江苏南通三鼎公司办公楼设计

摘要：毕业设计可以使毕业生熟悉运用建筑设计和结构设计的原则和规范，是对自身大学学习成果的一次全面检测。本设计方案包括建筑设计与结构设计两部分内容。建筑设计部分经初步的调查成果，经验证后定下方案，查阅相关规范，依次完成平面设计、立面设计、剖面设计、节点设计，并且还应满足防火和抗震等相关规范。结构设计部分的主要内容是通过结构计算，用施工图表达出整个设计意图，主要内容包括水平荷载作用下的抗侧移验算、竖向荷载下的杆件内力、和内力组合后的一榀框架的截面设计。关键词：建筑设计；结构设计；内力计算；设计图纸OfficeBuildingDesignofJiangsuNantongSandingCompanyAbstract：Graduationdesigncanmakegraduatesfamiliarwiththeprinciplesandnormsofarchitecturaldesignandstructuraldesign,anditisacomprehensivetestoftheircollegelearningachievements.Thisdesignschemeincludesarchitecturaldesignandstructuraldesign.Thearchitecturaldesignpart,basedonthepreliminaryinvestigationresultsandverification,determinesthescheme,consultstherelevantspecifications,completestheplanedesign,elevationdesign,sectiondesignandnodedesigninturn,andshouldalsomeettherelevantspecificationsforfireprotectionandearthquakeresistance.Themaincontentofthestructuraldesignpartistoexpresstheentiredesignintentwithconstructiondrawingsthroughstructuralcalculation,includingtheantilateraldisplacementcheckingcalculationunderhorizontalload,theinternalforceofmembersunderverticalload,andthesectiondesignofaframeafterinternalforcecombination.Keywords:architecturaldesign;Structuraldesign;Internalforcecalculation;Designdrawings.目录29691前言 前言这次毕业设计我的论文是围绕着建筑设计展开的，我的毕业设计课题是江苏南通三鼎公司办公楼设计，这次毕业设计既是大学毕业的必要过程，也更是检验自己大学生所学功课和知识的机会，我相信这对我以后的工作会有莫大的帮助。通过该设计可以使我们初步掌握建筑设计和结构设计的一般原则、步骤和方法，能综合应用已学过的知识，培养综合分析问题和解决问题的能力以及相应的设计技术技巧，同时还将培养设计工作中实事求是、严格、准确的科学态度和作风。这次设计任务包括完成建筑设计与结构设计两部分内容。根据所给题目和要求，结合现实情况，我首先通过调查研究及搜集有关技术资料，分三阶段完成建筑方案，第一阶段，建筑方案初选，第二阶段，节点截面的选择，第三个阶段最终确定建筑方案设计的各个方面的尺寸大小。在这些阶段过程中我查阅了资料，和同学进行讨论，向指导老师徐全顺老师请教，最终满足任务书要求，解决各种技术问题，完善建筑方案。之后的时间里开始了结构设计我首先确定了确定结构形式，进行荷载，内力等结构计算，并修改了以前建筑方案的不足之处，最终以绘出的建筑施工图和结构施工图要求表达出整个设计意图。建筑设计部分基于工程概况对方案的平面、立面、剖面、节点设计的选择方案和结构特色进行阐述。结构设计部分是对各个设计部分的计算方案的选取，大致思路的说明解释。下面是我的设计书面成果。工程概况该工程为江苏南通三鼎公司办公楼，建筑平面图如图1-1所示。层高为3.6m，室内外高差0.45m，基础顶面距室外地面为600㎜。承重结构体系拟采用现浇钢筋混凝土框架结构。图1-1建筑平面图基本设计资料（1）建筑物位于：江苏南通（2）本项目地震灾害抗震设防等级为七度，地震灾害瞬时速度为0.1g，场所为Ⅱ类建筑场地，丙类建筑，地基基础设计级别为乙级。（3）气象资料：基本风压：0.4KN/m2，基本上雪载：0.4KN/m2；（4）地质资料：本工程地质状况自上而下分别为：①湿陷性黄土，层厚1.2米，地基承载力fk=100KpaEs=6.0Mpa②黄土层状砂土，层厚4米，fk=130KpaEs=9.0Mpa，本项目以该层为褥垫层，③粉质粘土，层厚2米，fk=150KpaEs=12.0Mpa，（5）水文资料：勘查范围之内未见地表水，较大冻土深度1.03米，不顾及地下水危害。主要建筑做法1.平屋面做法（自上而下）300×300×25水泥空心砖、20厚1:2.5水泥砂浆结合层、聚合物改性材料沥青防水卷材、基层处理剂、20厚1:3水泥砂浆抹灰层、混凝土膨胀珍珠岩保温兼找坡层（超薄处50㎜，2%自两边挑檐向正中间找坡）、100厚浇筑混凝土结构屋面。2楼板做法（自上而下）13厚缸砖整体面层、2厚纯水泥浆一道、20厚1:2水泥砂浆结合层、100厚建筑钢筋钢结构楼板，15厚混合砂浆粉底液。3.墙面做法（自上而下）190㎜厚混凝土中空小砌块砌体，用1:2.5水泥砂浆砌墙，内墙粉刷为混合砂浆底，低筋面灰，厚20㎜,“803”乳胶漆两次。外墙粉刷为20㎜厚1:3水泥砂浆底，内墙涂料。4.铝门窗做法窗扇选用塑钢窗户，入屋门选用直发夹板实木门，进户门为夹层玻璃双开门。结构布置柱网布置本次方案采用内廊式结构类型。柱网采用对称三跨，边跨跨度为6.0m，中间跨为走廊，跨度为3m，开间方向柱距为3.6m和4.8m，楼梯间柱距为3.6m。该柱网布置方式满足结构的合理性和施工的可行性。承重体系本次方案采用纵横向混合承重体系。即两个方向的框架均承受楼面载荷。混合承重方案具有较好的整体工作性能。变形缝的设置本次方案结构对称、质量均匀、地基土承载能力良好，地震设防烈度小于八度，故不设置防震缝，但由于建筑长度超过55m，故在10～11轴之间设置伸缩缝，伸缩缝宽度为100mm。结构布置图图2-1结构平面布置图结构计算简图确定构件截面尺寸的确定梁截面尺寸应达到承载能力、弯曲刚度及延性规定，截面尺寸高度一般取梁跨度的1/12～1/8。当梁的负荷总面积比较大或负载较大时，宜取上限制值。为避免梁造成裁切脆性破坏，梁的净跨与截面高度比例不适合小于4，梁截面总宽可用1/3~1/2梁宽，与此同时不小于1/2柱宽，并且不应小于250mm。框架梁：边跨（AB、CD跨）梁L=6000mm取取次梁取h=400mmb=200mm柱截面尺寸初选要同时满足最小截面，侧移限值和轴压比等诸多因素影响。对于较低设防烈度地区的多层民用框架结构，一般可通过满足轴压比限值进行截面估算。最底层：H=3600+450+600=4650mm初选柱截面尺寸：b×h=400×400=160000QUOTE验算框架轴压比：由λ=QUOTE可推出A≥QUOTE查《抗震设计规范》，知[λ]=0.9QUOTE=1.0梁柱混凝土取用C30，QUOTE=14.3N/QUOTEQUOTE=1.43N/QUOTE中柱最大负荷面积：4800QUOTE4500QUOTE故全部框架柱截面尺寸为QUOTE板厚楼盖及层盖采用现浇钢筋混凝土结构按结构要求：板跨L=4800mm板厚h≥QUOTE×4800=120mm取h=120mm结构计算简图假定梁的截面慢性矩I沿轴线不变。本设计采用现浇楼盖。求梁截面慢性矩时考虑到现浇板的作用，取I=2I。AB、CD跨梁：BC跨梁：上部各层柱：底层柱：结构计算简图如下图所示图3-1结构计算简图荷载计算恒荷载计算屋面框架梁线荷载标准值=1\*GB3①屋面恒荷载标准值计算300×300×25水泥砖0.025×19.8=0.5kN/QUOTE20mm厚1:2.5水泥砂浆结合层0.02×20=0.4kN/QUOTE高聚物改性沥青防水卷材0.35kN/QUOTE20mm厚1:3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4kN/QUOTE50~150mm水泥膨胀珍珠岩2%找坡QUOTE×7=0.7kN/QUOTE120mm厚现浇钢筋混凝土楼板0.12×25=3kN/QUOTE15mm厚混合砂浆粉底0.015×17=0.26kN/QUOTE屋面恒荷载汇总5.61kN/QUOTE=2\*GB3②框架梁及粉刷自重a.边跨（AB、CD）自重：0.5×0.25×25=3.125kN/m梁侧粉刷：2×（0.05-0.12）×0.02×17=0.258kN/mb.中跨（BC）自重：0.5×0.25×25=3.125kN/m梁侧粉刷：2×（0.5-0.12）×0.02×17=0.258kN/m=3\*GB3③边跨（AB、CD）线荷载标准值：屋面边跨梁其自重传来（均布）QUOTE=5.116kN/m屋面恒荷载传来（梯形）QUOTE=5.61×4.2=23.562kN/m=4\*GB3④中跨（BC）线荷载标准值屋面中跨梁其自重传来（均布）QUOTE=4.769kN/m屋面恒荷载传来（三角形）QUOTE=5.61×3=17.01kN/m楼面框架梁线荷载标准值=1\*GB3①楼面恒荷载标准值计算13mm厚缸砖面层0.013×21.5=0.28kN/QUOTE20mm厚水泥浆0.02×16=0.32kN/QUOTE20mm厚1:2水泥砂浆结合层0.02×20=0.4kN/QUOTE120mm厚现浇混凝土楼板0.12×25=3kN/QUOTE15mm厚混合砂浆0.015×17=0.26kN/QUOTE楼面恒荷载汇总4.26kN/QUOTE=2\*GB3②边跨框架梁及粉刷自重5.116kN/m=3\*GB3③边跨填充墙自重：0.19×（3.6-0.75）×11.8=6.39kN/m填充墙面粉刷自重：2×（3.6-0.75）×0.02×17=1.938kN/m=4\*GB3④中跨框架梁及粉刷自重：3.383kN/m=5\*GB3⑤楼面边跨框架梁上的线荷载标准值：楼面边跨梁自重传来（均布）QUOTE=13.444kN/m楼面恒荷载传来（梯形）QUOTE=4.26×4.2=17.892kN/m=6\*GB3⑥楼面中跨框架梁上线荷载标准值楼面中跨梁自重传来（均布）QUOTE=3.383kN/m楼面恒荷载传来（三角形）QUOTE=4.26×3=12.78kN/m屋面框架节点集中荷载标准值=1\*GB3①顶层边节点集中荷载边柱纵向框架梁自重：0.25×0.5×4.8×25=15kN粉刷：2×（0.5-0.12）×0.02×4.8×17=1.24kN1.5m高女儿墙自重：0.6×4.8×0.19×11.8=6.46kN粉刷：2×0.02×4.8×17=3.26kN纵向框架梁传来层面自重：5.61×（0.5×4.8×0.5×4.8）=29.74kN汇总55.7kN=2\*GB3②顶层中节点集中载荷：中柱纵向框架梁自重：0.25×0.5×4.8×25=15kN粉刷：2×（0.5-0.12）×0.02×4.8×17=1.24kN纵向框架梁传来层面自重：0.5×（4.8+4.8-3）×1.5×5.61=27.76kN0.5×4.8×2.4×5.61=32.31kN汇总：65.81kN楼面框架节点集中荷载标准值=1\*GB3①中间层边节点集中载荷边柱纵向框架梁自重：22.05kN粉刷：1.66kN塑钢窗自重2.1×1.5×1=3.15kN窗下墙体自重：0.2×0.9×1.8×11.8=3.8kN粉刷：2×0.02×0.9×1.8×17=1.1kN窗边墙体自重：（1.05×2-0.5）×0.19×（0.4-0.17）×11.8=9.95KN粉刷：2×0.02×（1.05×2-0.5）×1.7×17=1.85KN框架柱自重：0.5×0.5×3.6×25=22.5kN粉刷：（0.45×4-0.19×3）×0.02×（3.6-0.3）×17=1.38kN汇总：QUOTE=QUOTE=73.54kN=2\*GB3②中间层中节点集中荷载中柱纵向框架梁自重：19.69kN粉刷：1.8kN内纵墙自重：0.19×（3.6-0.3）×（4.2-0.5）×11.8=27.37kN粉刷：2×0.02×（3.6-0.3）×（4.2-0.5）×11.8=5.76kN框架柱自重：22.5kN粉刷：1.38kN中柱纵向框架梁出楼面自重：0.5×（4.2+4.2-3）×1.5×4.26=17.25kN0.5×4.2×4.2/2×4.26=18.79kN汇总QUOTE=QUOTE=114.54Kn恒荷载作用下计算简图图4-1恒载作用下计算简图楼面活荷载计算楼面活荷载作用下结构简图QUOTE=QUOTE=2.0×4.8=9.6kN/mQUOTE=2.0×3=6.0kN/mQUOTE=QUOTE=0.5×4.8×4.8/2×2=11.52kN/mQUOTE=QUOTE=0.5×(4.8+4.8-3)×3/2+0.5×4.8×4.8/2×2=16.47kN/mQUOTE=QUOTE=2.0×4.8=9.6kN/mQUOTE=2.0×3=6.0kN/mQUOTE=QUOTE=0.5×4.8×4.8/2×2=11.52kN/mQUOTE=QUOTE=0.5×(4.2+4.2-3)×3/2×2+0.5×3/2×3×2=9.45kN/m图4-2活荷载作用下的计算简图风荷载计算基本风压QUOTE=0.4kN/QUOTE风震系数因房屋高度小于30m，所以QUOTE=1.0风载体型系数QUOTE=0.8-（-0.5）=1.3风压高度系数QUOTE，查《建筑结构荷载规范》，将风荷载换算成作用于框架每层节点的集中荷载。有可计算将如下表所示结果表4-1风荷载计算层次z(m)(KN/)A()41.01.315.451.1700.413.868.4331.01.311.251.0350.415.128.1421.01.37.651.0000.415.127.8611.01.34.051.0000.416.3658.35按静力等效原理，将分布荷载转化为节点集中荷载，如图所示图4-3等效节点集中风荷载风荷载作用下的侧移验算框架侧移刚度计算框架侧移刚度按D值法计算，在计算梁的线刚度ib时，考虑到楼板对框架梁截面惯性矩的影响，中框架梁取Ib=2.0I0，边框架梁取Ib=1.5I0。边框架梁的线刚度为中框架梁的线刚度的1.5/2.0=0.75倍。所有梁、柱的线刚度见表6-1梁柱线刚度表（10）层次边框架梁中框架梁柱()()2-41.761.312.341.741.4511.761.312.341.741.12根据D值法公式，计算出各框架柱的侧移刚度，现以第二层B-8轴的侧移刚度计算为例：K==2.81=0.58=0.779案例可计算出各种类型框架柱的侧移刚度表5-2边框架柱的侧移刚度D值（10）层次边柱A-1、A-17、D-1、D-17中柱B-1、B-17、D-1、D-17KK2-41.3130.3960.4804.5880.6960.8445.29611.5390.5760.4725.3660.7960.6524.496表5-3中框架柱的侧移刚度D值（10）层次边柱（9根）中柱（9根）KK2-43.6340.6450.7822.810.580.77914.0514.260.760.6233.640.7340.60111.02表5-4楼梯间框架柱侧移刚度D值（10）层次边柱（6根）3-C、15-C轴中柱（2根）KK2-51.1680.3690.4482.4960.5550.6732.6911.3660.5440.4542.9200.6950.5692.5风荷载作用下水平位移验算表5-5风荷载作用下框架层间剪力及侧移验算层次1234Fi(KN)8.357.868.148.43Vi(KN)32.7824.4316.578.43Di(10)2.453.123.123.12Di(N/mm)73500936009360093600()(mm)0.450.260.180.09(mm)0.450.710.890.98（1）梁柱混凝土采用C30混凝土，其弹性模量E=3.00×N/（2）因，故风荷载侧移验算满足要求。风荷载作用下的内力验算现取2轴框架在风荷载作用下的内力为代表内力计算采用D值法，框架柱端剪力、弯矩分别按式、、，各柱反弯点高度yh=()h确定，其中由表“规则框架承受均布水平力作用时反弯点的高度比”查得，底层柱需考虑修正值，第二层需考虑修正值，其余柱均无需修正。梁端弯矩、剪力分别按下式计算：柱轴力由其上各层框架剪力累加得到。图6-1剪力在各柱间分配各柱反弯点及柱端弯矩表6-2梁端弯矩、剪力及轴力计算层次边梁走道梁柱轴力ll边柱中柱44.181.616.00.771.631.6331.09-0.77-0.86310.874.706.02.086.246.2434.16-2.85-2.94218.457.876.03.4710.4310.4336.95-6.82-5.92126.1811.266.06.4416.6316.63311.09-13.26-10.57注：（1）柱轴力中的负号表示拉力（2）表中M的量纲为KNm，V的量纲为KN，l的量纲为m。为最后内力组合做准备，需要把梁端弯矩、剪力换算到梁端柱边处的弯矩值。换算按下列公式进行：M/=M-V/b/2（柱边弯矩）V/=V-qb/2（柱边剪力）本结构有：MAB=MAB-0.25×VABMBA=MBA-0.25×VBAMBC=MBC-0.25×VBC并注意到AB、BC跨上无竖向荷载，剪力图的图形为水平直线段，故有：VAB=VAB，VBA=VBA，VBC=VBC梁的跨中弯矩根据下式计算：AB跨MAB0=（MAB-MBA）/2BC跨MBC0=（MBC-MBC）/2表6-3风载作用下梁端柱边弯矩及跨中弯矩计算结果层次梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩跨中弯矩MabMbaMbcVabVbaVbcMabMbaMbcMaboMbco44.181.611.63-0.77-0.77-1.093.991.421.361.290310.874.706.24-2.08-2.08-4.1610.354.185.23.090218.457.8710.43-3.97-3.97-6.9517.466.888.65.290126.1811.2616.63-6.44-6.44-11.0924.579.6513.867.460地震荷载作用下杆件内力计算各楼层重力荷载代表值计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和可变荷载组合值之和。表7-1活荷载标准值及组合系数活荷载种类标准值（KN/㎡）组合系数会议室、阅览室20.7楼梯间3.50.7办公室20.7卫生间2.50.7走廊、门厅2.50.7上人屋面20.7雪荷载0.40.7图7-1水平地震作用下的框架侧移验算框架柱的侧移刚度将计算风荷载作用下得到的各类框架柱的侧翼刚度总结表7-6各类框架柱的侧翼刚度层次柱型数量D5楼梯间边柱60.44813440164340中柱20.673201902～4边框架柱边柱40.4814400726480中柱40.84425320中框架柱边柱90.78223460中柱90.77923370楼梯间边柱60.44813440中柱20.673201901边框架柱边柱40.47214160607440中柱40.65219560中框架柱边柱90.62318690中柱90.60118030楼梯间边柱60.45413620中柱20.56917070中柱10.52415720水平地震作用标准值和位移1.重力荷载作用下产生的水平位移多遇地震作用下，设防烈度为7度，查《规范》GB50011-2001，水平地震影响系数最大值=0.08，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，特征周期值=0.35S，设计基本地震加速度为0.1g。本建筑中结构高度不超过40m，质量和荷载沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，地震影响系数曲线的阻尼调整系数=1.0。表7-7各楼层重力荷载水平作用于结构时引起的侧移植层次楼层荷载 楼层剪力楼层侧移刚度层间侧移楼层侧移49802.3612129.747264800.0170.17310832.2722962.017264800.0320.153210832.2733794.287264800.0470.121111269.2445063.526074400.0740.0742.框架的自振周期T=1.7，框架结构的=0.6～0.7，取=0.65，此公式为按顶点位移法求结构体系基本周期的近似方法。本结构T=1.7×0.65×=0.473.水平地震作用标准值和位移结构总水平地震作用标准值：〈T〈5,=×0.08=0.022=0.022×0.85×45063.01=842.68KNT=0.47S〈1.4=0.49S，故不考虑顶部附加地震作用计算结果见表8-8表7-8水平地震作用标准值和位移层次49802.3615.45273.92354.097264800.000491/7347310832.2711.85232.17586.267264800.000811/4444210832.278.25161.64747.97264800.001031/3495111269.244.6594.78842.686074400.001391/3345－楼层侧移刚度－层间侧移各层的相对位移均小于1/550，顶点的相对位移小于1/650，侧移均满足要求。地震作用下一榀框架上的水平地震作用计算方法同风荷载作用下的内力计算，采用D值法，剪力、弯矩分别按公式、、，反弯点同风荷载所得。表7-9各柱端剪力及弯矩计算层次边柱A中柱Byy43.6354.097264802346011.430.4522.6318.522337011.390.4422.9618.0433.6586.267264802346018.930.534.0734.072337018.860.4934.6333.2723.6747.97264802346023.930.543.0743.072337024.060.543.3143.3114.65842.686074401869025.930.5554.2666.321803025.010.5552.3363.96注：表中M量纲为KN·m，V量纲为KN梁端弯矩、剪力分别按下式计算：柱轴力由其上各层框架剪力累加得到。表7.10各层框架剪力和轴力层次边梁走道梁柱轴力ll边柱中柱422.639.797.54.3213.1713.1738.78-4.32-8.85352.5922.467.510.0130.2130.21320.14-14.33-18.98277.1432.667.514.6443.9243.92329.28-28.97-33.62197.3340.797.518.4254.8554.85336.57-47.39-51.77竖向荷载作用下框架各杆件的内力恒荷载作用下的内力计算计算方法的选用本方案恒载作用下的内力计算采用分层法。取出顶层、中间任一层、以及底层进行分析，除底层外的所有柱线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。等效均布荷载计算根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效的均布荷载顶层：g5边=5.116+[1-2×(3000/7500)+(3000/7500)]×23.562=19.63KN/mg5中=3.383+[1-2×（1/2）+（1/2）]×17.01=14.01KN/m中间层：g边=13.444+[1-2×(3000/7500)+(3000/7500)]×17.892=24.47KN/mg中=3.383+[1-2×（1/2）+（1/2）]×12.78=11.37KN/m底层：g边=13.444+[1-2×(3000/7500)+(3000/7500)]×17.892=24.47KN/mg中=3.383+[1-2×（1/2）+（1/2）]×12.78=11.37KN/m图8-1分层法计算单元图弯矩分配法计算梁、柱端弯矩可利用结构对称性取二分之一结构计算。除底层外，柱的线刚度需要乘以修正系数0.9，并且除底层外其他各层柱的弯矩传递系数均取1/3，底层柱弯矩传递系数取1/2。表8-1修正后的梁、柱线刚度(10E·m³)层次梁柱iAB(iCD)iBCic2~42.341.741.3112.341.741.12各层节点的分配系数以及固端弯矩计算结果列于表9.2中，现以中间层节点的计算示例如下：中间层A节点分配系数：μ上柱=4i上柱/（4i上柱+4i下柱+4iAB）=1.31/(1.31+1.31+2.34)=0.264μ下柱=4i下柱/（4i上柱+4i下柱+4iAB）=1.31/(1.31+1.31+2.34)=0.264μAB=1-0.264-0.264=0.472中间层B节点分配系数：μ上柱=4i上柱/（4i上柱+4i下柱+4iBA+2iBC）=4×1.31/(4×1.31+4×1.31+4×2.34+2×1.74)=0.225μ下柱=4i下柱/（4i上柱+4i下柱+4iBA+2iBC）=4×1.31/(4×1.31+4×1.31+4×2.34+2×1.74)=0.225μBA=4iBA/（4i上柱+4i下柱+4iBA+2iBC）=4×2.34/(4×1.31+4×1.31+4×2.34+2×1.74)=0.401μBC=1-0.225-0.225-0.401=0.149中间层固端弯矩计算：MAB=g边l²边/12=（24.47×7.5²）/12=114.7KN·mMBC=g中l²中/3=（11.37×1.5²）/3=8.53KN·m/MCB=g中l²中/6=（11.37×1.5²）/6=4.26KN·m由纵向框架梁在边柱上的偏心距e0引起的框架边节点附加偏心弯矩：顶层：M4e0=G4A×e0=73.54×(0.5-0.3)/2=7.35KN·m中间层：Me0=GA×e0=114.54×(0.5-0.3)/2=11.45KN·m底层：Me0=GA×e0=114.54×(0.5-0.3)/2=11.45KN·m表8-2分层法分配系数及恒载作用下固端弯矩计算结果（KN·m）节点单元ABCAAAB端BA端BBBC端CB端分配系数顶层0.359——0.6410.5180.290——0.192——中间层0.2640.2640.4720.4010.2250.2250.149——底层0.2350.2750.490.4150.2050.2320.148——固端弯矩顶层————-92.0292.02————-10.51-5.25中间层————-114.7114.7————-8.53-4.26顶层————-114.7114.7————-8.53-4.26图8-2顶层弯矩分配法计算过程图8-3标准层弯矩分配法计算过程图8-4底层弯矩分配法计算过程跨中弯矩计算在求得结构单元的两端弯矩后，如欲求梁的跨中弯矩，则需注意不能按等效分布荷载计算，须根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布，按平衡条件计算。框架梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩M0图8-5顶层结构计算单元图8-6标准层结构计算单元在实际分荷载作用下，框架梁的跨中弯矩M按下式计算：M=M0-（M左+M右）/2表8-3实际分布荷载作用下分层法各单元跨中弯矩计算表（KN·m）位置按简支梁跨中弯矩按实际结构跨中弯矩左端弯矩右端弯矩跨中弯矩AB、CD跨顶层192.8144.0167.59137.01中间层213.6280.3489.85128.525底层213.6278.7289.55129.49BC跨顶层16.5633.2417.48-8.8中间层13.3928.6515.56-8.715底层13.3929.0320.89-11.57由各分层单元计算整个结构在恒载作用下的弯矩图将分层法求得的各层弯矩图叠加，可得整个框架在竖向荷载作用下的弯矩图。很显然，叠加后各框架节点弯矩并不能达到平衡，这是由于分层法计算的误差造成的。为提高精度，可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正。据此可作出叠加后整体结构的弯矩图。表8-4叠加后框架梁跨中弯矩计算表（KN·m）位置按简支梁跨中弯矩按实际结构跨中弯矩左端弯矩右端弯矩跨中弯矩AB、CD跨4192.81-48.1970.99133.223213.62-84.195.84123.652213.62-83.4195.82123.811213.62-77.5393.33128.19BC跨416.56-30.5430.54-13.98313.39-24.7524.75-11.36213.39-24.9324.93-11.54113.39-27.427.4-14.01图8-7恒荷载作用下整体框架弯矩图梁端剪力、梁端控制截面的弯矩（柱边）①梁端剪力计算梁端弯矩求出后，从框架中截取梁为隔离体，用平衡条件可求得梁端剪力及梁端柱边剪力值。对AB跨梁，取图1.15所示隔离体，由平衡条件，经整理可得：VAB=（28.125gAB1+22.5gAB2+MAB-MBA）/7.5VBA=（28.125gAB1+22.5gAB2+MBA-MAB）/7.5VBC=VCB=1.5gBC1+0.75gBC2②梁端柱边剪力计算取柱轴心至柱边这一段梁为隔离体，由平衡条件可求得梁端柱边的剪力值。对AB跨梁，取图1.16所示隔离体，由竖向力平衡及几何关系，整理可得：VAB=VAB-0.25gAB1-0.021gAB2VBA=VBA-0.25gAB1-0.021gAB2VBC=VCB=VBC-0.25gBC1-0.021gBC2③梁端柱边弯矩计算为内力组合做准备，需将梁端弯矩换算至梁端柱边弯矩，本结构按下式进行计算：MAB=MAB+0.25VABMBA=MBA+0.25VBAMBC=MBC+0.25VBC表8-4梁端剪力、梁端控制截面的弯矩计算表层次梁荷载板荷载梁端弯矩gab1gbc1gab2gbc2MabMbaMbc45.1163.38323.56217.01-48.1970.99-30.54313.4443.38317.89212.78-84.195.84-24.75213.4443.38317.89212.78-83.4195.82-24.93113.4443.38317.89212.78-77.5393.33-27.4层次梁端剪力梁端柱边剪力梁端柱边弯矩VabVbaVbcV'abV'baV'bcM'abM'baM'bc486.83-92.9117.8385.06-91.1416.63-26.9348.205-26.383102.53-105.715.3498.79-101.914.22-58.46870.36-21.202102.44-105.815.3498.7-10214.22-57.870.3175-21.381101.98-106.215.3498.24-98.2414.22-52.03568.77-23.85柱轴力计算柱轴力可通过对梁端剪力、纵向梁传来剪力和柱自重叠加得到。假定纵向框架梁按简支支承，即纵向框架梁传给柱的集中力可由其受荷面积得到.表8-5轴力计算表（KN）层次A柱Vab纵梁竖向力F柱自重G每层竖向力P轴力NaVba486.8365.4323.88152.26顶部152.26-92.91底部176.143102.5349.6623.88152.19顶部328.33-105.7底部352.212102.4449.6623.88152.1顶部501.31-105.8底部528.191101.9849.6630.44151.64顶部679.83-106.2底部710.27层次B轴Vbc纵梁竖向力F柱自重G每层竖向力P轴力Nb453.568.9523.88215.36顶部215.36续表8-5底部239.24343.9890.6623.88240.34顶部479.58底部503.46243.9890.6623.88240.44顶部743.9底部767.78143.9890.6630.44240.84顶部1008.62底部1039.06楼面活荷载作用下的内力计算计算方法的选用活载作用下的计算方法同恒载，即采用分层法。等效均布荷载的计算梁上分布荷载由梯形和三角形两种，在求固端弯矩时可根据固端弯矩相等的原则，先将梯形和三角形分布荷载化为等效均布荷载。屋面活荷载设计值与恒荷载设计值之比（1.4×7.8）/（1.2×19.63）=0.464，楼面活荷载设计值与恒荷载设计值之比（1.4×3.75）/（1.2×24.47）=0.179，均远小于1，这时可不考虑活荷载的最不利位置求内力，而采用活荷载满跨布置的方法（一般活载很大，超过5KN/㎡才考虑活荷载的不利布置），并将活荷载的跨中弯矩调幅后乘以1.1-1.2倍的放大系数予以调整，且不在考虑住上偏心弯矩的影响。图8-7活荷载作用下分层法计算单元简图用弯矩分配法计算梁、柱端弯矩计算过程同恒荷载计算，节点分配系数及修正后的梁柱线刚度同恒载。表8-6分层法分配系数及活载作用下固端弯矩计算结果（KN·m）节点单元ABCAAAB端BA端BBBC端CB端分配系数顶层0.359——0.6410.5180.290——0.192——中间层0.2640.2640.4720.4010.2250.2250.149——底层0.2350.2750.490.4150.2050.2320.148——固端弯矩顶层————-36.5636.56————-2.81-1.41中建层————-36.5636.56————-2.81-1.41顶层————-36.5636.56————-2.81-1.41图8-8顶层弯矩分配法计算过程图8-9标准层弯矩分配法计算过程图8-10底层弯矩分配法计算过程跨中弯矩计算活载下跨中弯矩计算方法同恒载。表8-7实际分布荷载作用下分层法各单元跨中弯矩计算表（KN·m）位置按简支梁跨中弯矩按实际结构跨中弯矩左端弯矩右端弯矩跨中弯矩AB、CD跨顶层51.9217.7126.729.72中间层51.9223.8429.9725.02底层51.9223.3929.1325.66BC跨顶层2.8112.3312.33-9.52中间层2.819.219.21-6.4底层2.819.479.47-6.66梁端剪力、梁端控制截面的弯矩（柱边）①梁端剪力计算梁端弯矩求出后，从框架中截取梁为隔离体，用平衡条件可求得梁端剪力及梁端柱边剪力值，计算过程表8-8AB跨梁剪力计算表层次活荷载MabMbaVabVbaV'abV'ba47.817.7126.729.85-30.4527.90-28.5037.823.8429.9728.43-30.0726.48-28.1227.823.8429.9728.43-30.0726.48-28.1217.823.3929.1328.48-30.0226.53-28.07②梁端柱边剪力计算方法同恒载计算，计算过程。表8-9BC跨梁剪力计算表层次活荷载VbcVcbV'bcV'cb43.752.81-2.812.75-2.7533.752.81-2.812.75-2.7523.752.81-2.812.75-2.7513.752.81-2.812.75-2.75③梁端柱边弯矩计算方法同恒载计算表8-10梁端柱边弯矩计算表层次梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩MabMbaMbcV'abV'baV'bcM'abM'baM'bc4-17.7126.7-12.3320.25-22.652.75-12.65-17.99-11.643-23.8429.97-9.2120.63-22.572.75-18.68-14.85-8.522-23.8429.97-9.2120.63-22.572.75-18.68-14.85-8.521-23.3929.13-9.4720.68-22.222.75-18.22-15.03-8.788.2.6柱轴力计算活载柱轴力计算方法同恒载表8-11柱轴力计算表（KN）层次A柱Vab纵梁竖向力F每层竖向力P轴力NaVba429.858.8238.67顶部38.67-30.45底部38.67328.439.8238.25顶部76.92-30.07底部76.92228.439.8238.25顶部115.17-30.07底部115.17128.4810.8239.3顶部154.47-30.02底部154.47弯矩调幅将梁端节点弯矩转换成梁端柱边弯矩后结构考虑梁端弯矩调幅，调幅系数取ß=0.85，跨中不调。框架梁柱配筋计算框架梁配筋整体式楼盖中的框架梁为T型截面，每跨梁内的纵向钢筋包括配置于梁下部的正弯矩钢筋和上部的负弯矩钢筋。其中梁下部的正弯矩钢筋由梁的跨中及支座截面最大正弯矩，根据单筋T型截面计算确定，钢筋一般在梁跨内通常布置，且应伸入两端支座内满足锚固要求。梁的上部负弯矩钢筋由梁支座负弯矩值根据双筋矩形截面计算确定，边支座负弯矩钢筋应伸入支座内满足锚固要求；框架梁中间支座的负弯矩钢筋应贯通布置，即不得锚于中柱内，而应穿过中柱后在梁跨内按一定原则将部分钢筋截断。1.正截面受弯承载力计算（1）设计参数混凝土：C30混凝土经查表得、HRB335级钢筋，=700-40=660㎜（边跨）或=500-40=460㎜（中跨）AB跨：按计算跨度考虑=7500/3=2500㎜，按翼缘高度考虑=250+12×120=1690㎜，故取=1450㎜(2)判别T型截面类型1.0×14.3×1690×120×（660-120/2）=1740kN·m>M=202.35KN·m属第一类T型截面，同理，BC跨梁也属第一类T型截面，可按截面尺寸为×h的单筋矩形截面计算。(3)底层AB跨中截面配筋计算按截面尺寸为1690×660的单筋矩形截面计算<=0.399满足适筋梁的要求查表可知，选用2Φ22+1Φ20，=1074.2，满足最小配筋率。（3）底层支座A配筋计算支座弯矩：-187.KN·mb=250,h=700,40mm,Ⅰ.与=1074.2等量的纵向受拉钢筋=1074.2Ⅱ.除去与所需后所需的受拉钢筋。查表可知应配4Φ22+2Φ18，满足最小配筋率（4）各框架梁配筋计算表9-1框架梁配筋计算截面M实配钢筋%支座A-167.789618618041.3B左-75.569617838041.1B右-75.565837328041.05BC跨-17.69——5836280.91AB跨202.35——9619820.862.斜截面受剪承载力计算底层AB跨梁计算为例：支座最大剪力：166.8KN验证截面尺寸：0.2=471.9KN根据《混凝土结构设计规范》第11.3.4条规定的一般框架梁计算配箍：=0.304mm规范规定，框架梁梁端加密区的构造应满足箍筋直径不小于8mm，箍筋间距不大于纵向钢筋直径的8倍、梁高的1/4和150mm中最小值。所以选用Φ8双肢箍，按计算要求的箍筋最大间距s==222mm，实际采用箍筋间距100mm，符合要求。加密区长度取1.05m。此外规范还要求在除梁端加密区以外的非加密区范围内，箍筋间距不大于非加密区间距的2倍，且配箍率。实配非加密区的箍筋为Φ8双肢箍，间距为200mm，其=0.201%>=0.148%底层BC跨梁计算：支座最大剪力：70.98KN验证截面尺寸：0.2=328.9KN根据《混凝土结构设计规范》第11.3.4条规定的一般框架梁计算配箍：=0.012规范规定，框架梁梁端加密区的构造应满足箍筋直径不小于8mm，箍筋间距不大于纵向钢筋直径的8倍、梁高的1/4和150mm中最小值。所以选用Φ8双肢箍，实际采用箍筋间距100mm，符合要求。加密区长度取1m。此外规范还要求在除梁端加密区以外的非加密区范围内，箍筋间距不大于非加密区间距的2倍，且配箍率。实配非加密区的箍筋为Φ8双肢箍，间距为200mm，其=0.201%>=0.148%所选取的8轴一榀框架其余各层AB（CD）跨框架梁采用Φ8@100/200(2)，加密区域1.05m；BC跨框架梁均采用Φ8@100/200(2)，加密区域1m。框架柱配筋框架柱属于偏心受压构件，由于有正负弯矩之分，故一般可采用对称配筋。工程实际中，框架柱通常采用对称配筋，确定柱中纵筋数量时，应从内力组合中找出最不利的内力进行配筋计算。1.以标准层B柱受力钢筋计算（1）确定钢筋混凝土的材料强度及几何参数C30混凝土、；HRB335级钢筋；h=b=500,=500-40=460mm;；=1.0，。（2）求框架柱设计弯矩M框架柱最不利内力组合M=363.48KN·m.M=371.334KN·m，N=1056.37KN。由=0.979，i==144.3mm，则=24.9，故需要考虑附加弯矩的影响。>1，取1，=0.7+0.3=0.994，取20mm和较大值，故取20mm1.049框架柱的设计弯矩：M=387.56KN（3）判别大小偏心受压=0.32<，为大偏心受压，则=147.2mm>2=80mm求及=387.56/1056.37=0.367m=367mm，=387mm597mm，，受压区钢筋：与其他数据一同带入式==1777mm（5）每边选6根Φ20（==1884mm），则全部纵向钢筋配筋率为=1.5%>0.55%2.以标准层B柱受力钢筋计算（1）确定钢筋混凝土的材料强度及几何参数C30混凝土、；HRB335级钢筋；h=b=500,=500-40=460mm;；=1.0，。（2）求框架柱设计弯矩M框架柱最不利内力组合M=363.48KN·m.M=371.334KN·m，N=1056.37KN。由=0.979，i==144.3mm，则=24.9，故需要考虑附加弯矩的影响。>1，取1，=0.7+0.3=0.994，取20mm和较大值，故取20mm1.049框架柱的设计弯矩：M=387.56KN（3）判别大小偏心受压=0.32<，为大偏心受压，则=147.2mm>2=80mm求及=387.56/1056.37=0.367m=367mm，=387mm597mm，，受压区钢筋：与其他数据一同带入式==1777mm（5）每边选6根Φ20（==1884mm），则全部纵向钢筋配筋率为=1.5%>0.55%10.2.2以标准层A柱受力钢筋计算（1）确定钢筋混凝土的材料强度及几何参数C30混凝土、；HRB335级钢筋；h=b=500,=500-40=460mm;；=1.0，。（2）求框架柱设计弯矩M框架柱最不利内力组合M=113.56KN·m.M=119.63KN·m，N=757.23KN。由=0.949，i==144.3mm，则=24.9，故需要考虑附加弯矩的影响。>1，取1，=0.7+0.3=0.994，取20mm和较大值，故取20mm1.103框架柱的设计弯矩：M=131.95KN（3）判别大小偏心受压=0.23<，为大偏心受压，则=105.8mm>2=80mm求及=387.56/1056.37=0.174m=174mm，=194mm404mm，，受压区钢筋：与其他数据一同带入式=<0，取==1500（5）每边选6根Φ20（==1884mm），则全部纵向钢筋配筋率为=1.5%>0.55%10.2.3柱的斜截面承载力计算及箍筋配置=3600/2×460=3.91>3，取30.3=1072.5KN>1056.37KN=217.84KN>=204.11KN故可按构造配筋，选取Φ8@200(2)，加密区选用Φ8@100(2)基础设计设计资料本工程地质情况自上而下依次为：（1）、杂填土，层厚1.2米，地基承载力fk=100KpaEs=6.0Mpa（2）、黄土状粉土，层厚4米，fk=130KpaEs=9.0Mpa，本工程以该层为持力层，（3）、粉质粘土，层厚2米，fk=150KpaEs=12.0Mpa，水文资料：勘探范围内未见地下水，最大冻土深度1.03米，不考虑地下水位基础选型为了便于施工，采用阶梯形柱下独立基础，采用混凝土强度等级为C20，钢筋采用HRB400级钢筋。基础埋深600mm。垫层采用C10，100mm厚。地基承载力特征值：=130+1.5×18×（0.6-0.5）=132.7kPa计算基础及其上土的重力Gk时基础埋深为：d=(0.6+1.05)/2=0.825m，由于埋深范围内没有地下水，，的基础底面宽度：=3.51m，取b=3.7m>3，需要进行宽度修正=130+0.3×18×0.51+1.5×18×（0.6-0.5）=135.45kPa初估基础底面积基地面积：=13.38m，可取b=l=3.7m计算基地净反力设计值1413.13/（3.7×3.7）=104.54kpa净偏心距=M/F=0.073m基底最大和最小净反力设计值=115.4，=91.04柱边对基础抗冲切验算（1）柱边截面：取h=650mm，h0=600，则+2h0=1.7m<b=3.7m冲切力：311.58KN抗冲切力：660.66KN>311.58KN，故抗冲切验算合格。（2）变截面处：下阶h1=300mm，h01=250mm，取L1=2.1m，b1=2.1m，则2.1+0.25=2.35m<3.5m冲切力：168.77KN抗冲切力：858.36KN配筋计算计算基础上层阶梯截面配筋：=104.87kpa379.6KNm=1953mm基础下层截面配筋：（方法同上层截面）=110.13kpa114.8KNm=590.53mm比较、，应按配筋，应配Φ16@200，满足要求。楼梯设计设计资料本工程楼梯采用现浇整体板式楼梯，如图1.29，踏步尺寸为150㎜×300㎜，采用C30混凝土，HRB335级钢筋。楼梯上均布活荷载标准值为