徐州格利尔数码股份公司办公楼设计土木工程毕业论文

徐州工程学院成人教育学院毕业设计(论文)图书分类号：密级：毕业设计(论文)徐州格利尔数码股份公司办公楼设计THEOFFICEBUILDINGOF

摘要本次毕业设计题目为“徐州格利尔数码股份公司办公楼”。按毕业设计任务书的要求，此综合楼共五层，建筑总高度为23.95m，总建筑面积约为3798㎡。本建筑结构均为钢筋混凝土框架结构，基础采用人工挖孔灌注桩基础。本设计抗震设防烈度为7度。工程设计包括两部分，即建筑设计和结构设计。建筑设计是在查阅相关资料及规范的基础上完成了平面（底层，标准层）、正立面、侧立面及剖面图。结构设计采用三水准两阶段的设计方法，包括三部分内容：第一，通过手算进行结构计算。具体内容包括：结构方案和初选截面尺寸；结构计算简图及刚度参数计算；荷载计算及结构位移验算；水平荷载作用下的结构内力分析；竖向荷载作用下的结构内力分析；荷载效应及内力组合；截面设计和构造要求；基础设计。其中在水平地震作用的计算过程中应用D值法和底部剪力法进行框架结构在水平荷载作用下的内力和侧移计算，在计算过程中，充分利用了Excel及结构力学求解器等进行电算，保证了计算的准确性。第二，结构施工图绘制。在施工图的绘制过程中，应用AutoCAD软件进行制图，绘制结构平面布置图，基础平面图，桩基础详图等。第三，计算机辅助设计与校核。通过应用PKPM软件对结构进行辅助设计，并与手算结果进行校核，得到横向框架配筋图，梁板平法施工图。关键词：框架结构；结构设计；抗震设计；基础设计AbstractThegraduationdesigntopicforonetrafficpolicebuildingintegrateddesignAccordingtotherequirementsofgraduationdesign,thebuildingoffivelayers,,buildingatotalheightof23.95m,withatotalconstructionareaofabout3798squaremeters.Thisbuildingstructureforsteelreinforcedconcreteframestructure,basicusingslurry-supportedmachineryintoapilefoundation.Inthispaper，thedistrictseismicfortificationintensityisdesignedfor8degrees.Theengineeringdesignincludestwoparts,namelythearchitecturaldesignandstructuredesign.Architecturaldesignisinaccessrelevantinformationandonthebasisofregulatingtheplane(complete,standardlayer),bottomfacade,sideelevationandsection.Structuredesignusesthreeleveltwostagesofdesignmethods,includingthreeparts:First,byhandcountstructurecalculation.Includingcomponentssectionsize,theloadcalculation,themethodofusingDvaluestructureandequivalentbaseshearmethodunderhorizontalloadsofinternalforceandlateralforcecalculation,theframeworkandsectiondesign(beamandcolumnboard,thereinforcement),foundationdesignEngineeringdesignincludestwoparts,namelythearchitecturaldesignanddesign.Architecturaldesignisinaccessrelevantinformationandonthebasisofregulatingtheplane(complete,standardlayer),bottomfacade,sideelevationandsection.Second,thestructureconstructiondrawings.Specificinclude:theconstructionscheme,constructionschemeandtheprimarysectionsize,Floorstructuredesign,Structurediagramandrigidityparameterscalculation,Theloadcalculationandthestructuraldisplacementcalculation,Underhorizontalloadsofstructuralinternalforceanalysis,Verticalloadstructureinternalforceanalysis,Loadeffectandinternalcombination,Sectiondesignandconstructionrequirements.Third,Basicdesign,Thestructureofdrawing,ThecomputeraideddesignusingPKPM.Keywords:FramestructureStructuredesignSeismicdesignfoundationdesign目录TOC\o"1-3"\h\u115481.绪论 2171511.1序言 2274401.2建筑设计说明 2201591.2.1总平面设计 26731.2.2平面设计 2129231.2.3剖面设计 3191641.2.4立面设计 3109042.结构设计计算书 4283432.1工程概况 478232.2结构布置及计算简图 4265862.3重力荷载计算 9228352.3.1屋面及楼面永久荷载标准值 9221222.3.2屋面及楼面可变荷载标准值 9432.3.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 979782.3.4重力荷载代表值 10112932.4框架侧移刚度计算 11192982.5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 14203262.6竖向荷载作用下框架结构的内力计算 19167242.6.1横向框架内力计算 19182532.6.2横向框架内力组合 29248392.7截面设计 3751412.7.1框架梁 37124592.7.2框架柱 41221062.7.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 45237852.8基础设计 4886832.9楼梯设计 5018014附表 5518180附表1柱侧移刚度修正系数 5510113附表2弹性层间位移角限值 556510附表3倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比 566509附表4上、下层高不同的修正值和 5610318附表5柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值 5724194结论 589485致谢 598426参考文献 601.绪论1.1序言钢筋混凝土结构是建筑中一种常见的结构形式。特别是近十多年来，随着我国经济建设的迅速发展，由于生产的需要，这类结构以其造价低，适用范围广等优点而获得广泛的应用。根据活动中心设计规范和其它相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，设计该框架结构。按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。结合建筑设计并考虑公共建筑的特点，该建筑采用了框架结构。建筑设计部分包括建筑的平面、立面和剖面设计，主要解决建筑平面布局和立面造型问题，此外对一些细部尺寸进行了设计。结构设计部分主要由内力计算和截面设计组成。内力计算部分首先由基本资料计算水平地震荷载和竖向重力荷载，主要运用了弯矩分配等方法。之后进行荷载组合，并且根据其进行截面设计和计算，主要包括构件截面尺寸设计以及构件配筋设计。本建筑基础形式选用桩基础。在设计过程中，根据国家最新规范和土木工程设计中的各种要求进行计算，并运用AutoCAD和PKPM等制图软件进行辅助设计和绘图。毕业设计是我们在毕业前最后的学习和综合训练阶段，是深化、拓宽、综合学习的重要过程。因此毕业设计对提高我们的专业水平具有十分重要的意义。作为土木工程房屋建筑工程专业的毕业设计，采用办公楼结构设计作为毕业设计的题目，具有广泛的应用性。本设计正文包括建筑设计说明部分，结构设计计算书部分。1.2建筑设计说明根据设计任务书中的要求，同时考虑到徐州格利尔数码股份公司办公楼的使用功能及建筑物设计要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计。其建筑的总长度为60.1m,总的宽度为16.7m。主体结构共5层，层高均为3.9m.主体结构采用现浇钢筋混凝土框结构。1.2.1总平面设计本设计为徐州格利尔数码股份公司办公楼，根据当地的环境，即建筑地段的大小、形状、道路交通情况、地形条件、朝向、主导风向、气候条件等，做出了总平面设计，即设置了功能分区、组织道路系统、安排出入口及布置绿化和其他附属设施。1.2.2平面设计本办公楼是徐州格利尔数码股份公司办公楼。因此本设计的原则是：满足各种功能的前提下，提高技术水平，做到舒适实用。在第一层为方便使用设有休息室和活动室等，其他每层都有档案室和大、中、小型办公室和会议室为工作人员提供方便。房间平面中门的最小宽度是由通过人流多少和搬进房间家具设备的大小决定的，房间中窗的大小和位置主要是根据室内采光通风要求来考虑。1.2.3剖面设计根据平面设计进行剖面设计，层数为5层，每层层高都为为3.9m。其中根据层高对楼梯踏步进行了设计。为防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，设计室内外高差为450mm。1.2.4立面设计结构韵律和虚实对比，是使建筑立面富有表现力的重要设计手法。建筑立面上结构构件或门窗有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律变化的感受效果。在本设计中，考虑到建筑的特殊用途，正立面中所有的窗选取同样的尺寸，给人以特别整齐、庄重的感觉！2.结构设计计算书2.1工程概况本设计为徐州格利尔数码股份公司办公楼，建筑面积为3798㎡。其设计依据为：1.气象条件（1）温度：冬季采暖室外计算温度-10℃，夏季最高气温35℃。（2）主导风向：常年主导风向为东南风。基本风压0.35KN/㎡。（3）基本雪压:=0.35KN/㎡。（4）年降雨量：650mm；日最大降雨量：87mm；时最大降雨量：56mm；雨季集中在7、8月份。（5）土壤最大冻结深度500mm。2.工程地质条件(1)地形概述：拟建场地地形平缓。(2)勘测场地位于旧房拆迁带，地势平缓。钻探深度范围内揭露的地层，由上至下可分为四层：①粘土：褐灰～黄褐色，可塑，湿，中密，表层为耕作土，厚度约为0.50m左右，底部渐含砂及铁锰结核。土质分布均匀，属中等压缩性土层。厚度约5.l0m左右。②粉质粘土：黄灰～黄色，可塑，湿，中密，上部含有少量灰白色粘土块。土质较均匀，分布连续，属中等压缩性土层。厚度约1.80m左右。③粉土：棕黄色～黄色，可塑，含有贝壳碎屑，属中等压缩性土层。厚度约3.00m左右。④粉质粘土：黄色，软塑，饱和，夹粉砂透镜体和层面粉砂，该层未钻穿。(3)地下水位：地表以下2.0m，水质对水泥无侵蚀性。3.本工程设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度为0.15g，场地类别为Π类，丙类建筑，地基基础设计等级为丙级。4.墙体材料选用加气混凝土中小型砌块。2.2结构布置及计算简图 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，其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图1、图2、图3。主体结构共五层，层高都为为3.9m。填充墙采用300mm厚的加气混凝土空心砌块砖砌筑。门为木门，门洞根据门的规格定出。窗为铝合金窗，洞口也根据各窗规格定出。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。梁截面高度按跨度的1/12～1/8估算，由此估算的梁截面尺寸见表1，表1中还给出了各层梁的混凝土强度等级。其设计强度:一层采用C35(=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2），其他各层采用C30（=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2）表1梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（b×h）纵梁（b×h）次梁（b×h）AB、CD跨BC跨2-5C30300×700300×500300×700300×6001C35柱截面尺寸可根据式估算。由附表1可知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值[]=0.8；各层的重力荷载代表值近似取12KN/m2。由图2可知边柱及中柱的负载面积分别为7.8×3.3m2和7.8×4.8m2。由得第一层柱截面面积为边柱Ac2中柱Ac2如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为500mm和400mm。根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：1～5层500mm×500mm基础选用桩基础。图1建筑平面布置图图2结构平面布置图图3剖面图框架结构计算简图如图4所示。取一层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底。2～4层柱高度即为层高，取3.9m;底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h1=3.9+0.5+0.45=4.85m。图a横向框架图b纵向框架图4框架结构计算简图2.3重力荷载计算2.3.1屋面及楼面永久荷载标准值屋面：30厚细石混凝土保护层22×0.03=0.66KN/㎡4mmSBS改性沥青防水卷材0.4KN/㎡20厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.4KN/㎡100mm厚挤塑聚苯板保温层0.15KN/㎡100厚钢筋混凝土板25×0.1=2.5KN/㎡V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/㎡合计4.36KN/㎡1～4层楼面：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）0.55KN/㎡100厚钢筋混凝土板25×0.1=2.5KN/㎡V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/㎡合计3.30KN/㎡2.3.2屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值2.0KN/㎡楼面活荷载标准值2.0KN/㎡屋面雪荷载标准值Sk=μr·s0=1.0×0.35=0.35KN/㎡2.3.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见表2。表2梁、柱重力荷载标准值层次构件1边横梁0.30.7251.055.5136.114470.811906.722中横梁0.30.5251.053.9382.5988.605次梁0.30.5251.053.9386.312297.713纵梁0.30.7251.055.5137.3281049.59柱0.50.5251.106.8754.753210452～5边横梁0.30.7251.055.5136.114470.811906.722中横梁0.30.5251.053.9382.5988.605次梁0.30.5251.053.9386.312297.713纵梁0.30.7251.055.5137.3281049.59柱0.50.5251.106.8753.9321045注：1)表中β为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。2）梁长度取净长；柱长度取层高。墙体为300mm厚加气混凝土空心砌块，外墙面贴瓷砖（0.5KN/㎡），内墙面为20mm厚抹灰，则外墙面单位墙面重力荷载为0.5＋7×0.3＋17×0.02=2.94KN/㎡内墙为200mm厚加气混凝土空心砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为7×0.2＋17×0.02×2=2.08KN/㎡木门单位面积重力荷载为0.2KN/㎡；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4KN/㎡。2.3.4重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi=永久荷载标准值（楼板重+梁重+上下各半层的墙、柱重）+0.5*可变荷载标准值（楼面或屋面活荷载）G6=屋面恒载+50%屋面雪载+屋盖纵横梁自重+屋面下半层的柱及墙体自重+女儿墙自重=4.36*6.6*60.1+50%*0.35+2.94+2.08=1202.002KN同理，G5=5575.579KNG4=8647.772KNG3=8647.772KNG2=8647.772KNG1=11149.684KN计算结果如图5所示：

图5各质点重力荷载代表值2.4框架侧移刚度计算横向框架侧移刚度计算。横梁线刚度计算过程见表3；柱线刚度计算过程见表4。表3横梁线刚度计算表类别层次Ec/(N/㎜2)b×h/(㎜×㎜)I0/㎜4l/㎜EcI0/l/N·㎜1.5EcI0/l/N·㎜2EcI0/l/N·㎜边横梁2～53.0×104300×7008.575×10966003.898×10105.847×10107.795×101013.15×104300×7008.575×1094.093×10106.140×10108.186×1010走道梁2～53.0×104300×6005.4×10930005.4×10108.100×101010.80×101013.15×104300×6005.4×1095.67×10108.505×101011.34×1010表4柱线刚度计算表层次/mmEc/(N/㎜2)b×h/(㎜×㎜)Ic/㎜4EcIc/l/N·㎜147503.15×104500×5005.208×10103.454×10102～439003.0×104500×5005.208×10104.006×1010图6C-6柱及与其相连梁的相对线刚度柱的侧移刚度按公式计算，式中系数由公式计算。根据梁柱线刚度比的不同，图2中的柱可分为中框架柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。现以第二层C-6柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果分别见表5～表7。第2层C-6柱及与其相连的梁的相对线刚度如图6所示，图中数据取自表3和4。由表3和表4可得梁柱线刚度比为===由公式得D==0.46×表5中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱(12根）中柱（6根）3～51.9460.493155824.6420.6992209231953621.9950.499157714.7580.7042225032275212.3700.657120695.6530.80414770233448表6边框架柱侧移刚度D值（N/m）层次A-3、A-9、D-1、D-11B-1、B-11、C-1、C-113～51.4600.422133383.4820.6352007013363221.4960.428135273.5690.6412025913514411.7780.603110774.2400.76013961100152表7楼、电梯间框架柱侧移刚度值D（N/m）层次C-4、C-5、C-7、C-8E-4、E-5、E-7、E-83～53.6690.647204491.9460.4931558614414023.7610.653206381.9950.4991577114563614.4680.768141082.3700.65712069104708将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，见表8。表8横向框架层间侧移刚度(N/m)层次12345ΣDi438308603532597308597308597308 由表8可见，=438308/603532=0.73>0.7，故该框架为规则框架。2.5横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算。1.横向自振周期计算将折算到主体结构顶层，即1202.002×（1+×）=即第五层结构顶点的假想侧移由式，，，计算计算过程见表9。表9结构顶点的假想侧移计算层次Gi/kNVGi/kN∑Di/(N/mm)△ui/mmui/mm57043.387043.3859730811.8234.248647.772156913222.438647.77224338.92459730840.7196.128647.77232986.69660353254.7155.4111149.68443956.232438308100.7100.7计算基本周期T1，其中UT的量纲为m，取ψT=0.7,则T1==1.7×0.7×=0.576s2.水平地震作用及楼层地震剪力计算本设计中，结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值计算，即Geq=0.85ΣGi=0.85×(10969.536＋8647.772×35575.579＋1202.002)=37136.868KN因，所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数计算如下：各质点的水平地震作用将与代入可得：=4031.58具体计算过程见表10。各楼层地震剪力按公式计算，结果列入表10。表10各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi/mGi/KNGiHi/KN·mFi/KNVi/KN23.351202.00228066.750.053213.67213.67520.355575.579113463.030.214862.761076.43416.458647.772142255.850.2681080.462156.89312.558647.772108529.540.205826.472983.3628.658647.77274803.230.141568.453551.8114.7511149.684529610.100403.163954.973.水平地震作用下的位移计算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按公式计算，计算过程见表11。表中还计算了各层的层间弹性位移角。各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图7.图(a)水平地震作用分布图(b)层间剪力分布图7横向水平地震作用及楼层地震剪力表11横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/KNΣDi/(N/mm)ui/㎜ui/㎜hi/mm51076.435973081.825.339001/217642156.895973083.623.539001/108332983.365973084.9919.939001/78223551.816035325.8914.9139001/66213954.974383089.029.0247501/582由表11可见，最大层间弹性位移角发生在第1层，其值为1/582<1/550,满足最大层间位移角限值的要求，其中[u/h]=1/550由附表2查得。4.水平地震作用下框架内力计算以图2中轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算从略。框架柱端剪力及弯矩分别按式和，计算，其中取自表5，Σ取自表8，层间剪力取自表10。各柱反弯点高度比按式确定，其中由附表3查得。本设计中底层柱需要考虑修正值，由附表4查得。第2层柱需考虑修正值和，其余柱均无修正。表12各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/KN∑Dij/(N/m）边柱Di1Vi1y53.91076.435973081558228.081.9460.39743.4866.0443.92156.895973081558256.271.9460.45098.75120.7033.92983.365973081558277.831.9460.497150.86152.6823.93551.816035321577192.811.9950.500180.98180.9814.753954.9743830812069108.92.3700.613200.19200.19层次hi/mVi/KN∑Dij/(N/mm）中柱Di2Vi2y53.91076.435973082209239.814.6420.4569.8785.3943.92156.895973082209279.774.6420.5155.55155.5533.92983.3659730822092110.344.6420.5215.16215.1623.93551.8160353222250130.944.7580.5255.33255.3314.753954.9743830814770133.275.6530.55348.17284.86注：表中M量纲为KN·m,V量纲为KN。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按公式计算。设计为框架柱，那么：

1、先求出节点弯矩，分配到节点上的每一个杆件的杆端（包括柱端），得到柱端弯矩；

2、根据柱端弯矩，设柱端剪力为未知数，列杆件力矩平衡方程，求出柱端剪力；

3、根据柱顶两侧梁传来的梁端剪力和柱顶的上柱柱底轴力之和，就是本柱上端轴力。本柱上端轴力加本柱自重就是本柱下端轴力。其中梁线刚度取自表3，具体计算过程见表13。表13梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱轴力MlbMrbLVbMlbMrbLVb边柱N中柱N543.4835.796.612.0149.6049.60333.07-12.01-21.064186.7494.506.642.61130.92130.92387.28-54.62-65.733251.43155.406.661.64215.31215.313143.54-116.26-147.632331.84184.656.678.26255.84255.843170.56-194.52-239.931381.17296.326.6102.65213.87213.873142.58-297.17-279.86注：1）柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应得右侧两根柱为压力。2）表中M单位为KN·m，V单位为KN,N单位为KN，l单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图8所示。图（a）框架弯矩图（）图(b)梁端剪力及柱轴力及柱剪力图（）图8地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力及柱轴力图2.6竖向荷载作用下框架结构的内力计算2.6.1横向框架内力计算1.计算单元取⑥轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.8m，如图9所示。图9横向框架计算单元由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线重合，因此在框架节点上无集中力矩作用。2.荷载计算(1)恒载计算q1,q,1代表横梁自重，为均布荷载形式，对第5层KN/mKN/mq2和q,2分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，由图所示几何关系可得P1，P2分别为由边纵梁，中纵梁直接传给柱的恒载，它包扩梁自重，楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算如下：对2-4层，包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其他荷载计算同第五层，结果为：图10各层梁上作用的恒载1层(2)活荷载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图11所示：图11各层梁上作用的活载对于第5层同理，在屋面雪荷载作用下对1-4层将以上计算结果汇总，见表14和表15表14横向框架恒载汇总表层次q1/(kN/m)q，1/(kN/m)q2/(kN/m)q，2/(kN/m)P1/kNP2/kN55.5133.93816.47812.675149.37166.361-412.1693.93812.879.9154.29190.79表15横向框架活载汇总表层次q2/(kN/m)q，2/(kN/m)P1/kNP2/kN57.8（0.975）6.0（0.75）33.35（4.169）52.25（6.53）1-47.86.033.3552.25按弹性理论设计计算梁的支座弯矩时，可按支座弯矩等效的原则，按下式将三角形荷载和梯形荷载等效为均布荷载P三角形荷载作用时='梯形荷载作用时=（）'其中'=*g、q分别为板面的均布恒荷载和均布活荷载；、分别为短跨与长跨的计算跨度。=0.5*=0.227顶层边跨荷载等效后的计算简图如下图12荷载等效后的计算简图3.内力计算梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。分配系数计算公式：（3.26）其中：为转动刚度，两端固支杆，一端固支，一端滑动固支杆n为该节点所连接的杆件数。由此计算出各个杆件分配系数，标绘于计算简图上。弯矩计算过程如图12，所得弯矩图如图13。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相叠加而得。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。如表16和表17所列。以恒载作用下的第五层框架A节点附近杆件来说明弯矩二次分配法的计算过程。均布荷载作用下的固端弯矩计算公式：M=-ql²/12=19.54*6.6=-70.92KNM传递系数C=1/2=4i=2i，则==0.661==0.339则=76.92*=46.88KNM=76.92*0.339=24.04KNM。同理可得其他节点处杆件的弯矩，如下图所示。CBACBA（a）恒载作用下（b）活载作用下图13横向框架弯矩的二次分配法（M单位：）（a）恒载作用下（b）活载（屋面雪荷载）作用下图14竖向荷载作用下框架弯矩图表16恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VC556.515.41-3.39053.1118.815.41202.48229.29200.57227.38470.0813.33-2.70067.3816.0313.33450.96477.77447.53474.34370.0813.33-2.70067.0416.0313.33699.44726.25694.49721.30270.0813.33-2.70067.0416.0313.33974.73974.73941.45968.26170.0813.33-3.04067.0416.3713.331196.061228.721188.411221.07表17活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱==518.14（2.27）4.5（0.56）-1.13（-0.14）017.01（2.13）19.27（2.41）4.5(0.56)50.36(6.30)76.02(9.5)418.144.5-0.67017.4718.814.5101.18(57.12)151.58(85.06)318.144.5-0.67017.4718.814.5152(107.94)227.14(160.62)218.144.5-0.67017.4718.814.5202.82(158.74)302.7(236.18)118.144.5-0.90017.4718.814.5253.64(209.56)378.26(311.74)注：表中括号内数值为屋面作用雪荷载（）、其他层楼面作用活荷载（）对应的内力。以向上为正。图15恒载作用下梁端剪力及柱轴力图(KN)图16活载作用下梁端剪力及柱轴力图(KN)2.6.2横向框架内力组合1.结构抗震等级结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素，由《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中表6.1.2确定。由规范可知，本工程的框架为二级抗震等级。2.框架梁内力组合本设计考虑了四种内力组合，即，，，。此外，对于本工程，这种内力组合与考虑地震作用的组合相比一般比较小，对结构设计不起控制作用，故不予考虑。各层梁的内力组合结果见表18，表中SGk,SQk两列中的弯矩M为经过调幅后的弯矩（调幅系数取0.8）。跨中弯矩调幅系数取1.2。图17均布荷载和梯形荷载下的计算图形下面以第一层跨梁考虑地震作用的组合为例，说明各内力的组合方法。对支座负弯矩按相应的组合情况进行计算，求跨间最大正弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。由图14可得若，说明，其中为最大正弯矩截面至支座的距离，则可由下式求解：将求得的值代入下式即可得跨间最大正弯矩值若，说明，则若，则若，则同理，可求得三角形分布荷载和均布荷载作用下的、和的计算公式（图15）图18均布荷载和三角形荷载下的计算图形由下式解得： 同理，可求得三角形分布荷载和均布荷载作用下的、x和的计算公式（图15）X可由上式解得：本设计中，梁上荷载设计值左震则发生在左支座右震则发生在右支座剪力计算：左震右震则表18框架梁内力组合表截面位置内力→←一层A-46.1-13.7381.7324.50-419.81-74.50208.87V67.0417.47102.65-31.89168.28104.91-62.05-17.94296.32-352.83224.99-99.5816.3718.81102.65123.28-76.8945.98-29.91-8.93213.87177.59-239.46-48.3924413.334.5142.58-124.99153.0422.30跨间332.19235.65173.55173.55三层A-24.03-13.75251.43217.33-272.96-48.09162.9167.3817.4761.648.40128.60105.31-62.29-17.22155.4-215.3387.71-98.8616.0318.8161.6482.99-37.2145.57-28.74-6.98215.31180.92-238.93-44.26243.213.334.5143.54-125.93153.9722.30跨间221.9798.34176.57176.57五层A-29.38-10（-1.25）43.4811.45（15.39）-73.34（69.40）-49.2681.5453.1117.01（2.13）12.0143.74（37.05）67.16（60.47）87.55-47.26-15.99（-2）35.79-84.62（-78.33）-14.83（-8.54）-79.1018.819.27（2.41）12.0137.30（29.71）13.88（6.29）49.54-27.96-9.38（-1.18）49.618.98（22.67）-77.75（-73.53）-46.6898.6715.414.5（0.56）33.07-16.35（-18.12）48.14（46.36）24.79跨间19.89-1.317.7617.76注:表中和分别为AB跨河BC跨间最大正弯矩。M以下部受拉为正。一项中括号内的数值表示屋面作用雪荷载时对应的内力。3.框架柱内力组合。取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果及柱端弯矩设计值的调整见表2.19～22。在考虑地震作用效应得组合中，取屋面雪荷载的内力进行组合。表19(a)横向框架A柱弯矩和轴力组合层次截面内力1.35SGk+SQk→←5柱顶36.7312.50(1.56)43.48-9.2181.2362.0961.5881.23-9.2162.09202.4850.36(6.30)12.01184.91209.90323.71313.48209.90184.91323.71柱底-30.04-8.6066.0435.72-101.65-49.15-48.09-101.6535.72-49.15229.2950.36(6.30)12.01210.65235.63359.90345.65235.63210.65359.904柱顶30.048.60120.7-92.56158.4949.1548.09158.49-92.5649.15450.96101.08(57.12)54.62403.53517.14709.88682.66517.14403.53709.88柱底-30.04-8.6098.7569.73-135.67-49.15-48.09-135.6769.73-49.15477.77101.08(57.17)54.62429.27542.88746.07714.84542.88429.27746.073柱顶30.048.60152.68-125.82191.7549.1548.09191.75-125.8249.15699.44152.00(107.94)116.26602.36844.181096.241052.13844.18602.361096.24柱底-30.04-8.60150.86123.93-189.86-49.15-48.09-189.86123.93-49.15726.25152.00(107.94)116.26628.10869.921132.441084.30869.92628.101132.442柱顶30.048.60180.9-155.17221.1049.1548.09221.10-155.1749.15947.92202.82(158.74)194.52783.901188.501482.511421.451188.50783.901482.51柱底-30.87-8.83180.98154.35-222.09-50.50-49.41-222.09154.35-50.50974.73202.82(158.74)194.52809.641214.241518.711453.62969.45809.641518.711柱顶26.647.63200.19-178.96237.4343.5942.65584.58-178.9643.591196.06253.64(209.56)297.17939.751557.861868.321790.371473.27939.751868.32续表19（a）柱底-13.32-3.82317.09315.15-344.39-21.80-21.331589.82315.15-21.801228.72253.64(209.56)297.17971.101589.221912.411829.561500.99971.101912.41注：表中M以左侧受拉为正，单位KN·m，N以受压为正，单位为KN。一列中括号内的数值为屋面作用雪荷载、其它层楼面作用活荷载对应的内力值。表19(b)横向框架A柱柱端组合弯矩设计值的调整层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底rRE(∑Mc=nc∑Mb)~136.53200.72144.78179.09237.33276.38259.19222.87430.49rREN~235.63517.4542.88844.18869.921188.51214.241557.861589.22注：表中弯矩为相应于本层柱净高上、下两端的弯矩设计值。表20横向框架A柱剪力组合(KN)层次→←5-17.21-5.40（-2.61）28.0812.14-49.91-10.69-25.8463.834-15.41-4.4156.2744.21-80.15-24.67-25.21102.663-15.41-4.4177.8368.03-103.97-24.67-25.21133.182-15.62-4.4792.8184.34-120.77-25.00-25.56154.671-8.41-2.41108.9110.53-130.14-13.47-13.76203.06注：表中V以绕柱端顺时针为正，为相应于本层柱净高上、下两端的剪力设计值。表21(a)横向框架B柱弯矩和轴力组合层次截面内力1.35SGk+SQk→←5柱顶-25.64-8.72(1.09)85.39-112.9064.71-43.33-42.98-112.90-112.90-42.98200.5776.02(9.50)21.06175.20219.01346.79347.11175.20175.20347.11柱底21.006.4069.8795.90-49.4334.7534.1695.9095.9034.75227.3876.02(9.50)21.06200.94244.75382.98379.28200.94200.94382.984柱顶-21.00-6.40155.55-185.00138.54-34.75-34.16-185.00-185.00-34.75447.53151.58(85.06)65.73402.10538.82755.75749.25402.10402.10755.75柱底21.006.40155.55185.00-138.5434.7534.16185.00185.0034.75474.34151.58(85.06)65.73427.84564.55791.94781.42427.84427.84791.943柱顶-21.00-6.40215.16-247.00200.53-34.75-34.16-247.00-247.00-34.75694.49227.14(160.62)147.63590.27897.341164.701151.38590.27590.271164.70柱底21.006.40215.16247.00-200.5334.7534.16247.00247.0034.75721.30227.14(160.62)147.63616.01923.081200.901183.56616.01616.011200.902柱顶-21.00-6.40225.33-257.58211.11-34.75-34.16-257.58-257.58-34.75941.45302.70(236.18)239.93767.631266.691573.661553.52767.63767.631573.66柱底21.055.90225.33257.38-211.3034.3233.52257.38257.3834.32968.26302.70(236.18)239.93793.371292.421609.851585.69793.37793.371609.851柱顶-21.05-5.90284.86-319.29273.21-34.32-33.52-319.29-319.29-34.321188.41378.26(311.74)279.86999.451581.561982.611955.66999.45999.451982.61续表21（a）柱底10.532.95348.17373.62-350.5717.178.73248.79248.798.851221.07378.26(311.74)279.861030.811612.922026.701092.39674.09674.091097.2注：表中M以左侧受拉为正，单位KN·m，N以受压为正，单位为KN。表21(b)横向框架B柱柱端组合弯矩设计值的调整层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底rRE(∑Mc=nc∑Mb)~216.52417.66271.58362.6310.44320.29321.73399.01467.03rREN~200.94402.10427.84590.27616.01767.63793.37999.451030.81注：表中弯矩为相应于本层柱净高上、下两端的弯矩设计值。表22横向框架B柱剪力组合(KN)层次→←511.913.88(1.92)±39.8157.12-30.867.7418.0072.87410.773.28±79.77100.80-75.4917.5217.82129.13310.773.28±110.34134.58-109.2717.5217.82172.41210.783.15±130.94157.29-132.0917.3517.70179.7216.651.86±133.27154.99-139.5310.5810.84241.83注：表中V以绕柱端顺时针为正，为相应于本层柱净高上、下两端的剪力设计值。2.7截面设计2.7.1框架梁这里仅以第一层跨梁为例，说明计算方法和过程，其它层梁的配筋计算结果见表23和表24。1.梁的正截面受弯承载力计算。从表中分别选出AB跨胯间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算成支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。支座弯矩跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，由表可求得相应的剪力则支座边缘处当梁下部受拉时，按T形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度：按跨度考虑时，；按梁间距考虑时，；按翼缘厚度考虑时，，，此情况下不起控制作用。故取梁内纵向钢筋选HRB400级钢（），。下部跨间截面按单筋T形截面计算。因为属第一类T形截面实配钢筋4C22（），，满足要求。将下部跨间截面的4C22钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（），再计算相应的受拉钢筋，即支座上部说明富裕，且达不到屈服。可近似取实取4C22（）。支座上部实取4C22（），，满足要求。2.梁斜截面受剪承载力计算跨故截面尺寸满足要求。梁端加密区箍筋取4肢8@100,箍筋用HPB235级钢筋，加密区长度取1.05m，非加密区箍筋取4肢8@150，箍筋设置满足要求。跨：若梁端箍筋加密区取4肢10@100，则其承载力为由于非加密区长度较小，故全跨均可按加密区配置。表23框架梁纵向钢筋计算表层次截面ξ实配钢筋5支座A-58.53＜05092582C18(509)10.24-76.39＜05093372C18(509)10.24AB跨间28.520.002116.232C18(509)0.24支座Br-63.3＜04023322C18(402)10.34BC跨间12.640.0024632C16(402)0.223支座A-244.600.0075100810783C22(1140)0.880.54-197.13＜010088693C22(1140)0.880.54AB跨间221.220.014813.592C20+1C22(1008)0.48支座Br-204.970.03976010743C22(1104)0.690.55BC跨间144.500.027707.662C22(760)0.421支座A-381.860.03152016844C22(1520)10.76-325.64＜0152014364C22(1520)10.76AB跨间321.380.02013574C22(1520)0.76支座Br-205.700.03976010784C22(1520)0.501.1BC跨间141.720.027707.662C22(760)0.42表24框架梁箍筋数量计算表层次截面梁端加密区非加密区实配钢筋4、81.54570.57-0.219<0双肢8@100(1.01)双肢8@150(0.224)98.67487.77-0.021<0双肢8@100(1.01)双肢8@100(0.337)2、162.91570.570.25双肢8@100(1.01)双肢8@150(0.224243.2487.770.95双肢10@100(2.36)双肢10@100(0.787)1、208.87666.330.44四肢8@100(2.01)四肢8@150(0.383)244566.130.89双肢10@100(2.36)双肢Φ10@100（0.787）2.7.2框架柱1．剪跨比和轴压比验算表25给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果，其中剪跨比λ也可取,注意，表中的，和都不应考虑承载力抗震调整系数。由表25可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。表25柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次A柱550046014.3108.3158.72314.174.01>20.10<0.8350046014.3255.67122.321159.894.54>20.35<0.8150046016.7316.57153.112118.964.49>20.55<0.8B柱550046014.3150.5367.2267.924.8720.08<0.8350046014.3329.33158.33821.354.52>30.25<0.8150046016.7425.72182.341374.415.08>20.36<0.82．柱正截面承载力计算以第一层B轴柱为例说明。根据B柱内里组合表，将支座中心处的弯矩换算至支座边缘，并与柱端组合弯矩的调整值比较后，选出最不利内力，进行配筋计算。B节点左、右梁端弯矩B节点上、下柱端弯矩.m,，在节点处将其按弹性弯矩分配给上、下柱端，即:取20mm和偏心方向截面尺寸的l/30两者中的较大值，即500/30=17mm，故取=20mm。底层柱计算高度因为，故应该考虑偏心距增大系数η。采用对称配筋为大偏压情况再按及相应的M一组计算。，节点上，下柱端弯矩此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整，且取。因为，故应考虑偏心距增大系数。同理可求得。故为小偏心受压。按上式计算时，应满足及，但故按构造配筋，且应满足，单侧配筋率，故选420（）。总配筋率：3．柱斜截面受剪承载力计算上柱柱端弯矩设计值：对二级抗震等级，柱底弯矩设计值：则框架柱的剪力设计值（满足要求）其中取较大的柱下端值，而且，不应考虑γRE故为将表21查得的值除以0.8，为将表22查得的值除以0.85，与相应的轴力取取柱端加密区的箍筋选用4肢10@100.由表25可得一层柱底的轴压比n=0.485，由附表5查的λv=0.107，则最小体积配箍筋率取加密区箍筋为Asv=78.5mm2则s≤54.14mm。根据构造要求，取加密区箍筋为410@50，位置及长度按规范要求确定。取，取1400mm。非加密区还应满足s<10d=200mm，故箍筋取410@100，各层柱箍筋计算结果见表26。表26框架柱箍筋数量表柱号层次/mm实配箍筋（）加密区非加密区A柱539.03657.8>V231.141072.5<00.545（10.96）（0.64）3128.72657.8>V785.131072.5<00.545（1.37）（0.99）1161.81768.2>V1213.881252.5<00.636（1.37）（0.99）B柱5120.9657.8>V2191072.50.2310.545（0.96）（0.64）3171.82657.8>V737.841072.50.4570.545（1.37）（0.99）1234.88768.2>V1249.311252.50.7260.851（1.37）（0.99）2.7.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算以一层中节点为例。由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，因节点两侧梁不等高，计算时应取两侧梁的平均高度，即本例框架为二级抗震等级，应按式计算节点的剪力设计值，其中Hc为柱的计算高度，取节点上，下柱反弯点间的距离，即（左震）剪力设计值因,故取，，，则(满足要求)节点核芯区的受剪承载力按式计算，其中N取二层柱底轴力N=991.71kN和二者中的较小值，故取N=991.71kN。设节点区配箍筋为410@100，则故承故载力满足要求。综合以上计算结果，绘出横向框架的配筋图16（见结构配筋图）。图19横向框架配筋图2.8基础设计根据地质勘查报告，采用人工挖空灌注桩基础，以砂砾层做为桩端持力层。以6轴与B轴相交处竖向力设计值最大.以此柱所对应的基础为例，说明其设计过程。该结构采用人工挖孔灌注桩，根据可知基础梁高度为650mm。由地质条件可估算桩长为：L=7.0m(包括扩底高，且插入持力层)，卵石层承载力特征值=400kN/㎡，桩的极限端阻力标准值=2000Kpa。一层柱为500mm×500mm矩形柱，混凝土强度等级选用C35，主筋保护层厚度为70mm。1．«建筑桩基技术规范»（JGJ94-2008）第5.3.6条，2．«建筑桩基技术规范»（JGJ94-2008）第5.2.2条，3．«建筑桩基技术规范»（JGJ94-2008）第条，故井桩的竖向承载力符合要求。4．桩基础的配筋。应满足的要求：(1)截面配筋率取0.3%。(2)配筋长度，端承桩沿桩身长布置。实际配筋选24C18(3)箍筋用螺旋式箍筋，由于本设计处于抗震地区，因此桩为抗震桩基，桩顶下范围内采用螺旋式箍筋加密。(4).每隔2m设一道直径为的焊接加劲箍，此箍为环形。(5).扩大头无需另行配筋。图20桩示意图2.9楼梯设计在本设计中楼梯间的开间为3900mm，进深为6.6m,采用的混凝土强度等级为一层C35，二层及以上为C30.钢筋采用HPB235级，楼梯均布荷载采用2.5KN/。1．结构布置踏步板两边均与斜梁整体连接，踏步位于斜梁上部，平台板支撑在两侧墙上的构造柱上，其布置见建筑图。2．踏步板的计算踏步板的截面尺寸。取一个踏步作为计算单元，如图18所示，梯段梁尺寸取b×h=150×300mm，踏步尺寸取150mm，280mm：踏步截面平均高度，取计算截面图21踏步板计算截面的选取荷载计算恒载标准值：踏步自重：20厚水泥砂浆面层：12mm厚纸筋灰板底粉刷：小计活载标准值：总荷载设计值：内力计算配筋计算故踏步板应按构造要求配筋。每个踏步选用3ф6（）3．斜梁的计算（1）荷载计算斜梁自重计算的截面宽度b=150mm，截面高度h为沿水平投影方向的均布荷载为：恒载标准值：踏步板传来重量钢管栏杆（约估）0.200KN/m斜梁自重小计活载标准值：总荷载设计值：（2）内力计算图22斜梁的计算简图与内力图正截面承载力计算因踏步板在斜梁上部，故斜梁可按倒L形截面计算，翼缘宽度斜梁按T形截面进行配筋计算，取取第一类T形截面进行计算选用2A12（），架立筋采用2A10.斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：由于故截面满足要求因故可按构造要求配筋，选用。4．平台梁的计算荷载计算平台梁的截面尺寸应满足上、下斜梁的搁置要求，现采用，因平台板荷载直接传给两侧横墙，故不计入，由于上下斜梁等长，斜梁传来的集中荷载相同。由平台梁自重：可得均布恒载设计值：斜梁传来的集中荷载：计算简图平台梁的两端均搁置于构造柱上，搁置长度，，故取计算跨度。计算简图如图20所示：图23斜梁的计算简图内力计算因靠近支座处的集中荷载对跨中弯矩影响不大，可略去不计；中间两个集中荷载因位置很靠近，为简化计算，亦近似认为同时作用于跨度中点。计算支座边缘处的最大剪力时，显然，靠近支座处得集中荷载不能忽略不计。计算跨度取静跨（4）正截面承载力计算平台梁按的矩形截面计算。选用3A12斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：由于故截面满足要求因故可按构造要求配置箍筋，选用。附表附表1柱侧移刚度修正系数位置边柱中柱简图简图一般层底层固接铰接附表2弹性层间位移角限值结构类型［θe］钢筋混凝土框架1/550钢筋混凝土框架-抗震墙，板柱-抗震墙，框架-核心筒1/800钢筋混凝土框架抗震墙，筒中筒1/1000钢筋混凝土框架支层1/1000多、高层钢结构1/300附表3倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比mnK1.02.03.055-0.050.300.300.350.350.350.350.400.4550.350.400.400.400.400.400.450.450.5030.450.400.450.450.450.450.450.450.450.450.500.5020.750.600.550.550.500.500.500.500.500.500.500.5011.301.000.85