建筑工程专业毕业论文17323.doc

i 本科生毕业设计 学 院:土木工程学院 专 业:建筑工程专业 ii 河南省职业技术学院 3#教学楼设计 3teaching building of henan vocational and technical college design 总计:100 页 表格：32 个 插图：23 幅 iii 河南省职业技术学院 3#教学楼设计 3teaching building of henan vocational and technical college design iv 河南省职业技术学院 3#教学楼设计 摘 要河南省工业职业技术学院拟建六层 3#综合教学楼，钢筋混凝土框架体系， 建筑面积为 5848.44 。本建筑物防火等级为二级，抗震设防烈度为 7 度，框架抗震2m 等级为三级。 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 v 3teaching building of henan vocational and technical college design civil engineering major su hai-feng abstract: a 3# six stories comprehensive teaching building will be constructed by henan vocational and technical college. the building is steel reinforced concrete frame structure and the building area is 5848.44 .the fire-protection level is ranked two, the 2m 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; vi 目 录 1 结构设计概况 1 1.1 基本资料 1 1.2 结构选型及结构材料 1 1.2.1 结构体系选型.1 1.2.2 其他结构选项.2 1.2.3 材料.2 1.3 设计依据 2 1.4 结构的计算说明 3 1.4.1 结构的设计内容.3 1.4.2 本结构计算的特别说明.3 2 结构布置及计算单元的确定 4 2.1 柱网布置及结构平面布置图 4 2.2 结构设计 4 2.2.1 结构布置及计算简图的确定及选择柱网布置.4 2.2.2 材料选择.4 2.2.3 框架梁、柱截面尺寸初估.4 2.2.4 结构计算简图.6 3 刚度计算 7 3.1 框架梁、柱的线刚度计算 7 3.1.1 框架梁的线刚度.7 3.1.2 框架柱的线刚度.7 3.2 各层柱横向侧移刚度计算 7 4 荷载及重力荷载代表值计算 9 4.1 屋面及楼面永久荷载标准值计算 9 4.2 屋面及楼面可变荷载标准值计算 .10 4.3 楼梯梯段永久荷载标准值计算 .10 4.4 梁、柱重力荷载代表值计算 .10 4.5 墙体重力荷载代表值计算 .11 4.5.1 墙体永久荷载标准值计算11 4.5.2 各楼层各类填充墙体长度、高度计算11 4.5.3 各楼层中门、窗、洞口等面积及门、窗重力荷载计算12 4.5.4 填充墙重力荷载计算14 4.5.5 总重力荷载代表值计算14 5 横向水平地震作用及内力计算 .16 5.1 横向结构自振周期计算 .16 5.2 横向水平地震作用标准值及位移计算 .16 5.2.1 横向水平地震作用标准值计算16 vii 5.2.2 横向水平地震作用下水平位移计算17 6 横向风荷载作用下框架结构内力及侧移计算 .19 6.1 风荷载标准值计算 .19 6.2 横向风荷载作用下水平位移计算 .21 6.3 横向风荷载作用下框架内力计算(d 值法) 21 7 竖向荷载作用下横向框架结构内力计算 .23 7.1 计算单元的确定 .23 7.2 荷载计算 .23 7.2.1 恒载计算23 7.2.2 框架计算单元的活荷载计算25 7.3 竖向荷载的内力计算 .26 7.3.1 恒荷载作用 8 轴线上这榀框架梁柱的内力计算(分层法)26 7.3.2 计算恒荷载作用下固端弯矩28 7.3.3 用弯矩二次分配法来计算恒载作用下的梁端、柱端弯矩30 7.3.4 计算恒载和活载作用下梁端剪力和柱轴力31 7.3.5 计算活荷载作用下固端弯矩34 7.3.6 用弯矩二次分配法来计算活荷载下的梁端、柱端弯矩35 7.3.7 计算活荷载作用下梁端剪力和柱轴力37 8 框架内力组合 .39 8.1 结构抗震等级 .39 8.2 框架梁内力组合 .39 8.2.1 作用效应组合39 8.2.2 承载力抗震调整系数39 8.2.3 弯矩调幅39 8.2.4 梁内力组合41 8.2.5 梁端剪力调整42 8.3 框架柱内力组合 .43 8.3.1 柱内力组合43 表见附表 2、3 .43 8.3.2 柱端弯矩值设计值的调整43 9 截面设计 .46 9.1 框架梁截面设计 .46 9.2 框架柱 .51 9.2.1 柱截面尺寸验算52 9.2.2 框架柱的截面设计52 10.1 基础梁截面尺寸的选取 56 10.2 a 柱下基础的计算 .56 10.3 b 柱下基础的计算 .61 10.4 基础梁的计算 65 viii 11 楼梯设计 68 11.1 梯段板的计算 68 11.2 平台板的计算 69 11.3 平台梁的计算 70 11.4 构造措施 71 11.4.1 锚固长度.71 11.4.2 平台梁构造.71 12.1 标准层楼板计算 72 12.1.2 配筋计算.75 12.2 屋顶楼板计算 76 12.2.1 双向板设计 .76 12.2.2 配筋计算.77 13 手算与电算对比 79 附表 .80 参考文献： .89 致谢： .90 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 1 1 结构设计概况 工程名称：河南省职业技术学院 3#教学楼 1.1 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；2kn/m 夏季主导风向：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:t n=0.08t1+0.07=0.119 fn= nfek=203.959kn 表 5-2 层间水平地震作用值计算 层次 gi hi gihi fek (1-fn) fi(kn) 6 7439.929 22.55 167770.399 1713.943 0.881 443.239 5 6846.858 18.95 129747.959 1713.943 0.881 342.786 4 6846.858 15.35 105099.270 1713.943 0.881 277.666 3 6846.858 11.75 80450.582 1713.943 0.881 212.304 2 6846.858 8.15 55801.893 1713.943 0.881 147.425 1 7181.037 4.55 32673.718 1713.943 0.881 86.322 571543.821 5.2.2 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 表 5-3 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) 6 443.239 443.239 671896.286 0.660 11.742 3.6 1.832 5 342.786 786.025 559859.994 1.404 11.082 3.6 3.900 4 277.666 1063.691 559859.994 1.900 9.678 3.6 5.278 3 212.304 1275.995 559859.994 2.279 7.778 3.6 6.331 2 147.425 1423.42 559859.994 2.542 5.499 3.6 7.062 1 86.322 1509.742 510609.503 2.957 2.957 4.55 6.498 其中 ievuda 由表中可以看到，最大层间弹性位移角发生在第一层，7.062 0.15 受剪 0.75 0.75 0.80 0.85 8.2.3 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： 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 42 图 8-1 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 示 表 8-2 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 59.321 -56.997 56.858 64.562 4 -62.102 62.441 60.125 -55.894 56.197 65.899边跨 3 -62.102 62.441 60.125 -55.894 56.197 65.899 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 43 2 -62.388 62.628 58.799 -56.149 56.365 66.279 1 -57.322 60.305 61.023 -51.59 54.275 67.955 续表 8-2 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 8-3 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 19.377 5 -17.233 17.364 15.10 -15.51 15.628 16.43 4 -16.698 17.061 15.541 -15.028 15.314 16.975 3 -16.698 17.061 15.541 -15.028 15.314 16.975 2 -16.555 17.08 15.509 -14.90 15.372 16.923 边跨 1 -15.404 16.227 16.558 -13.864 14.604 18.100 6 -4.344 4.344 -1.182 -3.91 3.91 -2.255 5 -3.383 3.383 -0.183 -3.013 3.013 -0.499 4 -3.474 3.474 -0.309 -3.127 3.127 -0.565 3 -3.474 3.474 -0.309 -3.127 3.127 -0.565 2 -3.456 3.456 -0.291 -3.11 3.11 -0.597 中跨 1 -3.847 3.847 -0.682 -3.462 3.462 -1.032 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。 8.2.4 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。 6 -12.86 12.86 -5.479 -11.547 11.547 -6.677 5 -9.401 9.401 -2.713 -8.137 8.137 -3.473 4 -9.681 9.681 -3.092 -8.713 8.713 -4.052 3 -9.681 9.681 -3.092 -8.713 8.713 -4.052 2 -9.61 9.61 -3.107 -8.649 8.649 -3.793 中跨 1 -11.131 11.131 -4.343 -10.081 10.081 -5.612 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 44 梁内力组合见附表 1。 8.2.5 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 8-2 ab 跨受力图 梁上荷载设计值： 1q.239564.78kn/m 0325.69/ gb 1v4.758.7.014kn nl6m 左震: lrvbbngb13.79.41m/l. 76.093.846k65 右震: lrvbbngb2v/lv1. .1.5 n4 故取 74.01 kn bc 跨：受力如图 8-3 所示： 图 8-3 bc 跨受力图 梁上荷载设计值： 1q.265.81kn/m 3029.61 k/ 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 45 gb12.751v3.5279.6.869 kn nl m 左震: lrvbbngb2.459m/l1.17.86920.1 k 右震: lrvbbnbv/lv6.87 kn 故取 45.392kn 2.对于第一到五层， ab 跨： 1q.64.758 k/m 21031.279 / gbv. bc 跨： 1q65. kn/ 2.83021.45k/ gb9 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。 8.3 框架柱内力组合 8.3.1 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 8.3.2 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 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 46 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 柱端弯矩增大系数；三级框架为 1.1； 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： lbm8.796 knmrbm103.2 knm0 右震： lb2.5 rb.941k 第一层梁与 b 柱节点上、下柱端弯矩： 左震： ucm20.7 nmdcm137.9 knm3965k 右震： uc1. rb0.245207 取左震： ， 知：b3. kn c39.6 kn c bm965mm8m 故结点处应按照弹性弯矩对上下柱端弯矩进行调整： uc1 k95dc8 nure02.7mdcm.8596. k 同理，右震时有： cb7 km238.40 uc1.322.45.70 n0 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 47 dc90.245m38.1.609 knm7ure.3dc.8. 表 8-4 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 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 8-5 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 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 48 9 截面设计 9.1 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： re0.85m120.97 knm12. knm 按 t 形单筋截面设计，首先确定截面几何参数： (9-1)0fnfminlb,sbh3 其中： ；0l692 3 ；nbs50590 ，不需考虑 ；f0h13).18.fb12h 所以： 。2 m 0sa6 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 49 1cf0fbh21.0432105602149.5 knm102.85 k 属于第类 t 形截面。 6s 22cf0m.859 (满足)。s b2cfosybh.346a.7 m 实配钢筋：320 (满足)。22s941 m5.7tminyf0.2,45.% (满足)s0a.6.1bh 支座处正筋配置 设计内力： m9.87 knm 抗震调整: re51.0.896 ks 22cf0 1.35bh (满足)s b22cfosy.96a3.79 m60 3 所以，将跨中处的 222 直通支座，满足要求！可知，可以直接取跨内弯矩最大 值进行设计。 支座处负筋配置 设计内力： re0.85m231.579 knm196.42 kn osha60 已知支座负弯矩作用下，受压钢筋为 220( )sa m6ys0ss2 21cofa()19.830941(5630.52bh.ss 0a.52h 说明 富余，且达不到屈服，可近似取：s 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 50 62sy0sm19.8420a15.798 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： bv1.78 kn 根据高规6.2.6 验算受剪截面： c0c bre.2fh.2.9250639.5 knv15.478 kn 截面满足要求。 根据高规6.3.2 配置箍筋：加密区8100( 梁左右端各 1000mm) 非加密区8200 有地震作用时梁的受剪承载力验算： svutboyb0reba1v0.42fh1.5fh250.3.761. 6.85 139 knv.48 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 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 51 (满足)tsvmin svyvf1.270.2603843 (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 re0.85105.67 knm9.2 knm 按 t 形单筋截面设计，首先确定截面几何参数： (9-2)0fnfminlb,sb1h3 其中： ；0l2783 ；nbs5902590 ，不需考虑 ；f0h1.7.14fb12h 所以, 。f83m 0sa536 m1cffbh21.098103650231.50 knm89.20 k 属于第类 t 形截面。 6s 22cf0m835 (满足)。s b2cfosybh.65186a9.74 m3 实配钢筋： 320 (满足)。22sa94 m0.tminmaxyf(0.2,45)0.15% (满足)s09.3.2bh6 支座处负筋配置 设计内力： re0.85m14.87 kn12.45 knm 0sha36 m 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 52 已知支座负弯矩作用下，受压钢筋为 ( )42b2sa150 m6ys0ss2 21comfa(ha)1.503963.5b.0s.1h 说明 富余，且达不到屈服，可近似取：s 62sy0s12.450a19.45 m3()f(h) 实取 420 ， 2 mtminaxyf(.2,5).%s0a16.370.2bh ，(满足要求)。s94.8. 验算纵筋间距: ；1 mins2503/295 s25 ；i4730 箍筋配置 支座剪力： bv3.67kn 根据高规6.2.6 验算受剪截面： c0c bre.2fh.21.925036.5 knv13.67 kn8 根据高规6.3.2 配置箍筋：加密区8100( 梁左右端各 700mm) 截面满足要求。 有地震作用时梁的受剪承载力验算： svutboyb0reba1v0.42fh1.5fh250.3.7361. 6.85 119 knv. 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： 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 53 (加密区) (非加密区)sv0.59sv0.3 所以， s.145.47329 (满足)tsvmin svyvf.0 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 9-1、表 9-2 所示。 表 9-1 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 197.772 0.12 4 628 12521 4 20 (1256) 0.5 0.889% 支座 c -111.058 0.19 1 941 1148 420(1256) 0.81 9 1.376% cd 跨间 103.247 0.01 2 618.56 320(941) 1.031% 支座 cr -198.850 0.05 1 628 1252.1 420(1256) 0.51 9 0.889% 1 层 bc 跨间 88.677 0.06 3 896.98 320(941) 1.031% 注：以下端受拉为正，上端受拉为负。 表 9-2 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 114.88 1 395.5 8100(1.31) 8200 c l114.88 1 395.5 8100(1.31) 82001层 cr 132.05 7 255.5 08100(1.31) 8200 9.2 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 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 54 箍筋：hpb300 ( )；2yf70 n/m 钢筋保护层厚： 。a3 9.2.1 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 9-3 柱剪跨比和轴压比验算表 柱 型 层 次 cmcvhc0 n bc hc fc n 6 102.631 50.7242 4 470 205.42 500 500 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 3.680 0.120 3 134.097 68.422 470 549.220 500 500 14.3 4.170 0.154 2 152.582 73.741 470 670.790 500 500 14.3 4.320 0.178 d 柱 1 117.895 80.214 470 786.009 500 500 14.3 3.729 0.22 6 -143.07 78.056 470 222.363 500 500 14.3 3.671 0.070 5 -145.78 82.127 470 352.881 500 500 14.3 3.729 0.095 4 -175.66 98.377 470 477.503 500 500 14.3 3.683 0.120 3 -181.06 110.900 470 601.372 500 500 14.3 3.485 0.157 2 -197.11 122.801 470 727.501 500 500 14.3 3.201 0.212 c 柱 1 -136.68 99.758 470 866.070 500 500 14.3 2.899 0.274 9.2.2 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： ， ；m1.705 knm617.843 kn 第二组： ， ；49 第三组： ， ；6. . 第四组： ， ；2350 第五组： ， ；7.0 k682.47 k 第六组： ， 。498n3n 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” 。 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 55 (9-3)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.20.15.8 第一组： 3re1cn86746912 mf. (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 9-1 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： ren617.843 k617.8430.9.274 kn m05m 可得： (大偏心)b01c9.2x. mh58.mfb5 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 56 0h53470 ml1.5 0me28. namax(b3,)0i0.125.18 m ，取i10e.27.7.631h41.0 ，故0l459.2.02 201il() 9.0.4e5.18h417i 0a3.6 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： 416 ， ，满足。2sa8 m. 验算单侧配筋率： s min040.3%.2bh57 (2)箍筋设计 设计内力： rev83.74 kn.86.987 kn 首先按高规6.4.3 配置箍筋： 加密区10100 ，采用四肢箍 非加密区10200 ，采用四肢箍 最小截面尺寸的验算： 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 57 (满足)c0.2fbh.214.350762.10 knv6.987k 截面受剪承载力验算： ，取 634.78693.cn501 kfbh01450172.5 k 故取 .nsvutc0c0rebav(ff.6n)1.5478.543720.650.381)0.81697 kv6.98 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 kn78.235 kn 满足要求。 底层 b 柱(500500)计算同 a 柱 满足要求 考虑到框架的对称性，d 柱和 c 柱配筋可参照 a 柱和 b 柱。其余各层边柱和中柱配 筋计算方法也与上述类似，均可参考其计算过程，由于底层柱内力较大，故其它层柱 的配筋同底层。 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 58 10 基础设计 扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，本设计采用 柱下钢筋混凝土扩展基础。 材料：混凝土强度等级 c30：( )； 22ctf14.3 n/m,f1.43 / 纵向钢筋 hrb335： ( )yf0 箍筋 hpb300： ( )； 27/ 取基础的埋深为 d=1.5 m,基础顶面距离室内地面 0.95 m，基础高度为 1 m,基底位 于粘土类碎石层， 。akf20kpa 当基础宽度大于 或埋置深度大于 0.5 m 时, 应按下式修正3makf (10-1)akbdf(3)(0.5) 式中 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数.根据粘土的物理性质,查地bd, 基承载力修正系数表得, 分别取 和 4.4。bd0. 基础地面宽度 ，当 按 取， 按 取。()3 b 6 m 基础地面以上土的加权平均重度，取 。m 320kn/ 基础底面以下土的重度 取杂填土自重为： ；粘土层自重为： ；粘土含姜石层自重为：320 kn/m318 / 。319 kn/ 先按 计算,地基承载力修正b 33m m0.5.618.5920.5 kn/,20 k/3 则 af24.0.84kpa 10.1 基础梁截面尺寸的选取 = 取 lh201539195260h30 = 取 b0b25 m 10.2 a 柱下基础的计算 本设计为高度小于 25 m 的 6 层教学楼， 建筑抗震设计规范规定：不超过 8 层 且高度在 25 m 以下的一般民用框架房屋可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算。 (1)确定基础的底面尺寸： 基础梁顶的机制砖墙砌到室内地面标高 处,机制砖墙30 m 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 59 ,其上砌块高1h0.54.3125 m2h0.93.6 m 砌块重： 2970.63.54207 kn（ ） 机制砖重： .9187 kn（ ） 基础梁重： 53（ ） 则基础梁传来的荷载 1n2.06.39. 则 21m78.463a.8 mfd.95 考虑到偏心荷载作用下应力分布不均匀，将 增加 ，则取 ：a0%42lb2.5. 31w8175 6 因为 ，故不必再对 进行修正。. 3afd1950.4.2 m2mnga2175.5 kn 其中 -基础底面到室内地面与到室外地面的距离的平均值。 (2)地基承载力验算与冲切验算 对内力进行标准值的组合,选出最不利的基础顶面内力,a 柱的不利荷载组合有三种： maxmn及 203.457 kn650.381 kn in及 18m92 ax及 .9 7. 其中第二组在柱子的配筋时不起控制作用，只需计算另外两组。同时还要考虑墙 体传来的荷载。 maxn及 地基承载力验算 m203.457k650.381knv4.21 k 根据规范，地基承载力验算公式 (10-2)maxp.f (10-3)in2 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 60 maxinp 12nmvh650.3817.649.3aw06.5847274.6152 kn/m 因为 2 2axa3 k/1.f394.6 kn/mminp.n822axi a98.0 /f. /2 故满足承载力的要求 冲切验算 对于矩形截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交接处及变阶处的受冲切承载力。 柱与基础交接处： 受冲切承载力按下列公式计算： (10-4)lhptm0f.7fa (10-5)ljla 式中 受冲切承载力的截面高度影响系数。当 时,取 1.0。当hp 0h8 m 时,取 0.9。在该例中 , ,用插入法,取 。0h2 m0h1496 0.987 冲切破坏锥体最不利一侧的计算长度， 。a mtba()2 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面上边长，计算柱与基础交接处的受冲切t 承载力时取柱宽， 。ta0.5 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面下边长，取柱宽加两倍基础有效高度，ba02h962.4 mb1.8 冲切验算取用的部分基底面积。la 由于 ， 的计算公式为：bal 2cl 02.50h.961.807 m2 且 2cm0c00babh 偏心受压，用 代替jmaxpj 21jmaxnmvp275.48 kn/mawljlf9.83 k 河南省职业技术学院 9#教学楼设计 61 clhptm0hptc0023abf.7fa.7fah81.43.596.960189.7 kn 故冲切验算满足要求。 变阶处： 基础分两阶，下阶 ， 1h50m01h46 取 ， 1l.6 b. 则： 。tab102h.5.962. b1.8 m 冲切验算取用的部分基底面积。la 由于 ， 的计算公式为：bal1l 02.716h0.9.82 故无需验算变阶处冲切力。 maxmn及 地基承载力验算 40.987 k78.235knv84.21 k 验算同上 满足要求 (3)基础