土木工程工民建结构毕业设计

河南科技大学毕业设计

洛阳市工商局综合楼建筑结构设计

摘要

本次毕业设计的题目是洛阳市工商局综合楼建筑结构设计，采用多层框架结

2构，总建筑面积为6998.76m左右，为永久性建筑。层高均为3.6m。建筑物总高

度为23.25m。

设计的内容包括建筑设计、结构设计两部分。建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，确定设计方案，画出建筑施工图。结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案；绘制结构施工图。

本次毕业设计主要进行的是结构设计部分。结构设计简而言之就是用结构语言来表达工程师所要表达的东西。

结构设计的阶段大体可以分为三个阶段：

一结构方案阶段：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式，本工程采用的是框架结构；

二结构计算阶段：包括荷载计算、内力计算（弯矩、剪力和轴力）和构件计算；

三施工图设计阶段：根据上述计算结果，进行内力组合，框架梁柱的截面设计，基础、楼板以及楼梯的设计。最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施,根据有关制图标准绘制结构施工图。

关键词：框架结构，荷载，结构设计,内力计算

I

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THEARCHITECTURALANDSTRUCTURAL

DESIGNOFBUILDINGOFINDUSTRYAND

COMMERCEADMINISTRATIONOFLUOYANGCITY

ABSTRACT

ThesubjectofthisgraduationprojectisthearchitecturalandstructuraldesignofthebuildingofIndustryandCommerceAdministrationofLuoyangcity.Thebuildingisamulti-storeyframestructure,itsareaisabout6998.76squaremeteranditisapermanentconstruction.Theheightofeverylayeris3.6m.Atotalheightofthebuildingis23.25m.

Includingthearchitecturalandstructuraldesign.Architecturaldesignisthepremiseoftheoverallplan,inaccordancewiththerequirementsofthedesigntaskofthebook,tofinalizethedesignofconstructionplansdrawn.Structuraldesignisinthepreliminarydesignofbuildingsbasedonthestructureoftheprogram;mappingthestructureoftherelevantworkingdrawings.

Itwassomeofstructuraldesignthatmainlycarriedon.Thestructuraldesignexpressesthethingthattheengineerwillexpressinstructurallanguageinbrief.

Thestageofthestructuraldesigncanbedividedintothreestagesonthewhole:

1.Structuralschemestage:Accordingtotheimportanceofthebuilding,providingfortificationagainstearthquakesintheearthquakeintensity,thegeologicprospectreportoftheprojectofthebuildingsite,classificationandheightandstoreyofthebuildingofthebuildingfieldarecountedtoconfirmthestructuralformofarchitecture,whatthisprojectisadoptedisframestructure;

2.Calculatestageinstructure:Includingloadingandcalculating,theinternalforce(moment,shearandaxialforces)iscalculatedandcalculatedwiththecomponent;

3.Constructiondrawingsdesignphase:Accordingtodescribedaboveresultofcalculation,thenexttaskistocombinetheinternalloads,todesignthesectionsofthegirdersandthebeams;thedesignoffoundation,floorsandstaircase.Confirmcomponentassignwithcomponentmixingmusclingandcoming,confirmingstructuralstructuremeasuringofcomponentaccordingtotherequestofnormfinally,accordingtothecorrespondingCodesconcernedtoprotractthestructuraldrawings.

KEYWORDS:framestructure,loads,designofthestructure，CalculationofInternalForces

II

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目录

前言.....................................................1

第1章设计的基本资料.....................................2

1.1工程概况...........................................2

1.2框架结构布置、计算简图及梁柱线刚度计算.............3

第2章重力荷载代表值的计算..............................6

2.1荷载计算..........................................6

第3章框架竖向荷载计算..................8

3.1竖向荷载下框架受荷总图............................8

3.2纵向集中荷载的计算................................9

第4章风荷载作用下的位移验算............................11

4.1风荷载标准值计算..................................11

4.2风荷载作用下的位移验算............................11

第5章地震作用及........................13

5.1地震作用..........................................13

5.2竖向荷载作用下框架的..............................31

5.4配筋计算............................46

第6章板配筋计算........................................60

6.1板的计算....................................60

第7章楼梯的计算........................................64

7.1梯段板计算.........................................64

7.2平台板计算........................................65

7.3平台梁设计........................................65

第8章基础计算......................................67

III

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8.1基础设计资料.......................................67

8.2荷载计算.......................................67

8.3基础尺寸设计.......................................68

8.4基础结构计算.......................................68

8.1基础冲切验算.......................................69

8.3基础配筋..........................................72

结论............................................73

参考文献.................................................74

致谢....................................................75

外文翻译.................................................76

IV

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前言

毕业设计是大学本科教育培养目标的实现和检验所学知识掌握程度的重要阶段，是综合学习的阶段，同时也是深化、综合、拓宽所学知识的一次重要的实践机会，还是对大学期间所学专业知识的全面总结。

我所做的设计题目为洛阳市工商局综合办公楼建筑结构设计，在设计前，我深入复习了《土力学地基基础》、《结构力学》、《多层及高层建筑结构设计》、《房屋建筑学》、《土木工程抗震》、《钢筋混凝土结构设计原理》、《钢筋混凝土设计》等大学所学的主要专业课程，以便能够在设计中更好的综合考虑各方面的设计要点，同时阅读了关于抗震、混凝土结构、建筑荷载等若干设计、施工规范。并参考了以下文献：《土木工程专业设计指导》、《房屋建筑制图统一标准》、《建筑结构制图标准》、《建筑荷载规范》、《建筑地基基础设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《砌体结构设计规范》、《建筑结构设计手册》、《钢筋混凝土结构构造手册》、《混凝土与砌体结构》、《高层建筑结构设计》、《土力学地基基础》、《建筑结构抗震设计》及有关标准图集，相关教科书及其它专业书及相关规定、图集等进行建筑、结构设计并绘制施工图纸。

毕业设计的这段时间，在教研室各位老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、外文的翻译以及到施工现场和已建好的同类工程的观看、分析，加深了对设计规范、建筑法规、施工手册等相关内容的理解与记忆。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力，从而从不同方面初步达到了毕业设计的目的与要求。

在进行结构设计和绘图时，采用天正软件与手工绘图相结合的方式。由于自己的水平有限，时间也比较紧迫，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。

申勋财

2012年6月

1

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第1章

设计的基本资料

§1.1工程概况

§1.1.1设计的依据

一、工程名称：洛阳市工商局综合办公楼二、建设地点：洛阳市区三、工程概况：建筑总高为22.05m，共六层，层高3.6m，室结构选型

一、结构体系的选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。

二、屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚120mm。

三、楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚120mm。四、楼梯结构：采用钢筋混凝土现浇板式楼梯。五、排水方式：有组织外排水。

2

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§1.2框架结构布置、计算简图及梁柱线刚度计算

§1.2.1确定框架的计算简图

框架的计算简图如图1-1所示，取⑨轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室梁柱尺寸的初选和线刚度计算

一.初估梁柱截面尺寸

1、FJ、KM跨：

横梁：L=7200㎜

11h(~)L(900mm~600mm),取600㎜，

812

3

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11~)h(300mm~150mm)取300㎜24

故框架横梁的截面尺寸为b×h=300㎜×600㎜

2、JK跨：

横梁：L=2400mm,为了施工上的便利，取截面尺寸为bh300mm450mm

3、所有纵梁L=3900mm

11h(~)L(487.5mm~325mm)，取600mm.812

b取为300mm,故纵梁的截面尺寸为bh300mm600mm

4、柱子。按层高确定柱截面尺寸。取底层H=4500mm

b=（1/15~1/20）H=300~225mm

初选柱子截面尺寸为600mm×600mm。

二、框架梁柱线刚度计算

在框架结构中，现浇楼板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取I=2Io（Io为梁的截面惯性矩）b(

I0bh3/12（1－1）

梁采用C30混凝土，Ec3.0107KN/m2。

由于左跨梁＝右跨梁：

边梁：i=EI/L=3.0107N/m22

中跨梁：i=EI/L=3.0107KN/m22

底层柱：i=EI/L=3.0107KN/m2

其余层柱：10.6m0.63/3.6m9.0104KN.m12

令i边梁＝1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：10.6m0.63/4.5m7.2104KN.m1210.30.453/2.4m5.7104KN.m1210.3m0.63/7.2m4.5104KN.m12i=EI/L=3.0107KN/m2

5.7104KN.m1.27i’中跨梁=4.5104KN.m

7.2104KN.m1.6i’底层柱=44.510KN.m

i其余层柱=‘9.0104KN.m

4.510KN.m4=2.0

框架梁柱的相对线刚度如图1-2所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数和

4

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抗震柱的侧移刚度的依据。

图1-2框架梁柱相对线刚度

5

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第2章

重力荷载代表值的计算

§2.1荷载计算

恒载标准值计算

一、屋面

防水层（刚性）30厚C20细石混凝土1.0KN/㎡

防水层（柔性）三毡四油铺小石子0.4KN/㎡

找平层：30厚水泥砂浆0.03m×20KN/m3＝0.6KN/㎡

找坡层：40厚水泥焦渣砂浆3‰找平0.04m×14KN/m3＝0.56KN/㎡

保温层：80厚矿渣水泥0.08m×14.5KN/m3＝1.16KN/㎡

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.12m×25KN/m3＝3KN/㎡

抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3＝0.17KN/㎡

合计:6.89kN/㎡

二、各走廊楼面面层

水磨石地面水泥砂浆打底0.65kN/㎡

素水泥浆结合层一道

结构层:120厚现浇混凝土板0.12m×25kN/m3=3.00kN/㎡

抹灰层:10厚混合砂浆0.10m×17kN/m3=0.17kN/㎡

合计：3.82kN/m

三、标准层楼面

大理石面层，水泥砂浆擦缝

30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥1.16kN/㎡

水泥浆结合层一道

结构层：120厚现浇混凝土板0.12m×25kN/m3=3.00kN/㎡

抹灰层:10厚混合砂浆0.10m×17kN/m3=0.17kN/㎡

合计：4.33kN/m2

四、梁自重

1、梁(b×h=300mm×600mm)

梁自重：25KN/m3×0.3m×(0.6m－0.12m)=3.6kN/m

抹灰层:10厚混合砂17KN/m3×0.01m×(0.6-0.12)×2=0.16kN/m

合计：3.76kN/m

2、梁(b×h=300mm×450mm)

梁自重：25KN/m3×0.3m×(0.45m－0.12m)=2.48kN/m

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抹灰层:10厚混合砂浆17KN/m3×0.01m×(045-0.12)m×2=0.11kN/m合计：2.59kN/m

3、基础梁(b×h=250mm×400mm)

梁自重：25KN/m3×0.25m×0.4m=2.5kN/m

五、柱自重(b×h=600mm×600mm)

柱自重25KN/m3×0.6m×0.6m=9kN/m抹灰层:10厚混合砂浆0.01m×（0.6×2+0.6×2）×17KN/m3=0.41kN/m六、外纵墙自重

标准层

墙重0.9×0.24m×18KN/m3=3.89KN/m陶瓷锦砖（马赛克）外墙面（）m×0.12KN/m2=0.216KN/m聚苯乙烯泡沫塑料保温层（）m×1m×0.5KN/m3=0.90KN/m水泥粉刷0.54KN/m钢框玻璃窗0.4KN/m2×1.8m=0.72KN/m底层

墙重（）m×0.24m×18KN/m3=3.46KN/m陶瓷锦砖（马赛克）外墙面（）m×0.12KN/m2=0.27KN/m聚苯乙烯泡沫塑料保温层（）m×1m×0.5KN/m3=0.45KN/m水泥粉刷0.54KN/m钢框玻璃金窗0.72KN/m七、0.9×0.24m×18KN/m3=3.89KN/m钢框玻璃窗0.4KN/m2×1.8m=0.72KN/m水泥粉刷0.65KN/m底层

墙重（）m×0.24m×18KN/m3=3.46KN/m钢框玻璃窗0.4KN/m2×1.8m=0.72KN/m水泥粉刷1.15KN/m§2.1.2活荷载标准值计算

一.屋面和楼面活荷载标准值

由《荷载规范》查得：

上人屋面2.0kN/m2

办公室2.0kN/m2

走廊、楼梯、大厅2.5kN/m2

二.雪荷载

Sk=1.0×0.35kN/m2=0.35kN/m2

屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。

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第3章竖向荷载作用下框架结构的竖向荷载下框架受荷总图

板传至梁上的三角形或梯形荷载，为简化计算，可近似等效为均布荷载，荷载传递见图3-1.其中三角形荷载等效为均布荷载时q=5/8q’;梯形荷载等效为均布荷载时q=(1223)q’,h,h为梯形的高，lo为梯形下底长。

图3-1板传荷载示意图

一、F~J、K~M轴间框架梁

α=1950mm/7200mm=0.27

屋面板传荷载：

恒载：6.89KN/m21.95m(120.2720.273)223.48KN/m

活载：2.0KN/m21.95m(120.2720.273)26.82KN/m

楼面板传荷载：

恒载：4.33KN/m21.95m(120.2720.273)214.76KN/m

活载：2.0KN/m21.95m(120.2720.273)26.82KN/m

梁自重：3.76KN/m

F-J、K-M轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载

=3.76KN/m+23.48KN/m=27.24KN/m

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活载=板传荷载=6.82KN/m

楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.76KN/m+14.76KN/m=18.52KN/m

活载=板传荷载=6.82KN/m

二、J~K轴间框架梁

屋面板传荷载：5恒载：6.89KN/m21.2m210.335KN/m8

5活载：2.0KN/m21.2m23.00KN/m8

楼面板传荷载：5恒载：4.33KN/m21.2m26.495KN/m8

5活载：2.0KN/m21.2m23.00KN/m8

梁自重：2.59KN/m

B~C轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载

=3.76KN/m+10.335KN/m=14.10KN/m

活载=板传荷载=3.00KN/m

楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载

=2.59KN/m+6.495KN/m=9.09KN/m

活载=板传荷载=3.00KN/m

§3.2纵向集中荷载的计算

一、F、M轴柱纵向集中荷载计算

顶层住：

女儿墙自重（做法：墙高1100mm,100mm的混凝土压顶）：

0.24m1.1m18KN/m325KN/m30.1m0.24m(1.220.24)m0.5KN/m2=6.67KN/m

顶层住恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=

6.67KN/m3.9m3.76KN/m（）m8.37KN/m3.9m71.06kN顶层住活载=板传活载

=2.43KN/m3.9m=9.48kN

标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载

=6.27KN/m(3.9m0.6m)3.76KN/m(3.9m0.6m)5.26KN/m3.9m=53.61KN

标准层柱活载=板传活载

=2.43KN/m3.9m=9.48kN

基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重

=5.44KN/m(3.9m-0.6m)+2.5KN/m(3.9m-0.6m)=26.2KN

二、J、K轴柱纵向集中荷载计算

顶层住恒载=梁自重+板传荷载

=3.76KN/m(3.9m-0.6m)+8.37KN/m3.9m+3.46KN/m3.9m=58.55KN

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顶层柱活载=板传活载

=2.43KN/m3.9m+2.01KN/m3.9m=17.32KN

标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+竖向荷载作用下框架受荷总图

注：1、图中各值的单位均为KN；

2、图中数值均为标准值；

3、括号内数值为活荷载数值。

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第4章风荷载作用下的位移验算

§4.1风荷载标准值计算

作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：

Wkzsz0(hihj)B/2

（4-1）

式中：0——基本风压0=0.40KN/m2；

z——风压高度变化系数，因建设地点位于洛阳市区，所以地面粗糙度

为C类；

s——风荷载体型系数，由建筑物的体型查得s＝1.3；z——风振系数，因房屋总高度小于30米，所以z=1.0；hi——下层的柱高；

hj——上层的柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍；B——迎风面的宽度，B=3.9m。

一、侧向刚度D

D(16667KN/m+30000KN/m)2=93334KN/m

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表4-3横向底层D值的计算

D（18347KN/m+23893KN/m）2=84480KN/m

二、风荷载作用下框架侧移计算

水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：

Vj

uj（4-2）

Dij式中Vj——第j层的总剪力；

Dij——第j层所有柱的抗侧刚度之和；uj——第j层的层间侧移。

第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧

移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。

j层侧移：ujuj（4-3）

j1j

顶点侧移：uuj（4-4）

j1

n

框架在风荷载作用下侧移的计算见表4-4

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第5章地震作用及多遇水平地震作用标准值和位移的计算

根据《建筑设计抗震规范》（GB50011—2008）第条规定：对于高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架的水平地震的标准值，可按底部剪力法计算。本工程建筑结构高度23.25m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀，故可采用底部剪力法计算多遇水平地震作用的标准值。

由《建筑设计抗震规范》（GB50011—2008）表5.1.4—1和表5.1.4—2可查得：多遇地震，设防烈度7度，设计地震加速度为0.10g时；Ⅱ类场地,设计地震分组为第一组，特征周期值为g0.35s，水平地震影响系数最大值max0.08，建筑结构阻尼比取0.05。

一、各层重力荷载代表值统计：

顶层：

梁板自重：（23.48×7.2×2+14.10×2.4）×14+0.3×0.6×25×7.2×2+0.3×0.45×25×2.4=5280.288KN

框架柱自重：0.6×0.6×25×3.6/2×56=907.2KN

围护砌体：

F轴：0.5×〔（）×（）-2.4×1.8〕×0.24×18×10+0.5×〔（）2-1.8×1.5〕×0.24×18×4=174.96KN

J轴：0.5×〔（）×（）-1.2×2.1〕×0.24×18×4+0.5×〔（）×（）-2.1×1.8〕×0.24×18×4+0.5×〔(3.6-0.6)2-1.1×2.1〕×0.24×18×2+0.5×〔(7.8-0.6)×（）-2.1×1.8-1.2×2.1×2〕×0.24×18=173.146KN

K轴：0.5×〔（）×（）-2.1×1.8〕×0.24×18×2+0.5×〔（）×（）-1.2×2.1〕×0.24×18×4+0.5×〔(3.6-0.6)2-1.1×2.1〕×0.24×18×4=148KN

M轴：0.5×〔（）×（）-2.4×1.8〕×0.24×18×8+0.5×〔（）×（）-2.4×1.8〕×0.24×18+0.5×〔(3.6-0.6)2-1.1×2.1〕×0.24×18×4=191.549KN

4轴：0.5×（）×（）×2×0.24×18=85.536KN

5、6、8、10、12、14、16、17、18轴同4轴

9轴：0.5×（）×（）×0.24×18=42.768KN

13轴同9轴

女儿墙：（1200mm高）（53.4+16.8）×2×1.1×0.24×18+（53.4+16.8）×2×0.1×0.24×25=751.42KN

雪荷载：0.5×0.35×53.4×16.8=156.996KN

所以G6=5280.288KN+907.2KN+174.96KN+173.146KN+148KN+191.549KN+85.536KN

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×10+42.768KN×2+751.42KN+156.996KN=7973KN

标准层：

梁板自重：（14.76×7.2×2+9.09×2.4）×14+0.3×0.6×25×7.2×2+0.3×0.45×25×2.4=3353.94KN

框架柱自重：0.6×0.6×25×3.6×56=1814.4KN

围护砌体：

F轴：174.96×2=349.92KN

J轴：173.146×2=346.292KN

K轴：148×2=296KN

M轴：191.549×2=383.098KN

4轴：85.536×2=171.072KN

5、6、8、10、12、14、16、17、18轴同4轴

9轴：47.768×2=85.536KN

13轴同9轴

活荷载：（6.82×7.2×2+3×2.4）×14×0.5=737.856KN

所以

G2=G3=G4=G5=3353.94KN+1814.4KN+349.92KN+346.292KN+296KN+383.098KN+171.0

72KN×10+85.536KN×2+737.856KN=9163KN

底层：

梁板自重：3353.94KN

框架柱自重：0.6×0.6×(3.6+4.5)/2×25×56=2041.2KN

围护砌体：

F轴：174.96+0.5×（）×（）×6×0.24×18+0.5×〔（）×（）-1.8×1.5〕×0.24×18×4+0.5×〔（）×（）-1.8×2.1〕×2×0.12×16+0.5×〔（）×（）-2×2.1×2.4〕×0.12×16=454.248KN

J轴：0.5×〔（）×（）-1.8×2.1〕×0.24×18×4+0.5×〔（）×（）-1.2×2.1〕×0.24×18×4+0.5×〔（）×（）-2×1.2×2.1-2.1×1.8〕×0.24×18+0.5×〔（）2-1.1×2.1〕×2×0.24×18+0.5×〔（）×（）-1.8×2.1〕×2×0.24×18+0.5×〔（）×（）-1.2×2.1〕×0.24×18×4+0.5×〔（）×（）-1.2×2.1〕×0.24×18×2=342.4KN

K轴：148+0.5×〔（）×（）-1.8×2.1〕×0.24×18×2+0.5×〔（）×（）-1.2×2.1〕×0.24×18×4+0.5×〔（）×（）-1.1×2.1〕×0.24×18×4=367.931KN

M轴：191.549+0.5×〔（）×（）-1.8×2.4〕×0.24×18×8+0.5×〔（）×（）-1.8×1.5〕×0.24×18×4+0.5×〔（）×（）-2.4×2.1〕×0.24×18=466.819KN

4轴：85.536+0.5×（）×（）×0.24×18×2=196.733KN5、6、8、9、13、14、16、17、18轴同4轴

10轴：42.768+0.5×（）×（）×0.24×18=98.366KN

12轴同10轴

活荷载：737.856KN

所以

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G1=3353.94KN+2041.2KN+454.248KN+342.4KN+367.931KN+466.819KN+196.733KN×10+98.366KN×2+737.856KN=9928KN

7973KN

KNKNKN

KNKN

二、框架自振周期的计算：

按下列公式近似计算：T1Tg

图5-1各层重力荷载代表值

三、求作用在各质点上的水平地震作用标准值地震影响系数α1=（T1）0.9max=0.056

因为T1=0.52s＞1.4g=1.4×0.35s=0.49s，所以考虑考虑顶部附加地震作用，此时顶部附加地震系数δn=0.08T1+0.07=0.11结构总的水平地震作用标准值计算：ΣGi=7973KN+9163KN×4+9928KN=59562KN

FEK=0.056×0.85×59562KN=2835KN；△Fn=0.11×2835KN=312KN

GHi

Fi=i=1GHi

1-δn）FEK（5-1）

底层：△ue/h=0.0024/4.5=1/1875＜1/550(满足要求)

2层：△ue/h=0.0020/3.6=1/1800＜1/550(满足要求)

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地震剪力图5-2所示：

a、水平地震作用b、楼层地震剪力

图5-2

§5.1.2地震作用下的（5-2）计算

其中：y0——标准反弯点高度比；

y1——因上下梁刚度比变化的修正值，此时y1=0；

y2——因上层层高变化的修正值，对于最上层，不考虑y2的修正值；y3——因下层层高变化的修正值，对于最下层，不考虑y3的修正值。所以此时有y=y0

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表5-2柱剪力和柱端弯矩计算

DΣD

注：Vik=

Vi；M下=Viky0h为柱下端弯矩；M上=Vik（1-y0）h为柱上端弯矩。

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表5-3梁端剪力和柱轴力标准值计算

地震作用下框架弯矩图如下图5-3所示（单位：KN.m）

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图5-3地震作用下的弯矩图（单位：KN.m）

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地震作用下框架剪力图如图5-4所示

图5-4地震作用下框架的剪力图（单位：KN）

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地震作用下框架轴力图如图5-5所示

图5-5地震作用下框架轴力图（单位：KN）

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§5.2竖向荷载作用下框架的活载作用下框架内力计算

一、固端弯矩计算；；

用弯矩分配法计算框架内力，传递系数为1/2，各节点分配两次即可，分配过程如图5-10所示。

二、由于活荷载与恒荷载比值小于1，可以不考虑活荷载最不利布置，而把活荷载同时作用于所有的框架上，这样求得内力在支座处与按最不利荷载位置法求得的内力极为相近，可直接进行内力组合。但求得的梁的跨中弯矩比最不利荷载位置法的计算结果要小，因此对跨中弯矩应乘以的系数予以增大，本设计中采用系数1.2。

三、分配系数和弯矩分配：分配系数与恒载时相同。

。。。

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图5-6恒载作用下的弯矩传递图

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恒载作用下的弯矩图如图5-7所示

图5-7恒载作用下的弯矩图（单位：KN.m）

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恒载作用下的剪力图如图5-8所示

图5-8恒载作用下的剪力图（单位：KN）

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恒载作用下的轴力图如图5-9所示

图5-9恒载作用下的轴力图（单位：KN）

注：轴力压力为正，拉力为负。

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图5-10活载作用下的弯矩传递图（单位：KN）

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活载作用下的弯矩图如图5-11所示

图5-11活载作用下的弯矩图（单位：KN.m）注：括号内数字为跨中弯矩×1.2后的值

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活载作用下的剪力图如图5-12所示

图5-12活载作用下的剪力图（单位：KN）

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活载作用下的轴力图如图5-13所示

图5-13活载作用下的轴力图（单位：KN）

注：轴力压力为正，拉力为负。

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§5.3弯矩调幅及lrM=M0-0.5×(M+M)（5-3）

式中M0——按简支梁计算的跨中弯矩标准值；

M——弯矩调幅后梁跨中弯矩标准值；

取β=0.85对梁进行调幅，调幅计算过程见表5-4所示。

§5.3.2M边MV2

bV边Vq2

式中：M边——支座边缘截面的弯矩标准值；

V边——支座边缘截面的剪力标准值；

M——梁柱中线交点处的弯矩标准值；

V——与M相应的梁柱中线交点处的剪力标准值；

q——梁单位长度的均布荷载标准值；

b——梁端支座宽度（即柱截面高度）。

柱上端的控制截面在上层的梁底，柱下端控制截面在下层的梁顶。

为了简化计算，本设计采用轴线处内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略微多一点。

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表5-5恒载和活载作用下梁支座边缘处内力计算

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表5-9框架柱内力组合（六层）

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表5-10框架柱内力组合（五层）

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表5-11框架柱内力组合（四层）

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表5-12框架柱内力组合（三层）

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表5-13框架柱内力组合（二层）

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表5-14框架柱内力组合（一层）

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河南科技大学毕业设计梁端剪力和柱端弯矩调整有地震作用效应（5-6）

S：荷载效应组合的设计值；

R：结构构件抗力设计值，即承载力设计值；

RE:构件承载力抗震调整系数，混凝土受弯梁，取0.75；轴压比小于0.15的柱，取0.75；轴压比不小于0.15的偏压柱，取0.80；当仅考虑竖向地震作用组合时，各类构件的承载力抗震调整系数，均应取为1.0.

一、框架梁的截面设计包括正截面抗弯设计承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，然后再根据构造要求统一调整和布置纵向钢筋和箍筋。

为确保框架梁“强剪弱弯”，抗震设计中，抗震等级一、二、三级的框架梁，其梁端截面组合的设计值应按下式调整：

lrMb)/lnVGbVvb(Mb（5-7）

式中V——梁端截面组合的剪力设计值；

ln——梁的净跨；

VGb——梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪

力设计值；

lrMb、Mb——分别为梁左右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩

设计值；

vb——梁端剪力增大系数，一级取1.3，二级取1.2，三级取1.1。本例框架为三级框架，取1.1。

弯矩组合设计值：MbGMbGEhMbE

l左端：-Mb=1.2（恒载+0.5活载）+1.3地震作用

l+Mb=1.2（恒载+0.5活载）-1.3地震作用

r右端：+Mb=1.2（恒载+0.5活载）+1.3地震作用

r-Mb=1.2（恒载+0.5活载）-1.3地震作用

取梁端顺时针或逆时针方向弯矩组合的绝对值大者计算梁端剪力。

rl所以：+M=(+Mb)+(+Mb)

lr-M=(-Mb)+(-Mb)

lrVvb(MbMb)/lnVGb

六层：

FJ跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大

VF6J6=1.1×（-53.34KN.m+136.4KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（23.48KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=120.33KN

JK跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大

VJ6K6=1.1×（8.14KN.m+64.56KN.m）/1.8m+1.2×0.5×（14.1KN/m+0.5×3KN/m）

×1.8m=61.28KN

KM跨：经比较，与右震作用组合时，剪力设计值较大

VK6M6=1.1×（-53.34KN.m+136.4KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（23.48KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=120.33KN

五层：

FJ跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大

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VF5J5=1.1×（-5.56KN.m+139.4KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=94.62KN

JK跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VJ5K5=1.1×（67.96KN.m+83.18KN.m）/1.8m+1.2×0.5×（9.09KN/m+0.5×3KN/m）

×1.8m=103.8KN

KM跨：经比较，与右震作用组合时，剪力设计值较大VK5M5=1.1×（-5.56KN.m+139.4KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=94.62KN

四层：

FJ跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VF4J4=1.1×（29.03KN.m+161KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=103.63KN

JK跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VJ4K4=1.1×（95.76KN.m+116.27KN.m）/1.8m+1.2×0.5×（9.09KN/m+0.5×3KN/m）

×1.8m=141.01KN

KM跨：经比较，与右震作用组合时，剪力设计值较大VK4M4=1.1×（29.03KN.m+161KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=103.63KN

三层：

FJ跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VF3J3=1.1×（50.87KN.m+183KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=110.93KN

JK跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VJ3K3=1.1×（）/1.8m+1.2×0.5×（9.09KN/m+0.5×3KN/m）

×1.8m=166.71KN

KM跨：经比较，与右震作用组合时，剪力设计值较大VK3M3=1.1×（50.87KN.m+183KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=110.93KN

二层：

FJ跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VF2J2=1.1×（67.24KN.m+194KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=115.49KN

JK跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VJ2K2=1.1×（）/1.8m+1.2×0.5×（9.09KN/m+0.5×3KN/m）

×1.8m=192.08KN

KM跨：经比较，与右震作用组合时，剪力设计值较大VK2M2=1.1×（67.24KN.m+194KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=115.49KN

一层：

FJ跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VF1J1=1.1×（76.79KN.m+186KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=115.75KN

JK跨：经比较，与左震作用组合时，剪力设计值较大VJ1K1=1.1×（）/1.8m+1.2×0.5×（9.09KN/m+0.5×3KN/m）

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×1.8m=182.83KN

KM跨：经比较，与右震作用组合时，剪力设计值较大

VK1M1=1.1×（76.79KN.m+186KN.m）/6.6m+1.2×0.5×（14.76KN/m+0.5×6.82

KN/m）×6.6m=115.75KN

二、框架结构设计中，应体现“强柱弱梁”，即三级抗震框架节点处，除顶层及轴压比小于0.15外，柱端弯矩应符合下列要求：

ΣMC≥1.1ΣMb（5-8）

其中：MC为节点上下端柱截面顺时针或反时针组合的弯矩设计值之和，为了防止

框架底层柱底过早出现塑性铰将影响整个框架的变形能力。调整过后的柱端弯矩如表5-15中所示。

三、柱端剪力设计值应按下式调整：

tbV=εVC(MC+MC)/Hn（5-9）

其中：V——柱端组合剪力设计值；Hn——柱净高；

εVC——柱剪力增大系数，三级抗震取1.1。

MCt和MCb分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值；

柱端弯矩及剪力设计值调整如表5-15所示。

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§5.4配筋计算

其中有可能要用到的公式：

箍筋配筋率：

轴压比：n=Asvf；箍筋最小配筋率：min0.24t；fyvbsNM；e0；fcbhN

ea取20mm和h中较大值；eie0ea；30

10.5fcAl21.150.010，,大于1.0时取1.0；大于1.0时取1.0；Nh

lh(0)212；eeia；eh21400i

h011

xNx；；Nbfcbbh0h0fcb

混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，11.0HRB400钢筋，fy=360N/mm2，HRB235钢筋，fy=210N/mm2,ξ

5.4.1框架柱配筋

一、轴压比验算

底层柱：Nmax=1671.62KN

轴压比：n=N/fCAC=1671.62×103N/(14.3N/mm×6002mm2)=0.325＜[0.9]

满足要求

二、截面尺寸复核

取h0=600mm-35mm=565mm,Vmax=137.57KN

因为h0/b5650.944，600

KN137要求。7.满5足2b=0.518。cfcbh00.25114.36005651KN211.93所以0.25

三、正截面受弯承载力计算

柱同一截面分别承受正反弯矩，故采用对称配筋。F轴柱：

无地震作用时：

Nb1fcbh0b14.3KN/m600mm565mm0.518=2511.11KN

有地震作用时：

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Nb1fcbh0b/RE14.3KN/m600mm565mm0.518/0.8=3138.89KN

第1层：

从柱的（5-10）

l0(20.2min)H（5-11）

式中:u,c---柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值。

min---比值u,c中的较小值

H---柱的高度，对底层柱为基础顶面到一层楼盖顶面的

高度，对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。此处：u21.6，c0，min03.601

3.60l010.154.5m

所以，l06.93me06.93mmin)H24.5m9.0ml0(2m103130.13mmN1347.68KN

20mmeamax600mm/3020mm20mm

mm20mm150.13mmeie0ea130.1314.3KN/mm2(600mm)2

1.91.0，取1=1.01N1347.68103N

因为

l06.93m11.551，5所以21.0h0.6m47

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1l1169302(0)2121()1.01.0=1.361400ei/h0h1400150.13/565600

h600mmeeia1.36150.13mm35mm469mm22

REN0.222b0.5181fcbh0

AsAs’RENe1fcbh0(10.5)fy’(h0as’)0.81347.68103469-14.360056520.222（1-0.50.222）＜0360（565-35）

按构造配筋。由于纵向受力钢筋采用HRB400，最小总配筋率min0.2%

mm2)720mm2AsminAs’min0.2%(600

每侧实配3C22（AsAs’941mm2）

第二组（5-10）

l0(20.2min)H（5-11）

式中:u,c---柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值。

min---比值u,c中的较小值

H---柱的高度，对底层柱为基础顶面到一层楼盖顶面的

高度，对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。此处：u21.6，c0，min03.601

3.60l010.154.5m

所以，l06.93m6.93mmin)H24.5m9.0ml0(20.2

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e0M15.77KNm10311.27mmN1399.52KN

20mmeamax600mm/3020mm20mm

eie0ea11.27mm20mm14.36002

11.841.0，取1=1.0N1399.52103

因为l06.93m11.551，5所以21.0h0.6m

l1(0)2121400ei/h0h1

=1169302()1.01.0140031.27/565600

=1.72h600eeias1.7231.2735318.78mm22

REN0.81399.52103

=0.23b0.5181fcbh014.3600565

AsA

按构造配筋

所以AsAs’0.2%(600mm)2720mm2。

按构造配筋，每侧实配3C22（AsAs’941mm2）

F轴柱及J轴柱正截面配筋计算如表5-16和表5-17所示。‘sRENe1fcbh02(10.5)fy’(h0as’)＜0

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四、斜截面受剪承载力计算如下表

F轴柱：

一层：

M175.38KN

最不利=Sfyvh0

1.051.436005650.0561347.68103

=<0210565

H3900mm底层柱端加密区长度取max(n650mm，500mm)取650mm,66

H3000mm标准层柱端加密max(hb=600mmn500mm,500mm)，取600mm.66

所以柱加密区箍筋取Φ10@100，非加密区取Φ10@200

斜截面受剪承载力计算如表5-18所示

0.879.57103

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5.4.2框架梁配筋（以六层FJ跨梁为例，说明计算过程）

一、梁的正截面受弯承载力计算

从梁的内力组合表中，选出FJ跨跨中截面及支座截面的最不利内力支座截面：；

跨中截面：

梁跨内截面下部受拉，可按T形截面进行配筋计算；支座截面上部受拉，可按矩形截面计算。

翼缘的计算宽度：

按梁的计算跨度l0考虑：边跨b‘

f=l0/3=7200/3=2400mm

中间跨：b‘

f=l0/3=2400/3=800mm

按翼缘高度考虑：h0=h-as=600mm-35mm=565mm；

h0=h-as=450mm-35mm=415mm。

因为hf’/h=120/565=0.21＞0.1，此种情况下不起控制作用。

所以取b‘

f=2400mm和800mm。

梁内纵向钢筋选用HRB400,，下部跨中截面按单筋T形截面计算，因为：

’1fchf’b‘（h-h）=14.32400120（565-120/2）=2080KN.m＞131.98KN.mf0f/2

属于第一类T形截面

REM0.75131.98106

s0.009‘221fcbfh01.014.32400

565

10.009＜b0.518，满足要求，

1s(10.995。2

REM0.75131.98106

As490mm2fysh03600.995565t0.450.00180.002,取min=0.2%fy360

As,minminbh0.0025300600450mm2

实配3C16（As603mm2As,min360mm2）

将下部跨间截面的钢筋全部伸入支座，则支座截面可按已知受压的双筋矩形截面计算受拉钢筋。

F支座截面

受压区高度xh00REM0.75137.99106

542mm2所以As’fy(h0as)360(56535)t0.550.00220.0025,取min=0.25%fy360As,minminbh0.0025300600450mm2

实配3C16（As603mm2As,min450mm2）

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J支座截面：

受压区高度xh000.75136.4106

536mm2所以As’fy(h0as)360(56535)REM

0.55ft1.430.550.00220.0025,取min=0.25%fy360

As,minminbh0.0025300600450mm2

实配3C16（As603mm2As,min450mm2）

其他各层框架梁的配筋计算结果表5-19和表5-20所示。

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二、梁的斜截面承载力计算

由上表可知，第一、二、三层中框架梁需要按计算配筋，计算箍筋数量如下：

Vfbh0.75182.83101.10300450REbt0Asv第一层：<0Sfyvh0210415

2

选用Φ10双肢箍，Asv，178.5mm，S

278.5

413mm0.38

故按构造配筋

箍筋选用：加密区Φ10@100其余部分Φ10@200

Vfbh0.75192.08101.10300450REbt0Asv第二层：<0Sfyvh0210415

278.52

78.5mm选用Φ10双肢箍，Asv，，S357mm1

0.44

故按构造配筋

箍筋选用：加密区Φ10@100其余部分Φ10@200

Vfbh0.75166.71101.10300450REbt0Asv第一层：<0Sfyvh0210415

278.52

78.5mm选用Φ10双肢箍，Asv，，S581mm1

0.27

故按构造配筋

箍筋选用：加密区Φ10@100

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其余部分Φ10@200其余各梁均按构造配箍筋

箍筋选用：加密区Φ10@100其余部分Φ10@2002则sv==0.26%0.260.177%,满足要求。300200210

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第6章板配筋计算

§6.1板的配筋

设计资料

结构布置如图6-1所示，板厚选用120mm，楼面板采用大理石面层，走廊板水磨石地面，楼面活荷载标准值q2KN/m2，走廊活荷载：q2.5KN/m2，混凝土为

荷载计算

楼面：恒载：g1.24.33KN/m25.20KN/m2

活载：q1.32KN/m22.6KN/m2

――――――――――――――――――――――――――――

合计：Pgq5.20KN/m22.6KN/m27.8KN/m2

走廊：恒载：g1.23.82KN/m24.58KN/m2

活载：q1.32.5KN/m23.25KN/m2

――――――――――――――――――――――――――――

合计：Pgq4.58KN/m23.25KN/m27.83KN/m2

屋面：恒载：g1.26.89KN/m28.27KN/m2

活载：q1.32.0KN/m22.6KN/m2

――――――――――――――――――――――――――――

合计：Pgq8.27KN/m22.6KN/m210.87KN/m2板的计算

由计算简图可知，将楼板划分了A板，B板两种板块，均按照双向板计算，按塑性理论计算。

主梁的h＝600mm，宽度b=300mm，走道梁h＝450mm，宽度b=为300mm.

一、标准层中间区格板B楼板计算：

1、弯矩计算：

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计算跨度：l0x2.4m0.3m2.1ml0y3.9m0.3m3.6m

nl0y/l0x3.6/2.11.71<2按双向板计算，则0.341/n22按塑性理论计算，采用分离式配筋样式，各塑性铰上总弯矩为：

Mxl0ymx3.6mx

Myl0xmx0.342.1mx0.71mx

```MxMxl0ymx23.6mx7.2mx

```MyMyl0xmx1.43mx

代入基本公式，由于区格板B四周都有整浇的梁支撑，跨中及支座面弯矩应当折减，其2Mx2MyMx

1/12Pl02x(3l0yl0x)0.8

=23.6mx20.71mx27.2mx21.43mx

1/12[7.832.12(33.62.1)0.8]

mx

mymx0.340.774

```mxmxmx20.774

m`

ym``ymy20.26

2、配筋计算：

跨中截面取长边h0y1203090mm，短边h0x12020100mm，支座截面

近似取h0xh0y100mm。B格板四周都有整浇梁支撑，故跨中及支座面弯矩应于

折减。另外板中配筋较低，故近似的取l0y7.2m0.3m6.9m

nl0y/l0x