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I 综合教学实验楼建筑设计毕业论文综合教学实验楼建筑设计毕业论文 目录 1 设计任务 1 1 1 工程概况 1 1 2 建筑结构设计的基本内容 1 1 3 设计资料 1 1 3 1 气象条件 1 1 3 2 抗震设防 2 1 3 3 地基土承载力 2 1 3 4 其它条件 2 1 3 5 钢筋混凝土 2 2 结构类型 3 3 框架结构设计计算 4 3 1 梁柱截面 梁跨度及柱高确定 4 3 1 1 初估截面尺寸 4 3 1 2 梁的计算跨度 6 3 1 3 柱的高度 6 3 2 楼屋面及梁柱墙门窗的均布荷载 7 3 2 1 屋面板的均布恒载 7 3 2 2 屋面的均布活载 7 3 2 3 楼面的均布恒载 8 3 2 4 楼面均布活荷载 8 3 2 5 梁柱的自重 8 3 2 6 墙体自重的计算 9 3 2 7 门窗的自重的计算 10 II 3 2 8 各层荷载组合 11 3 3 水平地震力作用下框架的侧移验算 12 3 3 1 横梁的线刚度 12 3 3 2 横向框架柱的线刚度及侧移刚度 D 值 13 3 3 3 横向框架自震周期 14 3 3 4 横向地震作用计算 15 3 3 5 横向框架抗震变形验算 16 3 4 水平地震作用下 横向框架的内力分析 17 3 5 竖向荷载作用下横向框架的内力分析 22 3 5 1 计算单元的选择确定 23 3 5 2 荷载作用下框架的内力计算 23 3 5 3 荷载作用下梁的内力计算 27 3 5 4 用力距二次分配法计算框架弯距 27 3 5 5 梁端剪力及柱轴力的计算 35 3 6 风荷载作用下框架的内力分析 39 3 7 内力组合 39 3 7 1 框架梁内力组合 39 3 7 2 框架柱内力组合 45 3 8 截面设计 49 3 8 1 承载力抗震调整系数 49 3 8 2 横向框架梁截面设计 50 3 8 3 柱截面设计 61 4 现浇板设计 68 4 1 区格板的分布 68 4 2 荷载计算 68 4 3 荷载跨度 69 4 4 弯矩计算 69 4 4 1 A 区格内力计算 69 III 4 4 2 B 区格内力计算 71 4 5 板的配筋计算 73 结 论 75 参考文献 76 致 谢 77 1 1 设计任务 1 1 工程概况 1 某多层综合教学实验楼 主体 6 层 钢筋混凝土框架结构 梁板柱均为现浇 主楼建 筑面积约 6834 建筑物平面简单 2 建筑方案确定 房间开间 5 1m 进深 6 6m 走廊宽 3 0m 底层 4 2m 中间层 3 6m 其室 内外高差 0 45m 其中标高相当于马路中心相对标高 3 抗震设防要求 设防烈度 8 度 0 2g 地震分组为一组 场地类别 类 抗震等 级三级 建筑物安全等级二级 4 基础设计不考虑地基土的变形验算 其承载力为 2 290 k fKN m 5 建筑所在地的主导风向 冬夏季为东北风 基本风压 0 4kN m2 6 不上人屋面活荷载 0 5KN m2 上人屋面活荷载 2 KN m2 标准值 楼面活载 2 0KN m2 1 2 建筑结构设计的基本内容 结构计算书包括结构布置 设计依据及步骤和主要计算的过程及计算结果 计算简 图 及如下内容 1 地震作用计算 风荷载作用计算 2 框架内力分析 配筋计算 取一榀 3 板 楼梯 雨蓬的配筋计算 其它构件计算视设计情况而定 1 3 设计资料 1 3 1 气象条件 1 基本风压 0 4KN m2 基本雪压 0 2KN m2 2 此处按建筑结构荷载规范 GB50009 2001 采用 2 3 主导风向 冬夏季为东北风 1 3 21 3 2 抗震设防抗震设防 查 GB 50011 2010 知本地区抗震设防烈度为 8 级 设计基本地震加速度为 0 20 g 地震分组为第一组 类场地设计 1 3 3 地基土承载力 地基土承载力为 2 290 k fKN m 1 3 41 3 4 其它条件其它条件 表 1 1 地层特性 层序地层名称状态地层包含物 层厚 M 地基承载力特征值 Kpa ak f a杂填土可塑黑灰色 含少量碎砖1 0 1 385 b粉质粘土可塑黄灰色 含氧化铁0 9 1 1145 c粘土硬塑 褐黄色 含少量氧化铁 铁 锰结核 9 0290 c砂岩强风化 坚硬棕红色 含风化砂岩颗粒未钻穿380 1 地下水 上层滞水 主要分布于上部填土层中 水量中等 对砼无侵蚀性 2 建筑物位于西安地区 拟建场地地面平坦 抗震设防烈度为 8 度 设计基本地震 加速度值为 0 2g 设计地震第一组 场地土类别为 类 3 拟建物建议其基础均全部埋置于粘土层中 其地基承载力特征值取 290Kpa 压缩 模量取 15Mpa 1 3 51 3 5 钢筋混凝土钢筋混凝土 按三级抗震等级设计时 现浇框架梁的混凝土强度等级不应低于 C20 同时不宜大于 3 C40 框架柱三级抗震时 混凝土强度不应低于 C20 所以梁板柱采用 C35 混凝土 纵筋采用 II 级 箍筋采用 I 级 2 2 结构类型结构类型 本建筑设计方案采用框架结构 梁 板 柱 楼面均采用现浇形式 我们取框架 1 10 C F 为计算对象 计算简单图如下示 图 2 1 计算框架柱网布置图 一榀框架计算简图如下图 4 图 2 2 一榀框架计算简图 3 框架结构设计计算 3 1 梁柱截面 梁跨度及柱高确定 3 1 1 初估截面尺寸 柱 柱截面尺寸可根据式 其中 N Fn N 为柱组合的轴压力设计 c A Nc N f E g 值 F 为按简支状态计算的柱的负载截面面积 为折算在单位建筑面积上的重力荷载 E g 计算 也可近似取 12 15KN 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数 边柱取 1 3 不等跨内柱取 1 25 n 为验算截面以上楼层层数 为柱截面面积 c f 为混凝土轴 c A 心抗压强度设计值 为框架柱轴压比限值 对三级抗震等级可取 0 8 各层的重力荷 N 载代表值近似取 14KN 由图 2 1 可知边柱及中柱的负载面积分别为 5 1 3 3 和 5 1 4 8 由 c A 得第一层柱截面面积为 C35 混凝土的 c f 16 7N 1 57 N Nc N f 2 mmt f 2 mm 边柱 c A 3 2 1 3 5 1 3 3 14 106 132822 0 8 16 7 mm 中柱 c A 3 2 1 25 5 1 3 23 1 5 14 106 186658 0 8 16 7 mm 并列成表 3 1 表 3 1 柱的截面尺寸确定 层次 F 2 m E g 2 kN m 2 kN m n N c f 2 N mm c A 2 mm 边柱1 316 251460 916 71328221 6 层 中柱1 2523 751460 916 7186658 考虑到不同地震方向的作用采用正方行柱截面 同时根据抗震规范要求柱净高与截面 边长尺寸之比宜大于 4 和柱截面最小尺寸为 350mm 要求 本工程底层柱截面都取 500 5 500mm 二 六层取 450mm 450mm 梁 为满足承载力 刚度及迫性要求 截面高度 h 取梁跨度的 且不小于 1 121 8 400 梁的宽高比一般取值为 同时考虑到梁截面的抗侧移刚度和避免短梁的 1 31 2 出现要求 根据三级抗震的要求梁的最小宽度为 250 4h b 4l h 1 边横梁 对跨度为 6600的边横梁 mm 截面高度 h 6600 1 12 542 6600 1 8 812 mmmmmmmm 即截面高度 h 542 812 则取截面高度为 600 mmmmmm 截面宽度 b 600 1 2 300 600 1 3 200 mmmmmmmm 即截面宽度 b 200 300 则取截面宽度为 250 mmmmmm 2 中横梁 对跨度为 3000的中横梁 mm 截面高度 h 3000 1 12 250 3000 1 8 375 mmmmmmmm 即截面高度 h 250 375 mmmm 考虑到刚度突变和施工方便取截面高度为 400mm 截面宽度 b 400 1 2 200 400 1 3 133 mmmmmmmm 即截面宽度 b 133 200 考虑到刚度突变和施工方便取截面高度为 250 mmmm mm 3 纵 梁 对跨度为 5100的纵梁 mm 截面高度 h 5100 1 12 417 5100 1 8 625 mmmmmmmm 即截面高度 h 417 625 则取截面高度为 500 mmmmmm 截面宽度 b 500 1 2 250 500 1 3 167 mmmmmmmm 即截面宽度 b 167 250 则取截面宽度为 250 mmmmmm 纵上可将估计梁的截面尺寸汇总于下表 3 2 表 3 2 梁截面尺寸 确定 层次横梁 b h 纵梁 b h 6 AB 跨 CD 跨BC 跨 1 6 层 250 600250 400250 500 3 1 2 梁的计算跨度 框架梁的计算跨度以上柱形心线为准 而建筑轴线与墙轴线不重合 所以柱建筑轴 线结构计算跨度相同 3 1 3 柱的高度 底层柱高度 4 2 0 6 0 45 5 25 m 注 底层层高 4 2m 室内外高差 0 45m 基础顶部至室外地面 0 6m 中间层为 3 6m 因而得到 5 25 m 3 6m 1 h 2 h 由此得到框架的计算简图如图 3 1 所示 7 图 3 1 框架的计算简图 3 2 楼屋面及梁柱墙门窗的均布荷载 3 2 1 屋面板的均布恒载 其按屋面的做法逐项计算均布荷载 吊顶处不做粉底 无吊顶处做粉底 近似取吊 顶来参与计算 其屋面构造做法如图 3 2 所示 按图 2 来计算屋面恒载 其结果如下 8 图 3 2 屋面构造做法 而屋面面积 864 6 2 m 那么屋面恒荷载标准值为 864 6 5 71 4936 87KN 3 2 23 2 2 屋面的均布活载 计算重力荷载代表值时 本工程为上人屋面 活荷载取值 即得 2 0 KN m2 k s 864 6 2 0 1729 2KN 9 3 2 3 楼面的均布恒载 图 3 3 楼面构造做法 楼面的做法如图 3 所示 按图示各层进行组合来参与计算楼面恒载大小 因而得到 楼面均布恒载标准值 楼梯间按楼板计算 864 6 3 8 3285 48KN 3 2 4 楼面均布活荷载 楼面活载标准值按 2 0KN 来参与计算 864 6 2 0 1729 2KN 3 2 5 梁柱的自重 此处计算包括梁侧面 梁底面 柱的侧面抹灰重量 1 梁的自重 在此计算过程中 梁的长度按净跨长度 即把梁的计算跨度减掉柱的宽度来参与计 算过程 1 L 长度 6 6 0 50 6 0m 扣除一个柱宽 n l 长度 5 1 0 50 0 24 4 36m 扣除一个柱宽 2 L n l 长度 3 0 0 24 2 76m 3 L n l 10 表 3 3 粱 柱重力荷载计算 层次构件 b h m m r 3 mKN g mKN i l m n i G KN i G KN 边横梁0 25 0 60251 053 9385 920464 6 中横梁0 25 0 40251 052 6252 761072 5 纵梁0 25 0 50251 053 2814 3636515 1 1052 1 1 层 柱0 50 0 50251 16 8755 25401443 81443 8 边横梁0 25 0 60251 053 938620472 5 中横梁0 25 0 40251 052 6252 761072 5 纵梁0 25 0 50251 053 9384 4636632 2 1177 2 2 6 层 柱0 45 0 45251 15 5693 640801 9801 9 注 1 上表中梁截面的确定 考虑到抹灰层乘以 1 05 2 此处抹层按近似加大梁宽考虑 按每立方 25 KN 计算 3 梁的长度都按净跨长度计算 4 柱因四面抹灰乘以 1 1 5 抹层记入柱内 按每立方 25 KN 计算 3 2 6 墙体自重的计算 墙体为 240mm 厚灰砂砖 外墙面贴瓷砖 包括打底找平 内 3 20 kN m 2 0 5 kN m 墙面为 20 厚抹灰 则外墙单位墙面重力荷载为 3 17 kN m 2 0 520 0 24 17 0 025 64 kN m 内墙为 120 mm 厚灰砂砖 两侧均为 20 厚抹灰 内墙单位墙 3 20 kN m 3 17 kN m 面重力荷载为 2 20 0 12 17 0 02 23 08 kN m 墙体重力荷载计算如下各表 表中 表示乘号 11 表 3 4 墙体重力荷载计算表 层次墙体位置计算过程 墙体面 积 单位 面积 重力 荷载 重量 KN A D 轴的纵墙 4 2 5 1 0 50 17 2 4 2 4 16 229 145 641292 3 B C 轴纵墙 4 2 5 1 0 50 16 0 9 2 1 16 4 55 2 1 2 253 053 08779 4 外横墙 16 0 0 50 3 4 2 1 5 2 4 253 75 64302 9 内横墙 6 6 0 50 4 2 16403 23 081241 9 1 层 合计3616 6 A D 轴的纵墙 3 6 5 1 0 45 17 2 4 2 4 16 186 35 641050 7 B C 轴纵墙 3 6 5 1 0 45 16 0 9 2 1 16 4 55 2 1 2 212 733 08655 2 外横墙 16 0 0 45 3 3 6 1 5 2 4 245 545 64256 8 内横墙 6 6 0 45 3 6 16348 483 081073 3 2 到 5 层 合计3036 1 A D 轴的纵墙 3 6 5 1 0 45 17 2 4 2 4 16 186 35 641050 7 B C 轴纵墙 3 6 5 1 0 45 16 0 9 2 1 16 4 55 2 1 2 212 733 08655 2 外横墙 16 0 0 45 3 3 6 1 5 2 4 245 545 64256 8 内横墙 6 6 0 45 3 6 16348 483 081073 3 6 层 合计3036 1 女儿墙女儿墙 128 0 6 76 85 64433 2 12 3 2 7 门窗的自重计算 根据建筑结构荷载规范 GB50009 2001 木门按 0 2 2 KN m 考虑 钢框玻璃窗和钢铁 门按 0 4 2 KN m 考虑 计算结果如表 3 4 所示 1 层门窗总重 2 4 2 4 16 1 5 2 4 20 44 55 2 1 20 9 2 1 160 241 21 2 6 层门窗总重 2 4 2 4 16 1 5 2 4 20 44 55 2 1 20 9 2 1 160 241 21 其他层统计见下表 表 3 5 门窗重量 层次门窗 KN 合计 KN 141 2141 21 2 641 2141 21 3 2 8 各层荷载组合 屋盖和楼盖重力代表值为 屋盖层 屋面恒载 50 雪载 纵横梁自重 半层柱重 半层墙重 女儿墙重 楼盖层 楼面恒载 50 楼面活载 纵横梁自重 楼面上下各半层柱 半层墙重 将上述各荷载相加 得到集中于各层楼面的重力荷载代表值如下 所以质点重力荷载代表值如图 3 6 所示 表 3 6 重力荷载代表值 项目 屋 楼 盖自重 活 荷载 纵横 梁 自重 上层 墙 自重 上层 柱 自重 上层窗 户 自重 下层 墙 自重 下层 柱 自重 下层窗 户 自重 重力荷 载 代表值 6 4936 871729 21177 2433 2801 903036 1801 962 9210164 1 5 3285 481729 21177 23036 1801 962 923036 1801 962 929228 2 13 4 3285 481729 21177 23036 1801 962 923036 1801 962 929228 2 3 3285 481729 21177 23036 1801 962 923036 1801 962 929228 2 2 3285 481729 21177 23036 1801 962 923036 1801 962 929228 2 续表 3 6 项目 屋 楼 盖自重 活 荷载 纵横 梁 自重 上层 墙 自重 上层 柱 自重 上层窗 户 自重 下层 墙 自重 下层 柱 自重 下层窗 户 自重 重力荷 载 代表值 1 3285 481729 21052 13036 1801 946 063616 61443 846 069697 4 图 3 4 重力荷载代表值 3 3 水平地震力作用下框架的侧移验算 3 3 1 横梁的线刚度 混凝土 C35 72 3 15 10 c EkN m 在框架结构中 对现浇楼面 可以作为梁的有效翼缘 增大了梁的有效刚度 减小 了框架的侧移 为了考虑这一有利作用 在计算梁的截面惯性矩时 对现浇楼面的边框 14 架梁取 I 1 5 0 I 0 I 为梁的截面惯性矩 对中框架梁取 I 2 0 I 来计算 横梁线刚度计算结果见表 3 5 所示 表 3 7 横梁线刚度 截面 b h 边框架梁中框架梁梁号 L bh 跨度 l m 惯性矩 Ib 1 5Ibib2Ibib 横梁 10 250 66 6 3 4 5 10 3 6 75 10 4 3 27 10 3 9 00 10 4 4 36 10 横梁 20 250 43 0 3 1 33 10 3 2 0 10 4 3 00 10 3 2 67 10 4 4 00 10 纵梁0 250 55 1 3 2 60 10 3 3 91 10 4 2 46 10 3 5 21 10 4 3 28 10 3 3 2 横向框架柱的线刚度及侧移刚度 D 值 柱的线刚度见表 3 8 所示 横向框架柱侧移刚度 D 值见表 3 9 所示 表 3 8 柱线刚度 柱号 截面 M 2 柱高度 M 惯性矩 Ic b h 3 1 2 Ec 线刚度 ic E Ic h Z1 0 50 55 250 00521 7 3 15 10 4 3 125 10 Z2 0 450 453 60 00342 7 3 15 10 4 2 990 10 注 由于柱采用 C35 混凝土 因而 72 3 15 10 c EkN m 表 3 9 横向框架柱侧移刚度 D 值的计算 横向中框架侧移刚度 D 值计算 项目k ic D根数 D 边框架边柱1 047 0 51 4 3 13 10 3 6 9071 10 4 4 2 7629 10 1 层 边框架中柱1 719 0 60 4 3 13 10 3 8 1176 10 4 4 3 2470 10 15 中框架边柱1 396 0 56 4 3 13 10 3 7 5954 10 16 5 1 2153 10 中框架中柱2 292 0 65 4 3 13 10 3 8 8502 10 16 5 1 4160 10 合计 5 3 2323 10 边框架边柱1 094 0 35 4 2 99 10 3 9 7894 10 4 4 3 9157 10 边框架中柱1 796 0 47 4 2 99 10 4 1 3100 10 4 4 5 2407 10 2 6 层 中框架边柱1 459 0 42 4 2 99 10 4 1 1676 10 16 5 1 8682 10 续表 3 9 项目k ic D根数 D 中框架中柱2 395 0 54 4 2 99 10 4 1 5087 10 16 5 2 4140 10 合计 5 5 1977 10 2 b c b c k k k k k 一般层 k 底层 k 一般层 2 k 0 5 k 底层 2 k 2 12 h c D k KN m 3 3 3 横向框架自震周期 本处按顶点位移法计算框架的自震周期 此方法是求结构基频的一种近似方法 将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂之杆 导出直杆顶点位移的基频公式 所 以需先求出结构的顶点水平位移 按式来求结构的基本周期 1 1 7 TT Tu 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 因是框架结构 此处 T 取 0 7 是将框架的重力荷载视为水平力 求得的假想框架顶点位移 而在求框架周期前 T u 无法求框架地震力和位移 是将框架的重力荷载顶点位移 然后求 1 T 再由 1 T 求框 T u T u 架结构底部剪力 再求各层剪力和结构的真正的位移 如表3 10 表 3 10 横向框架顶点位移计算 16 层次Gi KN Gi KN Di KN M 层间相对位移 Vi Gi Di i 610164 110164 15197700 0195549950 450965025 59228 219392 35197700 0373093870 43141003 49228 228620 55197700 0550637780 394100643 39228 237848 75197700 072818170 339036865 29228 247076 95197700 0905725610 266218695 19697 256774 13232300 1756461340 106298196 因此 1 7 0 7 0 799 s 1 1 7 TT Tu 0 451 0 9 max 1 0 85 g EKi T FG T 3 3 4 横向地震作用计算 地震作用计算按 类场地 8 度抗震 地震动参数区划分的特征周期区分一区考虑 刚结构的特征周期 g T 和地震影响系数 max 分别为 而 T1 0 799s 1 4 Tg 1 4 0 45 0 63s 0 45 g Ts max 0 16a 根据结构抗震设计 因而不考虑顶部附加地震作用 结构高度不超过 40m 按底部剪 力法求得基底剪力 按分配结各层的质点 因此各层横向地震作用及搂层 ii iEk ii G H FF G H 地震剪 如表 3 11 所示 注 0 9 max 1 0 85 g EKi T FG T 0 9 0 45 0 16 0 85 56774 1 0 63 2851 96KN 表 3 11 各层横向地震作用及楼层地震剪力 17 层次hiHiGiGi HiGiHi GjHjFiVi 63 623 2510164 1236315 30 290587467828 7438828 7438 53 619 659228 2181334 10 222979299635 9281464 672 43 616 059228 2148112 6042211984 094 33 612 459228 2114891 10 141276961402 91622387 01 23 68 859228 281669 570 100425791286 41032673 421 15 255 259697 250910 30 062602352178 53942851 96 横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图 3 5 所示 图 3 5 横向框架各层水平地震作用及地震剪力 3 3 5 横向框架抗震变形验算 由 GB 50011 2001 查得 1 550 e 18 1 550 ii ee iii Vu Dhh 层间弹性位移验算如表 3 12 所示 表 3 12 横向变形验算 层 次 层间剪力 KN 层间刚度 Di KN 层间位移 Vi Di 层高 hi M 层间相对弹性 转角 e 1 550 6828 745197750 0015944213 60 0004428950 002222 51464 675197750 0028178923 60 0007827480 002222 41984 095197750 0038172093 60 0010603360 002222 续表 3 12 层 次 层间剪力 KN 层间刚度 Di KN 层间位移 Vi Di 层高 hi M 层间相对弹性 转角 e 1 550 32387 015197750 0045923913 60 0012756640 002222 22673 425197750 0051434183 60 0014287270 002222 12851 96323238 40 0088230855 250 0016805880 002222 注 层间弹性相对转角均满足要求 20 计算截面以上各楼层活载总和的折减系数1 000 850 700 650 600 55 表 3 30 B 柱内力组合表 荷载类别 竖向 荷载组合 竖向荷载 与地震力组合层 次 位置 内 力恒载 活载 地震荷载 1 2 1 4 1 35 1 2 0 5 1 3 49 M 89 82 25 62 89 4489 44 143 65 146 88 239 43 6 88 6 柱顶 N 262 1754 45 6 366 36390 83408 38339 01355 54 续表 3 30 荷载类别 竖向 荷载组合 竖向荷载 与地震力组合层 次 位置 内 力恒载 活载 地震荷载 1 2 1 4 1 35 1 2 0 5 1 3 V 37 7210 6735 49 35 4960 2061 5997 815 53 M 68 62 19 18 59 6359 63 109 20 111 82 171 37 16 33 柱底 N 303 7554 45 6 366 36440 73464 51388 90405 44 M 53 51 14 58 133 07133 07 84 62 86 82 245 95100 03 N 644 71108 76 6 366 36925 92979 12830 64847 18柱顶 V 30 938 4661 61 61 6148 9650 21122 28 37 90 M 57 82 15 89 88 7288 72 91 63 93 95 194 2536 42 5 柱底 N 680 35108 76 6 366 36968 681027 23873 41889 94 M 34 10 5 84 91 8391 83 49 10 51 88 163 8074 96 N 884 79128 80 8 478 471242 071323 271128 021150 04柱顶 V 18 963 2442 51 42 5127 2928 8479 97 30 57 M 34 17 5 82 61 2261 22 49 15 51 95 124 0835 19 4 柱底 N 909 84128 80 8 478 471272 131357 081158 081180 10 M 33 18 5 82 189 82189 82 47 96 50 61 290 07203 46 N 1240 62171 63 19 3819 381729 031846 471566 631616 92柱顶 V 18 633 2299 49 99 4926 8628 37153 62 105 15 M 33 88 5 77 168 33168 33 48 73 51 51 262 95174 71 3 柱底 N 1260 67171 63 19 3819 381753 091873 531590 591640 98 M 35 13 5 98 200 24200 24 50 53 53 41 306 06214 57 2 柱顶 N 1596 35214 45 32 2932 292215 852369 522002 312086 27 50 V 20 153 43111 24 111 2428 9830 63170 85 118 38 柱底 M 37 40 6 38 200 24200 24 53 81 56 87 309 02211 60 续表 3 30 荷载类别 竖向荷载 与地震力组合 竖向荷载 与地震力组合层 次 位置 内 力恒载 活载 地震荷载 1 2 1 4 1 35 1 2 0 5 1 3 N 1616 44214 45 32 2932 292239 962396 642026 422110 38 M 26 96 4 59 239 18239 18 38 78 40 99 346 04275 83 N 1952 55257 35 44 0144 012703 352893 292440 262554 68柱顶 V 7 701 31130 17 130 1711 0811 71179 25 159 19 M 13 48 2 29 444 19444 19 19 38 20 49 595 10559 90 1 柱底 N 1988 64257 35 44 0144 012746 662942 012483 572597 99 注 1 弯矩单位 KN m 轴力单位 KN 2 弯矩以顺针方向为正 剪力以绕柱顺时针为正 3 8 截面设计 3 8 1 承载力抗震调整系数 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 r 式中 RE r 表示承载力抗震调整系数见表 3 31 所示 s 表地震作用效应或地震作用效应与其它荷载效应的基本组合 R 结构构件的承载力 在此截面配筋时 组合表中与地震力组合的内力均应乘以 RE r 再与静力组合的内力框进行 比较 挑选出最不利内力 表 3 31 承载力抗震调整系数 RE r 的值 51 材料结构构件受力状态 RE r 梁受弯0 75 轴压比 0 15 的柱偏压0 75 轴压比 0 15 的柱偏压0 80 抗震墙偏压0 85 钢 筋 混 凝 土各类构件受剪 偏拉0 85 3 8 2 横向框架梁截面设计 梁的控制截面如图 3 17 所示 图 3 17 梁的内力示意 混凝土强度等级 C35 32 16 7 10 c fKN m 32 1 57 10 t fKN m 钢筋的强度等级 纵筋 II 级 2 300 yy fN mmf 箍筋 I 级 2 210 yy fN mmf 式中 c f 表示混凝土立方体抗压强度设计值 表示混凝土立方体抗压强度设计值 t f y f 表示钢筋的抗拉强度设计值 y f 表示钢筋的抗压强度设计值 52 在计算中用 y f 与 y f 相等 可以代换使用 1 梁的正截面强度计算 梁的正截面强度计算见表 3 32 表 3 37 所示 表 3 32 第 1 层框架梁正截面强度计算 一层AB 跨B 跨 截面 V M KN m 378 32 251 96 262 06 320 05 160 18 b h0 2 250 565250 565250 565250 365250 365 b v 2 KN m 51 19 0 00 52 22 29 23 0 00 M0 M bv 2 KN m 327 14 251 96 209 84 290 83 160 18 REM0 KN m 245 35 188 97 157 38 218 12 120 14 s REM0 1fcbh020 215 0 019 0 138 0 114 0 252 1 1 2 s 1 20 245 0 019 0 149 0 122 0 296 AS 1fcbh0 fy1926 1315 1172 2477 1504 选筋 522422522522422 实配面积 mm2 19001520190019001520 1 345 1 076 1 345 2 082 1 666 h0 mm 565565565365365 剪力 KN 204 74 0 00 208 89 116 90 0 00 fc16 716 716 716 716 7 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 b mm 25021672501000250 fy300300300300300 此处取梁端弯矩 0 2 b MMV 53 式中 M0 梁端柱边截面的弯矩 V M 内力计算得到的梁端柱轴线截面的剪力和弯矩 跨中截面 最小配筋为 0 2 0 45 0 45 0 215 中 10 2 f ucff h Mf b hh t y f f 1 57 300 较小值 支座截面 最小配筋为 0 25 0 55 0 55 0 288 中较小值 t y f f 1 57 300 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 跨中截面的 计算弯矩应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与 1 2 简支梁弯矩之中的较大者 依据上述理论我们以一层 跨为例计算如下 其他层见下表 考虑跨间最大弯矩处 按 T 形截面设计 翼缘计算宽度 b f 按跨度考虑 取 b f 按净梁净距 Sn考虑 b f b sn 按翼缘高度 h f考虑 h0 h a 梁内纵向钢筋选 HRB335 级热扎钢筋 fy f y 300 N m b 0 550 因为 1fcb f h f h0 h f 2 所以属第一类 T 形截面计算 下部跨间截面按单筋 T 形截面计算 s M 1fcb f h02 1 1 2 s 1 2 AS 1fcb f h0 fy fyAS 1fcb fh0 0 55 符合三级抗震设计要求 考虑两支座处 支座 I 上部 s M 1fcb f h20 1 1 2 s 1 2AS 表 3 33 第 2 层框架梁正截面强度计算 54 二层AB 跨B 跨 截面 V M KN m 225 57137 81245 38205 48157 69 b h0 mm2 250 565250 565250 565250 365250 365 续表 3 33 二层AB 跨B 跨 截面 V b v 2 KN m 48 760 0049 5127 000 00 M0 M bv 2 KN m 176 81137 81195 87178 48157 69 REM0 KN m 132 61103 36146 90133 86118 27 s REM0 1fcbh020 1160 0100 1290 0700 248 1 1 2 s 1 20 1240 0110 1380 0730 291 AS 1fcbh0 fy974716108714821476 选筋 520420520520520 实配面积 mm2 15701256157015701570 1 112 0 889 1 112 1 721 1 721 h0 mm 565565565365365 剪力 KN 195 140 00198 04108 010 00 fc16 716 716 716 716 7 1 1 01 01 01 01 0 b mm 25021672501000250 fy300300300300300 表 3 34 第 3 层框架梁正截面强度计算 三层AB 跨B 跨 截面 V 55 M KN m 198 07120 16242 26176 60147 76 b h0 mm2 250 565250 565250 565250 365250 365 b v 2 KN m 47 080 0047 8724 690 00 M0 M bv 2 KN m 150 99120 16194 39151 81147 76 续表 3 34 三层AB 跨B 跨 截面 V REM0 KN m 113 2490 12145 79113 86110 82 s REM0 1fcbh020 0990 0090 1280 0600 233 1 1 2 s 1 20 1050 0090 1370 0620 269 AS 1fcbh0 fy823624107812531365 选筋 520420520520520 实配面积 mm2 15701256157015701570 1 112 0 889 1 112 1 721 1 721 h0 mm 565565565365365 剪力 KN 188 330 00191 4798 750 00 fc16 716 716 716 716 7 1 1 01 01 01 01 0 b mm 25021672501000250 fy300300300300300 表 3 35 第 4 层框架梁正截面强度计算 四层AB 跨B 跨 截面 V M KN m 179 03131 83219 00150 67118 86 b h0 mm2 250 565250 565250 565250 365250 365 56 b v 2 KN m 43 400 0044 1920 390 00 M0 M bv 2 KN m 135 63131 83174 82130 29118 86 REM0 KN m 101 7298 87131 1197 7189 15 s REM0 1fcbh020 0890 0100 1150 0510 187 续表 3 35 四层AB 跨B 跨 截面 V 1 1 2 s 1 20 0940 0100 1220 0530 209 AS 1fcbh0 fy73568596210701062 选筋 520420520520420 实配面积 mm2 15701256157015701256 1 112 0 889 1 112 1 721 1 376 h0 mm 565565565365365 剪力 KN 173 600 00176 7481 540 00 fc16 716 716 716 716 7 1 1 01 01 01 01 0 b mm 25021672501000250 fy300300300300300 表 3 36 第 5 层框架梁正截面强度计算 五层AB 跨B 跨 截面 V M KN m 139 32138 80204 68103 7595 22 b h0 mm2 250 565250 565250 565250 365250 365 b v 2 KN m 40 080 0040 8015 950 00 M0 M bv 2 KN m 99 25138 80163 8887 8095 22 57 REM0 KN m 74 43104 10122 9165 8571 42 s REM0 1fcbh020 0650 0110 1080 0350 150 1 1 2 s 1 20 0680 0110 1140 0350 163 AS 1fcbh0 fy531721898715829 续表 3 36 五层AB 跨B 跨 截面 V 选筋 520420520520420 实配面积 mm2 15701256157015701256 1 112 0 889 1 112 1 721 1 376 h0 mm 565565565365365 剪力 KN 160 300 00163 2163 800 00 fc16 716 716 716 716 7 1 1 01 01 01 01 0 b mm 25021672501000250 fy300300300300300 表 3 37 第 6 层框架梁正截面强度计算 六层AB 跨B 跨 截面 V M KN m 76 2497 47126 6571 7240 86 b h0 mm2 250 565250 565250 565250 365250 365 b v 2 KN m 24 730 0026 1511 250 00 M0 M bv 2 KN m 51 5297 47100 4060 4740 86 REM0 KN m 38 6473 1075 3045 3530 65 58 s REM0 1fcbh020 0340 0070 0660 0240 064 1 1 2 s 1 20 0340 0070 0680 0240 067 AS 1fcbh0 fy271506537490338 续表 3 37 六层AB 跨B 跨 截面 V 选筋 420320420420320 实配面积 mm2 125694212561256942 0 889 0 667 0 889 1 376 1 032 h0 mm 565565565365365 剪力 KN 98 900 00104 6044 990 00 fc16 716 716 716 716 7 1 1 01 01 01 01 0 b mm 25021672501000250 fy300300300300300 2 梁的斜截面强度计算 为了防止梁在弯曲屈服前先发出剪切破坏 截面设计时 对剪力设计值进行调 整如下所示 ln lr vbbGb Vmmv 式中 v 表剪力增大系数 三级框架 依规范取用 1 1 ln 梁的净跨 lnAB 7 2m lnBC 2 1m Gb v 梁在重力荷载作用下 按简支梁分析 得到梁端截面剪力设计值 lr bb mm 59 lr bb m m 分别为梁在左右端顺和反时针方向截面组合的弯距值 由表 3 38 中查得 表 3 38 剪力调整见下表 项 目层次 Ln m Mlb Mlb KN m VGb KN 调整前 左端 V 调整前 右端 V 调整后 V KN 续表 3 38 66 60111 3186 441 198 90104 06105 28 56 60173 16126 261 1160 30163 21155 57 46 60227 69126 261 1173 60176 74164 79 36 60270 05126 261 1188 33191 47171 96 26 60300 86126 261 1195 14195 14177 18 AB 跨 16 60478 31126 261 1204 74204 74207 21 63 00143 4527 371 144 9979 97 53 00207 5020 931 163 8097 01 43 00301 3420 931 181 54131 42 33 00353 0020 931 198 75150 36 23 00410 9620 931 1108 01171 61 BC 跨 13 00745 4920 931 1116 90294 27 调整后的剪力值大于组合表中的静力组合的剪力值 按剪力值在两者之间的较大值进行截面计算 斜截面强度计算见表 3 39 表 3 所示 表 3 39 一层斜截面强度计算 截面支座 A 右支座 B 左支座 B 右 调整后剪力 V KN 207 21207 20805294 27 RE V KN 176 13176 13250 13 b h0 2 250 600250 600250 365 60 0 2fcbh0 KN 467 60471 78304 78 箍筋直径 肢数 n n 2 8n 2 8n 2 8 Asv1 2 50 350 350 3 箍筋间距 s 100100100 Vcs 0 7ftbh0 1 25fyvAsvh0 s N 302304197 续表 3 39 截面支座 A 右支座 B 左支座 B 右 sv nAsv1 b s 0 402 0 402 0 402 svmin 0 26ft fyv 0 194 0 194 0 194 表 3 40 二层斜截面强度计算 截面支座 A 右支座 B 左支座 B 右 调整后剪力 V KN 177