某多层厂房结构毕业设计
&&&&摘要本论文主要包括建筑和结构两方面的设计，本设计选择的是一栋 6 层框架结构。建筑方面设计 是根据眼睛是心灵的窗口的寓意，以人的眼睛为模板，使建筑平面形状像人的眼睛；建筑立面用边 柱将其划分成竖向的线条，削弱了建筑横向较长给人的压抑感。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。建筑设计满足了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。 结构设计方面，密切联系建筑设计，以现行的有关规范为依据，本工程采用现浇钢筋混凝土框 架结构体系（横向承重） ，仅对前面主体选择了中间一榀横向框架进行计算，考虑抗震设防烈度 7 度 进行了抗震计算。整个过程中包括了水平荷载、竖向荷载计算及其各内力计算和构件设计，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， 地震作用采用底部剪力法。设计计 算整个过程中综合考虑了抗震要求、技术经济指标和施工工业化的要求。 关键词：建筑设计；结构计算；抗震设计abstractthe design of the thesis includes architectural design and structural design.according to the meaning of “the eyes is windows of heart”， building plain of the hotel architectural design like man’ the elevation design divides vertical lines by column. it weakens depress because of building transverse too long. the design process follows the order: firstly，
secondly， lastly， the foundation design. the architectural design， according to the master plan of the building， the site condition，peripheral urban environment，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. this project adopts cast-in-place reinforced concrete structure (transverse bearing)， which has only chosen a middle frame to calculate. during the design process seven 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 shear method. during the design process earthquake-resistant design ， technical economy index and construction industrialized request are synthetically considered.keywords:
st anti-seismic design目第一章录绪 论 ............................................................................................................................................. 1 设计说明 ..................................................................................................................... 2第一节 工程概况 ................................................................................................................. 2 第二节 建筑材料选择 ......................................................................................................... 2 第二章 结构设计 ....................................................................................................................... 3第一节 布置及梁柱截面初估 ............................................................................................. 3 第二节 框架计算简图及梁柱刚度计算 ............................................................................. 4 第三章 荷载计算 ..................................................................................................................... 6第一节 竖向荷载计算 ......................................................................................................... 6 第二节 风荷载计算 ............................................................................................................. 9 第三节 水平地震作用的计算 ........................................................................................... 12 第五节 重力荷载代表值作用下的计算 ........................................................................... 19 第四章 内力组合 ................................................................................................................... 25第一节 支座边缘处的内力值的计算 ............................................................................... 25 第二节 组合前内力的调整 ............................................................................................... 28 第五章 配筋计算 ................................................................................................................... 39第一节 框架柱和梁的截面设计 ....................................................................................... 39 第二节 板的计算 ............................................................................................................... 46 第三节 楼梯的计算 ........................................................................................................... 48 第六章 基础设计 ..................................................................................................................... 50第一节 确定基础类型和尺寸 ........................................................................................... 50 第二节 内力分析 ............................................................................................................... 50 第三节 配筋计算 ............................................................................................................... 52 第七章 施工组织设计 ............................................................................................................. 55第一节 施工准备工作 ....................................................................................................... 55 第二节 施工部署 ............................................................................................................... 57 第三节 主要项目施工方法 ............................................................................................... 57 第四节 技术质量、安全生产、文明施工措施 ............................................................... 59 第七章 结 论 ........................................................................................................................... 61 致 谢 ........................................................................................................................................... 62 参考文献 ....................................................................................................................................... 63绪论毕业设计是本专业教育培养的重点，也是毕业前的综合学习阶段，是对所学专业知识的深化、 拓宽，是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计，可以将以前学过的知识重温回顾， 对疑难知识再学习，对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计，使我们在资料查 找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练，具备从事相关工作的 基本技术素质和技能。 在我国，多层建筑结构以钢筋混凝土结构为主。多层建筑的结构设计有两方面的特质：一是风 荷载和地震荷载等水平方向作用引起的内力和位移已成为结构设计的控制因素；二是结构抗侧移刚 度是结构设计的关键因素。结构不仅要满足承载力（强度）的要求，同时还要把结构在水平荷载下 的位移控制在一定范围内，所以多层建筑结构需要有较大的抗侧移刚度。框架结构体系的主要特点 是平面布置比较灵活，能提供较大的室内空间，是较常用的结构体系。 在建筑结构设计中，结构是建筑的骨架，是建筑物赖以生存的物质基础。在一定意义上讲，结 构支配着建筑。一个成功的设计必然以经济合理的结构方案为基础，在决定建筑物平面、立面和剖 面时，应当考虑结构方案的选择，使之既满足建筑的使用和美学要求，又照顾到结构的可靠和施工 的难易。由于建筑结构的各构件受力不同，所采用的截面、材料以及计算方法都有较大差异，本设 计通过详细的手算方法、形象的图表展示和必要的文字论述，对一个工程进行了建筑、结构设计。 在毕业设计的这段时间，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文 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。在绘图时熟练掌握了 autocad，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， 后面采用建筑结构软件 pkpmcad 进行电算，并将电算结果与手算结果进行了对比，修改。由于自己的知识水平有限，难免有很多疏 忽之处，敬请各位老师批评指正。第1页共 64 页第一章第一节设计说明工程概况本工程为六层的轻工业厂房楼，工程为现浇钢筋混凝土框架结构。1．工程概况：平面尺寸为 54m× 21m，6 层，1 层层高 4.2m，2-6 层每层层高 3.3m，室内外高差 为 0.5m，基础顶面离室外地面 0.7m，设计使用年限为 50 年。 2．基本风压：wk ＝0.35kn/m2，地面粗糙程度为 c 类。 3．基本雪压：s0 ＝0.60kn/m2， 4．地质资料：地基条件较好，场地平坦。 a 层：标高 24.50m~23.80m，杂填土，fk ＝80kpa； b 层：标高 23.80m~23.00m，亚粘土，fk ＝150kpa； c 层：标高 23.00m~17.00m，粘土，硬塑状，fk ＝240kpa。 5．该地区地震设防烈度 7 度，ⅱ 类场地，地震分组为第一组，丙类建筑。 6．场地地下水位较低，对基础混凝土无侵蚀性。第二节建筑材料选择1．混凝土：柱、梁、板、楼梯的混凝土强度等级采用 c30； 2．钢筋：纵向受力钢筋采用热扎钢筋 hrb400，其余采用热扎钢筋 hpb235； 3．墙身做法：墙身为普通机制砖填充墙，用 m5 混合砂浆砌筑。内墙粉刷为混合砂浆底，低 筋灰面，厚 20mm，“803”内墙涂料两度。外墙粉刷为 20mm 厚 1：3 水泥砂浆底，陶瓷锦砖贴面； 女儿墙为 1m 高 240mm 砖墙； 4．楼面做法：楼面为 20mm 厚水泥砂浆找平，5mm 厚 1：2 水泥砂浆加“107”胶水着色粉面 层；楼板底面为 20mm 厚纸筋面石灰抹底，涂料两度； 5．屋面做法：现浇楼板上铺珍珠岩（檐子口处厚 100mm，2%自两侧檐口向中间找坡） ，1：2 水泥砂浆找平层厚 20mm，三毡四油防水层。 6．门窗：门厅处为铝合金门窗，其余均为木门，铝合金窗； 7．板：厚度取为 120mm 厚。第2页共 64 页第二章第一节结构设计布置及梁柱截面初估本建筑为六层框架结构，要求结构简单规则，所以采用对称结构。 2.1.1 布置 为了使结构的整体刚度较好，楼面、屋面、楼梯等均采用现浇结构。基础选用柱下条形基础。 地基承载力较大采用钢筋混凝土柱下单独基础。 由于结构将承受纵、横向水平地震作用，选用纵、横向承重体系，框架梁柱中心线宜重合，以 减少扭转效应。当房屋长度较大时，为了防止由于温度收缩而使结构产生裂缝，应设伸缩缝，本设 计采用后浇带代替伸缩缝， （在施工时，每 30m 到 40m 间距离留 800 到 1000 的施工后浇带，设后浇 带的地方暂时不浇筑混凝土，两个月后，混凝土收缩约完成 70%时，在浇筑缝内混凝土，把结构连 成整体） 。 2.1.2 初估梁柱截面尺寸 一、 梁截面尺寸 本工程边跨横梁跨度 l=6000mm，纵梁跨度 l=7000mm。横向 hb= hb=(1/12~1/8)l =500~750mm， 取 600mm，纵向 hb= hb=(1/12~1/8)l =583~875mm，取 600mm，宽度 b=(1/3.5—1/2)h，梁的截面宽度 均取 b=300mm。 二、柱截面尺寸 框架柱所受的轴向力较大，柱的截面尺寸要根据轴压比限值进行假定， 此厂房框架总高度为 21.9m，设防烈度为 7 度，知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限制[n]=0.8，选混凝土 c30， ， fc=14.3kn/m2，ec=3.00× 4n/mm2 10 由公式 μc ＝n／acfc
[n]=0.8 （2-1） n=βfgen （2-2） 其中 f 为按简支状态计算的柱的负荷面积； ge 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值， 根 据经验荷载为 15kn/m2； β 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取 1.3；n 为验算截面以 上楼层层数；ac 为柱截面面积。 底层边柱和中柱负荷面积分别为 3.5× 6.0m2，7× 6.0m2，代入计算式中1.3
6 =mm2 14.3
6 2．中柱 ac
0.81．边柱 ac
为安全起见，取柱截面尺寸为 650mm× 650mm，各层柱截面不变。第3页共 64 页dcba图 2-1 柱网布置图（阴影部分为计算单元）第二节框架计算简图及梁柱刚度计算2.2.1 确定框架计算简图 本工程为横向承重体系，跨度均为 7m，所受的荷载基本相同，选一榀框架进行计算配筋（阴影 部分为计算单元） ，其余参考此框架进行配筋。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。底层柱高从基础顶面算至二楼，基础 标高根据地质条件，室内外高差为 0.5m，初步设计基础顶面离室外地面 0.7m，地层层高为 4.2m， 故底层柱高为 h1=4.2+0.7+0.5=5.4m。其余各层柱高从板底算至上一层板底（即层高） ，为 3.3m。框 架计算简图如下图 2-2。 2.2.2 框架梁柱的线刚度计算 线刚度公式为 ib=ei l(2-3)一、梁的线刚度 由 于 楼 面 板 与 框 架 梁 的 混 凝 土 一 起 浇 筑 ， 中 框 架 梁 取 i=2i0 ， 边 框 架 梁 取 i=1.5i0 ， e=3.0× 4n/mm2。 101 3 1 4 bh =2× × 300× 3=1.08× 10 m m 600 10 12 12 10 ei e
1.08 10 线刚度 ib= = =1.8 × 6emm3=5.4× 4 kn· 10 10 m l
4 2．边框架梁的截面惯性矩 ib=1.5× bh3=2× × 300× 3=8.1× 9 m m 600 10 12 12 9 ei e
10 线刚度 ib= = =1.35 × 6emm3=4.05× 4 kn· 10 10 m l 60001．中框架梁的截面惯性矩 ib=2× 二、柱的线刚度1 × 4/ × 6emm3=8.25× 4 kn· 650 10 10 m 12 1 2．上部各层柱 i= e× × 4/ × 6emm3=13.53× 4 kn· 650 10 10 m 121．底层柱 i= e× 梁柱的线刚度为标于下图 2-2 中：第4页共 64 页4.05 8.25 4.05 8.25 4.05 8.25 4.05 8.25 4.05 8.25 4.05 13.53 13.53 8.25 8.25 8.25 8.25 8.255.40 8.25 5.40 8.25 5.40 8.25 5.40 8.25 5.40 8.25 5.40 13.534.05 8.25 4.05 8.25 4.05 8.25 4.05 8.25 4.05 8.25 4.05 13.53ab图 2-2c框架计算简图及构件相对线刚度d第5页共 64 页第三章 荷载计算荷载计算包括重力荷载的计算，风荷载，地震荷载的计算。第一节竖向荷载包括恒载和活载。 3.1.1 恒荷载计算 一、屋面（ 不上人）框架梁线荷载标准值 20 厚水泥砂浆找平 100~140mm 厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 三毡四油防水层 100mm 厚钢筋混凝土楼板 20mm 厚石灰砂浆抹底 屋面恒荷载 边跨梁自重 边跨梁粉刷 中跨梁自重 中跨梁粉刷 则作用于屋面框架梁上线荷载标准值为： g6ab1(自重，均布) g6bc1(自重，均布) g6ab2(恒载传来，三角形) g6bc2(恒载传来，三角形) 二、楼面框架梁线荷载标准值 25mm 厚水泥砂浆面层 120mm 厚钢筋混凝土楼板 20mm 厚石灰砂浆抹底 楼面恒荷载 边跨梁自重及粉刷 边跨填充墙自重 填充墙粉刷 中跨梁及粉刷 则作用于楼面框架梁上线荷载标准值为： gab1(自重，均布) gbc1(自重，均布) gab2(恒载传来，三角形) gbc2(恒载传来，三角形) 三、屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重竖向荷载计算0.02× 20=0.40kn/m2 (0.10+0.14)÷ 7=0.84kn/m2 2× 0.40kn/m2 0.1× 25=2.50kn/m2 0.02× 17=0.34kn/m2 4.48 kn/m2 0.3× 0.6× 25=4.50kn/m 2× (0.6-0.1)× 0.02× 17=0.34 kn/m 0.3× 0.6× 25=4.50kn/m 2× (0.6-0.1)× 0.02× 17=0.34kn/m gab1=4.84kn/m gbc1=4.84kn/m gab2=4.48× 6=26.88kn/m gbc2=4.48× 6=26.88kn/m0.025× 20=0.50kn/m2 0.12× 25=3.00kn/m2 0.02× 17=0.34kn/m2 3.54kn/m2 4.84kn/m 0.24× (3.3-0.55)× 19=12.54kn/m (3.3-0.55)× 0.02× 17=1.87kn/m 2× 4.84 kn/m gab1=4.84+12.54=17.38 kn/m gbc1=4.84kn/m g ab2=3.54× 6=21.24kn/m gbc2=3.54× 6=21.24kn/m0.3× 0.6× 25=27.00kn 6×第6页 共 64 页边柱连系梁粉刷 连系梁传来的屋面恒荷载 1m 高女儿墙自重 1m 高女儿墙粉刷 顶层边节点集中荷载为： 中柱连系梁自重 中柱连系梁粉刷 连系梁传来的屋面恒荷载 顶层中节点集中荷载为： 四、楼面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重及粉刷 边柱连系梁传来的楼面恒荷载 铝合金窗自重 墙体自重 墙面粉刷 框架柱自重 柱面粉刷 中间层边节点集中荷载为： 中柱连系梁自重及粉刷 边柱连系梁传来的楼面恒荷载 中柱自重 中柱粉刷 中间层中节点集中荷载 3.1.2 活荷载计算2× (0.6-0.1)× 0.02× 17=2.04kn 6× 0.5× 0.5× 4.48=40.32kn 6× 7× 1× 0.24× 19=27.36kn 6× 1× 0.02× 6× 2× 17=4.08kn g6a=100.80kn 0.3× 0.6× 25=27.00kn 6× 2× (0.6-0.1)× 0.02× 17=2.04 kn 6× 0.5× 0.5× 4.48=40.32 kn 6× 7× g6b=69.36 kn29.04kn 0.5× 0.5× 3.04=31.92kn 6× 7× 3.0× 1.8× 0.35=1.89kn (6× 7-3× 1.8)× 0.24× 19=166.90kn 2× 7-3× (6× 1.8)× 0.02× 17=24.89kn 0.652× 3.3× 25=34.86kn 4× 3.3× 0.65× 0.02× 17=2.92kn ga=292.42 kn 29.04kn 0.5× 0.5× 3.04=31.92 kn 6× 7× 0.652× 3.3× 25=34.86 kn 4× 3.3× 0.65× 0.02× 17=2.92 kn gb=153.45 kn屋面和楼面活荷载标准值 由于不上人屋面，屋面活荷载取雪荷载和屋面活荷载较大值，由于标准工业厂房的楼面工业活 荷载可定为：12 n/m2、8 n/m2、5kn/m2，这三种荷载基本覆盖了大部分的工业生产的领域和生产项 目。12n/m2：适用于较大型机械加工设备、粮食加工。8n/m2：适用于光学、电子、轻工、医药、 半导体器。5n/m2：适用于仪器仪表、纺织、皮革重大设备可安装在一层。设计此楼面活荷载标准值 为 8 kn/m2，雪荷载标准值为 s k
r s0 =1.0×0.6=0.60kn/m2。 1．屋面框架梁活荷载标准值计算 p6ab（三角形板传活载）=0.6× 6=3.6kn/m 顶层边节点集中荷载：p6a =0.5× 0.5× 0.6=5.4kn 6× 6× 2．楼面框架梁活荷载标准值计算 pab（三角形板传活载）=8.0× 6=48.0kn/m 顶层边节点集中荷载：pa =0.5× 0.5× 8.0=72.00 kn 6× 6× 3.1.3 荷载等效 计算框架梁的线荷载时，确定板传递给梁的荷载时，要一个板区格一个板区格地考虑.确定每个 板区格上的荷载传递时，若为双向板，可沿四角点作 450 线，将区格板分为四小块，将每小块板上 的荷载传递给与之相邻的梁.板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。三角形荷载转化为 均布荷载乘以 1-2×α2+α3 ，见板传荷载传递示意图（3-1） 。1 6
0.43 27第7页 共 64 页对于恒荷载标准值： 顶层边跨 g'6 ab
23.92kn/ m5
21.64 kn / m 8 中间层边跨 g'
0.433 ) 18.24
30.33kn / m顶层中跨 p' 6 bc
中间层中跨 p' 5
18.12kn / m 8顶层边节点集中荷载为： g6a=100.80kn 顶层中节点集中荷载为： g6b=69.36kn 中间层边节点集中荷载为： ga=292.42kn 中间层中节点集中荷载 gb=153.45kndcba图 3-1 板传荷载示意图 对于活荷载标准值： 顶层边跨 p'6ab=0.6× (1
0.43 ) =2.56kn/m 6× 顶层中跨 p'6bc=0.6× 5/8=2.25kn/m 6×2 3中间层边跨 p'ab=8.0× (1
0.43 ) =37.07kn/m 6× 中间层中跨 p'bc=8.0× 5/8=30kn/m 6× 顶层节点集中荷载：p6a =0.5× 0.5× 0.6=5.4kn 6× 6× 中间层节点集中荷载：pa =0.5× 0.5× 8.0=72.00 kn 6× 6× 3.1.4 竖向荷载作用下结构简图2 3框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图 3-2 所示（图中数值均为标准值） 。第8页共 64 页100.80 (5.4) 292.42 (72.00) 292.42 (72.00) 292.42 (72.00) 292.42 (72.00) 292.42 (72.00) 23.92 (2.56) 30.33 (37.07) 30.33 (37.07) 30.33 (37.07) 30.33 (37.07) 30.33 (37.07)69.36 (5.4) 21.64 (2.25) 16.24 (30.00) 16.24 (30.00) 16.24 (30.00) 16.24 (30.00) 16.24 (30.00) 153.45 (72.00)69.36 (5.4) 23.92 (2.56) 30.33 (37.07) 30.33 (37.07) 30.33 (37.07) 30.33 (37.07) 30.33 (37.07)100.80 (5.4)153.45 (72.00) 153.45 (72.00) 153.45 (72.00) 153.45 (72.00) 153.45 (72.00)153.45 (7200)292.42 (7200)153.45 (7200)292.42 (7200)153.45 (7200)292.42 (7200)153.45 (7200)292.42 (7200)153.45 (7200)292.42 (7200)292.42 (72.00)153.45 (7200)292.42 (7200)图 3-2 框架在竖向荷载作用下的受荷总图第二节本节计算以左风为例。 3.2.1 风荷载标准值计算风荷载计算一、作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值: 为了简化计算起见，通常将计算单元范围内外墙面的分布风荷载，化为等量的作用于楼面集中风荷 载， 计算过程见表 3-1。计算公式如下: (3-1) wk
h j )b / 2 βz—风振系数，本建筑物高度&30m，故 βz=1.0 μs—风荷载体型系数迎风时 μs1=+0.8，背风时 μs2=-0.5，则 μs=0.8+0.5=1.3 μz—风压高度变化系数， 地面粗糙度为 b 类 w0—基本风压 0.35kn/m2 hi ，hj—上下层柱高，对顶层为女儿墙高度的 2 倍; b—计算单元迎风面的宽度，b=7m. 表 3-1 各层楼面处集中风荷载标准值 层次 6 5 4 3 离地高度 z/m 21.9 18.6 15.3 12.0z1.27 1.22 1.15 1.06z1.00 1.00 1.00 1.00s1.3 1.3 1.3 1.3第9页w0 (kn/m )0.35 0.35 0.35 0.35共 64 页2hi /m3.3 3.3 3.3 3.3h j /m2 3.3 3.3 3.3wk /m10.72 12.82 12.09 11.142 8.7 1.00 1.00 1.3 0.35 1 5.4 1.00 1.00 1.3 0.35 二、风荷载作用下的位移验算 位移计算时，各荷载均采用标准值. 1．侧移刚度 d，见下表 表 3-2 横向底 d 值的计算 构件 a 轴柱 b 轴柱 c 轴柱 d 轴柱3.3 5.43.3 3.310.51 10.51k =∑ ib / ic4.05/8.25=0.491 (4.05+5.4)/ 8.25=1.145 (4.05+5.4)/ 8.25=1.145 4.05/8.25=0.491 c = (0.5+ k )/(2+ k )(0.5+0.491)/(2+0.491)=0.398 (0.5+1.145)/(2+1.145)=0.523 (0.5+1.145)/(2+1.145)=0.523 (0.5+0.491)/(2+0.491)=0.398 ∑d=13512× 2+17756× 2=62536kn/md=
c i c 12/h2 (kn/m)
表 3-3 横向 2~6 层 d 值的计算 构件 a 轴柱 b 轴柱 c 轴柱 d 轴柱k =∑ ib / 2ic c = k /(2+ k )d=
c i c 12/h2 (kn/m)
4.05× 2/2× 13.53=0.299 0.299/(2+0.299)=0.130 (4.05+5.4)/2× 13.53=0.349 0.349/(2+0.349)=0.149 (4.05+5.4)/2× 13.53=0.349 0.349/(2+0.349)=0.149 4.05× 2/2× 13.53=0.299 0.299/(2+0.299)=0.130 ∑d=19382× 2+22215× 2=83194kn/m 2．风荷载作用下框架侧移计算 水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算 △ u j=vj/∑dij j 层侧移 顶点侧移 框架在风荷载作用下侧移的计算见表 3-4。 表 3-4 w j /kn 10.72 12.82 12.09 11.14 10.51 10.51 uj= u=(3-2) (3-3) (3-4) uj 1jj uj 1nj风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比计算 vj/kn ∑d/(kn/m) △uj/m 0.28 0.56 0.1 △uj/h 1/86 1/3 1/0 10.72
62536 u=∑△uj=0.00319m层次 ６ ５ ４ ３ ２ １侧移验算： 对于框架结构，楼层层间最大位移与层高之比的限值为 1/550。本框架的层间最大位移与层高之 比在底层，其值为 1/3000，满足：1/ 要求，框架抗侧移刚度足够。 3.2.2 风荷载标准值作用下的内力计算 一、 框架在风荷载(从左向右吹)下的内力用 d 值法进行计算，其步骤为： 1．求各柱反弯点处的剪力值； 2．求各柱反弯点高度； 3．求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩； 4．求各柱的轴力和梁剪力。 第 i 层第 m 柱所分配的剪力为：第 10 页 共 64 页vim dim vi dn j i(3-5) (3-6)vi
wi其中 wi 为第 i 层楼面处集中风荷载标准值， dim 为第 i 层第 m 根柱的抗侧刚度。 表 3-5 a、d 轴框架柱反弯点位置 h/m y0 y1 y2 y3 层号 k 6 3.3 0.299 0.15 0 0 0 5 3.3 0.299 0.30 0 0 0 4 3.3 0.299 0.40 0 0 0 3 3.3 0.299 0.45 0 0 0 2 3.3 0.299 0.55 0 0 0.05 1 5.4 0.491 0.72 0 0.05 0 表 3-6 b、c 轴框架梁柱反弯点位置 h/m y0 y1 y2 y3 层号 k 6 3.3 0.349 0.175 0 0 0 5 3.3 0.349 0.325 0 0 0 4 3.3 0.349 0.40 0 0 0 3 3.3 0.349 0.45 0 0 0 2 3.3 0.349 0.55 0 0 0.07 1 5.4 1.145 0.623 0 0 0 框架各柱的杆端弯矩，梁端弯矩按下式计算，计算过程如下表 3-7 和 3-8。 mc 上= vim（1-y） · h mc 下= vim· h y· 中柱左 ib mb 左 j= 左 (m c下j 1
m c上j ) 右 ib
ib 右 ib mb 右 j= 左 (m c下j 1
m c上j ) 右 ib
m c上jy 0.15 0.30 0.40 0.45 0.60 0.77 y 0.175 0.325 0.40 0.45 0.62 0.623yh/m 0.495 0.99 1.32 1.485 1.98 4.158 yh/m 0. 1.32 1.485 2.046 2.056 (3-7) (3-8) (3-9)(3-10) (3-11)边柱 表 3-7 层 次 6 5 4 3 2 1 vi(kn) 10.72 23.54 35.63 46.77 57.28 67.79 ∑d
表 3-8 层 vi(kn) 次 6 10.72 5 23.54 4 35.63 3 46.77 2 57.28 1 67.79 ∑d
风荷载作用下 a、d 轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算 mc 上 mc 下 dim dim/∑d vim(kn) yh(m) (kn· m) (kn· m)
2.498 0.495 7.007 1.237
5.485 0.99 12.670 5.430
8.302 1.32 16.438 10.959
10.897 1.485 19.778 16.182
13.346 1.98 17.617 26.425
14.643 4.158 18.187 60.886mb 总下 (kn· m) 7.007 13.907 21.868 30.737 33.799 44.612风荷载作用下 b、c 轴框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算 mc 上 mc 下 mb 左 mb 右 dim dim/∑d vim(kn) yh(m) (kn· m) (kn· m) (kn· m) (kn· m)
2.863 0. 1.653 3.341 4.454
6.286 1.073 14.002 6.742 6.531 8. 0.267 9.514 1.32 18.838 12.558 10.401 13.867
12.489 1.485 22.668 18.546 14.412 19.215
15.295 2.046 19.180 31.294 15.155 20.207
19.248 2.056 39.185 64.754 28.119 37.491第 11 页共 64 页mcj+1mcj+1vimh yhmb mcjmbmb mcj（b）梁端弯矩 图 3-3 框架柱节点弯矩分配图 框架柱节点弯矩分配图如上图 3-3，框架柱轴力与梁端剪力的计算结果见表 3-9。 表 3-9 风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力 梁端剪力/kn 柱轴力/kn 层 a轴 b轴 c轴 ab 跨 bc 跨 cd 跨 次 (nca) vbabncb vbbc-vb ncc (vbab) (vbbc) (vbcd) vbbc cd 6 1.725 1.299 1.910 -1.725 0.426 0.426 -0.611 -0.611 5 3.406 2.540 3.769 -5.131 0.866 1.292 -1.229 -1.840 4 5.378 4.045 5.956 -10.508 1.333 2.625 -1.911 -3.751 3 7.525 5.605 8.325 -18.033 1.920 4.545 -2.720 -6.471 2 8.159 5.894 9.001 -26.192 2.265 6.810 -3.107 -9.578 1 12.122 10.935 13.684 -38.314 1.187 7.997 -2.749 -12.327注:1）轴力压力为+.拉力为-. 2) 框架在风荷载(从右向左吹)下的内力与风荷载（丛左向右吹）下的内力反号即可，此处不作标注了。（a）柱剪力与反弯点高度d轴 (ncd) 1.910 5.679 11.635 19.96 28.961 42.645第三节3.3.1 水平地震作用的荷载计算水平地震作用的计算该建筑物的高度为 21.9m&40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故采用底部 剪力法计算水平地震作用。 一、重力荷载代表值的计算 集中于各楼层标高处的总重力荷载代表值 gi 为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及 上下各半层的墙，柱等重量.计算 gi 时， 屋面处重力荷载代表值：结构和构件配件自重标准值+0.5 雪荷载标准值 楼面处重力荷载代表值：结构和构件配件自重标准值+0.5 楼面活荷载标准值 其中结构和构件配件自重取楼上，下各层层高范围内地结构以及构件配件自重。 1．屋面重力荷载标准值g
女儿墙=( g
女儿墙)· l=(0.24× 19+2× 0.02× 17)× (60+21) =859.36kn g
屋面板=5.83×（60.3×21.3）=kn g
梁+柱=[25× (0.6-0.12) + 2×(0.6-0.1)× 0.3× 0.02× 17]× 10+4× 6× (3× 3)+[25× 0.652 +2× (0.65-0.1)× 0.02× 17]× 6× 40=749.308 kn g
墙，窗=(0.24×1.8×19+0.02×2×1.8×17)×(60.3+21.3-3×12)×2+ (0.24× 1.6× 19+0.02× 1.6× 2× 17)× (60.3+21.3)× 2+ 3.0× 1.8× 0.35× (9+3)× 2= kn g
梁，柱+g`墙，窗 =859.36+.308+40.262 kn 2．标准层楼面重力荷载标准值计算 g
楼面板=3.04×54.3×21.6=kn第 12 页 共 64 页g
梁+柱=[25× (0.6-0.12) + 2×(0.6-0.1)× 0.3× 0.02× 17]× 10+4× 6× (3× 3)+[25× 0.652 +2× (0.65-0.1)× 0.02× 17]× 6× 40=749.308 kn g
墙，窗=(0.24×1.8×19+0.02×2×1.8×17)×(60.3+21.3-3×12)×2+ (0.24× 1.6× 19+0.02× 1.6× 2× 17)× (60.3+21.3)× 2+ 3.0× 1.8× 0.35× (9+3)× 2= kn g
梁，柱+g`墙，窗 =.308+9.777 3．底层楼面处重力荷载标准值的计算 g
楼面板=3.04×54.3×21.6=kn g
梁+柱=[25× (0.6-0.12) + 2×(0.6-0.1)× 0.3× 0.02× 17]× 10+4× 6× (3× 3) 2 +[25× 0.65 +2× (0.65-0.1)× 0.02× 17]× 6× 40=749.308 kn g
墙，窗=(0.24×1.8×19+0.02×2×1.8×17)×(60.3+21.3-3×12)×2+ (0.24× 3.8× 19+0.02× 3.8× 2× 17)× (60.3+21.3)× 2+ 3.0× 1.8× 0.35× (9+3)× 2= kn g
梁，柱+g`墙，窗 =.308+1.147 kn 4．屋面雪荷载标准值计算 qsk=0.6×54.6×21.6=707.616 kn 5．楼面活载标准值计算 q 楼= q 雪+q=0.6×54.6×21.6+8×54×21.6=．总荷载代表值的计算 屋面处： gew =屋面处结构和构件自重+0.5× 雪荷载标准值 =.5× 707.616=17894.07 kn 楼面处： g e1 =屋面处结构和构件自重+0.5× 活荷载标准值 =.5× 920.56 kn g e =.5×039.19 kn 设计值： 屋面处： gew =1.2× 屋面处结构和构件自重+1.4× 0.5× 雪荷载标准值 =1.2× .4× 0.5× 707.616=21543.65 kn 楼面处： g e1 =1.2× 屋面处结构和构件自重+1.4× 0.5× 活荷载标准值 =1.2× .4× 0.5× 508.55 kn g e =1.2×.4×0.5×250.90 kn 二、框架柱抗侧刚度 d 和结构基本自振周期计算 1．横向 d 值的计算 前表 3-7—表 3-8 已将各层每一柱的 d 值求出，各层柱的总 d 值计算见下表。 表 3-10 横向底层 d 值计算 表 3-11 横向 2~6 层 d 值计算 ∑d 构件 d值 数量 ∑d 构件 d值 数量 120 a 轴柱 820 a 轴柱 560 b 轴柱 150 b 轴柱 560 c 轴柱 150 c 轴柱 120 d 轴柱 820 d 轴柱 ∑d=625360kn/m ∑d=831940kn/m 2．结构基本自振周期计算 结构基本自振周期有多种计算方法，这里分别用能量法和经验公式法计算。 用能量法计算结构的基本自振周期： 计算公式为： 见下表：第 13 页 共 64 页t1=2πψt gi
i(3-12)层 次 6 5 4 3 2 1gi(kn) 39.19 39.19 20.56表 3-12 能量法计算结构基本周期列表 ∑gi (kn) ∑d(kn/m) △ui(m) ui(m) giui 33.26 11.64 71.39 940 940 360 0.8 0.3 0.9 0.6 0.8 0.9giui20.36 5.643 8.856 .2 417.5 185.7461 ∑0.554将数字代入上述计算公式得: t1=2× 3.14× 0.6×.655s 9.8
2005535 .t1=0.25+0.000533．用经验公式计算结构基本自振周期：h23=0.25+0.0005321.9 23=0.342s(3-13)b21.24本次计算取 t1=0.498s 三、多遇水平地震作用计算 该工程所在地区抗震设防烈度为 7 度，场地土为ⅱ 类，设计地震分组为第一组，查表得： αmax=0.08 tg=0.35s geq=0.85ge=0.85× 25.682kn 由于 tg＜t1＜5tg， 故 α1=( tg/ t1)rη2αmax 纵向地震影响系数：α1=(0.35/0.498)0.9× 0.08=0..498s＞1.4 tg=0.49s 需要考虑顶部附加水平地震作用的影响，顶部附加地震作用系数：
6 =0.08 t1+0.01=0.08×0.498+0.01=0.0498s 如图 2-5 所示，对于多顶点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值： fek = 1geq =0..682=kn 附加顶部集中力： f6 =
6 fek =0..956=234.207knfi =fek - f6 =0.69=2782.26kngi h i fek (1-
gihi(3-14)质点 i 的水平地震作用标准值，楼层地震剪力及楼层层间位移的计算过程见下表： 表 3-13 fi 、 v i 和△ u i 的计算 层 6 5 4 3 2 1 gi(kn) 39.19 39.19 20.56 hi(m) 21.9 18.6 15.3 12.0 8.70 5.40 gihi
771.024 ∑gihi
fi(kn) .719 441.494 346.271 251.046 182.378 vi(kn) 5.279 3.043 6.467 ∑d 940 940 360 △ui(m) 0......004824楼层最大位移与楼层层高之比： △ ui/h=0..4=1/ 满足位移要求。 四、刚重比和剪重比验算 为了保证结构的稳定和安全，需要分别进行结构刚重比和剪重比验算，各层的刚重比和剪重比 见下表 3-14。第 14 页 共 64 页表 3-14 层 次 6 5 4 3 2 1 注：各层刚重比和剪重比hi(m) 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 5.4di(kn/m) 940 940 360jdi hi(kn)
veki(kn) 5.279 3.043 6.467gj indi hijv eki(kn)gjj ingj inj43.65 50.90 50.90 50.90 50.90 08.55127.434 192.648 192.648 192.648 192.648 204.5570.0 0.3 0.7gj in一栏中，分子为第 j 层的重力荷载代表值，分母为第 j 层的重力荷载设计值，刚重比计算用重力荷载设计值，剪重比计算用重力荷载代表值。 由上表可见，各层的刚重比均大于 20，不必考虑重力二阶效应； 各层的剪重比均大于 0.016； 满足剪重比的要求。f6=1258.56f5=536.719f4=441.494f3=346.271f2=251.046f1=182.378图 3-4 楼层水平地震作用标准值 五、框架地震内力计算 框架柱剪力和柱端弯矩计算采用 d 值法，计算过程和结果见下表，其中反弯点相对高度 y 值在 前面风荷载表中求得；框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按 d 值法的计算结果如下表 3-15、3-16。 表 3-15 横向水平地震荷载作用下 a、d 轴框架柱剪力和柱端弯矩的计算第 15 页 共 64 页层 号 6 5 4 3 2 1vi(kn) 5.279 3.043 6.467∑d 940 940 360dim
dim /∑d0.3 0.3 0.6vim(kn) 29.321 41.825 52.111 60.178 66.027 65.176y(m) 0.15 0.3 0.4 0.45 0.6 0.77mc 上 (kn· m) 82.245 96.616 103.180 109.223 87.156 80.949mc 下 (kn· m) 14.514 41.407 68.787 89.364 130.734 271.002mb 总 (kn· m) 82.245 111.13 144.587 178.01 176.52 211.683表 3-16 层 号 6 5 4 3 2 1 vi(kn) 5.279 3.043 6.467 ∑d 940 940 360横向水平地震荷载作用下 b、c 轴框架柱剪力和柱端弯矩的计算 mc 上 mc 下 mb 左 dim dim /∑d vim y (kn· m) (kn· m) (kn· m) 7 33.604 0.175 91.487 19.406 39.211 7 47.934 0.325 106.773 51.409 54.080 7 59.722 0.4 118.250 78.833 72.716 7 68.967 0.45 125.175 102.416 87.438 7 75.670 0.62 94.890 154.821 84.565 4 85.668 0.623 174.403 288.204 141.105mb 右 (kn· m) 52.276 72.099 96.943 116.570 112.741 188.119层 次 6 5 4 3 2 1表 3-17 横向水平地震荷载作用下的柱轴力与梁端剪力计算 梁端剪力/kn 柱轴力/kn a轴 b轴 c轴 ab 跨 bc 跨 cd 跨 (nca) vbabncb vbbcncc (vbab) (vbbc) (vbcd) vbbc vbcd 17.351 14.936 17.35 -17.35 2.415 2.415 -2.415 -2.415 23.601 20.560 23.60 -40.95 3.041 5.456 -3.041 -5.456 31.043 27.698 31.04 -72.00 3.345 8.801 -3.345 -8.801 37.921 33.306 37.92 -109.92 4.615 13.416 -4.615 -13.416 37.298 32.212 37.30 -147.21 5.086 18.502 -5.086 -18.502 50.398 53.748 50.40 -197.61 -3.35 15.152 3.35 -15.152d轴 (ncd) 17.35 40.95 72.00 109.92 147.21 197.61横向水平地震荷载作用下弯矩，剪力和轴力图如图 3-5、3-6、3-7 所示。第 16 页 共 64 页82.245 82.245 96.61639.211 91.487 52.276 54.080 106.77352.276 91.487 39.211 72.099 106.773 19.406 54.08082.245 82.245 111.13 96.616 144.587 41.407 103.180 178.0114.514 111.13 41.407 144.587 68.787 178.01 89.364 176.52 130.734 211.68319.406 72.09914.514103.180 51.409 96.943 109.223 78.833 116.570 87.15672.716 118.25051.409 72.71696.943 118.25087.438 125.17578.833 87.438116.570 125.175 68.787109.223 176.52 87.156 211.683 80.949102.416 102.416 89.364 84.565 112.741 188.119 141.105 80.949 174.403 174.403 154.821 154.821 130.734 188.119 141.10584.565 94.890112.741 94.890271.002288.204288.204271.002图 3-5 横向水平地震作用下 m 图（kn· m）第 17 页 共 64 页29.32117.351 33.604 23.601 47.934 31.043 59.722 37.921 68.967 37.298 75.670 50.39814.936 33.604 20.560 47.934 27.698 59.722 33.306 68.967 32.212 75.670 53.748 85.66817.351 29.321 23.601 41.825 31.043 52.11141.82552.11160.17837.921 60.178 37.298 66.02766.02750.398 65.17665.17685.668图 3-6横向水平地震作用下 v 图（kn）第 18 页 共 64 页17.352.4152.41517.3523.605.4565.45623.6031.048.8018.80131.0437.9213.416 13.41637.9237.3018.502 18.50237.3050.4015.152 15.15250.40图 3-7 横向水平地震作用下 n 图（kn）第五节3.5.1 重力荷载代表值计算 由于： 对于恒荷载标准值： 顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 顶层边节点集中荷载为： 顶层中节点集中荷载为： 中间层边节点集中荷载为： 中间层中节点集中荷载 对于活荷载标准值： 顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨重力荷载代表值作用下的计算g'6 ab
23.92kn/ m5
21.64 kn / m 8 g'
0.433 ) 18.24
30.33kn / m p' 6 bc
16.24 kn / m 8g6a=100.80 kn g6b=69.36 kn ga=292.42 kn gb=153.45 kn p'6ab=0.6× (1
0.43 ) =2.555kn/m 6× p'6bc=0.6× 5/8=2.25kn/m 6×2 3p'ab=8.0× (1
0.43 ) =37.066kn/m 6×2 3第 19 页 共 64 页中间层中跨 顶层边节点集中荷载： 中间层边节点集中荷载： 1．作用于屋面处均布重力荷载代表值计算 q ab = q cd =1.2×23.92+1.2×0.5×0.6×6×5/8=29.054kn/m 2．作用于楼面处均布荷载代表值计算 q ab = q cd =1.2×20.33+1.2×0.5×8×6×5/8=42.396kn/mp'bc=8.0× 5/8=30kn/m 6× p6a =0.5× 0.5× 0.6=5.4kn 6× 6× pa =0.5× 0.5× 8.0=72.00 kn 6× 6×q bc =1.2×21.64+1.2×0.5×0.6×6×(1
0.433 ) =27.501kn/mq bc =1.2×16.24+1.2×0.5×8×6×(1
0.433 ) =39.927kn/m3．由均布荷载代表值在屋面处引起固端弯矩g m m aw ,bw =-29.054×72/12=-118.637kn· g m m bw ,cw =-27.501×72/12=-112.296kn· g m m cw , dw =-29.054×72/12=-118.637kn· g m m bw , aw =118.637kn· g m m cw ,bw =112.296kn· g m m dw ,cw =118.637kn·4．由均布荷载代表值在楼面处引起固端弯矩:g m m ab, bb =-42.396×72/12=-173.117kn·g m m bb,cb =-39.927×72/12=-163.035kn·g m m bb, ab =173.117kn·g m m cb, bb =163.035kn·g m m cb, db =-42.396×72/12=-173.117kn·g m m db ,cb =173.117kn·3.5.2 重力荷载代表值作用下的内力计算 一、用弯矩分配法求解重力荷载代表值下的弯矩，首先将各节点的分配系数填在相应的方框内，将 梁的固段弯矩填写在框架的和梁相应的位置，然后将节点放松，把各节点不平衡弯矩同时进行分配， 假定远端固定进行传递：右（左）梁分配弯矩向左（右）梁传递；上（下）柱分配弯矩向下（上） 传递，传递系数均为 1/2，第一次分配弯矩传递后，在进行第二次弯矩分配，然后不再传递，重力荷 载代表值作用下 m 的分配计算图如下：(本次所进行的重力荷载代表值下的弯矩图为设计值)。第 20 页 共 64 页100.406 100.406 161.909 76.951 84.958 -160.866 80.433 80.433 -160.866 80.433 80.433 -161.868 84.781 77.086 -151.875 43.270 108.605128.977 115.987 12.982 182.351 8.671 182.351 8.671 182.351 165.005 8.671 8.671 186.302 159.736 31.098 4.531 162.605 194.270 49.060 82.310 165.005 8.671 165.005 8.67123.428图 3-824.530重力荷载代表值作用下 m 图第 21 页 共 64 页右 下 梁 柱 0.770 0.230 -118.637 -1.117 91.303 27.334 37.644 -0.559 -28.541 -8.545 100.406-100.406 上 柱左 上 梁 柱 0.176 118.637 -1.117 13.667 -2.210 128.977右 梁 0.235 -112.296 -3.732 -1.490 -1.868 0.745 -7.382 -2.946 -12.982-115.987下 柱 0.5890.435 0.130 -173.117 75.289 75.289 22.540 45.652 37.644 -0.559 -35.982 -35.982 -10.772 84.958 76.951-161.909 0.435 0.130 -173.117 75.289 75.289 22.540 37.644 37.644 -0.559 -32.500 -32.500 -9.730 80.433 80.433-160.866 0.435 0.130 -173.117 75.289 75.289 22.540 37.644 37.644 -0.559 -32.500 -32.500 -9.730 80.433 80.433-160.866 0.435 0.130 -173.117 75.289 75.289 22.540 37.644 45.340 -0.559 -35.848 -35.848 -10.732 77.086 84.781 -161.868 0.524 0.320 0.157 -173.117 90.679 55.294 27.145 0 37.644 -12.024 -5.903 -19.718 108.605 43.270-151.875 0.435 0.435 0.4350.4350.111 173.117 -1.118 11.270 -0.918 182.351 0.111 173.117 -1.118 11.270 -0.918 182.351 0.111 173.117 -1.118 11.270 -0.918 182.351 0.111 173.117 -1.118 11.270 3.033 186.3020.371 0.371 0.147 -163.035 -3.736 -3.736 -1.491 -1.868 -1.868 0.746 -3.069 -3.069 -1.224 -8.671 -8.671-165.005 0.371 0.371 0.147 -163.035 -3.736 -3.736 -1.491 -1.868 -1.868 0.746 -3.069 -3.069 -1.224 -8.671 -8.671-165.005 0.371 0.371 0.147 -163.035 -3.736 -3.736 -1.491 -1.868 -1.868 0.746 -3.069 -3.069 -1.224 -8.671 -8.671-165.005 0.371 0.371 0.147 -163.035 -3.736 -3.736 -1.491 -1.868 -37.497 0.746 10.136 10.136 4.045 4.531-31.098-159.7360.130 0.433 0.264 0.173 -163.035 173.117 -22.453 -74.994 -45.738 -29.932 13.572 -1.868 0.872 -1.631 -5.448 -3.323 -2.174 162.605 -82.310-49.060-194.27023.428-24.530图 3-9 重力荷载代表值作用下弯矩二次分配图（设计值） 由于本结构为对称结构，只画出一半的分配值。 其中：m=m 边-v× b/2，v 边=v-q× b/2 m 边：支座边缘截面的弯矩标准值 v 边：支座边缘截面的剪力标准值 m：梁柱中线交点处的弯矩标准值 q：梁单位长度的均布荷载标准值第 22 页 共 64 页b：梁端支座宽度（柱截面高度） v：与 m 相应的梁，柱中中线交点处的剪力标准值 梁和柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，荷载计算按标准值 计算，梁、柱重力荷载标准值计算见下表所示： 表 3-18 层次 1 构件 横梁 纵梁 柱 2~6 横梁 纵梁 柱 层号 6 5 4 3 2 1 层号 6 5 4 3 2 1 层 号 6 5 4 3 2 1 q(kn/m) 29.054 42.396 42.396 42.396 42.396 42.396 q(kn/m) 27.501 39.927 39.927 39.927 39.927 39.927 横梁传 剪力 97.608 145.466 145.317 145.317 145.489 143.645 b/m 0.3 0.3 0.65 0.3 0.3 0.65 h/m 0.6 0.6 0.65 0.6 0.6 0.65 r kn/m 25 25 25 25 25 25 梁柱重力荷载标准值 β 1.05 1.05 1.10 1.05 1.05 1.10 g kn/m 4.725 4.725 li/m 5.4 6.4 n 30 36 40 30 36 gi/kn 765.45 9.65 765.45 7.765 ∑gi/kn4363.7411.619 5.4 4.725 5.4 4.725 6.411.619 3.3 40
表 3-19 重力荷载代表值下 ab 跨梁端剪力计算 l(m) ql/2(kn) ∑m/l (kn) va=ql/2-∑m/l(kn) vb=ql/2+∑m/l(kn) 7 101.689 4.081 97.608 105.77 7 148.386 2.920 145.466 151.306 7 148.386 3.069 145.317 151.455 7 148.386 3.069 145.317 151.455 7 148.386 2.897 145.489 151.283 7 148.386 4.741 143.645 153.127 表 3-20 重力荷载代表值下 bc 跨梁端剪力计算 vb=ql/2-∑m/l (kn) vc=ql/2+∑m/l(kn) l(m) ql/2(kn) ∑m/l(kn) 7 96.254 0 96.254 96.254 7 139.745 0 139.745 139.745 7 139.745 0 139.745 139.745 7 139.745 0 139.745 139.745 7 139.745 0 139.745 139.745 7 139.745 0 139.745 139.745 表 3-21 重力荷载代表值下边柱轴向力计算 纵墙重 5.016 16.553 16.553 16.553 16.553 16.553 27.086 36.288 36.288 218.376 218.376 111.198 111.198 46.01 36.288 36.288 纵梁重 纵梁上 板恒载 172.224 218.376 218.376 218.376 纵梁上 板活载 7.67 111.198 111.198 111.198 46.01 46.01 柱重 46.01 46.01 △n (kn) 318.806 381.369 511.328 573.891 511.179 573.742 511.179 573.742 511.351 573.914 509.507 611.883 柱 轴 力 (kn) 318.806 381.369 892.697 955.26 9.002 2.744 6.658 8.541截面 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底36.288 36.28875.29表 3-22重力荷载代表值下中柱轴向力计算第 23 页 共 64 页层 号 6 5 4 3 2 1截面 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底左横梁传 剪力右横梁传 剪力纵梁重 36.288纵梁上 板恒载 155.808 116.928 116.928 116.928 116.928 116.928纵梁上 板活载 6.75 90 90 90 90 90柱重 22.05 32.94 32.94 53.46 53.46 67.72△n (kn) 400.87 422.92 534.267 567.207 534.416 567.356 534.416 587.876 534.244 587.704 536.088 603.808柱轴力 (kn) 400.87 422.92 957.187 990.127 7.483 5.359 3.063 6.871105.77 151.306 151.455 151.455 151.283 153.12796.254 36.288 139.745 36.288 139.745 36.288 139.745 36.288 139.745 36.288 139.745第 24 页 共 64 页第四章 内力组合第一节 支座边缘处的内力值的计算各种荷载（风荷载、水平地震荷载作用、重力荷载代表值作用）情况下的框架内力求得后，要 根据最不利内力又是可能的原则进行内力组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，应在内 力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅，适当降低梁端弯矩，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象. 对于内力组合，此工程为有地震作用（地震设防烈度为 7 度） ，故要进行有地震作用的荷载组合，其 一般表达式为：s e
w swks e ——有地震作用荷载效应组合的设计值; s ge 、 s eh 、 s wk ——分别为重力荷载代表值、水平地震作用标准值、风荷载标准值的荷载效应； g 、
w ——分别为上述各荷载作用的分项系数，
g 取 1.2，
eh 取 1.3，
w 取 1.4。
w ——风荷载的组合值系数，与地震作用效应组合时风荷载组合系数取 0.2。根据规范知：重力荷载代表值是指恒载（100%）与活载（50%）组合后的荷载。 s=1.2× 重力荷载效应＋1.3× 水平地震作用效应＋1.4× 0.2× 风荷载效应 =1.2× （恒荷载效应+0.5× 活荷载效应）＋1.3× 水平地震作用效应＋1.4× 0.2× 风荷载效应 由于空间控制截面的内力值应取自支座边缘，为此，进行组合前，应先计算各控制截面出的内力值， 即支座边缘的内力值。 梁支座边缘处的内力值按下式计算：b m 边 = m -v · 2 b v边 = v - q · 2(4-1) (4-2)m 边 ——支座边缘截面的弯矩标准值； v边 ——支座边缘截面的剪力标准值；m ——梁柱中线交点处的弯矩标准值； v ——与 m 相应的梁柱中线交点处的剪力标准值； q ——梁单位长度的均布荷载标准值； b ——梁端支座宽度（即柱截面高度） ；4.1.1 弯矩计算 则地震荷载作用下的梁端控制截面处的弯矩计算，风荷载作用下的梁端控制截面处弯矩计算和 重力荷载代表值作用下梁端控制截面处的弯矩、剪力计算如下图所示： 表 4-1 层号 内力 地震荷载作用下的梁端控制截面处的弯矩计算 6 82.245 17.351 76.606 39.211 17.351 33.572 52.276 14.936 5 111.13 23.601 103.460 54.08 23.601 46.410 72.099 20.600 4 144.587 31.043 134.498 72.716 31.043 62.627 96.943 27.698 3 178.01 37.921 165.686 87.438 37.921 75.114 116.57 33.306 2 176.52 37.298 164.398 84.565 37.298 72.443 112.741 32.212 1 211.683 50.398 195.304 141.105 50.398 124.726 188.119 53.748m vm ab左ek m v m ab右ekm v第 25 页 共 64 页m bc左ekm vm bc右ek m v47.422 52.276 14.936 47.422 39.211 17.351 33.572 82.245 17.351 76.60665.404 72.099 20.600 65.404 54.08 23.601 46.410 111.13 23.601 103.46087.941 96.943 27.698 87.941 72.716 31.043 62.627 144.587 31.043 134.498105.746 116.57 33.306 105.746 87.438 37.921 75.114 178.01 37.921 165.686102.272 112.741 32.212 102.272 84.565 37.298 72.443 176.52 37.298 164.398170.651 188.119 53.748 170.651 141.105 50.398 124.726 211.683 50.398 195.304m cd左ekm vm cd右ek表 4-2 层号 内力风荷载作用下的梁端控制截面处弯矩计算 6 5 4 21.868 4.610 20.370 10.401 4.610 8.903 13.867 9.245 10.862 13.867 9.245 10.862 10.401 4.610 8.903 21.868 4.610 20.370 3 30.737 6.450 28.641 14.412 6.450 12.316 19.215 12.81 15.052 19.215 12.81 15.052 14.412 6.450 12.316 30.737 6.450 28.641 2 33.799 6.993 31.526 15.155 6.993 12.882 20.207 13.471 15.829 20.207 13.471 15.829 15.155 6.993 12.882 33.799 6.993 31.526 1 44.612 10.390 41.235 28.119 10.390 24.742 37.491 24.994 29.368 37.491 24.994 29.368 28.119 10.390 24.742 44.612 10.390 41.235m v70.007 13.907 1.478 2.920 6.527 3.341 1.478 2.861 4.454 2.969 3.489 4.454 2.969 3.489 3.341 1.478 2.861 12.958 6.531 2.920 5.582 8.708 5.805 6.821 8.708 5.805 6.821 6.531 2.920 5.582m ab左ekm vm ab右ekm vm bc左ekm vm bc右ek m vm cd左ekm v70.007 13.907 1.478 2.920 6.527 12.958m cd右ek4.1.2 竖向荷载作用下框架内力调幅 对于现浇框架梁，调幅系数
可取 0.8-0.9，此设计取 0.8，只有在竖向荷载作用下的梁端弯矩 可以调幅，水平荷载作用下的不可以调幅，一般先将竖向荷载作用下的梁段弯矩调幅后再与水平荷 载组合。 调幅公式如下图所示1 1 m 4
m 2 )] 2 2（4-3）第 26 页 共 64 页调 幅 后m3 m4图 4-1 梁端弯矩调幅计算图0.8m2 m2调 幅 前m1 0.8m180.325103.182 92.790129.527145.88 132.004128.693145.88 132.004128.693145.88 132.004129.494145.715 132.225121.5148.047 131.470图 4-2 重力荷载代表值作用下梁端 m 调幅值内力表 4-3 重力荷载代表值作用下梁端控制截面处的弯矩、剪力计算 层号 6 5 4 3 2 1m v80.325 97.608 48.602129.527 145.466 82.251128.693 145.317 81.465128.693 145.317 81.465129.494 145.489 82.210121.5 143.645 74.815m ab左第 27 页 共 64 页qv ab m v m ab右 q v ba m v m bc左 q v bc m vm bc右 q29.054 88.165 103.182 105.77 68.806 29.054 96.327 92.790 96.254 61.507 27.501 87.316 92.790 96.254 61.507 27.501 87.316 103.182 105.77 68.806 29.054 96.327 80.325 97.608 48.602 29.054 88.16542.396 131.687 145.88 151.306 96.706 42.396 137.527 132.004 139.745 86.587 39.927 126.769 132.004 139.745 86.587 39.927 126.769 145.88 151.306 96.706 42.396 137.527 129.527 145.466 82.251 42.396 131.68742.396 131.538 145.88 151.455 96.657 42.396 137.67642.396 131.538 145.88 151.455 96.657 42.396 137.67642.396 131.710 145.715 151.283 96.548 42.396 137.504 132.225 139.745 86.808 39.927 126.769 132.225 139.745 86.808 39.927 126.769 145. 96.548 42.396 137.504 129.494 145.489 82.210 42.396 131.71042.396 129.866 148.047 153.127 98.280 42.396 139.348 131.470 139.745 86.053 39.927 126.769 131.470 139.745 86.053 39.927 126.769 148.047 153.127 98.280 42.396 139.348 121.5 143.645 74.815 42.396 129.866132.004 132.004 139.745 139.745 86.587 39.927 126.769 86.587 39.927 126.769132.004 132.004 139.745 139.745 86.587 86.587 39.927 39.927 126.769 145.88 151.455 96.657 42.396 137.676 126.769 145.88 151.455 96.657 42.396 137.676vcb m v m cd左 q vcd m v m cd右 q vdc128.693 128.693 145.317 145.317 81.465 42.396 131.538 81.465 42.396 131.538控制界面的内力种类有轴向力 n，弯矩 m，水平剪力 v，一般有四种内力组合，如： 1）+mmax 及相应的 n，v 2）-mmax 及相应的 n，v 3）nmax 4）nmin 其中 1） ，4）为大偏心，3）为小偏心。对框架结构的梁，柱的最不利组合为： ，2） 梁端：+mmax，-mmax，vmax 梁跨中截面：+mmax 各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又可能的原则进行组合，当考虑结构塑性内力 重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅，当有地震作用时，应 分别考虑恒荷载和活荷载由可变荷载效应控制的组合，并比较三种组合的内力，取最不利者进行配 筋计算。对结构按弹性理论所得的弯矩值和剪力值进行适当的调整，对弯矩绝对值较大的截面弯矩 进行调幅，按调整后的内力进行截面设计和配筋构造 由于构件控制截面的内力值应取自支座边缘处，为此，进行组合前，应先计算各控制截面处（支座 边缘处的）的内力值。第二节组合前内力的调整4.2.1 内力的调整 一、因为设防烈度为 7 度第一组，根据抗震规范确定框架的抗震等级为三级。对于框架梁，其梁端 截面组合的剪力设计值应按下式调整：第 28 页 共 64 页l r v =vb ( m b
vgb(4-4)式中： v ——梁端截面组合的剪力设计值; l n ——梁的净跨；vgb ——梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值；l m b 、 m br ——分别为梁左、右端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值； vb ——梁端剪力增大系数，三级取 1.1。二、对于框架柱组合的剪力设计值应按下式调整：b t v =vc (m c
m c ) / h n(4-5)式中： v ——柱端截面组合的剪力设计值； h n ——柱的净高；m cb、m ct ——分别为柱上、下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值； vc ——柱剪力增大系数，三级取 1.1。三级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值乘以增大系数 1.15。底层柱纵向钢筋宜按 上、下端的不利情况配置。 三、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于 0.15 者及框支柱的节点外，柱端组合的弯 矩设计值应符合下式要求： (4-6)
m b 式中：
m c ——节点上、下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上、下柱端的 弯矩设计值，可按弹性分析分配；
m b ——节点左、右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和。 c ——柱端弯矩增大系数，三级取 1.1。4.2.2 最不利内力组合 一、梁端弯矩最不利内力组合 表 4-4 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 截面 1.3 m ek ① 99.588 43.644 61.649 61.649 43.644 99.588 1.3 m ek ① 134.498 60.333 85.025 85.025 60.333 134.498 1.3 m ek 第 6 层梁端控制截面弯矩不利组合 1.2 m ge ③ 1.0 m ge ④ -(① +③ +② ) ① -④ -② 57.258 -14.495 9.416 9.416 -14.495 57.258 ① -④ -② 62.328 -21.818 10.959 10.959 -21.818 62.328 ① -④ -②1.4× m wk 0.2 ②1.828 48.602 40.502 150.018 0.801 68.806 57.338 113.251 0.977 61.507 51.256 124.133 0.977 61.507 51.256 124.133 0.801 68.806 57.338 113.251 1.828 48.602 40.502 150.018 表 4-5 第 5 层梁端控制截面弯矩不利组合 1.4× m wk 0.2 1.2 m ge 1.0 m ge -(① +③ +② ) ② ③ ④ 3.628 82.251 68.542 220.377 1.563 96.706 80.588 158.602 1.910 86.587 72.156 173.522 1.910 86.587 72.156 173.522 1.563 96.706 80.588 158.602 3.628 82.251 68.542 220.377 表 4-6 第 4 层梁端控制截面弯矩不利组合 1.4× m wk 0.2 1.2 m ge 1.0 m ge -(① +③ +② )第 29 页 共 64 页ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右① 174.847 81.415 114.323 114.323 81.415 174.847 1.3 m ek ① 215.392 97.648 137.470 137.470 97.648 215.392③ ④ 5.704 81.465 67.887 262.016 2.493 96.657 80.548 180.565 3.041 86.587 72.156 203.951 3.041 86.587 72.156 203.951 2.493 96.657 80.548 180.565 5.703 81.465 67.887 262.015 表 4-7 第 3 层梁端控制截面弯矩不利组合 1.4× m wk 0.2 1.2 m ge 1.0 m ge -(①+②+③) ② ③ ④ 8.019 81.465 67.887 304.876 3.448 96.657 80.548 197.753 4.215 86.587 72.156 228.272 4.215 86.587 72.156 228.272 3.448 96.657 80.548 197.753 8.019 81.465 67.887 304.876②101.256 -1.626 39.126 39.126 -1.626 101.257 ①-②-④ 139.486 13.652 61.099 61.099 13.652 139.486第 30 页 共 64 页截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右1.3 m ek ① 213.717 94.176 132.954 132.954 94.176 213.717 1.3 m ek ① 253.895 162.144 221.846 221.846 162.144 253.895表 4-8 第 2 层梁端控制截面弯矩不利组合 1.4× m wk 0.2 1.2 m ge 1.0 m ge -(① +③ +② ) ② ③ ④ 8.827 82.210 68.509 304.754 3.607 96.548 80.457 194.331 4.432 86.808 72.340 224.194 4.432 86.808 72.340 224.194 3.607 96.548 80.457 194.331 8.827 82.210 68.509 304.754 表 4-9 第 1 层梁端控制截面弯矩不利组合 1.4× m wk 0.2 1.2 m ge 1.0 m ge -(① +③ +② ) ② ③ ④ 11.546 74.815 62.346 340.256 6.928 98.280 81.900 267.352 8.223 86.053 71.711 316.122 8.223 86.053 71.711 316.122 6.928 98.280 81.900 267.352 11.546 74.815 62.346 340.256① -④ -② 136.381 10.112 56.182 56.182 10.112 136.381 ① -④ -② 180.003 73.316 141.912 141.912 73.316 180.003注:单位 kn· m，弯矩值均为梁端截面弯矩值。二、梁端剪力最不利内力组合 表 4-10 第 6 层梁端剪力控制截面剪力最不利组合 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 m） m l （kn· 150.018 57.258 124.133 9.416 90.35 -14.495 m) m r (kn· -14.495 113.251 9.416 124.133 57.258 150.018l n （m）6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4vge (kn)88.165 96.327 87.316 87.316 96.327 88.165v
vge ln113.576 128.297 112.356 112.356 124.004 113.576第 31 页 共 64 页表 4-11 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 m） m l （kn· 220.377 62.328 173.522 10.959 158.602 -21.818第 5 层梁端剪力控制截面剪力最不利组合m) m r (kn· -21.818 158.602 10.959 173.522 62.328 220.377l n （m）6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4vge (kn)131.687 137.527 126.769 126.769 137.527 131.687v
vge ln168.917 178.951 161.359 161.359 178.951 168.917表 4-12 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 m） m l （kn· 262.016 101.256 203.951 39.126 180.565 -1.626第 4 层梁端剪力控制截面剪力最不利组合m) m r (kn· -1.626 180.565 39.126 203.951 101.257 262.015l n （m）6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4vge (kn)131.538 137.676 126.769 126.769 137.676 131.538v
vge ln180.361 190.517 172.346 172.346 190.518 180.361表 4-13 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 m） m l （kn· 304.876 139.486 228.272 61.099 197.753 13.652第 3 层梁端剪力控制截面剪力最不利组合m) m r (kn· 13.652 197.753 61.099 228.272 139.486 304.876l n （m）6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4vge (kn)131.538 137.676 126.769 126.769 137.676 131.538v
vge ln191.262 200.908 181.026 181.026 200.908 191.262第 32 页 共 64 页表 4-14 截面 ab 左 ab 右 bc 左 bc 右 cd 左 cd 右 m） m l （kn· 304.754 136.381 224.194 56.182 194.331 10.112第 2 层梁端剪力控制截面剪力最不利组合m) m r (kn· 10.112 194.331 56.182 224.194 136.381 304.754l n （m）6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4vge (kn)131.71 137.504 126.769 126.769 137.504 131.71v
vge ln190.747 199.513 179.340 179. 190.747表 4-15 截面 m） m l （kn·第 1 层梁端剪力控制截面剪力最不利组合m) m r (kn·l n （m）vge (kn)v
vge ln207.411 223.227 212.650 212.650 223.227 207.411340.256 73.316 6.4 129.866 ab 左 180.003 267.352 6.4 139.348 ab 右 316.122 141.912 6.4 126.769 bc 左 141.912 316.122 6.4 126.769 bc 右 267.352 180.003 6.4 139.348 cd 左 73.316 340.256 6.4 129.866 cd 右 三、梁跨中弯矩最不利内力组合 表 4-16 梁跨中弯矩最不利内力组合 6-ab 6-bc 6-cd 5-ab 截面 1.3 m ek +1.2 m ge +1.4× 0.2 m wk 77.311 86.262 68.201 178.949 跨中截面弯矩组合过程如下，以 6—ab 为例5-bc 127.0825-cd 99.389ql 1
m wb ) 2 l 29.054
(68.806-48.602+99.588+43.644+1.828+0.801)= 67.025kn ra = 2 6.4 2 ra m max
m wa 2q ra (4-7)(4-8)67.+99.588+1.828=77.311kn· m m max = 2
29.054mea m gaalmebbm gb图 4-3 跨中弯矩计算图 表 4-17 梁跨中弯矩最不利内力组合 4-ab 4-bc 4-cd 3-ab 198.845 134.684 97.576 222.390截面 1.3 m ek +1.2 m ge +0.28 m wk3-bc 142.3893-cd 94.397截面表 4-18 梁跨中弯矩最不利内力组合 2-ab 2-bc 2-cd 1-ab第 33 页 共 64 页1-bc1-cd1.3 m ek +1.2 m ge +0.28 m wk222.317140.70192.267239.096183.105130.984(4) 横向水平地震作用与重力荷载代表值，风荷载组合效应(b、d 轴柱)见表 4-19、表 4-20。第 34 页 共 64 页表 4-19横向水平地震作用与重力荷载代表值，风荷载组合效应(b 轴柱) 风荷 载 (向 右) ⑤ -2.18 -0.12 0.46 -0.12 -0.8 -4.27 -0.36 1.89 -0.36 -1.87 风荷 载 (向 左) ⑥ 2.18 0.12 -0.46 0.12 0.8 4.27 0.36 -1.89 0.36 1.87 nmax 相应的 m 组 合 值 项 目 108.13 ① + ④ 404.13 + ⑥ -17.02 ① + 426.18 ④ + ⑥ 40.98 ① 159.626 + ④ 959.23 + ⑥ ① -60.047 992.17 + ④ 72.51 + ⑤ ① + ④ + ⑤ ① + ④ + ⑤ nmin 相应的 m 组 合 值 项 目 ② -131.93 + ③ 330.8 + ⑤ 18.46 ② + ③ 349.17 + ⑤ -55.41 ② -175.53 + ③ 795.62 + ⑤ 61.49 ② 823.07 + ③ -84.08 + ⑥ ② + ③ -234.59 + ⑥ .77 ② + 1293.75 ③ + -116.07 ⑥ ︱m︱max 相 应的 m 组 合 值 项 目 -134.09 ① + ③ 397.61 + ⑤ 34.36 ① + 419.66 ③ + ⑤ -56.72 ① -176.974 + ③ 955.15 + ⑤ 77.393 ① 988.09 + ③ -85.13 + ⑥ ① + -236.03 ③ + ⑥ .67 ① 1553.33 + ③ -117.12 + ⑥层次重力荷 载代表 值① m -12.98400.87重力荷载 代表值②地震作 用 (向 右)③ -118.93 -3.14地震作 用(向 左) ④ 118.93 3.14 -25.23 3.14 48.05 164.03 1.68 -66.83 1.68 76.95-10.82上n m6 下8.67422.92334.06 -7.2325.23 -3.14n v m-7.87 -8.674 957.19 8.673 990.13 -6.31352.43 -6.56 -7.23-48.05 -164.03 -1.68上 5 下n m n v797.66 -7.23 825.11 -5.2666.83 -1.68 -76.95上 4m-8.67 -7.23 .23 .26-220.56220.56-6.806.80218.69n m n 下 v.67 .31-3.41 102.48 -3.41 -107.683.41 -102.48 3.41 107.68-0.74 3.52 -0.74 -3.130.74 -3.52 0.74 3.13.33 .5m 上 3 下 m n v n-8.67 .37 .56-7.225-265.21 -5.91265.21 5.91 -133.14 5.91 132.78-9.42 -1.27 5.19 -1.27 -4.439.42 1.27 -5.19 1.27 4.43. -5.47133.14 -5.91 -132.78① + ④ + ⑥ ① + ④265.96 8.96 .65② + ③ + ⑤ ② + ③-281.855 . -142.68① + ③ + ⑤ ① + ③-283.3 .7 3.77第 35 页 共 64 页m 上 2 下 v m 上 1 m 下 n v n n m n-23.48 .56 .01 -3.32 2575.10-19.57-256.50 -8.85256.50 8.85 -201.27 8.85 152.59 428.00 10.40-9.90 -1.91 8.76 -1.91 -5.65 -18.37 -2.239.90 1.91 -8.76 1.91 5.65 18.37 2.23 .01 -2.767201.27 -8.85 -152.59 -428.00 -10.40.66 .11 1. -0.93 374.67 -10.40 -163.51 -374.67 10.40 163.51 4.53 2.23 -4.24 -4.53 2.23 4.24+ ⑥ ① + ④ + ⑥ ① + ④ + ⑤ ① + ④ + ⑤ ① + ④ + ⑤242.92 7.47 .23 443.05 2587.73-377.54 .64+ ⑤ ② + ③ + ⑤ ② + ③ + ⑥ ② + ③ + ⑥ ② + ③ + ⑥-285.97 .497 8.25 -449.137 2133.27380.583 8.68+ ⑤ ① + ③ + ⑤ ① + ③ + ⑥ ① + ③ + ⑥ ① + ③ + ⑥-289.88 .59 2.25 -449.69 2562.47380.86 8.86第 36 页 共 64 页表 4-20 重力荷 载代表 值①横向水平地震作用与重力荷载代表值，风荷载组合效应(d 轴柱) 地震作 用(向 右)③ 地震作 用(向 左) ④ 风荷 风荷 载(向 载(向 组 右) ⑤ 左) ⑥ 合 项 目 -1.20 1.20 ① + ④ -0.53 0.53 + ⑥ 0.35 -0.35 ① + -0.53 0.53 ④ + ⑥ -0.47 0.47 -3.55 3.55 ① + ④ -1.59 1.59 + ⑥ 1.52 -1.52 ① -1.59 1.59 + ④ -1.54 1.54 + ⑤ ① + ④ + ⑤ ① + ④ + ⑤ ① + ④ + ⑥ ① + ④ + ⑥ ① + ④ nmax 相应的 m 值 -80.34 332.69 183.3 395.25 -27.75 -19.57 912.44 212.27 975 6.71 nmin 相应的 m 组 合 项 目 ② + ③ + ⑤ ② + ③ + ⑤ ② + ③ + ⑤ ② + ③ + ⑥ ② + ③ + ⑥ 值 -63.61 279.56 169.14 331.69 -16.51 -6.75 763.66 198.87 815.79 16.24 ︱m︱max 相 应的 m 组 合 项 目 ① + ③ + ⑤ ① + ③ + ⑤ ① + ③ + ⑤ ① + ③ + ⑥ ① + ③ + ⑥ 值 -120.48 304.93 184 367.49 -107.07 -134.33 872.96 215.31 935.52 -121.17层次重力荷 载代表 值②m 上 n m 下 n v m 上 5 下 v n m n-100.41 318.81 84.96 381.37 -67.41 -76.95 892.70 80.43 955.26 -57.23-83.68 265.68 70.8 317.81 -56.17 -64.13 743.92 67.03 796.05 -47.70-18.87 -13.35 98.69 -13.35 -39.19 -53.83 -18.15 133.36 -18.15 -62.4018.87 13.35 98.69 13.35 39.19 53.83 18.15 133.36 18.15 62.406上 4m-80.43-67.03-89.4289.42-4.604.6013.5926.99-174.45n m n 下 v m 上 n m n 下 v m.43 .49 -80.43 .09 .28 -84.78 2614.10.03 .746 -67.03 .24 .73 -70.65 2178.42-23.88 173.50 -23.88 -87.64 -169.95 -29.17 213.61 -29.17 -127.85 -169.95 -28.6923.88 -173.50 23.88 87.64 169.95 29.17 -213.61 29.17 127.85 169.95 28.69-3.26 3.07 -3.26 -2.32 -5.54 -5.89 4.53 -5.89 -3.05 -4.93 -8.113.26 -3.07 3.26 2.32 5.54 5.89 -4.53 5.89 3.05 4.93 8.1132上n.14 ② 1556.14 + ③ 31.47 + ⑥ 95.06 ② + ③ 2075.24 + ⑤ -141.05 ② 2137.8 + ③ 73.62 + ⑤ 90.1 ② + 2650.9 ③9.54 ① 1301.31 + ③ 41.214 + ⑥ 108.46 ① + ③ 1735.21 + ⑤ -153.9 ① 1787.34 + ③ 83.17 + ⑤ 104.23 ① + 2215.22 ③ 8.45 -255.92 .23 8.12 -310.18 1130.77第 37 页 共 64 页m n 下 v m 上 n 1 下 v m n108.60 .32 -43.27 .64 .4290.5 .6 -36.06 .03 .02211.82 -28.69 -127.26 -352.30 -38.69 254.02 -38.69 -123.51-211.82 28.69 127.26 352.30 38.69 -254.02 38.69 123.517.40 -8.11 -3.74 -5.09 -11.94 17.05 -11.94 -4.1-7.40 8.11 3.74 9.28 11.94 -17.05 11.94 4.1+ ⑥ ① + ④ + ⑤ ① + ④ + ⑤ ① + ④ + ⑤+ ⑤ -110.62 ② 2713.46 + ③ 60.68 + ⑥ 318.31 ② + ③ 3236.8 + ⑥ -249.43 ② 3339.17 + ③ 113.19 + ⑥-128.72 .4 325.52 3.04 .59+ ⑤ ① + ③ + ⑥ ① + ③ + ⑥ ① + ③ + ⑥344.21 8.80 -280.49 .61 3261.79-133.83注:1.重力荷载代表值① ② ， 分别为 1.2，1.0 倍 m gek 2.地震作用③ ④ ， 分别为 1.3 倍 m ehk 和 1.3 倍 3.表中的弯矩值处理:为组合后的弯矩值直接× 1.1;根据规范公式，三级抗震等级 ∑ m c =1.1∑ m b ， ，∑ m b 为同一节点左，右梁端，按顺时针和逆时针方向计算的两端考虑地震作用组合的弯矩 设计值之和的较大值，这样的情况需要比较的弯矩值有 4 组，为简便起见，直接按柱的组合弯矩值× 1.2，由文献记载 这样的结果能反应真实情况，相差不大;mc
mc 4.表中剪力均为调整后的剪力，一级抗震等级由规范公式∑ vc =1.1 hntb，其中 m c 和 m c 为考虑地tb震组合，经过调整后的框架柱上，下端弯矩设计值; 5.表中弯矩的单位为 kn· m，剪力的单位为 kn.第 38 页 共 64 页第五章 配筋计算第一节 框架柱和梁的截面设计5.1.1 柱的配筋计算 由《混凝土结构设计规范》查得： 混凝土 c30 f c =14.3n/㎜ 2 f t =1.43n/mm2 钢筋强度 hpb235 hrb400f tk =2.01n/mm2f y =210 n/mm2f y =360 n/mm2f yk =235n/mm2f yk =400n/mm2一、框架柱截面设计 本结构选用柱为 650mm× 650mm ，抗震等级为三级 轴压比验算 b 轴，第二层 n max 最大为 2743.82kn3 n = =0.45＜0.8 f cac 14.3
6502 d 轴，第一层 n max 最大为 n max =2791.08kn轴压比n 轴压比n 3 n = =0.46＜0.8 f cac 14.3
6502所以轴压比满足要求 二、正截面受弯承载力计算 1．b 轴：由于柱同一截面分别承受正，反向弯矩，故采用对称配筋.（用 hrb400 级钢筋） ， 以 b 轴柱为例进行，其他各柱参考此轴进行配筋。 取 as=35mm，则 650-35=615mm，由于 c30＜c50，所以 α1=1.0，β1=1.0n b
1 f c bh0 b 1.0 14.3
650 615 0.518
312963kn .1）底层： 从柱的内力组合表可知，最大的 n 值为 2743.82，n＜nb 为大偏压，选用 m 大 n 小的组合 m=380.58，kn· m，n=2772.53kn 柱的计算长度：在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩&75% m max ，柱的计算长度 l 0 可 按下两个公式计算，并取其中的较小值： 所以， l 0
0.2 min ) h式中：ψu、ψl——柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和 的比值； ψmin——比值 ψu、ψl 中的较小值；h——柱的高度 底层 l0 =1.215h=6.56，其他层 l0 =1.215h=4.01，保护层厚度为 35mmm 380 .58
162 mm n 2772 .53 ea
max {20mm，650mm/20=32.5mm} e0 ei
194.5mm0.5 f c a 0.5
10.09＜15 ∴
h 0.651 第 39 页 共 64 页l 1 ( 0 ) 2
1 2 1400 i / h0 h e 1 6560 2 ( )
.5 / 615 650 = 1.23 h 650 e
529 .235 mm 2 2 rre n 0.8
b 0.518 1 f c bh0 1.0
re =0.8 承载力抗震调整系数)
re f ' y (h0
a' s )20.8
529.235 1.0
0.39) . 360 (615 35)但按构造配筋，最小总配筋率根据《建筑抗震设计规范》(gb 5) 表 6.3.8-1， 336m m2查得 m i n=0.7% ， as ,min = a' s,min =0.7×9mm2 ， 每 侧 实 配 钢 筋 416。22（ as = a' s =1520mm2） ，另两侧配构造筋 42）其他层： 从柱的内力组合表可知，n＜nb 为大偏压，选用 m 大 n 小的组合：m=285.97kn· m， n=2266.84kn，从柱的内力组合表可知，最大的 n 值为 2743.82，n＜nb 为大偏压，选用 m 大 n 小的组合：m=325.50kn· m，n=2266.84kn 柱的计算长度：在弯矩中由水平地震作用产生的弯矩&75% m max ，柱的计算长度 l 0 可 按下两个公式计算，并取其中的较小值： 所以， l 0
0.2 min ) h式中：ψu、ψl——柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和 的比值；ψmin——比值 ψu、ψl 中的较小值；h——柱的高度 底层 l0 =1.215h=6.56，其他层 l0 =1.215h=4.01，保护层厚度为 35mmm 325 .50
143 .6mm n 2266 .84 ea
max {20mm，650mm/20=32.5mm} e0 ei
176.1mm0.5 f c a 0.5
3 . l 4.01
6.17 ＜15 ∴
h 0.65 l 1
1 2 1400 i / h0 h e 1 4010 2 ( )
/ 615 6501 第 40 页 共 64 页= 1.10h 650
484 mm 2 2 r n 0.8
b 0.518 1 f c bh0 1.0
re =0.8 承载力抗震调整系数)r ne
re f ' y (h0
a' s )20.8
0.32) . &0 360 (615 35)但按构造配筋，最小总配筋率根据 《建筑抗震设计规范》(gb 5) 表 6.3.8—1， 查得
min =0.7%， as ,min = a' s,min =0.7× 2/2=1479mm2， 每侧实配钢筋 650 4 22（ as = a' s =1520mm2） ，另两侧配构造筋 4 16。 2．d 轴柱 计算方法同 b 轴柱，计算过程见下表 5-1 所示 表 5-1 轴柱配筋表 层 号 中 间 层 底 层n b (kn)最不利 m（kn· m）/ n(kn) 325.52/2705.77as = a' s ( as ,min = a' s,min )(mm2)实配钢筋 (另两侧) 4 （4 22 16） 22 16）实配 钢筋 面积 (mm2) 15203129.630.38）3129.63128.72/2267.350.32）4 （41520三、垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算 垂直于弯矩作用平面的受压承载力按轴心受压计算。 1．b 轴柱 底层： n max =2772.53knl 0 6.56
10.09 查《混凝土结构》表 6-1 知：
0.978(钢筋混凝土轴心受压构件稳定 b 0.65系数)。 0.9 ( f c a
f ' y ( a
a' s )
6 2) =5476.84kn＞ n max =2772.53kn. 满足要求。 中间层： n max =2266.84knl 0 4.01&&&&6.16 查 《混凝土结构》 6-1 知：
1.0 (钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数)。 表 b 0.65 0.9( f c a
f ' y ( a
a' s )
6 2) =5600.04kn＞ n max =2266.84kn.满足要求。 2．d 轴柱 底层： n max =2705.77kn第 41 页 共 64 页l 0 6.56
10.09 查《混凝土结构》表 6-1 知：
0.978(钢筋混凝土轴心受压构件稳定 b 0.65系数)。 0.9 ( f c a
f ' y ( a
a' s )
0.978 (16.7
56 2) =5476.84kn＞ n max =2705.77kn. 中间层： n max =2267.35knl 0 4.01
6.16 查 《混凝土结构》 6-1 知：
1.0 (钢筋混凝土轴心受压构件稳定系数)。 表 b 0.650.9 ( f c a
f ' y ( a
a' s )
56 2)=5600.04kn＞ n max =2267.35kn. 四、斜截面受剪承载力计算 1．b 轴柱 1）底层：最不利内力组合： m=380.86kn· m，n=3328.7kn，v=168.86kn ∵ 剪跨比
0.615 0.3 f c a
1812 .53kn 1.05 (rrev
0.056n ) asv
s f yv h0(0.8
1.43 650 615 0.056
) . 3 1 0 210 615按构造配置箍筋。 v
v f c / f yv =0.11×14.3/210=0.75%&0.6% 取箍筋 4ф10，加密区 4ф10@100 上端加密区的长度为 800mm 非加密区 4ф10@150。 2）中间层:最不利内力组合：m=252.59kn· m，n=2722.3kn，v=182.25kn ∵ 剪跨比
0.615 0.3 f c a
1812 .53kn 1.05 (rrev
0.056n ) asv
s f yv h0(0.8
182.25 103 =1.05
1.43 650 615 0.056
1 0 210 565按构造配置箍筋。 v
v f c / f yv =0.11×14.3/210=0.75%&0.6% 取箍筋 4ф10，加密区 4ф10@100 上端加密区的长度为 600mm 非加密区 4ф10@150。第 42 页 共 64 页2．d 轴柱 1）底层：最不利内力组合：m=258.61kn· m，n=3261.79knv=133.83kn ∵ 剪跨比
0.615 0.3 f c a
1812 .53kn 1.05 (rrev
0.056n ) asv
s f yv h0(0.8
258.61 103
1.43 650 615 0.056
) . 3 1 0 210 615则最小体积配箍率为： v min
v f c / f yv =0.096×14.3/210=0.65%&0.6% 取箍筋 4ф10，加密区 4ф10@100 上端加密区的长度为 800mm 非加密区 4ф10@150。 2）中间层：最不利内力组合：m=252.59kn· m，n=2722.3kn，v=182.25kn ∵ 剪跨比
0.615 0.3 f c a
1812 .53kn 1.05 (rrev
0.056n ) asv
s f yv h0(0.8
182.25 103 =1.05
1.43 650 615 0.056
1 0 210 565按构造配置箍筋。 v
v f c / f yv =0.96×14.3/210=0.65%&0.6% 取箍筋 4ф10，加密区 4ф10@100 上端加密区的长度为 600mm 非加密区 4ф10@150。 5.1.2 梁的配筋计算 一、正截面受弯承载力计算 梁 ab （300× 600） 底层：跨中截面 m=239.096kn·
0.8× m 239.096=191.28kn· ms
re m 191.28 106
0.14 1 f c bh0 2 1.0 14.3
300 5652 1010 mm 2
0.518 1 f c bh0 14.3
fy=360 min
max[0.25%, (55 f t / f y )%] =0.25% as,min
minbh =0.25%×300×600=450mm2下部实配 2 22（ as =760mm2） ，上部按构造要求配筋。配 3 18第 43 页 共 64 页表 5-2 层 计算公式m (kn· ) m
re m正截面的梁受弯承载力配筋计算 梁 ab 梁 bc 支座左截面 中截面 支座右截面 左截面 中截面 -150.018 77.311 -113.251 -124.133 86.262 -120.014 61.849 -90.601 -99.306 69. 0.088 0.045 0.046 78 275 3 16 3 0.066 0.068 115 275 16 3 0.073 0.075 127 275 16 3 0.050 0.052 88 275 16s 6 re m 1 f c bh0 2
2 s 1 f c bh0as
fy0.092(&0.518) 156 275 3 16 (603) -304.754 -243.803 0.179 0.199
28 (3079) -340.256 -358.93 0.324 0.407
28 (3079)as ,min （mm2）实配钢筋（mm2）m (kn· ) m
re m222.39 177.912 0.130 0.14
22 (6 272.67 0.246 0.287
22 (1900)-194.331 -155.465 0.114 0.121
22 (1900) -267.352 -317.54 0.287 0.347
28 (3079)-224.194 -179.355 0.132 0.142
28 (3079) -316.122 -189.69 0.341 0.436
28 (3079)142.389 113. 0.088
28 (5 1.90 0.003 0.003
28 (1847)s 2 3 4 5 re m 1 f c bh0 2
2 s 1 f c bh0as
fyas ,min （mm2）实配钢筋（mm2）m (kn· ) m
re ms 1 re m 1 f c bh0 2
2 s 1 f c bh0as
fyas ,min （mm2）实配钢筋（mm2）cd 轴与 ab 轴配筋相同。 二、斜截面受剪承载力计算 梁 ab，底层： vb =223.227kn， revb =178.58kn∵ 跨高比 l0 / h
2.50.20 c f c bh0 =0.20×1.0×14.3×300×565=484.78kn&
revb 满足要求asv
0.42 f t bh0 178.58
1.43 300 565
210 565 s 1.25 f yv h0第 44 页 共 64 页梁端箍筋加密区取双肢箍 ф10，s 取 min(8d， hb / 4 ，100mm)，s=100mm 加密区的长度 max(1.5 hb ，500mm)， 取 900mmasv =157/140=1.121&0.52 可以 s非加密区箍筋配置 2ф10@140 sv asv f 157 =
0.28 t =0.28×1.43/210=0.191% bs 300 140 f yv满足要求。 梁各斜截面受剪承载力配筋计算见下表 5-3。 表 5-3 框架梁斜截面配筋计算 梁 ab 6 2~5 1 层6 112.356 89.885 484.78 605.975 &0梁 bc 2~5 181.026 144.821 484.78 605.975 0.291 212.65 170.12 484.78 605.975 0.46vb （kn）128.297 102.638 484.78 605.975 0. 01200.908 160.726 484.78 605.975 0.40223.227 178.582 484.78 605.975 0.52 revb (kn) 0.20 c f c bh0 (kn) 0.25 c f c bh0 (kn) asv
0.42 f t bh0s
1.25 f yv h0 asv vb
0.7 f t bh0
s 1.25 f yv h0加密区实配箍筋 加密区长度（mm） 实配的&0 2ф8@100 850 1.01 2ф8 @150 0.374% 0.191%&0 2ф8@100 850 1.01 2ф8 @150 0.374% 0.191%&0 2ф8@100 850 1.01 2ф8 @150 0.374% 0.191%&0 2ф8@100 850 1.01 2ф8 @150 0.374% 0.191%&0 2ф8@100 850 1.01 2ф8 @150 0.374% 0.191%&0 2ф10@100 850 1.01 2ф10 @140 0.374% 0.191%asv s非加密区实配箍筋 sv asv bs f 0.28 t f yv5.1.3 框架梁柱节点抗震验算 选择底层 b 柱上节点进行验算，采用规范上公式如下，节点核心区剪力设计值： l ( m b
m br ) hb 0
hb sl m m m b =267.352kn· m br =316.122kn· 565
625 mm hb 0 = 2 2 h c =0.42×5.4+0.5×3.3=3.92m (267 .352
316 .122 ) 615
993 .07 kn 615
应该满足 v j
c f c b j h j )
re第 45 页 共 64 页验算梁柱节点核心区受剪能力：
1.5 f c =14.3n/mm2b j
e =0.5×(300+650)+0.25×650-175=462mm c
1.0vj =h j
650mm(0.3 j
c f c b j h j )1 re1
1932 .43kn
993 .07 kn 0.8满足要求。 验算梁柱节点抗震受剪承载力。采用公式如下：vj (1.1 j f t b j h j
re bc 0.5 f c bc hc =0.5×14.3×650×650=3020.88knn
2587 .73kn
3020 .88kn1bj hb 0
a s ) s取 n
3020 .88knvj 1 re(1.1 j f t b j h j
0.05 j nbj bc f yv asvj hb 0
a s )= s1 462 590 (1.1
) 0.8 650 100 1 (
2040 .16 kn
993 .07 kn = 0.8满足要求。第二节板的计算本结构采用钢筋混凝土双向板， 每个板尺寸为 6000mm× 7000mm。 计算简图如下图 5-1。 2 支承梁截面为 300× 600mm ，根据双向板的构造要求，对于连续板应满足刚度要求板厚取为 120mm，有前面可知楼面活荷载 qk
8kn / m 2 ，混凝土为 c30（ f c
14.3n / mm2 ） ，钢 筋用 hpb235 级( f y
210n / mm )。2第 46 页 共 64 页dbbcbbbbba图 5-1 屋盖计算简图 5.2.1 荷载和内力计算 一、荷载计算 楼面恒荷载标准值 g k =3.54kn/m2 恒荷载设计值 g =3.54× 1.2=4.248kn/m2 活荷载设计值 q =8.0× 1.3=10.4kn/m2 荷载设计值合计 p = g + q =14.65kn/m2 二、内力计算 按弹性理论计算，求各区各板跨内正弯矩时，按恒荷载满布及活荷载棋盘式布置计算， 取荷载：g
g q q =4.248+10.4/2=9.45kn/m2 2q =10.4/2=5.2kn/m2 2三、弯矩计算 在 g
作用下，各内支座均可视为固定，某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心处； 在 q 作用下，各区格板均可视为简支，跨内最大正弯矩则在板的中心处，计算时可近似取 两者之和作为跨内最大正弯矩。 在求各中间支座最大负弯矩时， 按恒荷载及活荷载均满布各 区格板计算，取荷载 p = g + q =14.65kn/m2。 按《混凝土结构》中册中附录 8 表进行内力计算 l01 / l02 =6.0/7.0=0.86，查表得 m/m m1 =(0.8×0.2)×9.45×62+(0.×0.0350)×10.4×62/2=19.87kn· 2 2 m2 =(0.1×0.2)×9.45×6 +(0.×0.0496)×10.4×6 /2=15.42kn· m/m
m1 = m1 =-0.×62=-32.59kn· m
m 2 = m 2 =-0.×62=-28.95kn· m 5.2.2 配筋计算 根据正截面受弯承载力计算， 板厚 120mm，h0 =120-20=100mm， c30 混凝土， 1
1.0 ， f c =14.3n/mm2，hpb235 级钢筋， f y =210n/mm2。取 1m 宽板带作为计算单元，b=1m，板第 47 页 共 64 页配筋计算过程列于下表 3-3 中。 注意双向板计算的弯矩因区格双向板四周与梁整体连接应乘 以折减系数 0.8，各跨中、支座弯矩求得后，可近似按 as=m/0.95fvh0 计算相应的钢筋截面面 积。 表 5-5 截面 跨中 支座 m/kn· m 板截面配筋计算 h0 (mm) 100 100 100as797 619 1307选配钢筋 ф12@100 ф12@100 ф12@70实配钢筋 15l01 方向 l02 方向19.87× 0.8=15.90 15.42× 0.8=12.34 -32.59× 0.8=-26.07第三节楼梯的计算5.3.1 梯段板计算 本工程设计成钢筋混凝土现浇板式楼梯， 尺寸见图纸。 楼梯踏步面层为 20mm 厚水泥砂浆抹 灰，底面为 20mm 厚混合砂浆抹灰，金属栏杆重 0.1kn/m，楼梯活荷载标准值查《建筑结构 荷载规范》 取为 8.0kn/m2， 混凝土用 c30( f c =14.3n/mm2， f t =1.43 n/mm2)， 钢筋用 hpb235 级( f y =210n/mm2). 梯段板计算，板厚 h
l0 / 30 =120mm，取 h =120mm。取 1m 宽作为计算单元。踏步尺寸为 30