孟津县双语实验学校教学楼建筑与结构设计

I本次设计从实际出发，结合环保理念，人文理念，完成教学楼的建筑设计和结构设计。建筑设计部分考虑建筑物的使用功能要求，结合规范，绘制教学楼的平面图、立面图、剖面图和节点详图；结构设计部分包括楼板设计、楼梯设计、框架的计算，包括梁柱的内力组合计算及配筋、基础的计算和配筋，并绘制出楼板的结构平面配筋图、一榀框架的配筋图包括梁柱截面配筋图、基础平面布置以及基础配筋图、楼梯配筋详图。本建筑设计简单易用，符合教学楼的使用要求，ⅡThisdesignfromreality,comArchitecturaldesignpartconsiderthefunctionalrequirementsofthebuilding,combinedwiththespecification,drawingteachingbuildingplan,elevations,sectionsandnodeframedesign,completeteachingbuilcalculationandreinforcement,aPinframeworkofcalculations,includingbreinforcementofinternalforcecalculation,basedoncalculationsandreinforcement,andtomapoutthestructureofaplaneslabreinforcementframeworkincludereinforcementbeamsreinforcementsectiondiagraandfoundationreinforcemendesigniseasytouse,meettherequirementsofKEYWORDS:TeachingBuildinⅢ 第1章结构计算参考值 21.1结构计算所用到的材料自重 1.2楼面均布活荷载标准值 21.3结构计算中系数取值 1.3.1结构重要性系数 21.3.2荷载分项系数 2第2章楼板设计 2.1材料选用 42.2确定板厚 42.3计算参数 2.4荷载计算(取一米板带作为计算单元) 2.4.1荷载计算 2.4.2内力及配筋计算 2.4.3楼板构造配筋 第3章楼梯设计 3.1设计资料 3.2楼梯设计 3.2.1楼梯布置如图所示 3.2.2斜板设计 3.2.3平台板设计 3.2.4平台梁设计 第4章一榀框架内力计算 224.1设计资料 4.2框架计算简图 4.2.1确定框架的计算简图 4.2.2确定梁柱的截面尺寸 4.2.3计算梁柱的线刚度 4.3恒载作用下的内力计算 4.3.1屋面恒荷载 4.3.2楼面恒荷载 4.3.3柱端集中力计算 4.3.4中跨框架梁端附加弯矩的计算 4.3.5弯矩计算 4.3.6计算梁端剪力、柱端剪力 4.3.7计算柱的轴力 4.4活荷载作用下的内力计算 4.4.1均布荷载的计算 4.4.2计算柱端集中力 4.4.3计算框架梁端附加弯矩 4.4.4弯矩计算 414.4.5计算梁端剪力、柱端剪力 4.5风荷载作用下的内力计算 4.5.1风荷载基本数据 4.5.3计算各梁端弯矩 4.5.4计算各梁端柱端剪力 4.5.5计算各柱轴力 第5章框架内力组合及配筋计算 5.1荷载组合情况 5.2控制截面及最不利内力组合 5.3框架梁的内力组合及配筋计算 5.3.1内力分析 5.3.2梁内力组合 5.3.3梁配筋计算 5.3.4柱内力组合 5.3.5柱配筋计算 6.1荷载计算 6.2确定基础底面积 V6.3验算持力层地基承载力 6.4地基抗冲切验算(采用基本组合) 6.5基础配筋计算 参考文献 孟津县双语实验学校教学楼建筑与结构设计-360压缩孟津县双语实验学校教学楼建筑与结构设计-360压缩文件操作工具帮助安全添加解压到一键解压删除压缩包语言口三孟津县双语实验学校教学楼建筑与结构设计.zip-解包大小为5.7MB名称压缩后类型.(上级目录)文件夹图形图形图形1本建筑为洛阳市孟津县双语实验教学楼，拟建位置由甲方决定。本工程总建筑面积5325.6m²,长63.4m,宽16.8m,总高度18.9m。为五层钢筋混凝土框架结构。教学楼是公共建筑，能体现建筑与结构设计的很多重要的方面，通过对教学楼的研究，可以掌握建筑设计的基本原理，为以后的工作打好基础，对于培养我们的能力很有帮助。本着经济、适用、安全、美观的原则，根据任务书的要求，综合考虑建筑物的周围环境、使用功能要求、采光通风、节能环保等问题，恰当确定建筑物的尺寸、房间大小，房间布局；恰当确定结构选型，合理选择建筑材料。在建筑设计的过程中，要根据各种教室的使用功能要求确定教室的开间尺寸以及教室的布置、采光面积等等。整个教学楼平面体型设计为“一”字型，采用内廊式，每层层高3.6m,室内基础的计算及配筋。理论结合实际，在毕业设计的期间广泛的查询各种规范，参考各种设计资料和案例，务必使设计妥善解决功能能关系，满足使用要求，达到建筑物的安全性、实用性、耐久性的要求。2第1章结构计算参考值1.1结构计算所用到的材料自重钢筋混凝土：25kN/m³水泥砂浆：加气混凝土砌块：石灰砂浆：陶瓷地砖楼地面：0.7kN/m²1.2楼面均布活荷载标准值教室：不上人屋面：走廊、门厅、楼梯：1.3结构计算中系数取值安全等级一级：Yo≥1.1安全等级二级：Yo≥1.0安全等级三级：Y₀≥0.9抗震设计：Yo=1.0永久荷载分项系数YG,可变荷载分项系数γo3当作用效应地对承载力不利时当作用效应地对承载力不利时由可变荷载效应控制组合有永久荷载效应控制组合0可变荷载分项系数Yo,一般情况下应取1.4;对工业建筑楼面结构，当活荷载标准值大于4kN/m²时，从经济效果考虑，应取1.3。第2章楼板设计42.1材料选用2.2确定板厚所选板如下图：⑨4500A45004图2-1楼板布置图5图2-2双向板计算简图由混凝土结构设计规范，双向板最小厚度1.设计参数结构重要性系数：Yo=1.002.最小配筋率：10mm地砖铺平拍实，稀水泥浆擦缝620mm干硬性水泥砂浆素水泥浆一道:0.7kN/m120mm钢筋混凝土板重:25×0.12×1.0=3kN/m15mm石灰砂浆板底抹灰：17×0.015×1.0=0.26kN/m恒荷载标准值恒荷载设计值活荷载标准值活荷载设计值总荷载设计值2.4.2内力及配筋计算如图2-1所示：1:对中间区格A板对于第一种情况，中间区格四边固定：对于第二种情况，中间区格四边简支(1)跨中弯矩因由《混凝土结构设计》(第二版，梁兴文主编，中国建筑工业出版社出版)附表2查得：m,=(6.502×0.0049+1.75×0.0196)×2.4泊松比修正：(2)支座弯矩m',=m"=-0.0820×6.502×2.4²KN·mKN·mKN·mKN·mKN·m7(3)截面配筋计算截面有效高度h₀:短边方向跨中截面h₀x=120-20=100mm长边方向跨中截面h₀y=h₀x-10=100-10=90mm支座截面h₀=120-20=100mm跨中短向跨中长向支座短向支座长向配筋实配(mm²)最小配筋面积2:对于B区格板8对于第一种情况，中间区格四边固定，B区格左、下、右边固定，上边简支；对于第二种情况，中间区格四边简支，B区格四边简支(1)跨中弯矩因由《混凝土结构设计》(第二版，梁兴文主编，中国建筑工业出版社出版)附表2查得：m,=(6.502×0.0068+1.75×0.0257)×4.5²泊松比修正：(2)支座弯矩m,=m"=-0.0805×6.502×4.5²=-10.599KN·m(3)截面配筋计算截面有效高度h₀:短边方向跨中截面h₀x=120-20=100nm长边方向跨中截面hoy=h₀x-10=100-10=90mm支座截面h₀=120-20=100mm9跨中短向跨中长向支座短向支座长向配筋实配(mm²)最小配筋面积3:对于C区格板对于第一种情况，中间区格四边固定，C区格下、右边固定，左、上边简支；对于第二种情况，中间区格四边简支，C区格四边简支(1)跨中弯矩,由《混凝土结构设计》(第二版，梁兴文主编，中国建筑工业出版社出版)附表2查得：m,=(6.502×0.014+1.75×0.0257)×4.5²泊松比修正：m,=m+V.m,=9.09+0.2×2.76=9.642KN·m(2)支座弯矩m’,=m”=-0.107×6.502×4.5²=-14.088KN·mm³,=m”=-0.078×6.502×4.5²=-10.270KN·m(3)截面配筋计算截面有效高度h₀:短边方向跨中截面h₀x=120-20=100nm长边方向跨中截面h₀,=hox-10=100-10=90mm支座截面h₀=120-20=100mm表2-3C板截面配筋计算跨中短向跨中长向支座短向支座长向配筋实配(mm²)最小配筋面积4:对于D区格板对于第一种情况，中间区格四边固定，则D区格左边简支，右、上、下边固定；对于第二种情况，中间区格四边简支，则D区格四边简支因由《混凝土结构设计》(第二版，梁兴文主编，中国建筑工业出版社出版)附表2查得：m、=(6.502×0.0405+1.75×0.0921)×2.4²m,=(6.502×0.0037+1.75×0.0196)×2.4²=0.337KN·m泊松比修正：m’=m,+Vcm、=0.2×2.614+0.337(2)支座弯矩m',=m”=-0.0830×6.502×2.4²=-3.109KN·mm³,=m”=-0.0570×6.502×2.4²=-2.(3)截面配筋计算截面有效高度h₀:短边方向跨中截面h₀x=120-20=100mm长边方向跨中截面h₀y=h₀x-10=100-10=90mm支座截面h₀=120-20=100mm跨中短向跨中长向支座短向支座长向配筋实配(mm²)最小配筋面积2.4.3楼板构造配筋由配筋计算表格得知，楼板所配钢筋均满足最小配筋率，其他钢筋按照构造要求配置。1分布钢筋：选用Φ8@200,A=251mm²2支座负筋：选用Φ8@200,由于配筋选用分离式配筋方式，楼板支撑在梁上，故支座负筋的弯起和截断长度取(La为净跨) (f,=360N/mm²),其余也采用HRB400级(f,=360N/mm²),=0.518基本数据：平台梁b×h=200×400mm3.2.1楼梯布置如图所示A7图3-1楼梯布置图3.2.2斜板设计楼梯所有的斜板均相同，而第一楼梯跑斜板的下端为混凝土基础，可按静跨计算。这样只对标准段斜板AT1进行设计，取一米板带作为计算单图3-2斜板计算简图如图所示，斜板的计算简图可用一根假想的跨度为Ln的水平梁代替。其计算跨度取斜板水平投影净长ln=3300mm。对于底层第一楼梯跑斜板的计算跨度，视下端与基础的结合情况，因下端与混凝土基础相连，则可按静跨计算。(2)确定斜板厚度t斜板的水平投影净长为：l=3300mm斜板的斜向净长为：斜板厚度为t1=(1/25～1/30)1=(1/25～1/30)×3690=148～123mm为方便施工，取板厚为：t₁=120mm。1)恒荷载计算栏杆自重：0.2KN/m踏步自重：0.15×1.0×25/2=1.875KN/m斜板自重：0.12×1.0×25/cosa=3.356KN/m15mm混合砂浆板底抹灰：0.015×1.0×17/cosa=0.380KN/m恒荷载标准值：g,=0.45+0.6+1.875+0.2+3.356+0.380=6.861KN/m2)活荷载计算活荷载标准值：qk=3.5kN/m由可变荷载效应控制的组合：gk+qk=1.2×6.861+1.4×3.5=13.14kN/m由永久荷载效应控制的组合：gk+qk=1.35×6.861+1.4×0.7×3.5所以总荷载为gk+qk=13.14kn/m斜板按照单向板计算，故内力一般只需计算跨中最大弯矩。考虑到斜板两端均与梁整结，对板有约束作用，所以跨中最大弯矩取ξ=1-√1-2a₅=1-√1-2×0.10=0.106<5=0.518满足适筋条件最小配筋率验算：Amin=Pminbh=0.002×1000×120=240mm²<A,=421mn²满足故选配Φ10@160A=491mm²分布筋选Φ8@160(A₅=314mm²)支座负筋选用与跨中纵向受力筋相同的承受负弯矩的钢筋Φ10@160A₅=491mm²,钢筋的弯曲和截断长度为,水平投影长度取900mm。3.2.3平台板设计1.平台板PTB1平台板取1m宽为计算单元，平台板近似按短跨方向简支板计算跨度；由于平台梁两端均与梁整结，所以计算跨度取静跨I₂n=2300-200×1=2100,平台板厚度t₂=80mm1)恒荷载计算：10mm地砖铺面：1.0×0.3=0.3kN/m20mm混合砂浆：1.0×0.2×20=0.4kN/m80mm平台板自重：25×1.0×0.08=2kN/m15mm厚石灰砂浆板底抹灰：0.015×1.0×17=0.255kN/m恒荷载标准值：gk=0.3+0.4+2+0.255=2.955kN/m2)活荷载计算：活荷载标准值：q=1.0×3.5=3.5kN/m可变荷载效应控制的组合：qk+gk=1.2×2.955+1.4×3.5=8.446kN/m永久荷载效应控制的组合：Qk+gk=1.35×2.955+1.4×0.7×3.5=7.420kN/m总荷载设计值：gk+qk=8.446kN/m考虑平台板两端梁的嵌固作用，跨中最大设计弯矩取ε=1-√1-2×0.072=0.075<5=0.518满足适筋条件最小配筋率验算：78<0.002需按最小配筋率配筋Φ8@150mm,A=335mn据构造故分布筋选Φ8@150(A₅=335mm²)2.平台板PTB2图3-4平台板PTB2计算简图平台板取1m宽为计算单元，平台板近似按短跨方向简支板计算跨度；由于平台梁两端均与梁整结，所以计算跨度取静跨I₂n=1300,平台板厚(2)荷载计算1)恒荷载计算：恒荷载标准值：gk=0.3+0.4+3+0.255=3.955kN/m2)活荷载计算：活荷载标准值：q=1.0×3.5=3.5kN/m永久荷载效应控制的组合：qk+gk=1.35×3.955+1.4×0.7×3(3)内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用，跨中最大设计弯矩取(5)最小配筋率验算：需按最小配筋率配筋Φ8@150mm,A=335mn2按构造故分布筋选Φ8@150(A=335mm²)3.2.4平台梁设计1.两端搁置在楼梯间两侧梁上，计算跨度取梯梁截面尺寸取h=400mm,b=200mm。计算简图图3-5平台梁荷载计算简图2.荷载计算梯段板传来的恒荷载：平台板传来的恒荷载：KN/m平台梁自重：0.2×(0.4-0.08)×25=1.6KN/m15mm平台梁两侧及梁底抹灰：0.015×(0.4-0.08)×17×2+17×0.2×0.0合计：11.321+3.399+1.6+0.215=16.517kN/m活荷载标准值：总荷载设计值：gk+qk=1.2×16.517+1.4×9.83.内力计算梯梁跨中正截面最大弯矩支座处最大剪力4.截面配筋计算1)正截面受弯承载力计算ξ=1-√1-2α₅=0.237<5=0.518满足适筋条件最小配筋率验算：取pmin=0.002则Asmin=Pminbh=0.002×200×400=160mm²<677.82mm²满足要求考虑到梯梁受力不均匀，有扭矩存在，纵向受力钢筋酌量增大选用3Φ18,A=763mm2。2)斜截面受剪承载力计算0.25β.fbh=0.25×1.0×14.3×200×360=257.即截面尺寸满足要求。0.7fph=0.7×1.43×200×360=72.072kN<V故只需按构造配置腹筋即可选用Φ8双肢箍箍筋。则n=2,Asv₁=50.3mn2则沿全梁布置箍筋Φ8@200mm第4章一榀框架内力计算1.抗震设防烈度：7度3.材料：梁混凝土选用C30级(f,=1.43N/mn²,f.=14.3N/mn2)柱混凝土选用C30级(f,=1.43N/mn²,f.=14.3N/mn2)梁柱受力钢筋均选用HRB1OC级(f,=360N/mm²)箍筋均选用HRB1OC级(f,=360KN/mm4.取一榀完整结构、荷载分布均匀的具有代表性的框架作为计算单元①①图C2—B图A⑲8图4-1(一榀框架)计算单元4.2.1确定框架的计算简图(1)框架中梁柱均为整体现浇，节点可以简化为刚结点，底层柱与基础的连接点也可以简化为刚结点。(2)计算简图中尺寸的确定a.框架跨度取柱的截面形心轴线之间的距离；b.框架柱的高度：底层取底层层高加1.0m;其余各层取各层层高，即梁面到梁面之间的距离。4.2.2确定梁柱的截面尺寸由混凝土结构：多跨连续梁中跨：由于框架结构中梁的最小高度为400mm,所以取h=400mm其中n为验算截面以上楼层层数，此处n=5,g为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，框架结构近似取14KN/m²;F为按简支状态计算的柱的负荷面；β为考虑地震作用组合后的轴压力增大系数(边柱β=1.3,不等跨中柱β=1.25),查抗震等级为三级，但是此工程为教学楼，需将抗震等级提高一级，则柱轴压比限值为0.75边柱负荷面为：6m×3.6n中柱负荷面为：6m×4.8m边柱：中柱：所以柱截面选取500mm×500mm4.2.3计算梁柱的线刚度底层：二~四层：BC跨梁(3)相对线刚度计算令一层柱子线刚度i=1.0,则其余各杆的相对线刚度为：二层到五层柱子：各杆件的相对线刚度见下图8⁸p⁸88811020mm1:3水泥砂浆保护层10mm1:4石灰砂浆隔离层防水卷材防水层60mm保温层20mm水泥砂浆找平层最薄30mm2%1:8水泥憎水型珍珠岩找坡层120mm现浇钢筋混凝土楼板:25×0.12=3kN/m15mm石灰砂浆板底抹灰:7×0.15=0.26kN/m合计：0.3+0.4+0.17+0.06+0.72+0.4+0.4+1.6+3+0.26=7.21kN/m(1)顶层7.2m边跨梁恒荷载屋面板传来荷载：梯形荷载横框架梁自重：25×0.2×(0.6-0.12)=2梁两侧15mm抹灰：顶层7.2边跨梁恒荷载标准值：(2)顶层2.4m中跨框架梁恒荷载屋面板传来三角形荷载：:框架梁自重：15mm梁两侧及梁底抹灰：顶层2.4m边跨框架梁恒荷载标准值：4.3.2楼面恒荷载楼板恒荷载标准值：3.96KN/m²(1)7.2m边跨框架梁恒荷载楼板传来的梯形荷载：横框架梁自重：25×0.2×(0.6-0.12)=2.4KN/m框架梁上填充墙自重：0.2×(3.6-0.6×5.5=3.3kN/r15mm填充墙两侧及梁两侧抹灰：17×0.015(3.6-0.12×2=1.78kN/1边跨框架梁恒荷载标准值：10.96-2.4+3.3+1.78-18.4共N/m(2)2.40m中框架梁恒荷载：楼板传来的三角形荷载：15mm梁亮色抹灰17×0.015×(0.4-0.12)=0.15kN/m4.3.3柱端集中力计算1.顶层柱端集中力(1)7.2m边跨框架柱端：女儿墙传来的：15mm女儿墙内墙抹灰：0.015×17×0.9×3×2=1.38kN女儿墙外墙及抹灰：0.5×0.9×3×2+0.015×17×0.屋面板传来三角形荷载：纵框梁自重：双向纵梁抹灰：0.015×17×(0.6-0.12×3×2×2=1.47kl纵梁外瓷砖：0.5×0.6×6×2=1.8kNa.次梁传来集中：次梁两侧及梁底抹灰：[0.015×17×(0.6-0.12)×2+0.两侧板传给次梁恒荷载：次梁上总荷载：17.8+1.25+143.36=162.13K次梁传递给柱端集中力：所以7.2m边跨梁柱端集中力为：5.94+1.38+4.08+14.4+1.47+1.8+40.56+81(2)2.4m中跨框架柱端纵梁自重及抹灰：[0.2×25×(0.6-0.12)+0.015×17×(0屋面板传来荷载：a.次梁传来集中力：15mm梁两侧加梁底抹灰：0.015×17×(0.4-0.12)×2+0.015×17×两侧版传递给次梁：N/n则次梁传递给柱端集中力：所以中跨柱端集中力为：15.87+79.18+14.48=109.53K2.标准层柱端集中力(1)7.2m边跨框架柱端纵梁自重及抹灰：14.4+1.47=15.87kN纵梁外瓷砖：0.5×0.6×6=1.80kN楼板传来：a.次梁传来集中力：次梁自重及抹灰：17.28+1.25=18.53kN两侧板传给次梁：则次梁上立传给柱端：纵梁上墙传来：墙自重：[0.2×0.9×5.5×(3-0.15+0.2×(3.6-0.6×0.155.5×2=6.66kl外墙瓷砖：0.5×0.9×(3-0.15+0.5×0.15×3=1.51kl则纵梁上墙传来为：(6.66+1.56+1.5)×2=19.46k所以7.2m边跨柱端集中力为：(2)2.4m中跨框架柱端纵梁自重及抹灰：15.87kN楼板传来：a.过道次梁传来：次梁自重及抹灰：[0.2×0.25×(0.4-0.12)+0.015×17×(0次梁两侧板传来：则次梁传递给柱端集中力为：则边跨柱端集中力为：15.87+43.5+28.98+4.81=93.16KN4.3.4中跨框架梁端附加弯矩的计算偏心距：e=150mm顶层梁端附加弯矩：MB₆=-Mc₆=109.53×0.15=16.43kN·m标准层梁端附加弯矩：MB=-Mc=93.16×0.15=13.98kN·m4.3.5弯矩计算本框架采用弯矩二次分配法计算，由于结构对称、荷载对称、材料性质相同，所以利用对称性原理计算框架一半，中跨梁线刚度修正为(1)计算节点弯矩分配系数节节节点A2:节点B2:HB5B6=HB5B4=0.337MBscs=-Mc₅B₅=MB4C4=-MC4B4=MB₃C3=-MC3B₃=(3)弯矩分配及传递过程如下图五层下柱下柱四层下柱下柱下柱下柱X二层下柱下柱X一层下柱下柱X图4-5弯矩分配法-恒荷载弯矩传递(kN·m)(4)绘弯矩图41.74635.977/7./7.27.105|28780274.3.6计算梁端剪力、柱端剪力(1)梁端剪力DQB₅C₅=-Qc5B₅=QB4C4=-Qc₄B(2)柱端剪力计算4.3.7计算柱的轴力(1)标准层柱自重：25×0.5×0.5×3.6=22.5kN边柱外瓷砖：0.5×0.5×3.6=0.9kN合计：25.24kN底层柱自重：25×0.5×0.5×4.6=28.75K边柱外瓷砖：0.5×0.5×4.6=1.15kND合计：32.25kNNA6A5=-(79.10+15080)=-229.80kNNA5A6=-(229.80+25.24)=-255.04kNNA₅A4=-(255.04+65.90+10814)=-429.08NN₄A₅=-(429.08+25.24)=-454.32kNNA₄A3=-(454.32+65.64+10814)=-628.10kNNA3A₄=-(62810+25.24)=-653.34kNNA₃A2=-(653.34+10814+65.70)=-827.18kNNA2A₃=-(827.18+25.24)=-85242kNNA2A₁=-(85242+10814+65.29)=-102585kNNA₁A2=-(102585+32.25)=-105810kNNB₆B₅=-(109.53+14.92+83.62)=-20807kNNB₅B6=-(208.0725.24=-233.31NNB₅B4=-(233.31+93.16+66.88+8.99)=-402.34NNB₄B₅=-(40234+25.24)=-427.58kNNB₄B₃=-(427.58+93.16+8.99+67.14)=-59687kNNB₃B4=-(596.87+25.24)=-62211kNNB₃B2=-(62211+93.16+8.99+67.08)=-791.34kNNB2B₃=-(791.34+25.24)=-816.58kNNB₂B₁=-(81658+93.16+8.99+67.49)=-98622kNNBIB2=-(986.2232.25=-1018.47Neeeee⊙427.58eeeeeeeeeeOe4.4活荷载作用下的内力计算屋面板活荷载0.5kN/m楼面活载：教室2.5kN/m,走廊：3.5kN/m4.4.1均布荷载的计算(1)7.2m边跨梁顶层边跨梁：屋面板传来标准层边跨梁：屋面板传来(2)2.4m中跨梁顶层中跨梁：屋面板传来标准层中跨梁：楼板传来4.4.2计算柱端集中力1.框架柱端集中力：(1)7.2m边跨梁柱端集中力a.顶层：屋面板传来次梁传来：合计：7.81kNb.标准层；楼板传来次梁传来：合计：38.98kN(2)2.4m中跨梁柱端集中力a.顶层：屋面传来次梁传来：合计：6.42kNb.标准层：屋面传来次梁传来：合计：32.88+6.3=39.18k4.4.3计算框架梁端附加弯矩偏心距：e=150mm顶层中跨梁端附加弯矩：6.42×0.15=0.97kN·m标准层中跨梁端附加弯矩：39.18×0.15=5.88kN·m4.4.4弯矩计算本框架采用弯矩二次分配法计算，其计算方法与恒荷载作用下的计算方法相同(1)节点弯矩分配系数和恒荷载作用下的分配系数相同(2)计算固端弯矩顶层：标准层：五层下柱下柱又四层下柱下柱文下柱下柱达二层下柱下柱X一层下柱下柱大图4-10弯矩分配法-活荷载弯矩传递(kN·m)(4)绘制弯矩图866GBD图4-11活荷载弯矩图(kN·m)4.4.5计算梁端剪力、柱端剪力QBc5=-Qc5B₅=QB4C4=-Qc₄B(2)柱端剪力中柱：(3)绘剪力图NA6A5=NA₅A₆=-(7.81+4.99)=-12.80kN;NA₅A4=NA₄A5=-(12.80+24.50+38.98)=-76.28kN;NA₄A3=NA3A₄=-(76.28+24.56+38.98)=-139.82kN;NA3A2=NA2A₃=-(139.82+24.56+38.98)=-203.36kN;NA2A₁=NA₁A2=-(203.36+24.43+38.98)=-26677kN;NB₆B₅=NB₅B₆=-(6.42+5.03)=-11.45kNB₅B4=NB₄B5=-(11.45+25.34+39.18)=-75.97kN;NB₄B₃=NB₃B₄=-(75.97+25.28+39.18=-140.43NB₃B2=N边布=-(140.53+25.28+39.18=-204.89K;NB2B₁=NB₁B2=-(204.89+25.41+39.18)=-269.48K;eeeeeeeeeeeeA图4-134.5风荷载作用下的内力计算活荷载作用下柱轴力图(kN)基本风压w₀=0.4kN/m²,地面粗糙度B类，风压标准值计算公式为w=β₂·μ₅·μ₂·@₀。因结构高度H=3.6×5+0.9=18.9m<30m,可取β₂=1.0;风载体型系数范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表2所示(表中B和H的乘积为一榀框架各层节点的受风面积)。结构计算简图如图4-14所示。H5141312111左风荷载下的节点集中荷载计算简图：11117A图4-14计算各个楼层剪力的标准值(1)各层柱剪力如下表7-4,7-5柱侧向刚度计算：底层：中柱：其他层：表4-3柱端剪力柱楼层KA54321B54321表4-4柱反弯点高度楼层54321MA上=Mp上=y₁×(4.6-V₁)=(4.6-2.99)×13.29=21.40k·mMB下=Mc下=yi×V₁'=2.72×16.04=43.63kN·mMA下=MD下=y₂×V₂=1.8×9.24MA上=Mp上=y₂×(3.6-V₂)=(3.6-1.8×9.24=16.64N·mMB下=Mc下=y₂×V₂'=1.8×13.6824.63N·mMʙ上=Mc上=y₂×(3.6-V₂')=(3.6-1.8×13.6824.63N·mMA下=MD下=y₃×V₃=1.626.99MA上=Mp上=y₃×(3.6-V₃)=(3.6-1.62×6.99=13.85N·mMB下=Mc下=y3×V₃'=1.6710.3417.27N·mMg上=Mc上=y₃×(3.6-V₃)=(3.6-1.6×10.3419.96NmMA下=MD下=y₄×V₄=1.444.62=6.66N·mMA上=Mp上=y₄×(3.6-V₄)=(3.6-1.44×4.62=9.98N·mMB=Mc下=y4×V₄′=1.246.84=8.89N·mMʙ上=Mc上=y₄×(3.6-V₄)=(3.6-1.24×6.84=16.15N·mMA下=MD下=y₅×V₅=1.08×2.03=2.20kMA上=Mp上=y₅×(3.6-V₁)=(3.6-1.08)×2.03=5.12k·mMB下=Mc下求出柱端弯矩后，由节点平衡条件求得梁端弯矩，并进而求出个梁端剪力和各柱轴力。4.5.3计算各梁端弯矩四层：四层：mMA₄B4=6.66+13.85=20三层：2mMA₃B₃=11.33+16.64=27mMA₂B2=21.40+16.64=384.5.4计算各梁端柱端剪力1.各梁端剪力五层：一4.5.5计算各柱轴力NA₄A3=NA3A₄=4.53+5.08-9.61NNB₄B₃=NB3B4=5.36+10.385.08-10.66NNA3A2=NA2A₃=9.61+7.16=16.77kNNB₃B2=NB₂B=10.6615.277.16=18.77NNA2A₁=NA₁A2=16.77+9.57=26.34NNB2B₁=NBIB₂=18.7719.989.57=29.18ND豆e豆田田田田eee田田田田0田田田田ee田田田出ee出田田出田田ee田田ee田田e田田出田日A吸图4-17左风载柱轴力图(KN)第5章框架内力组合及配筋计算(1)活荷载效应控制的组合(2)风荷载效应控制的组合(3)永久荷载效应控制的组合框架梁的控制截面是支座截面和跨中截面跨中截面：+Mmax-Mmax控制截面是柱的上下端①|Mm及相应的N、V②Nmx及相应的M、V③Nm:n及相应的M、V④Vm及相应的N5.3.1内力分析(1)内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置是柱边缘处，因此在确定最不利内力时应根据柱轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘截面的弯矩和剪力弯矩剪力注：M、V一柱边缘处梁截面的弯矩和剪力M、V一柱轴线处梁截面的弯矩和剪力h一柱的截面高度△V一在长度h/2范围内的剪力改变量(2)考虑到活荷载满跨布置所求的跨中弯矩与按活荷载最不利布置所求的跨中弯矩偏小，所以将所得的跨中弯矩乘以提高系数1.2;由于框架梁柱节点非绝对刚接，框架中允许梁端出现塑性铰，因此在梁中考虑塑性内力重分布，即梁端负弯矩乘以调幅系数0.9各种荷载支座中心处M、Q转化为支座边缘处M、Q见下各表：表5-1恒载载层数梁柱宽左弯右弯左剪右剪左弯右弯左剪右剪54321表5-2活载载层数梁柱宽左弯右弯左剪右剪左弯右弯左剪右剪5432工表5-3风荷载层数梁柱宽左弯右弯左剪右剪左弯右弯左剪右剪54321表5-4恒载横梁弯矩调幅类型层号梁左端弯矩弯矩跨度跨中弯距左调幅右调幅跨中调幅54321表5-5活载横梁弯矩调幅活荷载层号梁左梁右梁跨度跨中弯距左调幅右调幅跨中调幅54321表5-7横梁内力组合(5层)内力活载左风右风1.2恒+1.4活左风1.2恒+1.4活右风1.35恒活左风1.35恒活右风1.2恒+1.4左风活1.2恒+1.4右风内力控制左V跨中右MV左MV跨中M右MV左MV跨中表5-7横梁内力组合(4层)内力活载左风右风1.2恒+1.4活左风.2恒+1.4活右风1.35恒活左风1.35恒活右风1.2恒+1.4左风活1.2恒+1.4右风活内力控制左MV跨中M右MV左MV跨中M右MV左MV跨中M右MV表5-8横梁内力组合(3层)内力活载左风右风1.2恒+1.4活左风1.2恒+1.4活右风1.35恒活左风1.35恒活右风1.2恒+1.4左风活1.2恒+1.4右风活内力控制左MV跨中M右MV左MV跨中M右MV左MV跨中M右MV表5-9横梁内力组合(2层)内力活载左风右风1.2恒+1.4活左风.2恒+1.4活右风1.35恒活左风1.35恒活右风1.2恒+1.4左风7活1.2恒+1.4右风活内力控制左MV跨中M右MV左MV跨中M右MV左MV跨中M右MV表5-10横梁内力组合(1层)内力活载左风右风1.2恒+1.4活左风1.2恒+1.4活右风1.35恒活左风1.35恒活右风1.2恒+1.4左风7活1.2恒+1.4右风活内力控制左MV跨中M右MV左MV跨中M右MV左MV跨中M右MV5.3.3梁配筋计算1.正截面承载力计算由内力组合值将框架梁的正截面承载力按以下两部分计算并配筋(1)AB跨梁：因梁板现浇，故跨中按T形截面计算。h;=1混凝土C30,钢筋HRB400,ζ=0.518。a₁febh;(h₀-h;/2)=1.0×14.3×2400×120×(560-120/2)=1716kN.m故属于第一类T形截面。(2)BC跨梁：因梁板现浇，故跨中按T形截面计算。h;=120mm,a₁fbh;(h₀-h;/2)=1.0×14.3×800×120×(360-120/2)=411.84KV.故属于第一类T形截面。(3)配筋计算所以Pmin=0.002A.n=Pm:nbh=0.002×200×600=2按下表计算各层梁的配筋：表5-11框架梁正截面配筋计算计算公式AB左跨中BC左跨中5实配钢筋实配As4M实配钢筋实配As3M实配钢筋实配As2M实配钢筋实配As1M实配钢筋实配As2.斜截面承载力计算由于AB跨梁两端支座截面剪力值相差较小，所以两端支座截面均按较大的剪力V=116.65kN来确定箍筋数量。0.25β.fbh=0.25×1.0×14.3×200×560=400.4K>Vmax=116.65K截面尺寸满足要求。0.7f,bh=0.7×1.43×250×560=112.112K<考虑塑性内力重分布，箍筋数量增大20%双肢箍取Φ8@200(0.505)同理，经计算BC跨梁也是按构造要求配置箍筋，取Φ8@200mm其余各层框架梁梁端剪力均小于第一层框架梁，则均按此构造配置箍筋。3.框架梁的箍筋加密区按构造要求：知，AB跨的加密区长度为：1.5×600=900mm,CD跨梁的加密区长度为：1.5×400=600mm,又由于h=600-120=480nm>450nm,需设置构造腰筋，根据构造要求，需要4Φ14(As=615mm²)5.3.4柱内力组合柱内力组合如下表表5-12A柱内力组合层次位置内力1.2恒+1.4(0.7活+风)控制内力左风右风/M/最大5N柱底MNV4柱顶MN柱底MN3MN柱底MNV2MN柱底MNV1MN柱底MNV表5-13B柱内力组合风)内力控制5柱顶MN柱底MNV4柱顶MN柱底MN3柱顶MN柱底MNV2MN柱底MNV1柱顶MN柱底MNV5.3.5柱配筋计算(1)A柱配筋计算：采用对称配筋，A柱的标准层计算高度取H=3.6m,一层柱计算取从表中找出以下两组内力进行截面配筋计算：第一组：M₁=106.7N·mN=323.9kNM₂=73第二组：M₁=56.9N·mN=1712.00kNM₂=53.04K·ma.第一组内力的柱截面配筋计算1.判断构件是否需要考虑附件弯矩杆端弯矩比轴压比截面回转半径长细比所以可以不考虑该方向构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响，2.计算弯矩设计值M=-CMnnM₁=1.0×1067=13.判别偏压类型为大偏心受压构件由公式可知：按构造要求配置钢筋最小配筋率Pmin=0.55%Anin=0.55%×bh=0.55%×500×500=13选用4Φ16(A=A=1608m²)柱一侧的配筋率为满足要求5.验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力查表，φ=0.97Nu=0.9φ(f.A+f;A;)满足要求。b.第二组内力的柱截面配筋计算1.判断构件是否需要考虑附件弯矩杆端弯矩比所以要考虑该方向构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响，2.计算构件弯矩设计值M=CMnnM₁=0.979×1.2×56.9=63.判别偏压类型为小偏心受压构件由公式可知：上式应满足N>a₁fbh₀ξ和Ne>0.43α₁fbh。²,否则为构造配筋。α₁f.bh₀5b=1.0×14.3×500×460×0第二式不满足按构造要求配置钢筋最小配筋率Pmin=0.55%Amin=0.55%bh=0.55%×500×500=13选用4Φ16(A=A=1608nn)柱一侧的配筋率为满足要求6.验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力查表，φ=0.97Nu=0.9φ(f.A+f;A;)满足要求。c.A柱斜截面受剪承载力验算A柱最大剪力V=49.39kN相对的轴力N=357.91kN所以按构造要求配置箍筋，选Φ8@20((2)B柱配筋计算采用对称配筋，B柱的标准层计算高度取H=3.6m,一层柱计算取H=4.6m从表中找出以下两组内力进行截面配筋计算：第一组：M₁=77.9kN·mN=1154.4kNM₂=85.8kN·m第二组：M₁=4.89kN·mN=1663.6kNM₂=21.6kN·ma.第一组内力的柱截面配筋计算1.判断构件是否需要考虑附件弯矩杆端弯矩比所以要考虑该方向构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响，2.计算构件弯矩设计值M=CMnnM₁=0.973×1.92×85.8=163.判别偏压类e;=eo+ea=139+20=159且x>2a,'=80mm为大偏心受压构件由公式可知：按构造要求配置钢筋最小配筋率Pmin=0.5%Amin=0.55%×bh=0.55%×500×500=1柱一侧的配筋率为满足要求7.验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力查表，φ=0.97Nu=0.9φ(f.A+f;A)满足要求。b.第二组内力的柱截面配筋计算1.判断构件是否需要考虑附件弯矩杆端弯矩比轴压比截面回转半径长细比所以可以不考虑该方向构件自身挠曲产生的附加弯矩的影响，2.计算构件弯矩设计值M=CMnnM₁=1.0×21.6=23.判别偏压类型为小偏心受压构件由公式可知：上式应满足N>a₁fbh₀ζ和Ne>0.430₁fbh。²,否则为构造配筋。α₁fbh₀5b=1.0×14.3×500×460×0两者均不满足按构造要求配置钢筋最小配筋率Pmin=0.550%Anin=0.55%×bh=0.55%×500×500=1选用4Φ16(A,=A=160&n2)柱一侧的配筋率为要求8.验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力查表，φ=0.97Nu=0.9φ(f.A+f;A;)满足要求。B.柱斜截面受剪承载力验算B柱最大剪力V=45.47kN相对的轴力N=1154.41kN所以按构造要求配置箍筋，选Φ8@20(底层柱的柱截面为500mm×500mm,采用柱下独立基础。据地质报告(f。=14.3N/mm²,f,=1.43N/mm²),HRB400(f,=360N/mn²)级钢筋，室内外高差450mm。地质资料简表：6-1地质资料简表编号土质名称土层层面埋深土层厚度(m)压缩模量1杂填土-挖除挖除2质土3质粘土4最大揭露厚度质粘土基础承载力计算时，应采用荷载标准值。恒k+活+(左风k,右风k),取两者中大者。以轴线12为计算单元进行基础设计，上部结构传来柱底荷载标准值边柱柱底：由于恒k+活+左风>恒k+活+右风，则组合采用恒k+活+左风。底层墙、基础连系梁传来的荷载标准值(连系梁顶面标高同基础顶面标墙重：-0.450以上：5.5×0.2×(4.05-0.6)=3.80kN/m(采用加气混凝土砌块，γ=5.5kN/m³)-0.450以下：19×0.24×1.2=6.384kN/n(采用一般砖，γ=19KN/m³)连系梁重：(400×250)∑=3.80+6.384+2.50=12边柱A基础底面：Fk=1321.90+12.684×3.60=1367MK=55.47+21.94<0.8=68.该场地为非自重士湿陷性黄土场地，不能作为天然地基，需进行地基处理，采用3:7灰土换填垫层法对地基进行处理，垫层厚度为1.2m,地基承载力特征值fak=200kP。2.入持力层0.2m,由1、2可知基础埋深d≥1.0m,取d=2m,基础高0.8m。由于基地尺寸未知，由于持力层为砂质粘土，故取η6=0.3,ηa=1.6基础埋深范围内土的加权平均重度度：rm=17.5kN/m地基承载力特征值为(先不考虑对基础宽度进行修正):fa=fak+ηarm(d-0.5)=200+1.6×17.5×(2.计算基础和回填土重Gk时的基础埋深：由于偏心不大故将计算出的基底面积增大1.2倍∵B=2.7m<3.0m不需要对基础宽度进行修正基础及回填土自重：G=d×A×rG=2.225×8.91×∴基础底面边缘处压力值：则地基承载力满足要求，该柱基础底面长1=3.3m宽b=2.7m(1)计算基底净反力∴基础底面边缘处净反力：(2)、采用锥形基础：B=2.7