土木工程毕业设计（论文）-武汉市某中学教学楼建筑结构设计.doc

武汉科技大学本科毕业设计 1 本科毕业设计 题目： 武汉市某中学教学楼建筑结构设计 学学 院院: :城市建设学院 专专 业业: :土木工程 学学 号号: :201008141118 学生姓名学生姓名: : 指导教师指导教师: : 日日 期期: :二一四年六月 武汉科技大学本科毕业设计 2 目录目录 绪论绪论.1 1 1建筑设计建筑设计 2 1. 1 设计任务和主要要求 .2 1.1.1 设计任务.2 1.1.2 设计要求.2 1.2 建筑物所处的自然条件 2 1.2.1 气象条件.2 1.2.2 地形、地质及地震烈度 .3 1.3 建筑设计文件的内容及要求.3 1. 4 建筑平面设计 .3 1.4.1 主要使用房间的设计 3 2 结构设计结构设计5 2.1 设计资料5 2.2 结构设计的一般原则 6 2.2.1 结构设计目的 .6 2.2.2 结构设计的一般原则 .6 2.3 结构选型7 2.3.1 结构体系选型 .7 2.3.2 框架施工方法 .7 2.3.3 其他结构选型 .7 2.4 框架结构计算简图及构件尺寸.7 2.4.1 简化假定.7 2. 4. 2 主要构件选型及尺寸的初步估算.7 2.4.3 确定框架计算简图 .9 2.5 荷载标准值计算 12 2.5.1 恒荷载计算.12 2.5.2 活荷载计算.16 武汉科技大学本科毕业设计 3 2.5.4 地震荷载计算 .19 2.6 框架侧移计算.22 2.7 内力分析.23 2.7.1 恒荷载作用下的内力计算 .23 2.7.2 活荷载作用下的内力计算 .25 2.7.3 风荷载作用下的内力计算 .30 2.7.4 地震作用下的内力计算 .40 2.7.5 重力荷载代表值作用下的内力计算.46 2.8 内力组合46 2.9 梁柱截面设计57 2.9.1 框架梁截面设计 .57 2.9.2 框架柱截面设计 .62 2.10 楼板设计66 2.11 楼梯设计67 2.11.1 设计参数.67 2.11.2 梯段板（tb）计算.67 2.11.3 平台板设计.68 2.11.4 平台梁设计.69 2.12 基础设计70 2.12.1 k 柱基础设计.70 2.12.2 hj 柱联合基础设计75 3. 结构软件应用结构软件应用82 3. 1 结构软件选择 .82 3.1.1 概述.82 3.1.2 pkpm 系列软件的发展82 3.1.3 pkpm 系列软件的特点83 3.1.4 pkpm 系列软件的模块组成83 3. 2 模型输入和结构设计 .84 3.2.1 建筑模型与荷载输入 .84 3.2.2 平面荷载显示与校核 .91 3.2.3 形成 pk 文件.92 3.2.4 结构计算.97 3. 3 电算与手算结果比较分析109 武汉科技大学本科毕业设计 4 3.3.1 电算与手算结果的比较 .109 3.3.2 结果分析.109 3.3.3 结论.109 参考文献参考文献. 110 致谢致谢111111 摘 要 教育事业是一项关乎国计民生的大事件，而中小学作为教育体系中不可缺少的一 部分，是为高等院校提供充足生源的基础。在中小学教学体系中，基础设施建设不仅 关系到学生的学习以及身心健康，更是直接关系着学生的人身安全。近年来的社会发 展中，由教学楼质量问题而造成的学生伤亡事件不断上升，给国家经济和社会发展带 来了严重的影响。因此，做好中小学教学楼设计工作就显得格外重要。本文就根据教 学楼设计规范和其它相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，设计该框架结构教 学楼。 按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。主要内容包括：设 计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以及其它部分的设 计说明；结构平面布置及计算简图确定、荷载计算、内力计算、内力组合、主梁截面 设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、次梁截面设计配筋计算、楼板和屋面 设计、楼梯设计，基础设计等。其中有风荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；地 震水平作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；恒荷载和活荷载作用下的框架弯矩、剪力 和轴力图以及梁柱的内力组合表。除此之外，还通过pkpm软件的应用，来比较手算与 电算结果。 关键词： 教学楼； 建筑设计； 结构设计；钢筋混凝土框架结构； pkpm 软件 武汉科技大学本科毕业设计 5 abstract education is a major event related to peoples livelihood, while primary and secondary education, as an indispensable part of education system are the fundamental part to provide adequate students sources for colleges and universities.in primary and secondary education system, the infrastructure construction is not only related to students learning but also to their physical and mental health. whats more, it is even directly related to the students personal safety. during the social development in recent years, students casualty incident caused by classroom buildings problems rise rapidly, thus bringing serious impact on national economic and social development. therefore, it is of huge significance to achieve the safety design tasks in primary and secondary school buildings construction.according to building design specifications, other relevant standards ,design requirements and provide geological data, then design the framework of the classroom building. after the first building in accordance with the structure and layout of the overall after the first local node design steps design. main contents include : design, architectural design of the total shows that the construction of the plane, facade, profile design specifications, , and other parts of the design; structural layout and schematic calculation of identification, load, stress, the combination of internal forces, primary beam section design and calculation, columns of frame design and calculation, secondary beam design and calculation, floor and roof design, stair design, infrastructure design. enclosing the framework of moment, shear and axial figure under wing load; the framework of moment, shear and axial figure under horizontal earthquake load; the framework of moment, shear, axial figure under constant load and live load, and the table of the combination of internal forces of beam-columns.besides,compare the result of computerization and hand calculation through the application of pkpm. key words： teaching building; architectural design; structure design; reinforced concrete frame structure; software of pkpm 武汉科技大学本科毕业设计 6 绪论 随着我国教育理念和教育改革的发展，给新时期的学校教育提出了新的要求， 即如何在新的教育理念、教育模式下，为培养具有创新能力、协作精神以及适合 未来社会发展需要的人才提供一定的学习环境。学校对青少年的成长起着积极的 作用，而作为教学中很重要的专用教室教学，在保证教育质量，发挥学校教学作 用的同时，也在青少年成长等方面起着举足轻重的作用。 中小学是学生身心得以健康成长的园地，因此，教学楼的设计显得尤为重要。 其设计应遵循师生在学校过程本质安全的原则，并保证校园具有一定的防灾能力， 有益于学生身心健康成长，能满足教学功能要求，能执行“保护环境、节地、节 能、节水”的基本方针。 框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成承重体系的结构， 即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。结构的房 屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、 空心砖或多孔砖、浮石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。框架结构的设 计始于欧美，二十世纪后得到了世界各地的大范围使用，其结构布置灵活，使用 空间大，并具有良好的抗震性能。对教学楼建筑等非常适用，能满足其使用面积 的要求。 本设计为武汉市某中学教学楼，7 层框架结构，每层层高 3.6m，建筑总高 25.65m。抗震设防烈度为 6 度，设计地震分组为第一组，场地土类别为类，地 面粗糙度为 c 类。 本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化方法，并通过电算来 进行比较分析，以得出结论。 武汉科技大学本科毕业设计 7 1 建筑设计 建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功 能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使 用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部 和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产 和生活环境。 建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外， 还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，使建筑物做到适用， 经济，坚固，美观。 1. 1 设计任务和主要要求 1.1.1 设计任务 本设计的主要内容是教学楼设计，教学楼属于公共建筑类。要在平面规划中自始 至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则。 1.1.2 设计要求 建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有 指导意义，尤其是一些强制性规范和标准，具有法定意义。建筑设计除了应满足相关 的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求： （1） 满足建筑功能要求： （2） 符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果； （3） 采用合理的技术措施； （4） 提供在投资计划所允许的经济范畴内运作的可行性。 武汉科技大学本科毕业设计 8 1.2 建筑物所处的自然条件 1.2.1 气象条件 建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例 如：炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理较为开敞；在确定建筑物间 距及朝向时，应考虑当地日照情况及主要风向等因素。 1.2.2 地形、地质及地震烈度 基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处 理及建筑体型设计等。 地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在 6 度以下 时，地震对建筑物影响较小，一般可不做抗震计算，9 度以上地区，地震破坏力很大， 一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时 7、8、9 度地震烈度的 地区。 1.3 建筑设计文件的内容及要求 建筑初步设计内容：绘制“3 平 2 立 1 剖”：“3 平”即 1 个底层平面图，1 个楼层平 面图，加 1 个屋顶平面图；“2 立”指 1 个南侧或北侧立面图，加 1 个东侧或西侧立面图； “1 剖”必须剖到楼梯。 建筑设计文件要求：以上图纸均需达到施工图深度，弄清建筑平面、立面和剖面 之间的关系，熟悉建筑施工图的表达方式及深度要求，掌握常用的建筑构造措施等。 1. 4 建筑平面设计 1.4.1 主要使用房间的设计 房间分类和设计要求： 教学楼的房间按功能分类有： 第一：学习用房：各种教室 第二：办公用房：教师办公室 第三：辅助用房：厕所，医务室等 对使用房间平面设计的要求： 房间的面积，形状和尺寸要满足室内使用和器具设备合理布置的要求； 第一：门窗的大小和位置应考虑出入方便，疏散安全，采光通风良好； 第二：房间的构成应使结构布置合理，施工方便，也有利于房间之间的组合，所用材 武汉科技大学本科毕业设计 9 料要符合相应的建筑标准； 第三：室内空间以及顶棚，地面，各个墙面和构件细部要考虑人们的使用和审美要求。 房间面积：房间使用面积大小是由房间内部活动特点，使用人数的多少，器具设 备的数量和布置方式等多种因素决定的。在进行建筑设计时首先必需看清楚教室的规 模，容纳多少学生上课，布置多少课桌椅。 教学楼也应该如此综合考虑各方面的要求，同时也有针对教室的特殊要求。尤其 是要满足视听方面的要求： 第一排座位距离黑板的距离必须2.00m，以保证垂直视角45 度； 最后排距离黑板的距离不宜大于 8.5m； 水平视角应30 度。 另外对中学教室前后桌之间的距离应900mm，中间走道应550mm。 武汉科技大学本科毕业设计 10 2 结构设计 2.1 设计资料 工程名称：武汉市某中学教学楼设计 建设地点：湖北省武汉市 工程概况：建筑总高为 25.65m，7 层框架架构，每层层高为 3.6m。 设计标高：室内设计标高0.000，相当于绝对标高 17.80m，室内外高差为 450mm。 气温：最热月平均温度 29.3 摄氏度，最冷月平均温度 3 摄氏度。 基本雪压：0.50 kn/m2。 基本风压：0.35kn/ m2。 混凝土强度：梁、柱、板混凝土强度等级均采用 c40。 抗震设防烈度：6 度，第一组。 地质土质情况：详见地质勘查报告。 工程做法： 1、屋面做法高聚物改性沥青卷材防水 4 厚高聚物改性沥青卷材防水层（带砂、小片石，作为保护层） 20 厚 1：3 水泥砂浆层找平层 1：6 水泥焦渣找 2%坡，最薄处 30 厚 50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 钢筋混凝土基层 2、楼面做法 武汉科技大学本科毕业设计 11 （1）房间、走道楼面现制水磨石 10 厚 1:2.5 水泥磨石楼面磨光打蜡 素水泥浆结合层一道 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层，上卧分隔条。 40 厚 c20 细石混凝土垫层（后浇层） 钢筋混凝土楼板 （2）卫生间楼面铺地砖 8 厚地砖楼面，干水泥擦缝 撒素水泥面（洒适量清水） 20 厚 1:4 干硬性水泥砂浆结合层 60 厚 c20 细石混凝土向地漏找平，最薄处 30 厚 聚氨酯三遍涂膜防水层厚 1.51.8 或用其他防水涂料防水层，防水层周边卷 起高 150 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层，四周抹小八字角 现浇钢筋混凝土楼板 （3）外墙面做法涂料抹面 刷外墙涂料 20 厚水泥砂浆抹灰 （4）内墙面做法涂料抹面 刷内墙涂料 20 厚水泥砂浆抹灰 （5）顶棚做法涂料抹面 涂料抹面 12 厚水泥砂浆找平 （6）散水做法：混凝土散水 50 厚 c15 混凝土撒 1:1 水泥砂子，压实赶光 武汉科技大学本科毕业设计 12 150 厚 3:7 灰土垫层 素土夯实向外坡 4% 水、电、暖、通讯管线均已通至场地，留有接口。 墙体选用加气混凝土砌块、粉煤灰空心砖或轻质墙板。 2.2 结构设计的一般原则 2.2.1 结构设计目的 工程设计是工程建设的首要环节，是整个工程的灵魂。先进合理的设计对于改建、 扩建、新建项目缩短工期、节约投资、提高经济效益起着关键作用，使项目达到安全、 适用、经济、美观的要求。因而建筑结构设计的基本目的就是要在一定经济条件下赋 予结构以适当的可靠度，使结构在预定的基准期内能满足设计所预期的各种功能要求。 2.2.2 结构设计的一般原则 为了达到建筑设计的基本目的，结构设计中应符合以下一般原则：符合设计规范； 选择合理的结构设计方案；减轻结构自重；采用先进技术。 2.3 结构选型 2.3.1 结构体系选型 对于一般多层公共建筑，根据使用和工艺要求、材料供应情况和施工技术条件， 常选用的结构形式有钢结构、钢筋混凝土框架结构和框架剪力墙结构等结构体系。 由于混合结构整体性差，难于满足大空间的使用要求，框架剪力墙结构多用于 1025 层的高层建筑，而框架结构强度高、结构自重轻，可以承受较大楼面荷载，在 水平作用下具有较大的延性。此外框架结构平面布置灵活，能设置大空间，易于满足 建筑功能要求。 故该七层教学楼选用框架结构。 2.3.2 框架施工方法 钢筋混凝土框架结构按施工方法不同，有现浇式、装配式和整体装配式三种。 现浇式框架的全部构件都在现场整体浇筑，其整体性和抗震性能好，能较好的满 足使用要求。 武汉科技大学本科毕业设计 13 故框架采用现浇施工方法。 2.3.3 其他结构选型 1. 屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，屋面板厚 100mm。 2. 楼面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，露面板厚 100mm。 3. 楼梯结构：采用钢筋混凝土板式楼梯。 2.4 框架结构计算简图及构件尺寸 2.4.1 简化假定 建筑物是复杂的空间结构体系，要精确地按照三维空间结构来进行内力和位移分 析十分困难。为简化计算，对结构体系引入以下基本假定： （1） 在正常设计、正常施工和正常使用的条件下，结构物在设计基准期内处于 弹性工作阶段，其内力和位移均按弹性方法计算； （2） 楼面（或屋面）在自身平面内的刚度无限大，在平面外的刚度很小，可忽 略不计。 2. 4. 2 主要构件选型及尺寸的初步估算 （1）框架柱截面尺寸 依据建筑抗震设计规范 （gb 50011-2010）的规定，框架柱的截面尺寸应满足 最小尺寸要求、最小刚度以及轴压比要求。初步选取柱截面为 600mm 600mm，然后 进行验算。 底层柱最小刚度验算 0 5.02 8.3725 0.6 l b 满足最小刚度比要求。 轴压比验算 根据抗震设防烈度、结构形式、房屋的高度，确定本建筑抗震等级为二级，轴压 比限值为 0.8，据此进行验算。 按使用荷载，初步估算每楼层设计总荷载为 15kn/，中柱轴压比 3 (3.3 1.2) 8.4 14 7 10 0.540.8 19.1 600 600 c n f bh 满足轴压比要求。 边框架柱轴向力小于中柱，不必重复计算，故框架柱截面初选尺寸符合要求。 （2）框架梁截面尺寸 武汉科技大学本科毕业设计 14 横向框架梁 jk 跨梁： 梁截面高 ,取 1111 ()() 6600825550 812812 hlmm600;hmm 梁截面宽 取 1111 ()() 600300200, 2323 bhmm250bmm。 故 jk 跨梁截面尺寸可取为 250600bhmmmm 同理，hj 跨梁可取为 250400bhmmmm 其他梁 纵向框架梁： 250750bhmmmm 次梁： 250550bhmmmm 标准层部分梁布置如图 2.1 所示。 图 2.1 标准层部分结构布置简图 （3）现浇板厚度 主要板跨度为 3.3m，属于双向板，则为简化计算， 3300 94,100 3535 l mmhmm 短 取。 其他楼面板、屋面板均取 100mm。 2.4.3 确定框架计算简图 （1）计算单元 武汉科技大学本科毕业设计 15 选取一榀框架进行计算，其为置选定为结构平面图中的第轴线如图 2.2 所示。 图 2.2 框架计算单元及荷载传递 （2）计算简图 框架梁跨度 计算简图中，框架梁的跨度按两柱中心线间的距离确定；如果柱截面有变化，则 按顶层柱中心线确定。 （a）jk 跨计算跨度 6.62 0.1756.25 jk lm （b）hj 跨计算跨度 2.42 0.1752.75 hj lm 框架柱的计算长度 柱的计算长度，底层由基础顶面算至一层梁面，其他层取层高。 基础埋深应该满足地基承载力要求，其次在构造上应满足如下条件：基础埋深应 不小于建筑物总高度的 1/15；基础顶面距离室外地面。此教学楼基础选用300500mm: 钢筋混凝土独立基础。基础埋深为，取基础埋深为 1.7m。假设为基础高度 25.65 1.71 15 为 0.7m，以此计算框架底层柱长度： （室内外高差为 450mm） 1 3.60.030.45 1.70.75.02hm 武汉科技大学本科毕业设计 16 框架梁计算跨度和柱的计算长度确定后，可得框架计算简图如图 2.3 所示。 （3）计算几何参数 计算梁截面惯性矩时，因楼板和梁整浇在一起，刚度增加，所以应对梁的惯性矩 予以修正（中梁为 2，边梁为 1.5，为不考虑翼缘作用的梁截面惯性矩） 。 0 i 0 i 0 i 各杆件截面的惯性矩 （a）梁 3334 0 11 2220.25 0.69 10 1212 jk iibhm 3334 0 11 2220.25 0.42.66 10 1212 hj iibhm （b）柱 3334 0 11 0.6 0.610.8 10 1212 iibhm 各杆的线刚度 （a）梁 3 4 9 10 14.17 10 6.35 jk eie ie l 3 4 2.66 10 10.04 10 2.65 hj eie ie l （b）柱 3 4 10.8 10 21.51 10 5.02 eie ie l 底层 3 4 10.8 10 30 10 3.6 eie ie l 其他层 为了计算简便，在计算其他参数时一般采用相对线刚度。如令 hj 跨梁的线刚度为 1，则其他梁、柱线刚度相对值可算出。梁、柱的相对线刚度计算出来后，将其标在框 架计算简图相应的位置（如图 2.3 括号里的数据所示） 。 武汉科技大学本科毕业设计 17 图 2.3 框架计算简图 （括号内为杆件相对线刚度） 2.5 荷载标准值计算 2.5.1 恒荷载计算 (1) 作用在框架梁上的分布荷载 屋面结构层 4 厚高聚物改性沥青卷材防水层（三毡四油上铺小石子） 0.40 kn/ m2 20 厚 1：3 水泥砂浆层找平层 0.0220=0.40 kn/ m2 1：6 水泥焦渣找 2%坡，最薄处 30 厚 kn/ m2 0.030.18 141.47 2 50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.050.5=0.03 kn/ m2 钢筋混凝土基层 0.125=2.50 kn/ m2 12mm 厚混合砂浆抹灰顶棚 2 0.12 17=0.20kn/m 武汉科技大学本科毕业设计 18 屋面恒载: 5.00 kn/ m2 楼面结构层 30 厚水磨石地面（10mm 面层，20mm 水泥砂浆打底） 0.65kn/m2 40 厚 c20 细石混凝土垫层 0.0424=1.0kn/ m2 100 厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kn/ m2 12mm 厚混合砂浆抹灰顶棚 2 0.12 17=0.20kn/m 楼面恒载 4.35kn/ m2 框架梁自重（含粉刷） （a）jk 跨框架梁自重 0.25 （0.6-0.1） 25+2 （0.6-0.1） 0.02 17=3.47kn/m （b）hj 跨框架梁自重 0.25 （0.4-0.1） 25+2 （0.4-0.1） 0.02 17=2.08kn/m 墙体自重（含粉刷层） 240mm 厚墙体 0.24 （3.6-0.6） 8+2 3 0.02 17=7.8kn/m 因此，作用在顶层框架梁上的分布荷载为： （a）jk 跨 均布荷载： 7jk1 g=3.47kn/m 梯形荷载（峰值）： 7jk2 g=5 4.2=21kn/m （b）hj 跨 均布荷载： 7hj1 g=2.08kn/m 三角形荷载（峰值）： 7hj2 g=5 2.4=12kn/m 作用于层楼面框架梁上的分布荷载：26 （a）jk 跨 均布荷载： 武汉科技大学本科毕业设计 19 6jk12jk1 =g=3.47+7.8=11.27kn/ mg 梯形荷载： 6jk22jk2 =g=4.35 4.2=18.27kn/ mg （b）hj 跨 均布荷载： 6hj12hj1 =g=2.08kn/ mg 三角形荷载： 6hj22hj2 =g=4.35 2.4=10.44kn/ mg （2）作用于框架柱上的集中荷载 k 轴线列柱 顶层 （a）1.2m 高女儿墙自重 0.24 1.2 10 8.4=24.19kn （b）边框架梁自重 0.250.750.125 8.434.13kn（） （c）次梁传来的恒荷载 次梁上结构层传来的荷载 5+=kn （2. 4 6. 6）4. 2 2 0. 5 2 94. 5 次梁自重 0.25-=kn（0. 55 0. 1）25 6. 6 18. 56 （d）通过纵框架梁传来的结构层恒荷载 5 4.2 4.22=44.1kn 上截面恒荷载=24.19+34.13+94.5+18.56+44.1=215.48kn 对柱形心的偏心距=215.48 0.175=37.71kn.m 下截面恒荷载=上柱传来的集中力+柱自重 =215.48+0.6 0.6 3.6 25=247.88kn 第六层 （a）外墙自重（未扣除窗洞） 8.40.24 2.85 8+2 2.85 0.02 17=62.24kn (b) 边框架梁自重 0.25-=kn（0. 75 0. 1）25 8. 4 34. 13 （c）次梁传来的恒荷载 次梁上结构层传来的荷载 4.35+=kn （2. 4 6. 6）4. 2 2 0. 5 2 82. 22 次梁自重 0.25-=kn（0. 55 0. 1）25 6. 6 18. 56 武汉科技大学本科毕业设计 20 （d）通过纵框架梁传来的结构层恒荷载 4.35 4.2 4.22=38.37kn 上截面恒荷载=上层柱传来的荷载+本层纵向框架梁传来的荷载 =247.88+62.24+34.13+82.22+18.56+38.37=483.4kn 对柱形心的偏心弯矩=235.52 0.175=41.22kn.m 下截面恒荷载=上柱传来的集中力+柱自重 =483.4+32.4=515.8kn 第五层 上柱截面恒荷载=515.8+235.52=751.32kn 下柱截面恒荷载=751.31+32.4=783.72kn 第四层 上柱截面恒荷载=783.72+235.52=1019.24kn 下柱截面恒荷载=1019.24+32.4=1051.64kn 第三层 上柱截面恒荷载=1051.64+235.52=1287.16kn 下柱截面恒荷载=1287.16+32.4=1319.56kn 第二层 上柱截面恒荷载=1319.56+235.52=1555.08kn 下柱截面恒荷载=1555.08+32.4=1587.48kn 第一层 上柱截面恒荷载=1587.48+235.52=1823kn 下柱截面恒荷载=1823+32.4=1855.4kn 第五一层上节点对柱形心的偏心弯矩：: 235.52 0.175=41.22kn.m j 轴线列柱各截面集中荷载的求法与上述相同 顶层 上柱截面恒荷载=252.57kn 下柱截面恒荷载=252.57+32.4=284.97kn 对柱形心的偏心弯矩=284.97 0.175=49.87kn.m 第六层 上柱截面恒荷载=284.97+292.97=577.94kn 下柱截面恒荷载=577.94+32.4=610.34kn 第五层 上柱截面恒荷载=610.34+292.97=903.3kn 武汉科技大学本科毕业设计 21 下柱截面恒荷载=903.3+32.4=935.41kn 第四层 上柱截面恒荷载=935.41+292.97=1228.38kn 下柱截面恒荷载=1228.38+32.4=1260.78kn 第三层 上柱截面恒荷载=1260.78+292.97=1553.75kn 下柱截面恒荷载=1553.75+32.4=1586.15kn 第二层 上柱截面恒荷载=1586.15+292.97=1879.12kn 下柱截面恒荷载=1879.12+32.4=1911.52kn 第一层 上柱截面恒荷载=1911.52+292.97=2204.49kn 下柱截面恒荷载=2204.49+32.4=2236.89kn 第六一层上节点对柱形心的偏心距：: 292.97 0.175=51.27kn.m h 轴线列柱各截面集中荷载的求法与上述相同 顶层 上柱截面恒荷载=108.38kn 下柱截面恒荷载=108.38+32.4=140.78kn 对柱形心的偏心弯矩=104.78 0.175=24.64kn.m 第六层 上柱截面恒荷载=140.78+98.6=239.38kn 下柱截面恒荷载=239.38+32.4=271.78kn 第五层 上柱截面恒荷载=271.78+98.6=370.38kn 下柱截面恒荷载=370.38+32.4=402.78kn 第四层 上柱截面恒荷载=402.78+98.6=501.38kn 下柱截面恒荷载=501.38+32.4=533.78kn 第三层 上柱截面恒荷载=533.78+98.6=632.38kn 下柱截面恒荷载=632.38+32.4=664.78kn 第二层 武汉科技大学本科毕业设计 22 上柱截面恒荷载=664.78+98.6=763.38kn 下柱截面恒荷载=763.38+32.4=795.78kn 第一层 上柱截面恒荷载=795.78+98.6=894.38kn 下柱截面恒荷载=894.38+32.4=926.78kn 第六一层上节点对柱形心的偏心距：: 98.6 0.175=17.26kn.m 2.5.2 活荷载计算 活荷载取值：查建筑结构设计规范 （gb500092012） ，上人屋面 2.0kn/， 教室 2.5kn/，走廊 3.5kn/。因为活荷载取值均小于 4.0kn/，故可采用活荷载满 布计算。 （1）作用在框架梁上的分布荷载 顶层框架梁上的分布荷载 （a）jk 跨 梯形荷载（峰值）： 71=2 4.2=8.4kn/mjk p （b）hj 跨 三角形荷载（峰值）： 71=2 2.4=4.8kn/mhj p 作用于 26 层楼面框架上的分布荷载: （a）jk 跨 梯形荷载（峰值）： 1=2.5 4.2=10.5kn/mjk p （b）hj 跨 三角形荷载（峰值）： 1=3.5 2.4=8.4kn/mhj p （2）作用于框架梁上的集中荷载 顶层 7 2 8.4 3.355.44 k pkn 武汉科技大学本科毕业设计 23 7 2 8.4 3.32 8.4 1.275.6 j pkn 7 2 8.4 1.220.16 h pkn 其他各层 2.5 8.4 3.369.3 k pkn 2.5 8.4 3.33.5 8.4 1.2104.58 j pkn 3.5 8.4 1.235.28 h pkn 2.5.3 风荷载计算 风荷载计算单元为 8.4m 宽，沿竖向分布的单位面积荷载计算公式 0kzsz : ，其 中 0 =0.35kn/。分迎风面和背风面计算分布荷载，然后转化成节点荷载。 因结构高度 h=26.62m0.14% 250 200 s svsv a bs 武汉科技大学本科毕业设计 69 层数截面位置 max m max v计算 s a 钢筋选用 实际 s a 箍筋选用 k 支座截面-119.16222c20628 jk 跨中88.9422.12c18509 7 j 支座截面-120.6 105.0 630.72c20628 k 支座截面-175.09363c20941 jk 跨中95.54802c18509 6 j 支座截面-168.5 138.3 8983c20941 k 支座截面-212.811564c201256 jk 跨中115.15792c20628 5 j 支座截面-207.4 150.5 11234c201256 k 支座截面-253.114003c251473 jk 跨中153.87783c20941 4 j 支座截面-236.0 159.6 12952c25+1c201296 梁端加密区箍筋取 b8100，非 加密区取 b8200 k 支座截面-260.214443c251473 jk 跨中174.18773c20941 3 j 支座截面-258.7 166.3 14353c251473 k 支座截面-281.315774c251964 jk 跨中194.19772c25982 2 j 支座截面-285.6 174.0 16044c251964 k 支座截面-244.313453c2514731 jk 跨中198.1 162.8 10022c22+1c181014 梁端加密区箍筋取 b8100，非 加密区取 b8150 武汉科技大学本科毕业设计 70 j 支座截面-245.113513c251473 武汉科技大学本科毕业设计 71 2.9.2 框架柱截面设计 （1）选取最不利内力 以底层 k 柱为例，从表 2.13 中可以看出，每柱上下控制截面共有 24 组内力。选 择时先判别大小偏心类型，最后按同类型确定最不利内力。经判别选择两组最不利内 力如下： m=-12.6kn.m，n=3882.9kn（小偏压） m-310.4kn.m，n=3551.5kn（大偏压） （2）轴压比验算 ，满足要求。 3 3882.9 10 0.560.8 19.1 600 600 c n n f bh （3）k 柱正截面承载力计算（采用对称配筋） 柱的计算长度 01 1.01.0 5.025.02lhm 1）第组内力组合：m=-12.6kn.m，n=3882.9kn；此组内力是非地震组合情况，且 无水平荷载作用效应，因此不必进行调整。按此组内力计算步骤如下： 求偏心距增大系数 6 0 3 12.6 10 3.2 3882.9 10 m emm n max 20,max 20,2020 30 a h emm 0 0 23.2 3.22023.2,0.04 550 i ia e eeemm h 0 2 5020 8.3715,1.0 600 l h 1 3 600 600 0.50.5 19.10.89 3882.9 10 c a f n 2 2 0 12 0 11 118.370.89 1.02.113 1400 0.04 1400 i l e h h 判别大小偏心受压 武汉科技大学本科毕业设计 72 0 2.113 23.249.00.3165 i ehmm 3 0 1 3882.9 10 338.80.518 550284.9 1.0 19.1 600 bb c n mmhmm f b 所以为小偏心受压。 计算 ss aa及 600 49.050299.0 22 is h eemm 10 2 10 10 10 0.43 ()() bc b c c bs nf bh nef bh f bh h 3 32 3882.9 10 -0.518 1.0 19.1 600 550 =0.518 3882.9 10299.0-0.43 1.0 19.1 600 550 1.0 19.1 600 550 0.674 (0. 8-0. 518) (550-50) 2 10 0 32 (1 0.5 ) () 3882.9 10299.00.674 (1 0.5 0.674) 1.0 19.1 600 550 360 (55050) 0 c ss ys nef bh aa fh 故可按构造要求配置纵筋。 2）第组内力：m-310.4kn.m，n=3551.5kn；此组内力是地震组合情况，考虑抗震 调幅系数（）后，内力为：m-248.3kn.m，n=2841.2kn。0.8 re 求偏心距增大系数 6 0 3 310.4 10 87.4 3551.5 10 m emm n max 20,max 20,2020 30 a h emm 0 0 107.4 87.420107.4,0.195 550 i ia e eeemm h 武汉科技大学本科毕业设计 73 0 2 5020 8.3715,1.0 600 l h 1 3 600 600 0.50.5 19.10.96 3551.5 10 c a f n 2 2 0 12 0 11 118.370.96 1.01.246 1400 0.195 1400 i l e h h 判别大小偏心受压 0 1.246 107.4133.80.3165 i ehmm 3 0 1 3551.5 10 309.90.518 550284.9 1.0 19.1 600 bb c n mmhmm f b 所以为小偏心受压。 计算 ss aa及 600 165.050415.0 22 is h eemm 10 2 10 10 10 0.43 ()() bc b c c bs nf bh nef bh f bh h 3 32 3551.5 10 -0.518 1.0 19.1 600 550 =0.518 3551.5 10415-0.43 1.0 19.1 600 550 1.0 19.1 600 550 0.564 (0. 8-0. 518) (550-50) 2 10 0 32 2 (1 0.5 ) () 3551.5 104150.564 (1 0.5 0.564) 1.0 19.1 600 550 360 (55050) 389.1 c ss ys nef bh aa fh mm 比较第组计算结果，k 柱底层配筋按确定，单侧选择 3c18，钢筋可满足承 2 389.1mm 载力要求。 验算单侧配筋率 单侧 武汉科技大学本科毕业设计 74 ，满足要求。 0 763 0.23%0.2% 600 550 s a bh （4）k 柱斜截面承载力计算 从内里组合表 2.13 中选取剪力最大的一组内力。 上截面 m=50.1kn.m n=3512.6kn v=71.9kn 下截面 m=310.4kn.m n=3551.5kn v=71.9kn 考虑抗震调幅系数（）后0.85 re 42.6. ,263.8. tb cc mkn m mkn m 计算设计剪力 263.842.6 1.174.6 5.020.5 bt cc vb n mm vkn h 6 3 0 310.4 10 7.92 71.9 10550 c c m v h 验算柱截面尺寸 0 550 0.20.2 19.1 6001483.1 0.85 c re h f bknv 截面尺寸满足抗剪要求。 验算是否需要按计算配置箍筋 0 11.0511.05 1.