【《江南S中学教学楼结构设计》19000字】

-74-计算梁跨间，由梁端截面组合及梁上荷载设计值确定。梁端组合和由表取得。（1）AB梁跨间最大正弯矩计算AB梁跨间，由梁端截面组合及作用在梁上荷载设计值确定，。左震(b)右震图3.15第1层AB跨梁跨间最大正弯矩将按持久设计状况和地震设计状况左震及右震分别求1层AB梁跨间。持久设计状况，梁端在支座边缘，，。由，A及B端组合值：KN·m，kN·m由知，梁上q和梯形荷载为：q0=1.2×13.532=16.238kN，q1=1.2×11.05+1.4×6.8=22.78kN，设梁跨间距离A端为x，则处的，即：可求得：x=2.370m>1.2m，不满足。，得处的，即：可得：梁跨中最大弯矩：左震由知，A及Bl端组合值：，作用于梁上的均布荷载和梯形荷载设计值分别为：q0=1.2×13.532=16.238kN，q1=1.2×(11.05+0.5×6.8)=17.34kN即x不在AB跨间，梁跨间最大正弯矩出现在支座边缘处，即：右震由知，A及Bl端组合值：作用于梁上的均布荷载和梯形荷载设计值分别为：q0=1.2×13.532=16.238kN，q1=1.2×(11.05+0.5×6.8)=17.34kN如图3.15（a）所示，设梁跨间最大弯矩距离A端为x，则最大弯矩处的剪力应等于0，即：可求得：x=3.688m>1.2m，不满足初始假设，即所求得x无效。由图3.15（b）所假设的情况，可得最大弯矩处的剪力等于0，即：可得：梁跨中最大弯矩：（2）BC梁跨间BC跨间，由平衡条件求得。组合由设计值及作用在梁荷载设计值确定，如图.3.16所示。.从左震和右震作用分别求BC跨梁跨间最大正弯矩。(a)左震(b)右震图3.16第1层BC梁跨间最大正弯矩左震（→）作用BC梁的计算跨度为ln=2.7m，a1=1.35−0.15=1.20m。由表3.20有关数据可得,Br端和C端的弯矩组合值：，作用于梁上的均布荷载和三角形荷载设计值分别如下：q0=1.2×3.272=3.926kN，q1=1.2×(10.725+0.5×10.725)=19.305kN，设梁跨间距B端为x，则处，即：，x不在BC，梁跨间在Bl支座处，即：右震，x不在BC,梁间最大M在C支座处，即各荷载组合下框架梁的跨间如，梁支座和跨中截面以下拉为+，上压为-，Bl支座符号与前面表中规定相反。表3.21框架梁控制截面内力组合值层数截面→←4支座A62.48-114.45-143.65107.55-78.87103.07-85.30112.57Bl-131.29-15.8497.40-107.77105.74-117.72Br36.31-54.64-53.2335.55-17.9028.62-19.3531.25跨中AB144.76-97.62-108.07--BC36.31-36.31---3支座A231.80-170.99-336.78164.05-98.49118.10-106.88129.45Bl-178.87-39.46114.67-122.49124.88-134.32Br64.18-79.07-76.2562.39-13.1530.72-14.0533.36跨中AB318.74-71.11-110.25--BC64.18-64.18---2支座A367.47-196.74-465.42189.49-92.34117.77-100.19129.09Bl-171.01-37.09110.38-122.82120.19-134.68Br63.72-78.61-77.4563.60-14.5725.10-15.6027.04跨中AB367.47-48.23-115.48--BC63.72-63.72---1支座410.08-195.97-507.16192.20-91.5927.20-99.36129.01-124.618.80110.01-28.02119.78-134.7538.00-38.28-52.1738.14-6.399.53-16.0127.04跨中410.08--12.60-38.00-38.00-3.7.3柱控制截面内力组合（1）持久设计状况框架柱控制截面有上、下端，为便于计算，取上、下层梁轴线处。A、B轴持久设计状况内力组合值见。柱端和柱端绕柱顺为+；柱压为+。为柱在恒载、活载、左震及右震作用下图以及相应的和实际方向，内力组合时如图确定内力值+和-。(a)恒载内力(b)活载内力(c)左震内力(c)右震内力图3.17第1层AB跨柱内力示意图下面将以第1层A柱“”组合项计算持久设计状况下的内力组合。柱上端：M=1.35×27.707+1.4××7.633=48.902kN·mN=1.35×241.32+1.4×50.708=396.773kNV=1.35×(-9.779)+1.4×(-2.05)=-16.947kN柱下端：M=1.35×13.854+1.4×3.817=24.046kN·mN=1.35×283.038+1.4×50.708=453.093kNV=1.35×(-3.26)+1.4×(-0.9)=-5.658kN表3.22持久设计状况下A柱控制截面内力组合值表楼层截面4上端M59.1819.77107.5798.70N229.1050.61380.14345.77V-28.87-9.19-51.85-47.52下端M44.7713.3179.0772.36N263.4650.61426.52387.00V-23.09-6.48-40.24-36.773上端M38.3510.0065.7860.03N241.5450.80397.21360.98V-21.56-5.79-37.21-33.98下端M39.2510.8668.1962.30N275.9050.80443.59402.20V-21.80-6.03-37.88-34.612上端M39.2510.8668.1962.30N241.3650.73396.85360.64V-24.84-6.88-43.17-39.44下端M50.1913.9187.2379.70N275.7150.73443.23401.87V-21.64-5.98-37.59-34.341上端M27.717.6348.0943.94N241.3250.71396.77360.58V-9.78-2.69-16.97-15.51下端M13.853.8224.0521.97N283.0450.71453.09410.64V-3.26-0.90-5.66-5.17表3.23持久设计状况下B柱控制截面内力组合值表楼层截面4上端M-48.00-14.57-82.79-77.99N247.9173.83425.65400.85V23.436.6439.7637.41下端M-36.36-9.34-60.34-56.71N282.2673.83470.31442.08V19.034.5331.0829.183上端M-32.14-6.97-51.54-48.33N295.9679.25495.69466.09V17.844.0228.8227.03下端M-32.09-7.49-52.21-49.00N330.3179.25540.35507.32V17.834.1629.0027.222上端M-32.09-7.49-52.21-49.00N296.1479.32496.04466.43V20.214.7132.8630.84下端M-40.65-9.46-66.09-62.03N330.5079.32540.70507.65V17.644.1228.7026.941上端M-22.85-5.37-37.23-34.95N296.1879.34496.11466.49V8.072.5314.0313.22下端M-11.43-5.37-22.38-21.23N337.9079.34550.34516.55V2.691.265.275.00注：1.表中M的单位为kN·m；N、V的单位为kN；2.弯矩和剪力均以绕柱端截面顺时针方向旋转为正；轴力以受压为正；3.弯矩值均已调整到控制截面（2）地震设计状况第1层A柱，由“”组合项计算地震设计状况下的内力组合。左震（→）柱上端：M=1.2×(27.71+0.5×7.63)+1.3×242.15=-277.483kN·mN=1.2×(241.30+0.5×50.708)+1.3×(-241.56)=5.981kN柱下端：M=1.2×(13.85+0.5×3.82)+1.3×608.50=-772.130kN·mN=1.2×(283.038+0.5×50.798)+1.3×(-241.56)=56.042kN右震（←）柱上端：M=1.2×(27.71+0.5×7.63)-1.3×242.55=353.140kN·mN=1.2×(241.320+0.5×50.708)-1.3×(-241.56)=634.037kN柱下端：M=1.2×(13.85+0.5×3.82)-1.3×608.50=809.96kN·mN=1.2×(283.038+0.5×50.708)-1.3×(-241.56)=684.098kN各层柱组合内力设计值4列。（3）剪跨比和轴压比验算框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果见表3.24，表中Mc取柱上、下端截面弯矩设计值的较大者，Mc、Vc在表3.25和表3.26的第4列选取。柱的相关的规范限制的，规范最大值宜大于0.75（Ⅱ级抗震等级），计算各层和均符合要求。表3.24框架柱剪跨比和轴压比验算柱号楼层b(mm)h0(mm)fc(N/mm2)Mc(kN·m)Vc(kN)N(kN)A柱46000.5519.1230.75122.31380.671.04<20.60<0.7536000.5519.1311.40173.44472.500.99<20.75=0.7526000.5519.1389.43220.51574.160.97<20.91>0.7516000.5519.1353.14273.67684.100.71<21.09>0.75B柱46000.5519.1114.9539.84372.961.59<20.59<0.7536000.5519.1161.6770.82441.841.26<20.70<0.7526000.5519.1104.0354.62474.951.05<20.75=0.7516000.5519.12.2914.63541.100.09<20.86>0.75表中Vc计算如下：查图3.16和图3.17可得，恒载作用下：柱顶M=353.140kN·m，柱底M=809.96kN·m剪力（4）一榀框架柱控制截面组合内力设计值调整①一榀框架柱端组合调整柱控制截面地震组合内力设计值：考虑强柱弱梁，柱端组合按式（3.16）进行调整，取为1.5，为避免柱脚过早屈服，底层柱下端截面组合的弯矩设计值应乘以对应的规范提供的增大系数1.5。（3.16）柱端组合调整抗震设计时，柱端组合的应按式（3.17）进行调整，取为1.3。设计过程应先调整柱端弯矩，再根据剪力值设计值V。抗震设计时偏心受压构件的承载力抗震调整系数，剪力取0.85，轴向压力，当计算出的大小轴压比小于0.15时取0.75，不小于0.15时取0.80。（3.17）1层A柱，抗震设计时柱端组合和的调整。由知，左震作用，柱端截面组合为第1层：柱底M=-772.130kN·m，柱顶M=-277.483kN·m第2层：柱底M=-267.247kN·m则在左震作用下第1层梁柱节点处柱端弯矩之和为：查表3-24得，，由于，则柱端弯矩调整为第2层柱底M=1.5×(546.777)×267.247/539.73=-402.377kN·m第1层柱顶M=1.3×(546.777)×277.483/539.73=-417.788kN·m由知柱，则，即左震柱端为：第2层柱底M=0.8×(402.377)=321.901kN·m第1层柱顶M=0.8×(-417.788)=-334.230kN·m对于第1层柱底弯矩，根据规范规定，直接将弯矩设计值乘以1.3，即：同理可得，由知，右震作用，柱端截面组合为第1层：柱底M=809.959kN·m，柱顶M=353.140kN·m第2层：柱底M=404.390kN·m则在左震作用下第1层梁柱节点处柱端弯矩之和为：查表3-24得，，由于，则柱端弯矩调整为第2层柱底M=1.5×676.209×404.390/757.53=541.468kN·m第1层柱顶M=1.5×676.209×353.140/757.53=472.845kN·m查表3.24可知柱轴压比大于0.15，则=0.80，即左震时柱端弯矩设计值为：第2层柱底M=0.8×541.468=433.174kN·m第1层柱顶M=0.8×472.845=378.276kN·m对于第1层柱底弯矩，直接将弯矩设计值乘以1.5，即：框架第1~3层A柱内力设计值调整结果见表3.26，计算柱端组合的剪力设计值调整时，应选择分别左震和右震时未乘规范承载力抗震调整系数下柱两端的Max计算柱端剪力大小，最后再乘以柱端剪力增大系数1.2。如第1层：（5）确定最不利内力组合按对称配筋的偏压构件，考虑以下3种最不利内力组合：及相应的及相应的及相应的表3.25地震设计状况下A柱控制截面内力组合的设计值及调整楼层截面内力柱端弯矩梁端弯矩NMM→←→←→←→←4柱顶M-64.99230.750.8083.30-191.53158.16-51.99184.60184.60-51.99107.57163.51N271.13339.45216.90271.56271.56216.90380.14柱底M-86.16209.58-136.09270.96-108.87216.77216.77-108.8779.07N312.35380.67249.88304.54304.54249.88426.523柱顶M-207.35311.400.80309.07-449.04-327.51402.60-262.01322.08322.08-262.0165.78311.45N209.39431.27167.52345.02345.02167.52397.21柱底M-205.76312.98-309.90414.77-247.92331.81331.81-247.9268.19N250.62472.50200.50378.00378.00200.50443.592柱顶M-282.21389.430.80489.96-620.56-425.04516.07-340.03412.86412.86-340.0368.19402.96N107.19532.9385.75426.35426.3585.75396.85柱底M-267.25404.39-402.38541.47-321.90433.17433.17-321.9087.23N148.42574.16118.74459.33459.33118.74443.231柱顶M-277.48353.140.80546.78-676.21-417.79472.85-334.23378.28378.28-334.2348.09510.96N5.98634.044.78507.23507.234.78396.77柱底M-772.13809.96-1158.201214.94-926.56971.95971.95-926.5624.05N56.04684.1044.83547.28547.2844.83453.09注：1.表中M的单位为kN·m；N、V的单位为kN；2.弯矩和剪力均以绕柱端截面顺时针方向旋转为正；轴力以受压为正；3.弯矩值均已调整到控制截面表3.26地震设计状况下B柱控制截面内力组合的设计值及调整楼层截面内力柱端弯矩梁端弯矩NMM→←→←→←→←4柱顶M-247.62114.950.80223.46-49.85-198.1091.96198.10-198.10-82.794.20N351.84331.74281.47265.39281.47265.39425.65柱底M-126.9328.46-164.9311.01-131.948.81131.94-131.94-60.34N393.07372.96314.45298.37314.45298.37470.313柱顶M-247.17161.670.80324.07-49.05-321.1762.56-256.9450.05256.94-256.94-51.5438.38N404.78400.62323.82320.49323.82320.49495.69柱底M-179.2993.28-227.8938.16-182.3130.53182.31-182.31-52.21N446.00441.84356.80353.47356.80353.47540.352柱顶M-190.04104.030.80312.97-53.82-241.5742.56-193.2534.05193.25-193.25-52.2161.57N372.21433.72297.77346.98346.98297.77496.04柱底M-201.5092.58-247.21119.01-197.7695.21197.76-197.76-66.09N413.44474.95330.75379.96379.96330.75540.701柱顶M-63.582.290.80216.81-81.30-78.012.94-62.402.3562.40-62.40-37.2328.10N315.00491.04252.00392.83392.83252.00496.11柱底M-93.7859.91-140.6789.86-112.5471.89112.54-112.54-22.38N365.06541.10292.05432.88432.88292.05550.34注：1.表中M的单位为kN·m；N、V的单位为kN；2.弯矩和剪力均以绕柱端截面顺时针方向旋转为正；轴力以受压为正；3.弯矩值均已调整到控制截面。3.8梁、柱截面设计计算计算第1层框架梁、柱截面配筋。3.8.1梁截面设计材料选用：混凝土等级选为C40（fc=19.1N/mm2，ft=1.71N/mm2）；钢筋型号有：HRB400级钢筋（fy=360N/mm2）和HPB300级钢筋（fy=270N/mm2）。从表3.45中，选出梁跨中和支座截面处最不利内力组合，即AB跨：跨中：M=410.082kN·m支座：MA=−507.157kN·mMBl=−124.605kN·mVA=192.199kNVBl=195.973kNBC跨：跨中：M=38.000kN·m支座：M=−52.172kN·mV=38.138kN（1）梁正截面受弯承载力计算AB跨：跨中截面弯矩，取该跨中或支座正与简支梁跨中中Max。恒载：q1=11.05kN/m支座：弯矩：活载：q1=6.8kN/m支座：弯矩：1.2恒载+1.4活载作用下，简支梁的跨中弯矩为：可见，简支梁跨中不大于梁跨中，取1层AB梁跨中截面为kN·m。梁板整浇结构，考虑现浇板对结构计算影响，截面按T形计算。as值取50mm，h’f为板厚等于100mm，即h0=600-50=550mm；因h’f/h0=100/550=0.182>0.1，即b’f不受翼缘板厚度的限制；b+sn=3600mm，l0/3=7500/3=2500mm，取最小值b’f=2500mm。故属于第一类T形截面。按照最小配筋率要求，0.55ft/fy=0.55×1.71/360=0.0026>0.0025，0.0026bh=0.0026×300×600=468mm2<As=2093.705mm2，故满足，实配钢筋为4Ф018+5Ф18(As=2289mm2)。跨中截面处所配的4Ф18+5Ф18全部伸入支座，作为支座负作用下受压钢筋，计算支座上部纵向受拉钢筋。计算过程如下：支座A：M=−-507.157kN·mA’s=2289mm2又ξ<0.35，满足要求。实配钢筋6Ф25(As=2945mm2)。支座Bl：实配钢筋6Ф25(As=2945mm2)。BC跨：同理计算BC跨梁的配筋，计算结果为：跨中截面计算配筋面积为As=303.849mm2，实际配筋4Ф10（As=315mm2）；支座截面计算配筋面积为As=491.831mm2，实际配筋5Ф12（A表3.27框架梁控制截面配筋结果楼层截面M(kN·m)计算配筋实际配筋A'S/ASΡ(%)AS(mm2)A'S(mm2)AS(mm2)A'S(mm2)4支座A-143.657987354A10+5A11（879）5A10+5A10（786）0.890.53Bl-131.297297355A10+5A10（786）5CA10+5A10（786）1.000.48Br-53.234932905A12（565）5A12（565）1.000.54跨中AB144.76735-5A10+5A10（786）−1.000.48BC36.31290-5A10（393）−1.000.373支座A-336.78187116285A18+4A18（2289）4A16+5A16（1809）0.791.39Bl-178.8799416285A18+4A18（2289）4A16+5A6（1809）0.791.39Br-76.257065165A10+5A10（786）5A12（565）0.720.75跨中AB318.741628-5A18+4A18（2289）−1.001.39BC64.18516-5A12（565）−1.000.542支座A-465.42258618804A20+5A20（2826）4A16+5A18（2076）0.731.71Bl-171.0195018804A16+5A18（2076）4A16+5A18（2076）1.001.26Br-77.457175125A10+5A10（786）5A12（565）0.720.75跨中AB367.471880-5A18+4A18（2289）−1.001.39BC63.72512-3A16（603）−1.000.571支座A-507.16281821014A20+5A20（2826）4A18+5A18（2289）0.811.71Bl-124.6169221014A18+5A18（2289）4A18+5A18（2289）1.001.39Br-52.174833045A12（565）5A12（565）1.000.54跨中A410.082101-5A18+4A18（2289）−1.001.39BC38.00304-5A12（565）−1.000.54（2）梁斜截面受剪承载力计算根据计算的结果可知，AB跨梁两端支座截面处相差较小，两端支座截面处取195.973kN，计算箍筋数量，因hw/b=550/300=1.833<4，故：截面尺寸满足要求。梁加密区选择A8@100（1）（），非加密区选择A8@150（2）。非加密区配筋率为：满足最小配箍率要求。第1~3层AB跨和BC跨梁的箍筋配置见表3.28。表3.28框架梁箍结果楼层截面梁端加密区非加密区实配钢筋实配钢筋4A、Bl114.45-0.03双支Φ8@100（1.00）双支Φ8@150（0.224）Br54.64-0.22双支Φ8@100（1.01）双支Φ8@150（0.225）3A、Bl170.990.35双支Φ8@100（1.02）双支Φ8@150（0.226）Br79.070.04双支Φ8@100（1.03）双支Φ8@150（0.227）2A、Bl196.740.53双支Φ8@100（1.04）双支Φ8@150（0.228）Br78.610.03双支Φ8@100（1.05）双支Φ8@150（0.229）1A、Bl195.970.52双支Φ8@100（1.06）双支Φ8@150（0.230）Br38.28-0.39双支Φ8@100（1.07）双支Φ8@150（0.231）3.8.2柱截面设计 （1）柱正截面受压承载力计算第1层A轴柱正截面受压承载力计算过程如下。材料选择：砼强度等级为C40（），纵筋HRB400级钢筋（），箍筋选用HPB300级钢筋（）。取h0=500mm。从表3.25选取A轴柱最不利内力组合截面配筋，1组为和对应，2组为和对应。柱计算长度。1组内力判断是否考虑附加弯矩：杆端弯矩比截面回转半径长细比轴压比即得不需考虑附加弯矩，取M=M2=540.907kN/m。判别偏压类型：属于大偏心受压。计算钢筋面积：第2组内力判断是否考虑附加弯矩：杆端弯矩比截面回转半径长细比轴压比即得不需考虑附加弯矩，取M=M2=48.092kN/m。判别偏压类型：在该组不利内力作用下，构件未达到承载力极限状态，其配筋面积将由控制。综上计算，纵向受力钢筋选6Ф20（As=1884mm2）：检验垂直于弯矩作用平面的承载力：查表计算得ψ=0.998。满足承载力要求。通过计算，第1~4层柱纵向受力钢筋配筋结果与实际配筋见表（2）柱斜截面受剪承载力计算由表可见，第1层A轴柱KN，相应kN。偏心受压柱，按下式计算斜截面受剪承载力：，取λ=3柱截面箍筋为井字复合箍筋，柱加密区A14@100（4），非加密区A14@200（4）。，满足。砼保护层厚度25mm，柱端箍筋加密区体积配箍率柱加密区最小体积配筋率为，满足要求。通过计算，第1~3层柱箍筋计算结果和实际结果见表3.30。3.8.3梁、柱节核心区截面抗震计算（3.17）式中Hc—柱的计算高度，取上、下柱反弯点间的距离。由表3.11得：（左震）按式（3.17）计算节点核心区剪力设计值，即：，由式（3.18）得：（3.18）满足要求。计算节点核心区的受剪承载力，N取二层柱底轴力值N=474.947kN，和中的较小者，故取N=474.947kN。故节点受剪承载力满足。

4基础设计4.1地质资料信息本工程场地地层自上而下依次为：（1）素填土：杂色，稍湿，稍密，以粉质黏土和三七灰土为主，土质不均匀，含少量的碎砖块等。层厚1.0~2.70。（2）耕土：黄褐色，大孔隙发育，虫孔较发育，夹有大量的植物根系，主要分布于场地花园处。层厚0.3~0.5，平均为。（3）粉质黏土：褐黄色，土质较均匀，无摇震反应，无光泽，干强度中等，韧性中等，稍湿到湿，随深度的增加含水量有所上升，层底呈饱和状态，松散，普遍分布。层厚0.7~5.3。（4）粉细砂：浅黄色，稍密，湿饱和，主要矿物成分为石英和长石，以透镜形式发育。层厚0.4~2.3。（5）卵石层：杂色，中粗沙砾填充，分选性和级配中等，磨圆度较好，多呈次圆状，一般粒径在20~60mm，约占总量的55%~65%。母岩主要成分为花岗岩、石英岩和变质岩，中密，该层局部夹有细砂透镜体。钻孔未全部揭穿，最大揭露厚度为，层顶标高1528.30~1532.50。承载力特征值，。桩极限端阻力标准值为。（6）泥质粉砂岩：仅在部分的钻孔中揭露，棕红色，，泥质结构，岩芯为，锤击易碎，无反弹。该层未揭穿，最大揭露厚度为，层顶埋深8.9~9.8。承载力特征值。4.2基础设计计算混凝土强度等级为，纵筋采用级钢筋，箍筋采用级钢筋。根据建筑结构基础相关规范，桩内纵向钢筋直径不宜小于14mm，且不宜大于20mm