框架结构毕业设计说明书

此本设计说明是对苏州某科技城独立式标准框架厂房的设计说明。在了解该厂房的原始设计资料、工程概况的情况下，对该框架厂房的设计作了建筑、结构等方面的设计要求。拟定了长60米，宽28米的5层框架厂房后，画出符合要求的建筑图。然后根据工程概况（风荷载、抗震等级、楼面活荷载等）和框架厂房的自身情况等因素确定框架的最不利内力，并以此作为结构设计的荷载依据。在本设计中，框架的梁、柱、基础、楼板、楼梯均作了详细的计算，而且都符合规范要求。最后，将手算的结构与PKPM软件所计算的结果进行比较，发现两者的结果接近。本设计中还附带了在PKPM软件电算的内容。关键词：工程概况框架结构内力计算构件设计ABSTRACTThedesigndescriptionsaretotallyfortheframestructureofaworkshopinSuzhou.Withitsoriginaldesignresourcesandsituationoftheproject,wehaveputforwardsomestandardsinaspectsofconstructionandstructure.Weestimatetheworkshop60minlength28minwid-thanhave5floors.ThenIdrewconstructionfiguresunderstandards.Accordingtooriginalresources(windload,seismicgrade,liveloadonfloor,etc)andfigureofframeworkworkshop,Iworkedouttheworstinternalforceofstructure,whichIusedtodesignthestructure.Amongtheprocessofdesignation,Icalculatedbars,columns,floorsandstairsindetails.Besides,allthedesignationarefittostandards.Finally,IcomparedproductdesignedbymyselfwiththeonedesignedbyPKPM.Asaresult,thetwodesignationsaresimilar.CalculationbyPKPMisalsoincludedinthecalculation.Keywords:situationofproject,framestructure,internalforcecalculation,componentdesignation.第一章设计任务及要求1 第二章结构设计计算4 2.4横向水平作用下框架内力和侧移计算12 2.5竖向荷载作用下结构的内力计算21 第三章PKPM建模数据64参考文献72第一章设计任务及要求该厂房为4~5层钢筋混凝土框架结构，总建筑面积为8000m2~10000m2，建筑等级为二类建筑。建筑基础埋深1.2m，一层层高5.4m，标准层高4.5m。建筑物平面形式为矩形，南北宽不超过40m，东西长40~60，室内外高差450mm。本建筑设楼梯二座（东、西两个出入口电梯二部；无地下室为车库，各层由办公室、会议室及大空间操作车间等组成；顶层有电梯机房，屋面为平屋顶；平面、立面尺寸拟定应符合国家有关模数规范。1、冬季采暖室外空气计算温度-5℃,夏季通风室外空气计算温度30℃,冬季采暖室内空气计算温度18℃;2、冬季主导风向东北，平均风速1.9m/s，夏季主导风向东南，平均风速2.2m/s，e基本风压0.50kN/m2；4、常年地下水位低于-2m，水质对混凝土没有侵蚀作用；5、建筑场地50年一遇的基本雪压S0=0.40kN/m2；6、地基承载力特征值为240kN/m2，I类场地；7、建筑结构设计使用年限50年，安全等级二级。8、建筑抗震设防类别为丙类，设防烈度6度，设计基本地震加速度值0.05g，设计地震分组为第一组，I类场地设计特征周期0.25s；9、结构形式为框架结构，框架抗震等级为三级；1.2建筑设计任务及要求根据毕业设计大纲要求，建筑设计只进行方案设计，设计深度达到扩初设计水平。分配三周的时间。具体要求完成以下任务：（1）建筑方案图（为了后面计算简便，注意横向对称）2、标准层平面图1:100~2003、主要立面图1:2004、剖面图（剖到电梯井）1:100~2005、总平面示意图1:500~1000图纸工作量：计算机绘图A2图纸6张左右（2）建筑设计说明书要求完成一份建筑设计说明书。具体内容提纲如下：1、设计任务简介2、建筑设计提纲3、平、立、剖面设计说明4、承重结构的选择与布置5、围护结构的选择与布置6、主要节点构造说明7、其他说明（3）设计要求1、在充分理解设计任务要求的基础上，使建筑设计达到房间设置合理，使用方便，交通安全流畅；设计方法正确；步骤清晰完整；并学会正确使用规范和标准图集。2、绘图要求严格按照制图标准要求，做到图幅规范，布图紧凑匀称，线条流畅，粗细分明，尺寸齐全，注字规范。3、说明书的撰写应字迹工整，结构严谨，条理清楚，文字通顺。1.3结构设计任务及要求结构设计分配六周时间（1）学生通过调研收集资料，完成调研及方案论证报告；（2）结构设计计算书1、结构方案的确定，根据使用要求，场地条件，抗震设计等要求并遵循使用方便、结构合理、施工可行的原则，经过分析比较确定结构方案。包括结构选型、结构体系的选型、结构布置、基础形式的确定和主要承重构件截面尺寸的确2、结构内力计算（手算一榀标准框架3、结构电算复核，电算主要成果输出，并将电算结果与手算作对比分析；4、楼梯、楼板设计；5、基础设计。（3）结构施工图图纸工作量：计算机绘图A2图纸6张左右。（4）设计要求1、每个学生应通过毕业设计锻炼自己独立思考的能力，提高阅读和使用参考资料、综合运用所学各门知识，分析和解决问题的能力。熟悉并正确运用各种规范。2、设计方案合理；设计方法正确；计算数据可靠；计算书条理清晰，文字简练，书写工整。3、设计图纸能正确表达设计意图，符合制图标准，图面布置协调合理。第二章结构设计计算2.1结构布置及计算简图根据该厂房的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面的设计。主体结构共5层，局部突出屋面的塔楼为电梯机房，高3米。填充墙采用240mm厚的粉煤灰轻渣空心砌块。门有木门和铁门，铁门装在厂房的入口处，其他地方为木门，洞口大小见建筑图。楼盖和屋盖均采用现浇混凝土结构，楼板后100mm。梁截面高度按跨度的1/12~1/8估算。估算结果见表2.1.。表2.1中还给出来隔层梁、柱、板的混凝土强度等级和截面尺寸。表2.1各层梁截面尺寸及混凝土强度等级层次混凝土强度纵梁（b×h）mm2C30350×600350×700300×4504~5C30300×600300×700300×450柱的截面尺寸可根据N=几FgEn,Ac>N[uN]fc进行估算。该框架厂房的抗震等级为三级，框架柱轴压比限值为[uN]=0.9。底层中这算在单位面积上的重力荷13kN/m2。边柱和中柱的负荷面积分别为3.5m×6m，7m×3m，7m×6m。则第一层柱截面的面积应为：3232如截面取正方形，则边柱与中柱的边长分别为371mm，505mm。若柱截面按照（1/15~1/10）Hi进行估算（Hi为第i层层高则底层柱的边长为b=（1/15~1/10）×(5.0+0.45（300~450）mm。根据以上计算结果并综合其他因素，本设计截面尺寸从1~5层都取600mm基础选用柱下扩展独立基础，埋深为1.2m，基础高度为1.0m。框架结构的计算简图如图2.1所示。取顶层柱的形心线为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2~5层的柱高为层高，即为4.5m；底层柱的层高取基础顶面与第二层楼面底部标高之差，则底层柱高为（1.2－1.0）+0.45+5.0=5.65m。2.1.2框架梁柱的线刚度计算对于中框架梁，取I=2I0，对于边框架梁，取I=1.5I0，对于柱取I=I0。13层梁：I0=0.350.63=6.310-3m44kN4~5层梁：I0=0.30.63=5.410-3m44kN底层柱：I0=0.60.63=1.0810-2m44kNDACBE图2.1框架横向计算简图注：括号中的数值为边框架的相对线刚度4~5层柱：I0=0.60.63=1.0810-2m44kN设2~5层柱的相对线刚度为1，则底层柱的相对线刚度为诶0.80，1~3层中框架梁的相对线刚度为0.75，4~5层中框架梁梁的相对线刚度为0.64，1~3层边框架梁的相对线刚度为0.56，4~5层边框架梁的相对线刚度为0.48。2.2荷载计算2.2.1重力荷载计算30厚细石混凝土三毡四油防水层20厚水泥砂浆找平层40厚蛭石水泥砂浆找坡层25厚玻璃保温层100厚钢筋混凝土板10厚混合砂浆抹灰层22kN/m30.03m=0.66kN/m20.40kN/m2320kN/m0.02m=0.40kN/m37kN/m30.04m=0.28kN/m20.8kN/m30.025m=0.02kN/m225kN/m0.1m=2.5kN/17kN/m30.01m=0.17kN/m2合计：4.43kN/m22、1~4层楼面自重水磨石地面：20厚水泥砂浆打底，10厚面层100厚钢筋混凝土板0.65kN/m225kN/m0.1m=2.5kN/10厚混合砂浆抹灰层17kN/m30.01m=0.17kN/m2钢筋混凝土结构抹灰层合计：3.32kN/m225kN/m30.35m0.6m=5.25kN/m合计：5.48kN/m4~5层主梁钢筋混凝土结构25kN/m30.3m0.6m=4.5kN/m3=0.22kN/m合计：9.41kN/m合计：4.72kN/m次梁自重钢筋混凝土结构3=0.17kN/m钢筋混凝土结构3=0.264kN/m4~5层纵梁钢筋混凝土结构抹灰层3=0.255kN/m4、柱自重钢筋混凝土结构抹灰层3=0.41kN/m5、墙体自重木门重0.2kN/m2，钢铁门重0.45kN/m2，铝合金窗重0.45kN/m2。水刷石外墙面0.5kN/m2240厚粉煤灰轻渣空心砌块8kN/m3根0.24m=1.92kN/m220厚混合砂浆内墙抹面17kN/m3根0.02m=0.34kN/m2合计：2.76kN/m2240厚粉煤灰轻渣空心砌块20厚混合砂浆内墙抹面8kN/m333合计：2.60kN/m22.2.2活荷载标准值计算屋面和楼面活荷载标准值根据《06建筑结构荷载规范》查得上人屋面2.0kN/m2楼面4.0kN/m2雪荷载Sk=1.0根0.40kN/m2=0.40kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者中的较大者。2.2.3重力荷载代表值ΨQiQik，即k+ΨQiQik。表2.2汇总了各层重力荷载代表值的计算过程。表2.2梁柱重力荷载标准值层次g/kN/mi/mnGi/kNΣGi1横梁5.4806.404443746.3895.403.5606.90933柱9.4105.6532432~3横梁5.4806.404443746.3895.403.5606.90933柱9.4104.5025834~5横梁4.7206.404438915.5055.403.5606.90933柱9.4104.502583由表2.2中的数据进行各层重力荷载代表值的计算，汇总于表2.3.表2.3各层重力荷载代表值梁（kN）柱（kN）板（kN）墙（kN）可变系数i（kN）柱柱上下62890021597153891609170304389145620613437444690192437444690191437444690192.3框架侧移刚度计算柱的侧移刚度按D=Cc计算，其中系数Cc为柱侧移刚度的修正系数，可——根据梁柱线刚度比值K以及柱的位置（中柱或边柱、底层或一般层）确定。现以第二层的B-5柱为例计算侧移刚度，说明计算过程，其余柱的侧移刚度计算见表2.4~表2.7。图2.2是B-5柱及与之相连的梁的相对线刚度。图2.2B-5柱及与之相连的梁相对线刚度——i124=2ic—— Cc=2+K层次ΣDiKCcKCcDi250.6400.2420.39056857040.6950.2580.4106004830.7500.2730.42963065610.9380.4890.613494273表2.5边框架柱侧移刚度D值（kN/m）层次边柱（4个）ΣDiKCcKCcDi250.48082770.390续表2.5边框架柱侧移刚度D值（kN/m）40.5200.20687890.4100.5600.21993440.5282252810.7000.44495900.559表2.6楼、电梯间框架柱侧移刚度D值（kN/m）层次ΣDiKCc50.3596126840.378645120.3966758410.58850724表2.7横向框架层间侧移刚度（kN/m）层次12345ΣDi6557058707848707848051097627862.4横向水平作用下框架的内力和侧移计算2.4.1横向水平地震作用下框架的内力和位移计算1、横向自震周期计算结构顶点假想侧移由VGi=Gk和uT=(Δu)k计算，计算过程见表2.8.将突出屋顶的电梯机房部分的G6折算至主体结构顶层,折算后荷载为Ge。Ge表2.8结构顶点假象位移计算层次i/kNVGi/kNΣDi/kN/mΔur/mmui/mm5762786304.6续表2.8结构顶点假象位移计算43059980510738.0285.234672987078453.7247.226285987078472.2179526655705本厂房是质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，可按式T1=1.7QruT计算基本周期，其中uT的量纲为m，结构基本自震周期考虑非承重砖墙影响折减系数Qr=0.7，则T2、水平地震作用及楼层地震剪力计算本设计的结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可以用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按下式确定：FEkGeq，其中C1为相应于结构基本自震周期的水平地震影响系数，Geq为结构等效总重力荷载，多质点时取总重力荷载的85%。Geq(T)0.9(0.25)0.9C1maxFEk故各质点的水平地震作用按式Fi=FEk(1-Sn)计算，则j=1iiGH GHGjHj,Fi具体的计算过程见表9。各楼层地震剪力按式Vk计算，计算结果见表2.9。各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布见图2.3。 （a）水平地震作用分布（b）层间剪力分布图2.3横向水平地震作用及楼层地震剪力表2.9各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi/mi/kNGiHi/kNGH GHΣGjHjF/kNV/kN626.659710.02322.7522.75523.65323082.650.282417.43440.184302225.300.264701.313236304.560.206203.76905.072163719.501046.52续表2.9各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表15.6594168.550.0823、水平地震作用的位移验算iijk确定，计算过程见表2.10，表中还计算了各层的层表2.10横向水平地震作用下的位移验算V/kNΣDi（kN/m）ui/mmei/hi57627860.585.4145004701.318051070.874.8345003905.078707843.96450021046.528707842.92450016557055650查表得弹性层间位移角限值[θe]=1/500。由表2.9可知最大弹性层间位移角发生在第一层，其值为1/3285小于1/500，满足要求。4、水平地震作用下的框架内利计算以⑤轴线横向框架的内利计算为例，说明计算方法，其余框架的内里计算从略，计算结果见表2.11。表2.11各层柱端弯矩及剪力计算ViΣDijVKyMM54.57627865.960.6400.400续表2.11各层柱端弯矩及剪力计算44.5701.318051079.590.6950.52522.6620.5034.5905.078707840.7500.50027.2527.2524.51046.528707840.7500.53833.8615.656557050.9380.65066.6235.87ViΣDijVKyMM54.57627869.600.45023.7644.5701.318051070.50034.2934.2934.5905.078707840.50042.8042.8024.51046.5287078422.000.50049.5049.5015.6565570522.740.60677.8650.62注：表中h、M、V、D的量纲分别为：m、kN.m、kN和kN/m。bbilbrbrbbi+1,bi+1,jirbMl和Ni=(VblVbr)k进行计算，梁柱的线刚度由图2.1可查得，计算结果汇总于表2.12。表2.12两端弯矩、剪力、轴力计算边梁柱轴力MMl/mVbMMl/mVbD轴C轴B轴5987.04.00887.03.394.00-0.6100.61-4.00431.2326.877.08.3026.8726.877.07.6803030349.9138.557.0438.5538.557.0124.94-2.8602.86-24.94256.3946.157.0546.1546.157.0939.59-4.3204.32-39.59169.7350.067.0150.0650.067.0056.70307.13-56.70注：表中M、V、N的量纲分别为：kN.m、kN和kN,设轴力的拉力为正值 E水平地震作用下框架弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图2.4所示。AAE（b）梁端剪力及柱端轴力图（单位：kN）图2.4水平地震作用下⑤轴线框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图注：图（a）中的弯矩以在梁的上部为正，以在柱的左部为正2.4.2横向风荷载作用下框架柱的结构内利和侧移计算1、风荷载标准值风荷载标准值按式wk=βzμs载规范》查得风荷载的体形系数μs迎风面为0.8，背风面为-0.5；该厂房位于苏州某科技城，假设建在城郊，属于B类地区。=0.5x0.66=0.2178kN.s2/m2,查表得ξ=1.33；确定脉动影响系数D，H/B=(4.5x4+5.65)/(6x10)=0.394，且该厂房位于B类地区，查表得D=0.42；振型系数Qz的确定，Qz=Hi/H。仍取⑤轴线横向框架，其负载宽度为6.0m，由wk=βzμsμzw0得沿房屋高度分布风荷载标准值q(z)可如下表示：zz根据各楼层标高处的Hi可查得μz，带入上式可得各楼层标高处的q(z)，其值汇总于表2.13，q(z)沿高度分布如图2.5，图2.5还包括了风荷载下框架的内力简图。表2.13各楼层标高处的风荷载标准值层次Hi/mHi/Hμzzq1(z)/kN/m（迎风面）q2(z)/kN/m（背风面）523.654.4832.80240.814.0382.52430.623.5422.21420.432.97615.650.242.722《06荷载规范》规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数βz来考虑风压脉动的影响。本设计中H=23.65小于30m，且AEEAEE要受风压脉动的影响。2（a）风荷载载沿高度的分布（单位：kN/m）..AA（b）风荷载的等效节点荷载（单位：kN）AE（c）风荷载作用下的弯矩图（单位：kN·m）EA（d）风荷载作用下的梁端剪力及柱端轴力（单位：kN）图2.5⑤轴线框架上的风荷载2、风荷载作用下的水平位移验算根据图2.5（b）所示的水平荷载，由式Vi=Fk计算层间剪力Vi，然后根据表2.4求出⑤轴线框架的层间侧移刚度，再按式Δui=Vi/Dijk计算各层的相对侧移和绝对侧移，计算过程见表2.14。表2.14风荷载作用下框架层间剪力和位移计算层次F/kNV/kNΣD/kN/mi/mmui/mmi/hi5705700.234.84429.5345.51744950.614.61325.9071.41782080.914.00221.76782083.09122.45607771/33628注：hi为各柱的高度由表2.14可见，风荷载作用下框架的最大层间弹性位移角为诶1/930小于1/550，满足规范要求。2.5竖向荷载下框架结构的内力计算2.5.1横向框架的内力计算取⑤轴线横向框架进行计算，计算单元宽为6.0m，如图2.6所示。由于房间内布置有次梁，故可以对直接将力传递给该框架的楼面板块进行适当地划分，即图中阴影线所示部分；计算单元内阴影线外的楼面荷载则通过次梁和纵梁以集中力的形式传递给横向框架梁。由于边纵梁的中心线不与柱的中心线重合，因此在边框架节点上有集中力偶的作用。EDCBAEDCBA图2.6横向框架计算单元2、计算荷载横向框架梁受恒荷载的简图如图2.7所示。图中q1代表各层横梁的自重；q2代表楼/屋面板直接传给横梁的三角形荷载；P1代表有边纵梁传递给横梁的荷载；它包括纵梁自重、墙自重和楼板重；P2代表由次梁传递给横梁的荷载，它包括次梁自重和楼板重；P3代表由纵梁传递给横梁的荷载，它包括纵梁自重和楼板重；M代表由于边柱和边纵梁中心线不重合引起的节点弯矩。图2.7框架梁受恒荷载作用为便于计算可按照梁端弯矩等效原则将三角形荷载等效为均布荷载q，2；将梯形荷载等效为均布荷载q，q=(12C+C)q2，本设计中现以第8层为例说明P1、P2、P3算结果汇总于表2.15。对于第8层，q2=4.43kN/m2x1.75mx2=15.51kN/mq2=q2q2=q2=x0.854x15.51kN/m=6.62kN/mP1=(6.62+5.505)kN/mx6.0m+2.76kN/m2x1.0mx6.0m+=89.31kNPP5.505kN/mx6.0m+6.62kN/mx11表2.15竖向荷载下恒荷载的计算层次q2'q2q2e/mP1P2P3M54.729.696.6289.3144.727.264.9680.8892.5535.487.264.9680.8897.8525.487.264.9680.8897.8515.487.264.9680.8897.85注：上表中q的单位为kN/m，P的单位为kN，M单位为kN.m横向框架梁上受活荷载的简图如图2.8所示。各力的计算方法与恒荷载的计算方法相同计算结果汇总于表2.16。MPPPPPPPPPPM图2.8各层作用的活荷载表2.16竖向荷载下活荷载的计算层次q0'q0q0e/mP1P2M57.004.382.9935.872.6945.9835.8771.745.3835.9835.8771.744.4825.9835.8771.744.4815.9835.8771.744.48注：上表中q的单位为kN/m，P的单位为kN，M单位为kN.m图2.9是横向框架所受的竖向荷载总图。EA 图2.9横向框架竖向荷载总图（集中力单位为kN，均布荷载单位为kN/m）用弯矩二次分配法进行竖向荷载下框架的内里计算。由于设计中框架的结构、受力都对称，在忽略轴向变形的情况下，可将框架取半来简化计算，简化后如图2.10所示。竖向荷载下的内力及计算过程见图2.11~图2.13。 70007000EE EA（a）恒载下的弯矩图（单位：kN/m）A（b）恒载下的剪力图（单位：kN）EEA（c）恒载下的轴力图（单位：kN）图2.11恒载下框架的内里图上柱上柱下柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁 左梁0-7.32上柱下柱右梁上柱下柱右梁00图2.12恒荷载作用下框架的内里计算 EAA（a）活载下的弯矩图（单位：kN/m）EE（b）活载下的剪力图（单位：kN）AEAE（c）活载下的轴力图（单位：kN）图2.13活载下框架的内里图2.5.2横向框架内里组合1、框架梁内力组合Gk+1.4SQk、1.35SGk+1.0SQk、1.2SGk+0.9x1.4(SQk+Swk)和1.2SGE+1.3SEk。其中1.2SGk+1.4Swk这种内力组合的效应与考虑地震作用的效应相近，本设计不考虑。各层梁的内力组合见表2.16，表中SGk、SQk两列中的梁端弯矩M为经调幅后的弯矩（调幅系数为0.8）。现以第一层AB跨的最大跨间弯矩的计算为例，作计算说明。其他各层的内力值汇总q=1.2x12.74kN/m=15.29kN/m，P=1.2x80.88kN=97.06kN15.29x3.5+97.06=150.58>72.30，故x=3.5m，即跨间最大弯矩出现在跨中位置。222=38.87+72.3x3.52x15.29x3.5=121.40kN215.29x3.5+97.06=150.58>116.80，故x=3.5m，即跨间最大弯矩出现在跨表2.17框架梁内力组合SGkSQkSwkSSEkSGkGkRE[1.2(SGk+0.5SQk)1.35SGkQkQkGkGkQkQk喻仁喻仁层AM-77.58-60.713-261.99-29.15V79.661.4193.60BlM-87.3452.5950.1-305.91-87.69-251.88V90.4671.251220.63176.029208.30BrM-81.319-290.039-78.77-217.80V85.5466.943205.939lM-98.23-78.852.5950.1-283.43-93.399-47.04-211.41-228.20V84.2566.053203.2646.64续表2.17框架梁内力组合AM-87.67-66.82-212.83-78.5290.07V79.5163.064.92BlM7-86.3526.8-226.255-245.22V85.2369.93BrM-97.7-80.585-238.74-98.05-212.48-230.05V82.7266.814.537.68lM-95.75-78.8526.9-93.54-44.81-208.06-225.22V82.0278.4744.28层MAB71.9945.8594.9864.2448.55MBC43.0571.8195.8848.9131.84MAB48.4144.9394.3352.2135.94MBC41.4691.7894.0247.3830.30注：表中MAB、MBC分别为AB跨、BC跨的跨间最大弯矩，M以下部受拉为正；该厂房的抗震等级为诶三级，梁端剪力增大系数η=1.1；YRE为承载力抗震调整系数，在弯矩计算中取0.75，在剪力计算中取0.85。表2.18（a）横向框架A柱弯矩和轴力组合SGkSQkSwkSEkSGk1.2S+1.4根Gk0.9(SQk+Swk)RE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGkQkQkGkGkQkQkmaxMmaxNminNminMmaxNmaxM屋面均布荷载屋面载喻仁喻仁5M89.0635.28174.46474.46N48.659.344276.69280.65285.48280.65M-56.59-37.64-30.37743-57.74-80.063-57.744N212.248.659.344313.95317.91204.03212.35322.74317.91204.034M35.3240.5144.9520.575.2876.8088.19N6.49667.05683.4430.41455.99698.02695.89683.4430.41698.02M-44.22-39.94-39.9487-83.380-38.06-99.640-38.06-99.64N436.96.493702.034718.41458.41483.99737.40730.89718.41458.41737.40续表2.18（a）横向框架A柱弯矩和轴力组合3M44.4539.4239.4223.927.372.8433.2589.9399.4333.25N640.82246.11206.424.997688.32740.207688.324M-43.97-38.34-38.3423.9427.2-70.914-32.27-88.95-97.704-32.27-97.70N669.99246.11206.424.908716.32768.28716.3202M45.3628.829.167.4632.0192.6232.01N873.98344.8305.0431.739.684944.2711524.621531.434944.273M-53.99-47.26-47.2633.5933.9-82.016-39.3036-39.305N903.13344.8305.0431.739.662972.2501563.981566.412972.2511M27.5839.735.90.7675.3761.3866.910.76N9442.36402.6549.4356.741361935.411946.46131续表2.18（a）横向框架A柱弯矩和轴力组合1M86661.0428850.25-88.32-30.70-33.46850.258N9442.36402.6549.4357.730851989.391994.44080注：表中M以左侧受拉为正，单位为kN·m，N以表2.18（b）横向框架A柱柱端组合弯矩设计值的调整层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底RE(ΣMc=ηcΣMb)——75.73——————————REN317.91683.401946.81表2.19横向框架A柱剪力组合（kN）SGkSQkSwkSEkSGkGk1.40.9(SQkSwk)RE[1.2(SGk0.5SQk)1.3SEk]1.35SGkQkSQkGkGkQk1.4SQkRE[vb(MbcM)/ln]5-32.42.335.96-56.32-31.22-44.39-59.90-61.5291.24486.739.59-35.27-52.22-38.25-41.75-46.2576.603541-31.95-58.76-42.24-43.81-47.7786.202-22.086-33.21-47.78-49.00-53.3699.961-7.32-6.4120.0749.31-30.7861.83注：表中V以绕柱端顺时针转为正；SQk一项中括号内的数值为屋面作用雪荷载时的框架内力值。RE[vb(MM)/ln]相应于本层柱柱净高上下端的剪力值。表2.20（a）横向框架B柱弯矩和轴力组合SGkSQkSwkSEkSGk1.2S+1.4根Gk0.9(SQk+Swk)RE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGkQkQkGkGkQkQkmaxMmaxNminNminMmaxNmaxM均布荷载屋面载喻仁喻仁5M-3.98-0.79.3323.76-30.46-6.95-36.00-36.00N324.261521.50320.43543.06536.55320.43319.16543.06M3.734-0.8725.438.449.2425.438.44N353.431556.50348.43582.44571.55348.43347.16582.444M-3.73-3.41-3.4124.0534.29-39.0821.53-40.8830.44-8.45-9.25-40.8830.44-9.25N613.93313.8226.6699.42696.86699.42696.86M3.673.675939.96-20.6541.45-29.889.3341.45-29.88N643.1313.8226.6727.42724.86727.42724.86续表2.20（a）横向框架B柱弯矩和轴力组合3M-4.19-3.67-3.6737.642.8-36.0037.72-50.3038.73-9.33-50.3038.73N522.75435.562.86320.433491759.541831.22492M3.673.6737.642.825.43-37.7250.30-38.739.3350.30-38.73N944.95522.75435.562.86348.430051798.431865.790592M-4.19-3.67-3.6749.0749.5-40.88-57.2645.70-9.33-57.2645.70N6731.6644.414.684.32699.422377.00782375.312485.31782485.31M4.313.773.7749.0749.541.45-51.9157.43-45.539.5957.43-45.53N3731.6644.414.684.32727.422412.00792414.692520.32792520.321M-4.31-3.77-3.7756.1150.62-36.0060.78-58.5946.70-9.59-58.5946.70N8941.53854.347.357.13320.433001.76622994.313142.84623142.84续表2.20（a）横向框架B柱弯矩和轴力组合1M525.43583.96-77.994.815.2385-77.995.238N941.53854.343348.433049.75523048.33190.833049.7523190.83表2.20（b）横向框架B柱柱端组合弯矩设计值的调整层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底RE(ΣMc=ηcΣMb)——————————81.4376.36——REN348.43699.422423.793020.29表2.21横向框架B柱剪力组合（kN）层次SGkSQkSwkSEkSGkGk1.40.9(SQkSwk)RE[1.2(SGk0.5SQk)1.3SEk]1.35SGkQkSQkGkGkQk1.4SQkRE[vb(MbcM)/ln]53.779.622.8524.703.484-9.383.954.3122.81325.3423.754.144.5127.87221.8122.0031.8327.08-21.544.204.5831.771122.7434.34-29.0626.81-23.442.552.7831.50表2.22（a）横向框架C柱弯矩和轴力组合SGkSQkSwkSEkSGk1.2S+1.4根Gk0.9(SQk+Swk)RE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGkQkQkGkGkQkQkmaxMmaxNminNminMmaxNmaxM均布荷载屋面载喻仁喻仁5M0009.3323.76-24.7124.71040024.710424.71040N311.91700502.40502.40307.92307.92522.75516.63307.92307.92522.75M0007.649.63-9.6320.22-20.217600-20.2176-20.21760N341.08700537.40537.40335.92335.9232562.13551.63335.92335.924M00024.0534.29-30.3030.30-35.6635.66160035.661635.66160N597.67305.77221.7800680.22680.2176680.2176680.21768M00024.0534.2930.30-30.3035.66-35.661600-35.66-35.660N626.84305.8221.800708.22708.22708.22708.22续表2.22（a）横向框架C柱弯矩和轴力组合3M00037.642.8-47.3847.38-44.5144.5120044.51244.5120N893.85509.71425.72001714.861714.861062.441062.4421716.411786.2142421M00037.642.847.38-47.3844.51-44.51200-44.512-44.5120N923.02509.71425.72001749.861749.8591090.4451090.4451755.7871821.22454522M00049.0749.5-61.8361.83-51.4851.480051.4851.480N3713.65629.66002327.242327.241444.671444.672427.15772427.15M00049.0749.561.83-61.8351.4851.480051.4851.480N713.65629.66002362.242362.241472.671472.672359.572462.15772462.151M00056.1150.62-70.7070.70-52.64-52.6400-52.64-52.640N9917.49833.5002939.352939.351826.731826.732923.713067.79333067.79M00086.0577.8680.9780.970080.9780.970N917.5833.5002987.332987.331865.122977.703115.783115.8表2.23横向框架C柱剪力组合（kN）SGkSQkSwkSEkSGkGkkRE[1.2(SGk+0.5SQ1.35SGkQkQkGkGkQkQk喻仁喻仁5007-4.750267-8.68530040022.292130030071-21.054623.9629.539200200-27.4827.7235.433190010074-31.7028.6537.9593100222=220.17+116.80x3.52x15.29x3.5=94.98kN2剪力计算：ln=7.0-0.6=6.4mM边=-38.87+110.12x0.3=-5.83kN.mM边=-247.08+173.54x0.3=-195.02kN.mM边=-220.17+154.60x0.3=-173.79kN.mM边=-116.92+129.06x0.3=-78.20kN.m又有，VGb=(15.29x7+97.06)=102.05kN=0.85x[1.1x5.8395.02+102.05]=114.38kN=0.85x[1.1x173.78.20+102.05]=72.78kN2、框架柱内力组合取每层柱顶和柱底两个控制截面，采用与梁相同的四种内力组合。组合结果及柱端弯矩设计值的调整见表2.18~表2.23。在考虑地震作用效应的组合中，屋面活荷载取雪荷载进行组合。2.6截面设计2.6.1框架梁截面设计这里仅以第一层AB跨梁为例，说明计算方法和过程，其他层梁的配筋计算结果见表2.24~表2.25。1、梁的正截面受弯承载力计算从表2.17中分别选出AB跨间及支座截面的最不利内力，并将支座弯矩换算成支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。支座弯矩：YREMA=0.75x(29一159x06)=2REMB=0.75x(3123x06)=247.51kN.m跨间弯矩控制界面，及梁的跨中截面:YREMAB=121.40kN.m梁下部受拉时，按T形截面计算；上部受拉时，按矩形截面计算。翼缘宽度去：①n==0.177>0.1，故此项不受限制。综合上述三者，近似取b=2300mm。由于，C1fcbh(h0一)=1.0x14.3x2300x100x(565一50)=1693.84kN.m>121.40kN.m故该截面为第一类T形截面。Cs2As2min=0.2%将下部跨间的2根钢筋伸入支座，作为支座负弯矩的受压钢筋(A=628mm2)，在计算相应的As。A支座处：Csfy(h0as)360根(56535)fy(h0as)360根(56535)min=0.2%，且=0.413>0.3，满足要求。B支座处：fy(h0as)360根(56535)fy(h0as)360根(56535)min=0.2%，且=0.413>0.3，满足要求。2、梁斜截面受剪承载力计算根565=706.96kN>114.38kN，故满足截面尺寸的要求。梁端箍筋加密区长度取0.9m，采用4肢φ8@100，即箍筋等级为HPB235级钢筋（fyv=210N/mm2则其斜截面的承载力为0.7ftbh0+1.0fyvh0201201=436.43kN>114.38kNpsv=svA201sv ftfy ftfy非加密区的箍筋采用4肢φ8@150，此时可满足设计要求。BC跨：YREV=107.27kN，采用与AB跨相同的配筋，可满足要求。表2.23框架梁纵向钢筋计算表截面M/kN/mξA/mm2As/mm2实配钢筋/mm2A/As%1A-210.32-0.0596284#220.4130.77Bl-247.51-0.0836284#220.4130.77AB跨间0.0126190.38Br-235.52-0.0756284#220.4130.77-229.63-0.0726284#220.4130.77BC跨间0.0115670.384A-0.0346284#200.50.74Bl-201.07-0.0616284#200.50.74AB跨间0.015160.37Br-0.0516289884#200.50.74-0.0486289674#200.50.74BC跨间0.0126190.37由上表可知A/As均大于0.3，且p都大于max{0.25%，0.55}=0.25%，满足设计要求。"#"代表三级钢筋。表2.25框架梁箍紧数量计算表REV/kN0.25βcfcbh0/kNAsvs梁端加密区非加密区实配钢筋实配钢筋1A,Bl706.96-0.70706.96-0.764A,Bl90.07605.97-0.91605.97-0.82A表中 svA表中sREV0.7ftbh01.0fyvh0均小于0，即可进行构造配筋。2.6.2框架柱截面设计1、剪跨比和轴压比的验算Hn表2.26给出了框架柱各层剪跨比和轴压比的计算结果，其中剪跨比λ也可取/2h0。注意表中的内力值是相应于Mcmax的一组内力值，且取Mc、Vc和N柱顶和柱底中的较大值。是当Mc为地震组合下的内力值时，Mc、Vc和N都不应考虑承载力的抗震调整系数。表2.26柱的剪跨比和轴压比验算b/mmmmfc/N/mm2Mc/kN.mVc/kNN/kNMcVch0NcfbhcA柱16005601994.805.280.39360056058.761099.974.050.215600560280.654.570.05B柱160056029.063068.276.970.60360056062.8827.941399.004.020.27560056045.0029.06435.542.770.08C柱160056022.742987.330.58360056055.6434.751363.062.860.26560056030.89419.903.740.08由表可见，剪跨比都大于2，轴压比都小于0.8，即各柱的剪跨比和轴压比都满足要2、柱正截面承载力计算以第二层A柱为例说明计算过程。将表2.18（a）中支座中心处的内力值换算成支N2座边缘的的内力值，并与柱端弯矩的调整值比较后，选出最不利内力进行配筋计算。对于第二层A柱的柱底，M=166.66kN.m，N=1558.72kN，M1a=max{20mm,h}=20mm故应考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩。mηnsM2，m故，M=CmηnsM2=286.17kN.mb=0.518，属于大偏心受压的情况。as=464mmAs=A=Neξ.51fcbh=46.05mm2<0。故按照构造要求配置钢筋。再按Nmax及相应的M一组计算，N=1566.41kN，M0=130.95kN.m。M1a=max{20mm,h}=20mm故应考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩。mηnsM2，m故，M=CmηnsM2=277.60kN.mb=0.518，属于大偏心受压的情况。aai=457mmAs=A==-97.95mm2<0。故按照构造要求配置钢筋。查规范可知，中柱和边柱的最小配筋率为0.7%，则As,min=A.min=(0.7%bh)=1260mm2。配置钢筋4根直径为22mm的三级钢筋（1520mm2）。3、柱斜截面受剪承载力计算以第一层柱为例做计算说明，其他各层柱的箍紧数量见表2.27。查表2.19中的数据可知，框架A柱第一层的剪力设计值V=61.83kN。N=1544.4kN。Asv=V-ftbh0-0.056Nsfyvh0=3+1照构造要求配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用4肢φ8@100。查表2.25中的数据可知，一层底柱的轴压比为0.39，由规范可知柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值λv=0.063，则最小体积配箍率为pv,minAsvsvfc/f vAcorΣliyv取φ8钢筋Asv=50.3mm2，则有s<139mm。故4肢φ8@180可满足要求。加密区长度非加密区的箍筋间距还应满足s<15d=300mm，且非加密区的配箍率不应小于加密区的50%，非加密区箍筋可取4肢φ8@200。表2.27框架A柱箍紧数量表V/kNN/kN0.3fcA/kNAsv/s/mm,pvmin,/%加密区非加密区A柱161.831946.810.43（0.6）（0.33）386.201099.97-0.860.41（0.6）（0.33）591.24280.65-0.430.41（0.6）（0.33）B柱131.502346.580.57（0.94）（0.52）327.871364.430.46（0.6）（0.335400.540.41（0.6）（0.33）C柱100.54（0.94）（0.52）301786.210.41（0.6）（0.33）50522.750.41（0.6）（0.33）注：因0.25βcfcbh0=1201kN大于各个截面的剪力值，故所有截面均满足尺寸要求；表中所有箍筋均按构造要求配置。2.6.3框架柱梁节点核芯区截面抗震验算以第一层B柱为例进行计算。按式Vj=ηb(1_)由节点两侧梁的受弯承载力计算借点核芯区的剪力设计值。本设计的抗震等级为三级，取ηjb=1.2（偏大ΣMb=305.91kN.m（有左风参与组合时Hc为柱的计算高度，取节点上、下柱反弯Vj3(1_4__0)=596.74kN441RE10.85(0.3ηifcbjhj)10.85(0.3x1.5x14.3x600x600)=2725.41kN>596.41kN，满足要截点核芯区的受剪承载力V=YE(1.1ηiftbjhj+0.05ηiN+fyvAsvjhb0a)。其中N取max{第二层柱底轴力（2412.00kN0.5fcA=0.5x14.3x6002=2574kN}，即取N为2412.00kN。设节点区的配箍率为4肢φ10@100，则V=(1.1x1.5x1.43x600x600+0.05x1.5x2412x103x+210x4x785x565_35)=162330kN故满足承载力要求。2.7楼板设计以底层的楼板的设计为例，本设计采用塑性铰线法。第一层的楼板结构平面布置图楼面活荷载qk=4kN/m2，楼面板的自重gk=3.32kN/m2。混凝土采用C25级（fc=11.9N/mm2，ft=1.27N/mm2板中钢筋采用HPB235级（fy=210N/mm2）。2.7.1荷载设计值1.2gk+1.4qk=1.2x3.32+1.4x4.00=9.584kN/m2内跨：l0=lc_b（b为梁宽边跨：l0=lc_250_100/2_b/2。各板的跨度值见2.7.2弯矩计算首先假定边缘板带跨中配筋率与中间板带相同；支座截面配筋率不随板带而变，取同一值；跨中钢筋在离支座l01/4处间隔弯起50%；对于所有区格均取C=0.31；β=2。02_l01)进行计算。M1u(n_1)l01=m1ux(1.78_1)x44 EDCBA EDCBA图2.14楼板结构平面布置图M2u=Cm1ul01=x0.31xm1ux3.175=0.74m1uMu=Mu=Cβm1ul01=0.31x2xm1ux3.175=1.97m1um1u9.584kN/m2，=pul1(n)2m2u=cm1umu=2x2.94=5.88kN.mmuu2u将B4区格板的m'u作为B3区格板的mu的已知M1u(n)l01=m1ux(1.90)x2.975=5.28m1uM2u=cm1ul01=x0.31xm1ux2.975=0.69m1uMu=5.88x5.65=