m×7.8m+6.812kN/m2×5/8×1.95m×7.8m+1/2×20.89 kN/m×5.4m =192.53kN 活载=板传荷载 =2kN/m2×5/8×1.95m×7.8m+1/2×6.54kN/m×5.4m =36.67kN 标准层柱： 恒载=梁自重+墙自重+板传荷载 =193.75kN 活载=板传荷载 =36.67kN 基础顶面： 恒载=梁自重+墙自重 =120.43kN 5.2.8 求得竖向荷载作用下框架受载总图 图5.2.2 框架竖向受荷总图（kN、kN/m） 5.3 水平地震作用计算及内力、位移分析 水平地震作用在房屋的纵向和横向，本设计只计算横向水平地震作用。对于高度不超过40m，以剪切变形为主、且质量和刚度沿高度均匀分布的结构，可以采用底部剪力法的简化方法计算水平地震作用。该方法将结构简化为作用于各楼层位置的多质点葫芦串，结构底部总剪力与地震影响系数及各质点的重力荷载代表值有关。为计算各质点的重力荷载代表值，先分别计算各楼层梁、板、柱的重量，各楼层墙体的重量，然后按以楼层为中心上下各半个楼层的重量集中于该楼层的原则计算各质点的重力荷载代表值。水平地震作用计算还涉及结构的自振周期，本设计采用假想顶点位移法确定。水平地震作用下内力和位移分析均采用D值法计算。 5.3.1 各层梁、板、柱、自重标准值： 各层梁、板、柱、自重标准值详见表5.3.1、表5.3.2和表5.3.3所示。 表5.3.1 柱重力荷载代表值 层数 名称 净高/m gk/kN/m 数量 Gki/kN ΣGki/kN 底层 框架柱 5.10m 12.76 24 1561.82 1799.95 梯柱 3.30m 4.51 16 238.13 2～6层 框架柱 3.50m 12.76 24 1071.84 1194.51 梯柱 1.70m 4.51 16 122.67 电梯机房 梯柱 3.50m 4.51 4 63.14 63.14 表5.3.2 板重力荷载代表值 层数 名称 板面积/m2 gk/kN/m2 Gki/kN ΣGki/kN 1～5 楼面 688.59 4.0o 2754.36 3088.98 楼梯 64.35 4.8o 334.62 6 屋面 711.36 6.81 4844.36 5060.58 楼梯 41.58 4.80 216.22 电梯机房 70.20 6.59 462.62 462.62 表5.3.3 梁重力荷载代表值 层数 截面mm×mm 净跨m 数量 gk/kN/m Gki/kN ΣGki/kN ΣGki/kN 1～6 300×700 9.00 3 4.50 121.50 1228.5 17314.6 7.80 20 4.50 702.00 6.60 6 4.50 178.20 6.30 8 4.50 226.80 300×600 9.00 1 3.705 33.75 198.00 7.80 4 3.75 117.00 6.30 2 3.75 47.25 300×500 6.30 7 3.0 132.3 245.7 5.40 7 3.0 113.4 楼梯 300×500 3.30 6 3.0 59.4 59.4 5.3.2 各层墙自重标准值计算 表5.3.4 各层墙自重标准值 层数名称 长度/m gk/kN/m Gki/kN ΣGki/kN 电梯机房 33.60 4.29 144.14 144.14 女儿墙 140.20 4.65 651.93 651.93 2～6 横墙 151.20 10.94 1654.13 3286.79 外纵墙 107.20 4.29 459.89 内纵墙 107.20 10.94 1172.77 底层 横墙 151.20 15.81 2390.47 4318.99 外纵墙 107.20 5.72 613.18 内纵墙 107.20 12.27 1315.34 5.3.3 各层自重标准值计算：（墙+梁+板+柱） Gk1=1/2×(4318.99+3286.79)kN+1731.6kN+3088.98kN+1/2×(1799.95+1194.51)kN =10120.7kN Gk2=3286.79kN+1731.6kN+3088.98kN+1194.51kN =9301.88kN Gk3=9301.88kN Gk4=9301.88kN Gk5=9301.88kN Gk6=(1/2×3286.79+651.93)kN+1731.6kN+5060.8kN+1/2×1194.51kN =9684.98kN Gk7(电梯机房)=144.14kN+59.4kN+462.62kN+63.14kN+200kN+400kN =1329.3kN 5.3.4 重力荷载代表值计算 重力荷载代表值G取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载组合值系数取为①雪荷载：0.5，②屋面活载：0，③按等效均布荷载计算的楼面活载：0.5。如图5.3.1所示。 图5.3.1重力荷载代表值 G1=0.5×(688.59m2+64.35m2)×2 kN/m2+10120.7kN=10873.64kN G2=752.94kN+9301.88kN=10054.82kN G3=10054.82kN G4=10054.82kN G5=10054.82kN G6=0.5×(711.36m2+41.58m2)×0.45kN/m2+9684.98kN=9854.39kN G7=0.5×70.20m2×0.45 kN/m2+1329.3kN=1345.10kN 5.3.5 等效总重力荷载代表值计算 本设计抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类场地，依此查得：水平地震影响系数最大值αmax=0.08，特征周期Tg=0.35s，取阻尼系数ζ=0.05. 结构总的重力荷载代表值： ΣGi=10873.64kN+4×10054.82kN+9854.39kN+1345.10kN=62292.41kN 结构等效重力荷载代表值： Geq=0.85ΣGi=52948.55kN 5.3.6 横向框架侧移刚度计算 地震作用是根据各受力构件的抗侧移刚度来分配的，同时，若用顶点位移法求结构的自振周期时也要用到结构的侧移刚度，为此先计算各楼层的抗侧刚度。 底层框架柱侧移刚度： Di=αc×12×ic/h2 （1）边柱 k=(0.49+0.49)/(2×0.69)=0.710 αc=0.710/(0.710+2.0)=0.262 （2）中柱 k=(0.49+0.49+0.40+0.40)/(2×0.69)=1.290 αc=1.290/(1.290+2.0)=0.392 标准层框架柱侧移刚度： （1）边柱 k=(0.49+0.49)/(2×1.0)=0.49 αc=0.49/(0.49+2.0)=0.197 （2）中柱 k=(0.49+0.49+0.40+0.40)/(2×1.0)=0.89 αc=0.89/(0.89+2.0)=0.308 各楼层的抗侧移刚度如表5.3.5所示， 表5.3.5 各楼层抗侧移刚度 层数 名称 k αc Ic/(×105kN m) h/m Di(105kN/m) 根数 ΣDi(105kN/m) 底层 边柱 0.71 0.262 1.15 5.20 0.1337 16 3.7400 中柱 1.29 0.392 1.15 5.20 0.2001 8 标准层 边柱 0.49 0.197 1.667 3.60 0.3041 16 8.6688 中柱 0.89 0.308 1.667 3.60 0.4754 8 5.3.7 横向自振周期计算 （1）把G7折算到主体结构的顶层 Ge=G7×(1+3/2×3.6/23.2)=1345.10kN×1.233=1658.18kN （2）结构顶层的假想侧移计算： = + =10449.54kN 计算结果见表5.3.6，其中第六层的G为G6和Ge的和。 表5.3.6 结构顶点的假想侧移计算 层次 Gi/kN VGi/kN ΣDi/(kN/m) Δui/m uT/m 6 11512.57 11512.57 866880 0.013280 0.3499 5 10054.82 21567.39 866880 0.024879 0.3366 4 10054.82 31622.21 866880 0.036478 0.3117 3 10054.82 41677.03 866880 0.048077 0.2752 2 10054.82 51731.85 866880 0.059676 0.2271 1 10873.64 62605.49 374000 0.167394 0.1647 由T1=1.7ΨTuT1/2计算基本周期，取ΨT=0.7，由表5.3.6可知uT=0.350m，所以 T1=1.7ΨTuT1/2=1.7×0.7×0.3501/2=0.704s 5.3.8 水平地震作用及楼层地震剪力计算 （1）水平地震作用及楼层地震剪力计算 由房屋的抗震设防烈度、场地类别及设计地震分组而确定的地震作用计算参数如下： αmax=0.08，特征周期Tg=0.35s，取阻尼系数ζ=0.05。 则横向地震影响系数： =0.0427 =0.704s＞1.4 =0.49s 则 FEk=α1×Geq=0.0427×52948.55kN=2260.90kN ΔFδ=δn FEk =0.1263×2260.90=285.55kN =1975.35kN （2）各质点水平地震作用的标准值 计算结果详见表5.3.7以及图5.3.2 表5.3.7 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 7 26.8 1345.10 36048.68 0.040 79.01 79.01 6 23.2 9854.39 228621.85 0.256 791.24 870.25 5 19.6 10054.82 197074.47 0.221 436.55 1306.80 4 16.0 10054.82 160877.12 0.180 355.56 1662.36 3 12.4 10054.82 124679.77 0.140 276.55 1938.91 2 8.8 10054.82 88482.42 0.099 195.56 2134.47 1 5.2 10873.64 56542.93 0.063 124.45 2258.92 62292.41 892327.24 1.0 2258.92 注：1、F6=285.55kN+1975.35 =285.55kN+505.69kN=791.24kN 2、考虑局部突出屋顶部分的鞭梢效应，7层的楼层剪力V=3 79.01kN=237.03kN 3、鞭梢效应增大的部分不往下传，故表中计算各楼层剪力时仍采用原值。 图5.3.2 横向水平地震作用及楼层地震剪力 5.3.9 水平地震作用下位移验算 表5.11 框架在地震荷载作用下侧移计算 层次 6 870.25 866880 0.001004 0.015168 3.6 0.000279 5 1306.80 866880 0.001507 0.014162 3.6 0.000419 4 1662.36 866880 0.001918 0.012657 3.6 0.000533 3 1938.91 866880 0.002237 0.010739 3.6 0.000621 2 2134.47 866880 0.002462 0.008502 3.6 0.000684 1 2258.92 374000 0.006040 0.006040 5.2 0.001162 最大层间弹性位移角发生在第一层：1/861＜1/550 （满足要求）。 6. 框架结构内力计算 简化计算，考虑如下几种单独受荷情况： ⑴恒载作用； ⑵重力荷载代表值作用； ⑶活荷载作用于满跨； ⑷风荷载作用（以左向右为例）； ⑸横向水平地震作用（以左向右为例）； 对于⑴、⑵、⑶种情况，框架在竖向荷载作用下，采用迭代法进行计算，对于第⑷、⑸种情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法进行计算。 6.1 弯矩分配系数计算 节点各杆端的弯矩分配系数可根据下式(6.1)求得 （6.1） 求得节点杆端的弯矩分配系数，将分配系数填入内外框各对应的杆端处，汇于同一节点各杆端的分配系数之和为-0.5。 6.2 框架在竖向荷载作用下的内力计算 竖向荷载作用下，框架的侧移量很小，按不考虑侧移的迭代法进行结构内力分析。考虑内力组合的需要，对恒载、活载作用于满跨，并受重力荷载代表值作用下的框架内力分别进行分析。 6.2.1 荷载作用下的计算 从框架的受荷总图可知，梁受荷情况如下图6.2.1所示： 图6.2.1 框架梁受荷简图 均布荷载作用下AB跨固端弯矩： MAB=-MBA=-ql2/12 BC跨：q1、q2单独作用时， 集中力F作用时： 均布荷载和集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩： 依次算得各种条件下的固端弯矩及节点不平衡弯矩。将固端弯矩填入杆端，节点不平衡弯矩填入内方框中。 重力荷载代表值作用时的取值： 屋面层： 恒载+0.5雪荷载 一般层： 恒载+0.5楼面活载 将固端弯矩填入杆端，节点不平衡弯矩填入内方框中，进行迭代计算直至杆端弯矩趋于稳定，最后按式(6.2)求得各杆端弯矩。 Mik=EQ \* jc2 \* "Font:宋体" \* hps14 \o\ad(\s\up 13(--),M)ik+M′ik +( M′ik+M′ki) （6.2） 剪力按式(6.3)和式(6.4)计算： （6.3） （6.4） 轴力按式(6.5)计算： （6.5） 图6.2.1 恒载作用下的弯矩图（单位：kN．m） 图6.2.2 恒载作用下的剪力图（单位：kN） 图6.2.3 恒载作用下的轴力图（单位：kN） 图6.2.4 活载满跨作用下的弯矩图 图6.2.5 活载满跨作用下的剪力图（单位：kN） 图6.2.6 活载满跨作用下的轴力图（单位：kN） 图6.2.7 重力荷载代表值作用下的弯矩图（单位：kN．m） 图6.2.8 重力荷载代表值作用下的轴力图（单位：kN） 6.3 框架在水平荷载作用下的内力计算 框架在风荷载(从左向右吹)和地震荷载(左震)作用下的内力用D值法(改进的反弯点法)进行计算。其步骤为： (1)、求各柱反弯点处的剪力值； (2)、求各柱反弯点高度； (3)、求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩； (4)、求各柱的轴力和梁端剪力。 第i层第m柱所分配的剪力为： 框架柱反弯点位置 。 框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按式6.6～6.10计算。 （6.6） （6.7） 边柱处的梁 （6.8） 中柱处的梁 （6.9） （6.10） 图6.3.1 框架柱节点弯矩分配 框架梁端剪力按式6.11和式6.12计算。 边柱处的梁： （6.11） 中柱处的梁： （6.12） 6.3.1 反弯点位置计算 计算过程见下表 表 6.3.1 A柱反弯点位置 层号 h/m i y0 y1 y2 y3 y yh/m 6 3.60 0.49 0.25 0.00 0.00 0.00 0.25 0.90 5 3.60 0.49 0.35 0.00 0.00 0.00 0.35 1.26 4 3.60 0.49 0.40 0.00 0.00 0.00 0.40 1.44 3 3.60 0.49 0.45 0.00 0.00 0.00 0.45 1.62 2 3.60 0.49 0.50 0.00 0.00 -0.05 0.45 1.62 1 5.20 0.71 0.70 0.00 0.00 0.00 0.70 3.64 表 6.3.2 B柱反弯点位置 层号 h/m i y0 y1 y2 y3 y yh/m 6 3.60 0.89 0.35 0.00 0.00 0.00 0.35 1.26 5 3.60 0.89 0.40 0.00 0.00 0.00 0.40 1.44 4 3.60 0.89 0.45 0.00 0.00 0.00 0.45 1.62 3 3.60 0.89 0.45 0.00 0.00 0.00 0.45 1.62 2 3.60 0.89 0.50 0.00 0.00 -0.025 0.475 1.71 1 5.20 1.29 0.60 0.00 0.00 0.00 0.60 3.12 表 6.3.3 C柱反弯点位置 层号 h/m i y0 y1 y2 y3 y yh/m 6 3.60 0.40 0.20 0.00 0.00 0.00 0.20 0.72 5 3.60 0.40 0.30 0.00 0.00 0.00 0.30 1.08 4 3.60 0.40 0.35 0.00 0.00 0.00 0.35 1.26 3 3.60 0.40 0.45 0.00 0.00 0.00 0.45 1.62 2 3.60 0.40 0.50 0.00 0.00 -0.05 0.45 1.62 1 5.20 0.58 0.70 0.00 -0.025 0.00 0.675 3.51 6.3.2 风荷载标准值作用下的内力计算 风荷载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图所示。 图6.3.2 左地震荷载作用下的弯矩图（单位： ） 图6.3.3 左地震荷载作用下的剪力图（单位：kN） ） 图6.3.4左地震荷载作用下的轴力图（单位：kN） 7. 框架内力组合 7.1 控制截面的确定 框架梁一般取梁端和跨中作为梁承载力设计的控制截面，梁端最危险截面应在梁端柱边，而不是在结构设计简图中的柱轴线处。本例为了简化起见，采用轴线处内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略微多一点。本例AB跨梁取3个控制截面，分别为梁端，和跨中。BC跨取3个控制截面，分别为梁端以及集中荷载处。 框架柱的弯矩、剪力和轴力沿柱高是线性变化的，因此可取各层柱的上、下端截面作为控制截面。 7.2 内力组合 7.2.1 考虑的组合 本例考虑如下四种内力组合： (1)、1.2SGk+1.4SQk； (2)、1.35SGk+1.0SQk； (3)、1.2SGk+0.9×1.4(SQk+Swk)； (4)、1.2SGEk+1.3SEk； 此外，对于本工程，1.2SGk+1.4Swk这种内力组合与考虑地震作用的组合相比一般较小，对结构设计不起控制作用，故不予考虑。 7.2.2 框架梁内力组合 计算结果见内力组合表。 8. 框架梁柱截面配筋 混凝土强度：C30 fc=14.3N/mm2 ft=1.43N/mm2 ftk=2.01N/mm2 钢筋强度：HPB235 fy=210N/mm2 fyk=235N/mm2 HRB400 fy=360N/mm2 fyk=400N/mm2 8.1 框架柱截面设计 本工程各层柱的配筋计算详见配筋计算表。 ea=max(20mm,700mm/30=23.33mm)=23.33mm 当ζ1大于1.0时，取ζ1等于1.0；当l0/h＜15时，取ζ2等于1.0。 大偏压： 小偏压： 8.1.1 斜截面受剪承载力计算 计算过程详见配筋计算表。 8.1.2 框架柱截面设计 以底层A柱为例说明计算方法和过程，其它列表计算。 1、非抗震设计 （1）轴压比验算 轴压比： 满足要求。 （2）截面尺寸复核 取 因为 所以 满足要求。 （3）正截面受弯承载力计算 柱同一截面分别承受正反向的弯矩故采用对称配筋。 底层D柱 由内力组合表。选取一组最不利内力组合为例，进行配筋计算。 弯矩中没有由水平荷载作用产生的弯矩,故柱的计算长度 ， 故 因为 ,故应考虑偏心距增大系数 。 因为 ,取 . 按构造配筋单侧 每侧实配钢筋2C22+2C20 （4）垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算 底层D柱： 查表得 满足要求。 8.2 框架梁截面设计 8.2.1 正截面受弯承载力计算 计算过程详见配筋计算表。 ρmin=max[0.2%,(45ft/fy)%]=0.2% As,min=ρminbh 8.2.2 斜截面受剪承载力计算 计算过程详见配筋计算表。 8.2.3 梁截面设计 以底层AB跨梁为例，说明方法和过程，其它层梁配筋计算结果详见表。 1.选取最不利内力组合 设计时选取抗震和非抗震的各内力，将 与 进行比较，然后取大者进行配筋计算。对于楼面现浇的框架结构，支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量；跨中弯矩T形截面计算纵筋数量。 2．正截面受弯承载力计算 混凝土强度等级： C30级 ； ； 钢筋强度等级：， HRB400级 ； HPB235级 ； （1）1层AB梁A支座 梁截面尺寸为 ；按矩形截面计算。 非抗震和三级抗震时均为： 实配钢筋为2C22+3C20 （2）跨中截面（按T形截面计算） 1）、翼缘计算宽度的确定 取 2）、T形截面类型判断 1.0 14.3 2400 100 （665-60）=2491.63 kN.m >55.42kN.m 故属于第一类T形截面。 3）钢筋面积计算 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 实配钢筋为4C18 （3）斜截面计算 1）、截面尺寸要求 1层 AB跨梁B支座： kN.m>180.54V= kN.m 故满足要求（非抗震时 也满足）。 2）验算是否可按构造配筋 kN >V=180.54= kN 故可按构造配筋， 选用双肢箍2A8@200， ，加密区取2A10@100 （4）裂缝宽度验算 取WL—AB跨梁验算 1）、梁跨中 取Mk=47.82kN.m/1.4=34.16kN.m 裂缝截面钢筋应力： σsk=Mk/(0.87h0As)= 34.16×1010N/mm/(0.87×665mm×1017mm)=58.06N/mm Ate=0.5bh=0.5×300mm×700mm=105000mm2 ρte=As/Ate=1017/105000=0.0097 ψ=1.1－0.65ftk/(ρte×σsk) =1.1－0.65×2.01 mm2/(0.0097×58.06 mm2)=1.1－2.320=-1.22<0 故无需验算裂缝宽度，满足要求。 同理，支座截面也满足裂缝宽度要求。 （5）主梁吊筋计算 1）、BC跨屋面梁 由次梁传至主梁的全部集中力为： F=G+Q=1.2×214.17kN+1.4×55.39 kN =334.55 kN As=334.55×1000N/(2×360N/mm2×0.707)=657 mm2 实配钢筋为2C22(As=760 mm2) 2）、BC跨屋面梁 由次梁传至主梁的全部集中力为： F=G+Q=1.2×218.79kN+1.4×55.39kN =340.09kN As=340.09×1000N/(2×360N/mm2×0.707)=668 mm2 实配钢筋为2C22(As=760 mm2) 8.3 框架结构抗震构造措施 结构抗震设计一方面应按现行设计规范对结构进行必要的计算，满足承载力和变形要求；另一方面还要采取正确的构造措施，提高结构延性，防止结构倒塌。 8.3.1 框架梁 a、截面尺寸 梁的高宽比h/b过大，梁截面的抗剪能力下降。同时梁高增大会使梁的刚度增加构成强梁，不利于形成梁铰破坏机构；梁宽过小也不利于梁对节点核芯区的约束，所以，按抗震要求设计的梁，梁的截面宽度不宜小于200m，且不宜小于柱宽的一半，梁的截面高宽比不宜大于4。 b、梁纵向钢筋的配置 在框架结构中，主要依靠梁端塑性铰的形成来保证结构的延性。梁端随着纵向受拉钢筋的增多，混凝土受压区相对高度增大，变形能力降低。因此对于梁明的最增大配筋率和受压区相对高度应加以限制，满足以下要求：梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%，且考虑受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一般不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。由于地震作用的不确定性，框架梁的反弯点位置可能有变化，沿梁全长顶面和底面应设置通长钢筋，三级不应少于2C12。梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径，不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20。 c、梁内纵筋锚固 在反复地震作用下，钢筋与混凝土之间的粘结作用较单调加载时有所降低。因此，框架结构的抗震设计应比非抗震设计有更为严格的锚固长度和搭接长度。纵向钢筋的最小锚固长度laE应按下式采用： laE=1.05la d、梁内箍筋 震害和实验表明，梁端塑性铰区约在1.0-1.5倍梁高范围内。为了增加对混凝土的约束，提高粱的变形能力，必须在梁端塑性铰区段内设置加密密封闭式箍筋。对于三级抗震等级的梁端箍筋的加密区长度应取1.5h和500mm两者中的较大值、箍筋最大间距取纵向钢筋直径的8倍，梁高的1/4和150mm三者中的最小值、箍筋最小直径为一级8，沿梁全长箍筋的配筋率ρsv应符合下列规定： 三、四级抗震等级ρsv≧0.26ft/fyv 8.3.2 框架柱 a、截面尺寸 框架柱是弯、压、剪复合受力构件，为了防止柱发生脆性的剪切破坏，使其具有较好的延性，截面尺寸宜符合下列要求：柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm；柱的剪跨比不宜大于2；柱的净高与截面高度比宜大于4，以防止形成易发生脆性破坏的短柱；柱的截面高宽比不宜大于3。 b、柱内纵筋配置 实验研究表明，柱屈服位移角主要受纵向受拉钢筋配筋率支配，并且大致随配筋率的增加线形增大，为提高柱端屈服弯矩的变形能力，框架柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于下列要求：对于三级抗震等级框架中柱、边柱不宜小于0.7% ，同时，应满足每一侧配筋率不小于0.2%的要求。另外，框架柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不应大于5%。考虑地震作用方向的不确定性，柱内纵筋宜对称布置。截面尺寸大于400mm的柱，纵向钢筋的间距不宜大于200mm，这一限制是为了使柱截面核芯混凝土能受到较好的约束，增强柱延性。 c、柱内箍筋 震害表明，箍筋的设置直接影响到柱子延性。在满足承载力要求的基础上对柱采取箍筋加密措施，可以增强箍筋对混凝土的约束作用，提高柱的抗震能力。框架柱端箍筋加密区长度去矩形截面长边尺寸、层间柱净高的1/6和500mm三者中的最大值。 加密区箍筋间距和直径，在地震力的反复作用下，柱端钢筋保护层往往首先脱落，如无足够的箍筋约束，纵筋就会向外屈曲；同时箍筋对柱的核心混凝土起着约束作用，其阻止混凝土横向变形的能力与箍筋间距和直径有关。框架柱端箍筋加密区箍筋最大间距和最小直径对于三级开展冬季应满足箍筋最大间距取纵向钢筋直径的8倍和150mm两者中的较小值，箍筋最小直径为8；提高柱的配箍率，可以显著提高受压混凝土的极限压应变，从而增加柱的延性，框架柱箍筋加密区箍筋的最小体积配箍率，应符合下列要求：ρv=λvfc/fyv ,对三级抗震等级的框架柱，其箍筋和加密区箍筋最小体积配筋率不应小于0.4% d、箍筋形式 要求柱箍筋加密区长度内的箍筋肢距，三级抗震等级不宜小于250和20倍箍筋直径的较大值，对于剪跨比不大于2的柱和其他要求较高的柱，沿柱全高宜采用复合螺旋箍或井字复合箍，各种形式的箍筋都必须作成封闭式，箍筋末端应做135度弯钩，弯钩的平直部分不应小于箍筋直径的10倍，以使箍筋能在核心混凝土中锚固。当采用拉筋组合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并勾住封闭箍。 e、加密区箍筋配置 水平地震作用下，柱所受的剪力在层高范围内是不变的，为了不使柱抗剪承载力变化过大产生不利影响，同时考虑地震作用的不确定和柱实际存在的受扭情况，在箍筋加密区长度以外，箍筋的体积配筋率不宜小于加密区配筋率的一半，对三级抗震等级，箍筋间矩不应大于15d；为纵向钢筋直径。 8.3.3 节点设计 本框架为三级抗震等级，不必进行节点核心区抗震受剪承载力计算，只需符合抗震构造措施是要求。框架节点核心区的箍筋最大间距及最小直径不应低于框架柱端箍筋加密区的构造要求。对于本框架， =0.08， =0.97%>0.4%合理。 8.3.4 纵向受力钢筋在节点的锚固和搭接 a、框架中间层节点： 1）中间层的中间节点处：柱纵向钢筋应该连续穿过节点，不应在中间各层节点内截断。框架梁的上部纵向钢筋应贯穿中间节点。 2）中间层的端节点处：在框架中间层的端节点处，当框架梁的上部纵向钢筋用直线锚固方式锚入端节点时，锚固长度不应小于 =1.05 ，尚应伸过柱中心线不小于5d。 b、框架顶层节点： 顶层中间节点处：柱纵向钢筋应伸至柱顶。采用直线锚固方式，自梁底边算起的锚固长度不小于 。 9. 楼梯设计 楼梯使用活荷载标准值为2.5kN/mm2，踏步面层用30mm厚水磨石，底面为20厚混合砂浆抹灰层，采用C20混凝土，fc=9.6N/mm2，ft=1.1 N/mm2，fy=360 N/mm2，梁中纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋: fy=360 N/mm2,其余钢筋采用HPB235级钢筋: fy=210 N/mm2. 。 9.1 踏步板计算 9.1.1 荷载计算 踏步尺寸为275mm 150mm，斜板厚度取t=40mm. 则截面平均高度为h=150/2+40/0.878=120mm 恒荷载： 踏步板自重： 1.2 0.12m 0.275m 25kN/ =0.99kN/m 踏步面层重： 1.2 (0.275+0.15)m 0.65kN/ =0.33kN/m 踏步抹灰重： 1.2 0.313m 0.02m 17kN/ =0.13kN/m 合计： 1.45kN/m 活荷载： 1.4 2.5kN/ EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 0.275m=0.96kN/m 总计： 2.41kN/m 9.1.2 内力计算 斜梁截面尺寸选用150mm 300mm.则踏步板计算跨度为1.5m+0.12m=1.62m 踏步板跨中弯矩： 9.1.3 截面承载力计算 踏步板计算截面尺寸：275mm 120mm 故踏步板应该按照构造配筋，每踏步采用2 8 , AS=101mm2 踏步内斜板分布钢筋 8@250mm 9.2 楼梯斜梁计算 9.2.1 荷载计算 踏步板传荷载： 0.5 2.4kN/m (1.2m+2 0.15m)/0.275m=6.57kN/m 斜梁自重： 1.2 （0.3-0.04）m 0.15m 25kN/m/0.878=1.33kN/m 斜梁抹灰： 1.2 （0.3-0.04）m 0.02m 17kN/m3 /0.878 2=0.24kN/m 总计： 8.14kN/m 9.2.2 内力计算 平台梁截面尺寸选用240mm×300mm. 则斜梁水平方向计算跨度为3.3m+0.2m=3.5m 斜梁跨中弯矩及支座截面剪力： 9.2.3 截面承载力计算 斜梁按T形截面进行配筋计算，取 翼缘有效宽度 按倒L形截面计算 按梁的跨度考虑 =3500/6=583mm 按翼缘宽度考虑： =150+1200/2=750mm 按翼缘高度考虑： =40mm/265mm=0.151 取 =583mm 首先按照第一类T形截面进行试算： 故采用2C10 AS=157mm2 故可按构造配置箍筋，选用双肢箍 8@200mm 9.3 平台板设计 9.3.1 平台板计算简图 平台板取1m宽作为计算单元。 平台板近似地按短跨方向的简支板计算。 计算跨度：由于平台板两端均与梁整结，所以计算跨度取净跨l2n=1580mm。 平台板厚度取l2=100mm 9.3.2 荷载计算 荷载种类 荷载标准值/kN•m-1 荷载分项系数 设计荷载/kN•m-1 恒载 平台板自重 1.2 3 30厚地板砖面层 1.2 0.9 20厚板底粉刷层 1.2 0.384 活荷载q 2.50 1.4 3.5 总计 p 6.07 7.78 9.3.3 内力计算 考虑平台板两端梁的嵌固作用，跨中最大设计弯矩取 9.3.4 配筋计算 选用：受力钢筋 6@200，AS=143mm2 分布筋 6@200 荷载计算 板传恒载：4.28 1.58/2=3.38kN/m 平台梁自重：1.2 25 1 0.3 0.4=2.16kN/m 面砖以及粉刷：1.2 0.35=0.42kN/m 活荷载：1.4 2.5 1.58/2=2.856kN/m 9.3.5 内力计算 平台梁跨中正截面最大弯矩 9.3.6 截面设计 a）正截面承载力计算 选用4C12，As=452mm2 b) 斜截面抗剪能力计算 故截面尺寸满足要求。 箍筋用HPB235级钢筋（fyv=210N/mm2）双肢 8@200。 10. 基础设计 10.1 非抗震设计 取B柱基础设计。根据基顶标高，选取砾石层作为持力层，其地基承载力 320 .取基础高度为1.35m，砾石层r=20 ， =10 基础尺寸及埋置深度 （1）按构造要求初步确定基础尺寸，如下图所示： 基础埋置深度d=1.15m+1.35m=2.5m。采用100厚C10混凝土垫层。两边各延伸出100mm。 （2）按轴心受压基础初步估算基础底面积 查表ηb=0,ηd=4.4,γm=10kN/m3，则fa=320+4.4×17.5 (2.5-0.5)=408kPa A0= =5762.24kN/(408-17.5 2.5)=15.82 1.2A0=18.98m2 取a=b=4m,需修正宽度。 fa=408kPa+3 20 (4-3)=438 kPa =5762.24/(438-17.5 2.5)=14.62 < A=16 (3)、计算基底压力 第一组内力组合： 基础回填土重： EMBED Equation.3 第二组内力组合： EMBED Equation.3 综合以上两种内力组合可知最大边界应力为： （4）持力层承载力验算 均满足要求。 10.2 基础高度验算 对柱边基础截面抗冲切验算 取 =60mm， C30混凝土 因偏心受压， 冲切力： 抗冲切力： 故满足冲切要求。 配筋计算 基础受力筋采用HRB400级钢筋 选用C14@120，（ ） 10.3 抗震设计 两组最不利内力组合为 第一组内力计算 第二组内力计算 根据以上两组内力计算可知： 故基础满足抗震承载力要求。 结 论 通过毕业设计总结出以下结论： 1． 关于构件截面尺寸的选取 框架梁柱和次梁的截面尺寸的选取规范有相应的规定，这样虽然可以完全满足结构承载力的要求，但是计算之后可以看出，这样选取的构件截面尺寸，从经济学的角度来讲是浪费的。举例来说，本设计中为了满足规则框架的计算要求，按规范要求将柱的截面尺寸定为500mm×500mm，而从最后的计算结果来看，有的需要按计算配置受力钢筋，而有的只需根据规范要求配置构造钢筋。所以说，在我们土木工程专业，经验与理论相比同等重要，这也正是我们理论不断完善的根本原因所在。 2． 关于建筑设计 建筑设计计算固然重要，但是构造及相应的合理的措施非常重要也很难把握。建筑结构设计非常杂乱，通过毕业设计是我在总体上对设计有个真正的认识理解和应用。 也学到了结构中珍贵的老师经验，把学的知识充分的融合起来真正的理解土木这个专业。 3． 关于计算机的应用 正如前面所说的，毕业设计不是单学科的堆砌，而是由很多的学科综合起来的，它需要有计算机的辅助设计，主要是cad，pkpm等设计软件的应用和办公软件的应用，通过毕业设计可以很好的熟悉cad的应用，掌握办公软件的使用，这是一个不可或缺的毕业设计环节。通过毕业设计，对学生的计算机操作能力能够很号地补充和完善。 致 谢 在这次毕业设计过程中杨老师给予了我很大的帮助。 首先在设计选题方面杨老师根据我所学专业的特点制定了一套针对性的方案。从结构设计的不同方面对我做出了具体地要求，从而使我在设计过程中可以充分的运用几年来所学的专业知识，达到了深化知识结构、扩展知识面的目的。 其次在设计过程中我遇到了很多自己无法解决的困难，但在杨老师的悉心指导下都得到了很好的解决，同时在解决问题的过程中使我学会了处理实际问题的方法。 在论文最后修改完善阶段，杨老师也向我提出了很多宝贵的意见。 在此特别感谢杨老师在设计过程中对我的指导和帮助，同时也感谢学院其他老师对我的帮助。 参考文献 [1]. 中华人民共和国国家标准. 建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)(2006版)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2006. [2]. 中华人民共和国国家标准. 房屋建筑制图统一标准(GB/T 50001-2010)[M]. 北京: 中国出版社, 2011. [3]. 中华人民共和国国家标准. 总图制图标准(GB/T 50103-2010)[M]. 北京: 中国计划出版社, 2011. [4]. 中华人民共和国国家标准. 建筑制图标准(GB/T 50104-2010)[M]. 北京: 中国计划出版社, 2011. [5]. 中华人民共和国国家标准. 建筑结构制图标准(GB/T 50105-2010)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010. [6]. 中华人民共和国国家标准. 混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011. [7]. 中华人民共和国国家标准. 建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011. [8]. 中华人民共和国国家标准. 建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012. [9]. 中华人民共和国行业标准. 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011. [10]. 中国建筑标准设计研究院. 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(现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板)(11G101-1)[M], 北京: 中国计划出版社, 2011. [11]. 中国建筑标准设计研究院. 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(现浇混凝土板式楼体)(11G101-2)[M], 北京: 中国计划出版社, 2011. [12]. 中国建筑标准设计研究院. 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(独立基础、条形基础、筏形基础及桩基承台)(11G101-3)[M], 北京: 中国计划出版社, 2011. 表8.1.7 表8.1.6 表8.1.1桥梁支座正截面计算表 � EMBED Equation.3 \* MERGEFORMAT ��� 表8.12 � EMBED Equation.DSMT4 ��� 表8.1.3 表8.1.4 表8.1.5 PAGE 59 _1234568308.unknown _1396256593.unknown _1399213840.unknown _1399451219.unknown _1399977713.unknown _1431453362.unknown _1431453544.unknown _1431453994.unknown _1431696087.unknown _1431453568.unknown _1431453410.unknown _1431453522.unknown _1399977897.unknown _1399977979.unknown _1399978067.unknown _1431450736.unknown _1399978082.unknown _1399978024.unknown _1399977948.unknown _1399977962.unknown _1399977925.unknown _1399977763.unknown _1399977840.unknown _1399977746.unknown _1399815963.unknown _1399977594.unknown _1399977683.unknown _1399815974.unknown _1399568900.unknown _1399568937.unknown _1399568973.unknown _1399568852.unknown _1399222897.unknown _1399224292.unknown _1399225195.unknown _1399225457.unknown _1399225523.unknown _1399225550.unknown _1399225497.unknown _1399225450.unknown _1399224644.unknown _1399224186.unknown _1399224283.unknown _1399222906.unknown _1399221430.unknown _1399221555.unknown _1399222184.unknown _1399221467.unknown _1399214794.unknown _1399214800.unknown _1399221358.unknown _1399214787.unknown _1397197929.unknown _1397308234.unknown _1397312162.unknown _1399208907.unknown _1399208947.unknown _1399209036.unknown _1399209037.unknown _1399209035.unknown _1399208937.unknown _1397312255.unknown _1397312434.unknown _1398083747.unknown _1397312475.unknown _1397312411.unknown _1397312177.unknown _1397311390.unknown _1397311698.unknown _1397311736.unknown _1397311436.unknown _1397308821.unknown _1397308923.unknown _1397308682.unknown _1397308735.unknown _1397308623.unknown _1397198117.unknown _1397198287.unknown _1397307738.unknown _1397198173.unknown _1397198051.unknown _1397198083.unknown _1397197993.unknown _1397067986.unknown _1397068338.unknown _1397109763.unknown _1397111119.unknown _1397113645.unknown _1397113714.unknown _1397112252.unknown _1397113544.unknown _1397111212.unknown _1397111021.unknown _1397111077.unknown _1397110223.unknown _1397069038.unknown _1397069056.unknown _1397068890.unknown _1397068118.unknown _1397068213.unknown _1397068278.unknown _1397068197.unknown _1397068068.unknown _1397068085.unknown _1397068012.unknown _1397066751.unknown _1397067962.unknown _1397067973.unknown _1397066773.unknown _1396256642.unknown _1397066170.unknown _1396256623.unknown _1234568361.unknown _1234568381.unknown _1234568401.unknown _1234568411.unknown _1234568425.unknown _1234568430.unknown _1234568434.unknown _1234568461.unknown _1396256472.unknown _1234568450.unknown _1234568432.unknown _1234568428.unknown _1234568429.unknown _1234568426.unknown _1234568418.unknown _1234568422.unknown _1234568423.unknown _1234568420.unknown _1234568416.unknown _1234568417.unknown _1234568415.unknown _1234568405.unknown _1234568409.unknown _1234568410.unknown _1234568406.unknown _1234568403.unknown _1234568404.unknown _1234568402.unknown _1234568391.unknown _1234568395.unknown _1234568399.unknown _1234568400.unknown _1234568396.unknown _1234568393.unknown _1234568394.unknown _1234568392.unknown _1234568385.unknown _1234568387.unknown _1234568390.unknown _1234568389.unknown _1234568386.unknown _1234568383.unknown _1234568384.unknown _1234568382.unknown _1234568372.unknown _1234568377.unknown _1234568379.unknown _1234568380.unknown _1234568378.unknown _1234568374.unknown _1234568375.unknown _1234568373.unknown _1234568368.unknown _1234568370.unknown _1234568371.unknown _1234568369.unknown _1234568366.unknown _1234568367.unknown _1234568362.unknown _1234568344.unknown _1234568352.unknown _1234568356.unknown _1234568359.unknown _1234568360.unknown _1234568357.unknown _1234568354.unknown _1234568355.unknown _1234568353.unknown _1234568348.unknown _1234568350.unknown _1234568351.unknown _1234568349.unknown _1234568346.unknown _1234568347.unknown _1234568345.unknown _1234568322.unknown _1234568332.unknown _1234568341.unknown _1234568343.unknown _1234568333.unknown _1234568330.unknown _1234568331.unknown _1234568326.unknown _1234568313.unknown _1234568317.unknown _1234568318.unknown _1234568314.unknown _1234568311.unknown _1234568312.unknown _1234568310.unknown _1234568233.unknown _1234568254.unknown _1234568292.unknown _1234568297.unknown _1234568303.unknown _1234568305.unknown _1234568300.unknown _1234568294.unknown _1234568295.unknown _1234568293.unknown _1234568279.unknown _1234568285.unknown _1234568286.unknown _1234568283.unknown _1234568267.unknown _1234568273.unknown _1234568264.unknown _1234568241.unknown _1234568245.unknown _1234568247.unknown _1234568250.unknown _1234568246.unknown _1234568243.unknown _1234568244.unknown _1234568242.unknown _1234568237.unknown _1234568239.unknown _1234568240.unknown _1234568238.unknown _1234568235.unknown _1234568236.unknown _1234568234.unknown _1234568160.unknown _1234568176.unknown _1234568190.unknown _1234568192.unknown _1234568193.dwg _1234568191.unknown _1234568188.unknown _1234568189.unknown _1234568187.unknown _1234568171.unknown _1234568174.unknown _1234568175.unknown _1234568172.unknown _1234568162.unknown _1234568170.unknown _1234568161.unknown _1234568141.unknown _1234568156.unknown _1234568158.unknown _1234568159.unknown _1234568157.unknown _1234568153.unknown _1234568155.unknown _1234568142.unknown _1234568127.unknown _1234568129.unknown _1234568130.unknown _1234568128.unknown _1234568125.unknown _1234568126.unknown _1234567892.unknown