毕业设计--某市城管局青年职工公寓楼设计-精品

某市城管局青年职工公寓楼设计简介

土木工程（建筑工程4班） J07300520 孙 全 指导教师：何晴光 讲师

摘要

本次毕业设计的题目是某市城管局青年职工公寓楼设计，根据任务书的要求为现浇钢筋混凝土结构，主体结构部分层数为6层，局部结构部分层数为7层，本设计为上人屋面，层高为3.3米，长43.2米，宽14.4米，总建筑面积为3723.84平方米左右。

设计的过程参考了大量的设计资料和设计规范，设计中主要是建筑设计和结构设计两部分内容，建筑设计包括：总平面设计，主要房间设计，辅助房间设计交通联系空间的平面设计，剖面设计，立面设计构造设计等。结构设计主要包括：框架结构布置，框架计算单元确定，恒荷载及其内力分析，活荷载及其内力分析，水平地震力作用及其内力计算，重力荷载代表值计算，框架抗侧移验算，内力组合，截面设计，基础设计，双向板设计，楼梯设计等。

关键词： 框架； 荷载； 内力； 设计 。

一、工程概况

该楼位于西北某市城区，层数为6层。

二、自然条件

（一）气象条件

冬季采暖室外空气计算温度为-10度，夏季通风室外空气计算温度29度；室内计算温度：卫生间、楼梯间、大厅为16度，其他均为18度；年主导风向东北，冬季平均风速0.7m/s。

（二） 地质条件

地基由上至下依次为:

黄土状粉土 4—5m 马兰黄土 3—5m

卵石层 8—10m 稍密—中密 承载力特征值：fk=580kpa 无地下水，场地土无腐蚀性

黄土状粉土为自重湿陷性填土，湿陷等级为Ⅳ级

三、结构类型

现浇钢筋混凝土框架结构。

四、抗震设防

抗震设防烈度为7度，设计地震分组第二组，场地类别Ⅱ类。

五、建筑设计

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（一）总平面布局与方案设计

总体布局是指从全局观点出发，综合考虑和组织室内外空间，合理布置建筑总平面、体型、层数、主要出口的人流、以及消防安全等诸多问题，解决好建筑物各部分之间、内部与外部之间适宜的联系与分隔，解决好通风、采光、朝向和使用等大的原则问题，同时做到与周围环境相协调。 （二）建筑设计的任务与要求

完成该楼的大部分建筑设计，绘制的图纸能达到初步施工图深度，具体设计要求如下：

1.满足建筑功能要求 2.采用合理的技术措施 3.具有良好的经济效益 4.考虑建筑美观要求 5.符合总体规划要求

六、结构设计

（一）结构体系的选择与结构布置： 1．结构体系的选择：

结构体系与地质情况、使用功能、结构的承载力、侧向刚度、抗震性能、材料用量以及造价高低等有密切关系，而且还与房屋层数、总高度和建筑空间的大小有关。因此选择经济而有效的结构体系便成为多层及高层房屋设计的重要内容。

选型原则：安全可靠、经济实用、技术先进。

我们从经济角度出发，应该首先考虑砖混结构和框架结构，但是由于该楼处于8度设防区，所以从安全和经济两个角度综合考虑：框架结构经济适用，且本建筑满足条件，故本建筑物采用框架结构更加适用。

框架结构可分为现浇式、装配式、和装配整体式三种。（1）本设计为8度设防区，现浇式框架本身的连续性、整体性较强，抗震能力高，故采用现浇式更为合理；（2）现浇式框架施工方便且技术在当地比较成熟；

综上所述，本设计选择现浇钢筋混凝土框架结构体系。 2．结构总布置：

本设计采用小柱网结构，并且两边对称的布置有利于抗震。因为该建筑总长小于

55m，故无需设置变形缝。采用现浇双向连续楼盖满足了大空间的要求弥补了为多变 平面带来的整体性不足，实现了增大整体性与抗震性能的目的。 总之，结构布置不但从内涵上真正满足有利于抗震（即平面布置简单，规则，对称；竖向布置均匀无过大的内收与外挑），而且从整体考虑了安全、经济、适用及美观的协调统一和技术先进可行的完美结合。 （二）楼盖及屋盖设计

本工程楼盖及屋盖采用钢筋混凝土现浇双向连续楼盖，从受力上讲所有的板均为双

向板。

1.荷载计算

考虑活载与恒载，楼面活载标准值为2.0kN/m2，厕所取2.0kN/m2，走廊楼梯取2.0kN/m2。

2.内力计算

所有楼板根据其受力特点按双向板计算，双向板采用弹性方法计算。 3.配筋计算

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根据各跨内力计算出各控制截面所需的钢筋量，若所需钢筋量小于最小配筋率时按构造设置钢筋，配筋应符合相应的规范和构造手册的要求。 （三）楼梯设计

楼梯按其结构形式和受力特点主要分为板式与梁式两种。当梯段的水平投影跨度L小于或等于3米时，宜采用板式楼梯；当梯段的水平投影跨度L大于3米时，宜采用梁式楼梯。本设计采用板式楼梯。板式楼梯的传力途径一般为：梯段→平台梁→柱（框架梁）。

(四) 框架设计

框架是由梁柱组成的承受水平和竖向荷载的空间结构，本次设计中，框架为整体现浇式。

1.选取计算单元

在设计时，应首先将空间结构转化为平面结构，即从结构中选取计算单元（一榀框架）。完整设计应分别计算横向单元和纵向单元，但考虑到结构计算的复杂性和毕业设计的时间限制，本设计从中选取了最具代表性的一榀框架（KJ-1）。 2.荷载计算

3.侧移验算（弹性侧移和塑性侧移的验算） 4.内力计算

（1） 重力荷载作用下的内力计算

根据结构基本对称，在竖向荷载作用下的内力分析采用“弯矩二次分配法”，且梁端可以考虑塑性内力重分布的影响，弯矩进行调幅。（根据规范查调幅系数）

（2） 横向水平地震作用下的内力计算

根据《建筑结构抗震设计规范》和该建筑物的高度以及此结构的质量和刚度沿垂直方向分布较为均匀，故采用底部剪力法进行计算。 （五）内力组合

各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，应在内力组合前对竖向荷载作用下的内力进行调幅，当有地震作用时，应分别考虑恒荷载和活荷载的组合以及重力荷载代表值与地震作用的组合，并比较二种组合内力，取最不利者。由于构件控制截面的内力应取自支座边缘处，为此，在进行内力组合之前，应计算各控制截面的内力。 （六）框架梁、柱的截面设计

根据最不利内力，进行截面设计（配筋）并验算框架梁柱强度、刚度及稳定性是否满足要求。

(八) 基础设计 1.工程地质条件

地基由上至下依次为:

黄土状粉土 4—5m 马兰黄土 3—5m

卵石层 8—10m 稍密—中密 承载力特征值：fk=580kpa 无地下水，场地土无腐蚀性

黄土状粉土为自重湿陷性填土，湿陷等级为Ⅳ级 2.基础选型与布置

本地区为湿陷性黄土，抗震设防烈度为8度，卵石层埋深8—10m，fk=580kpa，选卵石层为持力层，考虑到桩周围涂层的摩擦力较小，确定该桩基为端承桩，桩端深入卵

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石层厚度为950mm，采用人工成孔大直径扩底灌注桩。 3.基础计算及配筋

严格按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）《建筑地基基础设计规范》设计并参考《桩基础设计指南》（林天健等著）。

七、翻译部分

完成一篇英文专业资料翻译。

参考文献

[1]《房屋建筑学》教材

[2] 朱彦鹏主编.混凝土结构设计.上海：同济大学出版社 2004.9

[3] 朱彦鹏主编.混凝土结构设计原理.重庆：重庆大学出版社（第二版），2003 [4] 闫兴华主编.混凝土结构设计.科学出版社

[5] 郭继武.建筑抗震设计，北京：中国建筑工业出版社，1995 [6]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001） [7]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002） [8]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010） [9]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002） [10]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2002 J186—2002） [11]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—91）

[12]《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（03G101-1） [13]《建筑桩基技术规范》（JGJ94—94） [14]《混凝土结构设计手册》 [15]《建筑设计防火规范》 [16]《建筑设计资料集》新版

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结构设计计算

工程简介

建筑地点：重庆市

建筑类型：职工公寓 框架结构

建筑介绍：建筑面积约4500m2 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构 楼板厚度取100mm

门窗使用：大门采用钢框玻璃门 其它为木门 窗为塑钢门窗 尺寸详见门窗表 地质条件：经地质勘察部门确定 此建筑场地为二类近震场地 设防烈度为7度 其他:室内外高差为450mm 建筑共6层，各层层高均为3.3m

框架结构的一般性设计与计算 梁柱截面，梁跨度及柱高确定

梁柱均采用C40钢筋混凝土 fck=26.8N/㎜2 fc=19.1N/㎜2 ft=1.71N/㎜2

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梁截面尺寸的初步确定

（1）．横梁

a: 截面的高度：1/12～1/8的跨度

h =（1/12～1/8）×6600㎜＝550～825㎜，

h =（1/12～1/8）×2400㎜＝200～300㎜，

则边跨梁高度： h=600㎜

b: 梁截面宽度可取1/3～1/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250㎜。

b =（1/3～1/2）×600㎜=200～300㎜

则边跨梁宽度：b＝300㎜

（2）．纵梁

a: 截面的高度：1/12～1/8的跨度

h =（1/12～1/8）×5400㎜＝450～675㎜，

边跨梁高度： h=500㎜

b: 梁截面宽度可取1/3～1/2梁高,同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250㎜。

b =（1/3～1/2）×500㎜=167～250㎜

边跨梁宽度：b＝250㎜

估算梁截面尺寸及各层梁的混凝土强度等级见下表1

表1梁的截面尺寸及混凝土的强度等级

层次 混凝土强 横梁（b?h） 纵梁 度等级 1~6

C40

300×600

250×500

柱截面尺寸的初步确定

框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算：

N???F?g? n E Ac?N/??N?fc 式中：N—柱的组合的轴压力设计值；

F—按简支状态计算的柱的负载面积；

gE—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取12～15kN/㎡；

?—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；

n—验算截面以上楼层层数；

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Ac—柱截面面积；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值；

??N?—框架柱轴压比限值，此处可近似取，即为一级、二级和三级抗震等级，分别

取0.7，0.8和0.9。

其中：gE＝15 kN/㎡，n＝4，??N?＝0.9，?边＝1.3，?中＝1.25。 边柱： Ac??FgEn/??N?fc＝1.21×105㎜2 中柱： Ac??FgEn/??N?fc＝1.59×10㎜

5

2

按上述方法确定的柱截面高度hc不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm，柱净高与截面边长尺寸之比宜大于4

取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别是329mm和389mm。 为方便计算取柱截面尺寸为： 500mm?500mm

重力荷载的计算

屋面及楼面永久荷载（恒荷载）标准值

1.屋面

其按屋面的做法逐项计算均布荷载：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶来参与计算，粉底为相同重量：

其屋面构造做法如图10-2所示，按图10-2来计算屋面恒载，其结果如下：

屋面构造做法

屋面的长边长：

- 7 -

8.1×6=48.6

屋面的短边长：

6.6+2.4+4.8=13.8

那么屋面恒荷载标准值为：

48.6×13.8×6.04=4050.91KN

2.楼面

楼面的做法如图10-3所示，按图示各层进行组合来参与计算楼面恒载大小。

楼面构造做法

因而得到楼面均布恒载标准值：

48.6×13.8×3.95=2649.19KN 屋面及楼面可变荷载（活荷载）标准值

1.屋面

计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载作用 48.6×13.8×0.45=301.81KN 2.楼面

根据荷载规范，楼面活载按2.0KN/m2来参与计算：

48.6×13.8×2.0=1341.36KN

梁柱的自重

此处计算包括梁侧面、梁底面，柱的侧面抹灰重量：

1．梁的自重

在此计算过程中，梁的长度按净跨长度，即把梁的计算跨度减掉柱的宽度来参与计算过程：

梁自重

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层次

编号

截面（㎡） 长度 根数每根重量（KN）

n 0.250.50 0.300.60 0.300.60 0.300.60

×5.4 ×6.6 ×2.4 ×4.8

36

总计（KN）

L1

0.29×0.52×5.4× 25=20.36

0.34×0.62×6.6×1313.12 25=34.78

0.34×0.62×2.4× 25=12.65

0.34×0.62×4.8× 25=25.30

1~6

L2 L3

10 10

L4 10

注：（1）上表中梁截面的确定，考虑到抹灰层有（每抹层均按20mm计算） 宽：0.3+2×0.02=0.34m 0.25+2×0.02=0.29m 高：0.6+1×0.02=0.62m 0.5+1×0.02=0.52m

（2）此处抹层按近似与梁相同，按每立方25 KN计算

（3）梁的长度都按净跨长度计算

2.柱的自重

柱自重

层次 编号 截面（㎡） 长度 根数 每根重量（KN） 总计（KN） 1 Z1 0.5×0.5 4.25 40 0.54×0.54×4.25×25= 1239.30 2～4 Z2 0.5×0.5 3.3 40 0.54×0.54×3.3×25= 962.28 注：（1）柱因四面抹灰，与梁相同办法处理，边长=0.5+0.02×2=0.54m （2）抹层记入柱内，按每立方25 KN计算 墙体的自重

墙体为240厚，两面抹灰，近似按加厚墙体计算（考虑抹灰重量），采用机器制普通砖，依GB50009-2001建筑结构荷载规范，砖自重为15KN/m3，其计算如表3所示 墙体为240mm厚粘土空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5KN/m2），内墙面为20mm厚抹灰，

则外墙单位墙面重力荷载为：

0.5?15?0.24?17?0.02?4.44KN/m2

内墙为240mm粘土空心砖，两侧均为20mm厚抹灰，在内墙单位面积重力荷载为：

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15?0.24?17?0.02?2?4.28KN/m2

木门单位面积重力荷载为0.2 KN/m3，钢框玻璃窗单位面积重力荷载取

为0.4KN/m3

墙体自重

墙体的位置 每片面积（㎡）重量（KN） 片数 外横墙 4.9×2.8 18 1198.58 内横墙 2.46×2.8 28 825.46 4.9×2.8 16 704.66 外纵墙 6.1×2.7 2 205.21 1.9×2.7 2 64.02 4.3×2.7 2 144.56 内纵墙 6.36×2.7 9 661.47 6.1×2.7 8 563.01 4.3×2.7 2 99.15 4.56×2.7 9 474.26 1.96×2.7 6 135.9 注：（1）墙厚=240+20×2=280mm（考虑抹灰层） （2）单位面积重为 1×0.28×19=5.32KN/m2

（3）女儿墙自重

墙体为120㎜单砖，女儿墙高为1200㎜，外墙面贴瓷砖（0.5 KN/㎡），内墙面为20mm厚抹灰，则女儿墙重力荷载为：

（0.5＋15×0.24＋17×0.02）×1.2=4.54KN/m

（0.5＋15×0.24＋17×0.02）×1.2×（48.6×2＋13.8×2）=556.59 KN

门窗的自重

根据建筑结构荷载规范GB50009-2001，木门按0.2KN/m2考虑，塑钢窗按0.4KN/m2考虑，计算结果如表10-5所示：

门窗自重

层数 1

总计（KN）

5702.79

墙体位置

外墙

门窗 扣除门窗尺寸个数

㎡ 窗

1.5×1.5

24

- 10 -

扣除部分重量KN

336.96 门窗自重KN 21.6 扣除总重量KN

315.36 总和KN

2~6

内墙 外墙

内墙 门 窗 门 3.0×1.5 0.3×0.6 1.8×2.1 1.5×2.1 0.9×2.1 1.5×1.5 3.0×1.5 0.3×0.6 0.9×2.1 4 8 2 2 56 28 4 8 56 112.32 8.99 47.17 39.31 453 393.12 112.32 8.99 453 7.2 0.58 1.51 1.26 10.32 25.2 7.2 0.58 10.32 105.12 8.41 45.66 38.05 442.68 367.92 105.12 8.41 442.68

428.89 527

481.45 442.68

各层的荷载的组合

屋盖和楼盖重力代表值为：

屋盖层=女儿墙+屋面恒载+50%雪载+纵横梁自重+半层柱重+半层墙重（墙和门

窗）

楼盖层=楼面恒载+50%楼面活载+纵横梁自重+楼面上下各半层柱

+楼面上下各半层墙重

将上述各荷载相加，得到集中于各层楼面的重力荷载代表值如下： 6层： G4=395.37＋4050.91+0.5×301.81＋1313.12＋1/2×962.28

＋1/2× (5702.79－481.45－442.68)=8780.78KN

2~5层： G3～2=2649.19＋0.5×1341.36＋1313.12＋1/2×962.28×2

＋1/2×(5702.79－481.45－442.68)×2=10374.01KN

底层： G1=2649.19＋0.5×1341.36＋1313.12＋1/2×（1239.30+962.28） ＋1/2（(5702.79－428.89－527)=9919.35KN

重力荷载代表值如图10-4所示

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水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算

横梁的线刚度

混凝土为C40 Ec=32.5×104N/mm2

对现浇楼面的边框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2I0来计算：

横梁线刚度计算表

截面 尺寸 b

h

惯性矩

跨度

线刚度

边框架

中框架

类别 层次

I0?13l bh 124kb?EcI0l 1.5EcI0l 2EcI0l

N?mm

N?mm

N?mm

mm mm

?10mm

9mm

横梁

1~6

300

600

5.4

6100 1900 4300

2.479 6.24 4.08

3.718 9.36 6.12

4.957 12.48 8.16

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横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值

横向框架柱的线刚度

柱的线刚度见表10-7所示，横向框架柱侧移刚度D值见表10-8所示：

图11-2 柱的线刚度

柱号Z Z1 Z2

截面 500×500 500×500

I0?13bh12h （mm）

kb?EcI0l （N?mm） 3.983 5.12

（?109mm4）

5.208 5.208

4250 3300

横向框架柱的侧移刚度D值

12ic计算，由于梁线刚度比K不同，所以柱可以分为边框边柱，h2柱的侧移刚度按D??c?边框中柱，中框边柱，中框中柱 1． 中框架柱侧移刚度D值

中框架柱侧移刚度D值

kb?k层柱k?2k（一般层）?=（一般层）

c2+k 12次 型 根

D=?k（KN/m） c2?kb（底层）?=0.5+k数 h（底层）k=2+kkc1

边

柱 中柱 边柱 中柱

0.696 1.392 1.582 3.164

0.444 0.558 0.442 0.613

18762.14 23579 21225.74 29437.51

4 16 4 16

555903

?D

352324

2～6 2．

边框架柱侧移刚度D值

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边框架柱侧移刚度D值

kb?k层柱k?2k（一般层）?=（一般层）

c2+k 12次 型 根

D D=?k（KN/m） k0.5+k?c2?b数 h?=（底层）k=（底层）2+kkc1

边

柱 中柱 边柱 中柱

0.866 1.732 0.673 1.346

0.477 0.598 0.252 0.402

11213 14421 11396 18956

8 12 8 12

697764 551196

2～6

底层总侧移刚度为352324+551196=1174821KN/m，

标准层总侧移刚度为555903+697764=1217070 KN/m。

横向框架自震周期

按式T1?1.7?0?T来求结构的基本周期：

横向框架顶点位移

层次 6 5 4 3 2

Gi(KN) 8780.78

10374.01

10374.01

10374.01

10374.01 9919.35

?G(KN)

iDi 1217070 1217070 1217070 1217070 1217070

?i??i?1??GiGi ?i 0.00667

0.01574

0.02426

0.03279

0.04131

0.05124

0.17201

0.16534

0.1496

0.12534

0.09255 0.05124

8115.53

19154.79

29528.8

39902.81

50276.82 60196.17

1 1174821

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求得周期T1=0.41S

横向框架水平地震作用及楼层地震剪力

该建筑设防烈度7度地震分区为一区，查表得?Vmax?0.08（水平地震影响系数最大值）。Ⅱ类场地近震时特征周期：结构总水平地震作用标准值按FEK??Geq计算，Tg?0.35?s?；

??0.85。

Geq=0.85×Gi=0.85×（8780.78＋10374.01×4＋9919.35）=51166.15KN

α1=（Tg/T1）0.9αvmax=(0.35/0.41)0.9×0.08=0.067

FEK=α1 Geq=0.067×60196.17=3428.17KN

T1=0.41<1.4Tg=0.49

根据结构抗震设计，?n?0.00，因而不考虑顶部附加地震作用。

按底部剪力法球的基底剪力，按Fi?GiHiFEK分配各层的质点，因此各层横向

?GiHi地震作用及楼层地震剪力如表5所示：

各层横向地震作用及楼层地震剪力 hi?m? H?m? Gi?KN? GiHi?KN?m?GiHi?GiHiFi?KN?Vi?KN?i层次

6 3.3 19.8 8780.78 173859 0.253 867.33 867.33 5 3.3 16.5 10374.01 171171 0.25 857.04 1724.37 4 3.3 13.2 10374.01 136937 0.2 685.63 2409 3 3.3 9.9 10374.01 102703 0.15 514.23 2923.23 2 3.3 6.6 10374.01 68468.5 0.1 342.82 3266.05 1 3.3 3.3 9919.35 32733.9 0.047 161.12 3428.17

??

横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图所示

- 15 -

横向框架各层水平地震作用和地震剪力

5横向框架水平地震作用位移验算

Vi???e?hiDi 由于为钢筋混凝土框架，因此其弹性层间位移角限值为1/550；

横向水平地震作用下的位移验算

?e层层间剪力层间刚度层间位移层高

层间相对转角 次 Vi(KN) Di(KN/m) Vi/Di(mm) hi(mm)

6 867.33 1217070.56 0.712 3300 1／4635 5 1724.37 1217070.56 1.417 3300 1／2329 4 2409 1217070.56 1.979 3300 1／1667 3 2923.23 1217070.56 2.402 3300 1／1374 2 3266.05 1217070.56 2.684 3300 1／1230 1 3428.17 1174821.2 2.918 3300 1／1131

经验算其最大弹性层间位移角限值1/938=θe〈[θe] =1/550，因此均满足设计要求。

- 16 -

横向框架柱端弯矩及剪力

此处采用中框架为例计算，边框架和纵向框架的计算方法步骤与横向中框架完全相同：框架柱剪力和弯矩计算，采用D值法；

其中反弯点位置的确定考虑梁和层高的影响作用：既：

y?yo?y1?y2?y3；

当i1?i2＞i3?i4时，反弯点下移，查表时应取I??i3?i4??i1?i2?，查得的y1冠以负号，对于底层柱不考虑修正值y1，即y1=0；对于顶层柱，不考虑修正值y2，取y2=0，对于底层柱，不考虑修正值y3，即y3=0。

水平地震作用下柱端弯矩

lullrlurlr根据Mb，Mb， ?Mc?Mcdibib?ib?Mc?Mcdibib?iblullrlurlr，Mb Mb?Mc?Mcdibib?ib?Mc?Mcdibib?ib???????????????Vij

?则水平地震作用下柱端弯矩如下表\\

层次 柱号 Di ∑Di 1

3.3m 2

3.3m 3

3.3m 4

3.3m 5

Vi

y 0.69 0.65 0.65 0.69 0.55 0.5 0.5 0.55 0.45 0.485 0.485 0.45 0.43 0.45 0.45 0.43 0.38 0.45 0.45

d Miju MijA

B C D A B C D A B C D A B C D A B C 18762 23579 14421 11213 21225 29437 18956 11396 21225 29437 18956 11396 21225 29437 18956 11396 21225 29437 18956

1174821

1217070

1217070

1217070

1217070 3428 3428 3428 3428 3428

- 17 -

64.41 80.94 49.50 38.49 70,34 97.55 62.83 37.76 70,34 97.55 62.83 37.76 70,34 97.55 62.83 37.76 70,34 97.55 62.83 146.66 173.62 106.18 87.64 127.67 160.96 160.96 68.53 104.45 156.13 100.54 56.07 99.81 144.86 93.29 53.58 88.21 147.83 93.29 65.89 93.49 57.17 39.38 104.45 160.96 160.96 56.07 127.67 165.77 106.76 68.53 132.31 177.05 114.02 70.03 143.92 180.68 114.02

3.3m 6

4.25m

D A B C D 11396 21225 29437 18956 11396

1217070 3428 37.76 70,34 97.55 62.83 37.76 0.38 0.28 0.35 0.35 0.28 47.35 64.99 112.67 72.56 34.89 77.26 167.13 209.24 134.75 89.72

lullrlurlr根据Mb Mb ?Mc?Mcdibib?ib?Mc?Mcdibib?ib????????rlVb?Mb?Mbl，N??Vbr?Vbl计算其剪力和轴力

????

边梁弯矩及剪力计算

层次

6 5 4 3 2 1

l?m? 6.1 4.3 6.1 4.3 6.1 4.3 6.1 4.3 6.1 4.3 6.1 4.3

l?KN?m? Mbr?KN?m? MbVb?KN? 38.67

54.86 38.05 53.98 38.10 54.04 38.05 53.98 38.05 53.98 39.61 56.19

116.06 116.06 127.67 127.67 121.87 121.87 118.39 118.39 127.67 127.67 125.56 125.56

119.84 119.84 104.46 104.46 110.52 110.52 113.74 113.74 104.45 104.45 116.06 116.06

梁弯矩、剪力及柱轴力计算

rl Mb Vb?KN?l?m??KN?m?Mb?KN?m?层次

6 1.9 14.12 13.85 24.05 5 1.9 30.28 28.82 40.71 4 1.9 43.65 34.56 53.82 3 1.9 54.31 45.13 64.12 2 1.9 61.58 56.85 72.42 1 1.9 122.31 108.23 76.63

- 18 -

横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算

垂直于建筑物表面上的风荷载标准值当计算主要承重结构时按下式来计算：

wk??z?s?zw0 式中，wk—风荷载标准值（kN/m2）

?z—高度Z处的风振系数

?s—风荷载体型系数

?z—风压高度变化系数

w0—基本风压（kN/m2）

由《荷载规范》，重庆地区重现期为50年的基本风压：?0=0.4KN/m，地面粗糙度为C类。风载体型系数由《荷载规范》第7.3节查得： ?s=0.8（迎风面）和?s=-0.5（背风面）。

H/B=13.8/48.6=0.364，框架结构T1?(0.08～0.1)n= (0.08～0.1)×4=0.32～0.4（s），

w0T12?0.06KN?s2m2，由?荷载规范?表7.4.3、表7.4.4-3查得ξ=1.17、ν=0.4.。 由式?z?1?????Hi可算得 ??zH仍取中框横向框架柱，其负载宽度为4.5米，沿房屋高度的分布风荷载标准值为 q（z）＝4.5×0.35?z?s?z=1.575?z?s?z

根据各楼层标高处的高度Hi由?荷载规范?表7.2.1查取μz，代入上式可得各楼层标高处的q（z），见表15，q（z）沿房屋高度分布图见图12所示。

沿房屋高度分布风荷载标准值 q1 HiH ?z ?z q1Hi层次 z（迎） z（背）

6 19.8 1 1.25 1.46 2.5 1.56 5 16.5 0.83 1.19 1.41 2.3 1.44 4 13.2 0.67 1.09 1.36 2 1.27 3 9.9 0.5 1 1.29 1.77 1.11

- 19 -

2 1

6.6 3.3 0.33 0.17 1 1 1.19 1.1 1.63 1.51 1 0.94

则各层的受力F可求，A为一榀框架各层节点的受风面积，取上层的一半和下层的一般之和，顶层渠道女儿墙顶，底层只取到下层的一半。注意底层的计算高度应从室外地面开始取，即为4.5m。 F6=(2.5+1.56)×3.3=13.40KN F5=(2.3+1.44)×3.3=12.34KN

F4=（2+1.27）×3.3=10.79KN

F3 =（1.77+1.11）×3.3=9.50KN F2=（1.63+1）×3.3=8.68KN

F1=（1.51+0.94）×（4.25/2+3.3/2）=9.25KN

风荷载作用下的水平位移验算

根据上述计算的水平荷载求出层间剪力，然后依据中框柱框架层间侧移刚度计算各层相对侧移和绝对侧移，计算过程见表

风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算

Fi Vi ?D ??i ?i ??ihi?KN??KNm??mm??KN??mm?层高（mm)

3300 11.57 11.57 1217070.6 0.01 0.191 1/330000

3300 12.34 23.91 1217070.6 0.02 0.181 1/165000 3300 10.79 34.7 1217070.6 0.029 0.161 1/113793 3300 9.5 44.2 1217070.6 0.036 0.132 1/91667 3300 8.68 52.88 1217070.6 0.043 0.096 1/76744 4250 9.25 62.13 1174821.2 0.053 0.053 1/79339

由表可见，风荷载作用下的框架的最大层间位移角为1/79339，远小于1/550，满足规范要求。

风荷载作用下在底部产生的弯矩

- 20 -

层次 6 5 4 3 2 1

Hi（m） 20.75 17.45 14.15 10.85 7.55 4.25 各层集中应力Fi/KN 11.57 12.34 10.79 9.50 8.68 9.25 Mi=Hi×Fi(KN.M) 240.08 215.33 152.68 103.80 65.53 39.31

3 竖向荷载作用下横向框架的内力计算

1 计算单元

取此中框架一榀框架为例计算如下：

框架荷载汇集

屋面均布可变荷载标准取不上人屋面活荷载与雪荷载二者中的较大者 即：

雪荷载：0.45×5.4=2.43KN/m

- 21 -

不上人屋顶荷载：0.5×5.4=2.7KN/m

(1)A~B轴间框架梁

屋面板传给梁的荷载

恒载：6.04×｛1.35×（1-2×0.282+0.283）×2+1.2×5/8+1.05×5/8｝=23.80KN/m

活载：2.7×｛1.35×（1-2×0.282+0.283）×2+1.2×5/8+1.05×5/8｝=10.64 KN/m

楼面板传给梁的荷载：

恒载：3.95×｛1.35×（1-2×0.282+0.283）×2+1.2×5/8+1.05×5/8｝=15.56 KN/m

活载：2×｛1.35×（1-2×0.282+0.283）×2+1.2×5/8+1.05×5/8｝= 7.88KN/m

A-B轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =5.27+23.80=29.07KN/m 活载=板传荷载 =10.64KN/m

楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载

=5.27+15.56=20.83KN/m 活载=板传荷载 =7.88KN/m (2)B-C轴间框架荷载 屋面板传给梁的荷载

恒载：6.02×1.2×5/8×2=9.06KN/m

活载：2.7×1.2×5/8×2=4.05KN/m

楼面板传给梁的荷载

恒载：3.95×1.2×5/8×2=5.93KN/m

活载：2×1.2×5/8×2=3KN/m

B-C轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =5.27+9.06=14.33KN/m 活载=板传荷载 =4.05KN/m

- 22 -

楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =5.27+5.93=11.2KN/m 活载=板传荷载 =3KN/m (3)C-D轴间框架荷载 屋面板传给梁的荷载

恒载：6.02×｛1.35×（1-2×0.282+0.283）+1.35×5/8+1.2×5/8｝ =17.09KN/m

活载：2.7×｛1.35×（1-2×0.282+0.283）+1.35×5/8+1.2×5/8｝ =7.64KN/m 楼面板传给梁的荷载

恒载：3.95×｛1.35×（1-2×0.282+0.283）+1.35×5/8+1.2×5/8｝ =11.18KN/m

活载：2×｛1.35×（1-2×0.282+0.283）+1.35×5/8+1.2×5/8｝ =5.66KN/m

C-D轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载

=5.27+17.09=22.36KN/m 活载=板传荷载 =7.64KN/m

楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载

=5.27+11.18=16.43KN/m 活载=板传荷载 =5.66KN/m

(4)A柱纵向集中荷载计算

顶层柱：女儿墙自重：0.24×1.0×15＋25×0.1×0.24=4.2KN/m

纵向梁自重：0.52×0.29×25=4.42KN/m

顶层柱恒载=女儿墙+梁自重+板传荷载

=22.68+23.87+63.69=110.24KN/m 标准层自重=墙自重+梁自重+板传荷载 =127.56KN/m 顶层柱活载=板传荷载 =34.57KN/m 标准层活载=板传荷载 =25.62KN/m (5)B柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载

- 23 -

=23.87+99.84=123.71KN/m 标准层自重=墙自重+梁自重+板传荷载 =150.01KN/m 顶层柱活载=板传荷载 =44.63KN/m 标准层活载=板传荷载 =33.06KN/m

(6)C柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载

=23.87+105.28=129.15KN/m 标准层自重=墙自重+梁自重+板传荷载 =153.38KN/m 顶层柱活载=板传荷载 =47.06KN/m 标准层活载=板传荷载 =34.86KN/m (7)D柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =88.52KN/m

标准层自重=墙自重+梁自重+板传荷载 =62.53KN/m 顶层柱活载=板传荷载 =27.70KN/m 标准层活载=板传荷载 =20.52KN/m

则竖向恒载作用下的内力计算如下

梁端弯矩计算公式M=1/12ql2.使节点逆时针旋转为正

则1-5层 MAB=1/12ql2=75.61KN/m MAB=1/12ql2=5.38KN/m MAB=1/12ql2=21.47KN/m

顶层 MAB=1/12ql2=105.52KN/m MAB=1/12ql2=4.35KN/m MAB=1/12ql2=32.81KN/m

顶层在荷载作用下的内力计算

- 24 -

1层顶在恒载作用下内力计算

2~5层恒载作用下内力计算

- 25 -

2~5层各项数值相同在此不做标注

在竖向活荷载作用下的剪力图如下

2~5层各项数值相同在此不做标注

在竖向活荷载作用下的轴力如下图

梁柱的内力组合及配筋验算

各种荷载情况下.根据最不利又是最可能的原则进行内力组合，每一根梁一般有三个控制截面：左端支座截面，跨中截面，右端支座截面.每一根柱子有两个控制截面：柱顶控制截面 柱低控制截面。

1.梁内力组合及配筋验算

1.1梁内力计算

通过以上计算.已求得7轴框架在各个工况下的内力，现取2层顶AB轴之间梁为例.计算内力组合。

2层顶AB轴间受力 截面 荷载 永久荷载① 可变荷载② 风荷载③ 地震荷载④ 左截面 -82.33 -30.92 ±57.29 ±255.34 M/(KN.m)

V/(KN) 56.67 26.12 52.88 124.1 跨中 32.41 12.38 — — M/(KN.m) 右截面 -79.69 -30.14 ±57.29 ±255.34 M/(KN.m) 69.12 25.89 52.88 124.1 V/(KN)

各截面内力组合有一下4项

组合一：①×1.2＋②×1.4＋③×1.4×0.6

组合二：①×1.2＋②×1.4×0.7＋③×1.4

组合三：①×1.35＋②×1.4×0.7

组合四：｛（①＋②×0.5）×1.2＋④×1.3｝×0.75

VGb=(29.07+10.64×0.5)×6.1÷2×1.2=125.87KN

逆时针弯矩设计值为 Ml=｛（82.33＋30.92×0.5）1.2＋225.24×1.3｝×0.75=307.62KN.m

Ml=｛（-79.69-30.41×0.5）1.2＋225.24×1.3｝×0.75=124.332KN.m

顺时针弯矩设计值为

Ml=｛（-82.33-30.92×0.5）1.2＋225.24×1.3｝×0.75=131.60KN.m

Ml=｛（79.69＋30.41×0.5）1.2＋225.24×1.3｝×0.75=305.01KN.m

框架梁左端截面组合剪力设计值为

V=1.1×（307.62＋124.33）6.1＋125.87

=203.76KN

框架梁右端截面组合剪力设计值为

V=1.1×（131.60＋305.01）6.1＋125.87

=204.60KN

各截面内力组合见下表

梁各截面内力组合表 截面 荷载 组合一 组合二 组合三 组合四 左截面 M/(KN.m) 190.21 209.30 141.45 336.87 V/(KN) 152.70 183.50 102.10 183.75 跨中 M/(KN.m) 56.22 51.02 55.89 34.74 右截面 M/(KN.m) 185.95 205.37 137.12 305.01 V/(KN) 163.61 182.35 118.68 194.86

梁的配筋计算

跨中部分将T形截面简化为矩形截面.按单筋矩形截面计算

混凝土强度：C40. fc=19.1N/㎜2. fck=2.39 N/㎜2 fy=1.71N/㎜2

钢筋强度：HPB235. fy=210N/㎜2 fck=235N/㎜2

保护层厚度：α=35㎜

（1） 正界面受弯承载力计算

2层梁AB跨中弯矩：M=56.22KN.m 查表得ξb=0.614. α1=1.0

计算公式：

αvb=ξb（1-ξb/2）=0.426

∑X=0.fyA=α1fcbx

∑M=0.M≦α1fcbx(h0-x/2)

Αx=M/α1fcbh02=0.0423<αxb

ξ=1-√1-2a0 =0.043

Ax=α1fcbh0ξ/fy=663㎜2

β=max｛0.2％（0.45fc/fy）％ =0.366％

Axmin=βminbh=658.8㎜2

则Ay取663㎜2 下部实配 4?18（A=1017㎜2）

αx满足要求.

（2） 斜截面受剪承载力计算

2层梁AB：V=194.86KN

hw/b=615/300﹤4 025βcfcbh0=0.25×1.0×19.1×300×565 =809﹥V ，满足要求

0.7fcbh0=0.7×1.71×300×565=202.89KN﹥V

按构造配筋.取双肢筋?8@350

2柱内力组合与配筋计算

以2层A柱为例计算内力组合.计算内力组合 A柱内力如下

截面 荷载 永久荷载① 可变荷载② 风荷载③ ±57.29 52.58 ±57.29

地震荷载④ ±127.67 70.34 ±127.17 62.83 柱上端 M/(KN.m) 82.33 19.01 -1012 -363.67 V/(KN)

柱下端 M/(KN.m) 34.89 19.01

-1032 -384.3 V/(KN)

各截面内力组合有一下4项

组合一：①×1.2＋②×1.4＋③×1.4×0.6

组合二：①×1.2＋②×1.4×0.7＋③×1.4

组合三：①×1.35＋②×1.4×0.7

组合四：｛（①＋②×0.5）×1.2＋④×1.3｝×0.75

各截面柱内力组合见下表 截面 荷载 组合一 组合二 52.58 组合三 组合四 上端 M/(KN.m) 173.53 197.63 129.78 207.13 V/(KN) 1651 1644 1723 1142.73 下端 M/(KN.m) 116.61 140.70 65.73 163.95 V/(KN) 1658 1688 1769 1162

柱的配筋计算

按对称配筋计算

混凝土强度：C40. fc=19.1N/㎜2. fck=2.39 N/㎜2 fy=1.71N/㎜2

钢筋强度：HPB235. fy=210N/㎜2 fck=235N/㎜2

纵向钢筋保护层厚度取30㎜.则a=40㎜

柱截面：h=b=500㎜

ξb=0.614

αvb=ξb（1-ξb/2）=0.426

柱计算长度：l0=1.25×3300=4125㎜

最大弯矩：M=207.13KN/m(N=1723KN)

轴压比：u=N/fcA=1723×103/(19.1×500×500)=0.36﹤0.9

附加偏心距：ea=max｛20㎜,h/30｝=20㎜

轴向压力对截面衷心的偏心距：e0=M/N=207.13×106/1723×103=39.69㎜

偏心距增大系数：

ξ1=0.5fcA/N=0.5×19.1×5002/1723000=0.961﹤1.取0.961

ξ2=1.15-0.01l0/h=1.15-0.01×2700/500=1.096,l0/h﹤15,取ξ2=1

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