科技学院办公楼结构施工设计结构设计说明

广西科技大学鹿山学院毕业设计(论文)题目：某科技学院办公楼结构、施工设计结构设计指导教师：靖本工程按使用功能将建筑分为4层(局部为5层)。楼房标高16.5m,总建筑面积2604.87m²。本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构，基本步骤为：结构计算简图的确定、荷载计算、楼板设计、力分析、力组合，梁、柱截面配筋、楼梯的设计、基础的设计风荷载以及地震作用；柱、板的设计采用弹性理论；梁的设计采用塑性理论；楼梯选关键词：框架结构；钢筋混凝土；结构设计；Thisengineeringaccordingtotheusefunctidividedinto4(forlocal5).Thebuildingelevationof16.5m,thetconstructionareaof260ofload;analysisofinternalforce;combinationofinternalfortforbeamsandcolumns;thedesignofslabdrawingofstructuralworkingplan.Deadload,liveload,windloadandearthquakeactionbeam,strongshearandweakbending,strongjointweekmember"isobeyed.Andthecross-sectioncanmeetthedemandofconstruction.目摘要…2重力荷载计算3钢筋混凝土现浇板设4现浇板式楼梯设计录…159横向框架的力组合页脚1.1工程概况本工程为某科技学院办公楼结构、施工设计，按使用功能将建筑分为4层(局部为5层)。楼房标高16.5m,总建筑面积2604.87m2。总楼层为地上4层，局部5层。各层的层高及各层的建筑面积、门窗标高详1.2相关设计资料1.规模：本工程为某科技学院办公楼，建筑设计工作已完成。总建筑面积2604.87m2。总楼层为4层，局部5层。各层的层高及各层的建筑面积、门窗标高2.防火要求：建筑物属二级防火标准。3.结构形式：钢筋混凝土框架结构。填充墙厚度详表一。4.气象、水文、地质资料：(1)主导风向：夏季东南风、冬秋季西北风。基本风压值WO详表一。(2)建筑物地处某市中心，不考虑雪荷载和灰荷载作用。(3)自然地面-10m以下可见地下水。(4)地质资料：地质持力层为粘土，孔隙比为e=0.8,液性指数IL=0.90,场地覆盖层为1.0M,场地土壤属Ⅱ类场地土。地基承载力详表一。(5)抗震设防：此建筑物为一般建筑物，建设位置位于近震区，其抗震设防烈度为6度。页脚1.1.1.1结构形式主要类型。本工程的设计属于多层建筑结构，根据建筑物的使用功能和钢筋混凝土结构的各项优点，所以本工程的设计选择钢筋混凝土结构类型。1.2.1.2结构体系多、高层建筑结构体系主要有框架、剪力墙和筒体结构以及他们的组合体系。1.4.1.3梁、板、梁、柱截面尺寸的估算1.3.1板的截面尺寸的估算1.3.1.1截面尺寸估算原则知：四边支承的板当长边与短边长度之比不大于2.0时，应按双向板计算；当长边与短边长度之比大于2.0,但小于3.0时宜按双向板计算；当长边与短边长度之比不小于3.0时，宜按沿短边方向受力的单向板计算，并应沿长边方向布置构造钢筋。查《混规》9.1.2可知：单向板的跨厚比不大于30,双向板的跨厚比不大于40;单向板民用建筑楼板最小厚度为60mm,工业建筑楼板最小厚度为70mm;双向板最小厚度为80mm。根据板的厚度确定的一般原则，结合该建筑物各板的受力情况和各块板的长短边长度之比，取板厚均为100mm,尺寸较大的板相应增加板厚。1.3.2.1截面尺寸估算原则查《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)(以下简称《高规》)6.3.1和《混规》11.3.5可知：框架结构的主梁截面高度可按计算跨度的确定；梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于梁截面高度的也不宜小于200mm。1.3.2.2纵向框架梁,故B、D、F轴上各梁的梁高h均取1.3.2.2横向框架梁2~9轴上各BD跨的跨度均为6900mm,DF跨的跨度均为4500mm,故此处梁估算，取h=600mm,取b=250mm。1.3.3.1截面尺寸估算原则柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据其所受轴力按轴心受压构件估算，再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响，即为柱所承受的轴向压力设计值；1.25为重力荷载的荷载分项系数平均值；重力荷载标准值可根据实际荷载取值，也可近似按不宜小于250mm,抗震设计时，四级不宜小于300mm,一、二、三级时不宜小于400mm;圆柱直径，非抗震和四级抗震设计时不宜小于350mm,一、二、三级时不宜小于450mm。柱截面高宽比不宜大于3。1.3.3.2柱截面尺寸估算柱截面尺寸按以上原则估算。各层重力荷载可近似取14kN/m²,由建筑设计图可知边柱及中柱的负载面积分别为3.6m×3.9m和4.5m×3.9m。根据以上及式(1.1)可估算得第一层柱截面面积为边柱结合建筑物长短边长度之比，则柱截面尺寸为400mm以500mm,由于本工程设计为多层建筑结构，不需要布置变截面柱，因此，各层相应位置处的柱子截面尺寸均一致。框架柱、梁的布置见图1-1,即二层结构布置图。11AA1I12重力荷载计算1.5.2.1活载标准值查《建筑结构荷载规》(GB50009-2012)上人屋面kN/m²走廊、楼梯kN/m²其他kN/m²1.6.2.2恒载标准值计算40厚C20细石混凝土随抹随光30厚挤塑板20以0.02=0.4kN/m²C15细石混凝土找坡2%防现卷卷泥水板30厚挤塑板20C15细石混凝土找坡2%现楼面恒载标准值计算(除卫生间外其它都为此做法)彩色釉面砖8~10厚，干燥泥擦缝20厚1:2.5水泥砂浆面页脚g=3.84kN/m²厕所楼板标准值防滑地板砖2.26kN/m²20厚1:3水泥砂浆C15细石混凝土找坡2%1.0kN/m²0.012以20=0.24kN/m²g=12.46kN/m²梁自重0.0.1.1.柱自重柱自重厚水水1I11711.7.3.1双向板的计算为双向板，根据要求，按弹性理论进行计算，双向板结②确定每块板的边界支座形式(求跨中最大正弯矩时，活荷载应按棋盘式布置，将荷载分布情况分解成满布的正对称荷载g+q/2及间隔布置±q/2两种情况，在正对称荷载g+q/2作用下，可近似认为中间支座为固支，边支座按实际情况考虑；在反对称荷载±q/2作用下，可近似认为中间支座为简支，边支座按实际中间支座为固支，边支座按实际情况考虑，然后按单块双向板计算出各支座的负弯矩，当相邻区格板分别求得的同一支座负弯矩不相等时，取绝对值的较大值作为该支座最大负弯矩);③确定计算单元宽度上的荷载设计值，应考虑永久荷载起控制作用和可变荷载起控制作用两种情况；④查《混凝土结构》教材中附录求出每块板在总荷载设计值作用下各块板在总荷载设计值(p=g+q)作用下各固定支座上的支座弯矩M';⑤求出每块板跨间最大正弯矩，按上述原则按正对称荷载与反对称荷载根据不同的支座情况分别查表，表中系数是根据波桑比v=0制定的，当v≠0时，应按下式换算：其中m₁=m₁1+m₁2,m₂=m₂1+m₂2;m₁=表中系数×g'lo²;m₁2=表中系数×q'lo²。对于混凝土材料，一般取波桑比v=0.2。⑥截面设计⑦绘制施工图(1)板的荷载设计值由前边计算可知，卫生间楼板采用永久荷载控制组合，其他楼板采用可变荷载恒载设计值：8₁=1.35gk=1.35以12.46=16.82kN/m²(卫生间)8₂=1.2g=1.2以3.84=4.6kN/m²(办公室、走廊和楼梯)活载设计值：q₁=0.7×1.4q=0.7×1.4×2=1.96kN/m²(卫生间)q₂=1.4q=1.4×2=2.8kN/m²(办公室)q₃=1.4q=1.4以2.5=3.5kN/m²(走廊、楼梯)荷载总设计值：P₁=g₁+q₁=16.82+1.96=18.78kN/m²(卫生间)P₂=8₂+q₂=4.6+2.8=7.4kN/m²(办公室)P₃=8₂+q₃=4.6+3.5=8.1kN/m²(走廊、楼梯)折算恒载设计值：8₁=8₁+q₂/2=16.82+1.96/2=17.8kN/m²8₂=8₂+q₂/2=4.6+2.8/2=8₃=8₂+q₃/2=4.6+3.5/2=6q₂'=q₂/2=2.8/2=1.4kN/m²9₃=q₃/2=3.5/2=1.75kN(2)计算跨度(3)弯矩计算求跨中最大正弯矩时，在正对称荷载g+q/2作用下，中间支座为固支，边支座按实际情况(也为固支)考虑；在反对称荷载±q/2作用下，可近似认为中间支座为简支，边支座按实际情况(固支)考虑，同时应考虑混凝土的波桑比，混边支座按实际情况(固支)考虑，然后按单块双向板计算出各支座的负弯矩，跨计算简图：m₁=(0.0271×6.35+0.0428×1.75)×3.6²m₂=(0.0144×6.35+0.0187×1.75)×3.6²支座计算简图：M,'=-0.0559×8.1×3.6²跨计算简图：m₁=(0.0321×6.0+0.035×1.4)×3.3²=2.6m₂=(0.0113×6.0+0.0093×1.4)×3.3²=M₁=2.631+0.2×0.88=2M₂=0.88+0.2×2.631=1支座计算简图：M'=-0.0569×7.4×3.3²=-4跨计算简图：m₁=(0.0356×6.0+0.0376×1.4)×4.5²=5.3m₂=(0.00855×6.0+0.00675×1.4)×4.5²=1M₁=5.391+0.2×1.23=5M₂=1.23+0.2×5.391=2支座计算简图：M'=-0.07795×7.4×4.5²=M,'=-0.0571×7.4×4.5²=-8B4板：跨计算简图m₁=(0.0221×6.0+0.0291×1.4)×4.5²=m₂=(0.0165×6.0+0.0224×1.4)×4.5²=支座计算简图：M'=-0.0541×7.4×4.5²=M,'=-0.0588×7.4×4.5²=截面有效高度：假定选用C8钢筋，则中间区格板带，各区格板四周与梁整体连接，故各跨跨和中间支座考虑板的拱作用，计算配筋量降低20%,但必须满足最小配筋率的要求。为了便于计算，近似取Y₅=0.95,截面)M最小配筋)选配钢筋实配面积)L方向跨中l,方向L方向l,方向l方向I,方向L方向l,方向支座板式楼梯是运用最广泛的楼梯形式，它是将楼梯作为一块板考虑，板的两1.8.4.1二层楼梯构件尺寸确定根据本工程设计的建筑设计图可知，二层的层高为3.3m,每级踏步的尺寸均为b×h=300mm×150mm。由楼梯平面布置图4—1可知，楼梯梯段斜板水平投影的长度为l。=3000mm,楼梯梯段斜板厚度：图4—1楼梯平面布置图图4—2二层楼梯剖面图1.10.1.4.2.1楼梯板(TB1)梯段板的倾斜度：所以θ=30,cosθ=0.866。取1米宽板带为计算单元。梯段板自重踏步自重1:3干硬性水泥砂浆结合层20厚水泥石灰砂浆合计活荷载标准值由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合qx=3.5kN/m²可见，对于楼梯板(TB1)而言，由可变荷载效应控制的组合所得的荷载设计值2配筋计算楼梯板(TB1)的水平计算跨度：l,=3.0m;跨中弯矩设计值：混凝土强度等级C25:f=11.9N/mm²,f,=1.27N/mm²;采用HRB400钢筋：f,=360N/mm²:选配φ8@100,A=503mm²;分布钢筋选用C8每级踏步下一根。平台板(PTB1)的板厚h=100mm,取1米宽板带为计算单元。1荷载计算平台板自重1:3干硬性水泥砂浆结合层20厚水泥石灰砂浆²合计8,=3.11kN/m²活荷载标准值qx=3.5kN/m²由可变荷载效应控制的组合1.2×3.11+1.4×3.5=8.63kN/m²由永久荷载效应控制的组合1.35×3.11+0.7×1.4×3.5=7.63kN/m²可见，对于平台板(PTB1)而言，由可变荷载效应控制的组合所得的荷载设计值较大，所以平台板(PTB1)力计算时取8.63kN/m²。2配筋计算查《混规》9.1.1可知，对于四边支承的板，当长边与短边长度之比大于2.0,但小于3.0时，宜按双向板计算，这时如按沿短边方向受力的单向板计算，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。平台板(PTB1)的长边与短边长度之比为2.27,处于2.0与3.0之间，所以在本工程设计平台板(PTB1)按沿短边方向受力的单向计算。跨中弯矩设计值：有效截面高度：h。=h-a=100-20=80mm;混凝土强度等级C25:f=11.9N/mm²,f,=1.27N/mm²;采用HRB400钢筋：f,=360N/mm²:选配φ8@200,A,=251mm²,分布筋按构造要求取φ8@200。1.10.5.4.2.3平台梁(TL1)的计算平台梁(TL1)的截面尺寸为200mm×400mm。1荷载计算平台梁(TL1)双侧粉刷0.012×(0.4-0.1)×17×2=0.122kN/m平台板传3.11×1.80/2=2.80kN/m1.2以13.8+1.4队8.4=28.32kN/m1.35以13.8+0.7以1.4以8.4=26.86kN/m可见，对于平台梁(TL1)而言，由可变荷载效应控制的组合所得的荷载设计值较大，所以平台梁(TL1)力计算时取282配筋计算根据教材《混凝土结构基本原理》4.5.1中公式(4.28)可计算出平台梁的平台梁(TL1)正截面设计按倒L型考虑，查《混规》表5.2.4可知：按翼缘高度考虑：,故不受此限制；设计值M≤M时属于第一类T型截面，反之属于第二类T型截面。此平台梁由此可知，此T型截面属于第一类T型截面。完成配筋之后，还需要进行斜截面受剪承载力计算以验算截面尺寸和验算0.25β.fbh,=0.25以比11.9200360=214.20.7fbh₀=0.7以B27200360=64.0kN>V=41.63kN,由此可知，不需要按构造配置双肢箍筋φ8@200,构造配筋的最小配筋率为梯柱截面尺寸为250mm×250mm,计算长度为l₀=1.65m,查《混规》表6.2.15可知，稳定系数φ=1.00。经过分析可知，梯柱(TZ)上的荷载为梯柱本身自重加上平台梁传来的荷混凝土强度等级：C25,f=11.9N/mm²,f,=1.27N/mm²;所选钢筋型号：HRB400,f,=fy=360N/mm²。由轴心受压公式：N=0.9φ(f.A+fA)可得，由此可见，梯柱(TZ)不需要按计算配筋，仅按构造要求配置配筋即可，但是必须满足最小配筋率的要求。查《混规》表8.5.1和9.3.1可知：受压构件全部纵向钢筋最小配筋率为0.60%,受压构件一侧纵向钢筋最小配筋率为0.20%;纵向受力钢筋直径不宜小于12mm,箍筋直径不应小于d/4,且不应小于6mm,d为纵向钢筋的最大直径。梯柱(TZ)纵筋选用4C12,箍筋选用φ8@200。按照上述要求验算梯柱(TZ)纵向钢筋配筋率：全部纵向钢筋配筋率：一侧纵向钢筋配筋率：由此可见，按构造要求选配的钢筋满足最小配筋率的要求。按由板到次梁(如果有次梁)、次梁到主梁、主梁到柱子的荷载传递路线，以及采用简支传力的假定即允许出现塑性铰进行计算，计算出恒载和活载传递取出最不利的力组合项进行配筋的计算和截面的验算。5.1框架计算简图页脚250米600B4250米600400米500400米500图5-1框架立面图5.1.2梁柱线刚度计算梁柱混凝土强度等级均选用C30,其弹性模量为E.=2.80×10⁴N/mm²,线刚度按下列公式计算：对于中框架梁的线刚度取I=2I₀,边框架梁取I=1.5I₀,查有关规定可知梁柱线刚度之比不大于5.0,即,梁柱线刚度的计算数值如下表5—1、表5—2所示，梁柱线刚度之比如表5—3所示。表5-1梁线刚度计算表梁的类别IβlBD跨4.5以109DF跨4.5以1095.6以10¹表5—2柱线刚度计算表柱的类别Iβ底层柱4.17队10⁹底层柱4.17队10°底层柱中层柱400以500中层柱3.54眠10中层柱400以500顶层柱4.17队10°顶层柱4.17队10°顶层柱令底层B、F轴线柱的线刚度为1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：5.2恒载标准值计算40厚C20细石混凝土随抹随光30厚挤塑板C15细石混凝土找坡2%现C15细石混凝土找坡2%页脚板底抹灰0.02×12=0.24kN/m²楼面恒载标准值计算(除卫生间外其它都为此做法)彩色釉面砖8~10厚，干燥泥擦缝20厚1:2.5水泥砂浆面5厚聚合物抗裂砂浆(嵌耐碱玻纤网络布)板底抹灰计厕所楼板标准值20厚1:3水泥砂浆5厚水泥浆结合层C15细石混凝土找坡2%500厚焦渣混凝土板板板底抹灰2.26kN/m²页脚梁自重梁两侧20厚水泥砂浆梁自重梁两侧20厚水泥砂浆柱自重水0.8m高砖墙混凝土压顶厚水泥5.3活载标准值查《建筑结构荷载规》(GB50009-页脚上人屋面kN/m²楼面活载标准值走廊、楼梯kN/m²其他kN/m²5.4.楼面层传荷载5.4.1.1屋面板传荷载页脚X¥B页脚恒载：851=6.28以4.5/2=14.13kN/m活载：qs=2.0以4.5/2=4.5kN/m恒载：852=6.28以4.5/2=14.13kN/m活载：q₅2=2.0以4.5/2=4.5kN/m5.4.1.2三、四层楼面板传荷载四层楼面板B1传至横向框架梁KL1上的荷载为梯形，梯形定高处的大小为：恒载：841=831=3.84以3.6/2=6.91kN/m活载：q₄1=931=2以3.6/2=3.6kN/m四层楼面板B6传至横向框架梁KL2上的荷载为三角形，三角形荷载顶面处为：恒载：842=832=3.84以4.5/2=8.64kN/m活载：q₄2=q₃2=2以4.5/2=4.5kN/m5.4.1.3二层楼面板传荷载③9906x…5217③二层楼面板B1传至横向框架梁KL1上的荷载为梯形，梯形定高处的大小为：恒载：841=83=3.84以3.6/2=6.91kN/m活载：q₄1=₃₁=2以3.6二层楼面板B6传至横向框架梁KL2上的荷载为三角形，三角形荷载顶面处为：恒载：822=3.84以4.5/2=8.64kN/m活载：q₂2=2以4.5/2=4.5kN/m二层楼面板B2传至横向框架梁KL2上的荷载为三角形，三角形荷载顶面处为：恒载：822=3.84以4.5/2=8.64kN/m活载：Q₂2=2以4.5/2=4.5kN/m5.4.1屋面层梁传集中荷载恒载=梁自重+女儿墙自重+B7传荷载活载=B7传荷载恒载=梁自重+B7传荷载+B5传荷载G₅2=4.23以石.32+14.13以石.32+6.28以刀州不26.32=81.57kN活载=B7传荷载+B5传荷载32=23.63kN恒载=梁自重+B5传荷载+B6传荷载G₅3=3.52以石.32+6.28以刀M不26.32+14.13以石.32=79.34kN活载=B5传荷载+B6传荷载页脚恒载=梁自重+女儿墙自重+B6传荷载活载=B6传荷载三、四层梁传集中荷载恒载=梁自重+墙自重+B1传荷载活载=B1传荷载恒载=梁自重+B1传荷载+B5传荷载活载=B1传荷载+B5传荷载恒载=梁自重+墙自重+B5传荷载+B6传荷载活载=B5传荷载+B6传荷载恒载=梁自重+墙自重+B6传荷载活载=B6传荷载二层梁传集中荷载恒载=梁自重+墙自重+B1传荷载G₂₁=(4.23+10.908)以3.62+8.64以乃.62=42.8kN活载=B1传荷载Q₂₁=3.6以3.62=6.48kN恒载=梁自重+B1传荷载+B5传荷载+B8传荷载G₂2=4.23卧及.62+8.64以3.62+3.84以刀42(6.3+5.1)天2=49.43kN活载=B1传荷载+B5传荷载+B8传荷载恒载=梁自重+墙自重+B2传荷载+B6传荷载+B5传荷载+B8传荷载活载=B2传荷载+B6传荷载+B5传荷载+B8传荷载恒载=梁自重+墙自重+B6传荷载+B2传荷载活载=B6传荷载+B2传荷载6.1风荷载导荷由于本工程为主体四层，局部五层(2轴二层)框架结构，建筑高度较低，基本风压w₀=0.7kN/m²,地面粗糙度类别C类，框架承受风荷载的计算宽查相关资料可以知道，风荷载近似按阶梯型分布，所以，我们应该将其简根据《荷载规》8.1.1可知，垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按下述计算公式计算：根据上述公式可以导出作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值的计算公式：P=wA=βμμ₂w₀Aβ₂一风振系数μ—风荷载体型系数μ—风压高度变化系数A—一榀框架各层节点受荷面积(m²)查《荷载规》表8.3.1项次30可知，风荷载体型系数μ=1.3;查《荷载规》8.4.1可知，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋均应考虑脉动风压对结构产生的风振影响，而本工程设计总高度小于30m,所以风振系数β₂=1.0;对于风压高度变化系数μ按《荷载规》表8.2.1查询；一榀框架各层节点受荷面积A=HB,H取上层层高的一半与下层层高的一半之和，屋面层取整个女儿墙表6—1框架梁节点处的集中右风荷载的标准值层次μμA顶432页脚图6-1风荷载受荷简图b523.63KN页脚框架KJ2在恒载作用下的受荷简图如图所示，现用结构力学求解力，弯矩图如图所示、剪力图如图所示、轴力图如图所示。_+④79.0425.3881,842217田108.023.244OO页脚7.2框架在活载作用下的力计算框架在活荷载作用下的力计算需要考虑活荷载的最不利布置，目前，我国混凝土框架结构由恒荷载和楼面活荷载引起的单位面积重力荷载约为15%~20%,活荷载不利分布的影响较小。因此，一般情况下，可以不考虑楼面活荷载不利布置的影响，而按活荷载满布各层各跨梁的一种情况计算力。为了安全起见，实用上可将这样求得的梁跨中截面弯矩及支座截面弯矩乘以1.1~1.3的放大系数，活荷载较大时可选用较大的数值。框架在活载作用下的受荷简图如图5—14所示，现用弯矩二次分配法求其力，运用弯矩二次分配法时，同层梁左、右端弯矩相互传递，同层柱的上、下端弯矩相互传递，传递系数为0.5。7.2.1固端弯矩计算(查结构静力计算手册)固端弯矩和跨中弯矩都按实际荷载计算。根据静力学手册可知，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：(其中Lo、lo₂分别为相应板的短边、长边计算长度)在计算跨中弯矩时，应还原为实际荷载情况计算。计算过程如下表所示。表7-1框架梁固端弯矩计算屋面层框架梁BD跨固端弯矩计算计算简图将三角形荷载简化为均布荷载：4.5队5/8=8K4.5以6.9+3队4.5²)表7-23-4层框架梁BD跨固端弯矩计算计算简图8将三角形荷载简化为均布荷载：4.5队5/8=28K4.5以6.9+3以4.5²)计算简图将三角形荷载简化为均布荷载：4.5队5/8以2=8K4.5以6.9+354.5²)M20419.54+2048页脚表7-4屋面层框架梁DF跨固端弯矩计算计算简图将三角形荷载简化为均布荷载：4.5以5/84.5+3以4.5²)=-4.74KN0m表7-52-4层框架梁DF跨固端弯矩计算计算简图4.5以(1-2队0.4²+0.4³)=3.35KN/m4.5+3队4.5²)=-5.65KN0m屋面层四层三层二层页脚节点F5:节点D5:节点F4:节点D4:节点B4:节点F3:μF3F₄=0.28HF3F2=0.28HF₃D₃=0.44节点D3:HosD₄=0.21Hp₃p2=0.21HDsF₃=0.36节点B3:HB₃54=0.33HBB₂=0.33HʙD₃=0.34节点D2:Ho₂03=0.23Ho₂m=0.16Ho₂F₂=0.37节点B2:Ha₂83=0.37HB₂8t=0.25HB₂02=0.38上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁页脚页脚"剪力计算：屋面层DF跨F将三角形荷载转化为均布荷载4.5K5/8=2.81kN/m屋面层BD跨图7-6VbsBs4.5+28.17-14.68-(2.4+4.5)A1/2K4.5-23.63以2.4=0图7-7三层DF跨D将梯形荷载转化为均布荷载3..35kN/m二层DF跨图7-9④524年图7-10活载作用下的剪力图(单位kN)页脚e67.07图7-11活载作用下柱子的轴力图(单位kN)8框架在左风作用下的力计算根据以上计算可知，框架在左风作用受荷简图如本工程设计计算书图5—16所示，框架梁柱的线刚度计算如本工程设计计算书表5-1、表5-2所示，梁柱的相对线刚度如图5—7所示。本工程设计中框架在左风作用下的力计算采用D值法。=BBDF根据梁柱的线刚度之比，用D值法计算柱子的侧位移刚度，具体计算步骤如下表8-1所示。表8-1柱侧移刚度计算楼层Kα底层：K=Li₆/i底层：F轴柱底层F轴柱2反弯点高度计算框架各柱的反弯点高度比Y可用下式表示，即y₁—上、下层横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值y₂、y₃—上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值反弯点高度比y的计算过程如表5-1所示。2.计算各柱的反弯点高度风荷载作用下的柱的反弯点高度查均布荷载作用下的反弯点高度修正法。层别修正系数B轴柱D轴柱F轴柱备注K四层标准反弯点高度：n=4,j=4y000上、下层梁的线刚度变化修正系数，该轴框上下梁的线刚度相同，故系数取0.000上层柱高与本层柱高不同时的修正系数，由于无上层柱000下层柱高与本层柱高不同时的修正系数三层K标准反弯点高度：n=4,j=3y000上、下层梁的线刚度变化修正系数，该轴框上下梁的线刚度相同，故系数取0.000上层柱高与本层柱高不同时的修正系数000下层柱高与本层柱高不同时的修正系数表8-3柱反弯点高度计算表层别修正系数F轴柱备注K页脚层标准反弯点高度：n=4,j=2000上、下层梁的线刚度变化修正系数，该轴框上下梁的线刚度相同，故系数取0.000上层柱高与本层柱高不同时的修正系数，由于无上层柱，故取0。000下层柱高与本层柱高不同时的修正系数层K标准反弯点高度：n=4,j=1000上、下层梁的线刚度变化修正系数，该轴框上下梁的线刚度相同，故系数取0.000上层柱高与本层柱高不同000下层柱高与本层柱高不同时的修正系数由于无下层柱，故取0。3框架柱剪力计算页脚根据相关资料可知，柱子的剪力可按下式计算：依据上式计算出各框架柱的剪力，如下表8-4所示。表8-4框架柱剪力计算层次VB柱剪力(KN)D柱剪力(KN)43214框架柱弯矩计算根据相关资料可知，框架柱的弯矩可按下式计算：M下=Vyh框架柱弯矩的具体计算结果如表8-5所示。表8-5框架柱弯矩计算楼层F轴框架柱四层上柱2.09队(1-0.35)3.33.47队(1-0.42)纵3.32.09以0.35队3.3=2.413.47队0.42以3.3=4.812.70眠0.38职3.3=3.39三层4.90队(1-0.45)3.38.14以(1-0.475)队3.36.34以(1-0.45)以3.34.90以0.45以3.3=7.286.34出0.45队3.3=9.41二层上柱7.72K(1-0.45)既3.3柱7.72既0.45以3.3=11.46一层上柱12.85以(1-0.59)以4.816.65以(1-0.55)以4.814.66以(1-0.56)以4.812.85以0.5954.8=36.3916.65队0.55以4.8=43.9614.66K0.56以4.8=39.415.计算框架横梁的弯矩当计算出了框架在水平力作用下的柱端弯矩值后，求梁端弯矩时，由柱端对于中跨，由于梁的端弯矩与梁底线刚度成正比，因此，MMM表8-6框架横梁弯矩计算表层号梁BD跨梁DF跨没MMKn4326梁端剪力和柱端轴力计算具体计算数据如表5—13所示。表8-7梁剪力和柱轴力计算表层次梁别M顶层层三层二层轴力以拉力为正，压力为负。7左风作用下的力图根据上述计算可以绘制出力图，即弯矩图如图5—24所示，剪力图如图5—25所示，轴力图如图5—26所示。页脚图8-2左风作用下的弯矩图(单位：kN·m)e④ee④④④④+图8-3左风作用下的剪力图(单位：kN)e④④9横向框架的力组合9.1力组合说明1、严格的讲，力组合的力值应采用支座边缘处的力值，如梁应采用柱边缘截面的力值，柱应采用梁底和梁顶的力值，但本设计为方便计算均采用轴线处的力值。截面的力组合值为+M,梁端截面的力组合值为-M和V,因此在力组合时，9.1.1力组合时，主要考虑下面几种情况：S=Y₆SGx+Y₀SokY₆一般取1.2,当对结构有利是取1.0,本设计取1.2;Yo取1.4S=yScx+YeWcSok由于本设计中风荷载不起控制作用，因而本设计中考虑以下三种组合：由结构力学知识可知，梁跨弯矩最大的截面即为剪力为0的截面；但对于跨没有剪力为0的截面，弯矩最大的截面即为集中荷载作用的截面。综合恒载、活载作用在BD.DF跨、活载作用在BD,DF跨、风荷载三种力情况，对于KLI(2)活载在跨中的最大弯矩的取值，由于前述力计算时，并没有手算跨截面的力值，因此跨以上两个截面的力标准值直接取力学求解器求出的数值。对于梁，弯矩以梁下边受拉为正，反之为负；对于柱，弯矩以柱右边受拉为正，反之为负；剪力以绕杆端顺时针转为正，反之为负；轴向力以压为正，反之为负。各层框架梁柱的力组合详细过程见力组合表。表9-1二层梁力组合表梁截面力活载风载1.2恒+1.4活+1.4*0.6风1.2恒+1.4*0.7活+1.4风1.35恒+1.4*0.7活左风右风左风右风左风右风左支MV跨MV00右支MV左支MV跨MV00右支MV页脚层次10.1.二层横向框架梁截面设计梁的混凝土等级：C30f=14.3N/mn²f,=1.43N/mm²选用钢筋：箍筋采用HPB300级钢筋f+f,l+f+270N/mm²受力钢筋采用HRB400级钢筋f,tf,l+f.+360N/mm²由力组合表中得BD跨的截面力设计值表10-1截面力设计值截面左中右(1)正截面配筋计算①BE跨间正截面配筋计算考虑到板和梁一起现浇，板的混凝土与梁的跨间部分一起参与受压。对于跨间的正截面应按T形截面计算。T形截面翼缘计算宽度b,:A、按计算跨度l。考虑：翼缘宽度取以上三者的最小值：b,l+2300mm因此，此T形截面属于第1类T形截面。所以：I+14I42+1412M0.016+0.032,+0.550满足要求类+0.5%(110弯)+0.5(11220.016)+0.984考虑到支座处为了方便配筋，选用合适的钢筋选用：实际配筋(HRB400)4C18,A,t1018mm²受压区构造配筋验算最小配筋率：满足要求。②左支座截面配筋计算，截面有效高度：hthaug+600440+560mm/+1A12+1△I2M0.206+0.412,+0.550满足要求米+0.5.(1122弯)+0.55(112比0.206)+0.794实际配筋(HRB400)4C22,Agt1520mm²tt③右支座配筋计算IMIt317.97kN渐(力值近似取柱中心)按单筋截面配筋/+14i42+1△I220.173+0.546,+0.550满足要求实际配筋(HRB400)4C28,A,+2463mm²(2)斜截面配筋计算h+ha,+600/40+560mmh+h₀h,+600400+500mmhwIb+500/250+2.0÷4.0,属于厚腹梁，按下式进行验算：0.25Qf,bh,+0.2514.3250560+500.5kN③验算是否要按计算配筋左支座截面：0.7fbh,+0.7M5432505因此，左支座需要按计算配筋。只配箍筋而不配弯起钢筋，箍筋选用HPB300级箍筋配置双肢箍筋φ8150/200,对构造要求验算如下：100队2=200mm0满足要求。加密区长度：1.5h,=1,5以600=900mm,加密区长度取900mm。满足要求混凝体结构设计规对最小配筋率的要求。右支座截面：0.7f,bh,+0.77因此，右支座需要按计算配筋。配置双肢箍筋φ8150/200,对构造要求验算如下：0100mmum8d=8520=160mm满足要求。0加密区长度：1.5h,=1.5以600=900mm,加密区长度取900mm。满足要求混凝体结构设计规对最小配筋率的要求。④支座配筋验算支座按构造配筋，选用68@100/200。对箍筋的构造要求如下：非加密箍筋间距：加密箍筋间距：加密区长度：1.5h,+1.50.500+750mm+500mm最小配筋率：满足要求。10.1.1.3..BD跨配筋计算由力组合表中得BD跨的截面力设计值表10-2截面力设计值截面左中右(1)正截面配筋计算①FD跨间正截面配筋计算最大弯矩Mm+11.87kN渐，截面有效高度五=h-a,=600-40=560mn。考虑到板和梁一起现浇，板的混凝土与梁的跨间部分一起参与受压。对于跨间的正截面应按T形截面计算。T形截面的翼缘计算宽度b,:A、按计算跨度L。考虑时：C、按翼缘高度b考虑：翼缘宽度取最小值判断T形截面类型：因此，此T形截面属于第1类T形截面。所以：/+11220+121220.0018+0.0036,+0.550满足要求米+0.5M(1122聘)+0.5(1≈/12250.0018)+0.998考虑到支座处为了方便配筋，选用合适的钢筋选用：实际配筋(HRB400)2C14,A₅+308mm²受压区构造配筋验算最小配筋率：满足要求。②左支座截面配筋计算(支座处按矩形梁计算)IMIt149.54kN粉(力值近似取柱中心)/+14120+1412以0.044+0.088,+0.550满足要求实际配筋(HRB400)2C18A,+509mm²x(2)斜截面配筋计算左支座截面IVImx+85.36kN,右支座截面IVIm+59.18kNhthla,+600∠40+560mmh,+h₀Ah,+6004100+500mm②验算截面尺寸hwIb+500/250+2.0÷4.0,属于厚腹梁，按下式进行验算：0.25Qfbh,+0.2514.3250560+5③验算是否要按计算配筋左支座截面：0.7fbh,+0.7E8432因此，左支座不需要按计算配筋，只需要按构造配筋。右支座截面：0.7fbh,+0.7827250因此，右支座不需要按计算配筋，只需要按构造配筋。④支座配筋验算支座按构造配筋，选用48@100/200。对箍筋的构造要求如下：10.2框架B柱截面设计10.2.12轴框架B柱设计资料截面设计资料框架柱的计算长度：10.2.2、框架柱的轴压比验算经比较，框架柱在各种力组合下，轴力最大的值为N=-1074.07KN,用这个轴压比来验算框架柱的轴压比，最大轴力下的柱的轴压比满足了，其余也满足。0.9,截面满足抗震作用下的延性要求。10.2.3、框架柱第二层配筋计算(1)正截面配筋计算层号柱端力N及相应的M、V2层上端MVN下端MVN②②1)判别是否要考虑二阶弯矩效应：①验算柱两端截面同一主轴方向的最小弯矩设计值与最大弯矩设计值比值：。根据混泥土规规定，对于构件单曲率弯曲时，M₁/M₂为正值。M₁/M₂=63.72/99.64=0.且柱轴压②验算构件的长细比综上所述，可判断出需考虑该方向构件自身扭曲产生的附加弯矩影响。2)求框架柱设计弯矩M由每边配筋率为p/2=0.76%/2=0.38%>0.2%,满足最小配筋率要求。(B)判别是否要考虑二阶弯矩效应：1)判别是否要考虑二阶弯矩效应：①验算柱两端截面同一主轴方向的最小弯矩设计值与最大弯矩设计值比值：。根据混泥土规规定，对于构件单曲率弯曲时，M₁/M₂为正值。M,/M₂=104.00/137.45=0.②验算构件的长细比综上所述，可判断出需考虑该方向构件自身扭曲产生的附加弯矩影响。2)求框架柱设计弯矩M附加偏心,取20mnM=CmnM₂=1.05M137.45=13)判别大、小偏心受压由x=ξh=0.269%460=123mm>2a=2M40mm=80mm则有6)选配钢筋及验算配筋率每边选2C22(A=A=760mm².HRB400级),则全部纵向钢筋的配筋率为：每边配筋率为p/2=0.76%/2=0.38%>0.2%,满足最小配筋率要求。(2)斜截面配筋计算框架柱斜截面受剪计算应按剪压构件考虑，从力组合标中选取V、及相应的轴力N和弯矩M组合情况进行斜截面配筋计算。表10-4通过比较2层柱上、下端，发现由于剪力设计值相同，轴力大小不同，但轴向压层号柱端力2层上端MVN下端MVN力对柱的抗剪作用起有利作用，故在剪力相同的情况下，取轴向压力较小值这一不利情况作为斜截面抗剪设计值。力设计值如下：取N=708.73KN验算是否需要按计算配置箍筋：因此，不需要按计算配置箍筋，只需按构造要求配置箍筋。现选配箍筋为A8100/