五层民用住宅楼框架结构设计计算书

中文摘要本次毕业设计为一拟建多层住宅楼——五层民用住宅楼框架结构设计方案。根据现场的土地使用面积将该楼设计成一对称布置的住宅楼，一层设置两户。各层的层高均为3.2m，室外地坪标高为-0.300m，楼层总高度为16.3m。基本风压值0.50kN/m2，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值为0.10g，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组。本工程结构设计采用框架结构，结构计算按横向框架承重分析。具体内容包括：结构布置和初选截面尺寸；楼板结构设计；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；结构施工图的绘制；计算机辅助设计。在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固”的设计原则，且满足构造要求。关键词多层抗震框架结构设计AbstractThisgraduationprojectforplanstoconstructthemulti-layeredapartmentbuilding--fivecivilapartmentbuildingportalframeconstructiondesignproposaltwo(12),whichisaproposedmulti-storeyresidentialbuilding.Accordingtotheuseoflandarea,itwillbecarriedintoasymmetricallayoutdesignofresidentialbuildingwithoneoftwohouseholds.Thelevelofeachflooris3.2m,andtheoutdoorfloorelevationis-0.300m.Thetotalheightofthebuildingis16.3m.Basicwindpressurevalueis0.50kN/m2Thisengineeringconstructiondesignadoptstheframeconstructionwiththemethodofstructureanalysisoftheverticaltransverseloading.Concretecontentsinclude:structuralprogrammesandprimarycross-sectionalsize;floorstructuraldesign;Structuralcalculationdiagrammaticdrawingandstiffnessparametercalculation;Structuralloadcalculationanddisplacementcalculation;Levelloadroleofendogenousforcestructureanalysis;Verticalloadroleoftheendogenousforcestructureanalysis;Loadeffectsandendogenousforcecombination;Cross-sectionaldesignandconstructionrequirements;Foundationdesign;Structuralconstructionmapping;computer-aideddesign.Earthquakeincross-sectionaldesign,pillarbybiascomponentscalculatedtoensureextensiveframeworktoobservethedesignprinciples—"strongreminderandweakbends,strongcolumnandweakbeam,strongjoint(orstronganchorage)andweakcomponents".Thecross-sectionmusttomeetthedemandofconstructionrequirements.KeywordsMulti-storeystructuresEarthquakeproofingconstructionFrameStructuraldesign

目录１工程概况 1２结构布置和初选构件截面尺寸 22.1柱截面尺寸 22.2梁截面尺寸 32.3板的厚度 33楼板结构设计 43.1楼梯设计 43.1.1梯板计算 43.2楼板设计 63.2.1荷载计算 63.2.2计算跨度L0 73.2.3弯矩和配筋计算 7４非框架梁的设计 104.1墙体荷载 104.2非框架梁的内力计算 114.3非框架梁的配筋计算 134.3.1正截面承载力计算 144.3.2斜截面承载力计算 145横向框架的抗侧移刚度计算 155.1横向框架的抗侧移刚度 155.1.1eq\o\ac(○,1)轴框架的抗侧移刚度计算 155.1.2eq\o\ac(○,2)轴框架的抗侧移刚度计算 176竖向荷载及水平荷载计算 196.1竖向荷载 196.1.1各种构件的荷载标准值 196.1.2重力荷载代表值 206.2横向水平地震作用 216.2.1横向水平地震作用——底部剪力标准值 216.3横向风荷载计算 227水平荷载作用效应分析 237.1水平地震作用下框架侧移验算 237.2水平地震作用下的内力计算 247.2.1各根柱、梁的内力 247.2.2框架梁、柱的内力计算 247.3横向风荷载作用下的内力计算 267.3.1各根柱、梁的内力 267.3.2框架梁、柱的内力计算 278竖向荷载作用下结构的内力计算 288.1框架内力计算 288.1.1计算简图 288.1.2分配系数及固端弯矩 338.1.3分配与传递 349荷载效应组合 409.1框架梁柱的内力组合 409.1.1框架梁内力调整 409.1.2框架柱内力调整 439.1.3框架梁、柱的内力组合 4410截面设计 4710.1框架梁 4710.1.1正截面受弯承载力计算 4710.1.2斜截面受剪承载力计算 4910.2框架柱 5010.2.1剪跨比和轴压比 5010.2.2正截面抗弯承载力计算 5110.2.3斜截面抗剪承载力计算 5310.2.4节点的抗剪承载力计算 5411基础设计 5411.1基础选型 5411.2基础梁截面设计 5411.3基础截面计算 5611.4地基承载力及基础冲切验算 5711.4.1地基承载力验算 5711.4.2基础冲切验算 5711.5基础底板配筋计算 58致谢 59参考文献 60１工程概况本工程为五层框架结构民用住宅楼，建筑物地点为：广州市郊区，基本风压值：。该工程抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组。主体结构：地上5层，各层层高见设计任务分配表，天面上设顶层梯间，其层高为2.8m。首层柱高4.4m（室内外高差0.3m，基础顶面离室外地坪0.9m，首层层高3.2m），二层至五层柱高3.2m，天面层柱高2.8m。外围护墙墙厚180mm，选用混凝土空心小砌块。内围护墙墙厚120mm２结构布置和初选构件截面尺寸该建筑经过对建筑高度、使用要求、材料用量、抗震要求、造价等因素综合考虑后，宜采用钢筋混凝土框架结构。混凝土强度等级选用：梁、板为C25；墙、柱为C30。按照建筑设计确定的轴线尺寸和结构布置的原则进行结构布置。标准层结构布置平面图如图2.1所示。图2.1标准层结构布置图2.1柱截面尺寸1.首层中柱按轴压比限值考虑。本结构框架抗震等级为三级，；住宅荷载相对较大，取；楼层数；弯矩对中柱影响较小，取；；；柱负荷面积，以上数据代入式得：，于是。首层边柱负荷面积,取1.2,其余参数与中柱相同。可得：，则。2.考虑到各柱尺寸不宜相差太大以及柱抗侧移刚度应有一定保证，因此初选柱截面尺寸为：1～5层中柱，边柱。以上尺寸也满足规范关于柱截面宽度和高度的最小尺寸、柱剪跨比、截面高宽比等要求。2.2梁截面尺寸1.横向框架梁计算跨度，梁高取，初选；梁宽度，初选。按简支梁满载时的验算。取，则选用HRB335，混凝土C50时,ξb=0.518。按单筋梁估算，有：于是初选梁截面为。2.纵向框架梁计算跨度，梁高取，初选；梁宽度，初选。按简支梁满载时的验算。取，则选用HRB335，混凝土C50时,ξb=0.518。按单筋梁估算，有：于是初选梁截面为。其它非框架梁取。2.3板的厚度板的最小厚度不小于80mm；按双向板跨度的1/50考虑，板厚，考虑到保证结构的整体性，初选h=100mm，顶层楼板取120mm各种构件截面尺寸及混凝土强度等级详见表2.1。3楼板结构设计3.1楼梯设计 本住宅楼采用板式楼梯，标准层尺寸如图3.1所示，。采用C25混凝土，梯板钢筋用HPB235，梯梁用HRB335。 图3.1标准层楼梯图3.1.1梯板计算TB1：TB2：计算跨度梯板厚度，取踏步高度为，踏步宽度为荷载计算：(1)平板面层：10厚地砖，素水泥浆擦缝0.01×20＝0.20kN/m225厚1:3水泥砂浆0.25×20＝0.50kN/m2梯板：140mm厚钢筋混凝土板 0.1425＝3.5kN/m2板底：15厚水泥石灰浆打底、5厚纸筋灰批面0.015×17+0.005×16＝0.34kN/m2恒荷载标准值：＝4.54kN/m2折算成折板恒荷载标准值：＝4.54×1300/4000＝1.48kN/m2(2)踏步段梯板面层：(0.20＋0.50)×(0.3+0.16)/0.3＝1.15kN/m2梯踏步：0.16×25/2＝2.00kN/m2梯斜板： 0.14×25/cosθ＝3.97kN/m2板底：0.34/cosθ＝0.39kN/m2扶手重：（不计入，另加2A12）恒荷载标准值： 折算成折板恒荷载标准值：折板总恒荷载标准值：折板总活荷载标准值：(3)均布荷载设计值：由可变荷载控制的由永久荷载控制的最不利的荷载设计值为：支座反力：(4)斜截面受剪承载力计算，满足要求。(5)正截面受弯承载力计算跨中最大弯矩值：选用12@140，As＝808mm2。支座截面弯矩值：选用8@120，As＝419mm2。3.2楼板设计各楼面板的编号如图3.3所示。 图3.3标准层楼板面编号3.2.1荷载计算1.楼面荷载标准值活荷载：2.0kN/m2（按住宅取值，阳台为2.5kN/m2）恒荷载：饰面层：10厚地砖，素水泥浆擦缝 0.01×20=0.2kN/m2找平结合层：25厚1：3水泥砂浆 0.025×20=0.5kN/m2结构层：100厚钢筋混凝土楼面板 0.10×25=2.5kN/m2顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015×17+0.005×16=0.34kN/m2____________________________________________恒荷载合计 ＝3.54kN/m2恒荷载设计值： 活荷载设计值： （阳台）2．屋面荷载标准值活荷载：2.0kN/m2（上人屋面）恒荷载：饰面层：10厚防滑地砖，素水泥浆擦缝0.01×20=0.2kN/m2结合层：20厚1：3水泥砂浆0.02×20=0.4kN/m2隔热层：50厚的膨胀珍珠岩隔热层0.05×10=0.5kN/m2防水层：20厚1：2.5水泥砂浆加5％防水粉0.02×20=0.4kN/m2找平层：20厚1：2.5水泥砂浆 0.02×20=0.4kN/m2结构层：120厚钢筋混凝土屋面板 0.12×25=3.0kN/m2顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015×17+0.005×16=0.34kN/m2___________________________________________________________恒荷载合计：=5.24kN/m2恒荷载设计值：活荷载设计值： 3．梯间顶层荷载标准值活荷载：0.5kN/m2（不上人屋面）恒荷载：饰面层：10厚地砖，素水泥浆擦缝 0.01×20=0.2kN/m2找平结合层：25厚1：3水泥砂浆 0.025×20=0.5kN/m2结构层：120厚钢筋混凝土板 0.12×25=3.0kN/m2顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015×17+0.005×16=0.34kN/m2_______________________________________________________________________恒荷载合计 ＝4.04kN/m2恒荷载设计值： 活荷载设计值：3.2.2计算跨度L0各板内跨取轴线间的距离，边跨取板净跨加梁宽度。以B4板为例：由于，故按双向板计算。3.2.3弯矩和配筋计算1．双向板的计算因为《混凝土结构设计规范》10.1.2规定当长边与短边长度之小于2.0按双向板计算。现只计算B4，其它板的计算见下表。计算时取混凝土泊松比，取一米宽的板带作为计算长度。用和其（阳台的活荷载设计值），＝11.9N/mm2，＝210N/mm2，＝80mm，查《建筑结构静力计算手册》后得如下：，由《静力手册》查双向板均布荷载作用下的内力系数表可得：跨内最大弯矩：(短向底筋在下)查表实配8@180，。(长向底筋在上)查表实配8@180，。 支座弯矩：同理可求出其他板的跨内最大弯矩和支座弯矩，并进行配筋计算（见表3.1）支座负钢筋则要由该支座相邻两区格同一支座弯矩的较大值确定。查表实配8@180，。2．单向板的计算由于本结构中的单向板数量较小且不是连续板，再加上活荷载较小，故单向板计算时不考虑结构最不利荷载组合。全部按活载满跨布置。取一米宽的板带作为计算长度。用q＝4.25+2.8=7.05kN/m2（阳台q＝4.25+3.5=7.75kN/m2）＝11.9N/mm2，＝210N/mm2，，查《建筑结构静力计算手册》得：计算简图如3.4a,b所示：图3.4a图3.4b楼面单向板的弯矩和配筋计算如表3.2所示：注：1.M的系数通过《建筑结构静力计算手册》查得；2.M=表中系数×；各单向板的分布钢筋选用8@180，。单向板的端支座配置垂直于板边的构造钢筋选用8@180，。3．各板支座配筋由以上板弯矩和配筋的计算，可以看出，同一支座相邻板的支座配筋都大致相同或相近，故此，可选较大值做为该支座的支座配筋。支座的配筋如表3.3所示：４非框架梁的设计按考虑内力重分布设计。高层楼盖不考虑梁从属面积的荷载折减和活荷载的不利布置。标准层梁编号如图4.1所示：图4.1标准层梁编号4.1墙体荷载1.外墙：10厚面砖0.20kN/m240厚面层（双侧）0.80kN/m2180厚外墙0.18×11.8＝2.12kN/m2_____________________________________________________________________合计3.12kN/m22.120内墙：40厚面层（双侧）0.80kN/m2120厚外墙0.12×18＝2.16kN/m2_____________________________________________________________________合计2.96kN/m23.180内墙：40厚面层（双侧）0.80kN/m2180厚外墙0.18×18＝3.24kN/m2_____________________________________________________________________合计4.04kN/m24.120阳台栏板：10厚面砖0.20kN/m240厚面层（双侧）0.80kN/m2120厚栏板0.12×11.8＝1.42kN/m2_____________________________________________________________________合计2.42kN/m24.2非框架梁的内力计算L3(1)：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：内墙传来的荷载：板B5、B6传来的三角形荷载：等效均布荷载总荷载支座反力：L3跨中最大弯矩4.2aL1计算简图AAB16.82-16.82图4.2bL1剪力图（kN）ABAB7.57图4.2cL1弯矩图（kN·m）L2(1)：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：内墙传来的荷载：板B5、B8传来的梯形荷载分别为：板B6传来的三角形荷载为：L3传给L2的集中力为：查表求得：支座反力：L2跨内最大弯矩ABAB图4.3aL2剪力图（kN）57.6324.6215.32-57.16AB图4.3bL2弯矩图（kN·m）50.55L1(1)：截面尺寸：200mm×梁的自重和粉刷荷载为：阳台栏板传来的荷载：板B1传来的均布荷载为：总荷载支座反力：L1跨中最大弯矩L4(1)：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：内墙传来的荷载：板B7、B9传来的三角形荷载：等效均布荷载总荷载支座反力：L4跨中最大弯矩L5(1)：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：板B11传来的均布荷载：板TB1、TB2传来的均布荷载：总荷载支座反力：L5跨中最大弯矩L6(1)：截面尺寸：200mm×梁的自重和粉刷荷载为：阳台栏板传来的荷载：板B10传来的均布荷载为：总荷载支座反力：L6跨中最大弯矩4.3非框架梁的配筋计算连续梁跨内若承受正弯矩的截面按T形截面或倒L形截面计算，支座和跨内承受负弯矩的截面按矩形截面计算。混凝土强度等级C25，；受力纵筋选用HRB335钢筋，，箍筋和架立筋选用HRB235钢筋，。以L3(1)为例计算其配筋，其他非框架梁的配筋见表4.1和表4.2。L1配筋的计算过程如下所示：4.3.1正截面承载力计算翼缘计算宽度：边跨：梁高，翼缘厚判别T形截面类型：按第一类Ｔ形截面试算跨内截面，故该跨内截面属于第一类T形截面。先假定受力钢筋按一排布置，查表得：所需纵向受拉钢筋面积为：，按最小配筋率配置。选用2B12（），一排可以布置得下，因此不必修改重新计算。支座截面弯矩为零，按构造配置钢筋，选用2B12。4.3.2斜截面承载力计算，，，属一般梁。，截面尺寸满足要求。，按构造配筋。由于抗震要求，选用A8@200双肢箍。5横向框架的抗侧移刚度计算5.1横向框架的抗侧移刚度由于横向框架的布置规则左右对称，所以综合整个框架结构的布置情况，eq\o\ac(○,1)轴与=6\*GB3⑥轴相同，eq\o\ac(○,2)轴、eq\o\ac(○,3)轴、=4\*GB3④轴、=5\*GB3⑤轴相同，将其简化为eq\o\ac(○,1)轴、eq\o\ac(○,2)轴等二榀框架进行柱的抗侧移刚度计算：现计算各轴框架的抗侧移刚度D，最后将各轴框架柱的D值以汇总表格的形式给出。梁的混凝土标号为C25，Eb=；柱的混凝土标号为C30，Ec＝。在框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对一侧有楼板时，梁截面惯性矩可近似取矩形截面惯性矩的1.5倍；两侧有楼板时，梁截面惯性矩可近似取矩形截面惯性矩的2倍。5.1.1eq\o\ac(○,1)轴框架的抗侧移刚度计算(1)截面尺寸(eq\o\ac(○,1)轴框架结构计算简图如图5.1所示)梁KL1-1、KL1-2截面尺寸均为：bb×hb=250mm×500mmeq\o\ac(○,A)轴各层柱截面尺寸均为：300mm×500mm；eq\o\ac(○,B)轴各层柱截面尺寸均为：300mm×500mm；eq\o\ac(○,C)轴各层柱截面尺寸均为：300mm×500mm；底层柱的计算长度Lc=4400mm，其余柱的计算长度均为Lc=3200mm。(2)梁、柱截面惯性矩Ib、Ic梁KL1-1、KL1-2的截面惯性矩均为：eq\o\ac(○,A)轴柱的截面惯性矩：1~5层eq\o\ac(○,B)轴柱的截面惯性矩： 1～5层 eq\o\ac(○,C)轴柱的截面惯性矩：1～5层 图5.1eq\o\ac(○,1)轴框架结构计算简图(3)梁、柱的线刚度梁KL1-1的线刚度：梁KL1-2的线刚度：eq\o\ac(○,A)轴柱的线刚度ic1层；2～5层。eq\o\ac(○,B)轴柱的线刚度ic1层；2～5层。eq\o\ac(○,C)轴柱的线刚度ic1层；2～5层。3.计算柱的抗侧移刚度柱的抗侧移刚度D计算公式：以eq\o\ac(○,A)轴柱为例计算其抗侧移刚度：2～5层：；；。1层：；；eq\o\ac(○,1)轴柱抗侧移刚度D的计算详见表5.1。5.1.2eq\o\ac(○,2)轴框架的抗侧移刚度计算(1)截面尺寸(eq\o\ac(○,2)轴框架结构计算简图如图5.2所示)梁KL2-P1、KL2-P2截面尺寸为：bb×hb=200mm×300mm；梁KL2-1、KL2-2截面尺寸均为：bb×hb=250mm×500mm。eq\o\ac(○,A)、eq\o\ac(○,C)轴各层柱截面尺寸均为：300mm×500mm；eq\o\ac(○,B)轴各层柱截面尺寸均为：450mm×450mm。底层柱的计算长度Lc=4400mm，其余柱的计算长度均为Lc=3200mm。(2)梁、柱截面惯性矩Ib、Ic梁KL2-P1、KL2-P1的截面惯性矩为：梁KL2-1、KL2-2的截面惯性矩均为：eq\o\ac(○,A)、eq\o\ac(○,C)轴柱的截面惯性矩均为：1~5层eq\o\ac(○,B)轴柱的截面惯性矩：1～5层图5.2②轴框架结构计算简图(3)梁、柱的线刚度梁KL2-P1的线刚度：梁KL2-P2的线刚度：梁KL2-1的线刚度：梁KL2-2的线刚度：eq\o\ac(○,A)、eq\o\ac(○,C)轴柱的线刚度ic1层；2～5层。eq\o\ac(○,B)轴柱的线刚度ic1层；2～5层。eq\o\ac(○,2)轴柱抗侧移刚度D的计算详见表5.2。综上将横向框架各柱抗侧移刚度汇总于表5.3。6竖向荷载及水平荷载计算6.1竖向荷载6.1.1各种构件的荷载标准值1.板荷载(1)天面荷载标准值活荷载：2.0kN/m2（上人屋面）恒荷载：饰面层：10厚防滑地砖，素水泥浆擦缝0.01×20=0.2kN/m2结合层：20厚1：3水泥砂浆0.02×20=0.4kN/m2隔热层：50厚的膨胀珍珠岩隔热层 0.05×10=0.5kN/m2防水层：20厚1：2.5水泥砂浆加5%防水粉0.02×20=0.4kN/m2找平层：20厚1：2.5水泥砂浆 0.02×20=0.4kN/m2结构层：120厚钢筋混凝土屋面板 0.12×25=3.0kN/m2顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015×17+0.005×16=0.34kN/m2___________________________________________________________恒荷载合计 5.24kN/m2(2)楼面荷载标准值活荷载：2.0kN/m2（按住宅取值，阳台为2.5kN/m2）恒荷载：饰面层：10厚地砖，素水泥浆擦缝 0.01×20=0.2kN/m2找平结合层：25厚1：3水泥砂浆 0.025×20=0.5kN/m2结构层：100厚钢筋混凝土屋面板0.10×25=2.5kN/m2顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015×17+0.005×16=0.34kN/m2___________________________________________________________恒荷载合计 3.54kN/m2(3)梯间顶层屋面标准值活荷载：2.0kN/m2恒荷载：5.24kN/m22.梁、柱自重梁柱自重由构件的几何尺寸和材料单位体积的自重计算。梁构件表面粉刷层重为0.40kN/m2。梁高应由梁截面高度中减去板厚。例如横向框架梁(250mm×600mm)单位长度的自重为：gk=0.25×(0.6－0.1)×25+0.40×[(0.6－0.1)×2]=3.53kN/m各层柱净高取层高减去板厚，为了简化计算，柱单位高度的自重近似取1.1倍柱截面积和材料单位体积自重的乘积，以考虑柱面粉刷层的重量。3.内外墙自重(1)外墙：3.12kN/m2(2)120内墙：2.96kN/m2(3)180内墙：4.04kN/m2(4)120阳台栏板：2.42kN/m26.1.2重力荷载代表值计算地震作用时先要计算各质点重力荷载代表值Gi。本设计计算时采用以下简化作法：各层楼面取建筑总面积计算恒载，取楼板净面积计算楼面活荷载；各根梁取梁截面高度减去板厚的尺寸计算梁自重；各根柱取净高度（层高减去板厚）计算柱自重；各墙段根据门窗的大小采用有门窗的墙体按无洞墙体重乘以相应的折减系数0.90。最后将各层楼面（含梁）及上下各半层的墙柱恒载100%，楼面活荷载50%相加算得各楼层重力荷载代表值。计算过程见表6.1~6.5。由此求得集中于各楼层标高处的重力荷载代表值：1层为3.18×103kN；2～3层为2.61×103kN；4层为2.61×103kN；5层（含女儿墙）为2.74×103kN；屋面小塔楼（质点位置17.7m）为0.57×103kN。总重力荷载代表值（各层重力荷载代表值的和）为11.7×103kN。6.2横向水平地震作用6.2.1横向水平地震作用——底部剪力标准值1.结构等效总重力荷载2.结构基本自振周期基本自振周期可按下式来计算：s3.相应于的水平地震影响系数本工程属Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，由《高规》表3.3.7-2查得特征周期值。按抗震设防烈度7度由《高规》表3.3.7-1查得水平地震影响系数最大值。因，故由《高规》3.3.8条及图3.3.8得4.主体结构底部剪力标准值5.2.2各层水平地震作用,查表得的计算结果详见表6.7。注：6.3横向风荷载计算1.垂直作用在建筑物表面单位面积上的风荷载标准值WK按下式计算，即式中各符号取值根据以下情况考虑：本工程为一般多层建筑，根据《高规》3.2.2条规定，由《荷载规范》附录D.4查出的50年重现期的风压值W0=0.5kN/m2不需要再乘以1.1的增大系数；本建筑属于矩形平面建筑，其风载体型系数按《高规》3.2.5条规定可取μs=1.3；风压高度变化系数根据地面粗糙度类别（B类）由《高规》表3.2.3查取；风振系数按式计算，式中，ξ为脉动增大系数，由《高规》表3.2.6-1查取，查表时取结构基本自振周期T1=0.09n=0.45s，则，据此由表查得ξ=1.23；ν为脉动影响系数，由《高规》表3.6.2-2查取，根据地面粗糙度类别（B类），H/B=16.3/18.6＝0.88及H=16.3m查得ν=0.46。于是横向风压为：2．总风荷载计算作用于建筑物表面高度Z处的总风荷载是沿高度变化的分布荷载。Z高处总风荷载值的大小为：将上式简化为：式中B为高度z处建筑物长度，对主体结构B=18.6m，对小塔楼B=2.8m。各楼层标高处的集中风荷载Fi：为计算方便，还需要将折算为作用于各楼层标高处的集中风荷载Fi，即式中hi、hi+1——第i层楼面上、下层层高，计算顶层集中荷载时，取女儿墙高度。以上计算过程和结果见表6.8。7水平荷载作用效应分析7.1水平地震作用下框架侧移验算比较表6.7和表6.8可知，风荷载比水平地震作用小很多，因此只需进行水平地震作用下的位移验算。楼层层间最大位移与层高之比应满足表2-3的要求，即，由表7.1知：7.2水平地震作用下的内力计算7.2.1各根柱、梁的内力1.各框架柱的剪力框架剪力应按各框架柱的D值分配到各柱。则第j层第i根框架柱的剪力Vcij为：表7.2列出eq\o\ac(○,A)、eq\o\ac(○,B)和eq\o\ac(○,C)轴框架柱的计算结果。表中ΣDi由表5.5查出，各Di值由表5.1~5.4查出。7.2.2框架梁、柱的内力计算1.=2\*GB3②轴框架(1)柱的反弯点高度比柱的反弯点高度比按下式计算：y=y0+y1+y2+y3。根据梁、柱线刚度比K、总层数n、计算层j及柱上、下端梁线刚度比a1、上、下层与本层高度比a2、a3，由高层建筑结构设计教材相应表格依次查出y0、y1、y2、y3，即得y。表7.3列出了=2\*GB3②轴A柱各层y值。=2\*GB3②轴B、C柱的计算方法相同，计算结果分别见表7.4、7.5。(2)梁、柱端弯矩第i层各柱的剪力由表7.2查得，该剪力乘以反弯点高度yhi或（1-y）hi可得柱端弯矩。梁端弯矩由汇交于结点的杆端弯矩平衡条件求出。以=2\*GB3②轴3层中柱上端节点为例，由表7.2查得节点上、下层柱剪力为V4=28.4kN，V3=35.0kN，由表7.4查得y4=0.5，y3=0.5。则

由表5.2查得节点左、右梁线刚度分别为：，则节点左、右梁端弯矩为：图7.1结点弯矩示意图(kN·m)按上述作法求得的=2\*GB3②轴框架各梁、柱端弯矩列于表7.6。(3)梁的剪力及柱的轴力各梁的剪力由梁端弯矩根据平衡条件求出，柱的轴力由该层以上各层与柱相连的梁端剪力的和求得，计算结果见表7.7。7.3横向风荷载作用下的内力计算7.3.1各根柱、梁的内力1.各框架柱的剪力框架剪力应按各框架柱的D值分配到各柱。则第j层第i根框架柱的剪力Vcij为：表7.8列出eq\o\ac(○,A)、eq\o\ac(○,B)和eq\o\ac(○,C)轴框架柱的计算结果。表中ΣDi由表5.3查出，各Di值由表5.2查出。7.3.2框架梁、柱的内力计算在横向风荷载作用下，各框架梁的梁端弯矩、剪力和框架柱的柱端弯矩、剪力、柱轴力的计算工程均与水平地震作用下的计算过程相同。现仅将横向风荷载作用下=2\*GB3②轴梁、柱端弯矩及梁端剪力、柱的轴力列于表7.9、7.10。8竖向荷载作用下结构的内力计算8.1框架内力计算根据设计任务的要求只需计算指定轴=2\*GB3②轴框架内力，以=2\*GB3②轴框架为例，说明恒载作用下框架内力的计算过程，由各荷载差异并不太大，因此这里近似按对称荷载处理，以=2\*GB3②轴右侧计算的对称荷载。框架在竖向荷载作用下的内力计算用分层法，取各层梁及其上、下柱（柱的远端作为固定端）为独立的计算单元。除底层外各柱线刚度乘以0.9，传递系数取1/3（底层线刚度不折减，传递系数1/2）。分层计算所得的梁端弯矩即为最终弯矩；而柱端弯矩则需要由上下两层所得的同一柱端的弯矩叠加而成。从分层计算的结果上来看，结点上的弯矩可能不平衡，但误差不会很大，如果需要修正，可将各结点的不平衡力矩再进行一次分配。8.1.1计算简图按照6.1节算得的天面、楼面恒荷载及梁与梁上隔墙重量，得到=2\*GB3②轴框架的荷载，各荷载均取标准值，以便于各种工况下的荷载效应组合，如图8.1(a)所示。在计算过程中作了如下简化：开门窗洞的墙重按无洞墙重乘0.85计算。具体计算过程见表8.1。天面层（括号内的荷载为活荷载）：WKL4-2：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：板WB1传来的均布荷载为：()板WB3传来的三角形荷载为：()由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：WKL5-2：截面尺寸：200mm×300mm梁的自重和粉刷荷载为：板WB3传来的三角形荷载为：()板WB7传来的三角形荷载为：()由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：WKL6-2：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：板WB10传来的均布荷载为：()板WB9传来的梯形荷载为：()由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：2~5层（括号内的荷载为活荷载）：L3：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：板B5、B6传给L3的荷载均为：()隔墙传给L3的荷载：由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：L2：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：板B5、B8传给L2的梯形荷载分别为：()()板B6传来的三角形荷载为()隔墙传给L2的荷载：L1传给L3的集中力为：()由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：L4：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：板B7、B9传给L4的梯形荷载分别为：((隔墙传给L4的荷载：由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：KL4-2：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：板B1传来的均布荷载为：()板B3传来的三角形荷载为：()隔墙传来的荷载：由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：KL5-2：截面尺寸：200mm×30梁的自重和粉刷荷载为：板B3传来的三角形荷载为：()板B7传来的三角形荷载为：()隔墙传给L2的荷载：L3传来的集中力为：()由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：KL6-2：截面尺寸：200mm×300梁的自重和粉刷荷载为：板B10传来的均布荷载为：()板B9传来的梯形荷载为：()隔墙传来的荷载：由力学求解器可求得：恒荷载作用下的支座反力：活荷载作用下的支座反力：查《表静力计算手册》的表3-3将三角形荷载和梯形荷载化为具有相同支座弯矩的等效均布荷载，再与框架梁及隔墙的均布荷载相加，具体计算见表8.2所示。转换后在恒载下的计算简图如图8.1(b)所示。图8.1(a)=2\*GB3②轴框架在恒荷载作用下的计算简图图8.1(b)=2\*GB3②轴框架在恒荷载作用下的计算简图8.1.2分配系数及固端弯矩1.梁柱线刚度由5.2节查得=2\*GB3②轴框架梁线刚度：KL2-P1：KL2-P2：KL2-1：KL1-2：柱的线刚度见表8.3，表中ic各值选自表5.1。2.分配系数计算弯矩分配系数时，注意上层柱的线刚度为0.9ic，底层柱的线刚度为ic。3.梁的固端弯矩各梁分别受均布荷载和集中荷载作用,其固端弯矩见表8.4。8.1.3分配与传递以顶层为例，弯矩分配过程及结果见表8.5及图8.2。其余各层弯矩分配与传递过程和顶层相同，计算结果见表8.6。 图8.2恒载作用下第6层弯矩图由于柱端弯矩取相邻两层对应柱端弯矩之和，此时，原来已经平衡的节点弯矩可能不再平衡，当此项弯矩较大时，应考虑再分配，以使节点弯矩取得平衡。这里考虑了弯矩的再分配，其计算过程及结果见表8.7。计算各跨梁端剪力时，可将梁看作简支梁，求出梁在梁端弯矩和该跨梁上的恒载作用下的支座反力即为梁端剪力；各柱端剪力根据柱端弯矩由平衡条件求出；各柱上端轴力由横向框架梁端剪力、纵向框架梁端支反力（按简支梁计算）与上层柱传来的轴力相加而得；各柱下端轴力为上端轴力加本层柱自重。按上述做法求得的=2\*GB3②轴各梁，柱内力汇总于表8.8。活荷载作用下的弯矩分配、传递与恒载作用下的计算完全相同，不再赘述。此处仅列出各个计算表格，见表8.10～8.15。9荷载效应组合根据《高规》规定，抗震设计要同时按下面两式计算荷载效应组合：(1)(2)按式(1)计算时，对由永久荷载效应控制的组合为，式中；对由可变荷载效应控制的组合为和。按式(2)计算时，对本结构（H<60m，7度抗震设计）可表示为。对风荷载和地震作用尚需考虑正、反两个方向的荷载效应。现仅以大多数情况下对最不利内力起控制作用的上述第1和第4两种组合为例，说明计算过程。9.1框架梁柱的内力组合9.1.1框架梁内力调整为了获得梁（含连梁）、柱杆端截面的弯矩和剪力，需要将第7、8章中计算的节点内力值换算为支座边缘的内力标准值。例如对图9.1所示的梁，A端支座边缘处的弯矩和剪力可近似按下式换算：图9.1梁支座边缘的弯矩和剪力图9.2柱支座边缘内力示意图（q为作用在梁上的均布荷载）柱支座边缘处的弯矩与梁支座边缘弯矩的换算公式相同，由于柱的弯矩图均为直线图形（图9.2），故柱支座边缘的剪力值仍为节点处的剪力值。另外，在内力组合前，对竖向荷载作用下梁支座边缘处的弯矩需乘以弯矩调幅系数（本设计取0.8），跨中弯矩乘1.1。现仅以6层=2\*GB3②轴框架梁KL2-1为例计算其控制截面内力标准值，其余框架梁的控制截面内力标准值见表9.1。水平地震作用下弯矩和剪力的调整计算：由表7.7查得框架梁KL2-1在水平地震作用下两端弯矩和剪力分别为：，，。即：截面AR在水平地震作用下梁支座边缘处的弯矩为：截面BL在水平地震作用下梁支座边缘处的弯矩为：水平地震作用下A、B轴梁支座边缘处的剪力分别为：，恒荷载作用下弯矩和剪力的调整计算：由表8.8查得框架梁KL2-1在恒荷载作用下两端弯矩和剪力分别为：，，，。即：截面AR在恒荷载作用下梁支座边缘处的弯矩为：截面BL在恒荷载作用下梁支座边缘处的弯矩为：恒荷载作用下梁跨中弯矩调整值为：不符合要求，故取梁跨中弯矩的调整值为：，取。截面AR在恒荷载作用下梁支座边缘处的剪力为：；截面BL在恒荷载作用下梁支座边缘处的剪力为：。活荷载作用下弯矩和剪力的调整计算：由表8.14查得框架梁KL2-1在活荷载作用下两端弯矩和剪力分别为：，，，。即：截面AR在活荷载作用下梁支座边缘处的弯矩为：；截面BL在活荷载作用下梁支座边缘处的弯矩为：。活荷载作用下梁跨中弯矩调整值为：；（在实际工程设计中，可以不考虑活荷载不利分布，按满布方式布置做内力计算后再将框架梁的跨中弯矩乘以1.1～1.3的放大系数，本设计取1.2。）不符合要求，故取梁跨中弯矩的调整值为：，取。截面AR在活荷载作用下梁支座边缘处的剪力为：；截面BL在活荷载作用下梁支座边缘处的剪力为：。注：梁截面弯矩以下部纤维受拉为正，单位为kN•m；各剪力只给出大小，单位为kN。9.1.2框架柱内力调整柱支座边缘处的弯矩与梁支座边缘弯矩的换算公式相同，剪力值仍为节点处的剪力值。现仅以5层上端截面截面内力标准值的计算为例，其余截面见表9.2，计算过程从略。各内力作用下弯矩、轴力、剪力的调整计算：由表8.9查得各柱在恒荷载作用下上端弯矩：，，剪力：，，轴力：，，由表8.15查得各柱在活荷载作用下上端弯矩：，，剪力：，，轴力：，，由表7.6查得各柱在水平地震作用下上端弯矩：，，由表7.2查得各柱在水平地震作用下上端剪力：，，由表7.7查得各柱在水平地震作用下的轴力：，，。A轴柱在恒载作用下支座边缘弯矩为：B轴柱在恒载作用下支座边缘弯矩为：C轴柱在恒载作用下支座边缘弯矩为：同理，A、B、C轴柱在活荷载作用下支座边缘弯矩分别为：，，A、B、C轴柱在水平地震作用下作用下支座边缘弯矩分别为：，，各框架柱在内力作用下剪力、轴力也无需调整，直接取以上各表中的数据即可，具体见表9.2。表9.2给出了②轴框架柱支座边缘截面的内力标准值。9.1.3框架梁、柱的内力组合在有地震作用组合时，承载力抗震调整系数应根据梁、柱、剪力墙各构件的不同受力状态由《高层建筑框架-剪力墙结构设计》中的表9.1取值。重力荷载代表值G应取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载的组合值系数应按如下规定取值：（1）雪荷载0.5；（2）屋面积灰荷载0.5；（3）屋面活荷载0.5；（4）按实际情况计算的楼面活荷载1.0；（5）按等效均布荷载计算的楼面活荷载；藏书库、档案库0.8，其他民用建筑0.5；（6）吊车悬吊物重力：硬钩吊车0.3，软钩吊车0.0。与本设计相关的是此规定的3、5项，综合以上各项的规定，重力荷载代表值的效应按下式计算：②轴框架梁KL2的内力组合见表9.3；②轴A、B、C柱内力组合分别见表9.4、9.5、9.6。注：梁截面弯矩以下部纤维受拉为正，单位为kN•m；各剪力只给出大小，单位为kN。10截面设计各构件最不利内力组合完成后，即可进行截面设计。截面设计应按照抗震等级的要求进行，框架结构的抗震等级为三级。作为示例，本节仅给出②轴框架2层梁、2层柱的截面配筋计算，其他层梁柱的计算见表格。10.1框架梁现以2层AB跨(KL2-1)为例，说明计算过程。混凝土强度等级C25，，纵筋为HRB335，；箍筋HPB235，。框架的抗震等级为三级，梁跨中纵筋的最小配筋率取和的较大者，即；梁支座纵筋的最小配筋率取和的较大者，即。10.1.1正截面受弯承载力计算由内力组合表9.3知，控制截面最大内力为：跨中截面；支座截面；；。跨中截面按倒L形截面计算，，，，，按单排布筋，。属于第Ⅰ类L形截面。且，满足要求。实配钢筋2B18（）。②轴框架其他各梁的跨中正截面受弯承载力计算见表10.1。支座截面：②轴框架其他各梁的支座正截面受弯承载力计算见表10.2。以支座AR为例，按矩形截面计算，截面最大弯矩为，将上面求出的跨中两根受拉纵筋作为受压钢筋，则，；,满足要求。满足要求。实配钢筋2B20（）。10.1.2斜截面受剪承载力计算查内力组合表9.3，支座截面最不利剪力值。根据强剪弱弯的要求，梁端截面剪力设计值应按式适当调整，即，式中选自表9.3，由表9.1的数据求出。剪压比，满足最小截面尺寸要求。箍筋选用HPB235级钢筋，。由，有现选用A8@200双肢箍，，满足要求。配箍率为（《高规》6.3.4条的要求）。梁端箍筋加密区的箍筋最大间距、最小直径以及加密区长度尚应满足（《建筑抗震设计规范》表6.3.箍筋最大间距为：加密区长度：箍筋加密区选用A8@100。eq\o\ac(○,1)轴框架其他各梁的斜截面受剪承载力计算见表10.3。10.2框架柱现以2层②轴B柱为例说明截面配筋计算过程。柱截面尺寸300mm×500mm，混凝土强度等级C30，，。10.2.1剪跨比和轴压比根据《高规》6.2.6条，反弯点位于柱高中部的框架柱，柱剪跨比可取柱净高与计算方向2倍柱截面有效高度之比，此处近似按该方法计算，即，为长柱。由表9.5查得B柱的轴力N=1053.15kN，于是满足柱轴压比限值的要求（《建筑抗震设计规范》表6.3.7）。其他各层柱的剪跨比和轴压比验算见表10.4。10.2.2正截面抗弯承载力计算从柱内力组合表9.5可见，2层②轴B柱上、下端截面共有6组内力。为达到强柱弱梁的要求，其中上、下端及、与及的4组柱端弯矩设计值应按调整。现以上端为例，说明调整做法。柱抗震等级为三级，系数，由表9.3查得,则。由表9.5知2层柱上端弯矩为79.97kN•m，第3层柱下端为76.86kN•m，同一节点上、下柱端弯矩，各柱端弯矩应增加14.75kN•m，即2层②轴B柱上端Mmax的一组考虑抗震调整系数后应为75.77kN•m。同理可得其余三组的弯矩调整为77.76kN·m(下端Mmax)、54.36kN·m（与上端Nmin相应）、47.59kN·m（与下端Nmin相应）。其他各节点弯矩设计值的调整见表10.5。现仅取Mmax的一组(M=75.77kN•m，N=830.24kN)和Nmax的一组(M=21.43kN•m，N=1038.72kN)进行配筋计算，其余4组计算过程从略，并取其中配筋较大者。其他内力组合的配筋计算见表10.6。柱计算长度采用对称配筋，选用HRB335级钢筋()(1)Mmax的一组(M=75.77kN•m，N=830.24kN)：取h/30=500/30=16.67mm及20mm中的较大者，即，则，取因为，取，为小偏心受压。对称配筋时先按下式求出值，再代入求AS的公式计算配筋面积。上式若及时为构造配筋。本例仅需按构造配筋。(2)Nmax的一组(M=21.43kN•m，N=1038.72kN)取h/30=500/30=16.67mm及20mm中的较大者，即，则，取因为，取，为小偏心受压。对称配筋时先按下式求出值，再代入求AS的公式计算配筋面积。上式若及时为构造配筋。本例仅需按构造配筋。根据构造要求，全部纵向钢筋配筋率不应大于5%，且不小于0.7%（边柱），柱截面每一侧纵向钢筋配筋率不应小于0.2%，即因此，实际每侧配筋2B16（），共配8B16（总配筋面积为1608mm2>966mm2）。10.2.3斜截面抗剪承载力计算为保证强剪弱弯，柱剪力设计值应按《高规》6.2.3调整，对本设计为（截面尺寸满足要求）由内力组合选取与相应的轴向压力设计值为：。由，得仅需按构造配置箍筋。根据《高规》表6.4.3-2的规定，柱端加密区箍筋选用A8@100，采用复合箍筋，其体积配箍率满足要求。（上式当混凝土强度等级低于C35时，按C35计算；为箍筋或拉筋的抗拉强度设计值，超过时，按计算。）柱非加密区采用4肢A8@150，，且间距，满足要求。其他各框架柱斜截面抗剪承载力计算见表10.7。10.2.4节点的抗剪承载力计算本框架抗震等级为三级，只需要按构造要求在节点区内配置水平箍筋，配箍特征值不宜小于0.08，体积配鼓劲不宜小于0.4％，不必专门进行抗剪承载力的计算。11基础设计11.1基础选型扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，本设计采用柱下钢筋混凝土独立基础。按受力性能，柱下独立基础有轴心受压