计算书3正文6-11章

第6章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算6.1 计算单元的确定取7轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为2.75m，如图6.1所示。传给该框架的楼面荷载如图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集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架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6.1 计算单元6.2 竖向荷载计算6.2.1恒荷计算1.1-5层荷载计算： 梁自重： 梁AB=2.1梁BD=2.1 梁DE=2.1挑梁=0.525板传递给梁的梯形及三角形荷载： 板AB（左）=3.741.35m=5.05kN/m 板AB（右）=3.741.5m=5.61kN/m 板BD（左）=3.741.95m=7.29kN/m 板BD（右）=3.742.1m=7.85kN/m 板DE（左）=3.741.35m=5.05kN/m 板DE（右）=3.741.4m=5.24kN/m 悬挑部分的板为单向板，所以直接传递给梁的恒荷载为零墙自重：墙AB =2.122.4=5.09 墙BD =2.122.4=5.09 墙DE =2.122.4=5.09 墙悬挑 =2.122.6=5.51恒载：梁自重+板传荷载+墙自重挑梁=梁自重+墙自重柱的集中力： 柱所受集中力产生的弯矩： 2.6层荷载计算：梁自重：梁AB=2.1 梁BD=2.1 梁DE=2.1挑梁=0.525 板传递给梁的梯形及三角形荷载：板AB（左）=3.741.35m=5.05kN/m 板AB（右）=3.741.5m=5.61kN/m板BD（左）=3.741.95m=7.29kN/m 板BD（右）=3.742.1m=7.85kN/m板DE（左）=3.741.35m=5.05kN/m 板DE（右）=3.741.4m=5.24kN/m 悬挑部分的板为单向板，所以直接传递给梁的恒荷载为零墙自重: 墙AB =2.121.925=4.081 墙BD =2.123.36=7.12 墙DE =2.121.725=3.657 恒载：梁自重+板传荷载+墙自重挑梁=梁自重柱的集中力 柱所受集中力产生的弯矩： 3.顶层荷载计算：梁自重：梁AB=2.35 kN/m 梁BD=2.35 kN/m 梁DE=2.35 kN/m板传递给梁的梯形及三角形荷载：板AB（左）=5.191.35m=7.01kN/m 板AB（右）=5.191.5m=7.79kN/m 板BD（左）= 5.191.95m=7.29kN/m 板BD（右）= 5.192.1m=10.9kN/m 板DE（左）= 5.191.35m=7.01kN/m 板DE（右）= 5.191.4m=7.27kN/m 悬挑部分的板为单向板，所以直接传递给梁的恒荷载为零柱的集中力： 柱所受集中力产生的弯矩： 6.2.2活荷载计算活荷载作用下各层框架梁上活载为板传递给梁的荷载。1.1-6层荷载计算：板传递给梁的梯形及三角形荷载：板AB（左）=21.35m=2.7kN/m 板AB（右）=21.5m=3kN/m 板BD（左）= 21.95m=3.9kN/m板BD（右）= 22.1m=4.2kN/m 板DE（左）= 21.35m=2.7kN/m 板DE（右）= 21.4m=2.8kN/m 悬挑部分的板为单向板，所以直接传递给梁的恒荷载为零柱的集中力： 柱所受集中力产生的弯矩： 2顶层荷载计算：板传递给梁的梯形及三角形荷载：板AB（左）=21.35m=2.7kN/m 板AB（右）=21.5m=3kN/m 板BD（左）=21.95m=3.9kN/m板BD（右）=22.1m=4.2kN/m 板DE（左）=21.35m=2.7kN/m 板DE（右）=21.4m=2.8kN/m 雪荷载作用下时：板AB（左）=0.41.35m=0.54kN/m 板AB（右）=0.41.5m=0.6kN/m板BD（左）=0.41.95m=0.78kN/m板BD（右）=0.42.1m=0.84kN/m板DE（左）=0.41.35m=0.54kN/m 板DE（右）=0.41.4m=0.56kN/m 悬挑部分的板为单向板，所以直接传递给梁的恒荷载为零柱的集中力： 雪荷载作用时：=0.81=2.25=2.11 =0.76柱所受集中力产生的弯矩： 竖向荷载下恒载的计算简图：图6.2恒载作用(单位：集中力为，线荷载为，节点弯矩为)竖向荷载下活载的计算简图：图6.3活载作用(单位：集中力为，线荷载为，节点弯矩为)6.3 内力的计算6.3.1 竖向恒载作用下构件弯矩剪力轴力的计算 图6.4 恒载弯矩图 (单位：)图6.5 恒载剪力图 (单位：) 图6.6 恒载轴力图 (单位：) 6.3.2 竖向活载作用下构件弯矩、剪力、轴力的计算图6.7 活载弯矩图 (单位：) 图6.8 活载剪力图 (单位：) 图6.9 活载轴力图 (单位：) 第7章 内力组合7.1 结构抗震等级的确定结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素查得，本工程高度小于24，结构类型为框架结构，7度设防，根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）知本工程抗震等级为三级。7.2 框架梁内力组合7.2.1 基本规定本工程考虑了七种组合，即, ，。根据上述几种组合，结合梁的控制截面进行内力的计算。其中梁的控制截面位于梁端柱边及跨间最大弯矩处，各个截面的内力计算见附表1 ，表中恒载、活载均调幅。对于竖向荷载作用下，考虑塑性内力重分布，对于支座进行弯矩调幅（调幅系数取0.8），跨中弯矩随之增大，对于竖向活荷载作用下，考虑活荷载的不利布置，对梁中弯矩乘以1.15的系数予以增大。水平荷载作用下不进行调幅，故弯矩调幅在内力组合之前。为了保证强剪弱弯， 一、二、三级的框架梁，其梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整 ，其中梁端剪力增大系数，三级抗震取 1.1。为承载力调整系数，具体取值见表7.1 表7.1 承载力调整系数结构构件类型正截面承载力计算斜截面承载力计算梁偏心受压柱梁、柱0.750.80.85注：轴压比小于0.15的偏心受压柱，取为0.75 7.2.2 框架梁内力组合1跨间最大弯矩的计算：以第一层 AB 跨梁考虑地震组合时为例，说明各内力的组合方法，对支座弯矩按相应的的组合情况进行计算，求跨间最大正弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。 （7.1） 图7.1 均布和梯形荷载下的计算图形若，说明，其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离，则x可由下式求解： (7.2)将求得的x值代入下式可得跨间最大弯矩值： (7.3)若，说明 (7.4)若，则同理，可求得均布荷载和三角形荷载作用下的，x和 图7.2 均布荷载和三角形荷载下的计算图形 (7.5)x可由下式解得： (7.6)可得跨间最大正弯矩值： (7.7)其余计算结果见附表1 7.3 框架柱内力组合7.3.1 基本要求本工程考虑了七种组合，即, ，。根据上述几种组合，结合柱的控制截面进行内力的计算。其中柱的控制截面位于柱顶和柱底，各个截面的内力计算见附表3-附表6,内力组合值见附表7-附表107.3.2 柱端弯矩、柱轴力的调整 1考虑地震作用组合的框架柱，其节点上、下端和中间层节点上、下端的截面内力设计值应按下列公式计算： (7.8) 式中-考虑地震作用组合的节点上、下柱端的弯矩设计值之和；柱端弯矩设计值的确定，在一般情况下，可将计算的弯矩之和，按上、下柱端弹性分析所得的考虑地震作用组合的弯矩比进行分配；-同一节点左、右梁端，按顺时针和逆时针方向计算的两端考虑地震作用组合的弯矩设计值之和的较大值； 三级抗震，取1.32.框架顶层柱、轴压比小于0.15的柱，柱端弯矩设计值可取地震作用组合下的弯矩设计值。 3.节点上、下柱端的轴向力设计值，应取地震作用组合下各自的轴向力设计值。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1.15确定。4.以第三层B柱，柱端组合弯矩设计值调整为例，其余计算结果见附表11（1） 第三层梁与B柱节点的梁端弯矩值由内力组合附表2查得。 左震 =右震 =（2） 第三层梁与B柱节点的柱端弯矩值由内力组合附表8查得。 左震 =右震 =梁端取右震，柱端取右震：= 1.3=取将1.3按柱的弹性分析弯矩值之比分配给节点上下柱端=5.柱剪力的调整一、二、三级的框架柱和框支柱组合的剪力设计值应按下式 (7.8)为柱剪力增大系数，三级框架结构可取1.2，、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，应符合建筑抗震设计规范（GB50011-2010）第6.2.2、6.2.3 条的规定，为柱的净高。计算结果见附表12-附表15。14第8章 截面设计 8.1 框架梁截面设计8.1.1 基本资料框架横梁正截面及及斜截面的配筋计算，按受弯构件进行，由于考虑抗震设计，则横梁不设弯起钢筋，梁的下部纵筋不能在跨中截断。根据横梁控制截面内力设计值，利用受弯构件正截面承载力和斜截面承载力计算公式，算出所需纵筋及箍筋。这里仅以第一层AB梁为例说明计算方法框架AB梁的混凝土等级为C30 =14.3 N/mm2 =1.43 N/mm2 HRB400 =360 N/mm2 截面尺寸：bh=200mm400mm8.1.2 正截面设计计算1梁的正截面受弯承载力的计算 （1）梁底配筋从附表2查出最不利组合为地震作用组合，跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，此时跨间 。梁下部受拉时，按T形截面设计。 翼缘计算宽度当按跨度考虑时，按梁间距考虑时，按翼缘厚度考虑时，此种情况不起控制作用。故取。梁内纵向钢筋采用HRB400级钢筋，因为： 属第一类T形截面故取218，（），且大于，满足要求。（2）支座配筋：从附表2选出AB跨跨间截面及支座截面的最不利内力(地震作用组合下)，（地震作用组合下）将支座中心处的弯矩换算到边缘控制截面的弯矩进行配筋计算：支座弯矩将下部跨间的218钢筋深入支座负弯矩作用下的受压钢筋（），再计算相应的受拉钢筋，即支座A上部：说明不能达到抗压强度设计值，可近似取实取218。支座B上部实取，218， 故满足要求。8.1.3 梁斜截面受剪承载力计算以AB跨计算为例由附表2知最不利剪力为故截面尺寸满足要求。梁端加密区箍筋取8100双肢箍，用HRB400级钢筋，则：加密长度取1.5的梁的高度和500mm中的较大者，故取为600 mm，规范规定非加密区间距不宜大于加密区间距的两倍，故取8200。表8.1框架梁箍筋数量计算表层次截面梁端加密区非加密区实配筋Asv/s实配筋1AB61.46208.80.11双肢箍8100（1.01）双肢8200（0.2515）BD67.25208.80.14双肢箍8100（1.01）双肢8200（0.2515）DE65.77208.80.13双肢箍8100（1.01）双肢8200（0.2515）6AB39.75208.8-0.020双肢箍8100（1.01）双肢8200（0.2515）BD44.6208.80.004双肢箍8100（1.01）双肢8200（0.2515）DE37.28208.8-0.040双肢箍8100（1.01）双肢8200（0.2515）8.2 框架柱8.2.1 剪跨比及轴压比的验算从柱的内力组合表中查出和N，由于表中的和N不考虑承载力抗震调整系数，故表中数据均为去除调整系数之后的数值，表8.1给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算的结果，由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求，即剪跨比大于2，轴压比小于0.85(三级抗震)。 表8.2 柱剪跨比和轴压比的验算框架柱层次A645041514.351.2421.8140.45.60.05150046514.3160.241853.138.40.26B645041514.36229177.55.10.06150046514.3159.850.5996.96.80.38.2.2 柱正截面承载力计算1第一层B柱正截面承载力的计算（1）及相应的的组合时 取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者之较大者，故取。柱的计算长度按公式 ，考虑挠度的二阶效应对偏心矩的影响。（取）取对称配筋为大偏心情况。 （2）按及相应的的组合时 取，对称配筋为大偏心情况。 按构造配筋。（3）按及相应的M计算此内力为非抗震组合下的情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整，=1168.47 取，对称配筋为大偏心情况。 按构造配筋。综上所述，按构造配筋，且应满足，单侧配筋率，故，选用318，满足要求。2第六层D柱的计算（1）及相应的的组合时 取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者之较大者，故取。柱的计算长度按公式 ，考虑挠度的二阶效应对偏心矩的影响。（取）取对称配筋为大偏心情况。 （2）按及相应的的组合时 取，对称配筋为大偏心情况。 （3）按及相应的M计算此内力为非抗震组合下的情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整，=307.74 取，对称配筋为大偏心情况。 按构造配筋。综上所述，选用318，满足要求。8.2.3 柱斜截面受剪承载力计算1一层B柱斜截面承载力的验算，查附表13得剪力设计值满足要求。查表8.1知，剪跨比、轴压比满足要求与相对应的轴力：取 故按构造配置箍筋。由表可知柱的轴压比为0.3，查表得，则最小体积配筋率： 三级抗震时并不小于根据构造要求，取加密区为8100，非加密区的长度按构造取值，取柱截面尺寸、1/6柱净高和500mm中的较大者，故取500mm。非加密区的间距取为200。选配的箍筋体积配筋率表8.3框架柱箍筋数量表柱号层次实配箍筋加密区非加密区A柱650.76534.105140.4868.7250.23838010038200123.11664.95853.131072.50.2384810048200B柱660.75534.105177.5868.7250.2383810038200125.45664.95996.91072.50.2384810048200 8.3 框架梁柱节点核心区截面抗震验算1.以一层B节点为例，由节点两侧梁的弯矩承载力计算节点核芯区的剪力设计值。，二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值V；应按下式公式确定： 为柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点，经查表计算剪力设计值 因，故取，则 满足要求。节点核芯区的承载力按式计算，其中N取二层柱底轴、二者中的较小者，故取。设节点区配箍为4 10100则故承载力满足要求。2.以一层A节点为例，由节点两侧梁的弯矩承载力计算节点核芯区的剪力设计值。，二级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值V；应按下式公式确定： 为柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点，经查表计算剪力设计值 因，故取，则 满足要求。节点核芯区的承载力按式计算，其中N取二层柱底轴、二者中的较小者，故取。设节点区配箍为4 10100则故承载力满足要求。第9章 板的配筋9.1 板的设计资料9.1.1 板的基本资料本结构中板厚均为100,板的混凝土强度等级为30，钢筋采用HRB400，。9.1.2 楼面梁格布置图图 9.1 楼面梁格布置图9.2 板的内力计算9.2.1 板的内力计算取B1房间板作为计算单元 图9.21.计算跨度： 2.弯矩计算满布荷载时，布于板上时，支撑方式为四边固支，查表得 间隔布置时，支撑方式为四边简支，查表得 跨中弯矩，支座弯矩取B2房间板作为计算单元 图9.31.计算跨度： 2.弯矩计算满布荷载时，布于板上时，支撑方式为四边固支，查表得 间隔布置时，支撑方式为四边简支，查表得 跨中弯矩，支座弯矩9.3 楼板配筋9.3.1 截面有效高度计算 楼面部分:对板厚为100mm板，跨中截面方向，方向。支座截面：对板厚为100m的板，。9.3.2 支座配筋方法按支座两边板的支座弯矩绝对值的最大值进行配筋，这种方法偏于安全。为了便于计算，均近似取=0.95，。混凝土强度等级:C30 混凝土强度设计值=14.3 N/mm2 =1.43 N/mm2钢筋抗拉强度设计值360 N/mm29.3.3 B1房间板的配筋计算：跨中配筋X方向： 故按构造配筋，选配8200。跨中配筋y方向： 由于 故按构造配筋，选配8200。支座配筋X方向： 由于故选配8200。伸入板中钢筋的长度从梁边算起为，取为由于故选配8200。伸入板中钢筋的长度从梁边算起为，取为9.3.4 B2房间板的配筋计算：对板厚为100mm的板，跨中截面方向，方跨中配筋X方向： 故按构造配筋，选配8200。跨中配筋y方向： 由于 故按构造配筋，选配8200。支座配筋X方向： 由于故按构造配筋，选配8160。伸入板中钢筋的长度从梁边算起为，取为由于故按构造配筋，选配10200。伸入板中钢筋的长度从梁边算起为，取为第10章 楼梯的设计 10.1 楼梯的设计资料10.1.1 基本资料：1几何参数：楼梯净跨: = 2280mm 楼梯高度:= 1400 mm梯板厚: = 120 mm约为投影长度的 踏步数: n = 9(阶)上平台楼梯梁宽度: = 200 mm下平台楼梯梁宽度: = 200 mm2材料信息：混凝土强度等级: C30 = 14.30 N/mm2 = 1.43 N/mm2 =25.0 kN/m3 钢筋强度等级: HPB235 = 210.00 N/mm2 抹灰厚度： = 20.0 mm =17 kN/m3 梯段板纵筋合力点至近边距离： = 20 mm 10.2 楼梯的计算10.2.1 梯段板的计算1楼梯几何参数：踏步高度： = 156mm 踏步宽度： = 285mm计算跨度： = 2.28m 梯段板与水平方向夹角余弦值：cos = 0.8772荷载计算( 取 = 1 m 宽板带)：恒荷载： 水磨石面层 (0.156+0.285)/ 0.2850.0220=0.62 三角形踏步 0.50.1560.28525/0.156=3.56 100mm厚混凝土斜板 0.125/0.877=2.85 20厚石灰砂浆抹灰 0.0217/0.877=0.39 合计：7.42 活荷载：2.0 可变荷载控制时设计值 永久荷载控制时设计值 取=12.7510.2.2 梯段板配筋选配8160，分布钢筋为8160。10.2.3 平台板的计算1荷载计算20mm水泥砂浆面层 0.0220=0.420mm石灰砂浆面层 0.0217=0.34 100mm厚混凝土板 0.125=2.5 合计： 3.24活荷载 2.0取1m板带进行计算可变荷载控制时设计值 永久荷载控制时设计值 取2 平台板配筋受力筋选用，分布筋选择。10.2.4 平台梁的设计1平台梁的基本资料设平台梁截面尺寸为200mm300mm平台梁计算跨度为2荷载计算梁自重 0.2（0.30-0.12）25=0.9kN/m梁侧粉刷 0.02(0.30-0.12）217=0.12 kN/m平台板传来3.241.42/2=2.3 kN/m梯段板传来7.992.565/2=10.25 kN/m合计：13.57 kN/ m活荷载 2（1.42/2+2.565/2）=3.99可变荷载控制时设计值P=1.213.57+1.43.99=21.87kNm永久荷载控制时设计值P=1.3513.57+1.40.73.99=22.23kNm3内力计算1）弯矩设计值剪力设计值V为2）正截面受弯承载力计算：截面按倒T形计算，梁的有效高度最后取.应按第一类T型截面计算，则所以应选用2 12，As=226mm23）斜截面受弯承载力满足要求配置6200 故满足要求。 10.2.5 梯柱的设计 1基本资料： 截面形状: 矩形 截面宽度: b=200mm 截面高度: h=300mm 构件的计算长度: =1400mm 混凝土强度等级: C30 =14.3N/mm2钢筋类型: HRB335 =300N/mm22. 荷载计算和配筋 1) 轴向力设计值: 平台梁传来的活荷载为：3.992.60.5=5.187 kN平台梁传来的恒荷载为：13.572.60.5=17.64 kN柱子自重为：0.20.31.425+1.4(0.2+0.3) 20.0217=2.576 kN由永久荷载控制时：P=1.35(17.64+2.576)+1.40.75.187=33.37 kN由可变荷载控制时：P=1.45.187+1.2(17.64+2.576)=31.52 kN故N=33.37kN 2) 确定稳定系数: =1400/200=7 查混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)表7.3.1得, = 1.0003) 计算纵筋面积:截面面积=200300=60000mm2 = (1.033.371000/(0.91.000)-14.360000)/3000因为0，应按构造要求配筋。 =,min=minA=0.600%60000=360mm2 。同时应满足一侧钢筋配筋率不小于0.200%故选用412，As=452 mm2第11章 基础设计 11.1 基础的设计资料基础设计选用柱下独基。选择所选框架的7与B轴相交柱基础进行设计。基础混凝土等级用C30，垫层混凝土等级C15。基础埋置深度初步定为1600mm。基础高度初步定为600mm。按规范阶梯每阶高度宜为300500mm，所以取为300mm、300 mm，设计计算简图如图11.1 图11.1基础计算简图11.2 基础的设计11.2.1 基础底面尺寸的确定先按轴心受压估算，这时基础埋置深度按室内标高和天然地坪标高平均值考虑查规范知，地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋不进行抗震承载力验算，当，层数小于6层的丙级建筑物不做地基变形验算。基础所受的荷载见表11.1 表11.1 基础所受荷载 恒载活载风载M()-6.2-2.6-43.6 N（）559.6305.3115.3 V（）20.813.7B柱标准组合：根据M：N: V: 根据地质资料可知持力层为细砂，故= 将放大10%20%选由于基础宽度小于3米，故不必对基础宽度进行修正11.2.2 地基承载力的验算对于第一种组合情况故承载力满足要求。对于第二种组合情况故承载力满足要求。11.2.3 基础的冲切验算1. 地基净反力的计算查柱弯矩组合表7.5知：表 11.2内力1.2恒+1.40.9（活+左风）1.2恒+1.40.9（活+右风）1.35恒+1.4（0.7活+0.6左风）1.35恒+1.4（0.7活+0.6右风）1.2恒+1.4活1.2恒+1.4左风1.2恒+1.4右风M43.84 -65.65 25.45 -47.54 -11.08 53.18 -68.48 N1196.81 1201.48 1148.40 1151.51 1098.94 827.76 832.94 V-13.85 20.67 -16.78 21.58 -8.02 14.99 3.52 经过计算得对于组合1 M=43.84+0.6(-13.