学位论文--兴安建材公司办公楼结构设计

PAGEvi毕业设计任务书一、设计题目兴安建材公司办公楼二、建筑地点及拟建基地平面图本建筑位于阳泉开发区，由规划批准建设用地平面图见图一。建筑用地地形平坦，附近有市政上下水管网及集中供暖，其场地自然标高在730.05-730.20米，无地下障碍物。280m大连路建设用地280m大连路建设用地170170m三、办公楼的规模本建筑的层数六层，总建筑面积4460.4平方米四、结构形式采用框架结构五、设计任务要求（一）建筑设计部分：一、总平面图总平面图中，整个场区含办公楼、职工食堂、车库，实验室等，要求综合考虑规划方案。二、单位工程设计立面设计要体现现代化架子风格，色彩简洁明快。办公楼内管理人员及及其他管理人员房间布置按使用功能要求设计，楼内设小会议室三个，面积40M²,设样品展室一个，面积200M²,楼内容纳工作人员按400人计。主要功能房间如下：总经理室；副总经理室；经理办公室；总工室；副总工室；经营部；人力资源部；市场部；公关部部长；公关部；党委书记室；党委办公室；技术部；质检部；情报中心主任室；情报中心；设计中心；展室；档案室；工会；收发；其他等。设计内容：（1）建筑方案及设计；（2）建筑平面，立面和剖面设计；（3）主要部位的建筑构造节点设计及材料；（4）绘制施工图。（二）结构设计内容及要求1．计算书内容（1）荷载汇集；地震作用；风荷载；一榀框架计算；（2）内力分析及内力组合，变形验算；（3）构件设计；梁柱连接节点设计；板设计及构造措施；墙梁设计；（4）薄弱层验算；（5）基础设计；（6）楼梯设计（可选择一部楼梯）；（7）其他构件设计；（9）小结（必要的说明）约400字左右。2．图纸内容基础平面布置图及详图；（比例1：100；1：30—1：50）结构平面布置图及构造详图；（比例1：100；1：30—1：50）屋面结构布置图（比例1：100；）一榀框架结构图及构造详图；（比例1：100；1：30—1：50）楼梯配筋图及详图；（比例1：30—1：50）竖向支撑布置及详图（比例1：30—1：50）结构设计说明其他必要节点详图；3．成果形式1）建筑设计说明书（采用统一稿纸打印）2）绘制图纸内容及要求建筑设计说明，总平面图（比例1:500）；平、立剖面图（比例1：100）；节点详图（比例1：10--1：50）六、毕业设计成果1、设计说明书部分（采用学校统一规格，并由打印机输出）（1）中文摘要(600字左右)（2）建筑、结构设计说明书（含图表）（3）结构设计计算书：按设计过程详细写出（4）列出参考资料和文献2、设计图纸部分绘制图纸：图纸规格A1（白图），12～14张。七、技术条件１．气象条件(1)基本风压W0=0.40KN/m2(2)基本雪压S0=0.35KN/m22．工程地质条件(1)建设场区基地土的勘察结果，地质情况见表1建设地区地层土分布情况一览表(标准值)表1序号岩土分类土层深度(M)厚度范围(M)地基承载力fk(kpa)桩端阻力qp(kpa)桩周摩擦力qs(kpa)1杂填土0.0—0.50.51102粘土0.5—1.51.0170103粗砂1.5—4.53.0250254砾砂4.5—340240030注:1)地下稳定水位距地坪－8M以下；2)表中给定土层深度由自然地坪算起。(1)地下水位在地表下8米，无侵蚀性。(2)冻结深度为地表下0.7米处。(3)地震设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度值为0.01g。(4)建筑场地类别：Ⅱ类场地土；场地土类型为中硬场地土；(5)防火等级：二级3．各种用房的活荷载标准值见现行《建筑结构荷载规范》。九、参考资料1、国家标准、规范、规程《房屋建筑制图统一标准》(GBJ50001-2001)《建筑结构制图标准》(GBJ50105-2001)《建筑设计防火规范》(GBJ16-87，2001年版)《民用建筑设计通则》(JGJ37-87)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2001)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)2、参考书建筑设计资料集钢筋混凝土、钢结构设计手册建筑结构静力计算手册建筑结构构造资料集山西省建筑、结构通用图集目录TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 1第一篇绪论 3第一章工程概况 3第一节设计资料 3一、地质条件 3二、气象条件 3三、地震烈度 4四、抗震设防: 4第二节材料 4第二章工程特点 4第三章本章小结 4第二篇结构设计 5第一章框架设计 5第一节工程概况 5一、柱网与层高 5二、框架结构承重方案的选择 5三、框架结构的计算简图 5四、梁柱截面尺寸的初步确定 7第二节框架侧移刚度的计算 8一、横梁线刚度ib的计算 8二、纵梁线刚度ib的计算 8三、柱线刚度ic的计算 8四、各层横向侧移刚度计算 9第三节重力荷载代表值的计算 11一、资料准备 11二、重力荷载代表值的计算 12三、顶端重力荷载代表值的计算 16第四节横向水平荷载作用下框架 17一、横向自振周期的计算 17二、水平地震作用及楼层地震剪力的计算 18三、多遇水平地震作用下的位移验算 19四、水平地震作用下框架内力计算 20第五节竖向荷载作用下框架结构的内力计算 24一、计算单元的选择确定 24二、荷载计算 24三、内力计算 30四、梁端剪力和柱轴力的计算 35五、框架梁的内力组合 36六、柱截面设计 39第二章楼板设计 50一、楼板类型及设计方法的选择 50二、设计参数 50三、弯矩计算 51四、截面设计 53第三章楼梯设计 56一、设计参数 56二、楼梯板计算 56三、台板计算 57四、平台梁计算 58第四章框架变形验算 59第一节梁的极限抗弯承载力计算 59第二节柱的极限抗弯承载力计算 60一、确定柱端截面有效承载力Mc 61二、各柱的受剪承载力Vyij的计算 62第三节楼层受剪承载力Vyi的计算 62一、罕遇地震下弹性楼层剪力Ve的计算 62二、楼层屈服承载力系数ξyi的计算 63三、层间弹塑性位移验算（第二层） 64第三篇施工组织方案 65第一章施工组织方案编制说明 65一、工作流程 65二、人员配备情况 65三、施工机械设备 65四、施工的临时设施 66五、施工技术和施工方法 66三、施工进度计划和工期安排 69四、保证工程质量的技术措施 71五、质量保证体系 73六、安全保证技术措施 76七、文明施工措施 78参考文献 80致谢 81PAGE1PAGE81摘要本设计是框架填充墙结构,建筑面积为4849.2m2，层高为19.2的5层办公楼。主要进行了结构方案中框架③轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了框架侧移刚度的计算,接着进行重力荷载代表值计算，进而利用顶点位移法求出自振周期进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还对结构方案中的柱、梁截面，梯板，楼梯等构件进行了配筋计算，最后验算框架的变形。设计上采用框架结构、创造一个满足功能、符合环境、有鲜明现代性的建筑形象。本次工程力求成为开发区的新颖办公楼。在设计的过程当中我们对框架结构设计有了一定的了解，并对大学所学的专业知识进行了一次全面的复习与巩固。关键词：框架；刚度；结构设计；抗震设计ABSTRACTThisdesignistheframestructure,buildingareafillingwallfor4849.2m2,highamountsoffivelayersfortheoffice.ThemainstructureschemeofframeaseismicdesignframeworkIndeterminingthedistributionframework,aframeworktoconductthelateralstiffness,followedbyrepresentativesofgravityloadvalues,thenusevertexfromthedisplacementmethodforvibrationcyclefromwhichthehorizontalloadstructureundertheInternalForce(bendingmoment,shear,axis.)Thencalculateverticalload(constantloadandliveload)undertheInternalForces,identifythemostdisadvantagedgrouporaninternalforceseveralcombinations.SelectthebestsafetyresultsofthereinforcementandMapping.Designsusestheportalframeconstruction,createstosatisfythefunction,toconformtotheenvironment,hasthebrightmodernconstructionimage.Thisprojectmakeseveryeffortintothedevelopmentzonethenovelofficebuilding.Intheprocessofdesigningtheframeworkforwhichwehavecertainstructuraldesignoftheunderstanding,Universityalsoacquiredexpertisetoconductacomprehensivereviewandconsolidation.Keywords:frames，Stiffness，structuraldesign，anti-seismicdesign第一篇绪论第一章工程概况建设项目名称：兴安建材公司办公楼筑地点建：阳泉市开发区建筑等级：二级建筑物建筑寿命：50年建筑介绍：建筑面积为4849.2㎡，综合楼为五层钢筋混凝土框架结构体系，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度采用120㎜，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。门窗使用：楼梯间、卫生间、检修门为木门，其余的门都采用钢门，窗为铝合金窗，门窗洞口尺寸见门窗表。第一节设计资料一、地质条件：经地质勘察部门确定，此建筑场地类别为二级，场地标准冻结深度为-0.7m。二、气象条件：阳泉地区基本风压为0.4kN/㎡，基本雪压为0.35kN/㎡。根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表1建筑地层一览表序号岩土分类土层描述土层深度(m)厚度范围(m)地基承载力(KPa)桩周摩擦力Qs(kpa)桩端阻力1杂填土由砖块、碎石、粘性土等组成、松散0.0~0.50.51102粉质粘土黄褐色、湿、可塑0.5~1.51.0170103中、粗砂黄褐色、石英~长石质、混粒结构、稍湿1.5~4.53.0250254砾砂4.5~340302400注：表中所给土层深度由自然地坪算起。三、地震烈度：7度四、抗震设防:抗震设防烈度为7度第一组，设计基本地震加速度值为0.01g。第二节材料梁、柱、基础均采用C30；纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235；双向板采用C30，受力筋和分布筋均为HPB235；楼梯采用C20，除平台梁中纵筋采用HRB335外，其余均采用HPB235。第二章工程特点本工程为5层，层高为19.2的多层框架结构。其特点在于：建造多层建筑可以获得更多的建筑面积，缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种管线的长度，从而节省城市建设于管理的投资；其竖向交通一般由电梯来完成，这样就会增加建筑物的造价；以结构受力特性来看，侧向荷载（风荷载和地震作用）在高层建筑分析和设计中将起着重要的作用，因此无论从结构分析，还是结构设计来说，其过程都比较复杂。在框架结构体系中，多层建筑的结构平面布置应力求简单，结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置，尽量使结构的刚心与质心重合，避免地震时引起结构扭转及局部突变，并尽可能降低建筑物的重心，以利于结构的整体稳定性；合理地设置变形缝，其缝的宽度视建筑物的高度和抗震设防而定。该工程的设计，根据工程地震勘探和所属地区的条件，要求有灵活的空间布置和较大的跨度，故采用钢筋混凝土框架结构体系。第三章本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况和工程特点，特别对于多层建筑的优点和框架结构多层建筑的布置原则作了详细阐述。第二篇结构设计第一章框架设计第一节工程概况一、柱网与层高：本办公楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为6m，中间跨为3m层高取3.6m，如下图所示：柱网布置图二、框架结构承重方案的选择：竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。三、框架结构的计算简图：A1A2A1=4.5X7.2=32.4A2=3.0X7.2=21.6框架结构的计算简图纵向框架组成的空间结构横向框架组成的空间结构四、梁柱截面尺寸的初步确定：（一）、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。本方案取1/12×7200=700mm，截面宽度取600×1/2=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=300×700。（二）、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：1、柱组合的轴压力设计值N=βFgEn注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。F按简支状态计算柱的负载面积。gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m2。n为验算截面以上的楼层层数。2、Ac≥N/uNfc注：uN为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.8。fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。3、计算过程：对于边柱：N=βFgEn=1.3×21.6×14×5=1965.6（KN）Ac≥N/uNfc=1965.6×103/0.8/14.3=171818（mm2）取500mm×500mm对于内柱：N=βFgEn=1.25×32.4×14×5=2835（KN）Ac≥N/uNfc=2835×103/0.8/14.3=247814（mm2）取500mm×500mm梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（b×h）纵梁（b×h）AB跨、CD跨BC跨C30300×700300×700300×700柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级b×h1C30500×5002-5C30500×500第二节框架侧移刚度的计算一、横梁线刚度ib的计算：类别Ec（N/mm2）b×h（mm×mm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（N·mm）1.5EcI0/l（N·mm）2EcI0/l（N·mm）AB跨、CD跨3.0×104300×7008.60×10960004.3×10106.45×10108.6×1010BC跨3.0×104300×7008.60×10930008.6×101012.9×101017.2×1010二、纵梁线刚度ib的计算：类别Ec（N/mm2）b×h（mm×mm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（N·mm）1.5EcI0/l（N·mm）2EcI0/l（N·mm）8-9跨3.0×104300×7008.6×10972003.58×10105.37×10107.16×101012-13跨3.0×104300×7008.6×10936007.17×101010.76×101014.34×1010三、柱线刚度ic的计算：I=bh3/12层次hc（mm）Ec（N/mm2）b×h（mm×mm）Ic（mm4）EcIc/hc（N·mm）底层47003.0×104500×5000.52×10103.32×1010一般层36003.0×104500×5000.52×10104.42×1010四、各层横向侧移刚度计算：(D值法)（一）、底层1、边框架边柱K=6.45/3.32=1.94αc=(0.5+K)/(2+K)=0.62Di1=αc×12×ic/h2=0.62×12×3.32×1010/47002=1118211182×4（根）=447282、边框架中柱K=（6.45+12.9）/3.32=5.83αc=(0.5+K)/(2+K)=0.81Di2=αc×12×ic/h2=0.81×12×3.32×1010/47002=1460914609×4（根）=584363、中框架边柱K=8.6/3.32=2.59αc=(0.5+K)/(2+K)=0.67Di3=αc×12×ic/h2=0.67×12×3.32×1010/47002=1208412084×19（根）=2295964、中框架中柱K=（8.6+17.2）/3.32=7.77αc=(0.5+K)/(2+K)=0.85Di4=αc×12×ic/h2=0.85×12×3.32×1010/47002=1533015330×19（根）=291270∑D1=44728+58436+229596+291270=624030（二）、第二层：1、边框架边柱K=6.45×2/（4.33×2）=1.49αc=K/(2+K)=0.43Di1=αc×12×ic/h2=0.43×12×4.33×1010/36002=1723917239×4（根）=689562、边框架中柱K=6.45+12.9/4.33=4.47αc=K/(2+K)=0.690Di2=αc×12×ic/h2=0.69×12×4.33×1010/36002=2766427664×4（根）=1106563、中框架边柱K=8.6/4.33=1.99αc=（0.5+K）/(2+K)=0.5Di3=αc×12×ic/h2=0.5×12×4.33×1010/83002=2004620046×19（根）=3808744、中框架中柱K=（8.6+17.2）/4.33=5.96αc=K/(2+K)=0.75Di4=αc×12×ic/h2=0.75×12×4.33×1010/36002=3006930069×19（根）=571311∑D2=68956+110656+380874+571311=1131797第三节重力荷载代表值的计算一、资料准备：查《荷载规范》可取：屋面永久荷载标准值（上人）30厚细石混凝土保护层22×0.03=0.66KN/m2三毡四油防水层0.4KN/m220厚矿渣水泥找平层14.5×0.02=0.29KN/m2150厚水泥蛭石保温层5×0.15=0.75KN/m2120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0KN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/m2（二层9mm纸面石膏板、有厚50mm的岩棉板保温层）合计5.35KN/m2②、1-5层楼面：木块地面（加防腐油膏铺砌厚76mm）0.7KN/m2120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0KN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/m2合计3.95KN/m2③、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/m2楼面活荷载标准值2.0KN/m2屋面雪荷载标准值SK=urS0=1.0×0.2=0.2KN/m2（式中ur为屋面积雪分布系数）④、梁柱密度25KN/m2蒸压粉煤灰加气混凝土砌块5.5KN/m3二、重力荷载代表值的计算：（一）、第一层：（1）、梁、柱：类别净跨（mm）截面（mm）密度（KN/m3）体积（m3）数量(根)单重（KN）总重（KN）横梁5500300×700251.162429807.362500300×700250.531213.1384.65300300×600250.951323.85310.052300300×600250.414710.3572.45纵梁6700300×700251.412635.18914.553100300×700250.651616.28260.48类别计算高度（mm）截面（mm）密度（KN/m3）体积（m3）数量（根）单重（KN）总重（KN）柱3600700×700251.7643644.11587.62、内外填充墙重的计算：(1)、横墙：AB跨、CD跨承重墙：墙厚240mm，计算长度5500mm，计算高度3600-700=2900mm。单跨体积：0.24×5.5×2.9=3.83m3单跨重量：3.83×5.5=21.07KN数量：21总重：21.07×21=442.47KNAB跨、CD跨隔墙：墙厚240mm，计算长度6020mm，计算高度3600-600=3000mm。单跨体积：（6.0×3.0-1×2.1）×0.24=3.82m3单跨重量：3.82×5.5=21.01KN数量：13总重：21.01×13=273.13KNBC跨墙：墙厚240mm，计算长度2500mm，计算高度3600-700=2900mm。单跨体积：（2.5×2.9-1.5×2.9）×0.24=0.696m3单跨重量：0.696×5.5=3.828KN数量：2总重：3.828×2=7.656KN横墙总重：442.47+273.13+7.656=723.256KN(2)、纵墙：8-9跨外墙：单个体积：[（6.7×2.9）-（2×2.1×2）]×0.24=2.6472m3数量：13总重：2.6472×13×5.5=189.28KN12-13跨外墙：单个体积：[（3.1×2.9）-（2×2.1）]×0.24=1.1496m3数量：5总重：1.1496×5×5.5=31.614KN8-9跨内墙：单个体积：[（6.7×2.9）-（1×2.1）]×0.24=4.1592m3数量：13总重：4.1592×13×5.5=297.44KN12-13跨内墙：单个体积：[（3.1×2.9）-（1×2.1）]×0.24=1.6536m3数量：3总重：1.6536×3×5.5=27.28KN纵墙总重：189.28+31.614+297.44+27.28=545.614KN3、窗户计算（钢框玻璃窗）：办公室窗户：尺寸：2000mm×2100mm自重：0.4KN/m2数量：31重量：2×2.1×0.4×31=52.08KN总重：=52.08KN4、门重计算：木门：尺寸：1000mm×2100mm自重：0.15KN/m2数量：29重量：2.1×0.15×29=9.14KN铁门：尺寸：2900mm×3200mm自重：0.4KN/m2数量：3重量：9.28×3×0.4=11.14KN走廊门：尺寸：2900mm×1500mm自重：0.4KN/m2数量：2重量：4.35×2×0.4=4.35KN总重：11.14+9.14+3.48=23.76KN5、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）：面积：15.5×61.7=956.35（m2）恒载：3.95×956.35=3777.58KN活载：2.0×956.35=1912.7KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为G1=G恒+0.5×G活=（807.36+84.6+310.05+72.45）×1.05+（914.55+260.48）×1.05+1035×1.05+723.256+545.614+52.08+23.76+3777.58+1912.7×0.5=9737.3545KN注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。（二）、第二层-第四层：1、内外填充墙重的计算：横墙总重：44.2.47+273.13+11.22=726.82KN纵墙：比较第二层纵墙与第一层的区别有：大厅：一层有铁门二层A15-16、A16-17,A17-18、B15-16,B16-17,B17-18跨有内墙。比较异同后，可得第二层纵墙总重为：545.614+（3.1×2.9-2×2.1）×0.24×5.5+（2.9×2.1-1×2.1）×0.24×5.5×2+（2.9×3.1）×0.24×5.5=545.614+18.9684+18.1896+11.8668=594.6388KN2.窗户计算（钢框玻璃窗）：第一类：尺寸：2000mm×2100mm自重：0.4KN/m2数量：34重量：2.0×2.1×0.4×34=57.12KN第二类：尺寸：1500mm×2100mm自重：0.4KN/m2数量：2重量：3×0.4×2=2.4KN总重：57.12+2.4=59.54KN3、门重计算：木门：尺寸：1000mm×2100mm自重：0.15KN/m2数量：31重量：1×2.1×0.15×31=9.765KN（三）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）：面积：956.35（m2）恒载：3.95×956.35=3777.58KN活载：2.0×956.35=1912.7KN由以上计算可知，二层-四层重力荷载代表值为G2=G恒+0.5×G活=1274.46×1.05+1175.03×1.05+1035×1.05+726.82+594.388+59.54+9.765+377758+1912.7×0.5=9783.4083KN注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。三、顶端重力荷载代表值的计算：屋面恒载、活载计算：恒载：956.35×3.5=5116.4725KN活载：956.35×2.0=1912.7KN雪载：956.35×0.2=191.27KN由以上计算可知，顶端重力荷载代表值为G顶=G恒+0.5×G活=154.4×.24×5.5×1.2+1338.183+1233.7815+1086.75×1/2+726.82×1/2+594.6388×1/2+59.54×1/2+9.765×1/4+5116.4725+（1912.7+191.27）=10221.3016KN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi的计算结果如下图所示：第四节横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算一、横向自振周期的计算横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。基本自振周期T1（s）可按下式计算：T1=1.7ψT（uT）1/2注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6。uT按以下公式计算：VGi=∑Gk（△u）i=VGi/∑DijuT=∑（△u）k注：∑Dij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。结构顶点的假想侧移计算过程见下表，其中第六层的Gi为G6和Ge之和。结构顶点的假想侧移计算层次Gi（KN）VGi（KN）∑Di（N/mm）△ui（mm）ui（mm）510221.301610221.301611317979.031167.00449783.408320004.7159113179717.675157.97339783.408319788.1242113179726.319140.29829783.408329788.12421131.79734.963113.97919737.354549308.88762403079.01679.016T1=1.7ψT（uT）1/2=1.7×0.6×(0.167004)1/2=0.417(s)二、水平地震作用及楼层地震剪力的计算：本结构高度不超过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，即：1、结构等效总重力荷载代表值GeqGeq=0.85∑Gi=0.85×（10221.3016+9783.4083×3+9737.3545）=41912.55（KN）2、计算水平地震影响系数а1查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.30s。查表得设防烈度为8度的аmax=0.08а1=（Tg/T1）0.9аmax=（0.3/0.437）0.9×0.08=0.06553、结构总的水平地震作用标准值FEkFEk=а1Geq=0.0655×41912.55=2745.27（KN）因1.4Tg=1.4×0.35=0.49s>T1=0.437s，所以不考虑顶部附加水平地震作用。各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KN·m）GiHi/∑GjHjFi（KN）Vi（KN）519.110221.3016195226.8606033905.9391905.9391415.59783.4083151642.82870.26713.77021619.7093311.99783.4083116422.55880.20549.0542168.763328.39783.408381202.288890.14384.33782553.101114.79737.354544054.766150.08219.62162772.7227∑588549.3031三、多遇水平地震作用下的位移验算：水平地震作用下框架结构的层间位移（△u）i和顶点位移ui分别按下列公式计算：（△u）i=Vi/∑Dijui=∑（△u）k各层的层间弹性位移角θe=（△u）i/hi，根据《抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值[θe]<1/550。计算过程如下表：横向水平地震作用下的位移验算层次Vi（KN）∑Di（N/mm）（△u）i（mm）ui（mm）hi（mm）θe=（△u）i/hi5905.939113317970.88.8636001/122541619.709311317971.438.0636001/89932168.763311317971.926.6336001/74722553.101111317972.264.7136001/63912772.72276240302.452.4547001/999由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/639<1/550，满足规范要求。四、水平地震作用下框架内力计算：（一）、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：Vij=DijVi/∑DijMbij=Vij×yhMuij=Vij（1-y）hy=yn+y1+y2+y3注：yn框架柱的标准反弯点高度比。y1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框架柱的反弯点高度比。底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱均无修正。下面以②③⑦⑧轴线横向框架内力的计算为例：各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）层次hi（m）Vi（KN）∑Dij（N/mm）边柱Di1（N/mm）Vi1（KN）ky（m）Mbi1（KN·m）Mui1（KN·m）53.6905.939111317972004639.581.350.3757.1197.2543.61619.709311317972004672.351.350.45126.97155.233.62168.763311317972004697.61.350.47178.9201.723.62553.1011113179720046115.471.350.5225.16255.1614.79737.354562403012084146.451.870.65514.04276.8例：第五层边柱的计算：Vi1=20046×905.9391/1131797=39.58（KN）y=yn=0.37（m）（无修正）Mbi1=39.58×0.37×3.6=57.11（KN×m）Mui1=39.58×（1-0.37）×3.6=97.25（KN×m）各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）层次hi（m）Vi（KN）∑Dij（N/mm）中柱Di2（N/mm）Vi2（KN）kY（m）Mbi2（KN·m）Mui2（KN·m）53.6905.939111317973006969.174.740.45121.4184.3743.61619.7093113179730069126.44.740.50246.4246.433.62168.7633113179730069170.64.740.50332.67332.6723.62553.1011113179730069201.74.740.50393.3393.314.79737.354562403015330196.66.540.55477.7583.9（二）、梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：Mlb=ilb（Mbi+1，j+Mui，j）/（ilb+irb）Mrb=irb（Mbi+1，j+Mui，j）/（ilb+irb）Vb=（Mlb+Mrb）/lNi=∑（Vlb-Vrb）k具体计算过程见下表：梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算层次边梁走道梁柱轴力MlbMrblVbMlbMrblVb边柱N中柱N557.1197.256.08.532.2932.293.021.5-8.5-134126.97155.26.019.878.89678.8963.052.6-28.3-45.83178.9201.76.029.6122.75122.753.081.8-49.4-982225.16255.166.037.7152.99152.993.0102.7-67.3-162.31514.04276.86.0116.6453.41453.413.0302.3-154.3-348.6例：第五层：边梁Mlb=Mu6=57.11KN·mMrb=57.11×8.6/（8.6+17.2）=16.14KN·m走道梁Mlb=Mrb=48.43-16.14=32.29KN·m边柱N=0-8.5=-8.5KN中柱N=8.5-21.5=-13KN横向框架弯矩图（KN×m）轴线横向框架梁剪力图（KN）轴线横向框架柱轴力图（KN）第五节竖向荷载作用下框架结构的内力计算（横向框架内力计算）一、计算单元的选择确定：取③轴线横向框架进行计算，如下图所示：计算单元宽度为7.2m，由于房间内布置有次梁（b×h=200mm×400mm），故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。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不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。二、荷载计算：（一）、恒载作用下柱的内力计算：恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：1、对于第五层，q1、，代表横梁自重，为均布荷载形式。q1=0.3×0.7×25=5.25KN/mq2、和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载。q2=5.35×3.6=19.26KN/mq2，=5.35×1.8=9.63KN/mP1、P2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括主梁自重、次梁自重、楼板重等重力荷载，计算如下：P1=[（3.6×2.0/2）×2+（2.0+6.0）×1.8/2]×5.25+5.24×6.0+0.3×0.6×25×3.0=134.1KNP2=[（3.6×2.0/2）×2+（2.0+6.0）×1.8/2+（2.7+3.6）×1.5×2/2]×5.25+5.25×6.0+0.3×0.6×25×6.0=183.7125KN集中力矩M1=P1e1=134.1×（0.5-0.3）/2=13.41KN·mM2=P2e2=183.7125×（0.5-0.3）/2=18.4KN·m2、对于1-4层，包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载的计算方法同第5层。q1=5.25+0.24×2.9×5.5=9.078KN/mq2、和q2，分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。q2=3.95×3.6=14.22KN/mq2，=3.95×1.8=7.11KN/m外纵墙线密度[（7.2×2.9-2.0×2.1×2）×0.24×5.5+2×2.0×2.1×0.4]/7.2=2.75KN/mP1=[3.6×2.0/2×2+(2.0+6.0)×1.8/2]×3.95+(5.25+2.75)×6.0+0.3×0.6×25×6.0=167.13KNP2=[（3.6×2.0/2）×2+（2.0+6.0）×1.8/2+(2.7+3.6)×1.5/2×2]×3.95+（5.25+2.75）×6.0+0.2×0.4×25×6.0=169.2075KN集中力矩M1=P1e1=131.88×（0.5-0.3）/2=13.2mM2=P2e2=169.2075×(0.5-0.3)/2=16.9m3、对于第1-5层柱子为500m×500m，则q1=2.0×3.6=7.2KN/mq2=2.0×1.8=3.6KN/mq2、和q2，分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。q2=3.95×3.6=14.22KN/mq2，=3.95×1.8=7.11KN/m外纵墙线密度[（7.2×3.0-1.8×2.1×2）×0.24×5.5+2×1.8×2.1×0.4]/7.2=2.99KN/mP1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×3.95+（4.5+2.99）×7.2+0.2×0.4×25×7.2=130.28KNP2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×3.95+8.46×7.2+0.2×0.4×25×7.2=167.13KN集中力矩M1=P1e1=130.28×（0.70-0.3）/2=26.06KN·mM2=P2e2=167.13×（0.70-0.3）/2=33.43KN·m（二）、活载作用下柱的内力计算：活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：1、对于第5层，q2=2.0×3.6=7.2KN/mq2，=2.0×1.8=3.6KN/mP1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56KNP2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68KN集中力矩M1=P1e1=34.56×（0.65-0.3）/2=6.05KN·mM2=P2e2=49.68×（0.65-0.3）/2=8.69KN·m同理，在屋面雪荷载的作用下：q2=0.2×3.6=0.72KN/mq2，=0.2×1.8=0.36KN/mP1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×0.2=3.456KNP2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×0.2=4.968KN集中力矩M1=P1e1=3.456×（0.65-0.3）/2=0.605KN·mM2=P2e2=4.968×（0.65-0.3）/2=0.869KN·m2、对于第2-4层，q2=2.0×3.6=7.2KN/mq2，=2.0×1.8=3.6KN/mP1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56KNP2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68KN集中力矩M1=P1e1=34.56×（0.65-0.3）/2=6.05KN·mM2=P2e2=49.68×（0.65-0.3）/2=8.69KN·m3、对于第1层，q2=2.0×3.6=7.2KN/mq2，=2.0×1.8=3.6KN/mP1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56KNP2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68KN集中力矩M1=P1e1=34.56×（0.70-0.3）/2=6.91KN·mM2=P2e2=49.68×（0.70-0.3）/2=9.94KN·m将计算结果汇总如下两表：横向框架恒载汇总表层次q1（KN/m）q2（KN/m）q2，（KN/m）P1（KN）P2（KN）M1（KN·m）M2（KN·m）55.2512.969.63134.1183.71313.4118.41-49.07814.227.11131.88169.20813.216.9横向框架活载汇总表层次q2（KN/m）q2，（KN/m）P1（KN）P2（KN）M1（KN·m）M2（KN·m）57.2（0.72）3.6（0.36）28.8（2.88）47.7（4.77）2.9（0.29）4.8（0.48）1-47.23.628.847.72.94.8注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。（三）、恒荷载作用下梁的内力计算：恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：等效于均布荷载与梯形、三角形荷载的叠加。α=a/l=2.4/7.2=1/31、对于第5层，-MAB=q1l21/12+q2l21（1-2α2+α3）=5.25×6.02/12+19.26×6.02×[1-2×（1/2）2+(1/2)3]/12=51.86KN/m-MBC=q1，l22/12+5q2，l22/96=5.25×32/12+5×9.63×32/96=8.46（KN·m）2、对于第1-4层，-MAB=q1l21/12+q2l21（1-2α2+α3）=9.078×6.02/12+14.22×6.02×[1-2×（1/2）2+（1/2）3]/12=53.90（KN·m）-MBC=q1，l22/12+5q2，l22/96=5.25×32/12+5×7.11×32/96=7.27（KN·m）（四）、活荷载作用下梁的内力计算：活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：对于第1-5层，-MAB=q2l21（1-2α2+α3）=7.2×62×[1-2×（1/2）2+（1/2）3]/12=13.5（KN·m）-MBC=5q2，l22/96=5×3.6×32/96=1.69（KN·m）三、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，弯矩计算如下图所示：上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.280.720.420.160.42-110.25110.25-27.5630.8779.38-34.73-13.23-34.739.56-17.3739.69-4.562.195.62-14.75-5.62-14.75-1.46-7.382.81-0.922.486.36-0.79-0.30-0.7943.64-43.64102.48-24.63-77.830.220.220.560.360.140.140.36-86.8586.85-21.7219.1119.1148.64-23.45-9.12-9.12-23.4515.449.56-11.7324.32-6.62-4.56-2.92-2.92-7.43-4.73-1.84-1.84-4.731.10-1.46-2.37-3.72-2.81-1.070.60.61.532.741.061.062.7433.3324.89-58.2182.01-19.33-15.33-47.160.220.220.560.360.140.140.36-86.8586.85-21.7219.1119.1148.64-23.45-9.12-9.12-23.459.569.56-11.7324.32-4.56-4.56-2.92-2.92-7.43-5.47-2.13-2.13-5.47-1.46-1.46-2.74-3.72-0.92-0.991.251.253.172.030.790.792.0328.4728.47-56.9480.51-15.94-16.01-48.610.220.220.560.300.140.140.36-86.8586.85-21.7219.1119.1148.64-23.45-9.12-9.12-23.459.5610.78-11.7324.32-4.56-5.54-2.92-2.92-7.43-5.09-1.98-1.98-5.09-1.460.15-2.55-3.72-1.07-1.450.850.852.162.250.870.872.2525.1427.97-57.7681.16-15.86-17.22-48.010.250.250.50.330.170.170.33-86.8586.85-21.7221.5621.5643.13-21.49-11.07-11.07-21.499.56-10.7521.57-4.560.30.30.6-5.61-2.89-2.89-5.61-1.46-2.810.3-0.991.071.072.14-0.23-0.120.12-0.2331.0322.93-54.5481.39-19.63-13.84-49.0511.47-6.92恒载弯矩分配图(kN.m)上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.280.720.420.160.42-3.63.6-0.91.012.59-1.13-0.43-1.133.96-0.571.3-1.89-0.95-2.440.250.090.250.050.13-1.22-0.56-0.05-0.130.750.280.754.02-4.023.55-2.51-1.030.220.220.560.360.140.140.36-3636-97.927.9220.16-9.72-3.78-3.78-9.720.513.96-4.8610.08-0.22-1.890.090.090.22-2.87-1.12-1.12-2.87-0.48-0.34-1.440.110.05-0.440.50.51.270.10.040.040.18.5412.13-20.6533.7-5.03-7.19-21.490.220.220.560.360.140.140.36-3636-97.927.9220.16-9.72-3.78-3.78-9.723.963.96-4.8610.08-1.89-1.89-0.67-0.67-1.71-2.27-0.88-0.88-2.270.05-0.4-1.14-0.86-0.56-0.410.330.330.830.660.260.260.6611.5911.14-22.7233.89-6.85-6.7-20.330.220.220.560.300.140.140.36-3636-97.927.9220.16-9.72-3.78-3.78-9.723.964.5-4.8610.08-1.89-2.3-0.79-0.79-2.02-2.12-0.82-0.82-2.12-0.340.07-1.06-1.01-0.44-0.610.290.290.740.740.290.290.7411.0411.99-23.0433.97-6.64-7.22-20.10.250.250.50.330.170.170.33-3636-99918-8.91-4.59-4.59-8.913.96-4.469-1.890.130.130.25-2.35-1.21-1.21-2.35-0.4-1.180.13-0.410.40.40.790.090.050.050.0913.099.53-22.633.96-8.05-5.75-20.174.77-2.88活载弯矩分配图(kN.m)四、梁端剪力和柱轴力的计算：（一）、恒载作用下：例：第5层：荷载引起的剪力：VA=VB=（19.26×4.5+5.25×6.0）/2 =59.09KNVB=VC=（9.63×1.5+5.25×3.0）/2 =15.10KN本方案中，弯矩引起的剪力很小，可忽略不计。A柱：N顶=134.1+59.09=193.19KN柱重：0.5×0.5×3.6×25=22.5KNN底=N顶+22.5=215.7KNB柱：N顶=183.7125+59.09+15.10=257.9KNN底=N顶+22.5=280.4KN恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶N底N顶N底559.0915.10193.19215.7257.9280.4459.2318.95406.81429.31527.79550.29359.2318.95620.42642.92797.68820.18259.2318.95834.03856.531067.571090.07159.2318.951047.641070.141337.461359.96（二）、活载作用下：例：第5层：荷载引起的剪力：AB跨：VA=VB=7.2×4.5/2=16.2KNBC跨：VB=VC=3.6×1.5/2=2.7KNA柱：N顶=N底=28.8+16.2=45KN B柱：N顶=N底=47.7+16.2+2.7=66.6KN活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶=N底N顶=N底516.22.74566.6416.22.790133.2316.22.7135199.8216.22.7180266.4116.22.7225333五、框架梁的内力组合：（一）、结构抗震等级：根据《抗震规范》，本方案为二级抗震等级。（二）、框架梁内力组合：考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。ηvb梁端剪力增大系数，二级取1.2。各层梁的内力组合和梁端剪力调整结果如下表：各层梁的内力组合和梁端剪力调整结果如下表：层次截面位置内力SGk调幅后SQk调幅后SEk(1)SEk(2)γRe[1.2×（SGk+0.8SQk）+1.3SEk]125AM-34.91-3.2234.9-34.9+0.90-89.84V59.0916.2-8.58.572.8294.92B左M+81.982.8416.14-16.14121.6579.67V59.0916.28.5-8.594.9272.82B右M-62.26-0.82432.29-32.933.39-117.35V15.102.721.5-21.548.23-7.674AM-46.57-16.5279.57-79.57-172.5434.34V59.2316.2-19.819.858.30109.78B左M65.6126.9639.45-39.45140.7938.22V59.2316.219.8-19.8109.7858.30B右M-37.73-17.1978.90-78.90-43.54-134.09V18.952.752.6-52.693.2833.683AM-45.55-18.18116.24-116.2481.91-220.32V59.2316.22-29.629.6122.5245.56B左M64.4127.1161.37-61.37178.7619.20V59.2316.229.6-29.6122.5245.56B右M-38.89-16.26122.75-122.7599.90-219.25V18.952.781.8-81.8131.24-81.442AM-64.21-18.43149.75-194.75124.48-264.87V59.2316.2-37.737.7-35.03133.05B左M64.9327.1876.49-76.49199.10-75.77V59.2316.237.7-37.7133.05-35.03B右M-38.41-16.08152.99-152.99139.93-257.84V18.952.7102-102157.5-107.71AM-43.63-18.43472.62-472.67547.31-681.51V59.2316.2-116.6116.6-67.54235.62B左M65.11227.18226.71-226.71394.60-194.84V59.2316.2116.6-116.6235.62-67.51B右M-39.23-16.08453.41-453.41530.78-648.09V18.952.7302.3-302.3417.89368.09框架梁正截面强度计算截面ⅠⅠⅡⅢ五M0(KN.m)-97.04-97.04-105.59124.18b×h0(mm2)300×665300×665300×665300×665-47.18-47.18-55.2669.2309.28114.7668.280.8选筋3Φ223Φ223Φ223Φ22实配面积(mm2)763763763763ρ%0.540.540.540.54四M0(KN.m)-146.68-120.78-83.01-131.04b×h0(mm2)300×665300×665300×665300×665-85.6775.56-39.11-75.14638.7114.7668.280.8选筋3Φ223Φ223Φ223Φ22实配面积(mm2)763763763763ρ%0.540.540.540.54三M(KN.m)-200.52142.25-174.27152.52b×h0(mm2)300×665300×665300×665300×665-164.96177.81139.91186.881145.527.2650.5555.0选筋3Φ223Φ223Φ222Φ22实配面积(mm2)1140763763760ρ%0.810.540.540.54二M(KN.m)-261.53-173.76-219.7186.66b×h0(mm2)300×665300×665300×665300×66538.5730.9737.537.51337.0383.8659.31157.5选筋2Φ22+2Φ203Φ203Φ202Φ22+2Φ20实配面积(mm2)13389419411388ρ%0.980.670.670.98一M(KN.m)-402.48-305.21-348.09288.07b×h0(mm2)300×665300×665300×665300×665-356.52-259.9-300.35334.641631.0583.4697.91282.9选筋2Φ22+2Φ253Φ203Φ202Φ22+2Φ25实配面积(mm2)1742941941941六、柱截面设计（一）、柱轴力、弯矩组合计算中柱承担的面积：7.2×（3/2+6/2）=20.25m2屋面恒载：20.25×5.27=106.72kN楼面恒载：20.25×4.33=87.68kN屋面活载：20.25×1.5=30.38kN楼面活载：20.25×2=40.5kN纵梁：（7.2-0.7）×0.34×0.7×25=20.4kN横梁：0.34×0.7×25×(4.5-0.5)=20.4kN柱子：0.5×0.5×3.6×25=14.4kN0.5×0.5×6×25=24kN恒载作用下框架柱轴力：框架中柱在地震作用下轴力框架中柱地震作用组合轴力设计值框架中柱地震作用弯距图恒载（活载）弯距图框架中柱弯距组合计算（二）、.边柱轴力计算边柱承担恒载面积：7.2×3.3=14.85㎡屋面恒载：14.85×5.27=78.26kN楼面恒载：14.85×4.33=64.3kN屋面活载：14.85×1.5=22.28kN楼面活载：14.85×2=29.7kN纵梁：0.34×0.7×25×(7.2-0.4)=20.91kN横梁：0.34×0.7×25×(3.3-0.2)=15.81kN纵墙：0.34×(4.5-0.4)×(3.6-0.6)×19-2.1×2.4×19×0.34=46.9kN框架边柱恒载作用下轴力活载作用下轴力框架边柱地震作用下轴力框架边柱轴力组合设计值框架边柱弯距组合设计值（三）、框架柱配筋计算：1、选择设计截面(1)上部选六层底、五层顶(2)下部选一层底、一层顶、二层顶共五个截面。2、内力组合设计值（1）五层底、四层顶(柱)顺时针：68.92+123.8=192.72逆时针：31.94-7.1=24.84（2）梁顺时针：=120.78-21.07=99.711.2=1.2×99.71=119.65>24.84逆时针：=83.01-70.94=12.07<192.721.2=1.2×12.07=14.483.强柱弱梁验算抗震规范6.22条=1.2(二级)框架顶层和柱轴压比小于0.15者除外。高程6.2.1条上述计算中：顺时针(梁)119.65>24.84需调整逆时针(梁)14.48<192.72不调整五层底弯矩设计值：M1=31.94/24.84×119.65=153.85M2=-7.1/24.84×119.65=-34.24.配筋计算（1）偏心距=68.92/174.8=0.39=153.85/237.76=0.65=123.8/284.1=0.44=34.2/436.82=0.0