毕业设计---综合办公楼设计.doc

银泰综合办公楼设计 院院 （部）：城市建设学院（部）：城市建设学院 专专 业业 班：土木工程班：土木工程 08020802 班班 姓姓 名：张云名：张云 学学 号：号：2008122221720081222217 指导教师：王鑫指导教师：王鑫 20122012 年年 5 5 月月 银泰综合办公楼设计 The Designment of Yintai Comprehensive office I 摘 要 钢筋混凝土框架结构的特点是由刚接的梁和柱来传递竖向和侧向作用力，具有 良好的传力路径和抗震能力。另外，由于其建筑平面布置灵活，能够获得较大的使 用空间，建筑立面易于处理，已被广泛应用于各种建筑。 本工程名称为银泰综合办公楼设计，采用框架结构，主体结构为 6 层，分为建 筑设计和结构设计两部分。本地区抗震设防烈度为 7 度，场地类别为 II 类场地。 主导风向为西南，基本风压 0.35kN/ m2，基本雪压 0.5 kN/ m2。楼屋盖均采用现 浇钢筋混凝土结构。 本设计贯彻“安全、实用、经济、美观”的设计原则。根据任务书的要求，按 照建筑设计规范的有关规定，首先进行建筑设计。 根据建筑设计成果，完成结构设计方案。首先进行结构选型，确定平面布置， 在确定框架布局之后，从中选取具有代表性的一榀框架进行计算，包括荷载计算、 框架刚度计算、框架内力计算以及基础设计。框架内力计算包括结构在恒荷载、活 荷载、风荷载以及水平地震作用下的内力计算。其中对于竖向荷载作用下内力计算 采用分层法；风荷载和水平地震作用下的内力计算采用 “D”值法。 根据抗震设计“强柱弱梁”的设计原则，竖向荷载作用下的梁端弯矩乘以 0.85 的调幅系数以减少节点附近梁截面的配筋量，而相应的跨中弯矩亦相应增加。根据 规范要求进行了配筋设计；根据上部框架结构形式以及上部荷载等确定采用柱下独 立基础；对整个结构采用 pkpm 软件进行校核并绘制施工图。 本设计成果还包括绘制建筑施工图和结构施工图，符合工程制图和施工图纸要 求。 关键词： 抗震设计 荷载计算 弯矩调幅 内力组合 截面设计 II Abstract The character of reinforced concrete frame structure is using rigid beams and columns to pass the vertical and lateral forces, which boast a good force transmission path and seismic capacity. Moreover, Because its architectural layout is flexible, which is able to obtain greater use of space,and the building facade is easy to handle, so it has been widely used in various buildings. The name of the project is YinTai comprehensive office design, which is built as a frame structure, and the main structure of the layer 6 is divided into two parts, the architectural design and structural design respectively.The regions seismic intensity is 7 degrees, and site classification is as a Class II site. Besides, the dominant wind direction is southwest; the basic wind pressure is 0.35kN/ m2;basic snow pressure is 0.5 kN/ m2. And floor, roof are made of cast-in-place reinforced concrete structure. The design is to implement the safe, practical, economic, aesthetic design principles. According to the requirements of the mission statement, and in accordance with the relevant provisions of the architectural design specification, the first thing to do is the architectural design. Using the architectural design achievements to complete the structure design project. The first thing to do is structural selection, which involves determing the layout and after having determined framework for the layout, it is needed to select from representative specimens of the framework,which are calculated then, consisting of the load calculation, frame stiffness calculation, the framework of the internal force calculation as well as basic design. What is more, the framework of internal force calculation includes the structure dead load, live load, wind loads and internal forces of the horizontal seismic computing,in which the internal force is calculated using a layered approach for vertical loads; and under wind loads and horizontal seismic internal forces are calculated using the “D“ value method. III According to the seismic design of strong column and weak beam design principle, the vertical loads of the beam end moment multiplied by the amplitude modulation factor of 0.85 to reduce the amount of nodes near the beam cross-section of the reinforcement, and the corresponding mid-span moment is also a corresponding increase.It is also needed to in accordance with regulatory requirements for the reinforcement design.Further more,the upper frame structure and the upper load determine the use of the basis of individual columns. The entire structure is checked by the pkpm software,which is also used to draw the construction plans. This design achievements include the preparation of construction plans and construction drawing.,which is Compliance with engineering drawings and construction drawings. Key words: Seismic design Load calculation Moment redistribution Internal force combination Section design 目目 录录 摘要. Abstract 绪论.1 1 工程概况和建筑设计.2 1.1 工程概况.2 1.2 建筑设计.2 2 结构选型及结构布置.4 2.1 结构选型.4 2.2 结构布置.4 2.3 梁板柱截面尺寸确定.4 3 荷载计算及梁柱刚度计算.6 3.1 屋面及楼面永久荷载标准值.6 3.2 重力荷载代表值.7 3.3 梁柱线刚度计算.9 4 横向框架在水平荷载作用下的计算简图及内力计算.11 4.1 水平地震作用下框架结构内力和位移计算.11 4.1.1 横向自振周期计算.12 4.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算.12 4.1.3 水平地震作用下位移计算.13 4.1.4 水平地震作用下内力计算.13 4.2 水平风荷载作用下框架结构内力和位移计算.16 4.2.1 风荷载计算.16 4.2.2 水平风荷载作用下位移计算.17 4.2.3 水平风荷载作用下内力计算.18 5 横向框架在竖向荷载作用下的计算简图及内力计算.21 5.1 横向框架计算单元.21 5.2 恒荷载计算.21 5.3 恒载作用下内力计算.26 5.4 活载作用下内力计算.32 6 荷载内力组合.44 6.1 弯矩调幅.44 6.1 框架梁内力组合.46 6.2 框架柱内力组合.48 7 配筋设计.52 7.1 板配筋设计.52 7.2 梁配筋设计.55 7.3 柱配筋设计.57 8 基础设计.59 8.1 工程地质条件.59 8.2 确定基础截面尺寸及埋深.59 8.3 基础抗冲切计算.60 结论.62 致谢.63 参考文献.64 1 绪 论 土木工程是具有很强的实践性的学科，而毕业设计给我们提供了一个锻炼实践 的机会，它是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段， 是深化、拓宽、综合教和学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。 在做毕业设计过程中，我们将温故而知新，在资料查找、设计安排、分析计算、施 工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练，掌握从事相关工作的基本素质和技 能。 本次毕业设计的题目是银泰综合办公楼设计，采用的结构形式是钢筋混凝土现 浇框架结构。它的特点是平面布置比较灵活，能提供较大的室内空间，施工较方便， 较为经济；但它也有抗侧移刚度较弱，受水平荷载影响较大的缺点。结构是建筑的 骨架，是建筑赖以生存的物质基础。一个成功的设计必然以经济合理的结构方案为 基础，本设计通过详细的手算方法、形象的图表展示和文字论述，进行完整的结构 设计。结构设计部分主要是先进行结构的选型，柱网的布置，梁柱截面尺寸的选取， 然后选取一榀有代表性的框架进行荷载统计、内力计算、内力组合及配筋验算。其 中竖向荷载作用下的内力计算采用分层法，水平风荷载作用下的内力计算用 D 值法， 地震作用下的内力计算采用底部剪力法。 在毕业设计的三个月时间里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、 论文撰写以及外文的翻译，我们加深了对新规范、图集、指导手册等相关内容的学 习，也加深了对以往知识的理解。同时，在设计过程中，进一步加强了对 Word、Excel 的运用，加深了对 AutoCAD 等绘图软件的使用。 由于所学知识有限，其中难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 2 1 工程概况和建筑设计 1.1 工程概况 本工程名为银泰综合办公楼。建筑面积约 6000，主体结构为六层，室内外高 差 0.5m。基本风压 0.35kN/，基本雪压 0.50kN/ ，场地平坦,地基条件较好。 本工程抗震设防烈度为 7 度，场地类别为类，地震分组为第二组，丙类建筑。 地质资料：自上而下土层分布情况为： 粉质黏土，Fk160kPa，Es4.6MPa，厚度 1.23.3m，黄褐色，可塑； 粉质黏土，Fk65kPa，Es3.2MPa，厚度 4.510.5m，褐灰色，软塑可塑； 粉质黏土，Fk310kPa，Es9.1MPa，厚度 4.27.8m，黄褐色，可塑硬塑； 碎石土，Fk3900kPa，Es25.6MPa，厚度 0.5m 褐色，硬塑； 强风华岩层，Fk500kpa，坚硬。地下水位较低，无侵蚀性。 材料使用： 混凝土：基础垫层为 C10 混凝土，基础和主体结构部分采用 C30 混凝土。 钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋 HRB335,其余采用热轧钢筋 HPB235。 墙体：外纵墙采用 250 厚加气混凝土砌块，一侧墙体为水刷石墙面, 为 20厚抹 灰；内隔墙采用 200 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块,两侧均为 20mm 厚抹灰； 卫生间隔墙采用 200 厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，两侧贴瓷砖；女儿墙 采用 250 厚加气混凝土砌块，两侧均为 20mm 厚抹灰，墙高 800mm。 窗：均为钢框玻璃窗。 门：除大门为玻璃门，办公室均为木门。 1.2 建筑设计 本办公楼主要依据任务书所提要求进行设计。设计时首先考虑了满足使用功能 上的需求，给办公创造良好条件；其次，考虑到结构计算的简便，为使手算工作量 不太繁重，在平面及立面造型上力求简洁明快；最后，在满足使用功能的前提下， 为使所有房间都统一到本办公楼里来，对个别房间的使用面积作了小幅调整。 本办公楼设计为六层，建筑面积为 6048 平方米，根据建筑设计规范有关规定， 办公楼采光要求窗地面积比为 1/61/8。本办公楼开间尺寸为 7500mm8100mm， 3 需窗户面积为 7.610.2 平方米，因此采用了两樘 3000mm2400mm 的塑钢窗，共 14.4 平方米。其余房间也均能满足采光要求。 根据任务书要求，本办公楼为钢筋混凝土框架结构，建筑类别为丙级，为一般 民用建筑，所选建筑材料符合二级耐火等级，按合理使用年限为 50 年设计。 设计中主要以以下设计规范为依据： 民用建筑设计通则 （GB 503522005） 办公建筑设计规范 （JGJ 6789） 建筑设计防火规范 （GBJ16872001 修订版） 公共建筑节能设计标准 （GB 501982005） 建筑采光设计标准 （GB/T 500332001） 平面设计首先考虑满足使用功能的需求，为办公和会议创造良好的条件，重点 考虑了交通组织、采光、通风的良好配置，同时还要合理地安排厕所、盥洗室等辅 助用房。平面尺寸安排上为简化结构计算采用了对称形式。功能分区较为合理，人 流交通便捷、畅通，保证良好的安全疏散条件及安全防火要求。 在简单的体型组合前提下，力求运用均衡、韵律、对比、统一等手段，把适用、 经济、美观有机的结合起来。在正立面处理上，将外凸的框架柱设计成欧式风格， 使整个建筑显得活泼而不呆板，同时大门采用了不锈钢玻璃弹簧门，上配玻璃雨篷， 下为花岗岩室外台阶，均使立面效果增色不少。外墙装饰方面，勒脚为烧毛面花岗 岩石板面层，与室外台阶的面层相统一，既美观，又坚固耐久；其余外墙面为涂料 面层。屋顶采用部分突出方式，两侧对称收进，两侧楼梯上部采用欧式小亭，中间 部分采用平屋顶，整栋建筑为中西结合样式。建筑物室内外高差为 0.5 米，满足防 水、防潮和内外联系方便的要求。层高的确定，根据任务书的要求，首层层高为 4.2 米，标准层层高为 3.3 米。 4 2 结构选型及结构布置 2.1 结构选型 结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。屋面板厚 100mm。楼梯结 构采用钢筋混凝土板式楼梯。 2.2 结构布置 该工程位于武汉市，框架结构。房屋总层数 6 层，主体结构高度：26.40m，底 层高为 4.2m，其余 3.3m。外墙采用加气空心混凝土砌块，外墙厚 250mm，内墙厚 200mm，楼盖和屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,外门为玻璃门，其余为木门，抗震 设防烈度为 7 度、场地类别为类。 根据建筑设计成果，初步确定本建筑结构布置图如图 2-1 所示： 图 2-1 结构平面布置图 2.3 梁板柱截面尺寸确定 主梁：横向框架梁，最大跨度 L=8.1m，纵向框架梁，最大跨度 7.5m，两者相 差不多，为计算方便，采用相同尺寸： h=（1/81/12）L=1000mm675mm，取 h=800mm 5 b=（1/21/3）h=400mm266mm，取 b=300mm 次梁：h=500mm，b=250mm； 梁板具体尺寸见表 2-1。 表 2-1 梁板截面尺寸 主梁（b h）次梁（b h）板 300mm800mm 250500mmmm100mm 框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，按照公式 2-1 计算： (21)NFgn 式中 为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，边柱取 1.3，等跨内柱 取 1.2,不等跨取 1.25； 为按照简支状态计算柱的负荷面积；F 为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取 18kN/;g 2 m 为验算截面以上楼层层数。n 框架柱验算公式： (22) cc N f A 由结构平面图可知边柱和中柱的负载面积为： 边柱：7.54.05=30.375 中柱：7.55.55=41.625 抗震等级四级的框架结构轴压比，则1.0 边柱 3 2 1.3 7.54.05 18 106 298227.3 1.0 14.3 c Amm 中柱 3 2 1.257.5 5.55 18 106 392963.3 1.0 14.3 c Amm 根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计柱的 尺寸为 650650422500 392963.3，为计算简便中柱和边柱的尺 2 mm 2 mm 寸相同，均为 650650。 故初选柱的尺寸为 650650。 6 3 荷载计算及梁柱刚度计算 3.1 屋面及楼面永久荷载标准值 本办公楼室内地面采用水磨石地面，厕所铺设地砖，屋面和楼面板的荷载取自 建筑结构荷载规范 （GB500092001） 。房屋各部分荷载统计如表 3-1 至表 3-4 所示： 表 3-1 楼面荷载统计 名 称做 法厚度（mm)容重(kN/m3) 重量 kN(m2) 白水泥水磨石子面 15250.38 1:3 水泥砂浆找平 18200.36 纯水泥浆一道 2200.04 钢筋混凝土楼板 100252.5 彩色水磨石楼面 板底 20 厚粉刷抹 平 20170.34 楼面恒载 3.6 楼面活载 2 表 3-2 卫生间荷载统计 名 称做 法 厚度 （mm)容重(kN/m3) 重量 kN(m2) 地砖铺实 10200.2 1：4 干硬性水泥砂浆 25200.5 基层处理剂一遍 0.05 C20 混凝土 0.5找坡 20250.71 1：2.5 水泥砂浆找平 20200.4 防水涂料 1.5 0.2 钢筋混凝土楼板 100252.5 厕所板底 20 厚粉刷抹平 20170.34 楼面恒载 4.9 楼面活载 2.5 7 表 3-3 上人屋面荷载统计 名 称做 法 厚度 （mm)容重(kN/m) 重量（kN/) 高分子卷材 4120.05 1：3 水泥砂浆找平 20200.4 憎水珍珠岩保温层 6040.24 1：3 水泥砂浆找平 20200.4 1:6 水泥焦渣找坡 50150.75 钢筋混凝土楼板 100252.5 上人屋面板底 20 厚粉刷抹平 20170.34 楼面静载 4.7 楼面活载 2.0 表 3-4 走道荷载统计 名 称做 法厚度（mm)容重(kN/m) 重量（kN/） 白水泥大理石子面 15250.38 1:3 水泥砂浆找平 18200.36 纯水泥浆一道 2200.04 钢筋混凝土楼板 100252.5彩色水磨石楼 面板底 20 厚粉刷抹平 20170.34 楼面静载 3.6 楼面活载 2.5 3.2 重力荷载代表值 计算结构在地震作用下的内力时，采用重力荷载代表值。结构分析时采用计算 简图集中于各质点的重力荷载代表值 Gi为计算单元范围内各层楼面的重力荷载代表 值及上下各半层的墙柱等的重力荷载，屋面和楼面活荷载按实际情况取，折减系数 取 1.0。各层重力荷载代表值为： 第一层的重力荷载代表值： 外墙 ：(6.45 21.2 26.45 50.4 2 186.81) 2.752026.283kN 内墙：(6.45 54.754 2.1 1.5 2.1 42.4 2.1 1 1.8 2.76.9 2.7) 1.9 576.854kN 则墙的重力荷载值为：2603.14 q GkN 8 门窗： 本工程门窗为不同尺寸和材质，分别计算如下： C1 : M1: 3 2.7 4 0.4514.58kN 1 2.1 4 0.43.36kN C2: M2:6.9 2.7 6 0.455.301kN 1.5 2.1 5 0.23.15kN 则门窗的重力荷载值为：58.571 m GkN 墙和门窗的重力荷载总和为：=+=2661.71kN 1E G q G m G 楼面重力荷载为：3.182 63.5 23.5=4748.34kN 则一楼的重力荷载代表值为： 1 2661.713080.393958.241176.12 1984.9264748.340.5 63.5 23.5 2 2222 G 13663.75kN 第二层至五层的重力荷载代表值： 因为二层至五层的重力荷载代表值的计算方法与第一层的计算方法一样,故计 算过程从略,计算结果如下：楼面重力荷载:4748.34kN，墙和门窗的重力荷载值总 和为，则二层至五层的重力荷载代表值为： 25 3958.24 EE GGkN 25 3958.241176.123958.241176.12 1984.9264748.340.5 63.5 23.5 2 2222 GG =13359.86kN 第六层的重力荷载代表值 同理，第六层的楼面重力荷载:5.22 63.5 23.5=7789.545，墙和门窗的重kN 力荷载值总和为，则第六层的重力荷载代表值为： 6 3958.24 E GkN 6 3958.241176.12 1984.926 1047.7447789.5450.5 63.5 23.5 2.5 22 G 15254.71kN 各质点的重力荷载代表值 Gi见表 3-5： 表 3-5 各质点的重力荷载代表值 Gi（kN） 质点123456 Gi13663.7513359.8613359.8613359.8613359.8615254.71 9 图 3-1 各质点重力荷载代表值（kN） 3.3 梁柱线刚度计算 框架的计算单元取第 3 轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框 架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距 离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件，室内外高差定为 -0.5m，基础埋深 1.5 米，二层楼面标高为 4.2m，故底层柱高为 6.2m。其余各层柱 高从楼面算至上一层楼面(即层高)，故均为 3.3m。 左边跨梁： =EI/ =3.0kN/20.3m/8.1m=3.3i左边梁l 7 10 1 12 3 0.8m（） kNm 4 10 中间跨梁： =EI/ =3.0kN/20.3m/8.1m=5.6i中间跨l 7 10 1 12 3 0.8m（） kNm 4 10 10 右边跨梁： =EI/ =3.0kN/20.3m/8.1m=3.3i右边跨l 7 10 1 12 3 0.8m（） kNm 4 10 底层柱(AD)：=EI/ =3.0kN/i底层柱l 7 10 /6.2m=1.6kNm 1 12 4 0.65m（） 4 10 其余各层柱(AD)：=EI/ =3.0kN/3.3m=1.9i余柱l 7 10 1 12 4 0.65m（） kNm 4 10 =1.0,则其余各杆件相对线刚度为： i余柱 左边梁=3.3kNm/1.9kNm=1.74i 4 10 4 10 右边梁=3.3kNm/1.9kNm=1.74i 4 10 4 10 中跨梁=5.6kNm/1.9kNm=2.95i 4 10 4 10 底层柱=1.6kNm/1.9kNm=0.84i 4 10 4 10 4 横向框架在水平荷载作用下的计算简图及内力计算 11 假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸不变， 故框架梁的跨度等于柱截面形心之间的距离。本设计选取横向框架第 3 轴计算，横 向框架简图如图 4-1 所示： 图 4-1 3 号轴横向框架简图 4.1 水平地震作用下框架结构内力和位移计算 4.1.1 横向自震周期计算 结构顶点侧移计算由下列公式计算，计算结果见表 4-1。 （4-1） n Gik VG （4-2） 1 ()/ n i j u iVcDij （4-3） 1( ) n T k uu i （4-4）1.7 T TT 式中 基本周期调整系数。考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数， T 框架结构取 0.60.7，该框架取 0.7； 12 框架结构的顶点假想位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的T 地震力及位移，是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想T 框架顶点位移。然后由求出，再用求出框架结构的底部剪力。T 1 T 1 T 进而求出框架各层剪力和结构真正的位移； 第 i 层第 j 跟柱的抗侧移刚度。 ij D 表 4-1 结构顶点侧移计算 层次Gi/kNVGi/kNDi /N/mmui/mmui/mm 615254.7114134.60 7 2.6048 10 0.5510.72 513359.8628678.57 7 2.6048 10 0.9869.63 413359.8641272.35 7 2.6048 10 1.678.53 313359.8655334.68 7 2.6048 10 2.016.93 213359.8668654.17 7 2.6048 102.585.7 113663.7582357.6 7 3.4717 103.103.25 按式计算基本周期，其中的量纲为 m，取，则 TT uT7 . 1 1 1 T T u7 . 0 T 。 1 1.7 0.70.01120.136Ts 4.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 用底部剪力法计算水平地震作用，结构水平地震作用标准值 Geq 为： 0.850.8513663.75 13359.86 4 15254.71 eqi GG 0.85 82357.970004.22kN 二类场地土，地震分组为第二组，查表 得 =0.4s ，T1 =0.136s ，由于 g T 0.1sT1，则 ， g T 1max 0.08 。因，所以不考虑 1 0.08 70004.225600.34 EKeq FGkN1.40.56 g T 1 0.136T 顶部附加水平地震作用，各个质点的水平地震作用按下述计算： （4-5） EK jj ii F HG HG Fi 式中 分别为集中于质点的重力荷载代表值； ji GG , 质点的计算高度。 ji HH , 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布结果见表 4-2。 13 表 4-2 横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次mHi/ i GkN/kN/m ii G H ii ii HG HG/ i FkN/ i VkN 620.715254.71350095.60.291624.11624.1 517.413359.86262521.250.211176.02800.1 414.113359.86218433.7110.181008.063808.16 310.813359.86174346.1730.14784.054592.21 27.513359.86130258.6350.11616.035208.24 14.213663.7588131.1880.07392.025600.26 4.1.3 水平地震作用下位移计算 水平地震作用下位移计算过程及结果见表 4-3。 表 4-3 水平地震作用下位移计算 层次/ i VkN 1 / mmNDimmui/mmui/mmhi/ i i c h u 61624.1 7 2.6048 10 0.060.90933001/55000 52800.1 7 2.6048 10 0.110.84933001/30000 43808.16 7 2.6048 10 0.150.73933001/22000 34592.21 7 2.6048 10 0.1760.58933001/18750 25208.24 7 2.6048 10 0.20.41333001/16500 15600.26 7 3.4717 10 0.2130.21364501/30282 由上表可见最大层间弹性位移发生在地二层，其值为 1/165001/550，满足要 求。 4.1.4 水平地震作用下内力计算 框架第 i 层第 j 柱分配到的剪力以及该柱上、下端的弯矩和分别按 ij V u ij M b ij M 下列各式计算，框架柱剪力和柱端弯矩计算采用 D 值法，计算过程见表 4-4,4-5： （4-6） 1 ij ijin ij j D VV D （4-7）. b ijij MV yh 14 （4-8）(1) u ijij MVy h （4-9） 0123 yyyyy 其中，为标准反弯点高度比，可由查表得。本设计中，底层柱只需考虑修正 0 y 值;第二层柱需考虑修正值，其余各柱均无修正。 2 y 3 y 表 4-4 柱端弯矩及剪力计算 边柱层 次 i h /m i V /kN ij D /N/mm 1 i D 1 i V K y b i M 1 u i M 1 63.31624.1 7 2.6048 10 5 5.59 10 34.850.4130.2124.1590.85 53.32800.1 7 2.6048 10 5 5.59 10 60.090.4130.3569.4128.89 43.33808.16 7 2.6048 10 5 5.59 10 81.720.4130.41110.57159.11 33.34592.21 7 2.6048 10 5 5.59 10 98.550.4130.45146.35178.87 23.35208.24 7 2.6048 10 5 5.59 10 111.770.4130.55202.86165.98 1 4.2 5600.26 7 3.4717 10 5 8.755 10 141.230.4350.86783.4127.53 表 4-5 柱端弯矩及剪力计算 中柱层 次 i h /m i V /kN ij D /N/mm 1 i D 1 i V K y b i M 1 u i M 1 63.31624.1 7 2.6048 10 5 9.55 10 59.540.8260.3568.77127.7 53.32800.1 7 2.6048 10 5 9.55 10 102.660.8260.413138.9199.9 43.33808.2 7 2.6048 10 5 9.55 10 139.620.8260.45207.3253.4 33.34592.2 7 2.6048 10 5 9.55 10 168.360.8260.45250.0305.6 23.35208.2 7 2.6048 10 5 9.55 10 190.950.8260.50315.1315.1 14.25600.3 7 3.4717 10 5 10.876 10 175.440.8690.65735.55396.1 梁端弯矩，剪力及轴力分别按下式计算： (4-10)() l Lub b bijij lr bb i MMM ii (4-11)() r uub b bijij lr bb i MMM ii (4-12) l MM V bb b 21 15 (4-13)() n Lr ibb k i NVVk 具体过程见表 4-6。 表 4-6 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算 边梁中间梁柱轴力层 次 l b M r b M l b V l b M r b M l b V边柱 N中柱 N 690.8563.888.119.3463.8863.88315.97-19.343.4 5150.04134.338.135.55134.33134.33333.58-54.895.3 4228.51196.158.153.08196.15196.15349.04-107.979.4 3289.44256.458.168.24256.45256.45364.11-176.2113.5 2312.33282.558.174.36282.55282.55370.64-250.5717.2 1330.39258.858.173.66258.85258.85364.71-324.2326.2 水平地震作用下框架的弯矩如图 4-2 所示。 图 4-2 地震作用下框架弯矩图(kNm) 16 4.2 水平风荷载作用下框架结构内力和位移计算 4.2.1 风荷载计算 基本风压值 0=0.35kN/m3 ，风振系数 z 值，由于建筑物 H0.20% 选配314（461mm2） 根据裂缝宽度小于0.3mm重新选配218+116 AB跨支座配筋计算： C30混凝土，fc14.331N/mm，HRB400, fy 360N/mm， 纵筋合力点至近边边缘的距离 as 35mm ; M=48.60KNM bh 1800400mm， ho h - as 500-35 465mm b 0.518 0.012 b 0.518 As 1 fc b x / fy 114.33118005/360 326mm 选配218（508mm2） 根据裂缝宽度小于0.3mm重新选配222。 斜截面受剪承载力计算： 设计参数： 混凝土强度等级 C30，fc14.331N/mm，ft 1.433N/mm，as30mm ,钢 筋等级HRB235 58 箍筋抗拉强度设计值 fyv 210N/mm，箍筋间距 s 150mm 剪力设计值 V 99.8kN 截面尺寸 bh 250500mm， ho h - as 500-30 470mm 计算过程： 0.7 ft b ho 0.71432.90.250.47 62.7kN V 99.8kN 当 V 0.7 ft b ho、 h 300mm 构造要求： 箍筋最小直径 Dmin 6mm，箍筋最大间距 Smax 150mm 最小配箍面积 Asv,min (0.24 ft / fyv) b s 82mm 当 ho / b 4 时，V 0.25 c fc b ho 0.25 c fc b ho 0.251143310.250.47 223.9kN V 99.8kN，满足要求。 V 0.7 ft b ho + 1.25 fyv Asv/s ho Asv (V - 0.7 ft b ho) s / (1.25 fyv ho) (99790-0.71432.90.250.47)150/(1.25210250) 85mm 沿梁全长配8150 次梁其他截面配筋见下表： 表7-1 梁截面配筋 截面 A1 B2 C 弯矩设计值 42.548.60 61.842.53 48.60 0.01 0.09 0.14 0.11 计算配筋（mm2) 326 339 506 391 考虑裂缝影响实配钢筋 422422220214422 7.3 柱截面设计 柱正截面承载力计算： 混凝土采用 C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，纵向受力钢筋选用 HRB400（fy= fy=360N/mm2） ，箍筋选用 HRB235（fy= fy=210N/mm2） 。柱的截面尺 59 寸：底层为 700700；其他层为 600600。则 h01=700-40=660mm，h0=600- 40=560mm。 构造要求 抗震调整系数=0.80 RE 三级抗震设防要求，框架柱纵筋最小配筋百分率应满足：0.7% 则 As1min=0.007700660=3234mm2 ，Asmin=0.007600560=2352mm2。 柱斜截面承载力计算： 计算要点： 框架柱斜截面计算时的抗震调整系数为 RE=0.85。 当 1 时，取 =1；当 3 时，取 =3。 时截面满足要求。)bh2f . 0 ( 1 V 0c RE c 当 N0.3fcA 时取实际值计算；当 N0.3fcbh 时取 0.3fcbh 计算。 时按构造配箍，否则按计算配箍。 cRE 0t V056N . 0 1 bh05f . 1 箍筋加密区长度底层柱根部取 2000mm，其他端部取为 1000mm。 8 基础设计 60 8.1 工程地质条件 地质水文资料：场地平坦，周围无相邻建筑物，类场地土； 自上而下土层 分布情况为： 地质资料：自上而下土层分布情况为： 粉质黏土，Fk160kPa，Es4.6MPa，厚度 1.23.3m，黄褐色，可塑； 粉质黏土，Fk65kPa，Es3.2MPa，厚度 4.510.5m，褐灰色，软塑可塑； 粉质黏土，Fk310kPa，Es9.1MPa，厚度 4.27.8m，黄褐色，可塑硬塑； 碎石土，Fk3900kPa，Es25.6MPa，厚度 0.5m 褐色，硬塑； 强风华岩层，Fk500kpa，坚硬。地下水位较低，无侵蚀性。 经查表知：e=0.93,=18.8 kN/m2。 L I0.25 0.75 8.2 确定基础截面尺寸及埋深 确定基础类型为柱下独立基础，混凝土采用，钢筋采用 HRB335，根据粉30C 质土 e=0.93,，查表得： L I0.25 0.75 。基础底面标高为- 3 k 0.3,1.6.17.5,226,290 m bdakaaa N fkpfkp 1.5m。室内外高差 0. 5m，基础高度为 1m。选取横向第 3 轴基础进行设计： 第 3 轴柱内力组合，M=4.46，N=3399.05，V=2.43。KN mKNKN 确定基础底面面积： (220.45) 1.8( ) 2 dm 2 3 3399.05 12.7 290201.8 k aGd a FKN Am KN fr kpm m 确定基础底面尺寸： 3 轴柱为轴心受压：。4.5 ,4.5am bm 验算基础底面尺寸取值是否合适： 3 204.54.51.8605.2 kG KN Gy AdmmmKN m 3399.05605.24004.21() kk FGKN 61 4.462.4316.9 k MKN mKNmKN m 6.94.1 0.0020.68 4004.2166 k kk Mam emm FG 基础边缘的最大最小净反力： max 64004.216 0.002 (1)(1)239 4.1 4.14.1 kk ka FGe pkp Al min 64004.216 0.002 (1)(1)238 4.1 4.14.1 kk ka FGe pkp Al 1.21.2 240288 aaa fkpkp maxk p， mink p均小于 1.2 a f，故基础底面尺寸符合设计要求。 8.3 基础抗冲切计算： 基础冲切破坏锥体最不利一侧截面边长： t b=0.65 基础冲切破坏锥体的有效高度： 0 h=1.0m-0.05m=0.95m 基础冲切破坏锥体最不利一侧截面在基础底面面积范围内的下边长： 0 2 b bbth=0.65+20.95=2.55（m） 基础冲切破坏锥体最不利一侧计算长度： 0.62.5 22 tb m bb b =1.55（m） max2 3399.054.462.43 1.0 202.8() 4 3.34 3.3 6 ss FMVh PPKPa AW min2 3399.054.462.43 1.0 201.6() 4.1 4.14.1 4.1 6 s FMVh PKPa AW 2 100 ()() 2222 tt abab Ah bh 22 40.63.30.6 (0.95) 4(0.95)2.64() 2222 m 冲切力 1 202.8 2.64535.4()