某6层框架旅馆毕业设计（含计算书，建筑、结构图）

第一章 结构设计

第一节 框架结构的设计

一、工程概况

旅馆为六层钢筋框架结构体系，建筑面积约10027.5m2，建筑物平面为长方形。层高均为3.6m，室内外高差0.3m，因毕业设计未给定±0.000标高所对应绝对标高，框架平面柱网布置如图2—1所示：

图2-1 框架平面柱网布置

二、 设计资料

1、气象条件

基本风压0.40N/m2,基本雪压0.35 N/m2 2、抗震设防烈度

8度第一组，设计基本地震加速度值为0.2g 3、工程地质条件

地层由杂填土、粉土、粗砂、砾砂组成，地质情况见表2-1，地下稳定水位距地坪－6m以下。

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建筑地层一览表 表2-1

序号 1 2 3 4 岩 土 分 类 杂填土 粉 土 粗 砂 砾 砂 土层深度（M） 0.0-0.5 0.5-1.5 1.5-4.5 4.5- 厚度范围 （M） 0.5 1.0 3.0 地基承载fk （KPa） 110 170 250 340 桩端阻力 qp（KPa） 2400 桩周摩擦力 qs（KPa） 10 25 30 注：1）地下稳定水位居地坪-6M以下；

2）表中给定土层深度由自然地坪算起。

4、屋面及楼面做法

屋面做法：防水层：二毡三油或三毡四油

结合层：冷底子油热马蹄脂二道

保温层：植物纤维保温板（100mm厚） 找平层：20mm厚1：3水泥砂浆 结构层：120mm厚钢筋砼屋面板 板底抹灰：粉底15mm厚

楼面做法：地砖地面： 低温辐射采暖楼面 120㎜现浇砼板

粉底（或吊顶）15mm厚 5、材料

砼强度等级为C30，纵筋HRB335 篐筋HPB235 6、设计依据

1、《建筑地基基础设计规范》GB50007—2001 2、《建筑结构荷载规范》GB50009—2001 3、《混凝土结构设计规范》GB500010—2002 4、《建筑抗震设计规范》GB500011—2001

5、《混凝土设计规范理解与应用》北京：中国建筑工业出版社2002 6、《混凝土结构设计规范算例》中国建筑工业出版社2003 7、《房屋结构毕业设计指南》

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第二节 框架结构设计计算

一、梁柱面、梁跨度及柱高的确定

1、初估截面尺寸

板厚：取h=

l13600===90mm 取120mm 40401111横梁：高h=l~l=（~）?7800=975~650 取650mm

8128121111纵梁：高h=l~l=（~）?7200=900~600 取600mm

81281211梁宽：b=（~）h 且hb=1～1.5

23为了便于施工，统一取梁的宽度b=300mm

2、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??FgEn 注：? 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，本方案为二级框架，则un取0.8

fc为混凝土轴心抗压强度设计值，本方案为C30混凝土，则fc取14.3kN/ ㎜2

（3）计算过程 对于边柱：

N??FgEn=1.3×13.5×14×6=1474.2（kN）

Ac?N/unfc=1474.2×103/0.8×14.3=128863.63（mm 2）

对于内柱：

N??FgEn=1.2×18.18×14×6=1832.54（kN）

Ac?N/unfc=1832.54×103/0.8×14.3=160187.06（mm 2）

因此：取柱b×h=550mm×550 mm即可满足设计要求

① 柱：一、二、三、四、五、六层，b×h＝550mm×550mm

3

② 梁：梁编号见图2-2

其中：L1：b×h＝300mm×600mm

L2：b×h＝300mm×650mm L3：b×h＝250mm×550mm L4：b×h＝250mm×300mm L5：b×h＝200mm×300mm

L-1L-10 533226---L-xLLL003 2-LL-4 L-4 L-4 L-4 555---5-LLLL056xL-1L-100223-- LL2-LL-1L-1050355-x--LL-4 0LLL-4 250x30002L-4 L-4 05600x50525520x-x-30L0L 55222- L3-3L-LL-1 300x600L-1 300x600 图2-2 框架梁编号

3、柱高度

底层高度h＝3.6m+0.3m＝3.63m，其中3.6m为底层层高，0.3为室内外高差。其它柱高等于层高即3.6m，由此得框架计算简图（图2-4）。

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Z2Z2Z2Z2

Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z1Z1Z1Z1

图2-4 横向框架计算简图及柱编号

二、载荷计算

1、 屋面均布恒载

按屋面得做法逐项计算均布载荷，

吊顶处布做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶粉底为相同重量。 二毡三油防水层 0.35 kN/㎡ 冷底子油两道结合层 0.05 kN/㎡

100 mm厚发植物纤维保温板 0.1×13=1.3 kN/㎡ 20 mm厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4 kN/㎡ 120 mm钢筋砼屋面板结构层 0.120×25=3 kN/㎡ 粉底或吊顶 0.5 kN/㎡

共 计 5.6kN/㎡ 屋面恒载设计值为： 5.6X1.2=6.72 kN/㎡ 2、 楼面均布恒载

按楼面做法逐项计算

低温辐射采暖楼面 2.29KN/㎡ 120mm厚钢筋混凝土整浇层 0.12×25=3 KN/㎡ 粉底或吊顶 0.5 KN/㎡ 共计 5.79 KN/㎡ 楼面恒载设计值为： 5.79X1.2=6.948 kN/㎡ 3、 屋面均布活载

计算重力载荷代表值时，仅考虑屋面雪载荷0.35 KN/㎡

由于屋面雪荷载0.35 KN/㎡ < 0.5 KN/㎡则屋面均布活荷载取0.5 KN/㎡ 活载设计值为: 0.5X1.4=0.7 KN/㎡

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4、 楼面均布活荷载

楼面均布活荷载对旅馆的一般房间为2.0kN/m2，会议室、走廊、楼梯、门厅等处为2.0KN/m2。

楼面均布活荷载设计值为： 1.4X2=2.8 KN/㎡

5、 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱得抹灰重量）如表1－2所示

梁侧、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽考虑。 例: L1 b?h?0.3m?0.6m 梁的净长为7.2M

则每根的重量为：0.3m?0.6m?7.2m?25kN/m3?32.4kN 其它梁柱自重见表2-2

梁柱自重 表2-2

编号 截面㎡ 长度m 根数 每根重量kN L1 0.3×0.6 7.2 48 32.4 L2 0.3×0.65 7.8 54 38 L3 0.25×0.55 7.8 24 26.8 L4 0.25×0.3 3.6 48 6.75 L5 0.2×0.3 2.4 48 3.6 编号 截面㎡ 长度m 根数 每根重量kN Z1 0.55×0.55 3.63 12 27.45 Z2 0.55×0.55 3.6 8×4×4=128 27.2 6、墙体自重

墙体均为200厚填充墙，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。 单位面积墙体重量为： 0.2×5.5=1.1kN/㎡ 墙体自重计算见表2－3

墙体自重 表2－3

墙体 每片面积（㎡） 片数 重量kN 底层纵墙 3.4×3.4 26 481 底层横墙 3.3×6.3 11 366 标准层纵墙 3.1×3.4 27 455 标准层横墙 3×6.3 16 484 6

7、载荷分层总汇

顶层重力载荷代表值包括：层面载荷，50％屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙的自重。

其它层重力载荷代表值包括：楼面恒载50％楼面均布活载荷，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵墙的自重。

将前述分项载荷相加，得集中于各层楼面得重力载荷代表值如下：

第六层：G5?4377kN

第二、三、四、五层：G2\\3\\4\\5?4948.6kN 第一层：G1?4991kN 建筑物总重力荷载代表值 6i?1?Gi?1li为： ?Gi?4377?4948.6?4948.6?4948.6?4948.6?4991?29162.4kN=67094.45 KN

质点重力载荷值见图2-5

三、水平地震力作用下框架的侧移验算

1、横梁线刚度

混凝土C30，Ec=3×103 kN/㎡

在框架结构中，现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁截面惯性矩时，对现浇楼面的便框架梁取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2.0I0，若为装配楼板，带现浇层的楼面，则对边框架梁取I=1.2I0，对中框梁取I=1.5I0。 横梁的线刚度计算结果列于表2-4：

横梁线刚度 表2-4 惯性矩 梁号 截面 跨度边框架梁 中框架梁 L b?h(m) bh3L(m)I0?12 Ib?1.5I0Kb?(m4) EIbLIb?2I0Kb?(m4) EIbL(m4) (kN?m) (kN?m) 7

L1 0.3×0.6 7.2 5.4×10-3 8.1×10-3 3.3×104 L2 0.3×0.65 7.8 6.8×10-3 10.2×10-3 3.9×104 L2.6×10-3 5.4×2×1043 0.25×0.5 7.8 10-3 L 0.25×0.3 3.6 0.5×10-3 1×10-30.8×1044 L 0.2×0.3 2.4 0.4×10-3 3.9×10-3 3×104 0.8×1×104510-3 2、横向框架柱的侧移刚度D值 柱线刚度列于表2-5，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2-6 柱线刚度 表2-5

截面 柱高度 惯性矩 线刚度 柱号Z (m2) h(m) ?bh3I012(m4) KEIcc?h(kn·m) Z1 0.55×0.55 3.63 7.62×10-3 6.2×104 Z0.55×0.55 3.6 7.62×10-3 4.34×1042 横向框架柱侧移刚度D值计算 表2-6

项目 k??kb(一般层) ??k 2k2?k(一般层) ??k12cDc2根 柱 数 层 类型 k??k(kN/m)hbk(底层) ??0.5?k2?k(底层) 数 c边框架边柱 0.83 0.47 10630 4 边框架中柱 5.12 0.789 17845 4 底 中框架边柱 1.11 0.518 11716 12 层 中框架中柱 1.93 0.618 13977 12 ?D 422216 边框架边柱 0.69 0.257 10328 4 二 三 边框架中柱 2.45 0.55 22104 4 四 中框架边柱 0.92 0.315 12659 12 五 六 中框架中柱 1.6 0.445 17884 12 层 ?D 496244

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3、横向框架自振周期

按顶点位移法计算框架的自振周期。

顶点位移法时求结构基频得一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆。导出以直杆顶点位移表示的基频公式，这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可按下式求得结构的基本周期 。

T1?1.7?0?T

式中：?0——基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，取0.8

?T——框架的定点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移。?T是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得假想框架的定点位移，然后由?T求出T1，再用T1求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和

结构真正的位移。

横向框架顶点位移计算见表2-7：

横向框架顶点位移 表2－7

层间相对位移 层 次 6 5 4 3 2 1 Gi(kN) ?G(kN) iDi(kN/m) Si??GDii ?i 4377 4377 4949 4949 4949 4991 4077 4377 9326 14275 19224 24215 486254 496244 496244 496244 496244 422216 0.008 0.009 0.018 0.029 0.039 0.057 0.123 0.152 0.143 0.125 0.096 0.057 T1?1.7?0.8?0.152?0.53(s) 4、横向地震作用计算

在Ⅱ类场地，8度设防烈度，结构的特征周期Tg和地震影响系数?max为：

Tg=0.35（s）?max=0.08

由于T1?0.53(s)?1.4Tg?1.4?0.35?0.49(s)，应考虑顶点附加地震作用。由于

Tg?0.35(s)?0.35固按0.08T1?0.07计算?n按底部剪力法求得的基底剪力，若按：

FiGiHiFEK分配给各层质点，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分

?GiHi布基本符合实际，但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分析法求得的结果，特别对周期较长的结果相差更大，地震的宏观震害也表明，结果上部往往震害严重，因此引入?n，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。?n考虑了结构周期和场地的影

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响，且使修正后的剪力分布与实际更加吻合。因此引入δn ?n= 0.08T1?0.07=0.08×0.53+0.07=0.112 结构横向总水平地震作用标准值：

FEK?(TgT1)0.9??max5?0.35??0.85?Gi=??0.53??i?150.9?0.08?0.85?24215?1133

注：0.85?Gi为多质点体系结构等效总重力荷载按规定应取总重力荷载代表值得85% 顶

i?1点附加水平地震作用：

?Fn??nFEK?0.112?113?127kN 各层横向地震剪力计算见表2-8，其中：

FGiHii?F?5EK(1??n)格层横向地震作用及楼层地震剪力 表2－8

GiHiJ?1层GiHi/次 hi Hi Gi GiHi ?5GiHij?1Fi Vi 6 3.6 18.75 4377 82069 0.298 426.82 426.82 5 3.6 18.75 4377 82069 0.298 426.82 426.82 4 3.6 15.15 4949 74977 0.272 273.66 700.48 3 3.6 11.55 4949 57161 0.208 209.27 909.75 2 3.6 7.95 4949 39344 0.143 143.86 1053.61 1 3.63 4.35 4991 21711 0.079 79.48 1133.09 注：表中第五层Fi中加入了?Fn

横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2-6

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(a)(b)图2-6横向框架各层水平地震作用和地震剪力 （a）水平地震作用 （b）地震剪力 5、横向框架抗震变动验算 多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表2－9，层间弹性相对转角均满足要求1 ?e?[?e]?550横向变形验算 层 次 6 5 4 3 2 1 层间剪力 层间刚度 层间位移 层高 层间相对弹性转角?e 1/4186 1/4186 1/2553 1/1967 1/1698 1/1623 Vi(kN) 426.82 426.82 700.48 909.75 1053.61 1133.09 Di(kN) 496244 496244 496244 496244 496244 422216 Vi/Di(m) 0.00086 0.00086 0.00141 0.00183 0.00212 0.00268 hi(m) 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.63

四、水平地震作用下，横向框架得内力分析

以中框架为例进行计算，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。故不再在赘述。

框架柱剪力及弯矩计算，采用D值法，其结果见表2－10

框架柱剪力及弯矩计算表 表2-10

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层 次 层 高h 层间剪力Vi 层间刚度Di 12659 11 L 轴 柱 （Q） 6 3.6 426.82 496244 12659 11 0.92 0.35 25.74 13.86 17884 15 1.6 0.37 34.02 5 3.6 426.82 496244 12659 11 0.92 0.35 25.74 13.86 17884 15 1.6 0.37 34.02 4 3.6 700.48 496244 12659 18 0.92 0.40 38.88 25.92 17884 23 1.6 0.42 52.2 3 3.6 909.75 496244 12659 23 0.92 0.45 45.54 37.26 17884 33 1.6 0.47 62.96 2 3.6 1053.6 496244 12659 27 0.92 0.50 48.6 48.6 17884 38 1.6 0.5 68.4 1 3.63 1133.1 422216 11716 31 1.11 0.64 48.55 86.3 13977 38 1.93 0.57 71.08 K y(m) M上（kN?m） M下（kN?m） Dim M 轴 柱 （P） Vim(kN) K y(m) M上（kN?m） 注：y?y0?y1?y2,3

Vim?ViDim/Di M上?Vim(1?yi)hi

M下?Viyihi

框架梁端弯矩、剪力及柱轴力见表2－11

地震作用下框架深端弯矩及柱轴力 表2-11 层次n LM跨 5 6.775 25.74 4 6.775 52.74 3 6.775 71.46 2 6.775 85.86 1 6.775 97.15 12

l(m) M左(kN?m) M右(kN?m) Vb(kN) 19.59 6.69 2.65 14.43 14.43 10.81 6.69 4.12 41.56 13.92 2.65 30.62 30.62 23.11 20.61 6.69 58.01 19.11 2.65 42.75 42.75 32.26 39.72 27.3 71.53 23.23 2.65 52.71 52.71 39.78 62.95 67.02 80.31 26.19 2.65 59.17 59.17 44.66 89.14 129.97 l(m) M左(kN?m) MP跨 M右(kN?m) Vb(kN) NL(kN) 柱轴力 NM(kN) 中柱两侧梁端弯矩按深线刚度分配，地震力作用下框架弯矩见图2-7，剪力及柱轴力见图2-8

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19.5914.4325.7425.7434.0234.0225.7425.7414.4319.5941.5630.6252.7413.8638.8852.252.238.8852.7419.9830.6241.5619.9813.8658.0142.7525.9245.5462.9662.9671.4671.4642.7537.837.858.0125.9245.5471.5352.7185.8648.668.468.448.685.8655.8455.8452.7171.5337.2680.3159.1797.1548.648.5571.0871.0848.5597.1568.459.1768.448.680.3186.394.2294.2286.3图2-7 地震作用下框架弯矩图（kN·m）

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37.26

6.696.6910.8110.816.696.69-9.04-6.69-4.124.126.6913.9213.9223.1123.1113.9213.92-20.61-6.696.6920.6119.1119.1132.2632.2619.1119.11-39.72-27.327.339.7223.2323.2339.7839.7823.2323.23-62.95-67.0267.0262.9526.1926.1944.6644.6626.1926.19-89.14-129.97129.9789.14图2-8地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力（kN）

五、竖向荷载作用下横梁框架的内力分析

仍取中柱架计算 1、荷载计算

第六层梁的均布线荷载 LM跨

15

上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.521 0.479 0.407 0.443 0.15 -7.46 7.46 3.89 5.12 3.57 1.79 -3.87 -1.14 -2.00 -1.83 -1.29 1.79 0.85 -3.87 -0.61 6.49 0.09 0.43 -0.92 0.92 0.09 0.31 -6.49 0.09 0.34 6.95 0.37 -5.29 0.12 1.66 0.343 0.343 0.315 0.282 0.307 0.307 0.104 1.95 10.24 5.12 10.24 -29.84 -3.55 9.40 29.84 -7.10 -4.65 4.70 -7.73 -1.4 -7.73 -3.87 -2.62 -1.00 -1.21 10.69 0.71 -1.15 -1.21 13.71 0.71 0.08 -1.11 0.16 0.17 0.17 0.05 -24.37 0.65 -0.56 -0.1 0.46 26.94 -0.11 0.47 -8.61 -0.11 -11.07 -0.04 -7.26 0.343 0.343 0.315 -29.84 0.282 0.307 0.307 0.104 29.84 -4.65 5.12 10.24 -0.61 -2.29 5.12 10.24 -2.29 -3.55 9.40 -7.10 -7.73 -7.73 -2.62 2.11 4.70 0.86 -3.87 0.93 -3.87 0.93 12.93 0.47 -0.12 12.34 0.47 0.43 -1.06 0.09 0.50 0.32 -25.24 0.43 0.13 27.37 0.14 -10.44 0.14 -10.03 0.05 -6.9 0.343 0.343 0.315 0.282 0.307 0.307 0.104 29.84 5.12 10.24 -29.84 -7.10 -7.73 -7.73 -4.65 -2.62 5.43 10.24 -3.55 9.40 4.7 0.92 -3.87 -4.08 -1.15 -2.4 -2.4 -2.21 0.32 -0.25 0.32 0.46 0.43 -1.11 1.00 0.13 0.47 1.00 -0.19 0.34 12.13 13.34 -25.31 27.39 0.14 -9.99 0.14 -10.86 0.05 -6.88 0.364 0.301 0.335 0.298 0.324 0.286 0.100 -29.84 29.84 -4.65 5.12 10.86 8.98 -3.76 10.00 -7.51 5 -8.16 -6.75 -2.77 -1.2 -0.50 -0.41 -0.46 -0.34 -3.87 -0.37 -0.3 -0.12 0.5 0.41 -0.17 0.46 -0.23 14.78 8.89 -23.77 -0.01 0.5 26.75 -0.01 -11.91 -0.01 -7.06 -0.00 -7.54 4.49 -3.53 图2-12 活载弯矩分配图（kN·M）

21

67.44（53.95）83.82（67.06）35.53（28.42）67.4454.1380.86（64.69）84.59（67.67）17.18（13.74）33.2747.6639.2728.579.18（60.94）83.06（66.45）18.11（14.49）38.8937.2630.931.8178.52（62.82）83.38（66.7）18.17（14.54）41.8536.7431.0934.1272.99（58.39）80.89（64.71）20.43（16.34）27.5848.1137.8522.5513.7911.28LM 图2-13恒荷载作用下框架弯矩图(kN/m)

22

6.49（5.19）6.4924.37（19.5）13.7110.6925.24（20.19）12.3412.9325.31（20.25）12.1323.77（19.02）8.9814.786.95（5.56）1.66（1.33）5.2926.94（21.55）7.26（5.81）8.6127.37（21.91）10.4427.39（21.91）9.9926.75（21.4）11.9111.076.9（5.52）10.036.88（5.5）10.867.54（6.03）7.0613.344.493.53L3、梁端剪力及柱轴力计算 梁端剪力V?Vq?Vm

Vq—梁上均布荷载引起的剪力, Vq?M图2-14活荷载作用下框架弯矩图(kN/m)

1ql 2Vm—梁端弯矩引起的剪力, Vm?(M左?M右)/l

柱轴力 N?V?P 式中：

V—梁端剪力 P—节点集中力及柱自重

以LM跨四、五层梁在恒荷载作用下,梁端剪力及柱轴力计算为例。 由框架竖向荷载示意图查得梁上均布荷载为 四层：q?23.87kN/m 集中荷载：59.67kN 柱自重：26.2kN 五层：q?26.19kN/m

由恒载作用下框架弯矩图查得：

23

四层梁端弯矩 M左?80.86kN?m(64.69kN?m)

M右?84.59kN?m(67.67kN?m)

五层梁端弯矩 M左?67.44kN?m(53.95kN?m)

M右?83.82kN?m(67.06kN?m)

括号内为调幅后的数值

五层两端剪力

V11qL?VqM?2ql?2?26.19?6.775?88.72kN 调幅前 V?V67.44?83.82mL?mM?6.775??2.42kN

VL?VqL?VmL?88.72?2.42?86.3kN VM?VqM?VmM?88.72?2.42?91.14kN

调幅后 V.06mL??V.95?67mM?536.775??1.94kN

VL?VqL?VmL?88.72?1.94?86.78kN VM?VqM?VmM?88.72?1.94?90.06kN

同理可得四层梁端剪力

调幅前 V180.86?84.59L?2?23.87?6.775?6.775?80.31kN

V180.86?84.59M?2?23.87?6.775?6.775?81.41kN

调幅后 V164.69?67.67L?2?23.87?6.775?6.775?80.42kN

V?12?23.87?6.775?64.69?67.67M6.775?81.3kN

五层L柱柱顶记柱底轴力

N顶?V?P?86.78?0?86.78kN N底?86.78?26.2?112.98kN

四层L柱柱顶及柱底轴力

N顶?V?P?86.78?80.42?59.67?226.87kN N底?226.87?26.2?253.07kN

其它梁端剪力及柱轴力 见表2-13

恒载作用下梁端剪力及柱轴里（kN） 表2-13

24

层 次 荷载 LM跨 引起 剪力 MP跨 6 88.72 32.78 5 88.72 32.78 4 80.86 25.28 3 80.86 25.28 2 80.86 25.28 1 80.86 25.28 VqL?VqM VqM?VqP -2.24 -2.24 -0.55 -1.02 -0.72 -1.17 弯矩 LM跨 VmL?VmM （-1.94） （-1.94） （-0.44） （-0.81） （-0.57） （-0.93） 引起 剪力 MP跨 VmM?VmP 0 0 0 0 0 0 LM跨 MP跨 A柱 柱 轴 力 B柱 总 剪 力 VL 86.3 86.3 80.31 79.84 80.14 79.69 （86.78） （86.78） （80.42） （80.04） （80.29） （79.93） 91.14 91.14 81.41 81.88 81.58 82.03 （90.66） （90.66） （81.3） （81.69） （81.43） （81.79） 23.78 23.78 86.78 112.98 123.92 150.12 25.28 226.87 253.07 290.28 316.48 25.28 366.58 392.78 457.11 483.31 25.28 506.54 532.74 623.64 649.84 25.28 646.14 677.84 790.62 822.32 VM N顶 N底 N顶 N底 86.78 112.98 123.92 150.12 注:括号内为调幅后的剪力值

活荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表2-14

活载作用下梁端剪力及柱轴里（kN） 2-14

层 次 荷载 LM跨 引起 剪力 MP跨 5 6.61 2.58 4 26.42 10.34 3 26.42 10.34 2 26.42 10.34 1 26.42 10.34 VqL?VqM VqM?VqP -0.07 -0.38 -0.31 -0.31 -0.44 弯矩 LM跨 VmL?VmM （-0.05） （-0.30） （-0.25） （-0.25） （-0.35） 引起 剪力 MP跨 VmM?VmP 0 0 0 0 0 总 剪 LM跨 VL 6.54 26.04 26.11 26.11 25.98 （6.56） （26.12） （26.17） （26.17） （26.07） 25

ⅠⅡⅢⅣⅤMM 44.82I=-207.78II=139.75MM=-100.15 13.91III=-194.9 53.7IVMV=14.84VI=145.61VIII=148.6VIV=94.6LM 图2-15 第一层梁内力示意 (1)

梁的正截面强度计算见表2-20 框架梁正截面强度计算 表2-20

一层截面 Ⅰ—Ⅰ Ⅰ—Ⅰ Ⅱ—Ⅱ Ⅲ—Ⅲ Ⅲ—Ⅲ Ⅳ—Ⅳ Ⅳ—Ⅳ Ⅴ—Ⅴ M(kN?m) -207.7-100.18 44.82 139.75 -194.9 13.91 5 53.7 14.84 b×h20 (mm) 250×565 250×365 b柱kN?m) 2?V(36.4 37.15 23.65 M0 (kN?m) -171.3 8.42 139.75 -157.7 -23.24 -76.5 30.05 14.84 ?RE?M0 (kN?m) -128.5 6.31 104.81 -118.3 -17.43 -57.37 22.54 11.13 ?s 0.113 0.01 0.09 0.10 0.02 0.12 0.05 0.02 ? 0.12 0.01 0.10 0.11 0.02 0.13 0.05 0.02 ?s 0.94 1.00 0.95 0.95 0.99 0.94 0.98 0.99 As(mm2) 780.5 36.1 628.7 714.6 98.8 541.9 204.1 99.5 选 筋 3Φ18 3Φ18 3Φ18 3Φ18 3Φ18 3Φ16 2Φ16 2Φ16 实配面积(mm2) 763 763 763 763 763 603 402 402 ρ% 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54 0.66 0.44 0.44 二层截面 Ⅰ—Ⅰ Ⅰ—Ⅰ Ⅱ—Ⅱ Ⅲ—Ⅲ Ⅲ—Ⅲ Ⅳ—Ⅳ Ⅳ—Ⅳ Ⅴ—Ⅴ M(kN?m) -199.1-186.15 24.08 124.58 8 -0.2 -89.27 47.78 14.84 b×h0 (mm2) 250×565 250×365 31

b柱2?V(kN?m) 35.56 36.03 22.06 14.84 11.13 0.02 0.02 0.99 99.5 2Φ16 402 0.44 M0 (kN?m) -163.5 -11.48 124.58 -150.1 -35.83 -67.21 25.06 ?RE?M0 (kN?m) -122.7 -8.61 0.11 0.11 0.94 -0.008 -0.008 1.0 -49 3Φ16 603 0.43 93.44 -112.6 0.08 0.09 0.96 557.2 3Φ16 603 0.43 0.10 0.1 0.95 678.2 3Φ18 763 0.54 3Φ18 763 0.54 -50.41 19.29 0.11 0.11 0.94 471.9 3Φ16 603 0.66 0.04 0.04 0.98 174 2Φ16 402 0.44 ?s ? ?s As(mm) 2742.7 3Φ18 763 0.54 选 筋 实配面积(mm) ρ% 三层截面 M(kN?m) b×h0 (mm) b柱2?V(kN?m) 22Ⅰ—Ⅰ Ⅰ—Ⅰ Ⅱ—Ⅱ Ⅲ—Ⅲ Ⅲ—Ⅲ Ⅳ—Ⅳ Ⅳ—Ⅳ Ⅴ—Ⅴ -178.1 7.66 120.98 -168.3 -17.47 -76.28 34.88 250×565 34.15 34.79 3Φ18 763 0.54 250×365 19.62 -56.66 15.26 -42.5 0.09 0.09 0.95 393.9 2Φ16 402 0.44 11.45 0.02 0.02 0.99 102.3 2Φ16 402 0.44 14.84 11.13 0.02 0.02 0.99 99.5 2Φ16 402 0.44 14.84 M0 (kN?m) -143.9 -26.49 120.98 -133.5 ?RE?M0 (kN?m) -107.99 0.09 0.10 0.95 -19.87 90.74 -0.02 -0.02 1.01 0.08 0.08 0.95 -100.13 0.09 0.09 0.95 599.2 3Φ18 763 0.54 -148.16 ?s ? ?s As(mm) 2648.8 -112.5 540.4 3Φ18 763 0.54 -157.89 3Φ16 603 0.43 3Φ16 603 0.43 选 筋 实配面积(mm) ρ% 四 层截面 M(kN?m) b×h0 (mm) b柱2?V(kN?m) 22Ⅰ—Ⅰ Ⅰ—Ⅰ Ⅱ—Ⅱ Ⅲ—Ⅲ Ⅲ—Ⅲ Ⅳ—Ⅳ Ⅳ—Ⅳ Ⅴ—Ⅴ -20.77 112.01 250×565 32.57 32.97 -40.11 -59.78 19.83 250×365 16.65 -43.14 -32.35 3.19 2.39 14.84 11.13 32

14.84 M0 (kN?m) -125.3 112.01 -115.2 84.001 -86.39 ?RE?M0 -93.99 (kN?m) ?s 0.08 0.09 0.96 2 3Φ16 603 0.43 0.07 0.08 0.96 498.7 2Φ18 509 0.36 0.08 0.08 0.96 513.4 3Φ16 603 0.43 3Φ16 603 0.43 0.07 0.03 0.97 296.3 2Φ16 402 0.44 0.005 0.005 1.0 21.1 2Φ16 402 0.44 0.02 0.02 0.99 99.5 2Φ16 402 0.44 ? ?s As(mm) 560.7 3Φ16 603 0.43 选 筋 实配面积(mm) ρ% 五层截面 M(kN?m) b×h0 (mm) b柱2?V(kN?m) 22Ⅰ—Ⅰ Ⅰ—Ⅰ Ⅱ—Ⅱ Ⅲ—Ⅲ Ⅲ—Ⅲ Ⅳ—Ⅳ Ⅳ—Ⅳ Ⅴ—Ⅴ -101.3 -34.39 117.08 -109.3 -58.34 -53.66 -16.14 14.22 250×565 29.19 2Φ18 509 0.36 30.52 2Φ18 509 0.36 250×365 13.74 -39.93 -39.94 0.06 0.06 0.97 273.5 2Φ16 402 0.44 2Φ16 402 0.44 14.22 10.67 0.02 0.02 0.99 95.3 2Φ16 402 0.44 M0 (kN?m) -72.13 117.08 -78.76 87.81 -59.07 0.08 0.08 0.96 522.2 3Φ16 603 0.43 0.05 0.05 0.97 346.4 2Φ18 509 0.36 ?RE?M0 (kN?m) -54.1 0.05 0.05 0.98 ?s ? ?s As(mm) 2316.5 2Φ18 509 0.36 选 筋 实配面积(mm) ρ% 2（2）梁的斜截面强度计算 为了防止梁在弯曲屈服前先发生剪切破坏，截面设计时，对剪力设计进行调整如下：

lV??V(Mb?Mbr)/ln?VGb

?V—剪力增大系数，对三级框架取1.1

ln—梁的净跨，对第一层lnLM?6.275m ,lnMP?2.15m

VGb—梁在重力荷载作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值，VGb?1.2(q恒?0.5q活)?0.5ln

lMb、Mbr—分别为梁左、右端顺时针方向和逆时针方向截面组合弯矩值，由表-----，

33

查得。

l?44.82kN?m LM跨：顺时针方向 Mb Mbr??194.9kN?m

l??207.78kN?m 逆时针方向 Mb Mbr?13.91kN?m

l?53.7kN?m MP跨：顺时针方向 Mb Mbr??53.7kN?m

l??100.15kN?m 逆时针方向 Mb Mbr?100kN?m

l?Mbr取顺时针或逆时针方向中较大者。 计算中MblrLM跨：Mb?Mb?44.82?194.9?239.72kN?m

?207.78?13.91?221.69kN?mVGb?(23.87?0.5?7.8)?1.2?0.5?6.275?104.55kN

lr?Mb?53.7?100.15?153.85kN?m MP跨：MbVGb?(19.08?0.5?7.8)?1.2?0.5?2.15?29.64kN

VL右?VM左?1.1?VM右?1.1?239.72?104.55?146.57kN 6.275153.85?29.64?108.35kN 2.15考虑承载力抗震调整系数?RE?0.85

?REVL右??REVM左?0.85?146.57?124.58kN ?REVM右?0.85?108.35?92.1kN

调整后的剪力值大于组合表中的静力组合的剪力值，故按调整后的剪力值进行斜截面计算。

梁的斜截面强度计算见下表表2-21

梁斜截面强度计算 表2-21

截面 设计剪力V'(kN) 支座L右 145.61 支座M左 148.6 支座M右 94.6 34

?REV'(kN) 调整后剪力V(kN) 123.77 146.57 124.58 250×565 126.31 146.57 124.58 250×565 80.41 108.35 92.1 250×365 ?REV(kN) b?h0(mm2) 0.2fcbh0(N) 箍筋直径?(mm)肢数（n） 403980?V n?2、??8 50.3 100 403980?V n?2、??8 50.3 100 260980?V n?2、??8 50.3 100 ASV(mm2) 箍筋间距s(mm) VCS?0.7ftbh0?A(kN) 1.25fyvsvh0s截面 290.59?103 ??REV支座L右 0.4 0.2 290.59?103 ??REV支座M左 0.4 0.2 211.83?103 ??REV支座M右 0.4 0.2 ?sr?ASV/bs(%) ?srmin?0.2ft/fyv(%)

3、柱截面设计

以第一、二层L，M柱为例，对图2-16中的Ⅰ—Ⅰ，Ⅱ—Ⅱ，Ⅲ—Ⅲ截面进行设计。砼强度等级C30 ft?1.43N/mm2,fc?14.3N/mm2,纵筋为HRB335，fy?300N/mm2，箍筋为HPB235，fy?210N/mm2

35

ⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅢⅢⅢⅢLM 图2-16 柱计算截面示意

（1）轴压比验算 轴压比限值见表2-22

轴压比限值 表2-22

类别 抗震等级 一 二 三 框架柱 0.7 0.8 0.9 框支柱 0.6 0.7 0.8 由L、M柱内力组合表2-17、2-18查得 NLⅠ?Ⅰ?772.14kN NMⅠ?Ⅰ?939.26kN

?cL?NAf?772140?0.216?0.9c500?500?cM?NAf?939260?14.3 500?14.3?0.263?0.9c500?NLⅡ?Ⅱ?957.940kN NMⅡ?Ⅱ?1212.35kN

?cL?NAf?957940?0.268?0.9c500?500?14.?cM?N3 Af?1212350?0.339?0.9c500?500?14.3NLⅢ?Ⅲ?995.94kN NMⅢ?Ⅲ?1250.39kN

36

?cL??cMN995940??0.279?0.9Afc500?500?14.3 N1250390???0.350?0.9Afc500?500?14.3均满足轴压比限值得要求 （2）正截面承载力的计算

框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关，一般框架梁的延性远大于柱，梁先屈服可能使整个框架体系有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移增大，抗震性能较好，若柱形成了塑性铰，则会伴随产生极大的层间位移，危及结构承受垂直荷载的能力并可能使结构成为机动体系。因此，在框架设计中，应体现“强柱弱梁”即一、二、三级框架的梁柱节点处除框架支层最上层的柱上端，框架顶层和柱轴压比小于0.15外，柱端弯矩设计值应符合：

?Mc??c?Mb

（?c为强柱系数，一级框架取1.5，二级框架取1.2，三级框架为1.1）

本设计为三级框架故：?Mc?1.1?Mb

地震往复作用，两个方向的弯矩设计均满足要求，当柱考虑顺时针弯矩和时，梁应考虑反时针方向弯矩和，反之亦然。若采用对称配筋，可取两组中较大者计算配筋。

由于框架的变形能力。同时伴随着框架梁铰的出现。由于塑性内力重分布，底层柱的反弯点具有较大的不确定性。因此，对三级框架底层柱考虑1.15的弯矩增大系数。 第一层梁与L柱节点的梁端弯矩值由内力组合表2-16查得：

?Mb：左震 44.82kN?m

右震 207.78kN?m 取大值?Mb?207.78kN?m

第一层梁与L柱节点的柱端弯矩值由内力组合表2-17查得：

?Mc：左震 3.42?24.631?28.05kN?m

右震 129.78?101.6?231.38kN?m 梁端?Mb取右震，

?Mc也取右震：

?Mc?231.38kN?m?1.1??Mb?228.558

取?Mc'?231.38

将?Mc与?Mc'的差值按柱的弹性分析弯矩值之比分配给节点上下柱端（即Ⅰ—Ⅰ，Ⅱ—Ⅱ截面）

?McⅠ?Ⅰ?129.78??231.38?228.558??1.58kN?m

129.78?101.637

?McⅡ?Ⅱ?101.6??231.38?228.558??1.24kN?m

129.78?101.6McⅠ?Ⅰ?129.78?1.58?131.36kN?m McⅡ?Ⅱ?101.6?1.24?102.84kN?m 对底层柱底的弯矩设计值考虑增大系数1.15

McⅢ?Ⅲ?131.43?1.15?151.14kN?m

根据L柱内力组合表2-17，选择最不利内力，并考虑上述各种调整及承载力抗震调整系数后，各截面控制内力如下：

Ⅰ—Ⅰ截面：①M?131.36?0.8?105.08kN?m

N?772.14?0.8?617.17kN ②M?78.42kN?m N?758.32kN

Ⅱ—Ⅱ截面：①M?102.84?0.8?82.27kN?m

N?957.9?0.8?766.32kN ②M?45.67kN?m N?930.89kN Ⅲ—Ⅲ截面：①M?151.41?0.8?121.13kN?m

N?995.94?0.8?796.75kN ②M?33.83kN?m N?968.93kN

第一层梁与M柱节点的梁端弯矩值由内力组合表2-16查得：

?Mb：左震 194.9?53.7?248.6kN?m

右震 13.91?100.15?114.06kN?m 取大值?Mb?248.6kN?m

第一层梁与M柱节点的柱端弯矩值由内力组合表2-18查得：

?Mc：左震 141.49?123.7?265.19kN?m

右震 36.35?61.11?97.46kN?m 梁端?Mb取左震，

?Mc也取左震：

?Mc?265.19kN?m?1.1??Mb?273.46

取?Mc'?273.46

将?Mc与?Mc'的差值按柱的弹性分析弯矩值之比分配给节点上下柱端（即Ⅰ—Ⅰ，Ⅱ—Ⅱ截面）

?McⅠ?Ⅰ?141.49??273.46?256.19??4.41kN?m

141.49?123.738

?McⅡ?Ⅱ?123.7??273.46?256.19??3.86kN?m

141.49?123.7McⅠ?Ⅰ?141.49?4.41?145.9kN?m McⅡ?Ⅱ?123.7?3.86?127.56kN?m 对底层柱底的弯矩设计值考虑增大系数1.15

McⅢ?Ⅲ?138.4?1.15?158.86kN?m 根据M柱内力组合表2-18，选择最不利内力，并考虑上述各种调整及承载力抗震调整系数后，各截面控制内力如下：

Ⅰ—Ⅰ截面：①M?145.9?0.8?116.72kN?m

N?765.01?0.8?612.01kN ②M?62.09kN?m N?948.56kN

Ⅱ—Ⅱ截面：①M?127.56?0.8?102.05kN?m

N?874.43?0.8?699.54kN ②M?36.94kN?m N?1169.58kN

Ⅲ—Ⅲ截面：①M?158.86?0.8?127.09kN?m

N?912.47?0.8?729.976kN ②M?18.48kN?m N?1207.62kN

截面采用对称配筋,具体配筋计算见表2-24、表2-25，表中

e0?M Nea?0.12(0.3h0?e0)，当e0?0.3h0时，取ea?0 ei?e0?ea

?1?0.2?2.7ei?1 h0 ?2?1.15?0.01 ??1?h0h?1，当0?15时，取?2?1.0 hhh02) ?1?2； h11400eih0(??N（大偏心受压） bh0fc39

??N??bbh0fcNh（小偏心受压）

e?0.450fc(0.8???bh0fcb)(h0?as)N(?ei?0.5h?N)A?2bfcs?A's(h'（大偏心受压）

0?a's)fyA?A's?Ne??(1?0.5?)bh20fcs(h?a''（小偏心受压） 0s)fy柱截面纵向钢筋的最小总配筋率（百分率） 表2-23

类别 抗震等级 一 二 三 四 中柱和边柱 1.0 0.8 0.7 0.6 角柱、框支柱 1.2 1.0 0.9 0.8

柱正截面受压承载力计算见表2-24 柱正截面受压承载力计算（L柱） 表2-24 截面 Ⅰ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ M（kN?m） 105.08 78.42 82.27 45.67 121.13 33.83 N（kN） 617.17 758.32 766.32 930.89 796.76 968.93 l0（mm） 4500 4350 4350 bh0（㎜2） 500×465 500×465 500×465 e0（㎜） 170.26 103.41 107.36 49.06 152.03 34.91 0.3h0（㎜） 139.5 139.5 139.5 ea（㎜） 0 20 20 20 0 20 ei（㎜） 170.26 123.41 127.35 69.06 152.03 54.91 l0/h 9 8.7 8.7 ?1 1.0 0.92 0.94 0.6 1.0 0.52 ?2 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 截面 Ⅰ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ 40

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