畢業(yè)設(shè)計(jì)-中學(xué)教學(xué)樓框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

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舟山中學(xué)教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為舟山中學(xué)教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。建筑設(shè)計(jì)是在總體規(guī)劃的前提下，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，確定設(shè)計(jì)方案，畫出建筑施工圖。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在建筑物初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上確定結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)施工圖。本畢業(yè)設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只選取了一榀框架為計(jì)算單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，目的是熟悉設(shè)計(jì)過(guò)程。 該設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，建筑層數(shù)為六層（層高均為3.6m），建筑高度為21.6m，建筑面積約為8000。本建筑設(shè)防烈度為7度，抗震等級(jí)為三級(jí)。本方案主體結(jié)構(gòu)為縱橫向承重框架。在進(jìn)行荷載計(jì)算和構(gòu)件截面估算后，選取了一榀框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算內(nèi)容包括框架梁柱截面尺寸的選取及線剛度的計(jì)算；恒載、活載、風(fēng)荷載作用下框架內(nèi)力的計(jì)算；框架內(nèi)力組合；框架梁柱配筋計(jì)算；樓梯配筋計(jì)算；板配筋計(jì)算；基礎(chǔ)配筋計(jì)算等。框架受力鋼筋主要采用Ⅲ級(jí)鋼筋，箍筋主要采用Ⅰ級(jí)鋼筋。整個(gè)方案設(shè)計(jì)基本符合設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)要求，具有一定的合理性。 關(guān)鍵詞：教學(xué)樓，框架結(jié)構(gòu)，建筑設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ARCHITECTURAL AND STRUCTURAL DESIGN OF THE TEACHING BUILDING OF ZHOU SHAN MIDDLE SCHOOL ABSTRACT The graduation project is entitled architectural and structural design of the teaching building of zhou zhan middle school, including the architecture design and structure designing. the architectural design aims at determining the plan and draw the architectural construction drawings. After the preliminary design of buildings, the structural design is to determine the structure, and the structural construction drawings. In the structural design, select only one single frame as the calculation unit, in the aim at getting familiar with the process of design. The cast-in-place frame structure is adopted in this scheme. The building has six stories (3.6m high per story) with the total height of 21.6m and the total construction area of about 8000 square meters. According to the designing requirement, the design seismic fortification is 7th degree, the grade of ant detonation is the 3th grade. The main structure of the program is designed to resist the load in both longitudinal and transversal direction. After conduct the calculation of loads and estimation of members’ dimensions, take one single frame to calculate: the dimensions and linear stiffness of frame beams and columns; the internal forces of the frame under dead loads, live loads and wind loads; combination of internal forces; reinforcements of frame beams, stairs and slabs (use the III level rebar for the main reinforcements while the I level for the stirrups).The whole conceptual design accords with the design and structure demand basically, has certain rationality. KEY WORDS: Teaching building, Frame structure, Architectural design, Structural design 舟山中學(xué)教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 前 言 1 第一章、 設(shè)計(jì)的基本資料 2 1.1 初步設(shè)計(jì)資料 2 1.2 結(jié)構(gòu)選型與布置 2 1.3 初估梁、柱截面尺寸 3 1.3.1 梁截面尺寸 3 1.3.2 柱截面尺寸 3 1.4 計(jì)算簡(jiǎn)圖確定及梁柱線剛度計(jì)算 4 1.4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖確定 4 1.4.2 梁柱線剛度計(jì)算 4 第二章 荷載計(jì)算 5 2.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 5 2.1.1 屋面（不上人） 5 2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)層樓面 5 2.1.3 梁、柱、墻、門、窗等 6 2.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 7 2.2.1 屋面和樓面活荷載 7 2.2.2 雪荷載 7 2.3 豎向荷載下框架受荷總圖 8 2.3.1 A~B軸間框架梁 8 2.3.2 B~C軸間框架梁 9 第三章 內(nèi)力計(jì)算 12 3.1 恒載作用下框架的內(nèi)力 12 3.1.1 彎矩計(jì)算 12 3.1.2 剪力計(jì)算 16 3.1.3 軸力計(jì)算 20 3.2 滿跨布置活載作用下框架的內(nèi)力 20 3.2.1 彎矩計(jì)算 20 3.2.2剪力計(jì)算 22 3.2.3 軸力計(jì)算 24 3.3 水平地震作用下內(nèi)力計(jì)算 25 3.3.1 各樓層重力荷載代表值計(jì)算 25 3.3.2 側(cè)移驗(yàn)算 27 3.3.3 內(nèi)力計(jì)算 30 第四章 內(nèi)力組合 33 第五章 截面設(shè)計(jì)與配筋計(jì)算 45 5.1 框架梁的截面設(shè)計(jì) 45 5.1.1 梁的正截面配筋計(jì)算 45 5.1.3 梁的正常使用極限狀態(tài)下的裂縫驗(yàn)算 46 5.2框架柱的截面設(shè)計(jì) 53 5.2.1 柱的正截面配筋 53 5.2.2 柱的斜截面配筋計(jì)算 59 5.3 板的配筋計(jì)算 65 5.4 樓梯設(shè)計(jì) 73 5.5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 77 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)本科學(xué)期和實(shí)踐的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和技能，結(jié)合實(shí)際工程，解決多層鋼筋混凝土框架的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，提高分析問(wèn)題、綜合解決實(shí)際工程中技術(shù)問(wèn)題的能力，同時(shí)也是深化和拓展所學(xué)知識(shí)的一次重要的實(shí)踐機(jī)會(huì)，是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識(shí)的全面結(jié)。 本文設(shè)計(jì)課題為洛陽(yáng)市商業(yè)銀行大樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建筑為地上六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)主要依據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑荷載規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè)》、《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖集和相關(guān)教科書及其他專業(yè)書及相關(guān)規(guī)定、圖集等。 在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)平面采取規(guī)則均勻?qū)ΨQ布置，結(jié)構(gòu)傳力途徑明確，有利于結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，選取一品橫向框架為計(jì)算單元，豎向內(nèi)力采用彎矩二次分配法，水平地震作用采用底部剪力法，根據(jù)抗震要求進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整，保證框架結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)，根據(jù)內(nèi)力組合選取最不利內(nèi)力，然后按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在教研室各位老師的幫助下，經(jīng)過(guò)資料查閱、設(shè)計(jì)計(jì)算，加深了對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑法規(guī)、施工手冊(cè)等相關(guān)內(nèi)容的理解與記憶。鞏固了專業(yè)知識(shí)、提高了綜合分析、解決問(wèn)題的能力，初步達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與要求。 鑒于編者水平有限，時(shí)間也比較緊迫，難免有不妥和疏忽之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 王志剛 2013年5月 第一章、 設(shè)計(jì)的基本資料 1.1 初步設(shè)計(jì)資料 一、 建設(shè)地點(diǎn)：洛陽(yáng)市 二、 工程名稱：舟山中學(xué)教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 三、 溫度：最熱月平均,最冷月平均，極端最高溫，極端最低溫 四、 建筑場(chǎng)地類別：Ⅱ類場(chǎng)地土 五、 地震設(shè)防烈度為7度 六、 風(fēng)壓忽略不計(jì)，屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.3 1.2 結(jié)構(gòu)選型與布置 一、 結(jié)構(gòu)體系選型：采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)體系。 二、 屋面結(jié)構(gòu)：不上人屋面，采用現(xiàn)澆混凝土肋型屋蓋，剛?cè)嵝越Y(jié)合的屋面，屋面板厚100mm。 三、 樓面結(jié)構(gòu)：采用現(xiàn)澆混凝土現(xiàn)澆，板厚100mm。 四、 樓梯結(jié)構(gòu)：采用鋼筋混凝土梁式樓梯。 五、 柱的平面布置圖如下所示， 1.3 初估梁、柱截面尺寸 底層柱高暫取，其余各層取層高。 1.3.1 梁截面尺寸 梁截面高度按梁跨度的進(jìn)行估算，梁寬按梁高估算。另由抗規(guī)梁截面尺寸規(guī)定估算如下： 縱梁 ，，取 ， 取 橫梁 AB跨 ，取 ， 取 BC跨 ，取 ， 取 混凝土強(qiáng)度等級(jí) 橫梁 縱梁 AB跨 BC跨 C30 300600 300450 300600 注：C30 ， 樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取為. 1.3.2 柱截面尺寸 根據(jù)軸壓比進(jìn)行估算。各層重力荷載近似取13，由蛛網(wǎng)布置圖可知邊柱及中柱的負(fù)載面積分別為 邊柱 ， 中柱 柱取相同尺寸，按中柱計(jì)算。 故柱截面取為矩形，尺寸均為 1.4 計(jì)算簡(jiǎn)圖確定及梁柱線剛度計(jì)算 1.4.1 計(jì)算簡(jiǎn)圖確定 取一榀橫向中框架分析。取頂層柱的形心線作為框架柱軸線，各層柱軸線重合，層柱計(jì)算高度取為層高3.6m,底層柱計(jì)算高度從基礎(chǔ)梁頂面取至一層板底。確定計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 1.4.2 梁柱線剛度計(jì)算 梁： AB跨橫梁 BC跨橫梁 縱梁 柱： 根據(jù)公式及求線剛度如下： 梁： 柱： 取,計(jì)算相對(duì)線剛度已標(biāo)注在計(jì)算簡(jiǎn)圖中。 第二章 荷載計(jì)算 2.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 2.1.1 屋面（不上人） 防水層：三氈四油上鋪小石子 找平層：20厚水泥砂漿 保溫層兼找坡：20厚泡沫混凝土 結(jié)構(gòu)層：100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板 抹灰層：10厚混合砂漿 合計(jì)： 3.57 2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)層樓面 瓷磚地面（包括水泥粗砂打底） 結(jié)構(gòu)層 ： 抹灰層 ： 合計(jì)： 3.22 2.1.3 梁、柱、墻、門、窗等 一、 梁 結(jié)構(gòu)： 抹灰層：10厚混合砂漿 ---------------------------------------------------------------------------------------- 合計(jì)： 3.92 結(jié)構(gòu)： 抹灰層：10厚混合砂漿 ---------------------------------------------------------------------------------------- 合計(jì)： 2.75 次梁 結(jié)構(gòu)： 抹灰層： ---------------------------------------------------------------------------------------- 合計(jì)： 2.31 二、 柱 結(jié)構(gòu)： 抹灰層： --------------------------------------------------------------------------------------- 合計(jì)： 7.87 三、 墻 內(nèi)、外墻均選用混凝土空心小砌塊，尺寸為，自重為. 1、 外縱墻 （1） 標(biāo)準(zhǔn)層 鋁合金窗 水泥粉刷內(nèi)墻面 水刷石外墻面 ------------------------------------------------------------------------------------- 合計(jì)： 3.83 （2） 底層： 鋁合金窗 水泥粉刷內(nèi)墻面 水刷石外墻面 ------------------------------------------------------------------------------------- 合計(jì)： 6.08 2、 內(nèi)縱墻 標(biāo)準(zhǔn)層 水泥粉刷墻面 鋁合金窗 ------------------------------------------------------------------------------------- 合計(jì)： 3.41kN/m 2.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 2.2.1 屋面和樓面活荷載 根據(jù)荷載規(guī)范page14查得： 不上人屋面：0.5 樓面： 房間：2.5 走廊：3.5 2.2.2 雪荷載 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，兩者中取大值，故取0.5分析。 2.3 豎向荷載下框架受荷總圖 2.3.1 A~B軸間框架梁 一、 屋面板傳荷載： 板傳至梁上的三角形或梯形荷載，為簡(jiǎn)化計(jì)算近似等效為均布荷載，荷載的傳遞示意圖如下： 恒載： 活載： 二、 樓面板傳荷載： 恒載： 活載： 三、 梁自重：3.92 四、 A~B軸間框架梁均布荷載為： 屋面梁： 恒載=梁自重+板傳荷載 = 活載=板傳荷載 = 樓面梁： 恒載=梁自重+板傳荷載 活載=板傳荷載 = 2.3.2 B~C軸間框架梁 一、 屋面板傳荷載： 恒載： 活載： 二、 樓面板傳荷載： 恒載： 活載： 三、 梁自重：2.75 四、 B~C軸間框架梁均布荷載為： 屋面梁： 恒載=梁自重+板傳荷載 = 活載=板傳荷載 = 樓面梁： 恒載=梁自重+板傳荷載 = 活載=板傳荷載 2.3.3 A軸柱縱向集中荷載的計(jì)算 頂層柱： 女兒墻自重（做法：墻高800mm,100mm的混凝土壓頂）： 頂層柱恒載=女兒墻自重+梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳活載 = 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=墻自重+梁自重+板傳荷載 標(biāo)準(zhǔn)層柱活載=板傳活載 2.3.4 C軸柱縱向集中荷載的計(jì)算 頂層柱恒載=女兒墻自重+梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳活載 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=梁自重+板傳荷載 標(biāo)準(zhǔn)層柱活載=板傳活載 基礎(chǔ)頂面恒載=基礎(chǔ)梁自重 2.3.5 B軸柱縱向集中荷載的計(jì)算 頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載 頂層柱活載=板傳活載 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=墻自重+梁自重+板傳荷載 標(biāo)準(zhǔn)層活載=板傳活載 基礎(chǔ)頂面恒載=底層縱墻自重+基礎(chǔ)梁自重 框架在豎向荷載作用下的受荷總圖如下圖所示（圖中數(shù)值均為標(biāo)準(zhǔn)值）： 第三章 內(nèi)力計(jì)算 為簡(jiǎn)化計(jì)算，考慮如下幾種單獨(dú)受荷情況： (1)用滿布荷載法計(jì)算恒載作用下框架的內(nèi)力計(jì)算； (2)用滿布荷載法計(jì)算活載作用下框架的內(nèi)力計(jì)算； (3)水平地震作用（從左向右，或從右向左）。 在內(nèi)力計(jì)算分析前，還應(yīng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)各桿的彎矩分配系數(shù)以及在豎向荷載作用下各桿端的固端彎矩。 固端彎矩的計(jì)算簡(jiǎn)圖 3.1 恒載作用下框架的內(nèi)力 3.1.1 彎矩計(jì)算 可根據(jù)上式求得各桿端的固端彎矩如下： 根據(jù)梁柱的相對(duì)線剛度，彎矩分配系數(shù)計(jì)算如下： 六層： 二~五層： 一層： 用彎矩二次分配法計(jì)算框架內(nèi)力，傳遞系數(shù)為1/2，各節(jié)點(diǎn)分配兩次即可。如下圖： 恒載作用下的彎矩圖如下所示， 3.1.2 剪力計(jì)算 梁： 柱： 由上述簡(jiǎn)圖及推導(dǎo)公式計(jì)算剪力如下： 一、 梁： 六層： 五層： 四層： 三層： 二層： 底層： 二、 柱： A軸： B軸： C軸： 恒載作用下框架的剪力圖如下圖所示， 3.1.3 軸力計(jì)算 根據(jù)豎向受荷總圖和剪力圖可得柱軸力，恒載作用下軸力圖如下， 3.2 滿跨布置活載作用下框架的內(nèi)力 3.2.1 彎矩計(jì)算 固端彎矩： 六層： 一~五層： 梁柱線剛度計(jì)算恒載彎矩時(shí)已得知，根據(jù)彎矩二次分配法計(jì)算框架彎矩，傳遞系數(shù)為1/2，各節(jié)點(diǎn)分配兩次即可?；钶d作用下框架彎矩如下圖： 3.2.2剪力計(jì)算 梁： 五層： 四層： 三層： 二層： 底層： 活載作用下框架的剪力圖如下圖所示， 3.2.3 軸力計(jì)算 根據(jù)豎向受荷總圖和剪力圖可得柱軸力，恒載作用下軸力圖如下， 3.3 水平地震作用下內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)抗震規(guī)范page182知，洛陽(yáng)市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，第二組；page49可知，抗震等級(jí)為三級(jí)；由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類場(chǎng)地土。 3.3.1 各樓層重力荷載代表值計(jì)算 采用混凝土空心小砌塊：自重為，窗洞口取為，女兒墻高為門洞口取。 一、 頂層 恒載： 1、 梁板自重： 2、 框架柱自重： 3、 圍護(hù)砌體： A軸： B軸： C軸：0（欄桿忽略不計(jì)） ①軸： 軸線②④⑤⑥⑧等： ⑨軸同①軸：26.55kN 4、女兒墻： 活荷載： 5、雪載： 二、 三~五層 恒載： 1、 梁板自重： 2、 框架柱自重： 3、 圍護(hù)砌體： A軸： B軸： C軸：0 ①、⑨軸： 軸線②④⑤⑥⑧等： 活載： 三、 二層 梁板自重和框架柱自重與三層相同，僅圍護(hù)砌體中B軸與其不同為， 四、 底層 1、 梁板自重：3229.10 2、 框架柱： 3、 圍護(hù)砌體： A軸： B軸： C軸：0 ①、⑨軸： 軸線②④⑤⑥⑧等: 活載： 3.3.2 側(cè)移驗(yàn)算 一、 橫梁線剛度 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，框架梁截面慣性矩增大系數(shù)均取為1.5 AB跨梁： BC跨梁： 二、 柱的線剛度 底層： 其它層： 三、 框架柱的側(cè)移剛度D值 柱的抗側(cè)移剛度修正系數(shù)采用下列公式計(jì)算： 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下： 一般層 底層,下面固支 一般層： 底層： D 柱A 0.492 0.197 13680 柱B 1.152 0.365 25347 柱C 0.66 0.248 17222 二~六層框架柱的側(cè)移剛度D值 底層框架柱的側(cè)移剛度D值 D 柱A 0.615 0.426 15147 柱B 1.44 0.564 20053 柱C 0.825 0.469 16676 1、 框架自振周期的計(jì)算 按公式計(jì)算 四、 水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值及位移計(jì)算 多遇地震下，設(shè)防烈度7度，查《抗規(guī)》page33表，，II類場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組二組，，<<。page34可知，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05，阻尼調(diào)整系數(shù)，衰減指數(shù)。 計(jì)算地震影響系數(shù)， 由于，故頂部附加地震作用系數(shù)為， 由《抗規(guī)》page35得結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下， 各層水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，樓層地震剪力及樓層層間位移計(jì)算見下表， 層 Gi (kN) Hi (m) GiHi Fi (kN) Vi （k N） 6 4437.5 22.5 99844 403288 296 296 506241 0.0006 5 5167.17 18.9 97660 290 586 0.0012 4 5167.17 15.3 79058 235 821 0.0016 3 5167.17 11.7 60456 179 1000 0.0020 2 5220.98 8.1 42290 126 1126 0.0022 1 5328.99 4.5 23980 71 1197 466884 0.0026 根據(jù)抗震規(guī)范page43驗(yàn)算框架抗震變形。由表中數(shù)據(jù)特征，只需驗(yàn)算底層和二層變形即可， 底層 二層 3.3.3 內(nèi)力計(jì)算 一、 框架柱剪力和柱端彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 利用以下公式， ， ， 需要利用反彎點(diǎn)法求解各點(diǎn)處剪力。下表為框架柱剪力和柱端彎矩標(biāo)準(zhǔn)值， 柱 層 A柱 6 3.6 296 506241 15538 0.027 7.99 0.492 0.246 7.08 21.69 5 3.6 586 15538 15.82 0.35 20.50 37.02 4 3.6 821 15538 22.17 0.446 35.60 44.22 3 3.6 1000 15538 27.00 0.45 43.74 53.46 2 3.6 1126 15538 30.40 0.449 49.14 60.30 1 4.5 1197 466884 22973 0.032 38.30 0.615 0.700 120.64 51.70 B柱 6 3.6 296 506241 26684 0.050 14.80 1.152 0.358 19.07 34.20 5 3.6 586 26684 29.30 0.45 47.47 58.01 4 3.6 821 26684 41.05 0.458 67.68 80.10 3 3.6 1000 26684 50.00 0.500 90.00 90.00 2 3.6 1126 26684 56.30 0.500 101.34 101.34 1 4.5 1197 466884 29843 0.043 51.47 1.44 0.672 155.64 75.97 C柱 6 3.6 296 506241 26684 0.034 10.06 0.66 0.30 10.86 25.35 5 3.6 586 26684 19.92 0.40 28.68 43.03 4 3.6 821 26684 27.91 0.45 45.21 55.26 3 3.6 1000 26684 34.00 0.45 55.08 67.32 2 3.6 1126 26684 38.28 0.526 72.49 65.32 1 4.5 1197 466884 29843 0.036 43.09 0.825 0.65 126.04 67.87 二、 梁端剪力和柱端軸力標(biāo)準(zhǔn)值 利用以下公式： 邊柱梁： 梁端剪力和柱端軸力標(biāo)準(zhǔn)值見下表， 梁端剪力和柱端軸力標(biāo)準(zhǔn)值 層 AB跨梁端剪力 BC跨梁端剪力 柱軸力 L(m) Mb左 Mb右 Vb L(m) Mb左 Mb右 Vb A柱 kN B柱 kN C柱 kN 6 6.6 21.69 14.60 5.50 2.1 19.60 25.35 21.40 -5.50 -15.90 21.40 5 44.10 32.91 11.67 44.17 53.89 46.70 -17.17 -50.93 68.10 4 64.72 54.43 18.05 73.05 83.94 74.76 -35.22 -107.64 142.86 3 89.06 67.33 23.70 90.35 112.53 96.61 -58.92 -180.55 239.47 2 104.04 81.70 28.14 109.64 120.40 109.54 -87.06 -261.95 349.01 1 100.84 75.71 26.75 101.60 140.36 115.22 -113.81 -350.42 464.23 由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可作出水平地震作用下框架的彎矩圖。如下所示， 第四章 內(nèi)力組合 一、梁內(nèi)力組合，考慮塑性內(nèi)力重分布性質(zhì)，應(yīng)適當(dāng)降低梁端彎矩，調(diào)幅系數(shù)為0.8. 二、 梁端負(fù)彎矩減少后，應(yīng)按平衡條件計(jì)算調(diào)幅后的跨中彎矩。梁跨中正彎矩至少應(yīng)取按簡(jiǎn)支梁計(jì)算的跨中彎矩的一半。如為均布荷載則 。 三、 活荷載的跨中彎矩的值應(yīng)乘以1.1擴(kuò)大系數(shù)。 四、 梁內(nèi)力組合前應(yīng)取控制截面處的剪力和彎矩：， 五、 梁，柱內(nèi)力組合時(shí)取三種組合形式：永久荷載控制下：1.35恒+0.71.4活；可變荷載控制下：1.2恒+1.4活；地震組合下：1.2（恒+0.5活）+1.3地震 六、 按規(guī)范，梁端剪力抗震調(diào)整，三級(jí)抗震，剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式調(diào)整： 七、 按規(guī)范，柱端彎矩應(yīng)符合下式要求，節(jié)點(diǎn)上下節(jié)點(diǎn)彎矩按調(diào)整前的數(shù)值進(jìn)行比例分配。 八、 按規(guī)范，柱端剪力應(yīng)符合下式要求。 九、 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見附表。 第五章 截面設(shè)計(jì)與配筋計(jì)算 混凝土強(qiáng)度：C30， 鋼筋強(qiáng)度 ： 5.1 框架梁的截面設(shè)計(jì) 5.1.1 梁的正截面配筋計(jì)算 以底層AB跨梁為例，說(shuō)明計(jì)算方法。梁AB（），從附表中查的梁的跨中及支座截面的最不利內(nèi)力， 跨中截面 支座截面 跨中：跨中截面為正彎矩且梁板現(xiàn)澆，故按T形截面計(jì)算。 根據(jù)砼規(guī)page30確定受壓區(qū)有效翼緣計(jì)算寬度， ；，故取最小值。 ，故屬于第一類T形截面。 實(shí)際配筋為3Ф20，，上部按構(gòu)造配筋即可。將跨中截面的鋼筋全部伸入支座，作為支座負(fù)彎矩作用下的受壓鋼筋，據(jù)此計(jì)算支座上部縱向受拉鋼筋的數(shù)量。 支座A： 按構(gòu)造配筋即可，為方便布置鋼筋，實(shí)配鋼筋3Ф20，。同理可知，支座B實(shí)配鋼筋3Ф20，。其他梁實(shí)際配置縱向鋼筋見附表。5.1.2 梁的斜截面配筋計(jì)算 以一層AB跨B截面為例說(shuō)明計(jì)算方法， 故按構(gòu)造配筋即可，選用， ，滿足砼規(guī)page54要求； ，滿足砼規(guī)page56要求。 框架梁配置箍筋見附表。 5.1.3 梁的正常使用極限狀態(tài)下的裂縫驗(yàn)算 根據(jù)砼規(guī)page88對(duì)梁進(jìn)行裂縫驗(yàn)算，以底層AB跨支座左截面A為例說(shuō)明驗(yàn)算方法如下， ， 最大裂縫寬度滿足砼規(guī)page12限值要求，其它裂縫驗(yàn)算見附表。 5.2框架柱的截面設(shè)計(jì) 5.2.1 柱的正截面配筋 以第一層B軸柱為例說(shuō)明計(jì)算方法。從內(nèi)力組合表中選擇恒載控制，活載控制，地震作用的左震和右震，四種組合分別計(jì)算，取最大值配筋。柱尺寸為，查砼規(guī)page37知C30混凝土系數(shù)，。 活載控制： 恒載控制： 左震控制： 右震控制： 一、 活載控制 1、 判斷構(gòu)件是否需要考慮附加彎矩 取， 桿端彎矩比：<0.9, 軸壓比：<0.9, 截面回轉(zhuǎn)半徑：， 長(zhǎng)細(xì)比：< 故無(wú)需考慮桿件自身?yè)锨冃蔚挠绊懀床豢紤]構(gòu)件的二次彎矩。 2、 判斷大小偏心 其中，構(gòu)件端截面偏心距調(diào)節(jié)系數(shù)，利用公式，當(dāng)小于0.7取0.7， 彎矩增大系數(shù)；利用公式，>1.0取1.0 <1.0取1.0 ，，， 取，， <,故按規(guī)范為小偏心。 3、 配筋計(jì)算 若為大偏心，先求，判斷≧若成立，則，若不成立，則。 再求，若≧，則 若≦，則.。 若為小偏心，則，且 配筋用公式：。 按本過(guò)程算出配筋面積。 本組數(shù)據(jù)計(jì)算如下： 小偏心：， 并且 對(duì)稱配筋，面積為， <0 (其中，若<0.15，,否則,非抗震組合時(shí)取1.0),按構(gòu)造配筋即可,選用，，實(shí)際配筋率為0.76%. 4、驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面內(nèi)受壓承載力 ，由砼規(guī)page43知，，則軸力應(yīng)滿足下式： 驗(yàn)算： 滿足要求。 二、 恒載控制 1、 判斷構(gòu)件是否需要考慮附加彎矩 取， 桿端彎矩比： <0.9 軸壓比： <0.9 截面回轉(zhuǎn)半徑： 長(zhǎng)細(xì)比： < 故不需考慮構(gòu)件的二次彎矩。 2、 判斷大小偏心 ， ，，取， <,故按規(guī)范為小偏心。 3、 計(jì)算配筋 ， ， 對(duì)稱配筋，<0, 按構(gòu)造配筋即可,選用，，實(shí)際配筋率為0.76%. 4、 驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面內(nèi)受壓承載力 ，由砼規(guī)page43知，，則軸力應(yīng)滿足下式： 驗(yàn)算： 滿足要求。 三、 左震控制 1、判斷構(gòu)件是否需要考慮附加彎矩 取， 桿端彎矩比： <0.9 軸壓比： <0.9 截面回轉(zhuǎn)半徑： 長(zhǎng)細(xì)比： <,故不考慮構(gòu)件的附加彎矩影響。 2、 判斷大小偏心 ，， ，取， >,故按規(guī)范為大偏心構(gòu)件。 3、 計(jì)算配筋 ，， 因?yàn)?,, ，按構(gòu)造要求，選用，，實(shí)際配筋率為0.76%，滿足抗震要求的最小配筋率0.75%. 4、 驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面內(nèi)受壓承載力 ，查砼規(guī)page43得，， 則軸力應(yīng)滿足右式： ≧N 驗(yàn)算： >，滿足要求。 四、 右震控制 1、 判斷構(gòu)件是否需要考慮附加彎矩 取， 桿端彎矩比： <0.9 軸壓比： <0.9 截面回轉(zhuǎn)半徑： 長(zhǎng)細(xì)比： < 故不需考慮構(gòu)件的二次彎矩。 2、 判斷大小偏心 ， ，，取， <,故按規(guī)范為小偏心。 3、 計(jì)算配筋 ， ， 對(duì)稱配筋，<0, 按構(gòu)造配筋即可,選用，，實(shí)際配筋率為0.76%，滿足抗震最小配筋率0.75%要求。 4、 驗(yàn)算垂直于彎矩作用平面內(nèi)受壓承載力 ，由砼規(guī)page43知，，則軸力應(yīng)滿足下式： 驗(yàn)算： 滿足要求。 各層柱縱向配筋詳見附表。 5.2.2 柱的斜截面配筋計(jì)算 以B柱為例說(shuō)明計(jì)算方法 一、 斜截面承載力要求 從表中數(shù)據(jù)知，B柱在地震作用下最大剪力,相應(yīng)軸力 >3，取 滿足砼規(guī)page61要求，且 ，，<4， 故可按構(gòu)造配筋，初選。 二、 構(gòu)造要求 根據(jù)砼規(guī)page123驗(yàn)證構(gòu)造要求如下， a. 柱中縱筋，， b. < c.柱中箍筋,箍筋間距。 因此可選用。 三、 抗震要求 根據(jù)砼規(guī)page173驗(yàn)證抗震要求， 1. 考慮地震組合，剪跨比>2， B柱>2，且 則，，滿足受剪截面要求。 2. 驗(yàn)算：配置箍筋后， 滿足要求。 其余柱子斜截面配筋見附表。 5.3 板的配筋計(jì)算 一、 基本資料： 樓板厚度為100mm，主梁尺寸為，次梁尺寸為，采用塑性理論進(jìn)行計(jì)算。 恒荷載：屋面：；樓面： 活荷載：房間即B、D板塊為； 走廊即A、D板塊為。 混凝土：C30（） 鋼筋：() 二、 樓蓋結(jié)構(gòu)平面圖如下所示， Y X 三、 配筋計(jì)算 1、 作用于板上的荷載設(shè)計(jì)值 恒載較接近，故取大值計(jì)算，荷載設(shè)計(jì)值為， 房間： 走廊： 2、 將樓蓋劃分為A、B、C、D四種區(qū)格板，根據(jù)砼規(guī)page111，均按雙向板進(jìn)行計(jì)算。每區(qū)格板取 其中，為短跨跨長(zhǎng)，為長(zhǎng)跨跨長(zhǎng)。 板計(jì)算跨度 A:，， B:，， C:，， D：，， （1） 區(qū)格板A a.彎矩計(jì)算 跨內(nèi)正彎矩塑性絞線上總彎矩為 支座邊負(fù)塑性絞線上總彎矩為： 由公式得， 解上式得， 于是有 b.配筋計(jì)算 跨中截面 ， 支座截面近似取 由于A區(qū)格板為角區(qū)格板，故可不進(jìn)行彎矩的折減。另外板中配筋率通常較低，故近似取進(jìn)行計(jì)算。 Y方向跨中 Y方向支座 故Y方向跨中選Ф8＠180，As=279mm2/m,支座選用Ф10＠180，As=436mm2/m X方向跨中 X方向支座 故X方向跨中選Ф8＠180，As=279mm2/m，支座選用Ф10＠180，As=436mm2/m （2） 區(qū)格板B a.彎矩計(jì)算 帶入下式 解得， b.配筋計(jì)算 由于B區(qū)格板為角區(qū)格板，故可不進(jìn)行彎矩的折減。另外板中配筋率通常較低，故近似取進(jìn)行計(jì)算。 跨中截面 ， 支座截面近似取 Y方向跨中 Y方向支座 故Y方向跨中支座均選Ф10＠180，As=436mm2/m X方向跨中 X方向支座 故X方向跨中支座均選Ф10＠180，As=436mm2/m (3) 區(qū)格板C a. 彎矩計(jì)算 支座邊負(fù)塑性絞線上總彎矩為 由公式得， 解上式得， 于是有 b.配筋計(jì)算 跨中截面 ， 支座截面近似取 C區(qū)格四周有梁支承，其跨中和支座截面彎矩均可折減。沿y方向，因，故折減系數(shù)取為0.9。截面配筋計(jì)算如下： Y方向跨中 Y方向支座 跨中截面選Ф8＠180，As=279mm2/m.支座選用Ф10＠180，As=436mm2/m 沿X方向，C區(qū)格板屬于中間跨，故其跨中及支座截面的彎矩均可降低20%。 X方向跨中 X方向C--A板共界支座,因A區(qū)格板屬于角區(qū)格板，支座截面彎矩不應(yīng)折減，故 X方向跨中選用Ф8＠180，As=279mm2/m，支座選用Ф10＠180，As=436mm2/m （4） 區(qū)格板D a. 彎矩計(jì)算 由公式得， 解得， b.配筋計(jì)算 跨中截面 ， 支座截面近似取 Y方向跨中 Y方向支座 故y方向跨中支座均選Ф10＠180，As=436mm2/m X方向跨中 X方向支座 故x方向跨中支座均選Ф10＠180，As=436mm2/m 整塊板配筋如下表所示， 表4-30跨中配筋表 跨中 截面 h0 選配鋼筋 實(shí)配面積 A區(qū)格 X 70 279 Y 80 279 B區(qū)格 X 70 436 Y 80 436 C區(qū)格 X 70 279 Y 80 279 D區(qū)格 X 70 436 Y 80 436 表4-31支座配筋表 支座 截面 h0 選配鋼筋 實(shí)配面積 A-B 80 436 B Y邊支座 80 436 A-C 80 436 C邊支座 80 436 B-D 80 436 D Y邊支座 80 436 C-D 80 436 B X邊支座 80 436 A X邊支座 80 436 A Y邊支座 80 436 5.4 樓梯設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)資料： 樓板厚100mm,作用于樓梯上的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.5kN/m2，踏步面層采用30mm厚小瓷磚地面（0.55kN/m2）包括水泥粗砂打底，底面為10mm厚混合砂漿抹灰層（17kN/m3）。采用C30混凝土，，樓梯斜梁及平臺(tái)梁中的受力鋼筋為HRB400，，其余鋼筋用HPB300，，環(huán)境類別為一類。 二、 踏步板的計(jì)算 踏步板的構(gòu)造如下圖所示， 1、 荷載計(jì)算： 每個(gè)踏步板單位長(zhǎng)度的自重重力荷載計(jì)算如下， 踏步板自重： 踏步面層重： 底面抹灰重： 恆載 活荷載 總荷載設(shè)計(jì)值： 所以取較大值進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 2、 內(nèi)力計(jì)算 樓梯斜梁的截面尺寸取為150mm300mm，則踏步板的計(jì)算跨度和跨中截面彎矩分別為： 3、 受彎承載力計(jì)算 踏步板截面的折算高度，，，，，則： ， 選取2Ф8（As=101mm2）（） 三、 樓梯斜梁計(jì)算 1、 荷載計(jì)算 踏步板傳荷： 斜梁自重： 斜梁抹灰： 樓梯欄桿： --------------------------------------------------- 總荷載設(shè)計(jì)值： 2、 內(nèi)力計(jì)算 取平臺(tái)梁截面尺寸為200mm400mm，則斜梁的水平投影計(jì)算跨度為： 梁跨中截面彎矩及支座截面剪力分別為： 3、 承載力計(jì)算 h0=300-40=260mm，hf‘=40mm，bf’=l/6=3500/6=583mm bf’=150+1900/2=1100mm， hf‘/h=40/300=0.13>0.1，可不考慮 最后取bf’=583mm ，， 故屬于第一類T形截面 ， 選用2Ф12（As=226mm2）（） 4、 斜截面受剪承載力計(jì)算 因?yàn)? 故只需按構(gòu)造要求配置箍筋。選用雙肢Ф8@200（HPB300）. 四、 平臺(tái)梁的計(jì)算 平臺(tái)板厚度取為60mm，面層采用30mm厚小瓷磚，底面為10mm厚混合砂漿抹灰。 1、 荷載計(jì)算 板傳均布恆載： 1.2（0.55+0.0625+0.010.17）(1.9/2+0.2)=3.064kN/m 板傳均布活載： 1.43.5（1.9/2+0.2）=5.635kN/m 平臺(tái)梁抹灰重： 平臺(tái)梁自重： 均布荷載設(shè)計(jì)值： 10.877kN/m 由斜梁傳來(lái)的集中荷載設(shè)計(jì)值：