欣欣中学宿舍楼建筑结构设计

本科毕业设计欣欣中学宿舍楼建筑结构设计Thestudents’DormitoryofXinXinmiddleschoolbuildingstructuredesign学院名称：土木与建筑工程学院专业班级：土木工程（专升本）11-1指导教师职称：助教2013年5月目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 ⅠAbstract Ⅱ引言 1第1章设计资料 21.1工程名称 51.2结构形式 51.3工程概况 51.4基本风压 51.5基本雪压 51.6抗震设防烈度 51.7材料算用 51.8主要建筑做法 5第2章梁柱截面尺寸估算 52.1梁截面尺寸估算 52.2柱截面尺寸估算 5第3章框架计算简图及梁架线刚度 63.1确定框架计算简图 63.2梁柱线刚度计算 6第4章荷载计算 84.1恒荷载标准值计算 84.2活荷载标准值计算 114.3恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图 11第5章风荷载标准值计算 165.1风荷载作用下楼层剪力计算 165.2梁柱线刚度计算 165.3框架柱的侧移刚度D值计算 195.4风荷载作用下框架内力计算 195.5各层柱端弯矩和剪力计算 20第6章水平地震作用计算 236.1重力荷载代表值计算 236.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算 256.3多遇水平地震作用计算 276.4刚重比和剪重比验算 286.5地震作用下横向框架内力计算 30第7章内力计算 337.1恒荷载标准值作用下框架的内力 357.2活荷载标准值作用下框架的内力 37第8章框架梁截面设计 408.1框架梁正截面承载力计算 408.2框架梁斜截面承载力计算 428.3框架梁裂缝宽度验算 46第9章框架柱截面设计 479.1框架柱正截面承载力计算 479.2框架柱斜截面承载力计算 529.3裂缝宽度验算 53第10章次梁截面设计 5510.1荷载计算 5510.2内力计算 5510.3次梁截面承载力计算 55第11章板截面设计 5711.1B1计算 5711.2B2计算 59第12章楼梯设计 6112.1设计资料 6112.2踏步板设计 6112.3平台板设计 6212.4平台梁设计 64第13章基础设计 6613.1作用于基础顶面上的荷载计算 6613.2A柱基础的计算 6713.3B柱基础的计算 67结论 75致谢 76参考文献 77附录1 78欣欣中学宿舍楼建筑结构设计摘要:本次的设计题目是欣欣中学宿舍楼建筑结构设计，该设计包括建筑设计及结构设计。其中结构设计采用手算一品框架及电算整栋建筑。建筑设计根据建设用地条件和建筑使用功能、周边城市环境特点，首先进行平面功能性设计，其次设计建筑立面，并与建筑平面造型相结合，并充分考虑防火分区及安全疏散。钢筋混凝土框架结构设计包括水平荷载计算及其作用下的侧向位移验算、内力计算，竖直荷载计算及其作用下的内力计算，并考虑延性要求，然后进行内力组合及截面设计。其中水平荷载作用下的内力计算采用D值法，竖直作用下的内力计算采用弯矩二次分配法。结构电算为钢筋混凝土框架结构电算，遵循参数设定、判断依据、出施工图的设计步骤。关键词：建筑设计结构设计框架结构结构电算

Thestudents’DormitoryofXinXinmiddleschoolbuildingstructuredesignAbstract： Mythesisisfocusedonthestudents’DormitoryofXinXinmiddleschoolbuildingstructuredesignincludingarchitecturedesign.Andreinforcedconcrete-framestructuredesign.DuringmydesigntimeIwillfinishthecalculationofitbyhandandbycomputer. Accordingtothestatistics、acreandusersdemands.Thefirstthingofthearchitecturedesignthattobefinishedisthedesignofthearchitecturesusefultofitfortherequires.Thenwillbetheappearanceofthearchitectureandsoon. Concrete-framestructuredesignincludesthecalculationofhorizontalloadsandcheckingcomputationsofitslateraldisplacementandinternalforcethecalculationofverticalloadandinternalforce,andtakingtheductilityintoconsiderationandthecompoundstressandreinforcingbarscalculated,andamongtherest,horizontalloadadoptsD-method,andverticalloadadoptsbendingmoment-twicedistributedmethod. ThecalculationofthestructurebycomputeristousethePKPM.Theprocedurewillfollowtherulesofit.Also,theresultofthePKPMwillbecomparedwiththeresultbyhand.Keywords：Architecturedesign；structuredesign；Concrete-framestructure；structuredesignbycomputer.引言随着社会的发展，钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍，由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构形式。近年来，世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快、应用很多。钢筋混凝土框架结构体系是由板、梁、柱通过节点链接而成，由框架梁、柱与基础形成平面框架，作为主要的承重结构。各平面框架再由连系梁联系起来，形成一个空间结构体系．框架结构具有建筑平面布置灵活，能获得较大空间，承受竖向荷载作用合理、结构自重较轻的特点。但由于框架其侧向刚度小、水平位移较大，因此使用高度受到限制。在高度不大的多高层建筑中，框架结构是一种较好的结构体系。在进行框架结构抗震设计时，为达到“三水准设防二阶段设计”的要求，应满足：具有足够的承载能力；具有良好的变形能力；具有合理的破坏形式和机制。延性框架结构在在抗震设计时应遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的原则。抗震结构构件应具备必要的强度、适当的刚度、良好的延性和可靠的连接，并应注意强度、刚度和延性之间的合理匹配。本次设计为钢筋混凝土框架结构，其中主要包括建筑设计和结构设计。遵循由建筑到结构，再到基础的设计过程。第一章设计资料1.1工程名称：欣欣中学宿舍楼建筑结构设计。1.2结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸为7.2m×6.9m。1.3工程概况：建筑层数5层，层高3.3m，室内外高差600mm，女儿墙高1200mm，建筑高度17.7m，建筑面积4816.7m21.4基本风压：0.45kN/m2，地面粗糙度为B类。1.5基本雪压：0.40kN/m2。1.6抗震设防烈度：七度设防。1.7材料选用：1.7.1钢筋：梁、柱中的纵向钢筋采用HRB335，板中钢筋和箍筋采用HPB300；基础中除分布钢筋和箍筋采用HPB235外，其余钢筋采用HRB335。1.7.2混凝土：采用C30混凝土；1.7.3墙体：采用加气混凝土砌块，重度=5.5kN/m3；1.7.4窗：铝合金窗，=0.35kN/m3；1.8主要建筑做法：1.8.1屋面：40厚C30细石砼（双向Φ4@150）10厚纸筋灰1.2厚三元乙丙橡胶卷材20厚1：2.5水泥砂浆找平层(刷基层处理剂一遍)钢筋砼屋面(3%坡度)1.8.2顶棚：1：1：6水泥石灰砂浆打底15厚。面刮腻子5厚。喷涂内墙乳胶漆涂料。1.8.3楼地面：一般做法：地面为8厚600×600防滑耐磨型地板砖。20厚1：4干硬性水泥砂浆，面上洒素水泥浆结合层一道。砼底板或素土夯实。防水做法：（卫生间、厨房等处适用）5厚防滑地砖300×300。20厚1：3水泥砂浆。聚氨酯防水涂膜1.2厚。1：3水泥砂浆找平兼找0.5%坡，最薄处不小于20厚。砼底板或素土夯实。1.8.4外墙面：外墙分色陶瓷面砖，规格40×40×5厚，聚合物水泥砂浆色缝。聚合物水泥砂浆5厚粘贴层。聚合物水泥基防水涂膜1.0厚。1：2.5水泥砂浆打底15厚(掺5%防水剂)。1.8.5内墙面：一般做法：1：1：6水泥石灰砂浆打底15厚。面刮腻子5厚。喷涂内墙乳胶漆涂料。防水做法：（卫生间、厨房等处适用）1：2.5水泥砂浆打底15厚(掺5%防水剂)纯水泥膏贴200×300瓷砖满贴至天花底1.8.6墙体：本工程框架填充墙为MU5蒸压加气砼砌块,M5混合砂浆,外墙厚度为250mm,内墙厚度为200mm。1.8.7门窗：标准塑钢门窗，5mm厚玻璃1.8墙体厚度：250mm。结构平面布置图如图1.1所示。图1.1结构平面布置图

第二章梁、柱截面尺寸估算2.1梁截面尺寸估算框架梁截面高度h=(1/8~1/12)l，截面宽度b=(1/3~1/2)h，本结构中取：纵向框架梁：b=300mmh=700mm次梁：b=250mmh=500mm2.2柱截面尺寸估算框架柱的截面尺寸，，为第层层高。本结构中层高为3.3m，故=（183~275）mm。框架柱截面尺寸还应根据公式估算。本结构中，边柱和中柱负荷面积分别为（7.23.45）m2，（7.24.5）m2，层数为5层；该框架结构抗震设防烈度为七度，建筑高度18.45m<30m，因此为三级抗震，其轴压比限值=0.9。C30混凝土，=14.3N/mm2边柱mm2中柱mm2取柱截面为正方形，则边柱、中柱截面分别为402mm402mm，459mm459mm，考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为500mm500mm。

第三章框架计算简图及梁柱线刚度3.1确定框架计算简图框架的计算单元如图1所示，选取④轴线上的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。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，基础顶面至室外地面的高度为0.6m，室内外高差为0.6m，因此基顶标高为-1.2m，二层楼面标高为4.5m，故底层框架柱高为5.7m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.3m。由此可绘出框架的计算简图，如图3.1所示。3.2梁柱线刚度计算对于现浇楼板，中框架梁取，，。各跨框架梁和各层框架柱的线刚度计算分别见表3.1和表3.2。由于该榀框架结构对称，因此只需计算半边结构。表3.1梁线刚度的计算构件EC(N/mm2)bh(mm×mm)I0(mm4)L(mm)1.5ECI0/L(N×mm)2ECI0/L(N×mm)边框架梁AB3.0×104300×7002.6042×10969001.6988×10102.265×1010中框架梁BC3.0×104250×5001.0667×10921005.5808×10107.441×1010表3.2柱线刚度的计算层EC(N/mm2)bh(mm×mm)I0(mm4)h(mm)ECI0/h(N×mm)13.0×104500×5005.2083×10945003.472×10102~53.0×104500×5005.2083×10933004.735×1010令，则其余各杆件的相对线刚度为：，，框架结构的相对线刚度如图3.1所示。图3.1框架的相对线刚度第四章荷载计算4.1恒荷载标准值计算4.1.1屋面10mm厚防滑地砖0.01×20=0.20kN/m220mm厚1：3水泥砂浆结合层0.02×20=0.40kN/m250mm厚挤塑聚苯板隔热层0.05×0.5=0.025kN/m24mm厚聚氨脂防水涂料0.004×10=0.04kN/m220mm厚1：2.5水泥砂浆找平层0.02×20=0.40kN/m2120mm厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3.0kN/m215mm厚水泥石灰浆0.015×17=0.255kN/m25mm厚纸筋灰批面0.005×16=0.08kN/m2屋面恒荷载合计4.48kN/m24.1.2各层楼面陶瓷地砖楼面0.70kN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3kN/m2抹灰层粉刷石膏砂浆0.15kN/m2合计3.85kN/m24.1.3梁自重（1）bh=300mm700mm梁自重25×0.3×（0.7-0.12）=2.38kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆0.15×（0.7-0.12）×2×20=0.23kN/m合计2.61kN/m（2）bh=250mm500mm梁自重25×0.25×（0.5-0.12）=1.75kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆0.015×（0.4-0.12）×2×20=0.17kN/m合计1.92kN/m4.1.4柱自重bh=500mm500mm柱自重25×0.5×0.5=6.25kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆0.15×0.5×4=0.3kN/m合计6.55kN/m4.1.5外纵墙自重（1）标准层纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为m的窗。纵墙1.38×0.25×5.5=1.9kN/m铝合金窗1.32×0.35=0.46kN/m水刷石外墙面1.38×0.5=0.69kN/m粉刷石膏砂浆内墙面1.38×0.15=0.21kN/m合计3.26kN/m（2）底层纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为1.32m的窗。纵墙2.18×0.25×5.5=3.0kN/m铝合金窗1.32×0.35=0.84kN/m水刷石外墙面2.18×0.5=1.09kN/m粉刷石膏砂浆内墙面1.38×0.15=0.21kN/m合计5.14kN/m4.1.6内纵墙自重（1）标准层纵墙（3.3-0.6）×0.25×5.5＝3.71kN/m粉刷石膏砂浆内墙面（3.3-0.6）×0.15×2=0.81kN/m合计4.52kN/m（2）底层纵墙（4.5-0.6-0.4）×0.25×5.5=4.91kN/m粉刷石膏砂浆内墙面（4.5-0.6）×0.15×2=1.17kN/m合计7.08kN/m4.1.7外横墙自重（1）标准层横墙（3.3-0.5）×0.25×5.5=3.85kN/m水刷石外墙面（3.3-0.5）×0.5=1.4kN/m粉刷石膏砂浆内墙面（3.3-0.5）×0.15=0.42kN/m合计5.67kN/m（1）标准层横墙（4.5-0.5-0.4）×0.25×5.5=4.95kN/m水刷石外墙面（3.3+0.6-0.5）×0.5=1.7kN/m粉刷石膏砂浆内墙面（4.5-0.5）×0.15=0.6kN/m合计7.35kN/m4.1.8内横墙自重（1）标准层横墙（3.3-0.5）×0.25×5.5=3.85kN/m粉刷石膏砂浆内墙面（3.3-0.5）×0.15×2=0.84kN/m合计4.69kN/m（2）底层横墙（4.5-0.5-0.4）×0.25×5.5=4.95kN/m粉刷石膏砂浆内墙面（4.5-0.5）×0.15×2=1.2kN/m合计6.15kN/m4.1.9走廊尽头墙（2）底层纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为m的窗。走廊尽头墙1.08×0.25×5.5=1.49kN/m铝合金窗1.72×0.35=0.60kN/m水刷石外墙面1.08×0.5=0.54kN/m粉刷石膏砂浆内墙面1.08×0.15=0.16kN/m合计2.79kN/m（2）底层纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金在计算单元内相当于高度为1.72m的窗。走廊尽头墙1.88×0.25×5.5=2.59kN/m铝合金窗1.72×0.35=0.60kN/m水刷石外墙面1.88×0.5=0.94kN/m粉刷石膏砂浆内墙面1.08×0.15=0.16kN/m合计4.29kN/m4.1.10女儿墙自重做法：100mm混凝土压顶，1200mm加气混凝土墙0.5×0.25×5.5=0.69kN/m压顶的混凝土0.1×0.25×25=0.63kN/m水刷石外墙面（0.6×2+0.25）×0.5=0.73kN/m合计2.05kN/m4.2活荷载标准值计算4.2.1屋面和楼面活荷载标准值不上人屋面0.5kN/m2房间2.0kN/m2走廊2.0kN/m24.2.2雪荷载标准值=1.0×0.40kN/m2屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。4.3恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图A~B轴间梁上板的，按双向板进行计算，长边支承梁上荷载呈梯形分布，短边支承梁上荷载呈三角形分布；B~C轴间梁上板的，按单向板进行计算，荷载平均分给两长边的支承梁。本结构楼面荷载的传递示意图见图4.1。图4.1板传荷载示意图板传至梁上的三角形荷载等效为均布荷载；梯形荷载等效为均布荷载，，，。4.3.1A～B轴间框架梁屋面板传给梁（即屋面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：恒荷载：4.48×1.8×0.882×2=14.22kN/m活荷载：0.5×1.8×0.882×2=1.528kN/m楼面板传给梁（即楼面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：恒荷载：3.85×1.8×0.882×2=12.22kN/m活荷载：2.0×1.8×0.882×2=6.35kN/mA~B轴间框架梁均布荷载为：屋面梁恒荷载=梁自重+板传恒荷载=2.61+14.22=16.83kN/m活荷载=板传活荷载=6.6kN/m楼面梁恒荷载=内横墙自重+梁自重+板传恒荷载=4.69+2.61+12.22=19.52kN/活荷载=板传活荷载=6.10kN/m4.3.2B～C轴间框架梁B~C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁、楼面梁恒荷载=梁自重=1.61kN/m活荷载=2.34.3.3A轴柱纵向集中荷载的计算屋面板三角形荷载等效为均布荷载：恒荷载：4.48×1.8×=5.04kN/m活荷载：0.5×1.8×=0.56kN/m楼面板三角形荷载等效为均布荷载：恒荷载：3.85×1.8×=4.33kN/m活荷载：2.0×1.8×=2.25kN/m顶层柱恒荷载=女儿墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载=2.05×7.2+2.61×（7.2-0.5）+5.04×（7.2-0.5）++=116.51kN顶层柱活荷载=板传活荷载=2.61×（7.2-0.5）+=22.23kN标准层柱恒荷载=外纵墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载=3.26×（7.2-0.5）+2.61×（7.2-0.5）+4.33×（7.2-0.5）++=112.83kN标准层柱活荷载=板传活荷载=2.25×（7.2-0.5）+=34.13kN基础顶面恒荷载=底面外纵墙自重+基础梁自重=5.14×（7.2-0.5）+2.61×（7.2-0.5）=51.93kN4.3.4B轴柱纵向集中荷载的计算走廊屋面板均布荷载：恒荷载：4.48×1.35=6.05kN/m活荷载：0.5×1.35=0.68kN/m走廊楼面板均布荷载：恒荷载：3.85×1.35=5.20kN/m活荷载：2.0×1.35=3.38kN/m顶层柱恒荷载=内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载=2.61×（7.2-0.5）+5.04×（7.2-0.5）++6.05×（7.2-0.5）+=150.12kN顶层柱活荷载=板传活荷载=0.56×（7.2-0.5）++0.68×（7.2-0.5）=13.05kN标准层柱恒荷载=内纵墙自重+内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载=4.52×（7.2-0.5）+2.61×（7.2-0.5）+4.33×（7.2-0.5）++5.20×（7.2-0.5）+=163.94kN标准层柱活荷载=板传活荷载=2.25×（7.2-0.5）++3.38×（7.2-0.5）=56.78kN基础顶面恒荷载=底面内纵墙自重+基础梁自重=5.14×（7.2-0.5）+2.61×（7.2-0.5）=51.93kN图4.2恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图注：1.图中集中力的单位为kN，均布力的单位为kN/m；2.图中数值均为标准值；3.括号外数值表示恒荷载，括号内数值表示活荷载。框架在恒荷载和活荷载作用下受荷图如图4.2所示，竖向荷载与柱轴心有偏心，偏心距均为125mm。第五章风荷载标准值计算为简化计算，将计算单元范围内外墙面的风荷载化为等量的作用于楼面的集中风荷载，计算公式为：式中：—基本风压，为0.45kN/m2—风压高度变化系数，地面粗糙度为C类—风荷载体形系数,=0.8-(-0.5)=1.3（迎风面、背风面叠加）—风振系数，因房屋高度小于30m，所以=1.0—下层柱高—上层柱高，对于顶层为女儿墙高2倍B—计算单元迎风面宽度，B=7.2m5.1风荷载作用楼层剪力的计算表5.1风荷载作用下楼层剪力表层次βzΜsz(m)μzωoAPw51.01.317.71.20.4519.0813.441.01.314.41.10.4523.7615.2931.01.311.11.00.4523.7613.921.01.37.81.00.4523.7613.911.01.34.51.00.4532.418.955.2梁、柱线刚度计算横梁线刚度ib和柱线刚度ic计算分别见下表：表5.2梁线刚度计算表类别b×hIlEcI/l1.5EcI/l2EcI/l(m×m)（）（m）（）（）（）边横梁0.3×0.70.00266.93.85.77.5中横梁0.25×0.50.00262.112.418.624.8表5.3柱线刚度计算表层次hb×hIEcI/l（m）（m×m）（）（）14.50.5×0.50.005211.60.5×0.50.005215.82—53.30.5×0.50.005215.80.5×0.50.005215.85.3框架柱的侧移刚度D值计算楼层计算简图Kα一般层i2i1i2K=i1+i2+i3+i4/2icα=K/(2+K)icici4i3i4底层K=i1+i2/icα=(0.5+K)/(2+K)i2i1i2icic图5.1风荷载作用下框架的受荷图注：1、图中各值的单位为KN;2、图中数值均为标准值表5.4框架柱侧移刚度D值计算表层次线刚度层高边柱中柱∑D边梁边柱中梁中柱HKaDKaD57.515.824.815.83.30.470.193.312.040.58.7124.0447.515.824.815.83.30.470.193.312.040.58.7124.0437.515.824.815.83.30.470.193.312.040.58.7124.0427.515.824.815.83.30.470.193.312.040.58.7124.0417.511.624.811.64.50.650.433.03.10.74.815.65.4风荷载作用下框架内力计算求出框架层间剪力后，分配的剪力以及该柱上下端弯矩，反弯点高度y按下式计算：y0为标准框架的反弯点高度比，y1为上下梁刚度比变化时的反弯点高度比修正系数，y2y3是柱上下层高度变化时的反弯点高度比修正系数表5.5柱剪力分配表层次层剪力边柱D值中柱D值∑D每根边柱剪力每根中柱剪力513.43.318.7124.041.854.85428.73.318.7124.043.9510.4342.63.318.7124.045.8715.43256.53.318.7124.047.7820.47175.53.04.815.614.5323.23表5.6各层注反弯点计算表层次边柱中柱5n=5j=5n=5j=5k=0.47y0=0.385k=2.04y0=0.399a1=1y1=0a1=1y1=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.352y=0.3994n=5j=4n=5j=4k=0.47y0=0.402k=2.04y0=0.449a1=1y1=0a1=1y1=0a2=1y2=0a2=1y2=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.402Y=0.4493n=5J=3n=5j=3k=0.47y0=0.452k=2.04y0=0.499a1=1y1=0a1=1y1=0a2=1y2=0a2=1y2=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.452y=0.4992n=5j=2n=5j=2k=0.47y0=0.5k=2.04y0=0.5a1=1y1=0a1=1Y1=0a2=1y2=0a2=1Y2=0a3=1.115y3=0a3=1.115y3=0y=0.5y=0.51n=5j=1n=5j=1k=0.65y0=0.612k=3.1y0=0.55a1=不存在y1=0a1=不存在y1=0a2=0.897y2=0a2=897y2=0y=0.612y=0.555.5各层柱端弯矩和剪力计算：柱端弯矩见弯矩图表5.7柱端剪力表层次54321边柱1.853.955.877.7814.52中柱4.8510.415.4720.4723.23表5.8柱端弯矩表层次边柱剪力中柱剪力层高边柱y中柱y边柱柱端M边柱柱底M中柱柱端M中柱柱底M51.854.853.30.350.403.962.159.626.3943.9510.43.30.400.457.795.2418.9115.4135.8715.433.30.450.4510.628.7628.0622.8627.7820.473.30.50.512.8412.8433.7833.78114.5223.234.50.610.5525.3539.9947.0457.49梁端剪力、弯矩、柱轴力计算：梁端弯矩，剪力：表5.9梁端弯矩、剪力、柱轴力计算表层次边梁中梁柱轴力MblMbrVbMbrMblVb边柱中柱53.962.151.052.212.212.11.051.0549.945.871.614.354.354.142.663.58315.510.002.026.456.456.144.084.12221.613.032.347.777.777.46.425.06138.1918.594.3310.8210.8210.310.755.97图5.2风荷载作用下框架弯矩图（单位：KN）第六章水平地震作用计算6.1重力荷载代表值计算6.1.1屋面处重力荷载标准值计算kNkN=1117.93kNkN外纵墙+内纵墙+外横墙+内横墙+走廊尽头墙==944.29kN=303.4+4268.7+1117.93+400.86+944.29=7035.18kN6.1.2标准层楼面处重力荷载标准值计算kNkN=1117.93kNkN=+++=1888.58+3668.43+1117.93+833.16=7508.1kN6.1.3底层楼面处重力荷载标准值计算+=1346.33kNkN=3668.43kN=1117.93kN=6.55(4.5-0.12)40=1147.56kN=+++=2290.62+3668.43+1117.93+1147.56=8224.54kN6.1.4屋顶雪荷载标准值计算kN6.1.5楼面活荷载标准值计算==1966.69kN6.1.6总重力荷载代表值计算屋面处：=屋面处结构和构件自重+0.5雪荷载标准值=7035.18+0.5381.14=7225.75kN标准层楼面处：=楼面处结构和构件自重+0.5活荷载标准值=7508.1+0.51966.69=8491.45kN底层楼面处：=楼面处结构和构件自重+0.5活荷载标准值=8224.54+0.51966.69=9207.89kN6.1.7总重力荷载设计值计算屋面处：=1.2屋面处结构和构件自重+1.4雪荷载标准值=1.27035.18+1.4381.14=8975.81kN标准层楼面处：=1.2屋面处结构和构件自重+1.4活荷载标准值=1.27508.1+1.41966.69=11763.09kN底层楼面处=1.2屋面处结构和构件自重+1.4活荷载标准值=1.28224.54+1.41966.69=12622.81kN6.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算6.2.1横向D值计算各层柱的D值及总D值见表6.1~表6.6。表6.1横向2~5层中框架D值计算构件名称框架柱A0.199913框架柱B0.4925566表6.2横向底层中框架D值计算构件名称框架柱A0.449053框架柱B0.6914197表6.3横向2~5层边框架D值计算构件名称框架柱A0.157826框架柱B0.4422958表6.4横向底层边框架D值计算构件名称框架柱A0.408230框架柱B0.6313047表6.5横向2~5层总D值计算构件名称D值（kN/m）数量中框架A轴9913549565中框架B轴255665127830边框架A轴7826215652边框架B轴22958245916=2389632=477926表6.6横向底层总D值计算构件名称D值（kN/m）数量中框架A轴9053545265中框架B框架A轴8230216460边框架B1588042=3176086.2.2结构基本自振周期计算用假想顶点位移计算结构基本自振周期，计算结果见表6.7。表6.7假想顶点侧移计算结果层次(kN)(kN)(kN/m)(m)(m)57225.757225.754779260.01510.29948491.4515717.24779260.03290.283938491.4524208.654779260.05070.25128491.4532700.14779260.06840.200319207.8941907.993176080.13190.1319结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数=0.6，则结构基本自振周期为：s6.3多遇水平地震作用计算由于该工程所在地区抗震设防烈度为七度，场地土为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，故：kN由于，故式中：—衰减指数，在区间取0.9—阻尼调整系数，取1.0所以，=0.56s<1.4=0.49s需要考虑顶部附加水平地震作用的影响，顶部附加地震作用系数如图6.1所示，对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震图6.1楼层水平地震作用作用标准值：kN标准值（单位：kN）附加顶部集中力：kN质点i的水平地震作用标准值、楼面地震剪力及楼面层间位移的计算过程见表6.8。其中：表6.8，和的计算层(kN)(m)(kN·m)(kN·m)(kN)(kN)(kN/m)(m)57225.7517.712789.78452096.58701.071023.14779260.0021448491.4514.4122276.88452096.58670.271693.374779260.0035438491.4511.194255.10452096.58516.672210.044779260.0046228491.457.866233.31452096.58363.062573.14779260.0053819207.894.541435.51452096.58227.132800.234779260.00586楼层最大位移与楼层层高之比：，满足位移要求。6.4刚重比和剪重比验算为了保证结构的稳定和安全，需分别按式和进行结构刚重比和剪重比验算。各层的刚重比和剪重比见表6.9。表6.9各层刚重比和剪重比层(m)(kN/m)(kN)(kN)(kN)53.34779261577155.81023.17225.75/8975.81175.70.1443.34779261577155.81693.3715717.2/20738.976.050.1133.34779261577155.82210.0424208.65/32501.948.530.0923.34779261577155.82573.132700.1/44265.0835.630.0814.53176081286057.52800.2341907.99/56887.822.610.07注：一栏中，分子为第j层的重力荷载代表值，分母为第j层的重力荷载设计值，刚重比计算用重力荷载设计值，剪重比计算用重力荷载代表值。由表12可见，各层的刚重比均大于20，不必考虑重力二阶效应，各层的剪重比均大于0.016，满足剪重比要求。图6.2地震作用下框架的受荷图6.5地震作用下横向框架的内力计算表6.10柱剪力分配表层次层剪力边柱D值中柱D值∑D每根边柱剪力每根中柱剪力5701.073.318.71477.94.8612.7841371.33.318.71477.99.524.9931888.03.318.71477.913.134.4122251.13.318.71477.915.641.0312478.23.04.8317.623.437.45表6.11柱端弯矩表层次边柱剪力中柱剪力层高边柱y中柱y边柱柱端M边柱柱底M中柱柱端M中柱柱底M54.8612.783.30.350.4010.395.6525.3516.8349.524.993.30.400.4518.7512.6045.4437.03313.134.413.30.450.4523.6919.5462.5750.99215.641.033.30.50.525.7425.7467.7067.70123.437.454.50.610.5540.8664.4475.8492.69表6.12梁端弯矩、剪力、柱轴力计算表层次边梁中梁柱轴力MblMbrVbMbrMblVb边柱中柱510.3914.323.585.835.835.553.581.97424.422.916.8610.4510.459.9510.445.06336.2927.309.2214.3914.3913.7019.669.54245.2833.0111.3515.5715.5714.8331.0113.02166.627.1413.5917.4417.4416.6144.643.22图6.3地震作用下框架弯矩图（单位：KN）图6.4梁端剪力及柱轴力图（单位：kN）第七章内力计算7.1恒荷载标准值作用下框架的内力（内力组合见附录1）采用力矩分配法计算，求得的内力图如图7.1到图7.3所示。7.2活荷载标准值作用下框架的内力采用力矩分配法计算，求得的内力图如图7.4到图7.6所示。图7.1恒荷载作用下的M图（单位：kN·m）图7.2恒荷载作用下的V图（单位：kN）图7.3恒荷载作用下的N图（单位：kN）图7.4活荷载作用下的M图（单位：kN·m）图7.5活荷载作用下的V图（单位：kN）图7.6活荷载作用下的N图（单位：kN）第八章框架梁截面设计8.1框架梁正截面承载力计算（内力组合见附录1）三级抗震时梁纵向受拉钢筋的最小配筋率为：支座：跨中：当支座截面的正弯矩大于跨中截面的正弯矩时，取支座截面的正弯矩进行正截面承载力计算。计算过程见表8.1。表8.1框架梁正截面承载力计算层计算公式框架梁AB框架梁BC左截面跨中截面/左截面右截面左截面右截面5136.9486.56163.3489.9589.956656656654654650.0970.0730.0580.0810.0320.102＜0.350.076＜0.550.060＜0.350.085＜0.350.033＜0.35567.1423.3353.3369.6141.7327.5268.8327.5262.0262.0实配钢筋416416416214214实配钢筋面积8048048043083084278.9131.73317.21201.3200.986656656654654650.1610.0730.1260.1270.1210.176＜0.350.076＜0.550.135＜0.350.137＜0.350.129＜0.35976.9419.1745.8594.7561.9827.5868.8827.5262.0262.0实配钢筋418418418412412实配钢筋面积1018101810184524523325.63115.02397.99270.25269.936656656654654650.1930.0850.1580.1880.1730.217＜0.350.089＜0.350.172＜0.350.210＜0.350.191＜0.351013.8490.8955.3914.5832.7327.5327.5327.5262.0262.0实配钢筋418418418412412实配钢筋面积1018101810184524522403.82115.97473.69335.56335.246656656654654650.2240.1170.1890.2350.2220.257＜0.350.125＜0.350.212＜0.350.272＜0.350.254＜0.35837.3691.0872.11183.51106.6727.5727.5727.5262.0262.0实配钢筋418418418412412实配钢筋面积1018101810184524521370.96128.52381.63270.33270.336656656654654650.2300.1320.2010.2570.2370.265＜0.350.142＜0.350.227＜0.350.302＜0.350.275＜0.35967.1784.2956.3314.3496.5327.5327.5327.5262.0262.0实配钢筋418418418412412实配钢筋面积1018101810184524528.2框架梁斜截面承载力计算因为跨高比，，需满足。加密区箍筋最大间距，箍筋加密区长度取。最小配箍率计算过程见表8.2。表8.2框架梁斜截面承载力计算层计算公式框架梁AB框架梁BC左截面右截面左截面5102.05106.0035.82665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.82＞54.80＞0.03＜0＜0箍筋选取2Φ82Φ82Φ81011011013472.5构造要求加密区箍筋最大间距125125100加密区实配箍筋8@1008@1008@100箍筋加密区长度750750600非加密区实配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@2000.202﹪0.202﹪0.202﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪4175.12180.6884.46665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.8254.800.220.200.15箍筋选取2Φ82Φ82Φ8101101101454.1515.0677.4加密区箍筋最大间距125125100加密区实配箍筋Φ8@100Φ8@100Φ8@100箍筋加密区长度750750600非加密区实配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@2000.202﹪0.202﹪0.202﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪3191.3197.13126.5665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.8254.800.320.290.47箍筋选取2Φ82Φ82Φ8101101101314.6344.7216.0加密区箍筋最大间距125125100加密区实配箍筋Φ8@100Φ8@100Φ8@100箍筋加密区长度750750600非加密区实配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@2000.202﹪0.202﹪0.202﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪2102.05216.76166.08665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.8254.800.400.380.74箍筋选取2Φ82Φ82Φ8101101101249.9262.6136.9加密区箍筋最大间距125125100加密区实配箍筋Φ8@100Φ8@100Φ8@100箍筋加密区长度750750600非加密区实配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@1000.202﹪0.202﹪0.404﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪1188.67196.71118.46665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.8254.800.430.420.84箍筋选取2Φ82Φ82Φ8101101101236.2239.0120.1加密区箍筋最大间距125125100加密区实配箍筋Φ8@100Φ8@100Φ8@100箍筋加密区长度750750600非加密区实配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@1000.202﹪0.202﹪0.404﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪非抗震作用下取顶层框架梁AB左截面做斜截面承载力计算。，，箍筋按构造要求配置。对比抗震与非抗震作用下箍筋的配置，应选抗震作用下的组合剪力设计值进行框架梁斜截面承载力计算。8.3框架梁裂缝宽度验算以验算顶层的裂缝宽度为例。计算过程见表8.3。表8.3顶层框架梁裂缝宽度计算框架梁AB框架梁BC左截面跨中截面右截面左截面跨中截面79.2795.26137.3454.341.72665665665465465603462402402226204.65229.91173.90131.53184.0762500625006250050000500000.010.010.010.010.010.4620.5320.3490.1070.39016141616120.1740.2050.1120.0260.108其中：,，若<0.2，取0.2，若<0.01，取0.01，为非地震作用下的组合弯矩标准值。，裂缝宽度满足要求。第九章框架柱截面设计9.1框架柱正截面承载力计算9.1.1轴压比验算底层B柱下截面轴力最大，轴压比，满足轴压比要求。9.1.2正截面承载力计算采取对称配筋，，当水平荷载产生的弯矩设计值＞75%，柱的计算长度取下列二式中的较小值：，式中：、—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的比值；—比值、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距离。进行底层框架柱A、B的正截面承载力计算。底层A柱，水平地震作用产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的，，，取底层B柱，水平地震作用产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的，，，取当时，为大偏心受压，此时应选大，小的组合进行正截面承载力计算；当时，为小偏心受压，此时应选大，大的组合进行正截面承载力计算。底层框架柱A、B正截面承载力计算过程见表9.1。表9.1底层框架柱正截面承载力计算计算公式框架柱A框架柱B132.39132.3949.35142.9679.63142.961076.21076.11573.72172.61200.542172.611808.95＞，大偏压1808.95＜，小偏压100.16234.32149.46167.02251.9911.03max﹛h/30,20﹜=20120.16254.32169.46187.02271.9931.036.585.502.492.411.422.052.000.9013.16＜111.00＜111.471.221.341.301.212.6580100.57103.90176.64121.72125.05387.06521.23436.37453.93538.89292.17＜0667.31648.41378.421003.54＜00.35%×500×500=875实配钢筋416实配钢筋面积804底层B柱，为小偏压，底层框架柱A纵向受力钢筋按构造要求配置，2、3、4层框架柱A纵向受力钢筋均按底层配置，框架柱B需要进行第2层的正截面承载力计算。第2层B柱，水平地震作用产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的，，，取第2层框架柱B的正截面承载力计算过程见表9.2。表9.2第2层框架柱B正截面承载力计算计算公式框架柱B375.32932.931726.93224.54max﹛h/30,20﹜=20244.545.202.5210.4011.2340.0099.12511.44568.10875实配钢筋416实配钢筋面积804从表50中可以看出，第2层框架柱B纵向受力钢筋按构造要求配置。3、4层框架柱B纵向受力钢筋按第2层配置。进行顶层框架柱A、B的正截面承载力计算。顶层A柱，水平地震作用产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的，。顶层B柱，水平地震作用产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的，。顶层框架柱A、B正截面承载力计算过程见表9.3。表9.3顶层框架柱A、B正截面承载力计算计算公式框架柱A框架柱B2.6151.9262.3183.7168.19184.061808.95＞，大偏压59.54355.01512.51max﹛h/30,20﹜=2079.54375.01532.514.5013.019.4411.249.009.009.0011.721.151.118019.2226.4922.24＜0221.92379.42＜0333.63478.910.35%×500×500=875实配钢筋412实配钢筋面积4829.2框架柱斜截面承载力计算底层剪力最大，以最大剪力对应的轴力作为设计值。底层框架柱A、B斜截面承载力计算过程见表9.4。表9.4底层框架柱A、B斜截面承载力计算计算公式框架柱A框架柱B61.0270.271518.351919.15657.8＞657.8＞1072.5＜,取1072.5＞,取4.40＞3，取146.40＞136.41＞按构造要求配筋按构造要求配筋采用Φ8@150复合箍筋。轴压比，查表得，柱箍筋加密区的体积配箍率为：，加密区箍筋间距还应满足构造要求，，故加密区箍筋选48@100。底层柱的上端和其它各层柱的两端，箍筋加密区的范围取，取500，底层柱柱根取。非加密区箍筋选Φ8@200。，满足要求。以上四层柱箍筋配置同底层。9.3裂缝宽度验算顶层柱最不利内力组合中，因此需验算裂缝宽度，公式如下：其中，，，，，由于影响最大，因此取顶层框架柱B验算（最大）满足要求。第十章次梁截面设计10.1荷载计算屋面梁恒荷载设计值g=1.216.83=20.21kN/m活荷载设计值q=1.41.58=2.21kN/m楼面梁恒荷载设计值g=1.219.52=23.42kN/m活荷载设计值q=1.46.35=8.89kN/m10.2内力计算为简便计算，计算跨度取支座中心间距离作为计算跨度，取,计算简图分别如图10.1、10.2所示。图10.1屋面次梁计算简图图10.2楼面次梁计算简图屋面梁：跨中弯矩支座剪力楼面梁：跨中弯矩支座剪力10.3次梁截面承载力计算10.3.1次梁正截面承载力计算，计算过程见表10.1。表10.1连系梁正截面承载力计算截面屋面梁跨中楼面梁跨中80.68116.324754750.160.2310.1750.267485372215实配钢筋218216实配钢筋面积50940210.3.2次梁斜截面承载力计算，计算过程见表10.2。表10.2连系梁斜截面承载力计算截面屋面梁支座楼面梁支座67.2396.93335.16＞106.37＞按构造要求配筋，选用8@200的箍筋。，满足要求。第十一章板截面设计板的布置图如图11.1所示：图11.1板的布置图板厚为120mm。B1按双向板计算B2按单向板计算11.1B1计算11.1.1荷载计算WB1恒荷载设计值g=1.24.48=5.38kN/m2活荷载设计值q=1.40.5=0.70kN/m2LB1恒荷载设计值g=1.23.85=4.62kN/m2活荷载设计值q=1.42.0=2.80kN/m211.1.2内力计算按弹性理论计算。取1m宽板带作为计算单元。在求各区格板跨内正弯矩时，按恒荷载均布及活荷载棋盘式布置计算。WB1荷载g=g+q/2=5.38+0.70/2=5.73kN/m2q=q/2=0.70/2=0.35kN/m2LB1荷载g=g+q/2=4.62+2.80/2=6.02kN/m2q=q/2=2.80/2=1.40kN/m2在求各中间支座最大负弯矩（绝对值）时，按恒荷载及活荷载均满布各区格板计算。屋面板荷载p=g+q=5.38+0.70=5.45kN/m2楼面板荷载p=g+q=4.62+2.80=7.42kN/m2屋面板和楼面板计算简图及计算结果见表11.1。表11.1B1弯矩计算板带WB1LB13.6/6.9=0.52跨内计算简图+跨内支座计算简图11.1.3截面承载力计算，计算过程见表11.2。表11.2B1截面承载力计算截面WB1LB1跨中支座跨中支座方向方向方向方向方向方向方向方向3.231.295.64.034.351.034.561.91000100901009010090100900.0230.0110.0390.0350.030.0090.0320.0160.0230.0110.040.0360.030.0090.0320.016156.667.4272.4220.6204.3196.1108.998.1实配钢筋Φ10@200实配钢筋面积39311.2B2计算11.2.1荷载计算(荷载同B1荷载)。11.2.2内力计算取1m宽板带作为计算单元，计算简图分别如图11.2、11.3所示。图11.2WB2计算简图图11.3LB2计算简图屋面板跨中弯矩楼面板跨中弯矩11.2.3截面承载力计算，计算过程见表11.3。表11.3B2跨中配筋计算截面WB2LB2跨中跨中2.43.310001000.0360.0230.0370.023115.8156.6实配钢筋Φ8@150实配钢筋面积393另外在板的长边方向配Φ10@200的分布钢筋。 第十二章楼梯设计12.1设计资料楼梯采用板式楼梯，楼梯踏步尺寸。楼梯上均布荷载标准值。楼梯结构平面布置图如图12.1所示，剖面图如图12.2所示。图12.1楼梯结构平面布置图图12.2楼梯剖面12.2踏步板设计（TB1）12.2.1确定踏步板的基本尺寸踏步板计算跨度斜板厚度通常取，图12.3踏步板取t=120mm，如图12.3所示。c=150mm计算时板厚取取1m宽斜向板带作为计算单元。12.2.2荷载计算恒荷载踏步板自重：陶瓷地砖面层：粉刷石膏砂浆板底抹灰：活荷载总计12.2.3内力计算踏步板计算简图如图12.4所示。跨中弯矩12.4踏步板计算简图12.2.4配筋计算，，按构造要求配筋。踏步板选用Φ10@120的受力钢筋，另外在短边方向配置Φ10@120的分布钢筋。12.3平台板设计（TB2）12.3.1确定平台板的基本尺寸，按单向板计算。平台板计算跨度板厚取h=120mm，取1m宽板带作为计算单元。平台板截面尺寸，有效高度。12.3.2荷载计算恒荷载平台板自重：陶瓷地砖面层：粉刷石膏砂浆板底抹灰：活荷载：荷载总计12.3.3内力计算平台板计算简图如图12.5所示。跨中弯矩图12.5平台板计算简图12.3.4截面承载力计算，，按构造要求配筋。平台板选用10@200的受力钢筋，另外在长边方向配置Φ10@200的分布钢筋。12.4平台梁设计（TL1）12.4.1确定平台梁尺寸梁计算跨度取=3.225+0.25=3.475m与的较小值，取。平台梁计算截面尺寸，有效高度=400-35=365mm。12.4.2荷载计算平台梁自重：踏步板传来：平台板传来：粉刷石膏砂浆抹灰：荷载设计值：12.4.3内力计算计算简图如图12.6所示。跨中弯矩支座剪力