计算范例完整混凝土框架结构设计计算书

第三部分结构设计计算8工程概况8.1工程简介建筑地点：淮南市建筑类型：教学楼，框架填充墙结构。建筑介绍：建筑面积约5000，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取100mm门窗使用：大门采用钢框玻璃门，其它为木门，窗为塑钢门窗。尺寸详见门窗表。地质条件：经地质勘察部门确定，此建筑场地为二类近震场地，设防烈度为7度。柱网与层高：本教学楼采用柱距为6.6m的内廊式柱网，边跨为6.6m，中间跨为3.0m，底层层高取3.9m，标准层8.2课题条件要求依本课题要求合理安排场地，创造出优美环境，平面布置合理，通风采光良好，实用性强，立面造型新颖，有民族风格，具有个性与现代感。基本不考虑地基土的变形验算，其承载力为。建筑场地的主导风向按所在地气象资料得到。室内的高差按600mm考虑，其中标高相当于马路中心相对标高。抗震设防要求：设防烈度7度（0.1g），设计地震分组为第二组，场地类别为II类场地。8.3设计的基本内容结构计算书包括结构布置，设计依据及步骤和主要计算的过程及计算结果，计算简图，主要内容如下：（1）地震作用计算（2）框架内力分析，配筋计算（取一榀）（3）基础设计及计算（4）板、楼梯的设计计算8.4设计资料气象条件基本风压0.35kN/m2基本雪压0.45kN/m2此处按建筑结构荷载规范GB50009-2001采用主导风向：东南风抗震设防按7级近震,地震分区为一区；II类场地设计地基土承载力地基土承载力为kN/m2其它条件室内外高差6009结构类型根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计。图9-1是标准层平面网柱布置。主体结构共4层，底层层高3.9m，层高均为3.6m。填充墙采用240mm厚的粘土空心砖砌筑。门为木门、门洞尺寸1.0m×2.4m。窗为塑钢窗，洞口尺寸为1.5m×1.8m。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。图9-1柱网布置及一榀框架图10框架结构的一般性设计与计算10.1梁柱截面，梁跨度及柱高确定梁柱的混凝土设计强度：C2510.1.1（1）．横梁a:截面的高度：1/12～1/8的跨度（为满足承载力、刚度及延性要求）h=（1/12～1/8）×6600㎜＝550～825㎜，h=（1/12～1/8）×3000㎜＝250～375㎜，则边跨梁高度：h=600㎜b:梁截面宽度可取1/3～1/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250㎜。b=（1/3～1/2）×600㎜=200～300㎜则边跨梁宽度：b＝300㎜（2）．纵梁a:截面的高度：1/12～1/8的跨度（为满足承载力、刚度及延性要求）h=（1/12～1/8）×4500㎜＝375～565㎜，即截面高度：375㎜～565㎜则边跨梁高度：h=500㎜b:梁截面宽度可取1/3～1/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250㎜。b=（1/3～1/2）×500㎜=167～250㎜即截面宽度：167㎜～250㎜则边跨梁宽度：b＝250㎜由此，估算出的梁截面尺寸见表10-1，表中还给出了各层梁的混凝土强度等级。表10-1梁截面尺寸及混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（）纵梁AB跨，CD跨BC跨1～4C25300×600250×400250×450柱截面尺寸的初步确定框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算：（1-1）式中：—柱的组合的轴压力设计值；—按简支状态计算的柱的负载面积；—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取12～15kN/㎡；—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；—验算截面以上楼层层数；—柱截面面积；—混凝土轴心抗压强度设计值；—框架柱轴压比限值，此处可近似取，即为一级、二级和三级抗震等级，分别取0.7，0.8和0.9。其中：＝15kN/㎡，＝4，＝0.9，＝1.3，＝1.25。C25混凝土：fc＝11.9kN/㎡，ft＝1.43kN/㎡边柱：＝＝中柱：＝＝按上述方法确定的柱截面高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm，柱净高与截面边长尺寸之比宜大于4取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别是和。为方便计算取柱截面尺寸为：板的截面尺寸初步估计根据实际情况和设计要求，板厚取：梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心线为准，而墙中心线是与轴线重合的，所以柱的形心与轴线发生偏移，造成计算跨度与轴线间距不同。柱的高度底层：3.9+0.6+0.5=5.0。注：底层层高3.9m，室内外高差0.6m，基础顶部至室外地面0.5。其他各层为3.6因而得到=5.0；=3.6图10-1横向框架计算简图及柱编号10.2重力荷载的计算屋面及楼面永久荷载（恒荷载）标准值1.屋面其按屋面的做法逐项计算均布荷载：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶来参与计算，粉底为相同重量：其屋面构造做法如图10-2所示，按图10-2来计算屋面恒载，其结果如下：图10-2屋面构造做法屋面的长边长：屋面的短边长：那么屋面恒荷载标准值为：楼面的做法如图10-3所示，按图示各层进行组合来参与计算楼面恒载大小。图10-3楼面构造做法因而得到楼面均布恒载标准值：屋面及楼面可变荷载（活荷载）标准值1.屋面计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载作用2.楼面根据荷载规范，楼面活载按来参与计算：10.2此处计算包括梁侧面、梁底面，柱的侧面抹灰重量：1．梁的自重在此计算过程中，梁的长度按净跨长度，即把梁的计算跨度减掉柱的宽度来参与计算过程：例：：长度=6.1（扣除一个柱宽）：长度=2.76（扣除墙宽）表10-2梁自重层次编号截面（㎡）长度根数每根重量（KN）总计1～4L10.3×0.66.1220.34×0.62×6.1×25=32.1471388.63L20.25×0.42.76110.29×0.42×2.76×25=8.404L30.25×0.454.5320.29×0.47×4.5×25=15.334L40.25×0.453.940.29×0.47×3.9×25=13.289L50.25×0.453.340.29×0.47×3.3×25=11.279注：（1）上表中梁截面的确定，考虑到抹灰层有（每抹层均按20mm计算）宽：0.3+2×0.02=0.34m0.25+2×0.02=0.29m高：0.6+1×0.02=0.62m0.4+1×0.02=0.42m0.45+1×0.02=0.47m（2）此处抹层按近似与梁相同，按每立方25KN计算（3）梁的长度都按净跨长度计算2.柱的自重表10-3柱自重层次编号截面（㎡）长度根数每根重量（KN）总计（KN）1Z10.5×0.55.0440.54×0.54×5×25=36.451603.82～4Z20.5×0.53.6440.54×0.54×3.6×25=26.441163.36注：（1）柱因四面抹灰，与梁相同办法处理，边长=0.5+0.02×2=0.54m（2）抹层记入柱内，按每立方25KN计算10.2.墙体为240厚，两面抹灰，近似按加厚墙体计算（考虑抹灰重量），采用机器制普通砖，依GB50009-2001建筑结构荷载规范，砖自重为15，其计算如表3所示：（此处门窗暂不考虑，为预留洞考虑）墙体为240mm厚粘土空心砖，外墙面贴瓷砖（），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：内墙为240mm粘土空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，在内墙单位面积重力荷载为：木门单位面积重力荷载为0.2，钢框玻璃窗单位面积重力荷载取0.4表10-4墙体自重墙体的位置每片面积（㎡）片数重量（KN）总计（KN）底层外纵墙4.0×4.558×2=161292.934436.483.4×4.552×1=2137.372.8×4.551×2=2113.13底层内纵墙4.0×4.55141090.542.8×4.55154.53底层外横墙6.1×4.42×2=4476.683.0×4.62122.54底层内横墙6.1×4.4101148.752～4层外纵墙4.0×3.158×2=16895.103162.623.4×3.152×1=295.12.8×3.151×2=278.322～4层内纵墙4.0×3.1516862.852.8×3.15137.752～4层外横墙6.1×3.02×2=4325.003.0×3.2285.252～4层内横墙6.1×3.010783.24注：（1）墙厚=240+20×2=280mm（考虑抹灰层）（2）单位面积重为1×0.28×19=5.32（3）女儿墙自重墙体为120㎜单砖，女儿墙高为1200㎜，外墙面贴瓷砖（0.5KN/㎡），内墙面为20mm厚抹灰，则女儿墙重力荷载为：（0.5＋15×0.12＋17×0.02）×1.2=3.168KN/M（0.5＋15×0.12＋17×0.02）×1.2×（43.44×2＋16.44×2）=379.40KN门窗的自重根据建筑结构荷载规范GB50009-2001，木门按0.2考虑，塑钢窗按0.4考虑，计算结果如表10-5所示：表10-5门窗自重层数墙体位置门、窗扣除门窗的尺寸个数扣除部分墙体重量门窗重量总扣除重量总和1～4外墙窗1.8×1.818258.9423.328235.612356.081.5×1.216123.2611.52117.741.2×0.929.590.8648.73门1.2×2.416197.229.22188.00223.251.8×2.4236.981.72835.25210.2屋盖和楼盖重力代表值为：屋盖层=女儿墙+屋面恒载+50%雪载+纵横梁自重+半层柱重+半层墙重（墙和门窗）楼盖层=楼面恒载+50%楼面活载+纵横梁自重+楼面上下各半层柱+楼面上下各半层墙重将上述各荷载相加，得到集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：四层：G4=379.40＋4313.49+0.5×321.37＋1388.63＋1/2×1163.36＋1/2×(3162.62－356.08－223.25)=8115.53三~二层：G3～2=2820.91＋0.5×1428.31＋1388.63＋1/2×1163.36×2＋1/2×(3162.62－356.08－223.25)×2=8670.35底层：=2820.91＋0.5×1428.31＋1388.63＋1/2×（1603.8+1163.36）＋1/2（4436.48+3162.62）－356.08－223.25=9527.50重力荷载代表值如图10-4所示图10-4重力荷载代表值11水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算11.1横梁的线刚度混凝土为C25，在框架结构中，对现浇楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大了梁的有效刚度，减小了框架的侧移，为了考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5（为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2来计算：表11-1横梁线刚度计算表类别层次截面尺寸惯性矩跨度线刚度边框架中框架边横梁1～43006005.461002.4793.7184.957中横梁1～42504001.33327601.3532.0292.70511.2横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值11.柱的线刚度见表10-7所示，横向框架柱侧移刚度D值见表10-8所示：图11-2柱的线刚度柱号Z截面（）（）（）Z1500×5005.2085002.917Z2500×5005.20836004.051注：由于柱采用C25混凝土，因而11.柱的侧移刚度按计算，由于梁线刚度比不同，所以柱可以分为边框边柱，边框中柱，中框边柱，中框中柱中框架柱侧移刚度值表11-3中框架柱侧移刚度D值层次柱型根数1边柱1.7000.5958323.8218320138.1中柱2.2670.6769461.63182～4边柱1.2240.38014238.5218584466.48中柱1.8920.48618231.8418边框架柱侧移刚度值表11-4边框架柱侧移刚度D值层次柱型根数1边柱1.2750.5427587.30465192.69中柱1.9700.6228710.8742～4边柱0.9180.31511798.604109455.79中柱1.4190.41515565.334注：底层总侧移刚度为320138.1+65192.69=385330.79KN/m，其它层总侧移刚度为584466.48+109455.79=693922.27KN/m。11.3横向框架自震周期本处按顶点位移法计算框架的自震周期：此方法是求结构基频的一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂之杆，导出直感顶点位移的基频公式，所以需先求出结构的顶点水平位移，按式来求结构的基本周期：：基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，此处取0.6。：框架顶点位移，而在求框架周期前，无法求框架地震力和位移，是将框架的重力荷载顶点位移，由求，再由求框架结构底部剪力，再求各层剪力和结构的真正的位移，如表11-5所示：表11-5横向框架顶点位移层次48115.538115.53693922.270.011700.1633638670.3516785.88693922.270.024190.1516628670.3525456.23693922.270.036680.1274719527.5034983.73385330.790.090790.09079因此：，11.4横向框架水平地震作用及楼层地震剪力总框架高为15.8m，因本工程结构高度不超过40m，质量刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，设防烈度7度地震分区为一区，查表得（水平地震影响系数最大值）。Ⅱ类场地近震时特征周期：；结构总水平地震作用标准值按计算，。由于＜根据结构抗震设计，，因而不考虑顶部附加地震作用。按底部剪力法球的基底剪力，按分配各层的质点，因此各层横向地震作用及楼层地震剪力如表11-6所示：表11-5各层横向地震作用及楼层地震剪力层次43.615.88115.531282250.360739.07739.0733.612.28670.351057780.297609.731348.823.68.68670.35745650.209429.071777.8715.05.09527.50476380.134275.102052.97横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图11-1所示图11-1横向框架各层水平地震作用和地震剪力11.5横向框架水平地震作用位移验算由于为钢筋混凝土框架，因此其弹性层间位移角限值为1/550；结果见表11-6所示：表11-6横向水平地震作用下的位移验算层次层间剪力Vi层间刚度Di层间位移层高层间相对弹性转角4739.07693922.271.0736001/336431348.8693922.271.9436001/185621777.87693922.272.5636001/140612052.97385330.795.3350001/938经验算其最大弹性层间位移角限值1/938=θe〈[θe]=1/550，因此均满足设计要求。11.6水平地震作用横向框架的内力分析11.此处采用中框架为例计算，边框架和纵向框架的计算方法步骤与横向中框架完全相同：框架柱剪力和弯矩计算，采用D值法；求框架柱的剪力和弯矩时，此处采用D值法来进行求解；其计算的过程和结果如下表3.11所示：其中反弯点位置的确定考虑梁和层高的影响作用：既：；当＞时，反弯点下移，查表时应取，查得的冠以负号，对于底层柱不考虑修正值，即=0；对于顶层柱，不考虑修正值，取=0，对于底层柱，不考虑修正值，即=0。同理可得其它层边柱的柱端弯矩，也可得出中柱的柱端弯矩，现将计算结果列表如下：边柱如表11-7：表11-7各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次柱高（）层间剪力（）（）（）（）43.6739.070.02417.741.2240.3622.9940.8733.61348.80.02432.371.2240.4552.4464.0923.61777.870.02442.671.2240.4670.6682.9515.02052.970.02653.381.7000.57152.13114.76中柱如下表11-8：表11-8各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次柱高（）层间剪力（）（）（）（）43.6739.070.03122.911.8920.3932.1750.3133.61348.80.03141.811.8920.4567.7482.7923.61777.870.03155.111.8920.4997.22101.1915.02052.970.03061.592.6270.55169.37138.5811.根据，，，计算出梁端的弯矩及剪力，计算结果见表11-9及11-10：表11-9边梁弯矩及剪力计算层次46.140.8732.5512.0436.187.0874.3826.3126.1135.39109.3040.1116.1185.42152.5655.41表11-10走道梁弯矩、剪力及柱轴力计算层次边柱轴力中柱轴力42.7617.7617.7612.43-12.04-0.3932.7640.5840.5829.41-38.35-3.4922.7659.6359.6343.21-78.46-6.612.7683.2483.2460.32-133.87-11.5图11-2横向框架各层水平地震作用下弯矩图12横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算12.1风荷载标准值的计算风荷载标准值H/B=15.8/43.44=0.364，框架结构(0.08～0.1)=(0.08～0.1)×4=0.32～0.4（s），，由«荷载规范»表、表7.4.4-3查得ξ=1.17、ν=0.4.。由式可算得仍取中框横向框架柱，其负载宽度为4.5米，沿房屋高度的分布风荷载标准值为q（z）＝4.5×0.35=1.575根据各楼层标高处的高度Hi由«荷载规范»表查取μz，代入上式可得各楼层标高处的q（z），见表15，q（z）沿房屋高度分布图见图12所示。表12-1沿房屋高度分布风荷载标准值层次（迎）（背）415.81.0000.771.6081.5600.975312.20.7720.741.4881.3870.86728.60.5440.741.3441.2530.78315.00.3160.741.2001.1190.699图12-1风荷载沿房屋高度分布图=（1.56+0.975）×（1.2+3.6/2）=7.61=（1.387+0.867）×3.6=8.11=（1.253+0.0.783）×3.6=7.33=（1.253+0.0.783）×（4.5/2+3.6/2）=8.25风荷载作用下的水平位移验算根据上述计算的水平荷载求出层间剪力，然后依据中框柱框架层间侧移刚度计算各层相对侧移和绝对侧移，计算过程见表12-2。表12-2风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次层高436007.617.61693922.270.0110.1481/327273336008.1115.72693922.270.0230.1371/156521236007.3323.05693922.270.0330.1141/109090150008.2531.30385330.790.0810.0811/61728由表12-2可见，风荷载作用下的框架的最大层间位移角为1/61728，远小于1/550，满足规范要求。13竖向荷载作用下横向框架的内力计算13.1计算单元仍取此中框架一榀框架为例计算，计算单元宽度为4.5m，如图13-1所示，由于房间无次梁，故直接传给该框架楼面荷载如图13-1中水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过板和纵向框架梁以集中力的形式传递给横向框架，作用于各节点上，由于纵向框架中心线与柱的中心线不重合，因此在框架上还有集中力矩。图13-1横向框架计算单元13.2荷载计算恒载的计算图13-2各层梁上作用的恒荷载对于第4层，如图13-2所示，，代表横梁自重，为均布荷载形式。，，分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，由图13-1所示的几何关系可知：，,分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重和女儿墙等重力荷载。则集中力矩：对于3～2层，，包括梁自重和其上墙自重，为均布荷载。其它荷载的计算方法同第4层，结果如下：，，则集中力矩：对于第1层，，包括梁自重和其上墙自重，为均布荷载。其它荷载的计算方法同第4层，结果如下：，，则集中力矩：活载的计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图13-2所示：图13-3各层梁上作用的活荷载对于第4层，不上人屋面，只有雪载，对于3～1层，楼面活载，表13-1横向框架恒载汇总表层次45.273.04527.1818.12166.57165.9020.8220.733～218.213.04517.7811.85153.78155.0119.2219.38124.103.04517.7811.85178.65134.6422.3316.83表13-2横向框架活载汇总表层次42.0251.358.919.921.111.243～19.06.039.644.14.955.5113.3恒载作用下内力计算梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配计算。由于结构和荷载均匀对称，故计算时可用框架。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力向叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重。计算分配系数α=a/lqe=(1-2a2+a3)qqe=5q/8图13-4梯形荷载图13-5三角形荷载，（梯形荷载），13.3.2框架弯矩二次分配及弯矩图表13-3恒载作用下的框架弯矩二次分配20.8220.7319.2219.3819.2219.3822.3316.83图13-6恒载作用下的框架弯矩图13.3.3梁端剪力和轴力第3～2层：第1层：弯矩引起的剪力，AB跨第4层：第3层：第2层：第1层：列表如下：表13-4恒载作用下的梁端剪力及柱轴力层次由荷载引起的由弯矩引起的总剪力柱子轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱477.18718.158-1.46075.72478.64718.158242.29262.71399.2613.455-0.63098.6399.8913.455531.15567.51299.2613.455-0.75098.51100.113.455820.50872.531118.64613.455-0.600118.146119.14613.4551153.751176.22图13-7恒载作用下梁剪力、柱轴力图13.4活载作用下内力计算13.4．1框架弯矩二次分配及弯矩图表13-5活载作用下的框架弯矩二次分配1.111.244.955.514.955.514.955.51图13-8活载作用下的框架弯矩图13.4.2梁端剪力和轴力第3～1层：弯矩引起的剪力，AB跨第4层：第3层：第2层：第1层：列表如下：表13-6活载作用下梁端剪力及柱轴力层次由荷载引起的由弯矩引起的总剪力柱子轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱44.461.00-0.4204.044.881.0012.9814.8319.84.5-0.27019.5320.074.572.0878.97219.84.5-0.24019.5620.044.5131.24143.11119.84.5-0.31019.4920.114.5190.33207.32图13-9活载作用下梁剪力、柱轴力图竖向荷载作用下边柱（A柱）剪力表13-7竖向荷载作用下边柱剪力层次恒载作用下活载作用下451.7343.38-26.424.527.45-3.33341.0940.37-22.639.718.91-5.17244.9757.93-28.589.2310.8-5.56130.6715.34-9.205.372.67-1.61竖向荷载作用下中柱（B柱）剪力表13-8竖向荷载作用下中柱柱剪力层次恒载作用下活载作用下445.3238.623.313.856.432.86337.8944.3622.858.277.654.42249.3954.0628.747.899.154.73129.3214.668.804.662.331.4014内力组合14.1承载力抗震调整系数表14-114.2框架梁内力组合梁一般取梁端和跨中作为梁承载力设计的控制截面。一般情况下，梁端为抵抗负弯矩和剪力设计控制界面，但在有地震作用组合时，也要组合梁端的正弯矩，因此梁的最不利组合内力有：梁端截面：，，；梁跨中截面：作用效应组合计算跨间弯矩在恒载和活载作用下，跨间可近似取跨中的弯矩，跨中弯矩应按调幅后的支座弯矩及相应荷载用平衡条件求得。在恒载和活载作用下，跨间可近似取跨中的M代替，(14-1)式中：、为梁端左右端弯矩见图3-15，图3-16中所示跨中M若小于，那么应取(14-2)在竖向荷载与地震力组合时，跨间最大弯矩采用数解法来进行计算如图3-17所示：图14-1框架梁内力组合图图中：、表示重力荷载作用下梁端弯矩、表示水平地震作用下梁端弯矩、表竖向荷载与地震荷载共同作用下梁端反力对图中作用点取弯矩可见：(14-3)那么任意截面x处的弯矩为：(14-4)由时，可求得跨间的位置为：(14-5)将X1代入任意截面处弯矩表达式，可得跨间最大弯矩为：(14-6)当右震时，公式中反号即可以。其中，及的具体数值可参见表14-2、14-3所示，表中的、和均有两组数值，而梁的内力组合情况见表14-4所示：1.跨中弯矩恒载作用下第4层：，第3层：，第2层：，第1层：，第4层：第3层：第2层：第1层：活载作用下第4层：，其余层：，第4层：，其余层：，表14-2左震作用下层次位置4AB跨6.627.4185.51275.96239.9731.578.1772.852175.494BC跨314.3716.38616.386417.1917.1910.0950.70254.34953AB跨6.632.7130.33124.33286.1372.7682.9272.53666.948BC跨310.4515.62615.62639.6939.69-10.79-1.03229.6292AB跨6.632.7132.7126.264132.79107.6270.512.156382.545BC跨310.4516.51816.51858.7158.71-23.47-2.24568.5371AB跨6.638.59136.27130.1188.24149.7775.1991.9487131.41BC跨310.4518.44418.44481.7181.71-38.8-3.713135.29表14-3右震作用下层次位置4AB跨6.627.4185.51275.962-39.97-31.599.8353.642365.881BC跨314.3716.38616.3864-17.19-17.1933.0152.29754.34953AB跨6.632.7130.33124.332-86.13-72.76131.084.008452.24BC跨310.4515.62615.626-39.69-39.6942.1354.032129.6292AB跨6.632.7132.7126.264-132.8-107.6143.364.384155.203BC跨310.4516.51816.518-58.71-58.7154.8155.245568.5371AB跨6.638.59136.27130.1-188.2-149.8177.634.602990.459BC跨310.4518.44418.444-81.71-81.7170.1486.7128135.29表14-4框架梁内力组合表层数位置内力竖向荷载作用下1.2（+0.5）+1.31.35+1.2+1.44-58.04-4.5140.87-40.87-75.962-19.223-125.4975.7244.04-12.0412.0496.524877.6408108.945-65.73-4.74-32.5532.55-85.512-124.04-39.40578.6474.8812.43-12.43101.208113.46381.1454-12.89-0.6617.76-17.76-16.3867.2264-38.9518.1581-12.4312.4323.18966.230638.5486跨间87.374.49111.1375.5566.0611.552.2917.0664.664.663-82.96-17.787.08-87.08-124.333.032-223.3898.6319.53-26.3126.31145.69895.871164.277-86.28-19.1-74.3874.38-130.33-211.71-18.32699.8920.0729.41-29.41147.966170.14393.677-9.51-3.0140.58-40.58-15.62639.536-65.97213.334.5-29.4129.4122.296-19.53756.929跨间93.4319.96140.0666.9152.855.882.1110.0131.1531.152-83.66-18.5135.39-135.4-126.2664.527-287.4998.5119.56-40.1140.11145.59677.805182.091-87.05-19.7-109.3109.3-132.1-258.3925.786100.120.0443.21-43.21148.176188.31775.971-10.37-2.9159.63-59.63-16.51863.329-91.70918.984.5-43.2143.2129.076-30.69781.649跨间92.6919.66138.75283.7555.455.882.1110.0170.8570.851-88.7-16.9185.42-185.4-130.1124.466-357.63118.1519.49-55.4155.41169.06181.4362225.502-91.89-18.6-152.6152.56-136.27-319.7476.918119.1520.1160.32-60.32171.129233.45776.6252-11.73-3.1283.24-83.24-18.44492.264-124.1613.4554.5-60.3260.3222.446-59.5797.262跨间120.4619.66172.076128.693.265.882.1110.01140.66140.6614.3框架柱内力组合框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果参见表14-5所示：表14-5横向框架A柱弯矩和轴力组合层次位置内力竖向荷载作用下1.2（+0.5）+1.31.35+1.2+1.44柱顶51.734.52-40.8740.8774.35668.40411.657117.919242.2912.95-12.0412.04340.04308.88282.866314.17柱底-43.38-7.4522.99-22.99-66.01-62.49-26.639-86.413278.7412.95-12.0412.04389.25352.62326.606357.913柱顶41.099.71-64.0964.0965.18262.902-28.183138.451531.1572.08-38.3538.35789.13738.29630.773730.483柱底-40.37-8.9152.44-52.44-63.41-60.9214.382-121.96567.672.08-38.3538.35838.34782.03674.513774.2232柱顶44.979.23-82.9582.9569.9466.886-48.333167.337820.5131.24-77.4677.461238.91168.3962.6461164.04柱底-57.93-10.870.66-70.66-89.01-84.6415.862-167.85856.95131.24-77.4677.461288.11212.11006.391207.781柱顶30.675.37-114.76117.7646.77544.322-109.16193.1141153.8190.33-133.87133.871747.916511324.671672.73柱底-15.34-2.69152.13-152.1-23.4-22.17177.747-217.791190.2190.33-133.87133.871797.11694.71368.411716.47表14-6横向框架A柱弯矩和轴力组合层次位置内力竖向荷载作用下1.2（+0.5）+1.31.35+1.2+1.44柱顶M-45.32-3.85-50.3150.31-65.03-59.77-122.18.709N262.7114.8-0.390.39369.46335.97323.625324.639柱底M38.66.4332.17-32.1758.5455.32291.9998.357N299.1614.8-0.390.39418.67379.71367.365368.3793柱顶M-37.89-8.27-82.7982.79-59.42-57.05-158.0657.197N567.5178.97-3.493.49845.11791.57723.857732.931柱底M44.367.6567.74-67.7467.53663.942145.884-30.24N603.9678.97-3.493.49894.32835.31767.597776.6712柱顶M-49.39-7.89-101.19101.19-74.57-70.31-195.5567.545N872.53143.11-6.66.613211247.41124.321141.48柱底M54.069.1597.22-97.2282.13177.682196.748-56.024N908.98143.11-6.66.61370.21291.11168.061185.221柱顶M-29.32-4.66-138.58135.58-44.24-41.71-218.13138.274N1176.1207.32-11.5111.511795.11701.61520.771550.7柱底M14.662.33169.37-169.422.12120.854239.171-201.19N1212.7207.32-11.51-11.511844.41745.51564.631564.63表14-6横向框架A柱剪力组合层次竖向荷载作用下1.2（+0.5）+1.31.35+1.2+1.44-26.42-3.3317.74-17.74-38.99-36.36-10.64-56.763-22.63-5.1732.37-32.37-35.72-34.3911.824-72.342-28.58-5.5642.67-42.67-44.15-42.0917.833-93.111-9.202-1.6153.38-53.38-14.03-13.357.384-81.4表14-6横向框架B柱剪力组合层次竖向荷载作用下1.2（+0.5）+1.31.35+1.2+1.4423.3112.85622.91-22.9134.32631.97259.47-0.096322.8474.42241.81-41.8135.26533.60784.423-24.28228.7364.73355.11-55.1143.52741.109108.97-34.3218.7961.39861.59-61.5913.27312.51291.461-68.6715截面设计15.1截面设计及构造措施表15-1框架梁纵向受拉钢筋最小配筋百分率（%）抗震等级梁中位置支座跨中一0.40和80ft/f0.30和65ft/f二0.30和65ft/f0.25和55ft/f三、四0.25和55ft/f0.20和45ft/f15.2承载力抗震系数考虑地震作用时，结构构件的截面设计采用下面的表达式：(3-18)式中：：表示承载力抗震调整系数见表3-22所示：表地震作用效应或地震作用效应与其它荷载效应的基本组合：结构构件的承载力在此截面配筋时，组合表中与地震力组合的内力均应乘以再与静力组合的内力框进行比较，挑选出最不利内力：表15-2承载力抗震调整系数的值材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75轴压比〈0.15的柱偏压0.75轴压比>0.15的柱偏压0.80抗震墙偏压0.85各类构件受剪，偏拉0.8515.2横向框架梁截面设计梁正截面截面设计梁的控制截面如图3-19所示图15-1梁的内力示意混凝土强度等级：：钢筋的强度等级：纵筋：II级箍筋：I级式中：：表混凝土立方体抗压强度设计值：表钢筋的抗拉强度设计值：表钢筋的抗压强度设计值在计算中用与相等，可以代换使用：从梁内力组合表中找出相应的数据，截面最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。以第4层为例：A支座右边缘：B支座左边缘：B支座右边缘：AB跨：，BC跨：，C25＜C50,所以，，表15-3第四层框架正截面强度计算截面IIIⅢIVV125.49122.44124.0438.9517.88300×565300×565300×565250×365250×365108.95113.4638.5527.2428.379.6498.25101.5495.6829.3116.3273.6976.1671.7621.9812.240.06470.06680.06300.05550.03090.06690.06920.06510.05710.03140.96660.96540.96750.97150.9843643664625295162选筋222222222222222实配面积7607607607607600.4480.4480.4480.8330.833表15-4第三层框架正截面强度计算截面IIIⅢIVV223.38146.09211.7165.9731.15300×565300×565300×565250×365250×365164.28170.1456.9341.0742.5414.23182.31117.53169.1851.7429.63136.7388.14126.8838.8022.220.12000.07730.11130.09790.05610.12820.08060.11830.10320.05770.93590.95970.94080.94840.971112317741137534299选筋325325325325325实配面积147314731473147314730.8690.8690.8691.6141.614表15-5第二层框架正截面强度计算截面IIIⅢIVV287.49144.79258.3991.7970.85300×565300×565300×565250×365250×365182.09188.3281.6545.5247.0820.41241.97115.98211.3171.3068.54181.4886.99158.4853.4751.410.15920.07630.13910.13490.12970.17450.07950.15040.14550.13940.91280.96030.92480.92720.930316767631444752720选筋425425425425425实配面积196419641964196419641.1591.1591.1592.1522.152表15-6第一层框架正截面强度计算截面IIIⅢIVV357.63182.28319.74124.16140.66300×565300×565300×565250×365250×365225.50233.4697.2656.3858.3724.32301.26150.95261.3899.85135.29225.94113.21196.0374.88101.470.19830.09930.17200.18900.25600.22320.10480.19010.21120.30140.88840.94760.90500.89440.849321431006182610921558选筋525525525525525实配面积245424542454245424541.4481.4481.4482.6892.689梁斜截面截面设计查梁内力组合表可知以第4层为例：AB跨左震：，；，右震：，；，表15-6左震作用下AB跨支座边缘处弯矩层次419.2277.64124.04113.46-0.1995.67533.0395.87211.71170.14-20.94169.18264.5377.81258.39188.3245.078211.311124.4781.44319.74233.46104.11261.38表15-7右震作用下AB跨支座边缘处弯矩层次4125.49108.9539.4181.1598.25319.123223.38164.2818.3393.68182.31-5.092287.49182.0925.7975.97241.976.7981357.63225.576.9276.63301.2657.76BC跨：以第4层为例：左震：，，右震：，，表15-8地震作用下BC跨支座边缘处弯矩层次左震右震47.236.235.672538.9538.5529.3125339.5419.5434.65565.9756.9351.7375263.3330.755.65591.7181.6571.2975192.2659.5777.3675124.1697.2699.845求AB跨第4层：，第3～2层：，第1层：，BC跨第4层：，第3～1层：，求，，：表剪力增大系数，三级框架，依规范取用1.1；以第4层为例：AB跨：0.19+95.68=95.8798.26+19.12=117.38，，（取大值）BC跨：AB跨表15-9框架梁AB跨剪力组合表层次498.2519.126.1116.42116.9473320.94169.186.1133.84142.9053245.08211.316.1133.84153.06311104.11261.386.1148.05181.8643BC跨表15-10框架梁BC跨剪力组合表层次429.312529.31252.7635.5450.06928351.737551.73752.7626.0357.17953271.297571.29752.7626.0370.43214199.84599.8452.7626.0389.77411表15-11四层斜截面强度计算表截面支座支座支座设计剪力（KN）108.9581.1538.55（KN）92.6168.9832.77调整后剪力（KN）116.95116.9550.07（KN）99.4199.4142.56300×565300×565250×365（KN）箍筋直径肢数50.350.350.3箍筋间距s（㎜）200200100（%）0.1680.1680.402（%）0.1450.1450.145表15-12三层斜截面强度计算表截面支座支座支座设计剪力（KN）164.2893.6856.93（KN）139.6479.6348.39调整后剪力（KN）142.91142.9157.18（KN）121.47121.4748.60300×565300×565250×365（KN）箍筋直径肢数50.350.350.3箍筋间距s（㎜）200200100（%）0.1680.1680.402（%）0.1450.1450.145表15-13二层斜截面强度计算表截面支座支座支座设计剪力（KN）182.0975.9781.65（KN）154.7864.5769.40调整后剪力（KN）153.06153.0670.43（KN）130.10130.1059.87300×565300×565250×365（KN）箍筋直径肢数50.350.350.3箍筋间距s（㎜）200200100（%）0.1680.1680.402（%）0.1450.1450.145表15-14一层斜截面强度计算表截面支座支座支座设计剪力（KN）225.5076.6397.26（KN）191.6865.1482.67调整后剪力（KN）181.86181.8689.77（KN）154.58154.5876.30300×565300×565250×365（KN）箍筋直径肢数50.350.350.3箍筋间距s（㎜）200200100（%）0.1680.1680.402（%）0.1450.1450.14515.2横向框架柱截面设计混凝土为C25纵筋为II级箍筋为I级柱的轴压比验算表15-14框架柱轴压比柱型层次备注A柱4389.2490.130840.75小于0.9，满足3838.340.2817950.8小于0.9，满足21288.1230.4329820.8小于0.9，满足11797.10.6040670.8小于0.9，满足B柱4418.6660.1407280.75小于0.9，满足3894.3160.300610.8小于0.9，满足21370.2330.4605830.8小于0.9，满足11844.4250.6199750.8小于0.9，满足柱正截面承载力计算1.A柱查柱内力组合表，找出每层柱的最不利内力组合，取每层柱最大弯矩及相应轴力。柱节点上下端最大弯矩要与1.1倍梁支座边缘处弯矩之和作比较。即若，则取柱的弯矩，若，则，表15-15A柱正截面计算及配筋层次432188.44110.76133.89174.23235.63584.39966.231373.184500450045005000500500500500460460460460230000230000230000230000375.3342189.531138.5695126.880716.6666716.6666716.6666716.6666720202020395.3342209.531158.5695146.88076.3128632.5453891.5394891.08325211119991011111.0673211.1270181.167841.2237421.9485236.1452185.1838179.7378631.9485446.1452395.1838389.73780.0860910.2135150.3530250.50171大偏心大偏心大偏心大偏心358.5865163.507125.6066491.8501218+220218+220218+220218+22011371137113711370.4940.4940.4940.494表15-16B柱正截面计算及配筋层次432191.57126.45156.44191.34242.72579.09899.461251.714500450045005000500500500500460460460460230000230000230000230000377.266218.3598173.9266152.862916.6666716.6666716.6666716.6666720202020397.266238.3598193.9266172.86296.1284612.5686851.653771.18837411119991011111.0669941.1116561.1372391.190076423.8803264.9741220.5409205.72633.8803474.9741430.5409415.720.0886810.2115780.328630.457329大偏心大偏心大偏心大偏心374.2452292.4733329.2719605.0502218+220218+220218+220218+22011371137113711370.4940.4940.4940.494柱斜截面承载力计算此处以B柱为柱力，控制点取第一层梁与B柱节点，其它层及A柱参考B柱配筋。第一层梁与B柱节点的柱端弯矩由表15-2所示图15-2柱截面计算示意图其中剪力设计值按下式调整：式中：：表柱净高、：表柱上下端顺和逆时针截面组合的弯矩设计值，取调整后的弯矩值，一般层应满足，底层柱底应考虑1.5弯矩增大系数同时，柱受剪截面应符合如下条件：取底层柱为研究对象，柱顶弯矩为218.134，柱底弯矩为239.171，乘以折减系数0.85，又因为是底层柱，所以要乘以弯矩增大系数1.15验算柱截面尺寸：＞满足要求箍筋数量计算,剪跨比：此处按构造配置配筋柱顶和柱底加密区范围取：因而此处箍筋数量取@100（四肢）验算箍筋加密区最小体积配筋率：符合要求而非加密区箍筋采用@200。因而按上述计算来配筋给柱子配筋。15.3节点设计根据地震震害分析，不同烈度地震作用下钢筋混凝土框架节点的破坏程度不同，7度地震时，未按抗震设计的多层框架结构节点较少破坏，在8度地震时，部分节点，尤其是角柱节点发生程度不同的破坏，在9度以上地震作用下，多数框架节点，产生严重震害，因此，对不同的框架，应有不同的节点承载力和延性要求。《建筑结构抗震规范》规定，对一、二级抗震等级的框架节点必须进行受剪承载力计算,而三级抗震等级的框架节点，仅按构造要求配筋，不再进行受剪承载力计算。

16基础设计16.1基础设计此处采用独立柱基础，基础内力如图4.1所示，以A柱为例，进行基础内力分配及配筋计算。基础采用C25混凝土，垫层采用C15混凝土，垫层采用厚，不考虑地基变形验算，其允许地基承载力。16.2基础底面积计算地基承载力设计值：图16-1基础内力图如图16-1所示：考虑由基础梁及砖墙传给基础顶面的竖向荷载设计值，基础梁尺寸采用250×400：=（0.25×0.3）×（4.5/2×2+6.1/2）×25+5.32×（4.5/2×2+6.1/2）×(5.0-0.5-0.45)=18.75+161.595=180.345=（1564.63+180.345）/（242-20×1.2）=8.69（1.1～1