大学毕业设计计算书—教学楼

'西安工业大学土木工程毕业设计宝鸡市职业中学教学楼系别：土木工程系专业：工民建专业学生：张波指导老师：周雪峰【摘要】：本工程为宝鸡市一中教学楼工程，采用框架结构，主体为五层，本地区抗震设防烈度为7度抗震，场地类别为I类场地。基本风压0.35KN/M，基土本雪压0.2KN/M。楼﹑屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。本设计主要进行了结构方案中横向框架第4轴抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。是找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础，对基础承台配筋计算。整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。【关键词】：框架结构，抗震设计，荷载计算，内力计算，计算配筋。I BaojiCountyinateachingbuilding【ABSTRACT】：ThisworksforthebaojiCountyinateachingbuildingworks,aframeworkstructureforasix-storeymain,intheregionearthquakeintensityof7degreesnearLandsiteclassificationasClassIIvenues.thebasicPressure0.35KN/M,basicsnowpressure0.2KN/M.Floorroofwereusingcast-in-placereinforcedconcretestructure.Thedesignandimplement"practical,security,economic,aesthetic,"thedesignprinciples.Withthearchitecturaldesign,designseriouslyconsidertheinfluenceofthevariousfactors.Accordingtothestructuralandarchitecturaldetailandtheoverallrelationship.Thedesignofthemainstructureoftheprogramhorizontalframework4-axisseismicdesign.Indeterminingthedistributionframework,thefirstlayerofrepresentativevalueoftheload,Thenusevertexfromthedisplacementmethodforearthquakecycle,andthenatthebottomofshearhorizontalseismicloadcalculationundersize,thencalculatedthelevelofloadundertheInternalForces(bendingmoment,shearandaxialforce).Thencalculateverticalload(constantloadandliveload)undertheInternalForces.Identifythemostdisadvantagedgrouporaninternalforceseveralcombinations.SelectthebestsafetyresultsofthereinforcementandMapping.Inaddition,thestructureoftheprogramindoorstaircasedesign.Completionoftheplatformboards,boardsoftheladder,platformbeamcomponentandthereinforcementofinternalforcescalculationandconstructionmapping.Onthefloorreinforcementcalculation,theuseofpilefoundationdesign,foundationandpilecapsfortheforceandreinforcementcalculation.Thewholestructureofthedesignprocess,instrictcompliancewiththerelevantprofessionalstandard,referencetorelevantinformationandthelatestnationalstandardsandspecifications,anddesignofthevariouscomponentsofacomprehensivescientificconsiderations.Inshort,application,security,economicanduser-friendlydesignistheprinciple.Designreasonableandworkablestructureoftheprogramistheconstructionsiteoftheimportantbasisfortheconstruction.【KEY】：WORDS:FrameStructure,SeismicDesign，LoadCalculation，Internalforcecalculation，Calculationreinforcement. 主要符号－混凝土弹性模量；C20－表示立方体强度标准值为20N/的混凝土强度等级；N－轴向力设计值；M－弯矩设计值；V－剪力设计值；A－构件截面面积；I－截面惯性矩；－永久荷载标准值；－可变荷载标准值；－永久荷载分项系数；－可变荷载分项系数；－结构总水平地震作用标准值；－地震时结构的重力荷载代表值、等效总重力荷载代表值；T－结构自振周期；－承载力抗震调整系数；－构件长细比；－地基承载力特征值；－基础高度；d－基础埋置深度，桩身直径；－土的重力密度；－风荷载标准值；－结构顶部附加水平地震作用标准值；－楼层层间位移；e－偏心距；－箍筋面积；B－结构迎风面宽度；－截面有效高度；－受拉区、受压区纵筋面积。 目录第一部分：建筑设计…………………………………………………………11.1工程概况………………………………………………………………11.2设计资料………………………………………………………………11.2.1场地条件………………………………………………………11.2.2气象条件……………………………………………………11.2.3地质条件……………………………………………11.3平面设计……………………………………………………………21.3.1总平面设计…………………………………………………21.3.2主要房间设计…………………………………………………21.3.3辅助房间设计…………………………………………………21.4剖面设计…………………………………………………………………21.4.1层高的确定………………………………………………………21.4.2室内外高差的确定……………………………………………31.5立面设计…………………………………………………………………41.6构造设计………………………………………………………………51.6.1屋面做法…………………………………………………51.6.2楼面做法…………………………………………………………61.6.3墙体做法…………………………………………………………61.6.4卫生间做法………………………………………………………61.6.5台阶做法…………………………………………………51.6.6散水做法…………………………………………………………61.6.7坡道做法…………………………………………………………61.6.8屋面泛水做法………………………………………………………61.7门窗………………………………………………………………………6第二部分：结构设计总说明………………………………………………72.1设计说明………………………………………………………52.2结构选型………………………………………………………………62.3基础方案…………………………………………………………62.4楼梯方案的选择…………………………………………………………6第三部分：结构计算………………………………………………………93.1柱网与层高……………………………………………………………93.2框架结构承重方案的选择………………………………………………93.3框架结构的计算简图…………………………………………………93.4梁、柱截面尺寸的初步确定………………………………………………10第四部分：梁柱侧移刚度计算……………………………………………94.1横向框架侧移刚度的计算……………………………………………114.2纵向框架侧移刚度的计算…………………………………………11第五部分：水平作用下框架内力及侧移计算……………………………95.1重力荷载计算………………………………………………155.2重力荷载代表值计算………………………………………………165.3地震作用下内力及侧移计算………………………………………16第六部分：竖向荷载作用下框架内力……………………96.1横向框架梁内力计算………………………………………………15 6.2横向框架梁内力组合………………………………………………166.3框架柱内力组合………………………………………16第七部分：框架梁柱截面配筋计算7.1框架梁配筋计算………………………………………………157.2框架柱配筋计算………………………………………………16第八部分：楼板设计8.1双向板设计…………………………………………………218.1.1板荷载计算………………………………………………158.1.2板弯矩计算………………………………………………158.1.3板配筋计算………………………………………………158.2单向板设计…………………………………………………218.2.1板荷载计算………………………………………………158.2.2板弯矩计算………………………………………………158.2.3板配筋计算………………………………………………15第九部分：楼梯设计9.1小楼梯设计…………………………………………………219.1.1楼梯结构平面布置图………………………………………………159.1.2梯段板设计………………………………………………159.1.3平台板设计………………………………………………159.1.3平台梁设计………………………………………………159.2大楼梯设计…………………………………………………219.2.1平台梁设计………………………………………………15第十部分：基础设计10.1工程概况…………………………………………………2810.2独立基础设计………………………………………………………7610.2.1荷载计算及基础尺寸确定……………………………………7610.2.2独立基础地基承载力验算……………………………………7710.2.3独立基础抗冲切算…………………………………………7910.2.4独立基础配筋计算…………………………………………7910.3联合基础设计………………………………………………7610.3.1荷载计算及基础尺寸确定……………………………………7610.3.2基础地基承载力验算……………………………………7710.3.3基础抗冲切算…………………………………………7910.3.4基础配筋计算…………………………………79参考资料………………………………………………………84谢辞………………………………………………………86第一部分——建筑设计总说明1.1工程概况本工程是宝鸡市职业中学教学楼，主体为框架结构，总共五层，总建筑面积为5000㎡左右。平面形状为矩形，长63.60m,宽16.80m,高18.6m,各层层高均为3.6m,室内外高差0.45m。1.2设计资料 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.15g,第一组。抗震等级三级，建筑耐火等级为二级，屋面防水Ⅱ级。建筑物设计使用年限50年。1.2．1场地条件:建筑用地地形平缓，地下水位标高约15m,无侵蚀性；场地类别为I类。1.2．2气象条件:冬季平均风速0.7m/s，基本风压w0=0.35KN/㎡;基本雪压:0.20KN/㎡。1.2．3地质条件:地层岩性自上而下分别为：①填土层:埋深0—3.0米,褐黄色—淡黄色,成份以粘土为主,含有建筑垃圾。②黄土层，黄土为Ⅰ级非自重湿陷性黄土，埋深8.0—13.0米，fk=200kpa。1.3平面设计1.3.1总平面设计建筑总平面设计是根据建筑物的使用功能要求，结合城市规划、场地的地形地质条件、朝向、采光、绿化及周围环境等因素，因地制宜地进行总体布局，确定主要出入口的位置，进行总平面功能分区，在功能分区的基础上进一步确定单体建筑的布置、道路交通系统布置、管线及绿化系统的布置。建筑总平面设计一般应满足以下基本条件：（1）使用的合理性合理的功能关系，良好的日照、通风和方便的交通联系是总平面设计要满足的基本要求。（2）技术的安全性总平面设计在满足正常情况下的使用要求外，还应当考虑某些有可能发生的灾害情况，如火灾、地震和空袭等，必须按照有关规定采取相应措施，以防止灾害的发生、蔓延，减少其危害程度。（3）建设的经济性总平面设计要考虑与国民经济发展水平及当地经济发展条件相适应，力求发挥建设投资的最大经济效益；并尽量多保留一些绿化用地和发展空间，使场地的生态环境和建设发展具有可持续发展性。（4）环境的整体性任何建筑都处于一定的环境中，并与环境保持着某种联系。总平面设计只有从整体关系出发，使人造环境与自然环境相协调，基地环境与周围环境相协调，才有可能创造便利、舒适、优美的空间环境。综上，本建筑采用“一”字体型，与周围其他建筑物的间距大于9m，满足防火要求。主入口设在南面，按照《建筑设计防火规范》，为了满足防火、紧急时刻人员疏散要求，本建筑在东西面各设一入口并相应各设一个双跑楼梯，并在建筑物中间设置一双分平行楼梯。1.3.2主要房间设计主要房间是各类建筑的主要部分，是供人们学习、生活的必要房间，由于建筑物的类别不同，使用功能不同，对主要房间的设计也不同。但主要房间设计应考虑的基本因素仍然是一致的，即要求有适宜的尺寸，足够的使用面积，适用的形状，良好的采光和通风条件，方便的内外交通联系，合理的结构布置和便于施工等。在本建筑中，主要房间为教室和教师办公室。整个平面布置见相应的建筑图。1.3.3辅助房间设计在本建筑中，辅助房间主要为公共卫生间。 公共卫生间的设计在满足设备布置及人体活动的前提下，应设在人流交通线上与走道楼梯间相连处，如走道尽端，楼梯间即出入口或建筑物转角处，为遮挡视线和缓冲人流，卫生间应设置前室，前室内设洗手盆和污水池，为了保证必要的使用空间，前室的深度不小于1.5m-2.0m，本设计中取前室深度为2.7m，男卫生间前室设洗手盆3个，女卫生间前后室共设洗手盆5个。本建筑中，每层设男、女卫生间各两间，设在建筑物的端部，满足《规范》对卫生间距建筑物最远端的距离不大于50m的要求。男卫生间设4个单间，小便池5个，污水池1个；女卫生间设4个单间，污水池1个。男、女卫生间单间尺寸均为900mm×1200mm，外开门。1.4剖面设计1.4.1层高的确定层高是剖面设计的重要依据，是工程常用的控制尺寸，同时也要结合具体的物质技术、经济条件及特定的艺术思路来考虑，既满足使用又能达到一定的艺术效果。本建筑为五层，主要为普通教室，由于使用人数较多，面积较大，各层层高确定为3.6m，这样的房间高度比较合适些，给人一正常的空间感觉，建筑高度为18.6m，其中女儿墙高度为0.6m。1.4.2室内外高差的确定为防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，一般民用建筑的室内外应有一定的高差，且高差不宜过大，过大不利于施工和通行，高差亦不宜过小，过小不利于建筑的防水防潮。本设计中，室内外高差设为0.45m，设置3个踏步，卫生间地表低于楼地面20mm，以防污水溢出，影响其他房间的使用。1.5立面设计建筑立面可以看成是由许多构件组成，如墙体、梁柱、门窗、勒脚、檐口等，恰当地确定立面中这些构件的比例、尺寸，运用节奏、韵律、虚实、对比等规律，可达到体型完整，形式和内容的统一。本结构是钢筋混凝土框架，具有明快、开朗、轻巧的外观形象，不但为建筑创造了大空间的可能性，同时各种形式的空间结构也大大丰富了建筑的外部形象。本建筑根据场地和周围环境的限制，整栋建筑物采用“一”字型，结构和经济方面都容易满足。1.6构造设计1.6.1屋面做法保护层：30mm厚C20细石混凝土防水层：(柔性)三毡四油铺小石子找平层：20mm厚水泥沙浆保温层：150mm厚水泥蛭石2%保温找坡结构层：120mm厚现浇钢筋混凝土板饰面层：V型轻钢龙骨吊顶1.6.2楼面做法10mm厚水磨石地面面层（包括20mm厚水泥沙浆打底）120mm厚现浇钢筋混凝土板V型轻钢龙骨吊顶1.6.3墙体做法本结构填充墙体采用焦渣混凝土。外墙为240mm厚焦渣混凝土（10KN/m3），外墙面贴瓷砖(0.5KN/m2)，内墙面为15mm厚混合砂浆抹灰。内墙为240mm厚焦渣混凝土（10KN/m3） ，两侧均为15mm厚混合砂浆抹灰。墙底150mm高墙地砖踢脚。1.6.4卫生间做法内墙面用白色瓷砖贴面，地面采用马赛克，地面低于楼地面20mm。1.6.5台阶做法花岗岩面层20mm厚水泥砂浆抹面压实抹光素水泥浆一道70厚C10号混凝土（厚度不包括踏步三角部分）台阶面向外坡1%200厚碎石或碎砖石灌M2.5号混合砂浆素土夯实（坡度按工程设计）台阶位于建筑物的出入口处，它联系室内外地坪的高差，由平台和一段踏步组成，平台宽度至少应比大门洞口宽出500mm，平台进深的最小尺寸应保证在大门开启以后，还有一个人站立的位置，以便于作为人们上下台阶缓冲之用，室外台阶踏步高150mm，设3个踏步，满足室内外高差450mm，平台面应做成向外倾斜1％的流水坡，以免雨水渗入室内。1.6.6散水做法（见详图）20厚1：2水泥砂浆抹面、压实抹光150mm厚C10混凝土素土夯实向外坡度2％每隔6m留伸缩缝一道，墙身与散水设10mm宽沥青砂浆嵌缝。1.6.7坡道做法20厚1：2水泥砂浆锯齿形坡面100mm厚C10混凝土坡道3：7灰土垫层素土夯实向外坡度10％1.6.8屋面泛水做法具体做法见详图1.7门窗在本建筑中门洞、预留洞口尺寸详情见结构图。门窗尺寸详情请见建筑图相关图纸。表1.7-1门窗表类别编号洞口尺寸数量附注宽（mm）高（mm）门M-1360030001塑钢弹簧四开玻璃门M-2120030004铝塑门M-312003000106木门M-4900240020木门M-5180030006不锈钢玻璃门窗C-124002100114塑钢玻璃窗C-21500120016塑钢玻璃窗C-31800210020塑钢玻璃窗（无亮子）C-4180021008塑钢玻璃窗 第二部分——结构设计说明2.1设计说明2.1.1本设计采用现浇钢筋混凝土框架结构，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级；建筑抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为I类。2.1.2本框架结构采用的混凝土强度等级和钢筋级别如下：基础混凝土强度等级为C20,基础垫层的混凝土强度等级为C10,一层结构的混凝土强度等级为C35，其余上层结构混凝土强度等级均为C30；框架梁、柱的纵向受力钢筋采用HRB335级（二级），板的钢筋及梁、柱箍筋采用HPB235级（一级），其余各构件采用的钢筋级别按本条说明的钢筋符号（括号内）分别示于相应设计图纸内，不另说明。2.1.3根据设计任务书所给的地质条件，建筑用地地形平缓，地下水位标高约15m,无侵蚀性，质地均匀，本工程地基基础设计等级为丙级，并可不作地基变形计算，地基持力层承载力标准值fk=200kp。2.1.4混凝土保护层厚度：本工程上部结构为一类环境，上部结构的板的纵向受力钢筋的保护层厚度为15mm，次梁的纵向受力钢筋的保护层厚度为25mm，框架梁的纵向受力钢筋的保护层厚度单排钢筋为35mm，双排为60mm，柱的保护层厚度为40mm，施工中应采取措施保证；混凝土中的水泥用量、水灰比等均应满足结构混凝土耐久性的要求。2.1.5筋的锚固和连接：除设计图纸中另有表示或说明外，下部钢筋伸入支座的锚固长度为：板钢筋伸入支座的长度为100mm；非框架梁下部钢筋当为HRB335级时，伸入支座内的长度不小于12d（d为纵向钢筋直径）且在边支座处伸至距支座边20mm、在中间支座处伸至支座中心线处10mm；对HPB235级钢筋深入支座内长度不小于15d，末端应有半圆弯钩。架立筋与梁支座负筋的搭接长度应大于1.2la(la为框架柱的净宽),框架顶层梁端节点处的负钢筋伸入边柱的锚固长度应大于1.2la，框架其余层梁端节点处的负钢筋伸入边柱的锚固长度应大于la,梁支座截面的负弯矩钢筋自柱边缘算起的长度应大于1/4ln(ln为梁的净跨)。框架柱的连接，一律采用等强度对焊焊接。2.1.6在结构施工时，其他各工种如电气、管道等均应配合施工，不得在结构施工后随意开洞。2.1.7本说明中未尽事宜，应遵照有关国家标准、施工规范和操作规程进行；施工中出现问题应及时联系，协商解决。本设计中结构部分的相关内容详情请见图集03G101-1,此图集贯穿与结构图的始终。2.2结构选型常用的结构形式包括钢结构、砌体结构和钢筋混凝土结构。钢结构的优点是：①强度高，重量轻；②材性好，可靠性高；③工业化程度高，工期短；④密封性好，抗震好，耐热性较好。缺点是：①钢材的价格相对较高；②耐锈蚀性差；③耐火性差。本结构若选用钢结构，会大大增加工程建筑的成本，同时腐蚀性和耐火性差，会影响教学楼的使用，也不利于防火的要求。砌体结构与混凝土结构相比，可以节约水泥和钢材，降低造价。砌体材料具有良好的耐火性，较好的化学稳定性，在隔热、隔声方面性能较好，其抗压强度远大于抗拉、抗剪强度。但砌体结构也有很多的缺点：①砌体的强度较低，因而必须采用较大截面的墙、柱构件，体积大、自重大、材料用量多、运输量也相应的增加；②砂浆和块材的粘结力较弱，因而其抗拉、抗弯和抗剪强度较低，其抗震性差；③ 砌体采用手工方式砌筑，劳动量大，生产效率低。本结构若选用砌体结构，会延长施工时间，也不利于抗震，不能大量应用于民用建筑。本结构采用的是钢筋混凝土结构。相比钢结构和砌体结构，具有取材方便、耐久性好、耐火性好、造价低、维修方便等特点。钢筋混凝土的应用比较成熟，适用于一般的民用建筑，在实际中应用广泛。由于框架结构是高次超静定结构，既能承受竖向荷载，又能承受侧向作用力，且框架刚度较小，不会产生较大的地震效应，有利于抗震。采用适当的延性设计并有施工质量的保证下，抗震效果会更好。在此工程中，框架的填充墙只起围护和隔断作用，不对框架的刚度起太大作用，对框架的自振周期影响不大。将柱与填充墙之间和墙与梁之间留缝，并通过浇注柱、梁时预留的钢筋与柱、梁柔性连接，从而保证不会影响框架受力，又能保证墙平面外的刚度和稳定性。柱网的布置应考虑以下因素：①多层建筑的开间、进深尺寸及构件类型规格应尽量减少，以利于建筑工业化；②尽量采用风压较小的形状，并注意临近高层房屋风压分布的影响；③有抗震设防要求的多层结构，平面布置应力求简单、规则、均匀、对称平尽量减少偏心扭转的影响。柱网选择与布置直接影响建筑的使用和结构的经济性，不同的功能和功能布置方式采用不同的柱网布置方式。结合本建筑的功能要求，本结构柱网采用内廊式布置。2.3基础方案及确定的理由基础类型的选择应遵照安全、适用、经济既便于施工的原则进行，设计时可根据工程地质条件、上部结构情况、荷载大小、建筑物对沉降的要求、工程造价、施工技术设备等因素综合确定。本工程采用独立基础。独立基础节约材料，且施工难度较小，施工质量易得到保证。场地的地基条件非常好，承载力很高，不存在发生较大不均匀沉降的可能。地层岩性自上而下分别为：①填土层:埋深0～3.0m,褐黄色～淡黄色,成份以粘土为主,含有建筑垃圾。②黄土层。黄土为Ⅰ级非自重湿陷性黄土，埋深8.0～13.0m。独立基础的基坑可以将粘土全部挖除。独立基础底面尺寸较小，所以基坑的挖土量较少，浇注混凝土不会太多。所以采用独立基础，既能满足结构受力的需要，技术经济方面也较合理。2.4楼梯方案的选择整体式楼梯按照结构形式和受力特点不同，可分为板式楼梯、梁式楼梯、剪刀式楼梯和圆形楼梯、螺旋楼梯等。其中，应用较为经济的、广泛的是板式楼梯和梁式楼梯，剪刀式楼梯、圆形楼梯和螺旋式楼梯属于空间受力体系，外观美观，但结构受力复杂，设计与施工较困难，用钢量大，造价高，在实际中应用较少。板式楼梯由梯段板、平台板和平台梁组成。梯段板为带有踏步的斜板，其下表面平整，外观轻巧，施工支模方便，但斜板较厚，结构材料用量较多，不经济。故当梯段水平方向跨度小于或等于3ｍ时，才宜用板式楼梯。梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台板和平台梁组成。踏步板支承与两端的斜梁上，斜梁可设在踏步下面，也可设在踏步上面。根据梯段宽度大小，梁式楼梯的梯段可采用双梁式，也可采用单梁式。一般当梯段水平投影跨度大于3ｍ时，用梁式楼梯。本结构中的楼梯采用板式楼梯。楼梯间开间为3.6m，进深为6.9m。若采用梁式楼梯，支模困难，施工难度较大。采用梁式楼梯所带来的经济优势主要是钢筋用量较省，采用的楼梯板较薄，混凝土用量也较少，会被人工费抵消。第三部分——结构布置及计算 3.1柱网布置及层高图3.1－1柱网布置本建筑为五层，主要为普通教室，由于使用人数较多，面积较大,层高确定为3.6m，这样的房间高度比较合适些，给人一正常的空间感觉。底层柱高从基础顶面算至一层板顶（即一层楼面标高处）：3.6+0.45+0.6=4.65m。3.2框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为纵横向框架承重方案。3.3框架结构的计算简图图3.1－2横向框架 图3.3－2纵向框架3.4梁柱截面尺寸初估柱网采用内廊式布置，中间跨布置走廊，教室及其他房间分布在边跨上。边跨跨度为6.9m，中跨为3.0m。梁截面高度一般为梁跨度的1/18～1/8，梁截面宽度一般为梁高度的1/4～1/2。由此估算的梁截面尺寸见下表，表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级，其设计强度：C35(fc=16.7N/mm2,ft=1.57N/mm2)C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2)。表3.4-1梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级层次砼强度等级横梁（b×h）纵梁（b×h）次梁（b×h）AB、CD跨BC跨2～5C30300×600300×400300×600300×4501C35300×600300×400300×600300×450当跨度越大时，边跨跨中的弯矩较大，梁端负弯矩较小。尤其当梁的刚度比柱的刚度比大很多时，梁相当于简支在柱上。材料强度不能得到充分利用。框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：（1）柱组合的轴压力设计值N=βFgEn注：β—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。F按简支状态计算柱的负载面积，由结构平面布置图可知边柱和中柱的负载面积分别为：9.0×3.45m2和9.0×4.95m2。gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取12KN/m2。n为验算截面以上的楼层层数。（2）Ac≥N/fc注：—框架柱轴压比限值，本工程抗震等级为三级，查《抗震规范》可知取为0.9。fc—混凝土轴心抗压强度设计值，对C35，查得16.7N/mm2。（3）计算过程：（注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3内柱取1.25）边柱：N=βFgEn=1.3×9.0×3.45×12×103×5=2421.9×103（N）Ac≥N/fc=2421.9×103/（0.9×16.7）=161138（mm2）中柱：N=βFgEn=1.25×9.0×(3.0/2+6.9/2)×12×103×5=3341.25×103（N） Ac≥N/fc=3341.25×103/0.9/16.7=222305（mm2）柱截面取正方形，则边柱和中柱截面高度分别为1611381/2=401mm和2223051/2=471mm根据上述计算结果并综合考虑其它因数，本设计柱截面尺寸取600mm×600mm第四部分——梁、柱侧移刚度计算4.1横向框架侧移刚度计算根据规范可知，对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正：边框架梁=1.5中框架梁=2.0表4.1-1横梁线刚度ib计算表类别层次EC/N/mm2b×h/mm2I0=bh3/12/mm4L/mmECI0/L/N•mm1.5ECI0/L/N•mm2ECI0/L/N•mm边横梁13.15×104300×6005.4×10969002.465×10103.698×10104.931×10102～53.0×104300×6005.4×1092.348×10103.522×10104.696×1010走道梁13.15×104300×4001.6×10930001.68×10102.52×10103.36×10102～53.0×104300×4001.6×1091.6×10102.4×10103.2×1010(注：I0-矩形截面惯性矩，L-计算长度，取值按计算简图中的轴线距离)4.1.1柱线刚度ic的计算表4.1.1-2柱线刚度ic计算表层次hc/(mm)EC/(N/mm2)b×h/(mm2)IC=a4/12/(mm4)ECIC/hC/(N•mm)146503.15×104600×6001.08×10107.316×10102～536003.15×104600×6001.08×10109×10104.1.2各层横向侧移刚度计算(D值法) 图4.1.2－1横向框架计算单元1层中框架柱侧移刚度计算边柱（12根）K=ib/iC=4.931/7.316=0.674αC=(0.5+K)/(2+K)=(0.5+0.674)/(2+0.674)=0.439Di1=αc×12×ic/h2=0.439×12×7.316×1010/46502=17824N/mm中柱（12根）K=(i1+i2)/iC=(3.36+4.931)/7.316=1.133αc=(0.5+K)/(2+K)=(0.5+1.133)/(2+1.133)=0.521Di2=αc×12×ic/h2=0.521×12×7.316×1010/46502=21154N/mm2层中框架柱侧移刚度计算边柱（12根）K=(i1+i2)/2iC=(4.931+4.696)/(2×9.0)=0.535αc=K/(2+K)=0.535/(2+0.535)=0.211 Di1=αc×12×ic/h2=0.211×12×9.0×1010/36002=17583N/mm中柱（12根）K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=(3.36+4.93+3.2+4.696)/(2×9.0)=0.90αc=K/(2+K)=0.9/(2+0.9)=0.310Di2=αc×12×ic/h2=0.310×12×9×1010/36002=25833N/mm3～5层中框架柱侧移刚度计算边柱K=(i1+i2)/2iC=(4.696+4.696)/(2×9)=0.522αc=K/(2+K)=0.522/(2+0.522)=0.207Di1=αc×12×ic/h2=0.207×12×9×1010/36002=17250N/mm中柱K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=［(4.696+3.2)×2］/(2×9.0)=0.877αc=K/(2+K)=0.877/(2+0.877)=0.304Di2=αc×12×ic/h2=(0.304×12×9×1010)/36002=25333N/mm表4.1.2-1中框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次边柱（12根）中柱（12根）∑DiKαCDi1KαCDi13～50.5220.207172500.8770.3042533351099620.5350.211175830.9000.3102583352099210.6740.439178241.1330.521211544677361层边框架柱侧移刚度计算 A-1、A-10K=i1/iC=3.689/7.316=0.505αc=(0.5+K)/(2+K)=(0.5+0.505)/(2+0.505)=0.401Di2=αc×12×ic/h2=0.401×12×7.316×1010/46502=16281N/mmB-1、B-10K=(i1+i2)/iC=(2.52+3.698)/7.316=0.850αc=(0.5+K)/(2+K)=(0.5+0.850)/(2+0.850)=0.474Di2=αc×12×ic/h2=0.474×12×7.316×1010/46502=19245N/mm2层边框架侧移刚度计算A-1、A-10K=(i1+i2)/2iC=(3.698+3.522)/(2×9)=0.401αc=K/(2+K)=0.401/(2+0.401)=0.167Di1=αc×12×ic/h2=0.167×12×9×1010/36002=13917N/mmB-1、B-10K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=(2.4+3.522+2.52+3.698)/(2×9)=0.674αc=K/(2+K)=0.252Di2=αc×12×ic/h2=0.252×12×9×1010/36002=21000N/mm3～5层边框架侧移刚度计算A-1、A-10K=(i1+i2)/2iC=(3.522×2)/(2×9)=0.391αc=K/(2+K)=0.164Di1=αc×12×ic/h2=0.164×12×9×1010/36002=13667N/mmB-1、B-10K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=［(2.4+3.522)×2］/(2×9)=0.658αc=K/(2+K)=0.248Di2=αc×12×ic/h2=0.248×12×9×1010/36002=20667N/mm表4.1.2-2边框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次A-1A-10B-1B-10∑DiKαCDi1KαCDi2 3～50.3910.164136670.6580.248206676866820.4010.167139170.6740.252210006983410.5050.401162810.8500.47419245710521层楼梯间框架柱侧移刚度计算C-1、10,C-2、9K=(i1+i2)/iC=(1.68+2.465)/7.316=0.567αc=(0.5+K)/(2+K)=0.415Di1=αc×12×ic/h2=0.415×12×7.316×1010/46502=16849N/mmD-1、10,D-2、9K=i2/iC=2.465/7.316=0.337αc=(0.5+K)/(2+K)=0.358Di2=αc×12×ic/h2=0.358×12×7.316×1010/46502=14536N/mm2层楼梯间框架柱侧移刚度计算C-1、10,C-2、9K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=(2.348+1.6+2.456+1.68)/(2×9)=0.184αc=K/(2+K)=0.184Di1=αc×12×ic/h2=0.184×12×9×1010/36002=15333N/mmD-1、10,D-2、9K=(i1+i2)/2iC=(2.465+2.348)/(2×9)=0.267αc=K/(2+K)=0.118Di2=αc×12×ic/h2=0.118×12×9×1010/36002=9833N/mm3～5层楼梯间框架柱侧移刚度计算C-1、10,C-2、9K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=［(2.348+1.6)×2］/(2×9)=0.439αc=K/(2+K)=0.180Di1=αc×12×ic/h2=0.180×12×9×1010/36002=15000N/mmD-1、10,D-2、9K=(i1+i2)/2iC=(2.348+2.348)/(2×9)=0.261 αc=K/(2+K)=0.115Di2=αc×12×ic/h2=0.115×12×9×1010/36002=9583N/mm表4.1.2-3楼梯间框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次C-1、C-10C-2、C-9D-1、D-10D-2、D-9∑DiKαCDi1KαCDi23～50.4390.180150000.2610.11595839833220.4500.184153330.2670.118983310066410.5670.415168490.3370.35814536125540将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度∑Di,见下表：表4.1.2-4横向框架柱侧移刚度D值（N/mm）层次12345∑Di664328691490677996677996677996∑D1/∑D2=664328/691490=0.961>0.7,故该框架为规则框架。4.2纵向框架侧移刚度计算表4.2-1纵梁线刚度ib计算表类别层次EC/(N/mm)b×h/mm2I0=bh3/12/mm4L/(mm)ECI0/L/(N•mm)1.5ECI0/L/(N•mm)2ECI0/L/(N•mm)纵梁13.15×104300×6005.4×10936004.725×10107.088×10109.45×1010 72002.363×10103.545×4.726×1010101090001.89×10102.835×10103.78×101060002.835×10104.253×10105.67×10102～53×104300×6005.4×10936004.5×10106.75×10109×101072002.25×10103.375×10104.5×101090001.8×10102.7×10103.6×101060002.7×10104.05×10105.4×10101层纵向中框架（B、C列）边柱侧移刚度计算B-1、B-10K=i1/iC=9.45/7.316=1.292αc=(0.5+K)/(2+K)=0.544Di1=αc×12×ic/h2=0.544×12×7.316×1010/46502=22088N/mmC-1、C-10K=i1/iC=7.088/7.316=0.969αc=(0.5+K)/(2+K)=0.495Di2=αc×12×ic/h2=0.495×12×7.316×1010/46502=20098N/mmB-2、B-9K=(i1+i2)/iC=(9.45+4.726)/7.316=1.938αc=(0.5+K)/(2+K)=0.619Di1=αc×12×ic/h2=0.619×12×7.316×1010/46502=25133N/mmC-2、C-9K=(i1+i2)/iC=(7.088+4.726)/7.316=1.615αc=(0.5+K)/(2+K)=0.585Di2=αc×12×ic/h2=0.585×12×7.316×1010/46502=23752N/mmB-5、B-6K=(i1+i2)/iC=(3.78+5.76)/7.316=1.292αc=(0.5+K)/(2+K)=0.544Di1=αc×12×ic/h2=0.544×12×7.316×1010/46502=22088N/mm C-5、C-6K=(i1+i2)/iC=(3.78+4.253)/7.316=1.098αc=(0.5+K)/(2+K)=0.516Di2=αc×12×ic/h2=0.516×12×7.316×1010/46502=20950N/mmB-3、8,C-3、8K=(i1+i2)/iC=(3.78+4.726)/7.316=1.163αc=(0.5+K)/(2+K)=0.526Di3=αc×12×ic/h2=0.526×12×7.316×1010/46502=21357N/mmB-4、7,C-4、7K=(i1+i2)/iC=(3.78+3.78)/7.316=1.033αc=(0.5+K)/(2+K)=0.505Di3=αc×12×ic/h2=0.505×12×7.316×1010/46502=20504N/mm2层纵向中框架（B、C列）边柱侧移刚度计算B-1、B-10K=(i1+i2)/2iC=(9+9.45)/(2×9)=1.025αc=K/(2+K)=0.339Di1=αc×12×ic/h2=0.339×12×9×1010/36002=28250N/mmC-1、C-10K=(i1+i2)/2iC=(6.75+7.088)/(2×9)=0.768αc=K/(2+K)=0.277Di2=αc×12×ic/h2=0.277×12×9×1010/36002=23083N/mmB-2、B-9K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=(9.45+4.726+9+4.5)/(2×9)=1.537αc=K/(2+K)=0.434Di1=αc×12×ic/h2=0.434×12×9×1010/36002=36166N/mmC-2、C-9K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=(7.088+4.726+6.75+4.5)/(2×9)=1.281αc=K/(2+K)=0.39Di2=αc×12×ic/h2=0.39×12×9×1010/36002 =32500N/mmB-5、B-6K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=(3.6+5.4+3.78+5.76)/(2×9)=1.025αc=K/(2+K)=0.338Di1=αc×12×ic/h2=0.338×12×9×1010/36002=27833N/mmC-5、C-6K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=(3.6+4.05+3.78+4.253)/(2×9)=0.871αc=K/(2+K)=0.303Di2=αc×12×ic/h2=0.516×12×9×1010/36002=25250N/mmB-3、8,C-3、8K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=(4.5+3.6+3.78+4.726)/(2×9)=0.922αc=K/(2+K)=0.315Di3=αc×12×ic/h2=0.315×12×9×1010/36002=26250N/mmB-4、7,C-4、7K=(i1+i2+i1+i2)/2iC=［(3.6+3.78)×2］/(2×9)=0.82αc=K/(2+K)=0.290Di3=αc×12×ic/h2=0.290×12×9×1010/36002=24166N/mm3～5层纵向中框架（B、C列）边柱侧移刚度计算B-1、B-10K=(i1+i2)/2iC=(9+9)/(2×9)=1αc=K/(2+K)=0.333Di1=αc×12×ic/h2=0.333×12×9×1010/36002=27750N/mmC-1、C-10K=(i1+i2)/2iC=(6.75+6.75)/(2×9)=0.75αc=K/(2+K)=0.273Di2=αc×12×ic/h2=0.273×12×9×1010/36002=22750N/mmB-2、B-9K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=［(9+4.5)×2］/(2×9)=1.5αc=K/(2+K)=0.428 Di1=αc×12×ic/h2=0.428×12×9×1010/36002=35666N/mmC-2、C-9K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=［(6.75+4.5)×2］/(2×9)=1.25αc=K/(2+K)=0.385Di2=αc×12×ic/h2=0.385×12×9×1010/36002=32083N/mmB-5、B-6K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=［(3.6+5.4)×2］/(2×9)=1αc=K/(2+K)=0.333Di1=αc×12×ic/h2=0.333×12×9×1010/36002=27749N/mmC-5、C-6K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=［(3.6+4.05)×2］/(2×9)=0.85αc=K/(2+K)=0.298Di2=αc×12×ic/h2=0.298×12×9×1010/36002=24833N/mmB-3、8,C-3、8K=(i1+i2+i3+i4)/2iC=［(4.5+3.6)×2］/(2×9)=0.9αc=K/(2+K)=0.310Di3=αc×12×ic/h2=0.310×12×9×1010/36002=25833N/mmB-4、7,C-4、7K=(i1+i2+i1+i2)/2iC=［(3.6+3.6)×2］/(2×9)=0.8αc=K/(2+K)=0.286Di3=αc×12×ic/h2=0.286×12×9×1010/36002=23750N/mm1层纵向边框架（A、D列）边柱侧移刚度计算A-1、A-10K=i1/iC=7.088/7.316=0.969αc=(0.5+K)/(2+K)=0.495Di1=αc×12×ic/h2=0.495×12×7.316×1010/46502=20098N/mmD-1、D-10K=i1/iC=4.725/7.316=0.646αc=(0.5+K)/(2+K)=0.433 Di2=αc×12×ic/h2=0.433×12×7.316×1010/46502=17581N/mmA-2、A-9K=(i1+i2)/iC=(7.088+3.545)/7.316=1.453αc=(0.5+K)/(2+K)=0.566Di1=αc×12×ic/h2=0.566×12×7.316×1010/46502=22981N/mmD-2、D-9K=(i1+i2)/iC=(4.725+3.545)/7.316=1.131αc=(0.5+K)/(2+K)=0.521Di2=αc×12×ic/h2=0.521×12×7.316×1010/46502=21154N/mmA-3、8,D-3、8K=(i1+i2)/iC=(3.545+2.835)/7.316=0.872αc=(0.5+K)/(2+K)=0.478Di3=αc×12×ic/h2=0.478×12×7.316×1010/46502=19408N/mmA-4、7,D-4、7K=(i1+i2)/iC=(2.835+2.835)/7.316=0.755αc=(0.5+K)/(2+K)=0.444Di3=αc×12×ic/h2=0.444×12×7.316×1010/46502=18027N/mmA-5、A-6K=(i1+i2)/iC=(2.835+4.253)/7.316=0.969αc=(0.5+K)/(2+K)=0.495Di1=αc×12×ic/h2=0.495×12×7.316×1010/46502=20098N/mmD-5、D-6K=(i1+i2)/iC=(2.835+2.835)/7.316=0.775αc=(0.5+K)/(2+K)=0.444Di2=αc×12×ic/h2=0.444×12×7.316×1010/46502=18027N/mm2层纵向边框架（A、D列）边柱侧移刚度计算A-1、A-10K=(6.75+7.088)/(2×9)=0.768αc=K/(2+K)=0.277 Di1=αc×12×ic/h2=0.277×12×9×1010/36002=23083N/mmD-1、D-10K=(4.5+4.725)/(2×9)=0.512αc=K/(2+K)=0.203Di2=αc×12×ic/h2=0.203×12×9×1010/36002=16916N/mmA-2、A-9K=(6.75+3.375+7.088+3.545)/(2×9)=1.153αc=K/(2+K)=0.365Di1=αc×12×ic/h2=0.365×12×9×1010/36002=30416N/mmD-2、D-9K=(4.5+3.375+4.725+3.545)/(2×9)=0.896αc=K/(2+K)=0.309Di2=αc×12×ic/h2=0.309×12×9×1010/36002=25750N/mmA-3、8,D-3、8K=(3.375+2.7+3.545+2.835)/(2×9)=0.691αc=K/(2+K)=0.544Di3=αc×12×ic/h2=0.544×12×9×1010/36002=21333N/mmA-4、7,D-4、7K=［(2.7+2.835)×2］/(2×9)=0.615αc=K/(2+K)=0.235Di3=αc×12×ic/h2=0.235×12×9×1010/36002=19583N/mmA-5、A-6K=(2.7+2.835+4.05+4.253)/(2×9)=0.768αc=K/(2+K)=0.277Di1=αc×12×ic/h2=0.277×12×9×1010/36002=23083N/mmD-5、D-6K=［(2.7+2.835)×2］/(2×9)=0.615αc=K/(2+K)=0.235Di2=αc×12×ic/h2=0.235×12×9×1010/36002 =19583N/mm3～5层纵向边框架（A、D列）边柱侧移刚度计算A-1、A-10K=(6.75+6.75)/(2×9)=0.75αc=K/(2+K)=0.273Di1=αc×12×ic/h2=0.273×12×9×1010/36002=22750N/mmD-1、D-10K=(4.5+4.5)/(2×9)=0.5αc=K/(2+K)=0.2Di2=αc×12×ic/h2=0.2×12×9×1010/36002=16667N/mmA-2、A-9K=［(6.75+3.375)×2］/(2×9)=1.125αc=K/(2+K)=0.36Di1=αc×12×ic/h2=0.36×12×9×1010/36002=30000N/mmD-2、D-9K=［(4.5+3.375)×2］/(2×9)=0.875αc=K/(2+K)=0.304Di2=αc×12×ic/h2=0.304×12×9×1010/36002=25333N/mmA-3、8,D-3、8K=［(3.375+2.7)×2］/(2×9)=0.675αc=K/(2+K)=0.252Di3=αc×12×ic/h2=0.252×12×9×1010/36002=21000N/mmA-4、7,D-4、7K=(2.7×4)/(2×9)=0.6αc=K/(2+K)=0.231Di3=αc×12×ic/h2=0.231×12×9×1010/36002=19250N/mmA-5、A-6K=［(2.7+4.05)×2］/(2×9)=0.75αc=K/(2+K)=0.273Di1=αc×12×ic/h2=0.273×12×9×1010/36002 =22750N/mmD-5、D-6K=(2.7×4)/(2×9)=0.6αc=K/(2+K)=0.231Di2=αc×12×ic/h2=0.231×12×9×1010/36002=19250N/mm将上述不同情况下同层框架柱的侧移刚度汇总如下各表：表4.2-2纵向中框架（B、C列）柱侧移刚度D计算(N/mm)层次B-1B-10C-1C-10B-3、8,C-3、8∑DKαCDi1KαCDi2KαCDi33～510.333277500.750.273227500.90.3102583320433221.0250.339282500.7680.277230830.9220.3152625020766611.2920.544220880.9690.495200981.1630.52621357169800层次B-2B-9C-2C-9B-4、7,C-4、7∑DKαCDi1KαCDi2KαCDi33～51.50.428356661.250.385320830.80.2862375023049821.5370.434361661.2810.39325000.820.2902416623399611.9380.619251331.6150.585237521.0330.50520504179786层次B-5B-6C-5C-6∑DKαCDi1KαCDi23～510.333277490.850.2982483310516421.0250.338281660.8710.3032525010683211.2920.544220881.0080.5162095086076表4.2-3纵向边框架（A、D列）柱侧移刚度D计算(N/mm)层次A-1A-10D-1D-10A-3、8,D-3、8∑DKαCDi1KαCDi2KαCDi33～50.750.273227500.50.2166670.6750.2522100016283420.7680.277230830.5120.203169160.6910.2562133316533010.9690.495200980.6460.433175810.8720.47819408152990层次A-2A-9D-2D-9A-4、7,D-4、7∑D KαCDi1KαCDi2KαCDi33～51.1250.36300000.8750.304253330.60.2131925013366621.1530.365304160.8960.309257500.6150.2351958319066411.4530.566229811.1310.521211540.7750.44418027160378层次A-5A-6D-5D-6∑DKαCDi1KαCDi23～50.750.273227500.60.231192508400020.7680.277230830.6150.235195838533210.9690.495200980.7750.4441802776250表4.2-4纵向框架层间侧移刚度(N/mm)层次12345∑D825280989820920494920494920494∑D1/∑D2=825280/989820=0.83>0.7,故该框架为规则框架。第五部分——水平荷载和水平作用下框架结构的内力和侧移计算5.1重力荷载的计算重力荷载代表值指结构和构配件自重标准值和可变荷载组合值之和。计算重力荷载代表值时，永久荷载取全部，楼面、屋面可变荷载取50%，各质点的重力荷载代表值Gi取本层楼面重力荷载代表值及与其相邻上下层各半层层高范围内（屋面处取顶层的一半）的层间墙（包括门窗）、柱等结构和构配件自重之和。顶层屋面质点重力荷载代表值仅按屋面及其下层间一半计算，突出屋面的局部屋顶间按其全部计算，并集中在屋顶间屋面质点上。各层重力荷载代表值集中于楼层标高处。5.1.1屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（不上人）30mm厚C20细石混凝土保护层0.03m×22kN/m3=0.66kN/m2三毡四油防水层0.4KN/m220mm厚水泥沙浆找平层0.02m×20kN/m3=0.40kN/m2150mm厚水泥蛭石保护层0.02m×5kN/m3=0.75kN/m2120mm厚现浇钢筋混凝土板0.12m×25kN/m3=3.0kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2合计:5.46kN/m2楼面10mm厚水磨石地面面层0.25kN/m220mm厚水泥沙浆找平层0.02m×20kN/m3=0.40kN/m2120mm厚现浇钢筋混凝土板0.12m×25kN/m3=3.0kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2 合计3.9kN/m25.1.2屋面及楼面的可变荷载标准值根据《荷载规范》查得：不上人屋面：0.50kN/m2楼面活载：教室：2.0kN/m2厕所：2.0kN/m2走廊、门厅、楼梯：2.5kN/m2屋面雪荷载标准值Sk=µr•S0=1.0×0.2=0.2kN/m20.2KN/m2（当坡屋面坡度α≤250时，屋面积雪分布系数r=1.0）屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值，但在计算屋面层的重力荷载代表值时，则不能取这两者当中的最大值来计算，而只能取雪荷载来计算。5.1.3梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算梁柱由截面尺寸材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；墙、门窗可计算出单位面积上的重力荷载。表5.1.3-1梁柱重力荷载计算层次构件b(m)H(m)R(KN/m2)βg(KN/m2)li(m)nG(KN)∑Gi(KN)1～5边横梁0.30.6251.054.7256.320595.352064.373中横梁0.30.4251.053.152.41075.6次梁0.30.452510.53.5446.912293.44纵梁0.30.6251.054.72538113.40.30.62510.54.7256.68249.480.30.6251.054.7258.416635.040.30.6251.054.7255.44102.061柱0.60.6251.109.94.65401841.41841.42～5柱0.60.6251.109.93.6401425.61425.6(注：β-考虑梁柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；li-梁的净长、柱高)5.1.4墙自重外墙自重：240mm厚焦渣混凝土，外墙面贴瓷砖（0.5kN/m2），内墙面为15mm厚混合砂浆抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：0.50kN/m2+0.24m×10kN/m3+0.015m×17kN/m3=3.155kN/m5内墙自重：240mm厚焦渣混凝土，两侧均为15mm厚混合砂浆抹灰，则内墙单位墙面重力荷载为：0.24m×10kN/m3+0.015m×17kN/m3×2=2.91kN/m2女儿墙自重：（墙高600mm,包括100mm厚的C20混凝土压顶）3.155×2×（16.8+63.6）×0.5+0.24×25×0.1×2×(16.8+63.6)=350.142KN5.1.5门窗自重木门单位面积重力荷载为：0.20kN/m2塑钢玻璃门、窗单位面积重力荷载为：0.40kN/m25.2.重力荷载代表值计算5.2.1一层上半层(以下墙体计算中均已包括门窗荷载) 外纵墙：3.155×{［（9-0.6）×8+（6-0.6）×2+（7.2-0.6）×4+（3.6-0.6）×4］×（4.65/2-0.6）-［2.4×(2.1-0.175)×22+1.8×(2.1-0.175)×4+6.0×(4.65/2-0.6)］}+0.4×［2.4×(2.1-0.175)×22+1.8×(2.1-0.175)×4+6.0×(4.65/2-0.6)］=286.776KN内纵墙：2.91×{［（9-0.6）×8+（7.2-0.6）×4+（3.6-0.6）×2］×（4.65/2-0.6）-［1.2×(4.65/2-0.6)×22+0.9×(4.65/2-0.6)］×4}+0.2×［1.2×(4.65/2-0.6)×22-0.9×(4.65/2-0.6)×4］=359.725KN外横墙：3.155×{［（6.9-0.6）×4+（3-0.6）×2］×（4.65/2-0.6）-1.8×(4.65/2-0.6)×2}+0.4×1.8×(4.65/2-0.6)］×2=146.163KN内横墙：2.91×［（6.9-0.6）×20×（4.65/2-0.6）］=632.489KN柱重：(4.65/2)×9.9×40=920.7KN梁重：2064.373KN板重：（包括走廊、卫生间楼地面，楼梯间折算为1.2倍楼面荷载，且已考虑活荷载）：3.9×{6.9×［（9-0.3）×8+（3.6-0.3）×6+（3.6-0.3）×4+（6-0.3）］+（3-0.6）×63.6+1.2×6.9×［（3.6-0.3）×2+（6-0.3）］}+0.5×{2×6.9×［（9-0.3）×8+（3.6-0.3）×6+（3.6-0.3）×4+（6-0.3）］+2.5×（3-0.6）×63.6+1.2×2.5×6.9×［（3.6-0.3）×2+（6-0.3）］}=5014.435KN5.2.2二层或标准层下半层(以下墙体计算中均已包括门窗荷载)外纵墙：3.155×{［（9-0.6）×8+（6-0.6）×2+（7.2-0.6）×4+（3.6-0.6）×4］×3.6/2-［2.4×(1.8-0.9)×23+1.8×0.9×4+1.5×1.2×4］}+0.4×［2.4×(1.8-0.9)×23+1.8×0.9×4+1.5×1.2×4］=486.479KN内纵墙：2.91×{［（9-0.6）×8+（6-0.6）+（7.2-0.6）×4+（3.6-0.6）×2］×3.6/2-［1.2×3.6/2×22+0.9×3.6/2×4+1.8×(3.6/2)］}+0.2×［1.2×(3.6/2)×22-0.9×(3.6/2)×4+1.8×3.6/2］=359.725KN外横墙：3.155×{［（6.9-0.6）×4+（3-0.6）×2］×（4.65/2-0.6）-1.8×(4.65/2-0.6)×2}+0.4×1.8×(4.65/2-0.6)］×2=146.163KN内横墙：2.91×［（6.9-0.6）×20×（4.65/2-0.6）］=632.489KN柱重：(4.65/2)×9.9×40=920.7KN梁重：2064.373KNG1=一层上半层重+二层下半层重=286.776+359.725+146.163+632.489+920.7+2064.373+5014.435+486.479+394.87+161.444+593.99+712.8=11774.244KN5.2.3二层或标准层层重(以下墙体计算中均已包括门窗荷载)外纵墙：3.155×{［（9-0.6）×8+（6-0.6）×2+（7.2-0.6）×4+（3.6-0.6）×4］×(3.6-0.6)-［2.4×2.1×23+1.8×2.1×4+1.5×1.2×4］}+0.4×［2.4×2.1×23+1.8×2.1×4+1.5×1.2×4］=720.875KN内纵墙：2.91×{［（9-0.6）×8+（6-0.6）+（7.2-0.6）×4+（3.6-0.6）×2］×(3.6-0.6)-［1.2×3×22+0.9×2.4×4+1.8×3］}+0.2×［1.2×3×22+0.9×2.4×4+1.8×3］=663.970KN外横墙：3.155×{［（6.9-0.6）×4+（3.6-0.6）+(3-0.6)×2×(3.6-0.4)-1.8×2.1×2}+0.4×1.8×2.1×2=266.151内横墙：2.91×［（6.9-0.6）×18×（3.6-0.6）］=989.982KN柱重：3.6×9.9×40=1425.6KN梁重：2064.373KN 板重：同第一层计算：G板=5014.435KNG2=G3=G4=720.875+663.970+266.151+989.982+1425.6+2064.373+5014.435=11145.386KN5.2.4五层上半层层重(以下墙体计算中均已包括门窗荷载)五层板重：G板=（0.5×0.2+5.46）×{6.9×［（9-0.3）×8+（3.6-0.3）×12+（6-0.3）］+（3-0.6）×63.6}=6610.867KNG5=G板+标准层层重-标准层下半层层重-标准层板重=6610.867+11145.386-(486.479+394.870+161.444+593.990+712.8)-5014.435=10392.235KN表5.2.4－1重力荷载代表值（kN）层数123456重力荷载代表值11774.24411145.38611145.38611145.38610392.235350.142图5.2.4－1重力荷载代表值5.3地震作用下的内力和侧移计算5.3.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算(1)横向自振周期计算(采用结构顶点的假想位移法)按式Gn+1(1+3h1/2H)+Gn+2［1+3(h1+h2)］…将G6折算到主体结构的顶层，即Ge=350.142×［1+(3×0.6)/(2×19.05)］=350.189KN注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7。uT按以下公式计算：VGi=∑Gk（△u）i=VGi/∑Dij uT=∑（△u）k注：∑Dij为第i层的层间侧移刚度。（△u）i为第i层的层间侧移。（△u）k为第k层的层间侧移。s为同层内框架柱的总数。表5.3.1－1结构顶点的假想侧移计算层次Gi（KN）VGi（KN）∑Di（N/mm）△ui（mm）ui（mm）510742.37710742.37767799615.8244.9411145.38621887.76367799632.3229.1311145.38633033.14967799648.7196.8211145.38644178.53569149063.9148.1111774.24455952.77966432884.284.2基本自振周期T1（s）可按下式计算周期T1,其中uT的量纲为m,取ΨT=0.7,则T1=1.7×0.7×0.2449½=0.59(2)水平地震作用及楼层地震剪力的计算本结构高度不超过40m，质量和刚度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，即：结构等效总重力荷载代表值GeqGeq=0.85∑Gi=0.85×(11774.244+11145.386×3+10392.235+350.142)=0.85×55952.78=47559.86（KN）根据工程概况中的抗震设防烈度7度，场地类别Ⅰ类，设计地震分组第一组，查表得地震特征周期值Tg=0.25s，设防烈度为7度的аmax=0.08水平地震影响系数а1==（0.25/0.59）0.9×0.08=0.037结构总的水平地震作用标准值FEkFEk=а1Geq=0.037×47559.86=1759.7（KN）因T1=0.59s>1.4Tg=1.4×0.25=0.35s，所以应考虑顶部附加水平地震作用,且因Tg=0.25s<0.35，故顶部附加地震作用系数δn=0.08T1+0.07=0.1172，顶部附加地震作用△Fn=δnFEk=0.1172×1759.7=206.2KN各质点横向水平地震作用按下式计算：Fi=GiHiFEk(1-δn)/(∑GkHk)=1553.5GiHi/(∑GkHk)地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为Vi=∑Fk(i=1，2，…n)计算过程如下表：表5.3.1－2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi/mGi/KNGiHi/KN·mGiHi/(∑GkHk)Fi/KNVi/KN19.65350.1426880.290.01015.515.5519.0510392.235197972.080.302469.2484.7415.4511145.386172196.210.263408.6983.3311.8511145.386132072.820.201312.31205.6 28.2511145.38691949.430.140217.51423.114.6511774.24454750.230.083128.91552.0合计∑GiHi=655821.06各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：图5－2各质点水平地震作用及楼层地震剪力(3)多遇水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移△ui和顶点位移ui分别按下列公式计算：△ui=Vi/∑Dijui=∑△uk各层的层间弹性位移角θe=△ui/hi，根据《抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值[θe]<1/550。计算过程如下表：表5.3.1－3横向水平地震作用下的位移验算层次Vi(KN)∑Di(N/mm)△ui(mm)ui(mm)hi(mm)θe=△ui/hi5484.76779960.718.2136001/50704893.36779961.327.536001/272731205.66779961.786.1836001/202221423.16914902.064.436001/174711552.06643282.342.3446501/1989 由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/1747<1/550，满足规范要求。(4)水平地震作用下框架内力计算以④轴线横向框架的内力计算为例，其余框架内力计算从略，框架柱端剪力及弯矩分别按下式计算：Vij=DijVi/∑Dij;Mijb=Vijyh,Miju=Vij(1-y)h各柱反弯点高度比按式：y=yn+y1+y2+y3确定yn—框架柱的标准反弯点高度比y1—上下层梁线刚度变化反弯点高度比修正值y2、y3—上下层层高变化时反弯点高度比修正值（注：顶层y2可不考虑，底层y3可不考虑）表5.3.1－4各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/KN∑Dij/(N/mm)边柱Di1Vi1KyMi1bMi1u53.6484.76779961725012.330.5220.313.3231.0843.6893.36779961725022.730.5220.432.7349.1033.61205.66779961725030.670.5220.4549.6960.7323.61423.16914901758336.170.5350.47762.1168.1014.651552.06643281782441.640.6740.6935134.2859.35层次hi/mVi/KN∑Dij/(N/mm)中柱Di1Vi1KyMi1bMi1u53.6484.76779962533318.110.8770.3522.8242.3843.6893.36779962533333.380.8770.448.0772.1033.61205.66779962533345.050.8770.4572.9889.2023.61423.16914902583353.160.90.47791.29100.0914.651552.06643282115449.421.1330.65148.3780.43梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：中柱处的梁Mb1=ib1（Mbi+1，j+Mui，j）/（ib1+ibr）Mbr=ibr（Mbi+1，j+Mui，j）/（ib1+ibr）边柱处的梁Mbj=Mbi+1，j+Mui，jVb=（Mb1+Mbr）/lNi=∑（Vb1-Vbr）k具体计算过程见下表：表5.3.1－5梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算层次边梁走道梁柱轴力MblMbrlVbMblMbrlVb边柱N中柱N531.0825.206.98.1617.1817.183.011.45-8.16-3.29462.4256.456.917.2338.4738.473.025.65-25.39-11.66393.4681.646.925.3855.6355.633.037.09-50.77-23.372117.79102.936.931.9970.1470.143.046.76-82.76-38.14 1121.46102.136.932.4069.5969.593.046.39-115.16-52.13注：(1)柱轴力中的负号表示拉力。(2)表中M单位为kN·m，V单位为kN，N单位为kN,l单位为m。 图5.3－3左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图第六部分——竖向荷载作用下框架结构的内力计算6.1横向框架梁内力计算6.1.1计算单元取④轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为9.0m，如下图所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。 图6.1－1横向框架计算单元6.1.2荷载计算(1)恒载计算恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布图如图6.1－2所示。图6.1－2各层框架梁上的恒载在上图中q1、q1′分别代表边横梁和走道梁自重，为均布荷载形式。对于5层：q1=0.3×0.6×25×1.05=4.725 kN/mq1′=0.3×0.4×25×1.05=3.15kN/mq2、q2′分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。由横向框架计算单元图中的几何关系可得q2=5.46×4.5=24.57kN/mq2′=5.46×3.0=16.38kN/mP1、P2 为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，包括梁自重、楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算如下：P1=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25]×5.56+4.725×9.0+3.544×6.9/2+3.155×0.6×9=184.81kNP2=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25+(3.0+4.5)/2×1.5×2]×5.46+4.725×9.0+3.544×6.9/2=229.20kN集中力矩M1=P1e1=184.81×(0.6-0.3)/2=27.72kN·mM2=P2e2=229.20×(0.6-0.3)/2=34.38kN·m对于1～4层：q1包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载。其他荷载计算方法同5层。q1=4.725 +2.91×（3.6-0.6）=13.455kN/m；q1′=3.15kN/mq2=3.9×4.5=17.65kN/m；q2′=3.9×3.0=11.7kN/mP1=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25]×3.9+4.725×9.0+3.544×6.9/2+3.155×[(9.0-0.6)×(3.6-0.6)-2.4×2.1×2]+0.4×2.4×2.1×2=187.21kNP2=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25+(3.0+4.5)/2×1.5×2]×3.9+4.725×9.0+3.544×6.9/2+2.91×(3.6-0.6)×(9.0-0.6)=252.69kN集中力矩M1=P1e1=187.21×(0.6-0.3)/2=28.08kN·mM2=P2e2=252.69×(0.6-0.3)/2=37.90kN·m(2)活荷载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布图如图6.1－3所示图6.1－3各层框架梁上的活载对于5层在屋面活荷载作用下q2=0.5×4.5=2.25kN/mq2′=0.5×3.0=1.5kN/mP1=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25]×0.5=10.35kNP2=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25+(3.0+4.5)/2×1.5×2]×0.5=15.98kNM1=P1e1=10.35×(0.6-0.3)/2=1.55kN·mM2=P2e2=15.98×(0.6-0.3)/2=2.40kN·m在屋面雪荷载作用下q2=0.2×4.5=0.9kN/mq2′=0.2×3.0=0.6kN/mP1=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25]×0.2=4.14kNP2=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25+(3.0+4.5)/2×1.5×2]×0.2=6.39kNM1=P1e1=4.14×(0.6-0.3)/2=0.621kN·mM2=P2e2=6.39×(0.6-0.3)/2=0.9585kN·m 对于1～4层在楼面活荷载作用下q2=2.0×4.5=9kN/mq2′=2.0×3.0=6kN/mP1=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25]×2.0=41.4kNP2=[(4.5×2.3×1/2)×2+(2.3+6.9)/2×2.25+(3.0+4.5)/2×1.5×2]×2.0=63.9kNM1=P1e1=41.4×(0.6-0.3)/2=6.21kN·mM2=P2e2=63.9×(0.6-0.3)/2=9.585kN·m将以上计算结果汇总，见表6.1.2－1、表6.1.2－2。表6.1.2－1横向框架恒荷载汇总表层次q1/（kN/m）q1"/（kN/m）q2/（kN/m）q2"/（kN/m）P1/kNP2/kNM1/kN·mM2/kN·m54.7253.1524.5716.38184.81229.2027.7234.381～413.4553.1517.6511.7187.21252.6928.0837.90表6.1.2－2横向框架活荷载汇总表层次q2/（kN/m）q2"/（kN/m）P1/kNP2/kNM1/kN·mM2/kN·m52.25（0.9）1.5（0.6）10.35（4.14）15.98（6.39）1.55（0.62）2.40（0.96）1～49.06.041.463.96.219.58注：表中括号内数值对应屋面雪荷载作用情况。6.1.3内力计算梁端和柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。先确定梁的固端弯矩以及节点各杆的弯矩分配系数。在竖向荷载作用下，结构为奇数跨对称结构，故可取如图6.1.3—1所示的半框架进行计算，计算过程及结果见图6.1.3—1，所得弯矩图见图6.1.3—2。梁端弯矩求出以后，从框架中截取隔离体，应用平衡条件，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得，柱端剪力可由柱端弯矩确定。柱轴力为柱所在层以上所有与该柱相连的梁端剪力和节点集中力之和，计算恒载作用时的柱轴力要考虑柱的自重。计算结果列于表6.1.3—1，6.1.3—2，6.1.3—3。 图6.1.3—1（a）恒载作用下弯矩二次分配法计算 图6.1.3—1（b）活荷载作用下弯矩二次分配法计算 图6.1.3—1（c）雪荷载作用下弯矩二次分配法计算 图6.1.3—2（a）恒载荷载作用下弯矩图 图6.1.3—2（b）恒载荷载作用下弯矩图表6.1.3-1恒载作用下梁端剪力及柱轴力层次荷载引起剪力弯矩引起力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨B跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VCN顶N底N顶N底572.8117.01-1.10071.7173.9117.01256.52292.16320.12355.76487.0113.50-1.94085.0788.9513.50564.44600.08710.9746.54387.0113.50-0.57086.4487.5813.50873.73909.371100.311135.95287.0113.50-0.56086.4587.5713.501183.031218.671489.711525.35187.0113.50-0.62086.3987.6313.501492.271538.311879.171925.21表6.1.3-2活载作用下梁端剪力及柱轴力层次荷载引起剪力弯矩引起力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨AB跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=VCVAVBVB=VCN顶=N底N顶=N底 55.18(2.07)2.59(0.45)-0.3(0.03)04.88（2.1）5.48（2.04）2.59（0.45）15.23（6.24）24.05（8.88）420.74.5-0.22（-0.23）020.48（20.47）20.92（20.93）4.577.11（68.11）113.37（98.21）320.74.5-0.20020.5020.904.5139.01（130.01）202.67（187.51）220.74.5-0.19020.5120.894.5205.92（191.92）291.96（276.8）120.74.5-0.27020.4320.974.5267.75（253.75）381.33（366.17）V以向上为正。6.2横向框架梁内力组合6.2.1结构的抗震等级结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素确定，该结构为框架结构，高度小于30m，烈度为7度，可确定建筑抗震等级为三级。6.2.2框架梁内力组合均布和梯形荷载作用下的计算简图在设计过程中考虑了三种内力组合，即可变荷载控制的组合1.2SGk+1.4SQk，永久荷载控制的组合1.35SGk+SQk，地震作用下的不利组合1.2SGEk+1.3SEk。各层梁的内力组合结果见表2.20～26。弯矩以下拉为正，剪力以向上为正。（表中SGk、SQk两列中的梁端弯矩M为经过调幅后弯矩，调幅系数取0.8）。根据图2.11，对在均布荷载和梯形荷载作用下，支座负弯矩按相应组合情况进行计算，求跨间最大弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定，计算方法推导如下公式：a)若，其中x为最大正弯矩截面到A支座的距离，则x可由下式求解：最大弯矩值： b)若，则c)若，则同理，对于图2.12所示的在均布和三角形荷载作用下VA、x、Mmax计算公式如下。x由式解得，（1）AB跨弯矩计算（地震组合作用）第一层：梁上荷载设计值为q1=1.2×13.455=16.15kN/mq2=1.2×（17.65+0.5×9.0）=26.58kN/m左震：=74-(1/2)×(2×16.15+26.58)×(1/3)×6.9=6.29>0,= =×6.9)=右震：=158.25-(1/2)×(2×16.15+26.58)×(1/3)×6.9=90.54KN>0=第二层：左震：=右震：= 第三层：左震：=右震：=第四层：左震：=右震： =第五层：梁上荷载设计值为q1=1.2×4.725=5.67kN/mq2=1.2×（24.57+0.5×2.25）=30.83kN/m左震：=右震：=（2）BC跨弯矩计算（地震组合作用）（以下公式中的q1、q2分别代表q、1q、2 的数值）第一层：梁上荷载设计值为q1=1.2×3.15=3.78kN/mq2=1.2×（11.7+0.5×6.0）=17.64kN/m则发生在左支座。第二层：=-41.89<0则发生在左支座。第三层：=-29.31<0则发生在左支座。第四层：=-14.4<0则发生在左支座。第五层： 梁上荷载设计值为q1=3.78kN/mq2=1.2×（16.38+0.5×1.5）=20.56kN/m=6.20>0由式解得x=0.71=12.12（3）AB跨剪力计算（地震组合作用）第一层：ln=6.9-0.6=6.3m左震：右震：则第二层：ln=6.9-0.6=6.3m 左震：右震：则第三层：ln=6.9-0.6=6.3m左震：右震： 则第四层：ln=6.9-0.6=6.3m左震：右震：则第五层：ln=6.9-0.6=6.3m左震：右震： 则（4）BC跨剪力计算（地震组合作用）第一层:ln=3-0.6=2.4mq1=1.2×3.15=3.78kN/mq2=1.2×（11.7+0.5×6.0）=17.64kN/m左震：右震：则第二层: 右震：则第五层:ln=3-0.6=2.4mq1=1.2×3.15=3.78kN/mq2=1.2×（16.38+0.5×1.5）=20.56kN/m左震：右震：则1.35SGK+SQK和1.2SGK+1.4SQK作用下的弯矩和剪力计算从略，结算结果见框架梁内力组合表。从表中知道地震作用下内力组合起控制作用。 表6.2.2－1框架梁内力组合表层次截面位置内力SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkV=γRE[ηvb(Ml+Mrb)/ln+VGk]左右一层AM-80.54-21.02±121.4636.48-200.37-129.75-126.08132.12V86.3920.43∓32.462.47134.34137.06132.27B左M-83.95-22.52∓102.13-185.2713.89-135.85-132.27V87.6320.97±32.4135.8864.28139.27134.51B右M-8.16-2.74±69.5958.87-76.43-13.76-13.6374.15V13.54.5∓46.39-35.2067.3322.7322.50跨间MAB114.8694.9398.0895.31MBC60.760.75.845.58二层AM-84.46-22.11±117.7928．88-200.81-136.13-108.46131.47V86.4520.51∓31.9963.29133.99137.22110.38B左M-87.52-23.18∓102.93-189.5611.16-141.33-110.58V87.5720.89±31.99135.3264.36139.11117.77B右M-7.59-2.59±70.1460.39-76.38-12.84-9.0172.86V13.54.5∓46.26-35.6067.0322.7316.68跨间MAB108.4493.0469.0867.63MBC61.7261.725.164.79三层AM-84.27-22.06±93.465.35-176.89-135.82-132.01122.71 V86.4420.5∓25.3870.58126.67137.19132.43B左M-87.4-23.14∓81.64-168.67-9.47-141.13-137.28V87.5820.9±25.38128.0471.95139.13134.36B右M-7.62-2.59±55.6546.22-62.2612.8812.7768.23V13.54.5∓37.09-24.9257.0522.7322.50跨间MAB101.4289.1462.1860.56MBC47.5547.555.164.65四层AM-85.39-21.62±62.42-25.72-147.44-136.90-132.74117.90V85.0720.48∓17.2378.18116.26135.32130.76B左M-96.09-22.84∓56.45-151.80-41.72-152.56-147.28V88.9520.92±17.23120.4482.40141.00136.03B右M-7.50-2.65±38.4729.57-45.45-12.78-12.7159.35V13.54.5∓25.65-12.2844.4122.7322.50跨间MAB89.6082.2353.6749.56MBC41.1941.195.064.65五层AM-68.27-5.86±31.08-33.78-94.38-98.02-90.13101.69V71.714.88∓8.1666.6284.65101.6992.88B左M-74.36-6.10∓25.2-94.24-45.10-96.49-90.77V73.915.48±8.1687.2069.17105.2696.36B右M-10.38-0.65±17.187.12-26.39-14.66-13.3729.53V17.012.59∓11.456.0231.3225.5624.04M76.7343.7393.23 跨间AB79.93MBC9.099.095.284.58注：表中MAB和MBC分别为AB跨和BC跨的跨间最大正弯矩。M以下部受拉为正，V以向上为正。SQk一列中括号内的数值为屋面作用雪荷载时对应的内力。6.3框架柱内力组合取每层柱子顶和柱底两个控制截面，进行三种内力组合，即可变荷载控制的组合1.2SGk+1.4SQk，永久荷载控制的组合1.35SGk+SQk，地震作用下的不利组合1.2SGEk+1.3SEk。组合结果以及柱端弯矩设计值的调整见表6.3-1~6.3-6。表6.3－1横向框架A、D柱弯矩和轴力组合层次截面内力SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkMmax及相应NNmin及相应MNman及相应M左右5柱顶M57.625.77(3.24)∓31.0823.0183.6283.5677.2283.6223.0183.56N256.5215.23(6.24)∓8.16225.72241.63361.53329.15241.63225.72361.53柱底M-42.74-9.08（-8.4）±13.32-21.70-47.67-48.62-38.58-48.62-21.70-48.62N292.1615.23(6.24)∓8.16257.80273.71409.65371.91409.65257.80409.654柱顶M35.9411.75（12.2）∓49.10-10.0485.7160.2759.5885.71-10.0460.27N564.4477.11(68.11)∓25.39531.89563.40839.10785.28563.40513.89839.10柱底M-38.64-10.69±32.731.95-61.88-41.47-31.40-61.881.95-41.47N600.0877.11(68.11)∓25.39545.97595.48887.22828.05595.48545.97887.223柱顶M38.6410.69∓60.73-19.6398.8062.8561.3398.8-19.6362.85N873.73139.01(130.01)∓50.77795.36894.361318.551243.09894.36795.361318.55柱底M-38.2-10.57±49.6918.82-78.07-41.00-31.04-78.0718.82-41.00N909.37139.01(130.01)∓50.77827.44926.441366.661285.86926.44827.441366.662柱顶M39.3110.88∓68.10-26.12106.6763.9562.40106.67-26.1263.95N1183.03205.92(191.92)∓82.761070.401231.781803.011707.921231.781070.401803.01 柱底M-47.4-13.12±62.1123.80-97.31-50.87-38.51-97.3123.80-50.87N1218.67205.92(191.92)∓82.761102.481263.861851.121750.691263.861102.481851.121柱顶M25.196.95∓59.35-32.0783.6640.9639.9683.66-32.0740.96N1492.27267.75(253.75)∓115.161344.951569.512282.312165.571569.511344.952282.31柱底M-12.6-3.48±134.28121.15-140.70-13.5329.99-140.70121.15-13.53N1538.31267.75(253.75)∓115.161386.391610.952344.472220.821610.951386.392344.47注：表中M以左受拉为正，单位kN。m，N以受压为正，单位kN。SQk一列中括号内的数值荷载、其它层楼面作用活荷载对应的内力值表6.3－2横向框架A、D柱柱端组合弯矩设计的调整层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE（ΣMC=ηcΣMb）)83.6248.6285.7161.8897.29110.45110.45121.5898.83161.81γREN241.63409.65563.40595.48894.36926.441231.781263.861569.511610.95注;表中弯矩为相应与本层柱净高上、下两端的弯矩设计值表6.3－3横向框架A、D柱剪力组合（kN）层次SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkγRE[ηvc(Mlc+Mrb)/Hn]左右5-27.88-4.13(-3.23)±12.33-16.46-43.71-41.77-39.2445.794-20.72-6.23(-6.36)±22.730.74-49.49-34.20-33.5951.113-5.91±30.679.11-58.67-34.72-33.8886.33 -21.342-24.09-6.67±36.1711.99-67.94-39.19-38.2596.421-8.13-2.24±41.6436.58-55.45-13.22-12.8980.23注：表中V以柱端顺时针为正。V=γRE[ηvb(Mlc+Mrb)/Hn]为相应与本层柱净高上、下两端的剪力设计值。 表6.3－4横向框架B、C柱弯矩和轴力组合层次截面内力SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkMmax及相应NNmin及相应MNman及相应M左右5柱顶M-45.59-4.41(-2.5)∓42.38-83.48-0.48-65.96-60.88-83.48-83.48-65.96N320.1224.05(8.88)∓3.29228.9295.31456.21417.81228.9228.9456.21柱底M33.586.88（6.4）±22.8255.3510.8552.2149.9355.3555.3552.21N355.7624.05(8.88)∓3.29320.97327.39504.33460.58320.97320.97504.334柱顶M-29.28-8.78（-9.08）∓72.10-100.7439.86-48.31-47.43-100.74-100.74-48.31N710.9113.37(98.21)∓11.66717.48741.731073.091011.80717.48717.481073.09柱底M30.938.05±48.0778.33-15.4149.8148.3978.3378.3349.81N746.54113.37(98.21)∓11.66751.69775.951121.201054.57751.69751.691121.203柱顶M-30.93-8.05∓89.20-118.4355.51-49.81-48.39-118.43-118.43-49.81N1100.31202.67(187.51)∓23.371122.001170.611688.091604.111122.001122.001688.09柱底M30.637.98±72.98102.31-40.0049.3347.93102.31102.3149.33N1135.95202.67(187.51)∓23.371156.211204.821736.201646.881156.211156.211736.202柱顶M-31.41-8.18∓100.09-129.5465.64-50.58-49.14-129.54-129.54-50.58N1489.71291.96(276.8)∓38.141523.321602.652302.82196.021523.321523.322302.8柱底M37.579.78±91.29127.22-50.7960.558.78127.22127.2260.5N1525.35291.96(276.8)∓38.141557.531636.872350.912238.791557.531557.532350.911柱M-20.54-5.37∓-99.3257.52-33.10-32.17-99.32-99.32-33.10 顶80.43N1879.17381.33(366.17)∓52.131925.802034.232918.212788.871925.801925.802918.21柱底M10.272.69±149.37156.09-135.1816.5516.09156.09156.0916.55N1925.21381.33(366.17)∓52.131969.752078.182980.362844.111969.751969.752980.36注：表中M以左受拉为正，单位kN。m，N以受压为正，单位kN。SQk一列中括号内的数值荷载、其它层楼面作用活荷载对应的内力值表6.3－5横向框架B、C柱柱端组合弯矩设计的调整层次54321截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底γRE（ΣMC=ηcΣMb）)83.4855.3583.4992.7792.77104.26104.26112.4291.38179.50γREN228.90320.97717.48751.691122.001156.211523.321557.531925.801969.75注;表中弯矩为相应与本层柱净高上、下两端的弯矩设计值层次SGkSQkSEkγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQkγRE[ηvc(Mlc+Mrb)/Hn]左右521.993.14(2.47)±18.1143.703.6832.8330.7848.08416.734.68(4.76)±33.3856.38-17.3927.2726.6373.25317.14.45±45.0569.49-30.0727.5426.7581.88219.164.99±53.1680.83-36.6530.8629.9890.0416.721.73±49.4262.35-46.8710.8010.4983.38表6.3－6横向框架B、C柱剪力组合（kN）注：表中V以柱端顺时针为正。V=γRE[ηvb(Mlc+Mrb)/Hn]为相应与本层柱净高上、下两端的剪力设计值。第七部分——框架结构梁柱截面配筋计算7.1框架梁计算7.1.1正截面承载力计算（AB跨） 一层：支座弯矩：跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，由梁的内力组合表可求的相应剪力：当梁下部受拉时，按T形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度：当按跨度考虑时：按梁间距考虑时：按翼缘厚度考虑时：，此种情况不起控制作用，故取梁内纵向钢筋选HRB335级钢（）,。下部跨间截面按单筋T形截面计算。因为故属于第一类截面。实配﹪>0.2﹪故满足要求将下部跨间截面的 钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋再计算相应的受拉钢筋AS,即A支座上部受拉钢筋AS:说明富裕，且达不到屈服。可近似取实配、支座上部受拉钢筋AS:实配、﹪>0.2﹪故满足要求。故满足要求。二层：支座弯矩：跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，由梁的内力组合表可求的相应剪力：故属于第一类截面。 实配﹪>0.2﹪故满足要求A支座上部受拉钢筋AS:说明富裕，且达不到屈服。可近似取实配支座上部受拉钢筋AS:实配﹪>0.2﹪故满足要求。故满足要求。五层：支座弯矩：跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，由梁的内力组合表可求的相应剪力：故属于第一类截面。 实配﹪>0.2﹪故满足要求A支座上部受拉钢筋AS:说明富裕，且达不到屈服。可近似取实配支座上部受拉钢筋AS:实配﹪>0.2﹪故满足要求。故满足要求。7.1.2正截面承载力计算（BC跨）一层：支座弯矩：跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，由梁的内力组合表可求的相应剪力：当梁下部受拉时，按T形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度： 当按跨度考虑时：按梁间距考虑时：按翼缘厚度考虑时：，此种情况不起控制作用，故取梁内纵向钢筋选HRB335级钢（）,。下部跨间截面按单筋T形截面计算。因为故属于第一类截面。实配﹪>0.2﹪故满足要求支座上部受拉钢筋AS:说明富裕，且达不到屈服。可近似取实配﹪>0.2﹪故满足要求。故满足要求。二层：支座弯矩： 跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，由梁的内力组合表可求的相应剪力：故属于第一类截面。实配﹪>0.2﹪故满足要求支座上部受拉钢筋AS:说明富裕，且达不到屈服。可近似取实配﹪>0.2﹪故满足要求。五层：支座弯矩：跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩，由梁的内力组合表可求的相应剪力： 故属于第一类截面。实配﹪>0.2﹪故满足要求支座上部受拉钢筋AS:说明富裕，且达不到屈服。可近似取实配﹪>0.2﹪故满足要求。表7.1.2-1框架梁纵向钢筋计算表层次截面M/KN·mξ/mm2/mm2实配/Ρ/%5支座A91.970.076628625.452Ф20(628)10.3779.16<0628597.862Ф20(628)10.37AB跨间84.860.008501.422Ф20(628)0.37.98<030879.702Ф14(308)10.28BC跨间9.820.00586.992Ф140.28 (308)2支座A165.340.01810171039.872Ф202Ф18(1137)0.890.67153.77<01017967.112Ф202Ф18(1137)0.890.67AB跨间143.340.014867.24Ф18(1017)0.658.460.19509590.52Ф20(628)0.810.57BC跨间51.730.027469.762Ф18(509)0.461支座A164.810.01910171036.542Ф202Ф18(1137)0.890.67149.30<01017938.992Ф202Ф18(1137)0.890.67AB跨间149.260.013940.44Ф18(1017)0.658.610.0125095922Ф20(628)0.810.57BC跨间50.670.024487.642Ф18(509)0.467.1.3斜截面受剪承载力计算一层：AB跨：=566.13KN故截面尺寸满足要求。 箍筋加密区取双肢Ø8@100，箍筋用HPB235级钢筋）则。加密区长度取0.85m,非加密区箍筋取双肢Ø8@150，箍筋设置满足要求。BC跨：若梁端箍筋加密取双肢Ø6@100，则其承载力为：。由于非加密区的长度较小，故全跨均可按加密区配置。二层：AB跨：=484.77KN故截面尺寸满足要求。箍筋加密区取双肢Ø8@100，箍筋用HPB235级钢筋）则。加密区长度取0.85m,非加密区箍筋取双肢Ø8@150，箍筋设置满足要求。BC跨：若梁端箍筋加密取双肢Ø6@100，则其承载力为：。由于非加密区的长度较小，故全跨均可按加密区配置。五层：AB跨：=484.77KN故截面尺寸满足要求。箍筋加密区取双肢Ø8@100，箍筋用HPB235级钢筋）则。加密区长度取0.85m,非加密区箍筋取双肢Ø8@150，箍筋设置满足要求。BC跨：若梁端箍筋加密取双肢Ø6@100，则其承载力为： 。由于非加密区的长度较小，故全跨均可按加密区配置。表7.1.3-1框架梁箍筋计算表层次截面rREv/KN0.2βCfbh0ASV/S梁端加密区非加密区实配ASV/S实配ρSV%5ABL101.69319.47>rREv-0.46<0双肢φ8@100双肢φ8@150Br23.75164.22>rREv-0.90<0双肢φ6@100双肢φ6@1002ABL131.47319.47>rREv-0.26<0双肢φ8@100双肢φ8@150Br72.86164.22>rREv-0.38<0双肢φ6@100双肢φ6@1001ABL132.12566.13>rREv-0.36<0双肢φ8@100双肢φ8@150Br74.15484.77>rREv-0.48<0双肢φ6@100双肢φ6@1007.2框架柱计算7.2.1柱的剪跨比和轴压比验算下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果，其中剪跨比可取。注意，表中的MC、VC、N都不应考虑承载力抗震调整系数。由表可知，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。表7.2.1—柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次b/mmh0/mmfc/(N/m)MC/KN·mVC/KNN/KNMC/VCh0N/fcbhA柱560056014.3111.4951.42364.953.870.071<0.8260056014.3142.2379.931685.153.180.327<0.8160056016.7187.6065.242147.935.130.357<0.8B柱560056014.3111.351.41436.523.870.085<0.8260056014.3172.7295.092182.493.240.424<0.8160056016.7208.1273.352770.95.070.461<0.87.2.2正截面承载力计算（A柱）根据A柱内力组合表，将支座中心处的弯矩换算至支座边缘并与柱端组合弯矩的调整值比较，选出最不利内力进行配筋计算。一层：（1）最不利组合一（调整后） 轴向力对截面重心的偏心矩附加偏心矩和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即600/30=20mm。故取。柱的计算长度根据《抗震设计规范》对于现浇楼板的底层柱初始偏心矩：因为长细比，故应考虑偏心矩增大系数。取又取故得：=1.199轴向力作用点至受拉钢筋AS合力点之间的间距：对称配筋故属于大偏压情况。故可按构造配筋，且应满足%，单侧配筋率%故实配420（）总配筋率%>0.8%（2）最不利组合二此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整。 轴向力对截面重心的偏心矩初始偏心矩：因为长细比，故应考虑偏心矩增大系数。取又取故得：=1.932故为小偏心受压。轴向力作用点至受拉钢筋AS合力点之间的间距：按此式计算时，应满足及，因为故可按构造配筋，且应满足%，单侧配筋率%故实配420（）总配筋率%>0.8%二层：（1）最不利组合一（调整后）轴向力对截面重心的偏心矩 附加偏心矩和偏心方向截面尺寸的1/30两者中的较大值，即600/30=20mm。故取。柱的计算长度根据《抗震设计规范》对于现浇楼板的一般层柱初始偏心矩：因为长细比，故应考虑偏心矩增大系数。取又取故得：=1.194轴向力作用点至受拉钢筋AS合力点之间的间距：对称配筋故属于大偏压情况。故可按构造要求配筋，且应满足%，单侧配筋率%故实配420（）总配筋率%>0.8%（2）最不利组合二此组内力是非地震组合情况，且无水平荷载效应，故不必进行调整。轴向力对截面重心的偏心矩 初始偏心矩：因为长细比，故应考虑偏心矩增大系数。取又取故得：=1.474故为小偏心受压。轴向力作用点至受拉钢筋AS合力点之间的间距：按此式计算时，应满足及，因为故可按构造配筋，且应满足%，单侧配筋率%故实配420（）总配筋率%>0.8%同理计算B柱的配筋也均按构造要求配置，配筋同A柱。 7.2.3柱斜截面受剪承载力计算（A柱）一层：查表可知：框架柱的剪力设计值剪跨比取轴压比考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值：故取故该层柱应按构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用4肢，由一层柱底轴压比n=0.357,查表并计算得，则最小体积配箍率：%柱箍筋的体积配箍率%>0.6%符合构造要求。注：—第i根箍筋的截面面积和长度。—箍筋包裹范围内的砼核芯面积。—箍筋间距。 非加密区还应满足，故箍筋配置为4柱的配筋图如下图所示。二层：查表可知：框架柱的剪力设计值剪跨比取轴压比考虑地震作用组合的柱轴向压力设计值：故取故该层柱应按构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用4肢，由一层柱底轴压比n=0.357,查表并计算得，则最小体积配箍率：%柱箍筋的体积配箍率%>0.6%符合构造要求。注：—第i根箍筋的截面面积和长度。—箍筋包裹范围内的砼核芯面积。—箍筋间距。非加密区还应满足，故箍筋配置为4柱的配筋图如一层图所示。同理计算B柱的箍筋也均按构造要求配置，配筋同A柱。第八部分——楼板设计8.1双向板设计： 8.1.1荷载计算（1）活荷载标准值：室内：，走廊：（2）恒荷载标准值：（1～4层）10mm厚水磨石地面面层0.25KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.02m×20KN/m3=0.40KN/m2120mm厚现浇钢筋砼板0.12m×25KN/m3=3.0KN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/m2合计：3.9KN/m2（3）设计值室内：，走廊：室内：走廊：8.1.2弯矩计算（1）楼板采用C30砼，板中钢筋采用HPB235级钢筋(=210)，板厚选用120mm。则符合构造要求。（2）首先假定边缘板带跨中配筋率与中间板带相同，支座截面配筋率不随板带而变取同一数值，跨中钢筋在离支座处间隔弯起。 ①A区格板取由于区格板A四周支座与梁连接，内力折减系数为0.8，由公式解得：②B区格板(长边支座弯矩为已知) 取由公式解得：③C区格板(长边支座弯矩为已知)取由公式解得：④E区格板(长边支座弯矩为已知)取 由于区格板A四周支座与梁连接，内力折减系数为0.8，由公式解得：8.1.3配筋计算各区格板跨内及支座弯矩已求得，取截面有效高度h0X=100mm,h0y=90mm,即可近似按计算钢筋面积，计算结果见下表：截面m/(KN·m)h0/mm2AS/mm2选配钢筋实配面积跨中A格板l0x方向2.94100147φ8@200252l0y方向1.189066Φ6@250113B格板l0x方向2.24100112φ8@200252l0y方向0.569031Φ6@30094C格板l0x方向1.5710079Φ6@200142l0y方向0.279015Φ6@30094E格板l0x方向2.77100139φ8@200252l0y方向0.429024Φ6@30094支座A-B2.36100118Φ8@300168A-C2.36100118Φ8@300168A-A2.36100118Φ8@300168B-E4.48100224φ8@2002528.2单向板设计： 8.2.1荷载计算恒载设计值：走廊：=4.68+3.5=8.18kN/m28.2.2弯矩计算（考虑到塑性内力重分布的计算）（1）跨中弯矩：=1/12×8.18×（3.0-0.6）=3.93kN·m（2）支座弯矩：=1/24×8.18×2.4×2.4=1.96kN·m8.2.3配筋计算板厚120mm，=120-20=100mm；混凝土等级C30，。钢筋等级HPB235级，计算结果如下表所示：表8.2.3-1单向板配筋项目支座跨中弯矩设计值（kN/m）1.963.930.01370.02750.01380.027993.97189.99配筋φ6@200φ8@200实配mmmm141251注：1、对于走道的单向板构造钢筋按照构造要求进行配筋。2、为了方便计算对于标准层上除双向板外的单向板也采用此配筋方案，可靠度较高。第九部分——楼梯设计9.1小楼梯设计本工程采用现浇板式楼梯，楼梯间开间为3.6m，进深为6.9 。楼梯的踢面和踏面均为水磨石面层，底面为水泥砂浆粉刷。混凝土强度等级C20。板采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋。层高3.6m，踏步尺寸150mm×300mm，采用混凝土强度等级C20，钢筋级，楼梯上均布活荷载标准值q=2.5kN/m2。现在选取一层楼梯进行手工计算。9.1.1楼梯结构平面布置图9.1.2梯段板设计板倾斜角tanα=150/300=0.5，cosα=0.894。板斜长为3.3/0.894=3.69m，板厚h=(L/25～L/30)×(3300+240)/25～(3300+240)/30=(141～118)mm，取h=120mm(板的竖向高度为h/cosα=134mm)取1m宽板带计算。（1）荷载计算梯段板的荷载计算列于下表。恒荷载分项系数γG=1.2，活荷载分项系数为γQ=1.4。梯段板荷载计算表荷载种类荷载标准值(kN/m)恒荷载30mm厚水磨石面层(0.3+0.15)×0.03×1.0×25/0.3=1.125三角形踏步自重1/2×(0.3×0.15×25)/0.3=1.88 砼斜板重0.12×25/0.894=3.356梯段板底20mm厚水泥砂浆抹灰0.02×1.0×17/0.894=0.38栏杆重0.2小计6.94活荷载2.5按可变荷载效应控制组合：1.2×6.94+1.4×2.5=11.83KN·m按永久荷载效应控制组合：1.35×6.94+1.0×2.5=11.87KN·m（2）截面设计板水平计算跨度l0=ln+b=3.3+0.24=3.54m弯矩设计值板的有效高度h0=120-20=100mm选配φ10@100(As=785mm2),分布筋φ6@300，每级踏步下一根。9.1.3平台板设计（1）荷载计算平台板的荷载计算列于下表。根据h≥l0/30（1620+240）/30=60mm，取h=120mm，取1m宽板带计算。平台板荷载计算表荷载种类荷载标准值(kN/m)恒荷载水磨石面层0.03×1.0×25=0.75120mm厚混凝土现浇平台板0.12×1.0×25=3.0板底抹灰重0.02×1.0×17=0.34小计4.09活荷载2.5按可变荷载效应控制组合：1.2×4.09+1.4×2.5=8.41KN·m 按永久荷载效应控制组合：1.35×4.09+1.0×2.5=8.02KN·m（2）截面设计平台板水平计算跨度l0=ln+b=1.62+0.24=1.86m，板的有效高度h0=120-20=100mm弯矩设计值KN·m则选配φ8@200(As=251mm2)楼梯段、平台配筋如结构图所示。9.1.4平台梁计算设平台梁截面：l0=ln+b=3.54+0.12+0.12=3.78m(ln=3600－120+360－240=3540mm)，l0=1.05ln=1.05×3.54=3.717m，取3.75m,h≥l0/12=312.5mm,h≥150+120/0.894=284.23mm,取400mm即b=240mmh=400mmo荷载计算表9.1.4-1平台梁的荷载计算表荷载种类荷载标准值（KN/m）恒荷载平台梁自重0.24×（0.4－0.12）×25=1.68平台梁底及两侧抹灰重0.02×[0.24+2×(0.4-0.12)]×17=0.272平台板传来的均布荷载4.09×1.8/2=3.681梯段板传来的均布荷载6.94×3.3/2=11.451小计17.08活荷载2.5×（1.8/2+3.3/2）=6.375按可变荷载效应控制组合：1.2×17.08+1.4×6.375=29.42KN·m按永久荷载效应控制组合：1.35×17.08+1.0×6.375=29.43KN·m（2）截面设计h0=h0-as=400-35=365mm跨中弯矩设计值支座剪力设计值 1正截面受剪承载力计算()（按倒L形截面计算）翼缘宽度：故翼缘宽度取620mm>M=50.91KN·m故属于第一类T形截面则选配218(As=509mm2)2斜截面受剪承载力计算截面校核：故截面尺寸满足要求验算是否按构造配置腹筋：故按构造配置箍筋,选配双肢箍选配φ8@200(As=251mm2),=nAsv1/bs=100.6/(240×200)=0.21%>=0.24ft/fy=0.24×1.1/210=0.125%(满足要求)平台梁配筋如结构图所示。9.2大楼梯设计因为大楼梯和小楼梯的剖面尺寸相同，且在计算斜板和平台板时都取1m宽板带进行计算，故大楼梯的斜板和平台板配筋可按小楼梯配置。只有平台梁与小楼梯的不同，故只设计平台梁。9.1.1楼梯结构平面布置图 9.2.2平台梁计算设平台梁截面b×h=240mm×400mm（1）荷载计算表9.2.1-1平台梁的荷载计算荷载种类荷载标准值（KN/m）恒荷载平台梁自重0.24×（0.4－0.12）×25=1.68平台梁底及两侧抹灰重0.02×[0.24+2×(0.4-0.12)]×17=0.272平台板传来的均布荷载4.09×1.8/2=3.681梯段板传来的均布荷载6.94×3.3/2=11.451小计17.08活荷载2.5×（1.8/2+3.3/2）=6.375按可变荷载效应控制组合：1.2×17.08+1.4×6.375=29.42KN·m按永久荷载效应控制组合：1.35×17.08+1.0×6.375=29.43KN·m（2）截面设计 h0=h0-as=400-35=365mm,l0=6.0m,ln=5.4m弯矩设计值剪力设计值①正截面受剪承载力计算则选配425(As=1964mm2)②斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸/=365/240=1.52<4（截面尺寸满足要求）验算是否按构造配置腹筋故需要按计算配置箍筋选配双肢箍8@200(As=251mm2)(满足要求)ρsv==100.6/(240×200)=0.21%>0.24ft/fy=0.16%(满足要求)平台梁配筋如结构图所示。第十部分——基础设计10.1工程概况根据受力特点及建筑布置，A、D轴线处设计成柱下独立基础，而B、C轴线间距较小故采用联合基础。当基础埋深≥600mm宜采用阶梯形基础，每阶高度宜为 ；混凝土强度等级不低于C20，选用C30；底板钢筋的保护层厚度：当设垫层时不宜小于40mm；当不设垫层时不宜小于70mm，故选保护层厚度为40mm；垫层厚度100mm，混凝土等级选用C10；钢筋选用HRB335级；室外地坪-0.450。10.2独立基础设计（④轴线A、D柱）10.2.1荷载计算及基础尺寸确定初定基础埋深d=1.5m，满足大于某地区最大冻土深度，同时基础底面处于粘土层。土的平均重度；，。考虑对基础宽度和埋深的修正，则：=200+0.3×20×（3.6-3）+1.6×20×（1.5-0.5）=235.6基础梁：300mm×400mm基础梁自重：（梁顶与基础顶面齐平）1.2×0.3×0.4×[（9.0-2×0.9）+（6.9-0.9-0.75）×1/2]×25=22.14KN由基础梁承担的内外墙自重：G=1.2×{2.91×（6.9-0.9-0.75）×（4.65-0.6）×1/2+3.155×[（9.0-2×0.9）×（4.65-0.6）-2×2.4×2.1]+0.4×2×2.4×2.1}=110.72KN由柱传至基顶的荷载，由柱的内力组合表查得：（④轴线A柱）：M=13.53kN·m,N=2344.47kN,V=13.22kN故N=2344.47+22.14+110.72=2477.33KN 所以：=10.04～13.03选用正方形，即宽×长：3.6m×3.6m，10.2.2地基承载力验算内墙和基础梁产生的偏心弯距：M0=1.2×2.91×0.6×(4.65-0.6)×0.6+1.2×{[0.3×0.4×（6.9-0.9-0.75）×1/2]×25+2.91×（6.9-0.9-0.75）×（4.65-0.6）×1/2]}×1.35=66.16kN·m计算基底净反力偏心距：=(13.53+66.16)/2477.33=0.032m<=0.60m基础边缘处最大最小净反力：故承载力满足要求。10.2.3基础抗冲切验算a)柱边基础截面抗冲切验算：l=3.6m,b=3.6m,故冲切破坏锥体落在基础底面以内,因为偏心受压，取冲切力：= =386.09KN抗冲切力：(柱边对基础抗冲切强度满足要求)b）第一变阶处抗冲切验算,,冲切力：==285.41KN抗冲切力：(阶底对基础抗冲切强度满足要求)10.2.4配筋计算：（基础长边=短边，取配筋相同）Ⅰ—Ⅰ截面（柱边）：柱边净反力悬臂部分净反力平均值：弯矩： Ⅱ—Ⅱ截面（第一变阶处）按照配筋，实配22根12@150即2212（）10.3独立基础(联合基础)设计(④轴线B、C柱基础）10.3.1荷载计算及基础尺寸确定B、C柱600mm×600mm，轴线距离3000mm。基础梁：300mm×400m基础梁自重（梁顶与基础顶面齐平）：1.2×0.3×0.4×[(9.0-2×0.75) ×2+（6.9-0.9-0.75）]×25=72.9KN由基础梁承担的内墙自重：1.2×2.91×{[（6.9-0.9-0.75）+(9.0-2×0.75)×2]×（4.65-0.6）-4×1.2×3.0}+1.2×（0.2×1.2×3.0×4）=239.45KN取内力组合值（中柱）M=16.55KN·m,N=2980.36kN,V=10.80kN故总2980.36×2+72.9+239.45=6273.07kN考虑对基础宽度和埋深的修正则：=200+0.3×20×（4.6-3）+1.6×20×（1.5-0.5）=241.60所以：=30.39～38.68取l/b=1.5故选用长方形尺寸为宽×长：4.6m×6.9m，10.3.2地基承载力验算因结构和荷载对称，且B、C柱弯矩和剪力相对轴力很小，故联合基础可按中心荷载作用下的基础设计。基础边缘处最大最小净反力：故承载力满足要求10.3.3抗冲切验算及配筋长边方向：Ⅰ—Ⅰ截面（柱边）：l=6.9m,b=4.6m,, 故冲切破坏锥体落在基础底面以内：冲切力：==465.91KN抗冲切力：(柱边对基础抗冲切强度满足要求)弯矩：Ⅱ—Ⅱ截面（第一变阶处），，冲切力：=抗冲切力：(阶底对基础抗冲切强度满足要求) 所以长边方向按照配筋，实配34根12@190即3412，（）短边方向：同理：Ⅲ—Ⅲ截面（柱边）为短边的配筋控制截面。实际配22根22@190（）联合基础的配筋详见结施图5。总结通过此次毕业设计，我综合应用专业知识进行建筑及结构设计，并且巩固、深化、拓宽了所学的基本理论和专业知识；锻炼了团队的协作精神、独立的工作能力、动手能力、计算机应运能力，提高了进行分析和解决实际问题的能力，也锻炼了自己的识图、画图能力；解决结构和建筑设计中各方面问题所需的综合能力和创新能力，达到初步了解与掌握一个建筑方案提出和设计的实际工作内容和工作方法与步骤；学会查阅规范与图集，熟悉设计方面相应的规范和规程，掌握设计软件天正、探索者及CAD的性能及其操作使用方法同时也学会使用Execl辅助计算以及word等办公软件。 通过毕业设计全面掌握规划设计的基本原理，绘制设计图纸。全面掌握设计的基本原理、功能组合，完成一整套的设计图纸，为今后从事土木工程设计与施工奠定基础。致谢经过三个多月的紧张忙碌，本次毕业设计接近尾声，现在回忆毕业设计过程中的点点滴滴：辛酸、喜悦、纠结、聒噪、彷徨、惊喜的心情都还历历在目，让我的整个毕业设计充满挑战的激情，最终是收获了丰硕果实的成就感和满足感。本此结构设计是在周雪峰老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在此谨向周老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于和你们的共同探讨和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本设计的顺利完成。 结构设计部分，由于第一次做这么系统的设计，在整体考虑方面难免目光狭隘，考虑不够周全，在周老师热切督促、仔细提点，反复指教下我把难题各个击破，每一次问题的解决都是给我的一次激励，下一步要更加努力。而今，不管设计时多苦多累，遇到多少麻烦，在周老师的倾心指导下我不仅最终圆满地完成毕业设计，而且让对自己在今后工作中无论从事结构设计还还是施工都饱含信心。毕业设计不只让我收获知识，还让我明白做事做人的很多道理：做事要有计划性，要讲究效率，做人要有责任感，要讲究诚信，态度决定一切，无论面对多大的难题，永远要自信乐观，只要肯做就没什么做不到！再者，我也要特别感谢院、系领导对我们毕业设计的关心，为我们提供这么方便的设计环境。结束之时，我想再次对老师说：老师，你们辛苦了，谢谢你们一直以来不辞辛劳对我的悉心教导，向你们致以最诚挚的敬意！学生：张波2011年6月15日参考文献[1]、混凝土结构设计规范(GB50010-2001)．2北京：中国建筑工业出版社，2002[2]、高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002[3]、建筑抗震设计规范(GB50011-2001)．北京：中国建筑工业出版社，2002[4]、建筑结构荷载规范(GB50009-2001)．北京：中国建筑工业出版社，2002[5]、建筑地基基础规范(GB50007-2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002[6]、中南地区建筑标准结构图集03ZG2042)．湖北：湖北科学技术出版社，2003[7]、国家建筑标准设计图集(04G101-4)．北京：中国建筑标准设计研究院发行，2006 [8]、国家建筑标准设计图集(03G101-1)．北京：中国建筑标准设计研究院发行，2006[9]、中南建筑设计院著．混凝土结构计算图表．北京：中国建筑工业出版社，2002[10]、王成华、顾晓鲁著．基础工程学．天津：天津大学出版社，2002[11]、中南建筑科学研究院著．混凝土结构设计．北京：中国建筑工业出版社，2002[12]、朱炳寅、陈富生著．建筑结构设计新规范综合应用设计．北京：中国建筑工业出版社，2004[13]、沈蒲生著．高层建筑结构设计例题．北京：中国建筑工业出版社，2004[14]、沈蒲生、梁兴文著．混凝土结构设计(第2版)．北京：高等教育出版社，2004[15]、郭继武著．建筑抗震设计．北京：中国建筑工业出版社，2004[16]、周果行著．房屋结构毕业设计指南．北京：中国建筑工业出版社，2003[17]、R.parkandT.paula.ReinforcedConcreteStructrues,NewYork:JohnWileyandSonsInc,1975[18]、M.Wakabayash.DesignofEarthquake-ResistantBuilding,London,1986[19]、G.Winter.DesignofConreteStructures,London,1979毕业设计（论文）知识本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定，即：本科学生在校攻读学士学位期间毕业设计（论文）工作的知识产权属于西安工业大学。本人保证毕业离校后，使用毕业设计（论文）工作成果或用毕业设计（论文）工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。学校有权保留送交的毕业设计（论文）的原文或复印件，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅；学校可以公布毕业设计（论文）的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后应遵守此规定）毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名： 日期： 毕业设计（论文）独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的成果，不包含他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。毕业设计（论文）与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：日期： 附录：毕业设计外文翻译院（系）建筑工程学院专业土木工程班级070710班姓名张波学号070710317导师周雪峰2011年4月15日 英文：High-RiseBuildingsandStructuralDesignAbstract：Itisdifficulttodefineahigh-risebuilding.Onemaysaythatalow-risebuildingrangesfrom1to2stories.Amedium-risebuildingprobablyrangesbetween3or4storiesupto10or20storiesormore.Althoughthebasicprinciplesofverticalandhorizontalsubsystemdesignremainthesameforlow-,medium-,orhigh-risebuildings,whenabuildinggetshightheverticalsubsystemsbecomeacontrollingproblemfortworeasons.Higherverticalloadswillrequirelargercolumns,walls,andshafts.But,moresignificantly,theoverturningmomentandthesheardeflectionsproducedbylateralforcesaremuchlargerandmustbecarefullyprovidedfor.KeyWords：High-RiseBuildingsStructuralDesignFrameworkShearSeismicSystemIntroductionTheverticalsubsystemsinahigh-risebuildingtransmitaccumulatedgravityloadfromstorytostory,thusrequiringlargercolumnorwallsectionstosupportsuchloading.Inadditionthesesameverticalsubsystemsmusttransmitlateralloads,suchaswindorseismicloads,tothefoundations.However,incontrasttoverticalload,lateralloadeffectsonbuildingsarenotlinearandincreaserapidlywithincreaseinheight.Forexampleunderwindload,theoverturningmomentatthebaseofbuildingsvariesapproximatelyasthesquareofabuildingsmayvaryasthefourthpowerofbuildingsheight,otherthingsbeingequal. Earthquakeproducesanevenmorepronouncedeffect.Whenthestructureforalow-ormedium-risebuildingisdesignedfordeadandliveload,itisalmostaninherentpropertythatthecolumns,walls,andstairorelevatorshaftscancarrymostofthehorizontalforces.Theproblemisprimarilyshearresistance.Moderateadditionbracingforrigidframesin“short”buildingscaneasilybeprovidedbyfillingcertainpanels(orevenallpanels)withoutincreasingthesizesofthecolumnsandgirdersotherwiserequiredforverticalloads.Unfortunately,thisisnotisforhigh-risebuildingsbecausetheproblemisprimarilyresistancetomomentanddeflectionratherthanshearalone.Specialstructuralarrangementswilloftenhavetobemadeandadditionalstructuralmaterialisalwaysrequiredforthecolumns,girders,walls,andslabsinordertomadeahigh-risebuildingssufficientlyresistanttomuchhigherlateraldeformations.Aspreviouslymentioned,thequantityofstructuralmaterialrequiredpersquarefootoffloorofahigh-risebuildingsisinexcessofthatrequiredforlow-risebuildings.Theverticalcomponentscarryingthegravityload,suchaswalls,columns,andshafts,willneedtobestrengthenedoverthefullheightofthebuildings.Butquantityofmaterialrequiredforresistinglateralforcesisevenmoresignificant.Withreinforcedconcrete,thequantityofmaterialalsoincreasesasthenumberofstoriesincreases.Buthereitshouldbenotedthattheincreaseintheweightofmaterialaddedforgravityloadismuchmoresizablethansteel,whereasforwindloadtheincreaseforlateralforceresistanceisnotthatmuchmoresincetheweightofaconcretebuildingshelpstoresistoverturn.Ontheotherhand,theproblemofdesignforearthquakeforces.Additionalmassintheupperfloorswillgiverisetoagreateroveralllateralforceundertheofseismiceffects.Inthecaseofeitherconcreteorsteeldesign,therearecertainbasicprinciplesforprovidingadditionalresistancetolateraltolateralforcesanddeflectionsinhigh-risebuildingswithouttoomuchsacrifirein economy.1、Increasetheeffectivewidthofthemoment-resistingsubsystems.Thisisveryusefulbecauseincreasingthewidthwillcutdowntheoverturnforcedirectlyandwillreducedeflectionbythethirdpowerofthewidthincrease,otherthingsremainingcinstant.However,thisdoesrequirethatverticalcomponentsofthewidenedsubsystembesuitablyconnectedtoactuallygainthisbenefit.2、Designsubsystemssuchthatthecomponentsaremadetointeractinthemostefficientmanner.Forexample,usetrusssystemswithchordsanddiagonalsefficientlystressed,placereinforcingforwallsatcriticallocations,andoptimizestiffnessratiosforrigidframes.3、Increasethematerialinthemosteffectiveresistingcomponents.Forexample,materialsaddedinthelowerfloorstotheflangesofcolumnsandconnectinggirderswilldirectlydecreasetheoveralldeflectionandincreasethemomentresistancewithoutcontributingmassintheupperfloorswheretheearthquakeproblemisaggravated.4、Arrangetohavethegreaterpartofverticalloadsbecarrieddirectlyontheprimarymoment-resistingcomponents.Thiswillhelpstabilizethebuildingsagainsttensileoverturningforcesbyprecompressingthemajoroverturn-resistingcomponents.5、Thelocalshearineachstorycanbebestresistedbystrategicplacementifsolidwallsortheuseofdiagonalmembersinaverticalsubsystem.Resistingtheseshearssolelybyverticalmembersinbendingisusuallylesseconomical,sinceachievingsufficientbendingresistanceinthecolumnsandconnectinggirderswillrequiremorematerialandconstructionenergythanusingwallsordiagonalmembers.6、Sufficienthorizontaldiaphragmactionshouldbeprovidedfloor.Thiswillhelptobringthevariousresistingelementstoworktogetherinsteadofseparately.7、Createmega-framesbyjoininglargeverticalandhorizontalcomponentssuchastwoormoreelevatorshaftsatmultistoryintervals withaheavyfloorsubsystems,orbyuseofverydeepgirdertrusses.Rememberthatallhigh-risebuildingsareessentiallyverticalcantileverswhicharesupportedattheground.Whentheaboveprinciplesarejudiciouslyapplied,structurallydesirableschemescanbeobtainedbywalls,cores,rigidframes,tubularconstruction,andotherverticalsubsystemstoachievehorizontalstrengthandrigidity.Someoftheseapplicationswillnowbedescribedinsubsequentsectionsinthefollowing.Shear-WallSystemsWhenshearwallsarecompatiblewithotherfunctionalrequirements,theycanbeeconomicallyutilizedtoresistlateralforcesinhigh-risebuildings.Forexample,apartmentbuildingsnaturallyrequiremanyseparationwalls.Whensomeofthesearedesignedtobesolid,theycanactasshearwallstoresistlateralforcesandtocarrytheverticalloadaswell.Forbuildingsuptosome20storise,theuseofshearwallsiscommon.Ifgivensufficientlength,suchwallscaneconomicallyresistlateralforcesupto30to40storiesormore.However,shearwallscanresistlateralloadonlytheplaneofthewalls(i.e.notinadiretionperpendiculartothem).Therefore,itisalwaysnecessarytoprovideshearwallsintwoperpendiculardirectionscanbeatleastinsufficientorientationsothatlateralforceinanydirectioncanberesisted.Inaddition,thatwalllayoutshouldreflectconsiderationofanytorsionaleffect.Indesignprogress,twoormoreshearwallscanbeconnectedtofromL-shapedorchannel-shapedsubsystems.Indeed,internalshearwallscanbeconnectedtofromarectangularshaftthatwillresistlateralforcesveryefficiently.Ifallexternalshearwallsarecontinuouslyconnected,thenthewholebuildingsactsasatube,andisexcellentShear-WallSystemsresistinglateralloadsandtorsion.Whereasconcreteshearwallsaregenerallyofsolidtypewith openingswhennecessary,steelshearwallsareusuallymadeoftrusses.Thesetrussescanhavesinglediagonals,“X”diagonals,or“K”arrangements.Atrussedwallwillhaveitsmembersactessentiallyindirecttensionorcompressionundertheactionofview,andtheyoffersomeopportunityanddeflection-limitationpointofview,andtheyoffersomeopportunityforpenetrationbetweenmembers.Ofcourse,theinclinedmembersoftrussesmustbesuitableplacedsoasnottointerferewithrequirementsforwindowsandforcirculationservicepenetrationsthoughthesewalls.Asstatedabove,thewallsofelevator,staircase,andutilityshaftsformnaturaltubesandarecommonlyemployedtoresistbothverticalandlateralforces.Sincetheseshaftsarenormallyrectangularorcircularincross-section,theycanofferanefficientmeansforresistingmomentsandshearinalldirectionsduetotubestructuralaction.Butaprobleminthedesignoftheseshaftsisprovidedsufficientstrengtharounddooropeningsandotherpenetrationsthroughtheseelements.Forreinforcedconcreteconstruction,specialsteelreinforcementsareplacedaroundsuchopening.Insteelconstruction,heavierandmorerigidconnectionsarerequiredtoresistrackingattheopenings.Inmanyhigh-risebuildings,acombinationofwallsandshaftscanofferexcellentresistancetolateralforceswhentheyaresuitablylocatedantconnectedtooneanother.Itisalsodesirablethatthestiffnessofferedthesesubsystemsbemore-or-lesssymmertricalinalldirections.Rigid-FrameSystemsInthedesignofarchitecturalbuildings,rigid-framesystemsforresistingverticalandlateralloadshavelongbeenacceptedasanimportantandstandardmeansfordesigningbuilding.Theyareemployedforlow-andmediummeansfordesigningbuildings.Theyareemployedforlow-andmediumuptohigh-risebuildingperhaps70or100storieshigh.Whencomparedtoshear-wallsystems,theserigidframesboth withinandattheoutsideofabuildings.Theyalsomakeuseofthestiffnessinbeamsandcolumnsthatarerequiredforthebuildingsinanycase,butthecolumnsaremadestrongerwhenrigidlyconnectedtoresistthelateralaswellasverticalforcesthoughframebending.Frequently,rigidframeswillnotbeasstiffasshear-wallconstruction,andthereforemayproduceexcessivedeflectionsforthemoreslenderhigh-risebuildingsdesigns.Butbecauseofthisflexibility,theyareoftenconsideredasbeingmoreductileandthuslesssusceptibletocatastrophicearthquakefailurewhencomparedwith(some)shear-walldesigns.Forexample,ifoverstressingoccursatcertainportionsofasteelrigidframe(i.e.,nearthejoint),ductilitywillallowthestructureasawholetodeflectalittlemore,butitwillbynomeanscollapseevenunderamuchlargerforcethanexpectedonthestructure.Forthisreason,rigid-frameconstructionisconsideredbysometobea“best”seismic-resistingtypeforhigh-risesteelbuildings.Ontheotherhand,itisalsounlikelythatawell-designedshare-wallsystemwouldcollapse.Inthecaseofconcreterigidframes,thereisadivergenceofopinion.Ittruethatifaconcreterigidframeisdesignedintheconventionalmanner,withoutspecialcaretoproducehigherductility,itwillnotbeabletowithstandacatastrophicearthquakethatcanproduceforcesseveraltimeslergerthanthecodedesignearthquakeforces.Therefore,somebelievethatitmaynothaveadditionalcapacitypossessedbysteelrigidframes.Butmodernresearchandexperiencehasindicatedthatconcreteframescanbedesignedtobeductile,whensufficientstirrupsandjoineryreinforcementaredesignedintotheframe.Modernbuildingscodeshavespecificationsfortheso-calledductileconcreteframes.However,atpresent,thesecodesoftenrequireexcessivereinforcementatcertainpointsintheframesoastocausecongestionandresultinconstructiondifficulties。Evenso,concreteframedesigncanbebotheffectiveandeconomical。 Ofcourse,itisalsopossibletocombinerigid-frameconstructionwithshear-wallsystemsinonebuildings。Forexample,thebuildingsgeometrymaybesuchthatrigidframescanbeusedinonedirectionwhileshearwallsmaybeusedintheotherdirection。Abovestatesisthehigh-riseconstructionordinarieststructuralstyle.Inthedesignprocess,shouldtheeconomypracticalchoosethereasonableformasfaraspossible.高层建筑及结构设计摘要：高层建筑的定义很难确定。可以说1-2层的建筑物为低层建筑，中层建筑也许为3-4层至10－20层的或者更多层数的建筑物。尽管在基本原理上，高层建筑的竖向和水平构件的设计同低层及多层建筑的设计没什么区别，但当要使竖向构件的设计成为高层设计有两个控制性的因素：首先，高层建筑需要较大的柱体、墙体和井筒；更重要的是侧向力所产生的倾覆力矩和剪力变形要大的多，必要要有谨慎的设计来保证。关键词：高层建筑结构设计框架剪力墙抗震体系概述高层建筑的竖向构件从上到下逐层对累积的重力和荷载进行传递，这就要有较大尺寸的柱体或者墙体来进行承载。此外，这些构件还要将风荷载及地震荷载等水平荷载传给基础。然而，水平荷载的分布不同于竖向荷载，它们是非线性的，并且沿着建筑物高度的增加而迅速地增加。例如，在其他条件都相同时，风荷载在建筑物底部引起的倾覆力矩随建筑物高度近似地成平方规律变化，而在顶部的水平位移与其高度的四次方成正比。地震荷载产生的效应更为明显。对于低层和多层建筑物结构设计只需考虑恒荷载和部分动荷载时，建筑物的柱、墙、楼梯或电梯等就自然能承受大部分水平力。所考虑的问题主要是抗剪问题。对于现代“短” 建筑物里的钢架系统支撑设计，如无特殊承载需要，无需加大柱和梁的尺寸，而通过增加规定尺寸的板（或甚至所有面板）就可以轻而易举地实现。不幸的是，对于高层建筑首先要解决的不仅仅是抗剪问题，比其更重要的还有抵抗力矩和抵抗变形问题。高层建筑中的柱、梁、墙及板等经常需要采用特殊的结构布置和特殊的材料，以抵抗相当高的侧向荷载以及变形。如前所述，在高层建筑中每平方英尺建筑面积结构材料的用量要高于低层建筑。支撑重力荷载的竖向构件，如墙、柱及井筒，在沿建筑物整个高度方向上都应予以加强。用于抵抗侧向荷载的材料数量要求更重要。对于钢筋混凝土建筑，对材料的数量要求也随着建筑物层数的增加而增加。在此应当注意的是，因混凝土材料质量增加而带来的建筑物自重的增加，要比钢结构增加得多，而为抵抗风荷载的能力而增加的材料用量却不是那么多，因为混凝土自身的重量可以抵抗倾覆力矩。另一方面，混凝土建筑自重的增加，将会加大抗震设计的难度。在地震荷载作用下，上层楼体的附加质量的增加将会使整体侧向荷载剧增。无论对于混凝土结构设计，或者对于钢结构设计，下面这些基本的原则都有助于在不需要增加太多成本的前提下增强建筑物抵抗侧向荷载的能力。1、增加抗弯构件的有效宽度。由于当其他条件不变时，宽度的增加能够直接减小扭矩，并以宽度增量的三次幂形式减小变形，因此这一措施非常实用。但是这项措施必须保证加宽后的竖向承重构件非常有效地连接才能收到切实利益。2、在设计构件时，尽可能有效地使它们加强相互间的作用力。例如，可以采用具有有效应力状态的弦杆和桁架体系；也可在墙的关键位置加置拉结钢筋；以及最优化钢架的刚度比等措施。3、增加最有效的抗弯构件的截面材料。例如，增加较低层柱以及连接大梁的翼缘截面，将可直接减少侧向位移和增加抗弯能力，而不会加大上层楼面的质量，否则，地震问题将会（因楼层质量增加）被加剧。4、通过设计安排使大部分竖向荷载，直接作用于主要的抗弯构件。这样通过预压主要的抗倾覆构件，可以使建筑物在倾覆拉力的作用下保持稳定。5、通过合理地放置实心墙体及在竖向构件中使用斜撑构件，可以有效地抵抗每层的局部剪力。但仅仅通过竖向构件进行抗剪是不经济的，因为使柱及梁有足够的抗弯能力，比用墙或斜撑需要更多材料和施工工程量。6、每层应加设充足的水平隔板。这样就会使各种抗力构件更好地在相互作用，而不是单独工作。 7、在中间转换层通过大型竖向和水平构件及重楼板创建连接成大框架，或者采用深梁体系。应当注意的是，所有高层建筑的本质都是由地面支撑的悬臂结构。如何合理地运用上面所提到的原则，就可以利用合理地布置墙体、核心筒、框架、筒式结构和其他竖向结构分体系，使建筑物取得足够的水平承载力和刚度。本文后面将对这些原理的应用做介绍。剪力墙结构当剪力墙能够与其他功能需求兼容时，高层建筑中采用剪力墙可以经济地进行高层建筑的抗侧向荷载设计。例如，住宅楼需要很多隔墙，如果这些隔墙都设计为实体的，那么他们可以起到剪力墙的作用，既能抵抗侧向荷载，又能承受竖向荷载。对于20层以上的建筑物，剪力墙的采用极为常见。如果给与足够的长度，剪力墙能够经济有效地抵抗30-40层甚至更多楼层的水平荷载。但是，剪力墙只能抵抗平行于墙平面的荷载（也就是说不能抵抗垂直于墙的荷载）。因此有必要经常在两个相互垂直的方向设置剪力墙，或者在尽可能多的方向布置，以用来抵抗各个方向的侧向荷载。此外，墙体设计还应考虑扭转的问题。在设计过程中，两片或者更多的剪力墙会布置成L型或者槽形。实际上，四片内剪力墙可以连接到一个矩形轴（联结成矩形），以更有效地抵抗侧向荷载。如果所有外部剪力墙连续都连接起来，整个建筑物就像是一个筒体，即是精良的剪力墙系统，将会具有很强的抵抗水平荷载和抵抗扭矩的能力。通常混凝土就剪力墙都是实体的，并在有要求时开洞，而钢筋剪力墙常常是做成桁架型式。这些桁架上可能布置成单斜撑、X斜撑或K斜撑。在侧向力作用下这些桁架的组合构件受到拉或压力（即成拉杆或压杆）。从强度和变形控制角度来说，桁架有着很好的功效，并且管道可以在构件之间穿过。当然，钢桁架墙的斜向构件在墙体上要正确放置，以免妨碍开窗、循环以及管道穿过这些墙。 如上所述，电梯墙、楼梯间及设备竖井都可以形成筒状体，常常用它们同时抵抗竖向荷载和水平荷载。这些筒体的横断面一般呈矩形或圆形，由于筒结构作用，筒状结构能够提供有效地方式进行各个方向上的抗弯和抗剪。不过在这样的结构设计中存在的一个问题是，如何保证在门洞口和其他孔洞的强度。对于钢筋混凝土结构，通过使用特殊的钢筋配置在这些孔洞的周围（即布置加强筋）。对于钢剪力墙，则要求在开洞处有更重更强的节点连接，以抵抗洞口变形。对于很多高层建筑，互相合理地布置与连接墙体和筒体，会起到很好的抵抗侧向荷载的作用。还要求由这些结构分体系提供的刚度在各个方向上应大体对称。框架结构在建筑物结构设计中，用于抵抗竖向和水平荷载的框架结构，常作为一个重要且标准的型式而被采用来设计建筑。它们适用于低层、多层建筑物，可能用于70-100层高的高层建筑物。同剪力墙结构相比，这种结构更适合在建筑物的内部或者外围的墙体上开设矩形孔洞。同时它还能充分利用建筑物内在任何情况下都要采用的梁和柱的刚度，但当柱子与梁刚性连接时，通过框架受弯来抵抗水平和竖向荷载会使这些柱子的承载能力变得更大。大多情况下，框架的刚度不如剪力墙，因此对于细长的建筑物设计将会出现过度变形。但正是因为这种柔性，使得其与剪力墙结构相比具有更大的延性，因而地震荷载下不易发生事故。例如，如果框架局部某处（例如连接处附近）出现超应力时，那么其延性就会允许整个结构位移多一点，但即使在结构上承受比预期更大的力量也绝不会（使建筑物）崩溃。因此，框架结构常被视为最好的高层抗震结构型式。另一方面，设计得好的剪力墙结构也不可能倒塌。对于混凝土框架结构，还存在较大的分歧。的确，如果混凝土框架按传统方式设计，不进行特殊的延性设计，那么它将很难承受比设计标准值大很多倍的地震荷载的冲击。因此，很多人认为它不具备钢框架所具备的超载能力。不过最新研究和实验表明，当混凝土中放入足够的钢箍和节点钢筋时，混凝土框架框架也能表现出很好的延性。新建筑规范对所谓延性混凝土框架有专门的规定。然而，现在这些规范往往要求在框架的某处增设过多的钢筋，这就造成（潜在的）阻塞和增加施工的难度。尽管这样，混凝土框架设计还是既实用又经济的。当然，还可以在建筑结构设计中，将框架结构和剪力墙结构结合起来使用。例如，在建筑体系一个方向上使用框架，而在另一方向上可以使用剪力墙。以上所述就是高层建筑最普通的结构形式。在设计过程中，应尽可能经济实用地选择合理的形式。 '