土木工程結構設計手算書

1、第 頁 共 II 頁 本科畢業(yè)設計說明書（論文）目 錄1 緒論11.1 結構體系的選擇11.2 工程研究背景21.3 工程研究現(xiàn)狀21.4 本設計主要的研究工作32 圖書館建筑設計52.1 建筑功能及其設計理念52.2 工程做法73 計算機輔助設計（PKPM設計）83.1 確定結構布置及構件的截面尺寸83.2 荷載計算93.3 PMCAD參數(shù)選取113.4 SATWE參數(shù)選取163.5 JCCAD參數(shù)選取163.6 PKPM電算成果174 零星構件設計184.1 樓面板的計算184.2 次梁的計算194.3 樓梯的計算235 單榀框架設計285.1 確定框架計算簡圖285.2 豎向荷載計算29

2、5.3 豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算295.4 豎向荷載作用下的內(nèi)力計算335.5 風荷載計算455.6 地震作用下的內(nèi)力及位移計算515.7 梁的內(nèi)力組合595.8 梁的截面設計655.9 柱的內(nèi)力組合705.10 柱的配筋計算735.11 框架梁柱節(jié)點核芯區(qū)截面抗震驗算796 基礎的設計816.1 基礎的設計82第 II 頁 共 II 頁 本科畢業(yè)設計說明書（論文）6.2 獨立基礎設計826.3 基礎底板配筋驗算84結束語86致 謝87參考文獻88 本科畢業(yè)設計說明書（論文）第73頁 共88頁 1 緒論畢業(yè)設計是學生完成教學計劃規(guī)定全部課程后的學習，必須進行的最后一個重要的實踐環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)

3、設計以河海大學江寧校區(qū)圖書館建筑結構設計為例，研究了框架結構的建筑設計和結構設計等問題。我們可以通過該畢業(yè)設計，熟悉和掌握建筑的的結構的設計思路、流程和框架結構的受力特點，熟練運用AUTOCAD、PKPM、天正、探索者等軟件，復習了大學所學習的知識，同時也提高了解決實際問題的能力，為畢業(yè)后能適應復雜的工作打下良好的基礎。1.1 結構體系的選擇結構體系應根據(jù)建筑物的平面布置、抗震設防類別、建筑高度、場地條件、地基、結構材料和施工因素等，經(jīng)技術、經(jīng)濟和使用條件綜合比較后再確定。當前結構體系主要有砌體結構、木結構、框架結構、剪力墻結構、筒體結構等。我國現(xiàn)行的建筑抗震規(guī)范（GB500112010）明確

4、規(guī)定，結構體系應符合以下各項要求：（1）有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。（2）應避免因部分結構和構件破壞而導致喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。這就要求結構設計成超靜定結構體系，即使在某些部位遭到破壞時也不會導致整個結構的失效。（3）應具備必要的抗震能力、良好的變形能力和消耗地震能量的能力。（4）對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。結構的薄弱部位一般出現(xiàn)在剛度突變，如轉換層、豎向有較大的內(nèi)收和外突、材料強度放生突變部位，對這些部位都要采取措施進行加強。建筑的高度是決定結構體系的又一重要因素。一般情況下多層住宅建筑可采用砌體結構。而大開間建筑，高層建筑等，多采用框架結構、剪

5、力墻結構、框架剪力墻結構和筒體結構。綜合考慮各方面因素本，本圖書館建筑設計采用框架結構，框架空間分隔靈活，自重輕，節(jié)省材料；可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點，利于安排需要較大空間的建筑結構；框架結構施工工期短、內(nèi)部空間大，結構安全合理而被廣泛采用，在結構設計中應用也越來越廣泛。結構的整體性、剛度較好，設計處理好也能達到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆注成各種需要的截面形狀。本圖書館設計只有五層且屬于公共建筑，要求空間大且布置靈活。因此本設計采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構最合適。1.2 工程研究背景圖書館是人類智慧的結晶，它真實的記錄了人類自從有文字以來改造自然，改造社會的歷史，現(xiàn)狀以及對未來的

6、需求；圖書館是人類知識的寶庫，對廣大學生來說，它是知識之源，是良師益友，是大學學習的重要場所之一。河海大學一直致力于培養(yǎng)“艱苦樸素、實事求是、嚴格要求、勇于探索”的綜合性人才，為了給莘莘學子提供一個舒適的學習環(huán)境，河海大學有必要建立一個屬于自己的圖書館。1.2.1 工程概況工程名稱：河海大學江寧校區(qū)圖書館。建設地點：江蘇省河海大學校園內(nèi)。建筑面積：。 建筑高度：23.7?？拐鹪O防烈度：7度（0.10g）；抗震設防分類：丙類。防火等級：II 級。建筑結構安全等級：三級，設計使用年限：50年?；撅L壓：?；狙海?。1.3 工程研究現(xiàn)狀本設計采用框架結構作為結構體系，框架結構是目前建筑工程界應用

7、最為廣泛的一種結構體系，由于框架結構施工工期短、內(nèi)部空間大，結構安全合理而被廣泛采用，在結構設計中應用也越來越廣泛。1.3.1 結構設計原則框架結構的設計主要應遵循以下幾個原則：（1）剛柔并濟。結構太剛則變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的力很大，容易造成局部受損最后全部毀壞；而太柔的結構雖然可以很好的消減外力，但容易造成變形過大而無法使用甚至全體傾覆。（2）多道防線。安全的結構是層層設防的，在荷載的作用下，所有抵抗外力的結構通力合作。本圖書館結構設計的柱與梁上下左右貫通，以確保傳力途徑的完整，避免地震及荷載作用下局部應力集中導致結構破壞。（3）“強柱弱梁”。由于框架柱受軸向壓力作用

8、，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出現(xiàn)塑性鉸，就會產(chǎn)生較大的層間位移，甚至形成同層各柱上下端同時出現(xiàn)塑性鉸的“柱鉸結構”，從而危及結構承受豎向荷載的能力而造成結構的倒塌。（4）“強剪弱彎”。為了防止梁塌，柱端在彎曲屈服前出現(xiàn)脆性剪切破壞，則要使構件的受剪承載力大于構件彎曲時實際達到的剪力。（5）“強節(jié)點弱構件”。由于對節(jié)點進行抗震結構設計，所有要求使框架節(jié)點核心區(qū)不在梁柱之前破壞?？蚣芙Y構設計在工程實踐中已取得豐富的實踐經(jīng)驗，因此在設計中要充分結合實際工程經(jīng)驗。1.3.2 相關的規(guī)范及標準目前國內(nèi)對于框架結構已經(jīng)有一套相當成熟的理論體系，同時也制定了多種規(guī)范來約束施工行為，本次工程

9、設計主要用到以下幾本規(guī)范及標準：總圖制圖標準GB/T50103-2010房屋建筑制圖統(tǒng)一標準GB/T50001-2010建筑結構制圖標準GB/T50105-2010建筑設計防火規(guī)范GB50016-2014民用建筑設計通則GB50352-2005建筑結構荷載規(guī)范GB50009-2012混凝土結構設計規(guī)范GB50010-2010建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-2010建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2010建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50068-20011.4 本設計主要的研究工作畢業(yè)設計的研究工作可以概況為采用的技術路線及預期成果。1.4.1 本設計采用的技術路線本設計要求我們掌握框架結構

10、計算的基本流程，熟練掌握設計中需要用到的各類建筑專業(yè)軟件和辦公軟件。本設計主要采用的技術路線：（1）前期準備：去圖書館查閱相關資料，翻譯相關的文獻資料，復習三大力學知識，學習使用PKPM、AutoCAD、天正建筑等軟件。（2）根據(jù)地質(zhì)資料和周邊環(huán)境，建立PKPM模型，了解框架結構受力特點。（3）結合PKPM生成結果和手算結果書寫完整的計算書，通過對計算結果的分析選擇最優(yōu)方案來進行計算。（4）根據(jù)任務書的要求和計算結果，運用探索者軟件畫出完整的結構施工圖。1.4.2 本設計的預期成果本次畢業(yè)設計預期達到的成果主要有：設計說明計算書、建筑施工圖、結構施工圖和PKPM建模文件。2 圖書館建筑設計建筑

11、設計是設計師設計理念的集中體現(xiàn)2。就本設計而言：圖書館的總體規(guī)劃上要因地制宜，結合具體的現(xiàn)狀，使功能分區(qū)明確，布局合理，各分區(qū)聯(lián)系要方便，動靜結合，并且互不干擾；功能上要求是多層次，靈活性，綜合性，高效性；結構施工上要符合相關規(guī)范要求；材料上應貫徹國家關于節(jié)能、環(huán)保等方針政策，并且符合國家現(xiàn)行有關要求，做到技術先進、經(jīng)濟合理、實用可靠。本設計采用框架結構，和砌體結構相比較現(xiàn)澆混凝土框架時整體性較好，能達到較好的抗震效果。2.1 建筑功能及其設計理念在建筑結構設計中，除了選擇合理的結構體系外，還有恰當?shù)卦O計和選擇建筑物的平面形狀、剖面和形體。結構的總體布置要考慮結構的受力特點和經(jīng)濟合理性，對于圖

12、書館而言，要按照公共建筑的有關規(guī)范來進行設計3。2.1.1 平面設計光線和通風條件是創(chuàng)造良好閱覽環(huán)境和藏書環(huán)境的必要條件。以自然采光通風條件為主，充分利用自然資源，節(jié)約能源。因此本設計在進行建筑布局時，據(jù)我國的自然條件，圖書館采用坐北朝南，并且設置大面積窗戶來解決采光通風問題。柱網(wǎng)布置是平面布置的一部分，應滿足建筑使用要求，同時考慮結構的合理性與施工的可行性。圖書館各空間柱網(wǎng)尺寸、層高、荷載設計應有較大的適應性和使用的靈活性。根據(jù)民用建筑設計規(guī)范（GB50352-2005）確定該建筑層高均為4.2米，層數(shù)為五層。底層是一個圖書館的主要部分，包括服務中心、目錄廳、藏書館、復印室、采編室、辦公室，

13、二五層以各種開架閱覽為主體，設有閱覽室、學生自習室、報告廳、電子閱覽室等。根據(jù)圖書館設計規(guī)范（GBJ 38-99）中的安全疏散要求圖書館的安全出口不應少于兩個，并應分散設置。平面體形上采用L形。具體見建施-02建施-07。2.1.2 立面設計建筑的設計的宗旨是滿足使用功能需求的同時，運用制圖原理創(chuàng)造出給人以美和感染力的建筑形象。立面設計是建筑設計中很重要的部分，立面的設計的內(nèi)容包括很多，有立面的個性，立面的輪廓，立面的材料和色彩，門窗的構成與組織，立面上各部分的比例等等。在尋求“知識”的環(huán)境中最重要的要素就是“光”。在針對這個巨大空間提供自然采光和通風而建造舒適的閱覽環(huán)境的問題上，在立面上設置

14、了大面積的玻璃窗。具體見建施-08建施09。2.1.3 剖面設計建筑剖面設計主要是確定建筑物在垂直方向上的空間組合關系，為了確定建筑物內(nèi)部的結構布置和主要構配件的尺寸（如建筑層數(shù)、門窗洞口的尺寸、樓梯的尺寸，梁板的投影關系等）。具體見建施-10。2.1.4 樓地面設計樓地層包括樓板層和地平層，是水平方向分隔房間空間的承重構件，樓板分割上下樓層的空間，地坪層分隔大地與底層的空間。樓板層的設計要求：（1）具有足夠的剛度和強度；（2）滿足隔聲、防火、熱工的要求；（3）滿足建筑經(jīng)濟的要求。本設計的房間用途主要是閱覽室和藏書室?？紤]書庫和非書資料庫內(nèi)應防止地面、墻身返潮，不得出現(xiàn)結露現(xiàn)象，因此采用水磨石

15、地面，因為水磨石地面具有良好的耐久性、耐腐蝕、耐污損、防潮，并具有質(zhì)地美觀、表面光潔、不起塵、易清洗等優(yōu)點，而且經(jīng)濟性好。為了防止衛(wèi)生間的水溢出，衛(wèi)生間樓地面低于外地面30mm，并進行找坡，坡度為1%。2.1.5 屋面設計屋頂一般可以分為平屋頂和坡屋頂。屋頂?shù)脑O計應該考慮滿足功能、結構、建筑三方面的要求。排水方式的選擇應該滿足下列要求：（1）高度較低的建筑為了控制造價，宜采用無組織排水。（2）積灰多的屋面應采用無組織排水。（3）有腐蝕性介質(zhì)的工業(yè)建筑也不宜采用有組織排水。本設計為圖書館，地處南京，雨水量一般。考慮到機房設備的檢修所以屋面采用上人屋面，上人屋面的標準做法可見施工說明。屋頂?shù)呐潘?/p>

16、用有組織排水，利用材料進行找坡，坡度為2%。屋面采用剛性防水，防水效果好、耐久性好，屋面同時設有抗裂措施。具體見建施07。2.2 工程做法本的工程做法主要依照中國建筑標準設計研究院組織編制的工程做法（自重計算）07G12020，其主要包括屋面做法、樓面做法、外墻面做法、內(nèi)墻面做法、室外工程做法、墻體及防水防潮做法等。具體見建施-01。 3 計算機輔助設計（PKPM設計）目前的結構計算程序主要有：PKPM系列（TAT、SATWE）、TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）、BSCW、GSCAD、SAP系列。其他一些結構計算程序如ETABS等，雖然功能強大，且在國外也相當流行，但國內(nèi)實際上使

17、用的不多。本次結構設計采用PKPM，PKPM系列CAD軟件，歷經(jīng)多年的推廣應用，目前已經(jīng)發(fā)展成為集建筑、結構、設備、概預算及施工為一體的集成系統(tǒng)。該軟件及時滿足了我國建筑行業(yè)快速發(fā)展的需要，顯著提高了設計效率和質(zhì)量，為實現(xiàn)建設部提出的“甩圖板”目標做出了重要貢獻。3.1 確定結構布置及構件的截面尺寸3.1.1 結構布置 首先確定PKPM的結構平面布置圖，詳見圖3.1。圖3.1 結構平面布置圖3.1.2 確定梁柱板截面尺寸 （1）確定梁的截面尺寸主梁的尺寸估算：KL-1：取KL-2：取次梁的尺寸估算：?。?） 確定柱的截面尺寸：取(3) 確定樓板尺寸：在一般荷載下，雙向板板厚取板跨的，但一般板厚

18、不得小于。綜合考慮板跨、撓度要求以及管網(wǎng)布置對結構的削弱作用等，取板厚為。3.2 荷載計算在PKPM建模時需要先進行荷載輸入，荷載主要有屋面恒活載、樓面恒活載、梁間恒載。計算結果如下：（1）屋面板計算：20厚C20細石混凝土保護層： SBS改性瀝青防水卷材： 20厚1：25水泥砂漿找平層： 100厚1：6水泥焦渣找坡層： 80厚苯板保溫層： 110厚鋼筋混凝土板： 10厚板底抹灰： 合計： （2）樓面荷載計算10厚的水磨石面層： 20厚水泥砂漿打底： 15厚水泥漿一道： 110厚鋼筋混凝土板： 10厚板底抹灰： 合計： （3）次梁荷載計算（LL-1：）混凝土自重 抹灰層10厚混合砂漿： 合計：

19、 （4）橫向框架梁計算（KL-1：） 混凝土自重 抹灰層10厚混合砂漿： 合計： 其余荷載：衛(wèi)生間，樓面，C1窗所在墻線荷載、C2窗所在墻線荷載、內(nèi)墻、女兒墻。活載：上人屋面、普通閱覽室、會議室、辦公室,疏散樓梯 ,電梯機房,衛(wèi)生間、門廳,考慮為可能出現(xiàn)人員密集的公共建筑，走廊為，專業(yè)期刊閱覽室，電子閱覽室，報告廳，書庫。103.3 PMCAD參數(shù)選取PMCAD模塊是后續(xù)模塊TAT、SATWE、JCCAD的基礎，因此其數(shù)據(jù)的準確程度將直接影響到后續(xù)模塊數(shù)據(jù)、計算的準確度。它的數(shù)據(jù)檢查發(fā)現(xiàn)的問題應消除，不應帶入后續(xù)模塊。這里需要定義的設計參數(shù)不多，也比較簡單，主要包括總信息、材料信息、地震信息、

20、風荷載信息及鋼筋參數(shù)。要在后續(xù)模塊里檢查是否已準確的傳入。3.3.1 總信息參數(shù)總信息參數(shù)主要包括結構主材、結構體系、地下室層數(shù)、與基礎相連構件的最大底標高、梁鋼筋的混凝土保護層厚度、框架梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù)、考慮結構使用年限的活荷載調(diào)整系數(shù)等。本設計采用框架結構，具體原因在1.1節(jié)中已經(jīng)闡述；對于使用年限為50年的結構構件， ；環(huán)境類別為一類的梁、柱鋼筋的最小混凝土保護層厚度為20mm8；在豎向荷載作用下，可考慮框架梁端塑性變形內(nèi)力重分布對梁端負彎矩乘以調(diào)幅系數(shù)進行調(diào)幅?，F(xiàn)澆框架梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù)可取0.80.9，本工程取0.85。具體的總信息參數(shù)選取詳見圖3.2。圖3.2 總信息參數(shù)3.3.

21、2 材料信息材料參數(shù)主要包括混凝土容重、鋼容重、輕骨料混凝土容重、 砌體容重、輕骨料混凝土密度等級、輕骨料混凝土密度級、墻水平分布筋類別、梁柱箍筋級別等。其中對于混凝土容重一欄要考慮到抹灰荷載等的影響，因此取。具體的材料信息參數(shù)選取詳見圖3.3。圖3.3 材料信息參數(shù)3.3.3 地震信息地震信息參數(shù)主要包括設計地震分組、地震烈度、場地類別、混凝土框架抗震等級、剪力墻抗震等級、剪力墻抗震等級、鋼框架抗震等級、計算振型個數(shù)、周期折減系數(shù)等參數(shù)。本設計地址位于南京市，設計地震分組為一組；地震烈度 7度(0.1g)；場地類別為二類；框架等級為三級12。周期折減的目的是為了充分考慮框架結構和框架剪力墻結

22、構的填充墻剛度對計算周期的影響。對于框架結構，周期折減系數(shù)可取0.60.7，本設計采用0.7. 具體的地震信息參數(shù)選取詳見圖3.4。 圖3.4 地震信息參數(shù)3.3.4 風荷載信息風荷載信息參數(shù)主要包括修正后的基本風壓、地面粗糙度類別、沿高度體型分段數(shù)、各段最高層層高、各段體型系數(shù)。根據(jù)建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2012）確定基本風壓和地面粗糙度分別為：，C類。 各段體型系數(shù)：根據(jù)建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2012）7.3.1條確定。具體的風荷載信息參數(shù)選取詳見圖3.5。圖3.5 風荷載信息參數(shù)3.3.5 鋼筋信息鋼筋強度設計值：根據(jù)混凝土結構設計規(guī)范（GB 50010-20

23、10）4.2.3條確定。具體的鋼筋信息參數(shù)選取詳見圖3.6。圖3.6 鋼筋信息參數(shù)以上PMCAD模塊“設計參數(shù)”對話框中的各類設計參數(shù)，當用戶執(zhí)行“保存”命令時，會自動存儲到.JWS文件中，對后續(xù)各種結構計算模塊均起控制作用。3.4 SATWE參數(shù)選取一般結構設計有TAT和SATWE兩種方案，在本次設計中采用SATWE方案，SATWE的參數(shù)有設計信息、總信息、配筋信息、風荷載信息、地震信息、活荷信息、調(diào)整信息以及荷載組合。由于與PMCAD參數(shù)有重合，因此在這里不單獨列舉出來。3.5 JCCAD參數(shù)選取JCCAD可完成柱下獨立基礎，磚混結構墻下獨立基礎及與樁有關的各種基礎的結構計算和施工圖設計，

24、這里主要用到了JCCAD中的基礎人機交互輸入和基礎平面施工圖兩項。具體的參數(shù)選取詳見圖3.7、3.8。圖3.7 地基承載力計算參數(shù)圖3.8 基礎設計參數(shù)3.6 PKPM電算成果利用PKPM軟件，可在結構計算完畢后，進行智能化地選擇鋼筋，確定構造措施及節(jié)點大樣，全面地人工干預修改手段，鋼筋截面歸并整理，自動布圖等以系列操作，系統(tǒng)可自動完成框架、結構平面、各類基礎等施工圖繪制。具體結果詳見附圖24。PKPM電算得出梁、板、柱、基礎、樓梯的結構施工圖，通過TCAD工具將PKPM圖轉換成CAD圖，最后再通過探索者軟件進行優(yōu)化出圖。最終結果詳見結施2結施7。4 零星構件設計零星構件的設計主要包括樓板的設

25、計、次梁的設計、樓梯的設計。它們是框架結構的重要組成部分。4.1 樓面板的計算本次設計取一層軸上CD跨間的一塊板進行分析，板厚為110mm，由,所以按雙向板進行設計，雙向板一般按彈性理論進行設計6。所取的板計算簡圖詳見圖4.1。圖4.1 板計算簡圖4.1.1 板的荷載設計值活載，恒載。永久荷載起控制效應：可變荷載起控制效應：取板計算跨度：，故，7。4.1.2 板的彎矩設計值由于板直接與梁整澆在一起，因此板按四邊固支來計算，由得：，計算彎矩時考慮泊松比的影響，在計算中近似取，則修正后的：同理：，則 4.1.3 板的截面設計截面有效高度：（短跨）方向跨中截面的，（長跨）方向跨中截面的，支座截面處均

26、為。由公式計算9。截面配筋計算結果及實際配筋見表4.1，其余板配筋詳見結施-05。表4.1 板配筋計算位置方向配筋跨中905.13 166 B8180279802.33 81.5 B8180279支座90-12.2 396 B1020039390-10.05 341 B102003934.2 次梁的計算4.2.1 次梁的設計本次設計以一層AB跨次梁進行計算，該次梁截面初估為，板厚為。（1）恒荷載標準值:（2）活荷載標準值:當永久荷載起控制效應： 可變荷載起控制效應：，取。次梁的計算簡圖如圖4.2圖4.2 次梁計算簡圖（3） 內(nèi)力計算在間距相同情況下，等跨連續(xù)梁各跨跨中和支座截面的彎矩值M可按下

27、式計算：，具體過程見表4.2。表4.2 次梁彎矩值位置端支座A29.556.4-49.65AB跨中29.556.485.11支座B29.556.4-108.32在間距相等的情況下，等跨連續(xù)梁各跨跨中和支座截面的剪力值V均可按下式計算：，具體過程見表4.3。表4.3 次梁剪力值位置A右 0.5029.556.494.56B 左 0.5529.556.4104.024.2.2 配筋計算正截面承載力計算時，跨中截面按T形截面計算。對于T形截面受彎構件受壓翼緣計算寬度的取值，應考慮翼緣厚度、梁跨度和受力狀況等因素，即翼緣計算寬度：按跨度考慮時：按梁凈距考慮時：按翼緣高度考慮：，所以不考慮。綜上所述，取

28、?；炷翉姸鹊燃塁30，保護層厚度為。 (),縱向受力鋼筋采用,箍筋采用HRB335，。經(jīng)判斷屬于第一類T形截面。由于荷載左右對稱所以取一半計算，次梁配筋計算見表4.4。表4.4 次梁配筋計算彎矩設計值AAB B49.5685.11108.320.130.0210.280.140.0210.28405.96639985.9275275275選配鋼筋2C203C204C20實配鋼筋6039421256注：表中b在跨中處取。斜截面受剪承載力計算驗算截面尺寸： 因為則按下式計算：截面尺寸滿足要求。,故計算配筋：選配B8200， 4.3 樓梯的計算樓梯是多層建筑物豎向交通的主要構件，也是多、高層建筑遭

29、遇火災和其他災害時的主要疏散通道。樓梯的結構形式有板式和梁式樓梯，在一些公共建筑中有時也用剪刀式和螺旋式樓梯。經(jīng)考慮本設計采用板式樓梯。板式樓梯具有下表面平整，施工支模較方便，外形比較輕巧的優(yōu)點。其設計主要包括梯段板、平臺板以及平臺梁的設計9。4.3.1 計算簡圖的確定樓梯的標準層進行計算，計算簡圖見圖4.3和圖4.4。 圖4.3 樓梯結構平面布置 圖4.4 梯板計算簡圖4.3.2 梯段板設計板厚取板厚板傾斜角,，取寬板帶計算。（1）荷載計算恒荷載水磨石面層 三角形踏步 混凝土斜板 板底抹灰 合計： 活荷載 永久荷載起控制效應：可變荷載起控制效應：因此p=（2）截面設計板水平計算跨度： 跨中彎

30、矩： 板的有效高度： 混凝土用，鋼筋采用選配B，B分布筋。4.3.3 平臺板設計平臺板計算簡圖見圖4.5圖4.5 休息平臺板計算簡圖設平臺板厚。（1）荷載計算恒荷載水磨石面層 100厚混凝土板 板底抹灰 合計： 活荷載 永久荷載起控制效應：可變荷載起控制效應：平臺板的計算跨度： 彎矩設計： 選B8。4.3.4 平臺梁設計設平臺梁TL截面尺寸為200×400。（1）荷載計算恒荷載梁自重 梁側粉刷 平臺板傳來 梯段板傳來 合計： 活荷載 永久荷載起控制效應：可變荷載起控制效應：故平臺梁的總荷載設計值為： （2）截面設計計算跨度 彎矩設計值 剪力設計值 截面按倒L形計算 梁的有效高度 經(jīng)判

31、別屬于第一類T形截面 選配3C18配置B箍筋，則斜截面受剪承載力 滿足要求。樓梯配筋具體見結施06。 5 單榀框架設計為了簡化計算通常取一榀具有代表性的框架進行設計。一榀框架設計的主要內(nèi)容包括：確定計算簡圖、豎向荷載的計算、水平方向荷載計算、內(nèi)力計算及組合、梁柱配筋等8。5.1 確定框架計算簡圖本次設計選取軸的一品框架進行計算，設計中假定框架柱嵌固于基礎頂面，框架梁與柱剛接，由于各層柱的截面尺寸相同，故每層梁的跨度等于柱截面形心軸線之間的距離。底層柱高從基礎頂面算至二層樓面，基頂標高根據(jù)地質(zhì)條件、室內(nèi)外高差，定為，故此處可求得底層柱高為5.0m，其余各層柱高均為4.2m。在框架梁柱線剛度計算時

32、，對于中框架梁的慣性矩取梁柱的線剛度計算：邊跨橫向框架梁：中跨橫向框架梁：底層柱：24層柱： 其余梁柱相對線剛度計算簡圖見圖5.1。圖5.1 軸框架相對線剛度計算簡圖5.2 豎向荷載計算恒載標準值和活荷載標準值計算見3.2。5.3 豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算本次設計由于板長寬比均小于等于2，因此都按雙向板計算。具體的荷載傳遞路線詳見圖5.2。 圖 5.2 荷載傳遞路線5.3.1 荷載作用下的原始計算簡圖（1）A軸頂層柱縱向集中荷載計算邊跨 女兒墻自重：縱向框架梁自重： 橫向次梁自重：板傳荷載：合計：中跨 縱向框架梁自重：橫向次梁自重：板傳荷載：合計：其余柱恒活荷載下的集中力見圖5.3，圖5.4

33、。 圖5.3 恒荷載作用下的原始計算簡圖 圖5.4 活荷載作用下的原始計算簡圖5.3.2 荷載作用下的計算簡圖結構設計時,為了計算方便，一般采用等效均布荷載代替樓面上不連續(xù)分布的實際荷載。（1）以AB軸間頂層框架梁為例：屋面板傳荷載（板傳至梁上的梯形荷載轉換成均布荷載）恒載：活載：其余框架梁間均布荷載見圖5.5和圖5.6。圖5.5 恒荷載作用下的計算簡圖 圖5.6 活荷載作用下的計算簡圖5.4 豎向荷載作用下的內(nèi)力計算因豎向荷載作用下的結構的側移可以忽略，故可以采用彎矩分配法計算內(nèi)力。內(nèi)力的正負號采用如下規(guī)定：節(jié)點彎矩以逆時針為正，桿端彎矩以以順時針為正；桿端剪力以順時針為正；軸力以壓力為正。

34、5.4.1 計算彎矩分配系數(shù)由圖5.1可知梁、柱的相對線剛度，為了說明清晰對節(jié)點進行編號，節(jié)點編號詳見圖5.7。 圖5.7 節(jié)點編號圖彎矩分配系數(shù)則按下式計算： 5.4.2 各層分配系數(shù)計算值 本次設計以4節(jié)點為例 其余彎矩分配系數(shù)詳見表5.1。表5.1 彎矩分配系數(shù)節(jié)點編號100.260.40.341.020.240.080.370.311.030.080.240.370.311.040.2600.40.341.0500.240.380.381.060.230.070.350.351.070.070.230.350.351.080.2400.380.381.0900.240.380.381.

35、0100.230.070.350.351.0110.070.230.350.351.0120.2400.380.381.01300.240.380.381.0140.230.070.350.351.0150.070.230.350.351.0160.2400.380.381.01700.3900.611.0180.340.1100.551.0190.110.3400.551.0200.39000.611.05.4.3 荷載作用下框架梁固端彎矩的計算（1）恒荷載作用下框架梁固端彎矩的計算 以底層A-B框架梁固端彎矩計算為例：A軸頂層：A軸頂層：B軸頂層右：其余層各桿端恒荷載作用下的固端彎矩值計算

36、略，計算結果詳見表5.2。表5.2 恒荷載作用下的桿端固端彎矩值樓層A軸B軸左B軸右C軸左C軸右D軸5層-80.9580.95-9.19.1-80.9580.954層-90.3990.39-7.477.47-90.3990.393層-90.3990.39-7.477.47-90.3990.392層-68.668.6-7.477.47-68.668.61層-90.3990.39-7.477.47-90.3990.39（2）活荷載作用下框架梁固端彎矩計算以底層框架梁固端彎矩計算為例A軸底層：B軸底層左：B軸頂層右：其余層各桿端活荷載作用下的固端彎矩值計算略，計算結果詳見表5.3。表5.3 活荷載作

37、用下桿端固端彎矩值樓層A軸B軸左B軸右C軸左C軸右D軸5層-25.2325.23-2.722.72-25.3225.324層-31.531.5-5.045.04-31.531.53層-31.531.5-5.045.04-31.531.52層-37.7537.75-4.334.33-37.7537.751層-31.531.5-5.045.04-31.531.55.4.4 彎矩二次分配法求桿端彎矩因為框架對稱，且恒活載為正對稱荷載，所以取半榀框架進行計算。恒荷載作用下彎矩過程詳見圖5.89彎矩二次分配法計算活荷載作用下彎矩過程詳見圖5.99。圖5.8 恒荷載作用下彎矩二次分配法求桿端彎矩（）圖5.

38、9 活荷載作用下彎矩二次分配法求桿端彎矩（）5.4.5 荷載作用下跨中彎矩的計算1本次設計計算跨中彎矩以AB軸為例：(1)頂層恒載作用下跨中彎矩的計算，計算見圖5.10： 圖5.10 梁恒載計算簡圖（）, , 5.4.6 荷載作用下剪力計算（1）恒載作用下梁的剪力計算 AB跨： 、（2）恒載作用下柱的剪力計算軸：頂層 其余恒、活載作用下的梁柱的剪力值詳見圖5.12、圖5.15。5.4.7 荷載作用下軸力計算（1）恒載作用下的軸力計算計算恒載作用下的柱子軸力，以軸頂層柱為例：頂層：柱上柱下其余恒、活載作用下的軸力值詳見圖5.13、圖5.16。 圖5.11 恒載彎矩圖 圖5.12 恒載剪力圖圖5.

39、13 恒載軸力力圖圖5.14 活載彎矩圖圖5.15 活載剪力圖圖5.16 活載軸力圖5.5 風荷載計算框架結構的水平風荷載簡化為作用在樓層位置的集中荷載。此處僅以左風為例計算。風荷載標準值計算公式：樓層位置的集中風荷載：是風荷載體型系數(shù)，根據(jù)建筑物體形為矩形平面；其中是基本風壓，南京地區(qū)是風振系數(shù)，對于30m以下且高寬比小于1.5的房屋建筑，可以不考慮脈動風壓影響，此時風振系數(shù)取是風壓高度變化系數(shù)，工程在城市市區(qū)，地面粗糙度為C類；是迎風面的寬度，11。計算過程見表5.4。表5.4 水平風荷載的計算層次51.01.321.30.750.425.29.741.01.317.10.690.435.

40、2812.6531.01.312.90.650.435.2811.9221.01.38.70.650.435.2811.9211.01.34.50.650.437.812.785.5.1 左風荷載作用下的位移驗算(1)計算簡圖左風荷載計算簡圖見圖5.17：圖5.17 左風荷載作用下結構計算簡圖(2) 梁、柱線剛度梁、柱線剛度見圖5.1。 (3)柱的抗側移剛度修正系數(shù)及的值對于一般層有，對于底層有，故和結果見表5.5。表5.5 框架柱的K和值（） 樓層12342-5層0.630.240.830.290.830.290.630.241層0.750.450.990.51.380.50.750.45抗

41、側剛度10，計算結果見表5.6表5.6 框架柱D值（）12342-5層12588152101521012588555961層13996155521555213996590975.5.2 風荷載作用下的內(nèi)力計算框架結構在計算水平荷載的內(nèi)力時可采用反彎點法和D值法。在本次設計中為了更加精確地計算水平荷載作用下的內(nèi)力，此處采用D值法。D值法計算步驟為：求各柱反彎點處的剪力值；求各柱反彎點的高度；求各柱的桿端彎矩及梁端彎矩；求各柱的軸力和剪力9。（1）風荷載下框架柱剪力計算:計算結果見表5.7表5.7 風荷載下框架柱剪力軸號1234樓層59.70.232.330.272.620.272.620.232

42、.33422.350.234.970.275.840.275.840.234.97333.540.237.710.279.010.279.010.237.71245.460.2310.460.2712.270.2712.270.2310.46158.240.2413.980.2615.140.2615.140.2413.98（2）框架柱反彎點位置具體計算結果見表5.8。表5.8 均布荷載作用下柱反彎點高度比計算樓層柱Ky0 y1 y2 y3y510.630.310-0100.320.830.31510-0100.31530.830.31510-0100.31540.630.310-0100.3

43、40.630.321010100.320.830.41010100.40.830.41010100.40.630.321010100.32310.630.451010100.4520.830.451010100.4530.830.451010100.4540.630.451010100.45210.630.510101.0700.520.830.510101.0700.530.830.510101.0700.540.630.510101.0700.5110.750.675-00.930-00.67520.990.65-00.930-00.6530.990.65-00.930-00.6540.7

44、50.675-00.930-00.675（3）框架各柱的桿端彎矩、梁端彎矩按下式計算框架柱： 框架梁： 對于框架柱在左風作用下的彎矩計算以A軸頂層柱為例：頂層： 其余左風荷載作用下的彎矩值、剪力值、軸力值詳見圖5.18、5.19、5.20。圖5.18 左風彎矩圖圖5.19 左風剪力圖圖5.20 左風軸力圖5.6 地震作用下的內(nèi)力及位移計算本工程位于江蘇省南京市，江寧區(qū)屬于7度抗震地區(qū)，對于大跨度結構、長懸臂結構、高聳結構和較高的建筑、砌體結構需要計算豎向地震作用，本結構可不考慮計算豎向地震作用，只需進行水平地震作用計算，水平地震作用計算方法有底部剪力法、振型分解反應譜法和時程分析法，本工程擬采用底部剪力法。底部剪力法的適用條