经典框架结构毕业设计.doc

I 摘要摘要 本毕业设计题目为乌兰察布市政府办公楼设计 其工程用地基本为长方 形 东西宽约 20m 南北长约 80m 建筑面积约 9000m2 地上 9 层 建筑高 度 38 4m 本设计主要进行了结构方案中横向框架框架的抗震设计 在确定框架布 局之后 先进行了层间荷载代表值的计算 接着利用顶点位移法求出自震周期 进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小 进而求出在水平荷载作用下 的结构内力 弯矩 剪力 轴力 接着计算竖向荷载 恒载 活荷载以及雪 荷载 作用下的结构内力 是找出最不利的一组或几组内力组合 选取最安全 的结果计算配筋并绘图 此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计 完成了 平台板 梯段板 平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制 楼盖的设 计 完成了板的配筋和次梁的配筋 基础的设计 完成了独立基础和联合基 础的配筋 关键词 配筋 荷载传递途径 剪力 跨度 框架 II Abstract The graduation project entitled Design Wulanchabu City Government building Its basic rectangular project site from east to west width of 20m the South and the North about 80m the construction area of about 9000m2 layer 9 on the ground building height 38 4m The purpose of the design is to do the anti seismic design in the longitudinal frames of axis When the directions of the frames is determined firstly the weight of each floor miscalculated Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak displacement method then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom shear force method The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis Then the internal force bending moment shearing force axial force snow force in the structure under the horizontal loads can be easily calculated After the determination of the internal force under the dead and live loads the combination of internal force can be made by using the Excel software whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab step board and landing girder whose shop drawings are completed The design of floor slab foundation key words reinforcement load path shear span frame III 目录 摘要摘要 I ABSTRACTABSTRACT II 第 1 章 绪论 1 1 1 设计题目 1 1 2 设计资料 1 1 2 1 水文地质资料 1 1 2 2 气象资料 1 1 3 设计要求 2 1 3 1 建筑部分 2 1 3 2 结构部分 2 1 4 设计成果 2 1 4 1 概况 2 1 4 2 设计施工图 2 第 2 章 设计概况 3 2 1 工程概况 3 2 2 具体要求 3 2 3 设计依据 3 2 4 设计过程 3 第 3 章 结构布置及计算简图 5 第 4 章 重力荷载计算 8 4 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 8 4 2 屋面及楼面可变荷载标准值 8 4 3 梁 柱 墙 窗 门重力荷载计算 9 4 4 重力荷载代表值 11 IV 第 5 章 框架侧移刚度计算 14 第 6 章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 19 6 1 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 19 6 1 1 横向自振周期计算 19 6 1 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 20 6 1 3 水平地震作用下的位移验算 21 6 1 4 水平地震作用下框架内力计算 22 6 2 横向风载作用下框架结构的内力和侧移计算 28 6 2 1 风荷载标准值 28 6 2 2 风荷载作用下水平位移验算 30 6 2 3 风荷载作用下框架结构内力计算 31 第第 7 7 章章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算竖向荷载作用下框架结构的内力计算 35 7 1 横向框架内力计算 35 7 1 1 计算单元 35 7 1 2 荷载计算 36 7 2 横向框架内力组合 47 7 2 1 结构抗震等级 47 7 2 2 框架梁内力组合 47 7 2 3 框架柱内力组合 49 第 8 章 截面设计 56 8 1 框架梁 56 8 2 框架柱 60 8 2 1 剪跨比和轴压比验算 60 8 2 2 柱正截面承载力计算 61 8 2 3 柱斜截面受剪承载力计算 64 8 3 节点设计 66 8 3 1 节点核心区剪力设计值 66 8 3 2 节点核心区截面验算 67 8 3 3 节点核心区截面抗剪强度验算 68 8 4 构造要求 68 V 8 4 1 梁的构造 68 8 4 2 柱的构造 71 8 5 楼梯计算 74 8 5 1 计算简图的确定 75 8 5 2 梯段板计算 75 8 5 3 平台板设计 77 8 5 4 平台梁设计 78 8 6 板的设计 79 8 6 1 楼面板 区格板 79 8 6 2 楼面板 D 区格板 82 结 论 85 致 谢 86 参考文献 87 附录 1 88 附录 2 95 1 第 1 章 绪论 1 1 设计题目 乌兰察布市政府办公楼设计 1 2 设计资料 1 2 1 水文地质资料 抗震设防烈度 7 度 建筑场地类别二类 场地特征周期为 0 35 秒 基本 雪压 S0 0 40kN 基本风压 0 0 60kN 地区表面为一般粘性土层 下 部为砂类土 水质无侵蚀性 承载力情况良好 承载力值待定 1 2 2 气象资料 冬季室外平均温度 22 绝对最高温度 30 绝对最低温度 25 全年雨季 7 8 月 最大降雨量 31 7 10min 2 1 3 设计要求 1 3 1 建筑部分 总平面 平立剖面 主要节点构造 1 3 2 结构部分 1 结构方案与布置 2 框架剪力墙结构协同工作分析 3 结构侧移计算 4 框架剪力墙受力分析和截面计算 1 4 设计成果 1 4 1 概况 建筑设计说明 结构设计说明 结构计算书 1 4 2 设计施工图 1 建筑施工图 底层平面图 标准层平面图 主要平面图 主要剖面 图 节点详图 2 结构施工图 结构布置图 框架和楼面配筋图 3 第 2 章 设计概况 2 1 工程概况 拟建一综合办公楼 建筑面积 9000 平方米 受场地限制 宽度 20 米 长 度 80 米 设计要求框架结构 丙类建筑 2 2 具体要求 政府办公楼 8 10 人标准间 60 左右 6 8 人带套间办公室 80 左 右 每层有单人办公室 2 4 间 小型会议室 1 间 大型多功能会议室 200 左右 2 间 2 3 设计依据 本设计依据各种现行建筑设计规范 结构设计规范 设计说明书 规划位置图要求进行设计 2 4 设计过程 1 确定结构体系与结构布置 2 根据经验对构件进行初估 3 确定计算模型及计算简图 4 荷载计算 4 5 内力计算及组合 6 构件及节点设计 7 编写设计任务说明书 8 图纸绘制 5 第 3 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 1 进行了建筑平面 立面及剖 面设计 其标准层建筑平面 结构平面和剖面示意图分别见大图 主体结构共 9 层 底层层高 4 2m 其余各层层高均为 3 9m 共 35 4m 突出塔楼部分为 电梯间 层高 3 米 填充墙采用 240mm 厚的粘土空心砖 门为木门 门洞尺 寸有 0 9m 2 4m 3 0m 2 4m 1 5 m 2 4 m 1 2 2 4 m 入口处为玻璃转门 门洞尺寸为 2 4 2 7 m 弹簧门 门洞尺寸为 1 8 2 7 m 窗为铝合金窗 洞口 尺寸有 2 4 m 2 1m 2 1m 2 1m 1 8 m 2 1 m 3 0 m 2 1 m 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构 2 楼板厚度取 100mm 梁截面 高度按梁跨度的 1 12 1 8 估算 由此估算的梁截面尺寸见表 3 1 表中还给 出了各层梁 柱和板的混凝土强度等级 其设计强度 C35 fc 16 7 N m ft 1 57 N m C30 fc 14 3 N m ft 1 43 N m 表 3 1 梁截面尺寸及各层混凝土强度等级 层次 混凝土强度 等级 横梁 b h mm BC 跨 DE 跨 AB 跨 CD 跨 纵梁 b h mm次梁 b h mm 2 9C30300 600300 400300 600300 500 1C35350 600350 400350 600300 500 柱截面尺寸可根据公式 3 1 3 2 N FgEn 3 1 AC N N fc 3 2 估算 由于本框架结构的抗震等级为二级 其轴压比限值 N 0 8 各层的重 6 力代表值近似取 12 kN m 由结构平面布置图可知边柱及中柱的负荷面积分 别为 7 2 3 6 m 和 7 2 4 8 m 由公式 3 2 得第一层柱截面面积为 边柱 AC 1 3 7 2 3 6 12 10 8 0 8 16 7 236196 mm 中柱 AC 1 25 7 2 4 8 12 10 8 0 8 16 7 275625 mm 如取柱截面为正方形 则边柱和中柱截面高度分别为 486mm 和 525mm 根据上述计算结果并综合考虑其它因素 本设计中柱截面尺寸取值如下 1 层 700mm 700mm 2 5 层 600mm 600mm 6 9 层 550mm 550mm 基础采用肋梁式筏板基础 基础埋深 2 5 米 肋梁高度取 1 2 米 框架结 构计算简图如下图所示 取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线 梁轴线取至板 底 2 9 层柱高即为层高 取 3 9m 底层柱高度从基础顶面取至一层板底 即 h1 4 2 0 6 2 5 1 2 0 1 6m 7 a 横向框架 b 纵向框架 图 3 1 框架结构计算简图 8 第 4 章 重力荷载计算 4 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 8 屋面 上人 30 厚细石混凝土保护层 22 0 03 0 66 kN m 三毡四油防水层 0 40 kN m 20 厚水泥砂浆找平层 20 0 02 0 40 kN m 150 厚水泥蛭石保温层 5 0 15 0 75 kN m 100 厚钢筋混凝土板 25 0 1 2 50 kN m V 型轻钢龙骨吊顶 0 25 kN m 合计 4 96 kN m 1 8 层楼面 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55 kN m 100 厚钢筋混凝土板 25 0 1 2 50 kN m V 型轻钢龙骨吊顶 0 25 kN m 合计 3 30 kN m 4 2 屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布活荷载标准值 2 0 kN m 9 楼面活荷载标准值 2 0kN m 屋面雪荷载标准值 sk r s0 1 0 0 4 0 4 kN m 式中 r为屋面积雪分布系数 取 r 1 0 4 3 梁 柱 墙 窗 门重力荷载计算 梁 柱可根据截面尺寸 材料容重及粉刷等 8 计算出单位长度上的重力荷 载 3 对墙 门 窗等可计算出单位面积上的重力荷载 计算结果见表 4 1 10 表 4 1 梁 柱重力荷载标准值 层 次 构件 b m h m KN m g KN m li m n Gi KN Gi KN 边横梁0 350 60 0 40 251 055 513 3 675 6 410 4 120 8 6 317 550 105 840 中横梁0 350 60 0 40 251 055 513 3 675 6 390 1 700 8 8 317 550 70 560 次 梁0 300 50251 053 946 4606170 100 纵 梁0 350 60251 055 526 500321270 08 2251 68 1 柱0 700 70 251 1013 486 000383072 30 边横梁0 300 60 0 40 251 054 725 3 150 6 600 4 200 8 6 272 160 90 720 中横梁0 300 60 0 40 251 054 725 3 150 6 600 1 800 8 8 272 160 60 480 次 梁0 300 50251 053 946 4606170 100 纵 梁0 300 60251 054 7256 600321088 64 2 5 柱0 600 60251 109 93 90381467 16 1954 26 边横梁0 300 60 0 40 251 054 725 3 150 6 650 4 250 8 6 272 160 90 720 中横梁0 300 60 0 40 251 054 725 3 150 6 650 1 850 8 8 272 160 60 480 次 梁0 300 50251 053 946 4606170 100 纵 梁0 300 60251 054 7256 650321088 64 1954 26 6 9 柱0 550 55251 108 3193 900381232 84 注 1 表中 为考虑梁 柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数 g 表示单位长度构件重力荷载 n 为 构件数量 2 梁长度取净长 柱长度取层高 11 墙体为 370mm 厚钢筋混凝土 外墙面贴瓷砖 0 5 kN m 内墙面为 20mm 厚抹灰 则外墙单位墙面重力荷载为 0 5 15 0 37 17 0 02 4 44 kN m 内墙为 240mm 厚粘土空心砖 两侧均为 20mm 厚抹灰 则内墙单位墙面 重力荷载为 15 0 24 17 0 02 2 4 28 kN m 木门单位面积重力荷载为 0 2 kN m 铝合金窗单位面积重力荷载取 0 4 kN m 4 4 重力荷载代表值 集中于各质点的重力荷载 Gi 为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载 代表值及上下各半层的墙 柱等重量 各可变荷载的组合值系数按表 4 2 的规 定采用 3 无论是否为上人屋面 其屋面上的可变荷载均取雪荷载 表 4 2 可变荷载组合值系数 可变荷载种类组合值系数 雪荷载0 5 屋面积灰荷载0 5 屋面活荷载不考虑 按实际情况考虑的楼面活荷载1 0 藏书库 档案库0 8 按等效均布荷载考虑的 楼面活荷载 其他民用建筑0 5 吊车悬吊物重力硬 钩 吊 车0 3 12 简单的计算过程如下 顶层 屋面恒载 50 屋面荷载 纵横梁的自重 半层柱的自重 半层墙的自 重 其它层 楼面荷载 50 楼面均布荷载 纵横梁自重 楼面上 下各半层 的柱及纵横墙自重 主体结构总面积 A 16 8 50 4 4 8 7 2 4 846 72 69 12 984 96m 第一层 楼板重 梁柱重 墙体重 门窗重 G1 3 3 984 96 0 5 2 0 984 96 2251 68 3072 30 4 2 7 2 0 7 4 28 24 4 2 7 2 0 7 4 44 17 4 2 2 4 0 7 4 44 2 4 2 4 8 0 7 4 44 4 14793 399kN 第二层 G2 3 3 984 96 0 5 2 0 984 96 1954 26 1467 16 3 9 7 2 0 6 4 28 29 3 9 4 8 0 6 4 28 2 3 9 7 2 0 6 4 44 18 3 9 2 4 0 6 4 44 2 3 9 4 8 0 6 4 44 4 13402 197kN 第三 五层算法和第二层类似 第六层 G5 3 3 984 96 0 5 2 0 984 96 1954 26 1232 84 3 9 7 2 0 55 4 28 29 3 9 4 8 0 55 4 28 2 3 9 7 2 0 55 4 44 18 3 9 2 4 0 55 4 44 2 3 9 4 8 0 55 4 44 4 13214 529kN 第七 八层算法与第六层类似 第九层 梁柱重 2 墙体 2 门窗重 楼面恒载 楼面活荷载 楼面雪荷载 13 G9 4 96 984 96 0 5 2 0 984 96 1954 26 1232 84 2 3 9 7 2 0 55 4 28 29 3 9 4 8 0 55 4 28 2 3 9 7 2 0 55 4 44 18 3 9 2 4 0 55 4 44 2 3 9 4 8 0 55 4 44 4 2 10359 962kN 各层重力荷载代表值如下 第一层 G1 14793 399kN 第二层 G2 13402 197kN 第三 五层 G3 G4 G5 G2 13402 197kN 第六层 G5 13214 529kN 第七 八层 G7 G8 G5 13214 529kN 第九层 G9 10359 962kN 计算结果见图 4 1 G1 14793 399 kN G2 13402 197kN G3 13402 197 kN G6 13214 529 kN G9 10359 962 kN G4 13402 197 kN G5 13402 197 kN G7 13214 529 kN G8 13214 529 kN 图 4 1 各质点的重力荷载代表值 14 第 5 章 框架侧移刚度计算 表 5 1 横梁线刚度 ib计算表 表 5 2 柱线刚度 ic计算表 层次hc m m EC N mm b h mm mmIc mm4EcIc hc N mm 160003 15 104700 7002 001 101010 500 1010 2 539003 00 104600 6001 080 10108 308 1010 6 939003 00 104550 5507 626 1095 866 1010 根据梁 柱线刚度比 K 的不同 结构平面布置中的柱可分为中框架中柱 和边柱 边框架中柱和边柱以及楼 电梯间柱等 现以第 2 层 C 3 柱的侧移刚 度计算为例 说明计算过程 其余柱的计算过程从略 计算结果见表 5 3 第 2 层 C 3 柱及与其相连的梁的相对线刚度 4 004 505 005 52 2 8 308K 1 145 c 1 145 2 1 145 0 364 由公式 5 1 类别层次EC N mm b h mm mm I0 mm4 l mm ECI0 l N mm 1 5ECI0 l N mm 2ECI0 l N mm 13 15 104350 600 350 400 6 3 109 1 9 109 10 2 76 10 10 1 25 10 4 140 100 1 875 100 5 520 1010 2 500 1010 边横梁 2 93 0 104300 600 300 400 5 4 109 1 6 109 7200 4800 10 2 25 10 10 1 00 10 10 3 375 10 10 1 500 10 4 500 1010 2 000 1010 13 15 104350 4001 9 109 10 2 50 10 3 75 10105 00 1010 走道梁 2 93 0 104300 4001 6 109 2400 10 2 00 10 3 00 10104 00 1010 15 5 1 2 12 cc Dih 得 D 0 364 23859N mm 2 10 3900 10308 812 框架柱侧移刚度 D 值计算结果见表 5 3 图 5 3 C 3 柱与其相连的梁的相对线刚度 16 表 5 3 框架柱侧移刚度 D 值 N mm 层 号 位置 柱 根 数 0 5750 256103204 边框 架边 柱 0 4850 181110772 1 2600 400174882 0 9850 330216612 边框 架中 柱 1 3350 385201222 0 7800 281122602 0 9750 328143212 0 5200 206135254 中框 架边 柱 0 6500 245160772 1 7600 468204552 0 7800 281122602 1 9550 494216002 1 1730 379242364 6 9 中框 架中 柱 1 3030 385254626 0 4950 1891340243 5 边框 架边 柱 0 4520 217187992 一般层 c b i2 i K 首层 c b i i K 一般层 K2 K 首层 K2 K5 0 2 c H 12K D 17 1 1250 361269212 0 8350 279342152 边框 架中 柱 0 7890 295318762 0 6000 245187962 0 8250 289210342 0 4400 190192374 中框 架边 柱 0 5600 321233342 1 4500 437307892 0 6000 246178692 0 8230 296235492 0 9950 335354674 中框 架中 柱 1 1450 364251516 0 2330 112164384 边框 架边 柱 0 2250 102203412 0 5860 226315672 0 4230 156345712 边框 架中 柱 0 4520 185368732 0 3880 145203522 0 4260 178265422 0 3280 120212694 2 中框 架边 柱 0 2580 128259082 18 0 7660 226388562 0 3980 287203542 0 8560 139412372 0 5430 289423654 中框 架中 柱 0 2870 231254976 0 6040 425359754 边框 架边 柱 0 5340 407459782 1 3780 544471762 1 0660 342348672 边框 架中 柱 1 3240 569618892 0 8090 46732394792 1 0120 600423652 0 5460 424503484 中框 架边 柱 0 7090 456501202 1 7800 609515682 0 8020 476398752 1 8970 678531892 1 2380 459654584 1 中框 架中 柱 1 4890 573679826 19 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 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 6 1 1 横向自振周期计算 结构顶点的假想位移由公式 6 1 6 3 6 1 n Gik k i VG 6 2 1 s iiij j uVD 6 3 1 n k k uu 计算 计算过程见表 6 1 表 6 1 结构顶点的假想位移计算 层次 Gi kNVGi kN Di N mm i mm i mm 9 10359 962 10359 96211243559 21444 31 813214 52923574 491112435520 9435 1 713214 52936789 020112435532 7414 2 613214 52950003 549112435544 4381 5 513402 19763405 746125453656 5337 1 413402 19776807 943125453668 0280 6 313402 19790210 140125453675 5212 6 213402 197103612 337135665480 6137 1 114793 399118405 736209781056 556 5 按公式 6 4 20 T1 1 7YT T 1 2 6 4 计算基本周期 T1 其中 T的量钢为 m 取 YT 0 7 则 T1 1 7 0 7 0 4431 1 2 0 79s 6 1 2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 本例中 结构高度不超过 40m 质量和刚度沿高度分布比较均匀 变形 以剪切型为主 故可用底部剪力法 1 计算水平地震作用 结构总水平地震作用 标准值计算如下 Geq 0 85 Gi 0 85 14793 399 13402 197 4 13214 529 3 10359 962 0 85 118405 736 100644 88 kN a1 Tg T1 0 9 amax 0 30 0 79 0 9 0 08 0 033 FEK a1 Geq 0 033 100644 88 3368 42kN 因 1 4Tg 1 4 0 30 0 42s1 5 由表 6 6 可知 沿房屋高度在 1 084 1 341 范围 Z 内变化 即风压脉动的影响较大 因此 该房屋应考虑风压脉动的影响 框架 结构分析时 应按静力等效原理将分布风荷载转化为节点集中荷载 例如第六 层的集中荷载 F6 的计算过程如下 F6 5 871 3 669 5 455 3 409 3 9 1 2 6 291 5 871 3 932 3 669 3 9 1 2 1 3 5 871 5 455 3 669 3 403 3 9 1 2 2 3 37 21kN 各层节点集中荷载见表 6 8 图如 6 3 所示 表 6 8 各层节点集中荷载 层次123456789 集中荷载32 3027 0330 9932 8735 4537 2140 2342 1544 30 31 图 6 3 框架上的风荷载 6 2 2 风荷载作用下水平位移验算 表 6 9 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算 层次 123456789 Fi KN 32 3027 0330 9932 8735 4537 2140 2342 1544 30 Vi KN 322 53290 23263 20232 21199 34163 89126 6886 4544 30 Di N m m 97380122684 11359 6 11359 6 11359 6 123122123122 12312 2 123122 i mm 3 3122 3662 3172 0441 7551 3311 0290 7020 360 i mm 3 3125 6787 99510 03911 79413 12514 15414 85615 216 i hi 1 18121 16481 16831 19081 22221 29301 37901 55561 1083 3 32 风荷载作用下框架最大层间位移角为 1 1812 V 215 99kN RE 由于非加密区长度较小 故全跨均可按加密区配置 61 表 8 1 框架梁纵向钢筋计算表 层 次 截面 M kN m mm s A 2 mm2 s A 实配钢筋 As mm2 ss AA B 130 2 0604703 416 804 0 750 47 支座 l C 127 7 0604650 416 804 0 750 47 BC 跨间103 20 008 462 316 603 0 36 支座 Cr 51 21 0402444 316 603 0 670 55 9 CD 跨间45 220 03 356 216 402 0 37 B 260 6 010171381 520 1570 0 650 79 支座 l C 245 5 010171321 520 1570 0 650 79 BC 跨间168 70 012 825 418 1017 0 51 支座 Cr 136 4 01017713 520 1570 0 651 23 5 CD 跨间126 910 064 1003 418 1017 0 8 B 255 02 010171337 520 1570 0 650 79 支座 l C 239 11 010171253 520 1570 0 650 79 BC 跨间179 410 013 896 418 1017 0 51 支座 Cr 128 7 RE 2 8 100 1 01 2 8 150 0 224 9 Cr83 81365 7 RE 2 8 100 1 01 2 8 150 0 224 B l C 194 06755 4 RE 4 8 100 2 01 4 8 150 0 383 5 Cr240 91488 0 RE 4 8 100 2 01 4 8 150 0 383 B l C 183 38755 4 RE 4 8 100 2 01 4 8 150 0 383 1 Cr215 99488 0 RE 4 8 100 2 01 4 8 150 0 383 注 表中 V 为换算至支座边缘处的梁端剪力 8 2 框架柱 8 2 1 剪跨比和轴压比验算 表 8 3 计算出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果 其中剪跨比 也可 取 表中的 和 N 都不应考虑承载力抗震调整系数 由表可知 0n h2 H c M c V 各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求 63 表 8 3 柱的剪跨比和轴压比验算 柱 号 层 次 B mm h0 mm c f N mm2 Mc kN m c V kN N N 0 hV M c c bhf N c 955051014 3133 0775 151096 883 16 20 18220 53320 50220 15020 72920 688 0 8 8 2 2 柱正截面承载力计算 以第二层 C 轴柱为例 根据 C 柱内力组合表 将支座中心处的弯矩换算 至支座边缘 并与柱端组合弯矩的调整值比较后 选出最不利内力 进行配筋 计算 C 节点左 右梁端弯矩 403 99 214 74 0 7 2 328 83 kN m 226 44 183 01 0 7 2 162 39 kN m C 节点上 下柱端弯矩 401 73 174 2 0 12 380 83 kN m 205 88 138 09 0 6 0 12 139 60 kN m C M380 83 139 60520 43kN m 柱 C M328 83 162 39491 22kN m 梁 CC M M1 06 柱梁 C 1 2M1 2 491 22kN m 梁 64 Mc589 46520 4369 03kN m 在节点处将其按弹性弯矩分配给上下柱端 即 C 380 83 M589 46431 34kN m 380 83 139 60 上柱 C 139 60 M589 46158 06kN m 380 83 139 60 下柱 REC M0 8 431 34345 07kN m 上柱 6 a 3 M345 07 10 e114 6mm N3010 87 10 取 20mm 和偏心方向截面尺寸的 1 30 两者中的较大值 即 600 30 20mm a e 故取mmea20 柱的计算长度按公式 8 Hl lu 15 0 1 0 1 8 Hl min0 2 02 2 确定 其中 818 2 056 5 934 5 2484 15 u 724 2 056 5 934 5 452 14484 15 l mHl lu 69 72 4724 2 818 215 0 115 0 1 0 因为故应mmeee ai 6 13920 6 114 0 599 10600 1069 7 3 0 hl 考虑偏心距增大系数 取 0 155 1 1087 3010 600 3 145 05 0 3 2 1 N Afc 0 1 1 取1599 10 0 h l 0 1 2 65 41 1 99 10 560 61 1391400 1 1 1400 1 1 2 21 2 0 0 h l hei mmahee si 8 456402 600 6 13941 1 2 对称配筋 为大偏心情况 b cbh f N h x 341 0 560600 3 14 1087 3010 3 00 40560360 5606003 140 1341 0 5 01341 0 8 5061087 30105 01 23 0 2 01 sy ce ss ahf bhfN AA 544 16及 Ne 0 43fcbh02 因为 0 bhfc b N 5096 19kN 0 518 14 3 600 560 2488 89kN 0 bhfc b 且 Ne 5096 19 103 372 21 1896 85kN m 0 3fcbh02 0 3 19 1 7002 103 2807 7kN 0 0 056 0 1 05 1 hf NbhfV s A yv tRE sv 027 0 10 660300 7 2807056 066070057 1 13 05 1 104 18285 0 3 3 故该层柱应按构造配置钢筋 柱端加密区的箍筋选用 4 10 100 由表可得一层柱底的轴压比446 0 7007001 19 108 094 3341 3 n 由表查得 v 0 10 则最小体积配箍率 557 0 3007 1610 0 min yvcvv ff 463 0 6508100 650650557 0 i corvsv l A s A 取 10 Asv 78 5mm2 则 S 151 5mm 根据构造要求 取加密区箍筋为 4 10 100 加密区位置及长度按规范 要求确定 非加密区还应满足 故箍筋取 4 10 200mmds20010 各层柱箍筋计算结果见表 8 4 表 8 4 框架柱箍筋数量表 柱层 RE0 2fc cbh0N0 3fcAAsv s vfc fyv实配箍筋 v 68 号次KNKNKNKNmm加密区非加密区 990 111122 2 V672 91803 6V3710 22807 7V4175 42807 7V672 561803 6V2997 22807 7V3341 72807 7 00 7514 10 100 0 97 4 10 200 0 49 8 3 节点设计 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 未按抗震设计的多层框架结构节点较少破坏 在 8 度时 部分节点尤其是角柱节点发生程度不同的破坏 在 9 度以上地震作用下 多数 框架节点产生严重震害 因此 对不同的框架 应有不同得节点承载力和延性 要求 建筑结构抗震规范 1 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 而三级抗震等级得框架节点 仅按构造要求配箍 不再进 行受剪承载力计算 对于纵横向框架共同具有得节点 可以按各自方向分别进 行计算 下面以第一层横梁与 B 柱相交得节点为例 进行横向节点计算 8 3 1 节点核心区剪力设计值 对于二级框架 8 3 式 0 0 1 05 1 bs j cb s Mha V Hh ha 中 69 节点核心区组合的剪力设计值 j V 与柱弯矩调整公式中意义相同 b M c H 柱的计算高度 可以取节点上下柱反弯点间得距离 b h 节点两侧梁的平均高度 0 h 节点两侧梁有效高度平均值 8 3 2 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 以防节点截面太小 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 框架节点受剪水平截面应符合如下条件 8 4 1 0 30 jjcjj RE Vf b h 式中 bj 节点水平截面得宽度 当验算方向得梁截面宽度不小于该侧 柱截面宽度的一半时 取 j b 等于框架柱的宽度 c b hj 框架节点水平截面高度 可采用验算方向得柱截面高度 j 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 该侧柱截面宽度得一半 按受剪构件取值 RE 满足要求 70 8 3 3 节点核心区截面抗剪强度验算 设计表达式为 8 1 0 010 1 jjcjjjyvs RE Vf b hNfA A 5 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对抗剪能力的提高 但是当轴压比大到一定程N 度后 节点受剪能力不再随着轴压比的增大而增加 甚至有所下降 故限 制公式中轴压力设计值的取值不应大于 当节点再两个正交方向0 5 ccc f b h 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 再公式中用 j 来考虑这一影响 但对梁截面较小或只有一个方向有梁的节 点以及边节点 交节点 由于约束作用不明显 均不考虑这一影响 式中 N 取对应于剪力设计值的上柱轴压力 核心区验算宽度范围内箍筋总截面面积 由下式计算 s A 8 10 svs s nAha A s 6 满足要求 71 8 4 构造要求 8 4 1 梁的构造 1 截面尺寸 框架梁得截面尺寸一般由三个条件确定 1 最小构造截面尺寸要求 2 抗剪要求 3 受压区高度的限值 框架梁的截面高度 hb 一般按 1 8 1 12 lb lb 为梁的计算跨度 估且 不宜大于 1 4 净跨 梁得高宽比不宜小于 0 25 因为当高宽比较小时 混凝土 抗剪能力有较大的降低 同时梁截面宽度不宜小于 200mm 和 1 2bc bc 梁 截面得最小尺寸还应满足竖向荷载作用下的刚度要求 2 梁的纵向钢筋 抗震要求时 1 纵向受拉钢筋配筋率不应小于如下数值 抗震设计时 框架梁纵向受拉钢筋最小配筋率百分率 抗震等级支座跨中 一0 400 30 二0 300 25 三 四0 250 20 2 考虑到水平力产生得剪力在框架梁总剪力中占的比例较大 且水平力 往复作用下 梁中剪力反号 反弯点移动得因素 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 72 3 梁截面上部和下部至少分别配置两根贯通全跨得钢筋 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得 1 4 三 四级框架梁纵筋直径不小于 12mm 4 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 混凝土与钢筋得黏结力易发生破坏 因此 应比非抗震框架得锚固长度大 一级框架 10 aEa lld 二级框架 5 aEa lld 三 四级框架 aEa ll 5 一 二级框架梁纵向钢筋应伸过柱节点中心线 当纵向钢筋再节点内 水平锚固长度不够时 应沿柱节点外边向下弯折 试验研究表明 伸入支座弯 折锚固的钢筋 锚固力由弯折钢筋水平段的黏结强度和垂直段的弯折锚固作用 所构成 水平段得黏结是构成锚固得主要成分 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 故限制垂直段长度 为 22d 3 梁的箍筋 1 箍筋应做 1350弯钩 弯钩端头直段不应小于 10d d 为箍筋直径 2 试验表明 当纵向钢筋屈服区内配置箍筋间距小于 6d 8d d 为纵 直径 时 在压区混凝土彻底崩溃前 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 见 表 8 5 表 8 5 梁加密区长度 箍筋最大间距和最小直径 mm 73 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 2 500 b h 4 6d 100 b h 10 二 1 5 500 b h 4 8d 100 b h 8 三 1 5 500 b h 4 8d 150 b h 8 四 1 5 500 b h 4 8d 150 b h 6 注 d 为纵筋直径 为梁高 b h 非加密区箍筋间距不应大于 b h 2 bb及 250mm 3 加密区箍筋的支距 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 一箍筋距离柱边一般为 50mm 4 沿梁全长 箍筋得配筋率不应小于下列规定 一级抗震 0 030 c yv f f 二级抗震 0 030 c yv f f 三级抗震 0 025 c yv f f 8 4 2 柱的构造 1 柱截面尺寸 框架柱截面尺寸一般由三个条件确定 1 最小构造截面尺寸要求 2 轴压比的要求 3 抗剪要求 74 由构造要求 框架柱截面高度 hc不宜小于 400mm 柱截面宽度不宜小于 300mm hc bc不应超过 1 5 应尽量采用方柱 2 柱的纵向钢筋 1 框架柱宜采用对称配筋以适应水平荷载和地震作用正反两向的要 求 2 框架柱纵向钢筋最大配筋率 包括柱中全部配筋 设计时不 mas 应 小于 4 在搭接区段内不应大于 5 当柱净高与截面有效高度之比为 3 4 时 其纵向钢筋单边配筋率不宜超过 1 2 并沿柱全长采用复合箍筋 3 为保证柱得延性 框架柱中全部纵向钢筋截面面积与柱有效面积 之比不应小于 见表 8 6 min 表 8 6 框架柱纵向钢筋最小配筋率百分率 抗震设计类别 构件 非抗震设计 一二三四 中柱 边柱0 4080 70 605 角柱0 41 00 90 80 7 4 框架柱中纵向钢筋间距不应过大 以便对核心混凝土产生约束作用 抗震设计时不应大于 200mm 5 纵向钢筋的接头 一级框架应采用焊接接头 二级框架底层应采用焊 接接头 其他也采用焊接接头 三级框架可采用搭接接头 但底层采用焊接接 头 纵向钢筋接头应避开柱端加密区 同一截面内的接头钢筋面积不宜大于总 面积的 1 2 相