畢業(yè)設計計算書--綜合教學樓設計

1、<p>　　某集團綜合教學樓設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本計算書是針對湖北工業(yè)大學商貿(mào)學院土木工程專業(yè)2004級畢業(yè)設計——“某中學教學樓設計”的書面成果。本教學樓為七層鋼筋混凝土框架結構。平面呈矩形，長48.3m，寬16.2m，高28.5m。結構為三級抗震框架，7度設防，二類場地土，不考慮地下水影響，地面粗糙度B

2、類。</p><p>　　在“建筑設計”部分中，主要針對設計初期的幾個建筑方案從各個方面對它們進行比較，并確定最終方案。接下來，針對最終建筑方案，確定了其具體建筑構造、做法與材料。</p><p>　　在“結構設計”部分中，首先確定第④軸橫向框架為本次手算的任務，明確其計算簡圖與各個計算參數(shù)；然后根據(jù)建筑做法確定其所受荷載，計算梁、柱、板與基礎的內(nèi)力；最后分別進行各構件的配筋計算。<

3、/p><p>　　在“結構設計”手算后，進行了“PKPM”電算，以保證計算成果的可靠性。并達到同手算成果對比、分析的目的。</p><p>　　根據(jù)任務書和實際操作性要求，結構采用柱下獨立基礎，中柱采用聯(lián)合基礎。</p><p>　　關鍵字：畢業(yè)設計，教學樓，內(nèi)力組合，截面設計，彎矩分配。</p><p><b>　　Abstract&

4、lt;/b></p><p>　　The calculation report is written for the whose name is “Teaching　Building in XX city”. The building is reinforcement concrete structure with seven stories of　main part. Its ichnography i

5、s “L”. The length of the building is 48.3m, the width is 16.2m and the height is 28.5m.</p><p>　　In the process of “Architecture Design”, I mainly made a compartment about some aspect. Finally, I choose the

6、one of them as the final scheme. After that, I determine the detailed conformation and the material of the building.</p><p>　　In the process of “Structure Design”, firstly, I determined to calculate the “4th

7、 axes frame” by hand and determined the sketch and the parameters of the frame. Secondly, I determined the loads on the frame and calculated the internal forces of the beams, the planes, the columns and the foundations.

8、Lastly, how much reinforcement is necessary can be determined.</p><p>　　In the process of the graduation design, I made use of the computer program named “PKPM” to auditing and analysis my result which was c

9、alculated by hand.</p><p>　　Bases on the requirement of the design task, the basement under Edge columns are design to be an Independent foundation under column, and the basement under mid-columns are design

10、 to be a joint foundation.</p><p>　　Keyword:　Graduation　Design;　Teaching　Building;　Earthquake;　joint foundation.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要 1</b>

11、</p><p>　　Abstract II</p><p><b>　　1建筑設計 1</b></p><p>　　1.1建筑方案的確定 1</p><p>　　1.2建筑設計 1</p><p>　　1.3建筑設計綜述 2</p><p>　　2結構選型及布置

12、 4</p><p>　　2.1結構的材料與尺寸 4</p><p>　　2.2荷載計算 6</p><p>　　3　內(nèi)力及側移計算 14</p><p>　　3.1　水平地震作用力下框架的側移及內(nèi)力計算 14</p><p>　　3.2　橫向風荷載作用下框架結構的內(nèi)力和側移計算 24</p>

13、<p>　　3.3　恒載作用下的內(nèi)力計算 31</p><p>　　3.4　活荷載作用下的內(nèi)力計算 40</p><p>　　4　橫向框架內(nèi)力組合 47</p><p>　　4.1結構抗震等級 47</p><p>　　4.2框架梁內(nèi)力組合 47</p><p>　　4.3　框架柱內(nèi)力組合 51

14、</p><p>　　4.4　柱端彎矩值設計值的調(diào)整 61</p><p>　　5　截面設計 63</p><p>　　5.1　梁的正截面受彎承載力計算 63</p><p>　　5.2　框架梁的斜截面受剪承載力計算 67</p><p>　　5.3　柱的正截面受壓承載力計算 70</p>&l

15、t;p>　　6　基礎設計 80</p><p>　　6.1　A柱獨立基礎截面計算 80</p><p>　　6.2聯(lián)合基礎 85</p><p>　　7　部分樓板設計 90</p><p>　　7.1頂層板設計 90</p><p>　　7.2. 2－6層板設計 95</p>&l

16、t;p>　　8　1號樓梯設計 98</p><p>　　8.1梯段板設計 98</p><p>　　8.2平臺板設計 100</p><p>　　8.3平臺梁設計 101</p><p>　　8.4構造措施 103</p><p>　　9電算復核 105</p><p>　　9

17、.1交互式數(shù)據(jù)輸入 105</p><p>　　9.2框架結構計算 106</p><p>　　9.3框架繪圖 106</p><p>　　9.4 PKPM電算給出的結果圖 106</p><p><b>　　致謝 113</b></p><p><b>　　參考文獻 114

18、</b></p><p><b>　　副本見后</b></p><p><b>　　1建筑設計</b></p><p>　　1.1建筑方案的確定</p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設計任務書的要求，在參觀了學校幾棟教學樓基礎上，我先后做出了幾個方案，經(jīng)過選擇，確定了最終的建筑設計方案。（方案平

19、面圖詳見圖1－1）</p><p>　　建筑功能說明：方案所有房間均為矩形，比較傳統(tǒng)，但是經(jīng)濟實用；建筑布置完全對稱，這樣有利于引導人流，且外形較好，整體布局較為緊湊；方案的建筑功能均基本符合任務書的要求，各個房間比例恰當，組合自然。電梯設于門廳處，主樓梯緊鄰電梯，承擔主要的人流量，在教學樓東部盡頭設第二部樓梯，同時設第二個出口。</p><p>　　結構布置完全對稱，對結構設計有利，尤其

20、對抗震有利，且方便計算與施工。</p><p><b>　　1.2建筑設計</b></p><p>　　1.2.1建筑平面設計</p><p>　　建筑平面設計主要應考慮建筑物的功能要求，力求建筑物的美觀大方，同時兼顧結構平面布置盡量規(guī)則合理和抗震要求，以便于結構設計。綜合考慮建筑和結構設計的要求，初步擬定內(nèi)廊式平面框架形式。對于平面布置作如下

21、幾點說明：</p><p>　　1）為了滿足不同類型的房間對使用面積的要求，同時考慮結構的受力合理性及柱網(wǎng)的經(jīng)濟尺寸，本設計柱網(wǎng)基本上采用4.5×6.6m，局部地方采用小一級柱網(wǎng)尺寸；</p><p>　　2）走廊寬度根據(jù)本設計要求取軸線寬度3.0m，主要人流通道為位于大樓中部的兩部電梯和主樓梯。為了滿足防火要求，在大樓的東側增設了另一部樓梯。在底層走廊的東端設有側門，供緊急疏散

22、用。</p><p>　　1.2.2建筑立面設計</p><p>　　結合平面設計中框架柱的布置，立面上主要采用豎向劃分，柱突出外墻，外觀上顯得有立體感，凹凸有致，穩(wěn)重；同時，考慮到框架結構的優(yōu)點，柱間多用窗少用墻，使窗與柱及窗間墻之間形成了有節(jié)奏的虛實對比，顯得明快、活潑，同時也得到了良好的采光效果。大門正中間，使整個建筑物顯得美觀大方。大門采用鋼化玻璃門，使整個大門顯得現(xiàn)代，門廳空間顯

23、得通透；雨蓬的運用，和大門的設置一同起到了突出主要入口功能，起到了吸引人流導向的作用。</p><p><b>　　1.3建筑設計綜述</b></p><p>　　建筑方案已經(jīng)確定，本教學樓總高超過28m，適用于《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3—2002）?，F(xiàn)對照《建筑抗震設計規(guī)范》（以下簡稱《抗震規(guī)范》）與《高層建筑混凝土設計規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》），驗證

24、其設計的合理性，并給出該建筑的部分總體信息：</p><p>　　1）本教學樓抗震設防烈度７.0。</p><p>　　2）本教學樓結構總高28.5m（從室外地坪至主要屋面高度，不包括頂層電梯檢修間），低于《高規(guī)》4.2.2規(guī)定的55m最大適用高度；</p><p>　　3）本教學樓高寬比0.59，低于《高規(guī)》4.2.3規(guī)定的4最大高寬比；</p>&

25、lt;p>　　4）本教學樓平面上呈矩形，平面有關參數(shù)均符合《高規(guī)》4.3.3條文；</p><p>　　5）本教學樓長邊48.5m，低于《高規(guī)》4.3.12規(guī)定的框架結構伸縮縫最大間距55m，不設置溫度縫與防震縫。</p><p>　　6）本教學樓結構豎向布置比較規(guī)則，均勻，除頂層電梯檢修間外，無過大的外挑與內(nèi)收，符合《高規(guī)》4.4.1與4.4.5要求。</p><

26、;p>　　7）本教學樓根據(jù)《抗震規(guī)范》3.1.1，屬丙類建筑；根據(jù)《抗震規(guī)范》12.2.7，屬于三級框架。結構重要性系數(shù)取1.0。</p><p>　　圖１－１　建筑設計平面圖</p><p><b>　　2結構選型及布置</b></p><p>　　2.1結構的材料與尺寸</p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設計任務書的

27、要求，本教學樓為鋼筋混凝土框架結構；由于地基承載力較好，采用柱下獨立基礎。</p><p>　　本次畢業(yè)設計結構計算要求手算一榀框架。針對本教學樓的建筑施工圖紙，選擇第④軸橫向框架為手算對象。本計算書除特別說明外，所有計算、選型、材料、圖紙均為第④軸橫向框架數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.1.1本教學樓材料確定：</p><p>　　考慮到強柱弱梁，施工順序（現(xiàn)場澆

28、注混凝土時一般梁、板一起整澆，柱單獨澆注）等因素，擬選構件材料如下：</p><p>　　1）柱：采用C30混凝土，主筋采用HRB335鋼筋，箍筋采用HPB235鋼筋；</p><p>　　2）梁：采用C30混凝土，主筋采用HRB335鋼筋，箍筋采用HPB235鋼筋；</p><p>　　3）板：采用C30混凝土，鋼筋采用HPB235。</p><

29、;p>　　4）基礎：采用C30混凝土，鋼筋采用HPB235鋼筋；</p><p>　　2.1.2第④軸框架構件尺寸確定：</p><p>　　此教學樓為七層全現(xiàn)澆框架結構，建筑面積約為5477平方米，建筑平面如圖2－1所示：</p><p>　　圖２－１　結構平面布置</p><p><b>　　1.結構設計條件：</b

30、></p><p><b>　　（1）氣象條件</b></p><p>　　雪荷載：基本雪壓為S0=0.5kN/m2（水平投影）；</p><p>　　風荷載：全年主導風向為南風，基本風壓為W0=0.35kN/m2；</p><p>　　常年氣溫差值：50℃；</p><p>　　最大降雨量

31、150mm/d。</p><p><b>　?。?）工程地質(zhì)條件</b></p><p>　　教學樓場地位于某市中心地帶，場地土類型為中軟場地土，地質(zhì)條件較為簡單：場地相對完整、穩(wěn)定，土層分布均勻。</p><p>　?。?）建筑地點冰凍深度</p><p>　　冰凍深度：室外天然地面以下300mm。</p>

32、<p>　?。?）建筑場地類別：</p><p>　　二類場地土，不考慮地下水影響，地面粗糙度B類。</p><p><b>　?。?）地震設防烈度</b></p><p>　　抗震按7度設防。設計基本地震加速度值為0.1g</p><p>　?。?）建筑耐久等級、防火等級均為Ⅱ級。</p>

33、<p>　?。?）材料強度等級　混凝土強度等級為C30，縱向鋼筋為HRB335級，箍筋為HPB235。</p><p>　　2.結構布置及梁柱截面初估</p><p>　?。ǎ保┙Y構布置如圖2－1。</p><p>　?。ǎ玻└髁褐孛娉叽绯豕?lt;/p><p>　　框架梁根據(jù)”抗震規(guī)范”第6.3.1條要求:梁寬不小于200mm,梁高

34、不大于4倍梁寬,梁凈跨不小于4倍梁高.再參考受彎構件連續(xù)梁,梁高,梁寬</p><p>　　框架柱根據(jù)“抗震規(guī)范”第6.3.6條，截面的寬度和高度均不宜小于300mm；剪跨比宜大于2,截面長邊與短邊的邊長比不宜大于3?！翱拐鹨?guī)范”6.3.7三級抗震等級框架柱軸壓比限值為0.9。</p><p>　　表2－1　梁柱截面尺寸確定</p><p><b>　　2

35、.2荷載計算</b></p><p>　　2.2.1屋面荷載標準值</p><p>　　油氈防水層（一氈二油上鋪小石子） 0.27</p><p>　　20mm水泥沙漿找平層 200.02＝0.40</p><p>　　膨脹珍珠巖沙漿找坡（平均厚

36、120） </p><p>　　120厚加氣混凝土塊保溫 </p><p>　　120mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 </p><p>　　吊頂 0.45</p><p&

37、gt;　　屋面恒載標準小計 6.04</p><p>　　屋面活荷載標準值（雪荷載） 0.50</p><p>　　2.2.2樓面自重標準值</p><p>　　水磨石地面

38、 0.65</p><p>　　120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 </p><p>　　吊頂 0.45</p><p>　　樓面恒載標準值

39、 4.10</p><p>　　樓面活載標準值 2.50</p><p>　　2.2.3梁自重標準值</p><p>　　包括梁側、柱側抹灰，有吊頂房間梁不包括抹灰。</p><p>　　例：L1：，凈長6m，</p><p>　　均布線

40、荷載為，重量為。</p><p>　　Z1：，凈長3.9m，</p><p>　　均布線荷載為，重量為。</p><p><b>　　梁柱自重表如下：</b></p><p>　　表2－2　梁柱自重表</p><p><b>　　注：梁長為凈跨</b></p>

41、<p>　　2.2.4　墻體自重標準值</p><p>　　內(nèi)外墻皆采用240mm厚加氣混凝土塊填充，內(nèi)墻抹灰，外墻貼面磚，面荷載為：</p><p>　　240mm厚加氣混凝土外墻：</p><p>　　240mm厚加氣混凝土內(nèi)墻：</p><p>　　240mm磚墻砌女兒墻：</p><p>　　考慮開門

42、和開窗，墻應扣除門窗面積，門窗重量查規(guī)范可得：</p><p><b>　　底層外墻：</b></p><p><b>　　底層內(nèi)墻：</b></p><p><b>　　底層門窗重量：</b></p><p><b>　　一～六層外墻：</b></

43、p><p><b>　　一～六層內(nèi)墻：</b></p><p><b>　　一～六層門窗重量：</b></p><p><b>　　女兒墻自重：</b></p><p>　　2.2.5節(jié)點集中荷載（以③軸框架為代表）</p><p>　?。?）框架屋面節(jié)點集

44、中恒載標準值</p><p>　?、貯、D軸處頂層邊節(jié)點：</p><p>　　縱向框架梁自重 </p><p>　　縱向框架梁傳來屋面自重 </p><p>　　1.2m高女兒墻自重加抹灰 </p><p><b>　?。?/p>

45、69.93kN</b></p><p>　?、贐、C軸頂層中間節(jié)點</p><p>　　縱向框架梁自重 </p><p>　　縱向框架梁傳來屋面自重 </p><p><b>　?。?9.24kN</b>&l

46、t;/p><p>　　（2）一～六層框架樓面節(jié)點集中恒載標準值</p><p>　?、貯、D軸處頂層邊節(jié)點：</p><p>　　縱向框架梁自重 </p><p>　　梁上墻加抹灰加窗重 </p><p>　　樓面板傳來重量

47、 </p><p><b>　　64.48kN</b></p><p>　　②B、C軸一～六層中間節(jié)點</p><p>　　縱向框架梁自重 </p><p>　　梁上墻加抹灰加門重 &

48、lt;/p><p>　　縱向框架梁傳來樓面自重 </p><p><b>　　＝86.49kN</b></p><p>　?。?）框架屋面節(jié)點集中活荷載標準值</p><p>　?、貯、D軸處頂層邊節(jié)點：</p><p>　　縱向框架梁傳來屋面活荷載 ＝</p>&l

49、t;p>　?、贐、C軸頂層中間節(jié)點</p><p>　　縱向框架梁傳來屋面活載 ＝</p><p>　?。?）框架樓面節(jié)點集中活荷載標準值</p><p>　?、貯、D軸處頂層邊節(jié)點：</p><p>　　縱向框架梁板傳來樓面活荷載 </p><p>　?、贐、C軸一～六層中間節(jié)點</p><

50、;p>　　縱向框架梁傳來樓面自重</p><p>　　2.2.6　橫向框架梁上分布荷載（以③軸框架為代表）</p><p>　　（1）作用在頂層③軸框架梁上恒載標準值</p><p>　　L1梁自重（均布線荷） </p><p>　　L2梁自重（均布線荷）

51、 </p><p>　　L1梁上屋面板傳來（梯形荷載）　 　</p><p>　　L2梁上屋面板傳來（三角形荷載）　　　　</p><p>　?。?）作用在一～六層③軸框架梁上恒載標準值</p><p>　　L1梁自重（均布線荷） </p&

52、gt;<p>　　L2梁自重（均布線荷） </p><p>　　L1梁上樓板傳來（梯形荷載）　 　　</p><p>　　L2梁上樓面板傳來（三角形荷載）　　　　</p><p>　?。?）作用在頂層③軸框架梁上活荷（雪荷）標準值</p><p>　　L1梁上屋面板傳來

53、（梯形荷載）　　　　　　　</p><p>　　L2梁上屋面板傳來（三角形荷載）　　　　　</p><p>　?。?）作用在一～六層③軸框架梁上活荷標準值</p><p>　　L1梁上樓板傳來（梯形荷載）　　　　　 　</p><p>　　L2梁上樓板傳來（三角形荷載）　　　　　　</p><p>　　2.2.7　重

54、力荷載代表值</p><p>　　根據(jù)“抗震規(guī)范”5.1.3條，頂層重力荷載代表值包括：屋面恒載、50%屋面雪荷載、頂層縱橫框架梁自重、頂層半層墻柱自重及女兒墻自重。</p><p>　　其它層重力荷載代表值包括：樓面恒載、50%樓面均布活荷載、該層縱橫框架自重、該層樓上下各半層柱及墻體自重。</p><p>　　各層樓面的重力荷載代表值如下：</p>

55、<p>　　建筑物總重力荷載代表值為：</p><p>　　地震作用下的計算簡圖見下圖：</p><p>　　圖２－2　結構平面布置圖</p><p><b>　　3　內(nèi)力及側移計算</b></p><p>　　3.1　水平地震作用力下框架的側移及內(nèi)力計算</p><p>　　3.1.

56、1　梁的線剛度</p><p>　　因本樓學樓采用現(xiàn)澆樓蓋，在計算框架梁的截面慣性矩時，對邊框架梁?。榫匦瘟旱慕孛鎽T性矩）；對中框架采用，采用C30混凝土，。</p><p><b>　　梁的線剛度為：</b></p><p>　　橫梁線剛度計算見表3－1.</p><p>　　3.1.2柱的線剛度</p>

57、<p><b>　　柱截面尺寸為：</b></p><p>　　底層Z1柱高4.9m</p><p>　　其它層Z2柱高3.9m</p><p>　　橫向框架計算簡圖見圖3－1.</p><p>　　表3－1　橫梁線剛度計算表</p><p>　　圖３－１　結構計算簡圖</p&

58、gt;<p>　　3.1.3　橫向框架柱側向剛度</p><p>　　橫向框架柱側向剛度計算表如下：</p><p>　　表3－3　橫向框架柱側向剛度D值計算表</p><p>　　3.1.4　橫向框架自振周期</p><p>　　按頂點位移法計算框架的自振周期</p><p>　　為考慮填充墻的周期調(diào)整

59、系數(shù)，本工程中取0.7</p><p><b>　　為頂點位移，</b></p><p><b>　　為自振周期</b></p><p>　　橫向框架頂點位移的計算見下表</p><p>　　表3－4　橫向地震作用框架頂點位移計算表</p><p><b>　　故：

60、</b></p><p>　　3.1.5　橫向地震作用</p><p>　　由“抗震規(guī)范”5.1.4條查得，在II類場地，7度區(qū)，結構的特征周期和地震影響系數(shù)為：，，</p><p><b>　　因為，所以</b></p><p>　　因為，故頂部附加地震作用系數(shù)為：。頂部附加地震作用這：</p>

61、<p><b>　　。</b></p><p>　　各質(zhì)點的水平地震作用標準值、樓層地震作用、地震剪力及樓層間位移計算過程見下表：</p><p><b>　　表中：</b></p><p>　　表3－5　地震作用標準值、樓層地震作用、地震剪力及樓層間位移計算表</p><p>　　橫

62、向框架各層水平地震作用、地震剪力分布見下圖：</p><p>　　圖3-2　水平地震作用、地震剪力分布圖</p><p>　　3.1.6　橫向框架抗震變形驗算</p><p>　　首層，層間相對位移的限制滿足規(guī)范要求。</p><p>　　3.1.7　水平地震力作用下橫向框架的內(nèi)力計算</p><p>　　以③軸橫向框

63、架為例進行計算。在水平地震作用下，框架柱剪力及彎矩計算采用D值法，其計算結果見表3－6。</p><p>　　表3－6　橫向水平地震作用下框架柱端彎矩計算</p><p>　　其中Y值的確定需查反彎點計算高度表，計算如表3－7。</p><p>　　柱上下端彎矩求得后，利用節(jié)點平衡，求在水平地震作用下的梁端彎矩，利用平衡條件可求梁端剪力及柱軸力，見下表?？蚣茉谧笳饡r

64、彎矩見下圖，右震時，框架的彎矩圖與左震對稱。</p><p>　　表3－7　Y值的確定</p><p>　　表3－8　水平地震作用下梁端剪力及柱軸力</p><p>　　注：軸力拉為－，壓力＋。</p><p>　　圖3-3　水平地震作用框架彎矩圖</p><p>　　3.2　橫向風荷載作用下框架結構的內(nèi)力和側移計算&

65、lt;/p><p>　　3.2.1　風荷載標準值</p><p>　　風荷載標準值按下式計算：</p><p>　　基本風壓，由《荷載規(guī)范》第7.3節(jié)查得（迎風面）和（背風面）。Ｂ類地區(qū)，（Ｂ為迎風面寬度），由《荷載規(guī)范》表7.44－3查得脈動影響系數(shù)； ，，由《荷載規(guī)范》表7.4.3查得脈動增大系數(shù)。本結構高度接近30m，高寬比，且由于本結構對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比

66、較均勻，所以僅考慮第一振型的影響，結構在z高度處的風振系數(shù)可按下式計算：，其中為振型系數(shù)，按下式確定：，式中為第i層標高；Ｈ為建筑總高度。仍?、茌S橫向框架，其負載寬度為4.5m，則沿房屋高度的分布風荷載標準值計算公式如下：</p><p>　　框架結構分析時，應按靜力等效原理將分布風荷載轉化為節(jié)點集中荷載。具體計算過程見表3－9.</p><p>　　表中q1為迎風面風荷載沿房屋高度的分布

67、值，q2為背風面風荷載沿房屋高度的分布值，見圖3－4。Fi為按等效原理將分布荷載轉化為節(jié)點集中荷載值，其分布見圖3－5.</p><p>　　表3－9　分布風荷載轉化為節(jié)點集中荷載計算表</p><p>　　圖３－４　風荷載分布圖</p><p>　　圖３－５　風荷載等效節(jié)點力</p><p>　　3.2.2　風荷載作用下水平位移驗算<

68、/p><p>　　計算方法同地震作用下水平位移驗算計算方法，具體計算過程見下表：</p><p>　　表3－10　風荷載作用下水平位移計算表</p><p>　　由表可知，風荷載作用下最大層間位移角為0.00022<1/550，滿足規(guī)范要求。</p><p>　　3.2.3　風荷載作用下框架結構的內(nèi)力計算</p><p&

69、gt;　　內(nèi)力計算方法同地震荷載作用的內(nèi)力計算方法，風荷載作用下各層柱端彎矩及剪力計算過程見表3－11。</p><p>　　風荷載作用下各層梁端彎矩、剪力及柱軸力計算過程見表3－12，下面還畫出了風載作用下的彎矩圖。</p><p>　　表3－11　橫向風荷載作用下框架柱端彎矩計算</p><p>　　表3－12　水平風荷載作用下梁端剪力及柱軸力</p>

70、;<p>　　圖３－６　風荷載作用框架彎矩圖</p><p>　　3.3　恒載作用下的內(nèi)力計算</p><p>　　恒載作用下的內(nèi)力計算采用彎矩二次分配法，由于框架上的分布荷載由矩形（）和梯形荷載（）兩部分組成，根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形荷載化為等效均勻荷載，等效均勻荷載的計算公式見《靜力計算手冊》。計算簡圖見下圖。</p><p>　　圖３－７

71、　恒載作用計算簡圖</p><p>　　3.3.1　框架梁上梯形荷載化為等效均布荷載</p><p><b>　?。ǎ保粒驴?lt;/b></p><p><b>　　七層：</b></p><p><b>　　一至六層：</b></p><p><b

72、>　?。ǎ玻拢每?lt;/b></p><p><b>　　七層：</b></p><p><b>　　一至六層：</b></p><p>　　3.3.2　固定端彎矩的計算</p><p><b>　?。粒驴纾?lt;/b></p><p>&l

73、t;b>　?。拢每纾?lt;/b></p><p>　　3.3.3　恒載作用下的桿端彎矩</p><p>　　本工程框架結構對稱，荷載對稱，故可利用對稱性進行計算。</p><p><b>　　先確定分配系數(shù)　</b></p><p><b>　　見下表：</b></p>

74、<p>　　表3－13　彎矩分配法分配系數(shù)表</p><p><b>　　續(xù)表3－13</b></p><p>　　桿端彎矩計算　計算過程見圖3－8.</p><p>　　圖３－８　恒載作用下的彎矩分配法計算過程</p><p>　　3.3.4　恒載作用下的框架跨中彎矩　</p><p>

75、;　　欲求梁跨中彎矩，則需根據(jù)求得的支座彎矩和各跨的實際荷載分布（如圖），按平衡條件計算，而不能按等效分布荷載計算。為了減小支座處負鋼筋的數(shù)量，方便鋼筋的綁扎與混凝土的澆搗；同時為了充分利用鋼筋，以達到節(jié)約鋼筋的目的。將豎向荷載作用下支座處梁端負彎矩（使梁上面受拉）調(diào)幅，調(diào)幅系數(shù)β＝0.８。下圖為頂層調(diào)幅前后彎矩對照（實線表示調(diào)幅前彎矩，虛線表示調(diào)幅后彎矩）。</p><p>　　3－9　彎矩調(diào)幅示意圖</

76、p><p>　　對簡支梁，均布荷載和梯形荷載作用下的跨中彎矩分別如下：</p><p>　　以第七層ＡＢ跨為例：</p><p><b>　　均布荷載：</b></p><p><b>　　梯形荷載：</b></p><p><b>　　合計跨中彎矩：</b>

77、;</p><p><b>　　故由</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　跨中彎矩為：</b></p><p>　　其它截面的跨中最大彎矩計算結果見表3－14.</p><p>　　表3－14　恒載作用下截面跨中最

78、大彎矩計算表</p><p>　　3.3.5　梁端剪力計算</p><p>　　恒載作用下梁端剪力計算過程見下表3－15。</p><p>　　表3－15　恒載作用下梁端剪力計算表（梁Ｌ１）</p><p>　　表3－16　恒載作用下梁端剪力計算表（梁Ｌ2）</p><p>　　3.3.6　柱軸力計算</p>

79、;<p>　　柱軸力計算見表3－17.</p><p>　　表3－17　恒載作用下柱軸力計算表</p><p>　　恒載作用下框架的內(nèi)力圖如下：</p><p>　　圖３－10　恒載作用框架內(nèi)力圖</p><p>　　3.4　活荷載作用下的內(nèi)力計算</p><p>　　本工程為教學樓，活荷載不利分布考慮滿

80、布法，內(nèi)力計算可采用彎矩二次分配法，但對梁跨中彎矩乘1.1～1.2的增大系數(shù)。</p><p>　　3.4.1　框架梁上梯形荷載化為等效均布荷載。</p><p><b>　　（１）ＡＢ跨</b></p><p><b>　　七層：</b></p><p><b>　　一至六層：</

81、b></p><p><b>　　（２）ＢＣ跨</b></p><p><b>　　七層：</b></p><p><b>　　一至六層：</b></p><p>　　3.4.2　活荷載作用下的桿端彎矩計算</p><p>　　本工程框架結構對稱，

82、荷載對稱，故可利用對稱性進行計算。</p><p>　?。?）固定端彎矩的計算</p><p><b>　　ＡＢ跨：</b></p><p><b>　?。拢每纾?lt;/b></p><p>　?。?）分配系數(shù)見下表：</p><p>　　表3－18　彎矩分配法分配系數(shù)表<

83、/p><p><b>　　續(xù)表3－18</b></p><p>　　桿端彎矩計算過程見圖3－11</p><p>　　圖3－11　活載作用下的彎矩分配法計算過程</p><p>　　活荷載作用下的框架跨中彎矩計算　</p><p>　　表3－19　活荷載作用下的框架跨中彎矩計算表</p>

84、<p>　　3.4.4　梁端剪力計算</p><p>　　活荷載作用下梁端剪力計算過程見下表：</p><p>　　表3－20　活載作用下梁端剪力計算表（梁Ｌ１）</p><p>　　表3－21　活載作用下梁端剪力計算表（梁Ｌ２）</p><p>　　3.4.5 柱軸力計算</p><p>　　表3－22　

85、柱軸力計算表</p><p>　　活荷載作用下框架的內(nèi)力圖如下：</p><p>　　圖３－12　活載作用下的框架內(nèi)力圖</p><p>　　4　橫向框架內(nèi)力組合</p><p><b>　　4.1結構抗震等級</b></p><p>　　結構的抗震等級可根據(jù)結構類型、地震烈度、房屋高度等因素，查

86、規(guī)范得到，該框架結構，高度<30m，地處抗震設防烈度為7度的地區(qū)，因此該框架為三級抗震等級。</p><p>　　4.2框架梁內(nèi)力組合</p><p>　　4.2.1框架梁內(nèi)力組合說明</p><p>　　本例需要計算四種情況下的內(nèi)力組合，即，，，。一般情況下，這種內(nèi)力組合的結果比考慮地震作用組合的要小，對結構設計不起控制作用，故不考慮。如果該建筑是建在非地震

87、設防區(qū)時，就需要考慮此項組合，而不需要考慮地震作用參與的組合。組合時，僅考慮了一、二、三、七層梁的內(nèi)力組合，因為在３～６層的梁中，豎向的恒載和活載作用下梁的內(nèi)力基本相同，在水平荷載作用下三層梁的內(nèi)力較四、五層梁大，因而為簡化計算，僅考慮了三層梁，４～５層梁的配筋同三層梁?？蚣芰旱膬?nèi)力組合結果見表4－4。在豎向荷載作用下，考慮框架梁端的塑性內(nèi)力重分布，梁端彎矩需考慮彎矩調(diào)幅，因而表中、兩列中的彎矩值為乘以彎矩調(diào)幅系數(shù)0.8后的值，而剪力值

88、仍采用調(diào)幅前的剪力值。</p><p>　　4.2.2 計算跨間最大彎矩</p><p>　　在恒載和活荷載作用下，跨間最大正彎矩已在前面說明；</p><p>　　在豎向荷載與地震作用組合時，跨間最大彎矩按下列方法計算，如圖4－1所示。</p><p>　　圖4－1　框架梁的跨間最大彎矩組合圖</p><p>　　，

89、——豎向荷載作用下梁端的彎矩，</p><p>　　，——水平地震作用下梁端的彎矩，</p><p>　　——豎向荷載和水平地震共同作用下梁端的反力。</p><p>　　對于水平地震作用按左震和右震分別考慮，根據(jù)梁端彎矩組合值及梁上荷載設計值，由平衡條件可先確定支座反力。</p><p>　　水平地震作用為左震時，對支點Ｂ取矩，可得支點Ａ的

90、反力為</p><p>　　跨間最大彎矩出現(xiàn)在截面剪力為０處，則跨間最大彎矩距支座Ａ的距離x，可按下式求得：</p><p>　　跨間最大彎矩的計算式為</p><p>　　當或時，表示最大彎矩發(fā)生在支座處。當時，取按下式計算：</p><p>　　當時，取按下式計算：</p><p>　　水平地震作用為右震時，上面公

91、式中，為負號?！〖暗木唧w數(shù)值見下表。</p><p>　　表4－1　豎向荷載與地震作用組合時跨間最大正彎矩（左震時數(shù)據(jù)）</p><p>　　表4－2　豎向荷載與地震作用組合時跨間最大正彎矩（右震時數(shù)據(jù)）</p><p>　　在豎向荷載與風荷載組合時，求跨間最大正彎矩計算方法同豎向荷載與地震作用組合，計算結果見下表。</p><p>　　表4

92、－3　豎向荷載與風荷載作用組合時跨間最大正彎矩（左風時數(shù)據(jù)）</p><p>　　表4－3　豎向荷載與風荷載作用組合時跨間最大正彎矩（右風時數(shù)據(jù)）</p><p>　　4.3　框架柱內(nèi)力組合</p><p>　　框架柱取每層柱頂和柱底兩個控制截面，組合結果附表。注意，在進行梁柱內(nèi)力組合時考慮到每層活荷載不總是同時布滿，因而對樓面均布活載應進行折減，應按規(guī)范要求取用折

93、減系數(shù)，本設計為教學樓，不考慮折減。</p><p>　　表4－4　框架梁內(nèi)力組合表</p><p><b>　　續(xù)表4－4</b></p><p><b>　　續(xù)表4－4</b></p><p><b>　　續(xù)表4－4</b></p><p>　　注：

94、表中和分別人ＡＢ跨和ＢＣ跨的跨間最大正彎矩。Ｍ以下部受拉為正，單位為；Ｖ以向上為正，單位為。括號內(nèi)的值為乘以后的數(shù)值。</p><p>　　表4－5　A柱內(nèi)力組合表</p><p>　　注：表中彎矩以左側受拉為正，單位為；軸力以受壓為正，單位為。括號內(nèi)的值為乘以后的數(shù)值。</p><p>　　表4－６　B柱內(nèi)力組合表</p><p>　　注：

95、表中彎矩以左側受拉為正，單位為；軸力以受壓為正，單位為。括號內(nèi)的值為乘以后的數(shù)值。</p><p>　　表4－7　柱剪力組合</p><p>　　注：表中Ｖ繞柱端順時針為正，單位為。括號內(nèi)的值為乘以抗震調(diào)整系數(shù)后的數(shù)值。</p><p>　　柱內(nèi)力控制截面一般取柱上、下端截面，每個截面上有M、N、V。</p><p>　　由于柱是偏心受力構件

96、且一般采用對稱配筋，故應從上訴組合中求出下列最不利內(nèi)力：</p><p><b>　　及相應的N</b></p><p><b>　　及相應的M</b></p><p><b>　　及相應的M</b></p><p><b>　　表見附表2，3。</b>&

97、lt;/p><p>　　4.4　柱端彎矩值設計值的調(diào)整</p><p>　　一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁與框支柱的節(jié)點外，柱端組合的彎矩設計值應符合下式的要求：</p><p>　　式中，——節(jié)點上下柱端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設計值之和，上下柱端的彎矩設計值可按彈性分析來分配;</p><p>

98、;　　——節(jié)點左右梁端截面反時針或順時針方向組合的彎矩設計值之和；</p><p>　　——柱端彎矩增大系數(shù)；三級框架為1.1。</p><p>　　為了避免框架柱腳過早屈服，一、二、三級框架結構的底層柱下端機面的彎矩設計值，應分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25和1.15。</p><p>　　以第二層中柱為例進行柱調(diào)整:</p><p>　　

99、一層樓頂節(jié)點左、右梁端彎矩之和：</p><p><b>　　左震　</b></p><p><b>　　右震　</b></p><p>　　節(jié)點上、下柱端彎矩之和：</p><p><b>　　左震　</b></p><p><b>　　右震

100、　</b></p><p><b>　　取　</b></p><p><b>　　,</b></p><p>　　在節(jié)點處將其按彈性彎矩分配給上、下柱端，即</p><p>　　其他層柱端彎矩的調(diào)整用相同的方法，計算結果如下：</p><p>　　表4－8　橫向框

101、架A柱柱端組合彎矩設計值的調(diào)整</p><p>　　表4－9　橫向框架B柱柱端組合彎矩設計值的調(diào)整</p><p><b>　　5　截面設計</b></p><p>　　5.1　梁的正截面受彎承載力計算</p><p>　　以第一層AB梁為例：</p><p>　　從梁的內(nèi)力組合表中選出AB跨跨間

102、截面及支座截面的最不利內(nèi)力，并將支座中心處的彎矩換算為支座邊緣控制截面的彎矩進行配筋計算。</p><p>　　A支座：右震作用下內(nèi)力最大</p><p>　　B支座：　左震作用下內(nèi)力最大</p><p>　　ＡＢ跨間彎矩取左震作用下的跨間最大彎矩值計算：</p><p>　　5.1.1　當梁下部受拉時，按T形截面來設計，翼緣的計算寬度：&l

103、t;/p><p><b>　　1．按計算跨度考慮</b></p><p><b>　　2．梁凈距考慮</b></p><p><b>　　3．按翼緣高度考慮</b></p><p>　　這種情況不起控制作用，故取</p><p>　　梁內(nèi)縱向鋼筋選級鋼，()

104、</p><p>　　跨中梁下部受拉，跨間截面按單筋形梁計算，因為：</p><p><b>　　屬第一類T型截面</b></p><p>　　實際配筋取3根18的HRB335(As=763.02mm2)</p><p><b>　　，滿足要求</b></p><p>　　跨

105、中配筋率應大于和中的較大值。</p><p>　　5.1.2當梁上部受拉時，按矩形截面來設計。</p><p>　　支座處截面尺寸如下：</p><p>　　梁內(nèi)縱向鋼筋選級鋼，()</p><p>　　由組合表中得到的支座彎矩為支座中心處的彎矩，需換算成支座邊緣控制截面的彎矩進行計算。</p><p><b&g

106、t;　　換算公式為：</b></p><p>　　現(xiàn)在以Ａ支座為例說明支座截面的計算過程：</p><p><b>　　前面已得到</b></p><p>　　實際配筋取4根18的HRB335(As=1017.36mm2)</p><p><b>　　，滿足要求</b></p>

107、;<p>　　跨中配筋率應大于和中的較大值。</p><p>　　框架梁正截面強度計算結果見下列表中結果。</p><p>　　表5－1　第一層框架梁正截面強度計算</p><p>　　表5－2　第二層框架梁正截面強度計算</p><p>　　表5－3　第三層框架梁正截面強度計算</p><p>　　表5

108、－4　第七層框架梁正截面強度計算</p><p>　　5.2　框架梁的斜截面受剪承載力計算</p><p>　　為了防止梁在彎曲破壞之前發(fā)生剪切破壞，因為剪切破壞為脆性破壞，危害極大，設計時應加以避免，故對剪力設計值進行如下調(diào)整：</p><p>　　式中：——梁端剪力增大系數(shù)，三級取1.1；</p><p>　　——分別為梁左右端截面按反時

109、針或順時針方向組合的彎矩設計值。</p><p><b>　　——梁的凈跨；</b></p><p>　　——梁的重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設計值，。</p><p>　　以第一層ＡＢ跨梁端剪力為例，說明梁的斜截面強度計算方法，其它計算從略，結果見表5－5。</p><p><b>　　左

110、震，順時針：</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　右震，反時針：</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　　計算時取順時針或反時針方向中的較大值。</p><p>　　如果

111、調(diào)整后的剪力大于靜力組合的剪力值，則按調(diào)整后的剪力值進行斜截面設計。如果調(diào)整后的剪力小于靜力組合的剪力值，則按靜力組合剪力值進行斜截面設計。</p><p>　　下面給出了梁斜截面強度計算的結果，由這個結果可知計算反需配的箍筋很小，因而按最小配箍率配置箍筋。</p><p>　　表5－5　框架梁的斜截面受剪承載力計算</p><p>　　5.3　柱的正截面受壓承載力

112、計算</p><p>　　5.3.1　柱的軸壓比及剪跨比驗算：</p><p>　　該框架結構的抗震等級為三級，所以框架柱的軸壓比限值查表為0.9。由規(guī)范可知，柱的剪跨比一般不宜小于2。框架柱的剪跨比和軸壓比計算結果見下表，表中Ｎ為不考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)的最大組合柱軸力。</p><p>　　表5－6　柱的剪跨比和軸壓比驗算</p><p>

113、;　　由結果可知，Ａ、Ｂ柱的剪跨比和軸壓比均滿足規(guī)范要求。</p><p>　　5.3.2　正截面承載力計算一般規(guī)定</p><p>　　根據(jù)柱端截面組合的內(nèi)力設計值及其調(diào)整值，按正截面受壓（或受拉）計算柱的縱向受力鋼筋，一般可采用對稱配筋。</p><p>　　計算中柱計算長度的采用：</p><p>　　a.一般多層房屋中梁柱為剛接的框架

114、結構的各層柱段，底層為，其他層為，對底層柱為基礎頂面到一層板頂?shù)母叨龋溆鄬訛樯舷掳屙斨g的高度。</p><p>　　b.水平荷載產(chǎn)生的彎矩設計值占總彎矩設計值以上時，框架柱的計算長度按如下兩式計算，并取其中較小值：</p><p>　　式中，、為柱的上、下端節(jié)點交匯的各柱線剛度之和與交匯的各梁的線剛度之和的比值；為兩較小值；為柱的高度。</p><p>　　1.

115、柱斜截面受剪承載力計算</p><p>　　偏心受壓柱斜截面受剪承載力按下列公式計算：</p><p>　　式中，為內(nèi)力調(diào)整后柱端組合的剪力設計值；為考慮地震作用組合的柱軸向壓力設計值，當≥時??；小于時取，當大于時取。</p><p>　　2.三級框架柱的抗震構造措施</p><p><b>　　a.縱向受力鋼筋</b>

116、</p><p>　　三級框架柱的截面縱向鋼筋的最小總配筋率為，同時柱截面每一側配筋率不應小于。</p><p><b>　　b.箍筋的構造要求</b></p><p>　　柱箍筋加密范圍：柱端，取截面高度、柱凈高的和三者的最大值；底層柱，柱根不小于柱凈高的；當有剛性地面時，除柱端外尚應去剛性地面上下各。</p><p>

117、;　　三級框架柱：箍筋最大間距采用，（柱根）中較小值；箍筋最小直徑：。</p><p>　　柱最小體積配箍率可按下式計算：</p><p>　　柱加密區(qū)箍筋的最小體積配箍率應符合下列要求：</p><p>　　式中，三級抗震不應小于；為最小配箍特征值，由箍筋形式和柱軸壓比查表確定。</p><p>　　柱箍筋加密區(qū)的箍筋肢距，三級不宜大于和倍

118、箍筋直徑的較大值，至少每隔一根縱向鋼筋宜在兩個方向有箍筋約束。</p><p>　　柱箍筋非加密區(qū)的箍筋體積配箍率不宜小于加密區(qū)的一半，且箍筋間距在三級時不應大于，為縱筋直徑。</p><p>　　5.3.3 框架柱的截面設計示例</p><p>　　以第二層Ｂ柱為例說明截面設計的過程和方法，其它截面的承載力計算結果見附表。</p><p>

119、　　a.柱正截面受壓承載力計算</p><p>　　根據(jù)Ｂ柱內(nèi)力組合表，將支座中心處的彎矩換算至柱邊緣，并與柱端組合彎矩的調(diào)整值比較后，選出最不利內(nèi)力，選擇及相應的一組（）計算</p><p>　　取和偏心方向截面尺寸的兩者中的較大者，即</p><p><b>　　，故取。</b></p><p>　　柱的計算長度確定

120、，其中</p><p>　　因為，故應考慮偏心距增大系數(shù)</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　對稱配筋</b></p><p><b>　　為大偏壓情況。</b>

121、;</p><p>　　故按最小配筋率配置豎向鋼筋。</p><p>　　b.柱斜截面受剪承載力計算(以第一層Ｂ柱為例計算)</p><p><b>　　上柱柱端彎矩設計值</b></p><p><b>　　柱底彎矩設計值</b></p><p>　　則框架柱的剪力設計值&

122、lt;/p><p><b>　　（滿足要求）</b></p><p><b>　?。ㄈ。?lt;/b></p><p><b>　　與相應的軸力</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　故該層柱應按構造配置箍筋。&

123、lt;/p><p>　　柱端加密區(qū)的箍筋選用肢</p><p>　　一層柱的軸壓比，則查表6.3.12插入可得</p><p><b>　　則最小體積配箍率</b></p><p>　　取，，則。根據(jù)構造要求，取加密區(qū)箍筋為，加密區(qū)位置及長度按規(guī)范要求確定。非加密區(qū)應滿足，故箍筋取。</p><p>

124、　　由前面的計算和內(nèi)力組合可知，柱間的彎矩皆很小，故都采取配置構造箍筋的辦法，簡化計算過程。取加密區(qū)箍筋為，加密區(qū)位置及長度按規(guī)范要求確定，非加密區(qū)箍筋取。</p><p><b>　　6　基礎設計</b></p><p>　　采用Ｃ30混凝土，ＨＰＢ235級鋼筋，查表可得ft=1.43N/mm2,fy=210N/mm2.</p><p>　　

125、擴展基礎系指柱下鋼筋混凝土獨立基礎和墻下鋼筋混凝土條形基礎，本設計采用柱下鋼筋混凝土獨立基礎。</p><p>　　按受力性能，柱下獨立基礎有軸心受壓和偏心受壓兩種。當受力性能為偏心受壓時，一般采用矩形基礎。</p><p>　　基底確定荷載選用：《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定：7度、8度和9度時，地基靜承載力標準值分別大于80、100、120kPa且高度不超過25m的構筑物,可不進行地基和基礎

126、的抗震承載力驗算。</p><p>　　對邊柱內(nèi)力進行標準值的組合,選出最不利的基礎頂面內(nèi)力,選出豎向荷載與風荷載組合所得的最大軸力及其對應的剪力和彎矩,作為最不利的荷載,而且與是出現(xiàn)在同一種組合中.即取右風情況下的內(nèi)力：</p><p>　　6.1　A柱獨立基礎截面計算</p><p>　　按《建筑地基基礎設計規(guī)范》要求,當采用獨立基礎或條形基礎時，基礎埋深指基礎

127、底面到室內(nèi)地面的距離,至少取建筑物高度的=1.9m,基礎高度取,先計算邊柱,則：</p><p><b>　　基礎埋深`</b></p><p><b>　　混凝土采用</b></p><p><b>　　鋼筋采用</b></p><p>　　6.1.1　基底底板尺寸確定<