某教学楼结构设计

1课题简介本课题为汕头潮阳地区某中学教学楼建筑及结构设计。要求设计的建筑面积3000平方米左右，层数不超过五层，混凝土框架结构，具有办公、教学、活动、等设施和功能，其他条件参照标准及使用要求。抗震设防烈度为7度，场地类别为II类，设计地震分组为第一组。通过完本钱课题，使我所学的根底理论和专业知识得到综合应用。在查阅资料、建筑的功能分析、结构分析、和计算能力、工程绘图能力、计算机软件的应用能力、科技论文〔报告〕的撰写能力、口头表达能力等多方面得到训练和提高。了解并掌握工程设计的过程、步骤和方法，为毕业后从事建筑工程领域的技术工作及相关工作奠定坚实根底。2建筑结构设计2．1工程概况本工程为汕头潮阳区海门中学H栋教学楼。建设地点位于汕头；建筑面积约为3000平方米；结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，主体局部五层，无地下室；建筑耐火等级为二级，设计合理使用年限为50年。建筑结构平安等级为二级，三级框架，抗震设防烈度为7度，设计分组为第一组，设计根本地震加速度值为0.015g；地基根底设计等级为丙级。建设场地位于疏港路东侧，地势较平坦。根据汕头潮阳地区地质图，场地无影响其稳定性的断裂通过。根据地质勘测报告，建设场地属根本稳定场地，场地土为Ⅱ类。2．2建筑设计说明本毕业设计课题为汕头潮阳区海门中学H栋教学楼建筑及结构设计。建筑总面积为3000平方米左右，混凝土框架结构，主体五层。具有办公、教学、交流等设施和功能。这就要求教学楼的布局到达一定的协调才能满足，并且各开间功能必须明确。再者，作为一个公共建筑，必须考虑其平安隐患及应付措施，这就要求必须有一个合理的走道、楼梯设计。2.2.1建筑设计局部底层主要作为学生活动场所以及休息室；二层到五层为标准层，主要包括教师办公室、学生教室等；天台设置楼梯间；楼梯为双跑楼梯且分两端设置，梯设置在建筑入门左手边。2.2.2建筑略图图2.1为首层层平面图，图2.2为二~四层平面图，图2.3为五层平面图，图2.4为屋顶平面图，图2.5为北立面图，图2.6为1-1剖面图，图2.7为东西立面图，图2.8为2-2剖面图。图2.1首层平面图图2.2二~四层平面图图2.3五层平面图图2.4屋顶平面图图2.5南立面图图2.61-1剖面图图2.7东西立面图图2.82-2剖面图2.3结构设计说明结构设计根据建筑施工图确定结构方案。划分板块，布置次梁〔墙下，洞口边应布置次梁，以及结构上需要的布梁，由跨度确定梁板的截面尺寸；柱的截面尺寸由轴压比限值初步确定，也可假定一配筋率根据轴心受压柱来计算柱的截面尺寸。2.3.1上部结构的设计1〕楼盖的设计：本设计选择三层楼盖进行设计。按照荷载分析、内力计算及配筋的一般过程，先设计楼板再设计次梁。2〕框架的设计：选取7轴所在框架进行设计。按照荷载分析、内力分析〔包括恒载、活载和水平地震三种作用下的内力分析〕、侧移分析和验算〔由于多层框架结构的整体弯曲变形很小，故仅验算其整体剪切变形〕、内力组合、截面设计的一般过程进行。其中：竖向荷载作用下的内力分析采用分层法；水平荷载作用下采用D值法。最后，进行电算校核，分析误差，并为根底设计提供数据。3〕楼梯的设计：采用现浇板式楼梯。包括梯段板的设计、平台板的设计以及平台梁的设计。2.3.2根底的设计采用预制桩根底。先由地质资料算出单桩承载力以及桩的截面，根据桩的条数确定承台的尺寸以及高度，然后再进行根底截面设计验算。根底高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，根底配筋那么由根底验算截面的抗弯能力确定。除满足计算要求以外，还要满足一些标准规定的构造要求。要注意的是，在确定根底底面尺寸或计算根底沉降时，应考虑设计地面以下根底及其上覆土重力的作用；而在进行根底截面设计中，应采用不计上覆土重力作用时的地基净反力进行计算。3屋盖设计3.1屋盖设计资料根据不同的支承情况和尺寸，屋盖的双向板可以分为A、B两种区格板，单向板只有一种。屋盖板编号如图3.1所示：图3.1屋盖板编号图钢筋混凝土面板结构层，120mm板厚，100～140mm厚〔2％找坡〕膨胀珍珠岩找坡层，2%的坡度，20mm厚的水泥砂浆找平层，防水卷材，30mm厚的XPS挤塑泡沫板保温层，15mm厚纸筋石灰抹底。混凝土采用C30，，，，，；钢筋采用HPB400，，最小配筋率。不上人屋面活荷载标准值为3.2屋盖板设计3.2.1双向板设计1)荷载计算板的恒荷载标准值：20mm厚1:2水泥砂浆找平 100～140mm厚〔2％找坡〕膨胀珍珠岩120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm厚纸筋石灰抹底 小计 恒载分项系数取为1.2，活载取为1.4那么恒载设计值活载设计值那么,2)计算跨度图3.2板弯矩计算简图各区格板的计算跨度列于表3.1：表3.1各区格板跨度区格AB4.54.52.42.41.8751.8753)弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时在g+q/2作用下的跨中弯矩值，与内支座铰支时在q/2作用下的跨中弯矩值之和。计算时，混凝土的泊松比取为0.2；支座最大负弯矩为当内支座固定时g+q作用下的支座弯矩。A区格板：，查表得B区格板：，查表得对于边区格板的简支边，取或，各区格板分别算得的弯矩设计值，列于表3.2：表3.2各区格板弯矩设计值区格A5.9322.4760-11.9290-8.392B4.5971.559-8.778-8.7780-6.1204)截面设计由于是双向配筋，两个方向的截面有效高度不同。考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的跨中受拉钢筋放在长跨方向的外侧，以期具有较大的截面有效高度。通常取值分别如下：短跨方向，；长跨方向，；支座处，；。板短跨跨中方向配筋计算示意：截面抵抗系数，符合要求那么选用，验算：，同时，符合要求表3.3屋盖板双向板配筋表截面QUOTEQUOTE配筋实际配筋率跨中A区格短跨5.9320.0410.0420.9792893350.3354%长跨2.4760.0210.0220.9891322790.310%B区格短跨4.5970.0320.0330.9842233140.314%长跨1.5590.0130.0140.993832790.310%支座A区格短跨-11.9290.0830.0870.9565946040.604%长跨-8.3920.0590.0610.9704124570.457%续表3.3支座B区格短跨-8.7780.0610.0630.9684324570.457%长跨-6.120.0430.0440.9782983140.314%3.2.2单向板设计由上节里双向板的计算可知屋盖的荷载总设计值为：采用轴线间距离，。取1m板宽作为计算单元,可画出计算简图如图3.3：图3.3单向板计算简图跨中处最大弯矩设计值板厚，设，故截面抵抗系数，符合要求那么选用，验算：，同时，符合要求注：长跨方向的跨中均采用构造配筋，支座配筋采用相邻板的支座钢筋。3.3屋盖次梁设计3.3.1设计资料屋盖板的恒、活荷载设计值分别是、；女儿墙用加气混凝土砌块墙，墙厚，双面粉刷厚混合砂浆。墙体自重,次梁混凝土采用C30，纵向钢筋均采用HRB400〔〕，箍筋采用HPB235〔，〕取保护层厚度为，。结构平面布置简图如图3.4所示，次梁只有一种。图3.4结构平面布置简图3.3.2次梁计算1〕荷载设计值梁截面尺寸，恒荷载设计值板传来的恒荷载次梁自重次梁粉刷小计活荷载设计值板传来的活荷载荷载总设计值计算简图计算简图如图3.5所示：图3.5次梁计算简图3〕内力计算跨中弯矩支座弯矩支座剪力4〕承载力计算正截面受弯承载力属于T型截面，且，，故属于第一类T型截面。跨中截面抵抗系数，符合要求那么选用320，验算：，同时，符合要求支座截面抵抗系数，符合要求那么选用316，验算：，同时，符合要求斜截面受剪承载力验算截面尺寸：因故截面尺寸按下式计算：故截面尺寸满足要求故各截面均按构造配筋，采用那么满足要求。4楼面设计4.1四层楼面设计根据不同的支承情况和尺寸，四层楼盖的双向板可以分为A、B两种区格板，单向板只有一种。该层楼板编号如图4.1所示：图4.1楼板编号图板厚为100mm，厚石灰砂浆20mm，水磨石面层；办公室、卫生间处板活荷载为；走廊处板活荷载取为；混凝土均采用C30〔，，，，〕；钢筋采用HPB235〔〕，最小配筋率4.1.1双向板设计1)荷载计算板的恒荷载标准值：水磨石面层100mm厚钢筋混凝土板20mm厚石灰砂浆小计恒载分项系数取为1.2，活载取为1.4那么恒载设计值活载设计值那么2)计算跨度,如图4.2所示：图4.2板弯矩计算简图各区格板的计算跨度列于表4.1：表4.1各区格板跨度区格AB4.54.52.42.41.8751.8753)弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时在g+q/2作用下的跨中弯矩值，与内支座铰支时在q/2作用下的跨中弯矩值之和。计算时，混凝土的泊松比取为0.2；支座最大负弯矩为当内支座固定时g+q作用下的支座弯矩。A区格板：，查表得B区格板：，查表得对于边区格板的简支边，取或，各区格板分别算得的弯矩设计值，列于表4.2：表4.2各区格板弯矩设计值区格A8.0263.3950-14.8980-10.481B6.5802.404-10.963-10.9630-7.6434)截面设计由于是双向配筋，两个方向的截面有效高度不同。考虑到短跨方向的弯矩比长跨方向的大，故应将短跨方向的跨中受拉钢筋放在长跨方向的外侧，以期具有较大的截面有效高度。通常取值分别如下：短跨方向，；长跨方向，；支座处，；。板短跨跨中方向配筋计算示意：截面抵抗系数，符合要求那么选用，验算：，同时，符合要求。三层楼板双向板其他配筋见表4.3：表4.3三层楼板双向板配筋表截面QUOTEQUOTE配筋实际配筋率跨中A区格短跨8.0260.0560.0580.9713944190.419%长跨3.3950.0290.0290.9851822790.310%B区格短跨6.5800.0460.0470.9763213350.335%长跨2.4040.0210.0210.9891292790.310%支座A区格短跨-14.8980.1040.1100.9247687850.785%长跨-10.4810.0730.0760.9625195590.559%续表4.3支座B区格短跨-10.9630.0770.0800.9605445590.559%长跨-7.6430.0530.0540.9733743870.387%4.1.2单向板设计板的恒荷载标准值：水磨石面层120mm厚钢筋混凝土板20mm厚石灰砂浆小计恒载分项系数取为1.2，活载取为1.4那么恒载设计值活载设计值荷载总设计值采用轴线间距离，。取1m板宽作为计算单元,可画出计算简图如图4.3所示：图4.3单向板计算简图跨中处最大弯矩设计值板厚，设，故截面抵抗系数，符合要求那么选用，验算：，同时，符合要求注：长跨方向的跨中均采用构造配筋，支座配筋采用相邻板的支座钢筋。4.2次梁设计板的恒荷载活荷载分别是、；墙体采用加气混凝土砌块墙，墙厚，双面粉刷厚混合砂浆。那么墙体自重,混凝土均采用C30〔，，，，〕；纵向钢筋均采用HRB400〔〕，箍筋采用HPB235〔，〕；最小配筋率。取保护层厚度为，。图4.4结构平面布置简图4.2.1次梁CL1的设计1)荷载设计值梁截面尺寸，恒荷载设计值板传来的恒荷载墙体自重墙面粉刷次梁自重次梁粉刷小计活荷载设计值板传来的活荷载荷载总设计值2)计算简图图4.5次梁CL1计算简图3)内力计算跨中弯矩支座弯矩支座剪力4)承载力计算跨中正截面设计：属于T型截面，且，，故属于第一类T型截面。跨中截面抵抗系数，符合要求那么选用422，验算：，同时，符合要求。支座截面抵抗系数，符合要求那么选用320，验算：，同时，符合要求。斜截面受剪承载力，验算截面尺寸：因,故截面尺寸按下式计算：故截面尺寸满足要求故各截面需计算配置箍筋采用，实有〔可以〕满足要求。4.2.2次梁CL2的设计1〕荷载设计值梁截面尺寸，恒荷载设计值板传来的恒荷载次梁自重次梁粉刷小计活荷载设计值板传来的活荷载荷载总设计值2〕计算简图图4.6次梁CL2计算简图3〕内力计算跨中弯矩支座弯矩支座剪力4〕承载力计算正截面设计属于T型截面，且，，故属于第一类T型截面。跨中截面抵抗系数，符合要求那么选用420，验算：，同时，符合要求。支座截面抵抗系数，符合要求那么选用318，验算：，同时，符合要求。斜截面受剪承载力验算截面尺寸：因故截面尺寸按下式计算：故截面尺寸满足要求故各截面均按构造配筋，采用那么满足要求。四层楼盖次梁的配筋情况如表4.4所示。表4.4四层楼盖次梁配筋表截面QUOTE配筋实际配筋率CL1跨中295.160.0380.039148042215201.076%CL1支座196.780.0260.0269803209430.668%CL2跨中233.020.0300.031116342012560.889%支座155.350.0200.0207723187640.541%注：以上次梁各截面箍筋均采用5一榀框架计算〔选取7轴线框架〕5.1设计资料1〕设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差，除首层4.0m外，其他各层层高。2〕墙身做法：一般墙体采用加气混凝土砌块墙，墙厚，双面粉刷厚混合砂浆。那么墙体自重。3〕楼面做法：水磨石面层，厚钢筋混凝土板，板底厚石灰砂浆。屋面做法：钢筋混凝土面板结构层，厚的水泥陶粒找坡层，2%的坡度，厚的水泥砂浆找平层，防水卷材，厚的XPS挤塑泡沫板保温层，厚水泥砂浆垫层，厚的干硬性水泥砂浆保护层。5〕门窗做法：门厅处为铝合金门窗，其他均为木门，钢窗。6〕地质资料：属II类建筑场地，汕头潮阳地区，地震设计分组为第一组。7〕活荷载：不上人屋面活荷载，楼面活载为，走廊楼面活荷载。5.2结构布置及结构计算简图结构布置如图4.4所示，结构计算简图如图5.1所示。根据地质资料，确定根底顶面离室外地面为，由此求得底层层高为。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图5.1。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇板的作用，取〔为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩〕。AB跨梁：CD跨梁：BC跨梁：上部各层柱：底层柱：图5.1结构计算简图5.3竖向荷载计算5.3.1恒荷载计算1〕屋面框架梁线荷载标准值20mm厚1:2水泥砂浆找平 100～140mm厚〔2％找坡〕膨胀珍珠岩120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm厚纸筋石灰抹底 屋面恒荷载 边跨〔AB、CD跨〕框架梁自重梁侧粉刷 中跨〔BC跨〕框架梁自重 梁侧粉刷 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：〔注：这里的下标4表示第四层即顶层框架梁〕楼面框架梁线荷载标准值楼面恒荷载边跨框架梁及梁侧粉刷边跨墙体自重墙面粉刷中跨框架梁及两侧粉刷因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：，，屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 连系梁粉刷 0.6m高的女儿墙自重女儿墙粉刷 连系梁传来屋面自重次梁自重及粉刷的集中荷载顶层边节点集中荷载中柱连系梁自重连系梁粉刷连系梁传来屋面自重次梁自重及粉刷的集中荷载顶层中节点集中荷载二层、四层楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 连系梁粉刷 钢窗自重窗下墙体自重墙体粉刷窗边墙体自重墙体粉刷框架柱自重柱体粉刷连系梁传来屋面自重次梁自重及粉刷的集中荷载二层、四层边节点集中荷载中柱连系梁自重连系梁粉刷内纵墙自重扣除门洞重加上门重扣除窗洞重加上窗重框架柱自重柱体粉刷连系梁传来屋面自重次梁自重及粉刷的集中荷载二层、四层中节点集中荷载三层楼面框架节点集中荷载标准值三层边节点与中节点分别比二层、四层的边节点和中节点多了次梁上墙自重及粉刷传来的集中荷载故三层边节点集中荷载三层中节点集中荷载恒荷载作用下的结构计算简图如图5.2所示。图5.2恒荷载作用下的结构计算简图5.3.2楼面活荷载计算楼面活载作用下的结构计算简图如图5.3所示。图中个荷载值计算值如下:图5.3活荷载作用下的结构计算简图5.4内力计算5.4.1恒荷载作用下的内力计算恒载作用下的内力计算采用分层法，除底层柱以外其他柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9；除底层以外其他各层柱的弯距传递系数取为1/3，结构内力可用弯距分配法计算。梁上分布荷载由矩形和梯形〔或三角形〕两局部组成，在求固端弯矩时可直接根据图示荷载计算，也可根据固端弯矩相等的原那么，先将矩形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载〔图5.4〕。图5.4分层法计算简图把梯形荷载、三角形荷载化作等效均布荷载图5.4所示结构内力可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算。各杆的固端弯矩为顶层弯矩分配法计算过称如图5.5所示，计算所得结构弯矩图见图5.6〔a〕。同样可用分层法求得中间层及底层的弯矩图，列于图5.6。图5.5恒载作用下顶层弯矩分配法计算过程顶层弯矩图〔b〕中间层弯矩图〔c〕底层弯矩图图5.6恒荷载作用下分层法弯矩计算结果将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒荷载作用下的弯矩图。很显然，叠加后框架内各节点弯矩并不一定能到达平衡，这是由于分层法计算的误差所造成的。为了提高精度，可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，修正后竖向荷载作用下结构弯矩图如图5.7所示。并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力〔图5.8〕。图5.7恒荷载作用下框架弯矩图〔kN·m〕注：括号内为柱剪力图5.8恒荷载作用下框架梁剪力和柱剪力、轴力图〔kN〕5.4.2楼面活荷载作用下的内力计算 活荷载作用下的内力计算也采用分层法，采用满布荷载法，但求得的梁的跨中弯矩却比最不利荷载位置法的计算结果要小，因此对梁跨中弯矩应乘以1.1的系数予以增大。将梯形、三角形荷载转化为等效均布荷载:用弯矩分配法计算并利用结构对称性取二分之一结构计算。各杆的固端弯矩为：顶层弯矩分配法计算过称如图5.9所示，计算所得结构弯矩图见图5.10〔a〕。同样可用分层法求得中间层及底层的弯矩图，列于图5.10。且同恒荷载一样进行节点修正，修正后竖向荷载作用下整个结构弯矩图如图5.11所示。并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力〔图5.12〕。图5.9活载作用下顶层弯矩分配法计算过程〔a〕顶层弯矩图〔b〕中间层弯矩图〔c〕底层弯矩图图5.10楼面活荷载作用下分层法弯矩计算结果图5.11活荷载作用下框架弯矩图〔kN·m〕注：括号内为柱剪力图5.12活荷载作用下框架梁剪力和柱剪力、轴力〔kN〕5.5水平地震作用计算5.5.1重力荷载代表值1〕梁柱自重KL1：长度每根自重KL2：长度每根自重KL3：长度每根自重CL1：长度每根重量Z1:长度每根重量底层柱：长度每根重量2〕非结构构件自重二、四层墙重三层墙重女儿墙重5.5.2荷载总汇1〕顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重〔雪荷载,不考虑屋面活荷载〕顶层恒载：顶层雪荷载：顶层梁自重：半层柱自重：半层墙自重：2〕其他层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。第四层楼面恒载活荷载梁重柱重〔上下各半层〕墙重〔上下各半层〕第三层楼面恒载活荷载梁重柱重〔上下各半层〕墙重〔上下各半层〕第二层楼面恒载活荷载梁重柱重〔上下各半层〕墙重〔上下各半层〕地震作用下的重力荷载代表值简图如图5-13所示，总重力荷载代表值为：图5.13地震作用下的重力荷载代表值5.5.3框架刚度计算框架梁的线刚度如图5.1所示。混凝土强度等级为C30，表5.1框架柱的刚度计算结果层次层高柱位置4323.6m边柱3.120.610.931.626.84中柱4.020.681.8014.7m边柱4.030.750.540.883.62中柱5.250.790.935.5.4自振周期的计算假想顶点侧移计算如下表：表5.2假想顶点侧移计算结果层次41203.021203.026.840.01760.194231370.392573.416.840.03760.176621486.674060.086.840.05940.139011382.535442.613.620.07960.0796由于本结构中非结构墙较少，因此结构根本自振周期不考虑非结构墙影响的折减5.5.5多遇水平地震作用的计算设防烈度为7度，II类场地时，设计地震分组为第一组，水平地震作用采用底部剪力法，QUOTEQUOTE由于QUOTE，需附加顶部集中力，结构总水平地震作用效应标准值为：附加顶部集中力为，5.5.6框架各层地震力及弹性位移计算结果列于下表：表5.3多遇地震作用下楼层剪力和楼层弹性位移层数43.615.51203.0256.2780.51684000.1181/305033.611.91370.3949.17129.68684000.1901/189523.68.31486.6737.21166.89684000.2441/147514.74.71382.5319.59186.48362000.5151/913由表格可以得到满足要求5.5.7水平地震作用下框架内力分析图5.14地震作用下框架内力图5.15地震作用下的框架梁剪力和柱的轴力、剪力〔kN〕5.6内力组合根据前面内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中。由于对称性，每层有五个控制截面，如图5.16〔a〕，柱那么分为边柱和中柱，每个柱每层有两个控制截面，如图5.16〔b〕所示。〔a〕〔b〕图5.16框架梁柱控制截面5.6.1弯矩调幅在内力组合前，先进行竖向荷载作用下梁端弯矩调幅，将梁各固端弯矩值乘以0.85的折减系数，并计算梁跨中弯矩，即等于调幅后的梁端弯矩的平均值减去实际分布荷载作用下跨中弯矩。调幅后的弯矩图如图5.17及图5.18。根据图5.2，可以求出恒荷载作用下梁的跨中弯矩值顶层边跨跨中顶层中跨跨中标准层边跨跨中标准层中跨跨中根据图5.3，可以求出活荷载作用下梁的跨中弯矩值顶层边跨跨中顶层中跨跨中标准层边跨跨中标准层中跨跨中图5.17恒荷载作用下框架梁经调幅并算至柱边截面的弯矩图〔kN·m〕图5.18活荷载作用下框架梁经调幅并算至柱边截面的弯矩图〔kN·m〕梁和柱的内力组合考虑以下三种情况：1〕恒载控制的组合：1.35×恒载+1.4×0.7×活载2〕活载控制的组合：1.2×恒载+1.4×活载3〕地震作用参加的组合：1.2×(恒载+0.5×活载)+1.3×地震作用荷载5.6.2框架梁的内力组合表5.4恒载、活载控制下梁的内力组合截面恒载活载恒载控制下组合活载控制下组合MVMVMVMV1-31.4763.82-3.584.95-45.9991.01-42.7883.512118.7809.620169.780156.0003-68.0975.79-6.055.76-97.85107.96-90.1899.014-45.4214.12-3.601.13-64.8520.17-59.5418.535-32.310-2.470-46.040-42.2306-60.7287.64-13.6019.64-95.30137.56-91.90132.667129.49036.680210.760206.7408-88.6696.77-24.4723.20-143.67153.38-140.65148.60续表5.49-43.1913.01-15.625.63-73.6123.08-73.7023.4910-31.190-9.990-51.900-51.41011-60.1187.51-14.4719.71-95.33137.45-92.39132.6112129.71038.020212.370208.88013-88.8396.89-24.9223.13-144.34153.47-141.48148.6514-43.0613.01-15.485.63-73.3023.08-73.3423.4915-31.060-9.850-51.580-51.06016-52.8486.98-12.7019.56-83.78136.59-81.19131.7617135.37039.320221.280217.49018-84.7997.42-24.0823.28-138.06154.33-135.46149.5019-44.9113.01-15.845.63-76.1523.08-76.0723.4920-32.910-10.210-54.430-53.790表5.5地震作用参加下梁的内力组合截面恒载M活载M左震M右震M左组合M右组合M1-31.47-3.5837.78-37.789.20-89.032118.789.622.82-2.82151.97144.643-68.09-6.0532.15-32.15-43.54-127.134-45.42-3.609.77-9.77-43.96-69.375-32.31-2.4700-40.25-40.256-60.72-13.6086.22-86.2231.06-193.117129.4936.686.41-6.41185.73169.068-88.66-24.4773.40-73.40-25.65-216.499-43.19-15.6222.30-22.30-32.21-90.1910-31.19-9.9900-43.42-43.4211-60.11-14.47126.50-126.5083.64-245.2612129.7138.029.41-9.41190.70166.2313-88.83-24.92107.69-107.6918.45-261.55续表5.514-43.06-15.4832.71-32.71-18.44-103.4815-31.06-9.8500-43.18-43.1816-52.84-12.70164.67-164.67143.04-285.1017135.3739.3213.17-13.17203.16168.9218-84.79-24.08138.34-138.3463.65-296.0419-44.91-15.8442.03-42.03-8.76-118.0420-32.91-10.2100-45.62-45.62截面恒载V活载V左震V右震V左组合V右组合V163.824.95-9.719.7166.9392.1820.000.00375.795.76-9.719.7181.78107.03414.121.13-6.516.519.1626.0950.000.00687.6419.64-22.1722.1788.13145.7770.000.00896.7723.20-22.1722.17101.22158.87913.015.63-16.0016.00-1.8139.79100.000.001187.5119.71-32.5332.5374.55159.13120.000.001396.8923.13-32.5332.5387.86172.441413.015.63-16.0016.00-1.8139.79150.000.001686.9819.56-42.0642.0661.43170.79170.000.001897.4223.28-42.0642.0676.19185.551913.015.63-16.0016.00-1.8139.79200.000.005.6.3框架柱的内力组合表5.6恒载控制下柱的内力组合截面恒载活载内力组合MVNMVNMVN137.0220.09222.964.213.1813.7754.1030.24314.492-35.2920.09222.96-7.233.1813.77-54.7330.24314.493-26.5014.77281.86-4.732.1120.89-40.4122.01400.98426.6814.77281.862.882.1120.8938.8422.01400.98536.1419.81503.638.774.7968.6957.3831.44747.226-35.1919.81503.63-8.474.7968.69-55.8131.44747.227-26.8014.97623.65-5.533.11110.88-41.6023.26950.59827.1014.97623.655.683.11110.8842.1523.26950.59935.5320.43813.348.554.92123.6856.3432.401219.2210-38.0320.43813.34-9.154.92123.68-60.3132.401219.2211-28.6515.47994.93-5.923.19200.80-44.4824.011539.941227.0415.47994.935.583.19200.8041.9724.011539.941324.147.871093.405.791.89178.5238.2612.481651.0414-12.857.871093.40-3.091.89178.52-20.3812.481651.0415-12.856.621337.37-3.091.46290.87-20.3810.372090.501618.276.621337.373.781.46290.8728.3710.372090.50表5.7活载控制下柱的内力组合截面恒载活载内力组合MVNMVNMVN137.0220.09222.964.213.1813.7750.3228.56286.832-35.2920.09222.96-7.233.1813.77-52.4728.56286.833-26.5014.77281.86-4.732.1120.89-38.4220.68367.48426.6814.77281.862.882.1120.8936.0520.68367.48536.1419.81503.638.774.7968.6955.6530.48700.52续表5.76-35.1919.81503.63-8.474.7968.69-54.0930.48700.527-26.8014.97623.65-5.533.11110.88-39.9022.32903.61827.1014.97623.655.683.11110.8840.4722.32903.61935.5320.43813.348.554.92123.6854.6131.401149.1610-38.0320.43813.34-9.154.92123.68-58.4531.401149.1611-28.6515.47994.93-5.923.19200.80-42.6723.031475.041227.0415.47994.935.583.19200.8040.2623.031475.041324.147.871093.405.791.89178.5237.0712.091562.0114-12.857.871093.40-3.091.89178.52-19.7512.091562.0115-12.856.621337.37-3.091.46290.87-19.759.992012.061618.276.621337.373.781.46290.8727.229.992012.06表5.8地震作用参加下柱的内力组合截面恒载M活载M左震M右震M左组合M右组合M137.024.21-37.7837.78-2.1696.062-35.29-7.2330.91-30.91-6.50-86.873-26.50-4.73-41.9241.92-89.1319.86426.682.8834.30-34.3078.33-10.85536.148.77-55.3155.31-23.27120.536-35.19-8.4755.31-55.3124.59-119.217-26.80-5.53-61.4061.60-115.3044.60827.105.6861.40-61.40115.75-43.89935.538.55-71.1971.19-44.78140.3110-38.03-9.1571.19-71.1941.42-143.6711-28.65-5.92-79.0079.00-140.6364.771227.045.5879.00-79.00138.50-66.901324.145.79-93.4893.48-89.08153.9714-12.85-3.09114.26-114.26131.26-165.81续表5.815-12.85-3.09-101.37101.37-149.06114.511618.273.78123.90-123.90185.26-136.88截面恒载V活载V左震V右震V左组合V右组合V120.093.1819.08-19.0850.821.21220.093.1819.08-19.0850.821.21314.772.1121.17-21.1746.51-8.53414.772.1121.17-21.1746.51-8.53519.814.7930.73-30.7366.60-13.30619.814.7930.73-30.7366.60-13.30714.973.1134.11-34.1164.17-24.51814.973.1134.11-34.1164.17-24.51920.434.9239.55-39.5578.88-23.951020.434.9239.55-39.5578.88-23.951115.473.1943.89-43.8977.54-36.581215.473.1943.89-43.8977.54-36.58137.871.8944.20-44.2068.04-46.88147.871.8944.20-44.2068.04-46.88156.621.4635.26-35.2654.66-37.02166.621.4635.26-35.2654.66-37.02截面恒载N活载N左震N右震N左组合N右组合N1222.9613.77-9.719.71263.19217.222222.9613.77-9.719.71263.19217.223281.8620.893.20-3.20354.93296.474281.8620.893.20-3.20354.93296.475503.6368.69-31.8831.88604.13496.536503.6368.69-31.8831.88604.13496.537623.65110.8810.50-10.50828.56692.748623.65110.8810.50-10.50828.56692.74续表5.89813.34123.68-64.4164.41966.48791.4510813.34123.68-64.4164.41966.48791.4511994.93200.8021.22-21.221341.981122.9212994.93200.8021.22-21.221341.981122.92131093.40178.52-106.47106.471280.781044.25141093.40178.52-106.47106.471280.781044.25151337.37290.8735.26-35.261825.201528.64161337.37290.8735.26-35.261825.201528.645.7截面设计5.7.1设计资料采用C30混凝土，那么，，，，纵向钢筋HRB400，，箍筋HPB235,,保护层厚度C取为25mm,那么，，梁受弯时，受剪时。5.7.2梁的截面设计〔选取第四层AB梁例如计算〕1〕正截面设计跨内按T型截面计算，由于，所以翼缘宽度跨中截面，根据梁的内力组合表，可以得出三组跨中弯矩选取第一组弯矩值，那么跨中弯矩故属于第一类T型截面，那么正截面计算同次梁一致选取320,，同时大于，满足要求。支座截面〔A端支座〕，根据梁的内力组合表，可以得出三组支座弯矩选取第三组弯矩值，那么支座弯矩采用矩形截面，由于在支座处纵横向主梁负钢筋交叉重叠，梁的有效高度减少，那么选取216，，，那么采取配筋，，选取314，，满足要求。2〕斜截面设计为了防止梁在弯曲破坏前发生剪切破坏，《抗震标准》规定，对于抗震等级为三级的框架梁按“强剪弱弯”的原那么调整截面剪力，各层梁的计算如下所示：第四层边跨第四层中跨标准层边跨标准层中跨根据梁的内力组合表可得出三组剪力考虑强剪弱弯应选取第一组截面尺寸验算，，，尺寸满足要求。验算是否需要计算配箍：故按构造要求配置箍筋，采用，那么满足要求。其他梁跨中截面配筋见表5.9，支座截面配筋见表5.10，斜截面配筋见表5.11。表5.9跨中截面配筋跨中截面(kN・m)(mm2)选取的钢筋实际(mm2)2169.780.0190.0190.9909393209410.44%0.2%5-46.040.0140.0140.9933533123390.37%0.2%7210.760.0240.0240.988120242012560.59%0.2%10-51.90.0160.0160.9923984124520.50%0.2%12212.370.0240.0250.988121142012560.59%0.2%15-51.580.0160.0160.9923964124520.50%0.2%17221.280.0250.0260.987126342012560.59%0.2%20-54.430.0170.0170.9914184124520.50%0.2%表5.10支座截面配筋支座截面(kN・m)(mm2)选取的钢筋实际(mm2)1-66.770.0080.0080.996384216+1125150.25%0.2%3-97.850.0120.0120.994570216+1145560.27%0.2%4-64.850.0200.0200.990471216+1125150.60%0.2%6-144.830.0170.0180.991847216+2168040.39%0.2%8-162.370.0200.0200.990950216+31610050.48%0.2%9-73.70.0230.0230.988536216+1145560.64%0.2%11-183.950.0220.0220.9891078216+41410170.49%0.2%13-196.160.0240.0240.9881151216+31811650.56%0.2%14-77.610.0240.0240.988565216+1145560.64%0.2%16-213.820.0260.0260.9871256218+31812720.61%0.2%18-222.030.0270.0270.9861304218+31812720.61%0.2%19-88.530.0270.0280.986646218+1146630.77%0.2%表5.11斜截面配筋斜截面(kN)截面尺寸检验(kN)是否计算箍筋箍筋直径箍筋间距实际的五层AB158.87766.84214.71--82000.5050.17%0.16%BC34.99326.2291.34--82000.5050.20%0.16%CD158.87766.84214.71--82000.5050.17%0.16%四层AB107.03766.84214.71--82000.5050.17%0.16%BC29.8326.2291.34--82000.5050.20%0.16%CD107.03766.84214.71--82000.5050.17%0.16%三层AB158.87766.84214.71--82000.5050.17%0.16%BC34.99326.2291.34--82000.5050.20%0.16%CD158.87766.84214.71--82000.5050.17%0.16%二层AB172.44766.84214.71--82000.5050.17%0.16%BC39.79326.2291.34--82000.5050.20%0.16%CD172.44766.84214.71--82000.5050.17%0.16%一层AB185.55766.84214.71--82000.5050.17%0.16%BC39.79326.2291.34--82000.5050.20%0.16%CD185.55766.84214.71--82000.5050.17%0.16%5.7.3柱的截面设计〔选取第四层A柱例如计算〕5.7.3.1设计参数：柱子采用对称配筋，C30混凝土〔，，，〕，纵向钢筋HRB400,，箍筋HPB235，，柱的截面尺寸为，混凝土保护层厚度为，取，那么。5.6.3.2抗震构造要求1〕抗震调整系数：当轴压比小于0.15时，当轴压比大于0.15时，2〕三级抗震设防要求，框架柱纵筋最小配筋百分率应满足：0.7%，3〕剪压比和轴压比验算：根据《抗震标准》，三级框架的轴压比N/(bh0fc)≤0.9；为防止柱截面的剪压比过大，在箍筋屈服前混凝土过早的发生剪切破坏，对于：剪跨比的矩形截面框架柱，其剪压比；剪跨比时，剪压比。轴压比以及剪压比验算过程见表5.12。表5.12剪压比、轴压比验算表柱号b(mm)h0(mm)Mmax(kN•m)Vc(kN)Nmax(kN)轴压比剪压比五层A45041096.0c630.24314.497.7480.1190.009B45041089.1322.01400.989.8770.1520.007C45041089.1322.01400.989.8770.1520.007D45041096.0630.24314.497.7480.1190.009四层A45041096.0c630.24314.497.7480.1190.009B45041089.1322.01400.989.8770.1520.007C45041089.1322.01400.989.8770.1520.007D45041096.0630.24314.497.7480.1190.009三层A450410120.5331.44747.229.3500.2830.010B450410115.7534.11950.598.2770.3600.010C450410115.7534.11950.598.2770.3600.010D450410120.5331.44747.229.3500.2830.010二层A450410143.6739.551219.228.8600.4620.012B450410140.6343.891539.947.8150.5840.013C450410140.6343.891539.947.8150.5840.013D450410143.6739.551219.228.8600.4620.012一层A450410165.8144.201651.049.1500.6260.013B450410185.2635.262090.5012.8150.7920.011C450410185.2635.262090.5012.8150.7920.011D450410165.8144.201651.049.1500.6260.013由上表可知，所有轴压比均小于0.9，所有剪跨比均大于2，剪压比均小于0.2所以均符合要求。5.6.3.3正截面承载力计算按“强柱弱梁”原那么计算柱的配筋。根据《抗震标准》规定，柱端组合的弯矩设计值应符合，三级框架，取=1.1。为了防止柱在压弯破坏前发生剪切破坏，《抗震标准》规定，三级框架柱的剪力设计值应按下式调整：。柱端截面最不利内力组合有三组：；；。第四层A柱的为，，。构件计算长度，那么，又，那么属于大偏心受压。但那么另外以不考虑受压钢筋的情况进行计算，那么由得，求得：，那么取，选取316，那么，柱总截面配筋柱总截面配筋为816，，配筋率为，满足构造要求。轴心受压验算垂直于弯矩作用方向的承载验算：由，查表得那么，可以。5.6.3.4斜截面受剪承载力计算，考虑强剪弱弯：剪跨比，取，满足要求。那么按照构造配筋，其他柱配筋如表5.13所示。表5.13其他柱配筋五层NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmaxA柱162.9272.0537581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍1.211.33206.66Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax314.495424%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍30.2433.26291.54Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax162.9272.0537581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍1.211.33206.66Ф8@200B柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax354.9371.3117481616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍46.5151.16314.19Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax400.9844.417581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍22.0124.21339.98Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax237.1715.8912281616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍8.539.38248.24Ф8@200C柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax354.9371.3117481616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍46.5151.16314.19Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax400.9844.417581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍22.0124.21339.98Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax237.1715.8912281616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍8.539.38248.24Ф8@200D柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax162.9272.0537581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍1.211.33206.66Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax314.495424%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍30.2433.26291.54Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax162.9272.0537581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍1.211.33206.66Ф8@200四层NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmaxA柱162.9272.0537581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍1.211.33206.66Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax314.495424%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍30.2433.26291.54Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax162.9272.0537581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍1.211.33206.66Ф8@200B柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax354.9371.3117481616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍46.5151.16314.19Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax400.9844.417581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍22.0124.21339.98Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax237.1715.8912281616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍8.539.38248.24Ф8@200C柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax354.9371.3117481616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍46.5151.16314.19Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax400.9844.417581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍22.0124.21339.98Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax237.1715.8912281616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍8.539.38248.24Ф8@200D柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax162.9272.0537581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍1.211.33206.66Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax314.495424%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍30.2433.26291.54Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax162.9272.0537581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍1.211.33206.66Ф8@200三层NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmaxA柱397.2296.4331981616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍13.314.63337.87Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax747.2257.3833181616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍31.4434.58533.87Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax397.2214.6329581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍13.314.63337.87Ф8@200B柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax662.8592.62081616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍64.1770.59486.62Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax950.5941.6656121624121.19%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍23.2625.59647.76Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax554.1935.6829781616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍24.5126.96425.77Ф8@200C柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax662.8592.62081616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍64.1770.59486.62Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax950.5941.6656121624121.19%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍23.2625.59647.76Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax554.1935.6829781616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍24.5126.96425.77Ф8@200D柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax397.2296.4331981616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍13.314.63337.87Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax747.2257.3833181616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍31.4434.58533.87Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax397.2214.6329581616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍13.314.63337.87Ф8@200二层NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmaxA柱533.16114.9432081616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍23.9526.35414.00Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax1219.2260.31789121624121.19%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍32.435.64798.19Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax533.16114.9432081616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍23.9526.35414.00Ф8@200B柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax1073.59110.826281616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍77.5485.29716.64Ф8@200NmaxM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax1539.9444.4839881616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍24.0126.41977.79Ф8@200NminM单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax898.3353.5251381616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍36.5840.24618.49Ф8@200C柱NMmax单侧AS或As'最终配筋实际AS或As'ρρminρmax1073.59110.826281616080.24%0.7%5%V强剪弱弯1.75ftbhO/(λ+1.0)+0.56N构造配箍77.5485.29716