淮南市某教学楼框架填充墙结构设计计算书

毕业设计（论文）--淮南市某教学楼框架填充墙结构设计计算书结构设计计算8工程概况81工程简介建筑地点淮南市建筑类型教学楼框架填充墙结构建筑介绍建筑面积约5000楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构楼板厚度取100mm填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块门窗使用大门采用钢框玻璃门其它为木门窗为塑钢门窗尺寸详见门窗表地质条件经地质勘察部门确定此建筑场地为二类近震场地设防烈度为7度柱网与层高本教学楼采用柱距为66m的内廊式柱网边跨为66m中间跨为30m底层层高取39m标准层层高取36m82课题条件要求依本课题要求合理安排场地创造出优美环境平面布置合理通风采光良好实用性强立面造型新颖有民族风格具有个性与现代感基本不考虑地基土的变形验算其承载力为建筑场地的主导风向按所在地气象资料得到室内的高差按600mm考虑其中标高相当于马路中心相对标高抗震设防要求设防烈度7度01g设计地震分组为第二组场地类别为II类场地83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主要内容如下1地震作用计算2框架内力分析配筋计算取一榀3基础设计及计算4板楼梯的设计计算84设计资料com气象条件基本风压035kNm2基本雪压045kNm2此处按建筑结构荷载规范GB50009-2001采用主导风向东南风com抗震设防按7级近震地震分区为一区II类场地设计com地基土承载力地基土承载力为kNm2com其它条件室内外高差600mm9结构类型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设计图9-1是标准层平面网柱布置主体结构共4层底层层高39m层高均为36m填充墙采用240mm厚的粘土空心砖砌筑门为木门门洞尺寸10m×24m窗为塑钢窗洞口尺寸为15m×18m楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构图9-1柱网布置及一榀框架图10框架结构的一般性设计与计算101梁柱截面梁跨度及柱高确定梁柱的混凝土设计强C25com梁截面尺寸的初步确定1．横a截面的高度112～18的跨度为满载刚h112～18×6600㎜＝550～825㎜h112～18×3000㎜＝250～375㎜则边h600㎜b梁截面宽13～12梁高同时12柱宽应250㎜b13～12×600㎜200～300㎜则边宽b＝300㎜2．纵梁a截面的高度112～18的跨度为满载刚h112～18×4500㎜＝375～565㎜即截面高度375㎜～565㎜则边h500㎜b梁截面宽13～12梁高同时12柱宽应250㎜b13～12×500㎜167～250㎜即截面宽则边宽b＝250㎜由此估算出的梁截面尺寸见表10-1表中还给出了各层梁的混凝土强度等级表10-1梁截面尺寸及混凝土强度等级层次 混凝土强度等级 横梁 纵梁 AB跨CD跨 BC跨 1～C25 300×600 250×400 250×450 com柱截面尺寸的初步确定框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算1-1式中柱的组轴压力设计按简状态计负载积折算在单积载实际载计12～15kN㎡考虑组轴压力数边13不等跨内125等跨内12验算楼层层数柱截面面积混凝土轴压强设计框架柱轴压处为级级级级别07com其中＝15kN㎡＝4＝09＝13＝125C25混凝土fc＝119kN㎡ft＝143kN㎡边＝＝中柱＝＝按上述方法确定的柱截面高度不宜小于400mm宽350mm柱净截面边长4取柱截面为则边别和为计为实际况设计com梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心线为准而墙中心线是与轴线重合的所以柱的形心与轴线发生偏移造成计算跨度与轴线间距不同com柱的高度底层39060550注底层层高39m室内外高差06m基础顶部至室外地面05其他各层为36因而得到5036图10-1横向框架计算简图及柱编号102重力荷载的计算com楼面永久荷载恒荷载标准值1屋面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粉底为相同重量其屋面构造做法如图10-2所示按图10-2来计算屋面恒载其结果如下图10-2屋面构造做法屋面的长边长屋面的短边长那么屋面恒荷载标准值为2楼面楼面的做法如图10-3所示按图示各层进行组合来参与计算楼面恒载大小图10-3楼面构造做法因而得到楼面均布恒载标准值com楼面可变荷载活荷载标准值1屋面计算重力荷载代表值时仅考虑屋面雪荷载作用2楼面根据荷载规范楼面活载按来参与计算com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例长度61扣除一个柱宽长度276扣除墙宽表10-2梁自重层次 编号 截面㎡ 长度 根数 每根重量KN 总计 1～4 L1 03×06 61 22 034×062×61×2532147 138863 L2 025×04 276 11 029×042×276×258404 L3 025×045 45 32 029×047×45×2515334 L4 025×045 39 4 029×047×39×2513289 L5 025×045 33 4 029×047×33×2511279 注1上表中梁截面的确定考虑到抹灰层有每抹层均按20mm计算宽032×002034m0252×002029m高061×002062m041×002042m0451×002047m2此处抹层按近似与梁相同按每立方25KN计算3梁的长度都按净跨长度计算2柱的自重表10-3柱自重层次 编号 截面㎡ 长度 根数 每根重量KN 总计KN 1 Z1 05×05 50 44 054×054×5×253645 16038 2～4 05×05 36 44 054×054×36×252644 116336 注1柱因四面抹灰与梁相同办法处理边长05002×2054m2抹层记入柱内按每立方25KN计算com自重墙体为240厚两面抹灰近似按加厚墙体计算考虑抹灰重量采用机器制普通砖依GB50009-2001建筑结构荷载规范砖自重为15其计算如表3所示此处门窗暂不考虑为预留洞考虑墙体为240mm厚粘土空心砖外墙面贴瓷砖内墙面为20mm厚抹灰则外墙单位墙面重力荷载为内墙为240mm粘土空心砖两侧均为20mm厚抹灰在内墙单位面积重力荷载为木门单位面积重力荷载为02钢框玻璃窗单位面积重力荷载取04表10-4墙体自重墙体的位置 每片面积㎡ 片数 重量KN 总计KN 底层外纵墙 40×455 8×216 129293 443648 34×455 2×12 13737 28×455 1×22 11313 底层内纵墙 40×455 14 109054 28×455 1 5453 底层外横墙 61×44 2×24 47668 30×46 2 12254 底层内横墙 61×44 10 114875 2～4层外纵墙 40×315 8×216 89510 316262 34×315 2×12 951 28×315 1×22 7832 2～4层内纵墙 40×315 16 86285 28×315 1 3775 2～4层外横墙 61×30 2×24 32500 30×32 2 8525 2～4层内横墙 61×30 10 78324 注1墙厚24020×2280mm考虑抹灰层2单位面积重为1×028×195323女儿墙自重墙体为120㎜单砖女儿墙高为1200㎜外墙面贴瓷砖05KN㎡内墙面为20mm厚抹灰则女儿墙重力荷载为05＋15×012＋17×002×123168KNM05＋15×012＋17×002×12×4344×2＋1644×237940KNcom门窗的自重根据建筑结构荷载规范GB50009-2001木门按02考虑塑钢窗按04考虑计算结果如表10-5所示表10-5门窗自重层数 墙体位置 门窗 扣除门窗的尺寸 个数 扣除部分墙体重量 门窗重量 总扣除重量 总和 1～418×18 18 25894 23328 235612 35608 15×12 16 12326 1152 11774 12×09 2 959 0864 873 门 12×24 16 19722 922 18800 22325 18×24 2 3698 1728 35252 com各层的荷载的组合屋盖和楼盖重力代表值为屋盖层女儿墙屋面恒载50雪载纵横梁自重半层柱重半层墙重墙和门窗楼盖层楼面恒载50楼面活载纵横梁自重楼面上下各半层柱楼面上下各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四层G437940＋43134905×32137＋138863＋12×116336＋12×316262－35608－22325811553三二层G3～2282091＋05×142831＋138863＋12×116336×2＋12×316262－35608－22325×2867035底层282091＋05×142831＋138863＋12×16038116336＋12443648316262重力荷载代表值如图10-4所示图10-4重力荷载代表值11水平地震作用下框架结构的侧移和内力计算111横梁的线刚度混凝土为C25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架梁取I15为梁的截面惯性矩对中框架梁取I2来计算表11-1横梁线刚度计算表类别 层次 截面尺寸 惯性矩 跨度 线刚度 边框架 中框架 边横梁 1～4 中横梁 1～4 112横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值com架柱的线刚度柱的线刚度见表10-7所示横向框架柱侧移刚度D值见表10-8所示图11-2柱的线刚度柱号Z 截面 Z1 500×500 5208 5000 2917 Z2 500×500 5208 3600 4051 注由于柱采用C25混凝土因而com架柱的侧移刚度D值柱的侧移刚度按计算由于梁线刚度比不同所以柱可以分为边框边柱边框中柱中框边柱中框中柱中框架柱侧移刚度值表11-3中框架柱侧移刚度D值层次 柱型 根数 1 边柱 1700 0595 832382 18 37>201381 中柱 2267 0676 946163 18 2～4 边柱 1224 0380 1423852 18 58446648 中柱 1892 0486 1823184 18 边框架柱侧移刚度值表11-4边框架柱侧移刚度D值层次 柱型 根数 1 边柱 1275 0542 758730 4 6519269 中柱 1970 0622 871087 4 2～4 边柱 0918 0315 1179860 4 10945579 中柱 1419 0415 1556533 4 注底层总侧移刚度为3201381651926938533079KNm其它层总侧移刚度为584466481094557969392227KNm113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感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此处取06框架顶点位移而在求框架周期前无法求框架地震力和位移是将框架的重力荷载顶点位移由求再由求框架结构底部剪力再求各层剪力和结构的真正的位移如表11-5所示表11-5横向框架顶点位移层次 4 811553 811553 69392227 001170 016336 3 867035 1678588 69392227 002419 015166 2 867035 2545623 69392227 003668 012747 1 952750 3498373 38533079 009079 009079 因此114横向框架水平地震作用及楼层地震剪力总框架高为158m因本工程结构高度不超过40m质量刚度沿高度分布比较均匀变形以剪切变形为主故可用底部剪力法计算水平地震作用设防烈度7度地震分区为一区查表得水平地震影响系数最大值Ⅱ类场时结构总水平地震作用标准值按计算由于＜根据结构抗震设计因而不考虑顶部附加地震作用按底部剪力法球的基底剪力按分配各层的质点因此各层横向地震作用及楼层地震剪力如表11-6所示表11-5各层横向地震作用及楼层地震剪力层次 4 36 158 811553 128225 0360 73907 73907 3 36 122 867035 105778 0297 60973 13488 2 36 86 867035 74565 0209 42907 177787 1 50 50 952750 47638 0134 27510 205297 横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图11-1所示图11-1横向框架各层水平地震作用和地震剪力115横向框架水平地震作用位移验算由于为钢筋混凝土框架因此其弹性层间位移角限值为1550结果见表11-6所示表11-6横向水平地震作用下的位移验算层次 层间剪力Vi 层间刚度Di 层间位移 层高 层间相对弹性转角 4 73907 69392227 107 3600 13364 3 13488 69392227 194 3600 11856 2 177787 69392227 256 3600 11406 1 205297 38533079 533 5000 1938 经验算其最大弹性层间位移角限值1938θe〈[θe]1550因此均满足设计要求116水平地震作用横向框架的内力分析com架柱端弯矩及剪力此处采用中框架为例计算边框架和纵向框架的计算方法步骤与横向中框架完全相同框架柱剪力和弯矩计算采用D值法求框架柱的剪力和弯矩时此处采用D值法来进行求解其计算的过程和结果如下表311所示其中反弯点位置的确定考虑梁和层高的影响作用既当＞时反弯点下移查表时应取查得的冠以负号对于底层柱不考虑修正值即0对于顶层柱不考虑修正值取0对于底层柱不考虑修正值即0取中框架以4层边柱为例同理可得其它层边柱的柱端弯矩也可得出中柱的柱端弯矩现将计算结果列表如下边柱如表11-7表11-7各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次 柱高 层间剪力 4 36 73907 0024 1774 1224 036 2299 4087 3 36 13488 0024 3237 1224 045 5244 6409 2 36 177787 0024 4267 1224 046 7066 8295 1 50 205297 0026 5338 1700 057 15213 11476 中柱如下表11-8表11-8各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次 柱高 层间剪力 4 36 73907 0031 2291 1892 039 3217 5031 3 36 13488 0031 4181 1892 045 6774 8279 2 36 177787 0031 5511 1892 049 9722 10119 1 50 205297 0030 6159 2627 055 16937 13858 com架梁端弯矩及剪力根据计算出梁端的弯矩及剪力计算结果见表11-9及11-10表11-9边梁弯矩及剪力计算层次 4 61 4087 3255 1204 3 61 8708 7438 2631 2 61 13539 10930 4011 1 61 18542 15256 5541 表11-10走道梁弯矩剪力及柱轴力计算层次 边柱轴力 中柱轴力 4 276 1776 1776 1243 -1204 -039 3 276 4058 4058 2941 -3835 -349 2 276 5963 5963 4321 -7846 -66 1 276 8324 8324 6032 -13387 -115 图11-2横向框架各层水平地震作用下弯矩图

12横向风荷载作用下框架的内力和侧移计算121风荷载标准值的计算com标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值当计算主要承重结构时按下式来计算式中风荷载标准值kNm2高度Z处的风振系数风压高度变化系数基本风压kNm2《荷载规范》035KNm地面粗糙度为类《荷载规范》08迎风面和-05背风面H架结构008～01008～01×4032～04s由荷载规范comcom-3查得ξ117ν04由式可算得仍取中框横向框架柱其负载宽度为45米沿房屋高度的分布风荷载标准值为qz＝45×0351575根据各楼层标高处的高度Hi由荷载规范comz代入上式可得各楼层标高处的qz见表15qz沿房屋高度分布图见图12所示表12-1沿房屋高度分布风荷载标准值层次 迎 背 4 158 1000 077 1608 1560 0975 3 122 0772 074 1488 1387 0867 2 86 0544 074 1344 1253 0783 1 50 0316 074 1200 1119 0699 图12-1风荷载沿房屋高度分布图其中A为一榀框架各层节点的受风面积取上层的一半和下层的一般之和顶层渠道女儿墙顶底层只取到下层的一半注意底层的计算高度应从室外地面开始取即为45m1560975×1236276113870867×368111253com×367331253com×452362825com作用下的水平位移验算根据上述计算的水平荷载求出层间剪力然后依据中框柱框架层间侧移刚度计算各层相对侧移和绝对侧移计算过程见表12-2表12-2风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次 层高 4 3600 761 761 69392227 0011 0148 1327273 3 3600 811 1572 69392227 0023 0137 1156521 2 3600 733 2305 69392227 0033 0114 1109090 1 5000 825 3130 38533079 0081 0081 161728 由表12-2可见风荷载作用下的框架的最大层间位移角为161728远小于1550满足规范要求

13竖向荷载作用下横向框架的内力计算131计算单元仍取此中框架一榀框架为例计算计算单元宽度为45m如图13-1所示由于房间无次梁故直接传给该框架楼面荷载如图13-1中水平阴影线所示计算单元范围内的其余楼面荷载则通过板和纵向框架梁以集中力的形式传递给横向框架作用于各节点上由于纵向框架中心线与柱的中心线不重合因此在框架上还有集中力矩图13-1横向框架计算单元132荷载计算com计算图13-2各层梁上作用的恒荷载对于第4层如图13-2所示代表横梁自重为均布荷载形式分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载由图13-1所示的几何关系可知分别为由边纵梁中纵梁直接传给柱的恒载它包括梁自重楼板重和女儿墙等重力荷载则集中力矩对于3～2层包括梁自重和其上墙自重为均布荷载其它荷载的计算方法同第4层结果如下则集中力矩对于第1层包括梁自重和其上墙自重为均布荷载其它荷载的计算方法同第4层结果如下则集中力矩com计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图13-2所示图13-3各层梁上作用的活荷载对于第4层不上人屋面只有雪载对于3～1层楼面活载表13-1横向框架恒载汇总表层次 4 527 3045 2718 1812 16657 16590 2082 2073 3～2 1821 3045 1778 1185 15378 15501 1922 1938 1 2410 3045 1778 1185 17865 13464 2233 1683 表13-2横向框架活载汇总表层次 4 2025 135 891 992 111 124 3～1 90 60 396 441 495 551 为杆件的线刚度分配系数为对于中间节点与该节点相连的走道梁的远端转化为滑动支座因此转动刚度其余杆端分配系数计算过程如下梁上分布荷载由矩形和梯形两部分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则先将梯形分布荷载以及三角形分布荷载化为等效均布荷载等效均布荷载的计算公式如图所示αalqe1-2a2a3qqe5q8图13-4梯形荷载图13-5三角形荷载第4层即顶层梯形荷载化为等效均布荷载则顶层各杆的固端弯矩为跨两端均为固定支座跨一端为固定支座一端为滑动支座3～2层梯形荷载化为等效均布荷载跨两端均为固定支座跨一端为固定支座一端为滑动支座1层梯形荷载化为等效均布荷载跨两端均为固定支座跨一端为固定支座一端为滑动支座com矩二次分配及弯矩图表13-3恒载作用下的框架弯矩二次分配层次 边节点 中节点 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 四层 分配系数 0450 0550 0512 0418 0070 固端弯矩 2082 -9950 9950 2073 -1078 第一次分配 3541 4327 -3481 -2842 -476 传递弯矩 1542 -1741 2164 -1350 第二次分配 090 109 -417 -340 -057 最后弯矩 5173 -7255 8216 -4532 -1611 三层 分配系数 0310 0310 0380 0361 0295 0295 0049 固端弯矩 1922 -11870 11870 1938 -784 第一次分配 3083 3083 3780 -3293 -2699 -2699 -448 传递弯矩 1771 1542 -1647 1890 -1421 -1350 第二次分配 -516 -516 -633 318 260 260 043 最后弯矩 4338 4109 -1037 10785 -3860 -3789 -1189 二层 分配系数 0310 0380 0364 0361 0295 0295 0049 固端弯矩 1922 -11870 11870 1938 -784 第一次分配 3083 3083 3780 -3293 -2699 -2699 -448 传递弯矩 1532 2002 -1647 1890 -1350 -1853 第二次分配 -588 -588 -721 494 -387 -387 -064 最后弯矩 4037 4497 -10458 10881 -4436 -4939 -1296 一层 分配系数 034 0245 0415 0393 0321 0232 0054 固端弯矩 2233 -14008 14008 1683 -784 第一次分配 4004 2889 4887 -4536 -3705 -2678 -6232 传递弯矩 1542 -2268 2444 -1350 第二次分配 247 178 301 -430 -351 -254 -059 最后弯矩 5793 3067 -11088 11486 -5406 -2932 -1466 1534 -1466 图13-6恒载作用下的框架弯矩图com力和轴力梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得而柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到计算恒载作用时的柱底轴力要考虑柱的自重恒载作用下梁的剪力以及柱的轴力剪力计算①梁端剪力由两部分组成a荷载引起的剪力计算公式为分别为矩形和梯形荷载分别为矩形和三角形荷载b弯矩引起的剪力计算原理是杆件弯矩平衡即跨跨因为跨两端弯矩相等故②柱的轴力计算顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到柱底轴力为柱顶轴力加上柱的自重其余层轴力计算同顶层但需要考虑该层上部柱的轴力的传递3柱的剪力计算柱的剪力式中分别为经弯矩分配后柱的上下端弯矩为柱长度荷载引起的剪力第4层第3～2层第1层弯矩引起的剪力AB跨第4层第3层第2层第1层列表如下表13-4恒载作用下的梁端剪力及柱轴力层次 由荷载引起的 由弯矩引起的 总剪力 柱子轴力 AB跨 BC跨 AB跨 BC跨 AB跨 BC跨 A柱 B柱 4 77187 18158 -146 0 75724 78647 18158 24229 26271 3 9926 13455 -063 0 9863 9989 13455 53115 56751 2 9926 13455 -075 0 9851 1001 13455 82050 87253 1 118646 13455 -060 0 118146 119146 13455 115375 117622 注N底＝N顶＋柱自重图13-7恒载作用下梁剪力柱轴力图134活载作用下内力计算当活荷载产生的内力远小于恒荷载及水平力所产生的内力时可不考虑活荷载的不利布置而把活荷载同时作用于所有的框架梁上这样求得的内力在支座处与按最不利荷载位置法求得内力极为相近可直接进行内力组合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的系数予以增大梁上分布荷载为梯形荷载根据固端弯矩相等的原则先将梯形分布荷载以及三角形分布荷载化为等效均布荷载活载作用下顶层梯形荷载化为等效均布荷载第4层即顶层梯形荷载化为等效均布荷载则顶层各杆的固端弯矩为跨两端均为固定支座跨一端为固定支座一端为滑动支座3～1层梯形荷载化为等效均布荷载跨两端均为固定支座跨一端为固定支座一端为滑动支座134．1框架弯矩二次分配及弯矩图表13-5活载作用下的框架弯矩二次分配层次 边节点 中节点 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 四层 分配系数 0450 0550 0512 0418 0070 111 -599 599 124 -063 220 268 -211 -172 -029 336 -106 134 -27 -104 -127 070 057 010 452 452 -564 592 -385 -082 三层 分配系数 0310 0310 0380 0361 0295 0295 0049 495 -2661 2661 551 -281 671 671 823 -66 -540 -540 -09 110 336 -330 412 -086 -27 -036 -036 -044 -020 -017 -017 -005 745 971 -2212 2393 -643 -827 -376 二层 分配系数 0310 0380 0364 0361 0295 0295 0049 495 -2661 2661 551 -281 671 671 823 -660 -540 -540 -090 336 368 -330 412 -27 -294 -1169 -116 -142 055 045 045 007 891 923 -2310 2468 -765 -789 -364 一层 分配系数 034 0245 0415 0393 0321 0232 0054 495 -2661 2661 551 -281 736 531 899 -719 -587 -424 -099 336 -360 450 -27 008 006 010 -071 -058 -042 -010 1080 537 -2112 2321 -915 -466 -39 269 -233 图13-8活载作用下的框架弯矩图com力和轴力①梁端剪力由两部分组成a荷载引起的剪力计算公式为为梯形荷载为三角形荷载b弯矩引起的剪力计算原理是杆件弯矩平衡即跨跨因为跨两端弯矩相等故②柱的轴力计算顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到柱底轴力为柱顶轴力加上柱的自重其余层轴力计算同顶层但需要考虑该层上部柱的轴力的传递3柱的剪力计算柱的剪力式中分别为经弯矩分配后柱的上下端弯矩为柱长度荷载引起的剪力第4层第3～1层弯矩引起的剪力AB跨第4层第3层第2层第1层列表如下表13-6活载作用下梁端剪力及柱轴力层次 由荷载引起的 由弯矩引起的 总剪力 柱子轴力 AB跨 BC跨 AB跨 BC跨 AB跨 BC跨 A柱 B柱 4 446 100 -042 0 404 488 100 1298 148 3 198 45 -027 0 1953 2007 45 7208 7897 2 198 45 -024 0 1956 2004 45 13124 14311 1 198 45 -031 0 1949 2011 45 19033 20732 图13-9活载作用下梁剪力柱轴力图竖向荷载作用下边柱A柱剪力表13-7竖向荷载作用下边柱剪力层次 恒载作用下 活载作用下 4 5173 4338 -2642 452 745 -333 3 4109 4037 -2263 971 891 -517 2 4497 5793 -2858 923 108 -556 1 3067 1534 -920 537 267 -161 竖向荷载作用下中柱B柱剪力表13-8竖向荷载作用下中柱柱剪力层次 恒载作用下 活载作用下 4 4532 386 2331 385 643 286 3 3789 4436 2285 827 765 442 2 4939 5406 2874 789 915 473 1 2932 1466 880 466 233 140

14内力组合141承载力抗震调整系数从理论上讲抗震设计中采用的材料强度设计值应高于非抗震设计时的材料强度设计值但为了应用方便在抗震设计中仍采用非抗震设计时的材料强度设计值而是通过引入承载力抗震调整系数来提高其承载力表14-1承载力抗震调整系数受弯梁 偏压柱 受剪 轴压比015 075 075 080 085 142框架梁内力组合梁一般取梁端和跨中作为梁承载力设计的控制截面一般情况下梁端为抵抗负弯矩和剪力设计控制界面但在有地震作用组合时也要组合梁端的正弯矩因此梁的最不利组合内力有梁端截面梁跨中截面com应组合结构或结构构件在使用期间可能遇到同时承受永久荷载和两种以上可变荷载的情况但这些荷载同时都达到它们在设计基准期内的最大值的概率较小且对某些控制截面来说并非全部可变荷载同时作用时其内力最大因此应进行荷载效应的最不利组合永久荷载的分项系数按规定来取当其效应对结构不利时对由可变荷载效应控制的组合取12对由永久荷载效应控制的组合取135当其效应对结构有利时一般情况下取10对结构的倾覆滑移或漂移验算取09可变荷载的分项系数一般情况下取14均布活荷载的组合系数为07风荷载组合值系数为06地震荷载组合值系数为13com间弯矩在恒载和活载作用下跨间可近似取跨中的弯矩跨中弯矩应按调幅后的支座弯矩及相应荷载用平衡条件求得在恒载和活载作用下跨间可近似取跨中的M代替14-1式中为梁端左右端弯矩见图3-15图3-16中所示跨中M若小于那么应取14-2在竖向荷载与地震力组合时跨间最大弯矩采用数解法来进行计算如图3-17所示图14-1框架梁内力组合图图中表示重力荷载作用下梁端弯矩表示水平地震作用下梁端弯矩表竖向荷载与地震荷载共同作用下梁端反力对图中作用点取弯矩可见14-3那么任意截面x处的弯矩为14-4由时可求得跨间的位置为14-5将X1代入任意截面处弯矩表达式可得跨间最大弯矩为14-6当右震时公式中反号即可以其中及的具体数值可参见表14-214-3所示表中的和均有两组数值而梁的内力组合情况见表14-4所示1跨中弯矩恒载作用下第4层第3层第2层第1层第4层第3层第2层第1层活载作用下第4层其余层第4层其余层表14-2左震作用下层次 位置 4 AB跨 66 2741 85512 75962 3997 315 78177 28521 75494 BC跨 3 1437 16386 163864 1719 1719 10095 07025 43495 3 AB跨 66 327 13033 124332 8613 7276 82927 2536 66948 BC跨 3 1045 15626 15626 3969 3969 -1079 -1032 29629 2 AB跨 66 327 1327 126264 13279 10762 7051 21563 82545 BC跨 3 1045 16518 16518 5871 5871 -2347 -2245 68537 1 AB跨 66 3859 13627 1301 18824 14977 75199 19487 13141 BC跨 3 1045 18444 18444 8171 8171 -388 -3713 13529 表14-3右震作用下层次 位置 4 AB跨 66 2741 85512 75962 -3997 -315 99835 36423 65881 BC跨 3 1437 16386 163864 -1719 -1719 33015 22975 43495 3 AB跨 66 327 13033 124332 -8613 -7276 13108 40084 5224 BC跨 3 1045 15626 15626 -3969 -3969 42135 40321 29629 2 AB跨 66 327 1327 126264 -1328 -1076 14336 43841 55203 BC跨 3 1045 16518 16518 -5871 -5871 54815 52455 68537 1 AB跨 66 3859 13627 1301 -1882 -1498 17763 46029 90459 BC跨 3 1045 18444 18444 -8171 -8171 70148 67128 13529 12549 12244 12404 3895 1788 表14-4框架梁内力组合表层数 位置 内力 ① ② ③ ④ 竖向荷载作用下 12①05②13③④ 135①② 12①14② 4 M -5804 -451 4087 -4087 -82864 -75962 -19223 -12549 V 75724 404 -1204 1204 106267 965248 776408 108945 M -6573 -474 -3255 3255 -93476 -85512 -12404 -39405 V 78647 488 1243 -1243 111053 101208 113463 811454 M -1289 -066 1776 -1776 -18058 -16386 72264 -3895 V 18158 1 -1243 1243 255133 231896 62306 385486 跨间 MAB 8737 449 12244 11113 7555 6606 MBC 1155 229 178825 17066 466 466 3 M -8296 -177 8708 -8708 -1297 -12433 3032 -22338 V 9863 1953 -2631 2631 152681 145698 95871 164277 M -8628 -191 -7438 7438 -13562 -13033 -21171 -18326 V 9989 2007 2941 -2941 154922 147966 170143 93677 M -951 -301 4058 -4058 -15849 -15626 39536 -65972 V 1333 45 -2941 2941 224955 22296 -19537 56929 跨间 MAB 9343 1996 146091 14006 6691 5285 MBC 588 211 10048 1001 3115 3115 2 M -8366 -185 13539 -1354 -13142 -12626 64527 -28749 V 9851 1956 -4011 4011 152549 145596 77805 182091 M -8705 -197 -1093 1093 -13726 -1321 -25839 25786 V 1001 2004 4321 -4321 155175 148176 188317 75971 M -1037 -291 5963 -5963 -1691 -16518 63329 -91709 V 1898 45 -4321 4321 30123 29076 -30697 81649 跨间 MAB 9269 1966 144792 138752 8375 5545 MBC 588 211 10048 1001 7085 7085 1 M -887 -169 18542 -1854 -13665 -1301 124466 -35763 V 11815 1949 -5541 5541 178987 169061 814362 225502 M -9189 -186 -1526 15256 -14262 -13627 -31974 76918 V 11915 2011 6032 -6032 180957 171129 233457 766252 M -1173 -312 8324 -8324 -18956 -18444 92264 -12416 V 13455 45 -6032 6032 226643 22446 -5957 97262 跨间 MAB 12046 1966 182281 172076 1286 9326 MBC 588 211 10048 1001 14066 14066 143框架柱内力组合框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面组合结果参见表14-5所示表14-5横向框架A柱弯矩和轴力组合层次 位置 内力 ① ② ③ ④ 竖向荷载作用下 12①05②13③④ 135①② 12①14② 4 柱顶 M 5173 452 -4087 4087 74356 68404 11657 117919 N 24229 1295 -1204 1204 34004 30888 282866 31417 柱底 M -4338 -745 2299 -2299 -6601 -6249 -26639 -86413 N 27874 1295 -1204 1204 38925 35262 326606 35791 3 柱顶 M 4109 971 -6409 6409 65182 62902 -28183 138451 N 53115 7208 -3835 3835 78913 73829 630773 730483 柱底 M -4037 -891 5244 -5244 -6341 -6092 14382 -12196 N 5676 7208 -3835 3835 83834 78203 674513 774223 2 柱顶 M 4497 923 -8295 8295 6994 66886 -48333 167337 N 8205 13124 -7746 7746 12389 11683 962646 116404 柱底 M -5793 -108 7066 -7066 -8901 -8464 15862 -16785 N 85695 13124 -7746 7746 12881 12121 100639 120778 1 柱顶 M 3067 537 -11476 11776 46775 44322 -10916 193114 N 11538 19033 -13387 13387 17479 1651 132467 167273 柱底 M -1534 -269 15213 -1521 -234 -2217 177747 -21779 N 11902 19033 -13387 13387 17971 16947 136841 171647 表14-6横向框架不柱弯矩和轴力组合层次 位置 内力 ① ② ③ ④ 竖向荷载作用下 12①05②13③④ 135①② 12①14② 4 柱顶 M -4532 -385 -5031 5031 -6503 -5977 -1221 8709 N 26271 148 -039 039 36946 33597 323625 324639 柱底 M 386 643 3217 -3217 5854 55322 91999 8357 N 29916 148 -039 039 41867 37971 367365 368379 3 柱顶 M -3789 -827 -8279 8279 -5942 -5705 -15806 57197 N 56751 7897 -349 349 84511 79157 723857 732931 柱底 M 4436 765 6774 -6774 67536 63942 145884 -3024 N 60396 7897 -349 349 89432 83531 767597 776671 2 柱顶 M -4939 -789 -10119 10119 -7457 -7031 -19555 67545 N 87253 14311 -66 66 1321 12474 112432 114148 柱底 M 5406 915 9722 -9722 82131 77682 196748 -56024 N 90898 14311 -66 66 13702 12911 116806 118522 1 柱顶 M -2932 -466 -13858 13558 -4424 -4171 -21813 138274 N 11761 20732 -1151 1151 17951 17016 152077 15507 柱底 M 1466 233 16937 -1694 22121 20854 239171 -20119 N 12127 20732 -1151 -1151 18444 17455 156463 156463 表13-7竖向荷载作用下边柱剪力层次 恒载作用下 活载作用下 4 5173 4338 -2642 452 745 -333 3 4109 4037 -2263 971 891 -517 2 4497 5793 -2858 923 108 -556 1 3067 1534 -920 537 267 -161 表14-6横向框架A柱剪力组合层次 ① ② ③ ④ 竖向荷载作用下 12①05②13③④ 135①② 12①14② 4 -2642 -333 1774 -1774 -3899 -3636 -1064 -5676 3 -2263 -517 3237 -3237 -3572 -3439 11824 -7234 2 -2858 -556 4267 -4267 -4415 -4209 17833 -9311 1 -9202 -161 5338 -5338 -1403 -133 57384 -814 表14-6横向框架B柱剪力组合层次 ① ② ③ ④ 竖向荷载作用下 12①05②13③④ 135①② 12①14② 4 23311 2856 2291 -2291 34326 31972 5947 -0096 3 22847 4422 4181 -4181 35265 33607 84423 -2428 2 28736 4733 5511 -5511 43527 41109 10897 -3432 1 8796 1398 6159 -6159 13273 12512 91461 -6867

15截面设计151截面设计及构造措施表15-1框架梁纵向受拉钢筋最小配筋百分率抗震等级 梁中位置 支座 跨中 一 040和80ftfy中的较大值 030和65ftfy中的较大值 二 030和65ftfy中的较大值 025和55ftfy中的较大值 三四 025和55ftfy中的较大值 020和45ftfy中的较大值 152承载力抗震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3-18式中表示承载力抗震调整系数见表3-22所示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再与静力组合的内力框进行比较挑选出最不利内力表15-2承载力抗震调整系数的值材料 结构构件 受力状态 钢筋混凝土 梁 受弯 075 轴压比〈015的柱 偏压 075 轴压比015的柱 偏压 080 抗震墙 偏压 085 各类构件 受剪偏拉 085 152横向框架梁截面设计com面截面设计梁的控制截面如图3-19所示图15-1梁的内力示意混凝土强度等级钢筋的强度等级纵筋II级箍筋I级式中表混凝土立方体抗压强度设计值表钢筋的抗拉强度设计值表钢筋的抗压强度设计值在计算中用与相等可以代换使用从梁内力组合表中找出相应的数据截面最不利内力并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算以第4层为例A支座右边缘B支座左边缘B支座右边缘AB跨BC跨C25＜C50所以4 M -5804 -451 4087 -4087 -82864 -75962 -19223 -12549 V 75724 404 -1204 1204 106267 965248 776408 108945 M -6573 -474 -3255 3255 -93476 -85512 -12404 -39405 V 78647 488 1243 -1243 111053 101208 113463 811454 M -1289 -066 1776 -1776 -18058 -16386 72264 -3895 V 18158 1 -1243 1243 255133 231896 62306 385486 跨间 MAB 8737 449 12244 11113 7555 6606 MBC 1155 229 178825 17066 466 466 表15-3第四层框架正截面强度计算截面 I II Ⅲ IV V 12549 12244 12404 3895 1788 300×565 300×565 300×565 250×365 250×365 10895 11346 3855 2724 2837 964 9825 10154 9568 2931 1632 7369 7616 7176 2198 1224 00647 00668 00630 00555 00309 00669 00692 00651 00571 00314 09666 09654 09675 09715 09843 643 664 625 295 162 选筋 222 222 222 222 222 实配面积 760 760 760 760 760 0448 0448 0448 0833 0833 表15-4第三层框架正截面强度计算截面 I II Ⅲ IV V 22338 14609 21171 6597 3115 300×565 300×565 300×565 250×365 250×365 16428 17014 5693 4107 4254 1423 18231 11753 16918 5174 2963 13673 8814 12688 3880 2222 01200 00773 01113 00979 00561 01282 00806 01183 01032 00577 09359 09597 09408 09484 09711 1231 774 1137 534 299 选筋 325 325 325 325 325 实配面积 1473 1473 1473 1473 1473 0869 0869 0869 1614 1614 表15-5第二层框架正截面强度计算截面 I II Ⅲ IV V 28749 14479 25839 9179 7085 300×565 300×565 300×565 250×365 250×365 18209 18832 8165 4552 4708 2041 24197 11598 21131 7130 6854 18148 8699 15848 5347 5141 01592 00763 01391 01349 01297 01745 00795 01504 01455 01394 09128 09603 09248 09272 09303 1676 763 1444 752 720 选筋 425 425 425 425 425 实配面积 1964 1964 1964 1964 1964 1159 1159 1159 2152 2152 表15-6第一层框架正截面强度计算截面 I II Ⅲ IV V 35763 18228 31974 12416 14066 300×565 300×565 300×565 250×365 250×365 22550 23346 9726 5638 5837 2432 30126 15095 26138 9985 13529 22594 11321 19603 7488 10147 01983 00993 01720 01890 02560 02232 01048 01901 02112 03014 08884 09476 09050 08944 08493 2143 1006 1826 1092 1558 选筋 525 525 525 525 525 实配面积 2454 2454 2454 2454 2454 1448 1448 1448 2689 2689 com面截面设计查梁内力组合表可知以第4层为例AB跨左震右震表15-6左震作用下AB跨支座边缘处弯矩层次 4 1922 7764 12404 11346 -019 95675 3 303 9587 21171 17014 -2094 16918 2 6453 7781 25839 18832 45078 21131 1 12447 8144 31974 23346 10411 26138 表15-7右震作用下AB跨支座边缘处弯矩层次 4 12549 10895 3941 8115 98253 1912 3 22338 16428 1833 9368 18231 -509 2 28749 18209 2579 7597 24197 6798 1 35763 2255 7692 7663 30126 5776 BC跨以第4层为例左震右震表15-8地震作用下BC跨支座边缘处弯矩层次 左震 右震 4 723 623 56725 3895 3855 293125 3 3954 1954 34655 6597 5693 517375 2 6333 307 55655 9171 8165 712975 1 9226 5957 773675 12416 9726 99845 求AB跨第4层第3～2层第1层BC跨第4层第3～1层求表剪力增大系数三级框架依规范取用11以第4层为例AB跨0199568com191211738取大值BC跨AB跨表15-9框架梁AB跨剪力组合表层次 4 9825 1912 61 11642 1169473 3 2094 16918 61 13384 1429053 2 4508 21131 61 13384 1530631 1 10411 26138 61 14805 1818643 BC跨表15-10框架梁BC跨剪力组合表层次 4 293125 293125 276 3554 5006928 3 517375 517375 276 2603 5717953 2 712975 712975 276 2603 7043214 1 99845 99845 276 2603 8977411 表15-11四层斜截面强度计算表截面 支座 支座 支座 设计剪力KN 10895 8115 3855 KN 9261 6898 3277 调整后剪力KN 11695 11695 5007 KN 9941 9941 4256 300×565 300×565 250×365 KN 箍筋直径肢数 503 503 503 箍筋间距s㎜ 200 200 100 0168 0168 0402 0145 0145 0145 表15-12三层斜截面强度计算表截面 支座 支座 支座 设计剪力KN 16428 9368 5693 KN 13964 7963 4839 调整后剪力KN 14291 14291 5718 KN 12147 12147 4860 300×565 300×565 250×365 KN 箍筋直径肢数 503 503 503 箍筋间距s㎜ 200 200 100 0168 0168 0402 0145 0145 0145 表15-13二层斜截面强度计算表截面 支座 支座 支座 设计剪力KN 18209 7597 8165 KN 15478 6457 6940 调整后剪力KN 15306 15306 7043 KN 13010 13010 5987 300×565 300×565 250×365 KN 箍筋直径肢数 503 503 503 箍筋间距s㎜ 200 200 100 0168 0168 0402 0145 0145 0145 表15-14一层斜截面强度计算表截面 支座 支座 支座 设计剪力KN 22550 7663 9726 KN 19168 6514 8267 调整后剪力KN 18186 18186 8977 KN 15458 15458 7630 300×565 300×565 250×365 KN 箍筋直径肢数 503 503 503 箍筋间距s㎜ 200 200 100 0168 0168 0402 0145 0145 0145 152横向框架柱截面设计混凝土为C25纵筋为II级箍筋为I级com柱的轴压比验算表15-14框架柱轴压比柱型 层次 备注 A柱 4 389249 013084 075 小于09满足 3 83834 0281795 08 小于09满足 2 1288123 0432982 08 小于09满足 1 17971 0604067 08 小于09满足 B柱 4 418666 0140728 075 小于09满足 3 894316 030061 08 小于09满足 2 1370233 0460583 08 小于09满足 1 1844425 0619975 08 小于09满足 com柱正截面承载力计算1A柱查柱内力组合表找出每层柱的最不利内力组合取每层柱最大弯矩及相应轴力柱节点上下端最大弯矩要与11倍梁支座边缘处弯矩之和作比较即若则取柱的弯矩若则表15-15A柱正截面计算及配筋层次 4 3 2 1 8844 11076 13389 17423 23563 58439 96623 137318 4500 4500 4500 5000 500 500 500 500 460 460 460 460 2 230000 230000 230000 230000 3753342 189531 1385695 1268807 1666667 1666667 1666667 1666667 20 20 20 20 3953342 209531 1585695 1468807 6312863 2545389 1539489 1083252 1 1 1 1 9 9 9 10 1 1 1 1 1067321 1127018 116784 12237 4219485 2361452 1851838 1797378 6319485 4461452 3951838 3897378 0086091 0213515 0353025 050171 偏心性质 大偏心 大偏心 大偏心 大偏心 3585865 163507 1256066 4918501 选筋 218220 218220 218220 218220 实配面积2 1137 1137 1137 1137 0494 0494 0494 0494 表15-16B柱正截面计算及配筋层次 4 3 2 1 9157 12645 15644 19134 24272 57909 89946 125171 4500 4500 4500 5000 500 500 500 500 460 460 460 460 2 230000 230000 230000 230000 377266 2183598 1739266 1528629 1666667 1666667 1666667 1666667 20 20 20 20 397266 2383598 1939266 1728629 6128461 2568685 165377 1188374 1 1 1 1 9 9 9 10 1 1 1 1 1066994 1111656 1137239 1190076 4238803 2649741 2205409 20572 6338803 4749741 4305409 41572 0088681 0211578 032863 0457329 偏心性质 大偏心 大偏心 大偏心 大偏心 3742452 2924733 3292719 6050502 选筋 218220 218220 218220 218220 实配面积2 1137 1137 1137 1137 0494 0494 0494 0494 com柱斜截面承载力计算此处以B柱为柱力控制点取第一层梁与B柱节点其它层及A柱参考B柱配筋第一层梁与B柱节点的柱端弯矩由表15-2所示图15-2柱截面计算示意图其中剪力设计值按下式调整式中表柱净高表柱上下端顺和逆时针截面组合的弯矩设计值取调整后的弯矩值一般层应满足底层柱底应考虑15弯矩增大系数同时柱受剪截面应符合如下条件取底层柱为研究对象柱顶弯