南阳市教育局办公楼设计 毕业设计.doc

i 南阳市教育局办公楼设计 摘 要南阳市教育局拟建六层办公楼，钢筋混凝土框架体系，建筑面积为 7113 。本建筑物防火等级为二级，抗震设防烈度为 7 度，框架抗震等级为三级。2m 结构设计是建筑工程专业的重点，本设计的主要内容有：荷载计算与内力计算， 水平地震作用计算，框架梁柱设计及基础设计；竖向荷载内力计算采用弯矩分配法， 水平荷载内力计算采用“d 值法” ；内力组合之后进行截面设计，采用 “pkpm”进行 了电算，电算结果和手算结果基本吻合；本工程可用于实际工程施工。 关键词内力组合；截面设计；基础设计 ii the design for the education bureau office building of the nanyang city civil engineering major wang shengming abstract: the education bureau of nanyang city proposes to construct a six-story office building with reinforced concrete frame system. and its construction area is 7113 square meters. the fire-protection level is ranked two, the earthquake-protected intensity is graded seven, and the earthquake-resistant level is graded three. structure design is an emphasis of the architecture speciality. the main of this design includes such contents as loads computation and internal force computation, horizontal earthquake action computing, inner force of lateral frame analysis and combination, frame and foundation design. inner forces of vertical load are computated by the method of moment distribution, inner forces of horizontal load are computated by “d value method”.following the inner force computation the cross section design is carried out. the design is also computated by “pkpm”, the “pkpm”results is consistent with the hand computation results. this project can be used for practical engineering construction. key words: the inner forces computation; the cross section design; foundation design; iii 目 录 1 建筑设计.6 1.1 工程概况 6 2 结构设计概况 8 2.1 基本资料 8 2.2 结构选型及结构材料 8 2.2.1 结构体系选型.8 2.2.2 其他结构选项.8 2.2.3 材料.8 2.3 设计依据 9 2.4 结构的计算说明 9 2.4.1 结构的设计内容.9 2.4.2 本结构计算的特别说明.9 3 结构布置及计算单元的确定 .10 3.1 柱网布置及结构平面布置图 .10 3.2 结构设计 .10 3.2.1 结构布置及计算简图的确定及选择柱网布置10 3.2.2 材料选择10 3.2.3 框架梁、柱截面尺寸初估10 3.2.4 结构计算简图12 4 刚度计算 .13 4.1 框架梁、柱的线刚度计算 .13 4.1.1 框架梁的线刚度13 4.1.2 框架柱的线刚度13 4.2 各层柱横向侧移刚度计算 .13 5 荷载及重力荷载代表值计算 .15 5.1 屋面及楼面永久荷载标准值计算 .15 5.2 屋面及楼面可变荷载标准值计算 .16 5.3 楼梯梯段永久荷载标准值计算 .16 5.4 梁、柱重力荷载代表值计算 .16 5.5 墙体重力荷载代表值计算 .17 5.5.1 墙体永久荷载标准值计算17 4.5.2 各楼层各类填充墙体长度、高度计算17 5.5.3 各楼层中门、窗、洞口等面积及门、窗重力荷载计算18 5.5.4 填充墙重力荷载计算20 5.5.5 总重力荷载代表值计算20 6 横向水平地震作用及内力计算 .22 iv 6.1 横向结构自振周期计算 .22 6.2 横向水平地震作用标准值及位移计算 .22 6.2.1 横向水平地震作用标准值计算22 6.2.2 横向水平地震作用下水平位移计算23 6.2.3 内力计算23 7 横向风荷载作用下框架结构内力及侧移计算 .25 7.1 风荷载标准值计算 .25 7.2 横向风荷载作用下水平位移计算 .26 7.3 横向风荷载作用下框架内力计算(d 值法) 26 8 竖向荷载作用下横向框架结构内力计算 .28 8.1 计算单元的确定 .28 图 8-1 计算简图 28 8.2 荷载计算 .28 8.2.1 恒载计算28 8.2.2 框架计算单元的活荷载计算30 8.3 竖向荷载的内力计算 .31 8.3.1 恒荷载作用 8 轴线上这榀框架梁柱的内力计算(分层法)31 8.3.2 计算恒荷载作用下固端弯矩33 8.3.3 用弯矩二次分配法来计算恒载作用下的梁端、柱端弯矩34 8.3.4 计算恒载和活载作用下梁端剪力和柱轴力36 8.3.5 计算活荷载作用下固端弯矩38 8.3.6 用弯矩二次分配法来计算活荷载下的梁端、柱端弯矩40 8.3.7 计算活荷载作用下梁端剪力和柱轴力41 9 框架内力组合 .44 9.1 结构抗震等级 .44 9.2 框架梁内力组合 .44 9.2.1 作用效应组合44 9.2.2 承载力抗震调整系数44 9.2.3 弯矩调幅44 9.2.4 梁内力组合46 9.2.5 梁端剪力调整46 9.3 框架柱内力组合 .48 9.3.1 柱内力组合48 9.3.2 柱端弯矩值设计值的调整48 10 截面设计 51 10.1 框架梁截面设计 51 10.2 框架柱 56 10.2.1 柱截面尺寸验算.57 10.2.2 框架柱的截面设计.57 v 11 基础设计 65 11.1 基础梁截面尺寸的选取 65 11.2 a 柱下基础的计算 .65 11.3 b 柱下基础的计算 .71 11.4 基础梁的计算 78 12 楼梯设计 80 12.1 梯段板的计算 80 12.2 平台板的计算 81 12.3 平台梁的计算 82 12.4 构造措施 83 12.4.1 锚固长度.83 12.4.2 平台梁构造.83 13 板的配筋 84 13.1 标准层楼板计算 84 13.1.2 配筋计算.89 13.2 屋顶楼板计算 91 13.2.1 双向板设计 .91 13.2.2 配筋计算.95 14 手算与电算对比 97 附表 .92 参考文献 101 致谢 102 6 1 建筑设计 1.1 工程概况 1、工程名称：南阳市教育局办公楼。 2、工程位置：南阳市教育局。 3、工程总面积：7113，主楼 6 层，高 22.05m，局部七层层高 3.3m.。 4、结构形式：钢筋混凝土多层框架结构。 1.2 建筑物功能与特点 本设计为南阳市教育局办公楼，设计汇集了近几年来对建筑设计的一些学习，并 参考相关规范图集等资料，努力做到办公楼建筑设计的总布局和平面布局的最优化设 计，以保证该办公楼符合适用、经济、安全、防火的基本要求。 1.2.1 平面设计 建筑朝向为南北向，平面布置满足长宽比小于 5，采用纵向 4.2m 和 3.9m、横 向 6.3m、2.7m、6.3m 的柱距，满足建筑开间模数和进深的要求。 1.2.2 立面设计 由于该工程为办公楼，所以在立面上要讲究简洁大方，与周围环境相融合， 同时还要满足功能上的采光通风与隔声等要求。在整体布置上主要以布局合理为 主，外墙面涂料饰面的不同的选用，以此来划分和突出此建筑物的美观和立体感， 使整个建筑主题风格更富有现代化建筑气息。 1.2.3 剖面设计 确定房间的剖面形状和比例关系，确定房屋的层数和各部分的标高，研究竖 向空间的处理，将平面、立面和剖面密切结合，充分注意两者的联系。 1.2.4 防火 防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离 小于 35m，综合办公楼，娱乐室设前后两个门，小房间设一个门，楼梯间设防火门， 满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧,满足间距 50m 的要求。 1.2.5 构造做法 屋面结构：屋面形式为平屋顶上人屋面；平屋顶排水坡度为 2%，排水方 式为有组织排水。屋面做法采用 05zj201 中的卷材刚性防水屋面，女儿墙高 1.5m。 7 楼面结构：走道，无水房间做法选自 05zj001（楼）10； 地面结构：选自 05zj001（地）19； 楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯 05zj40（y/14） ； 天沟：采用内天沟，做法选自 05zj201(4/14)； 楼梯：选自 05zj201（y/14） ； 卫生间及盥洗室：选自 05zj103（1/14） ； 勒脚：选自 98zj901（1/3） ； 门窗：见建施-1 设计说明。 8 2 结构设计概况 工程名称：南阳市教育局办公楼 2.1 基本资料 (1)基本风压(南阳地区 0.35 (50 年重现期)；冬季主导风向：北偏东风；夏季2kn/m 主导风向：东南风；c 类粗糙地面。 (2)抗震设防烈度：7 度(0.1g ，第一组) ；框架抗震等级为三级(高度1.4tg=0.49 s，则顶部附加地震作用系数 :tn=0.08t1+0.07=0.119 fn=nfek=270.885 kn 表 6-2 层间水平地震作用值计算 层次 gi hi gihi fek (1-fn) fi(kn) 6 9455.67 22.55 213225.359 2295.633 0.881 1110.76 5 6680.256 18.95 126590.851 2295.633 0.881 419.852 4 6680.256 15.35 102541.930 2295.633 0.881 403.903 3 6680.256 11.75 78493.008 2295.633 0.881 309.176 2 6680.256 8.15 54444.086 2295.633 0.881 214.45 1 6692.272 4.55 30449.838 2295.633 0.881 119.939 513455.072 6.2.2 横向水平地震作用下水平位移计算 查规范知，钢筋混凝土框架弹性层间位移角限值 =1/550=18.1810-4，其中，eu ； 6ijivf 具体计算见表 5-3： 表 6-3 横向水平地震作用下水平位移计算 fi vi d ue(mm)定点位移 hi ue/hi(10-4) 6 1110.76 1110.76 633961.483 1.175 19.729 3.6 4.867 5 419.852 1530.612 629621.48 2.431 17.977 3.6 11.619 4 403.903 1934.515 629621.48 3.073 15.546 3.6 20.156 3 309.176 2243.691 629621.48 3.564 12.473 3.6 30.056 2 214.45 2458.141 629621.48 3.904 8.909 3.6 40.844 1 119.939 2578.08 515096.98 5.005 5.005 4.55 43.316 其中 ievud: 由表中可以看到，最大层间弹性位移角发生在第一层，43.316 0.15 受剪 0.75 0.75 0.80 0.85 9.2.3 弯矩调幅 为了减小支座处负钢筋的数量，方便钢筋的绑扎与混凝土的浇捣；同时为了充分 利用钢筋，以达到节约钢筋的目的。在内力组合前将竖向荷载作用下支座处梁端负弯 矩(使梁上面受拉) 调幅，调幅系数 0.9。 以顶层边跨梁在恒载作用下的梁端负弯矩为例： 46 图 9-1 弯矩调幅示意图 该梁在恒载作用下，梁端负弯矩分别为： ，am4.082 knm 跨中正弯矩为 (见图 4.1 实线),现将其调幅：bm52.17 knm 059.2 ka0.94823.674nmb51 ab0m4.0825.17 9.51. 64.3 kn 验算： b0c2 a17.64 knm bc00825.17m9.2107.64 knm2 满足条件！ 其中， 是按简支梁计算的跨中弯矩。c0 每一根梁均按以上介绍的方法进行支座负弯矩与跨中正弯矩调幅，结果如表 8-2 所示： 表 9-2 恒载作用下梁端弯矩调幅 梁端弯距(knm) 调幅后梁端弯距(knm)梁类型 层号 左 右 跨中弯距 (knm) 左 右 调幅后跨中弯距 (knm) 6 -44.082 52.171 59.52 -39.674 46.954 64.333 5 -63.33 63.176 59.334 -56.997 56.858 65.659 4 -62.102 62.441 60.315 -55.894 56.197 66.542 3 -62.102 62.441 60.315 -55.894 56.197 66.542 2 -62.388 62.628 60.079 -56.149 56.365 66.330 边跨 1 -57.322 60.305 63.774 -51.59 54.275 69.655 47 续表 9-2 恒载作用下梁端弯矩调幅 注：梁端弯距以顺时针为正，跨中弯距以使梁下表面受拉为正。 表 9-3 活载作用下梁端弯矩调幅 轴线处梁端弯距 (knm) 调幅后梁端弯距 (knm)梁类型 层号 左 右 跨中弯距 (knm) 左 右 调幅后跨中弯距 (knm) 6 -13.423 15.344 18.019 -12.081 13.81 19.475 5 -17.233 17.364 15.10 -15.51 15.628 16.83 4 -16.698 17.061 15.541 -15.028 15.314 17.227 3 -16.698 17.061 15.541 -15.028 15.314 17.227 2 -16.555 17.08 15.509 -14.90 15.372 17.191 边跨 1 -15.404 16.227 16.558 -13.864 14.604 18.14 6 -4.344 4.344 -1.182 -3.91 3.91 -2.255 5 -3.383 3.383 -0.183 -3.013 3.013 -0.518 4 -3.474 3.474 -0.309 -3.127 3.127 -0.656 3 -3.474 3.474 -0.309 -3.127 3.127 -0.656 2 -3.456 3.456 -0.291 -3.11 3.11 -0.637 中跨 1 -3.847 3.847 -0.682 -3.462 3.462 -1.067 注：梁端弯距以顺时针为正，跨中弯距以使梁下表面受拉为正。 9.2.4 梁内力组合 该框架内力组合共考虑了九种内力组合(考虑左风、右风，左震和右震)： gkqks1.2.4swkk.35.gqwks120914skke.35 各层梁的内力组合结果见附表，其中竖向荷载作用下的梁端弯矩为经过调幅后的 弯矩。 梁内力组合见附表 1。 6 -12.86 12.86 -5.469 -11.547 11.547 -6.755 5 -9.401 9.401 -2.813 -8.137 8.137 -3.753 4 -9.681 9.681 -3.093 -8.713 8.713 -4.061 3 -9.681 9.681 -3.093 -8.713 8.713 -4.061 2 -9.61 9.61 -3.022 -8.649 8.649 -3.983 中跨 1 -11.131 11.131 -4.543 -10.081 10.081 -5.656 48 9.2.5 梁端剪力调整 抗震设计中，梁端剪力设计值应按下式调整： (8-1)lrvbbngbvm/lv 1.对于第五层： ab 跨：受力如图所示： 图 9-2 ab 跨受力图 梁上荷载设计值： 1q.239564.78kn/m 0326.04 / gb 195v4.758.76.93kn nl6m 左震: lrvbbngb13.79.41m/l. 76.934.21 k65 右震: lrvbbngb2v/lv1. n4 故取 74.01 kn bc 跨：受力如图 8-3 所示： 图 9-3 bc 跨受力图 梁上荷载设计值： 1q.265.81kn/m 3079.41 k/ gb 2.v3.59.435 49 nl2.45 m 左震: lrvbbngb2.4593vm/lv1.1.534.76 kn 右震: lrvbbnb/l70.8 kn 故取 5.41 kn 2.对于第一到五层， ab 跨： 1q.239654.78 k/m 031.29 / gbv. bc 跨： 1q265. kn/ .908714.9 k/ gb 剪力调整方法同上，结果见附表 1 各层梁的内力组合和梁端剪力调整。 9.3 框架柱内力组合 9.3.1 柱内力组合 柱内力控制截面一般取柱上、下端截面，每个截面上有 m、n、v。 由于柱是偏心受力构件且一般采用对称配筋，故应从上述组合中求出下列最不利 内力： 及相应的 nmaxm 及相应的 m 及相应的 min 表见附表 2、3 9.3.2 柱端弯矩值设计值的调整 一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于 0.15 者及框支梁与 框支柱的节点外，柱端组合的弯矩设计值应符合下式的要求： (8-2)cbm 式中 节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上下cm 柱端的弯矩设计值可按弹性分析来分配； 节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和；c 50 柱端弯矩增大系数；三级框架为 1.1；c 为了避免框架柱脚过早屈服，一、二、三级框架结构的底层柱下端机面的弯矩设 计值，应分别乘以增大系数 1.5、1.25 和 1.15。底层是指无地下室的基础以上或地下室 以上的首层。 以第一层中柱为例进行柱调整: 查梁柱内力组合表附表 1、2、3，得： 第一层梁与 b 柱节点左、右梁端弯矩： 左震： lbm0.649 knmrbm105.6 knm 右震： lb82. rb3.89 1673k 第一层梁与 b 柱节点上、下柱端弯矩： 左震： ucm20.84 nmdcm137.9 knm3165k 右震： uc9. rb.80 280 取左震： ， 知：b36. kn c314.65 kn c bm145mm98m 故结点处应按照弹性弯矩对上下柱端弯矩进行调整： uc203.769.8.65 k14dc.93. . nure052.7038mdcm.8164.6 k 同理，右震时有： cb km2.40 uc9.23.3. n2dc4 kmurem05.98dc.3.2 51 表 9-4 横向框架 a 柱柱端组合弯矩设计值调整表 柱 号 层次层次 mc 上 mc 下 mb 右 调后 mc 上 调后 mc 下 续表 9-4 横向框架 a 柱柱端组合弯矩设计值调整表 左震 -22.187 -63.775 93.769 -22.629 -65.0451 层 右震 124.134 117.895 -234.222 112.321 106.676 左震 -34.575 -66.898 108.548 -34.449 -67.0432 层 右震 118.512 152.582 -261.185 106.758 137.45 左震 -36.89 -49.544 80.342 -32.061 -43.0593 层 右震 107.5 134.097 -232.737 96.826 120.783 左震 -3.302 -36.89 48.656 -3.738 -41.7564 层 右震 87.856 121.444 -200.835 78.823 108.958 左震 27.652 -30.84 -11.503 93.289 -104.0445 层 右震 63.376 111.846 -116.908 56.445 99.614 左震 0 19.724 -13.179 0 12.322 a 柱 6 层 右震 0 102.631 -96.536 0 96.261 表 9-5 横向框架 b 柱柱端组合弯矩设计值调整表 柱 号 层次层次 mc 上 mc 下 mb 左 mb 右 调后 mc 上 调后 mc 下 左震 0 -144.767 -117.24 24.593 0 -132.6146 层 右震 0 43.269 11.522 -57.495 0 42.985 左震 -114.767 -145.778 183.314 69.152 -103.98 -132.0765 层 右震 36.66 75.773 -28.101 -92.297 36.718 75.854 左震 -126.275 -175.658 207.33 85.545 -115.307 -160.4014 层 右震 54.9 104.211 -54.801 -112.209 53.88 102.275 左震 -150.216 -183.258 225.194 101.126 -137.439 -167.673 层 右震 78.769 118.11 -71.944 -125.79 76.174 108.128 左震 -182.955 -198.056 252.148 121.539 -167.775 -181.6232 层 右震 112.115 125.208 -98.426 -146.182 108.061 120.688 左震 -203.874 -137.779 230.649 105.611 -203.708 -137.669 b 柱 1 层 右震 119.4 91.88 -82.864 -133.809 114.488 88.126 52 10 截面设计 10.1 框架梁截面设计 梁设计内力的选择 梁利用弯矩与剪力进行截面设计，具体来说，利用弯矩设计纵向钢筋，利用剪力 设计箍筋。所以弯矩与剪力不需取同一组工况的内力。分别取最大值为设计内力即可。 具体设计内力的选择见下文各个杆件截面设计。 设计思路： 对于边跨梁，首先利用跨中正弯矩设计值，以单筋 t 形截面来配置梁底纵筋(因为 跨中梁顶负筋一般配置较少，以单筋截面设计带来的误差较小)；然后根据“跨中梁底 纵筋全部锚入支座”的原则确定支座的梁底纵筋，利用支座负弯矩设计值以双筋矩形 截面来配置梁顶纵筋。纵筋的截断、锚固以构造要求确定。钢筋采用电渣压力焊接长， 所以不考虑钢筋的搭接。然后按高规有关要求配置抗剪箍筋，验算梁抗剪承载力。 设计参数： 梁混凝土：c25( )；22ctf1.9 n/m,f1.7 / 纵筋：hrb335( )；y70 箍筋：hpb300( )；2f / 纵筋保护层厚： a35 现以底层梁截面设计来说明其计算过程： (1)边跨 ab 截面设计 跨中截面设计 设计内力： re0.85m12.36 knm13.6 knm 按 t 形单筋截面设计，首先确定截面几何参数： (10-1)0fnfminlb,sb2h 其中： ；0l6923 ；nbs505390 ，不需考虑 ；f0h1).18.fb12h 所以： 。23 m 0sa6 53 1cf0fbh21.0432105602149.5 knm103.6 k 属于第类 t 形截面。 6s 22cf0m.95 (满足)。s b2cfosybh.346a18. m 实配钢筋： (满足)。320b22sa941 m.5tminyf.,45.% (满足)s0.6.21bh 支座处正筋配置 设计内力： m.478 knm 抗震调整: re512.03.256 ks2cf0 1.9bh (满足)s b22cfosy.36a18. m760 所以，将跨中处的 直通支座，满足要求！可知，可以直接取跨内弯矩最大值2b 进行设计。 支座处负筋配置 设计内力： re0.85m34. knm19.8 kn osha60 已知支座负弯矩作用下，受压钢筋为 ( )2b2sa6 m6ys0ss2 21cofa()19.830941530.5bh.ss 0a.52h 说明 富余，且达不到屈服，可近似取：s 54 62sy0sm19.08a15.3 m3(5)f(h) 实取 ，42b2 mtminyf.,5.%s0a1260.89.23bh ，(满足要求 )。s8.53 验算纵筋间距： ；1 min20s95 s25 2 i547 30 3 箍筋配置 支座剪力： bv1.9 kn 根据高规6.2.6 验算受剪截面：c0c bre.2fh.2.250639.5 knv15.39 kn8 截面满足要求。 根据高规6.3.2 配置箍筋：加密区 (梁左右端各 1000mm)80a 非加密区 2 有地震作用时梁的受剪承载力验算： svutboyb0reb1v0.42fh1.5fh250.3.761. 6.85 139 knv.39 kn 同理，可知在跨中也满足受剪承载力要求。 查混凝土结构计算图表第五章第四节，可得： (加密区)sv0.5 (非加密区)3 所以， sv.920.3490.386 55 (满足)tsvmin svyvf1.270.260393 (2)中跨 bc 截面设计 跨内正弯矩截面设计 由于跨中内力 m 非常小，可以从梁的内力组合表中选出 ab 跨跨间截面及支座截 面的最不利内力。 设计内力：取 re0.85105.6 knm9.76 knm 按 t 形单筋截面设计，首先确定截面几何参数： (10-2)0fnfminlb,sb12h3 其中： ；0l279 3 ；nbs502590 ，不需考虑 ；f0h1.7.14fb12h 所以, 。f9 m 0sa356 m1cffbh21.09103650237.65 knm89.76 k 属于第类 t 形截面。 6s 22cf0m8.7.935 (满足) 。s b1100.52cfosybh.65196a89.3 m3 实配钢筋： (满足)。320b22sa4 m.tminmaxyf(.,45).15% (满足)s09.03.2bh26 支座处负筋配置 设计内力： re0.85m14.89 kn13.78 knm 0sha36 m 已知支座负弯矩作用下，受压钢筋为 ( )42b2sa0 56 6ys0ss2 21comfa(ha)13.780941(365)0.2b.0s.5h 说明 富余，且达不到屈服，可近似取：s 62sy0s13.780a148 m(5)f(h) 实取 ，42b2 tminmaxyf(.,5).3%s0a16.70.2bh2 ，(满足要求)。s94.8.3 验算纵筋间距: ；1 mins250/295 s25 ；i4730 箍筋配置 支座剪力： bv35.27 kn 根据高规6.2.6 验算受剪截面：c0c bre.2fh.1.950362.5 knv135.27 kn8 根据高规6.3.2 配置箍筋：加密区 (梁左右端各 700mm)80a 截面满足要求。 有地震作用时梁的受剪承载力验算： svutboyb0reb1v0.42fh1.5fh250.3.7361. 6.85 119 knv.2 kn 满足要求。 同理，可知在跨中也满足受剪承载力要求。 查混凝土结构计算图表第五章第四节，可得： (加密区) (非加密区)sv0.59sv0.3 57 所以， sv0.3514.50.47329 (满足)tsmin svyvf.7.6.1. 由于右边跨 cd 与左边跨 ab 在不同荷载组合下的最不利内力相同，故其配筋可参 照 ab 跨，其他各层梁配筋计算方法与底层相类似，在此不再赘述。本框架梁中 1 与 其他层各跨控制内力相差甚微， ，故取其跟第 1 层同样配筋，其余层配筋计算同第一层。 各层配筋及相关参数的计算详见表 10-1、表 10-2 所示。 表 10-1 框架各层梁配筋计算表 层 次 截面 mknm 2sa(m)2s()实配钢筋 as(mm2) s(%) d 199.089 0.124 628 12521 4 20(1256)b0.5 0.889% 支座 c -113.738 0.192 941 1148 4 20(1256) 0.819 1.376% cd 跨间 103.136 0.012 618.56 3 20(941) 1.031% 支座 cr -199.089 0.052 628 1252.1 4 20(1256) 0.519 0.889%1 层 bc 跨间 89.769 0.065 896.98 3 20(941) 1.031% 注：以下端受拉为正，上端受拉为负。 表 10-2 框架梁配箍计算表 梁端加密区 非加密区层 次 截 面 rev(kn)c0.2fbhsvret0yvav.42fbh15 实配钢筋 ( )sva 实配钢筋 d 115.395 395.5 8100(1.31) 8200 c l115.395 395.5 8100(1.31) 82001层 cr 135.272 255.5 08100(1.31) 8200 10.2 框架柱 设计思路： 柱按偏心受压构件设计。首先根据设计内力判断是属于“大偏心受压柱”还是 “小偏心受压柱” ，然后分别采用不同的方法进行截面设计。 混凝土：c30 ( )；22t cf1.43 n/m,f14.3 / 纵筋：hrb335 ( )；y0 箍筋：hpb300 ( )；2f7 / 钢筋保护层厚： 。a3 58 10.2.1 柱截面尺寸验算 柱截面尺寸宜满足剪跨比和轴压比的要求： 剪跨比 ，其值宜大于 2；c0m(vh) 轴压比 ，三级框架小于 0.9。nnfb 其中 、 、 均不应考虑抗震承载力调整系数。c 表 10-3 柱剪跨比和轴压比验算表 柱 型 层 次 cmcvhc0 n bc hc fc n 6 102.631 50.72424 470 205.42 500 500 14.3 4.310 0.058 5 111.846 61.020 470 321.745 500 500 14.3 3.900 0.08 4 121.444 69.818 470 433.394 500 500 14.3 3.701 0.121 3 134.097 68.422 470 549.220 500 500 14.3 4.17 0.154 2 152.582 74.741 470 670.790 500 500 14.3 4.344 0.188 d 柱 1 117.895 82.214 470 786.009 500 500 14.3 3.698 0.22 6 -144.075 5 79.088 470 222.363 500 500 14.3 3.876 0.062 5 -145.78 83.127 470 355.881 500 500 14.3 3.731 0.095 4 -175.66 99.573 470 477.505 500 500 14.3 3.753 0.134 3 -183.26 111.8988 470 603.338 500 500 14.3 3.485 0.169 2 -198.075 122.815 470 729.517 500 500 14.3 3.431 0.204 c 柱 1 -137.78 100.859 470 867.078 500 500 14.3 2.907 0.243 10.2.2 框架柱的截面设计 1.底层 a 柱(500500) (1)纵筋设计 根据内力组合的结果，以下六组内力矩均可能为最危险内力： 第一组： ， ；m1.895 knm618.709 kn 第二组： ， ；73442 第三组： ， ；6. . 第四组： ， ；2053 第五组： ， ；.89 k68. k 第六组： ， 。4n74n 利用下式分别判断各组内力作用下，该柱是属于“大偏心受压柱”还是“小偏心 受压柱” 。 (10-3)1cxfb 59 时，为大偏心受压构件； 时，为小偏心受压构件。b0xhb0xh 该柱轴压比： ren.20.15.8 第一组： 3re1cn867962 mf.4 (大偏心受压)b0h b0xh 同理： 第二组： (大偏心受压 )；b0x 第三组： (大偏心受压 )；h 第四组： (大偏心受压 )；b0 第五组： (大偏心受压 )；x 第六组： (大偏心受压 )。b0h 根据 相关曲线见图 7.3.1，判断哪组内力为最危险内力：unm 图 10-1 相关曲线unm 因为六组内力均为大偏心，所以均处于下部曲线包络图内。观察包络图，得出结 论：随着轴向压力的增加，正截面受弯承载力随之增加。分析比较后知第一组、第三 组均能 成为控制内力，现分别计算其配筋，取其中配筋最大者来设计截面。 第一组： 设计内力如下： ren618.709 k618.709.4.67 kn m5m 可得： (大偏心) 3b01c4.x.2 mh258.mfb50h370 l. 60 0me238.1 mnaax(b,)0i0.25.18 ，取i10e.27.7.6371h41.0 ，故0l459.12.02 20il() 9.0.e5.18h47i 0a134.5 m22 采用对称配筋： b1cys1nfxfa1c0ys0e(h)(ha)2 可得： 1c0sys3 2xfb()aha497.549.67.1435069.2(40.5692)34.6 m() 实配： ， ，满足。1b2sa8 m. 验算单侧配筋率： s min040.3%.2bh57 第四年组： 设计内力如下： ren653.81 k5 kn m20m 可得： (大偏心)b01c52.70x.6 mhfb40h3 l. 61 0me395.18 mnaax(b,2)0 ，取i10e42.1h1.0 ，故0l459.2.2 201il() 9.0.67e415.8h017iea.54.836.4 m22 采用对称配筋： b1cys1nfxfa1c0ys0e(h)(ha)2 因为 ，所以按以下方式计算 :xa 1c02sys xefb()a98.1 mha 实配： ， ，满足。28b22a37 0.89 验算单侧配筋率： s min0 .4%bh5 因为以上只计算了该柱横向受力时所需钢筋，未计算纵向受力时所需钢筋，为了 简便，取柱纵向受力时所需钢筋也为 。2180b 由此， (满足)s minmax0a5bh5 (2)箍筋设计 设计内力： rev8.21 kn.84216.3 kn 首先按高规6.4.3 配置箍筋： 加密区 ，采用四肢箍0a 非加密区 ，采用四肢箍 最小截面尺寸的验算： (满足)c0.2fbh.214.350762.10 knv67.31k 62 截面受剪承载力验算： ，取 6320.51.523.067473.cn8 kfbh1450172.5 kn 故取 .nsvutc0c0reba15v(ff.6). 478.543720.653.81)0.81629 kv6.1 k 按照构造配置即可满足要求。 验算加密区箍筋配筋率： 确定加密区范围： 一层边柱为底层柱，所以柱头加密区范围 根据高规6.4.6：ulnubmaxll10 (h,50)78.3 6 柱底加密区范围 根据高规6.4.6：lnb maxl8 (,)1.6 3 查混凝土结构计算图表第五章第三节，得： v1.4% 查表得： v0.9 (满足)v,min v.1432%1.4 c 验算平面外轴心受压承载力0l59.0.8bucys maxn.fh(a)14.35720156)39.285 kn786.54 kn 满足要求。 2.底层 b 柱(500500) (1)纵筋设计 根据内力组合的结果，以下六组内力矩均可能为最危险内力： 第一组： ， ；m205.73 knm563.2 kn 第二组： ， ；469894 第三组： ， ；. 1.7 63 第四组： ， ；m235.7 knm107.86 kn 第五组： ， ；013 第六组： ， ；.94 4. 利用下式分别判断各组内力作用下，该柱是属于“大偏心受压柱”还是“小偏心 受压柱” 。 (10-4)1cnxfb 时，为大偏心受压构件； 时，为小偏心受压构件。b0xh 0h 该柱轴压比： ren.30.15.8 第一组： 3re1cn89671 mf. (大偏心受压)b0h.42 b0xh 同理： 第二组： (大偏心受压 )；b0x 第三组： (大偏心受压 )；h 第四组： (大偏心受压 )；b0 第五组： (大偏心受压 )；x 第六组： (大偏心受压 )。b0h 根据 相关曲线见图 9-1，判断哪组内力为最危险内力：unm 图 10-2 相关曲线unm 因为六组内力均为大偏心，所以均处于下部曲线包络图内。观察包络图，得出结 论：随着轴向压力的增加，正截面受弯承载力随之增加。分析比较后知第一组为最不 利内力，应以其来设计截面，计算截面的配筋。 设计内力如下： ren107.86 k0.817.685.49kn 235.7 km 64 可得： (大偏心) 3b01cn857.4910x8. mh253fb0h6 l. 603m25.70e24.7n891amax(b3,) i0. 9.3 m ，故取i10eh601.0 ，故0l4859.12.2 20il() 9.70.5e4.3h06i 5ea m22 采用对称配筋： b1cys1nfxfa1c0ys0e(h)(ha)2 可得： 1c0sys3 2xfb()aha857.4905.289.158.(460.589)1 m(46) 实配： ， ，满足。1b22sa37 m1 验算单侧配筋率： min010.9%.bh546 因为以上只计算了该柱横向受力时所需钢筋，未计算纵向受力时所需钢筋，为了 简便，取柱纵向受力时所需钢筋也为 。28b 由此， (满足)s min0a3291.40.7bh56max5 65 (2)箍筋设计 设计内力： rev8.79 kn0.8791.03 kn 首先按高规6.4.3 配置箍筋： 加密区 ，四肢箍10a 非加密区 ，四肢箍2 最小截面尺寸的验算： (满足)c0.2fbh.9.1504687. knv71.03k 截面受剪承载力验算： ，取 635.7.2314.cn89 k0fbh19501432.5 k 故取 .nsvutc0c0reba5v(ff.6n)1. 478.57210.6857.49)0.83294 k.3 k 按照构造配置即可满足要求。 验算加密区箍筋配筋率： 确定加密区范围： 一层中柱为底层柱，所以柱头加密区范围 根据高规6.4.6：ulnubmaxll10 (h,50)8 6 柱底加密区范围 根据高规6.4.6：lnb maxl8 (,)17 3 查混凝土结构计算图表第五章第三节，得： v1.4% 查表得： v0.9 (满足)vmin v.182%1.4 c 验算平面外轴心受压承载力0l4859.70.3b 66 uc0ys maxn.9fbh(a)831.546037