abstract -1 摘 要 該工程位于唐山地區(qū)，地震設(shè)防烈度為 8 度。本工程采用框架結(jié)構(gòu)。該樓 為五層，層高 3.6 米，總高 19.2 米，總建筑面積為 3528 平方米。 總的設(shè)計(jì)思路：在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用，各方 向的水平地震作用應(yīng)全部由該方向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)。采用框架結(jié)構(gòu)計(jì)算的近似 法求解內(nèi)力，即：求豎向荷載作用下的內(nèi)力按無側(cè)移框架用彎距二次分配法， 求水平地震作用下的內(nèi)力按三角形分布用 D 值法。最后利用鋼筋混凝土的相關(guān) 原理進(jìn)行構(gòu)件配筋計(jì)算及校核。 具體設(shè)計(jì)步驟分十步： 第一步：荷載統(tǒng)計(jì)，包括各層恒載、活載，計(jì)算各樓層重力荷載代表值。 第二步：剛度計(jì)算，包括各梁、柱的線剛度，柱的抗側(cè)剛度 D，按框架分 析的 D 值法計(jì)算。 第三步：框架自震周期的計(jì)算。 第四步：驗(yàn)算側(cè)移，包括頂部位移和層間位移。 第五步：內(nèi)力計(jì)算，用反彎點(diǎn)法求得各柱端彎矩、梁端彎矩和梁端剪力。 第六步：豎向力作用下框架內(nèi)力計(jì)算。采用彎矩二次分配法，對(duì)梁端彎矩 調(diào)幅。 第七步：綜合配筋計(jì)算。將水平地震力與豎向力作用下分別求出的內(nèi)力進(jìn) 行不利組合，再根據(jù)得到的幾組不利組合分別進(jìn)行框架梁、柱的配筋計(jì)算，取 其中的最大值來配筋。 第八步：使用 CAD 軟件繪制一榀框架配筋圖、樓板配筋圖以及梁柱截面配 筋圖。 第九步：樓梯設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)中確定的樓梯參數(shù)，對(duì)樓梯的梯段板、 平臺(tái)板和平臺(tái)梁配筋進(jìn)行計(jì)算，并繪制樓梯各處配筋圖。 第十步：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，首先對(duì)所給的工程地質(zhì)條件進(jìn)行地基處理，然后對(duì)基 礎(chǔ)進(jìn)行布置和截面配筋計(jì)算。具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)進(jìn)程將在正文中作詳細(xì)說 明 關(guān)鍵詞 框架結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)分析；抗震 摘要 Abstract It locates the region of TangShan， the earthquake establishes to defend strong degree as 8 degree.The project adopts frame structure.There are three storys in the building.The height of the floor is3.6 m. The general height is 19.2m and the general area of the building is 3528 square meter. The general design thinking:The two directions of main shaft in building structure difference consideration horizontal seismic role，the horizontal seismic role of each direction should fight side force structure completely by this direction to understake.With the approximation of frame structural calculation beg to take affact untie force.Beg to erect under load role force press without side move rigid frame use curved distance twice distribution law，beg horizontal earthquake to take affact under force press triangle distribution use D value method.The related principle that uses reinforced concrete finally carries out component to match tendon calulation and school nucleus. The concrete design stage divides into ten steps: The first step :Load statistics，including each layer permanent year and work to carry，each building layer gravity load representative of calculation worth. The second step:rigidity calculation include the line rigidity of each beam and colume，colume fight the D value law calculation that side rigidity D analyses according to frame. The third step:Frame from the calculation of the earthquake period. The fourth step:the side of Checking computation is moved，includs top displacement between layer displacement. The fifth step:Force calcultion get each colume end with on the contrary curved a litter method to bend distance and beam end curved distance and beam end cut force. The sixth step:Erect to the force calculation in force role sill frame.With curved rules，distribute law twice，and bend rules amplitude modulation for 第二章 建筑設(shè)計(jì)部分 -1 beam end， the coefficient of amplitude modulation take 0.8. The seventh step:Synthesize to match tendon calculation.Face with horizontal seismic force with erect under force role difference beg make force carry out unfavorable combination， some groups of unfavorable combinations that basis gets again carries out frame beam respectively， column match tendon calculation， take the biggest value in which is last match tendon. The eighth step:Use CAD software to draw one pin frame match tendon picture and floor match tendon picture as well as beam colume section match tendon picture. The ninth step:Stairs design matches tendon according to the definite staris parameter in building design，for platform beam，platform board and the ladder section board of stairs to carry out calculation， and draw each place of stairs to match tendon picture The tenth step:Basic design frist carries out foundation handling for the project geological condition given，is then arranged for foundation with section match tendon calculation. specific design content and design course will make detailed explanation in text. Keywords frame structure;Structural analysis;anti-seismis design 目錄 目 錄 第 1 章 緒論 .1 第二章.建筑設(shè)計(jì)部分 .2 2.1 工程概況 .2 2.2 建筑平面設(shè)計(jì) .2 2.2.1 使用部分的平面設(shè)計(jì) .2 2.2.2 交通聯(lián)系部分的平面設(shè)計(jì) .2 2.3 建筑剖面設(shè)計(jì) .3 2.4 建筑立面設(shè)計(jì) .3 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 .4 3.1 工程概況： .4 3.2 初選構(gòu)件尺寸: .5 3.2.1 構(gòu)件截面尺寸: .5 3.3 荷載統(tǒng)計(jì) .6 3.4 水平荷載下內(nèi)力計(jì)算 .9 3.5 橫向框架內(nèi)力和位移計(jì)算 .10 3.5.1 水平地震作用及樓層地震剪力的計(jì)算： .10 3.5.2 多遇水平地震作用下的位移驗(yàn)算： .12 3.5.3 水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算： .12 3.6.豎向荷載作用下框架的內(nèi)力計(jì)算 .15 3.6.1 橫向框架內(nèi)力計(jì)算 .15 3.6.1.1 計(jì)算單元簡(jiǎn)圖 .15 3.7 用彎矩分配法計(jì)算框架彎矩 .19 3.7.1 固端彎矩計(jì)算 .19 3.7.2 分配系數(shù)計(jì)算 .19 3.7.3 傳遞系數(shù) ： .19 3.7.4 彎矩分配 .19 3.8 梁端剪力及柱軸力計(jì)算 .23 3.8.1、恒載作用下： .23 3.8.2 活載作用下： .24 3.9 內(nèi)力組合 .24 3.9.1 框架梁內(nèi)力組合 .24 3.9.2 框架柱內(nèi)力組合 .26 3.10 截面設(shè)計(jì) .31 3.10.1 梁正截面強(qiáng)度設(shè)計(jì) .31 3.10.2 柱截面設(shè)計(jì) .33 3.10.3 框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面抗震驗(yàn)算： .37 3.11.樓板設(shè)計(jì) .38 3.11.1.荷載計(jì)算： .38 3.11.2 內(nèi)力計(jì)算： .38 目錄 -1 3.11.3.截面強(qiáng)度計(jì)算 .41 3.12 雙分平行式樓梯設(shè)計(jì) .42 3.12.1 踏步板計(jì)算 .42 3.12.2 平臺(tái)板計(jì)算 .43 3.12.3 平臺(tái)梁計(jì)算 .43 3.13 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) .44 3.13.1、初選設(shè)計(jì)參數(shù) .44 3.13.2、基礎(chǔ)截面尺寸確定 .44 3.13.3 確定基底面積和基底反力 .45 3.13.4 抗沖切驗(yàn)算 .46 體 會(huì) .50 參考文獻(xiàn) .51 謝 辭 .52 第一章 緒論 1 第 1 章 緒論 根據(jù)設(shè)計(jì)材料提供場(chǎng)地的地質(zhì)條件及所在地區(qū)的抗震烈度，確定出擬 建筑物的抗震等級(jí)三級(jí)。建筑物的設(shè)計(jì)過程包括建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分。 建筑設(shè)計(jì)部分：綜合了幾個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)，考慮可影響建筑的各種因素， 采用了既能滿足現(xiàn)代化教學(xué)的多方面要求，又較經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀的方案。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分：分別從結(jié)構(gòu)的體系選擇、各構(gòu)件的尺寸、結(jié)構(gòu)總體的 布置、樓屋蓋的結(jié)構(gòu)方案及基礎(chǔ)方案的選擇等多方面進(jìn)行了論述。 結(jié)構(gòu)計(jì)算大致分為以下幾個(gè)步驟： 荷載統(tǒng)計(jì)：荷載統(tǒng)計(jì)是在初選截面的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其計(jì)算過程是按 從上到下的順序進(jìn)行的，荷載的取值按各層房間的使用功能及位置的不同， 查荷載規(guī)范確定。 按建筑方案中的平、立、剖面設(shè)計(jì) ，選定計(jì)算見圖， 并初選柱截面。 框架變形驗(yàn)算：驗(yàn)算了框架在水平地震作用下橫向變形。此過程中， 采用了頂點(diǎn)位移法計(jì)算結(jié)構(gòu)的自震周期，按底部剪力法計(jì)算水平地震作用。 橫向框架的內(nèi)力分析：分別分析了橫向框架在水平地震作用方向荷載 作用下的內(nèi)力，用彎矩二次分配法計(jì)算梁端、柱端彎矩。 內(nèi)力組合：對(duì)恒載、活載及地震荷載進(jìn)行組合，造出最不利內(nèi)力，并 以此為依據(jù)對(duì)框架梁、柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。 板的設(shè)計(jì)： 用彈性理論進(jìn)行計(jì)算。 樓梯設(shè)計(jì)： 采用雙分平行式樓梯。 設(shè)計(jì)成果： 平面圖、立面圖、剖面圖、樓梯平剖面一張，樓屋蓋的結(jié) 構(gòu)布置、配筋圖、基礎(chǔ)平剖面施工圖及建筑總說明和結(jié)構(gòu)總說明等。 此外，本設(shè)計(jì)采用了 AutoCAD 軟件的應(yīng)用 2 第二章.建筑設(shè)計(jì)部分 2.1 工程概況 本工程為唐山松下電器公司辦公樓，位于唐山市，框架結(jié)構(gòu)，共五層，建 筑面積 3528m2，建筑物東西總長 42m，總寬 16.8m，建筑物最大高度為 19.2m。 室內(nèi)外高差 0.45m。 建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為 50 年，抗震設(shè)防烈度八度。 內(nèi)裝修：內(nèi)墻面：抹灰刷涂料和貼地磚；地面為水泥砂漿地面、磨光花崗 巖樓面及鋪地轉(zhuǎn)樓面。頂棚為抹灰刷涂料。 屋面做法：保溫層為聚苯乙烯泡沫塑料板，防水層為 SBS 高聚物防水卷材。 2.2 建筑平面設(shè)計(jì) 2.2.1 使用部分的平面設(shè)計(jì) 對(duì)于使用房間平面設(shè)計(jì)的要求主要有：房間的面積、形狀和尺寸要滿足室 內(nèi)使用活動(dòng)和家具、設(shè)備合理布置的要求；門窗的大小和位置，應(yīng)該考慮房間 的出入方便，疏散安全，采光通風(fēng)良好；房間的構(gòu)成應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置合理， 施工方便，材料要符合相應(yīng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)。另外，使用房間面積的大小，主要是 由房間內(nèi)部活動(dòng)特點(diǎn)、使用人數(shù)的多少、家具設(shè)備的多少等因素決定，對(duì)于辦 公建筑，普通辦公室的使用面積不應(yīng)小于 3m2，單間辦公室凈面積不宜小于 10m2，本辦公樓普通辦公室的開間為 3m，進(jìn)深為 6.6m；小型會(huì)議室的使用面積 宜為 31.68m2，廁所距離最遠(yuǎn)的工作房間不大于 50m，并盡可能布置在建筑物的 一側(cè)，此辦公樓設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。 2.2.2 交通聯(lián)系部分的平面設(shè)計(jì) 交通聯(lián)系部分涉及的主要要求是：交通路線簡(jiǎn)捷明確，連系通行方便；人流 通暢，緊急疏散時(shí)迅速安全；滿足一定的采光通風(fēng)要求。辦公建筑走道的最小 凈寬當(dāng)走道長度大于 40m 時(shí)，走道凈寬在雙面布房時(shí)不小于 1.8m。當(dāng)走道地面 有高差且高差不足二級(jí)踏步時(shí)，不得設(shè)置臺(tái)階，應(yīng)設(shè)坡道，其坡度不大于 1/8。對(duì)于樓梯間的設(shè)置應(yīng)靠外墻，并應(yīng)直接天然采光和直接通風(fēng)，每層疏散樓 梯的總寬度應(yīng)按照每 100 人不小于 1m 計(jì)算，疏散樓梯的最小寬度不小于 1.2m。對(duì)于出口不應(yīng)小于兩個(gè)，每個(gè)出口的寬度不應(yīng)小于 0.9m，故將此辦公樓 的出口設(shè)為兩個(gè)，出口的最小寬度為 2.1m。 第二章建筑設(shè)計(jì)部分 3 2.3 建筑剖面設(shè)計(jì) 房間剖面的設(shè)計(jì)，首先要確定市內(nèi)的凈高。即房間內(nèi)樓地面到頂棚或其它 構(gòu)件底面的距離。對(duì)于辦公樓，辦公樓的室內(nèi)凈高不得小于 2.6m，設(shè)空調(diào)的不 可低于 3.6m，走道凈高不得低于 2.1m，儲(chǔ)藏室凈高不得低于 2m。故將此辦公 樓的層高定為 3.6m，為了滿足室內(nèi)采光和通風(fēng)，要將窗戶的位置及高低合理設(shè) 置，為了避免在房間的天棚出現(xiàn)暗角，窗戶上沿到天棚的距離盡可能留的小一 些。窗的下沿即窗臺(tái)的高度通常為 900mm。 2.4 建筑立面設(shè)計(jì) 建筑的立面圖反映的是建筑四周的外部形象。立面設(shè)計(jì)師在滿足房間的使 用經(jīng)濟(jì)條件下，運(yùn)用建筑造型和里面構(gòu)圖的一些規(guī)律，緊密結(jié)合平面、剖面的 內(nèi)部空間組合面進(jìn)行的。對(duì)于建筑物的立面的設(shè)計(jì)要求：能反映建筑功能要求 和建筑類型的特征；要結(jié)合材料性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工技術(shù)的特點(diǎn)；掌握建筑 標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；適應(yīng)基地環(huán)境和建筑規(guī)劃的群體布置；符合建筑造型 和立面構(gòu)圖的一些規(guī)律，如均衡、韻律、對(duì)比、統(tǒng)一等；做到把適用、經(jīng)濟(jì)、 美觀三者有機(jī)地結(jié)合起來。 4 第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 3.1 工程概況： 本工程為唐山松下電器公司辦公樓，擬建辦公樓為五層。其中一層設(shè) 置門廳，多功能會(huì)議室，小接待室，值班室，樓梯，衛(wèi)生間等。二至五層 設(shè)閱覽室，資料室，打印室，樓梯，衛(wèi)生間，其余為普通辦公室等。 工程所在地：唐山市。地基承載力特征值 fak 按 160Kpa 設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)使用年限：50 年。 抗震設(shè)防：抗震設(shè)防烈度 8 度，設(shè)計(jì)承載力特征值為 0.35g，設(shè)計(jì)地震第一 組。 工程做法: (1)屋面活荷載: 0.5KN/m 2 (不上人屋面) (2)樓面活荷載: 辦公室 2.0 KN/m2 走廊 2.5 KN/m2 樓梯間 3.0 KN/m2 廁所 3.0 KN/m2 (3)樓屋面及其內(nèi)外裝修做法: 屋面: (不上人) 0.5 KN/m 2 樓面: 大理石樓面 0.65 KN/m 2 地面：大理石地面 外墻: 女兒墻:250 厚蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊 2.22 KN/m2 普通外墻：370 厚蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊 3.29 KN/m2 內(nèi)墻: 240 厚蒸壓粉煤灰加氣混凝土砌塊(雙面抹灰) 2.14 KN/m2 玻璃幕墻: 0.40 KN/m2 塑鋼門窗: 0.40 第二章建筑設(shè)計(jì)部分 5 KN/m2 第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 7 3.2 初選構(gòu)件尺寸: 采用中走廊雙開間柱網(wǎng)，根據(jù)使用要求，梁格、柱網(wǎng)尺寸見圖 3.1。 3.2.1 構(gòu)件截面尺寸: 梁、板、柱混凝土均采用 C30 （1）梁截面設(shè)計(jì): 縱向框架梁: L=6000mm， h=(1/101/15)L=600400mm， 取 h=600mm L=7800mm， h=(1/101/15)L=780520mm， 取 h=600mm L=7200mm， h=(1/101/15)L=720480mm， 取 h=600mm L=4500mm， h=(1/101/15)L=450300mm， 取 h=600mm 橫向框架梁: L=6600mm， h=(1/101/15)L=660440mm， 取 h=500mm L=3600mm， h=(1/101/15)L=360240mm， 取 h=400mm 圖 3.1 柱網(wǎng)的平面布置 梁寬均取 b=300mm 次梁: L=6600mm， h=(1/121/18)L=550366.7mm，取 h=400mm，b=250mm 板: L=3000mm， h(1/45)L=66.7mm， 取 h=120mm （2）柱截面設(shè)計(jì): 根據(jù)建筑物高度、結(jié)構(gòu)類型及設(shè)防烈度，確定該框架的抗震等級(jí)為二級(jí)。 查得柱軸壓比限值 Uc =0.8=N/(bhfc) 粗估柱軸力: 按框架 14 KN/M2，共五層，N=145（2.5+1.2）31.2=933.6KN， 8 fc=14.3N/mm2 初步選底層截面為 500mm500mm，其它層柱截面為 500mm500mm 底層柱高為：h=3.6m+0.45m+0.68m= 4.73m 其中底層層高 3.6m，室內(nèi)外高差 0.45m，基礎(chǔ)頂面至室外地面高度 0.68m。 其它層柱高等于層高。由此得框架計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 3.2 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖 3.3 荷載統(tǒng)計(jì) 1.恒荷載計(jì)算 （1）屋面恒荷載 頂層屋面做法： 100 擠塑聚乙烯塑料板 0.07 KN/m 2 SBS 改性瀝青防水卷材 0.5 KN/m 2 20 厚 1:3 水泥砂漿摻聚丙烯 200.02=0.4 KN/m 2 1:8 水泥膨脹珍珠巖找 2%坡 140.03=0.42 KN/m 2 120mm 混凝土現(xiàn)澆板: 250.10=3.0 KN/m 2 40 厚細(xì)石混凝土 170.01=0.17 KN/m2 第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 9 合計(jì): g k=4.56 KN/m2 邊跨（AB，CD 跨）框架梁自重 0.300.525=3.75 KN/m 梁側(cè)粉刷 2（0.5-0.12）0.0217=0.26 KN/m 計(jì)：4.01 KN/m 中跨（BC)跨框架梁自重 0.30.425=3 KN/m 梁側(cè)粉刷 2（0.4-0.12）0.0217=0.204 KN/m 計(jì)：3.19 KN/m 因此作用在頂層框架梁上的線荷載為： g3AB1=g3CD1=4.01KN/m；g 3AB2=g3CD2=4.466=26.76KN/m g3BC1=3.19KN/m g3BC2=4.466=26.76KN/m g3AB=g3CD=g3AB1+g3AB2=4.01 +26.76=30.77KN/m g3BC=g3BC1+g3BC2=3.19+26.76=29.965KN/m （2）2 層樓面均布恒荷載: 樓面做法: 大理石樓地面: 0.65 KN/m 2 120mm 厚現(xiàn)澆混凝土板 : 250.12=3.0 KN/m 2 10mm 厚板底抹灰 : 170.01=0.17 KN/m 2 - - 合計(jì) ： g k = 3.82 KN/m2 邊跨（AB，CD 跨）框架梁自重及梁側(cè)粉刷 4.01KN/m 邊跨填充墻自重 0.24（3.6-0.6)14=10.08KN/m 墻面粉刷 （3.6-0.6)0.02217=2.04KN/m 中跨（BC)跨框架梁自重及梁側(cè)粉刷 3.19 KN/m 因此作用在中間層框架梁上的線荷載為： g2AB=g2CD=4.01+10.08+2.04=16.13KN/m g2BC=3.19KN/m 屋面均布活載:不人屋面取 0.5 KN/m2 雪荷載 0.35KN/m2 樓面均布活載：2.0KN/m 2 10 圖 3.6 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖及質(zhì)點(diǎn)重力荷載值 荷載分層匯總: 頂層重力荷載代表值包括，屋面恒載，50%屋面雪荷載，縱、橫梁自重，半 層柱自重，半層墻自重。其它層重力荷載代表值包括，樓面恒載，50%樓面均布 活載，縱、橫梁自重，樓面上、下各半層柱自重，及縱、橫墻自重。 第一層: 樓板恒載: 2695.40 KN 樓板活載: 1145.73 KN 縱橫墻: 1516.24 KN 梁重: 1795.61 KN 柱子: 1979.39 KN 門窗: 66.77 KN 第二層: 樓板恒載: 2695.40 KN 樓板活載: 1145.73 KN 縱橫梁：1516.24 KN 縱橫墻： 689.34 KN 柱子: 1979.39 KN 門窗： 51.2 KN 第三層: 樓板恒載: 2695.40 KN 樓板活載: 1145.73 KN 縱橫梁：1516.24 KN 縱橫墻： 1463.22 KN 柱子: 1979.39 KN 門窗： 52.04KN 第四層: 樓板恒載: 2695.40 KN 樓板活載: 1145.73 KN 縱橫梁：1516.24 KN 縱橫墻： 1581.36KN 柱子: 1979.39 KN 門窗： 52.88 KN 第五層： 樓板恒載: 2695.40 KN 樓板活載: 1145.73 KN 縱橫梁：1516.24 KN 縱橫墻： 1517.25KN 第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 11 柱子: 1979.39 KN 門窗： 53.66 KN 屋面恒載：3587 KN 屋面活載：348.93 KN 女兒墻：22.58 KN 將前述分項(xiàng)荷載相加，得集中于各層樓面的重力代表值如下圖 2： G5=6505.64 KN G4=8404.56 KN G3=78286.42 KN G2=8201.54 KN G1=8339.44 KN 總重 G= G1 +G2 +G3 =39737.6KN 3.4 水平荷載下內(nèi)力計(jì)算 梁柱線剛度計(jì)算 混凝土強(qiáng)度等級(jí) C30，Ec =3.010 7。在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆樓面或預(yù)制樓板， 但有現(xiàn)澆層的樓面，可以作為梁的有效翼緣，增大梁的有效高度 ，減少框架側(cè) 移。為考慮這一有利作用，在計(jì)算梁的截面慣性距時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架梁 取 I=1.5I0(I0為梁的截面慣性距)；對(duì)中框架梁取 I=2.0I0 表 3-1 橫梁線剛度計(jì)算表 類別 層次 Ec （N/mm 2） bh （mm 2） I0 （mm 4） l （mm） EcI0/l（N mm） 1.5EcI0/l （Nmm） 2EcI0/l（N mm） 邊橫梁 1-5 3.0104 300500 5.4109 6600 2.71010 4.051010 5.41010 走道梁 1-5 3.0104 300400 3.13109 3600 3.911010 4.641010 7.811010 表 3-2 框架柱的線橫向剛度 層次 hc（mm） Ec（N/mm 2） bh （mmmm） Ic （mm 4） EcIc/hc （Nmm） 1 4730 3.0104 500500 2.0011010 14.001010 2-5 3600 3.0104 500500 1.0801010 10.721010 表 3-3 中框架柱側(cè)移剛度 D 值（N/mm） 邊柱(8 根) 中柱(24 根) 層次 K c Di1 K c Di2 D 2-5 0.886 0.307 33214 1.345 0.402 43491 654748 1 1.229 0.535 40115 1.068 0.612 45889 711128 12 表 3-4 邊框架柱側(cè)移剛度 D 值（N/mm） 邊柱（8 根） 中柱（24 根） 層次 K c Di1 K c Di2 D 2-5 0.413 0.171 18500 0.550 0.215 23260 353120 1 0.573 0.417 31267 0.763 0.457 34267 536272 將上述不同情況下同層框架柱側(cè)移剛度相加，即得框架各層層間側(cè)移剛度 D，見下表。由此可知，橫向框架梁的層間側(cè)移剛度為： 表 3-5 橫向框架梁的層間側(cè)移剛度 層次 1 2 3 4 5 D i（N/mm） 1247400 1007868 1007868 1007868 1007868 D 1/D 2=1247400/10078680.7，故該框架為規(guī)則框架。 3.5 橫向框架內(nèi)力和位移計(jì)算 按頂點(diǎn)位移法計(jì)算框架的自震周期。 （3.1） TijiiuDV017./ 橫向框架頂點(diǎn)位移的計(jì)算過程見表 3.6。 表 3-6 橫向框架頂點(diǎn)位移 層 次 Gi(KN) VGi (KN) D i(KN ) u i(mm) ui（mm ） 5 6505.64 6505.64 1007868 6.45 107.28 4 8404.56 14910.2 1007868 4.79 100.83 3 8286.42 23196.62 1007868 23.02 86.04 2 8201.54 31398.26 1007868 31.16 63.02 1 8339.54 39737.60 1247400 31.86 31.86 37.094.7.01T 3.5.1 水平地震作用及樓層地震剪力的計(jì)算： 第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 13 本結(jié)構(gòu)高度不超過 40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型 為主，故可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用，即： 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值 Geq Geq=0.85G i=0.8539737.6=33776.76（KN） 計(jì)算水平地震影響系數(shù) 1 查表得設(shè)防烈度為 8 度的 max=0.16 1=（T g/T1） 0.9 max=（0.35/0.37） 0.90.16=0.172 結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 FEk FEk= 1Geq =0.17233776.96=5809.64（KN） 因 1.4Tg=1.40.35=0.49sT1=0.37s，所以不考慮頂部附加水平地震作用。 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用按下式計(jì)算： Fi=GiHiFEk/（G kHk） （3.2） 地震作用下各樓層水平地震層間剪力 Vi為 Vi=F k（i=1，2，n） （3.6） 計(jì)算過程如下表 表 3-7 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算表 層次 Hi（m） Gi（KN） GiHi（KNm） GiHi/G jHj Fi（KN） Vi（KN） 5 19.13 6505.64 124452.9 0.30 1566.36 1566.36 4 15.53 8404.56 130522.82 0.29 1642.76 3209.12 3 11.93 8286.42 98857.00 0.22 1244.21 4453.33 2 8.33 8201.54 68318.83 0.15 859.86 5313.19 1 4.73 8339.44 39445.56 0.086 496.46 5809.65 各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見下圖： 14 圖 3.4 各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布圖 3.5.2 多遇水平地震作用下的位移驗(yàn)算： 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移（u） i和頂點(diǎn)位移 u i分別按下列公 式計(jì)算： （u） i = Vi/D ij （3.4） u i=（u） k （3.5） 各層的層間彈性位移角 e=（u） i/hi，根據(jù)抗震規(guī)范 ，考慮磚填充 墻抗側(cè)力作用的框架，層間彈性位移角限值 e1/550。 計(jì)算過程如下表: 表 3-8 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算 層次 Vi （KN） D i（N/mm） （u） i （mm） ui （mm） hi （mm） e=（u） i /hi 5 1566.36 1007868 1.56 19.11 3600 0.0000434 4 3209.12 1007868 3.19 17.55 3600 0.0000886 3 4453.33 1007868 4.42 14.36 3600 0.000123 2 5313.19 1007868 5.28 9.94 3600 0.000147 1 5809.65 1247400 4.66 4.15 4730 0.0000986 由此可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第二層，0.000147228.39 KNm 34 屬第一類 T 形截面。 下部跨間截面按單筋 T 形截面計(jì)算： as=M/（a 1fcmbf， h02）=215.9210 6/(1.014.316704652)=0.024 =1- =0.024 As=f cmbf， h0/fy=0.02414.71670465/360=1077.27 mm2 實(shí)配鋼筋 420，A s=1256 mm2。 =1256/(300465)=0.73% min=0.25%，滿足要求。 梁端截面受壓區(qū)相對(duì)高度： =f yAs/（f cmbf， h0）=3601256/(14.31670465)0.35，符合二級(jí)抗震設(shè) 計(jì)要求。 考慮兩支座處： 將下部跨間截面的 420 鋼筋伸入支座，作為支座負(fù)彎矩作用下的受壓鋼 筋， As， =1256mm2，再計(jì)算相應(yīng)的受拉鋼筋 As，即支座 A 上部， as=M- fy， As， (h0-a， )/（f cmbf， h02） =309.6106-3601256(465-35) /（14.3300465 2）=0.008 =1- =0.008 min=0.3%，又 As， / As =1256/1701=0.740.3， 滿足梁的抗震構(gòu)造要求。 梁斜截面受剪承載力計(jì)算： 驗(yàn)算截面尺寸： 0.2fcbh0=0.214.3300465=484.77KNV=188.5KN，截面符合要求。 箍筋選擇及梁斜截面受剪承載力計(jì)算： 梁端加密區(qū)箍筋 取四肢 8 100，箍筋 HPB235 級(jí)鋼筋，f yv=210N/mm，則 0.42ftbh0+1.25fyvnAsv1h0/s=0.4214.3300465+1.252104 50.3465/100=399.91KN188.5KN 第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 35 加密區(qū)長度取 1.5hb+50=0.91m，故取 1m。 非加密區(qū)箍筋取四肢 8200 箍筋配置，滿足構(gòu)造要求。 表 3-27 其它梁的配筋計(jì)算見下表 層 次 截面 M（ KNm ） As， （ mm2） 計(jì)算 As（ mm2） 實(shí)配 As（ mm2） As/As， （ % ） A -127.5 0.014 509 627 318(763) 0.67 0.45 支座 Bl -85.96 0 509 423 318(763) 0.67 0.45 AB 跨間 86.37 0.01 449 218(509) 0.36 支座 Br -60.04 0 509 359 318(763) 0.67 0.45 5 BC 跨間 52.19 0.021 310.3 218(509) 0.36 A -255.64 0 763 1256 420(1256) 0.61 0.74 支座 Bl -174.46 0 763 858 220+218(1137) 0.75 0.65 AB 跨間 141.21 0.016 718 318(763) 0.45 支座 Br -140.66 0 941 840 418(1017) 0.93 0.65 3 BC 跨間 139.59 0.058 857 320(2941) 0.67 A -309.6 0 1256 1622 320+222（1701） 0.74 0.1 支座 Bl -215.92 0 1256 1132 420(1256) 1.0 0.74 AB 跨間 228.39 0.024 1077 420(1256) 0.74 支座 Br -175.27 REV -0.21 REV 0.02 雙肢 8100 雙肢 8100 A、B l 147.89 484.77 REV 0.31 雙肢 8100 雙肢 8150 3 Br 236.03 398.97 REV 1.25 三肢 8100 三肢 8100 A、B l 188.50 484.77 REV 0.58 四肢 8100 四肢 8150 1 Br 296.46 398.97 REV 1.74 四肢 8100 四肢 8150 3.10.2 柱截面設(shè)計(jì) 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30（f c=14.3N/mm2） ，縱筋為級(jí)（f y=300N/ mm2） ， 36 箍筋為級(jí)（f y=210N/ mm2） 。 軸壓比驗(yàn)算 軸壓比限值見下表 表 3-29 柱的剪跨比和軸壓比驗(yàn)算 柱 號(hào) 層次 B （mm ） h0 （mm） fc （N/mm 2 ） Mc （KNm） Vc （KN） N （ KN） Mc/Vch0 N/fcmbh0 5 500 460 14.3 142.09 58.42 307.55 4.302 0.062 0.212 0.292 0.062 0.172 0.195，故應(yīng)考慮偏心矩增大系數(shù) 。 1=0.5fcmA/N=0.514.36002/（809.8710 3）=3.181.0 取 1=1.0 又 l0/h15，取 2=1.0 得 =1+ l02 1 2h0/1400eih2=1+8.172560/(1400350.88)=1.08 軸向力作 用點(diǎn)至受拉鋼筋 As合力點(diǎn)之間的距離 38 e=e i+h/2-as=1.076280.96+700/2-40=612.31 mm 對(duì)稱配筋： =x/h 0=N/fcmbh0=809.87103/(14.3600560) =0.1695，故應(yīng)考慮偏心矩增大系數(shù) 。 1=0.5fcmA/N=0.514.36002/（1596.310 3）=1.611.0 取 1=1.0 又 l0/h15，取 2=1.0 得 =1+ l 02 1 2h0/1400eih2=1+6.8752560/(140039.54) =1.48 e i=1.4839.54=58.52mm bfcmbh0及 Ne0.43fcmbh02. 因?yàn)?N=1596.3KN0.8% 柱斜截面受剪承載力計(jì)算： 以第 1 層柱為例， 上柱柱端彎矩設(shè)計(jì)值：M ct=391.15-224.320.12=364.23 KNm 對(duì)于二級(jí)抗震等級(jí)，柱底彎矩設(shè)計(jì)值 Mcb=1.25700.38=875.47 KNm 則框架柱的剪力設(shè)計(jì)值：V=1.2( Mct+Mcb)/Hn=1.2(364.23+875.47) 第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 39 =373.78KN rREV/（f cbh0）=0.85373.7810 3/(14.3700660)=0.0480.2(滿足要求) N=1040.18KN0.3 fcbh0=0.314.3700700=2102.1KN ASV/S=(0.853737800-1.05/41.43700660-0.0561040180)/ (210660)0，故應(yīng)該按構(gòu)造配置箍筋。 柱端加密區(qū)的箍筋選用 4 肢 10100，則最小配筋率 vmin= vfcm/fyv=0.10514.3/210=0.715% ASV/S（0.715650650）/（1008650）=0.581 取 10 的箍筋，根據(jù)構(gòu)造要求，取加密區(qū)箍筋為 4 肢 10100，加密區(qū)位置， 按規(guī)范要求確定，非加密區(qū)還應(yīng)該滿足 s10d=220mm，故取 4 肢 10200。 表 3-30 其它各層柱的配筋計(jì)算表 柱 A 柱 B 柱 層次 1 3 5 1 3 5 截面尺寸 500500 500500 500500 500500 500500 500500 N（KN） 2102.1 966.89 268.8 2102.1 734.67 257.91 V（KN） 270.8 159.45 81.5 317.7 318.3 123.65 0.2fcbh0（K N） 1321.32 960.96 960.96 1321.32 960.96 960.96 s 0.99 1.12 0.91 0.99 1.12 0.91 實(shí)配單側(cè) 選 422（152 0） 選 420 (1256) 選 418 （1017） 選 422 (1520) 選 420（1256 ） 選 418 (1017) vfcm/fyv 0.679 0.601 0.533 0.715 0.638 0.533 配箍 加密區(qū) 4 肢 10100， 非 加密區(qū) 410150 加密區(qū) 4 肢 8100，非 加密區(qū) 4 肢 8150 加密區(qū) 4 肢 8100，非 加密區(qū) 4 肢 8150 加密區(qū) 4 肢 10100，非 加密區(qū) 4 肢 10150 加密區(qū) 4 肢 8100，非 加密區(qū) 4 肢 8150 加密區(qū) 4 肢 8100， 非加密區(qū) 4 肢 8150 3.10.3 框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面抗震驗(yàn)算： 以第 1 層中節(jié)點(diǎn)為例，由節(jié)點(diǎn)兩側(cè)梁的受彎承載力計(jì)算節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的剪力 40 設(shè)計(jì)值，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)兩側(cè)梁不等高，計(jì)算時(shí)取兩側(cè)梁的平均高度，即 hb=(500+400)/2=450mm hb0=(465+365)/2=415mm 二級(jí)框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)組合的剪力設(shè)計(jì)值 Vj按下式計(jì)算： Vj=( jbM b)1-(hb0-as， )/(Hc-hb)/ (hb0-as) 注：H c為柱的計(jì)算高度，可采用節(jié)點(diǎn)上、下柱反彎點(diǎn)之間的距離，即 Hc=0.503.6+0.354.73=3.25 m M b為節(jié)點(diǎn)左右梁端逆時(shí)針或順時(shí)針方向組合彎矩設(shè)計(jì)值之和， 即 M b=373.66+296.55=1387.67 KNm 可知，剪力設(shè)計(jì)值 Vj=( jbM b)1-(hb0-as， )/(Hc-hb)/ (hb0-as) =1.2669.91103(1- )/（690-35）502341 =1387.67 KN 節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面的抗震驗(yàn)算是按箍筋和混凝土共同抗剪考慮的，設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)首先按下式對(duì)截面的剪壓比予以控制： Vij0.30 jfcmbjhj/ RE 注： j為正交梁的約束影響系數(shù)，樓板為現(xiàn)澆，梁柱中心重合，可取 1.5。 bj、h j分別為核芯區(qū)截面有效驗(yàn)算寬度、高度。 為驗(yàn)算方向柱截面寬度。 bj=bc=700mm， h j=700mm 可知，0.30 jfcmbjhj=0.301.514.3700700/0.85 =3709.59KNV j=1387.67KN，滿足要求 節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的受剪承載力按下式計(jì)算： Vj1.1 jftbjhj+0.05 jNbj/bc+fyvAsvj(hb0-as， )/s/ RE 注：N 取第 2 層柱底軸力 N=1012.34KN 和 0.5fcmA=0.514.36002=2574KN 二者中的較小值，故取 N=1012.34KN。 該節(jié)點(diǎn)區(qū)配箍為 4 10100，則 1.1 jftbjhj+0.05 jNbj/bc+fyvAsvj(hb0-as， )/s/ RE =1.11.51.43700700+0.051.51012.34103+210 478.5 /0.85=1821.87KNV j=1012.34KN10354 故承載力滿足要求。 3.11.樓板設(shè)計(jì) 第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 41 設(shè)計(jì)資料：樓面恒載 3.82KN/m2，活載 2.0 KN/m2，板厚 h=120mm，板的混 凝土均用 C30，鋼筋采用級(jí)鋼. 板按彈性理論計(jì)算設(shè)計(jì)。 按彈性理論計(jì)算樓蓋，將樓蓋劃分為 A、B、C、D 區(qū)格板。 3.11.1.荷載計(jì)算： 樓板： 恒載 g=1.23.82=4.73KN.m 2 活載 q=1.32.0=2.6 KN.m2 荷載設(shè)計(jì)值 g+q/2=4.73+2.6/2=5.88 KN.m2 屋面板： 恒載 g=1.24.46=5.352KN.m 2 活載 q=1.30.5=0.65 KN.m2 荷載設(shè)計(jì)值 g+q/2=5.352+0.65/2=5.677 KN.m2 3.11.2 內(nèi)力計(jì)算： 板的彎矩計(jì)算： 跨中最大彎矩為當(dāng)內(nèi)支座固定時(shí)在 g+q/2 作用下的跨中彎矩值邊） ，與內(nèi) 支座在 q/2 作用下的跨中彎矩之和，支座最大負(fù)彎矩為當(dāng)內(nèi)支座固定時(shí)在 g+q 作用下的支座彎矩，混凝土泊桑比取 0.2。 樓板： A、B;C/D 軸之間：（單向板） 跨中：M=1.98 KN.m a=1.98106/(14.31001001000)=0.017 =1- =0.018a21 As=bh 0fc/fy=0.018100010014.3/210=122.57mm2 實(shí)際配筋：8200 As=251 mm 2 支座：M=-2.26 KN.m 同理：As=136.19 mm 2 實(shí)際配筋：8200 As=251 mm 2 B 區(qū)格：（四邊固定）l 01=3.6m，l 02=5.65m，l 01/l02=0.65，查附錄彎矩系數(shù)， 42 則可求得區(qū)格板的跨中彎矩和支座彎矩如下： Mmax+計(jì)算： M1=(0.035+0.2 0.0091) 5.883.03.0+(0.0835+0.20.0236) 1.3 3.03.0=6.839 M2=(0.0091+0.0350.2) 3.03.05.88+（0.0236+0.08350.2） 3.03.01.3=1.907KN.m Mmax-計(jì)算： M1=-0.05713.03.07.184=-5.312KN.m M2=-5.312 KN.m/m C 區(qū)格：（四邊固定）l 01=2.40m，l 02=4.45m，l 01/l02=054，查附錄彎矩系數(shù)， 則可求得區(qū)格板的跨中彎矩和支座彎矩如下： Mmax+計(jì)算： M1=（0.0388+0.20.0051）2.42.44.88)+（0.0905+0.20.0204） 1.32.42.4=2.058KN.m M2=(0.0051+0.03880.2) 2.42.44.88+(0.20.0905+0.0204) 1.32.42.4=0.724KN.m Mmax-計(jì)算： M1=-0.08175.8842.42.4=-2.359KN.m M2=-2.359KN.m D 區(qū)格： l 01/l02=0.79 Mmax+計(jì)算： M1=（0.0276+0.20.0141）4.884.454.45+（0.05730.2+0.0337） 1.3=5.193KN.m M2=（0.0141+0.02760.2）4.454.454.88+（0.03370.2+0.0573） 1.3=3.449KN.m Mmax-計(jì)算 M1=-0.0565.8844.454.45=-7.967KN.m/m M2= -7.967KN.m 屋面板： A 區(qū)格：（單向板） 跨中：M=1.88 KN.m a=1.88106/(14.31001001000)=0.013 =1- =0.014a21 第三章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分 43 As=bh 0fc/fy=0.16100010014.3/210=105.3mm2 實(shí)際配筋：8200 As=251 mm 2 支座：M=-2.15 KN.m 同理：As=129.39 KN.m 實(shí)際配筋：8200 As=251 mm 2 B 區(qū)格：（四邊固定）l 01=3.0m，l 02=4.65m，l 01/l02=0.65，查附錄彎矩系數(shù)， 則可求得區(qū)格板的跨中彎矩和支座彎矩如下： Mmax+計(jì)算： M1=(0.035+0.20.0091) 6.1683.03.0+(0.0835+0.20.0236) 0.3253.03.0=6.35 KN.m M2=(0.0091+0.0350.2) 6.168 3.03.0+（0.0236+0.08350.2） 3.03.00.325=1.457KN.m Mmax-計(jì)算： M1=-0.05713.03.06.818=-6.263KN.m M2=-6.263 KN.m/m C 區(qū)格：（四邊固定）l 01=2.40m，l 02=4.45m，l 01/l02=054，查附錄彎矩系數(shù)， 則可求得區(qū)格板的跨中彎矩和支座彎矩如下： Mmax+計(jì)算： M1=（0.0388+0.20.0051）2.42.46.168+（0.0905+0.20.0204） 0.3252.42.4=1.61KN.m M2=(0.0051+0.03880.2) 2.42.46.168+(0.20.0905+0.0204) 0.3252.42.4=0.375KN.m Mmax-計(jì)算： M1=-0.08176.8182.42.4=-2.95KN.m M2=-2.95KN.m D 區(qū)格： l 01/l02=0.79 Mmax+計(jì)算： M1=（0.0276+0.20.0141）6.1684.454.45+（0.05730.2+0.0337） 0.325=5.16KN.m M2=（0.0141+0.02760.2）4.454.456.168+（0.03370.2+0.0573） 0.325=3.005KN.m Mmax-計(jì)算 M1=-0.0566.8184.454.45=-8.33KN.m/m M2= -8.33KN.m 44 3.11.3.截面強(qiáng)度計(jì)算 截面設(shè)計(jì)： 截面有效高度:跨中截面的 h0100，支座截面的 h0100截面強(qiáng)度計(jì) 算見下表: 表 3.61 樓板的配筋表 截 面 h0（m m） M(KNm) As(mm 2) 實(shí)際配筋 實(shí)際面 積 區(qū)格 B Lx方向 Ly方向 100 100 6.839 1.907 325.67 51.94 8150 8200 235 251 區(qū)格 C Lx方向 Ly方向 100 100 2.058 0.724 103.8 49.43 8200 8200 251 251 跨 中 區(qū)格 D Lx方向 Ly方向 100 100 5.193 3.449 247.8 195.4 8200 8200 251 251 支 座 AB AC CD BB BD 100 100 100 100 100 -7.718 -2.359 -9.546 -5.316 -7.967 351.81 108.63 456.58 289.85 390.80 8130 8150 10150 8150 8130 387 335 523 335 387 表 3.62 屋面板的配筋表 截 面 h0（m m） M(KNm) As(mm 2) 實(shí)際配筋 實(shí)際面 積 區(qū)格 B Lx方向 Ly方向 100 100 6.35 1.46 302.38 75.61 8130 8200 387 251 區(qū)格 C Lx方向 Ly方向 100 100 1.61 0.38 86.93 17.39 8200 8200 251 251 跨 中 區(qū)格 D Lx方向 Ly方