【《某5层住宅楼结构框架配筋计算过程案例》7000字】

-18-某5层住宅楼结构框架配筋计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u20910某5层住宅楼结构框架配筋计算过程案例 -1-106721.建筑设计部分 -1-263561.1工程概况 -1-12091.2设计依据 -2-313391.3设计标高 -2-320701.4墙体工程 -2-56491.5屋面工程 -3-163961.6节能设计说明 -3-70901.7门窗工程 -3-61241.8外装修工程 -3-250631.9内装修工程 -4-172641.10油漆验收工程 -4-118061.11室外工程 -4-59281.12建筑设备、设施工程 -4-71621.13其它 -5-235852框架配筋计算 -5-175412.1框架抗震设计分析 -5-48012.2框架结构抗震设计措施 -6-194592.3框架梁设计及配筋 -7-178682.3.1框架梁正截面受弯承载力计算 -7-295542.3.0框架梁剪压比验算 -10-139292.3.3框架梁斜截面受剪承载力计算 -10-294352.3.4框架柱正截面配筋计算 -13-1.建筑设计部分1.1工程概况1.1.1本项目为某住宅楼设计，共5层，2个单元，每个单元设有一个封闭楼梯；本项目设计的主要内容涉及建筑、结构两个专业。1.1.2本项目工程总建筑面积1594.25平方米；总户数为20户。1.1.3建筑为5层，其中：建筑总高度为15.6m。1.1.4建筑结构形式为框架结构，建筑的抗震设防类别为1类，抗震设防烈度为7度,抗震等级为三级。1.1.5建筑工程等级为2级，建筑物设计使用年限为50年，耐火等级为二级，屋面防水等级Ⅱ级。1.1.6防水层设计使用年限15年。1.2设计依据1.2.1城建及规划部门审查批准的总平面图。1.2.2设计委托书及业主提出的设计要求，业主认可的项目设计方案。1.2.3江苏省管委会办公室批复文件。1.2.4现行的国家有关建筑设计规范、规程和标准。1.2.4.1《住宅设计规范》GB50096—2012。1.2.4.2《建筑设计防火规范》GB50016—2014。1.2.4.3《城市道路和建筑物无障碍设计规范》JGJ502001。1.2.4.4《工程建设标准强制性条文》房屋建筑部分相关条文（2012版）。1.2.4.5《全国民用建筑工程设计技术措施》规划建筑景观相关条文（2009版）。1.2.4.6《住宅建筑规范》GB503682005。1.2.4.7《江苏省居住建筑节能设计标准》DB51-5027－2008。1.3设计标高1.3.1本工程+0.000m绝对标高4.800m.1.3.0各层标注标高为建筑标高，屋面为结构面标高。1.3.3本工程总平面尺寸、标高以m（米）为单位，其它尺寸以mm（毫米）为单位。1.4墙体工程4.1墙体的基础部分见结构施工图。4.2外墙采用250mm厚加气混凝土砌块。4.3内墙采用200mm厚加气混凝土砌块。4.4厨房、卫生间采用水泥空心砖。其它未涉及的部分可采用轻质隔断，业主根据需要进行分隔。4.5墙体留洞和封堵。4.5.1砌筑墙预留洞见结构图。4.5.2砌筑墙体预留洞过梁见结构图。4.5.3按照规范的要求设置钢筋混凝土构造柱，柱预埋拉结钢筋和砌筑墙体进行连接。1.5屋面工程1.5.1本工程的屋面防水等级为b级，防水年限为15年，达到二道防水的设防要求。设防做法，采用SBS防水层。1.5.2屋面做法和屋面节点索引见建施“屋面平面图”，雨棚、阳台等见“各层平面图”及有关详图。1.5.3屋面排水组织见屋面平面图，外排水雨水管、雨水斗采用PVC，处图中另有注明外，雨水管的公称直径为DN100mm。1.6节能设计说明根据《湖北省居住建筑节能设计标准》DB51-5027－2008要求，采用以下措施。1.6.1屋面隔热层采用50mm厚膨胀聚苯板，其传热系数为0.78。1.6.2采用85系列塑钢窗（中空玻璃），其传热系数为2.6，阳台门腹板加30mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板，其传热系数为1.71.6.3所有外墙贴20mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板，其传热系数为0.67。1.6.4建筑的体型系数为0.15，窗墙面积比为：南向为0.5，北向为0.3，东向为0.2；西向为0.02。1.7门窗工程1.2.1门窗玻璃的选用应遵照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113的相关规定。1.2.2门窗立面均表示洞口尺寸，门窗加工尺寸应按照装修面的厚度由承包商进行调整。1.2.3门窗立樘：窗均居墙中安装；内门均贴里皮平；入户门贴外皮平。1.2.4门窗选料、颜色、玻璃见“门窗表”及附注。1.2.5除图中另有注明者外，内门均做盖缝条或贴脸；（门一侧内墙为釉面砖装修不做）1.8外装修工程1.8.1外装设计做法索引见“立面图”及外墙详图。1.8.2外墙面采用外保温节能系统，其保温材料为20mm厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板，其传热系数为0.67。1.8.3外装修选用的各材质、规格、颜色等均由施工单位提供样板，经建设及设计单位认可后进行封样，并据此验收。1.9内装修工程1.9.1内装修工程执行《建筑内部装修设计规范》GB50222-95；楼地面部分执行《建筑地面设计规范》GB50037-96。1.9.2楼地面构造交接处和地坪高差变化处，除图中另有注明外均位于齐平门窗开启面处。1.9.3凡设有地漏的房间应做防水层，图中未注明整个房间做坡度者，均在地漏周边1m范围内做1%~1.5%坡度坡向地漏。卫生间的楼地面标高应低于相邻房间的地面标高20~50mm。1.9.4电梯位于卧室、客厅时墙面应做隔声处理。1.9.5内装修选用的材料，均由施工单位制作样板和选样，经确认后进行封样，并据此进行验收。1.10油漆验收工程1.10.1室内装修所选用的油漆、涂料均符合国家质检部门检测合格的产品。1.10.2内木门油漆选用褐色调和漆。1.10.3楼梯、平台、护窗栏杆选用灰色调和漆。（钢构件除锈后先刷灰丹防锈漆）。1.10.4室内外各项金属构件的油漆，刷防锈漆二遍后再做同室内相同颜色的漆。1.10.5各项油漆均由施工单位做出样板，经确认后进行封样，并据此进行验收。1.11室外工程室外设施如雨棚、台阶、散水、坡道等见相关建筑图做法。1.12建筑设备、设施工程1.12.1卫生器具、成品隔断由设计单位、建设单位共同确定，并与施工单位配合。1.12.2灯具、开关、插座等影响美观的器具经设计单位、建设单位共同确认样品后方能批量加工、购买和安装。1.13其它1.13.1设计图中所选用的标准图集中有对结构工种的预埋件、预留洞如楼梯、平台栏杆、门窗、建筑配件等，图纸中所标注的各种留洞埋件等应与结构配合确认无误后方可施工。1.13.0不同材料的交界处，应根据饰面材质在做饰面前加设金属网或玻璃丝网格布，防止墙面开裂。1.13.3预埋木砖和贴临墙面的木质面均做防腐处理，露明铁件应刷防锈漆。1.13.4门窗过梁见结构图。1.13.5楼板预留的封堵待设备管线安装完毕后，用C20细石混凝土封堵密实，管道竖井每层进行封堵。1.13.6未注明处严格按《建筑施工与安装规范》进行施工。1.13.7施工时各工种间密切配合，做好预埋铁件、预埋木砖的防锈和防腐处理，做好预留孔洞的预留工作，如发现设计图中有错、漏、碰、缺等问题出现，应及时通知设计单位，及时和设计人员取得联系，以便协商解决。2框架配筋计算2.1框架抗震设计分析地震灾害具有突发性，至今可预见性仍然很低，它给人类社会造成损失严重，是各类自然灾害中最严重的灾害之一。目前，在我国的多高层建筑中，钢筋混凝土结构应用最为普遍，其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。因为其具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性，广泛用于地震设防地区。我国《建筑抗震设计规范》[5]中抗震设防的目标为：(1)当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不损坏或不需修理仍可继续使用(小震不坏)；(2)当遭受本地区设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，经过一般修理或不需修理仍可继续使用(中震可修)；(3)当遭受高于本地区设防烈度的预估罕遇地震影响时，建筑物不倒塌，或不发生危及生命的严重破坏(大震不倒)。基于上述抗震设防目标，我国《建筑抗震设计规范》[5]提出了二阶段设计方法以实现“多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度”三个烈度水准的抗震设防要求。第一阶段设计是多遇地震下承载力验算和弹性变形计算：取第一水准地震动参数，用弹性方法计算结构弹性地震作用和弹性变形，保证必要强度、控制侧向变形，满足第一水准“不坏”和第二水准“可修”的要求；再通过合理的结构布置和抗震构造措施，增加结构耗能和变形能力，满足第三水准“不倒”的要求。第二阶段设计是罕遇地震下弹塑性变形验算。对于特别重要的结构或抗侧能力较弱的结构，取第三水准的地震动参数进行薄弱部位弹塑性变形验算。对于7度设防的三级框架，只需对多遇地震下承载力验算和弹性变形计算，详见第5章水平地震作用下框架变形验算。2.2框架结构抗震设计措施如果结构能维持承载能力而又具有较大的塑性变形能力，就称为延性结构。钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能，结构抗震的本质就是延性，结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下的非弹性变形。对于受弯构件来说，随着荷载增加，首先受拉区混凝土出现裂缝，从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎，是构件的破坏过程。在这过程中，构件的承载能力没有多大变化，但其变形的大小却决定了破坏的性质。提高延性可以增加结构抗震潜力，增强结构抗倒塌能力。延性结构通过塑性铰区域的变形，能够有效地吸收和耗散地震能量；同时，这种变形降低了结构的刚度，致使结构在地震作用下的反应减小，也就是使地震对结构的作用力减小。当结构设计成为延性结构时，由于塑性变形可以耗散地震能量，结构变形虽然会加大，但结构承受的地震作用不会很快上升，内力也不会再加大，因此具有延性的结构可降低对结构的承载力要求，也可以说，延性结构是用它的变形能力来抵抗罕遇地震作用；反之，如果结构的延性不好，则必须有足够大的承载力抵抗地震。后者会多用材料，对于地震发生概率极少的抗震结构，延性结构是一种经济的设计对策。此外，延性可以使超静定结构的内力得以充分重分布，采用塑性内力重分布方法设计时，同样也可以节约钢筋用量，取得较好的经济效果。因此可以说结构的延性和结构的强度是同等重要的。框架结构是由梁、板、柱以及节点这四部分组成，其中梁、柱以及节点的延性决定了整个框架结构的延性。因此，只要保证柱、梁和节点的延性也就保证的框架结构的延性，从而也就确保了框架结构的抗震能力。在抗震设计中为保证结构的延性，常常采用以下措施：控制受拉钢筋配筋率，保证一定数量受压钢筋，通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳以及约束受压混凝土，对柱子限制轴压比等。合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容：(1)“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。(2)“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。(3)“强结点弱构件强锚固”：结点区的破坏如果是脆性的，造成的后果可能相当严重。若结点区一坏，与之相连的梁柱构件的性能再好也发挥不出来。因此，在抗震设计中，应使结点区的承载力相对较强，使与之相连的构件的承载力相对较弱，同时还要保证支座连接和钢筋锚固不发生破坏。(4)抗震构造措施：通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力，同时保证结构的整体性。这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受。2.3框架梁设计及配筋2.3.1框架梁正截面受弯承载力计算在进行截面配筋计算，当梁下部受拉时，按T形截面计算，截面翼缘宽度按规定取值，按《混凝土结构设计规范》[4]规定，T形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度=lo/3；当梁上部受拉时，按矩形截面计算。由于双筋截面的用钢量比单筋截面的用钢量多，因此，为了节省钢材，应尽可能将截面设计成单筋截面。由于部分截面承受的弯矩设计值大于单筋截面所能承受的最大弯矩，而截面尺寸和材料品种由于某些原因不能改变，需设计成双筋截面。框架梁混凝土强度等级选用C25，fc＝11.9N/mm2，ft＝1.27N/mm2，Ds＝2.80x104N/mm2；受力钢筋选用HRB400，fy＝fy'＝360N/mm2，箍筋选用HPB235，fy＝fy'＝210N/mm2。框架梁设计截面计算如下表所示。表2.1框架爱梁正截面设计层号计算公式截面BC跨梁CD跨梁左中右左中右五M/(kN•m)-121.24124.36-113.08-102.65-2.42-97.21-90.9393.07-84.81-76.99-6.32-72.910.0730.0750.0680.0620.0050.0580.0760.0780.0700.0640.0050.06048649945240933387540540540540540540实配钢筋4Φ144Φ144Φ144Φ144Φ144Φ14615615615615615615四M/(kN•m)-172.3387.56-133.67-165.914.56-164.74-129.2565.67-100.25-124.433.42-124.380.1030.0520.0800.0990.0030.0990.1090.0540.0840.1050.0030.10570334753867618675540540540540540540实配钢筋4Φ164Φ144Φ164Φ164Φ144Φ16804615804804615804三M/(kN•m)-201.6091.16-161.77-225.352.93-224.88-151.2062.37-121.33-169.012.20-162.660.1210.0550.0970.1350.0020.1350.1290.0560.1020.1460.0020.14583136265893811936540540540540540540实配钢筋4Φ184Φ144Φ184Φ184Φ144Φ181017615101710176151017二M/(kN•m)-230.0891.25-189.45-280.262.25-281.51-172.5662.44-142.09-210.201.69-211.130.1380.0550.1140.1680.0010.1690.1490.0560.1210.1850.0010.186959362778119291197540540540540540540实配钢筋4Φ184Φ144Φ184Φ204Φ144Φ201017615101712566151256一M/(kN•m)-311.15121.54-217.84-340.94-0.75-342.16-233.3691.16-163.38-255.71-0.56-256.620.1870.0730.1310.2040.0000.2050.2080.0760.1400.2310.0000.2321340487904148731493540540540540540540实配钢筋4Φ224Φ144Φ224Φ224Φ144Φ2215206151520152061515202.3.0框架梁剪压比验算剪压比是截面上平均剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值，以表示，用以说明截面上承受名义剪应力的大小。梁塑性铰区的截面剪应力大小对梁的延性、耗能和保持梁的刚度和承载力有明显的影响。根据反复的荷载下配箍率较高的梁剪切试验资料，其极限剪压比平均值约为0.24。当剪压比大于3.0时，即使增加配箍也容易发生斜压破坏。框架梁跨高比l0/h=5300/600=2.33>2.5；根据《混凝土结构设计规范》[4]规定，考虑地震作用组合的框架梁，当跨高比l0/h>2.5时，其受剪截面应符合下列条件：Vb≤1(0.20βcfcbh0)/γRD式中βc——混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取βc=1.0；当混凝土强度等级为C80时，取βc=0.8；其间按线性内插法确定。根据工程经验，一般受弯构件当截面尺寸满足此要求时，可防止在使用荷载下出现过宽的斜裂缝。2.3.3框架梁斜截面受剪承载力计算框架梁受剪截面应符合下列要求：无地震组合时有地震组合时式中—混凝土轴心抗压强度设计值；—梁截面的宽度；—梁截面有效高度；—承载力抗震调整系数；—混凝土强度影响系数，当C50以下时取1.0；—系数，跨高比大于2.5的框架梁时取0.20，当跨高比小于2.5框架梁取0.15。框架梁剪力设计值，其取值可按下列规定：（1）非抗震设计时的框架梁及抗震设计时梁端箍筋加密区以外的截面取考虑水平荷载组合的剪力设计值；（2）抗震设计时梁端箍筋加密区范围内的梁端截面，按下列要求确定：一级抗震二级抗震三级抗震一级框架结构及9度时尚应符合式中—梁端截面组合的剪力设计值；—梁的净跨；—考虑地震作用组合的重力荷载代表值（9度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值，可按计算；b1—集中力距离梁右端距离；a1—集中力距离梁右端距离—考虑地震作用组合的框架梁左、右端截面分别按逆时针或顺时针方向组合的弯矩设计值，一级框架两端弯矩方向相反方向时，绝对值较小的弯矩应取零；—梁左、右端截面逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值，根据实配钢筋面积（计入受压钢筋）和材料强度标准值确定。梁斜截面受剪承载力计算公式：无地震组合时有地震组合时⑶当梁上有较大集中荷载，且其中集中荷载对支座截面产生的剪力值达到75%以上时，框架梁斜截面受剪承载力按下式计算：无地震组合时有地震组合时式中—验算截面剪跨比；可取，为集中荷载左右点至节点边缘的距离，当，取，当时，取；—箍筋抗拉强度设计值；—混凝土轴心抗拉强度设计值；—箍筋截面面积；—箍筋间距。梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按表2.7采用，对梁端纵向受拉筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径数应增大2mm。表2.2梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径抗震等级加密区长度(采用较大值)(mm)箍筋最大间距(采用较小值)(mm)箍筋最小直径(mm)一2hb，500hb/4，6d，10010二1.5hb，500hb/4，8d，1008三1.5hb，500hb/4，8d，1508四1.5hb，500hb/4，8d，1506为了保证箍筋对混凝土的约束作用，在加密区范围内，当为一级抗震等级时，箍筋肢距不宜大于200mm及20倍箍筋直径的较大值；二、三级抗震等级肢距不宜大于250mm及20倍箍筋直径的较大值；四级抗震等级肢距不宜大于300mm。纵向钢筋每排多于四根时，每隔一根宜用箍筋或拉筋固定。对框架梁非加密区的配筋率要求如下：一级抗震不小于；二级抗震不小于；三、四级抗震不小于。且非加密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍。表2.3框架梁斜截面配筋计算集中力产生的剪力小于总剪力的75%层次截面设计值V>VsAsv实配面积均满足nAsv15B170.06654.225>V按构造配筋2002050.30.168%C左181.61654.225>V按构造配筋2002050.30.168%C右112.01439.725>V按构造配筋2002050.30.168%4B171.14654.225>V按构造配筋2002050.30.168%C左184.33654.225>V0.00710020.3650.30.335%C右131.65439.725>V0.07910023.9650.30.335%3B175.71654.225>V按构造配筋2002050.30.168%C左182.9654.225>V0.03610021.7950.30.335%C右146.48439.725>V0.217100210.8550.30.335%2B180.17654.225>V按构造配筋2002050.30.168%C左193.14654.225>V0.06210023.1150.30.335%C右157.58439.725>V0.320100216.0150.30.335%1B186.46654.225>V0.02010021.0250.30.335%C左201.01654.225>V0.11110025.5750.30.335%C右162.9439.725>V0.425100221.2750.30.335%BC跨：加密区配置8@100，非加密区配置8@200；CD跨：加密区配置8@100，非加密区配置8@200。2.3.4框架柱正截面配筋计算框架梁的正截面配筋计算如下表2.4所示：

表2.4柱配筋计算层号标准层（2-5）柱配筋计算截面柱上端柱下端MmaxNmaxNminMmaxNmaxNmin设计弯矩M(kN·m)61.1560.7223.9032.3532.042.45设计轴力N(kN)170.90177.28163.08176.19177.28159.81计算长度Lo=1.25H(mm)444444柱截面截面宽度b(mm)500500500500500500截面高度h(mm)500500500500500500截面面积A(mm²)250000250000250000250000250000250000回转半径i=sqrt(I/A)(mm)144.34144.34144.34144.34144.34144.34保护层+d/2as或as'(mm)252525252525截面有效高度h0=h-a或