南平市延平区星光办公楼设计毕业设计计算书

'毕业论文（设计）南平市延平区星光办公楼设计院系：土木工程与建筑学院专业：土木工程年级（班级）：2011级（1）班姓名：段一帆学号:20114092061指导教师：孙家国职称：教授完成日期：2015年5月30日 摘要本论文综合运用所学的专业知识，根据设计任务书的要求进行了钢筋混凝土结构办公楼的建筑设计、结构设计。  设计过程遵循先建筑后结构再基础的顺序进行。建筑设计，依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点，首先设计建筑平面，其次进行立面造型、剖面设计。建筑设计应满足使用功能和造型艺术的要求，并适应未来发展与灵活改造的需要。  结构设计密切联系建筑设计，以现行的有关规范为依据，主要包括结构选型、确定计算简图及计算单元、荷载计算、内力组合、楼梯设计、基础设计等内容 。本工程采用钢筋混凝土结构框架结构体系，选择了有代表性的一榀框架进行计算。对于竖向荷载作用采用弯矩二次分配法，水平荷载作用采用D值法。设计计算整个过程中综合考虑了技术经济指标和施工工艺的要求，由于本工程位于6度抗震设防区，所以计算时考虑抗震要求。关键词:混凝土框架结构；荷载计算；内力组合；截面设计；配筋计算III ABSTRACT This thesis uses the professional knowledge synthetically according to the request of the design program. The design of the office building includes architectural design, structural design and construction management design.     The design process follows the order: firstly, architectural design; secondly, stru-ctural design; lastly, the foundation design. The architectural design, according to the master plan of the building, the site condition, peripheral urban environment, and characteristic of the base design the building plain at first. The elevation design is carried on secondly, considering building classify and fire prevention. The architectural design should meet the needs of the functional requirement, the use requirement and development and flexible transformation in the future.     Structural design maintains close ties with the architectural design, which is based on current relevant codes. It includes the structure style, confirmation of the sketch and unit for calculation, sideway control, load calculation, component design,floor overlay design and foundation design. This project adopts cast-in-place reinforced concrete structure, which has chosen a representative frame to calculate. Vertical load function adopts moment distribution method, level load function adopts D value method, and seismic load function adopts equivalent base shear method. Designandcalculationofthewholeprocessconsideringthetechnicalandeconomicindexandconstructionrequirementsofindustrialization,astheprojectislocatedinthe8degreeearthquakezone,soconsiderthecalculationofseismicrequirements.  Keywords:Concreteframestructure；Loadcalculation；CombinationofinternalForces；Sectiondesign；ReinforcementCalculationIII 目录第一章引言1第二章建筑设计说明22.1设计理念22.2工程概况22.3部位做法22.4设计依据32.5方案说明3第三章结构设计说明43.1工程概况43.2设计依据43.3地质条件43.4建筑楼面活荷载53.5材料53.6楼板63.7梁、柱63.8其他6第四章结构选型和布置74.1结构选型74.2结构布置74.3估算截面尺寸84.3.1估算梁截面尺寸84.3.2估算柱截面尺寸94.3.3估算板厚10第五章框架线刚度和各楼层侧移刚度计算115.1梁柱线刚度计算115.2横向侧移刚度计算（D值法）12第六章竖向荷载及其内力计算156.1恒载标准值计算156.1.1屋面156.1.2楼面15VIII 6.1.3梁自重156.1.4柱自重166.1.5墙166.2活载标准值计算176.3竖向荷载内力计算186.3.1恒载、活载及其作用下的内力计算186.3.2梁柱内力计算22第七章水平荷载计算377.1风荷载作用下荷载和内力计算377.1.1风荷载计算377.1.2风荷载作用下框架内力计算（D值法）387.2水平地震作用荷载和内力计算427.2.1重力荷载代表值计算427.2.2水平地震作用荷载计算（底部剪力法）447.2.3水平地震作用内力计算（D值法）45第八章框架的内力组合518.1框架梁的内力组合518.2框架柱的内力组合54第九章截面设计579.1框架梁截面设计579.1.1梁正截面配筋计算(受弯)579.1.2梁斜截面配筋计算（受剪）609.2框架柱截面设计639.2.1柱正截面配筋计算(偏心受压)639.2.2柱斜截面配筋计算(受剪)65第十章楼梯设计（采用平行双跑楼梯）6610.1基本资料6610.2梯段板设计6610.3平台板设计6710.4平台梁设计68十一.基础设计70VIII 11.1基本资料7011.2柱下独立基础设计7011.2.1基础底面尺寸的确定7011.2.2基础配筋计算71结论76谢辞77参考文献78附图79VIII 南平市延平区星光办公楼设计第一章引言结构设计是土木工程毕业设计的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。  本组毕业设计题目为《南平市延平区星光办公楼设计》。在结构前期，我复习了《结构力学》、《土力学与基础工程》、《混凝土结构》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《结构荷载规范》、《地基基础规范》等规范。在网上搜集了不少资料，并做了笔记。在结构设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行计算和分析。在结构设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入和PKPM计算出图（并有五张手画图），并得到孙老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。结构设计的几个月里，在孙老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel；在绘图时熟练掌握了AutoCAD，PKPM 等专业软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。1 第二章建筑设计说明2.1设计理念在建筑结构设计中，多层混凝土办公楼的结构设计是一种基础性的设计，也是一种比较常见的设计方法。在多层混凝土办公楼结构的设计时，现场的设计工作者要根据不同的情况进行合理的结构设计。在保持自身建筑风格的同时，反映出时代特征和企业特质。根据所处的环境特征，合理布置，最大可能满足建筑内部使用需求结构功能是可变性和合理性。因此，在整个设计过程中，我本着“安全，适用，经济，美观”的原则，在满足设计任务书要求前提下，完成了建筑设计这一环节，合理的选择框架，并为的结构设计做好前提准备了。2.2工程概况（1）建设地点：福建省南平延平区市文化行政区临街一侧（2）工程名称：南平市延平区星光办公楼（3）建筑设计使用年限：50年[2]（4）建筑耐火等级：II级（5）建筑抗震设防烈度：六度[2]（6）建筑主体：四层框架结构，首层层高为3.6m，其余3.3m。（7）建筑高度：13.5m（8）建筑面积：约为3500m2（9）设计标高：室内外高差：450mm2.3部位做法墙身做法：墙身均采用200厚水泥空心砖块，内外墙粉刷为混合砂浆抹灰，外墙水刷石。楼面做法：大理石面层，水泥砂浆擦缝，30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2mm厚素水泥，水泥浆结合层一道，现浇钢筋混凝土板：100mm、吊顶：10mm混合砂浆。屋面做法：本设计为不上人屋面，并做防水层和隔热层，具体做法详见外墙大样图[3]。25 门窗做法：铝合金窗、木门、防盗门、玻璃门。2.4设计依据［1］《建筑设计防火规范》（GB50016-2006)［2］《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）［3］《建筑制图标准》（GB/T50104-2010）2.5方案说明（1）主体部分屋顶为不上人屋顶，拥有若干办公室、高级办公室、小型会议室以及大型会议室等。（3）一层入口处设产品展示区，展示公司产品以及公司概况。（4）每层均应设置男女厕所。（5）主体部分设计成内廊式。（6）立面装修要求明朗、简洁、活泼，反映办公楼的建筑特点，并满足街景要求。第三章结构设计说明25 3.1工程概况（1）结构类型：现浇混凝土框架结构，基础为钢筋混凝土独立基础；（2）建筑结构安全等级：二级；（3）地上部分为一类环境，地下部分为二b类环境；（4）抗震设防烈度：六度，设计基本地震加速度值为0.05g，所属的设计地震分组为第一组，场地类别为II类，设计特征周期Tg=0.35s；（5）建筑抗震设防烈度：6度[2]；（6）基本风压：0=0.35KN/m2（R=50年）[5]。3.2设计依据［1］《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)［2］《建筑设计防火规范》（GB50016-2006)［3］《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）［4］《混凝土结构设计规范》(GB50010-2011)［5］《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)［6］《国家建筑标准设计图集》(11G101-1)、(11G101-2)、（11G101-3）［7］《建筑制图标准》（GB/T50104-2010）［8］《地基基础设计规范》（GB5007--2011）［9］《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）3.3地质条件（一）基本条件1.设计使用年限：50年。2.建筑结构安全等级：二级。3.地上部分为一类环境，地下部分为二b类环境。4.场地平整，三通已完成，主要建筑材料供应充足。5.抗震设防烈度：6度。6.基础底面持力层为中砂，地基承载力以300－340kN/m²设计，无地下水。7.最高气温39℃，最低气温2℃8.主导风向：夏季东南风，冬季西北风25 9.夏季日照数253.5小时，冬季日照数75.3小时，年总日照数1426.8小时。（二）场地土条件场地土为II类。1钻探场地平坦，场地高程为7m。2场地土层（自上而下分布）3杂填土层：0.2m，容重4耕土：灰黑色、湿、厚0.3m，容重5淤泥：浅灰－深灰色，稍密，饱和，软塑～流塑状态，厚0.8～1.5m，容重6中砂层：厚2.0～4.0m。主要土层的物理力学指标见表3-1：表3-1主要土层力学指标土层压缩系数压缩模量E淤泥60～700.24011.36～7中砂层300～3401800～190030～353.4建筑楼面活荷载（1）不上人屋面活荷：0.5KN/m2；（2）走廊、楼梯活荷载：2.5KN/m2；（3）卫生间楼面活荷载为：2.0KN/m2；（4）办公室楼面活荷为：2.0KN/m2；3.5材料（1）混凝土等级：现浇柱、梁、板均采用C30；（2）钢筋等级：HRB400，HRB335；（3）墙体：±0.00以上填充墙均采用200mm非承重空心砖。3.6楼板25 （1）板的设计说明详见各结施图及国家建筑标准设计图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法肢体规则和构造详图》（11G101-1）；（2）板的厚度为120mm，保护层厚度为25mm[7]；卫生间降板50mm。（3）HRB335、HRB400钢筋锚固所注长度不包括弯钩长度，锚固长度为35d(根据11G101-1可知)，板中受力筋的短向钢筋放在长向钢筋之上[8]。3.7梁、柱（1）梁、柱的设计说明详见各结施图及国家建筑标准设计图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法肢体规则和构造详图》（11G101-1）；（2）梁、柱的混凝土保护层厚度均为25mm[7]；（3）混凝土柱锚入基础梁的钢筋应在基础施工时预埋，预埋钢筋的直径和数量同上部柱。3.8其他（1）本工程已具备施工条件，完成“三通一平“水通、路通、电通、场地平整。（2）未经技术鉴定或者设计许可，不得改变结构的用途和使用环境。第四章结构选型和布置25 4.1结构选型本次设计的办公楼楼结构体系采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。屋面结构、楼面结构、楼梯结构、基础均采用现浇钢筋混凝土，又因为荷载不是很大，地基承载力较大，采用钢筋混凝土柱下独立基础。4.2结构布置选一榀框架进行计算（第十轴），假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高楼层5m，其余各层的柱高为各层层高为3.3m。所选计算框架（横向第十轴）和计算单元见图4-1、4-2：图4-1一榀框架的选取25 图4-2计算单元的选取4.3估算截面尺寸多层框架结构在内力计算之前，先估算梁柱的截面尺寸及结构所采用混凝土强度等级，以求得框架中各杆件的线刚度及相对线刚度。4.3.1估算梁截面尺寸⑴根据《混凝土结构设计规范》第11.3.5，框架梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：①梁的截面高度不宜小于200mm；②截面高宽比不宜大于4；③净跨与截面高度之比不宜小于4[7]。⑵按照规范经验初步选定梁截面尺寸①主梁设计：h=（1/15～1/10）L，其中L为梁的跨度：GE跨：h=（1/15～1/10）×5500=367～550mm取h=450mmb=（1/3～1/2）×150=150～225mm取b=200mmEC跨：可取h=550mm，b=250mm其他：200×650mm②次梁设计：h=(1/18～1/12)L，其中L为梁的跨度；25 5500跨h=（1/18～1/12）×5500=305～458mm取h=3500mmb=（1/3～1/2）×500=116～176mm取b=200mm所以，次梁截面取为b×h=200mm×500mm。同理，其他次梁尺寸为:200×400mm4.3.2估算柱截面尺寸根据《混凝土结构设计规范》第11.4.11条和表11.4.16，框架结构柱的截面尺寸宜符合下列要求：①矩形截面柱，抗震等级四级时最小截面尺寸不宜小于300mm；②柱的剪跨比宜大于2；③柱截面长边与短边的边长比不宜大于3；④框架结构四级抗震柱的轴压比不宜超过0.9[7]。对于有抗震设防要求的框架结构，为保证柱有足够的延性，需要限制柱的轴压比，柱截面面积应满足下式要求：（4-1）式中：—柱的全截面面积；—柱的轴力，；—柱的轴压比限制，本设计为四级抗震取=0.9；—混凝土轴心抗压强度设计值。其中：β—边跨柱取1.3，不等跨内柱取1.25；ɡE—各层重力荷载代表值，本设计取14[9]；F—柱的负荷面积；n—楼层数。柱的混凝土选用C30混凝土，=14.3，=1.43中柱的承压面积为：（7.6/2+5.5/2）（8.5/2+2.5/2）=36.025mN=1.251536.0254=2701.875中柱：=2701.875103/0.914.3=209935.879假设柱截面为正方形，则中柱截面宽度为458mm，所以选柱截面尺寸为：50025 500mm。同理，边柱计算得：400400mm。4.3.3估算板厚(1)板厚条件根据《混凝土结构设计规范》第9.1.1、9.1.2、表9.1.2，混凝土板的截面尺寸宜符合下列各项要求：①双向板板厚为短边的1/40～1/50,双向板板厚不宜小于80mm；②单向板板厚不小于短边的/30；③当长边与短边长度之比不大于2.0时，应按双向板计算，大于2.0小于3.0时，宜按双向板计算，不小于3.0时，宜按短边方向受力的单向板计算，并应沿长边方向布置构造钢筋[7]。(2)板厚的确定板厚统一取为120mm。第五章框架线刚度和各楼层侧移刚度计算25 5.1梁柱线刚度计算框架计算简图如上图4-1所示（1）梁线刚度ib计算根据规范可知，对于现浇楼板其梁的截面惯性矩应进行修正[7]：边框架梁：=1.5中框架梁：=2表5-1横梁线刚度ib计算表类别Ec(N/mm2)b(mm)h(mm)L(mm)EcIb/L(kN·m)1.5EcI0/L(kN·m)LGE3.010420045055001.52×1091.24×1010LEC3.010425055076003.47×1092.05×1010注：a、采用C30混凝土，Ec=3.0104N/mm2；b、Ib=，ib=。（2)柱线刚度ic计算，除底层外上层各柱线刚度乘以0.9的修正系数。表5-2柱线刚度ic计算表层次柱编号Ec(N/mm2)柱截面尺寸（mm）层高（mm）Ic（mm4）ic（kN·m）2~4C、G3.0104400×40033001.25×1091.023×1010E3.0104500×50033005.21×1094.261×10101C、G3.0104400×40050001.25×1090.750×1010E3.0104500×50050005.21×1093.125×1010注：a、I0=Ic=，ic=。综上梁柱线刚度计算可得下图5-1：25 图5-1梁柱线刚度示意图根据梁柱线刚度算出各节点弯矩分配系数μ：G柱：底层：同理，可以算出各柱各层的分配系数,详见弯矩二次分配法表。5.2横向侧移刚度计算（D值法）（1）底层G、C柱25 K=(i1+i2)/ic=1.24/0.75=1.65α=(0.5+K)/(2+K)=(1.65+0.5)/(2+1.65)=0.59底层E柱K=(i1+i2)/ic=(1.24+2.05)/3.125=1.05α=(0.5+K)/(2+K)=(1.05+0.5)/(2+1.05)=0.51（2）二层到五层G、C柱K=(i1+i2+i3+i4)/2ic=(1.24+1.24)/1.023=2.42α=K/(2+K)=2.42/(2+2.42)=0.5525 二层到五层E柱K=(i1+i2+i3+i4)/2ic=(2×1.24+2×2.05)/(2×4.261)=0.77α=K/(2+K)=0.77/(2+0.77)=0.28综上并根据结构图可算得各个楼层抗侧移刚度：底层总抗侧移刚度：∑D1=∑DG1+∑DE1+∑DC1=2124×11+2124×11+7650×11=130878第二层到五层总抗侧移刚度：∑D2=∑DG2+∑DE2+∑DC2=6200×11+6200×11+13147×11=281017表5-3横向抗侧移刚度汇总表层次12345∑Di（N/mm）13087828101728101728101728101725 第六章竖向荷载及其内力计算6.1恒载标准值计算6.1.1屋面隔热层：80mm厚矿渣水泥14.5KN/m3×0.08=1.16KN/m2防水层：SBS（3+3）改性防水沥青卷材0.40KN/m2找平层：1：3水泥砂浆20mm20KN/m3×0.02=0.40KN/m2结构层：100mm现浇钢筋混凝土板25KN/m3×0.10=2.50KN/m2抹灰层：10mm混合砂浆17KN/m3×0.01=0.17KN/m2合计6.03KN/m26.1.2楼面1）走廊瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）：0.55KN/m2现浇钢筋混凝土板：100mm2.50KN/m2吊顶：10mm混合砂浆17KN/m3×0.01=0.17KN/m2合计3.22KN/m22）会议室、办公室地面：大理石面层，水泥砂浆擦缝30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2mm厚素水泥1.16KN/m2水泥浆结合层一道现浇钢筋混凝土板：100mm2.5KN/m2吊顶：10mm混合砂浆17KN/m3×0.01=0.17KN/m2合计3.83KN/m26.1.3梁自重b×h=250mm×550mm(主梁)自重：25KN/m3×0.25m×（0.55m-0.1m）=2.8125KN/m抹灰层(三面)：10mm厚混合砂浆17KN/m3×0.01m×[0.25m+2×(0.55m-0.1m)]=0.1955KN/m合计3.008KN/m25 b×h=200mm×450mm（次梁）自重：25KN/m3×0.20m×（0.45m-0.1m）=1.75KN/m抹灰层(三面)：10mm厚混合砂浆17KN/m3×0.01m×[0.2m+2×(0.45m-0.1m)]=0.153KN/m合计1.903KN/m6.1.4柱自重柱自重500x500自重25×0.5×0.5=6.25KN/m抹灰层10mm厚混合砂浆17KN/m3×0.01m×(0.5m+0.01m)×4=0.35KN/m合计6.60KN/m柱自重400x400自重25×0.40×0.40=3.06KN/m抹灰层10mm厚混合砂浆7KN/m3×0.01m×(0.40m+0.01m)×4=0.244KN/m合计3.305KN/m6.1.5墙（1）外墙250×650：200mm厚水泥空心砖：0.20×10.3×2.65=5.459KN/m20厚墙面混合砂浆抹灰：0.02×17×2.65=0.901KN/m外墙面水刷石：0.5×2.65=1.325KN/m合计7.685kN/m2250×550：200mm厚水泥空心砖：0.20×10.3×2.75=5.665KN/m20厚墙面混合砂浆抹灰：0.02×17×2.75=0.935KN/m外墙面水刷石：0.5×2.75=1.375KN/m合计7.975kN/m2200×450：200mm厚水泥空心砖：0.20×10.3×2.85=5.871KN/m20厚墙面混合砂浆抹灰：0.02×17×2.85=0.969KN/m外墙面水刷石：0.5×2.85=1.425KN/m25 合计8.265kN/m2窗洞墙体荷载转为线荷载：（10.3×1.8×1.5×0.2+17×1.8×1.5×0.02+0.5×1.5）/5=1.446kN/m窗自重线荷载：（窗重0.35kN/m2铝合金窗）0.35×1.8×1.5/5=0.189kN/m不同梁有窗线荷载合计：250×650mm7.685-1.446+0.189=6.428kN/m200×450mm8.265-1.446+0.189=7.008kN/m250×550mm7.975-1.446+0.189=6.718kN/m（2）内墙计算同外墙（无需扣除门窗面积）：250×550mm10.3×0.2×2.75+17×0.02×2.75×2=7.535kN/m200×350mm10.3×0.2×2.95+17×0.02×2.95×2=8.083kN/m250×650mm10.3×0.2×2.65+17×0.02×2.65×2=7.261kN/m200×450mm10.3×0.2×2.85+17×0.02×2.85×2=7.809kN/m200×400mm10.3×0.2×2.90+17×0.02×2.90×2=7.946kN/m200×300mm10.3×0.2×3+17×0.02×3×2=8.22kN/m6.2活载标准值计算根据《建筑结构荷载规范》可得[5]：（1）不上人屋面活荷：0.5KN/m2（2）走廊、楼梯活荷载：2.5KN/m2（3）卫生间楼面活荷载为：2.0KN/m2（4）办公室活荷为：2.0KN/m225 6.3竖向荷载内力计算本结构楼板为整体现浇，可沿四角点沿45°线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。计算单元中板面荷载传递示意图见图6-1。图6-1计算单元中板面荷载传递示意图6.3.1恒载、活载及其作用下的内力计算按弹性理论设计计算梁的支座弯矩时，可按支座弯矩等效的原则，按下式将三角形荷载和梯形荷载等效为均布荷载pe：三角形荷载作用时：梯形荷载作用时：式中g、q——分别为板面的均布恒荷载和均布活荷载；、——分别为短跨、长跨的计算跨度。25 （一）恒载、活载作用框架梁均布荷载、集中力计算1．C—D轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：活载：楼面板传荷载恒载：活载：E—G梁（200×450）自重：1.903KN/m.C—E梁（200×450）自重：3.008KN/m.C—D轴间框架梁均布荷载为：1）屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.008+20.523=23.531KN/m.活载=板传荷载=1.702KN/m.2）楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=3.008+13.308+7.535=23.851KN/m.活载=板传荷载=6.807KN/m.E—G轴间框架梁均布荷载为：1）屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=1.903+20.523=22.426KN/m.活载=板传荷载=1.702KN/m.2）楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=1.903+13.308+7.809=23.02KN/m.25 活载=板传荷载=6.807KN/m.2．D—E轴间框架梁屋面板传荷载：恒载：KN/m活载：KN/m楼面板传荷载：恒载：KN/m活载：KN/mD—E轴间框架梁均布荷载为：1）屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.008+7.914=10.922KN/m.活载=板传荷载=0.656KN/m2）楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.008+4.226=7.234KN/m.活载=板传荷载=3.281KN/m3.9~10轴间边框架梁屋面板传荷载：（板传至梁上的三角形等效为均布荷载）恒载：KN/m活载：KN/m楼面板传荷载：恒载：KN/m活载：KN/m梁自重（200×450）：1.903KN/m。9~10轴间边框架梁均布荷载为：1）屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=1.903+9.422=13.325KN/m.活载=板传荷载=0.781KN/m.25 2）楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载+内墙自重=1.903+6.109+7.809=15.821KN/m.活载=板传荷载=3.125KN/m.4.9~10轴间中框架梁屋面板传荷载：（板传至梁上的三角形等效为均布荷载）恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：5.G、C柱集中力的计算：①顶层柱顶层柱恒载=屋面边框架梁所传恒载=13.325×5=66.625KN顶层柱活载=屋面边框架梁所传活载=0.718×5=3.905KN②标准层柱标准层柱恒载=屋面边框架梁所传恒载=15.821×5=79.105KN标准层柱活载=屋面边框架梁所传活载=3.125×5=15.625KN6.E轴纵向集中荷载的计算：①顶层柱顶层柱恒载=屋面中框架梁所传恒载25 =17.153×5=85.765KN顶层柱活载=板传活载=1.265×5=6.325KN②标准层柱标准层柱恒载=屋面中框架梁所传恒载=18.935×5=94.675KN标准层柱活载=屋面中框架梁所传活载=5.543×5=27.715KN6.3.2梁柱内力计算（一）竖向受荷图（见图6-2）图6-2竖向受荷示意图（括号内为活载作用）1.框架梁固端弯矩计算：GE梁：恒载作用下25 活载作用下四层（顶层）：恒载：活载：一~三层（标准层）：恒载：活载：由于EC梁中有次梁，所以产生集中力，所以其两端弯矩由结构力学位移法求得数据如下：顶层恒载：活载：标准层恒载：活载：25 （二）恒载、活载作用下框架弯矩（弯矩二次分配法）图6-3框架在恒载作用下力矩分配图25 图6-4框架在活载作用下力矩分配图25 图6-5恒载弯矩图图6-6活载弯矩图29 （三）恒载、活载作用下框架梁跨中弯矩按实际荷载利用两端带弯矩的简支求得：M中=M0－（M左+M右）/2=－（M左+M右）/2（6-3）式中：M—代表弯矩q—代表等效均布荷载(1)恒载作用下梁的跨中弯矩GE跨M4中=1/8×22.425×5.52－(22.1+93.3)/2=27.09M3中=1/8×23.02×5.52－(35.9+77.4)/2=30.39M2中=1/8×23.02×5.52－(35.1+79.1)/2=29.94M1中=1/8×23.02×5.52－(30.7+84.7)/2=29.34EC跨：M4中=1/8×23.531×7.62－(196.5+62.4)/2=40.44M4中=1/8×23.851×7.62－(206.9+93.8)/2=21.85M3中=1/8×23.851×7.62－(205.4+92.4)/2=23.3M1中=1/8×23.851×7.62－(205.4+81.9)/2=28.55（2）活载作用下梁的跨中弯矩GE跨M4中=1/8×1.702×5.52－(2.4+5.8)/2=2.34M3中=1/8×6.807×5.52－(9.9+24.1)/2=8.74M2中=1/8×6.807×5.52－(10.5+23.3)/2=8.84M1中=1/8×6.807×5.52－(9.1+25.1)/2=9.29EC跨：M4中=1/8×1.702×7.62－(14.6+6.1)/2=20.83M3中=1/8×6.807×7.62－(61.1+25.5)/2=29.54M2中=1/8×6.807×7.62－(61.2+29.9)/2=28.79M1中=1/8×6.807×7.62－(61.0+23.8)/2=30.44（四）恒载、活载作用下框架柱轴力计算33 顶层柱轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到，柱底轴力为柱顶轴力加柱自重。其它层还需加上该层上部柱的轴力传递。依此可得：400×400柱自重为3.305KN/m，500×500柱自重为6.60KN/m（1）恒载作用下柱的轴力C、G柱柱顶：N4=66.625+22.475×5.5/2=128.29KNN3=N4+79.105+23.02×5.5/2+3.305×3.3=281.607KNN2=N3+79.105+23.02×5.5/2+3.305×3.3=434.923KNN1=N2+79.105+23.02×5.5/2+3.305×5=593.858KNE柱柱顶：N4=85.765+23.513×7.6/2=113.078KNN3=N4+94.675+23.02×7.6/2+6.6×3.3=317.009KNN2=N3+94.675+23.02×7.6/2+6.6×3.3=520.94KNN1=N2+94.675+23.02×7.6/2+6.6×5=736.091KN（2）活载作用下柱的轴力C、G柱柱顶：N4=3.905+1.702×5.5/2=8.586KNN3=N4+15.625+6.807×7.8/2+3.305×3.3=53.837KNN2=N3+15.625+6.807×7.8/2+3.305×3.3==99.088KNN1=N2+15.625+6.807×7.8/2+3.305×5=149.957KNE柱柱顶：N4=6.325+1.702×7.6/2=12.793KNN3=N4+27.715+23.851×7.6/2+6.6×3.3=150.615KNN2=N3+27.715+23.851×7.6/2+6.6×3.3=197.835KNN1=N2+27.715+23.851×7.6/2+6.6×5=245.055KN（五）恒载、活载作用下框架梁剪力计算（1）恒载作用下梁端剪力①荷载引起的剪力用下式6-4计算：V=（6-4）式中：V—剪力33 q—等效均布荷载对于顶层：GE跨：VGE=VEG=22.425×1/2×5.5=61.669KNEC跨：VEC=VCE=23.531×1/2×7.6=89.418KN对于1—3层：GE跨：VGE=VEG=23.02×1/2×5.5=63.305KNEC跨：VEC=VCE=23.851×1/2×7.6=90.634KN②弯矩引起的剪力：GE跨、EC跨，用下式6-5计算：VGE=－VEG=（6-5）GE跨，因为两端弯矩相等，故VGE=VEG=0对于顶层：VEC=－VCE=（145.14－188.91）/5.5=－43.77KN对于1—3层：VEC=－VCE=(149.21-194.39)/7.6=－45.18KN（2）活载作用下梁端剪力①荷载引起的剪力用公式6-4计算：对于顶层：GE跨：VGE=VEG=1.702×5.5/2=4.618KNEC跨：VEC=VCE=1.702×7.6/2=6.468KN对于1—3层：GE跨：VGE=VEG=6.807×5.5/2=18.72KNEC跨：VEC=VCE=6.807×7.6/2=25.87KN②弯矩引起的剪力：GE跨、EC跨，用公式6-5计算GE跨，因为两端弯矩相等，故VGE=－VEG=0对于顶层：VEC=－VCE=(10.51-13.60)/5.5=－3.09KN对于1—3层：VEC=－VCE=(43.27-58.04)/7.6=－14.77KN（六）恒载、活载作用下框架柱剪力计算框架柱剪力可由公式：（6-6）33 式中：h—层高（底层按5m，其它层按3.3m计算）。表6-1竖向荷载作用下G柱剪力层次恒载作用下活载作用下()()V（KN）()()V（KN）422.1018.9612.442.404.472.08316.9416.9610.275.385.143.19218.1719.3911.385.315.733.35111.325.663.403.351.671.00表6-2竖向荷载作用下E柱剪力层次恒载作用下活载作用下()()V（KN）()()V（KN）4103.1870.9152.758.7116.827.74358.7162.1636.6320.2418.9711.88264.2667.1739.8318.9120.0111.79144.4422.2213.3313.246.623.97表6-3竖向荷载作用下C柱剪力层次恒载作用下活载作用下()()V（KN）()()V（KN）462.4349.6733.976.1411.595.37344.2245.1027.0713.9613.328.27247.3951.9030.0913.7015.098.72129.8214.918.958.674.332.6033 图6-9恒载剪力图图6-10活载剪力图35 图6-11恒载轴力图图6-12活载轴力图78 第七章水平荷载计算7.1风荷载作用下荷载和内力计算7.1.1风荷载计算根据《建筑结构荷载规范》表E.5，可知本设计地区基本风压为，地面粗糙程度为B类[5]。垂直作用在建筑物表面的风荷载按下式7-1计算：（7-1）式中：—风荷载标准值（KN/m2）—高度z处的风振系数s——风荷载体型系数—风压高度变化系数—基本风压（KN/m2）根据公式将风荷载换算成作用与框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表7-1所示：表7-1风荷载作用下的集中荷载计算表层次Z(m)hjA(m2)41.01.30.351.140.5314.93.313.57.0031.01.30.351.000.4911.63.316.57.5121.01.30.351.000.478.33.316.57.5111.01.30.351.000.475.05.021.259.67注：a、由于本设计结构结构高度H=13.5＜30m，因此可取=1.0；b、(n为多边形边数)[9]；c、风压高度变化系数z由《建筑结构荷载规范》确定[5]；78 d、hi—下层柱高,hj—上层柱高，（底层柱按5.0m,其它层按3.3m计算）。风荷载作用下计算简图见下图7-1所示：图7-1风荷载计算简图7.1.2风荷载作用下框架内力计算（D值法）根据柱线刚度和柱刚度修正系数，各柱抗侧刚度D值计算见下表7-2所示：表7-2框架柱抗侧刚度计算层次柱编号（N.mm）KαD(N.mm)2-4G1.023×10101.2150.378426122997E4.261×10100.7730.2793100C1.023×10102.0060.50056361G0.750×10100.8290.293242112437E3.125×10100.5270.2097197C0.750×10101.3680.4062819注：a、抗侧刚度为（为柱线刚度）78 表7-3框架柱剪力计算层次水平荷载（KN）层剪力(KN)DG/ΣDDE/ΣDDC/ΣDVG（KN）VE（KN）VC（KN）47.07.00.1850.5700.2451.2953.9901.71537.5114.510.1850.5700.2452.6843.2703.55527.5122.020.1850.5700.2454.07412.5515.39519.6731.690.1950.5790.2276.18018.3497.194注：表7-3各层剪力按下式7-3计算：（7-3）式中：—第j层第k柱所分配到的剪力—第j层第k柱的抗侧刚度D—第j层框架柱子数—外荷载在框架第j层所产生的总剪力根据《高层建筑结构》附录2附表，计算各柱反弯点高度比计算见下表7-4，其中反弯点高度比[9]：y=y0+y1+y2+y3（7-4）表7-4风荷载作用下框架柱反弯点高度比计算层次ZGZEZCKy0y1y2y3yKy0y1y2y3yKy0y1y2y3y41.2150.360000.360.7730.340000.342.0060.400000.4031.2150.150000.450.7730.400000.402.0060.450000.4521.2150.460000.460.7730.450000.452.0060.500000.5010.8290.650000.650.5270.700000.702.0060.470000.4778 表7-5风荷载作用下框架柱端弯矩计算层次ZGZEZCYh（m）M下(KN.m)h-Yh（m）M上(KN.m)Yh（m）M下(KN.m)h-Yh（m）M上(KN.m)Yh（m）M下(KN.m)h-Yh（m）M上(KN.m)41.1881.5382.1122.7351.1224.4772.1788.6901.3202.2641.9803.39631.4853.9901.8154.8711.3210.9161.98016.3751.4855.2791.8156.45221.5186.1841.7827.2601.48518.6381.81522.7801.6508.9021.6508.90213.25020.0851.75010.8153.50064.2221.50027.5242.35016.9062.65019.064注：a、M上=Vjk×Yh,(Yh为层高h与y的乘积)b、M下=Vik×（h-Yh）由框架在水平力作用下计算出的柱端弯矩值，根据节点平衡来求求梁端弯矩。对于边跨梁端弯矩按下式7-5计算：M=M+M（7-5）对于中跨梁端弯矩：由于梁端弯矩与梁线刚度成正比，因此可按下式7-6和7-7计算：M=（M+M）（7-6）M=（M+M）（7-7）图7-2节点平衡图下面以第三层梁GE为例计算梁端弯矩、剪力和柱轴力。其它层计算见下表7-6、表7-7、表7-8：78 梁GE：MGE=M4G下+M3G上=1.538+4.871=6.409KN.mMEG=1.24/（1.24+2.05）×(M4E下+M3E上)=1.24/（1.24+2.05）×(4.477+16.375)=7.848KN.mV3GEMGE+MEG)/=(6.409+7.848)/5.5=2.592KNN3G=V4GE+V3GE=1.902+2.592=4.494KN表7-6风荷载作用下框架梁端弯矩计算层次LGELECMGE（KN.m）MEG（KN.m）MEC（KN.m）MCE（KN.m）42.7353.2695.4213.39636.4097.84813.0048.716211.25012.68121.01514.181117.00017.38628.77627.966表7-7风荷载作用下框架梁端剪力计算层次LGELECVGE（KN）VEG（KN）VEC（KN）VCE（KN）41.0921.0921.1601.16032.5922.5922.8582.85824.3514.3514.6314.63116.2526.2527.4667.466表7-8风荷载作用下框架柱轴力计算层次G柱E柱C柱NG（KN）NE（KN）NC（KN）41.092-0.0681.16033.684-0.3524.01828.035-0.6328.649114.287-1.84616.115注：a、柱的轴力以受压为负，受拉为正。78 7.2水平地震作用荷载和内力计算7.2.1重力荷载代表值计算计算地震作用时，建筑结构重力荷载代表值应取永久荷载标准值和可变荷载组合值之和。（7-8）根据《建筑抗震设计规范》表5.1.3所以可以将式7-8转变为：。表7-9每层梁的总重量类别截面（mm）总长度（m）总重（KN）屋面250×6508.5×10=85345.31250×5507.6×11=83.6287.38200×45040+5.5×11+36.6×3=210.3473.17200×35023.1×2+53.8=100175合计1280.86标准层250×65085345.31250×55083.6287.38200×450210.3473.17200×4001122200×350100+11.8×2=123.6216.3200×3001.8×4=7.210.8合计1354.96表7-10各层柱的总重量类别计算高度（mm）截面（mm）线密度（KN/m）数量（根）单重（KN）总重（KN）底层5.0400×4004.2792821.395599.06450×4505.376426.88107.52500×5006.600933.00297.00合计1003.58标准层3.3400×4004.2792814.12395.36450×4505.376417.7470.96500×5006.600921.78196.02合计662.3478 表7-11墙体的总重量类别总计算长度（m）墙计算高度（m）线密度（KN/m）总重（KN）楼面外墙153.43.3-0.45=2.858.2651267.85内墙234.73.3-0.45=2.857.8091832.77合计3100.62表7-12楼板总重量类别总面积（m2）荷载标准值（KN/m2）总重活载作用下的重量屋面890.826.035371.64445.41楼面办公室579.83.912267.021159.6走廊273.443.22880.48683.6楼梯间36.38.00290.4127.05合计3437.91970.25综上可以得出：第四层重力荷载代表值：=1280.86662.345371.64184.080.5×445.41=7721.63KN第二到三层重力荷载代表值：=1354.96+662.34+3437.9+3100.62+0.5×1970.25=9540.95KN第一层重力荷载代表值：=1354.96+1003.58+3437.9+3100.62+0.5×1970.25=9882.185KN78 图7-3集中于楼层标高处的重力荷载代表值示意图7.2.2水平地震作用荷载计算（底部剪力法）根据《建筑抗震设计规范》，对于钢筋混凝土框架结构结构自震周期可按经验公式T1=(0.08~0.1)N(N为结构总层数），所以可取T1=0.38[2]。本设计结构所在地抗震设防烈度为6度，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，根据《建筑抗震设计规范》可知[2]：,由建筑结构地震影响系数曲线可知当时[2]：（7-9）式中：—曲线衰减下降段的衰减指数，取0.9；—阻尼调整系数，（为阻尼比，取0.05）综上可得：结构等效总重力荷载代表值：0.85×（）=0.85×（7721.63+9540.95×2+9882.185）=31182.86KN78 结构总水平地震作用的标准值：0.037×31182.86=1153.77KN根据《建筑抗震设计规范》,T1=0.38＜1.4Tg=0.49，所以不需考虑顶部附加水平地震作用[2]。表7-13作用在各楼层上的水平地震剪力层次Hi(m)Hi(m)GiGiHiFi（KN）Vi（KN）43.314.97721.63115052.290.32369.21369.2133.311.69540.95110675.020.31357.67726.8823.38.39540.9579189.890.22253.83980.7115.05.09882.18549410.930.14161.531142.24合计354328.137.2.3水平地震作用内力计算（D值法）表7-14水平地震作用下柱剪力计算层次Vi（KN）G柱E柱C柱DGΣDVG(KN)DEΣDVE(KN)DCΣDVC(KN)4369.210.0176.210.05219.130.0278.223726.880.01712.220.05239.670.02216.192980.710.01716.490.05250.820.02221.8411142.240.01820.250.05360.120.02123.5778 表7-15水平地震作用下框架柱反弯点高度比计算层次ZGZEZCKy0y1y2y3yKy0y1y2y3yKy0y1y2y3y41.2150.360000.360.7730.340000.342.0060.400000.4031.2150.450000.450.7730.400000.402.0060.450000.4521.2150.460000.460.7730.450000.452.0060.500000.5010.8290.650000.650.7730.700000.701.3680.470000.47表7-16水平地震作用下框架柱端弯矩计算层次ZGZEZCYh（m）M下(KN.m)h-Yh（m）M上(KN.m)Yh（m）M下(KN.m)h-Yh（m）M上(KN.m)Yh（m）M下(KN.m)h-Yh（m）M上(KN.m)41.1887.3802.11213.1161.12221.4602.17841.6651.32010.8501.9816.27631.48518.1471.81522.1791.32049.7241.98074.5871.48524.0421.81529.38521.51825.0321.78229.3851.48575.4681.81592.2381.65036.0361.65036.03613.25065.8131.75035.4383.500210.4201.50090.1802.35055.3902.65062.461注：a、M上=Vjk×Yh,(Yh为层高h与y的乘积)b、M下=Vik×（h-Yh）由框架在水平力作用下计算出的柱端弯矩值，根据节点平衡来求梁端弯矩。对于边跨梁端弯矩：公式见7-5。对于中跨，由于梁的端弯矩与梁底线刚度成正比：公式见7-6,7-7。下面以第三层梁GE为例计算梁端弯矩、剪力和柱轴力。其它层计算见下表7-17、表7-18、表7-19：梁GE：MGE=M4G下+M3G上=7.380+22.179=29.559KN.mMEG=1.24/（1.24+2.05）×(M4E下+M3E上)=1.24/（1.24+2.05）×(21.460+74.587)=36.233KN.mV3GE=(MGE+MEG)/=(29.559+36.233)/5.5=11.962KNN3G=V4GE+V3GE=5.243+11.962=17.205KN78 表7-17水平地震作用下框架梁端弯矩计算层次LGELECMGE（KN.m）MEG（KN.m）MEC（KN.m）MCE（KN.m）413.11615.71825.94716.276329.55936.23359.83740.235247.53253.52088.44260.078160.4762.449103.19998.497表7-18水平地震作用下框架梁端剪力计算层次LGELECVGE（KN）VEG（KN）VEC（KN）VCE（KN）45.2435.2435.5565.556311.96211.96213.16713.167218.37318.37319.54219.542122.34922.34926.53926.539表7-19水平地震作用下框架柱轴力计算层次NG（KN）NE（KN）NC（KN）45.243-0.3135.556317.205-1.51818.723235.578-2.68738.265157.927-6.87764.804注：a、柱的轴力以受压为负，受拉为正。78 图7-4风荷载作用下的弯矩图图7-5水平地震作用下的弯矩图78 图7-6风荷载作用下的剪力图图7-7水平地震作用下的剪力图78 图7-8风荷载作用下的轴力图图7-9地震作用下的轴力图78 第八章框架的内力组合8.1框架梁的内力组合根据《建筑抗震设计规范》，本设计结构为四级抗震等级。《建筑结构荷载规范》规定，对于一般框架结构可以在下列荷载效应组合值中取最不利值确定[5]：（1）由可变荷载效应控制的组合①“恒荷载”+任一种“活荷载”②“恒荷载”+0.9×（任意两种或者两种以上“活荷载”）（2）由永久荷载效应控制的组合（3）考虑抗震作用的组合综上考虑框架梁内力组合为：①1.2恒+1.4活；②1.2恒+1.4风；③1.2恒+0.9×1.4（活+风）；④1.35恒+0.7×1.4活+0.6×1.4风；⑤1.2（恒+0.5活）+1.3震。考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅，即人为减少梁端负弯矩，减少节点附近梁顶面的配筋量。对于现浇框架结构，可取（0.8~0.9）[10]，本设计结构取0.8。梁框架内力组合表见表8-1、8-278 表8-1框架梁内力组合表78 续表8-1框架梁内力组合表78 8.2框架柱的内力组合由于柱为偏心受压构件，其纵向受力钢筋的计算主要取决于轴向力N和弯矩M,根据可能需要的最大的配筋量，一般考虑以下三种内力的不利组合[10]：（1）及相应的N和V；（2）及相应的M和N；（3）及相应的M和V。详见表8-2柱内力组合表：78 表8-2框架柱内力组合表78 续表8-2框架柱内力组合表78 第九章截面设计9.1框架梁截面设计根据横粱控制截面内力设计值，利用受弯构件正截面承载力和斜截面承载力计算公式，算出所需纵筋及箍筋并进行配筋。基本数据：混凝土C30fc=14.3N/mm2；钢筋HPB235fy=210N/mm2；fy’=210N/mm2HRB335fy=300N/mm2；fy’=300N/mm2HRB400fy=360N/mm2；fy’=360N/mm2环境类别为一类，所以混凝土保护层厚度c=25as=25+10+10=45梁截面有效高度：考虑抗震要求内力乘以承载力抗振调整系数，由《建筑抗震设计规范》表5.4.1可得[2]。表9-1承载力抗震调整系数材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75轴压比小于0.15的柱偏压0.75轴压比不小于0.15的柱偏压0.80抗震墙偏压0.85各类构件受剪，偏拉0.85抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量，跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量。跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者[2]。9.1.1梁正截面配筋计算(受弯)由梁内力组合表取第一层GE跨框架GE梁为例说明计算过程。一层梁GE：200mm×450mm通过一层梁内力组合可知，梁的最不利内力如下：支座G：Mmax=-42.21KN·m；0.75×(-42.21)=-31.66KN.m78 跨间：Mmax=41.17KN·m；0.75×41.17=30.88KN.m支座E：Mmax=-116.45KN·m；0.75×(-116.45)=-87.34KN.m（1）考虑跨间最大弯矩（按T形截面计算）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：根据《混凝土结构设计规范》计算受弯构件受压区有效翼缘宽度，取最小值[7]。a、按跨度考虑:b、按梁净跨考虑：c、按翼缘高度考虑：当（不考虑）所以可取最小值=1834mm截面类型判断：（）则：当，则，可知属于第一类T形截面由《混凝土结构上册》附表3-1[12]，可选用2B20（AS=628mm2)验证最小配筋率：由《混凝土结构设计规范》表8.5.1受弯构件最小配筋率不应小于0.2%和中的较大者[7]。梁端受压区高度：78 ，满足要求说明适筋。（2）支座G（按双筋矩形截面计算）将下部跨间截面的钢筋2B20伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，As，=628mm2，再计算相应的受拉钢筋As，支座G上部：>31.66KN.m,说明As，富裕，且不屈服。可近似取：（取自混凝土结构上册公式3-44）[12]。查表可选用2B20（AS=628mm2)，则支座G实配2B20+2B20（AS=628+628=1256mm2）（满足要求）。（3）支座E（按双筋矩形截面计算）同理可近似取：（取自混凝土结构上册公式3-44）[12]。查表可选用2B25（AS=982mm2)，则支座E实配2B20+3B20（AS=628+982=1610mm2）（满足要求）78 同理可得其它层梁正截面配筋计算，见下表9-2：表9-2第一层框架梁正截面配筋计算表9.1.2梁斜截面配筋计算（受剪）由梁内力组合表取第一层GE跨框架GE梁为例说明计算过程。取支座G边缘处截面剪力最大值：Va=114.39KN，验算截面尺寸：当（由混结构上册公式4-14得）[12]。V≥（9-1）式中：则：验算是否需按计算配置箍筋：可知需按计算配置箍筋，选用A6@200。78 箍筋配筋率验算：验算是否配置纵向构造钢筋：根据《混凝土结构设计规范》9.2.13，当梁腹板高度不小于450mm时，在梁两侧应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的间距不宜大于200mm，截面面积不应小于腹板截面面积的0.1%[7]。=450-100=350mm＜450mm,所以无需构造钢筋。同理可得其它层梁正截面配筋计算，对于一层梁其它截面配筋计算，见下表9-3：表9-3第一层框架梁斜截面配筋计算表截面支座G支座E左支座E右支座C剪力Vb（KN）114.39116.45282.58111.94(KN)97.2398.98240.1995.15200×450200×450250×550250×550321.75321.75491.56491.5690.09（>Vb）90.09（＜Vb）137.64（＜Vb）137.64（>Vb）实配箍筋A6@200A6@200A6@200A6@2000.140.150.110.110.130.130.130.13表9-4第二层框架梁斜截面配筋计算表截面支座G支座E左支座E右支座C剪力Vb（KN）109.22109.2285.49227.0678 (KN)92.8492.8472.41193.00200×450200×450250×550250×550321.75321.75491.56491.5690.09（＜Vb）90.09（＜Vb）137.64（＞Vb）137.64（＜Vb）实配箍筋A6@200A6@200A6@200A6@2000.140.150.110.110.130.130.130.13表9-5第三层框架梁斜截面配筋计算表截面支座G支座E左支座E右支座C剪力Vb（KN）105.99105.9977.21225.57(KN)90.0990.0965.63191.73200×450200×450250×550250×550321.75321.75491.56491.5690.09（>Vb）90.09（＞Vb）137.64（＞Vb）137.64（＜Vb）实配箍筋A6@200A6@200A6@200A6@2000.140.150.110.110.130.130.130.13表9-6第四层框架梁斜截面配筋计算表截面支座G支座E左支座E右支座C剪力Vb（KN）88.7688.7665.91190.15(KN)75.4575.4556.02161.6378 200×450200×450250×550250×550321.75321.75491.56491.5690.09（>Vb）90.09（＞Vb）137.64（＞Vb）137.64（＜Vb）实配箍筋A6@200A6@200A6@200A6@2000.140.150.110.110.130.130.130.139.2框架柱截面设计由柱内力组合表取第一层柱为例说明计算过程。根据《混凝土结构设计规范》11.4.11和表11.4.16，框架柱的剪跨比宜大于2；对于四级抗震框架结构轴压比不宜大于0.9[7]。基本数据：混凝土C30fc=14.3N/mm2；钢筋HPB235fy=210N/mm2；fy’=210N/mm2HRB335fy=300N/mm2；fy’=300N/mm2HRB400fy=360N/mm2；fy’=360N/mm2柱截面有效高度：第一层G柱轴压比验算:MG=93.18KN.m；Nmax=960.67KN轴压比：（满足要求）9.2.1柱正截面配筋计算(偏心受压)以第一层G为例，由柱内力组合取最不利组合Mmax、N计算。柱配筋可以采用对称配筋。78 最不利组合：Mmax=93.18KN，0.8×93.18=74.54KNN=862.92KN，0.8×862.92=690.34KN柱计算长度：（由《混凝土结构设计规范》表6.2.20-2）[7]。取20mm和偏心方向截面尺寸的1/30两者的较大值[12]即，400/30=13.3mm，故取=20mm。取=1.0又，取=1.0综上知，可按小偏心受压情况计算。则，按最小配筋率配筋，由《抗震结构设计规范》知四级抗震结构边柱最小配筋率为0.6%[2]。所以，查表可知，每侧可选配3B22（）78 9.2.2柱斜截面配筋计算(受剪)以第一层G柱为例说明计算过程由柱内力组合表可得第一层G柱：，取=3其中MG取较大的柱顶弯矩值。N从柱内力表取与之相对应的值N=1371.4KN。根据《混凝土结构设计规范》6.3.13，对于矩形截面的钢筋混凝土偏心受压构件，其斜截面受剪承载力应满足公式9-2[7]：（9-2）则：=139.39＞V=30.90KN综上计算，根据《混凝土设计规范》6.3.13规定，可不进行斜截面受剪承载力计算，所以按构造配[7]。柱端加密区的箍筋可选用双肢6@100，非加密区为双肢6@200。柱端加密区长度取500mm和（底层为）较大者[7]，故取=5000/3=1667，取1700mm。根据《抗震结构设计规范》6.3.9规定，柱箍筋加密区的体积配箍率对于四级抗震不应小于0.4%[2]。第一层G柱柱底轴压比，由《抗规》表6.3.9得最小配箍特征值。所以，柱最小体积配筋率：78 第十章楼梯设计（采用平行双跑楼梯）10.1基本资料本设计结构楼梯采用现浇板式楼梯。层高为3.6m，采用C30,板内配筋HRB335钢筋，梁内为HRB400钢筋；楼梯上均布活荷载标准值qk=3.5kN/m2。由于本设计结构只有一种宽度楼梯，取其一进行配筋计算，平面尺寸标注方式可参见图集11G101-2[13]，楼梯平面布置见下图10-1。图10-1楼梯结构平面布置图10.2梯段板设计梯段板取板厚h=120mm(为板斜长的1/30)，板的倾斜角：。取1米宽板带作为计算单元。（1）荷载计算78 梯段板的荷载计算。恒载分项系数=1.2，活载取=1.4。恒载：水磨石面层（0.3+0.15）×0.65×/0.3=0.98kN/m（含20mm水泥砂浆打底）不计角形踏步0.5×0.3×0.15×25/0.3=2.1kN/m混凝土斜板0.12×25/0.894=3.36kN/m板底抹灰0.02×17/0.894=0.38kN/m合计6.6kN/m活荷载：活载标准值3.5kN/m2则：恒载设计值：1.2×6.6=7.92kN/m活载设计值：1.4×3.5=4.9kN/m总荷载设计值：P=g+q=7.92+3.5=12.82kN/m（2）截面设计板水平计算跨度：弯矩设计值：板的有效计算高度：。10.3平台板设计设平台板厚h=70mm,取1m宽板带计算。（1）荷载计算恒载：水磨石面层0.65KN/m（含20mm水泥砂浆打底）不计70mm厚混凝土板0.07×25=1.75kN/m78 板底抹灰0.02×17=0.34kN/m合计2.74KN/m活载：活载标准值3.5kN/m2则：恒载设计值：1.2×2.74=3.288kN/m活载设计值：1.4×3.5=4.9kN/m总荷载设计值：P=g+q=3.288+3.5=8.19kN/m（2）截面设计平台板的计算跨度：弯矩设计值：板的有效高度：h0=70-20=50mm选配8@200（As=201.2mm2）10.4平台梁设计设平台梁截面尺寸为200mm×400mm。（1）荷载计算恒载：梁自重0.2×（0.4-0.07）×25=1.65KN/m梁侧粉刷0.02×(0.4-0.07)×2×17=0.22KN/m平台传来荷载2.74×1.4/2=1.92KN/m梯段板传来荷载6.6×3.3/2=10.89kN/m合计14.46KN/m活载：活载标准值3.5×（3.3/2+1.4/2)=8.225KN/m2则：恒载设计值：1.2×14.46=17.352kN/m活载设计值：1.4×8.225=11.515kN/m78 总荷载设计值：P=g+q=17.352+11.515=28.867KN/m（2）截面设计计算跨度：弯矩设计值：剪力设计值：截面按到L形计算，梁的有效高度：所以，因为，则，可知属于第一类T形截面查表选用2B16（AS=402mm2）。斜截面受剪承载力计算：则可以按构造配筋，配置8@200箍筋。78 十一.基础设计11.1基本资料本设计为四层框架结构的基础，楼层建筑高度为13.5m,则柱采用C30的混凝土，基础采用C30的混凝土，基础保护层为40mm,做100mmC15素混凝土垫层，基础钢筋采用HRB335。11.2柱下独立基础设计取第十轴轴线框架G柱设计为例。11.2.1基础底面尺寸的确定（一）确定基础埋置深度根据工程地质资料，本地区无冻土要求。基础放置在中砂层，，。基础埋置深度。（二）地基承载力特征值根据《建筑地基基础设计规范》规定，地基承载力修正公式为[14]：（11-1）式中：—修正后的地基承载力特征值（）；—地基承载力特征值；、—分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；—基底持力层的重度；—基础底面以上埋深范围内土的加权平均重度；—基础底面宽度，＜3m时按3m取值，＞6m时按6m取值；—基础埋置深度，独立基础应从室内地面标高算起，埋置深度不宜小于500mm。其中，查《建筑地基基础设计规范》表5.2.4可得承载力修正系数=3.0，78 =4.4[14]。承载力特征值先不考虑对基础的宽度修正：（二）基础顶面荷载计算由内力组合表得底层柱最大组合内力，可得一组最不利组合：Nmax时，Nmax=960.67KNM=7.59取Nmax时进行基础设计所以：Nmax=960.67KN（三）基础底面尺寸确定计算基础和回填土重时的基础埋深：考虑偏心A=1.2A0=1.2×2.265=2.718m2（A=（1.1~1.4A0）,初步确定基础地面尺寸为正方形：=1.7×1.7=2.89m2。(五)验算持力层地基承载力基础和回填土重：偏心距：基底最大压力：综上计算可知满足要求，最后确定该基础底面11.2.2基础配筋计算（一）计算基底净反力偏心距：基础边缘处的最大和最小净反力：则：78 （二）基础计算高度（采用阶梯形基础）（1）柱边基础截面抗冲切验算初步选择基础高度：先取h=600mm，从下至上分300mm、300mm两个台阶（阶梯形基础的每阶高度宜为300～500mm）[15]。基础实际有效高度因为偏心受压，冲切力：抗冲切力：（1）变阶处抗冲切验算冲切力：78 抗冲切力：说明满足验算要求。（三）配筋计算选用HRB335钢筋，（1）基础b、l边方向尺寸一致，故只取一边进行计算。1-1截面（柱边）柱边净反力：悬臂部分净反力平均值：弯矩：2-2截面（变阶处）柱边净反力：悬臂部分净反力平均值：78 弯矩：比较，应按较大配筋面积配筋，实配B12@150，AS=754mm2基础配筋图见下图11-1、11-2：图11-1独基基础配筋示意图178 图11-2独基基础配筋示意图278 结论长达半个学期的毕业设计终于顺利地完成了！从接到设计任务书到设计题目的确定；从开题报告到设计初步方案；从建筑设计到结构设计软件分，手算计算书是最大的挑战，包括荷载计算以及内力组合，不仅考验耐心还锻炼了细心，在这个过程中提高了自己的水平，对专业知识例如风荷载、地震荷载有了更加深厚的理解。毕业设计是对四年所学专业技能的全面考验，不仅涉及的知识面广，难度也比课程设计的大。这次毕业设计，不仅使我掌握了很多以前不了解的专业知识，还让我懂得了很多做人做事的道理。这次毕业使我更进一步了解了建土木这个专业，使我更明确了实际工程中结构设计思路和方法。从最初的建筑设计，到后来的结构，一榀框架的选取，再到内力计算、最后到内力组合配筋，这进行的每一步都让我学会了很多东西。刚开始时以为很简单，因为以前学过这些东西，可做起来以后才发现遇到的问题很多，比如荷载计算各项怎么算，内力组合怎么进行等，其中包括各种细节的知识我都不是很清楚。但是我没有放弃，通过各种途径解决问题，向老师和同学请教、自己翻课本、查阅各种规范和图集等等。78 谢辞通过我自己的努力，以及孙老师的悉心指导和同学的帮助，长达半个学期的毕业设计终于顺利地完成了！我要衷心地感谢我们土木专业的全体老师，尤其是我的毕业设计指导老师孙家国教授。您的每一次指导都让我受益匪浅，整个过程让我学到了东西，包括现在工程上常用的设计方法和理念，以及各种设计规范和图集等等。孙家国老师还让我们看了很多实际工程的图纸，并且带着我们仔细研究，看看图纸上用的什么结构，集中力在什么位置等等，这不仅提高了我们的专业知识，还提高了我们的画图能力。我还要感谢我的同学们，遇到自己不能解决的问题，我们一起研究，相互帮助，共同进步。四年了，我们一起生活，一起学习，如今要各奔东西，愿我们前程似锦！由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。78 参考文献[1]李廉锟主编.结构力学(上册)，第五版.[M]. 北京：高等教育出版社，2010.7.[2]同济大学建筑制图教研室，陈文斌、章金良主编建筑工程制图[S]，第三版.上海：同济大学出版社，1996. [3]东南大学编著.建筑结构抗震设计[S]. 北京：中国建筑工业出版社，1998.[4]11G101-1,国家建筑标准设计图集.现浇混凝土框架[S].北京:中国计划出版社,2011.[5]梁兴文、史庆轩主编.土木工程专业毕业设计指导[S]. 北京：科学出版社，2002. [6]中华人民共和国建设部主编.建筑结构荷载规范[M]. 北京：中国建筑工出版社，2002. [7]赵西安编著，高层结构设计. 北京：中国建筑科学研究院，1995. [8]干洪.计算结构力学[M]. 合肥：合肥工业大学出版社，2004.8. [9]同济大学.房屋建筑学(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.[10]梁兴文，史庆轩主编.混凝土结构设计原理[M].北京：中国建筑工业出版社，2008. [11]张宇鑫，刘海成，张星源主编.PKPM结构设计应用[M]. 上海：同济大学出版社，2006. [12]Building Code Requirements for Structural concrete and Commmentary(ACI 318M-08). Detroit:American Concrete Institute，2008. [13]中华人民共和国建设部主编.混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002. [14]王祖华主编. 混凝土及砌体结构[M]. 华南理工大学出版社，1993. [15]邵全，韦敏才编著.土力学与基础工程[M]. 重庆大学出版社出版，1997.[16] JGJ67-89,办公建筑设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.1.78 附图一．建筑施工图1．建筑设计总说明2．办公楼首层平面图3．办公楼二层平面图4．办公楼三层平面图5．办公楼四层平面图6．办公楼屋面层平面图7．办公楼立面图10．办公楼楼梯间剖面图11．外墙大样图二．结构施工图1．屋面板配筋图2．标准层楼板配筋图3．一榀框架配筋图4．基础布置及大样图5．楼梯配筋图79'