【《某多层商场钢筋混凝土框架结构设计》21000字（论文）】

摘要本项目为海南帝国大厦办公楼地层商铺工程，项目地点位于海南省儋州市，主体结构共3层，抗震设防烈度为7度。因框架结构适用于多层和建筑高度不高的高层建筑，混凝土框架结构广泛适用于多种建筑类型，且空间分隔灵活、自重轻、节省材料，本工程选择纵横向共同承重的框架结构体系，平面采用梁板式结构。根据建筑功能要求选取柱网，现选取规则位置的一榀框架进行内力分析，主次梁尺寸分别为300mm×550mm和300mm×400mm，此建筑基础选用柱下独立基础进行设计。计算恒活荷载下的竖向荷载、风荷载和地震荷载作用下的水平荷载，利用一品框架的相对线刚度，对竖向荷载使用弯矩二次分配法计算一榀框架的内力，对水平荷载采用D值法计算一品框架的构件内力。设计将计算的各种工况下的内力标准值进行组合，并按规范进行塑性内力重分布调整，求解出构件计算的内力设计值。利用PKPM软件进行计算整个结构的受力，配筋设计，最后对比分析，得出结论。在设计过程中，采用AutoCad和PKPM进行辅助设计。建模后，经过电算手算对比分析得出，框架梁、柱配筋能与荷载作用大小和功能相适应。关键词：商场结构设计；框架结构；PKPM电算。

前言1.1设计依据1.2设计资料工程名称：海南帝国大厦办公楼地层商铺工程建设地点：海南省儋州市工程概况：主体共3层，底层高5.5m，其余层高3.8m。室内外高差为0.6mm，底层室内设计标高±0.000。基本风压：0.75kN/m2基本雪压：0kN/m2抗震设防烈度：7度设计基本加速度：0.10g。结构布置2.1结构方案与布置建筑设计图的平面布置2.1.1结构类型选择在结构方案选择上，我采用钢筋混凝土框架结构体系，框架建筑有着空间划分灵活方便，自身重量较轻，节省材料等优点，可以较方便地配合建筑进行平面布置。利于安排商场这种，需要较大空间的建筑结构；框架结构设计处理好，在地震作用下，具有良好的抗震性能。2.1.2构件截面尺寸估算结合结构平面布置形式，综合考虑结构内力等因素，按照混凝土设计规范的要求，要先行对梁、板、柱的尺寸进行估算，按照估算尺寸进行结构计算，验证估算尺寸的有效性，若不符合要求，尚需重新调整计算。1.框架柱截面尺寸计算。本设计中框架柱采取矩形柱，根据规范，框架柱的边长小于300mm，按照框架柱传力范围内的荷载，先行估算其所受轴力，再按照轴心受压构件对框架柱尺寸进行估算，以B轴柱为例，计算过程如下：N=1.2×n×S×q=1.2×13×6×4.2×3 =1179.36kNA=上式中，n为建筑楼层数；S为框架柱的传力范围；q为按经验取值的每层荷载，q=11~15kN/m²；μ取0.75，为估算采取的轴压比；N为估算的轴力；A为框架柱的面积；按照本设计采用方形柱，即计算边长hc=331.61mm查阅设计规范，本设计抗震烈度为7度。取柱边长hc=400mm。2.框架梁截面尺寸1）横向框架梁横向跨度L=6300mm，梁高：h=18−115×l=取h=550mm；梁宽：b=12−13×h=取b=300mm。走廊处框架梁跨度较小，截面较大时梁的线刚度大，故可将其高度降低为300mm×400mm。2）纵向框架梁纵向跨度L=6000mm，梁高：h=18−115×l=取h=500mm；梁宽：b=12−13×h=12取b=300mm。3）次梁尺寸b=300mm,h=400mm3.楼板尺寸本设计板跨为，查阅规范要求，双向板跨厚比不大于40，单向板跨厚比不大于30，有。根据相关构造要求，楼板的最小厚度为，故本设计标准层板厚取h=100mm；对于屋面层，受热胀冷缩影响较大，且考虑防水因素，屋面板厚度取h=100mm。4.材料参数1）混凝土强度：按混凝土规范和耐久性规范，工程中：梁采用C30混凝土，柱采用C30混凝土，基础采用C30混凝土，垫层采用C15混凝土。2）钢筋强度：根据经验及施工便利性，钢筋选择HRB400。一榀框架尺寸简图如下：一榀框架尺寸简图2.2框架线刚度计算根据建筑图，室外地面标高为，故取基础顶的标高到室外地面的高度为，即基础顶至室内标高距离为1.1m，底层层高为5.5m，底层柱计算高度为6.60m。查阅规范相关要求，对现浇楼盖，还应考虑楼板作为翼缘对梁刚度的影响，本设计中采取梁刚度增大系数法进行近似考虑，对于框架梁两侧均有楼板的，取增大系数为2，对于框架梁单侧楼板的，增大系数取1.5。2.2.1框架柱线刚度计算以底层柱为例，计算柱线刚度比（即柱刚度EI与高度H的比值）：以此类推，计算出各层柱线刚度，详见下表：柱线刚度表层数截面尺寸

（b×h)高度（m）Ec

（N/mm2）截面惯性矩Ic

（×109mm4）线刚度ib

（kN•m）相对

线刚度1400×4006.63000024003.8300002.1316842.11.743400×4003.8300002.1316842.11.742.2.2框架梁线刚度计算框架梁线刚度计算与框架柱类似，为刚度除以跨度，但框架梁尚且应该考虑楼板作用下的翼缘放大系数，以中间跨为例，对梁线刚度进行计算：以此类推，计算其他各层梁线刚度，详见下表：梁线刚度表跨数截面尺寸

（b×h)跨度（m）Ec

（N/mm2）截面惯性矩Ic

（×109mm4）线刚度ib

（kN•m）相对

线刚度AB300×5506.3300004.2396134.09BC300×4002.1300001.645714.285714.71CD300×5506.3300004.2396134.09一榀框架计算简图荷载及内力计算3.1竖向荷载计算3.1.1楼（屋）面荷载计算屋面荷载表做法厚度容重荷载8厚地砖8200.16KN/m250厚钢筋混凝土防水层50251.25KN/m250厚保温层500.50.03KN/m220厚水泥砂浆20200.40KN/m225厚水泥珍珠岩找坡25120.30KN/m2钢筋混凝土楼板100252.50KN/m2水泥砂浆粉底15200.30KN/m2合计4.935KN/m2楼面荷载表做法厚度容重荷载预留30厚装修荷载30200.60KN/m2水泥砂浆抹光20200.40KN/m2素水泥浆结合层0.20KN/m2钢筋混凝土楼板100252.50KN/m2水泥砂浆粉底10200.20KN/m2合计3.9KN/m23.1.2恒载计算本设计均为双向板，对于双向板，其荷载传递为自角点引45度线作为荷载传递的分界线，形成板块的荷载传递范围图，本设计简图如下：图1-1荷载平面传递简图本设计对框架梁进行计算，求解恒载标准值。1.A~B轴间框架梁1)屋面层板传荷载:梁自重：q恒荷载=梁+板=3.5282)楼面层板传荷载:梁自重：q隔墙自重:q恒载=板+梁+墙=2.B~C轴间框架梁1)屋面层板传荷载:梁自重：q恒荷载=梁+板=2.3522)楼面层板传荷载:梁自重：q恒载=板+梁=2.3523.C~D轴间框架梁1)屋面层板传荷载:梁自重：q恒荷载=梁+板=3.5282)楼面层板传荷载:梁自重：q隔墙自重:q恒载=板+梁+墙=柱竖直方向集中荷载计算如下：4.A轴柱竖向集中荷载计算1)顶层女儿墙自重：=板传荷载:p梁自重：p抹灰层自重（10mm）:女儿墙自重：A轴柱集中荷载=2)标准层板传荷载:p梁自重：p2=25×0.3×(0.5－0.1)×(6-0.4)×1/2+25×0.3×(0.5－0.1)×(6-0.4)×1/2+25×0.3×(0.4－0.1)×(6.3-0.4)×1/2 =抹灰层自重（10mm）:外纵墙自重：pA轴柱集中荷载=EQ5.B轴柱竖向集中荷载计算1）顶层板传荷载：p梁自重：p粉刷自重：pB轴柱集中荷载=94.47+25.8+1.062）标准层板传荷载：p梁自重：p粉刷自重：p内纵墙自重：pB轴柱集中荷载=EQ6.C轴柱竖向集中荷载计算一榀框架两侧对称，故C轴与B轴柱集中荷载相同，计算过程及结果如上。7.D轴柱竖向集中荷载计算因为一榀框架两端对称，可知两端柱荷载相同，计算过程及结果同上。恒载作用下荷载简图3.1.3活载计算荷载规范中已对活荷载各种情况取值做出规定，标准值见下表活荷载标准值表荷载分类大小单位屋面荷载2.00KN/m2普通楼面2.00KN/m2走廊3.50KN/m2EQ1)A~B轴间框架梁顶层:q=2×标准层:q=2×EQ2)B~C轴间框架梁顶层:q=标准层:q=EQ3)C~D轴间框架梁顶层:q=2×标准层::q=2×EQ4)A轴柱竖向集中荷载计算顶层:p=2×标准层:p=2×5)B轴、C轴集中荷载计算，因为一榀框架对称，计算过程相同：顶层:p标准层:pEQ7)D轴柱竖向集中荷载计算因为一榀框架为中心对称，故D轴荷载与A轴相同。活载作用下荷载简图3.2水平荷载计算3.2.1风荷载计算主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载的大小按下式计算：上式中，根据荷载规范，基本风压取0.75；风荷载体型系数取1.3；风压高度变化系数按表8.2.1插值；因满足不考虑风压脉动系数影响，风振系数取1.0。以首层为例，对风荷载标准值进行计算：可知，首层的风荷载计算高度为6.1m，查荷载规范表8.2.1，风压高度变化系数取1.0，基本风压取0.75，风压作用面积取楼层上下范围的一半，过程如下：A=W=风荷载计算表层数βzμsz(m)μzω0(kN/m2)A(m2)W(kN)31.001.3013.701.130.751516.5321.001.309.901.030.7522.822.911.001.306.11.000.7529.728.96风荷载内力图3.2.2风荷载位移验算EQ采用标准组合工况进行位移计算时(1).一榀框架侧移刚度D侧向刚度计算，根据嵌固情况，略有区别,对于底层：K=对于一般层：K=对各楼层侧向刚度进行计算，汇总见下表：侧向刚度计算表层数KAαAKBαBKCαCKDαD14.090.758.80.868.80.864.090.7522.350.545.070.725.070.722.350.5432.350.545.070.725.070.722.350.54根据教材，侧向刚度计算公式为：D=按照上述表格计算结果求解，得出计算结果见下表：一榀框架侧向刚度表Dj第A轴第B轴第C轴第D轴∑Dj1层200422972297200486022层755810077100777558352703层75581007710077755835270一榀框架水平位移表楼层Wk.(kN)Vj(kN)∑D(kN/m)△uj(m)△uj/h316.5316.53352700.00050.00012222.939.43352700.00110.00029128.9668.3986020.00800.00120计算后，最大层间位移角为0.00120，达到变形要求，故框架抗侧刚度满足规范要求。3.2.3地震荷载计算根据任务书以及规范要求，本设计需要进行抗震计算。由于工程属于规则框架，且高度并未超过40m，结构质量和刚度较为均匀，可采用底部剪力法进行计算，首先对重力荷载代表值以及地震作用下的荷载进行计算。1.重力荷载代表值计算以第3层、第2层为例：第三层：女儿墙自重：G屋面板自重：G梁自重：GG次梁(6.3+6.3)+(0.3×25+0.02×20)×(0.4－0.1)×2.1))×1" =G内外墙自重：G框架柱：GG第3层重力荷载代表值：G据上，对其他楼层重力荷载代表值进行计算，梁、板、活载计算如下：GG第2层：GGG根据上述计算，可以得出层间质点重量：重力荷载代表值2.框架自振周期计算本设计中，分别采用底部剪力法和顶点位移法，计算整体地震作用和自振周期，计算公式和结果见下表。μ结构假想位移计算表层号Gi(kN)∑Gi(kN)Di△μi(m)μi(m)3849.377849.377352700.02410.074002909.111758.487352700.04990.049901883.352641.83786020.30710.30710结构基本自振周期考虑非承重隔墙的折减系数α0取0.65。基本自振周期计算如下：3.水平地震作用计算查阅规范，工程防烈度为7度，根据任务书，本工程2类场地，抗震分组为第二组，查表可得地震影响系数最大值以及特征周期：结构总的水平地震剪力作用标准值计算：由于T1=0.41≤1.4Tg=0.49.故无需考虑顶部附加地震作用δn=顶部附加水平地震作用：△各质点横向水平地震作用计算公式如下：对各层分别计算，得出结果见下表:楼层地震剪力计算表层号hi(m)Hi(m)Gi(kN)GiHiGiHi/(∑GiHi)Fi(kN)Vi(kN)33.814.2849.377120610.441102.63102.6323.810.4909.1194550.34680.52183.1516.66.6883.3558300.21349.57232.72地震荷载作用下水平力简图3.2.4地震作用变形验算对地震水平内力作用下的剪力计算后，采用前述抗侧刚度求解结果，计算地震作用下的层间位移，结果如下：结构层间位移表层号Vi(kN)∑Di(N/m)△μi(mm)hi(m)△μi/hi3102.63352700.00293.80.00082183.15352700.00523.80.00141232.7286020.02716.60.0041

3.3荷载内力分析计算框架的内力分析，主要是对框架承受的恒载、活载等竖向荷载以及风荷载和地震荷载等水平荷载进行分析计算。对于具体的计算方法，竖向荷载的内力，采用弯矩二次分配法进行计算；对于水平方向荷载，则采用考虑水平抗侧刚度的D值法进行计算。3.3.1恒载计算1.计算分配系数恒载的计算，需采用弯矩二次分配法，要首先计算弯矩分配系数，为便于计算，将一榀框架各节点编号如下：一榀框架节点图弯矩二次分配法首先要进行节点分配系数的计算，节点分配系数即与该节点相连的某杆件线刚度占与该点相连所有杆件线刚度和之比，以1号节点为例，求解过程如下：μμ以此类推，计算各层各节点分配系数，计算结果见下图：弯矩分配系数图2.弯矩计算恒载内力计算采用弯矩二次分配法，先计算恒载作用下的梁端弯矩，再根据前面计算的弯矩分配系数对弯矩进行分配计算。第二章已经进行假定，对于现浇混凝土结构，梁柱节点假定为固接，即梁端弯矩计算是按照固接进行计算，根据结构力学基本知识，两端固结梁支座及跨中计算弯矩公式为：M按上述公式，以顶层为例，计算梁端弯矩：MMM以此类推，恒载作用下梁端弯矩如下：梁端弯矩表梁端弯矩梁AB梁BC梁CD3-55.67-3.24-55.672-70.95-2.75-70.951-70.95-2.75-70.95弯矩二次分配借助于Excel表格进行辅助计算，计算表格如下：上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱0.300.700.390.170.450.450.170.390.700.30偏心矩偏心矩偏心矩偏心矩0.00-55.6755.670.00-3.243.240.00-55.6755.670.0016.5939.08-20.34-8.65-23.4423.448.6520.34-39.08-16.598.16-10.1719.54-4.8411.72-11.724.84-19.5410.17-8.160.601.41-10.25-4.36-11.8111.814.3610.25-1.41-0.6025.35-25.3544.62-17.85-26.7726.7717.85-44.6225.35-25.350.230.230.540.330.140.140.380.380.140.140.330.540.230.230.00-70.9570.950.00-2.752.750.00-70.9570.950.0016.3216.3238.31-22.71-9.68-9.68-26.1926.199.689.6822.71-38.31-16.32-16.328.295.21-11.3619.16-4.33-5.1513.09-13.094.335.15-19.1611.36-8.29-9.05-0.50-0.50-1.16-7.58-3.23-3.23-8.758.753.233.237.583.231.381.3824.1221.04-45.1659.81-17.24-18.07-24.5924.5917.2418.07-59.8147.22-23.24-23.990.260.150.600.350.150.090.410.410.150.090.350.600.260.150.00-70.9570.950.00-2.752.750.00-70.9570.950.0018.0910.4342.50-24.14-10.30-5.93-27.8927.8910.305.9324.14-42.50-18.09-10.438.160.00-12.0721.25-4.840.0013.95-13.954.840.00-21.2512.07-8.160.001.000.582.34-10.75-4.58-2.64-12.4112.414.582.6410.75-2.34-1.00-0.5827.2511.00-38.1857.31-19.72-8.57-29.1129.1119.728.57-57.3138.18-27.25-11.005.50-4.294.29-5.50恒载弯矩二次分配表恒载工况弯矩图恒载作用下梁端剪力，对于梁来说，由均布荷载引起剪力和弯矩引起剪力两部分组成；对于柱来说，因为柱水平方向无均布荷载，故由梁端弯矩引起的剪力组成，梁柱剪力的计算公式分别如下：VV按上述公式，计算梁和柱的剪力，结果见下图：恒载作用下剪力图对于轴力，在恒载作用下，是由楼板传至柱上的集中荷载以及梁的剪力产生的荷载两部分组成，公式如下：N上式中，V为柱节点两侧的剪力差，P为传至柱上的集中力，对于柱自身，尚且应该考虑自重，计算结果见下图恒载作用下轴力图3.3.2活载计算活载梁端弯矩计算：活载亦属于竖向荷载，其计算方法同恒载，计算结果如下：梁端活载弯矩表梁端弯矩梁AB梁BC梁CD第3层-17.83-0.97-17.83第2层-17.83-0.97-17.83第1层-17.83-0.97-17.83EQ活荷载弯矩二次分配法计算：上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱0.300.700.390.170.450.450.170.390.700.30偏心矩偏心矩偏心矩偏心矩0.00-17.8317.830.00-0.970.970.00-17.8317.830.005.3112.52-6.54-2.78-7.547.542.786.54-12.52-5.312.05-3.276.26-1.203.77-3.771.20-6.263.27-2.050.360.86-3.43-1.46-3.953.951.463.43-0.86-0.367.73-7.7314.12-5.44-8.688.685.44-14.127.73-7.730.230.230.540.330.140.140.380.380.140.140.330.540.230.230.00-17.8317.830.00-0.970.970.00-17.8317.830.004.104.109.63-5.61-2.39-2.39-6.476.472.392.395.61-9.63-4.10-4.102.662.27-2.814.81-1.39-1.273.24-3.241.391.27-4.812.81-2.66-2.27-0.49-0.49-1.15-1.79-0.77-0.77-2.072.070.770.771.791.150.490.496.275.89-12.1615.24-4.55-4.43-6.286.284.554.43-15.2412.16-6.27-5.890.260.150.600.350.150.090.410.410.150.090.350.600.260.150.00-17.8317.830.00-0.970.970.00-17.8317.830.004.552.6210.68-5.97-2.55-1.47-6.906.902.551.475.97-10.68-4.55-2.622.050.00-2.985.34-1.200.003.45-3.451.200.00-5.342.98-2.050.000.240.140.56-2.69-1.15-0.66-3.103.101.150.662.69-0.56-0.24-0.146.842.76-9.5714.51-4.89-2.13-7.527.524.892.13-14.519.57-6.84-2.761.38-1.061.06-1.38活荷载弯矩二次分配表活载作用下弯矩图活载的梁端剪力与柱端剪力计算公式同恒载，具体如下：VV按上述公式，计算活载的梁端和柱剪力，结果如下图：活载作用下剪力图活载作用下轴力计算同恒载，公式如下：N活载作用下轴力图3.3.3风荷载内力计算对比较规则，层数不多的框架结构，在风荷载及地震作用等水平荷载作用下，柱的轴向变形对内力及位移影响不大，故采用D值法计算框架结构的内力。D值法的基本计算步骤为，根据梁柱线刚度计算节点转动影响系数，在计算各柱修正后的侧移刚度D，在按照侧向刚度对总剪力进行分配，得出各柱的剪力。然后求解柱的反弯点高度，利用已得出的柱端剪力，根据内力平衡条件求出梁端弯矩，在根据平衡条件求出剪力图和轴力图。柱沿侧向刚度分配的计算方式如下：前几节已经求出柱的侧向刚度，现对反弯点进行求解，查表反弯点的标准高度比，并按修正系数，对柱反弯点进行计算：第A轴柱反弯点位置表层号h(m)Ky0y1y2y3yyh(m)33.82.3500.470000.471.7823.82.3500.470000.471.7816.64.0900.550000.553.63第B轴柱反弯点位置表层号h(m)Ky0y1y2y3yyh(m)33.85.0700.450000.451.7123.85.0700.680000.682.5916.68.8000.550000.553.63第C轴柱反弯点位置表层号h(m)Ky0y1y2y3yyh(m)33.85.0700.450000.451.7123.85.0700.680000.682.5916.68.8000.550000.553.63第D轴柱反弯点位置表层号h(m)Ky0y1y2y3yyh(m)33.82.3500.470000.471.7823.82.3500.470000.471.7816.64.0900.550000.553.63EQ对梁、柱弯矩进行计算，计算过程见下表MM中柱：MM边柱：M第A轴梁柱节点弯矩（风荷载）：层号Vi(kN)∑DDiDi/∑DVi(kN)y(m)Mc上

(kN.m)Mc下

(kN.m)Mb总

(kN.m)316.533527075580.2103.471.787.026.177.02239.433527075580.2108.281.7816.7614.7122.92168.39860220040.23015.733.6346.7257.1061.43第B轴梁柱节点弯矩（风荷载）：层号Vi(kN)∑DDiDi/∑DVi(kN)y(m)Mc上

(kN.m)Mc下

(kN.m)Mb左

(kN.m)Mb右

(kN.m)316.5335270100770.2904.791.7110.028.204.655.37239.4335270100770.29011.432.5913.8629.5910.2411.82168.39860222970.27018.473.6354.8467.0339.2045.23第C轴梁柱节点弯矩（风荷载）：层号Vi(kN)∑DDiDi/∑DVi(kN)y(m)Mc上

(kN.m)Mc下

(kN.m)Mb左

(kN.m)Mb右

(kN.m)316.5335270100770.2904.791.7110.028.205.374.65239.4335270100770.29011.432.5913.8629.5911.8210.24168.39860222970.27018.473.6354.8467.0345.2339.20第D轴梁柱节点弯矩（风荷载）：层号Vi(kN)∑DDiDi/∑DVi(kN)y(m)Mc上

(kN.m)Mc下

(kN.m)Mb总

(kN.m)316.533527075580.2103.471.787.026.177.02239.433527075580.2108.281.7816.7614.7122.92168.39860220040.23015.733.6346.7257.1061.43风荷载作用下弯矩图水平荷载作用下，根据力的平衡条件，可知，梁端剪力可通过梁端弯矩进行求解，公式如下：VM为框架梁梁端的弯矩，L为框架梁的计算长度即跨度。风荷载作用下剪力图风荷载作用下轴力图3.3.4地震作用内力计算地震作用属于水平作用的一种，其计算方式同风荷载，亦采用D值法，弯矩计算结果见下表：第A轴地震作用内力计算表层号Vi(kN)∑DDiDi/∑DVi(kN)y(m)Mc上

(kN.m)Mc下

(kN.m)Mb总

(kN.m)3102.633527075580.21021.551.7843.6138.2943.612183.153527075580.21038.461.7877.8368.33116.111232.72860220040.23053.533.63158.97194.30227.30第B轴地震作用内力计算表层号Vi(kN)∑DDiDi/∑DVi(kN)y(m)Mc上

(kN.m)Mc下

(kN.m)Mb左

(kN.m)Mb右

(kN.m)3102.6335270100770.29029.761.7162.2050.8928.8833.332183.1535270100770.29053.112.5964.38137.4553.5261.761232.72860222970.27062.833.63186.62228.0986.64173.62第C轴地震作用内力计算表层号Vi(kN)∑DDiDi/∑DVi(kN)y(m)Mc上

(kN.m)Mc下

(kN.m)Mb左

(kN.m)Mb右

(kN.m)3102.6335270100770.29029.761.7162.2050.8933.3328.882183.1535270100770.29053.112.5964.38137.4561.7653.521232.72860222970.27062.833.63186.62228.0999.98150.45第D轴地震作用内力计算表层号Vi(kN)∑DDiDi/∑DVi(kN)y(m)Mc上

(kN.m)Mc下

(kN.m)Mb总

(kN.m)3102.633527075580.21021.551.7843.6138.2943.612183.153527075580.21038.461.7877.8368.33116.111232.72860220040.23053.533.63158.97194.30227.30地震荷载作用下弯矩简图地震荷载作用下剪力简图地震荷载作用下轴力简图

内力组合计算根据最新荷载设计规范(2012版)，设计考虑内力组合形式如下：工况1：S工况2：S工况3：S地震工况：S4.1塑性弯矩调幅根据竖向荷载下一榀框架受力特性，支座弯矩为最大处，对应配筋亦相对较大，当在节点处钢筋较多时，对现场施工以及质量保证都存在一定的难度。且按照强柱弱梁概念，允许梁端适当塑性变形，按照力的平衡，相应于要增大跨中的弯矩，即进行梁端的弯矩调幅，鉴于梁端塑性变形能力有限，进行弯矩调幅时，其幅度需进行限制，且调幅时，应控制跨中的弯矩不得小于梁为简支情况下跨中弯矩的一半。规范要求，弯矩调幅系数可取β=0.8~0.9，本设计中，弯矩调幅系数取取β=0.9，具体调幅过程如下。梁端调幅公式：M梁端调幅之后，需对跨中进行调整，即按照平衡条件求解跨中的弯矩：M=塑性调幅后，结果见下图：调幅后恒载下弯矩图调幅后活载下弯矩图4.2柱内力组合第A轴柱内力组合层数截面内力恒载

SG活载

SQ左风

SW右风

SW地震

SE1.3SG+

1.5*SQ1.3SG+1.5*

(SQ±0.6*SW)1.3SG+1.5*

(0.7*SQ±SW)1.2S重±1.3SE｜M｜max

及NNmax

及M左风右风左风右风左震右震3柱顶M-25.35-7.737.02-7.0243.61-44.54-38.22-50.87-30.53-51.6021.64-91.75-91.75-50.87N154.0944.19-1.851.85-11.51266.60264.93268.26243.94249.49196.46226.38226.38268.26柱底M24.126.27-6.176.17-38.2940.7635.2146.3128.6947.19-17.0782.4882.4846.31N169.2944.19-1.851.85-11.51286.36284.69288.02263.70269.25214.70244.62244.62288.022柱顶M-21.04-5.8916.76-16.7677.83-36.18-21.10-51.26-8.40-58.6672.40-129.95-129.95-51.26N362.9588.91-7.117.11-38.44605.20598.80611.60554.52575.85438.91538.86538.86611.60柱底M27.256.84-14.7114.71-68.3345.6832.4458.9220.5464.67-52.02125.62125.6258.92N378.1588.91-7.117.11-38.44624.96618.56631.36574.28595.61457.15557.10557.10631.361柱顶M-11.00-2.7646.72-46.72158.97-18.4423.60-60.4952.87-87.28191.80-221.52-221.52-60.49N571.10133.33-23.0823.08-88.27942.42921.65963.19847.80917.04650.56880.07880.07963.19柱底M5.501.38-57.1057.10-194.309.22-42.1760.61-77.0594.25-245.16260.02260.0260.61N597.50133.33-23.0823.08-88.27976.74955.97997.51882.12951.36682.24911.75911.75997.51第B轴柱内力组合层数截面内力恒载

SG活载

SQ左风

SW右风

SW地震

SE1.3SG+

1.5*SQ1.3SG+1.5*

(SQ±0.6*SW)1.3SG+1.5*

(0.7*SQ±SW)1.2S重±1.3SE｜M｜max

及NNmax

及M左风右风左风右风左震右震3柱顶M17.855.4410.02-10.0262.2031.3640.3822.3443.9413.89105.55-56.18105.5522.34N186.6859.04-3.263.26-20.23331.24328.31334.18299.79309.57233.14285.74233.14334.18柱底M-17.24-4.55-8.208.20-50.89-29.24-36.62-21.86-39.49-14.90-89.5942.74-89.59-21.86N201.8859.04-3.263.26-20.23351.00348.07353.94319.55329.33251.38303.98251.38353.942柱顶M18.074.4313.86-13.8664.3830.1442.6117.6648.937.35108.04-59.36108.0417.66N425.60137.84-9.269.26-52.12760.04751.71768.37684.12711.90525.67661.18525.67768.37柱底M-19.72-4.89-29.5929.59-137.45-32.97-59.61-6.34-75.1613.61-205.28152.08-205.28-6.34N440.80137.84-9.269.26-52.12779.80771.47788.13703.88731.66543.91679.42543.91788.131柱顶M8.572.1354.84-54.84186.6214.3463.70-35.0295.64-68.88254.17-231.04254.17-35.02N665.23216.93-36.3736.37-132.581190.191157.461222.931038.021147.13756.081100.79756.081222.93柱底M-4.29-1.06-67.0367.03-228.09-7.17-67.4953.16-107.2393.85-302.30290.73-302.3053.16N691.63216.93-36.3736.37-132.581224.511191.781257.251072.341181.45787.761132.47787.761257.25第C轴柱内力组合层数截面内力恒载

SG活载

SQ左风

SW右风

SW地震

SE1.3SG+

1.5*SQ1.3SG+1.5*

(SQ±0.6*SW)1.3SG+1.5*

(0.7*SQ±SW)1.2S重±1.3SE｜M｜max

及NNmax

及M左风右风左风右风左震右震3柱顶M-17.85-5.4410.02-10.0262.20-31.36-22.34-40.38-13.89-43.9456.18-105.55-105.55-22.34N186.6859.043.26-3.2620.23331.24334.18328.31309.57299.79285.74233.14233.14334.18柱底M17.244.55-8.208.20-50.8929.2421.8636.6214.9039.49-42.7489.5989.5921.86N201.8859.043.26-3.2620.23351.00353.94348.07329.33319.55303.98251.38251.38353.942柱顶M-18.07-4.4313.86-13.8664.38-30.14-17.66-42.61-7.35-48.9359.36-108.04-108.04-17.66N425.27137.849.26-9.2652.12759.61767.95751.28711.47683.69660.78525.27525.27767.95柱底M19.724.89-29.5929.59-137.4532.976.3459.61-13.6175.16-152.08205.28205.286.34N440.47137.849.26-9.2652.12779.37787.71771.04731.23703.45679.02543.51543.51787.711柱顶M-8.57-2.1354.84-54.84186.62-14.3435.02-63.7068.88-95.64231.04-254.17-254.1735.02N664.90216.9336.37-36.37122.451189.771222.501157.031146.701037.591087.22768.85768.851222.50柱底M4.291.06-67.0367.03-228.097.17-53.1667.49-93.85107.23-290.73302.30302.30-53.16N691.30216.9336.37-36.37122.451224.091256.821191.351181.021071.911118.90800.53800.531256.82第D轴柱内力组合层数截面内力恒载

SG活载

SQ左风

SW右风

SW地震

SE1.3SG+

1.5*SQ1.3SG+1.5*

(SQ±0.6*SW)1.3SG+1.5*

(0.7*SQ±SW)1.2S重±1.3SE｜M｜max

及NNmax

及M左风右风左风右风左震右震3柱顶M25.357.737.02-7.0243.6144.5450.8738.2251.6030.5391.75-21.6491.7550.87N154.0944.191.85-1.8511.51266.60268.26264.93249.49243.94226.38196.46226.38268.26柱底M-23.24-6.27-6.176.17-38.29-39.61-45.16-34.06-46.04-27.54-81.4218.13-81.42-45.16N169.2944.191.85-1.8511.51286.36288.02284.69269.25263.70244.62214.70244.62288.022柱顶M23.995.8916.76-16.7677.8340.0155.0924.9362.5012.23133.49-68.86133.4955.09N363.2888.917.11-7.1138.44605.63612.02599.23576.28554.95539.25439.31539.25612.02柱底M-27.25-6.84-14.7114.71-68.33-45.68-58.92-32.44-64.67-20.54-125.6252.02-125.62-58.92N378.4888.917.11-7.1138.44625.39631.78618.99596.04574.71557.49457.55557.49631.781柱顶M11.002.7646.72-46.72158.9718.4460.49-23.6087.28-52.87221.52-191.80221.5260.49N571.43133.3323.08-23.0898.40942.85963.62922.08917.47848.23893.63637.79893.63963.62柱底M-5.50-1.38-57.1057.10-194.30-9.22-60.6142.17-94.2577.05-260.02245.16-260.02-60.61N597.83133.3323.08-23.0898.40977.17997.94956.40951.79882.55925.31669.47925.31997.94前几章中，已对剪力进行过计算，剪力计算公式为：V，以A轴首层为例，对柱端剪力进行计算，过程如下：A轴:框架柱剪力表柱号层数恒载

SGK活载

SQK左风

SWK右风

SWK左震

SEK1.3SG+

1.5*SQ1.3SG+1.5*

(SQ±0.6*SW)1.3SG+1.5*

(0.7*SQ±SW)1.2S重+1.3SE设计值左风右风左风右风左震右震A313.023.68-3.473.47-21.5522.4519.3225.5715.5926.00-10.1845.8545.85212.713.35-8.288.28-38.4621.5514.1029.007.6232.46-32.7467.2667.2612.500.63-15.7315.73-53.534.20-9.9618.35-19.6827.51-66.2172.9772.97B3-9.24-2.63-4.794.79-29.76-15.96-20.27-11.65-21.96-7.59-51.3526.02-51.352-9.95-2.45-11.4311.43-53.11-16.61-26.90-6.32-32.651.64-82.4555.63-82.451-1.95-0.48-18.4718.47-62.83-3.26-19.8813.37-30.7424.67-84.3179.05-84.31C39.242.63-4.794.79-29.7615.9611.6520.277.5921.96-26.0251.3551.3529.952.45-11.4311.43-53.1116.616.3226.90-1.6432.65-55.6382.4582.4511.950.48-18.4718.47-62.833.26-13.3719.88-24.6730.74-79.0584.3184.31D3-12.79-3.68-3.473.47-21.55-22.15-25.27-19.02-25.70-15.29-45.5710.46-45.572-13.48-3.35-8.288.28-38.46-22.55-30.00-15.10-33.46-8.62-68.1831.81-68.181-2.50-0.63-15.7315.73-53.53-4.20-18.359.96-27.5119.68-72.9766.21-72.974.3梁内力组合按照荷载规范，对框架梁的内力进行组合，组合过程以及设计值见下表：第3层梁内力组合表梁跨截面内力恒载

SG活载

SQ左风

SW右风

SW地震

SE1.3SG+

1.5*SQ1.3SG+1.5*

(SQ±0.6*SW)1.3SG+1.5*

(0.7*SQ±SW)1.2S重±1.3SE设计值左风右风左风右风左震右震AB左端M-22.81-6.957.02-7.0243.61-40.08-33.76-46.40-26.41-47.4925.15-88.24-88.24V49.9615.96-1.851.85-11.5188.8987.2290.5578.9384.4854.5784.4990.55右端M-40.16-12.71-4.654.65-28.88-71.27-75.46-67.09-72.53-58.58-93.36-18.28-93.36V-56.08-17.99-1.851.85-11.51-99.89-101.55-98.22-94.57-89.02-93.05-63.13-101.55BC左端M-24.09-7.825.37-5.3733.33-43.05-38.22-47.88-31.48-47.589.72-76.92-76.92V9.272.76-5.115.11-31.7416.1911.5920.797.2822.61-28.4854.0454.04右端M-24.09-7.82-5.375.37-33.33-43.05-47.88-38.22-47.58-31.48-76.929.72-76.92V-9.27-2.76-5.115.11-31.74-16.19-20.79-11.59-22.61-7.28-54.0428.48-54.04CD左端M-40.16-12.714.65-4.6528.88-71.27-67.09-75.46-58.58-72.53-18.28-93.36-93.36V56.0817.99-1.851.85-11.5199.8998.22101.5589.0294.5763.1393.05101.55右端M-22.81-6.95-7.027.02-43.61-40.08-46.40-33.76-47.49-26.41-88.2425.15-88.24V-49.96-15.96-1.851.85-11.51-88.89-90.55-87.22-84.48-78.93-84.49-54.57-90.55AB跨中M52.0316.910.000.000.0093.0093.0093.0085.3985.3972.5872.5893.00BCM19.226.370.000.000.0034.5434.5434.5431.6731.6726.8926.8934.54CDM52.0316.910.000.000.0093.0093.0093.0085.3985.3972.5872.5893.00第2层梁内力组合表梁跨截面内力恒载

SG活载

SQ左风

SW右风

SW地震

SE1.3SG+

1.5*SQ1.3SG+1.5*

(SQ±0.6*SW)1.3SG+1.5*

(0.7*SQ±SW)1.2S重±1.3SE设计值左风右风左风右风左震右震AB左端M-40.64-10.9422.92-22.92116.11-69.24-48.61-89.87-29.94-98.7095.62-206.28-206.28V65.2516.49-5.265.26-26.93109.56104.83114.2994.25110.0353.19123.20123.20右端M-53.83-13.71-10.2410.24-53.52-90.54-99.76-81.33-99.74-69.01-142.40-3.25-142.40V-69.90-17.47-5.265.26-26.93-117.08-121.81-112.34-117.10-101.32-129.37-59.35-129.37BC左端M-22.13-5.6511.82-11.8261.76-37.24-26.61-47.88-16.97-52.4350.34-110.23-110.23V7.842.76-11.2611.26-58.8214.334.2024.47-3.8029.98-65.4087.5387.53右端M-22.13-5.65-11.8211.82-61.76-37.24-47.88-26.61-52.43-16.97-110.2350.34-110.23V-7.84-2.76-11.2611.26-58.82-14.33-24.47-4.20-29.983.80-87.5365.40-87.53CD左端M-53.83-13.7110.24-10.2453.52-90.54-81.33-99.76-69.01-99.74-3.25-142.40-142.40V69.5717.47-5.265.26-26.93116.65111.91121.38100.89116.6758.96128.98128.98右端M-42.50-10.94-22.9222.92-116.11-71.66-92.29-51.03-101.12-32.35-208.5193.38-208.51V-65.58-16.49-5.265.26-26.93-109.99-114.72-105.26-110.46-94.68-123.60-53.58-123.60AB跨中M59.1914.410.000.000.0098.5698.5698.5692.0892.0879.6779.6798.56BCM18.014.200.000.000.0029.7129.7129.7127.8227.8224.1324.1329.71CDM58.2614.410.000.000.0097.3597.3597.3590.8790.8778.5678.5697.35第1层梁内力组合表梁跨截面内力恒载

SG活载

SQ左风

SW右风

SW地震

SE1.3SG+

1.5*SQ1.3SG+1.5*

(SQ±0.6*SW)1.3SG+1.5*

(0.7*SQ±SW)1.2S重±1.3SE设计值左风右风左风右风左震右震AB左端M-34.36-8.6261.43-61.43227.30-57.60-2.31-112.8838.42-145.86249.08-341.89-341.89V64.5416.19-15.9715.97-49.83108.1993.81122.5676.95124.8622.38151.94151.94右端M-51.58-13.06-39.2039.20-86.64-86.64-121.92-51.37-139.56-21.97-182.3642.90-182.36V-70.61-17.76-15.9715.97-49.83-118.43-132.81-104.06-134.40-86.49-160.17-30.61-160.17BC左端M-26.20-6.7745.23-45.23173.62-44.22-3.50-84.9326.68-109.02190.20-261.21-261.21V7.842.76-43.0843.08-130.2914.33-24.4453.10-51.5377.71-158.31180.44180.44右端M-26.20-6.77-45.2345.23-99.98-44.22-84.93-3.50-109.0226.68-165.4894.47-165.48V-7.84-2.76-43.0843.08-130.29-14.33-53.1024.44-77.7151.53-180.44158.31-180.44CD左端M-51.58-13.0639.20-39.20150.45-86.64-51.37-121.92-21.97-139.56125.85-265.31-265.31V70.6117.76-15.9715.97-59.96118.43104.06132.8186.49134.4017.44173.34173.34右端M-34.36-8.62-61.4361.43-227.30-57.60-112.88-2.31-145.8638.42-341.89249.08-341.89V-64.54-16.19-15.9715.97-59.96-108.19-122.56-93.81-124.86-76.95-165.11-9.21-165.11AB跨中M63.4615.900.000.000.00106.35106.35106.3599.1999.1985.6985.69106.35BCM22.085.320.000.000.0036.6836.6836.6834.2934.2929.6929.6936.68CDM63.4615.900.000.000.00106.35106.35106.3599.1999.1985.6985.69106.35现浇混凝土楼板设计5.1设计参数结合建筑施工图以及结构平面布置图，屋面厚100mm，楼面厚100mm，采用HRB400级钢筋，C30混凝土。屋面恒载取4.935kN/m²，活载取2.00kN/m²；楼面恒载取3.9kN/m²，活载取2.00kN/m²。5.2配筋设计以屋面边跨为例，对板进行配筋计算结合建筑施工图以及结构平面布置图，板计算跨度Lx=3000；Ly=6300，计算其长宽比，按照静力手册查弯矩系数：经查静力手册，各方向弯矩系数分别为：x向跨中Bx=0.0416;x向支座Bx0=-0.084;y向跨中By=0.0112;y向支座By0=-0.057。X向楼板跨中受弯计算：M=q×l2αξ=1−γs=0.5×按计算配8@200即可。A配置钢筋满足计算和构造需求。Y向楼板跨中受弯计算：M=q×ξ=1−γs=0.5×按计算配8@200即可。A配置钢筋满足计算和构造需求。X向楼板支座受弯计算：M=q×ξ=1−γs=0.5×按计算配10@200即可。A配置钢筋满足计算和构造需求。Y向支座楼板受弯计算：M=q×ξ=1−按计算配8@200即可。A配置钢筋满足计算和构造需求。楼板配筋表板块位置方向M(kN.m)h0(mm)αsγsAs配筋实配区

格

一跨中X向3.53800.0390.9801258@200251.2Y向0.95800.0100.990338@200251.2支座X向7.12800.0780.96025810@200392.5Y向4.83800.0530.9701738@200251.2区

格

二跨中X向1.47800.0160.990528@200251.2Y向0.77800.0081.000278@200251.2支座X向3.11800.0340.98011010@200392.5Y向2.37800.0260.990838@200251.2区

格

三跨中X向3.02800.0330.9801078@200251.2Y向0.81800.0091.000288@200251.2支座X向6.10800.0670.96022110@200392.5Y向4.14800.0450.9801478@200251.2区

格

四跨中X向1.26800.0140.990448@200251.2Y向0.66800.0071.000238@200251.2支座X向2.67800.0290.9909410@200392.5Y向2.03800.0220.990718@200251.2上表中，区格一是指屋面层边跨，区格二是指屋面层中间跨，区格三是指标准层边跨，区格四是指标准层中间跨。梁柱截面设计框架结构截面设计是按照前几章计算的构件内力，对构件进行配筋计算，主要包括梁和柱的正截面设计和斜截面设计，对于梁柱节点，尚且应该进行抗震节点设计。6.1梁截面设计本工程为现浇混凝土框架结构，前文已经提过，对于现浇结构，其梁柱节点应该为刚接，且计算简图中梁跨度为中心到中心的距离，故梁柱节点处存在刚性节点域，为充分利用刚性节点域，实现经济性的原则，对于梁设计时，其弯矩应该考虑节点域即柱的影响，弯矩取至柱边，公式如下：MEQ其中，Mb为控制截面内力；EQHc为柱截面高度；Mb1为柱中处梁端弯矩；q为梁上作用的均布作用荷载。以第3层左跨为例，对梁端弯矩计算示意:A右：以此类推，对各层框架梁端进行调整，结果如下：梁支座弯矩表位置截面支座M剪力Vb(m)M(kN.m)位置层数支座M剪力Vb(m)M(kN.m)A右3-88.2490.550.40-70.13B左3-93.36-101.550.40-73.052-206.28123.200.40-181.642-142.40-129.370.40-116.531-341.89151.940.40-311.501-182.36-160.170.40-150.33B右3-76.9254.040.40-66.11C左3-76.92-54.040.40-66.112-110.2387.530.40-92.722-110.23-87.530.40-92.721-261.21180.440.40-225.121-165.48-180.440.40-129.39C右3-93.36101.550.40-73.05D左3-88.24-90.550.40-70.132-142.40128.980.40-116.602-208.51-123.600.40-183.791-265.31173.340.40-230.641-341.89-165.110.40-308.876.1.1正截面设计上文已对框架梁的弯矩进行调整，根据规范，梁属于受弯构件，需对其进行受弯构件正截面承载力计算，根据受力形式，梁端一般为上截面受拉，梁跨中一般为下截面受拉，计算截面应取梁端和跨中分别进行计算。取一榀框架底层梁为例进行计算：第1层：1.边跨梁正截面抗弯配筋⑴跨中设计内力M=106.35KN·m，截面有效高度=550-35=515mm，考虑到梁与板一起现浇，板的混凝土与梁的胯间部分一起参与受压。对于跨间正截面则考虑按T形截面计算。有地震组合时，承载力抗震调整为：M×T形截面的翼缘计算宽度bf‘=min1b+h所以，b由于=1×14.3×2100×100×(515-50) =1396.4KN·m>79.76KN·m所以此T形截面为第一类T形截面。αξ=1−As=ξα1fcb取下部钢筋218,=508.68mm2;跨中上部为构造配筋。ρ=满足要求。⑵左支座设计内力M=-311.502，抗震调整为M×γre=−233.63kN∙m，截面有效高度=550-35=515mm，按双筋矩形截面设计，压筋为218,=ξ=1−A选配422，=1519.76mm2;ρ=同时A⑶右支座设计内力M=-150.33，抗震调整为M×γre=−112.74kN∙m，截面有效高度=550-35=515mm，按双筋矩形截面设计，压筋为216,=ξ=1−A选配416，=803.84mm2; ρ=同时A3.中跨梁正截面抗弯配筋⑴跨中设计内力M=36.68KN·m，截面有效高度=400-35=365mm，考虑到梁与板一起现浇，板的混凝土与梁的胯间部分一起参与受压。对于跨间正截面则考虑按T形截面计算。有地震组合时，承载力抗震调整为：M×T形截面的翼缘计算宽度bf‘=min1b+h所以，b由于=1x14.3×700×100×(365-50) =315.32KN·m>27.51KN·m所以此T形截面为第一类T形截面。αξ=1−As=ξα1fcb取下部钢筋314,=461.58mm2;跨中上部为构造配筋。ρ=满足要求。⑵支座设计内力M=-225.12，抗震调整为M×γre=−168.84kN∙m，截面有效高度=400-35=365mm，按双筋矩形截面设计，压筋为214,=ξ=1−A选配422，=1519.76mm2; ρ=同时梁内力配筋表截面计算公式梁AB梁BC梁CD左端跨中右端左端跨中右端左端跨中右端3层M/(kN.m)-70.1393.00-73.05-66.1134.54-66.11-66.1193.00-70.13计算面积As304.4386.6317.1417.3192.8417.3317.1386.6304.4实配钢筋416316416318218318416316416实配面积803.84602.88803.84763.02508.68763.02803.84602.88803.84配筋率ρ(%)0.52%0.39%0.52%0.70%0.46%0.70%0.52%0.39%0.52%梁内力配筋表截面计算公式梁AB梁BC梁CD左端跨中右端左端跨中右端左端跨中右端2层M/(kN.m)-181.6498.56-116.53-92.7229.71-92.7