7層框架結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計

1、摘要 本論文主包括結(jié)構(gòu)方面設(shè)計，本設(shè)計選擇的是一棟 7 層框架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu) 設(shè)計方面，密切聯(lián)系建筑設(shè)計，以現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范為依據(jù)，本工程采用現(xiàn)澆 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，僅對前面主體選擇了中間一榀橫向框架進行計算， 考慮抗震設(shè)防烈度 7 度進行了抗震計算。整個過程中包括了水平荷載、豎向 荷載計算及其各內(nèi)力計算和構(gòu)件設(shè)計，對于豎向荷載作用采用彎矩二次分配 法，水平荷載作用采用 d 值法， 地震作用采用底部剪力法。設(shè)計計算整個 過程中綜合考慮了抗震要求、技術(shù)經(jīng)濟指標和施工工業(yè)化的要求。 關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)計算；抗震設(shè)計 abstract the design of the thesis includes a

2、rchitectural design and structural design.structural design maintains close ties with the architectural design， which is based on current relevant codes. this project adopts cast-in-place reinforced concrete structure， which has only chosen a middle frame to calculate. during the design process seve

3、n degree earthquake-resistant design， the whole process includes vertical load function， level load function and load calculation， component design， vertical load function adopts moment distribution method， level load function adopts d value method， and seismic load function adopts equivalent base s

4、hear method. during the design process earthquake-resistant design， technical economy index and construction industrialized request are synthetically considered. keywords: structural calculation; anti-seismic design 前 言 畢業(yè)設(shè)計是本專業(yè)教育培養(yǎng)的重點，也是畢業(yè)前的綜合學習階段，是對 所學專業(yè)知識的深化、拓寬，是對大學期間所學專業(yè)知識的全面總結(jié)。通過 畢業(yè)設(shè)計，可以將以前學過的知

5、識重溫回顧，對疑難知識再學習，對提高個 人的綜合知識結(jié)構(gòu)有著重要的作用。通過畢業(yè)設(shè)計，使我們在資料查找、設(shè) 計安排、分析計算、施工圖繪制、口頭表達等各個方面得到綜合訓練，具備 從事相關(guān)工作的基本技術(shù)素質(zhì)和技能。 在我國，多層建筑結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計有 兩方面的特質(zhì)：一是風荷載和地震荷載等水平方向作用引起的內(nèi)力和位移已 成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素；二是結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素。結(jié) 構(gòu)不僅要滿足承載力（強度）的要求，同時還要把結(jié)構(gòu)在水平荷載下的位移 控制在一定范圍內(nèi)，所以多層建筑結(jié)構(gòu)需要有較大的抗側(cè)移剛度?？蚣芙Y(jié)構(gòu) 體系的主要特點是平面布置比較靈活，能提供較大的室內(nèi)空

6、間，是較常用的 結(jié)構(gòu)體系。 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)是建筑的骨架，是建筑物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。 在一定意義上講，結(jié)構(gòu)支配著建筑。一個成功的設(shè)計必然以經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu) 方案為基礎(chǔ)，在決定建筑物平面、立面和剖面時，應(yīng)當考慮結(jié)構(gòu)方案的選擇， 使之既滿足建筑的使用和美學要求，又照顧到結(jié)構(gòu)的可靠和施工的難易。由 于建筑結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件受力不同，所采用的截面、材料以及計算方法都有較大 差異，本設(shè)計通過詳細的手算方法、形象的圖表展示和必要的文字論述，對 一個工程進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。 在畢業(yè)設(shè)計的這段時間，在指導老師的幫助下，經(jīng)過資料查閱、設(shè)計計 算、論文撰寫以及外文的翻譯，加深了對新規(guī)范、規(guī)程、手冊等相關(guān)內(nèi)容的 理解。

7、鞏固了專業(yè)知識、提高了綜合分析、解決問題的能力。在繪圖時熟練 掌握了 autocad，以上所有這些從不同方面達到了畢業(yè)設(shè)計的目的與要求。 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算工作量很大，在計算過程中以手算為主，后面采用建筑 結(jié)構(gòu)軟件 pkpm 進行電算，并將電算結(jié)果與手算結(jié)果進行了對比，修改。由 于自己的知識水平有限，難免有很多疏忽之處，敬請各位老師批評指正。 目 錄 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計.8 1.1 結(jié)構(gòu)布置及計算簡圖的確定.8 1.1.1 選擇承重方案.8 1.1.2 梁、柱截面尺寸估算.8 1.2.3 結(jié)構(gòu)計算簡圖.9 2、荷載計算.11 2.1 屋面及樓面的永久荷載標準值.11 2.2 屋面及樓面可變荷載標準值

8、.11 2.3 梁、柱、墻重力荷載計算.11 2.3.1 梁自重計算 2.3.2 柱自重計算 2.4 計算重力荷載代表值.13 2.4.1 第 5 層的重力荷載代表值： 2.4.2 24 層的重力荷載代表值 2.4.3 一層的重力荷載代表值： 3、橫向框架側(cè)移剛度計算.15 3.1 計算梁、柱的線剛度.15 3.2 計算柱的側(cè)移剛度.15 4、橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算.17 4.1 橫向水平地震作用下的框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算和側(cè)移計算。.17 4.1.1 橫向自振周期的計算 4.1.2 水平地震作用及樓層地震剪力計算 4.1.3 水平地震作用下的位移驗算 4.1.4 水平地震作用

9、下框架內(nèi)力計算 4.2 橫向風荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計算.25 4.2.1 風荷載標準值 4.2.2 風荷載作用下的水平位移驗算 4.2.3 風荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 5、豎向荷載作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算.31 5.1 計算單元.31 5.2 荷載計算.32 5.2.1 恒載計算 5.2.2 活荷載計算： 5.3 內(nèi)力計算 .35 5.3.1、計算分配系數(shù)。 5.3.2 用彎矩二次分配法來計算恒載作用下的梁端、柱端彎矩。 5.3.3 計算恒載和活載作用下梁端剪力和柱軸力。 6 框架內(nèi)力組合.49 6.1 結(jié)構(gòu)抗震等級.49 6.2 框架梁內(nèi)力組合.49 6.3、框架柱內(nèi)力組合.5

10、0 7、配筋計算.51 7.1 框架梁和柱的截面計算.51 7.1.1 柱的配筋計算 7.1.2 梁的配筋計算 7.2 板的配筋計算.65 7.2.1 荷載和內(nèi)力計算 7.2.2 配筋設(shè)計 8 基礎(chǔ)設(shè)計.70 8.1 基礎(chǔ)梁截面尺寸的選取.70 8.2 荷載選用.70 8.3 基礎(chǔ)截面計算.70 8.4 地基承載力及基礎(chǔ)沖切驗算.71 8.5 基礎(chǔ)底板配筋計算.73 參考文獻參考文獻.76 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計 1.1 結(jié)構(gòu)布置及計算簡圖的確定 根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設(shè)計的要求，進行了建筑平面、立面及剖 面設(shè)計，墻體采用加氣混凝土砌塊做隔墻，樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取 100

11、mm。 1.1.11.1.1 選擇承重方案選擇承重方案 該建筑為綜合樓，房間布局較為整齊規(guī)則，且不需要考慮太大空間布置， 所以采用橫向框架承重方案，四柱三跨不等跨的形式。柱網(wǎng)布置形式詳見建 筑平面圖。 1.1.21.1.2 梁、柱截面尺寸估算梁、柱截面尺寸估算 縱 梁：,: 0 1111 ()()6000750330 818818 hlm m 取600hmm ,: 1111 ()()600300150 2424 bhm m 取mmb300 橫 梁：，: 0 1111 ()()4200525233 818818 hlm m 取600hmm : 1111 ()()600300150 2424 bh

12、m m 取mmb300 次 梁： : 0 1111 ()()4200350233 12181218 hlm m 取600hmm : 1111 ()()600300150 2424 bhm m 取mmb300 各層梁截面尺寸及混凝土強度等級如下表， 表 1-2-1 梁截面尺寸(mm)及各層混凝土強度等級 層次混凝土強度等級橫梁 bh縱梁次梁 17 c30300 600300 600300 600 柱截面尺寸估算 該框架結(jié)構(gòu)的抗震等級為三級，其軸壓比限值 為=0.9,各層重力荷載代表值近似取 15kn/m2，中柱的負荷面積為 n 4.2 7.7=32.34m2，可得一層柱截面面積為: 3 2 1.

13、3 32.34 15 107 343000 0.9 14.3 e s ncnc fg nn amm ff 取柱子截面為正方形，柱截面尺寸為 586mm 586mm 根據(jù)上述結(jié)果，并綜合考慮其它因素，本設(shè)計柱截面尺寸取值如下： 17 層 600mm 600mm 基礎(chǔ)選用柱下獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面距室外地面為 500mm。 1.2.31.2.3 結(jié)構(gòu)計算簡圖結(jié)構(gòu)計算簡圖 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖，取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，梁軸線取至 板頂，27 層高度即為層高，取 4.8m；底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板 頂，即 h14.8+0.45+0.55.75m。見下圖: 2-1-1 結(jié)構(gòu)計算簡圖 2、荷載計算

14、 2.1 屋面及樓面的永久荷載標準值 屋面(不上人) 屋面采用鋼筋混凝土屋面板。除結(jié)構(gòu)層外，自重為 2.3 kn/m2 屋面結(jié)構(gòu)層自重： 0.1 25=2.5kn/m2 合計 4.8kn/m2 天棚 7 厚 1：1：4 水泥石灰砂漿 0.14kn/m2 5 厚 1：0.5：3 水泥石灰砂漿 0.1 kn/m2 合計 0.24kn/m2 16 層樓面 除結(jié)構(gòu)層外，自重為 1.2 kn/m2 結(jié)構(gòu)層自重： 0.1 25=2.5kn/m2 合計 3.7kn/m2 2.2 屋面及樓面可變荷載標準值 不上人屋面均布活荷載標準值 0.50kn/m2 樓面活荷載標準值 2.0kn/m2 走廊活荷載標準值 2

15、.5kn/m2 屋面雪荷載標準值 sk=r s0=1.0 0.35=0.35kn/m2 屋面風荷載標準值 2 00 0.3kn/ m kzz w 式中：r 為屋面積雪分布系數(shù)，取 r1.0 2.3 梁、柱、墻重力荷載計算 查規(guī)范得以下自重， 外墻面為面磚墻面自重： 0.5 kn/m2 混凝土空心小砌塊 11.8 kn/m2 2.3.12.3.1 梁自重計算梁自重計算 bh=300mm600mm 梁自重： 250.3(0.6-0.12)3.6 kn/m 抹粉層：10 厚混合砂漿： 0.21 kn/m 合計 3.81 kn/m 2.3.22.3.2 柱自重計算柱自重計算 bh=600mm600mm

16、 柱自重： 0.60.6259 kn/m 貼面及粉刷： (0.64-0.22) 0.0217=0.68 kn/m 合計 9.68 kn/m 女兒墻自重(含貼面和粉刷)： 0.9 0.02 2 170.2 15 0.93.312 kn/m 2.3.32.3.3 隔墻自重隔墻自重 標準層： 內(nèi)隔墻： 4.8 0.2 7.57.2 kn/m 水泥石灰砂漿 0.65 kn/m 合計： 7.85kn/m 底層： 內(nèi)隔墻： 5.75 0.2 7.57.2 kn/m 水泥石灰砂漿 1.224 kn/m 合計： 8.424kn/m 2.3.42.3.4 外墻自重外墻自重 標準層： 外墻 4.8 0.2 7.5

17、7.85 kn/m 水泥砂漿外墻面： 4.8 0.015 200.27 kn/m 水泥石灰砂漿 0.33 kn/m 合計： 9.62 kn/m 底層： 外墻 5.75 0.2 7.58.6kn/m 水泥砂漿外墻面： 1.44 kn/m 水泥石灰砂漿 0.33 kn/m 合計： 10.32kn/m 2.42.4 計算重力荷載代表值計算重力荷載代表值 2.4.12.4.1 第第 7 7 層的重力荷載代表值：層的重力荷載代表值： 屋面恒載： (2 12+3.4) 4.2 2.3264.68 kn 女兒墻： 3.312 4.2 227.82 kn 縱橫梁自重： 84.23.81+(2 12+3.4)

18、3.81 2336.804 kn 半層柱自重： 9.684.840.592.928 kn 半層墻自重： 24.21.95+(2 12+3.4) 2 2125.98 kn 屋面雪載： (12 2+3.4) 4.2 0.35=40.28 kn 恒載+0.5 雪載： 264.68+27.82+336.804+92.928+125.98+0.5 40.28968.352 kn 2.4.22.4.2 2 26 6 層的重力荷載代表值層的重力荷載代表值 樓面恒載： (12 2+3) 4.2 1.2138.096 kn 上下半層墻重： 125.98+125.98=251.96 kn 縱橫梁自重： 336.8

19、04 kn 上半層柱+下半層柱： 92.928+92.928185.856kn 樓面活荷載： 4.2 (12 2 2+3.4 2.5)237.3 kn 恒載+0.5 活載： 138.096+251.96+336.804+185.856+0.5237.31031.366 kn 2.4.32.4.3 一層的重力荷載代表值：一層的重力荷載代表值： 樓面恒載： 138.096 kn 下半層墻自重： (a)外縱墻: 0.524.27.8=32.76 kn (b)內(nèi)縱墻: 0.524.28.424=70.762 kn (c )橫墻： 0.5(3.4+122)28.424=230.818 kn 縱橫梁自重：

20、 336.804 kn 上半層墻自重： 125.98 kn 上半層柱自重+下半層柱自重： 0.59.684.554)=88.09 kn 樓面活荷載： 237.3 kn 恒載+0.5樓面活載： 138.096+32.76+70.762+230.818+336.804+125.98+88.09+237.3/2=1376.768 kn 則一榀框架總重力荷載代表值為：（n=7） n i i g 1 1234567 1 1376.7685 1031.366968.3527501.95 n i i ggggggggkn 3、橫向框架側(cè)移剛度計算 3.1 計算梁、柱的線剛度 梁線剛度計算梁柱混凝土標號均為，

21、。 30 c 72 3.00 10/ c ekn m 在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆樓面或預制樓板但只有現(xiàn)澆層的樓面，可以作為梁的有 效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側(cè)移?？紤]這一有利作用，在計算梁 的截面慣性矩時，對現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取，對中框架梁取 0 5 . 1 ii 。 0 0 . 2 ii 表 3-1-1 橫梁線剛度計算表 類別 ec /(n/mm2) bh /mmmm i0 /mm4 l /mm eci0/l /n mm 2eci0/l n mm 邊橫梁 3.01043006005.4109120001.3510102.701010 走道梁 3.01043006005.410934004.7

22、610109.521010 柱線剛度計算 表 3-1-2 柱線剛度 ic 計算表 層次/mm c h ec /(n/mm2) bh /mmmm ic /mm4 ecic/ c h /n mm 157503.0104 600600 10.81095.631010 27 48003.010460060010.81096.751010 3.2 計算柱的側(cè)移剛度 柱的側(cè)移剛度 d 計算公式： 2 12 h i d c c 其中為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，為梁柱線剛度比，不同情況下， c k 、取值不同。 c k 對于一般層： 2 b c k k k 2 c k k 對于底層： 2 b c k k k 0.5

23、 2 c k k 表 3-2-1 橫向框架柱側(cè)移剛度 d 計算表 層次 層高 (m)h 柱 根 數(shù) kc 2 12 h i d c c n/mm d 邊柱 2 0.40.175976.56 2-74.8 中柱 2 1.810.4816875 45703.12 邊柱 2 0.480.3958071.44 1 5.75 中柱 2 2.170.6413066.41 42275.7 ，該框架為規(guī)則框架。 1 2 21137.85 2 0.9250.7 22851.56 2 d d 圖 3-2-1 框架計算簡圖 4、橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算 4.1 橫向水平地震作用下的框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計

24、算和側(cè)移計算。 4.1.14.1.1 橫向自振周期的計算橫向自振周期的計算 運用頂點位移法來計算，對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié) 構(gòu)，基本自振周期可按下式來計算： tt ut7 . 1 1 式中， 計算結(jié)構(gòu)基本自振周期用的結(jié)構(gòu)頂點假想位移，即 t u 假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值作為水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂 i g 點位移； 結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，取 0.7； t 表 4-1-1 結(jié)構(gòu)頂點的假想位移計算 層次/ i gkn/ gi vkn/(/) i dn mm / i umm:/ i umm 7968.352968.35245703.1221.186

25、43.51 61031.3661999.71845703.12 4375 621.88 51031.3663031.08445703.1266.32 57813 41031.3664062.4545703.1288.98511.81 31031.3665093.81645703.12 11145 422.92 21031.3666125.18245703.12134.02311.47 11376.7687501.9542275.7177.45177.45 由上表計算基本周期， 1 t 1 1.71.7 0.70.643510.955 tt tus 4.1.24.1.2 水平地震作用及樓層地震剪

26、力計算水平地震作用及樓層地震剪力計算 該建筑結(jié)構(gòu)高度遠小于 40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以 剪切為主，因此用底部剪力法來計算水平地震作用。 首先計算總水平地震作用標準值即底部剪力。 ek f 1ekeq fg 式中， 相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)； 1 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點取總重力荷載代表值的 eq g 85； 0.850.85 7501.956376.66 eqi gg 徐州地區(qū)特征分區(qū)為一區(qū)，又場地類別為類，查規(guī)范得特征周期 0.45 g ts 查表得，水平地震影響系數(shù)最大值 max 0.08 由水平地震影響系數(shù)曲線來計算， 1 0.9 1max 0.45

27、0.080.0406 0.955 g t t 式中， 衰減系數(shù)， 0.05 時，取 = 0.9； 1 0.0406 6376.66258.89 ekeq fgkn 因為 1 0.9551.41.4 0.450.63 g tsts 所以需要考慮頂部附加水平地震作用。 查表得： 1 0.080.010.0864 n t 則 0.0864 258.8922.368 nnek ffkn: 故作用在結(jié)構(gòu)各樓層上的水平地震作用為： 1 (1) ii nekn jj j g h ff g h 式子：、分別為集中于質(zhì)點 i、j 的荷載代表值，、為質(zhì) i g j g i h j h 點 i、j 的計算高度，各樓

28、層的地震剪力按 計算 1 n ik k vf 表 4-1-2 各質(zhì)點橫向水平地震作用及樓層地震剪力計算表 層次/ i hm/ i gkn/ ii g hkn m/ i f kn/ i vkn 734.55968.35233456.56254.46 54.56 629.751031.36630683.13949.94 104.4 524.951031.36625526.30941.88146.28 420.151031.36620782.02533.83180.11 315.381031.36615862.40925.82205.93 210.551031.36610880.91117.7122

29、3.64 15.751376.7687916.41612.89236.53 jj g h 145314.043 各質(zhì)點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見圖 圖 4-1-1 橫向水平地震作用及層間地震剪力 4.1.34.1.3 水平地震作用下的位移驗算水平地震作用下的位移驗算 用 d 值法來驗算 框架第 層的層間剪力、層間位移及結(jié)構(gòu)頂點位移分別按下式來計 ii v()iu u 算： n ik k i vf 1 ()/ s iiij j uvd 1 () n k k uu 計算過程見下表，表中計算了各層的層間彈性位移角。 / eii uh 表 4-1-3 橫向水平地震作用下的位移驗算 層

30、次/ i vkn/(/) i dn mm / i umm/ i umm/ i hmm/ eii uh 754.4645703.121.1925.648001/4033 6104.445703.12 228 24.4148001/2105 5146.2845703.123.222.1348001/1500 4180.1145703.123.9418.9348001/1218 3205.9345703.124.5114.9948001/1064 2223.6445703.124.8910.4848001/981 1236.5342275.75.595.5957501/1028 由表中可以看到，最大

31、層間彈性位移角發(fā)生在第一層，1/9811/550,滿足要 求。 4.1.44.1.4 水平地震作用下框架內(nèi)力計算水平地震作用下框架內(nèi)力計算 將層間剪力分配到該層的各個柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪 力和反彎點高度來求柱上、下端的彎矩。 柱端剪力按下式來計算： 1 ij ijis ij j d vv d 柱上、下端彎矩、按下式來計算 u ij m b ij m b ijij mvyh (1) u ijij mvy h 123n yyyyy 式中： i 層 j 柱的側(cè)移剛度；h 為該層柱的計算高度； ij d y-反彎點高度比； 標準反彎點高比，根據(jù)上下梁的平均線剛度，和柱的相對線剛度 n

32、y b k 的比 c k 值，總層數(shù)，該層位置查表確定。mn 上下梁的相對線剛度變化的修正值，由上下梁相對線剛度比值 及 查 1 y 1 i 表 上下層層高變化的修正值，由上層層高對該層層高比值及 查表。 2 y 2 i 下層層高對該層層高的比值及 查表得。 3 y 3 i 注意是根據(jù)表：倒三角形分布水平荷載下各層柱標準反彎點高度比查 n y n y 得。 表 4-1-4 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算 層次 / i hm / i vkn /(/) ij dn mm 1 i d 1 i v ky m上m下 74.854.4645703.125976.567.120.40.2027.346.84 6

33、4.8104.445703.125976.56 13.650.40.3045.8619.66 54.8146.2845703.125976.56 19.130.40.3559.6932.14 44.8180.1145703.125976.56 23.550.40.4062.1750.87 34.8205.9345703.125976.56 26.930.40.4571.1058.17 24.8223.6445703.125976.56 29.250.40.5070.2070.20 15.75236.5342275.78071.44 45.16 0.48 0.7662.32197.35 表 4-

34、1-5 各層中柱柱端彎矩及剪力計算 層次/ i hm/ i vkn/(/) ij dn mm 1 i d 1 i v ky m上m下 74.854.4645703.121687520.111.810.3958.8837.65 64.8104.445703.121687538.551.810.44103.6281.42 54.8146.2845703.121687554.011.810.49132.22 127.03 44.8180.1145703.121687566.501.810.49162.79 156.41 34.8205.9345703.121687576.041.810.49186.

35、15 178.85 24.8223.6445703.121687582.571.810.50198.17 198.17 15.75236.5342275.713066.41 73.112.170.55189.17 231.21 注：表中彎矩單位為,減力單位為 knkn m 梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式來計算 1, l lbu b bijij lr bb i mmm ii 1, r rbu b bijij lr bb i mmm ii 2l bb b mm v l n lr ibb k ik nvv 表 4-1-6 梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 層次邊梁走道梁柱軸力 l b m r b ml

36、b v l b m r b ml b v邊柱 n中柱 n 727.3413.01123.3645.0845.083.4026.52-3.36-23.16 652.731.21126.99110.06110.063.4064.74-10.35-80.91 551.847.2128.25166.44166.443.4097/91-18.6-170.57 4121.8664.041215.49225.78225.783.40132.81 -34.09-287.89 3121.9775.691216.47266.87266.873.40156.98 -50.56-428.4 2128.3783.312

37、17.64293.72293.723.40172.78-68.2-583.57 1132.5285.581218.18301.76301.763.40177.51 -86.38-742.9 圖 4-1-2 左地震作用下框架彎矩圖 圖 4-1-3 左地震作用下梁端剪力及軸力圖 4.2 橫向風荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計算 4.2.14.2.1 風荷載標準值風荷載標準值 垂直于建筑物表面上的風荷載標準值當計算主要承重結(jié)構(gòu)時按下式來計 算： 0kzsz ww 式中，風荷載標準值（kn/m2） k 高度 z 處的風振系數(shù) z 風荷載體型系數(shù) s 風壓高度變化系數(shù) z 基本風壓（kn/m2） 0 由荷

38、載規(guī)范 ，徐州地區(qū)重現(xiàn)期為 50 年的基本風壓：=0.35kn/m，地面 0 粗糙度為 b 類。風載體型系數(shù)由荷載規(guī)范第 7.3 節(jié)查得： =0.8（迎 s 風面）和=-0.5（背風面） 。 荷載規(guī)范規(guī)定，對于高度大于 30m，且高 s 寬比大于 1.5 的房屋結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用風振系數(shù)來考慮風壓脈動的影響。本 z 設(shè)計中，房屋高度 h=34.55 30m，h/b=34.55/42=0.82 30m，抗震設(shè)防烈度為 7 度，因此該框架為二級抗 震等級。 6.2 框架梁內(nèi)力組合 梁內(nèi)力控制截面一般取兩端支座截面及跨中截面。支座截面內(nèi)力有支座 正、負彎矩及剪力，跨中截面一般為跨中正截面。 6.2.16.

39、2.1 作用效應(yīng)組合作用效應(yīng)組合 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用期間，可能遇到同時承受永久荷載和兩種以上可 變荷載的情況。但這些荷載同時都達到它們在設(shè)計基準期內(nèi)的最大值的概率 較小，且對某些控制截面來說，并非全部可變荷載同時作用時其內(nèi)力最大， 因此應(yīng)進行荷載效應(yīng)的最不利組合。 永久荷載的分項系數(shù)按規(guī)定來?。寒斊湫?yīng)對結(jié)構(gòu)不利時，對由可變荷 載效應(yīng)控制的組合取 1.2，對由永久荷載效應(yīng)控制的組合取 1.35；當其效應(yīng) 對結(jié)構(gòu)有利時，一般情況下取 1.0，對結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂移驗算取 0.9。 可變荷載的分項系數(shù)，一般情況下取 1.4。 均布活荷載的組合系數(shù)為 0.7，風荷載組合值系數(shù)為 0.6，地震荷載

40、組 合值系數(shù)為 1.3； 6.2.26.2.2 承載力抗震調(diào)整系數(shù)承載力抗震調(diào)整系數(shù) 從理論上講，抗震設(shè)計中采用的材料強度設(shè)計值應(yīng)高于非抗震設(shè)計時的 材料強度設(shè)計值。但為了應(yīng)用方便，在抗震設(shè)計中仍采用非抗震設(shè)計時的材 料強度設(shè)計值，而是通過引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)來提高其承載力。 re 表 6-2-1 承載力抗震調(diào)整系數(shù) re 偏壓柱 受彎梁 軸壓比0.15 受剪 0.750.750.800.85 6.2.36.2.3 梁內(nèi)力組合表梁內(nèi)力組合表 該框架內(nèi)力組合共考慮了四種內(nèi)力組合， gkqk 1.2s+1.4s ,， gkqk 1.2s+1.4 0.9(s) wk s gkqkwk 1.2 s+

41、0.5s1.3s re ，各層梁的內(nèi)力組合結(jié)果見附表，其中豎向荷載作用下 gkqk 1.35s+1.4 0.7s 的梁端彎矩為經(jīng)過調(diào)幅后的彎矩(調(diào)幅系數(shù)為 0.8)。 梁內(nèi)力組合見表 6-2-2表 6-2-8 6.36.3、框架柱內(nèi)力組合、框架柱內(nèi)力組合 6.3.16.3.1 柱內(nèi)力組合柱內(nèi)力組合 柱內(nèi)力控制截面一般取柱上、下端截面，每個截面上有 m、n、v。 由于柱是偏心受力構(gòu)件且一般采用對稱配筋，故應(yīng)從上訴組合中求出下 列最不利內(nèi)力： 及相應(yīng)的 n max m 及相應(yīng)的 m max n 及相應(yīng)的 m min n 柱內(nèi)力組合見表 6-3-1表 6-3-7 7 7 配筋計算配筋計算 7.17.

42、1、框架柱和梁的截面設(shè)計、框架柱和梁的截面設(shè)計 7.1.1、柱的配筋計算 由混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范查得： 混凝土 c30 =14.3n/2 =1.43n/mm2 =2.01n/mm2 c f t f tk f 鋼筋強度 hpb235 =210 n/mm2 =235n/mm2 y f yk f hrb400 =360 n/mm2 =400n/mm2 y f yk f 7.1.1.1、框架柱截面設(shè)計 本結(jié)構(gòu)選用柱為 600mm600mm ，抗震等級為二級 軸壓比驗算 a 軸，第一層最大為 2389.57kn max n 軸壓比 =0.460.8 cc n af n 2 3 600 3 . 14 105

43、7.2389 b 軸，第一層最大為=2476.13kn max n max n 軸壓比 =0.480.8 cc n af n 2 3 600 3 . 14 1013.2476 所以軸壓比滿足要求 7.1.1.2、正截面受彎承載力計算 1a 軸：由于柱同一截面分別承受正，反向彎矩，故采用對稱配筋.（用 hrb400 級鋼筋） 取 as=35mm，則 600-35=565mm，由于 c30c50，所以 1=1.0，1=1.0 knbhfn bcb 11.2511518. 0565600 3 . 140 . 1 01 ）底層： 從柱的內(nèi)力組合表可知，最大的 n 值為 2389.57，nnb為大偏心受

44、壓，選 用 m 大 n 小的組合 m=293.77knm，n=2104.13kn 柱的計算長度：在彎矩中由水平地震作用產(chǎn)生的彎矩75%，柱的 max m 計算長度可按下兩個公式計算，并取其中的較小值： 0 l 所以， hl hl lu )2 . 02( )(15 . 0 1 min0 0 式中：u、l柱的上端、下端節(jié)點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的 各梁線剛度之和的比值； min比值 u、l 中的較小值；h柱的高度 59 . 4 7 . 2 63 . 5 75. 6 u 0 c 0 min mhl mhl lu 5 . 1175 . 5 2)2 . 02( 92. 975 . 5 )59 .

45、4 15. 01 ()(15 . 0 1 min0 0 mmm n m e14014. 0 13.2104 77.293 0 mm mm mm ea20 2030/600 20 max mmeee ai 16020140 0 取 0 . 122. 1 102104.13 6003 .145 . 05 . 0 3 2 1 n afc 0 . 1 1 1553.16 6 . 0 92. 9 0 h l 98 . 0 01 . 0 15 . 1 0 2 h l 21 20 0 )( /1400 1 1 h l hei = 98 . 0 0 . 1) 600 9920 ( 565/1601400 1

46、1 2 = 68 . 1 mma h ee si 8 .53335 2 600 16068 . 1 2 518 . 0 35. 0 565600 3 . 140 . 1 1013.21048 . 0 3 01 b c re bhf nr (=0.8 承載力抗震調(diào)整系數(shù)) re )( )5 . 01 ( 0 2 01 sy cre s ahf bhfner aa )35565(360 )35. 05 . 01 (35 . 0 565600 3 . 140 . 1 8 . 5331013.21048 . 0 23 2 336mm 但按構(gòu)造配筋，最小總配筋率根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范(gb 50011-

47、2001) 表 6.3.8-1，查得=0.8%，=0.8%6002/2=1440mm2， min min, s a min, sa 每側(cè)實配鋼筋 422（=1520mm2） ，另兩側(cè)配構(gòu)造筋 416。 s a s a ）其他層： 從柱的內(nèi)力組合表可知，nnb為大偏心受壓，選用 m 大 n 小的組 :m=201.52knm，n=1786.11kn，從柱的內(nèi)力組合表可知。 柱的計算長度：在彎矩中由水平地震作用產(chǎn)生的彎矩75%，柱的 max m 計算長度可按下兩個公式計算，并取其中的較小值： 0 l 所以， hl hl lu )2 . 02( )(15 . 0 1 min0 0 式中：u、l柱的上端

48、、下端節(jié)點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的 各梁線剛度之和的比值；min比值 u、l 中的較小值；h 柱的高度 5 7 . 2 75 . 6 75. 6 u 7 . 2 63. 575 . 6 c 59 . 4 min mhl66.118 . 443 . 2 43 . 2 0 mmm n m e 8 . 1121128 . 0 11.1786 52.201 0 mm mm mm ea20 2030/600 20 max mmeee ai 8 . 132208 .112 0 取 0 . 144 . 1 1011.1786 600 3 . 145 . 05 . 0 3 2 1 n af re c 0

49、 . 1 1 1543.19 6 . 0 66.11 0 h l 96 . 0 01 . 0 15 . 1 0 2 h l 21 20 0 )( /1400 1 1 h l hei = 0 . 10 . 1) 600 11660 ( 565/ 8 . 1321400 1 1 2 = 10 . 2 mma h ee si 88.54335 2 600 8 .13210. 2 2 518 . 0 29. 0 5656003 .140 . 1 1011.17868 . 0 3 01 b c re bhf nr (=0.8 承載力抗震調(diào)整系數(shù)) re )( )5 . 01 ( 0 2 01 sy cr

50、e s ahf bhfner aa )35565(360 )29 . 0 5 . 01 (29 . 0 565600 3 . 140 . 188.5431011.17868 . 0 23 2 514mm 但按構(gòu)造配筋，最小總配筋率根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范(gb 50011- 2001) 表 6.3.81，查得=0.8%，=0.86002/2=1440mm2， min min, s a min, sa 每側(cè)實配鋼筋 422（=1520mm2） ，另兩側(cè)配構(gòu)造筋 416。 s a s a 2b 軸軸：由于柱同一截面分別承受正，反向彎矩，故采用對稱配筋.（用 hrb400 級鋼筋） 取 as=35mm，

51、則 600-35=565mm，由于 c30c50，所以 1=1.0，1=1.0 knbhfn bcb 11.2511518. 0565600 3 . 140 . 1 01 ）底層： 從柱的內(nèi)力組合表可知，最大的 n 值為 3009.29，nnb為小偏心受壓，選 用 m 大 n 大的組合 m=276.85knm，n=3009.29kn 柱的計算長度：在彎矩中由水平地震作用產(chǎn)生的彎矩75%，柱的 max m 計算長度可按下兩個公式計算，并取其中的較小值： 0 l 所以， hl hl lu )2 . 02( )(15 . 0 1 min0 0 式中：u、l柱的上端、下端節(jié)點處交匯的各柱線剛度之和與交

52、匯的 各梁線剛度之和的比值； min比值 u、l 中的較小值；h柱的高度 01 . 1 52 . 9 7 . 2 63 . 5 75 . 6 u 0 c 0 min mhl61. 675 . 5 15. 115 . 1 0 mm n m e92 29.2009 1085.276 3 0 mm mm mm ea20 2030/600 20 max mmeee ai 1122092 0 取 0 . 186. 0 1029.0093 600 3 . 145 . 05 . 0 3 2 1 n afc 86 . 0 1 1501.11 6 . 0 61 . 6 0 h l 0 . 1 2 21 20 0

53、 )( /1400 1 1 h l hei = 86. 00 . 1) 600 6610 ( 565/1121400 1 1 2 = 38 . 1 mma h ee si 56.41935 2 600 11238 . 1 2 518 . 0 497. 0 565600 3 . 140 . 1 1029.30098 . 0 3 01 b c re bhf nr (=0.8 承載力抗震調(diào)整系數(shù)) re )( )5 . 01 ( 0 2 01 sy cre s ahf bhfner aa )35565(360 )497 . 0 5 . 01 (497 . 0 565600 3 . 140 . 156

54、.4191029.30098 . 0 23 2 56.109mm 但按構(gòu)造配筋，最小總配筋率根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范(gb 50011- 2001) 表 6.3.8-1，查得=0.8%，=0.8%6002/2=1440mm2， min min, s a min, sa 每側(cè)實配鋼筋 422（=1520mm2） ，另兩側(cè)配構(gòu)造筋 416。 s a s a ）其他層： 從柱的內(nèi)力組合表可知，最大的 n 值為 2502.4kn，nnb為大偏心 受壓，選用 m 大 n 小的組:m=337.04knm，n=985.12kn，從柱的內(nèi)力組合 表可知。 柱的計算長度：在彎矩中由水平地震作用產(chǎn)生的彎矩75%，柱的

55、 max m 計算長度可按下兩個公式計算，并取其中的較小值： 0 l 所以， hl hl lu )2 . 02( )(15 . 0 1 min0 0 式中：u、l柱的上端、下端節(jié)點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的 各梁線剛度之和的比值；min比值 u、l 中的較小值；h 柱的高度 1 . 1 52. 97 . 2 75. 675 . 6 u 0 . 1 52 . 9 7 . 2 63. 575 . 6 c 0 . 1 min mhl312. 68 . 4315 . 1 315 . 1 0 mm n m e13.342 12.985 1004.337 3 0 mm mm mm ea20 2030/

56、600 20 max mmeee ai 13.3622013.342 0 取 0 . 161. 2 1012.985 600 3 . 145 . 05 . 0 3 2 1 n af re c 0 . 1 1 1552.10 6 . 0 312. 6 0 h l 0 . 1 2 21 20 0 )( /1400 1 1 h l hei 0 . 10 . 1) 600 6312 ( 565/13.3621400 1 1 2 12. 1 mma h ee si 59.67035 2 600 13.36212. 1 2 518 . 0 16. 0 5656003 .140 . 1 1012.9858

57、. 0 3 01 b c re bhf nr (=0.8 承載力抗震調(diào)整系數(shù)) re )( )5 . 01 ( 0 2 01 sy cre s ahf bhfner aa )35565(360 )16 . 0 5 . 01 (16. 0 . 0565600 3 . 140 . 159.6701012.9858 . 0 23 2 79.656mm 但按構(gòu)造配筋，最小總配筋率根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范(gb 50011- 2001) 表 6.3.81，查得=0.8%，=0.86002/2=1440mm2， min min, s a min, sa 每側(cè)實配鋼筋 422（=1520mm2） ，另兩側(cè)配構(gòu)造

58、筋 416。 s a s a 7.1.1.3、垂直于彎矩作用平面的受壓承載力驗算 垂直于彎矩作用平面的受壓承載力按軸心受壓計算。 ）a 軸柱軸柱 底層：=2389.57kn max n 查混凝土結(jié)構(gòu)表 6-1 知：(鋼筋混凝土軸心受53.16 6 . 0 92 . 9 0 b l 87 . 0 壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù))。 )215203606003.14(87.09.0)(9.0 2 syc aafaf =4887.80kn=2389.57kn. max n 滿足要求。 中間層：=2034.31kn max n 查混凝土結(jié)構(gòu)表 6-1 知：(鋼筋混凝土軸心43.19 6 . 0 66.11 0 b l

59、 77. 0 受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù))。 )215203606003.14(77.09.0)(9.0 2 syc aafaf =4325.98kn=2034.31kn. max n 滿足要求。 ）b b 軸柱軸柱 底層：=3009.29kn max n 查混凝土結(jié)構(gòu)表 6-1 知：(鋼筋混凝土軸心01.11 6 . 0 61 . 6 0 b l 965 . 0 受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù))。 )215203606003.14(965.09.0)(9.0 2 syc aafaf =5337.25kn=3009.29kn. max n 中間層：=2503.4kn max n 查混凝土結(jié)構(gòu)表 6-1 知：(鋼筋混凝

60、土軸心52.10 6 . 0 312. 6 0 b l 96. 0 受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù))。 )215203606003.14(96.09.0)(9.0 2 syc aafaf =5393.43kn=2502.4kn. max n 7.1.1.4、斜截面受剪承載力計算 ）a 軸柱軸柱 底層：最不利內(nèi)力組合： m=293.77knm，n=2104.13kn，v=45.62kn 剪跨比309. 5 565 . 0 2 75 . 5 2 0 h hn 3 nknafc 4 . 15446003 .143 . 03 . 0 2 knn4 .1544 0 0 )056 . 0 1 05 . 1 ( hf n