辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(畢業(yè)設(shè)計)

1、<p><b>　　辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　學(xué) 院（系）： 土木建筑工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 土木工程 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　這次設(shè)計是按大連民族學(xué)院土木工程

2、學(xué)院2015年畢業(yè)設(shè)計要求編寫的畢業(yè)設(shè)計計算書。題目為“辦公樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計”，該建筑是一個四層的框架結(jié)構(gòu)房屋。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，底層層高為3.9m，其余各層層高為3.6m，室內(nèi)外高差為0.45m。</p><p>　　設(shè)計內(nèi)容包括建筑設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計等。建筑設(shè)計部分包括平面設(shè)計、立面設(shè)計、剖面設(shè)計及細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計等。除此之外，還運用了CAD和天正等來繪制辦公樓的平面圖、立面圖和剖面圖。結(jié)構(gòu)設(shè)計則含了梁、

3、柱截面尺寸確定，水平荷載和豎向荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及側(cè)移的計算，內(nèi)力組合和截面設(shè)計。然后，就是基礎(chǔ)的設(shè)計?；A(chǔ)設(shè)計包含基礎(chǔ)選型、基礎(chǔ)板配筋計算等。在設(shè)計過程中，還運用了PKPM進(jìn)行輔助計算，并拿電算與手算結(jié)果進(jìn)行驗算分析。最后，按照任務(wù)書要求編寫了本計算書。</p><p>　　對于這個設(shè)計，本著安全、適用、經(jīng)濟和美觀的要求，平面布局分區(qū)明確，流線合理，互不干擾。綜合考慮了建筑物使用上的各種因素，從而解決了建筑

4、物的外觀造型、房間布置、配筋計算等很多關(guān)鍵問題。通過這次設(shè)計，將大學(xué)所學(xué)的全部專業(yè)知識做了一次很好的銜接，發(fā)現(xiàn)各個學(xué)科之間不是獨立存在的，而是融會貫通的，算得上是一次對大學(xué)所學(xué)知識的全面檢閱。</p><p>　　關(guān)鍵詞：辦公樓；框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；柱下獨立基礎(chǔ)</p><p>　　The building structure design of office building of Da

5、lian Huaxing Group</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design is according to the Civil Engineering College of Dalian Nationalities University 2015 graduation design calculations

6、prepared by the design requirements. The title is office building structure design, which is a four story frame structure.. Structure of reinforced concrete frame structure, the bottom storey 3.9m. The rest of each store

7、y is 3.6m, indoor and outdoor elevation is 0.45m.</p><p>　　The design includes architectural design and structure design.. Architectural design includes graphic design, facade design, profile design and deta

8、il structure design, etc. At the same time, drawing office building with CAD and it was software such as plan, elevation and profile. The structure design mainly includes the determination of the beam, the column section

9、 size, the internal force and the lateral displacement calculation, the internal force composition and the section design of the fra</p><p>　　For this design, in line with safety, application, economic and a

10、esthetic requirements, the layout of the plane is clear, streamline and reasonable, not interfere with each other. Taking into account the various factors of the buildings, the key issues of building appearance, room lay

11、out and reinforcement calculation are resolved.. Through this design, University will learn professional knowledge of all do a good interface, between the various disciplines is no longer exist independently, but ma</

12、p><p>　　Keywords: Office Building, frame structure, structure design, column independent foundation</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>

13、　　AbstractII</p><p><b>　　1前言1</b></p><p><b>　　2建筑設(shè)計2</b></p><p><b>　　2.1自然條件2</b></p><p>　　2.2 設(shè)備條件2</p><p><b&

14、gt;　　2.3建筑規(guī)模2</b></p><p>　　2.4建筑平面設(shè)計3</p><p><b>　　3結(jié)構(gòu)設(shè)計7</b></p><p>　　3.1結(jié)構(gòu)方案及布置7</p><p>　　3.1.1軸網(wǎng)布置7</p><p>　　3.1.2 材料選擇7</p>

15、;<p>　　3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸設(shè)計7</p><p>　　3.3基礎(chǔ)選型及埋深8</p><p>　　3.4橫向框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度計算及驗算9</p><p><b>　　4設(shè)計計算11</b></p><p>　　4.1重力荷載及水平荷載計算11</p><p>　　4

16、.2水平地震作用計算14</p><p>　　4.3橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移驗算19</p><p>　　4.4豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析23</p><p><b>　　5內(nèi)力組合33</b></p><p>　　5.1梁控制截面內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值34</p><p>　　6框架

17、梁柱配筋計算42</p><p>　　6.1梁截面控制42</p><p>　　6.1.1梁正截面受彎承載力的計算42</p><p>　　6.1.2梁斜截面受剪承載力計算43</p><p>　　6.2柱截面設(shè)計44</p><p>　　6.3樓板設(shè)計47</p><p><

18、b>　　7基礎(chǔ)設(shè)計49</b></p><p>　　7.1基礎(chǔ)的確定49</p><p>　　7.2基礎(chǔ)地面尺寸的確定50</p><p>　　7.3基底凈反力標(biāo)準(zhǔn)值計算及地基承載力驗算50</p><p>　　7.4基礎(chǔ)的剖面設(shè)51</p><p>　　7.5抗沖切驗算52</p&

19、gt;<p>　　7.6配筋計算53</p><p><b>　　結(jié)語55</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)56</b></p><p><b>　　致 謝57</b></p><p><b>　　1前言</b>&l

20、t;/p><p>　　整個畢業(yè)設(shè)計過程從前期選題到最終完稿共耗時近半年，期間從選題到初步設(shè)計再到詳細(xì)的計算，最后做細(xì)節(jié)修改，綜合運用了大學(xué)所學(xué)的全部知識，期間也獲得了老師和同學(xué)的幫助。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容共分為幾個大的版塊：計算書、建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖。計算書部分記錄了選取的一榀框架全部手算過程和相應(yīng)的示意圖，其中包括了建筑設(shè)計說明、荷載計算、內(nèi)力組合、梁柱及基礎(chǔ)配筋計算等內(nèi)容

21、。荷載計算部分包括結(jié)構(gòu)選型，梁柱尺寸初步確定等，內(nèi)及計算包括梁柱恒載，活載計算，運用彎矩二次分配法和D值法計算豎向和水平荷載。內(nèi)力計算完成后接著進(jìn)行內(nèi)力組合，組合時運用Excel表格編寫相關(guān)公式進(jìn)行。然后根據(jù)內(nèi)力組合結(jié)果進(jìn)行一榀框架的梁柱配筋計算和基礎(chǔ)尺寸及配筋計算。</p><p>　　建筑施工圖則使用天正和CAD等繪圖軟件進(jìn)行繪制，全套施工圖包括了建筑平面圖、立面圖和剖面圖，還有相應(yīng)部位的詳圖。房屋其他部分使

22、用的是PKPM建模的方法進(jìn)行輔助計算，生成結(jié)構(gòu)施工圖后，對照自己的手算結(jié)果和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行修改。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計回顧了大一到大四所學(xué)的全部專業(yè)知識，由于之前沒有經(jīng)驗，難免出現(xiàn)紕漏，還望老師能提出寶貴的修改意見。</p><p><b>　　2建筑設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1自然條件</b>

23、;</p><p>　　地形比較平坦，抗震設(shè)防烈度：7度；基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第一組，抗震等級為3級。場地類型是Ⅱ類。大連基本風(fēng)壓為0.65kN/m2，地面粗糙度B類，基本雪壓為0.4kN/m2。全年主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)。場地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為 -0.700m。地下水位在-6.0m以下，而且地下水無侵蝕性。</p><p>　　場地地層一覽表 <

24、/p><p><b>　　2.2 設(shè)備條件</b></p><p>　　上下水，電力由城市系統(tǒng)引用，由供熱中心供暖。</p><p><b>　　2.3建筑規(guī)模</b></p><p>　　總建筑面積3213 m2。主體4層，一層層高 3.9m,二至四層3.6m。設(shè)有室外停車場，每萬平方米50個標(biāo)準(zhǔn)停車

25、位，每個標(biāo)準(zhǔn)停車位30平米。不考慮地下人防設(shè)施。房間組成 大概包括有門廳，接待室，值班室，檔案室，辦公室，會議室，倉庫，廁所，休息廳，資料室等。</p><p><b>　　2.4建筑平面設(shè)計</b></p><p>　　室內(nèi)外高差450mm，設(shè)三級臺階，每級臺階高150mm。建筑內(nèi)外墻均采用加氣混凝土砌塊，，外墻厚度為300mm,內(nèi)墻為200mm。內(nèi)墻面采用20m

26、m厚混合砂漿抹灰。根據(jù)規(guī)范，辦公室門寬1.2m，門高2.2m。所有窗臺高均為900mm，窗戶尺寸根據(jù)窗地比要求和具體建筑尺寸要求確定。屋面采用卷材防水，按上人屋面考慮，女兒墻高度為0.9米。本設(shè)計設(shè)置三個安全出口，正門入口寬3.6m，一層走廊兩側(cè)逃生門為1800mm×2400mm，走廊寬為2.7m。消防樓梯兩部，樓梯間尺寸3750×6300mm，樓梯梯井為100mm，踏步寬270mm，梯段寬1800mm，樓梯高度39

27、00mm，平臺寬1800mm。門和窗的尺寸表如下，</p><p>　　平面設(shè)計，立面設(shè)計及剖面設(shè)計如下，</p><p><b>　　3結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　3.1結(jié)構(gòu)方案及布置</p><p><b>　　3.1.1軸網(wǎng)布置</b></p><p>　　3

28、.1.2 材料選擇</p><p>　　樓蓋、屋蓋、梁、柱、基礎(chǔ)采用的都是現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁柱等級為C35（fc=16.7kN/m2），其他各構(gòu)件的混凝土強度的等級都是C30（ fc=14.3kN/m2）。</p><p>　　框架結(jié)構(gòu)梁、柱受力縱筋及板筋均采用HRB335，箍筋、架立鋼筋等采用HPB300</p><p>　　3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸設(shè)計</

29、p><p>　　參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》，梁寬不小于200mm，梁高不大于4倍梁寬，一般情況下，框架的截面尺寸可按下式估算： h=(1/8~1/18)l ,b=(1/3~1/2)h。據(jù)此選擇梁截面。</p><p>　　橫向框架梁（最大跨度6300mm）： h=(1/8~1/18)l×6300,取為600mm</p><p>　　b=(1/3~1/2)h

30、15;600，取為300mm</p><p>　　縱向框架梁（最大跨度7500mm）： h=(1/8~1/18)l×7500, 取為600mm</p><p>　　b=(1/3~1/2)h×600，取為300mm</p><p>　　走道梁 （最大跨度2700mm）： h=(1/8~1/18)l×2700，取為400mm<

31、;/p><p>　　b=(1/3~1/2)h×400，取為300mm</p><p>　　考慮次梁作用，區(qū)格板的邊長為6.3/3.75<2，應(yīng)按雙向板計算。樓板厚度應(yīng)大于等于l/40=3750/40=93.75,取100mm。</p><p>　　邊柱及中柱的負(fù)載面積分別為7.5×3.15和7.5×4.5，各層重力荷載近似 ge=12

32、 kN/m2</p><p>　　邊柱：==113505mm2</p><p>　　中柱： ==155913mm2</p><p>　　如果取柱截面為正方形，則邊柱和中柱分別為337 ×337mm和395×395mm，考慮到上部結(jié)構(gòu)墻厚較大，所以柱截面尺寸統(tǒng)一取500mm×500mm。</p><p>　　3.3

33、基礎(chǔ)選型及埋深</p><p>　　基礎(chǔ)選柱下獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深取1.2米，基礎(chǔ)高度為0.8米。底層柱計算高度從基礎(chǔ)梁頂面取至一層板底。</p><p>　　H1=1.2-0.8+0.45+3.9=4.75m</p><p>　　圖3.1橫向框架計算簡圖</p><p>　　3.4橫向框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度計算及驗算</p><

34、p>　　1.框架梁、柱線剛度計算 </p><p>　　表3.1梁線剛度 （N.mm）</p><p>　　表3.2柱線剛度（N.mm）</p><p>　　2.框架側(cè)向剛度計算</p><p>　　柱側(cè)向剛度按 D=計算，</p><p>　　第一層邊柱：k=5.4/3.418=1.0

35、67,=k/2+k=（0.5+1.58）/(2+1.58)=0.511</p><p>　　D11=0.58×(12×3.1418×1010)/(4.8×103) 3=13743.8</p><p>　　第一層中柱k=(5.4+3.73)/3.418=1.805,=(0.5+2.727)/(2+2.7270)=0.606</p><

36、;p>　　D12=16298.9</p><p>　　則第一層一榀橫向中框架的總側(cè)向剛度為：</p><p>　　D1=（10343+12158.8）×2=45003.6N/mm</p><p>　　第二層邊柱：K=1.185，=0.372，D21=15696.3</p><p>　　第二層中柱：K=2.004，=0.5005

37、，D22=21118.3</p><p>　　則第二層一榀橫向中框架的總側(cè)向剛度為：</p><p>　　D2=73629.2 N/mm</p><p>　　其余各層略，具體結(jié)果如下表，</p><p>　　表3.3一榀橫向中框架的側(cè)向剛度N/mm</p><p>　　表3.4一榀邊框架的側(cè)向剛度N/mm</p&

38、gt;<p>　　3.橫向框架側(cè)向剛度比驗算</p><p>　　樓層和上部相鄰樓層的側(cè)向剛度比驗算</p><p>　　各層的側(cè)向剛度比均大于0.7，且與上部相鄰層側(cè)向剛度比平均值大于0.8，滿足規(guī)范。</p><p><b>　　4設(shè)計計算</b></p><p>　　4.1重力荷載及水平荷載計算<

39、;/p><p><b>　　1.重力荷載計算</b></p><p>　?。?）屋面及樓面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p><b>　　屋面（上人）：</b></p><p>　　保護層：40厚C20細(xì)石混凝土保護層 0.04×24=0.96kN/m2</p><

40、;p>　　防水層：1.5厚合成高分子防水卷材 0.33 kN/m</p><p>　　2.0厚合成高分子防水涂膜一道 0.4 kN/m</p><p>　　找平層：25厚1:3水泥砂漿找平層 0.025×20=0.5 kN/m2</p><p>　　找坡層：1:6水泥焦渣找坡 0.04

41、×14=0.56 kN/m2</p><p>　　保溫層：210厚發(fā)泡聚苯板保溫層 0.5 kN/m2</p><p>　　結(jié)構(gòu)層100mm厚鋼筋混凝土板 25×0.1=2.5 kN/m2</p><p>　　抹灰層：15厚板底抹灰 0.015×20=0.3

42、 kN/m</p><p>　　6.05 kN/m2</p><p><b>　　1~3層樓面</b></p><p>　　瓷磚地面： 0.55 kN/m2</p><p>　　100mm厚鋼筋混凝土板 25×0.1=2.

43、5 kN/m2</p><p>　　15mm厚抹灰 0.015×20=0.3 kN/m2</p><p>　　3.35 kN/m2</p><p>　?。?）屋面及樓面的可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　上人屋面均布活載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0 kN/m2

44、</p><p>　　樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（房間） 2.0 kN/m2</p><p>　　樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（走廊） 2.5 kN/m2</p><p>　　屋面雪載標(biāo)準(zhǔn)值 Sk=1.0×0.4=0.4 kN/m2</p><p>　

45、?。?）梁、柱、墻、門、窗等重力荷載計算</p><p>　　由于考慮進(jìn)了板的自重，故計算梁自重時應(yīng)從梁截面高度中減去板的厚度。</p><p>　　第一層單位長度的柱梁重力荷載計算：</p><p>　　邊橫梁：0.3×0.5×25+0.02×17×2×0.5=4.09 kN/m2</p><p

46、>　　走道梁：0.3×0.3×25+0.3×0.02×17×2=2.454 kN/m2</p><p>　　次梁： 0.3×0.3×25+0.3×0.02×17×2=2.454 kN/m2</p><p>　　縱梁： 0.3×0.5×25+0.02×17&

47、#215;2×0.5=4.09 kN/m2</p><p>　　柱：0.50×0.5×25+0.5×0.02×17×4=8.3105 kN/m2</p><p><b>　　第一層柱梁凈長度：</b></p><p>　　邊橫梁：Ln=6.3-0.5=5.8m</p>&

48、lt;p>　　走道梁：Ln=2.7-0.5=2.15m</p><p>　　次梁： Ln=6.3+0.4-0.3×2=6.35m</p><p>　　縱梁：Ln=7.5-0.5=7.00m</p><p><b>　　柱：4.75m</b></p><p>　　其他層計算結(jié)果如下:</p>

49、<p>　　表4.1框架梁、柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　外墻自重：0.3×6（砌塊）+0.5（保溫）+0.36（抹面）+0.02×17+0.36（粉刷）=3.36</p><p>　　內(nèi)墻自重：0.2×6+0.02×17×2+0.36=2.24 kN/m2</p><p>　　女兒墻（0.9m）

50、 50mm水泥砂漿罩面 0.05×20=1 kN/m2</p><p>　　20厚水泥砂漿抹底 0.02×20=0.4 kN/m2</p><p>　　200砌塊 0.2×6=1.2 kN/m2</p><p>　　合計 : 2.6 kN/m2</p><p><b>　　2

51、.重力荷載代表值</b></p><p>　　集中在各樓層標(biāo)高處的重力荷載代表值包括：樓面或屋面自重的標(biāo)準(zhǔn)值，百分之五十樓面活荷載或百分之五十屋面雪荷載，屋面活荷載忽略，墻中取上下各半屋墻重的標(biāo)準(zhǔn)值之和。</p><p>　　底層重力荷載代表值（G1）</p><p>　　恒載：首層板重：3.35×53.05×15.85=2816.8

52、kN</p><p>　　首層框架邊橫自重：23.415×16=374.64kN</p><p>　　首層走道梁自重: 5.276×8=42.208kN</p><p>　　首層次梁自重： 15.58×14=218.12kN</p><p>　　首層縱梁自重： 28.426×28=795

53、.928kN</p><p>　　首層框架柱自重： 39.477×36=1342.218kN</p><p>　　二層框架柱自重： 24.255×36=824.67kN</p><p>　　二層外墻和窗重：[（53.05+15.85）×2-20×0.50]×3.36×(3.6-0.6)-[(10×

54、;5.0×2.1)+(2.4×2.1×8)+(1.8×2.1×2)] ×(3.36-0.4)=804.62kN</p><p>　　二層內(nèi)墻和門重： [6.7×14×(3.6-0.6)+6.1×12×(3.6-0.6)] ×2.24-28×1.0×2×(2.24-0.4)=9

55、98.59kN</p><p>　　首層外墻和窗重： [(53.05+15.85) ×2-20×0.5] ×3.36×(3.6-0.6)-[(10×5.0×2.1)+(2.4×2.1×8)+(1.8×2.1×2)] ×(3.36-0.4)=794.54kN</p><p>　　首層

56、內(nèi)墻和門重：[6.3×10×(3.6-0.6)+6.55×4×(3.6-0.6)+5.9×12×(3.6-0.6)] ×2.24-123.648=951.55kN</p><p>　　活載 ：樓面活載 7.5×6.3×2.0×14+2.7×53.05×2.5=1681.1kn</p>

57、<p>　　G1=(2816.8+374.64+42.208+218.12+795.928+824.67+1342.218)/2+（804.62+998.59+794.54+951.55）/2+0.5×1681.1=7946.34kN</p><p>　　二層重力荷載代表值G2</p><p>　　恒載： 二層板重 3.35×53.05×15.8

58、5=2816.8kN</p><p>　　二層框架邊框梁自重：23.620×16=377.92kN</p><p>　　二層走道梁自重：5.4×8=43.2kN</p><p>　　二層次梁自重： 15.031×14=210.434kN</p><p>　　二層縱梁自重：28.63×28=801.64K

59、N</p><p>　　二、三層框架柱自重 24.255×36=824.67kN</p><p>　　二三層外墻和窗重 804.62kN</p><p>　　二、三層內(nèi)墻和門重 998.59kN</p><p>　　活載：樓面活載 1681.1kN</p&

60、gt;<p>　　G2=2816.8+377.92+43.2+210.434+801.64+824.67+804.62+998.59+0.5×1681.1</p><p>　　=7718.424kN=G3</p><p>　　頂層重力荷載代表值G4</p><p>　　恒載：頂層板重 6.05×53.05×15.

61、85=5087.1kN</p><p>　　頂層框架邊橫梁自重 23.620×16=377.92kN</p><p>　　頂層走道梁自重 5.4×8=43.2kN</p><p>　　頂層次梁自重 15.031×14=210.434kN</p><p>　　頂層縱梁自重 2

62、8.63×28=801.64kN</p><p>　　頂層框架柱自重 24.255×36=824.67kN</p><p>　　頂層外墻和窗重 804.62kN</p><p>　　頂層內(nèi)墻和門重 998.59kN</p><p>　　女兒墻重 2.6×0.9&#

63、215;（53.05+15.85）×2=322.45kN</p><p>　　活載：樓面雪載 53.05×15.85×0.4=336.337</p><p>　　G4=5087.1+377.92+43.2+210.434+801.64+(824.67+804.62+998.59)/2+322.45+336.337×0.5</p>&l

64、t;p><b>　　=8319.9kN</b></p><p>　　圖4.1各質(zhì)點的重力荷載代表值 </p><p>　　4.2水平地震作用計算</p><p>　?。?）橫向自振周期計算</p><p>　　將集中在各層樓面處的重力荷載代表值Gi作為水平荷載作用于框架結(jié)構(gòu)，計算出框架結(jié)構(gòu)的層間位移，可求的結(jié)

65、構(gòu)的頂點假想位移。結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移由，和計算。</p><p>　　表4.2結(jié)構(gòu)假想頂點位移</p><p>　　按公式計算其基本周期，其中，框架結(jié)構(gòu)的周期折減系數(shù)</p><p>　　(2）水平地震的作用計算以及樓層地震剪力的計算</p><p>　　由于結(jié)構(gòu)高度未超過40m，質(zhì)量和剛度的分布均勻的，主要是以剪切變形為主，所以可以采用底部

66、剪力法來計算水平地震的作用。</p><p>　　因為建筑場地的類別是Ⅱ類，設(shè)計的地震分組是一組，所以Tg=0.35s，max=0.08。</p><p><b>　　去阻尼比</b></p><p><b>　　底部剪力：</b></p><p>　　因為，所以不考慮頂部附加應(yīng)力水平地震作用。各個

67、質(zhì)點的水平地震作用按</p><p>　　圖4.2水平地震作用下的計算簡圖</p><p>　　表4.3框架橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表</p><p>　?。?）水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)側(cè)移驗算</p><p>　　水平地震作用下的框架結(jié)構(gòu)的層間位移和頂點位移分別按和計算。</p><p>　　4.4橫向水平地

68、震作用下的位移驗算</p><p>　　水平地震作用下，框架結(jié)構(gòu)各層的層間側(cè)位移應(yīng)滿足的要求。查表各層層間位移角均小于其限值1/550，滿足要求。</p><p>　?。?）水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算（D值法）</p><p>　　框架柱端的剪力和彎矩分別按和計算。各柱反彎點的高度是按式確定。（底層柱需考慮修正值，第二層柱需考慮和，其余層不用考慮和）各層邊柱柱端

69、彎矩及剪力具體計算如下。</p><p>　　表4.5水平地震作用下框架柱端彎矩計算</p><p>　　表4.6水平地震作用下框架柱端彎矩計算</p><p>　　注：表中M量綱為kN.m，V量綱為KN。</p><p>　　梁端彎矩、剪力及柱的軸力分別按和公式</p><p>　　計算。計算結(jié)果如下，</p&

70、gt;<p>　　4.7水平地震作用下梁端彎矩、剪力及柱軸力計算</p><p>　　注：梁端彎矩和梁端剪力均以繞桿件順時針為正，而軸力的方向則以受壓為正，受拉為負(fù)。</p><p>　　圖4.3水平地震作用下框架柱彎矩圖</p><p>　　4.3橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移驗算</p><p><b>　　風(fēng)

71、荷載計算</b></p><p>　　查表可以得出大連的基本風(fēng)壓是0=0.65 kN/m2，從《荷載規(guī)范》中可以查到μs=0.8（迎風(fēng)面）和μs=－0.50（背風(fēng)面）,又因為地面類型是B類地區(qū)。H/B=16.45/15.3=1.071.5，所以不用考慮風(fēng)壓脈動影響系數(shù)。</p><p>　　取一榀橫向中框架計算，則沿房屋高度的分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p&

72、gt;　　延框架結(jié)構(gòu)高度的分布如下圖。內(nèi)力及側(cè)移計算的時候，可按靜力等效原理將分布的風(fēng)荷載轉(zhuǎn)換成節(jié)點集中荷載，（Fi單位為kN）如下圖所示。</p><p>　　圖4.4風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)計算簡圖（a）</p><p>　　圖4.5風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)計算簡圖（b）</p><p>　　表4.8沿房屋高度分布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　

73、　風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)側(cè)移驗算</p><p>　　按公式和計算各層的相對側(cè)移和絕對側(cè)移，風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計算過程如下。</p><p>　　表4.9層間剪力及側(cè)移驗算</p><p>　　從表上可以看出，風(fēng)荷載作用下，框架的最大層間位移轉(zhuǎn)角遠(yuǎn)小于1/550，滿足風(fēng)荷載作用下彈性層間位移角限值的要求。</p><p>　　(3)

74、風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算</p><p>　　取一榀橫向中框架計算。</p><p>　　表中的反彎點高度比y按式y(tǒng)=yn+y1+y2+y3確定。其中標(biāo)準(zhǔn)反彎點高度比</p><p>　　yn查均布荷載作用下的相應(yīng)值；經(jīng)計算，1至4層中柱和邊柱的修正值y1 、y2、 y3均為0，柱的反彎點高度均無修正。</p><p>　　梁端彎矩按式計

75、算，然后由平衡條件求出梁端剪力及柱軸力，計算過程見表。在水平左風(fēng)荷載作用下，框架左側(cè)的邊柱和中柱軸力均為拉力，右側(cè)的兩根柱軸力均為壓力，總拉力與總壓力數(shù)值相等，符號相反。</p><p>　　表4.10各層邊柱端彎矩及剪力計算</p><p>　　注：1）以上表中M的量綱為kN·m，V的量綱為kN。</p><p>　　表4.11各層中柱端彎矩及剪力計算&

76、lt;/p><p>　　注：以上表中M的量綱為kN·m，V的量綱為kN。</p><p>　　表4.12橫向框架在風(fēng)荷載的作用下的彎矩、梁端的剪力及柱的軸力的計算</p><p>　　注：1）以上表中M的量綱為kN·m，V的量綱為kN。</p><p>　　2）柱軸力中得負(fù)號表示拉力。</p><p>

77、　　風(fēng)荷載下的框架彎矩圖如下（單位kN.m），</p><p>　　圖4.6 風(fēng)荷載作用下框架彎矩圖</p><p>　　4.4豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析</p><p>　　1.計算單元及計算簡圖</p><p>　　由于樓面荷載均布分布，所以可取兩軸線之間的長度為計算單元寬度,取2軸為一榀框架。由于縱梁軸線與柱軸線不重合，以及懸臂構(gòu)件

78、在柱軸線上產(chǎn)生力矩等，所以作用在框架上的荷載還有集中力矩。</p><p>　　圖4.7豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的計算單元</p><p><b>　　2.豎向荷載計算</b></p><p><b>　　（1）恒載計算</b></p><p><b>　　1）屋面恒載</b>&

79、lt;/p><p>　　如圖所示，為橫梁自重（扣除板自重），由有關(guān)數(shù)據(jù)可得</p><p>　　=4.09kK/m, =2.454 kK/m</p><p>　　q1和q2為板自重傳給橫梁的梯形和三角形分布荷載峰值，由圖所示的幾何關(guān)系可得q1=6.05×3.75=22.69kN/m、q2=6.05×2.7=16.34kN/m</p>

80、<p>　　P1、M1、P2、M2 是通過縱梁傳給柱的板自重、次梁自重、縱梁自重、女兒墻自重等所產(chǎn)生的集中荷載和集中力矩。本工程框架結(jié)構(gòu)的外縱梁外側(cè)與柱外側(cè)齊平，內(nèi)縱梁走道一側(cè)與柱走道一側(cè)齊平，無挑檐和外挑陽臺，故不考慮挑檐和外挑陽臺自重產(chǎn)生的集中荷載和集中力矩。</p><p>　　圖4.8某層恒載作用下示意圖</p><p><b>　　由圖，可計算出，</

81、b></p><p>　　A1=3.75×1.875×1/2=3.52m2</p><p>　　A2=[(6.3-3.75)+6.3]×1.875×1/2=8.30m2</p><p>　　A3=[(3.75-2.7/2)+3.75]×2.7/2×1/2=4.15m2</p><p

82、>　　P1=6.05×（2A1+A2）+28.63+15.031×1/4×2+5.4×1.2×7.5=148.93 KN</p><p>　　P2=6.05×(2A1+A2+2A3)+28.63+15.031×1/2=179.17kN</p><p><b>　　集中力矩：</b></p

83、><p><b>　　2）樓面恒載</b></p><p>　　=2.454 kN/m q1=3.35×3.75=12.56 kN/m </p><p>　　q2=3.35×2.7=9.045 kN/m</p><p>　　=4.09+2.24×（3.75-0.6）=11.146 kN/m&l

84、t;/p><p>　　2—4層集中荷載和集中力矩：</p><p>　　P1=28.63+3.36×（3.75-0.6）×（7.5-0.5）-（2.4×2.1）×（3.36-0.4）</p><p>　　+3.36×（2A1+A2）+[2.454+2.24×（3.75-0.5）]×6.5×1

85、/4×2=170.98 kN/m</p><p>　　P2=28.63+2.24×（3.75-0.6）×（7.5-0.5）-（1.2×2.0）×（2.24-0.4）</p><p>　　+3.36×（2A1+A2+2A3）+[2.454+2.24×（3.75-0.5）]×6.1×1/4×2=

86、184.25 kN/m</p><p><b>　　集中力矩：</b></p><p>　　e1=0.1 m M1=P1e1=17.098 kN/m</p><p>　　e2=0.1 m M2=P2e2=18.425 kN/m</p><p>　　第一層集中荷載和集中力矩</p><p&g

87、t;　　P1=28.426+3.36×（3.75-0.6）×（7.5-0.5）-（2.1×2.4）×（3.36-0.4）+3.36×（2A1+A2）+[2.454+2.24×（3.75-0.5）]×6.55×1/4×2=170.356 kN/m</p><p>　　P2=28.426+2.24×（3.75-0.6）

88、×（7.5-0.6）-（1.2×2.0）×（2.24-0.4）+3.36×（2A1+A2+2A3）+[2.454+2.24×（3.75-0.5）]×6.55×1/4×2=182.15 kN/m</p><p><b>　　集中力矩：</b></p><p>　　e1=0.5/2 -0.3

89、/2=0.1 M1=P1e1=17.035kN/m</p><p>　　e2=0.1 M2=P2e2=18.215 kN/m</p><p>　　注：P1 P2 M1 M2中包括縱深傳給柱的板自重、次梁自重、縱梁自重、縱墻自重等引發(fā)的集中荷載和集中力矩。</p><p><b>　?。?）活載計算</b></p><

90、p>　　活荷載作用下的各層的框架梁的荷載分布如下圖</p><p><b>　　屋面活載</b></p><p>　　q1=2.0×3.75=7.5 q2=2.0×2.7=5.4</p><p>　　P1=2.0×（2A1+A2）=30.68KN </p><p>　　P2=2.0

91、×(2A1+A2+2A3)=47.28KN</p><p><b>　　2)樓面活載</b></p><p>　　q1=2.0×3.75=7.5kN/m</p><p>　　q2=2.5×2.7=6.75 kN/m</p><p>　　P1=2.0×（2A1+A2）=30.68kN

92、，</p><p>　　P1=2.0×（2A1+A2）+2.5×2A3=30.68kN </p><p><b>　　2~4層</b></p><p>　　e1=e2=0.1 </p><p>　　M1=P1e1=3.07 kN/m</p><p>　　M2=P2e2=5.1

93、4kn/m</p><p>　　第一層：e1=e2=0.1m</p><p>　　M1=e1P1=3.84KN.m，</p><p>　　M2=6.43KN.m</p><p><b>　　內(nèi)力計算</b></p><p>　　由于結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故取對稱軸一側(cè)的框架為計算對象，而且中間跨梁取為

94、豎向滑動支座。下面采用彎矩二次分配法計算桿端彎矩。對彎矩、剪力和軸力的符號規(guī)定為：桿端彎矩以繞桿件順時針方向旋轉(zhuǎn)為正，節(jié)點彎矩以繞節(jié)點逆時針方向為正;桿端剪力以繞桿件順時針方向旋轉(zhuǎn)為正，柱軸力則以受壓為正。</p><p>　　圖4.9恒載下框架彎矩的二次分配法（M 單位：kN/m）</p><p>　　圖4.10活載下橫向框架彎矩的二次分配法（M 單位：kN/m）</p>

95、<p>　　恒載作用下梁端剪力及柱軸力的計算見下表：</p><p>　　(彎矩引起的剪力：)</p><p>　　表4.13恒載作用下梁端剪力及柱軸力（kN）</p><p>　?。憾藦澗睾土憾思袅岳@桿件順時針方向旋轉(zhuǎn)為正，梁端剪力可根據(jù)梁上豎向荷載引起的剪力和梁端彎矩引起的剪力相疊加而得，柱軸力由梁端剪力和節(jié)點集中力疊加得到，而且還要考慮柱的自重

96、。）</p><p>　　表4.14活載作用下梁端剪力及柱軸力（kN）</p><p>　　恒載和活載作用下框架剪力和軸力圖如下，</p><p><b>　　5內(nèi)力組合</b></p><p><b>　　組合類型</b></p><p>　　抗震等級為三級，SQK，SGK

97、的梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)取0.8</p><p><b>　　恒載為主：</b></p><p>　　應(yīng)考慮的 活載為主：或</p><p>　　內(nèi)力組合 風(fēng)載為主：或</p><p><b>　　地震作用：或</b></p><p><b>　　其中：</b&

98、gt;</p><p>　　5.1梁控制截面內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值</p><p><b>　　計算結(jié)果如下，</b></p><p>　　表5.1框架梁端控制截面內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值（a）</p><p>　　表5.2框架梁端控制截面內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值（b）</p><p>　　5.2梁控制截面的內(nèi)力組合</p>

99、<p>　　下面用第一層AB跨梁考慮地震的組合為例，說明各內(nèi)力的組合方法，對支座負(fù)彎矩按相應(yīng)的組合情況進(jìn)行計算，求跨間最大正彎矩時，可根據(jù)梁端彎矩組合值及梁上荷載設(shè)計值，由平衡條件確定，</p><p>　　若；說明x≤al其中x為最大正彎矩截面至A支座的距離。</p><p>　　將求得的X的值代入下式即可得到跨中最大正彎矩</p><p><

100、;b>　　若說明al≤X</b></p><p><b>　　若則</b></p><p>　　同理求得三角形分布荷載和均布荷載的作用下、X、</p><p><b>　　X由下式解得</b></p><p>　　本例中梁上的荷載設(shè)計值為</p><p>&

101、lt;b>　　左震：</b></p><p><b>　　則發(fā)生在右支座</b></p><p>　　同理可以求出在右風(fēng)荷載、左震右震作用下梁端截面彎矩、剪力及跨中截面彎矩。計算結(jié)果見下表，表中，兩列中梁端彎矩M為經(jīng)過調(diào)幅后的彎矩（條幅系數(shù)0.8）。</p><p>　　表5.3框架梁內(nèi)力組合表</p><

102、p>　　5.3柱控制截面的內(nèi)力組合</p><p>　　表5.4框架A柱控制截面內(nèi)力組合值</p><p>　　表5.5框架B柱控制截面內(nèi)力組合值</p><p>　　抗震設(shè)計時，三級框架柱端組合的剪力設(shè)計值調(diào)整公式如下：</p><p><b>　　取1.2</b></p><p>　　設(shè)

103、計中應(yīng)先調(diào)整柱端彎矩，再根據(jù)調(diào)整后的計算簡歷設(shè)計值V。</p><p>　　表5.6框架柱剪跨比和軸壓比驗算</p><p>　　注：M為考慮地震組合彎矩設(shè)計值上下端的最大值，不考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)</p><p>　　下面以第一層A柱為例來說明調(diào)整過程。</p><p>　　由表查得，在右震作用下，柱端截面組合的彎矩設(shè)計值為：</p

104、><p>　　第一層：柱底 M=223.81KN.m ， 柱頂 M=107.32KN.m</p><p>　　第二層：柱底 M=145.94KN.m</p><p>　　則右震作用下第一層梁柱節(jié)點處柱端彎矩值之和為：</p><p>　　=107.32+145.94=253.26KN.m</p><p>　　查表得 =-

105、168.59/0.75=-224.79KN.m</p><p>　　由于<1.3=292.23KN.m 則：</p><p>　　第二層柱底：=1.3x224.79x145.94/253.26=168.32KN.m</p><p>　　第一層柱頂：=1.3x224.79x107.32/253.26=123.90KN.m</p><p&g

106、t;　　查表可知柱軸壓比大于0.15，所以=0.80，則右震時柱端組合彎矩設(shè)計值如下：第二層柱底 ：=0.8X168.32=134.66KN.m</p><p>　　第一層柱頂 ：=0.8X123.90=99.12KN.m</p><p>　　第一層柱底直接將彎矩設(shè)計值乘以增大系數(shù)1.3，即</p><p>　　=1.3x223.81x0.8=232.76KN.m&

107、lt;/p><p>　　同理可求得左震作用下A,B柱端截面組合彎矩設(shè)計值，與右震下進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)右震下結(jié)果較大，則取此組為最終計算結(jié)果。</p><p>　　表5.7地震設(shè)計狀況下框架柱控制截面內(nèi)力組合的設(shè)計值及調(diào)整</p><p>　　表5.8A柱端彎矩設(shè)計值的調(diào)整</p><p>　　表5.9 B柱端彎矩設(shè)計值的調(diào)整</p>&

108、lt;p><b>　　6框架梁柱配筋計算</b></p><p><b>　　6.1梁截面控制</b></p><p>　　由于結(jié)構(gòu)完全對稱，所以本設(shè)計取2軸線一榀框架。</p><p>　　這次設(shè)計中計算的是第一層AB跨梁，其他層梁的配筋計算結(jié)果見表下表。</p><p>　　梁的正截面受彎

109、承載力計算。前面已經(jīng)把梁端彎矩轉(zhuǎn)為支座彎矩，固查表可得支座彎矩，挑出第一層AB跨梁跨中及支座截面最不利內(nèi)力，即</p><p><b>　　AB跨</b></p><p>　　跨中截面：M=165.17 KN·m </p><p>　　支座截面：MA=-168.59 KN·m MBL=-157.81 KN

110、3;m</p><p>　　VA=91.00 KN VBL=93.45 KN </p><p><b>　　BC跨</b></p><p>　　跨中截面：M=116.79 KN·m </p><p>　　支座截面：MA=-151.93 KN·m </p><p&g

111、t;　　VA=178.57 KN </p><p>　　6.1.1梁正截面受彎承載力的計算</p><p>　　AB跨梁：先計算框中截面?？缰薪孛娴挠嬎銖澗貞?yīng)取該跨的跨中最大正彎矩或支座正彎矩與1/2簡支梁彎矩中的較大者。</p><p>　　恒載：=4.09KN.m =2.454KN.m</p><p&g

112、t;<b>　　支座：</b></p><p><b>　　彎矩：</b></p><p>　　在1.2恒載+1.4活載作用下，梁跨中簡支梁的彎矩為：</p><p>　　故取第一層梁跨中截面的計算彎矩=165.17kN.m 。</p><p>　　由于梁板現(xiàn)澆，考慮樓板貢獻(xiàn)，按T形截面計算。<

113、;/p><p><b>　　不受此限制</b></p><p>　　故取最小值=2100mm</p><p>　　故屬于第一類T形截面</p><p>　　故滿足要求，實配鋼筋2 16，2 18(As=911 mm2)。</p><p>　　將跨中截面的2 16，2 18 全部伸入支座，作為支座負(fù)彎矩

114、作用下的受壓鋼筋（As=1570 mm2）據(jù)此計算支座上部縱向受拉鋼筋的數(shù)量</p><p><b>　　支座A</b></p><p>　　支座A： , </p><p><b>　　且小于</b></p><p>　　實配鋼筋2 20，2 18，（As=911mm2）</p>

115、<p>　　BC跨的計算方法與上述相同。1-4層AB跨和BC跨梁的縱筋配置見表。</p><p>　　6.1.2梁斜截面受剪承載力計算</p><p><b>　　AB跨：</b></p><p>　　故截面尺寸滿足要求。</p><p>　　加密區(qū)選擇雙肢箍A8@100 ,非加密區(qū)采用A8@150，非加密區(qū)

116、的配箍率</p><p>　　==0.224%＞0.28×=0.177%</p><p>　　滿足要求。第1-4層AB跨和BC跨梁的配箍筋見表</p><p><b>　　軸壓比的驗算</b></p><p><b>　　6.2柱截面設(shè)計</b></p><p>　

117、　(1)柱正截面承載力計算</p><p>　　以第二層B柱為例說明。根據(jù)B柱的內(nèi)力組合表,將支座中心處的彎矩?fù)Q算至支座邊緣，并與柱端的組合彎矩的調(diào)整值比較后，選出最不利內(nèi)力,進(jìn)行配筋計算。</p><p><b>　　B節(jié)點右梁端彎矩:</b></p><p>　　-153.87+130.21×0.255=-121.32kN

118、3;m</p><p>　　145.89－98.88×0.255=121.17kN·m</p><p>　　B節(jié)點上、下柱端彎矩:</p><p>　　156.60－78.67×0.1=148.73kN·m</p><p>　　-130.23+56.82×(0.5－0.1)=-107.50kN

119、·m</p><p>　　∑MB柱=148.73+107.50=256.23kN·m</p><p>　　∑MB梁=121.32+121.17=242.49kN·m</p><p>　　∑MB柱/∑MA梁=1.06</p><p>　　1.2×∑MB梁=291.00kN·m</p>

120、<p>　　在節(jié)點處將其按彈性彎矩分配給上下柱端即：</p><p>　　MB上柱=291.00×148.73/(148.73+107.50)=168.91kN·m</p><p>　　MB下柱=291.00×107.50/(148.73+107.50)=122.09kN·m</p><p>　　MF上柱=0.8

121、×168.91=135.13kN·m</p><p>　　MF下柱=0.8×122.09=97.67kN·m</p><p>　　ea取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30兩者中的較大值。即500/30=16.67mm,故取ea=20mm。</p><p><b>　　柱子的計算長度。</b></p

122、><p>　　Nb=α1?cbξbh0=1.0×14.3×500×0.518×460=1703.37KN>N=1368.63KN</p><p><b>　　因此柱為大偏心受壓</b></p><p>　　再按Nmax及相應(yīng)M一組計算：N=1778.19kN</p><p>　　

123、49.95-15.32×0.1=48.42KN.m</p><p>　　66.88-5.89×0.4=64.52KN.m</p><p>　　取=1.25H=4.875m</p><p><b>　　同理可得</b></p><p><b>　　故為小偏心受壓</b></p

124、><p>　　按上式計算時，應(yīng)滿足>及<0.7，</p><p>　　=1778.19kN></p><p><b>　　但是</b></p><p>　　所以按構(gòu)造配筋，且應(yīng)該滿足0.7%，單側(cè)配筋率%故</p><p>　　選用418（==1017）</p><

125、;p><b>　　總配筋率：</b></p><p>　　(2）柱斜截面受剪承載力計算</p><p>　　以第一層柱為例進(jìn)行計算。由前邊可以知道，B柱柱端的彎矩設(shè)計值為:</p><p>　　對于三級抗震等級，柱底彎矩設(shè)計值:</p><p><b>　　則框架柱的剪力：</b></p

126、><p>　　其中取較大的柱下端值，而且、不應(yīng)考慮，故為將表查得的數(shù)值除以0.8，除以0.85，相應(yīng)的軸力：</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　因此這層柱應(yīng)該按構(gòu)造配置箍筋。</p><p>　　柱端加密區(qū)選用的是4肢10@100</p><p>　　一層的柱底的軸壓比，查

127、表可知最小配箍特征值，則最小體積配箍率：，加密區(qū)位置和長度按規(guī)范要求確定，</p><p>　　非加密區(qū)還應(yīng)該滿足，所以箍筋取4肢10@200，</p><p><b>　　6.3樓板設(shè)計</b></p><p>　　兩塊板均為雙向板，板厚100mm。采用混凝土等級C30用HRB335鋼筋。</p><p>　　在求各區(qū)

128、格板跨內(nèi)正彎矩時，按恒載均布和活載棋盤式布置計算，取荷載：</p><p>　　對稱荷載：g,=g+q/2=4.55+2.8/2=5.95KN/m2，反對稱荷載：q,=q/2=2.8/2=1.4 KN/m2。按照恒荷載及活荷載都滿布各區(qū)格板計算，取荷載：p=g+q=7.35N/m2。</p><p>　　實際應(yīng)用時近似取相鄰兩人區(qū)格板支座彎矩的平均值。計算跨度（彈性理論）：</p&g