5層框架結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書

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1、 黑龍江東方學(xué)院 畢 業(yè)設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目：哈爾濱理工大學(xué)教學(xué)樓設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 學(xué) 部 建筑工程工學(xué)部 答辯日期 2013 年04月14日 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)（一） 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 班級(jí) 建筑工程 總 成績(jī) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 哈爾濱理工大學(xué)教學(xué)樓 答 辯 委 員 會(huì) 評(píng) 語(yǔ)

2、答辯成績(jī) 主任簽字： 年 月 日 答辯委員會(huì)成員簽字 學(xué)部畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見 組長(zhǎng)簽字： 年 月 日 學(xué)部公章 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)（二） 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級(jí) 建筑工程 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：哈爾濱理工大學(xué)教學(xué)樓 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ) 指導(dǎo)教師成績(jī) 指導(dǎo)教師簽字：

3、 年 月 日 黑龍江東方學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)（三） 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：哈爾濱理工大學(xué)教學(xué)樓 評(píng) 閱 教 師 評(píng) 語(yǔ) 評(píng)閱教師成績(jī) 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 哈爾濱理工大學(xué)教學(xué)樓 摘 要 本工程為哈爾濱市一多層教學(xué)樓，按使用功能

4、將建筑分為五層。樓房標(biāo)高18.6m，總建筑面積4271.4945m2。 本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基本步驟為：結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定；荷載計(jì)算；內(nèi)力分析；內(nèi)力組合；梁、柱截面配筋、板的設(shè)計(jì)、樓梯的設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)施工圖的繪制等。其中，內(nèi)力計(jì)算考慮以下四種荷載作用，即恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載以及地震作用；柱、板的設(shè)計(jì)采用彈性理論；梁的設(shè)計(jì)采用塑性理論；樓梯選用板式樓梯；基礎(chǔ)選用十字交叉條形基礎(chǔ)。在進(jìn)行截面抗震設(shè)計(jì)時(shí)，遵循了強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)原則，且滿足構(gòu)造要求。 關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu)；地震作用；內(nèi)力；設(shè)計(jì)；配筋 ABSTRACT This en

5、gineering is anoffice buildingof many layers in Dongying City . According to the function, the construct consists of five layers. The building is 28.2 meters in height and the total floor area is 4000m2. Reinforced concrete frame structure is adopted in this engineering. The design includes determi

6、nation ofstructure calculating diagram;calculation of load; analysis of internal force; combination ofinternalforce;reinforcement for beams and columns; the design of slab,stairandbasement;the drawing of structural working plan. Dead load, live load, wind load and earthquake actionareconsidered. The

7、 design of beams is based on plastic analysis. Slab stair and strip foundation areselected in this design. In the seismic design, the design principle of “strong column and weak beam, strong shear and weak bending, strong joint week member” is obeyed. And the cross-section can meet the demand of con

8、struction. Keywords:frame; action of earthquake; internal force; design; reinforcement 目 錄 前 言 1 第1章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明 2 1.1 工程概況 1.2設(shè)計(jì)主要依據(jù)和資料 1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及布置 1.4變形縫的設(shè)置 1.5構(gòu)件初估 1.6基本假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖 1.7荷載計(jì)算 1.8側(cè)移計(jì)算及控制 1.9內(nèi)力計(jì)算及組合 1.10基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 1.11施工材料 1.12施工要求及其他設(shè)計(jì)說明 第2章 設(shè)計(jì)計(jì)算書 11 2.1設(shè)計(jì)原始資料

9、 2.2結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖 2.3荷載計(jì)算 2.4地震作用計(jì)算 2.5豎向荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算 2.6風(fēng)荷載計(jì)算 2.7內(nèi)力組合 2.8截面設(shè)計(jì) 2.9樓板設(shè)計(jì) 2.10樓梯設(shè)計(jì) 2.11基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 2.12縱向連續(xù)梁設(shè)計(jì) 結(jié) 論 76 參考文獻(xiàn) 77 致 謝 78 前 言 框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，能獲得較大的空間；建筑立面容易處理，結(jié)構(gòu)自重較輕；計(jì)算理論比較成熟；在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低，目前在多高層房屋建筑中應(yīng)用十分廣泛。其缺點(diǎn)是：側(cè)移剛度較小，在地震作用下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如非填充墻、建筑裝飾等）破壞較嚴(yán)重。

10、因此，采用框架結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)控制建筑物的層數(shù)和高度。設(shè)計(jì)中需要考慮到建筑抗震要求、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形以及施工的方便性等問題。 為了使設(shè)計(jì)能夠滿足鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，我們需要熟悉鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過程，需要充分理解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本理論、基本方法。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、全面地幫助我們對(duì)四年來所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了一次復(fù)習(xí)與鞏固，使我們對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的宏觀理解上了一個(gè)層次，對(duì)專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用更加熟練，獨(dú)立鉆研與動(dòng)手能力得到強(qiáng)化。本設(shè)計(jì)共包含九個(gè)部分，分別為：設(shè)計(jì)資料、結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖、荷載計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力組合、梁柱截面設(shè)計(jì)、板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 由于個(gè)人水平能力有限，設(shè)計(jì)

11、中難免有錯(cuò)誤與不妥之處，希望得到各位老師與同學(xué)的批評(píng)指正。 第一章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明 1.1 工程概況 哈爾濱理工大學(xué)大學(xué)教學(xué)樓，設(shè)計(jì)要求建筑面積約2500--5000m2，4-5層。經(jīng)多方論證，初步確定設(shè)為五層，結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 1.2 設(shè)計(jì)主要依據(jù)和資料 1.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) a) 國(guó)家及黑龍江省現(xiàn)行的有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程及規(guī)定。 b) 本工程各項(xiàng)批文及甲方單位要求。 c) 本工程的活載取值嚴(yán)格按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）執(zhí)行。 1.2.2 設(shè)計(jì)資料 1 房屋建筑學(xué)

12、 武漢工業(yè)大學(xué)出版社 2 混凝土結(jié)構(gòu)（上、下） 武漢理工大學(xué)出版社 3 基礎(chǔ)工程 同濟(jì)大學(xué)出版社 4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 東南大學(xué)出版社 5 結(jié)構(gòu)力學(xué) 人民教育出版社 6 地基與基礎(chǔ) 武漢工業(yè)大學(xué)出版社 7 工程結(jié)構(gòu)抗震

13、 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 8 簡(jiǎn)明建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 9 土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo) 科學(xué)出版社 10 實(shí)用鋼筋混凝土構(gòu)造手冊(cè) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 11 房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（BG50001-2001） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 12 建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（BG50105-2001） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 13 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GBJ16—87）

14、 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 14 民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJI0I8-7） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 15 綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（JGJ49-88） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 16 建筑樓梯模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)（GBJI0I-87） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 17 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB5009-2001） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 18 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2001） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 19 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010—2002） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2

15、0 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5007-2002） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 21 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011—2001） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 22 砌體結(jié)構(gòu) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 23 簡(jiǎn)明砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工資料集成 中國(guó)電力出版社 24 土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南 中國(guó)水利水電出版社 25 土建工程圖與AutoCAD 科學(xué)出版社 26 簡(jiǎn)明

16、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 27 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 28 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010—2002） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 本工程采用框架結(jié)構(gòu)體系，抗震等級(jí)為四級(jí)。本工程耐火等級(jí)為二級(jí)，其建筑構(gòu)件的耐火極限及燃燒性能均按民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJI0I8-7）執(zhí)行. 全部圖紙尺寸除標(biāo)高以米為單位外均以毫米為單位。本工程結(jié)構(gòu)圖中所注標(biāo)高均為結(jié)構(gòu)標(biāo)高。 1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及布置 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是由梁，柱通過節(jié)點(diǎn)連接組成的承

17、受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。墻體只給圍護(hù)和隔斷作用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)具有建筑平面布置靈活，室內(nèi)空間大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子、輕工、食品、化工等多層廠房和住宅、辦公、商業(yè)、旅館等民用建筑。因此這次設(shè)計(jì)的成集中學(xué)教學(xué)樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 按結(jié)構(gòu)布置不同，框架結(jié)構(gòu)可以分為橫向承重，縱向承重和縱橫向承重三種布置方案。 本次設(shè)計(jì)的教學(xué)樓采用橫向承重方案，豎向荷載主要由橫向框架承擔(dān)，樓板為預(yù)制板時(shí)應(yīng)沿橫向布置，樓板為現(xiàn)澆板時(shí)，一般需設(shè)置次梁將荷載傳至橫向框架。橫向框架還要承受橫向的水平風(fēng)載和地震荷載。在房屋的縱向則設(shè)置連系梁與橫向框架連接，這些聯(lián)系梁與柱實(shí)際上形成了縱向框架，承受平行于房屋縱向的水平

18、風(fēng)荷載和地震荷載。 1.4變形縫的設(shè)置 在結(jié)構(gòu)總體布置中，為了降低地基沉降、溫度變化和體型復(fù)雜對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，可以設(shè)置沉降縫、伸縮縫和防震縫將結(jié)構(gòu)分成若干獨(dú)立的單元。 當(dāng)房屋既需要設(shè)沉降縫，又需要設(shè)伸縮縫，沉降縫可以兼做伸縮縫，兩縫合并設(shè)置。對(duì)有抗震設(shè)防要求的的房屋，其沉降縫和伸縮縫均應(yīng)該符合防震縫的要求，并進(jìn)可能做到三縫合一。 1.5 構(gòu)件初估 1.5.1 柱截面尺寸的確定 柱截面高度可以取，H為層高；柱截面寬度可以取為。選定柱截面尺寸為500 mm500mm 1.5.2 梁尺寸確定 框架梁截面高度取梁跨度的l/8~l/12。該工程框架為縱橫向承重，根據(jù)梁跨度

19、可初步確定框架梁300mm600mm 1.5.3 樓板厚度 樓板為現(xiàn)澆雙向板，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)板厚取130mm。 1.6 基本假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖 1.6.1 基本假定 第一：平面結(jié)構(gòu)假定：該工程平面為正交布置，可認(rèn)為每一方向的水平力只由該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，垂直于該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不受力。 第二：由于結(jié)構(gòu)體型規(guī)整，布置對(duì)稱均勻，結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響。 1.6.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖 在橫向水平力作用下，連梁梁對(duì)墻產(chǎn)生約束彎矩，因此將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為剛結(jié)計(jì)算體系，計(jì)算簡(jiǎn)圖如后面所述。 1.7荷載計(jì)算 作用在框架結(jié)構(gòu)上的荷載通常為恒載和活載。恒載包括結(jié)構(gòu)自重、結(jié)構(gòu)表面的粉灰重、土

20、壓力、預(yù)加應(yīng)力等?；詈奢d包括樓面和屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、安裝荷載等。 高層建筑水平力是起控制作用的荷載，包括地震作用和風(fēng)力。地震作用計(jì)算方法按《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行，對(duì)高度不超過40m以剪切為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法。 豎向荷載主要是結(jié)構(gòu)自重（恒載）和使用荷載（活載）。結(jié)構(gòu)自重可由構(gòu)件截面尺寸直接計(jì)算，建筑材料單位體積重量按荷載規(guī)范取值。使用荷載（活荷載）按荷載規(guī)范取值，樓面活荷載折減系數(shù)按荷載規(guī)范取用。 1.8 側(cè)移計(jì)算及控制 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移由梁柱桿件彎曲變形和柱的軸向變形產(chǎn)生的。在層數(shù)不多的框架中，柱軸向變形引起的側(cè)移很小，可以忽略不計(jì)。

21、在近似計(jì)算中，一般只需計(jì)算由桿件彎曲引起的變形。 當(dāng)一般裝修標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，框架結(jié)構(gòu)在地震作用下層間位移和層高之比、頂點(diǎn)位移與總高之比分別為1：650，1：700。 框架結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的變形驗(yàn)算要求各層的層間側(cè)移值與該層的層高之比不宜超過1/550的限值。 1.9 內(nèi)力計(jì)算及組合 1.9.1 豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算 豎向荷載下內(nèi)力計(jì)算首先根據(jù)樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置，將豎向荷載傳遞給每榀框架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法計(jì)算各敞口單元的內(nèi)力，然后在將各敞口單元的內(nèi)力進(jìn)行疊加；連梁考慮塑性內(nèi)力重分布而進(jìn)行調(diào)幅，按兩端固定進(jìn)行計(jì)算。 1.9.2 水平荷載下的計(jì)算

22、 利用D值法計(jì)算出框架在水平荷載作用下的層間水平力，然后將作用在每一層上的水平力按照該榀框架各柱的剛度比進(jìn)行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的彎矩，利用節(jié)點(diǎn)平衡求出梁端彎矩。 1.9.3 內(nèi)力組合 第一：荷載組合。荷載組合簡(jiǎn)化如下： （1）恒荷載+活荷載、（2）恒荷載+風(fēng)荷載、（3）恒荷載+活荷載+風(fēng)荷載、（4）恒荷載+地震荷載+活荷載。 第二：控制截面及不利內(nèi)力?？蚣芰褐鶓?yīng)進(jìn)行組合的層一般為頂上二層，底層，混凝土強(qiáng)度、截面尺寸有改變層及體系反彎點(diǎn)所在層。 框架梁控制截面及不利內(nèi)力為：支座截面，－Mmax，Vmax，跨中截面，Mmax。 框架柱控制截面為每層上、下截面，每截面組

23、合：Mmax及相應(yīng)的N、V，Nmax及相應(yīng)M、V，Nmin及相應(yīng)M、V。 1.10 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 在荷載作用下，建筑物的地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)3部分彼此聯(lián)系、相互制約。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料，綜合考慮地基——基礎(chǔ)——上部結(jié)構(gòu)的相互作用與施工條件，通過經(jīng)濟(jì)條件比較，選取安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)和施工簡(jiǎn)便的地基基礎(chǔ)方案。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、施工等因素，優(yōu)先選用整體性較好的獨(dú)立基礎(chǔ)。 1.11 施工材料 第一：本工程中所采用的鋼筋箍筋為Ⅰ級(jí)鋼，fy=210N/m㎡,主筋為Ⅱ級(jí)鋼， fy=300N/m㎡。 第二：柱梁鋼筋混凝土保護(hù)層為35mm,板為15mm。 第三：鋼筋的錨固和搭接按

24、國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。 第四：本工程所有混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30。 第五：墻體外墻及疏散樓梯間采用240厚蒸壓灰砂磚。 第六：當(dāng)門窗洞寬≤1000mm時(shí),應(yīng)采用鋼筋磚過梁,兩端伸入支座370并彎直鉤;門窗洞寬≥1000mm時(shí),設(shè)置鋼筋混凝土過梁。 1.12 施工要求及其他設(shè)計(jì)說明 第一：本工程上部樓板設(shè)計(jì)時(shí)未考慮較大施工堆載（均布），當(dāng)外荷載達(dá)到3.0Kn/m時(shí)，應(yīng)采取可靠措施予以保護(hù)。 第二：本工程女兒墻壓頂圈梁為240mm120mm，內(nèi)配4φ8，F(xiàn)φ6@250，構(gòu)造柱為240mm240mm，內(nèi)配4φ10，φ6@250，間隔不大于2000mm 第三；施工縫接縫應(yīng)認(rèn)真處理，在混凝土

25、澆筑前必須清除雜物，洗凈濕潤(rùn)，在刷2度純水泥漿后，用高一級(jí)的水泥沙漿接頭，再澆筑混凝土。 第四：未詳盡說明處，按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。 第二章設(shè)計(jì)計(jì)算書 2.1 設(shè)計(jì)原始資料 （1）.冬季主導(dǎo)風(fēng)向東北平均風(fēng)速2.6 m/s，夏季主導(dǎo)風(fēng)向東南平均風(fēng)速2.6 m/s，最大風(fēng)速23.7 m/s。 (2).常年地下水位低于-1.3m，水質(zhì)對(duì)混凝土沒有侵蝕作用。 (3).最大積雪厚度0.32m，基本雪壓SO=0.4KN/M2,基本風(fēng)壓WO=0.4 KN/M2,土壤最大凍結(jié)深度0.09m。 (4).抗震設(shè)防烈度6度，設(shè)計(jì)地震分組第三組. (5).地質(zhì)條件 序號(hào) 巖石名稱 厚度 Fak(M

26、Pa) 1 耕土 1.1 --- 2 黏土 2.8 250 3 黏土 9.4 110 2.2 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖 根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設(shè)計(jì)的需求，進(jìn)行了建筑平面、立面、及剖面設(shè)計(jì)其各層建筑平面剖面示意圖如建筑設(shè)計(jì)圖，主體結(jié)構(gòu)5層，層高均為3.6m。 填充墻面采用240 mm厚的灰砂磚砌筑，門為木門，窗為鋁合金窗，門窗洞口尺寸見門窗表。 樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取130mm，梁載面高度按梁跨度的1/12~1/8估算，由此估算的梁載面尺寸見表1，表中還給出柱板的砱強(qiáng)度等級(jí)。C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）

27、 表2-1 梁截面尺寸 層次 砼強(qiáng)度 橫梁（bh） 縱梁(bh) AB跨 BC跨 CD跨 1-5 C30 300600 250500 300600 250500 柱載面尺寸可根據(jù)式N=βFgEn Ac≥N/[UN]fc估算表2查得該框架結(jié)構(gòu)在30m以下，撫震得級(jí)為三級(jí)，其軸壓比值[UN]=0.9 表2-2 抗震等級(jí)分類 結(jié)構(gòu)類型 烈 度 6 7 8 9 框架結(jié)構(gòu) 高度/m ≤30 ＞30 ≤30 ＞30 ≤30 ＞30 ≤25 框架 五 四 三 三 二 二 一 劇場(chǎng)、體育

28、等 三 二 一 一 表2-3 軸壓比限值 結(jié)構(gòu)類型 抗 震 等 級(jí) 一 二 三 框架結(jié)構(gòu) 0.7 0.8 0.9 柱截面尺寸：柱截面高度可取h=（1/15-1/20）H，H為層高；柱截面高度可取b=（1-2/3）h，并按下述方法進(jìn)行初步估算。 a） 框架柱承受豎向荷載為主時(shí)，可先按負(fù)荷面積估算出柱軸力，再按軸心受壓柱驗(yàn)算?？紤]到彎矩影響，適當(dāng)將柱軸力乘以1.2-1.4的放大系數(shù)。 b） 對(duì)于有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu),為保證柱有足夠的延性,需要限制柱的軸壓比,柱截面面積應(yīng)滿足下列要求。 c) 框架柱截面高度不宜小于400mm,寬度不宜小于350m

29、m。為避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長(zhǎng)邊之比不宜大于4。 根據(jù)上述規(guī)定并綜合考慮其他因素，設(shè)計(jì)柱截面尺寸取值統(tǒng)一取500500mm。 基礎(chǔ)采用柱下條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)+距離室外地平0.5，室內(nèi)外高差為0.45,框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示，取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，梁軸線取至板底，2-5層柱高度即為層高3.6m，底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板底，即h1=4.2 +0.45+0.5=4.95m。 2.3 荷載計(jì)算 2.3.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 屋面：剛性防水屋面(有保溫層) ：黑J01-2005 12/7 40厚C20細(xì)石砼內(nèi)配直徑4間距150雙向鋼筋

30、 0.8 kN/m2 20厚1:3水泥砂漿找平 0.02x20=0.4kN/m2 70厚水泥防水珍珠巖塊或?yàn)r青珍珠巖保溫層 0.07x10=0.7 kN/m2 20厚1:3水泥砂漿找平層 0.02x20=0.4 kN/m2 100 厚結(jié)構(gòu)層　　　　　　　　　　　　　　 0.1x25=2.5 kN/m2 12厚板底抹灰　　　　　　　　　　　　　 0.012x20=

31、2.5 kN/m2 合 計(jì) 　　　　　　　　　 4.82kN/m2 樓面： 水磨石地面(10mm面層,20mm水泥砂漿打底，素水泥打底) 0.65kN/m2 130厚鋼筋砼板 　　　　　250.13=3.25 kN/m2 12厚水泥沙漿　　　　　　　　　　　　　　0.01220=2.5 kN/m2 合 計(jì) 　　　　　　　　　　4.14 kN/m2 梁自重： 邊跨梁 bXh=300600mm 梁自重

32、 250.3(0.6-0.13)=3.75kN/m 抹灰層：12厚水泥砂漿 ＜0.012(0.6-0.13)2+0.0120.3＞20＝0.312kN/m 合計(jì) 4.062kN/m2 中間跨梁 bXh=250500mm 梁自重 250.25(0.5-0.13)=3.00kN/m 抹灰層：12厚水泥砂漿 ＜0.012(0.5-0.13)2+0.0120.25＞20＝0.26kN/m 合計(jì)

33、 3.26kN/m2 柱自重：　bXh=500500mm 柱自重 250.500.50=6.25kN/m 抹灰層：12厚水泥砂漿 0.0120.50420＝0.48kN/m 合計(jì) 6.73kN/m 外縱墻自重： 標(biāo)準(zhǔn)層： 縱墻（240灰砂磚） 　　　　　18(3.9-0.5-1.8)0.24=6.48kN/m 鋁合金門窗　　　　　　　　　　　　　

34、　　 0.351.8 =0.63kN/m 水泥粉刷外墻面　　　　　　　　　 0.36(3.60-1.80)=0.756kN/m 水泥粉刷內(nèi)墻面　　　　　 0.36(3.60-1.80)=0.756kN/m 合計(jì) 8.622kN/m2 底層： 縱墻（240灰砂磚） 　　　　　　　　　 18(4.85-1.80-0.50-0.40)0.24=9.288kN/m 鋁合金門窗　　　　　　　　　　　　　　　 0.351.8=0.63kN/m 釉面磚外墻面　　　　　　　　

35、0.5(4.35-1.80-0.50)=1.025kN/m 水泥粉刷內(nèi)墻面 0.756kN/m 合計(jì) 11.70kN/m 內(nèi)縱墻自重： 標(biāo)準(zhǔn)層： 縱墻（240灰砂磚） 　　　　　 18(3.90-0.50)0.24=14.688kN/m 水泥粉刷墻面　　　　　　　　　0.36(3.90-0.5)2.00=2.448kN/m 合計(jì)

36、 17.136kN/m2 底層： 縱墻（240灰砂磚） 　　　　　　　　　 18(4.85-0.50-0.40)0.24=17.06kN/m 水泥粉刷墻面　　　　　　　　　　　　 0.363.902=2.808kN/m 合計(jì) 19.87kN/m 2.3.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 第一：面和樓屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 根據(jù)荷載規(guī)范查得： 上人屋面　 2.0 樓面：教室

37、 2.0 走道 2.5 第二：雪荷載　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 0.4 屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，兩者中取大值。 2.3.3 豎向荷載下框架受荷總圖 本次設(shè)計(jì)的教學(xué)樓縱向柱距為4.50m,橫梁跨度為6.90m，單區(qū)格板為4.50m6.90m。L1/L2=1.5<2所以按雙向板傳遞荷載，板上荷載分配如圖2-2所示。 圖2-2 板面荷載分配圖 圖2-3 計(jì)算單元的選取 第一：A-B軸間框架 　屋面板荷載： 　板傳至梁上的三角

38、形和梯形荷載等效為均布荷載 　 恒載　 　 活載 樓面板荷載： 恒載　 活載 梁自重 A-B軸間框架梁均布荷載： 屋面梁 恒載=梁自重+板傳荷載

39、 活載=板傳荷載 樓面梁 恒載=梁自重+板傳荷載 活載=板傳荷載 第二：B-C軸間框架梁均布荷載： 　屋面板傳荷載： 　

40、恒載　 　活載 樓面板荷載： 恒載　 活載 梁自重 B-C軸間框架梁均布荷載： 屋面梁 恒載=梁自重+板傳荷載

41、 活載=板傳荷載 樓面梁 恒載=梁自重+板傳荷載+墻自重 活載=板傳荷載 第三：C-D軸間框架梁均布板荷載同A-B軸 第四：A柱縱向集中荷載計(jì)算 頂層柱： 女兒墻自重(做法

42、:墻高 900mm,100mm砼壓頂) 頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載+板傳荷載 標(biāo)準(zhǔn)層柱： 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=墻自重 +梁自重+板傳荷載 第五：B柱縱向集中荷載計(jì)算 頂層柱： 頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載 標(biāo)準(zhǔn)層柱： 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=內(nèi)縱墻自重+梁自重+板傳荷載 基礎(chǔ)頂面恒載=底層內(nèi)總墻+基礎(chǔ)梁自重 結(jié)構(gòu)在進(jìn)行梁柱的布置時(shí)柱軸線與梁的軸線不重合，因此柱的豎向荷載對(duì)柱存在偏心?？蚣艿呢Q向荷載及偏心距如圖2-4所示。 2.3.4 重力荷載代表

43、值計(jì)算 結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值加上各可變荷載組合值，即 其中可變荷載為雪荷載 屋面活載 樓面活載：教室 走道 （1） 屋面處的重力荷載代表值的計(jì)算 女兒墻的計(jì)算 屋面板結(jié)構(gòu)層及構(gòu)造層自重的標(biāo)準(zhǔn)層

44、 頂層的墻重 （2） 其余層樓面處重力荷載代表值計(jì)算 （3） 底層樓面處重力荷載代表值計(jì)算 （4） 屋頂雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （5） 樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （6） 總重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.4 地震作用計(jì)算 2.4.1 橫向框架側(cè)移剛度計(jì)算 橫梁線剛度ib計(jì)算過程見下表2-4，柱線剛度ic計(jì)算見表5。

45、表2-4 橫梁線剛度ib計(jì)算表 層層次 類 別 Ec/ (N/mm2) bh/mm2 Io/mm4 L/mm EcIo/L (N.mm) 1.5EcIo/L 2EcIo/L 11-5 AB跨 3.0104 300600 5.4109 6300 2．571010 3.851010 5．141010 BC跨 3.0104 250500 2．6109 2100 3．711010 5．57 1010 7．431010 表2-5 柱線剛度ic計(jì)算表 層次 hc/mm Ec/(N/mm2)

46、 bh/mm2 Ic/mm4 EcIc/hc/(N.mm) 1 4850 3.0104 500500 3．221010 2-5 3900 3.0104 500500 4．001010 取BC跨梁的相對(duì)線剛度為1.0，則其他為： AB 跨 BC跨 1層柱 2-4層柱 相對(duì)剛度I 0.69 1.0 0.43 0.54 框架梁柱的相對(duì)線剛度如圖4，作為計(jì)算各節(jié)點(diǎn)桿端彎矩分配系數(shù)的依據(jù)。 柱的側(cè)移剛度按式D=αc計(jì)算，式由系數(shù)αc為柱側(cè)移剛度修正

47、系數(shù)，由相關(guān)的表可查，根據(jù)梁柱線剛度比的不同。例如，中框架柱分中柱和邊柱，邊柱梁分中柱和邊柱等，現(xiàn)以第2層B-3柱的側(cè)移剛度計(jì)算為例，其余見表2-6 表2-6 框架柱側(cè)移剛度 A ,D軸中框架邊柱 層次 線剛度 (一般層) (一般層) 根數(shù) ( 底層) (底層) 1 3．221010 1．58 0.581 9544 6 2-5 4．001010 1 .27 0.388 12245 6 A-1,5、D-1,5軸邊框架邊柱 層次 αc Di 根數(shù) 1 3．221010 1 .19 0.53

48、8706 4 2-5 4．001010 0．95 0.32 10099 4 B C軸中框架中柱 層次 αc Di 根數(shù) 1 3．221010 4．36 0.764 12550 6 2-5 4．001010 3．14 0.611 19278 6 B C軸邊框架中柱 層次 αc Di 根數(shù) 1 3．221010 3．27 0.715 11745 4 2-5 4．001010 2．62 0.567 17893 4 把上述不同情況下同層框架柱側(cè)移剛度相加，

49、即得框架各層間側(cè)移剛度∑Di見下表： 橫向框架層間側(cè)移剛度（N/mm） 層次 1 2 3 4 5 ∑Di 214368 305882 305882 305882 305882 2.4.2橫向自振周期計(jì)算 橫向地震自振周期利用頂點(diǎn)假想側(cè)移計(jì)算，計(jì)算過程見表7 表2-7 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算 層次 Gi/kN Vi/kN ΣDi(N/mm) Δμi(mm) μi/mm 5 4139 4139 305882 13．5 177．8 4 4884 90

50、23 305882 29. 5 164．3 3 4884 13907 305882 45．5 134．8 1 5233 19140 214368 89．3 89．3 按式T1=1.7計(jì)算基本周期T1，其中μT的量綱為m 取=0.7則 T1=1.70.7=0.502S 2.4.3 橫向水平地震力計(jì)算 本工程中結(jié)構(gòu)不超過40m質(zhì)量和剛度沿度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用，結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按式FEK=α1Gep計(jì)算即 Gep=0.85ΣG1 =0.8519140 =16269kN 由于該工程所

51、在地抗震設(shè)防烈度為6度，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，則。 ， 則 （ 式中 r---衰減指數(shù)，在的區(qū)間取0.9, ---阻尼調(diào)整系數(shù),除有專門規(guī)定外,建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05,相應(yīng)的） 因1.4Tg=1.40.45=0.63>T1=0.502S，則取為0 FI=（1-δn） 各層橫向地震作用及樓層地震剪力計(jì)算見表8 2.4.4 水平地震作用下的位移驗(yàn)算 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移和頂點(diǎn)位移μi分別按式 和μ(Δμ)k計(jì)算 計(jì)算過程見表9，表中還計(jì)算了各層的層間彈性位移角=Δμi/hi 由表

52、9可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第1層，其值為1/5909＜1/550滿足式Δμe≤[θe]h的要求，其中[Δμ/h]=1/550由表查得。 2.4.5 水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算 水平地震作用下的內(nèi)力采用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法?？蚣苤思舻都暗染胤謩e按式Vij= 計(jì)算，其中Dij取自表∑Dij取自表5，層間剪刀取自表7，各柱反彎點(diǎn)高度比y按式y(tǒng)=yn+y1+y2+y3確度，各修正值見表10，各層柱剪力計(jì)算見表9。 表2-10 柱剪力計(jì)算 層次 A軸柱 B軸柱 C軸柱 D軸柱 第 五 層 同A軸 同B軸

53、 第 四 層 同A軸 同B軸 層次 A軸柱 B軸柱 C軸柱 D軸柱 第 二 層 同A軸 同B軸 第 一 層 同A軸 同B軸 表2-11 各柱的反彎點(diǎn)高度 層次 A軸柱 B軸柱 C軸柱 D軸柱 第 五 層 同A軸 同B軸 第 四 層 同A軸 同B軸 第 三 層

54、同A軸 同B軸 第 二 層 同A軸 同B軸 層次 A軸柱 B軸柱 C軸柱 D軸柱 第 一 層 同A軸 同B軸 梁端彎矩剪力及柱軸力發(fā)別按下式計(jì)算： Vb=(Mb1+ Mb2)/l， Ni= 2.5 豎向荷載作用框架內(nèi)力計(jì)算 豎向荷載作用下的內(nèi)力一般可采用近似法，有分層法，彎矩二次分配法和迭代法。當(dāng)框架為少層少跨時(shí)，采用彎矩二次分配法較為理想。這里豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法。 豎向荷載作用下,框架的內(nèi)力分析除活荷載較大的工業(yè)

55、與民用建筑.可以不考慮活荷載的不利布置,這樣求得的框架內(nèi)力,梁跨中彎距較考慮活載不利布置法求得的彎局偏低,但當(dāng)活載占總荷載的比例較小時(shí),其影響很小.若活荷載占總荷載的比例較大時(shí),可在截面配筋時(shí),將跨中彎距乘以1.1~1.2的較大系數(shù)。 框架橫梁均布恒荷載、活荷載可從前面荷載計(jì)算中查得。具體數(shù)值見圖10。其中框架柱的相對(duì)線剛度除底層柱之外其于各層乘以0.9。 由于柱縱向集中荷載的作用，對(duì)柱產(chǎn)生偏心。在恒荷載和活荷載的作用下的偏心矩如圖12，13所示。 2.5.1 梁柱端的彎矩計(jì)算 梁端柱端彎矩采用彎矩分配法計(jì)算。計(jì)算步驟為： （1） 將原框架分為5個(gè)敞口單元，除底層柱外的其于各層柱

56、的相對(duì)線剛度乘以0.9。 （2） 用彎矩分配法計(jì)算每一個(gè)敞口單元的桿端彎矩，底層柱的傳遞系數(shù)為0.5，其余各層柱的傳遞系數(shù)為1/3。 將分層法所得到的彎矩圖疊加，并將節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行再分配。 梁端固定彎矩計(jì)算： 恒載： 屋面： 樓面： 活載： 屋面：

57、 屋面： 分層法計(jì)算見圖2-14、2-15、2-16。 圖2-14 頂層彎矩分配及彎矩圖 圖2-15 三-二層彎矩分配及彎矩圖 圖2-16 底層彎矩分配及彎矩圖 豎向均布活荷載作用下的框架內(nèi)力計(jì)算方法同上，結(jié)果見圖2-18、2-19、2-20、2-21。 圖2-18頂層彎矩分配及彎矩圖 圖2-1

58、9五-二層彎矩分配及彎矩圖 圖2-20底層彎矩分配及彎矩圖 對(duì)節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行再次分配，以恒荷載作用下五層左上節(jié)點(diǎn)為例： 圖2-22 彎矩二次分配圖 其余各節(jié)點(diǎn)彎矩分配見圖中數(shù)據(jù)?；詈奢d作用下中間節(jié)點(diǎn)彎矩相差不大，不在分配。 本設(shè)計(jì)中梁端彎矩的調(diào)幅系數(shù)取0.8。調(diào)幅結(jié)果表14。 2.5.2 梁端剪力和軸力計(jì)算 梁端剪力 柱軸力

59、 2.6 風(fēng)荷載計(jì)算 本設(shè)計(jì)地區(qū)基本風(fēng)壓為，所設(shè)計(jì)的建筑地處農(nóng)村，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類地區(qū)考慮風(fēng)壓體型系數(shù)迎風(fēng)面為0.8，背風(fēng)面為0.5。由于房屋的高度不大，風(fēng)振系數(shù)都取為1.0。B為6.3m。 風(fēng)荷載作用下各層的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值及柱剪力如圖23所示 各層作用風(fēng)荷載值安下式計(jì)算： 計(jì)算結(jié)果見表2-21。 表2-21 各層的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 離地高度（m） 16．05 1.16 1.0 1.3 0.4 3.9 1．8 10．83 12．15 1.06 1.0 1.3 0.4 3.9 3.9 13．54

60、 續(xù)表21 離地 高度 8．25 1.0 1.0 1.3 0.4 3.9 3.9 12．77 4.35 1.0 1.0 1.3 0.4 4.35 3.9 13．51 2.7內(nèi)力組合 荷載組合時(shí)考慮四種荷載組合形式：（1）恒荷載+活荷載、（2）恒荷載+活荷載、（3）恒荷載。 具體組合見表： 表2-22 橫梁內(nèi)力組合表

61、 層 次 位 置 內(nèi) 力 荷載類型 內(nèi)力組合 恒① 活② 地震③ 1.2①+1.4② 1.35①+1.0② 1.2（①+0.5②）1.3④ 5 V 24.24 5.51 36.80 38.23 -32.56 86.55 跨中 84.12 21.02 130.37 134.58 109.27 117.83 -9.33 -2.89 -15.24 -15.49 -11.00 -11.00 4

62、 A M -60.50 -15.27 -89.91 -97.80 -22.56 -133.51 V 93.55 23.73 145.48 150.02 109.51 143.49 M -84.84 -19.32 -132.53 -137.13 -67.90 -171.04 V 104.87 25.91 162.12 167.48 124.39 158.38 M -21.68 -6.60 -60.63 -61.80 38.76 -142.18 V -24.24 -5.51 -36

63、.802 -38.23 -53.77 -118.55 跨中 84.65 21.26 131.34 135.54 112.39 116.29 -8.95 -3.70 -15.92 -15.78 -12.96 -12.96 2 1 A M -53.93 -13.77 -85.58 -88.15 -6.31 142.23 V 93.1 23.75 144.62 149.19 103.71 147.93 M -82.74 -19.26 -131.82 -136.35

64、 -43.84 -186.56 V -105.32 -26.14 -162.98 -168.32 -119.96 -164.18 M -23.81 -6.78 -41.41 -38.92 63.67 -129.25 V 24.24 5.51 36.80 38.23 86.85 -151.63 跨中 86.04 21.63 133.53 137.78 114.54 117.92 -11.08 -3.89 -18.74 -18.85 -15.63 -15.63 2．8截面設(shè)計(jì) 根據(jù)橫粱控制

65、截面內(nèi)力設(shè)計(jì)值，利用受彎構(gòu)件正截面承載力和斜截面承載力計(jì)算公式，算出所需縱筋及箍筋并進(jìn)行配筋。 基本數(shù)據(jù)：混凝土 C25 fc=11.9N/mm2 鋼筋HPB235 fy=210N/mm2 ； HRB335 fy=210N/mm2 考慮抗振要求內(nèi)力乘以承載力抗振調(diào)整系數(shù)，系數(shù)引用見表2-24。 表2-24 承載力抗震調(diào)整系數(shù) 材料 結(jié)構(gòu)構(gòu)件 受力狀態(tài) 鋼筋混凝土 梁 受彎 0.75 軸壓比小于0.15的柱 偏壓 0.75 軸壓比不小于0.15的柱 偏壓 0.80 抗震墻

66、偏壓 0.85 各類構(gòu)件 受剪，偏拉 0.85 2.8.1 框架梁的配筋計(jì)算（僅以一層梁為例說明計(jì)算過程） （1） 正截面受彎承載力計(jì)算 粱AB（） 一層： 跨中截面， 下部實(shí)配320()，上部按構(gòu)造要求配筋。 梁AB和梁BC各截面受彎承載力配筋計(jì)算見表2-25. 表2-25 框架梁正截面強(qiáng)度計(jì)算 截面 A AB跨 B左 B右 BC跨 -142.23 137.78 -186.56 -129.25 18.85 -106.67 103.34 -139.92 -96.94 14.14 0.0779 0.0755 0.1022 0.125 0.0183 0.0812〈 0.0786〈 0.1080〈 0.134〈 0.0347〈 656 635 873 74