土木專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)----某六層框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓

1、<p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b>　　1.1工程背景</b></p><p>　　該項(xiàng)目為某市應(yīng)天中學(xué)教學(xué)樓六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，總建筑面積約為5524.6m2；每層層高為3.6m,本工程作為教學(xué)樓使用。室內(nèi)地坪為±0.000m，室外內(nèi)高差0.45m?？蚣芰?、柱、屋面板板均為現(xiàn)澆。<

2、/p><p>　　1.1.1 設(shè)計(jì)資料</p><p><b>　　1、氣象資料</b></p><p>　　最熱月平均溫度27.5攝氏度，最冷月溫度-3攝氏度。</p><p>　　最大凍土深度0.2 m，基本風(fēng)荷載W。=0.4kN/ m2；基本雪荷載為0.4 kN/ m2。</p><p>　　

3、年平均降水量610mm。</p><p><b>　　2、地震設(shè)防烈度</b></p><p><b>　　7度</b></p><p><b>　　3、抗震等級</b></p><p><b>　　三級</b></p><p>

4、<b>　　4、設(shè)計(jì)地震分組</b></p><p>　　場地為1類一組Tg（s）=0.25s （表3.8《高層建筑結(jié)構(gòu)》）</p><p><b>　　1.1.2 材料</b></p><p>　　柱采用C30，縱筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，縱筋采用HRB335，箍筋采用HPB235?；A(chǔ)

5、采用C30，縱筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。</p><p><b>　　1.2工程特點(diǎn)</b></p><p>　　該工程為六層，主體高度為21.6米，屬多層建筑。</p><p>　　多層建筑采用的結(jié)構(gòu)可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)等類型。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類型的特點(diǎn)，正確選用材料，就成為經(jīng)濟(jì)合理地建造多層建筑的

6、一個重要方面。經(jīng)過結(jié)構(gòu)論證以及設(shè)計(jì)任務(wù)書等實(shí)際情況，以及本建筑自身的特點(diǎn)，決定采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。</p><p>　　在高層建筑中，抵抗水平力成為確定和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵問題。高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)體系有框架、剪力墻、框架-剪力墻、筒體以及它們的組合。高層建筑隨著層數(shù)和高度的增加水平作用對高層建筑機(jī)構(gòu)安全的控制作用更加顯著，包括地震作用和風(fēng)荷載，高層建筑的承載能力、抗側(cè)剛度、抗震性能、材料用量和造價高低，與其所采

7、用的機(jī)構(gòu)體系又密切的相關(guān)。不同的結(jié)構(gòu)體系，適用于不同的層數(shù)、高度和功能?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系是由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成，既承受豎向荷載，也承受水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。這種體系適用于多層建筑及高度不大的高層建筑。本建筑采用的是框架機(jī)構(gòu)體系，框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，框架結(jié)構(gòu)可通過合理的設(shè)計(jì)，使之具有良好的抗震性能；框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型少，易于標(biāo)準(zhǔn)化、定型化；可以采用預(yù)制構(gòu)件，也易于采用定型模板而做成現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，本建筑采用的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。 </

8、p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)是教學(xué)樓設(shè)計(jì)，要求有靈活的空間布置，和較高的抗震等級，故采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。</p><p><b>　　1.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要論述了本次設(shè)計(jì)的工程概況、相關(guān)的設(shè)計(jì)資料、高層建筑的一些特點(diǎn)以及綜合本次設(shè)計(jì)所確定的結(jié)構(gòu)體系類型。</p><p><b>

9、;　　2 框架結(jié)構(gòu)計(jì)算</b></p><p><b>　　2.1工程概況</b></p><p>　　該項(xiàng)目為六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，總建筑面積約為5524.6 m2；底層層高為3.6 m?？倢痈?1.6m。室內(nèi)地坪為±0.000m，室外內(nèi)高差0.45m。本教學(xué)樓采用柱距為7.2m的內(nèi)廊式小柱網(wǎng)，邊跨為7.2m，中間跨為2.1m。<

10、/p><p>　　框架平面同柱網(wǎng)布置如下圖 </p><p>　　圖2.1 框架平面柱網(wǎng)布置</p><p>　　框架梁柱現(xiàn)澆，屋面及樓面采用100mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土。</p><p>　　框架結(jié)構(gòu)承重方案的選擇：</p><p>　　豎向荷載的傳力途徑：樓板的均布活載和恒載經(jīng)次梁間接或直接傳至主梁，再由主梁

11、傳至框架柱，最后傳至地基。</p><p>　　根據(jù)以上樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳力途徑，本辦公樓框架的承重方案為橫向框架承重方案，這可使橫向框架梁的截面高度大，增加框架的橫向側(cè)移剛度。</p><p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)資料</p><p><b>　　1、氣象條件:</b></p><p>　　基本風(fēng)荷載W。=

12、0.4kN/ m2;基本雪荷載為0.4KN/ m2。</p><p>　　2、樓、屋面使用荷載：</p><p>　　教室1.5kN/ m2；走道、會議室、門廳等處：2.0kN/ m2；為安全考慮，均按2.0kN/ m2計(jì)算。</p><p>　　3、 工程地質(zhì)條件：</p><p>　　建筑物場地地形平坦，地基土成因類型為冰水洪積層。自上而

13、下敘述如下：</p><p>　　新近沉積層（第一層），粉質(zhì)粘土，厚度0.5—1.0米，巖性特點(diǎn)，團(tuán)粒狀大孔結(jié)構(gòu)，欠壓密。</p><p>　　粉質(zhì)粘土層（第二層），地質(zhì)主要巖性為黃褐色分之粘土，硬塑狀態(tài)，具有大孔結(jié)構(gòu)，厚度約3.0米, </p><p>　　粉質(zhì)粘土層（第三層），地質(zhì)巖性為褐黃色粉質(zhì)粘土，具微層理，含鐵錳結(jié)核，可塑狀態(tài)，厚度3.5米，</p

14、><p>　　粉質(zhì)粘土層（第四層），巖性為褐黃色粉質(zhì)粘土，具微層理，含鐵錳結(jié)核，硬塑狀態(tài)，厚度未揭露，</p><p><b>　　不考慮地下水。</b></p><p>　　場地位1類一組Tg（s）=0.25s （表3.8《高層建筑結(jié)構(gòu)》）</p><p>　　4、屋面及樓面做法：</p><p>

15、<b>　　屋面做法：防水卷材</b></p><p>　　20mm厚砂漿找平層</p><p><b>　　爐渣混凝土找坡3%</b></p><p><b>　　苯板60mm厚</b></p><p>　　20mm厚砂漿找平層</p><p>　　1

16、30mm厚鋼筋混凝土樓板</p><p><b>　　20mm厚混合砂漿</b></p><p>　　樓面做法：130厚混凝土樓板</p><p>　　水泥砂漿抹灰（樓板上下各20mm厚）</p><p>　　2.2梁柱截面、梁跨度及柱高度的確定</p><p><b>　　初估截面尺寸

17、：</b></p><p>　　1、柱：b×h=600mm×600mm</p><p>　　2、梁：梁編號如下圖：</p><p>　　L1: h=(1/12～1/8)×7200=600～900 取h=700mm</p><p>　　b=(1/3～1/2)H=(1/3～1

18、/2)×700=233～350 取b=300mm</p><p>　　L2: h=(1/12～1/8)×2100=175～263 取h=250mm</p><p>　　b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×250=84～125 取b=150mm</p><p>　　L3:

19、h=(1/12～1/8)×4800=400～600 取h=600mm</p><p>　　b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×600=200～300 取b=250mm</p><p>　　L4: h=(1/12～1/8)×4500=375～563 取h=500mm</p&g

20、t;<p>　　b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×500=167～25 0 取b=200mm</p><p>　　L5: h=(1/12～1/8)×3600=300～450 取h=400mm</p><p>　　b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×400=133～200

21、 取b=200m</p><p>　　L6:h=(1/12～1/8)×5100=425～637 取h=600m</p><p>　　b=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×600=200～300 取b=250mm</p><p><b>　　3、梁的計(jì)算跨度</b><

22、/p><p>　　框架梁的計(jì)算跨度以上柱形心為準(zhǔn)，由于建筑軸線與柱軸線重合，故計(jì)算跨度如下：</p><p>　　圖2.3 梁的計(jì)算跨度</p><p><b>　　4、 柱高度</b></p><p>　　底層柱 h=3.6+0.45=4.05m</p><p>　　其它層柱 h=3.6m&

23、lt;/p><p>　　圖2.4 橫向框架計(jì)算簡圖及柱編號</p><p>　　2.3荷載計(jì)算 </p><p>　　2.3.1 屋面均布恒載</p><p>　　二氈三油防水層 0.35 kN/ m2</p><p>　　冷底子有熱瑪蹄脂

24、 0.05 kN/ m2</p><p>　　20mm厚1：2水泥砂漿找平 0.02 ×20=0.4 kN/ m2</p><p>　　40mm厚鋼筋混泥土整澆層 0.04 ×25=1 kN/ </p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板

25、 （1.88+1.922）/2=1.9 kN/ m2</p><p>　　吊頂粉底 0.5 kN/ m2</p><p>　　共計(jì) 5.5 kN/ m2</p><p><b>　　屋面恒載標(biāo)

26、準(zhǔn)值為：</b></p><p>　?。?5.8+0.24）×.（7.2×.2+2.1+0.24）×.5.5=5160 kN</p><p>　　2.3.2 樓面均布恒載</p><p><b>　　按樓面做法逐項(xiàng)計(jì)算</b></p><p>　　水磨石地面

27、 0.65 kN/ m2</p><p>　　50mm厚、鋼筋混凝土整澆層 0.05×25=1.25 kN/ m2</p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板 1.9 kN/ m2</p><p>　　吊頂粉底

28、 0.5 kN/ m2</p><p>　　共計(jì) 4.3 kN/ m2</p><p><b>　　樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值為：</b></p><p>　?。?5.8+0.24）×（7.2×2+2.1+0.24）×4.3=4

29、034 kN</p><p>　　2.3.3 屋面均布活載</p><p>　　計(jì)算重力荷載代表值時，僅考慮屋面雪荷載：</p><p>　　雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：0.2×（55.8+0.24）×（7.2×2+2.1+0.24）=188 kN</p><p>　　2.3.4 樓面均布活荷載</p>&l

30、t;p>　　樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：</p><p>　　2.0×（55.8+0.24+024）×（7.2×2+2.1+2.4）=1884 kN</p><p><b>　　2.4梁柱自重</b></p><p>　　L1： b×h=0.4m ×0.8m 長度6.64 m<

31、/p><p>　　每根重量 0.8×3.0×25×（0.02×2+0.25）=53.1 kN</p><p>　　根數(shù) 28×6=168根</p><p>　　L2： b×h=0.25×0.5 長度1.86 m</p><p>　　每根重量0.5×1.86

32、×25×.（0.02×3）=5.81 kN</p><p>　　根數(shù) 14×6=84根</p><p>　　L3： b×h= 0.4 ×0.8 長度4.4 m</p><p>　　每根重量 0.45×4.4×2 5×（0.02×2+0.25）=35.2

33、kN</p><p>　　根數(shù) 14×6=84根</p><p>　　L4： b×h=0.4×0.8 長度4.1 m</p><p>　　每根重量 0.7×4.1×25×（0.02×2+0.3）=32.8kN</p><p>　　根數(shù) 28

34、5;6=168根</p><p>　　L5： b×h=0.4m×0.8m 長度3.2 m</p><p>　　每根重量 3.2.×0.825×（0.02×2+0.4）=25.6 kN</p><p>　　根數(shù) 16×4=64根</p><p>　　L6：b×h

35、=0.4×0.8 長度4.7 m</p><p>　　每根重量0.8×4.7×25×（0.02×2+0.4）=37.6 kN</p><p><b>　　根數(shù)4×6=24根</b></p><p>　　Z1： 截面 0.6×0.6 m2

36、 長度4.7 m</p><p>　　每根重量 （0.6+0.02×2）²×4.7×25=42.3 kN</p><p>　　根數(shù) 14×4=56根</p><p>　　Z2： 截面 0.6×0.6 m2 長度3.6m</p><p>　　每根重量 （

37、0.6+0.02×2）²×3.6×25=36.86 kN</p><p>　　根數(shù) 14×4×3=168根 </p><p>　　Z3：截面0.5×0.5 m2 長度3.6 m </p><p>　　每根重量 （0.5+0.02

38、5;2）²×3.6×25=22.5</p><p>　　根數(shù) 14×4×2=112根</p><p><b>　　表2-1 梁柱自重</b></p><p><b>　　梁截面尺寸（mm）</b></p><p><b>　　柱截面尺寸

39、（mm）</b></p><p><b>　　2.5墻體自重</b></p><p>　　外墻墻厚240mm，采用瓷磚貼面；內(nèi)墻墻厚240mm，采用水泥砂漿抹面，內(nèi)外墻均采用粉煤灰空心砌塊砌筑。</p><p>　　單位面積外墻體重量為：7.0×0.24=1.68 kN/ m2 </p>

40、;<p>　　單位面積外墻貼面重量為：0.5 kN/ m2</p><p>　　單位面積內(nèi)墻體重量為：7.0×0.24=1.68 kN/ m2</p><p>　　單位面積內(nèi)墻貼面重量為（雙面抹面）：0.36×2=0.72 kN/ m2</p><p>　　表2.2 墻體自重 </p><p><b&

41、gt;　　2.6荷載總匯</b></p><p>　　頂層重力荷載代表值包括屋面恒載+50%屋面雪載+縱橫梁自重+半層柱自重+半層墻體自重。</p><p>　　頂層恒載：4182.56kN</p><p>　　頂層活載：190.98kN</p><p>　　頂層梁自重：+++++</p><p>　　=1

42、650.88+82.65+105.68+36.56+33.08+112.68+39.58</p><p>　　=2061.11kN</p><p>　　頂層柱自重：21.61×52=1123.72kN</p><p>　　頂層墻自重：703.34+851.18+207.97+1632.96=1677.7 kN</p><p>　　G

43、`6=+1/2++1/2+1/2=9759.58 kN</p><p>　　其他層重力荷載代表值包括樓面恒載+50%活載+縱橫梁自重+樓面上下各半層的柱及縱橫墻體自重。</p><p>　　G`5=3093.05+1/2×2387.31+2061.11+1123.72+3359.452=7830.99 kN</p><p>　　G`4=G`3=G`2=78

44、30.99kN </p><p>　　=3093.05+1/2×2387.31+2061.11+1/2×1123.72+1/2×24.31×62=10756.34kN</p><p><b>　　門窗荷載計(jì)算</b></p><p>　　M-1、M-2采用鋼框門，單位面積鋼框門重量為0.4kN/ m2&l

45、t;/p><p>　　M-3、M-4、M-5采用木門，單位面積木門重量為0.2 kN/ m2</p><p>　　C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、均采用鋼框玻璃窗，單位面積鋼框玻璃窗重量為0.45 kN/㎡</p><p>　　表2.3 門窗重量計(jì)算</p><p>　　1、底層墻體實(shí)際重量：=10342.04 kN</p>

46、<p>　　2、二至六層實(shí)際重量：</p><p>　　G2=G3=G4=G5=G6=9721.5KN</p><p>　　建筑物總重力荷載代表值=48607.5KN </p><p>　　3水平地震作用下框架的側(cè)向位移驗(yàn)算</p><p><b>　　3.1橫向線剛度</b></p>&

47、lt;p>　　混凝土 C30 kN/ m2</p><p>　　在框架結(jié)構(gòu)中，有現(xiàn)澆樓面或預(yù)制板樓面。而現(xiàn)澆板的樓面，板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。為考慮這一有利作用，在計(jì)算梁的截面慣性矩時，對現(xiàn)澆樓面的邊框架取=1.5（為梁的截面慣性矩）。對中框架取=2.0。若為裝配樓板，現(xiàn)澆層的樓面，則邊框架梁取=1.2，對中框架取=1.5。 橫向線剛度計(jì)算見表4.1。</p>

48、<p>　　3.1.1 橫向框架柱的側(cè)移剛度D值</p><p>　　柱線剛度列于表3.1，橫向框架柱側(cè)移剛度D值計(jì)算見表3.2。</p><p>　　3.1.2 橫向框架自振周期</p><p>　　按頂點(diǎn)位移法計(jì)算框架的自振周期。頂點(diǎn)位移法是求結(jié)構(gòu)基本頻率的一種近似方法。將結(jié)構(gòu)按質(zhì)量分布情況簡化為無限質(zhì)點(diǎn)的懸臂直桿，導(dǎo)出以直桿頂點(diǎn)位移表示的基本公式

49、。</p><p><b>　　表3.1 柱線剛度</b></p><p>　　表3.2 橫向框架柱側(cè)移剛度D值計(jì)算</p><p><b>　　續(xù)表3.2</b></p><p>　　這樣，只要求出結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)水平位移，就可以按下式求得結(jié)構(gòu)的基本周期： </p>

50、;<p>　　式中——基本周期調(diào)整系數(shù)，考慮填充墻使框架自振周期減少的影響，取0.6；</p><p>　　——框架的頂點(diǎn)位移。在未求出框架的周期前，無法求出框架的地震力及位移；</p><p>　　是將框架的重力荷載視為水平作用力，求得的假想框架頂點(diǎn)位移。然后由求出，再用求出框架結(jié)構(gòu)的底部剪力，進(jìn)而求出框架各層剪力和結(jié)構(gòu)真正的位移。橫向框架頂點(diǎn)位移計(jì)算見表3.3。</

51、p><p>　　表3.3 橫向框架頂點(diǎn)位移</p><p><b>　　=1.7×0.6</b></p><p>　　3.2橫向地震作用計(jì)算</p><p>　　在I類場地，6度設(shè)防區(qū)，設(shè)計(jì)地震分組為第二組情況下，結(jié)構(gòu)的特征周期=0.25s，水平地震影響系數(shù)最大值=0.16。</p><p>

52、;　　由于=0.577＞=1.4×0.25=0.35（s），應(yīng)考慮頂點(diǎn)附加地震作用。</p><p>　　按底部剪力法求得的基底剪力，若按分配給各層，則水平地震作用呈倒三角形分布。</p><p>　　對一般層，這種分布基本符合實(shí)際。但對結(jié)構(gòu)上部，水平作用小于按時程分析法和振型分解法求得的結(jié)果，特別對于周期比較長的結(jié)構(gòu)相差更大。地震的宏觀震害也表明，結(jié)構(gòu)上部往往震害很嚴(yán)重。因此，

53、即頂部附加地震作用系數(shù)考慮頂部地震力的加大?？紤]了結(jié)構(gòu)周期和場地的影響。且修正后的剪力分布與實(shí)際更加吻合。</p><p>　　=0.08+0.01=0.08×0.577+0.01=0.0562</p><p>　　結(jié)構(gòu)橫向總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：</p><p>　　=（/ ）××0.85</p><p>　　=

54、（0.25/0.850）0.9×0.16×0.85×88844.15=5691.88kN</p><p>　　頂點(diǎn)附加水平地震作用：</p><p>　　=0.068×5681.88=387.05kN</p><p>　　各層橫向地震剪力計(jì)算見表3.4，表中：</p><p>　　橫向框架各層水平地震作

55、用和地震剪力。</p><p>　　表3.4 各層橫向地震作用及樓層地震剪力</p><p>　　注：表中第6層中加入了，其中 =387.05kN。</p><p>　　3.3橫向框架抗震變形驗(yàn)算</p><p><b>　　詳見表3.5。</b></p><p>　　表3.5 橫向框架抗震變形驗(yàn)

56、算</p><p>　　注：層間彈性相對轉(zhuǎn)角均滿足要求。＜[]=1/450。（若考慮填充墻抗力作用為1/550）</p><p>　　3.4水平地震作用下橫向框架的內(nèi)力分析</p><p>　　本設(shè)計(jì)取中框架為例，柱端計(jì)算結(jié)果詳見表3.1。地震作用下框架梁柱彎矩，梁端剪力及柱軸力分別見表3.2。</p><p>　　圖3.1地震中框架彎矩圖（

57、kN/m）</p><p>　　圖3.2 地震力作用下框架梁端剪力及柱軸力(kN)</p><p>　　3.5豎向荷載作用下橫向框架的內(nèi)力分析</p><p>　　仍以中框架為例進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　3.5.1 荷載計(jì)算</p><p>　　第6層梁的均布線荷載 </p>

58、<p><b>　　CD跨：</b></p><p>　　屋面均布恒載傳給梁 4.38×4.5×0.836=16.48kN/m</p><p>　　橫梁自重（包括抹灰） （0.4+0.02×2）×0.8×25=8.8kN/m</p>

59、;<p>　　恒載： 25.28kN/m</p><p><b>　　DE跨：</b></p><p>　　屋面均布恒載傳給梁 4.38×4.5×0.836=16.48kN/m</p><

60、;p>　　橫梁自重（包括抹灰） （0.25+0.02×2）×0.45×25=3.26kN/m </p><p>　　恒載： 19.74kN/m</p><p>　　第2～5層梁均布線荷載</p><p><b>　

61、　CD跨： </b></p><p>　　樓面均布恒載傳給梁 3.24×4.5×0.836=12.19kN/m</p><p>　　橫梁自重（包括抹灰） （0.4+0.02×2）×0.8×25=8.8kN/m</p><p><b&

62、gt;　　無橫墻</b></p><p>　　恒載： 20.99kN/m</p><p><b>　　DE跨： </b></p><p>　　樓面均布恒載傳 3.24×4.5×0

63、.836=12.19kN/m </p><p>　　橫梁自重（包括抹灰） （0.25+0.02×2）×0.45×25=3.26kN/m </p><p>　　恒載： 15.45kN/m</p>

64、<p>　　第2～5層集中荷載：</p><p>　　縱梁自重（包括抹灰）： （0.25+0.02×2）×0.45×25×4.5=14.67kN </p><p>　　外縱墻自重（包括抹灰）： （1.68+0.72）×3.6×（4.5-0.60）=33.70 kN</p><

65、p>　　內(nèi)縱墻自重： （1.68+0.72）×3.6×（4.5-0.60）=33.70 kN</p><p>　　柱自重（包括抹灰）： 0.49×0.49×3.6×25=21.609 kN </p><p>　　總計(jì)：

66、 103.68 kN</p><p><b>　　第1層梁均布線荷載</b></p><p>　　跨恒載： 20.99kN/m</p><p>　　跨恒載：

67、 15.45kN/m</p><p><b>　　第1層集中荷載：</b></p><p>　　縱梁自重（包括抹灰）： 14.67 kN</p><p>　　縱墻自重（包括抹灰）： 15.45kN&

68、lt;/p><p>　　柱自重（包括抹灰）： 24.31kN</p><p>　　總計(jì)： 90.87 kN</p><p><b>　　活荷載計(jì)算：</b></p><

69、p><b>　　屋面梁上線活荷載</b></p><p><b>　　樓面梁上線活荷載</b></p><p><b>　　邊框架恒載及活荷載</b></p><p>　　3.5.2 用彎矩分配法計(jì)算框架彎矩</p><p>　　豎向荷載作用下框架的內(nèi)力分析，除活荷載較

70、大的工業(yè)廠房外，對一般的工業(yè)與民用建筑可以不考慮活荷載的不利布置。這樣求得的框架內(nèi)力，梁跨中彎矩較考慮活荷載不利布置法求得的彎矩偏低，但當(dāng)活荷載在總荷載比例較大時，可在截面配筋時，將跨中彎矩乘1.1～1.2的放大系數(shù)予以調(diào)整。</p><p><b>　　固端彎矩計(jì)算</b></p><p>　?。?）恒荷載作用下內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　

71、將框架視為兩端固定梁，計(jì)算固端彎矩。</p><p>　?。?）活荷載作用下內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　將框架視為兩端固定梁，計(jì)算固端彎矩。</p><p>　　表3.6 固端彎矩計(jì)算</p><p>　　2、分配系數(shù)計(jì)算 </p><p>　　考慮框架對稱性，取半框架計(jì)算，半框架的梁柱線剛度。</p>

72、<p>　　各桿端分配系數(shù)見表3.7</p><p>　　表3.7各桿端分配系數(shù)</p><p><b>　　3、傳遞系數(shù)</b></p><p>　　遠(yuǎn)端固定，傳遞系數(shù)為1/2；</p><p><b>　　4、彎矩分配</b></p><p>　　恒荷載作用

73、下，框架的彎矩分配計(jì)算3.4，框架的彎矩圖見圖3.5；活荷載作用下，框架的彎矩分配計(jì)算見圖3.6，框架的彎矩圖見圖3.7；</p><p>　　豎向荷載作用下，考慮框架梁端的塑性內(nèi)力重分布，取彎矩調(diào)幅系數(shù)為0.8，調(diào)幅后，恒荷載及活荷載彎矩見圖3.5，圖3.7中括號內(nèi)數(shù)值。</p><p>　　圖3.4 恒載作用下框架彎矩圖</p><p>　　3.6梁端剪力及柱軸

74、力的計(jì)算</p><p>　　梁端剪力： </p><p>　　式中：—— 梁上均布荷載引起的剪力，；</p><p>　　—— 梁端彎矩引起的剪力，。</p><p>　　柱軸力： </p><p>　　式中：—— 梁端剪力；</p><p>

75、;　　—— 節(jié)點(diǎn)集中力及柱自重。 </p><p><b>　　4 內(nèi)力組合</b></p><p>　　4.1框架梁內(nèi)力組合</p><p>　　在恒載和活載作用下，跨間可以近似取跨中的代替：</p><p>　　式中 、——梁左、右端彎矩，見圖2-13、2-15括號內(nèi)數(shù)值。</p><p>

76、<b>　　跨中若小于應(yīng)取＝</b></p><p>　　在豎向荷載與地震組合時，跨間最大彎矩采用數(shù)解法計(jì)算，如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 框架梁內(nèi)力組合圖 圖4.2調(diào)幅前后剪力值變化</p><p>　　圖中 、——重力荷載作用下梁端的彎矩；</p><p>　　、——水

77、平地震作用下梁端的彎矩</p><p>　　、——豎向荷載與地震荷載共同作用下梁端反力。</p><p>　　對作用點(diǎn)取矩： ＝-( - + +)處截面彎矩為： =-- + </p><p>　　由=0,可求得跨間的位置為=</p><p>　　將代入任一截面處的彎矩表達(dá)式,可得跨間最大彎矩為：</p><p>

78、;<b>　　== - + </b></p><p><b>　　=- + </b></p><p>　　當(dāng)右震時公式中、反號。</p><p>　　及的具體數(shù)據(jù)見表4.1 ,表中、、均有兩組數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　表4.1 及值計(jì)算</b></p>

79、<p>　　注：表中恒載和活載的組合,梁端彎矩取調(diào)幅后的數(shù)值,剪力取調(diào)幅前的較大值。圖中M左、M右為調(diào)幅前彎矩值，M左′、M右′為調(diào)幅后彎矩值。剪力值應(yīng)取V左和V左′。</p><p>　　4.1.1 柱內(nèi)力組合</p><p>　　框架柱取每層柱頂和柱底兩個控制截面組合結(jié)果見表4.4、表4.5。表中系數(shù)是考慮計(jì)算截面以上各層活載不總是同時滿布而對樓面均布活載的一個折減系數(shù)，稱為

80、活載按樓層的折減系數(shù)，取值見表4.3。</p><p>　　表4.2 活荷載按樓層的折減系數(shù)</p><p>　　4.1.2 截面設(shè)計(jì)</p><p>　　1、 承載力抗力調(diào)整系數(shù)</p><p>　　表4.3 C柱內(nèi)力組合表</p><p><b>　　4.2內(nèi)力計(jì)算：</b></p&g

81、t;<p>　　梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計(jì)算，由于結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故計(jì)算時可用半框架，彎矩計(jì)算如下圖所示：</p><p><b>　　4.3 柱截面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.3.1 底層D柱截面設(shè)計(jì)</p><p>　　以第一，二層D柱為例，混凝土等級為C30，=14.3N/mm2，=1.43N/mm2&

82、lt;/p><p>　　縱筋為HRB335，=300 N/mm2，箍筋為HPB235，=210 N/mm2 </p><p><b>　　1、軸壓比驗(yàn)</b></p><p>　　表4.7 軸壓比限值</p><p>　　由D柱內(nèi)力組合表查得:</p><p>　　Ⅰ-Ⅰ=2539.50kN</

83、p><p>　　c==2539.50×103/(600×600×14.3)=0.30＜0.9</p><p>　?、?Ⅱ=2870.50kN</p><p>　　c==2870.50×103/(600×600×14.3)=0.56＜0.9</p><p>　?、?Ⅲ=2928.26kN&

84、lt;/p><p>　　c==2928.26×103/(600×600×14.3)=0.680＜0.9</p><p>　　均滿足軸壓比的要求。</p><p>　　2、正截面承載力的計(jì)算 </p><p>　　框架結(jié)構(gòu)的變形能力與框架的破壞機(jī)制密切相關(guān)，一般框架梁的延性遠(yuǎn)大于柱子。梁

85、先屈服使整個框架有較大的內(nèi)力重分布和能量消耗能力，極限層間位移增大，抗震性能較好。若柱子形成了塑性鉸，則會伴隨產(chǎn)生較大的層間位移，危及結(jié)構(gòu)承受垂直荷載的能力，并可能使結(jié)構(gòu)成為機(jī)動體系。因此，在框架設(shè)計(jì)中，應(yīng)體現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”，即一、二級框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處，除頂層和軸壓比小于0.15者外（因頂層和軸壓比小于0.15的柱可以認(rèn)為具有與梁相近的變形能力）。梁、柱端彎矩應(yīng)符合下述公式的要求： </p>

86、<p><b>　　二級框架 =1.1</b></p><p>　　式中—節(jié)點(diǎn)上下柱端順時針或逆時針截面組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和；</p><p>　　——節(jié)點(diǎn)上、下梁端逆時針或順時針截 面組合的彎矩設(shè)計(jì)值之和。</p><p>　　地震往返作用，兩個方向的彎矩設(shè)計(jì)值均應(yīng)滿足要求，當(dāng)柱子考慮順時針彎矩之和時，梁應(yīng)考慮逆時針方向彎矩之和，反

87、之亦然?？梢匀山M中較大者計(jì)算配筋。</p><p>　　由于框架結(jié)構(gòu)的底層柱過早出現(xiàn)塑性屈服，將影響整個結(jié)構(gòu)的變形能力。同時，隨著框架梁塑性鉸的出現(xiàn)，由于塑性內(nèi)力重分布，底層柱的反彎點(diǎn)具有較大地不確定性。因此，對一、二級框架底層柱底考慮1.5的彎矩增大系數(shù)。</p><p>　　第一層梁與D柱節(jié)點(diǎn)的梁端彎矩值由內(nèi)力組合表查得</p><p>　　：左震 44

88、1.14+197.03=638.17kN·m</p><p>　　右震 238.37+237.41=475.78kN·m</p><p>　　取=638.17kN·m</p><p>　　第一層梁與D柱節(jié)點(diǎn)的柱端彎矩值由內(nèi)力組合表4.5查得</p><p>　?。鹤笳?346.22+312.15=65

89、8.37kN·m</p><p>　　右震 215.38+240.19=455.57kN·m</p><p>　　梁端取左震，也取左震：</p><p>　　=658.37kN·m＜1.1=1.1×638.17=701.99kN·m</p><p>　　取´=701.99kN&

90、#183;m</p><p>　　將和´的差值按柱的彈性分析彎矩值比分配給節(jié)點(diǎn)上下柱端（即I-I、II-II截面）。</p><p>　　=×（701.99-658.37）</p><p>　　=22.94 kN·m</p><p>　　=×（701.99-658.37）</p><

91、p>　　=20.68 kN·m</p><p>　　=346.22+22.94=369.16kN·m</p><p>　　=312.15+20.68=332.83kN·m</p><p>　　對底層柱底（III-III截面）的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)考慮增大系數(shù)1.5。</p><p>　　=432.03×1

92、.5=648.05 kN·m</p><p>　　根據(jù)D柱內(nèi)力組合表4.5，選擇最不利內(nèi)力并考慮上述各種調(diào)整及抗震調(diào)整系數(shù)后，各截面控制內(nèi)力如下：</p><p>　　Ⅰ-Ⅰ截面：①=369.16×0.8=295.33kN·m</p><p>　　=1465.23×0.8=1172.18kN</p><p&

93、gt;　　②=82.38kN·m</p><p>　　=2270.45kN</p><p>　?、?Ⅱ截面：①=332.83×0.8=266.26kN·m</p><p>　　=1589.79×0.8=1271.83kN</p><p>　　②=45.76kN·m</p><

94、;p>　　=2536.66kN </p><p>　?、?Ⅲ截面：①=648.05×0.8=518.44kN·m</p><p>　　=1647.55×0.8=1318.04kN</p><p>　　②=22.19kN·m</p><p>　　=2593.41kN</p><p

95、>　　截面采用對稱配筋，具體配筋見表4.8，表中：</p><p>　　當(dāng)＜15時,取=1.0</p><p><b>　　（小偏心受壓）</b></p><p>　　式中 —— 軸向力對截面形心的偏心距；</p><p><b>　　—— 附加偏心距；</b></p><

96、;p><b>　　—— 初始偏心距；</b></p><p>　　—— 偏心受壓構(gòu)件的截面曲率修正系數(shù)；</p><p>　　—— 考慮構(gòu)件長細(xì)比對構(gòu)件截面曲率的影響系數(shù)；</p><p>　　—— 偏心距增大系數(shù)；</p><p>　　—— 軸力作用點(diǎn)到受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離；</p><p&g

97、t;　　—— 混凝土相對受壓區(qū)高度；</p><p>　　、——受拉、受壓鋼筋面積。</p><p><b>　　4.3.2本章小節(jié)</b></p><p>　　根據(jù)地震震害分析，不同烈度地震作用下鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)的破壞程度不同，7度時，未按抗震設(shè)計(jì)的多層框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)較少破壞，因此，對不同的框架，應(yīng)有不同的節(jié)點(diǎn)承載力和延伸要求?！督ㄖY(jié)構(gòu)抗震

98、規(guī)范》規(guī)定，對一、二級抗震等級的框架節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行受剪承載力計(jì)算，而三級抗震等級的框架節(jié)點(diǎn)，僅按構(gòu)造要求配箍，不再進(jìn)行受剪承載力計(jì)算。</p><p><b>　　5.樓板計(jì)算</b></p><p><b>　　5.1基本數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　1、房間編號： 28</p><p>　　

99、2、邊界條件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/</p><p><b>　　3、荷載：</b></p><p>　　永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：g ＝4.30 kN/M2</p><p>　　可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q ＝2.50 kN/M2</p><p>　　計(jì)算跨度　Lx =4500 mm??；計(jì)算跨度　Ly =720

100、0 mm</p><p>　　板厚　H =100 mm； 砼強(qiáng)度等級：C20；鋼筋強(qiáng)度等級：HPB235</p><p>　　4、計(jì)算方法：彈性算法。</p><p>　　5、泊松比：μ＝1/5.</p><p>　　6、考慮活荷載不利組合。</p><p><b>　　5.2計(jì)算結(jié)果：</b>

101、</p><p>　　Mx =(0.03560+0.00855/5)×(1.20×4.3+1.40×1.3) ××4.52 =5.22kN·M</p><p>　　考慮活載不利布置跨中X向應(yīng)增加的彎矩：</p><p>　　Mxa =(0.07850+0.02565/5) ×(1.4×1

102、.3) × 4.5^2 =2.96kN·M</p><p>　　Mx=5.22 +2.96 = 8.18kN·M</p><p>　　Asx= 525.03mm2，實(shí)配φ10@125 (As＝628.mm2)</p><p>　　ρmin＝0.236% ， ρ＝0.628%</p><p>　　My =(0.0

103、0855+0.03560/5) ×(1.204.3+1.40×1.3)× 4.5^2=2.19kN·M</p><p>　　考慮活載不利布置跨中Y向應(yīng)增加的彎矩：</p><p>　　Mya =(0.02565+0.07850/5)×(1.4×1.3)× 4.5^2 = 1.47kN·M</p>

104、<p>　　My=2.19 +1.47 =3.66kN·M</p><p>　　Asy= 259.41mm2，實(shí)配φ 8@180 (As＝279.mm2)</p><p>　　ρmin＝0.236% ， ρ＝0.279%</p><p>　　Mx' =0.07795×(1.20× 4.3+1.40×2.5)

105、× 4.5^2 =13.67kN·M</p><p>　　Asx'= 933.34mm2，實(shí)配φ12@100 (As＝1131.mm2,可能與鄰跨有關(guān)系)</p><p>　　ρmin＝0.236%，ρ＝1.131%</p><p>　　My'=0.05710×(1.20× 4.3+1.40× 2.5

106、)× 4.5^2 = 10.01kN·M</p><p>　　Asy'=775.63mm2，實(shí)配φ10@100 (As＝785.mm2,可能與鄰跨有關(guān)系)</p><p>　　ρmin＝0.236% ， ρ＝0.785%</p><p>　　5.3 跨中撓度驗(yàn)算：</p><p>　　Mk -------- 按

107、荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的彎矩值</p><p>　　Mq -------- 按荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合計(jì)算的彎矩值</p><p>　　(1)、撓度和裂縫驗(yàn)算參數(shù)：</p><p>　　Mk =(0.00855+0.03560/5)×(1.0× 4.3+1.0× 2.5)× 4.52=2.16kN·M</p>

108、;<p>　　Mq =(0.00855+0.03560/5)×(1.0×4.3+0.5×2.5)× 4.52 =1.76kN·M</p><p>　　Es＝210000.N/mm2 Ec＝25413.N/mm2</p><p>　　Ftk＝1.54N/mm2 F＝210.N/mm2</p>&l

109、t;p>　　(2)、在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合作用下，受彎構(gòu)件的短期剛度 Bs：</p><p>　?、?、裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) ψ， 按下列公式計(jì)算：　</p><p>　　ψ＝1.1 - 0.65 × ftk /(ρte × σsk) （混凝土規(guī)范式 8.1.2－2）</p><p>　　σsk＝Mk / (0.87 

110、5; ho × As)（混凝土規(guī)范式 8.1.3－3）</p><p>　　σsk＝2.16/(0.87× 81.× 279.) = 109.65N/mm</p><p>　　矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×100.= 50000.mm2</p><p>　　ρte＝As /

111、 Ate （混凝土規(guī)范式 8.1.2－4）</p><p>　　ρte＝279./ 50000.=0.00559</p><p>　　ψ＝1.1 - 0.65× 1.54/(0.00559× 109.65) = -0.536</p><p>　　當(dāng) ψ＜0.2 時，取ψ ＝0.2</p><p>　?、?、鋼筋彈性模量與

112、混凝土模量的比值 αE：</p><p>　　αE＝Es/Ec ＝210000.0/ 25413.0 =8.264</p><p>　?、?、受壓翼緣面積與腹板有效面積的比值 γf'：</p><p>　　矩形截面，γf'＝0</p><p>　?、堋⒖v向受拉鋼筋配筋率 ρ＝As/b /ho ＝279./1000/ 81.=0

113、.00345</p><p>　?、?、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的 Bs 按公式（混凝土規(guī)范式 8.2.3－1）計(jì)算:</p><p>　　Bs=Es×As×ho^2/[1.15ψ+0.2+6×αE×ρ/(1+ 3.5γf')]</p><p>　　Bs＝210000.× 279.× 81.^2/[1.1

114、5×0.200+0.2+6×8.264×0.00345/(1+3.5×0.00)]= 640.27kN·M</p><p>　　(3)、考慮荷載長期效應(yīng)組合對撓度影響增大影響系數(shù) θ：</p><p>　　按混凝土規(guī)范第 8.2.5 條，當(dāng)ρ'＝0時，θ＝2.0</p><p>　　(4)、受彎構(gòu)件的長期剛

115、度 B，可按下列公式計(jì)算：</p><p>　　B＝Mk / [Mq × (θ - 1) + Mk] × Bs （混凝土規(guī)范式 8.2.2）</p><p>　　B＝2.16/[1.76×(2-1)+2.16]×640.27 =352.535kN·M</p><p>　　(5)、撓度 f ＝κ × Qk &

116、#215; L ^ 4 / B</p><p>　　f ＝0.00230× 6.8× 4.5^4/ 352.535= 18.192mm</p><p>　　f / L＝18.192/4500.= 1/247.，滿足規(guī)范要求！</p><p>　　5.4裂縫寬度驗(yàn)算：</p><p>　　①、X方向板帶跨中裂縫：</p

117、><p>　　裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) ψ， 按下列公式計(jì)算：　</p><p>　　ψ＝1.1-0.65 × ftk /(ρte × σsk) （混凝土規(guī)范式 8.1.2－2）</p><p>　　σsk＝Mk /(0.87 × ho × As) （混凝土規(guī)范式 8.1.3－3）</p><p&

118、gt;　　σsk＝5.14×10^6/(0.87× 80.× 628.) = 117.48N/mm</p><p>　　矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×100.= 50000.mm2</p><p>　　ρte＝As /Ate （混凝土規(guī)范式 8.1.2－4）</p><p&g

119、t;　　ρte＝628./ 50000.=0.013</p><p>　　ψ＝1.1- 0.65× 1.54/( 0.01× 117.48) =0.421</p><p>　　ωmax＝αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte) （混凝土規(guī)范式 8.1.2－1）</p><p>　

120、　ωmax ＝2.1×0.421×117.5/210000.×(1.9×20.+0.08×14.29/0.01257) =0.064，滿足規(guī)范要求！</p><p>　?、?、Y方向板帶跨中裂縫：</p><p>　　裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) ψ， 按下列公式計(jì)算：　</p><p>　　ψ＝1.1 - 0.

121、65 × ftk /(ρte ×σsk) （混凝土規(guī)范式 8.1.2－2）</p><p>　　σsk＝Mk /(0.87 × ho × As) （混凝土規(guī)范式 8.1.3－3）</p><p>　　σsk＝2.16×10^6/(0.87× 71.×279.) = 125.09N/mm</p><

122、p>　　矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×100.= 50000.mm2</p><p>　　ρte＝As /Ate （混凝土規(guī)范式 8.1.2－4）</p><p>　　ρte＝279./ 50000.=0.006</p><p>　　當(dāng) ρte ＜0.01 時，取ρte＝0.01</p&g

123、t;<p>　　ψ＝1.1 - 0.65× 1.54/( 0.01× 125.09) =0.299</p><p>　　ωmax＝αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte) （混凝土規(guī)范式 8.1.2－1）</p><p>　　ωmax＝2.1×0.299×125.1/

124、210000.×(1.9×20.+0.08×11.43/0.01000) =0.048，滿足規(guī)范要求！</p><p>　?、?、左端支座跨中裂縫：</p><p>　　裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) ψ， 按下列公式計(jì)算：　</p><p>　　ψ＝1.1 - 0.65 × ftk / (ρte × σsk)

125、（混凝土規(guī)范式 8.1.2－2）</p><p>　　σsk＝Mk / (0.87 × ho × As) （混凝土規(guī)范式 8.1.3－3）</p><p>　　σsk＝10.73×10^6/(0.87× 79.×1131.) = 138.09N/mm</p><p>　　矩形截面，Ate＝0.5×b

126、15;h＝0.5×1000×100.= 50000.mm2</p><p>　　ρte＝As /Ate （混凝土規(guī)范式 8.1.2－4）</p><p>　　ρte＝1131./ 50000.=0.023</p><p>　　ψ＝1.1 - 0.65× 1.54/( 0.02× 138.09) =0.779</p&g

127、t;<p>　　ωmax＝αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte) （混凝土規(guī)范式 8.1.2－1）</p><p>　　ωmax＝2.1×0.779×138.1/210000.×(1.9×20.+0.08×17.14/0.02262) =0.106，滿足規(guī)范要求</p>

128、;<p>　　④、下端支座跨中裂縫：</p><p>　　裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) ψ， 按下列公式計(jì)算：　</p><p>　　ψ＝1.1 - 0.65 × ftk /(ρte ×σsk) （混凝土規(guī)范式 8.1.2－2）</p><p>　　σsk＝Mk / (0.87 × ho × As) （

129、混凝土規(guī)范式 8.1.3－3）</p><p>　　σsk＝7.86×10^6/(0.87×80.× 785.) =143.84N/mm</p><p>　　矩形截面，Ate＝0.5×b×h＝0.5×1000×100.= 50000.mm2</p><p>　　ρte＝As / Ate （混凝

130、土規(guī)范式 8.1.2－4）</p><p>　　ρte＝785./ 50000.=0.016</p><p>　　ψ＝1.1- 0.65× 1.54/(0.02×143.84) =0.656</p><p>　　ωmax＝αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte) （混凝土規(guī)范式