某实训楼结构与施工设计论文

'某实训楼结构与施工设计毕业论文目　　录中文摘要……………………………………………………………………2英文摘要……………………………………………………………………3前言…………………………………………………………………………4第一章　工程概况…………………………………………………………7第一节　设计基本资料………………………………………………7第二节　设计主要依据和资料………………………………………7第二章　结构设计说明……………………………………………………9第一节　结构体系的选择……………………………………………9第二节　结构设计及布置方案………………………………………10第三节　结构竖向布置………………………………………………11第四节　变形缝设置…………………………………………………11第五节　构件初估……………………………………………………12第六节　基本假定……………………………………………………14第七节　荷载计算……………………………………………………15第八节　侧移计算及控制……………………………………………15第九节　内力计算及组合……………………………………………15第十节　基础设计……………………………………………………16第十一节　计算简图…………………………………………………16第三章　框架计算简图及梁柱线刚度……………………………………21第四章　框架设计…………………………………………………………23第一节　恒载标准值计算……………………………………………23第二节　活载标准值计算……………………………………………26第三节　竖向荷载下框架梁受荷总图………………………………26第四节　风荷载计算…………………………………………………47第五章　风荷载作用下的位移验算………………………………………48第一节　侧移刚度D……………………………………………………48第二节　风荷载作用下的位移验算……………………………………48第六章　内力计算……………………………………………………………50第一节　恒荷载标准值作用下的内力计算……………………………50第二节　活荷载标准值作用下的内力计算…………………………58第三节　风荷载标准值作用下的内力计算…………………………61第七章　抗震设计……………………………………………………………6779 第一节　水平地震作用计算…………………………………………67第二节　地震力作用下框架内力计算………………………………71第八章　内力组合……………………………………………………………74第九章　截面设计与配筋计算………………………………………………80第十章　柱下独立基础设计与配筋计算……………………………………84附图及附录…………………………………………………………………88设计心得……………………………………………………………………100致谢…………………………………………………………………………10179 第一章工程概况第一节、设计基本资料一、工程名称：某实训楼。二、工程位置：湖南某。三、工程总面积：5707㎡，主楼4层，高16m，楼层层高4m。四、结构形式：现浇整体框架。五、设计资料：（一）、工程地质条件：地下水无侵蚀性，地面以下6m的地质资料：300cm表土以下为亚粘土，地基承载力标准值为250kpa（二）抗震设防：7度，抗震等级：三级（三）防火等级：二级（四）建筑物类型：丙类（五）基本风压：ω0=0.35KN/m2，主导风向：西北风（六）活载：楼面活荷：2.5KN/m2，上人屋面活载：2.0KN/m2，不上人屋面活载：0.50KN/m2，教室：2.5KN/m2；第二节、设计主要依据和资料.一、设计依据a)国家及湖南省现行的有关结构设计规范、规程及规定。b)本工程各项批文及甲方单位要求。c)本工程的活载取值严格按《建筑结构荷载规范》（GB50010-2010）执行。二、设计资料（1）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）； （2）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2011） ；（3）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）； （4）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；（5）《混凝土结构工程施工规范》（GB50666-2011）；（6）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2011）；（7）《建筑工程施工组织设计实例应用手册》（中国建筑工业出版社）；（8）其它有关专业课程教材。79 第二章结构设计说明第一节、结构体系的选择多层及高层建筑常用的受力结构体系有：混合结构、框架结构、剪力结构、框架—剪力墙结构、筒体结构。结构布置应根据工程设计的原始资料和设计任务要求，综合考虑技术、经济、建筑要求，合理选择建筑的结构体系，对其进行结构布置，满足安全、适用、经济的要求。第二节、结构设计方案及布置钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。因此这次设计的成集中学教学楼采用钢筋混凝土框架结构。按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案。本次设计的教学楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，楼板为预制板时应沿横向布置，楼板为现浇板时，一般需设置次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要承受横向的水平风载和地震荷载。在房屋的纵向则设置连系梁与横向框架连接，这些联系梁与柱实际上形成了纵向框架，承受平行于房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。79 一、柱截面尺寸的确定第一框架柱截面尺寸宜符合下列要求：1、截面的宽度和高度均不宜小于300mm;圆柱直径不宜小于300mm；2、截面长边与短边的边长不宜大于3；3、剪跨比宜大于2；4、对于三级抗震等级框架柱的轴压比不宜超过0.8；第二根据柱支撑板面积计算由竖向荷载作用下产生的轴力，并按轴压比控制估算柱截面面积。估算柱截面时，楼层荷载按10-14kN/㎡计。各层重力荷载代表值近似值取14.0kN/㎡。轴压比控制公式为AC≥式中AC——柱截面的有效面积；fc——混凝土抗压强度设计值，本工程柱的混凝土为C30，fc=14.3MPa；——轴压比，取0.9；N——底层柱的轴力；N=（1.26～1.30）NkkNNk——初估柱轴压力标准值P1k——S——从属面积n——层数例如：Z1尺寸估算：S=9×6.1=54.9m2Nk=14×60×4+22×30=4020kNN=1.3×4020=5226kNAC≥=5226×1000/（14.3×0.9）=406060.6㎜2得柱子边长Z1取b×h=600×700b×h=600×700=420000㎜2>406060.6㎜279 同理:Z2取b×h=600×600Z3取b×h=500×500柱的截面尺寸及梁的布置见结构平面布置图。二、梁尺寸确定第一框架梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：1、梁的截面宽度不宜小于200mm；2、梁的截面高度比不宜大于4；3、为了避免发生剪切破坏，梁净跨与截面高度之比不宜小于4；4、符合模数的要求：当梁高h≤800mm时，h为50mm的倍数；当h＞800mm时，h为100mm的倍数。当梁宽b≥200mm时，梁的宽度为50mm的倍数；200mm以下宽度的梁，有b=100mm,150mm,200mm三种。第二主次梁的截面尺寸关系。主梁的宽度不应小于200mm，通常250mm及以上；次梁宽度不应小于150mm。主梁的高度应至少比次梁高50mm或100mm。在高烈度区，纵向框架梁的高度也不宜太小，一般取h≥且不宜小于500mm。KL401(KL501)500×1200KL402(KL502)300×700KL403(KL503)250×600KL404(KL504)250×500CL401(CL501)200×500CL502200×400三、楼板厚度现浇板的厚度一般为10mm的倍数，其厚度选择应根据使用环境、受力性能、跨度等条件综合确定。其厚度宜符合下列要求：（1）现浇双向板最小厚度80mm；（2）双向板的最小高跨比h/L:简支：，连续：楼板为现浇双向板，根据实际情况和经验板厚取120mm。79 第三节、基本假定第一：平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。第二：由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。第四节、荷载计算作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力、预加应力等。活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷载等。高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和风力。地震作用计算方法按《建筑结构抗震设计规范》进行，对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。第五节、侧移计算及控制框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变形和柱的轴向变形产生的。在层数不多的框架中，柱轴向变形引起的侧移很小，可以忽略不计。在近似计算中，一般只需计算由杆件弯曲引起的变形。当一般装修标准时，框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1：650，1：700。框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比不宜超过1/550的限值。第六节、内力计算及组合一、竖向荷载下的内力计算竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。二、水平荷载下的计算79 利用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。三、内力组合第一：荷载组合。荷载组合简化如下：（1）恒荷载+活荷载、（2）恒荷载+风荷载、（3）恒荷载+活荷载+风荷载、（4）恒荷载+地震荷载+活荷载。第二：控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，－Mmax，Vmax，跨中截面，Mmax。框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的N、V，Nmax及相应M、V，Nmin及相应M、V。第七节、基础设计在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构3部分彼此联系、相互制约。设计时应根据地质资料，综合考虑地基——基础——上部结构的相互作用与施工条件，通过经济条件比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体性较好的独立基础。第八节、计算简图一般情况下，框架结构是一个空间受力体系，为方便起见，常常忽略结构纵向和横向框架之间的空间联系。忽略各构件的扭转作用，将纵向和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于横向框架间距相同，作用于各横向框架上的荷载相近，框架的抗侧刚度相近，因此，各榀横向框架都产生相近的内力与变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可。当框架各跨度不等时，但相差不超过10%时，可当作具有平均跨度的等跨度框架。1、计算单元取1号轴线横向框架计算简图如图1和2所示，梁布置图入图3所示。79 图1：标准层荷载传递示意图79 图2：顶层屋面荷载传递示意图79 图3：梁布置图79 第三章框架计算简图及梁柱线刚度第一、框架的计算简图如图所示，取第一轴上的一榀框架计算。假定框架嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。底层柱高从基础顶面算至一楼，基础顶标高根据地质条件、室内外高差定为-4.10m，一层标高4m，底板层柱高4.1m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，均为4m，如图3所示。图4：结构计算简图79 第二、框架梁柱的线刚度计算：对于中框架梁取I=2I0左边框梁：i左边跨=EI/l=3.0×107×2/12×0.3×0.73/7.5=6086×104KN·m中跨梁：i中跨梁=EI/l=3.0×107×2/12×0.25×0.53/4.9=3.19×104KN·m右边框梁：i右边跨=EI/l=3.0×107×2/12×0.25×0.53/2.6=6.0×104KN·m底层柱：i底柱D=EI/l=3.0×107×1/12×0.64/4.1=7.9×104KN·mi底柱=i底柱C=EI/l=3.0×107×1/12×0.73×0.6/4.1=1.25×105KN·mi底柱D=EI/l=3.0×107×1/12×0.54/4.1=3.8×104KN·mi余柱=EI/l=3.0×107×1/12×0.74/3.6=1.67×105KN·m令i余柱=1.0，其余各杆件的相对线刚度为：i¹左边跨=3.6×104/1.67×105=0.216i¹中跨梁=3.072×104/1.67×105=0.184i¹右边跨=6.48×104/1.67×105=0.389i¹底柱=1.07×105/1.67×105=0.641框架梁柱的线刚度如图5所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。79 图5：计算简图79 第四章框架设计第一节、恒载标准值计算一、屋面荷载计算保护层：30mm厚细石混凝土22×0.03=0.66KN/m²防水层：三毡四油0.4KN/m²找平层：20mm厚水泥砂浆20×0.02=0.4KN/m²找坡层：30mm厚炉渣混凝土14×0.03=0.42KN/m²保温层：100mm厚矿渣水泥14.5×0.1=1.45KN/m²结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板25×0.12=3KN/m²抹灰层：20mm厚1：1：6混合砂浆17×0.02=0.34KN/m²合计：6.67KN/m²二、楼面恒载计算面层：陶瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）0.55KN/m²结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板2×0.12=3KN/m²抹灰层：20mm厚1：1：6混合砂浆17×0.02=0.34KN/m²合计：3.89KN/m²三、走廊恒载计算面层：陶瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）0.65KN/m²结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板25×0.12=0.3KN/m²抹灰层：20mm厚1：1：6混合砂浆17×0.02=0.34KN/m²合计：3.89KN/m四、厕所楼面恒载计算面层：小瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）0.55KN/m²防水层：20mm后素砼刚性24×0.02=0.48KN/m²找平层：30mm厚炉渣14×0.03=0.42KN/m²结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板25×0.12=3KN/m²79 抹灰层：20mm厚1：1：6混合砂浆17×0.02=0.34KN/m²合计：4.79KN/m²五、内墙恒载计算抹灰层：20mm厚1：1：6混合砂浆17×0.02=0.34KN/m²结构层：240mm厚多孔页岩砖墙8.5×0.24=2.04KN/m抹灰层：20mm厚1：1：6混合砂浆17×0.02=0.34KN/m²合计：2.72KN/m²六、外墙恒载计算抹灰层：20mm厚1：1：6混合砂浆17×0.02=0.34KN/m²结构层：240mm多孔页岩砖墙8.5×0.24=2.04KN/m²面层：涂料（水泥砂浆打底）0.4KN/m²合计：2.78KN/m²七、铝合金窗恒载计算铝合金窗0.95KN/m²八、主次梁及抹灰荷载计算500×1200主梁及抹灰荷载：25×（1.2-0.12）×0.5+17×（1.2-0.12）×0.02×2=13.5KN/m300×700主梁及抹灰荷载：25×（0.7-0.12）×0.3+17×（0.7-0.12）×0.02×2=4.74KN/m250×600主梁及抹灰荷载：25×（0.6-0.12）×0.25+17×（0.6-0.12）×0.02×2=3.33KN/m250×500次梁及抹灰荷载：25×（0.5-0.12）×0.25+17×（0.5-0.12）×0.02×2=2.64KN/m200×500次梁及抹灰荷载：25×（0.5-0.12）×0.20+17×（0.5-0.12）×0.02×2=2.23KN/m200×400次梁及抹灰荷载：25×（0.4-0.12）×0.20+17×（0.4-0.12）×0.02×2=1.66KN/m79 九、女儿墙（做法：墙高1500mm，100mm混凝土压顶以及300mm高，100mm混凝土压顶）：女儿墙1：0.15×（1.5+0.1）×25+（1.6×2+0.15）×0.5=7.58KN/m女儿墙2：0.15×（0.3+0.1）×25+（0.4×2+0.15）×0.5=1.975KN/m第二节、活荷载标准值计算根据《荷载规范》查得:上人屋面：2.0kN/m2楼面：走廊：3.5kN/㎡教室：2.5kN/㎡　顶层楼板重标准层板重顶层屋面活荷标准层活荷A111.76.23.514.38A28.344.862.53.13A39.85.722.943.67A47.114.152.133.73A55.423.161.632.84A68.544.982.563.2A78.164.762.453.06A87.094.132.132.66表1传力板块化均布荷载单位：KNM第三节、竖向荷载下框架受荷总图79 一、1-F~1-D轴间框架梁屋面板传荷载：板传至梁上的三角形或提醒荷载，为简化计算，等效为均布荷载，荷载传递示意图如图2.恒载=6.67×2×（1-2×0.267²+0.267³）=11.7KN/m活载=2.0×2×（1-2×0.267²+0.267³）=3.51KN/m楼面板传荷载：恒载=3.89×2×（1-2×0.267²+0.267³）=6.82KN/m活载=2.5×2×（1-2×0.267²+0.267³）=4.38KN/m梁（300×700）自重：4.74KN/m1-F~1-D轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙=4.74+11.7+7.58=24.34KN/m活载=板传荷载=3.51KN/m楼板梁：恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=3.74+6.82+2.78×3.3=20.77KN/m活载=板传荷载=4.38KN/m二、1-D~1-C轴间框架梁屋面板传荷载：恒载=6.67×2×（1-2×0.408²+0.408³）=9.8KN/m活载=2.0×2×（1-2×0.408²+0.408³）=2.94KN/m楼面板传荷载：恒载=3.89×2×（1-2×0.408²+0.408³）=5.72KN/m活载=2.5×2×（1-2×0.408²+0.408³）=3.67KN/m梁（250×500）自重：2.64KN/m1-D~1-C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙=2.64+9.8+7.58=20.02KN/m活载=板传荷载=2.94KN/m楼面板：恒载=梁自重+板传荷载+外墙荷载79 =2.64+5.72+2.78×3.5=18.09KN/m活载=板传荷载=3.67KN/m三、1-C~1-B轴间框架梁屋面板传荷载：恒载=6.67×5/8×1.3=5.42KN/m活载=2×5/8×1.3=1.63KN/m楼面板传荷载：恒载=3.89×5/8×1.3=3.16KN/m活载=2×5/8×1.3=2.84KN/m梁（250×500）自重：2.64KN/m1-C~1-D轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙=2.64+5.42+7.58=15.64KN/m活载=板传荷载=1.63KN/m楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+外墙荷载=2.64+3.16+2.78×3.5=15.53KN/m活载=板传荷载=2.84KN/m四、屋顶附属结构荷载79 保护层：平瓦0.55KN/m²挂瓦条顺水条找平层：20mm厚1:3水泥砂浆20×0.02=0.4KN/m²满铺0.5厚聚乙烯薄膜一层防水卷材找平层：35mm厚1:3水泥砂浆20×0.035=0.875KN/m²结构层：200mm厚现浇钢筋混凝土板25×0.2=5KN/m²合计：6.83KN/m²化均布荷载：B1:6.83×5/8×2=8.54KN/mB2:6.83×2×（1-2×0.488²+0.488³）=8.74KN/mB3:6.83×1.2×（1-2×0.3²+0.3³）=6.94KN/mB4:6.83×5/8×1.2=5.12KN/m梁（200×400）自重：1.66KN/m柱取200×200柱1:0.22×（3-0.4.0.2）×25+17×0.4×2×（3-0.4-0.2）=36.21柱2：（0.97-0.6）×0.22×25+17×0.4×（0.97-0.6）=3.51A:8.74×2.05+8.54×2+1.66×(2+2.05)=41.72B:5.12×2.05+8.54×2+6.94×4+1.66×(2+2.05)+5.12×1.2=77.62FT1=41.72/cos25+36.21=82.24FT2=77.62+3.51=81.1379 五、1-B轴柱纵向集中荷载图：简化计算图79 （一）、顶层屋面1.恒载：（1）次梁A-B梁荷载+板传荷载：FA=FB=(2.23×2.6×1.3+5.42×2.6×1.3×2)/2=16.99KN（2）主梁Z1-Z2梁荷载+板传荷载+女儿墙荷载：FZ1=(4.15×8×4+4.74×8×4+7.58×8×4+16.99×4)/8=86.22KN2.活载：（1）次梁A-B段板传荷载：FA活=FB活=（1.63×2.6×1.3×2）/2.6=4.24KN（2）主梁Z1-Z2段板传荷载：FZ1活=(2.13×8×4+4.24×4)/8=10.64KN所以：顶层Z1柱恒载=86.22KN活载=板传活载=10.64KN（二）标准层楼面：1.恒载：（1）次梁A-B梁荷载+板传荷载：FA=FB=(2.23×1.3×2.6+2×3.16×2.6×1.3)/2.6=11.12KN（2）主梁Z1-Z2梁荷载+板传荷载+外墙荷载：FZ1=[4.15×8×4+4.74×8×4+(3.3×7.4-2.4×6.8)×2.78+0.95×2.4×6.8)×4+11.12×4)]/8=60.13KN2.活载：（1）次梁A-B段板传荷载：FA活=FB活=(2.84×2.6×1.3×2)/2.6=7.38KN（2）主梁Z1-Z2段板传荷载：FZ1活=(3.73×8×4+7.38×4)/8=18.61KN所以：标准层Z1柱恒载=60.13KN活载=板传活载=18.61KN79 六、1-C轴柱纵向集中荷载79 图：简化计算图（一）、顶层屋面：1.恒载：（1）次梁A-B梁荷载+板传荷载:FA=FB=(2.23×2.6×1.3+5.42×2.6×1.3×2)/2=16.99KN（2）次梁B-C梁荷载+板传荷载：FB1=(9.8×4.9×2.45×2+2.23×4.9×2.45)/4.9=53.48KN（3）主梁Z3-Z4梁荷载+板传荷载：FZ3=[8.34×8×4+7.11×8×4+(16.99+53.48)×4+4.74×8×4]/8=116KN2.活载：（1）次梁A-B段板传荷载：FA活=FB活=（1.63×2.6×1.3×2）/2.6=4.24KN（2）次梁B-C段板传荷载：FB活=FC活=(2.94×4.9×2.45×2)/4.9=14.41KN79 （3）主梁Z3-Z4段板传荷载：FZ3活=[2.13×8×4+2.5×8×4+(4.24+14.41)×4]/8KN=27.85KN所以：屋面Z3柱恒载=116KN活载=板传活载=27.85KN（一）、标准层楼面：1.恒载：（1）次梁A-B梁荷载+板传荷载：FB=(2.23×1.3×2.6+2×3.16×2.6×1.3)/2.6=11.12KN（2）次梁B-C梁荷载+板传荷载：FB¹=(2.23×4.9×2.45+5.72×4.9×2.45×2)/4.9=33.49KN（3）主梁Z3-Z4梁荷载+板传荷载+内墙荷载：FZ3=[4.74×8×4+4.86×8×4+4.15×8×4+(11.12+33.49)×4+1.8×3.3×2.78×7.1+(4.5×0.9×2.78+4.5×2.4×0.95)×3.95]/8=100KN2.活载：（1）次梁A-B段板传荷载：FA活=FB活=(2.84×2.6×1.3×2)/2.6=7.38KN（2）次梁B-C段板传荷载：FB活=(3.67×4.9×2.45×2)/4.9=8.99KN（3）主梁Z3-Z4段板传荷载：FZ3活=[3.13×8×4=3.79×8×4=(7.38+8.99)×4]/8=35.63KN所以：标准层Z3柱恒载=100KN活载=板传活载=35.63KN七、1-D轴柱纵向集中荷载79 图：简化计算图79 （一）、顶层屋面：1.恒载：（1）次梁B-C梁荷载+板传荷载：FB1=(9.8×4.9×2.45×2+2.23×4.9×2.45)/4.9=53.48KN（2）：次梁E-F梁荷载+板传荷载：FE=(8.54×4×2+8.16×4×2+1.66×4×2)/4=36.32KN（3）次梁D-C梁荷载+板传荷载：FC=(7.09×3.4×5.8+8.54×4.1×2.05+36.32×4.1+FT1×4.1+11.7×7.5×3.75+2.23×7.5×3.75)/7.5=145.26KN（4）主梁Z5-Z51梁荷载+板传荷载：FZ5=[(53.18+145.26)×4+8.16×8×4+8.34×8×4+4.74×8×4]/8=184.33KN2.活载：（1）次梁E-F板传荷载：FE=（2.52×4×2+2.45×4×2）/4=9.9KN（2）次梁D-C板传荷载：FC=（2.13×3.4×5.8+2.56×4.1×2.05+9.9×4.1+3.51×7.5×3.72）/7.5=27.04KN（3）次梁B-C板传荷载：FC活=(2.94×4.9×2.45×2)/4.9=14.41KN（5）主梁Z5-Z51板传荷载：FZ5=[2.45×4×6+2.5×4×(6+2+2)+(14.41+27.04)×4]/8=40.58KN所以：顶层Z5柱恒载=184.33KN活载=板传活载=40.58KN79 （二）、标准层楼面：图：简化计算图1.恒载：（1）次梁B-C梁荷载+板传荷载：FC=33.49KN（2）次梁D-C梁荷载+板传荷载：FC1=(6.82×7.5×3.5×2+2.23×7.5×3.75)/7.5=59.5KN（3）主梁Z5-Z51梁荷载+板传荷载：FZ5=[4.86×8×4+(59.5+33.49)×4+4.74×8×4]/8=104.34KN2.活载（1）次梁B-C段板传荷载：FC活=(3.67×4.9×2.45×2)/4.9=8.99KN（2）次梁C-D段板传荷载：FC1活=（4.38×7.5×3.75×2）/7.5=32.85KN（3）主梁Z5-Z51板传荷载：FZ5=[3.13×8×4×2+（32.85+8.99）×4]/8=45.96KN79 所以：标准层Z5柱恒载=104.34KN活载=板传活载=45.96KN八、1-F轴柱纵向集中荷载图：简化计算图79 图：简化计算图（一）、顶层屋面：1.恒载：（1）次梁E-F梁荷载+板传荷载：FE=(8.54×4×2+8.16×4×2+1.66×4×2)/4=36.32KN（2）次梁D-C梁荷载+板传荷载：FC=(2.13×4.1×5.45×2+2.13×3.4×1.7×2+2.23×7.5×3.75+36.32×3.4+FT1×3.4)/7.5=94.55KN（3）主梁Z6-Z7梁荷载+板传荷载+女儿墙：FZ6=(4.86×8×4×2+94.55×4+1.88×8×4+4.74×8×4+FT2×4)/8=147.68KN2.活载：（1）次梁E-F板传荷载：FE=（2.52×4×2+2.45×4×2）/4=9.9KN（2）次梁C-D板传荷载：FD=（2.13×3.4×1.7×2+2.56×4.1×4.45×2+19.8×3.4）/7.5=27.5KN（3）主梁Z6-Z7板传荷载：FZ6=（2.5×8×4+27.5×4）/8=23.75KN79 所以：顶层Z6柱恒载=147.68KN活载=板传活载=23.75KN（三）、标准层楼面：1.恒载：（1）次梁D-C梁荷载+板传荷载：FC1=(6.82×7.5×3.5×2+2.23×7.5×3.75)/7.5=59.51KN（2）主梁Z6-Z7梁荷载+板传荷载+外墙荷载：FZ6=[4.86×8×4+59.51×4+4.74×8×4+2.3×(4-0.7)×2.78×6.55+(4.5×0.9×2.78+2.4×4.5×0.95)×3.15+0.6×(4-0.7)×2.78×0.6]/8=94.13KN2活载：（1）次梁C-D段板传荷载：FD活=（4.38×7.5×3.75×2）/7.5=32.85KN（2）主梁Z6-Z7板传荷载：FZ6=(3.13×8×4+32.85×4)/8=28.95KN所以：标准层Z6柱恒载=94.13KN活载=板传活载=28.95KN79 图6：竖向受荷总图79 第四节、风荷载计算为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在房屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载代替。作用在屋面梁和楼面梁节点出的集中风荷载标准值：Wk=βzμsμzωo（hi+hj）B/2式中ωo-基本风压，南宁取ωo=0.35KN/m2μz–风压变化系数，此建筑地面粗糙度为D类μs–风荷载体系系数，根据建筑物体形得μs=1.3βz–风振系数，高宽比大于1.5，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用T1=0.08n估算，大约为0.48s>0.25s，应考虑风压脉动对结构发生顺风振影响βz=1+ξνφz/μzhi–下层柱高hj–上层柱高，对于女儿墙取其高度的2倍B–迎风面高度，B=7.5m计算过程见表3.离地高度Z/mμzβzμsωo/（KN/m2）hi/mhj/mWk/KN160.511.281.30.35437.8120.511.211.30.35448.4280.511.141.30.35447.9340.511.071.30.35447.44表2：集中风荷载标准值79 第五章风荷载作用下的位移验算第一节、侧移刚度D见表2和表3第二节、风荷载作用下框架侧移计算水平风荷载作用下框架梁的层间侧移可按下式计算：式中——第j层的总剪力；——第j层所有柱的抗侧刚度之和；——第j层的层间侧移；构件名称i=∑ib×/2icαc=i/（2+i）D=αc×ic×12/h2（KN/m）B轴柱2×6.0×104/2×3.9×104=1.540.43512724C轴柱2×（6.0×104+3.19×104）/2×1.29×105=0.710.26225349D轴柱2×（6.86×104+3.19×104）/2×8.1×104=1.240.38323267F轴柱2×6.89×104/2×1.29×105=0.530.1514513表2：横向2~4层D值的计算∑D=12724+25349+23267+14513=7585379 构件名称i=∑ib×/icαc=i+0.5/（2+i）D=αc×ic×12/h2（KN/m）B轴柱6.0×104/3.8×104=0.1.570.57915733C轴柱（6.0×104+3.19×104）/1.25×105=0.74045340422D轴柱（6.86×104+7.9×104）/7.9×104=1.270.54130510F轴柱6.89×104/1.25×105=0.550.41236764表3：横向底层D值的计算∑D=15733+40422+30510+36764=123429风荷载作用下框架侧移计算：层次Wj/KNVj/KN∑D/（KN/m）Δuj/mΔuj/h67.87.8758530.00011/3349158.4216.22758530.00021/1675647.9324.15758530.00031/1333337.4431.59758530.00041/10000u=∑Δuj=0.001表4：风荷载作用下框架侧移计算第一节、侧移验算层间侧移最大值：1/10000<1/550(满足要求)。79 第六章内力计算第一节、恒荷载标准值作用下的内力计算在竖向荷载作用下框架内力采用弯矩二次分配法进行简单简化计算。第一轴框架竖向荷载弯矩分配图如下图所示，所得弯矩图，剪力图和轴力图如图7、图8、图9所示。其中梁端监理可根据梁上竖向荷载引起的监理与梁端弯矩引起的剪力相叠加而成。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加而成。计算柱底轴力还需考虑柱的自重。刚度比可根据下式求得节点各杆端的弯矩分配系数，如图26所示。各杆梁端均满足。均布恒载和集中荷载偏心引起的固端弯矩构成节点不平衡弯矩：，，剪力：式中：–简支梁支座两端和右端的剪力标准值，当梁上无荷载作用时，，剪力以使所取隔离体产生顺时针转动为正；–梁梁端弯矩标准值，以绕杆端顺时针为正，反正为负。79 已知某节点上柱传来的轴力和左、右传来的剪力、，其下柱的轴力如图30所示。式中，以压力为正，拉力为负。及的计算简图79 79 图7：恒荷载作用下的M图（单位KN·m）79 图8：恒荷载作用下的V图（单位KN）79 图9：恒载作用下的N图（单位：KN）79 第二节、活荷载标准值作用下的内力计算活荷载的最不利布置取满布活荷载法，其内力计算方法用弯矩二次分配法，具体过程略。活荷载作用下的弯矩图、剪力图、轴力图见图10、图11、图12。图10：活荷载作用下的M图（单位KN·m）79 图11：活荷载作用下的V图（单位KN）79 图12：活荷载作用下的N图（单位KN）79 第三节、风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载作用下的内力用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）求各柱的轴力和梁剪力；第i层第m柱所分配的剪力为：，，∑Wi见表3集中风荷载标准值。框架柱反弯点位置，y=y0+y1+y2+y3,计算结果如下表所示。1-B轴框架反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m441.540.380000.381.52341.540.450000.451.72241.540.480000.481.98141.540.500000.5021-C轴框架反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m440.710.300000.301.2340.710.400000.401.6240.710.450000.451.8140.710.500000.50279 1-D轴框架反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m441.240.360000.361.44341.240.410000.411.64241.240.460000.461.84141.240.500000.5021-F轴框架反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh/m440.530.270000.271.08340.530.350000.351.40240.530.420000.421.68140.530.500000.502框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算，计算过程如下面所示。Mc上=Vim（1-y）×hMc下=Vim×y×h中柱处的梁：Mb左j=（Mc下j+1+Mc上j）Mb右j=（Mc下j+1+Mc上j）边柱处的梁：Mb总j=Mb左j+Mb右j79 风荷载作用下1-B轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层ViΣDDimVimyhMc上Mc下Mb总号/kN/kN·m/kN·m/kN/m/(KN·m)/(KN·m)/(KN·m)47.8075853127240.1681.311.523.241.993.24316.2275853127240.1682.721.726.204.688.19224.1575853127240.1684.051.988.188.0212.86131.5975853127240.1685.302.0010.6010.6018.62风荷载作用下1-B轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层ViΣDDimVimyhMc上Mc下Mb左Mb右号/kN/kN·m/kN·m/kN/m/(KN·m)/(KN·m)/(KN·m)/(KN·m)47.8075853253490.3342.611.207.303.132.544.76316.2275853253490.3345.421.6013.018.675.5910.53224.1575853253490.3348.071.8017.7614.539.1817.26131.5975853253490.33410.562.0021.1121.1112.3723.27风荷载作用下1-C轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层ViΣDDimVimyhMc上Mc下Mb左Mb右号/kN/kN·m/kN·m/kN/m/(KN·m)/(KN·m)/(KN·m)/(KN·m)47.8075853232670.3072.391.446.123.456.53.07316.2275853232670.3074.981.6411.748.1610.324.86224.1575853232670.3077.411.8416.0013.6316.417.75131.5975853232670.3079.692.0019.3819.3822.4410.5879 风荷载作用下1-F轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层ViΣDDimVimyhMc上Mc下Mb总号/kN/kN·m/kN·m/kN/m/(KN·m)/(KN·m)/(KN·m)47.8075853145130.1911.491.084.361.614.36316.2275853145130.1913.101.408.074.349.68224.1575853145130.1914.621.6810.727.7615.06131.5975853145130.1916.042.0012.0912.0919.85框架柱节点弯矩分配如下图所示：当柱端和梁端弯矩求出后，框架梁端剪力根据杆件的平衡方程可求出。各梁端的剪力如下表所示。当梁两端弯矩求出后，框架柱轴力根据节点的平衡方程求出。框架柱节点轴力和梁端剪力计算简图如下所示：框架柱轴力与梁端剪力的计算结果见下表：层号梁端剪力/KN柱轴力/KN1-B~1-C跨1-C~1-D跨1-D~1-F跨1-B轴1-C轴1-D轴1-F轴VbBCVbCDVbDFNcBVbBC-VbCDNcCVbCD-VbDFNcDNcF79 43.081.141.45-3.081.941.94-0.31-0.711.4537.22.132.67-10.285.077.01-0.54-0.854.12211.583.464.20-21.868.1215.13-0.74-1.598.32116.114.685.64-37.9711.4326.56-0.96-2.5513.96第七章抗震设计本建筑的抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为7度。Ⅱ类场地土，设计地震分组为第一组。第一节水平地震作用计算：该建筑的高度为16m<40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。（1）重力荷载代表值计算据《建筑抗震设计规范》得：屋面处重力荷载代表值=结构构配件自重标准值+0.5×雪荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构构配件自重标准值+0.5×楼面活荷载标准值根据结构力学中力的叠加原理：重力荷载代表值作用下的内力=结构和构配件自重标准值作用下的内力+0.5×楼面活荷载标准值（屋面处活荷载取雪荷载）作用下的内力其中结构和构配件自重标准值作用下的内力=恒荷载标准值作用下的内力；对于（0.5×活荷载标准值）作用下的内力计算。方法同恒荷载作用下的内力计算方法。注：本地区无雪荷载，故屋面活荷载取0kN/m2。（1）屋面处的重力荷载标准值计算：女儿墙重力荷载代表值的计算G女儿墙=g女儿墙×l=7.58×（7.5+4.9×2.6+4+4）=174.34KN屋面板结构层及构造层自重标准值：G屋面板=6.67×60=400.2KNG梁=4.74×（4+7.5+4+4+4）+3.33×（4.9+2.6）+2.23×15=169.82KNG柱=[9.82×（4-0.12）+11.38×（4-0.12）×2+6.93×（4-0.12）]=76.65KNG墙=[2.78×（4-0.12）×7.5+2.78×（4-0.6）×7.5+38.02/2+2.78×（4-0.7）×2.5+2.78×0.9×1.5+2.72×4×（4-0.7）]/2=110.7KN屋面雪荷载为0KN79 G顶层=G女儿墙+G屋面板+G梁+G柱+G墙=400.2+169.82+153.3+110.7=931.66KN（2）其余各层楼面处重力荷载标准值计算G墙=2.78×（4-0.12）×7.5+2.78×（4-0.6）×7.5+38.02/2+2.78×（4-0.7）×2.5+2.78×0.9×1.5+2.72×4×（4-0.7）=221.3KNG楼面板=3.89×60=233.4KNG梁=4.74×（4+7.5+4+4+4）+3.33×（4.9+2.6）+2.23×15=169.82KNG柱=9.82×（4-0.12）+11.38×（4-0.12）×2+6.93×（4-0.12）=153.3KNG标准层=G墙+G楼面板+G梁+G柱=221.3+233.4+169.82+153.3=777.82KN（3）底层楼面处重力荷载标准值计算G楼面板=3.89×60=233.4KNG梁=4.74×（4+7.5+4+4+4）+3.33×（4.9+2.6）+2.23×15=169.82KNG墙=221.3/2+0.18×（4.1-0.7）×（4+7.5）×25+2.72×（4.1-0.5）×7.5=360.04KNG柱=153.3×(4.1/2+4/2)/4=155.22KNG底层=G墙+G楼面板+G梁+G柱=233.4+169.82+360.04+155.22=918.48KN（4）屋面雪荷载标准值计算：Q雪=0（5）楼面活荷载标准值计算：Q楼面=q教室×S教室+q走廊×S走廊=4×2.5×（7.5+4.9）+3.5×2.6×4=160.4KN6）总重力荷载代表值的计算：屋面处：Gwm=993.71+0=931.66KN楼面处：Glm=777.82+0.5×160.4=858.02KN底层楼面处：Gdl=918.48+0.5×160.4=998.68KN计算简图如下图：79 （1）框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算（1）横向D值见风荷载计算的表4（2）结构的基本自振周期计算用假想定点位移μT计算机构基本自振周期结构顶点的假想位移按下式计算：VGj=Δμj=VGj/ΣDijμT=式中Gj—集中在j层楼面处的重力荷载代表值；VGj—把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第j层的层间剪力；ΣDij—第j层所有柱的抗侧力刚度之和；Δμj—第j层的层间侧移。列表计算假想顶点位移：79 层次Gj/kNVGj/kNΣDij/(kN/m)Δμj/mμT/m4931.66931.66758530.0120.1763858.021789.68758530.0240.1642858.022647.7758530.0350.1401858.023505.72758530.0460.094-1998.684504.41234290.0590.059框架结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数ψT=0.6,∴T1=1.7=1.7×0.6×=0.43s（1）多遇水平地震作用计算：该工程所在地区抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，查《建筑抗震设计规范》得：αmax=0.08Tg=0.35sGeq=0.85GE=0.85×4504.4=3828.74kNTg=0.35s109.58KN满足要求。二、柱正截面筋计算：柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋。现在选取一层1-B柱进行配筋计算。根据框架柱内力组合，在对柱进行“强柱弱梁”调整后，选出最不利的内力，进行配筋计算时选取：Nb=α1fcbh0ξb=14.3×560×600×0.518=2489KN从1层1-D柱内力组合表可知NNMAX满足要求。三、斜截面受剪承载力计算：1层1-D柱最不利内力组合：N=2119.37KN，M=240.27KN·m，V=109.58KN因为剪跨比λ=Hn/2h0==3.04>3,所以λ=3因为0.3fcA=0.3×14.3×600×600=1544.4KN65.33kN截面尺寸满足设计要求②验算配箍量配置Φ6@200箍筋，则斜截面受剪承载力：79 kN>65.33kN满足要求。79 第十二章楼板配筋设计楼板配筋采用HPB300,楼板厚度为120mm(1)B401由图及前面荷载计算可知：g=3.89×1.2=4.7kN/m2q=2.5×1.4=3.5kN/m2Loy=7.5mlox=4mg`=g+q/2=6.45kN/m2q`=q/2=1.75kN/m2g+q=8.2kN/m2Lox/loy支撑条件0.533两临边固定两邻边简支0.5480.0096-0.1153-0.078四边简支0.0940.0198μ=0时mx=(0.0548×6.45+0.09×1.75）×42=8.287kN·mmy=(0.0096×6.45+0.0198×1.75)×42=1.545kN·mμ=0.2时mx=8.287+0.2×1.515=8.59kN·mmy=1.545+0.2×8.287=1.71kN·mkN·mkN·mh0(mm)M(kN·m)AS(mm2)选配钢筋实配面积(mm2)lox1008.59372,10@200397loy901.7174,8@200251(2)B402(中间跨，折减20%）由图及前面荷载计算可知：g=3.89×1.2=4.7kN/m2q=2.5×1.4=3.5kN/m2Loy=4mlox=4.9mg`=g+q/2=6.45kN/m2q`=q/2=1.75kN/m2g+q=8.2kN/m279 Lox/loy支撑条件0.816三边固定一边简支0.02210.0279-0.0699-0.0752四边简支0.05430.0338μ=0.2时mx=(0.0221×6.45+0.0543×1.75)×42+0.2×(0.0279×6.45+0.338×1.75）×42=3.8+0.2×3.83=4.571kN·mmy=3.83+3.8×0.2=4.59kN·mkN·mkN·mh0(mm)M(kN·m)AS(mm2)选配钢筋实配面积(mm2)lox904.57×0.8=3.66158,8@200251loy1004.57×0.8=3.66158,8@200251(1)B403(走廊）由图及前面荷载计算可知：g=3.89×1.2=4.7kN/m2q=3.5×1.4=4.9kN/m2Loy=4mlox=2.6mg`=g+q/2=7.15kN/m2q`=q/2=2.45kN/m2g+q=9.61kN/m2Lox/loy支撑条件0.65两临边固定两邻边简支0.0460.015-0.105-0.078四边简支0.0750.02779 μ=0.2时mx=(0.046×7.15+0.075×2.45)×2.62+0.2×(0.015×7.15+0.027×2.45）×2.62=3.47+0.2×1.056=3.68kN·mmy=1.056+3.47×0.2=1.75kN·mkN·mkN·mh0(mm)M(kN·m)AS(mm2)选配钢筋实配面积(mm2)lox1003.68143,8@200251loy901.7568,8@200251各跨内、支座弯矩已求得，所以支座钢筋可得如下：支座配筋截面M(kN·m)h0(mm)AS(mm2)选配钢筋实配面积(mm2)B401-B402-10.0990437,10@180436B402-B403-7.4790324,10@20039379'