设计-计算工学设计

该建筑为教学楼，建筑面积约4131m2，一共五层层，底层层高为3.9m，其余各层3.6m18.3m。本建筑坐北朝南，建筑平面为一字形，采光条件较好，布局对称，内有，休息室，体育中心，会议室等。507度，框架抗震等级为三级，结构架结构使用D值法计算水平作用下的影响使用弯矩二次分配法计算竖向恒载及虑风荷载作用，仅考虑作用)，然后依据组合后最不利内力计算梁柱配筋。ThisbuildingistheHongBoteachingbuiling,theareaofthestructureisapproximay4131squaremeters,sixfloors,theheightofflooris3.9meters,theotherfloorsareall3.6metershigh,andthetotalheightis18.3meters.Thisconstructfacessouth,theflatsurfaceis“一”shape,whichisbenefitfornaturallighting.thelayoutissymmetrical.Therearemanyordinaryoffices,sportcentre,conferencerooms,staffloungeandsoon.Theserviceablelifeofthestructureis50years,theearthquakeintensityis7degree,theframegradeisthreelevel.Andthestructuretypeiscast-in-placereinforcedconcreteframestructurethearrangementofcolumnisregular；allthecrossgirdersareconnectedtothecolumns,whichisbeautiful；Theframestructure，utilzes“Dvaluelaw”tocomputetheimpactofthehorizontalearthquake,andthe“bendingmomentsecondaryallocation”methodtocomputetheeffectoftheverticalloadswhichcontaindeadloadsliveloads.AccordingtotherulesoftheLoadCode,combinethebeforeforceandmomentresults(asthebuildingislow,thewindloadcanbeignoredintheforcecombinations),thendistributedsteelofcolumnsandbeamscanbecalculatedinresponsetotheworstcombinationKeywords:officebuilding；reinforcedconcrete；framestructure；forceandmomentcomputation；forceandmomentcombination第1章建筑设计概 设计依 设计内 建筑设计 第2章结构设计概 工程概 结构承重方案的选 第3章水平荷载及竖向荷载分 结构平面简 构件尺寸初 重力荷载代表值计 水平作用计 框架侧移刚度计 结构基本周期计 多遇水平标准值计 水平作用下框架内力和侧移计 竖向荷载作用计 结构计算单 恒载计 活载计 竖向荷载作用框架内力计 第4章内力组 梁的内力组 柱的内力组 柱端剪力组合和设计值的调 第5章截面设 框架梁正截面设 框架柱正截面设 总 参考文 120mm25mm混凝土：梁、板、柱均使用C30HPB300、HRB335HRB400a.370mm20mm

240mm厚蒸压混煤灰砖,20mm240mm1.2m240mm25mm1000mm1-12雪荷载0.50kN/m2，基本风压：0.35kN/m2纵向受力钢筋：HRB335级；设防基本烈度为7度，设计分组为第一组，设计基本加速度值为0.10g本办公楼框架的承重方案为横纵方向框架承重方案，由于该建筑物向的长和宽较 33-1结构为5层各层高分别为3.9mm和3.6mm。采用平屋顶。外墙和内墙分别采用370mm厚240mm3-1。3-1设计洞口尺寸宽高12~6门24101窗22注：木门单位面积重力荷载为0.2kN/m2；铝合金窗、铁门单位面积重力荷载为0.4楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚120mm。主梁截面高度按梁跨度的1/4-1/8估算，次梁截面高度按梁跨度的1/18-1/12估算，由此估算的梁截面尺寸见表3-2。并且表中给粗各层梁、柱和板的混凝土强度等级，其设计强度:C30，fc=14.3N/mm2，3-2主梁次梁

Nfc

（GB50011-2010）第6.1.2及第6.3.6条可知该项框架结构的抗震等级为三级，轴压比限值[μN]=0.8514kN/m2，7.5m×3.45m7.5m×4.65mNGgEAc

1.37.574.355103

Ac

1.25(1.23.45)7.55103

440.1mm501.0mm所以各层柱650mm×650mm。1/15为0.450m,（3.643.9/15+0451.67m.1.8（自室内地坪算起础梁顶面取至一层楼板底面高度，即h13.9181.24.5m253.6m3-2所示。 横向框架计算简（1）50mm厚成C20细石砼Φ4@200双向配 25mm厚质量1:3石灰砂浆抹 30mm厚C15细石砼找平 120mm厚预制钢筋混凝土屋面板细石混凝土嵌 25mm厚板底抹 瓷砖地 20mm厚1:3水泥砂 120mm厚钢筋混凝土 25mm厚板底抹 1.3瓷面砖地 20厚水泥砂 30厚C20细石混凝 120厚钢筋混凝土 25厚板底抹 不上人屋面均布活荷载标准 教室活荷载标准 厕所、楼面活荷载标准 3-3。3-3βn184柱-84柱-外墙为370mm厚蒸压煤灰砖(15kN/m3),外贴瓷砖(0.5kN/m2),内为20mm厚抹内墙为240mm厚蒸压粉煤灰砖,两侧均为20mm厚抹灰,则内墙单位面积重力荷载0.2kN/m20.4kN/m20.4=2524.7222.1×22)×0.4=1291.211共：3815.943kN2-4层6.99×26)0.4=1258.92共：3555.917×(自重：屋面板：5.85×51×16.2=4833.27=4806.056，楼面上、下各半层柱自重，及墙自重。各质点重力荷载代表值如图3-3。，3-3各质点重力荷载代表值G1=G板+G梁+G门窗+G1/2+G2/2+G1/2+G2/2+F活 =12654.10G2~4=G板+G梁+G门窗+G1+G2+F活 =12422.9G5=G板+G梁+G门窗+G2/2+G2/2+G女儿墙+F活 混凝土强度等级C30，EC=3.0×104N/mm2。在框架结构中，现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效高度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性距时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5I0(I0为梁的截面惯性距)；对中框架梁取横梁刚度ib计算过程及柱线刚度ic3-4、3-53-4纵向梁刚度ibL跨BC3-5柱线刚度ic 1D

12ia

c 3-6边柱（4根边柱（12根KK13-7边柱（4根边柱（4根KK1nn将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加即可得框架各层层间侧移刚度Di3-8纵向框架层间侧移刚度计算1234563-8

8359160.9263

0.926基本自振周期T1(S)可按下式计算：注：UTGi作为水平荷载而显得的结构顶T0.6。UT 注：∑Gij为第i层的层间侧移刚度；(△U)i为第i层的层间侧移；(△U)k为第K层的层间侧移；S为同层内框架柱的总数。3-954321T1=1.7T(UT)1/2=1.7×0.7×(0.19573)多遇水平标准值计根据场地类别和设计分组可知Tg=0.35s，αmax=0.08,因为Tg=0.35s<T1=0.53s<5Tg=1.75s， T

g

1结构等效重力荷载代表值Geq .34)=50653.34结构总的水平作用标准值FEK用系数δn可算得为各质点横向水 作用按下式计算Fi

(1

)2925.23(10.0524)

GinGiHjj1

GjH表3-10各质点横向水平作用及楼层剪力计算54321楼层剪力计各楼层水平层间剪力Vi按：Vi=∑FEK计算过程如下表，楼层剪力沿高度分布见图3-4纵向水平作用下及楼层剪V水平作用下的侧移计Vn水平作用下框架结构的层间位移△ui分别按ui n

j表3-11纵向水平作用下的位移验∑Dθe=(△u)i54321

hehi

，由《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）5.5.1水平作用下框架的内力分3.13-1结构平面布置图中④轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其

ninij

（i—层，j—柱 注：y0y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值；y为框架柱的反弯点高度比； ML=iL(Mb +Mu)/(iL+ir) Mr=ir(M 3-12 ky54321 kY543213-13层次 lMMlMM12345水平作用下框架弯矩图，梁端剪力及柱轴力图分别如图3-5、3-6所示图3-5左作用弯图3-6左作用框架梁端剪力及柱轴7.5m（bh200mm450mm3-7纵向荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图示5 q1′=3.938kN/mq2，q2′分别为屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷q2=q2左+q2右=5.85/2×3.6+5.85/2×3.9=10.44+10.881=20.925kN/mq2′=5.85×2.4=13.392kN/m3-8把梯形荷载q2，三角形荷载q2′折算成均布荷载α左=a1/l=1.8/6.9=0.26α右q2=(1-2α2+α3)q2左+(1-2α2+α3)q2=(1-2×0.262+0.263)×10.044+(1-q 1+q2=3.938+19.808=23.746kN/mq′=q1′+q2′=3.938+8.37=12.308kN/mP1，P2分别为由边梁，中梁横向梁直接传给柱的恒载，楼板重和女儿墙的重力荷载板的自重：P1处[3.6×1.8/2+3.9×1.95/2+(6.9+3.3)×1.8/2+(6.9+3)×1.95/2/2]=边纵梁自重：(3.6+3.9)/2×3.928=14.73kN中纵梁自重：(3.6+3.9)/2×3.928=14.73kN次梁自重：6.9×3.928×6/2=13.5516kN女儿墙自重：4.45/2×(3.6+3.9)=16.6875kNP1=91.8398+14.73+13.5516+16.6875=136.81kN2×1.2]×5.58=162.315）M1=P1e1=136.81×(0.65-0.3)/2=27.362kN·mM2=P2e2=162.31×(0.65-0.3)/2=32.462kN·m1~461）q1=3.938+(3.6-q1′=3.9382）q2q2左+q2右=5.805×3.6/2+5.805×3.9/2=9.153+9.91575=19.06875kN/mq2′=5.085×2.4=13.932kN/m把梯形荷载q2，三角形荷载q2′折算成均布荷q2=(1-2α2+α3)q2左+(1-2α2+α3)q2=(1-2×0.262+0.263)×9.153+(1-q则：1+q2=8.715+10.642=29.339kN/mq′=q1q2′=3.938+8.7075=12.646kN/m板的自重：P1处×5.805=95.54302边纵梁自重：(3.6+3.9)/2×3.928=14.73次梁自重：6.9×3.928/2=13.5516中纵梁自重：(3.6+3.9)/2×3.928=14.73墙重：P1处(3.6-0.6)×(3.6+3.9)×6.39-2.4×1.9×2×0.4=140.127kNP2处(3.6-0.6)×(3.6+3.9)×2.45-0.95×2.1×2×0.2=54.327P1=95.54302+13.5516+14.73+140.127=263.95kN×1.2/2]×5.805+14.73+54.327+13.5516=222.04kN5）M1=P1e1=263.95×(0.65-0.3)/2=21.672kN·mM2=P2e2=222.04×(0.65-0.3)/2=30.223-14′53-96 1）q2 q2=(1-2q2左+(1-2q2=(1-2×0.262+0.263)×0.5×3.6/2+(1-2×0.282+0.283)×0.5×3.9/2=1.7749416q2′=5/8q2′=5/8×1.2=0.75kN/m2）P1=[3.6×1.8/2+3.9×1.95/2+(6.9+3.3)×1.8/2/2+(6.9+3)×1.95/2/2]×0.5=8.2294kN3）M1=P1e1=8.2294×(0.65-0.3)/2=1.646kN·m1~41）q2=2.5×(3.6+3.9)/2=7.2 q2′=2.0×2.4=6

2左 2右=(1-2×0.262+0.263)×2.5×3.6/2+(1-2×0.282+0.28左 2右q2)P1=[3.6×1.8×1/2+3.9+1.95/2+(6.9+3.3)×1.8/2/2+(6.9+3)×1.95/2/2]×2.5=41.146875kN=60.046875kNM2=P2e2=60.046875×(0.65-0.25)/2=12.009′′53-103-103-16转动刚度相对转动刚度11）5 1-4层 边跨梁：M=1/12ql12=1/12×29.339×6.92=116.40kN·m中跨梁：M=1/3q′l22=1/3×12.646×1.22=6.07kN·m5 中跨梁：M=1/3q′l22=1/3×0.75×1.22=0.36kN·m1-4层 边跨梁：M=1/12ql12=1/12×8.874×6.92=35.21kN·m中跨梁：M=1/3q′l22=1/3×3.75×1.22=1.83-17μμμμ5--4-3-2-1--9876（3-11（不向滑动端传递（左）梁分配弯矩向（右梁传下柱分配弯矩向（上柱传（传递系数均为1/2）；3-12，其0.8。（ 式中：Vq——竖向荷载引起的剪力V l/2Vm——梁端弯矩引起的剪力Vm=（M左—M右）/l柱轴 式中：V——P——3-183-3-18ABBCABBCABBCABVA=-VB=-VB=-NNNN5-0-4-0-3-0-2-0-1-0-3-19ABBCABBCABBCABVA=-VB=-VB=-N顶=NN顶=N500-4-0-3-0-2-0-1-0------- （b）活载作用3-12竖向荷载作用下框架弯矩图（41.2(SGK+0.5SQK)+1.31.35SGK+1.0其中SGK，SQKM为经过调幅后的弯矩（0.8）。Mmax可近似取跨中M代替。M左、M右——跨中M

ql

1

232

a2l2应取

1ql

1

232

a2l2图4-1竖向荷载与力组合计算简图 RA，RB——竖向荷载与荷载共同作用下梁端剪力MEA，MEB——水平作用下梁的弯矩4-11.35SGkV=ηvb（Ml+Mr /ln+V5AM-------V-BM-------V--------BM-----V------0-----4AM-------V-BM-------V--------BM-----V-----0-----3AM-----V-BM-------1.35SGkV=ηvb（Ml+Mr /ln+VV--------BM-----V-----0-----2AM-----V-BM-----V--------BM-----V-----0-----1AM-----V-BM-----V--------BM-----V-----0-----4-2横向框架A5MNMN4MNMN3MNMN2MNMN1MNMN4-3A54321--4-4横向框架B5MNMN4MNMN3MNMN2MNMN1MNMN4-5横向框架B54321-- 横向框架A柱剪力组合与调V=ηvc（M+Ml）/H 54321 横向框架B柱剪力组合与调V=ηvc（M+Ml）/H 543215C30要求，ρmin（百分率）0.2555ft/fy中较大值,55ft/fy＝55×1.43÷300＝0.26，所以框0.26%。在框架梁的正弯矩计算时，按T形截面考虑，T形截面的bf′为：边跨，bf′＝l0/3＝的纵向钢筋，钢筋直径不应小于12mm；②框架梁抗震要求b≤0.35；③框架梁梁端载小于0.3；④边跨梁腹板高度因大于450，按要求应配置构造筋，故在梁腹板三分点处每侧配置两根12x≤0.35h0,且2.5%。1①hw/b≤4时，V≤0.25fcbh0；②考虑作用组合，当跨高比l0/h＞2.5时，应沿梁全长配箍率ρsv0.26ft/fy′＝0.26×1.43÷210＝0.18%381/4150中的最小值，本框架100；所有箍筋均选为ф105-1称计算AsA-B-B————————--A-B-B——--A————————-B-————————-B————————--A————————-B————————-B——--A————————-B————————-B——-由框架梁内力组合表可以看出，在考虑γRE后，组合的剪力并不起控制作用，故斜截面设计按不考虑组合进行但构造配筋应满足抗震要求计算结果见表5-2。 0.7f

1.25

Asv

5-2ABBABBABBABBAB-B角柱：0.9%0.7%0.2%。考虑抗震等级，选定所有箍筋直径均为10，柱端加密区箍筋间距为100，非加密区箍筋间距为200；加密区长度：①底层柱底从基础顶面往上1800，②底层柱顶从梁底往下750650，④梁柱相交部分应加密。当对称配筋时，受压区高度x

fcb

，当

0.550时，为大偏心受压，当bxb

sx2asN

f

x)fA

aA，其中

h

y

x2aN·efA(haA，其中

eeh y

对于小偏心受压状态，需重新计算 Nb1 Ne0.43fbh 1

1(1b)(h0as此处，对于C30混凝土，α1＝1.0，β1＝0.8。于是由可求得Ne(10.5)fbhAA 1 f(ha AA 表5-3