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6层 住宅楼 全套 设计 4118 计算 建筑 结构图

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上 海 交 大 毕 业 设 计第1章 工程概况1.1 基本资料1. 工程名称：住宅楼2. 工程所在地：3. 建筑工程等级：二级4. 设计使用年限：50年5. 建筑层数：住宅五层，储藏室一层6. 建筑面积：建筑面积4118.4m2,其中储藏室建筑面积为632.4m27. 建筑耐火等级：二级8. 主要结构类型：框架结构9. 抗震设防烈度：七度1.2 基本条件1.2.1 自然条件 1根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）附录D.4中续表D.4可查得基本风压0.55kN/m2，基本雪压0.40kN/m2，地面粗糙度B类。 2根据提供的地质报告可知，本工程自然地表2.7m内为素填土，素填土下层为粉质粘土层，作为持力层fak=180kPa。 3根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）附录A查得：烟台芝罘区地震基本烈度为7度，本工程抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为类，设计基本地震加速度为0.1，设计地震分组第一组。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）表5.1.4-2可知，根据类场地及设计地震分组第一组可查得本地区特征周期0.35s。1.2.2 地质条件及地理概况 1.工程地质及场地概况场内地势平坦，无障碍物影响施工，附近空地可供临时使用，场地类别为类。该地区场地土类型为中软场地土，场区液化指数为4.54，属于轻微液化场区。2. 水文地质概况 地下水稳定水位埋深为1.1m，场区最大冻结深度为0.5m。该场地地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替环境下有弱腐蚀性，在长期浸水条件下无腐蚀性，对钢结构具有腐蚀性。 第2章 结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面的设计，其标准层建筑平面、结构平面以及剖面示意图分别见图2.1、2.2及2.3。主体结构共有6层，储藏室1层，层高2.4m，其余五层层高3.0m。外填充墙采用200mm厚的加气混凝土砌块。户内门为木门，门洞口尺寸0.9m2.1m；入户门为防盗门，门洞尺寸为1.0m2.1m；单元门为防盗门，门洞尺寸为1.8m2.0m；阳台为推拉玻璃门，次卧阳台门洞口尺寸1.8m2.1m，主卧阳台门洞口尺寸2.1m2.1m，卫生间门洞尺寸为0.8m2.1m，窗为铝合金窗，洞口尺寸0.9m0.9m等。2.1板截面估算 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，双向板的最大跨度为4500mm，板厚应取，所以取板厚为120mm；其它的跨度较小，所以板厚统一取100mm。2.2主梁截面估算对于BC跨横向框架梁:截面高度取,楼梯间处最大跨度l=5900mm，h=393mm590mm，取h=500mm，梁宽b=200mm。对于AB跨横向框架梁：最大跨度l=5600mm，h=373mm560mm，取h=500mm，梁宽b=200mm，满足多层建筑框架梁截面高度最小取400mm，截面宽度最小200mm的规定。纵向框架梁：截面高度取，最大跨度l=4500mm，h=300mm450mm，取h=400mm，梁宽b=133mm200mm，取b=200mm，满足多层建筑框架梁截面高度最小取400mm，截面宽度最小200mm的规定。2.3次梁截面估算次梁：次梁的截面高度h取，次梁最大跨度为4500mm，所以截面高度h=250mm375mm，取h=300mm，截面宽度b取，截面宽度最小为200mm，取次梁截面宽度b=200mm。由此估算的梁截面尺寸详见表2.1。混凝土设计强度：C30(fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2)。表2.1 梁截面尺寸及各层混凝土强度等级层高混凝土强度等级纵梁横梁次梁楼梯间处其他16C30 2.4柱截面估算 柱截面尺寸可按式（2.1）进行估算。由建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)6.1.2可知该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值据6.3.6条知N=0.85；各层重力荷载代表值近似取14kN/m2。由图2.2知边柱及中柱的负载面积分别为2.952.25m2和5.754.5m2。Ac (2.1)边柱 Ac=59631mm2中柱 Ac=223519mm2如取柱截面为正方形，则边柱及中柱截面高度分别为244.19mm和472.78mm。根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值为：车库层6层 500mm500mm 基础形式采用独立基础，根据地质报告中相关资料基础埋深取2.7m，基础高度预估0.6m。框架结构的计算简图如2.4所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底，26层柱高度即为层高，取3.0m；小棚层柱高度从框架圈梁顶面取至二层板底，即 =2.4-0.1=2.3m。图2.1 建筑平面图 95 图2.2 结构平面布置图 图2.3 1-1剖面图 图2.4 横向框架计算简图 第3章 重力荷载计算3.1 屋面永久荷载标准值屋面15厚1:1水泥砂浆粘贴平瓦 0.55kN/m2 35厚C20细石混凝土找平层 20.035=0.77kN/m230厚挤塑聚苯板保温层 20.03=0.06kN/m23厚高聚物改性沥青防水涂料 0.0030. 3=0.0009kN/m2 刷基层处理剂一道 20厚1:3水泥砂浆找平 200.02=0.4kN/m2 80厚钢筋混凝土屋面板 250.08=2.0kN/m27厚1:2.5水泥砂浆打底扫毛 20.00.007=0.14kN/m27厚1:2水泥砂浆找平 20.00.007=0.14kN/m2内墙涂料 _ 合计 4.06kN/m2 取4.10 kN/m23.2楼面永久荷载标准值3.2.1地面砖楼面用于住宅楼梯及其它楼面 8 10厚地面砖 17.80.01=0.178kN/m2 30厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 200.03=0.6kN/m2 素水泥浆一道 100厚现浇钢筋混凝土楼板 250.1=2.5kN/m2 7厚1:2.5水泥砂浆打底扫毛 20.00.007=0.14kN/m2 7厚1:2水泥砂浆找平 20.00.007=0.14kN/m2 内墙涂料_ 合计 3.56 kN/m2 取3.60kN/m23.2.2地面砖楼面用于住宅楼梯及其它楼面 8 10厚地面砖 17.80.01=0.178kN/m2 30厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 200.03=0.6kN/m2 素水泥浆一道 120厚现浇钢筋混凝土楼板 250.12=3kN/m2 7厚1:2.5水泥砂浆打底扫毛 20.00.007=0.14kN/m2 7厚1:2水泥砂浆找平 20.00.007=0.14kN/m2 内墙涂料_ 合计 4.06 kN/m2 取4.10 kN/m23.2.3地面砖防水楼面用于厨房和厕所 8 10厚地面砖 17.80.01=0.178kN/m2 30厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 200.03=0.6kN/m2 1.5厚合成高分子防水涂料 0.01N/m2 刷基层处理剂一道 30厚C20细石混凝土找坡抹平 220.03=0.66kN/m2 素水泥浆一道 100厚现浇混凝土楼板 250. 1=2.5kN/m2 素水泥浆一道 7厚1:2.5水泥砂浆打底扫毛 20.00.007=0.14kN/m2 7厚1:2水泥砂浆找平 20.00.007=0.14kN/m2 内墙涂料 _ 合计 4.23kN/m2 取4.30 kN/m23.3 小棚层永久荷载标准值3.3.1小棚层外墙永久荷载标准值 外墙涂料 刷弹性底涂刮柔性腻子 35厚抗裂砂浆复合耐碱玻纤网格布 120.005=0.06 kN / m2 50厚聚苯板保温层胶粘剂粘贴 0.50.05=0.025 kN / m2 20厚1:3水泥砂浆找平 200.02=0.4 kN / m2 刷界面砂浆一道 0.02 kN / m2 200厚加气混凝土砌块墙 0.206.0=1.2 kN / m2 刷界面剂一道 9厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 17.00.009=0.153kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 5 厚1：2.5 水泥砂浆压实赶光 20.00.005=0.10 kN / m2 内墙涂料合计 2.08 kN / m2 取2.10 kN / m23.3.2小棚层内墙永久荷载标准值 内墙涂料 5 厚1：2.5 水泥砂浆压实赶光 20.00.005=0.10 kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 9 厚1：1：6 水泥石灰膏砂浆打底扫毛 17.00.009=0.153 kN / m2 刷界面剂一道 0.02 kN / m2 200厚加气混凝土砌块墙 6.00.2=1.2kN / m2 刷界面剂一道 9 厚1：1：6 水泥石灰膏砂浆打底扫毛 17.00.009=0.153 kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 5 厚1：2.5 水泥砂浆压实赶光 20.00.005=0.10 kN / m2 内墙涂料 合计 1.97kN/m2取2.00 kN/m23.4其余层永久荷载标准值3.4.1其余层外墙永久荷载标准值 外墙涂料 刷弹性底涂刮柔性腻子 35厚抗裂砂浆复合耐碱玻纤网格布 120.005=0.06 kN / m2 50厚聚苯板保温层胶粘剂粘贴 0.50.05=0.025 kN / m2 20厚1:3水泥砂浆找平 200.02=0.4 kN / m2 刷界面砂浆一道 0.02 kN / m2 200厚加气混凝土砌块墙 0.206.0=1.2 kN / m2 刷界面剂一道 9厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 17.00.009=0.153kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 5 厚1：2.5 水泥砂浆压实赶光 20.00.005=0.10 kN / m2 内墙涂料合计 2.08 kN / m2取2.10 kN / m23.4.1厕所、厨房外墙永久荷载标准值 外墙涂料 刷弹性底涂刮柔性腻子 35厚抗裂砂浆复合耐碱玻纤网格布 120.005=0.06 kN / m2 50厚聚苯板保温层胶粘剂粘贴 0.50.05=0.025 kN / m2 20厚1:3水泥砂浆找平 200.02=0.4 kN / m2 刷界面砂浆一道 0.02 kN / m2 200厚加气混凝土砌块墙 0.206.0=1.2 kN / m2 刷界面处理剂一道 9厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 17.00.009=0.153kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 1.5 厚聚合物水泥防水涂料 0.001514.5=0.022kN/m2 34厚瓷砖胶粘剂，揉挤压实 5厚面砖 0.5kN / m2 合计 2.50 kN / m2取2.60kN / m23.4.2其余层内墙永久荷载标准值 内墙涂料 5 厚1：2.5 水泥砂浆压实赶光 20.00.005=0.10 kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 9 厚1：1：6 水泥石灰膏砂浆打底扫毛 17.00.009=0.153kN / m2 刷界面剂一道 200厚加气混凝土砌块墙 0.206.0=1.2 kN / m2 刷界面剂一道 9 厚1：1：6 水泥石灰膏砂浆打底扫毛 17.00.009=0.153kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 5 厚1：2.5 水泥砂浆压实赶光 20.00.005=0.10 kN / m2 内墙涂料 合计 1.97 kN / m2取2.00 kN/m2 3.4.3其余层内墙（厕所、厨房）永久荷载标准值 内墙涂料 5 厚1：2.5 水泥砂浆压实赶光 20.00.005=0.10 kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 9 厚1：1：6 水泥石灰膏砂浆打底扫毛 刷界面剂一道 200厚加气混凝土砌块墙 0.206.0=1.2 kN / m2 9厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 17.00.009=0.153kN / m2 6 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛 20.00.006=0.12 kN / m2 1.5 厚聚合物水泥防水涂料 0.001514.5=0.022kN/m2 34厚瓷砖胶粘剂，揉挤压实 5厚面砖 0.5kN / m2 合计 2.23 kN / m2取2.30 kN/m23.5梁柱的永久荷载标准值 200300梁 0.20（0.3-0.1）25+2（0.3-0.1）0.0217=1.14kN/m 200400梁 0.20（0.40-0.1）25+2（0.40-0.1）0.0217=1.70kN/m 200500梁 0.20（0.5-0.1）25+2（0.5-0.1）0.0217=2.27kN/m500500柱 0.500.502540.500.0217=6.93kN/m 200200柱 0.200.202540.200.0217=1.27kN/m 3.6屋面及楼面可变荷载标准值 活荷载的计算：查建筑结构荷载规范(GB 50019-2001)得不上人屋面均布活荷载标准值：0.5；住宅楼面均布活荷载标准值：2.0；楼梯均布活荷载标准值：2.0。 3.7雪荷载标准值 由建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版)附录可知，烟台地区基本雪压为0.40。 第4章 重力荷载代表值的计算 重力荷载代表值取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合之和,各层的重力荷载代表值取各楼层标高上下各楼层的一半。底层取至基础顶部。分别按公式4.1计算。 （4.1）式中重力荷载代表值；永久荷载标准值，即结构及构配件的自重；可变荷载标准值。 4.1 梁柱重力荷载标准值4.1.1梁的重力荷载标准值 1.200500横梁(13000-2500-400)11+(5900-400)4+(5600+1500-500-400)22.27=367.74kN 2.200400纵梁：(52800-13500-2400)+(52800-15500-2400)+(52800-11500-2400)1.70=232.05kN3. 200300次梁： 5280021.14+200081.14+300041.14=152.30kN梁总的重力荷载标准值：367.74+232.05+152.30=752.09kN 4、坡屋顶梁重 200500横梁 (2-2500-400)11+(5900-400)4+(5600+1500)-500-40022.27=322.04kN 200400纵梁(5794-500-400)2+(52800-57942-13500)+(1478-400)2+(52800-14782-11500)+(1478-400) 2+(52800-14782-13500) 1.70=176.17kN 200300次梁(3835-1002) 2+(52800-38352)+52800 1.14=60.37kN屋顶梁总的重力荷载标准值 322.04+176.17+60.37=558.58kN4.1.2柱的重力荷载标准值1地层： 500500柱：g=6.932.745=842.00kN 2小棚层： 500500柱：g=6.932.445=748.44kN 3.其余层： 500500柱：g=6.933.045=935.55kN 200200柱：g=1.27(1.4-0.1)15+(1.2-0.1)23=79.30kN4.坡屋面处g =(0.50.525+40.50.0217)1.315=135.14kN 4.2门窗重力荷载标准值钢框玻璃窗的面荷载：，木门的面荷载：，钢铁门的面荷载：，钢框玻璃门的面荷载：。统计门窗总表，得门窗重力荷载标准值的计算见表4.1。表4.1门窗重力荷载标准值编号bh（m2）重度 （kN/m2） 荷载（kN）小棚层2-6层M10.82.10.200.336040M20.92.10.200.37824100M31.02.10.450.945020M41.82.10.451.70120M51.82.10.451.701020M62.12.10.451.985020C10.90.90.450.3652410C21.51.50.45 1.013030C31.81.50.451.2150 60门窗洞口总面积（m2） 72.36699.60门窗洞口总质量（kN） 21.234250.804.3墙体重力荷载标准值4.3.1小棚层墙体荷载标准值：1.外墙： (52.80-130.50-0.402-2.202)+(52.80-110.50-0.402+1.404)+(13.00-20.40-0.50) 22.4-21.82.1-240.90.92.10+240.365+21.701=543.13kN2.内墙： (52.802-150.50-0.402-2.202)+(13.00-0.50-0.402)9+(3.90-0.40)4+(5.60+1.50-0.50-0.40)2 2.4-240.92.12.00+0.37824=996.43kN 小棚层填充墙体总重力荷载标准值： 543.13+996.43=1539.56kN4.3.2标准层墙体荷载标准值: 1.外墙：(52.80-130.50-0.402)+(52.80-110.50-0.402+1.404)+(5.60-0.402+3.90-0.40)23.0-121.81.5-61.51.5-41.82.1-42.12.12.10+121.215+1.0136+0.3652+41.701+41.985+(2.00-0.10)3.0-20.90.9 2.60+20.365=601.74kN 2.内墙： 52.80-150.50-0.402-3.04-(3.0-0.40)4-2.22-(3.0-0.50-0.40)4+(3.9-0.40)8+(3.9+2.0-0.40)5+(5.6-0.402)9+(5.6+1.5-0.50-0.40)23.0-240.92.12.00+200.378+40.945+3.043.02.30+(3.0-0.40)43.02.30+(3.0-0.50-0.40)43.02.30+(2.083.0-80.82.1) 2.30+80.336 =935.75kN 标准层填充墙体总重力荷载标准值： 601.74+935.75=1538.49kN4.3.3坡屋顶墙体荷载标准值 1.墙体： 360200(130002+528002)25=236.88kN 2.挑檐沟： 36080(130002+528002)25=99.75kN 3.阳台处挑檐沟： 360804500825=25.92kN坡屋顶处填充墙体总重力荷载标准值： 236.88+99.75+25.92=357.55kN 4.4板重力荷载标准值板的重力荷载标准值计算见表4.2。 表4.2板的重力荷载标准值（单位：kN）层次板厚h/mm每层面积/m2面荷载/kN/m2合计屋面80698.424.10 2863.53地层100430.803.601550.88120201.604.10826.56小棚层100216.723.60780.19100(厕所，厨房)94.804.30407.64120320.884.101315.6115100400.803.601442.88100（厕所，厨房）94.804.30407.64120201.604.10826.564.5 楼梯重力荷载标准值4.5.1小棚层：梯段体积： (1602601/215+100)1050=0.785m3一层楼层平台板体积： 2000100(2400-200)=0.440m3 总自重：(0.785+0.440)25=30.63kN4.5.2 15层：梯段体积：(1503001/210+100)10502=1.177m3中间平台及楼层平台板体积： 1200100(2400-200)+1700100(2400-200)=0.638m3梯段梁自重：22.27(2400-200)=9.988kN 总自重：(1.177+0.638)25+9.998=55.37kN综合以上可求得各层梁、柱等构件的自重标准值见表4.3。表4.3各层梁、柱、门窗、墙、板以及楼梯的自重标准值（单位：kN)层次梁 板柱门窗墙 楼梯 总计地层659.980795.22769.7815.322240.30小棚层752.092503.44842.001539.0343.005679.5614752.09 2677.08935.551538.4955.375958.58 5720.172677.08467.781538.4927.695431.21屋顶588.582863.53135.14357.5503914.804.6可变荷载标准值 可变标准值计算见表4.4。 表4.4各层可变荷载标准值（单位：kN）层号楼面面积/m2楼面均布活荷载kN/m2雪荷载kN/m2荷载值小棚层632.402.001264.80 15686.002.001372.00 屋顶698.4200.4279.374.7重力荷载代表值的计算 根据建筑抗震设计规范中5.1.3条规定：计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件的自重标准值和可变荷载标准值组合后之和，多数情况下组合值的系数为0.5，即恒载+0.5活荷载，计算集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，计算时墙、柱重力荷载上下各取一半，屋面取雪荷载计算。综合以上所求，可得各层的重力荷载代表值见表4.5。表4.5 各层重力荷载代表值（单位：kN）层号永久荷载标准值可变荷载标准值组合值系数重力荷载代表值地层2240.3000.502240.30小棚层5679.561264.800.50 6311.96145958.58 1372.000.50 6644.585层和屋顶9346.011651.370.50 10171.70 计算的结果见图4.1 图4.1 动力计算分析模型 第5章 横向框架侧移刚度的计算 5.1 横向框架梁的线刚度计算梁采用C30混凝土，Ec=3.0104N/mm2，需注意的是框架梁，对于中框架，其截面惯性矩，对于边框架。横向框架梁线刚度计算，用公式和进行计算,其中为混凝土弹性模量；为梁的计算跨度；为梁截面惯性矩；为梁矩形部分的截面惯性矩，横梁的线刚度计算见表5.1。 表5.1 横梁的线刚度计算表(单位：)类别层次Ec（N/mm2）bh（mm2）I0（mm4）（mm）EcI0/l1.5EcI0/l2EcI0/l横梁（A-B)小棚层53.01042005002.08310956001.11510101.67310102.2301010横梁（B-C)小棚层53.01042005002.08310959001.05910101.58910102.11810105.2 横向框架柱的线刚度计算 柱采用C30混凝土，Ec=3.0104N/mm2。横向框架柱的线刚度计算，用公式和进行计算,其中为混凝土弹性模量；为框架柱的计算高度；为柱截面惯性矩，柱的线刚度计算见表5.2。表5.2 柱的线刚度(单位：)层次hc（mm）Ec（N/mm2)bh（mm2）Ic（mm4）EcIc/h小棚层以下27003.01045005005.211095.901010小棚层24003.01045005005.211096.5110101530003.01045005005.211095.2110105.3 横向框架柱的抗侧移刚度计算 按下列公式计算各柱的侧移刚度，计算公式如下： （一般层中柱） (5.1) （底层中柱） (5.2) （一般层边柱） (5.3) （底层边柱） (5.4) (一般层) (5.5) （底层） (5.6) (5.7)式中：K梁柱的线刚度比求得地层框架柱的侧移刚度D值见表5.3。表5.3 地层柱抗侧刚度(单位：)边柱A-10.2840.34333312A-20.3780.36935837C-10.2690.33932923C -20.3590.36435351中柱柱柱B-10.5530.41240013B-20.7370.45243898B-40.3590.36435351B-50.3780.36935837小棚层框架柱的侧移刚度D值见表5.4。表5.4 小棚层柱抗侧刚度(单位：) 边柱边柱A-10.2560.11315326A-20.3430.14619801C-10.2440.10914783C-20.3250.14018988中柱B-10.5010.20027125B-20.6680.25033906B-40.3250.14018988B-50.3430.14619801其余层框架柱的侧移刚度D值见表5.5。表5.4 其余层柱抗侧刚度(单位：) 边柱边柱A-10.3210.1389586A-20.4280.17612226C-10.3050.1329170C-20.4070.16911740中柱B-10.6260.23816533B-20.8350. 29520493B-40.4070.16911740B-50.4280.17612226根据结构平面图得边柱： 与A-1抗侧刚度相同的柱有A-17； 与A-2抗侧刚度相同的柱有A-3，A-4，A-5，A-6，A-7，A-8，A-9，A-10，A-11； A-12， A-13，A-14，A-15， A-16； 与C-1抗侧刚度相同的柱有C-17； 与C-2抗侧刚度相同的柱有C-3，C-4，C-5，C-6，C-7，C-8，C-9，C-10，C-11，C-12，C-13，C-14，C-15，C-16； 与B-1抗侧刚度相同的柱有B-17； 与B-2抗侧刚度相同的柱有B-3，B-7，B-8，B-9，B-10，B-11，B-15，B-16； 与B-4抗侧刚度相同的柱有B-6，B-12，B-14；与B-5抗侧刚度相同的柱有B-13；将同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，见表5.5。故地层的抗侧移刚度为： 333122+3583715+329232+3535115+400132+4389814+353514+358372 =2107966小棚层的抗侧移刚度为： 153262+1980115+147832+1898815+271252+3390614+189884+198012 =1286541其余层的抗侧移刚度为： 95862+1222615+91702+1174015+165332+2049314+117404+122262 =788382表5.5 横向框架层间侧移刚度（N/mm）层次地层小棚层12345Di21079661286541788382788382788382788382788382根据建筑抗震设计规范3.4.3条中的表3.4.2-2规定：下层的抗侧刚度小于相邻上一层的70%，或小于相邻三个楼层侧向刚度的80%，该框架为侧向刚度不规则。由表可知，下层的侧向刚度上层的侧向刚度，故该框架为规则框架。 第6章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算6.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算6.1.1横向自振周期的计算结构顶点的假想侧移按公式、和计算.计算结果见表6.1，其中第五层的为与之和。表6.1 结构顶点的假想侧移计算层次Gi/kNVGi/kNDi/(N/mm)ui/mmui/mm510171.7010171.7078838212.90203.7546644.5816816.28788382 21.33 190.8536644.5823460.86788382 29.76169.5226644.5830105.44788382 38.19 139.7616644.5836750.02 788382 46.61101.57小棚层6311.9643061.981286541 33.4754.96地层2240.3045302.28210796621.4921.49故按公式计算基本周期，其中=0.204m，取=0.8，则s6.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算 根据建筑抗震设计规范5.1.2条规定：高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布均匀时，变形以剪切变形为主，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。因此本设计可以采用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值根据建筑抗震设计规范中5.1.2条规定：结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%，即:=0.85=0.85（2240.30+6311.96+6644.584+10171.70） =0.8545302.28=38506.94kN根据建筑抗震设计规范5.1.4条中表5.1.4-1知，此框架结构抗震设防烈度为7度，地震影响为多遇地震，故水平地震影响系数最大值为0.08。根据建筑抗震设计规范5.1.4条中表5.1.4-2知，此框架结构场地类别为类，设计地震分组为第一组，故场地的特征周期为0.35s。根据建筑抗震设计规范5.1.5条中图5.1.5知，此框架结构的阻尼比=0.05，则阻尼调整系数.0。又因为T1=0.614s，则剪重比满足要求。6.1.5水平地震作用下框架内力计算 横向框架内力计算时，选取此框架结构中9号轴线所在榀框架来计算。计算9号轴线所在榀框架所承担的水平地震力，采用公式进行计算计算过程见表6.5。表6.5 9轴楼层的地震力（单位：kN)层次(N/mm)/kN/kN544459788382579.2432.66444459788382 322.3518.18344459788382 265.08 14.95244459788382 209.4411.81144459788382 152.178.58小棚层72695128654191.635.18地层115086210796616.360.89水平地震作用下框架的荷载示意图、剪力图、弯矩图及轴力图由PKPM得出，如图6.2，图6.3，图6.4，图6.5，图6.6，图6.7，图6.8，图6.9所示。 图6.2 水平左震作用下荷载示意图（单位：kN） 图6.3 水平左震作用下框架轴力图（单位：kN）图6.4左震作用下框架的剪力图(单位：kN） 图6.5左震作用下框架弯矩图（单位：kNm）图6.6 水平右震作用下荷载示意图（单位：kNm） 图6.7 右震作用下框架轴力图 （单位：kN）图6.8 右震作用下框架剪力图（单位：kNm） 图6.9 右震作用下框架弯矩图 （单位：kNm）6.2 横向风荷载作用下框架结构内力侧移计算6.2.1 风荷载标准值计算 风荷载标准值按建筑结构荷载规范7.1.1条中7.1.1-1公式进行计算。根据建筑结构荷载规范附录E.5查得烟台市莱山区50年一遇的基本风压=0.55kN/m2；根据8.2.1条中田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇属于B类，则地面粗糙度类别为B类，由线性插值计算得出风压高度变化系数的值；根据8.3.1条中的表8.3.1，由于坡屋面为11.31度，风荷载体形系数迎风面，背风面，（迎风面）和（背风面）；根据8.4.1条，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T1大于0.25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。多层建筑通常不大于30m，因此可不考虑风振系数，取=1.0。9轴线横向框架，其负载宽度为建筑物总宽度52.80m，由公式8.1.1-1得沿房屋高度的分布风荷载标准值： (6.1) 各楼层标高处的风荷载集中力标准值计算是通过下面公式进行计算： (6.2)沿房屋高度的分布风荷载标准值和各楼层标高处的风荷载集中力标准值的计算过程见表6.6。表6.6 风荷载标准值计算表层次Z/mwkB/m/（kN/m)Fi/kN屋面19.30-0.6-0.51.221.0-0.40-0.344.50-1.80-1.530.00518.000.8-0.51.191.00.52-0.3352.8027.46-17.4275.40415.00 0.8-0.51.131.00.50-0.3152.8026.40-16.37128.30312.000.8-0.51.051.00.46-0.2952.8024.29-15.31118.8029.000.8-0.51.001.00.44-0.2852.8023.23-14.78114.0516.00 0.8-0.51.001.00.44-0.2852.8023.23-14.78114.05小棚层3.00 0.8-0.51.001.00.44-0.2852.8023.23-14.78114.056.2.2 风荷载作用下的水平位移验算 根据表6.2.1所示的水平荷载，由公式计算层间剪力，然后依据表5.3.1和表5.3.2求出9轴线框架的层间侧移刚度，在按公式和计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表6.7。表6.7 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次小棚层12345 kN114.05114.05114.05118.80128.3075.40 /kN664.65550.60 436.55 322.50203.70 75.40Di/(N/mm）1286541 788382 788382 788382 788382788382/mm 0.520.70 0.550.410.260.10/mm0.521.22 1.77 2.182.442.541/ 57691/42861/54551/ 73171/ 115381/30000 由表6.2.2可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/4286，远小于1/550，满足规范要求。 6.2.3 风荷载作用下框架结构内力计算 风荷载作用下框架结构的内力计算与水平地震作用下的相同，横向框架内力计算时，选取此框架结构中9号轴线所在榀框架来计算。计算9号轴线所在榀框架所承担的风的作用力，采用公式进行计算，计算过程见表6.8。 表6.8 9轴楼层的风作用力（单位：kN)层次(N/mm)/kN/kN54445978838275.404.25444459788382 128.307.24344459788382 118.806.70244459788382 114.056.43144459788382 114.056.43小棚层726951286541114.056.44 风荷载作用下框架的等效结点集中风荷载图、剪力图、弯矩图及轴力图由PKPM得出，如图6.10，图6.11，图6.12，图6.13，图6.14，图6.15，图6.16，图6.17所示。 图6.10 等效节点集中左风荷载（单位：kN） 图6.11 左风集中作用下框架轴力图（单位：kN）图6.12 左风荷载作用下框架弯矩图(单位：kN) 图6.13 左风荷载作用下框架弯矩图(单位：kNm)图6.14 等效节点集中右风荷载（单位：kN） 图6.15 右风荷载作用下框架轴力图（单位：kN） 图6.16 右风荷载作用下框架剪力图（单位：kN） 图6.17 右风荷载作用下框架弯矩图（单位：kN.m） 第7章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 7.1 横向框架的内力计算7.1.1计算单元 取9轴线横向框架进行内力计算，计算单元宽度为4.5m。由于房间布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图7.1中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以以集中力的形式传给横向框架，作用于各个节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。 图7.1 横向框架计算单元 7.1.2 荷载计算图7.2 各层梁上作用的恒载1. 恒载计算 在图7.2中，对于屋面层： 代表横梁自重，为均布荷载形式。 、分别为AB跨和BE跨和EC跨房间传给横梁的梯形荷载，由图7.1所示几何关系可得： 、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、屋面重等的重力荷载，、则是由中纵梁直接传给横梁的恒载，计算如下： 在集中力矩： 对于5层： 包括横梁自重，为均布荷载。 、分别为AB跨和BE跨和EC跨房间传给横梁的梯形荷载，由图7.1所示几何关系可得： 、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、屋面重等的重力荷载，、则是由中纵梁直接传给横梁的恒载，计算如下： 360高钢筋混凝土墙体的线荷载： 集中力矩： 对于小棚层4层： 包括横梁自重和其上的横墙自重，为均布荷载。 、分别为AB跨和BE跨和EC跨房间传给横梁的梯形荷载，由图7.1所示几何关系可得： 、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、屋面重等的重力荷载，、则是由中纵梁直接传给横梁的恒载，计算如下： 集中力矩： 对于地层： 包括横梁自重和其上的横墙自重，为均布荷载。 、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、屋面重等的重力荷载，、则是由中纵梁直接传给横梁的恒载，计算如下： 集中力矩： 2.活荷载计算 根据建筑结构荷载规范5.1.1条中的表5.1.1查得，一般情况下住宅建筑楼板的活荷载标准值为2.0kN/m2，不上人屋面活荷载为0.5kN/m2。由建筑结构荷载规范附录可知，烟台地区基本雪压为0.40。活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图7.3所示。 图7.3 各层梁上作用的活载 对于屋面层： 、分别为AB跨和BE跨和EC跨房间传给横梁的梯形荷载，由图7.1所示几何关系可得： 、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、屋面重等的重力荷载，、则是由中纵梁直接传给横梁的恒载，计算如下： 集中力矩： 同理，在屋面雪荷载作用下： 、分别为AB跨和BE跨和EC跨房间传给横梁的梯形荷载，由图7.1所示几何关系可得： 、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、屋面重等的重力荷载，、则是由中纵梁直接传给横梁的恒载，计算如下： 集中力矩： 对于小棚层5层： 、分别为AB跨和BE跨和EC跨房间传给横梁的梯形荷载，由图7.1所示几何关系可得： 、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、屋面重等的重力荷载，、则是由中纵梁直接传给横梁的恒载，计算如下： 集中力矩： 将以上计算结果汇总，见表7.1和7.2。7.1.3 内力计算竖向荷载作用下框架结构的内力计算与水平荷载作用下的相同，均采用PKPM软件进行计算，计算过程从略，内力图如图7.4，图7.5，图7.6，图7.7，图7.8，图7.9，图7.10，图7.11，图7.12所示。 表7.1 横向框架恒载汇总表层次/（kN/m）/（kN/m）/（kN/m）/（kN/m）/kN/kN屋面层2.2718.828.3616.3119.2442.9452.2718.457.2014.0428.8040.56小棚层48.6018.457.2014.0429.5462.67地层6.74000028.99层次/kN/kN/kN/屋面层43.4640.5628.446.446.524.27541.0135.6337.076.086.155.56小棚层4 70.5460.2048.199.4010.587.23地层25.8523.3328.994.353.884.35表7.2 横向框架活载汇总表层次/（kN/m）/（kN/m）/（kN/m）/kN/kN/kN屋面层2.30（1.84）1.02(0.82)1.99（1.59）1.72(1.38)4.30(3.44)4.37(3.49)小棚层5 9.004.007.808.4418.5617.13 层/kN/kN/屋面层4.32(3.46)2.54（2.03）0.65(0.52)0.66(0.52)0.38(0.30)小棚层517.579.952.782.571.49图7.4 竖向恒载作用下框架轴力图(单位：kN） 图7.5 竖向恒载作用下框架剪力图(单位：kN） 图7.6竖向恒载作用下框架弯矩图(单位：kNm) 图7.7竖向活载作用下框架轴力图(单位：kN）图7.8竖向活载作用下框架弯矩图（单位：kN.m） 图7.9竖向活载作用下框架剪力图(kN) 图7.10 竖向雪载作用下框架轴力图（单位：kN） 图7.11 竖向雪载作用下框架剪力图（单位：kN） 图7.12 竖向雪载作用下框架弯矩图（单位:kN.m） 7.2 横向框架内力组合7.2.1结构抗震等级结构的抗震等级可根据结构的类型、地震烈度、房屋高度等因素，根据建筑抗震设计规范6.1.2条中表6.1.2确定。由表6.1.2可知，本工程的框架为三级抗震等级。7.2.2框架梁内力组合 此结构设计内力组合采用7种内力组合，即：1.组合一：1.35SGk+1.4（0.7SQk0.6Swk）；2.组合二：1.2SGk+1.4SQk+1.40.6Swk；3.组合三：1.2SGk1.4Swk+1.40.7 SQk；4.组合四：1.2SGk+0.91.4（SQk+Swk），当竖向荷载有利时为1.0SGk+1.4Swk。（Swk为左风荷载时的内力）5.组合五：1.2SGk+0.91.4（SQk+Swk），当竖向荷载有利时为1.0SGk+1.4Swk；（Swk为右风荷载时的内力）6.组合六： (1.2（SGk+0.5SQk）+1.3SEhk )，当竖向荷载有利时为(1.0（SGk+0.5SQk）+1.3SEhk )；（SEhk为左震时的内力） 7.组合七： (1.2（SGk+0.5SQk）+1.3SEhk )，当竖向荷载有利时为(1.0（SGk+0.5SQk）+1.3SEhk)。（SEhk为右震时的内力）前五种组合来自于建筑结构荷载规范3.2.4条的规定，为非地震力组合，后两种组合来自于建筑抗震设计规范5.4.2条的规定，为地震力组合。后两种地震作用的组合应乘以承载力抗震调整系数，承载力抗震调整系数根据建筑抗震设计规范5.4.2条中表5.4.2查得：混凝土框架结构的受弯构件的梁应取0.75；轴压比小于0.15的偏压构件柱取0.75；轴压比不小于0.15的偏压构件柱取0.80；各种受剪、偏拉构件取0.85。 内力组合时，竖向荷载应进行弯矩调幅，支座调幅系数取0.80.9，一般取0.85。支座调幅后，跨中弯矩按如下方法调整：（1）恒荷载：若支座调幅为a和b，则跨中弯矩下降（a+b）/2。（2）活荷载：支座调幅后，跨中弯矩放大1.2倍。进行框架梁的内力计算时，要进行强剪弱弯的验算，根据建筑抗震设计规范6.2.4条可知： 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： （7.2） 以小棚层AB跨为例，取左震控制作用下的弯矩组合：AB梁的净跨 ln =5.6m 梁左端： 梁右端： 故AB跨剪力： kN 框架梁的内力组合，见附表1。7.2.3框架柱内力组合 进行框架柱的内力组合时，要进行强柱弱梁的验算，根据建筑抗震设计规范6.2.2的规定，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： （7.3） 式中：节点上下柱端截面顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和； 节点左右梁端截面顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和； 为框架柱端弯矩增大系数；对于框架结构，一、二、三、四级可分别取1.7、1.5、1.3、1.2。 进行框架柱的内力组合时，要进行强柱弱梁的验算，根据建筑抗震设计规范6.2.5条规定：一、二、三、四级框架柱和框架柱组合的剪力设计值应按下式调整： （7.4）式中：V柱端截面组合的剪力设计值。 Hn柱的净高。 、分别为柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值。 柱剪力增大系数；对框架结构，一、二、三、四级可分别取1.5、1.3、1.2、1.1。以小棚层B柱为例， 小棚层B节点左、右梁端弯矩： 小棚层B节点上、下柱端弯矩： 在节点处将其按弹性弯矩分配给上、下柱端，即： 小棚层B柱底端的弯矩调整： 剪力组合： kNm kNm kN考虑地震作用组合的框架结构底层柱下端截面弯矩设计值，对三级抗震等级应按考虑地震作用组合的弯矩设计值乘以系数1.3确定。 框架柱的内力组合，见附表2,3,4。 第8章 截面设计8.1 框架梁截面设计框架梁采用C30的混凝土，其设计强度：fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2。钢筋选用HRB400，360 N/mm2，箍筋选用HRB335，300N/mm2，取小棚层AB跨梁为例进行设计，说明计算方法和过程，其他层梁的配筋计算结果见表8.1,8.2。8.1.1梁的正截面受弯承载力计算从附表1中选出AB跨跨间截面及支座截面处的最不利内力，并将支座中心的弯矩换算到支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。支座弯矩 跨间弯矩当梁下部受拉时，按T形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘的计算宽度：按梁跨度l考虑： mm按梁净距sn考虑： 按翼缘高度考虑： 根据取以上三者中的最小值的要求，最后取=1400mm。梁内纵向钢筋采用HRB400级钢筋=360N/mm2，根据混凝土结构设计规范8.2.1条可知梁的最小保护层厚度：二类环境，a类保护层厚度取25mm。即 取 1.下部跨间截面按单筋T形截面计算。因为：27.4kNm属第一类T形截面 故取218（As=509mm2）验算适用条件：由混凝土结构设计规范11.3.6条查得：框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋率，抗震等级为三级的框架梁，跨中截面的配筋最小配筋率取0.2%和0.45 f t / f y中的较大值。由11.3.7条查得：梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%，对三、四级抗震等级，钢筋直径不应小于12mm。根据建筑抗震设计规范6.3.3条规定：梁端计入受压钢筋的混凝土受压区高度和有效高度之比，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。根据建筑抗震设计规范6.3.3条规定：梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值，除按计算确定外，一级不应小于0.5，二、三级不应小于0.3。即： 故 ，满足要求。2.支座A上部： 将下部跨间的钢筋深入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋（=509mm2），再计算相应的受拉钢筋，即支座A上部：说明富裕，且达不到屈服，按构造配筋即可。实取218（As=509mm2）验算适用条件：即 %故 同时 0.3，满足要求。3.支座Bl上部： 0.3，满足要求。表8.1框架梁纵向钢筋计算表层次截面M/kNmfc/N/mm2bf/mmh0/m s As/mm2As/mm2实际配筋As/mm2地层A-29.5314.320045500402200216(402)10.51B右-47.6514.320045500402323216(402)10.51AB跨间12.9614.32004550.0030.00389216(402)0.51B左-53.4614.320045500402362216(402)10.51C -40.0414.320045500402271216(402)10.51BC跨间34.4714.32004550.0070.007207216(402)0.51小棚层A-48.9114.3 20045500 509 331218(5)1 0.51B右-78.5614.3 2004550.0060.006509532318(763)0.67 0.76 AB跨间55.7314.3 2004550.0110.011 340218(509)0.51 B左 75.5314.320045500763512318(763)1.00 0.76C -66.23 14.320045500 763449 318(763)1.00 0.76BC跨间97.47 14.32004550.020.02 595318(763)0.791层层A-57.4014.320045500 509389218(509)10.51 B右-81.9514.32004550.0120.012509555 318(763)0.67 0.76 AB跨间55.6314.32004550.0110.011 326218(509)-0.51 B左-127.8314.32004550.0590.061628866320(942)0.67 0.84 C -65.7614.320045500.001628446220(628)1 063 BC跨间94.1614.32004550.0190.019563220(628)0.79 5层A-28.56 14.320045500402193216(402)10.40B右-34.34 14.320045500402233216(402)10.40AB跨间44.42 14.32004550.0090.009267216(402)-0.30B左-74.3914.320045500509504218(509)10.51C -12.9714.320045502,计算结果见表8.3，表中的弯矩、剪力、轴力都不考虑承载力抗震调整系数。由表可知剪跨比和轴压比都符合规范要求。表8.3柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次b/mmh0/mmfc/N/mm2Mc/kNmVc/kNN/kN A柱地层50045516.714.95 44.911766.63 0.730.54小棚层50045516.7 51.8469.181676.681.650.52一层50045516.756.5367.351417.011.840.44五层50045516.732.7371.81359.241.000.11B柱地层50045516.7103.84 60.132380.63 3.800.73小棚层50045516.7 104.3197.752247.502.350.69一层50045516.7107.1697.931899.11 2.400.58五层50045516.759.8859.24485.932.220.15C柱地层50045516.797.7651.271362.824.190.41小棚层50045516.756.33 45.931261.112.700.39一层50045516.782.19 44.551063.124.050.33五层50045516.792.55 16.04263.40 11.300.088.2.小棚层A柱的正截面承载力计算根据A柱的内力组合表，将支座中心处的弯矩换算至支座边缘，与柱端组合弯矩的调整值比较后，选出最不利的内力，进行配筋计算。 A节点左侧梁端弯矩： kNmA节点上、下柱端弯矩： kNm kNm kNm kNm kNm在节点处将其按弹性弯矩分配给上、下柱端，即kNmkNmkNmkNmA柱底端的弯矩调整：kNm1.第一种组合：及对应的N Mmax=57.28kNm，N=1025.06kN根据混凝土结构设计规范6.2.20条规定：框架结构各层柱的计算长度，对于现浇楼盖，底层柱的计算长度，其余各层柱的计算长度。根据混凝土结构设计规范6.2.3规定，弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩比M1/M2不大于0.9且轴压比不大于0.9时，若构件的长细比满足公式lc/i34-12(M1/M2) 的要求，可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响。 式中：M1、M2分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构弹性分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值；lc为构件的计算长度；i为偏心方向的截面回转半径。 lc=2400mm mm4 immlc/i=2400/144.36=16.6334-12(M1/M2)=34-120.443=28.68,故不考虑附加弯矩的影响。mmmmmm0.3ho=0.3455=136.5mm 因此，可按大偏心受压配筋。对称配筋： mm mm22. 第二种组合：及对应的M 柱顶：Nmax=1676.68kN,M=-9.51kNm 柱底：Nmax=1676.68kN,M=-11.04kNm此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整。 lc=2400mm immlc/i=2400/144.36=16.6334-12(M1/M2)=34-120.861=23.67,故不考虑附加弯矩的影响。mmmmmm0.3ho=0.3455=136.5mm mm，为大偏心受压构件。对称配筋： mm mm2 故按构造要求配筋。 根据建筑抗震设计规范6.3.7条规定：对于抗震等级为三级，钢筋强度标准值为400Mpa，柱纵向受力钢筋的最小总配筋率为0.7%+0.05%=0.75%。同时每一侧配筋率不应小于0.2。再根据建筑抗震设计规范6.3.8条规定：柱的纵向钢筋宜对称配置；截面边长大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm；柱总配筋率不应大于5。 mm2mm2 选318 ，m2， ，满足要求。3.第三种组合：及对应的M，一般情况下，不起控制作用，故不予考虑。8.2.3小棚层B柱的正截面承载力计算根据B柱的内力组合表，将支座中心处的弯矩换算至支座边缘，与柱端组合弯矩的调整值比较后，选出最不利的内力，进行配筋计算。 B节点左、右梁端弯矩： kNm kNmB节点上、下柱端弯矩： kNm kNm kNm kNm kNm，在节点处将其按弹性弯矩分配给上、下柱端，即：kNmkNmkNmkNmB柱底端的弯矩调整：kNm第一种组合：及对应的N Mmax=115.26kNm，N=1510.55kN根据混凝土结构设计规范6.2.20条规定：框架结构各层柱的计算长度，对于现浇楼盖，底层柱的计算长度，其余各层柱的计算长度。根据混凝土结构设计规范6.2.3规定，弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩比M1/M2不大于0.9且轴压比不大于0.9时，若构件的长细比满足公式lc/i34-12(M1/M2) 的要求，可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响。 式中：M1、M2分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构弹性分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值；lc为构件的计算长度；i为偏心方向的截面回转半径。 lc=2400mm mm4 immlc/i=2400/144.36=16.6334-12(M1/M2)=34-12(-0.588)=41.06,故不考虑附加弯矩的影响。 mmmmmm0.3ho=0.3455=136.5mm 为大偏心受压构件。对称配筋： mm mm2 按构造配筋即可。2. 第二种组合：及对应的M 柱顶：Nmax=2247.50kN,M=49.33kNm 柱底：Nmax=2247.50kN,M=64.30kNm此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整。 lc=2400mm mm4 immlc/i=2400/144.36=16.6334-12(M1/M2)=34-12(-0.764)=43.17,故不考虑附加弯矩的影响。 mmmmmm0.3ho=0.3455=136.5mm mm，为小偏心受压构件。 mm 故按构造要求配筋。 根据建筑抗震设计规范6.3.7条规定：对于抗震等级为三级，钢筋强度标准值为400Mpa，柱纵向受力钢筋的最小总配筋率为0.7%+0.05%=0.75%。同时每一侧配筋率不应小于0.2。再根据建筑抗震设计规范6.3.8条规定：柱的纵向钢筋宜对称配置；截面边长大于400mm的柱，纵向钢筋间距不宜大于200mm；柱总配筋率不应大于5。 mm2mm2 选318 ，m2， ，满足要求。3.第三种组合：及对应的M，一般情况下，不起控制作用，故不予考虑。表8.4 柱配筋计算层次柱号M/(kNm)N/kNe0/mmei/mmx/mm偏心e/mm As/mm2实际配筋/mm2地层C107.03 1016.46 105.30 125.30 142.16 大330.30 0.312 0318(763) 36.38 1362.82 26.69 46.69 190.60 大251.69 0.471 0318(763)B114.74 1601.94 71.63 91.63 224.05 大296.63 0.553 0318(763)27.84 2380.6311.69 31.69 332.96 大236.69 0.822 0318(763)A102.05 1068.78 95.48 115.48 149.48 大320.48 0.369 0318(763)22.17 1766.63 12.55 32.55 247.08 大237.55 0.610 0318(763)小棚层C103.17 1261.11 81.81 101.81 176.38 大306.81 0.436 0318(763)33.21 1261.11 26.33 46.33 176.38 大251.33 0.436 0318(763)B115.26 1510.55 76.30 96.30 211.27 大301.30 0.522 0318(763)64.30 2247.50 28.61 48.61 314.34 小253.61 0.776 0318(763)A57.28 1025.06 55.88 75.88 143.37 大280.88 0.354 0318(763)11.04 1676.68 6.58 26.58 234.50 大231.58 0.579 0318(763)一层C108.17 785.33 137.74 157.74 109.84 大362.74 0.271 0318(763)59.37 1063.12 55.85 75.85 148.69 大280.85 0.367 0318(763)B100.48 1277.34 78.66 98.66 178.65 大303.66 0.441 0318(763)67.28 1899.11 35.43 55.43 265.61 小260.43 0.656 0318(763)A62.47 875.15 71.38 91.38 122.40 大296.38 0.302 0318(763)48.05 875.15 54.90 74.90 122.40 大279.90 0.302 0318(763)五层C120.32 263.40 456.80 476.80 36.84 大681.80 0.091 394.03 318(763)47.79 263.40 181.44 201.44 36.84 大406.44 0.091 0318(763)B77.84 485.93 160.19 180.19 67.96 大385.19 0.168 0318(763)59.88 485.93 123.23 143.23 67.96 小348.23 0.168 0318(763)A36.17 241.14 150.00 170.00 33.73 大375.00 0.083 0318(763)2.06 359.24 5.73 25.73 50.24 大230.73 0.124 0318(763)8.2.4 A柱斜截面受剪承载力计算由前可知，A柱的柱端弯矩设计值kNm对于抗震等级为三级的框架柱，柱底弯矩设计值kNm则框架柱的剪力设计值 kN 混凝土结构设计规范GB50010-2010中的11.4.6规定，考虑地震组合的矩形截面框架柱和框支柱，其受剪截面应符合：剪跨比大于2的框架柱 (8.4) 式中：框架柱、框支柱的计算剪跨比，取M/(Vh0) 。 混凝土结构设计规范GB50010-2010中的11.4.7规定， 考虑地震组合的矩形截面框架柱和框支柱，其斜截面受剪承载力应符合下列规定： (8.5) 式中：框架柱、框支柱的计算剪跨比，取M/(Vh0)；当小于1.0时，取1.0；当大于3.0时，取3.0； N考虑地震组合的框架柱、框支柱的轴向压力设计值，当大于0.3fcA时，取0.3fcA，此处，A为构件的截面面积。 kN故柱截面尺寸满足要求。剪跨比 （取）取与、相对应的轴力计算，根据混凝土结构设计规范11.4.7条规定：考虑地震组合的矩形截面框架柱或框支柱，其斜截面受剪承载力计算应符合下列规定 (8.5) 框架柱或框支柱的剪跨比；当小于1.0时，取1.0；当大于3.0时，取3.0。N考虑地震组合的框架柱、框支柱轴向压力的设计值，当N大于0.3f c A时， 取0.3f c A。kN所以取N=0.3f c A=1072.50kN 故该层柱应按构造配置箍筋。根据建筑抗震设计规范6.3.6条规定：对于抗震等级为三级的框架柱的箍筋加密区的箍筋间距，取8d和150（柱根100）中的较小值，箍筋最小直径取8mm。 mm柱端加密区的箍筋选用3肢8100。由上面的计算可得小棚层A柱底的轴压比n=0.29，由混凝土结构设计规范中表11.4.17查得v=0.06，根据建筑抗震设计规范6.3.9规定：1.柱的箍筋加密范围，应按下列规定采用： 1)柱端，取截面高度(圆柱直径)、柱净高的16和500mm三者的最大值； 2)底层柱的下端不小于柱净高的13； 3)刚性地面上下各500mm； 4)剪跨比不大于2的柱、因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱、框支柱、一级和二级框架的角柱，取全高。2. 柱箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm，四级不宜大于300mm。至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束；采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。 3 柱箍筋加密区的体积配箍率，应按下列规定采用： (8.6) 柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于0.8%，二级不应小于0.6%，三、四级不应小于0.4%； 混凝土轴心抗压强度设计值； 箍筋或拉筋抗拉强度设计值； 最小配箍特征值。即： ，取0.4%取8，mm2，则175.87mm。根据构造要求，取加密区箍筋3肢8100。根据规范规定：柱上端加密区长度 mm柱下端加密区长度 mm，取800mm。柱与小棚层刚性地面交接处上下各400mm根据建筑抗震设计规范6.3.9条第4条规定：柱箍筋非加密区的箍筋配置，应符合下列要求：1) 柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50。 2)箍筋间距，一、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径。即 mm故取非加密区箍筋3肢8200。8.2.5 B柱斜截面受剪承载力计算由前可知，B柱的柱端弯矩设计值kNm对于抗震等级为三级的框架柱，柱底弯矩设计值kNm 则框架柱的剪力设计值 kN 混凝土结构设计规范GB50010-2010中的11.4.6规定，考虑地震组合的矩形截面框架柱和框支柱，其受剪截面应符合： 剪跨比大于2的框架柱 (8.4) 框支柱和剪跨比不大于2的框架柱 式中：框架柱、框支柱的计算剪跨比，取M/(Vh0) 。 混凝土结构设计规范GB50010-2010中的11.4.7规定， 考虑地震组合的矩形截面框架柱和框支柱，其斜截面受剪承载力应符合下列规定： (8.5) 式中：框架柱、框支柱的计算剪跨比，取M/(Vh0)；当小于1.0时，取1.0；当大于3.0时，取3.0； N考虑地震组合的框架柱、框支柱的轴向压力设计值，当大于0.3fcA时，取0.3fcA，此处，A为构件的截面面积。 kN故柱截面尺寸满足要求。剪跨比 （取）取与、相对应的轴力计算，根据混凝土结构设计规范11.4.7条规定：考虑地震组合的矩形截面框架柱或框支柱，其斜截面受剪承载力计算应符合下列规定 (8.5) 式中：框架柱、框支柱的计算剪跨比，取M/(Vh0)；当小于1.0时，取1.0；当大于3.0时，取3.0； N考虑地震组合的框架柱、框支柱的轴向压力设计值，当大于0.3fcA时，取0.3fcA，此处，A为构件的截面面积。kN 所以取N=1072.50kN 故该层柱应按构造配置箍筋。根据建筑抗震设计规范6.3.6条规定：对于抗震等级为三级的框架柱的箍筋加密区的箍筋间距，取8d和150（柱根100）中的较小值，箍筋最小直径取8mm。 mm柱端加密区的箍筋选用3肢8100。由上面的计算可得车库层B柱底的轴压比n=0.423，由混凝土结构设计规范中表11.4.17查得v=0.073，根据建筑抗震设计规范6.3.9规定：1.柱的箍筋加密范围，应按下列规定采用： 1)柱端，取截面高度(圆柱直径)、柱净高的16和500mm三者的最大值； 2)底层柱的下端不小于柱净高的13； 3)刚性地面上下各500mm； 4)剪跨比不大于2的柱、因设置填充墙等形成的柱净高与柱截面高度之比不大于4的柱、框支柱、一级和二级框架的角柱，取全高。2. 柱箍筋加密区的箍筋肢距，一级不宜大于200mm，二、三级不宜大于250mm，四级不宜大于300mm。至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋或拉筋约束；采用拉筋复合箍时，拉筋宜紧靠纵向钢筋并钩住箍筋。 3 柱箍筋加密区的体积配箍率，应按下列规定采用： (8.6) 柱箍筋加密区的体积配箍率，一级不应小于0.8%，二级不应小于0.6%，三、四级不应小于0.4%； 混凝土轴心抗压强度设计值； 箍筋或拉筋抗拉强度设计值； 最小配箍特征值。即： ，取0.4%取8，mm2，则175.87mm。根据构造要求，取加密区箍筋为3肢8100。根据规范规定：柱上端加密区长度 mm柱下端加密区长度 mm，取800mm。柱与小棚层刚性地面交接处上下各400mm根据建筑抗震设计规范6.3.9条第4条规定：柱箍筋非加密区的箍筋配置，应符合下列要求： 1)柱箍筋非加密区的体积配箍率不宜小于加密区的50。 2)箍筋间距，一、二级框架柱不应大于10倍纵向钢筋直径，三、四级框架柱不应大于15倍纵向钢筋直径。即 mm故取非加密区箍筋3肢8200。表8.5 框架柱箍筋数量统计表层次截面加密区实配非加密区实配 地层 A柱38.17 487.991068.781072.503肢81003肢8200B柱51.11 650.651601.941072.503肢81003肢8200C柱43.58 650.651016.461072.503肢81003肢8200小棚层 A柱58.80 487.991025.061072.503肢81003肢8200B柱83.09 650.651510.551072.503肢81003肢8200C柱39.04 650.651261.111072.503肢81003肢8200一层 A柱57.25 487.99875.151072.503肢81003肢8200B柱83.24 650.651061.891072.503肢81003肢8200C柱37.87 650.65529.021072.503肢81003肢8200五层A柱61.04 487.99359.241072.503肢81003肢8200B柱50.35 650.65485.931072.503肢81004肢8200C柱13.63 650.65263.41072.503肢81003肢82008.3 框架梁柱节点核心区截面抗震验算8.3.1规范规定1.建筑抗震设计规范中的D.1.1规定：一、二、三级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值V，应按下列公式确定： （8.7） 式中：Vj 梁柱节点核心区组合的剪力设计值； hb0梁截面的有效高度； 梁受压钢筋合理点至受压边缘的距离； Hc柱的计算高度，可采用上、下柱反弯点之间的距离； hb梁截面高度； jb强节点系数，抗震等级为三级的框架宜取1.2； Mb节点左右梁端截面顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值之和；2.建筑抗震设计规范中的D.1.3规定，节点核心区组合的剪力设计值，应符合下列要求： （8.8） 式中：j正交梁的约束影响系数，可采用1.5； hj节点核心区的截面高度。 3.建筑抗震设计规范中的D.1.3规定，节点核芯区截面抗震受剪承载力，应采用下列公式进行验算： （8.9） 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%，当为拉力时，取； 核芯区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋的总截面面积；8.3.2小棚层B节点核芯区截面验算 由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核心区的剪力设计值，梁截面的高度和有效高度为：hb=500mm，hb0=500-45=455mm kNm（左震） m 剪力设计值: 因bb=200mm500/2=250，故取bj=bc=bb +0.5hc=200+250=450mm，hj=500mm，则 满足要求。节点核芯区的受剪承载力计算时，N取小棚层柱底轴力N=1510.55/0.8=1888.19kN和0.5fcA=0.514.35002=1787.50kN二者中的较小者，故取N=1787.50kN。设节点区配箍为4肢C8100则故承载力满足要求。8.3.3车库层A节点核芯区截面验算 由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核心区的剪力设计值，梁截面的高度和有效高度为：hb=500mm，hb0=500-45=455mm kNm（右震） m 剪力设计值: 因bb=200mm500/2=250，故取bj=bc=bb +0.5hc=200+250=450mm，hj=500mm，则满足要求。节点核芯区的受剪承载力计算时，N取小棚层柱底轴力N=1025.06/0.8=1281.33kN和0.5fcA=0.514.350002=1787.50kN二者中的较小者，故取N=1281.33kN。设节点区配箍为4肢C8100则故承载力满足要求。8.4 板截面设计8.4.1板的设计资料 此设计的板大部分为双向板。以一层2、3轴与A、B轴围成的板和3、4轴与E、C轴围成的板为例进行配筋设计，板采用C30混凝土，板厚分别为120mm和100mm，均取25mm，楼面均布恒荷载标准值，活荷载标准值为，板中受拉钢筋采用HRB400级，分布钢筋、箍筋采用HRB335级。8.4.2板的结构布置 该板属于双向板，按弹性理论进行计算，其计算见图见图8.1。图8.1 计算简图跨中或支座弯矩由下式计算： (8.10) (8.11)对混凝土可取v=0.2。8.4.3荷载的设计值计算板的荷载基本组合考虑以下两种情况：活荷载起控制作用时：各楼层 120厚楼板 100厚楼板 恒荷载起控制作用时：各楼层 120厚楼板 100厚楼板 8.4.4计算跨度1.2、3轴与E、C轴围成的板（100厚）： ， 2.2、3轴与A、B轴围成的板（120厚）：， 8.4.5 3、4轴与E、C轴围成的板（100厚）的弯矩计算1.活荷载控制作用下： 1）跨中弯矩的计算： =(0.0330+0.20.0110)(g+q/2)+(0.0617+0.20.0318)q/2=2.936 =(0.0110+0.20.0330)(g+q/2)+(0.0318+0.20.0617)q/2=1.595 2）支座弯矩计算： =-0.0748(g+q)=-5.359 =-0.0570(g+q)=-4.0832.恒荷载控制作用下： 1）跨中弯矩的计算： =(0.0330+0.20.0110)(g+q/2)+(0.0617+0.20.0318)q/2=2.751 =(0.0110+0.20.0330)(g+q/2)+(0.0318+0.20.0617)q/2=1.465 2）支座弯矩计算： =-0.0748(g+q)=-5.231 =-0.0570(g+q)=-3.986取两种荷载作用下弯矩较大值进行配筋计算。8.4.6 3、4轴与E、C轴围成的板（100厚）的截面设计：1. m1方向 跨中：Mu=2.936 采用8200，。 验算适用条件： ，满足要求。 同时，满足要求。支座处：Mu=-5.359 采用8200，。 验算适用条件： ，满足要求。 同时，满足要求。 2.对于m2方向 跨中：Mu=1.595 采用8200，。 验算适用条件： ，满足要求。 同时，满足要求。支座处：Mu=4.083 采用8200，。 验算适用条件： ，满足要求。 同时，满足要求。8.4.7 2、3轴与A、B轴围成的板（120厚）的弯矩计算1.活荷载控制作用下： 1）跨中弯矩的计算： =(0.0305+0.20.0127)(g+q/2)+(0.0549+0.20.0335)q/2=5.975 =(0.0127+0.20.0305)(g+q/2)+(0.0335+0.20.0549)q/2=3.667 2）支座弯矩计算： =-0.0716(g+q)=-11.193 =-0.0569(g+q)=-8.8952.恒荷载控制作用下： 1）跨中弯矩的计算： =(0.0305+0.20.0127)(g+q/2)+(0.0549+0.20.0335)q/2=5.585 =(0.0127+0.20.0305)(g+q/2)+(0.0335+0.20.0549)q/2=3.365 2）支座弯矩计算： =-0.0716 (g+q)=-10.874 =-0.0569 (g+q)=-8.642 取两种荷载作用下弯矩较大值进行配筋计算。8.4.8 3、4轴与A、B轴围成的板（120厚）的截面设计： 1.m1方向 跨中：Mu=5.975 采用8200，。 验算适用条件： ，满足要求。 同时，满足要求。 支座处：Mu=-11.193 采用8130，。 验算适用条件： ，满足要求。 同时，满足要求。2.对于m2方向 跨中：Mu=3.667 采用8200，。 验算适用条件： ，满足要求。 同时，满足要求。支座处：Mu=-8.642 采用8150，。验算适用条件： ，满足要求。 同时，满足要求。第9章 楼梯设计楼梯间的标准层建筑平面如下图，其开间为2.4m，进深5.9m.。层高为3.0m,设计为等跑楼梯，每跑均10级踏步，9 个踏面，踏步尺寸为300mm150 mm，中间休息平台尺寸为1200mm2200 mm；采用梁式楼梯，楼梯板采用C30的混凝土，HRB400的钢筋；平台板采用C30的混凝土，采用HRB400的钢筋；平台梁采用C30的混凝土，HRB400级钢筋。 图9.1 标准层楼梯建筑平面 9.1 结构布置平面布置：梯段板支承在平台梁或楼面梁上，平台梁支承在柱上或另一方向的楼面梁上。本结构体系为框架结构，墙体为填充墙，休息平台处的平台梁是悬挑梁，支承在楼梯梁，平台板的支承方式取决于平台梁的布置，楼面平台为四边支承板，休息平台板为两边支承板。9.2 尺寸要求根据住宅设计规范，楼梯梯段宽度不小于1100 mm，较适宜的踏步高度对于成人一般为150 mm左右，不应大于175 mm；踏步宽度300 mm左右，不应窄于260 mm；本建筑中楼梯梯段宽1130mm，楼梯踏步宽300 mm，高150 mm。踏步高度与宽度的比值决定了梯段的坡度，本梯段坡度为1:2。楼梯扶手高度不小于900 mm。9.3 构件截面尺寸估计 板式楼梯梯段板的厚度一般取板斜长的1/251/30，平台板的厚度可按一般楼板要求取，平台梁的截面尺寸可按一般简支梁的要求确定，平台柱的截面高度一般与墙厚相同且不小于平台梁的宽度。 梯段板厚度=（1/251/30）=100.6120.7，取100 mm， 平台板厚度取与楼板等厚=100 mm，平台梁截面尺寸取bh=2004009.4 内力计算 梯段板按斜放的简支板计算，其跨度取平台梁间净距，梯段上的可变荷载是按水平投影面分布的，其分布线荷载q为面荷载乘以梯段宽度；梯段的永久荷载是按斜向分布的，需要将其换算成水平方向分布的分布荷载g；设沿斜向单位长度上的永久荷载值为，则，为梯段的坡向角。斜置简支板的跨中最大弯矩，支座的最大剪力，（为梯段的荷载设计值，；为水平净跨。）考虑到梯段板与平台梁整浇，平台梁对斜板的转动变形有一定的约束作用，故计算板的跨中弯矩时，近似取。平台梁和平台板按一般简支构件计算内力，平台梁承受梯段板和平台板传来的分布荷载。9.4.1 楼梯的截面设计 梯段板、平台板按受弯构件进行正截面承载力计算，其中梯段板的截面高度应垂直于斜面量取，并取齿形的最薄处； 1. 梯段板取1 m宽板带计算。梯段的倾角。住宅楼梯的均布可变荷载标准值为2.0kN/m。荷载计算见表9.1。表9.1 楼梯荷载荷载种类荷载标准值（kN/m2）永久荷载水磨石面层(0.3+0.15)0.65/0.3=0.975三角形踏步0.50.30.1525/0.3=1.875混凝土斜板0.1025/0.894=2.796 板底抹灰0.0217/0.894=0.380 小 计6.026可变荷载2.0 1）活荷载控制下的组合： 永久荷载分项系数； 可变荷载分项系数； 荷载设计值p=1.26.026+1.42.0=10.03kN/m。2）恒荷载控制下的组合： 永久荷载分项系数； 可变荷载分项系数； 荷载设计值p=1.356.026+1.40.72.0=10.10kN/m。 梯段