土木工程毕业设计（论文）-郑州某八层框架商贸大厦设计.pdf

河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 1 1 绪绪 论论 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 工程背景工程背景 1.11 工程概况工程概况 郑州商贸大厦为八层框架结构体系，建筑面积约为 13000 ，建筑高 度为 40.6m。建筑方案确定，一层为门面房，房间开间 8.4m，进深 9m， 考虑到高峰期的人流量可能较大，走廊的宽度为 9m。底层层高 5.4m，标 准层高 4.6m。室内外高差 0.6m。框架平面图柱网布置如图 1 所示 900090009000 987654321 720080008400 a b c d 8400 8400 8400 8400 8400 图 1 框架梁、柱及屋面，楼面为整体现浇。 1.12 设计资料设计资料 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 2 、自然条件 气温：冬季室外计算温度-10，冻土深度 40cm，季室外计算温度 +33 年降水量 700 拟建地段地势平坦，地层分布规律，地基承载力按 120 /-140 / 夏季主导风向为南风，风速为 2.8m/s，冬季主导风向为北风，风 速为 3.5m/s 雪载：最大积雪厚度为 20 ，0.25 / 地下水位：常年地下水位深约 7m 左右，水质对混凝土无侵蚀。 、抗震设防 设计烈度为 7 度 、屋面及楼面做法 屋面做法：二毡三油防水层 冷底子油热马蹄脂二道 200 厚水泥、石保温层 20 厚水泥砂浆找平层 150 厚钢筋混凝土整浇层 吊顶或粉底 楼面做法：水磨石地面 150 厚钢筋混凝土整浇层 吊顶或粉底 、材料：混凝土强度等级 c30，纵筋级，箍筋级 1.13 设计内容设计内容 1、确定梁柱截面尺寸及框架计算简图 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 3 2、荷载计算 3、框架纵横向侧移计算 4、框架在水平及竖向作用力下的内力分析 5、内力组合及截面设计 6、节点验算 1.2 本章小结本章小结 、工程概况：郑州商贸大厦为八层框架结构体系，建筑面积约为 13000 ，建筑高度为 40.6m。 、工程资料：抗震设防烈度为 7 度；选用材料：混凝土强度等级 c30， 纵筋级，箍筋级 、设计内容：、确定梁柱截面尺寸及框架计算简图；、荷载计算； 、框架纵横向侧移计算；、框架在水平及竖向作用力下的内力分析； 、内力组合及截面设计；、节点验算。 2 框架结构设计计算框架结构设计计算 2.1 梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定 2.11 框架柱框架柱 、底层柱 bh450675 18 1 12 1 = h 取 bh700mm 、其它层柱 bh380575 18 1 12 1 = h 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 4 同底层 取 bh700mm 2.12 框架梁框架梁 梁编号见图 2 l1 : h500900 18 1 10 1 = l bh300450h 3 1 2 1 = 取 bh300800 同上 l2: bh300700 l3: bh300700 l4: bh300700 l5: bh300600 2.13 梁的计算跨度梁的计算跨度 如图 33 所示，框架的计算跨度以上柱的形心线为准，由于建筑与 梁，柱，墙轴线重合，故建筑轴线与结构计算跨度相同。 l1 l1 l1 l3 l2 l4 l2 l2 l3l3l3l3l3 l2 l2 l2l2 l2 l2l2 l2 l2 l2 l2 l2l1 l1 l2 l5 l2 l1 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 5 图 2 2.14 柱高度柱高度 底层柱高度 h=5.4+0.60.5=6.5m，其中 5.4 m 为底层层高，0.6m 为室内外高差，0.5 m 为基础顶面至室外地面的高度。 其它柱高等于层高，即 4.6m，由此得框架计算简图,如图 4 所示。 图 3 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 6 图 4 2.2 荷载计算荷载计算 按屋面的做法逐项计算均布荷载，计算时应注意： 吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶，粉底为相同质量 要逐项叠加计算，以免漏算 二毡三油防水层 0.35kn/ 冷底子油热马蹄脂二道 0.05kn/ 200 厚水泥、石保温层 0.26.51.3kn/ 20 厚水泥砂浆找平层 0.02200.4kn/ 150 厚钢筋混凝土整浇层 0.15252.5kn/ 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 7 吊顶或粉底 0.5kn/ 共计 6.35kn/ 2.21 屋面恒载标准设计值屋面恒载标准设计值 65.41（62+2.1+0.24）+（10.8+0.24）（6.6+0.12-0.12 2) 5.55960.39kn 2.22 屋面均布恒载屋面均布恒载 水磨石地面 0.65kn/ 150 厚钢筋混凝土整浇层 0.15252.5kn/ 吊顶或粉底 0.5kn/ 共计： 3.65kn/ 楼面恒载标准值为： 65.41 （62+2.1+0.24） + （10.8+0.24） （6.6+0.12-0.12） 24.3=4659.94kn 2.23 屋面均布活荷载屋面均布活荷载 计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载 0.2565.41（62+2.1+0.24）+（10.8+0.24） （6.6+0.12-0.12） 2270.93kn 2.24 楼面均布活荷载楼面均布活荷载 楼面均布活荷载对旅馆的一般房间活载标准值取1.5kn/， 会议室、 走廊、楼梯、门厅等处活载标准值取 2.0kn/，为计算方便，此处偏安 全地取活荷载标准值 2.0kn/。 楼面均布活载标准值为： 2（143.6+0.24+0.24）（62+2.4+0.24）1483kn 2.25 梁柱自重梁柱自重 梁柱自重计算时包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量。梁侧、梁底抹灰， 柱周围抹灰近似按加大梁宽、柱宽来考虑。 （详见下表 1） 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 8 表 1 梁柱重量计算： l1：0.30.892554kn 其它梁柱自重计算同上，其结果列于下表 墙体 每片面积（） 片数 重量（kn） 底层纵墙 8.34.7 63 3032.848 7.34.7 2 6.54.8 2 底层横墙 8.34.6 6 3247.79 8.34.7 53+2 其它层纵墙 8.33.9 63 2517.424 7.33.9 2 6.54 2 其它层横墙 8.33.8 6 2691.89 8.33.9 53+2 表 2 2.26 墙体自重墙体自重 墙体均为 240 厚砌体，计算按两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹 编号 截面（） 长度（m） 根数 每根重量（kn） l1 0.30.8 9 6848 54 l2 0.30.7 9 178136 47.25 l3 0.30.7 8.4 248192 44.1 l4 0.30.7 8 188 42 l5 0.30.6 7.2 188 32.4 z1 0.70.7 6.5 32 79.625 z2 0.70.7 4.6 327224 56.35 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 9 灰重量 单位面积上墙体重量为 0.28133.64kn/ 2.27 荷载分层汇总荷载分层汇总 顶层重力荷载代表值包括：屋面恒荷载，50屋面活荷载，纵横梁 自重，半层柱自重，女儿墙墙体自重。 其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50楼面活载，纵横梁自 重，楼面上下各半层的柱自重及纵横墙体自重。将前述分项荷载相加得 集中于各层的重力荷载代表值如下： 第 8 层：g85960.39+0.5270.93+（546+47.2517+44.1 24+42+32.4 ） +0.5 56.35 32+ （ 2517.424+2691.89 ） 0.5 11123.162kn 第 7 层：g74659.94+0.51483+（546+47.2517+44.1 24+42+32.4）+56.3532+2517.424+2691.8914674.004kn 第 2、3、4、5、 、6 层同 7 层 g2g3g4g5g6g714674.004kn 第 1 层：g14659.94+0.51483+（546+47.2517+44.1 24+42+32.4）+79.62516+56.3516+（2517.424+2691.89）0.5+ （3032.848+3247.79）0.515582.066kn 建筑物总重力荷载代表值 8 1i gi 为 8 1i gi 11123.162+14674.0046+15582.066114749.192kn 质点重力荷载值见图 5 2.3 水平地震作用下框架的侧移验算水平地震作用下框架的侧移验算 2.31 横梁线刚度横梁线刚度 梁的混凝土 c30 的 ec=310 7kn/，c40 的 e c=3.2510 7kn/。在 框架结构中，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 10 少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算框架梁的截面惯性矩时，对 现浇楼面的边框架梁取 i=1.5i0， 其中 i0是梁的截面惯性矩， 中框架梁取 i=2.0i0。横梁线刚度计算结果见表 3。 图 5 2.32 横向框架柱的侧移刚度横向框架柱的侧移刚度 d 值值 柱线刚度见表 4，横向框架柱侧移度 d 值计算见表 5 梁 号 l 截面 bh() 跨度 l(m) 惯性距 i0=bh3/12 (m4) 边框架梁 中框架梁 ib=1.5i0 (m4) kb=eib/l (knm) ib=2.0i0 (m4) kb=eib/l (knm) l1 0.30.8 9 12.810 3 15.36103 5.12104 / / l2 0.30.7 9 8.5810 3 / / 12.8710 3 4.2910 4 l3 0.30.7 8.4 8.5810 3 10.3103 3.710 4 12.8710 3 4.610 4 l4 0.30.7 8 8.5810 3 10.3103 3.710 4 12.8710 3 4.810 4 l5 0.30.6 7.2 5.410 3 6.4810 3 2.710 4 8.110 3 3.4104 g5=14674.00 g4=14674.00 g3=14674.00 g2=14674.00 g1=15582.006 kn g7=14674.004 kn g6=14674.00 g8=11123.162 kn 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 11 表 3 柱号 z 截面 （） 柱高度 h （m） 惯性矩 线刚度 3 0 12 bh i = （m4） c c ei k h = （knm） z1 0.70.7 6.5 210 -2 9.2310 4 z2 0.70.7 4.6 210 -2 1.310 5 表 4 2.33 横向框架自振周期横向框架自振周期 按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基频的一 种近似的方法。将结构的质量分布情况简化成无限近地点的悬臂直杆， 导出以直杆顶点位移表示的基频公式。用这种方法只要求出结构顶点的 水平位移，就可按下式求得结构的基本周期： t1=1.70td 式中 0基本周期调整系数。考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，取 为 0.6。t 框架顶点位移。在末求出框架的周期前，无法求出框架的地 震力及位移，将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点 然后由t 求出 t1，再用 t1求得框架的底部剪力，进而求出框架各层的 剪力和结构的真正位移 层次 gi（kn） gi（kn） di(kn/m) 层间相对位移 =gi/di i 8 11123 11123 451190 0.025 1.16 7 14674 25797 451190 0.057 1.135 6 14674 40471 451190 0.09 1.078 5 14674 55145 451190 0.122 0.988 4 14674 69819 451190 0.155 0.866 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 12 表 5 表 6 t1=1.70.616 . 1 =1.09s 2.34 横向框架地震作用计算横向框架地震作用计算 在类场地7度近震区， 结构特征周期为tg和地震周期影响系数max。 tg=0.4 s max=0.08 由于 t1=1.09s 1.4 tg=1.40.4=0.56 s，应考虑顶点附加地震作 用。按底部剪力法求得的基本剪力分给各层，若按 ii iek ii g h ff g h = 分配给各层质点，则水平地震作用呈倒三角行分布。对一般层，这样分 3 14674 84493 451190 0.187 0.711 2 14674 99167 451190 0.22 0.524 1 15582 114749 377240 0.304 0.304 层次 项目 柱类型 kb 2kc =k kb kc =k 2 k k a= + 0.5 2 k k a + = + c 2 12 d= k h a 根数 底层 边框架边柱 0.6 0.42 11011 5 边框架中柱 1.2 0.53 13894 3 中框架边柱 0.5 0.4 10486 13 中框架中柱 1.0 0.5 13108 11 d 377240 二 至 八 层 边框架边柱 0.4 0.2 14745 5 边框架中柱 0.8 0.3 22117 3 中框架边柱 0.3 0.13 9584 13 中框架中柱 0.6 0.23 16957 11 d 451190 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 13 布基本符合实际，但对结构上部，水平作用小于按时程分析和振型分解 法求得的结果，特别对周期较长的结构相差更大，地震的宏观震害也表 明， 结构上往往震害严重。 因此引入顶部附加地震作用系数 n考虑地震 作用的加大。n考虑了结构周期和场地的影响，修正生的剪力与实际分 布更加吻合。 n=0.08 t1+0.01=0.081.090.01=0.097 结构横向总水平地震作用标准值： fek= = 8 1 max 9 . 0 1 85 . 0 )( i i g g t t =）（ 09 . 1 4 . 0 0.160.851147494295kn 顶点附加水平地震作用 fn =nfek=0.0974295417kn 各层横向地震作用及楼层地震剪力见表 7。 横向框架各层水平地震作用和地震剪力，如图 6 所示。 图 6 2.35 横向框架抗震变形验算横向框架抗震变形验算 767.92 kn 667.08 kn 562.37 kn 457.65 kn 352.93 kn 252.1 kn 155.14 kn 2094.33 kn 3114.35 kn 2656.7 kn 3874.52 kn 3719.38 kn 3467.28 kn 1427.25 kn 659.33 kn （ ） （ ） 659.33 kn 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 14 多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表 8 层间弹性相对转角均满足要求 1 450 ee qq 1 或0 120 计 算 截 面 以 上 各 层 活 荷 载 总 和 的 减 系数 1.0 (0.9) 0.85 0.7 0.65 0.6 0.55 表 22 层 次 位 置 内 力 荷载类别 竖向荷载 组合 竖向荷载与地震力 组合 恒载 活载 地震荷载 1.2 +1.4 1.2（+0.5） 1.3 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 38 8 a 右 m -132.7 -24.82 30.6 -213.42 -143 -221.92 v 131.04 29.95 6.2 212.69 189 b 左 m -186.4 -26.14 m25.76 -300.54 -290 -223.13 v 144.45 30.36 6.2 234.45 207.6 b 右 m -161.3 -4.3 25.76 -264.4 -190.4 -257.4 v 133 4.56 5.7 217.56 191.85 跨 中 mde -148.85 28.76 243.51 mef 150 -1.22/1.54 245.21 7 a 右 m -223.68 -46.2 146.51 -333.1 -105.5 -486.5 v 196.15 40.62 29.6 292.25 298.2 b 左 m -240.3 -53.1 m120.29 -362.7 -476.6 -163.8 v 200.3 42.37 29.6 299.68 304.3 b 右 m -131 -50 71.07 -227.2 -94.8 -279.59 v 103 41.4 15.8 181.56 169 跨 中 mde 213.5 43.5 317.1 mef 314.5 46.58 442.6 2 到 6 a 右 m -222.08 -44.9 281.29 -329.36 190.3 -777.2 v 195.62 53.1 53 309.08 314.2 b 左 m -243.5 -53.1 m195.2 -366.54 -614.3 74.2 v 200.97 42.37 53 300.48 314.2 b 右 m -129.6 -50 195.09 -225.52 147.7 -518.7 v 103 41.4 35.4 181.56 222.5 跨 中 mde 212.7 44.15 317.05 mef 315.9 46.58 444.29 1 a 右 m -210.5 -42.3 484.58 -311.82 348 -904 v 194.74 40.48 95 290.36 381.5 b 左 m -239.8 -53.5 m374.27 -362.66 -807 167 v 202.08 42.54 95 302.05 391.5 b 右 m -132 -50 371.8 -228.4 294.6 -671.4 v 103 41.4 84 181.56 257.6 跨 中 mde 220.35 45.25 327.77 mef 313.5 46.58 441.41 表 19 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 39 2.7 截面设计截面设计 2.71 承载力抗力调整系数承载力抗力调整系数 re g 考虑地震作用时，结构构件的截面设计采用下面的表达式： re r s g 式中 re g 承载力抗震调整系数，取值见表 23 s地震作用效应或地震作用效应与其他荷 载效应的基本组合。 r结构构件的承载力。 注意在截面配筋时，组合表中与地震力组合的内力均应乘以 re g 后再 与静力组合的内力进行比较，挑选出最不利内力。 2.72 横向框架梁截面设计横向框架梁截面设计 以第一层梁为例， 梁控制截面的内力如图 18。 图中 m 的单位为 kn m， v 的单位为 kn。 混凝土的强度等级 22 30( 13.5/,12.5/) cmc cfn mmfn mm=纵筋为 级（ 2 /300mmnfy=） ，箍筋为级（ 2 /210mmnfy=） （1） 梁的正截面强度计算见表 24 （2） 梁的斜截面强度计算为了防止梁在弯曲屈服前发生剪力破坏， 截面设计时，对剪力设计值进行调整如下： gbn r b l bv vlmmv+=/ )(h 式中 v y 剪力增大系数，对三级框架取 1.1； n l 梁的净跨，对第一层梁，lnab=9m，lnbc=9m 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 40 gb v梁在重力荷载值作用下， 按简支梁分析的梁端截面 剪力设计值， n 1 1.2(0.5q )l 2 gb vq=+ 活恒 材 料 结构构件 受力状态 re g 钢 筋 混 凝 土 梁 偏压 0.75 轴压比小于 0.15 的柱 偏压 0.75 轴压比不于 0.15 的柱 偏压 0.8 抗震墙 偏压 0.85 各类构件 受剪、偏拉 0.85 表 23 ii ii i i iii iii iv iv 图 18 l b m ， r b m 分别为梁的左、右端顺时针方向或反时针方向截面组 合的弯矩值。由表 19 查得： ab 跨：顺时针方向 l b m =348knm r b m =-807knm 逆时针方向 l b m =-904knm r b m =167knm bc 跨：顺时针和逆时针方向 l b m = 294.6knm 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 41 r b m =m 671.4knm 计算中 l b m + r b m 取顺时针方向和逆时针方向中较大者。 剪力调整： ab 跨： l b m + r b m =348+807=11551 knm904+167=1071knm gb v 左=120.34+6.17=126.51 kn gb v 左135.94 kn bc 跨： l b m + r b m =294.6+671.4=966knm gb v=137kn va 右vb 左1.051155/8.3+242388kn vb 右1.051155/8.3+137259.2kn 考虑承载力抗震调整系数 re g =0.85 re g va 右= re g vb 左=0.85388=329.81kn re g vb 右0.85259.2220.32kn 调整后剪力值与组合表中的静力组合的剪力值比较，按剪力较大者 进行斜截面计算。 斜截面强度计算见表 25 根据国内对低周反复荷载作用下钢筋混凝土连续梁和悬臂梁受剪承 载力试验反复加载使梁的受剪承载力降低。考虑地震作用的反复性，表 中公式将静力荷载作用下梁的受剪承载力公式乘 0.8 的降低系数。 2.73 柱截面设计柱截面设计 以第一、二层 b 柱，对图 19 中的-、-、-截面进行设 计。混凝土为 c25， c f =13.5 n/mm 2, cm f=12.5 n/mm 2，纵筋为级 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 42 y f =300n/mm 2，箍筋为级 y f =210n/mm 2。 截面 m (knm) - 904 348 425.9 - 807 0 hb ( 2) 300765 300765 300765 300765 v b 2 (knm) 57.2 57.2 58.7 -=mm0v b 2 (knm) - 846.8 290.8 425.9 - 748.3 0 m re g(kn/m) - 635.1 218.1 319.4 - 561.2 0 0 bhf mr a cm re s = 0.268 0.09 0.013 0.237 s a211-=x 0.319 0.094 0.013 0.275 )211 (5 . 0 ss ar-+= 0.84 0.953 0.99 0.86 0 0 hf m a gs re s g g = 3188.2 965 1460 2751.7 4选筋 432 422 422 232+322 实配面积 3217 1520 1520 2749 %r 3.06 1.45 1.45 2.6 m (knm) 167 - 674.1 294.6 441.41 0 hb ( 2) 300665 300665 300765 300665 v b 2 (knm) 58.7 38.64 -=mm0v b 2 (knm) 108.3 - 632.76 294.6 441.41 0 m re g(kn/m) 81.2 - 474.6 220.95 331 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 43 0 0 bhf mr a cm re s = 0.045 0.265 0.009 0.185 s a211-=x 0.046 0.314 0.009 0.206 )211 (5 . 0 ss ar-+= 0.977 0.843 0.99 0.897 0 0 hf m a gs re s g g = 403.5 2733 1297 1791.3 选筋 422 232+322 522 522 实配面积 1520 2749 1900 1900 %r 1.45 2.6 1.81 1.81 表 24 、轴压比验算 本设计是框架结构，二级抗震等级取 0.8 由 b 柱内力组合表 26 查得 类别 抗震等级 一 二 三 框架柱 0.7 0.8 0.9 框支柱 0.6 0.7 0.8 表 26 截面 支座 a右右 支座 b左左 支座 b右右 设计剪力 v （kn） 381.5 391.5 257.6 v re g（kn） 324.28 332.78 218.96 调整后剪力v （kn） 388 388 259.2 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 44 v re g（ mkn ） 329.8 329.8 220.32 0 hb（ 2 mm） 300665 300665 300665 0 2 . 0bhfc （kn） 499103v 499103v 499103v 箍筋肢数n 直径f（mm） n=2 f=8 n=2 f=8 n=2 f=10 1sv a （ 2 mm） 50.3 50.3 78.5 箍筋间距s （mm） 100 100 50 0 1 0 2 . 1 056 . 0 h s na f bhfv sv yv c + = 284.96v re g 284.96v re g 284.96v re g bs nasv sr 1 =r （） 0.335 0.335 0.335 minvs r （） 0.179 0.179 0.179 ni i=4315.21kn c c af n m 5 . 12700700 1021.4315 3 0.73 时，取l=3； h考虑地震作用组合的框架柱轴向压力设计 值，当0.3 c nf a时，取0.3 c nf a=。 6752 108 . 5 2 3 0 = h hn l4.33.0 取l3.0 n=4621.39kn0.3 c f a=1837.5kn 取 n=1837.5kn 设柱箍筋为 4 肢f 8150 则 + + + = 3 10 5 . 1837056 . 0 665 150 3 . 504 210665700 5 . 12 5 . 13 16 . 0 85 . 0 1 v knkn 2 . 338 8 . 584= 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 51 同时，柱受剪截面应符合如下条件 () 0 bh2 . 0 1 c re c fv g ()kn 2 . 3381369665700 5 . 122 . 0 85 . 0 1 满足要求。 a 柱： 第一层梁与 a 节点的柱端弯矩值由内力组合表 20 查得 c m 左震：54.7+224=278.7knm 右震：529+444.6=973.6knm 梁端 b m 取左震， c m 也应取左震。 b m 左震：227.56knm 右震：402.42knm 1.1 b m =443knm c m =973.6knm1.1 b m =443knm 取 c m =973.6knm 将 c m 与 c m 的差值按柱的弹性分析弯矩值之比分配给节点上 下柱端即-、-截面 =d i-imc ()443 6 . 973 6 . 444529 529 - + =136.7knm =d -mccc ()443 6 . 973 6 . 444529 6 . 444 - + =118.5knm = i-imc 529+136.7=665.7knm = -mccc 444.6+118.5=563.1knm 对底层柱底 (-截面) 的弯矩设计值应增大系数 1.5 diiiiii m - =565.61.5=848.3knm 1.1 ul cc c n mm v h + = 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 52 u c m =563.1knm l c m =848.3knm n h =5.8m knvc 7 . 267 8 . 5 3 . 848 1 . 563 1 . 1= + = -截面： m=665.70.8=532.6knm n=28160.8=2252.8kn -截面： m=563.10.8=450.5knm n=27910.8=2232.8kn -截面： m=848.30.8=678.6knm n=28660.8=2292.8kn 2.74 节点节点设计设计 根据地震震害分析，不同烈度地震作用下钢筋混凝土框架节点的破 坏程度不同，7 度地震时，未按照抗震设计的多层框架结构节点较少破 坏。 建筑结构抗震规范规定，对一、二级抗震等级的框架节点必须进 行受剪承载力计算，而三级抗震等级的框架节点，仅按构造要求配箍， 不进行受剪承载力计算。本结构为三级抗震等级的框架，所以不进行受 剪承载力计算，仅按构造要求配箍。对于纵向框架共同具有的节点，可 以按各自方向分别进行计算，下面，以第一层横梁与 b 柱相交的节点为 例，进行横向节点计算。 截面 m (knm) 584.08 89.52 524 44.72 902.7 22.4 n (kn) 3257.4 3806.1 3697 4310.9 3757.6 4371.4 l0 （） 5750 6500 bh0（ 2） 700665 700665 700665 e0 （） 179.3 23.5 141.7 10.4 240.2 5.1 0.3h0（ 2） 199.5 199.5 199.5 ea（ 2） 2.42 21.12 6.93 22.7 0 23.3 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 53 ei（ 2） 181.72 44.62 148.63 33.1 240.2 28.4 l0/h1 8.21 9.29 9.29 1 0.938 0.381 0.803 0.334 1 0.315 2 1 1 1 1 1 1 1.165 1.274 1.221 1.412 1.171 1.452 ei 211.7 56.85 181.5 46.74 281.3 41.24 e（ 2） 526.7 371.85 496.5 361.74 596.3 356.24 b0.544 0.52 0.61 0.59 0.69 0.598 0.7 偏心性质 大 大 大 大 大 大 as=a s 2 568 0 513 0 2536 0 选筋 425 425 428 实配面积 1964 1964 2463 %r 0.8 0.8 1.06 表 27 、节点核心区剪力设计值 对二级框架 vj1.05 0s b ah m - （1- bc s hh ah - - 0 ） 式中 vj节点核心区组合的剪力设计值 b m与柱端弯矩调整公式中意义相同 取 807+294.61101.6kn hc柱的计算高度，可取节点上，下柱反弯点间的距离，由 表 13 查得 hc0.454.6+0.46.54.67 hb节点两侧梁高度平均值，即 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 54 hb 2 700700+ 700mm h0节点两侧梁有效高度平均值，即 h0 2 665665+ 665mm vj1.05 - - - - 7004670 35665 1 35665 10 6 . 1101 6 1544.6kn 、节点核心区截面验算 在节点设计中，首先要验算节点截面的限制条件，以防节点截 面太少，核心区混凝土承受过大斜压应力致使节点混凝土先被压碎 而破坏。 框架节点受剪力水平截面应符合如下条件： 式中 bj节点水平截面的宽度，当验算方向的梁截面宽度不小于 该侧柱截面宽度的 1/2 时， 取 bj等于框架柱的宽度 bc， 即 bj700mm hj框架节点水平截面高度， 可采用验算方向的柱截面高度， 即 hj700mm j h交叉梁对节点约束的影响系数， 当四侧各梁截面宽度不 小于该侧柱截面宽度的 1/2，且次梁高度不小于主梁高度的 3/4 时， 取 1.5，其它情况均取 1。 re g 按受剪构件取值 )3 . 0( 1 jjcj re hbfh g =()700700 5 . 1213 . 0 85 . 0 1 2161.8kn vj1544.6kn 满足要求 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 55 、节点核心区截面抗剪强度验算 设计表达式为： () syvjjjcj re j afnhbfv+hh g 1 . 001 . 0 1 框架节点的受剪承载力由混凝土斜压杆和水平筋两部分受剪 承载力组成。公式中考虑了轴向力 n 对抗剪能力的提高，但当轴压 比达到一定程度后，节点受剪能力不能再随轴压比的增加而增加， 甚至有所下降。故限制公式中轴压比压力设计值的取值不应大于 0.5 cch b c f;当节点再两个正交方向有梁时， 梁对节点区混凝土有一定 约束作用，提高了节点的受剪承载力，在公式中用 j h未考虑这一影 响，但对梁截面较小，或是一个方向有梁的中节点以及边节点，角 节点，由于约束作用不明显，均不考虑这一影响，上式中： n取对应于剪力设计值的上柱轴向压力，由表 21 查得，n 4071.75kn 核心区验算宽度范围内箍筋总截面面积，可由下式计算： s ahna a ss s )( 01 - = 设节点核心区箍筋为 4 肢 10f 100,则 as 100 630 5 . 784 1978.2 2 )1 . 001 . 0 ( 1 syvjjjcj re afnhbf+hh g () 2 . 19782101075.407111 . 0700 5 . 1211 . 0 85 . 0 1 32 + 1688.4kn1544.6kn 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 56 满足要求 2.8 构构造要求造要求 由于影响地震作用和结构承载力的因素很复杂，在对地震破坏的机 理还不十分确定的情况下，对结构的许多方面难以做出准确的计算，因 此依据大量的实际工程经验及震害调查资料， 建筑结构抗震规范 （gbj11-89） 提出了一系列合理的结构构造措施以保证结构的抗震能力。 2.81 梁的构造梁的构造 、截面尺寸 框架梁的截面一般由三个条件确定 最小构造截面尺寸要求； 抗剪要求； 受压区高度的限值。 框架梁的截面高度 hb一般按（1/81/12）lb（lb为梁的计算跨度） 估算，且不宜大于 1/4 净跨，梁的高宽比 bb/hb较小时，混凝土抗剪能 力有较大降低，同时梁截面宽度不宜小于 200mm 和 1/2bc（bc为柱宽） ， 梁截面的最小尺寸还应满足竖向荷载作用下的刚度要求。 为防止梁发生斜压破坏，保证混凝土具有一定的抗剪承载力和箍筋 能够发挥作用，梁截面应满足抗剪要求： 非抗震设计 当 hw/b4 时，v0.25fcbh0 当 hw/b6 时，v0.20fcbh0 当 425mm时， 其锚固长度按表中数值增加5d采用； 当螺纹钢筋直径d25mm 时，其锚固长度按表中数值减少 5d 采用；在任何情况下，纵向受拉钢筋 的锚固长度不应小于 250mm。 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 58 钢筋类型 混凝土强度等级 c15 c20 c25 c30 级钢筋 40d 30d 25d 20d 月牙纹 级钢筋 50d 40d 35d 30d 级钢筋 45d 40d 35d 冷拔低碳钢丝 250 表 28 梁支座负钢筋至少字柱边起延长 ln/4（ln 为梁的净跨）方可截 断。 非抗震设计时，纵向钢筋固要求见图 20。 抗震设计时： 纵向受拉钢筋配筋率不应大于 2.5%， 也不应小于表 29 中的数值。 考虑到水平力产生的剪力在框架梁总剪力中占的比例很大，且水 平力往复作用下，梁中剪力反号，反弯点移动的因素，在框架梁中不采 用弯起钢筋，梁中全部剪力由箍筋和混凝土共同承担。 梁截面上部和下部至少分别配置两根贯通全跨的钢筋，一、二级 框架梁其直径不小于 14mm ，且不应小于梁端顶面和底面纵向钢筋中较 大截面积的 1/4，三、四级框架梁纵筋直径不小于 12mm。 在地震反复荷载作用下，梁中纵向钢筋埋入柱节点的相当长度范 围内，混凝土与钢筋的粘结力易发生破坏，因此，应比非抗震框架的锚 固长度大。 一级框架 lae=la+10d 二级框架 lae=la+5d 三、四级框架 lae=la 一、二级框架梁纵向钢筋应伸过边柱节点中心线。当纵向钢筋在 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 59 节点水平锚固长度不够时，应沿柱节点外边向下弯折。试验表明，伸入 支座弯折锚固的钢筋，锚固力由弯折钢筋水平段的粘结强度和垂直段的 弯折锚固作用所构成。水平段的粘结，是构成锚固的主要成份，它控制 了滑移和变形，在锚固中起很大作用，故不应小于 0.45lae。垂直段只在 滑移变形较大时才受力，要求垂直段不小于 10d，因随垂直段加长，其 作用相对减小，故限制最大垂直段长度为 22d。 纵向钢筋的接头，一级框架中应采用焊接；二级框架中宜采用焊 接。 梁端部纵向受压钢筋与受拉钢筋面积的比值as /a s,一级框架不应 小于 0.5，二、三级框架不应小于 0.3。因梁端部的底面和顶面纵向钢筋 钢筋配筋量的比值，对梁的变形能力有较大影响。一方面，梁底面钢筋 可增加负弯矩时塑性转动能力；另一方面，防止正弯矩作用时屈服过早 或破坏过重而影响负弯矩作用是强度和变形能力的正常发挥。 抗 震 设 计 时 ， 框 架 梁 纵 向 受 拉 钢 筋 最 小 配 筋 百 分 率 表 29 抗震设计时，框架梁纵向钢筋锚固要求见图 21。 、梁的箍筋 非抗震设计时： 当梁中配有计算所需受压筋时，箍筋应为封闭形式；当一层内纵 向钢筋多于三根时，应设置复合箍筋，当梁宽400，且一层内的纵向受 压钢筋不应多于四根时，可不设置复合箍筋。 抗震等级 支座 跨中 一 0.40 0.30 二 0.30 0.25 三、四 0.25 0.20 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 60 图 21 箍筋配筋率sv0.02fc/fyv 箍筋的间距，在绑扎骨架中不应大于 15d，在焊接骨架中不应大 于 20d,并应满足表 30 要求。 在梁中纵向钢筋搭接长度范围内，当搭接钢筋为受拉时，箍筋间 距不应大于 5d，且不应大于 100；当搭接钢筋为受拉钢筋为受压时，箍 筋间距不应大于 10d，且不应大于 200（d 为纵筋最小直径） 。 抗震设计时： 箍筋应做 135 o弯钩，弯钩端头直段长度不应小于 10d（d 为箍筋 直径） 。 表 30 非抗震设计时框架梁箍筋最大间距（mm） v h 0.07fch0 0.07 fch0 150800 300 500 河南理工大学本科毕业设计（论文）河南理工大学本科毕业设计（论文） 61 根据试验和震害调查，发现梁端破坏主要集中杂 1.52.0 倍梁 高的范围内。为保证梁具有足够的延性，提高塑性铰区压区混凝土的极 限压应变值，并防止塑性铰区最终发生斜裂缝破坏，在梁端纵筋屈服范 围内，加密封闭式箍筋，对提够梁的变形能力十分有效。同时，为防止 压筋过早压曲，应限制箍筋间距。试验表明，当纵向钢筋屈服区内配置 箍筋间距小于 6d8d(d 为纵向钢筋直径)时， 在压区混凝土彻底压溃前， 压筋一般不会发生压曲现象，能充分发挥梁的变形能力。为此规定了梁 的加密区长度，箍筋最大间距及最小直径，如表 31 所示。 非加密区箍筋间距不应大于 hb/2，bb及 250mm 加密区箍筋的肢距，一、二级不应大于 200mm ,三、四级不宜大 于 200mm。纵向钢筋每排多于 4 根时，每隔一根宜用箍筋或拉筋固定， 梁端第一箍筋距柱边一般为 50mm 表 31 梁加密区长度、箍筋最大间距及最小直径（mm） 抗震等级 加密区长度（取较大 值） 箍筋最大间距 （取较小 值） 箍筋最小直径 一 2hb,500 hb/4,6d,100