某4层教学楼全套设计（7258平含计算书建筑图结构图）
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某4层教学楼全套设计（7258平含计算书建筑图结构图）,教学楼,全套,设计,计算,建筑,结构图
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第1章 设计依据与工程概况1.1 设计依据1建筑施工图2相关规范、规定和规程1) 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；2) 建筑抗震设计规范（GB50011-2010）；3) 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；4) 建筑结构荷载规范（GB50009-2001（2006版）；5) 高层建筑混凝土结构设计规程（JGJ 3-2002）；6) 国家颁布相关的结构设计文件和地方政府的有关规定；3建设单位与委托单位的基本要求1.2 工程概况1.2.1 建筑设计概况本工程的建筑建设单位是，建设地点为，设计使用年限50年，屋面防水等级为二级，防火等级为二级，采光等级为二级。总建筑面积为7258m2，总长为63.24m，总宽为37.54m。共4层，建筑高度为18.95m，室内外高差0.45m，一层：4.50m，二、三、四层：4.20m，女儿墙：1.4m。该工程为教学楼，共有普通教室（供50人使用）23间，合班教室（供100人使用）1间，化学试验室2间，物理试验室2间，生物试验室1间，音乐教室1间，学生和教师阅览室各1间，教研室10间，该教学楼可供1150位学生使用，30人教师使用。1.2.2 建筑做法：1. 地面做法：(1)“地1”铺地砖地面，用于楼梯间及走廊素土夯实80厚C15混凝土随捣随抹平（表面撒1:1干水泥砂子压实抹光）刷冷底子油一道，改性沥青两道防潮层，撒砂一层粘牢30厚1：3水泥砂浆刷素水泥浆一道铺10厚地砖(2)“地2”贴防滑陶瓷锦砖防潮地面，用于卫生间 素土夯实150厚3:7灰土夯实80厚C15混凝土（表面撒1:1干水泥砂子压实抹光）刷冷底子油一道，改性沥青两道防潮层，撒砂一层粘牢20厚1：3干硬性水泥砂浆找平层撒素水泥面（洒适量清水）5厚1:1水泥细砂浆粘贴马赛克面层，稀水泥浆填缝（3）“地3” 彩色釉面地瓷砖防潮 地面，用于除卫生间楼梯间外的所有地面150厚3:7灰土夯实80厚C15混凝土随捣随抹平（表面撒1:1干水泥砂子压实抹光）1.2厚聚氨酯防水涂料（刷三遍），撒砂一层粘牢20厚1:2 水泥砂浆找平层刷素水泥浆一道5 厚1:1水泥细砂浆粘贴彩色釉面地瓷砖，稀水泥浆填缝2. 楼面做法：（1）“楼1”铺地砖楼面，用于楼梯间及走廊现浇钢筋混凝土楼板刷素水泥浆一道30厚1:3水泥砂浆找平层刷素水泥浆一道铺10 厚地砖（2）“楼2”贴防滑陶瓷锦砖防潮楼面，用于卫生间现浇钢筋混凝土楼板刷素水泥浆一道20厚1:3水泥砂浆找平层水乳性橡胶沥青一布（玻纤布）四涂防水层，撒砂一层粘牢40厚C20细石混凝土随捣随抹刷素水泥浆一道15厚1:2 干硬性水泥砂浆撒素水泥面（撒适量清水）5厚1:1水泥细砂浆粘贴陶瓷锦砖，稀水泥浆填缝（3）“楼3”彩色釉面地瓷砖楼面，用于除卫生间楼梯间及走廊外的所有楼面现浇钢筋混凝土楼板60 厚加气混凝土填充层（加气混凝土密度不大于700Kg/m3）20 厚聚合物水泥砂浆刷素水泥浆一道15 厚 1:2 水泥砂浆找平层刷素水泥浆一道5 厚1:1 水泥砂浆找平层刷素水泥浆一道5厚1:1水泥细砂浆粘贴彩色釉面地瓷砖，稀水泥浆填缝3. 天棚做法：（1）“棚1”阻燃型塑料(PVC)板吊顶，用于卫生间的顶棚钢筋混凝土板内预留6钢筋环，双向吊点（中距9001200）8钢筋螺栓吊杆、双向吊点（中距9001200）轻钢大龙骨形45151.2（吊点附吊挂）中距9001200（不上人）轻钢中龙骨凹形27600.63，双向中距5001.6厚PVC板自攻螺丝拧牢，钉孔眼用腻子填平（2）“棚2”穿孔铝合金条板吊顶，用于音乐教室的顶棚钢筋混凝土板内预留6钢筋环,双向吊点(中距900-1200)8钢筋螺栓吊杆、双向吊点(中距900-1200)轻钢龙骨档内填50厚玻璃丝布包超细玻璃棉轻钢大龙骨形60301.5(吊点附吊挂)中距900-1200铝合金中龙骨32241.2中距500-600(边龙骨L27161.2)铝合金横撑22241.2中距500-600嵌0.8-1厚穿孔铝合金板（3）“棚3”乳胶漆顶棚，用于除音乐教室和卫生间以外的所有顶棚钢筋混凝土现浇板底用水加10%火碱清洗油腻刷素水泥浆一道9厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆打底扫毛9厚1:0.3:2.5水泥石灰膏砂浆罩面满刮腻子一遍刷乳胶漆三-五遍4. 内墙做法：（1）“内墙1”用于除卫生间外所有内墙刷混凝土界面处理剂一道8厚1:3水泥砂浆打底扫毛8厚1:1:6水泥石灰膏砂浆扫毛7厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆压实抹光喷内墙涂料或刷油漆（2）“内墙2”用于卫生间的内墙刷混凝土界面处理剂一道5厚1:3水泥砂浆打底扫毛9厚1:1:6水泥石灰膏砂浆扫毛6厚1:2.5水泥砂浆压实抹光喷内墙涂料或刷油5. 外墙做法：刷混凝土界面处理剂一道6厚1:3水泥砂浆打底扫毛7厚1:2.5水泥砂浆找平扫毛1.5厚聚氨酯胶粘贴30厚发泡聚氨酯块500300(胶的配比:A料:B料=1:4)7厚聚合物砂浆保护层,配比:胶料:粉料=1:4(重量比)刷外墙涂料6. 踢脚做法：“踢1”预制水磨石踢脚,用于除卫生间以外的所有房间12厚1:2水泥砂浆打底扫毛20厚预制水磨石板1:1水泥细砂浆贴,稀水泥浆擦缝7.墙裙做法：刷混凝土界面处理剂一道7厚2:1:8水泥石灰膏砂浆打底扫毛7厚1:1:6水泥石灰膏砂浆找平扫毛7厚1:0.1:2.5水泥石灰膏砂浆结合层5厚1:1水泥砂浆粘贴瓷砖,稀白水泥浆擦缝8. 屋面做法：（1）“屋面1”上人屋面，具体详见屋顶平面图（做法参见99J201-1）普块材30030025的水泥砖25厚粗砂垫层SBS高聚物改性沥青防水卷材合成高分子防水卷材（三元乙丙橡胶防水片材）基层处理剂20厚1：3水泥砂浆找平层50厚硬质聚氨酯泡沫塑料20厚1：3水泥砂浆找平层现浇钢筋混凝土屋面板1.2.3 结构设计概况结构安全等级为二级；结构类型是钢筋混凝土框架结构；抗震等级是二级，抗震设防烈度是7度，基本地震加速度值是0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别是类，场地特征周期是0.35S；室外环境类别为二b类，室内正常环境为一类；选用的材料：柱混凝土采用C35，梁、板混凝土均采用C30，梁、柱、板的主筋采用HRB400级，箍筋采用HRB335级。1.2.4 施工水文及地质条件该施工现场的条件满足施工要求，材料的供应均能满足要求。工程地质条件，根据地质勘察报告，场区范围内地势平坦，最高地下水位为-3.5m，常年地下水位为-4.5m，无腐蚀性，不考虑土的液化，土质构成见下地质概况表1.1。表1.1 工程地质概况土层厚度（m）土层描述地基承载力特征值（kN/m2）天然重度（kN/m3）1.0素土回填土2.53.0粉质粘土2001.31.5粉质粘土混角砾2401012粉砂岩强风化带3001.2.4 气象条件该地区年平均气温15度，最高气温32度，最低气温-8度；年降水量634mm，日最大最大降水量92mm,每小时最大降水量56mm。夏季为东南风，冬季为西北风；地面粗糙度B类，基本风压为0.55 kN/m2；基本雪压：0.40 kN/m2。第2章 结构布置2.1 结构选型本工程为烟台育才中学教学楼，总建筑面积为7258m2，总高度为18.95m，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，地震分组为第一组，根据本工程特点选用钢筋混凝土框架承重体系，结构的安全等级为二级。 根据本工程的建筑特点及地基承载力，基础选用柱下独立基础。2.2 结构布置2.2.1 柱网根据本工程的建筑特点，采用4.5m8.1m和4.5m8.4m，柱网的布置详见标准层结构平面布置图（附录1）。2.2.2 楼盖结构平面布置结构承重方式详见标准层结构平面布置图（附录1）。2.2.3 竖向布置首层的柱高为5.4 m，其它各层的柱高为4.2m，混凝土的强度等级为C35,首层有柱子120根，二层120根，三层120根，四层120根。2.2.4 变形缝的设置由于本工程的建筑平面是回字形，中部为走廊，在轴和轴之间，轴和轴之间，分别设置了沉降缝，缝宽为150mm，变形缝的具体位置详见标准层结构平面布置图（附录1）。2.3 构件尺寸的初估2.3.1 框架柱按轴压比来初估框架柱截面尺寸。框架柱的受荷面积，框架柱选用C35混凝土，。框架抗震等级为二级，轴压比。由轴压比初步估算框架柱截面尺寸时，可按下式计算，即，其中，n为建筑层数，S为框架柱的受荷面积，则 则一层柱的截面尺寸取500mm500mm，二三四层取450mm450mm。2.3.2 框架梁本工程的梁的截面尺寸根据刚度来初估。框架梁截面高度h取框架梁跨度的，截面宽度b取截面高度的，次梁的截面高度h取框架梁跨度的，截面宽度b取截面高度的。则，本工程的框架梁和次梁的截面尺寸见表2.1。表2.1 梁的尺寸统计表构件梁KL1、KL2KL3、KL4 KL8KL5、KL6 KL7、LL3LL1、LL2 LL4LL5LL6尺寸（mm）2505003007502506002505502504002506502.3.3 板教室、实验室的板为双向板，取板厚为;走廊和卫生间的板也为双向板 取板厚为。构件尺寸详见标准层结构平面布置图（附录1）。2.4 横向框架梁柱线刚度计算2.4.1 横向框架梁线刚度计算梁采用的C30的混凝土，则查得，现浇楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的中框架取 ，边框架取，计算过程见表2.2。表2.2 一至四层横向框架梁线刚度计算表类别位置截面Ec （N/mm2）I0（mm4）L0（mm）i=(EcI0/L0)b(mm)h(mm)边框梁1和19轴AB轴30075031041.05101081001.55.861010BC轴30040031041.6101024001.53.001010中框梁2到17轴AB轴30075031041.051010810027.81010BC轴30040031041.6109240024.0010102.4.2 框架柱线刚度计算柱采用的C35的混凝土，则查得，计算过程见表2.3。表2.3 一至四层框架柱线刚度计算表层数bc(mm)hc(mm)Ec (104N/mm2)h(mm)I0(mm4)ic (Nmm)4层4504503.1542003.421092.5610103层4504503.1542003.421092.5610102层4504503.1542003.421092.5610101层5005003.1552005.211093.041010注：2.4.3 结构楼层抗侧刚度计算结构楼层抗侧刚度计算时，采用的是修正抗侧刚度D值计算方法，计算公式为，式中的为抗侧刚度修正系数，按以下的公式计算。底层：；一般层：。则计算公式见表2.4和表2.5。表2.4 底层柱抗侧刚度修正系数类别位置i1（Nmm）i2（Nmm）i3 （Nmm）i4 （Nmm）ic（Nmm）K边柱A轴/1轴和19轴05.861010003.0410101.93 0.62 A轴/2轴到17轴07.801010003.0410102.57 0.67 C轴/1轴和19轴03.001010003.0410100.99 0.50 C轴/2轴和17轴04.001010003.0410101.32 0.55 中柱B轴/1轴和19轴5.8610103.001010003.0410102.91 0.69 B轴/2轴到17轴7.8010104.001010003.0410103.88 0.74 表2.5 二三四层柱抗侧刚度修正系数类别位置i1（Nmm）i2（Nmm）i3（Nmm）i4（Nmm）ic（Nmm）K边柱A轴/1轴和19轴05.861010002.5610101.14 0.36 A轴/2轴到17轴07.801010002.5610101.52 0.43 C轴/1轴和19轴03.001010002.5610100.59 0.23 C轴/2轴和17轴04.001010002.5610100.78 0.28 中柱B轴/1轴和19轴5.8610103.0010105.8610103.0010102.5610103.46 0.63 B轴/2轴到17轴7.8010104.0010107.8010104.0010102.5610104.62 0.70 将表2.4和表2.5计算出代入公式，则可得到结构楼层抗侧刚度，计算过程见表2.6和表2.7。表2.6 底层楼层结构楼层抗侧刚度值计算类别位置ic（Nmm）hj(mm)D（N/mm）数量njnjDj边柱A轴/1轴和19轴3.0410100.62 54007.7310321.55104A轴/2轴到17轴3.0410100.67 54008.40103121.01105C轴/1轴和19轴3.0410100.50 54006.2310321.25104C轴/2轴和17轴3.0410100.55 54006.85103128.22104中柱B轴/1轴和19轴3.0410100.69 54008.6910321.74104B轴/2轴到17轴3.0410100.74 54009.32103121.12104则，本层柱的抗侧刚度 D=njDj=3.4105N/mm表2.7 二三四层结构楼层抗侧刚度值计算类别位置ic（Nmm）hj(mm)D（N/mm）数量njnjDj边柱A轴/1轴和19轴2.5610100.36 42006.3410321.27104A轴/2轴到17轴2.5610100.43 42007.53103129.04104C轴/1轴和19轴2.5610100.23 42003.9510327.89103C轴/2轴和17轴2.5610100.28 42004.89103125.87104中柱B轴/1轴和19轴2.5610100.63 42001.110422.20104B轴/2轴到17轴2.5610100.70 42007.73103121.36105则，本层柱的抗侧刚度 D=njDj=3.38105N/mm由表2.6和表2.7中可以得到底层结构楼层的抗侧刚度/二层结构楼层的抗侧刚度=1.010.7，故该框架为规则框架。2.5 横向框架计算简图 选取轴所对应的横向框架进行计算，计算简图如图2.2所示。图2.2 横向框架计算简图 （梁柱线刚度单位10 5N/mm）第3章 荷载计算3.1 竖向永久荷载标准值计算3.1.1 屋面结构的荷载计算1.上人屋面一（教室、教研室的屋面）荷载计算铺块材30030025的水泥砖 25厚粗砂垫层 SBS高聚物改性沥青防水卷材 0.350kN/m2合成高分子防水卷材（三元乙丙橡胶防水片材） 0.050kN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 50厚硬质聚氨酯泡沫塑料 0.500KN/m21：8水泥膨胀珍珠岩找坡2，最薄处30厚，平均厚度85mm 20厚1：3水泥砂浆找平层 120厚现浇钢筋混凝土屋面板 天棚乳胶漆 0.306kN/m2 合计： 6.251kN/m22.上人屋面二（音乐教室的屋面）荷载计算铺块材30030025的水泥砖 25厚粗砂垫层 SBS高聚物改性沥青防水卷材 0.350kN/m2合成高分子防水卷材（三元乙丙橡胶防水片材） 0.050kN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 50厚硬质聚氨酯泡沫塑料 0.500kN/m21：8水泥膨胀珍珠岩找坡2，最薄处30厚，平均厚度85mm 20厚1：3水泥砂浆找平层 120厚现浇钢筋混凝土屋面板 铝合金板吊顶 0.120kN/m2 合计： 6.065kN/m23.上人屋面三（卫生间的屋面）荷载计算铺块材30030025的水泥砖 25厚粗砂垫层 SBS高聚物改性沥青防水卷材 0.350kN/m2合成高分子防水卷材（三元乙丙橡胶防水片材） 0.050kN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 50厚硬质聚氨酯泡沫塑料 0.500kN/m21：8水泥膨胀珍珠岩找坡2，最薄处30厚，平均厚度85mm 20厚1：3水泥砂浆找平层 120厚现浇钢筋混凝土屋面板 阻燃型塑料PVC吊顶 0.120kN/m2 合计： 6.065kN/m23.1.2 楼面结构的荷载计算1.楼面一（教室、教研室及实验室的楼面）荷载计算5厚1:1水泥细砂浆粘贴彩色釉面地瓷砖，稀水泥浆填缝 5 厚1:1 水泥砂浆找平层 15 厚 1:2 水泥砂浆找平层 20 厚聚合物水泥砂浆 60 厚加气混凝土填充层（加气混凝土密度不大于700Kg/m3） 120厚现浇钢筋混凝土楼板 天棚乳胶漆 0.306kN/m2 合计： 4.656kN/m22.楼面二（走廊及楼梯楼面）荷载计算10厚地砖 0.20kN/m230厚1:3水泥砂浆找平层 100厚现浇钢筋混凝土楼板 天棚乳胶漆 0.306kN/m2 合计： 3.606kN/m23.楼面三（卫生间的楼面）荷载计算5厚1:1水泥细砂浆粘贴陶瓷锦砖，稀水泥浆填缝 0.400kN/m215厚1:2 干硬性水泥砂浆 40厚C20细石混凝土随捣随抹 水乳性橡胶沥青一布（玻纤布）四涂防水层，撒砂一层粘牢 0.050kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 250厚1：8水泥炉渣用于卫生间的地坑 100厚现浇钢筋混凝土楼板 阻燃型塑料PVC吊顶 0.12kN/m2 合计： 7.49kN/m23.1.3 梁自重计算梁自重计算的详细过程见表3.1。表3.1 一至四层框架梁自重计算表编号截面bh（mm）荷载值（kN/m）各层梁的总长度（m）各层梁的总重量（kN）一层二层三层四层一层二层三层四层12505003.47 162162162162561.33 561.33 561.33 561.33 22507505.20 27272727140.33 140.33 140.33 140.33 33007506.14 113.4113113113695.71 695.71 695.71 695.71 43004003.27 33.633.633.633.6109.94 109.94 109.94 109.94 52506504.50 8.18.18.18.136.49 36.49 36.49 36.49 62504002.77 2.42.42.42.46.65 6.65 6.65 6.65 注：梁的两侧粉刷按每侧20mm考虑，则梁的永久荷载=bh1+20.02h2 1=25kN/m3 2=17kN/m33.1.4 柱自重计算柱自重计算的详细过程见表3.2。表3.2 一至四层框架柱自重计算表编号截面尺寸bchc（mm）荷载值kN/m各层总长度（m）各层总质量（kN）一层二层三层四层一层二层三层四层15005006.93226.8000157200024504505.670176.4176.4176.40100110011001注：柱的粉刷按每侧20mm考虑，则柱的永久荷载=bh1+20.02(b+h)2 1=25kN/m3 2 =17kN/m33.1.5 墙体荷载计算1屋面女儿墙的荷载计算240240厚钢筋混凝土压顶 240厚蒸压粉煤灰墙（1160高） 20厚双侧抹灰 合计： 7.01kN/m2. 外墙荷载计算（1） 外墙一（用于除卫生间外的所有外墙）荷载计算刷外墙涂料7厚聚合物砂浆保护层,配比:胶料:粉料=1:4(重量比) 1.5厚聚氨酯胶粘贴30厚发泡聚氨酯块500300(胶的配比:A料:B料=1:4) 7厚1:2.5水泥砂浆找平扫毛 6厚1:3水泥砂浆打底扫毛 200厚加气混凝土砌块 8厚1:3水泥砂浆打底扫毛 8厚1:1:6水泥石灰膏砂浆扫毛 7厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆压实抹光 合计： 1.975kN/m2（2） 外墙二（用于卫生间的外墙）荷载计算刷外墙涂料7厚聚合物砂浆保护层,配比:胶料:粉料=1:4(重量比) 1.5厚聚氨酯胶粘贴30厚发泡聚氨酯 块500300(胶的配比:A料:B料=1:4) 7厚1:2.5水泥砂浆找平扫毛 6厚1:3水泥砂浆打底扫毛 200厚加气混凝土砌块 5厚1:3水泥砂浆打底扫毛 9厚1:1:6水泥石灰膏砂浆扫毛 6厚1:2.5水泥砂浆压实抹光 合计： 1.915kN/m2外墙折算高度的计算h折 ：A轴/1到19轴：1轴和19轴/A到B轴：1轴和19轴/B到C轴： B轴/1到19轴：则外墙的荷载计算见表3.2。表3.2 外墙自重计算表序号做法位置面荷载（kN/m2）折算后外墙高度（m）扣除门窗后荷载（kN/m）门窗荷载（kN/m）线荷载（kN/m）总长（m）总重（kN）二三四层二三四层1外墙一A轴/1到19轴1.9152.745.250.645.89633712外墙一1轴和19轴/A轴到B轴1.9153.456.610.006.6116.21073外墙一1轴和19轴/B轴到C轴1.9152.725.210.725.934.8284外墙一B轴/1到19轴1.9153.035.800.456.2563394注：外墙一是200厚加气混凝土砌块，外墙面做30mm厚发泡聚氨酯块保温，内墙面为喷涂料3. 内墙荷载计算内墙一（用于除卫生间外的所有内墙）荷载计算8厚1:3水泥砂浆打底扫毛 8厚1:1:6水泥石灰膏砂浆扫毛 7厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆压实抹光 合计： 0.46kN/m2内墙二（用于卫生间的内墙）荷载计算5厚1:3水泥砂浆打底扫毛 9厚1:1:6水泥石灰膏砂浆扫毛 6厚1:2.5水泥砂浆压实抹光 合计： 0.400kN/m2内墙折算高度的计算:则内墙的荷载计算见表3.3。表3.3 内墙自重计算表序号做法位置面荷载（KN/m2）折算后内墙高度（m）线荷载（KN/m）总长（m）总重量（kN）二三四层二三四层1内墙一AB轴/4轴、6轴、8轴11轴、13轴、15轴2.023.456.9748.6338.692内墙二C轴/1到3轴1.563.455.3813.271.04注：内墙一是200厚加气混凝土砌块，两侧的内墙面均为喷涂料，内墙二是200厚加气混凝土砌块，单侧（靠近走廊侧）墙面喷涂料4. 栏板荷载计算120180厚钢筋混凝土压顶 120厚蒸压粉煤灰砖（1020高） 双侧抹灰（1200高） 合计： 3.46kN/m则栏板的荷载计算见表3.4。表3.4 栏板自重计算表序号做法位置线荷载（KN/m）总长（m）总重量（KN）二三四层二三四层1栏板走廊的外围护3.4636124.56注：栏板是120厚蒸压粉煤灰砖，顶部做120180厚钢筋混凝土压顶，做法参照女儿墙3.2 竖向可变荷载标准值计算查建筑结构荷载规范表4.1.1和表4.3.1可得：1上人屋面的活荷载标准值：2.0kN/m22楼面的活荷载标准值：2.0kN/m23楼梯的活荷载标准值：2.5kN/m24书库和档案室的活荷载标准值：5.0kN/m23.3 横向水平风荷载标准值计算3.3.1 横向水平风荷载标准值计算风荷载标准值计算公式为：式中：Z 高度处的风振系数；风荷载体型系数；风压高度变化系数；基本风压，查建筑结构荷载规范可得本地区的基本风压为0.55 kN/m2 建筑结构荷载规范中7.4.1规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋和基本自振周期的各种高耸结构以及大跨度屋盖结构，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。由于本工程的建筑高度为18.95m1.4Tg=1.40.35S=0.49S，则应考虑顶点附加地震作用。则顶点的附加水平地震作用为，式中为顶部的附加地震作用系数，查建筑设计抗震规范附表可得 则，质点的水平地震作用标准值可按：将代入上式可得到Fi 具体计算过程见表3.9。表3.9 Fi计算表层次Hi（m）Gi（kN）GiHi（kNm）FEK（1-n）（kN）Fi（kN）417.557911.09138839.63 0.40 1434.95 780.03 313.357668.4102373.14 0.29 1434.95 418.47 29.157668.470165.86 0.20 1434.95 286.81 14.958013.539666.83 0.11 1434.95 162.14 4. 水平地震作用下的侧移计算水平地震作用下的层间位移，顶点的位移计算过程见下表3.10。表3.10 水平地震作用下的侧移计算表层次层间剪力Vi（kN）层间刚度Di（N/mm）层间位移（mm）顶点位移ui （mm）层高hi（mm）层间转角e4780.03 3.381052.31 15.09 42001/182031198.49 3.381053.55 12.79 42001/118421485.31 3.381054.39 9.24 42001/95611647.45 3.41054.85 4.8554001/1114由表3.10 可知，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/956，远小于建筑设计抗震规范规定的位移极限值，而且结构定点位移与总高度之比1/1256 小于1/550，因此结构的顶点位移满足要求。3.5 剪重比计算建筑设计抗震规范第5.2.5条，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合公式要求：式中：第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力； 剪力系数，查建筑设计抗震规范表5.2.5可得到楼层最小地震剪力系数值，本工程的。第j层的重力荷载代表值。则剪重比的计算表格见表3.11。表3.11 剪重比计算表层次层间剪力Vi（kN）Gi（kN）Gi（kN）剪重比4780.03 7911.097911.090.09931198.49 7668.415579.490.07721485.31 7668.423247.890.06411647.45 8013.531261.390.053由表中的计算结果可得，第四层的剪重最小0.053,满足规范的要求。第4章 横向框架内力计算 4.1 计算单元与计算简图4.1.1 计算单元取轴所对应的框架进行计算，见图4.1。该框架受到该单元内屋（楼）面直接传给该框架的荷载，和计算单元范围内的其余楼面荷载通过纵向框架梁以集中荷载的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线和柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。图4.1 计算单元4.1.2 计算简图 选取的轴的框架的计算简图见图4.2所示。图4.2 计算简图 (注：D为该框架的抗侧刚度单位是104N/mm)4.2 竖向永久荷载作用下的内力计算4.2.1 竖向永久荷载计算由于本工程所采用的板均是双向板，根据双向板的传力性能，板的荷载传到梁上为梯形和三角形荷载。则在竖向永久荷载作用下，框架梁的荷载为图4.3所示。图4.3 框架梁所受的荷载1. 顶层的框架梁所受的荷载计算（1） 均布线荷载,（轴/AB轴的框架梁自重） （轴/BC轴的框架梁自重） （2） 梯形荷载（屋面传给/AB轴） （3） 三角形荷载（屋面传给/BC轴）（4） 集中荷载（轴/A轴的框架柱所受到的集中力）=框架梁的自重女儿墙的自重屋面荷载通过框梁传的集中力 （轴/B轴的框架柱所受到的集中力）=框架梁的自重屋面荷载通过框梁传的集中力 （轴/C轴的框架柱所受到的集中力）=框架梁的自重女儿墙的自重屋面荷载通过框梁传的集中力 （5）.集中力矩由于纵向框架梁的中心线和柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。（轴/A轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距 （轴/B轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距（轴/C轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距2. 一到三层的框架梁所受的荷载计算（1）均布线荷载， （轴/AB轴的框架梁和女儿墙自重） （轴/BC轴的框架梁自重） （2）梯形荷载（楼面传给/AB轴） （3）三角形荷载（楼面传给/BC轴）（4）集中荷载（轴/A轴的框架柱所受到的集中力）=框架梁的自重外墙的自重楼面荷载通过框梁传的集中力柱自重 （轴/B轴的框架柱所受到的集中力）=框架梁的自重外墙的自重楼面荷载通过框梁传的集中力柱自重 （轴/C轴的框架柱所受到的集中力）=框架梁的自重栏板的自重楼面荷载通过框梁传的集中力 （5）集中力矩由于纵向框架梁的中心线和柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。（轴/A轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距（轴/B轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距（轴/C轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距由于底层柱的截面尺寸为500500，纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距，但是柱的截面尺寸使得二层柱的重心与一层的重心又有一偏心距。则：一层的柱顶所受到的偏心弯矩为纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心所产生的弯矩与上下柱偏心所产生的弯矩之和。即：其中，N为二层柱底所受到的集中力。（轴/A轴的框架柱所受到的集中力矩）=屋面纵向梁传的荷载框梁自重屋面板的传给梁的荷载2楼面纵向梁传的荷载框梁自重楼面板的传给梁的荷载（轴/B轴的框架柱所受到的集中力矩）=屋面纵向梁传的荷载框梁自重屋面板的传给梁的荷载2楼面纵向梁传的荷载框梁自重楼面板的传给梁的荷载（轴/C轴的框架柱所受到的集中力矩）=屋面纵向梁传的荷载框梁自重屋面板的传给梁的荷载2楼面纵向梁传的荷载框梁自重楼面板的传给梁的荷载则框架在竖向永久荷载作用下的荷载统计见表4.1。表4.1 框架梁所受的荷载的统计表楼层均布荷载（kN/m）梯形荷载（kN/m）三角形荷载（kN/m）集中力（kN）集中力矩（kNm）q1q2q3q4F1F2F3M1M2M346.143.2728.1315110.44103.6671.9111.0410.377.1939.593.2720.9516.22789.5393.669.316.576.984.5529.593.2720.9516.22789.5393.669.316.576.984.5519.593.2720.9516.22789.5393.669.3123.1324.470.354.2.2 竖向永久荷载的内力计算将上述的荷载导入PK，得到竖向永久荷载作用下的内力M，V，N，分别见图4.4图4.6。图4.4 竖向永久荷载作用下M图 （kNm）图4.5 竖向永久荷载作用下V图 （kN）图4.6 竖向永久荷载作用下N图 （kN）4.3 竖向可变荷载作用下的内力计算4.3.1 竖向可变荷载计算在竖向可变荷载作用下，框架梁的荷载为图4.7所示。图4.7 框架梁所受的荷载1. 顶层的框架梁所受的荷载计算（1） 梯形荷载（屋面传给/AB轴）（2） 三角形荷载（屋面传给/BC轴）（3） 集中荷载（轴/A轴的框架柱所受到的集中力）=屋面通过纵向框梁传给柱的荷载（轴/B轴的框架柱所受到的集中力）=屋面通过纵向框梁传给柱的荷载（轴/C轴的框架柱所受到的集中力）=屋面通过纵向框梁传给柱的荷载（4） 集中力矩（轴/A轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距（轴/B轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距（轴/C轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距2.一二三层的框架梁所受的荷载计算作用在顶层框架梁的荷载如图4.4所示。（1）梯形荷载（楼面传给/AB轴）（2）三角形荷载（楼面传给/BC轴）（3）集中荷载（轴/A轴的框架柱所受到的集中力） =楼面通过纵向框梁传给柱的荷载（轴/B轴的框架柱所受到的集中力）=楼面通过纵向框梁传给柱的荷载（轴/C轴的框架柱所受到的集中力）=楼面通过纵向框梁传给柱的荷载（4）集中力矩（轴/A轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距（轴/B轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距（轴/C轴的框架柱所受到的集中力矩）纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距由于底层柱的截面尺寸为500500，纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心距，但是柱的截面尺寸使得二层柱的重心与一层柱的重心又有一偏心距则：一层的柱顶所受到的偏心弯矩为纵向框架梁的中心线和柱的中心线的偏心所产生的弯矩与上下柱偏心所产生的弯矩之和。即：其中，为二层柱底所受到的集中力。（轴/A轴的框架柱所受到的集中力矩） =屋面通过纵向梁传的荷载屋面板传给梁的荷载2楼面通过纵向梁传的荷载楼面板的传给梁的荷载 （轴/B轴的框架柱所受到的集中力矩） =屋面通过纵向梁传的荷载屋面板传给梁的荷载2楼面通过纵向梁传的荷载楼面板的传给梁的荷载 （轴/C轴的框架柱所受到的集中力矩）=屋面通过纵向梁传的荷载屋面板传给梁的荷载2楼面通过纵向梁传的荷载楼面板的传给梁的荷载则框架在竖向可变荷载作用下的荷载统计见表4.2。表4.2 框架梁所受的荷载的统计表楼层梯形荷载三角形荷载集中力集中力矩q1（kN/m）q2（kN/m）F1（kN）F2（kN）F3（kN）M1（kNm）M2（kNm）M3（kNm）494.810.12518.057.921.011.810.792394.810.12518.057.921.011.810.792294.810.12518.057.921.011.810.792194.810.12518.057.9245.80.184.3.2竖向可变荷载的内力计算将荷载导入PK，得到竖向可变荷载作用下的内力值M，V，N，见图4. 8 图4.10。图4.8 竖向可变荷载作用下M图 （kNm）图4.9 竖向可变荷载作用下V图 （kN）图4.10 竖向可变荷载作用下N图 （kN）4.4 横向水平风荷载作用下的内力计算4.4.1 横向水平风荷载计算1左风荷载计算当风荷载作用在框架左侧时，每一榀框架所受到的荷载按照该榀框架的修正后的抗侧刚度与整个楼层的抗侧刚度之比来分配，即可得一榀框架在整个楼层处所受的风荷载。即：则荷载的作用见图4.11。图4.11 左风荷载作用图 （kN）2. 右风荷载计算当风荷载作用在框架右侧时，每一榀框架所受到的荷载按照该榀框架的修正后的抗侧刚度与整个楼层的抗侧刚度之比来分配，即可得一榀框架在整个楼层处所受的风荷载。即：则荷载的作用见图4.12图4.12 风荷载作用图 （kN）4.4.2 横向水平风荷载的内力计算1. 左风荷载下的内力计算将上述的荷载导入PK，得横向水平地震荷载用下的内力值M，V，N，分别见图4.13 图4.15。图4.13 左风荷载作用下M图 （kNm） 图4.14 左风荷载作用下V图 （kN）图4.15 左风荷载作用下N图 （kN）2. 右风荷载下的内力计算将上述的荷载导入PK，可得到作风作用下的内力值M，V，N，分别见图4.16图4.18。图4.16 右风荷载作用下M图 （kNm）图4.17 右风荷载作用下V图 （kN）图4.18 左风荷载作用下N图 （kN）4.5 横向水平地震作用下的内力计算4.5.1 横向水平地震作用下荷载计算1. 左震荷载计算当横向地震水平作用在一榀框架时，按照该榀框架的修正后的抗侧刚度与整个楼层的抗侧刚度之比来分配，即可得一榀框架在整个楼层处所受的横向地震水平作用, 则：水平地震荷载的作用在框架的左侧见图4.19。图4.19 地震荷载作用在框架的左侧 （kN）2右震计算水平地震荷载的作用在框架的右侧见图4.20。图4.20 地震荷载作用在框架的右侧 （kN）4.5.2 横向水平地震荷载的内力计算1. 左震荷载下的内力计算将上述的荷载导入PK，得到在横向水平地震荷载用下的内力值M，V，N。分别见图4.21 图4.23。图4.21 横向水平地震荷载作用下M图 （kNm）图4.22 横向水平地震荷载作用下V图 （kN）图4.23 横向水平地震荷载作用下N图 （kN）2右震荷载下的内力计算将上述的荷载导入PK，得到右震作用下内力值M，V，N。分别见图4.24 图 4.26。图4.24 横向水平地震荷载作用下M图 （kNm）图4.25 横向水平地震荷载作用下V图 （kN）图4.26 横向水平地震荷载作用下N图 （kN）4.6 横向框架内力组合4.6.1 横向框架的内力组合的方法1. 非抗震组合（1）由可变荷载效应控制的组合：（2）由永久荷载效应控制的组合：2. 抗震组合：4.6.2 横向框架梁的内力组合1. 内力组合：按上述的4.6.1中的内力组合方法，查建筑结构荷载规范3.2 荷载组合可得到基本组合的荷载分项系数，（1） 永久荷载的分项系数 ：当其效应对结构不利时：一般由可变荷载效应控制的组合取1.2；对由永久荷载效应控制的组合，取1.35；当其效应对结构有利时的组合应取1.0；（2） 可变荷载的分项系数 ：取1.4；（3） 组合值系数 ：活荷载的组合值系数取0.7；风荷载的组合值系数取0.6；（4）重力荷载分项系数 ：取1.2；（5）水平地震作用分项系数：取1.3。则本工程的横向框架梁的内力组合有： 为左风荷载时的内力 为右风荷载时的内力 为左风荷载时的内力 为右风荷载时的内力 为左风荷载时的内力 为右风荷载时的内力 为左风荷载时的内力 为右风荷载时的内力 为左震时的内力 为右震时的内力 为左震时的内力 为右震时的内力其中，SGE为重力荷载代表值的效应，为承载力抗震调整系数，查建筑抗震设计规范表5.4.2可得，混凝土的梁受弯为0.75，受剪为0.85。则框架梁的内力组合见附录2.1。2. 强剪弱弯的计算：查建筑抗震设计规范的6.2计算要点中的第3条可得，一、二、三级的框架梁和抗震墙的连梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整： ，式中： 梁端组合剪力的设计值； 梁的净跨； 梁重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；分别为梁的左右端反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值；梁端剪力增大系数，本工程为二级框架，取1.2。下面以一层梁的AB跨计算为例，说明梁的强剪弱弯的计算过程。并规定，梁的下部受拉为正，上部受拉为负。AB的净跨为。将抗震组合中的梁的弯矩从组合表，并将所选取的弯矩调到柱的边可以得到：不利左震： 不利右震： 有利左震： 有利右震： 从以上的四组中选取梁在反时针和顺时针方向较大的分别代入公式： 可以得到： 4.6.3 横向框架柱的内力组合1 内力组合：按上述的4.6.1中的内力组合方法，查建筑结构荷载规范3.2 荷载组合可得到基本组合的荷载分项系数:（1）永久荷载的分项系数 ：当其效应对结构不利时：一般由可变荷载效应控制的组合取1.2；对由永久荷载效应控制的组合，取1.35；当其效应对结构有利时的组合应取1.0；（2）可变荷载的分项系数 ：取1.4；（3）组合值系数 ：活荷载的组合值系数取0.7；风荷载的组合值系数取0.6；（4）重力荷载分项系数 ：取1.2；（5）水平地震作用分项系数：取1.3。则本工程的横向框架梁的内力组合有： 为左风荷载时的内 为右风荷载时的内力 为左风荷载时的内力 为右风荷载时的内力 为左风荷载时的内力 为右风荷载时的内力 为左震时的内力 为右震时的内力 为左震时的内力 为右震时的内力其中，SGE为重力荷载代表值的效应，为承载力抗震调整系数，查建筑抗震设计规范表5.4.2可得，混凝土的柱的受剪为0.85，受压时，轴压比小于0.15的偏压柱为0.75，轴压比不小于0.15的偏压柱为0.8。轴压比是柱的轴力设计值与混凝土的轴心抗压强度设计值和柱全截面面积的比值，即。则框架柱的M和N的内力组合见附录2.2（a）附录2.4（a）。2框架柱柱端弯矩组合设计值的调整（强柱弱梁）：在考虑抗震的组合时，为了满足强柱弱梁的设计，将柱端的弯矩进行调整。且建筑抗震设计规范的6.2计算要点中的第2条可得，一、二、三、四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要求：。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，上下柱端的弯矩弯矩设计值，可按弹性分析分配；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；框架柱端弯矩的增大系数，本工程为二级框架，取1.5。下面以A柱的三层柱顶计算为例，来说明框架柱柱端弯矩组合设计值的调整的计算过程。并规定，柱的右侧受拉为正，左侧受拉为负。从梁的内力组合中（抗震组合），可以分别得到梁在不利的左震和右震，有利的左震和右震四种组合情况下所对应的弯矩，分别除以抗震调整系数，并把弯矩调到柱的边缘处，可以得到弯矩设计值较大值为（不利右震），则查柱的内力组合中，不利的右震对应的柱的弯矩为。 则：将柱的弯矩除以抗震调整系数，并调到梁的边，可得到：，见图4.27。图4.27 A柱节点M图 则，经过分配可得： 右侧受拉 左侧受拉则，框架柱柱端弯矩组合设计值的调整值，分别见附录2.2（b）附录2.4（b）。3框架柱的剪力组合及调整：根据建筑抗震设计规范6.2.5的规定，一、二、三、四级的框架柱的剪力设计值应按下式调整, 式中：柱端截面组合的剪力设计值；柱的净高；分别为柱的上下端顺时针和反时针方向截面组合的弯矩设计值；柱剪力增大系数，本工程为二级框架取1.3。以三层A柱为例说明框架柱剪力设计值的调整过程： 。经计算可得，C柱的每层轴压比均小于0.15，故不需进行强柱弱梁的调整。则，其它的剪力的组合及调整见附录2.5附录2.7。第5章 构件设计5.1梁截面设计梁采用的是C30等级的混凝土。，则查混凝土结构设计规范第7.1.3条可得；取梁的保护层厚度为C=25mm；查表4.1.4可得， ;钢筋的等级为HRB400，查表4.2.3-1可得，。5.1.1 梁正截面设计查混凝土结构设计规范表11.3.6-1可得，二级框架的纵向受力钢筋的最小配筋率为：支座为：跨中为：手算算例：仅以第一层的AB跨为例，说明梁的正截面的计算过程和方法。AB跨梁的截面尺寸为300mm750mm，则计算简图见图5.1。图5.1 计算简图当梁下部受拉时，按T形截面，上部受拉时，按矩形截面来设计。根据混凝土结构设计规范7.2.3规定：受压翼缘计算宽度：当按跨度考虑时，；按梁间距离考虑时，；取较小值为：。1. AB跨中（2-2）截面按T形截面设计，M=174.55kNm（1）判别T形截面的类别由于：故该截面为第一类T形截面。（2）配筋计算选用218+116的钢筋（As=711.7mm2），满足要求。将下部的跨中所配的218+116钢筋伸入支座，作为支座的负弯矩钢筋作用下的受压钢筋（），再计算相应的支座的受拉钢筋，即对于支座处的钢筋采用的双筋矩形截面的计算方法。2.AB跨左支座（1-1）截面在建筑抗震设计规范第11.3.1条可得：在计算中，计入纵向受压钢筋的梁端混凝土受压区高度应符合（二三级抗震等级）要求。且梁端的纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。从梁的内力组合表中，选出最不利的内力，（不利左震），进行支座负筋的计算。先将梁的支座中心线处弯矩调到柱边， ，则， 说明受压区所配钢筋的面积较大，且不能达到其抗压强度的设计值，因此，取 。选用钢筋为 216+218，则配筋率为：， ，满足要求。3AB跨右支座（3-3）截面从梁的内力组合表中，选出最不利的内力，（不利左震），进行支座负筋的计算。先将梁的支座中心线处弯矩调到柱边， 说明受压区所配钢筋的面积较大，且不能达到其抗压强度的设计值，因此，取。，选用216+220钢筋，。满足要求。其它的梁的配筋见表5.1。表5.1框架梁纵向受力钢筋的计算表楼层构件截面M (kNm) sAs (mm2)As (mm2)Asmin选用钢筋实际钢筋面积(mm2)配筋率%As/As四层AB左89.27-0.05 -0.05 823.2365 675214+2167100.33 1.16 中205.510.01 0.01 803 562218+1208230.38 右141.6-0.03 -0.03 823.2578 675214+2167100.33 1.16 BC左490.02 0.02 308 412 360214+2167100.65 0.43 中28.710.02 0.02 221 3002143080.28 右20.63-0.03 -0.03 308 174 3603144610.42 0.67 一层AB左227.360.03 0.03 711.7 929 675216+2189110.42 0.78 中174.550.01 0.01 681 562218+1167110.33 右235.840.03 0.03 711.7 963 675216+22010300.48 0.69 BC左78.040.00 0.00 655 657 360216+22010300.94 0.63 中81.40.05 0.05 637 300216+1186540.60 右77.840.00 0.00 655 655 360216+1186560.60 1.00 注： As是梁的跨中下部受拉钢筋的面积，As是梁的支座负筋的面积，表中的钢筋采用的是HRB400级。5.1.2 梁斜截面设计梁的箍筋采用HRB335级钢筋，则查混凝土结构设计规范表4.2.3-1可得。本规范的第11.3.9条中：梁端设置的第一个箍筋应距框架节点边缘不大于50mm。非加密区的箍筋间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍。沿梁全长箍筋的配筋率（二级框架），故。手算算例：仅以第一层的AB跨为例，说明梁的斜截面的计算过程和方法。从AB的剪力组合值中找到V=160.15kN，将它调到柱的支座边缘可得到：（1）验算截面是否满足要求根据混凝土结构设计规范11.3.3规定：考虑地震作用组合的框架梁，当跨高比时，其斜截面受剪应符合下列条件： 式中:混凝土强度影响系数：当混凝土的强度等级下超过C50时， 取，当混凝土强度等级为C80时，取其间按线性内插法确定；，则：所以，截面满足要求。（2）是否按计算配箍筋混凝土结构设计规范第11.3.4条 考虑地震作用组合的矩形、T形和I形截面的框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：考虑地震作用组合的矩形、T形和工形截面的框架梁，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：（本工程的梁没有集中力，所以应符合一般框架梁的规定）： 则， 故需计算配箍筋。（3）加密区配箍筋查建筑抗震设计规范表6.3.3可得到梁加密区的长度，箍筋的最大间距和最小直径。查表可得到二级框架的加密区长度：，取1150mm。箍筋的最大间距：，取100mm。箍筋的最小直径：8mm。故，加密区选用双肢箍8100，可得到： 满足要求。（4）非加密区配箍筋由混凝土结构设计规范第11.3.9条得非加密区，箍筋间距不宜大加密区箍筋间距的2倍，则非加密区的长度为：，选用8200的箍筋。则满足要求。梁的其它斜截面的计算见表5.2表5.2 框架梁的斜截面计算层次截面V （kN）0.2cfcbh0 (kN)梁端加密区非加密区实际配箍Vcs (kN)配箍率（%）实际配箍Vcs (kN)配箍率（%）4AB169.5613.478100 (2)452.510.3358100 (2)290.670.168BC59.7313.178100 (2)231.000.335按加密区配箍1AB156.9613.478100 (2)452.510.3358100 (2)290.670.168BC121.8313.178100 (2)231.000.335按加密区配箍注：VCS=0.7ftbh0+1.25fyv Asvh0/s，svmin=0.133%5.2 柱截面设计5.2.1 剪跨比和轴压比柱的剪跨比是按公式，轴压比为。则计算的结果见表5. 3。表5.3 剪跨比和轴压比计算层次b（mm）h（mm）h0（mm）fc（N/mm2）Mc（kNm）Vc（kN）N（kN）445045041016.7268.61 65.74 297.20 9.97 0.09 150050046016.7204.08 69.74 1165.75 6.36 0.28 445045041016.7172.55 75.27 343.23 5.59 0.10 150050046016.7213.75 75.87 1334.61 6.12 0.32 柱采用的是C35等级的混凝土，则查混凝土结构设计规范第7.1.3条可得；查表9.2.1可得取柱的保护层厚度为C=30mm；查表4.1.4可得到 ;纵向受力钢筋的等级为HRB400，查表4.2.3-1可得，。5.2.2 柱正截面设计以四层B柱为例，说明柱的正截面的计算过程，从柱的内力组合表中，选取不利的内力，并将柱的弯矩调到梁的边缘，则内力见表5.4。表5.4 四层B柱的内力表截面内力|Mmax| NNmin MNmax M柱顶M129.4179.2177.7N216.57178.88385.24柱底M178.658.23136.86N238.02196.76417.411. 柱顶： 则：柱子的计算长度根据混凝土结构设计规范7.3.11-2因为，故应考虑偏心距增大系数的影响。， 取。，取。采用对称配筋，并判断大小偏压情况。 故，为大偏心受压。但，故取。（1）取，求As则，。（2）再按不考虑受压钢筋的情况，即令，求As。则应该取（1）（2）中As较小的来配筋，即取As=739.5mm2。 2. 柱顶：则：因为，故应考虑偏心距增大系数的影响。， 取。，取。采用对称配筋，并判断大小偏压情况。 故，为大偏心受压。但，故取。（1）取，求As则，。（2）再按不考虑受压钢筋的情况，即令，求As。则应该取（1）（2）中As较小的来配筋，即取As=381mm2。 3. 柱顶： M=77.7kNm，Nmax=385.24kN则：因为，故应考虑偏心距增大系数的影响。， 取。，取。采用对称配筋，并判断大小偏压情况。 故，为大偏心受压。但，故取。（1）取，求As则，。（2）再按不考虑受压钢筋的情况，即令，求As。则应该取（1）（2）中As较小的来配筋，即取As=187.85mm2。4. 柱底：| M|max=178.76kNm，N=238.02kN则：因为，故应考虑偏心距增大系数的影响。， 取。，取。采用对称配筋，并判断大小偏压情况。 故，为大偏心受压。但，故取。（1）取，求As则，。（2）再按不考虑受压钢筋的情况，即令，求As。则应该取（1）（2）中As较小的来配筋，即取As=1117.23mm2。5. 柱底： 则：因为，故应考虑偏心距增大系数的影响。， 取。，取。采用对称配筋，并判断大小偏压情况。 故，为大偏心受压。但，故取。（1）取，求As则，。（2）再按不考虑受压钢筋的情况，即令，求As。则应该取（1）（2）中As较小的来配筋，即取As=207mm2。6. 柱底： 则：因为，故应考虑偏心距增大系数的影响。， 取。，取。采用对称配筋，并判断大小偏压情况。 故，为大偏心受压。但，故取。（1）取，求则，。（2）再按不考虑受压钢筋的情况，即令，求。则应该取（1）（2）中较小的来配筋，即取=635mm2。综上所述：选取=1117mm2来进行选筋。选取418的钢筋，则，满足要求。全截面配1218的钢筋，则全截面的配筋， ，满足要求。则其它柱的纵向受力钢筋的计算见附录3。5.2.3 柱斜截面设计：以第四层B柱为例进行计算，由前面表中可得到柱的剪力设计值为：。根据混凝土结构设计规范11.4.8条，考虑地震组合的框架柱和框支柱的受剪截面 应符合下列条件：剪跨比的框架柱框支柱和剪跨比的框架柱由前表可知本工程的框架柱的剪跨比。所以，故截面尺寸满足要求。根据混凝土结构设计规范11.4.9条考虑地震作用组合的框架柱和枉支柱的斜截面抗震受剪承载力应符合下列规定： 式中：框架柱和框支柱的计算剪 跨比，取，此处M宜取柱上下端考虑地震作用组合的弯矩设计值的较大值，V取与M对应的剪力设计值，为柱截面有效高度；当框架结构中的框架柱的反弯点在柱层高范围内时，可取，为柱净高，当，取，当时，取；考虑地震作用组合的框架柱和框支柱轴向压力设计值，当时，取。由前表可查得：，相对应的，。则：，取，取N=343.27kN。 故该层柱按构造配箍筋，柱端加密区的箍筋选用4肢10，由建筑抗震设计规范6.3.9的规定：柱端的箍筋的加密范围为：，故取柱端的加密区范围为600mm。且加密区的箍筋的间距为100mm。箍筋的体积配箍率为，式中：柱箍筋加密区的体积配筋率，按本规范6.3.9中规定计算，且二级不应小于0.6%；混凝土轴心抗压强度设计值，当强度等级低于C35时，按C35取值；箍筋及拉筋抗拉强度设计值；最小配筋特征值，由表6.3.9查得，由前表可知，该层柱的轴压比。由表6.3.9可得查得，则最小体积配筋率为：。故取。则实际的体积配箍率为：，故满足要求。其它的柱的斜截面的计算见表5.55.5. 柱的斜截面配筋计算表柱号层数V(kN)0.20cfcbh0 (kN)N(kN)0.3fcA (kN)加密区Vcs (kN) （%）非加密区Vcs (kN) （%）A 467.72616.23 180.59 1014.53 10100(3)375.8 1.21 10100(3)231.0 0.60 1118.02768.20 671.51 1252.50 10100(3)457.4 1.07 10100(3)294.9 0.54 B 4131.6616.23 216.57 1014.53 10100(4)377.8 1.6 10100(4)233.0 0.60 1133.15768.20 851.12 1252.50 10100(4)467.4 1.43 10100(4)304.9 0.54 注：VCS=1.05f0bh0/（+1）+fyv Asvh0/s+0.056N，vmin=0.6%5.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算5.3.1 一层B柱节点核芯区截面抗震验算由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，因节点两侧的梁不等高，所以计算时取两侧的平均高度：本框架为二级抗震等级，根据抗震设计规范附录D.1.1 式中：梁柱节点核芯区组合的剪力设计值；梁截面的有效高度，节点两侧的梁截面高度不等时可取平均值；梁受压钢筋合力点至受压边缘的距离；柱的计算高度，可采用节点上下柱反弯点之间的距离；强节点系数，本工程取1.35；节点左右梁端反时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和。（不利左震）则不利左震中，二层柱的柱顶和柱底弯矩分别为：165.17kNm和-160.91kNm一层柱的柱顶和柱底弯矩分别为：157.21kNm和-171kNm则剪力设计值 根据建筑抗震设计规范D.1.2的有关规定本节点的梁的宽度为300mm，柱的截面宽度为500mm，所以梁的截面宽度大于柱截面宽度的1/2，节点核芯区的截面有效验算宽度。根据建筑抗震设计规范D.1.3的公式 式中：正交梁的约束影响系数，本工程取1.0；节点核 芯区的截面高度，可采用验算方向柱的截面高度； 故满足要求。节点核的受剪承载力按建筑抗震设计规范D.1.4计算 式中：对应于组合剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值，其取值不应大于柱的截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值的乘积的50%，当N为拉力时取0；箍筋抗拉强度设计值；混凝土轴心抗拉强度设计值；核芯区有效验算宽度范围内同一截面验算方向箍筋的总截面面积；箍筋间距。本工程N取二层柱底轴力和的较小值，取N=842.7kN设节点配箍筋为410100，则 则，满足要求。5.3.2 一层A柱节点核芯区截面抗震验算由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，梁的截面高度为：；。（不利右震）则不利右震中，二层柱的柱顶和柱底弯矩分别为：-142.82kNm和133.97kNm一层柱的柱顶和柱底弯矩分别为：-138.46kNm和163.26kNm。则，剪力设计值： 故满足要求。本工程N取二层柱底轴力和的较小值，取N=855.25kN设节点配箍筋为310100，则 则满足要求。5.4 板的设计本设计的板为：四边固支，且均为双向板。采用C30的混凝土，钢筋均为HRB400的钢筋。取二层上的板为例进行板配筋的计算。5.4.1 荷载取值 由前面第三章荷载计算，可得：楼面一（用于教室）的恒荷载为：4.656kN/m2 楼面二（用于走廊）的恒荷载为：3.606kN/m2楼面的活荷载为：2.0 kN/m25.4.2 板的配筋计算1. 取轴和轴之间的板（教室）进行计算：该板为四边固支，计算简图见下图5.2图5. 2 板的计算简图（1）计算板的荷载由可变荷载起控制作用：由恒荷载起控制作用：则，荷载取作为设计值。查表可得到： 跨内弯矩系数为：支座弯矩系数为：计算跨度。则，跨内弯矩为：支座弯矩为： （2）计算板的配筋板的厚度为120mm，取，则跨中的短跨方向： 故选用8200的钢筋，。跨中的长跨方向： 故选用8200的钢筋，。支座的短跨方向： 故选用8100的钢筋，。支座的长跨方向： 故选用8150的钢筋，。（3） 板的挠度计算查表中可得到板的挠度系数为：0.00246。进行板的挠度计算时，采用的是荷载标准组合值，则标准值为：。挠度 B为板的抗弯刚度，,为板的泊松比，钢筋混凝土板取0.2。则，板挠度为：故，满足要求。2. 取轴和轴之间的板（走廊）进行计算：该板为四边固支，计算简图见下图5.3。图5.3 板的计算简图（1）计算板的荷载由可变荷载起控制作用：由恒荷载起控制作用：则，荷载取作为设计值。查表可得到： 跨内弯矩系数为：支座弯矩系数为：计算跨度l0=2.4m。则，跨内弯矩为：支座弯矩为： （2）计算板的配筋板的厚度为100mm，取跨中的短跨方向： 故选用8200的钢筋，。跨中的长跨方向： 故选用8200的钢筋，。支座的短跨方向： 故选用8200的钢筋，。支座的长跨方向： 故选用8200的钢筋，。（3）板的挠度计算查表中可得到板的挠度系数为：0.00248。进行板的挠度计算时，采用的是荷载标准组合值，则标准值为：。挠度 B为板的抗弯刚度，,为板的泊松比，钢筋混凝土板取0.2。则，则板的挠度：故，满足要求。5.5 基础设计选取B轴的基础为例进行基础设计。5.5.1 初估基底截面尺寸1. 地基承载力特征值的修正根据建筑地基基础设计规范5.2.4的规定：； 式中： -修正后的地基承载力特征值；-地基承载力特征值，按本规范第5.2.3条的原则确定；-基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查建筑地基基础规范表5.2.4取值；-基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；b-基础底面宽度(m)，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值； -基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d-基础埋置深度(m)，一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。本工程取d=1.05m。由于基底截面尺寸不确定，假定基底的宽度b3m,故先只对承载力进行深度修正。根据地质资料可知持力层在地下1.5m处，初步将基底的标高定于-1.5m，所以：取 即，修正后的地基承载力特征值：2. 计算基地面积根据建筑结构荷载
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