本科住宅樓建筑結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計計算書

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　該計算書主要包括八個部分：結(jié)構(gòu)選型、水平力作用下的框架結(jié)構(gòu)計算、豎向荷載作用下的內(nèi)力計算、橫向框架內(nèi)力組合、截面尺寸設(shè)計、板的設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計、樓梯設(shè)計。</p><p>　　設(shè)計主體是六層框架結(jié)構(gòu)，選擇一榀框架計算。</p><p>　　框架結(jié)構(gòu)的計算部分包括：梁板柱尺寸的初步確

2、定，重力荷載標準值的計算，橫向框架側(cè)移剛度的計算，水平地震力作用下的內(nèi)力計算和側(cè)移計算,水平風荷載作用下的側(cè)移驗算。</p><p>　　豎向荷載作用下的框架內(nèi)力計算，主要包括恒荷載和活荷載作用下的內(nèi)力計算。</p><p>　　內(nèi)力組合主要是水平地震作用、恒荷載作用、活荷載作用之間的組合。</p><p>　　截面設(shè)計包括梁的截面設(shè)計和柱的界面設(shè)計，梁的界面設(shè)計包

3、括正截面驗算和斜截面驗算，柱的截面設(shè)計包括軸壓比的驗算和正截面驗算和斜截面驗算和結(jié)點設(shè)計。</p><p>　　板的設(shè)計采用的是單向板。</p><p>　　基礎(chǔ)設(shè)計包括荷載計算，基礎(chǔ)承載力計算，沖剪驗算，基礎(chǔ)配筋計算。</p><p>　　樓梯設(shè)計包括梯段設(shè)計、平臺梁設(shè)計、平臺板設(shè)計、樓梯的配筋計算。</p><p>　　關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)、

4、基礎(chǔ)、梁、柱、板、樓梯</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　The book mainly including eight parts: the selection of the structure, the calculation of framework structure under the horizontal load

5、s,the internal forces calculation under the vertical loads, the internal forces composition of horizontal framework ,the design of section size ,the design of plate,the design of basis,the design of staircase. </p>

6、<p>　　The object of design is six-story frame structure. Choose one load of the frameworks to calculate. </p><p>　　The calculation of framework structure including: The initial assurance for the size

7、of the beam, the plate and the column; The calculation of the standard values of gravity load ; The sway stiffness calculation of the horizontal framework ; the internal forces calculation and the checking of sway under

8、the horizontal earthquake forces ;the checking of sway under the horizontal load of wind.</p><p>　　The internal forces composition of horizontal framework maily including: the calculation under the live load

9、 and the constant load . </p><p>　　The internal forces composition mainly is the composition of horizontal earthquake forces, constant load and live load. </p><p>　　The section design including:

10、 the design of the beam , column .the design of beam including:the checking of positive section and oblique section. </p><p>　　The design of column including: the checking of axial compression ratio and the

11、positive section and the oblique section,the design of node. </p><p>　　When design the plate considers it’s one-way plate. </p><p>　　Basis design including: the calculation of carrying capacity,

12、 punching and reinforcement. </p><p>　　The design of staircase including: the design of bench,the beam of platform,the plate of platform and calculation of reinforcement of staircase. </p><p>　　

13、Key words: Framework structure、Basis、Beam、Column Plate、Staircase</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 工程概況1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計題目1</p><p>　　1.2

14、 設(shè)計目的及要求1</p><p>　　1.3 建筑功能及要求1</p><p>　　1.3.1 建筑功能要求1</p><p>　　1.3.2 建筑等級1</p><p>　　1.3.3 結(jié)構(gòu)形式1</p><p>　　1.4 建筑基本技術(shù)條件及設(shè)計要求1</p><p>

15、;　　1.4.1 建筑基本技術(shù)條件1</p><p>　　1.4.2 工程地質(zhì)條件2</p><p>　　1.5 設(shè)計內(nèi)容圖紙2</p><p>　　2 框架結(jié)構(gòu)的一般性設(shè)計與計算2</p><p>　　2.1 梁柱截面，梁跨度及柱高確定3</p><p>　　2.1.1 梁截面尺寸的初步確定3

16、</p><p>　　2.1.2 柱截面尺寸的初步確定4</p><p>　　2.1.3 板的截面尺寸初步估計5</p><p>　　2.1.4 梁的計算跨度5</p><p>　　2.1.5 柱的高度5</p><p>　　2.2 重力荷載的計算6</p><p>　　2.

17、2.1 屋面及樓面永久荷載（恒荷載）標準值6</p><p>　　2.2.2 屋面及樓面可變荷載（活荷載）標準值7</p><p>　　2.2.3 梁柱的自重8</p><p>　　2.2.4 墻體的自重9</p><p>　　2.2.5 門窗的自重10</p><p>　　2.2.6 各層的荷載

18、的組合10</p><p>　　3 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移和內(nèi)力計算12</p><p>　　3.1 橫梁的線剛度12</p><p>　　3.2 橫向框架柱的線剛度及側(cè)移剛度D值12</p><p>　　3.2.1 橫向框架柱的線剛度12</p><p>　　3.2.2 橫向框架柱的側(cè)移剛度

19、D值12</p><p>　　3.3 橫向框架自震周期13</p><p>　　3.4 橫向框架水平地震作用及樓層地震剪力14</p><p>　　3.5 橫向框架水平地震作用位移驗算15</p><p>　　3.6 水平地震作用橫向框架的內(nèi)力分析16</p><p>　　3.6.1 橫向框架柱端彎

20、矩及剪力16</p><p>　　3.6.2 橫向框架梁端彎矩及剪力17</p><p>　　4 橫向風荷載作用下框架的內(nèi)力和側(cè)移計算20</p><p>　　4.1 風荷載標準值的計算20</p><p>　　4.2 風荷載作用下的水平位移驗算22</p><p>　　4.3 水平風荷載作用下橫向框

21、架的內(nèi)力分析（取一榀中框架）22</p><p>　　4.3.1 橫向框架的柱端彎矩及剪力22</p><p>　　4.3.2 橫向框架的梁端彎矩及剪力23</p><p>　　5 豎向荷載作用下橫向框架的內(nèi)力計算24</p><p>　　5.1 計算單元24</p><p>　　5.2 荷載計算

22、24</p><p>　　5.2.1 恒載的計算24</p><p>　　5.2.2 活載的計算26</p><p>　　5.3 內(nèi)力計算28</p><p>　　5.3.1 框架恒荷載作用下內(nèi)力計算28</p><p>　　5.3.2 框架活載作用下內(nèi)力計算36</p><p&

23、gt;　　6 內(nèi)力組合41</p><p>　　6.1 框架梁內(nèi)力組合41</p><p>　　6.2 梁端彎矩調(diào)幅41</p><p>　　7 截面設(shè)計55</p><p>　　7.1 框架梁截面設(shè)計55</p><p>　　7.2 框架柱截面設(shè)計55</p><p>

24、　　7.3 柱子計算時需要用到的公式56</p><p>　　8 現(xiàn)澆樓面板的設(shè)計73</p><p>　　8.1 荷載計算73</p><p>　　8.2 計算簡圖74</p><p>　　8.3 彎矩設(shè)計值74</p><p>　　8.4 正截面受彎承載力計算75</p>&l

25、t;p>　　9 樓梯設(shè)計76</p><p>　　9.1 梯段板計算78</p><p>　　9.1.1 荷載計算78</p><p>　　9.1.2 內(nèi)力計算78</p><p>　　9.1.3 配筋計算78</p><p>　　9.2 休息平臺板計算79</p><

26、p>　　9.2.1 荷載計算79</p><p>　　9.2.2 內(nèi)力計算79</p><p>　　9.2.3 配筋計算79</p><p>　　9.3 梯段梁的計算80</p><p>　　9.3.1 荷載計算80</p><p>　　9.3.2 內(nèi)力計算80</p>&l

27、t;p>　　9.3.3 配筋計算80</p><p>　　10 基礎(chǔ)設(shè)計81</p><p>　　10.1 基礎(chǔ)設(shè)計81</p><p>　　10.2 基礎(chǔ)底面積計算81</p><p>　　10.3 承載力計算83</p><p>　　10.4 抗沖切驗算83</p>&l

28、t;p>　　10.5 內(nèi)力及配筋計算84</p><p><b>　　結(jié)語87</b></p><p><b>　　參考文獻88</b></p><p><b>　　1 工程概況</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計題目</b>

29、;</p><p>　　設(shè)計題目：華苑小區(qū)1#住宅樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　1.2 設(shè)計目的及要求</p><p>　　設(shè)計目的：通過本畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)綜合運用所學的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識分析和解決土木工程設(shè)計問題的能力，同時也培養(yǎng)理論聯(lián)系實際及動手能力，養(yǎng)成嚴謹、求實、創(chuàng)新的科學作風及調(diào)查研究、查閱資料、綜合分析的能力，為具有土木工程技術(shù)人員所必備的基本素

30、質(zhì)打下堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　具體要求：</b></p><p>　　堅持“適用、安全、經(jīng)濟、美觀”的設(shè)計原則。</p><p>　　掌握與本設(shè)計相關(guān)的設(shè)計規(guī)范及有關(guān)規(guī)定，并會正確應(yīng)用。</p><p>　　要求建筑設(shè)計部分設(shè)計方案合理、適用、美觀。結(jié)構(gòu)部分合理選擇結(jié)構(gòu)形式，掌握框架結(jié)構(gòu)的計算方法及結(jié)構(gòu)

31、要求。</p><p>　　培養(yǎng)繪制圖紙的能力，圖紙不僅達到數(shù)量的要求，而且要確保質(zhì)量、建筑功能的要求。</p><p>　　1.3 建筑功能及要求</p><p>　　擬建本住宅樓設(shè)計年限為50年，建筑層數(shù)6層，總建筑面積約為3800。</p><p>　　1.3.1 建筑功能要求</p><p>　　堅持以人為

32、本，在功能和結(jié)構(gòu)上要分區(qū)合理。</p><p>　　1.3.2 建筑等級 </p><p>　　地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組I；耐火等級為II級 。</p><p>　　1.3.3 結(jié)構(gòu)形式</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)形式：框架結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　1.4 建筑基本技術(shù)

33、條件及設(shè)計要求</p><p>　　1.4.1 建筑基本技術(shù)條件</p><p><b>　　建筑規(guī)模：</b></p><p>　?。?）建筑面積：3800左右</p><p><b>　　（2）層數(shù)：6層</b></p><p><b>　?。?）氣象條件&l

34、t;/b></p><p><b>　　雪荷載：0.4</b></p><p><b>　　風荷載：0.45</b></p><p>　　1.4.2 工程地質(zhì)條件</p><p><b>　　場地類別為II類。</b></p><p>　　1.5

35、 設(shè)計內(nèi)容圖紙</p><p><b>　　建筑部分：</b></p><p>　　圖紙目錄、建筑設(shè)計總說明等； </p><p>　　建筑總平面圖（1：500或1：1000）；

36、 </p><p>　　底層平面圖（1：100）；</p><p>　　標準層平面圖（1：100）；</p><p>　　屋頂平面圖（1：100）； </p><p

37、>　　正立面圖（1：100）；</p><p>　　側(cè)立面圖（不少于2個，1：100）；</p><p>　　剖面圖（1-2個，1：100，至少一個剖面圖剖到主樓梯）； </p><p>　　主樓梯詳圖（比例1：20）；</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)部分：<

38、;/b></p><p>　　基礎(chǔ)平面布置圖及基礎(chǔ)詳圖（比例1:100和1:30～1:50）；</p><p>　　結(jié)構(gòu)布置圖及配筋圖（比例1:100，底層、標準層和頂層）；</p><p>　　樓梯配筋圖（比例1:30～1:50）；</p><p>　　梁配筋圖（比例1:30～1:50）；</p><p>　　

39、其它必要的構(gòu)件配筋圖（比例1:30～1:50）。</p><p>　　2 框架結(jié)構(gòu)的一般性設(shè)計與計算</p><p>　　柱網(wǎng)布置及一榀框架圖</p><p>　　2.1 梁柱截面，梁跨度及柱高確定 </p><p>　　梁柱的混凝土設(shè)計強度：C35</p><p>　　2.1.1 梁截面尺寸的初步確定 <

40、/p><p>　　主梁1/15～1/10的跨度；梁截面寬度可取1/3～1/2梁高,且不應(yīng)小于200mm。</p><p>　　次梁1/18～1/12的跨度；梁截面寬度可取1/3～1/2梁高,且不應(yīng)小于150mm。</p><p>　?。?）橫梁（采用橫向承重體系）</p><p><b>　　截面的尺寸：</b></p

41、><p>　　KL1：h=（1/15～1/10）×5400=360～540bmm 取h=500mm</p><p>　　b=（1/3～1/2）×500=167～250mm 取b=250mm</p><p>　　KL2：h= （1/6～1/5）×1200=200～240mm 取h=250mm</p><p

42、>　　b=（1/3～1/2）×250=83～125mm 取h=200mm</p><p><b>　?。?）縱梁 </b></p><p>　　KL3：h=（1/15～1/10）×4500=300～450mm 取h=400mm</p><p>　　b=（1/3～1/2）×400=133～200

43、mm 取b=200mm</p><p>　　KL4：h=（1/18～1/12）×2600=144～217mm 取h=200mm</p><p>　　b=（1/3～1/2）×400=133～200mm 取b=150mm</p><p>　　KL5：h=（1/18～1/12）×4500=250～375mm 取h=

44、400mm</p><p>　　b=（1/3～1/2）×400=133～200mm 取b=200mm</p><p>　　由此，估算出的梁截面尺寸見表2-1，表中還給出了各層梁的混凝土強度等級。</p><p>　　表2-1梁截面尺寸及混凝土強度等級 </p><p>　　2.1.2 柱截面尺寸的初步確定</p&g

45、t;<p>　　框架柱的截面尺寸一般根據(jù)柱的軸壓比限值按下列公式估算： </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—豎向荷載分項系數(shù)（已包含活載）可取1.25；</p><p>　　—每個樓層上單位面積的豎向荷載標準值，kN/m，框架結(jié)構(gòu)約為12～14kN/m；</p><p>　　

46、S—柱一層的受荷面積；</p><p>　　n—柱承受荷載的樓層數(shù)；</p><p>　　—考慮水平力產(chǎn)生的附加系數(shù)，風荷載或四級抗震時，取1.05；三～一級抗震等級時，取1.05～1.15；</p><p>　　—邊柱、角柱軸向力增大系數(shù)，邊柱取1.1，角柱取1.2，中柱取1.0；</p><p>　　—柱由框架與剪力墻連接時，柱軸力折減系

47、數(shù)，可取0.7～0.8；</p><p>　　—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；</p><p>　　—框架柱軸壓比限值，此處可取近似值，即一級、二級和三級抗震等級分別取0.7、0.8和0.9. </p><p>　　其中：=1.25 =1.05 β=1 q=14kN/m =0.9 =16.7N/mm</p><p>　　抗震設(shè)計時

48、柱截面高度和截面寬度均不小于300mm，為方便計算取柱截面為正方形且為同一尺寸截面大小的柱。</p><p><b>　　邊柱：</b></p><p>　　A≥=1.25×14×10×5400×2250×6×1.05×1.1×1÷（0.9×16.7）=98037mm≈

49、313mm×313mm 取b×h=350mm×350mm</p><p><b>　　角柱：</b></p><p>　　A≥=1.25×14×10×2250×2700×6×1.05×1.2×1÷（0.9×16.7）=53475mm≈2

50、31mm×231mm 取b×h=300mm×300mm</p><p><b>　　中柱：</b></p><p>　　A≥=1.25×14×10×4500×5400×6×1.05×1.0×1÷（0.9×16.7）=178249mm≈4

51、22mm×422mm 取b×h=450mm×450mm</p><p>　　綜上為方便計算柱截面尺寸同一取為：450mm×450mm</p><p>　　2.1.3 板的截面尺寸初步估計 </p><p>　　根據(jù)實際情況和設(shè)計要求，板厚?。篽=100 mm </p><p>　　2.1.4 梁

52、的計算跨度</p><p>　　框架梁的計算跨度以上柱形心線為準，而墻中心線是與軸線重合的，所以柱的形心與軸線發(fā)生偏移，造成計算跨度與軸線間距不同。</p><p>　　2.1.5 柱的高度 </p><p>　　底層：3.0+0.7+0.5=4.2。</p><p><b>　　其他各層為3.0m</b></p

53、><p>　　因而得到h=4.2m；h=3.0m</p><p>　　注：底層層高3.0m，室內(nèi)外高差0.7m，基礎(chǔ)頂部至室外地面0.5m。</p><p><b>　　橫向框架計算簡圖</b></p><p>　　2.2 重力荷載的計算</p><p>　　2.2.1 屋面及樓面永久荷載（恒荷載

54、）標準值</p><p><b>　　1.屋面</b></p><p>　　其按屋面的做法逐項計算均布荷載：吊頂處不做粉底，無吊頂處做粉底，近似取吊頂來參與計算，粉底為相同重量。 </p><p>　　其屋面構(gòu)造做法如圖2-2所示，按圖2-2來計算屋面恒載，其結(jié)果如下： </p><p>　　圖2-2 屋面構(gòu)造做法（單位

55、：）</p><p>　　G=6.04×(29.6+0.24)×(10.8+0.24)=1989.78kN</p><p><b>　　2.樓面 </b></p><p>　　樓面的做法如圖2-3所示，按圖示各層進行組合來參與計算樓面恒載大小。</p><p>　　圖2-3 樓面構(gòu)造做法（單位：）&l

56、t;/p><p>　　G=3.95×(29.6+0.24)×(10.8+0.24)=1301.25kN</p><p>　　2.2.2 屋面及樓面可變荷載（活荷載）標準值</p><p><b>　　屋面</b></p><p>　　計算重力荷載代表值時，僅考慮屋面雪荷載作用 </p>&

57、lt;p>　　(29.6+0.24)×(10.8+0.24)×0.4=131.77kN</p><p><b>　　2.樓面</b></p><p>　　根據(jù)荷載規(guī)范，樓面活載按2.0kN/m來參與計算：</p><p>　　(29.6+0.24)×(10.8+0.24)×2.0=658.86kN&

58、lt;/p><p>　　2.2.3 梁柱的自重</p><p>　　此處計算包括梁側(cè)面、梁底面，柱的側(cè)面抹灰重量。 </p><p>　　2.2.3.1 梁的自重</p><p>　　在此計算過程中，梁的長度按凈跨長度，即把梁的計算跨度減掉柱的寬度來參與計算過程，計算結(jié)果如表2-2。 </p><p><b>

59、;　　表2-2 梁自重</b></p><p>　　注：（1）上表中梁截面的確定，考慮到抹灰層有（每抹層均按20mm計算） </p><p>　　寬：0.25+2×0.02=0.29m </p><p>　　0.2+2×0.02=0.24m </p><p>　　0.15+2×0.02=0.19<

60、;/p><p>　　高：0.5+1×0.02=0.52m </p><p>　　0.25+1×0.02=0.17m </p><p>　　0.4+1×0.02=0.42m </p><p>　　0.2+1×0.2=0.22m</p><p>　　0.35+1×0.02=0.

61、37m</p><p>　?。?）此處抹層按近似與梁相同，按每立方25 kN計算 </p><p>　?。?）梁的長度都按凈跨長度計算 </p><p>　　2.2.3.2 柱的自重 </p><p><b>　　表2-3 柱自重</b></p><p>　　注：（1）柱因四面抹灰，與梁相同辦法處

62、理，邊長=0.45+0.02×2=0.49m </p><p>　　（2）抹層記入柱內(nèi)，按每立方25 kN計算</p><p>　　2.2.4 墻體的自重 </p><p>　　墻體為240厚，兩面抹灰，近似按加厚墻體計算（考慮抹灰重量），采用蒸壓粉煤灰磚，依建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，磚自重為15，其計算如表3所示：（此處門窗暫不考慮，為預留洞考慮）</p

63、><p>　　墻體240mm厚，外墻面貼瓷磚（0.5kN/m），內(nèi)墻面為20mm厚抹灰，則：</p><p>　　外墻單位墻面重力荷載為：</p><p>　　0.5+15×0.24+17×0.02=4.44kN/m</p><p>　　內(nèi)墻為240mm厚，兩側(cè)均為20mm厚抹灰，在內(nèi)墻單位面積重力荷載為： </p>

64、;<p>　　15×0.24+17×0.02×2=4.28kN/m</p><p>　　木門單位面積重力荷載為0.2kN/m ，鋼框玻璃窗單位面積重力荷載取0.4kN/m</p><p><b>　　表2-4 墻體自重</b></p><p><b>　　注： 女兒墻自重 </b>

65、;</p><p>　　墻體為120㎜單磚，女兒墻高為1000㎜，外墻面貼瓷磚（0.5 KN/㎡），內(nèi)墻面為20mm厚抹灰，則女兒墻重力荷載為： </p><p>　　（0.5＋15×0.12＋17×0.02）×1.0=2.64KN/m</p><p>　?。?.5＋15×0.12＋17×0.02）×1.0

66、×（29.6×2＋10.8）=184.80 KN </p><p>　　2.2.5 門窗的自重 </p><p>　　根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，木門按0.2kN/m考慮，塑鋼窗按0.4N/m考慮，計算結(jié)果如表2-5所示：</p><p>　　表2-5 門窗自重 </p><p>　　2.2.6 各層的荷載的組合 <

67、/p><p>　　屋蓋和樓蓋重力代表值為： </p><p>　　屋蓋層=女兒墻+屋面恒載+50%雪載+縱橫梁自重+半層柱重+半層墻重（墻和門窗） </p><p>　　樓蓋層=樓面恒載+50%樓面活載+縱橫梁自重+樓面上下各半層柱+樓面上下各半層墻重 </p><p>　　將上述各荷載相加，得到集中于各層樓面的重力荷載代表值如下： </p

68、><p>　　6層： G=184.80+1989.78+0.5×131.77+708.713-3.888+0.5×432.192+0.5 </p><p>　　×（2085.823-259.883-165.364）=3991.674kN</p><p>　　5～2層：G=1301.25+0.5×658.86+708.713-3

69、.888+2×1/2×432.192+2×1/2 </p><p>　　×(2085.823-259.883-165.364)=4428.273kN</p><p>　　1層： G=1301.25+0.5×658.86+708.713+0.5×(605.064+432.192)+0.5×</p><

70、;p>　　(3046.442+2085.823)-259.883-165.364=4998.907kN</p><p>　　重力荷載代表值如圖2-4所示 </p><p>　　圖2-4 重力荷載代表值（單位：kN）</p><p>　　3 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移和內(nèi)力計算</p><p>　　3.1 橫梁的線剛度 </p

71、><p>　　混凝土為C35，Ec=3.15×10kN/m </p><p>　　在框架結(jié)構(gòu)中，對現(xiàn)澆樓面，可以作為梁的有效翼緣，增大了梁的有效剛度，減小了框架的側(cè)移，為了考慮這一有利作用，在計算梁的截面慣性矩時，對現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取I=1.5I（I為梁的截面慣性矩），對中框架梁取I=2I來計算。</p><p>　　表3-1 橫梁線剛度計算表</p&

72、gt;<p>　　3.2 橫向框架柱的線剛度及側(cè)移剛度D值 </p><p>　　3.2.1 橫向框架柱的線剛度 </p><p>　　表3-2 柱的線剛度 </p><p>　　3.2.2 橫向框架柱的側(cè)移剛度D值 </p><p>　　柱的側(cè)移剛度按D=計算，由于梁線剛度比K不同，所以柱可以分為邊框邊柱，邊框中柱，中框

73、邊柱，中框中柱。</p><p>　　表3-3 框架柱側(cè)移剛度D值 </p><p>　　綜上：底層總側(cè)移剛度為 180717.96+54572.70=235290.66kN/m</p><p>　　其它層總側(cè)移剛度為 301109.76+83815.68=384925.44kN/m</p><p>　　3.3 橫向框架自震周期 <

74、;/p><p>　　本處按頂點位移法計算框架的自震周期：此方法是求結(jié)構(gòu)基頻的一種近似方法，將結(jié)構(gòu)按質(zhì)量分布情況簡化成無限質(zhì)點的懸臂之桿，導出直感頂點位移的基頻公式，所以需先求出結(jié)構(gòu)的頂點水平位移，，按式來求結(jié)構(gòu)的基本周期：</p><p>　　:基本周期調(diào)整系數(shù)，考慮填充墻使框架自振周期減小的影響，此處取0.6。</p><p>　　:框架頂點位移，而在求框架周期前，無

75、法求框架地震力和位移，是將框架的重力荷載頂點位移，由求T1，再由T1求框架結(jié)構(gòu)底部剪力，再求各層剪力和結(jié)構(gòu)的真正的位移。</p><p>　　表3-4 橫向框架頂點位移</p><p><b>　　續(xù)表3-4</b></p><p><b>　　因此：</b></p><p><b>　　

76、，=(s)</b></p><p>　　3.4 橫向框架水平地震作用及樓層地震剪力 </p><p>　　總框架高為15.8m，因本工程結(jié)構(gòu)高度不超過40m，質(zhì)量剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切變形為主，故可用底部剪力法計算水平地震作用， 設(shè)防烈度7度地震分區(qū)為一區(qū)，查表得(水平地震影響系數(shù)最大值)。Ⅱ類場地近震時特征周期：；結(jié)構(gòu)總水平地震作用標準值按計算，</p&g

77、t;<p>　　=0.85×（3991.674+4428.273×4+4998.907）=22697.272kN</p><p>　　=0.054×22697.272=1225.65kN</p><p>　　由于T1=0.54(s)>1.4=1.4×0.35=0.49(s),根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，應(yīng)考慮頂部附加水平地震作用，頂部附加地

78、震作用系數(shù)為：</p><p><b>　　=0.053</b></p><p>　　附加地震力：=0.053×1225.65=64.960kN</p><p>　　按底部剪力法球的基底剪力，按分配各層的質(zhì)點，因此各層橫向地震作用及樓層地震剪力如表3-5所示：</p><p>　　表3-5 各層橫向地震作用及樓

79、層地震剪力</p><p><b>　　續(xù)表3-5</b></p><p>　　橫向框架各層水平地震作用和地震剪力如圖3-1所示</p><p>　　圖3-1 橫向框架各層水平地震作用和地震剪力（單位：kN）</p><p>　　3.5 橫向框架水平地震作用位移驗算</p><p>　　由于為鋼

80、筋混凝土框架，因此其彈性層間位移角限值為1/550； </p><p>　　表3-6 橫向水平地震作用下的位移驗算</p><p>　　經(jīng)驗算其最大彈性層間位移角限值1/806≤1/550，因此均滿足設(shè)計要求。</p><p>　　3.6 水平地震作用橫向框架的內(nèi)力分析 </p><p>　　3.6.1 橫向框架柱端彎矩及剪力 </

81、p><p>　　此處采用中框架為例計算，邊框架和縱向框架的計算方法步驟與橫向中框架完全相同：框架柱剪力和彎矩計算，采用D值法； </p><p>　　求框架柱的剪力和彎矩時，此處采用D值法來進行求解。 </p><p>　　其中反彎點位置的確定考慮梁和層高的影響作用：</p><p>　　當時，反彎點下移，查表時應(yīng)取，查得應(yīng)冠以負號，對于底層柱，

82、不考慮修正值，即取=0,；對于頂層柱，不考慮修正值，即取=0；對于底層柱，不考慮修正值，即取=0。</p><p>　　以6層中框架邊柱為例：</p><p>　　=14137.12 =384925.44 /=0.037</p><p>　　=356.734KN</p><p>　　=0.037×356.734=13.1

83、99KN</p><p><b>　　K=0.847</b></p><p>　　=0.35+0+0+0=0.35</p><p>　　=13.199×0.35×3=13.859N.m</p><p>　　=13.199×0.65×3=25.74KN.m</p>&l

84、t;p>　　同理可得其它層柱端彎矩，計算結(jié)果表表3-7。</p><p>　　表3-7 各層邊柱柱端彎矩及剪力計算</p><p>　　3.6.2 橫向框架梁端彎矩及剪力 </p><p>　　根據(jù), , 計算出梁端的彎矩及剪力，計算結(jié)果見表3-8。</p><p>　　表3-8 梁彎矩及剪力計算</p><

85、p>　　圖3-2 橫向框架各層水平地震作用下彎矩圖（單位：kN·m）</p><p>　　圖3-3 橫向框架各層水平地震作用下剪力和軸力（單位：kN）</p><p>　　4 橫向風荷載作用下框架的內(nèi)力和側(cè)移計算 </p><p>　　4.1 風荷載標準值的計算 </p><p>　　垂直于建筑物表面上的風荷載標準值當計算主

86、要承重結(jié)構(gòu)時按下式來計算： </p><p>　　式中：—風荷載標準值（） </p><p>　　—高度Z處的風振系數(shù) </p><p><b>　　—風荷載體型系數(shù) </b></p><p>　　—風壓高度變化系數(shù) </p><p><b>　　—基本風壓（） </b>&l

87、t;/p><p>　　由《荷載規(guī)范》，河南鄭州地區(qū)設(shè)計年限為50年的基本風壓：0.45，地面粗糙度為C類，風荷載體形系數(shù)《荷載規(guī)范》查得：=0.8（迎風面） 和=-0.5（背風面）?？蚣芙Y(jié)構(gòu)：</p><p>　?。?.08～0.1.）n=（0.08～0.1）×6=0.48～0.6（s）</p><p>　?。?.10～0.16）</p><

88、;p>　　由荷載規(guī)范查得ξ=1.25，υ=0.73。</p><p><b>　　由公式：可得</b></p><p>　　取中框架橫向框架柱，其負載寬度為4.5m，沿房屋高度的分布風荷載標準值為：</p><p>　　q（z）=4.5×0.45</p><p>　　根據(jù)各樓層標高處的高度z由荷載規(guī)范查取

89、，代入上式可得各樓層標高處的q（z），計算結(jié)果如下表4-1。</p><p>　　表4-1 沿房屋高度分布風荷載標準值</p><p><b>　　續(xù)表 4-1</b></p><p>　　圖4-1風荷載沿房屋高度分布圖（單位：kN/m）</p><p>　　注意底層的計算高度應(yīng)從室外地面開始取，即為3.7m。</

90、p><p>　　=(2.807+2.330)×(1.0+3.0/2)=12.843kN</p><p>　　=(2.479+1.907)×3.0=13.158kN</p><p>　　=(2.215+1.385)×3.0=10.800kN</p><p>　　=(1.984+1.248)×3.0=9.969

91、kN</p><p>　　=(1.753+1.100)×3.0=8.559kN</p><p>　　=(1.523+0.952)×3.7=9.158kN</p><p>　　4.2 風荷載作用下的水平位移驗算 </p><p>　　取一榀中框架計算。根據(jù)上述計算的水平荷載求出層間剪力，然后依據(jù)中框柱框架層間側(cè)移剛度計算各

92、層相對側(cè)移和絕對側(cè)移，計算過程見表4-2。 </p><p>　　表4-2 風荷載作用下層間剪力及側(cè)移計算</p><p>　　由表4-2可見，風荷載作用下的框架的最大層間位移角為1/1962，遠小于1/550，滿足規(guī)范要求。</p><p>　　4.3 水平風荷載作用下橫向框架的內(nèi)力分析（取一榀中框架）</p><p>　　4.3.1

93、橫向框架的柱端彎矩及剪力</p><p>　　采用D值法計算，地震作用下框架的計算方法相同。所以各層的柱端彎矩及剪力計算結(jié)果如表4-3。</p><p>　　表4-3 柱端彎矩及剪力計算</p><p>　　4.3.2 橫向框架的梁端彎矩及剪力</p><p>　　計算方法與地震作用下框架梁計算方法相同，計算結(jié)果如表4-4。</p&g

94、t;<p>　　表4-4 梁端彎矩及剪力計算</p><p>　　5 豎向荷載作用下橫向框架的內(nèi)力計算 </p><p>　　5.1 計算單元 </p><p>　　取此中框架一榀框架為例計算，計算單元寬度為4.5m，如圖5-1所示，房間荷載由板（單向板）傳給次梁、再有次梁傳給主梁、后由主梁傳給框架柱。</p><p>　　

95、圖5-1 板、梁的荷載計算范圍</p><p>　　5.2 荷載計算 </p><p>　　5.2.1 恒載的計算 </p><p><b>　　6層：</b></p><p>　　橫梁受到次梁傳來的集中荷載：</p><p>　　集中荷載G=板恒荷載標準值×集中荷載從屬面積+從屬面

96、積內(nèi)次梁自重</p><p>　　G=6.04×4.5×1.8+10.206=59.13kN </p><p>　　橫梁自重：q=0.29×0.52×4.95×25=18.662kN</p><p>　　柱受到邊縱梁、中縱梁傳來的集中荷載，包括縱梁自重、從屬樓板重和女兒墻等重量：</p><p

97、>　　=10.206+6.04×4.5×0.9+2.64×4.5+0.29×0.52×25×5.4/2=56.73kN</p><p>　　=10.206+6.04×4.5×1.8+0.29×0.52×25×5.4=79.49kN</p><p>　　注：—邊柱受到的集中荷載

98、</p><p>　　—中柱受到的集中荷載</p><p>　　由于邊柱柱中心與軸向不重合，所以在邊柱上會產(chǎn)生偏心矩M。</p><p>　　==56.73×（0.45-0.2）/2=7.09kN·m</p><p>　　圖5-2 6層橫梁上作用的恒荷載</p><p>　　5～1層：（計算方法同

99、上）</p><p>　　橫梁受到次梁傳來的集中荷載：</p><p>　　集中荷載G=板恒荷載標準值×集中荷載從屬面積+從屬面積內(nèi)次梁及次梁上墻體自重</p><p>　　G=3.95×4.5×1.8+10.206+4.28×2.9×（4.5-0.24）=95.08kN</p><p>　　

100、G=3.95×4.5×1.8＋10.206=42.20kN</p><p>　　橫梁自重：q=0.29×0.52×25=3.77kN/m</p><p>　　柱受到邊縱梁、中縱梁傳來的集中荷載，包括縱梁自重、從屬樓板重和女兒墻等重量：</p><p>　　=10.206+3.95×4.5×0.9+4.44&

101、#215;2.6×3.95+0.29×0.52×25×5.4/2=83.14kN</p><p>　　=10.206+3.95×4.5×1.8+4.28×2.6×3.95+0.29×0.52×25×5.4=91.63kN</p><p>　　由于邊柱柱中心與軸向不重合，所以在邊柱上

102、會產(chǎn)生偏心矩。</p><p>　　==83.14×(0.45-0.2)/2=10.39kN</p><p>　　圖5-3 5～1層橫梁上作用的恒載</p><p>　　5.2.2 活載的計算 </p><p>　　6層，不上人屋面，只有雪載</p><p>　　橫梁受到的集中荷載（由雪荷載傳給板、再由板

103、傳給次梁，最后由次梁傳給橫梁）</p><p>　　G=0.4×4.5×1.8=3.24kN</p><p>　　=0.4×4.5×0.9=1.62kN</p><p>　　=0.4×4.5×1.8=3.24kN</p><p>　　=1.62×(0.45-0.2)/2=0

104、.20kN·m</p><p>　　圖5-4 6層橫梁上作用的活載</p><p>　　5～1層(上人樓面取活載標準值為2.0)</p><p>　　G=2.0×4.5×1.8=16.20kN</p><p>　　=2.0×4.5×0.9=8.10kN =2.0×4.5&

105、#215;1.8=16.20kN</p><p>　　=16.20×(0.45-0.2)/2=2.03kN·m</p><p>　　圖5-5 5～1層橫梁上作用的活載</p><p>　　表5-1 橫向框架恒載匯總表 </p><p>　　表5-2 橫向框架活載匯總表 </p><p>　　5.

106、3 內(nèi)力計算 </p><p>　　5.3.1 框架恒荷載作用下內(nèi)力計算</p><p>　　梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配計算。計算時先對各節(jié)點不平衡彎矩進行第一次分配，向遠端傳遞(傳遞系數(shù)為1/2)，然后對由于傳遞而產(chǎn)生的不平衡彎矩再進行分配，不再傳遞。由于結(jié)構(gòu)和荷載均勻?qū)ΨQ，故計算時可用框架。梁端剪力可根據(jù)梁上豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力向疊加而得。柱軸力可由梁端剪力和

107、節(jié)點集中力疊加得到。計算柱底軸力還需考慮柱的自重。</p><p>　　5.3.1.1 計算分配系數(shù) </p><p>　　此中框架節(jié)點均為固接，因此桿端近端的轉(zhuǎn)動剛度S=4i,i為桿件的線剛度，分配系數(shù)為。</p><p>　　例如：6層中節(jié)點，各桿件的分配系數(shù)如下：</p><p>　　其他各節(jié)點采用相同的計算方法，彎矩分配系數(shù)結(jié)果如圖

108、5-6。</p><p>　　圖5-6 梁柱相對線剛度及彎矩分配系數(shù)</p><p>　　5.3.1.2 計算固端彎矩</p><p>　　計算結(jié)果如下表5-3。</p><p>　　表5-3恒載作用下固端彎矩</p><p>　　5.3.1.3 彎矩的二次分配過程</p><p>　　采用

109、彎矩二次分配法計算框架在恒載作用下的彎矩，分配過程如下圖5-7。</p><p>　　圖5-7 彎矩二次分配法計算恒載作用下框架梁柱彎矩（單位kN·m）</p><p>　　5.3.1.4 繪制內(nèi)力圖</p><p><b>　　彎矩圖</b></p><p>　　根據(jù)彎矩二次分配法計算結(jié)果，畫出恒載作用下框

110、架梁柱的彎矩圖，如圖5-8所示。</p><p>　　圖5-8 橫向框架在恒載作用下彎矩圖（單位kN·m）</p><p><b>　　剪力圖</b></p><p>　　根據(jù)彎矩圖，取出梁柱脫離體，利用脫離體的平衡條件，求出剪力，并畫出恒荷載作用下框架的剪力圖。</p><p><b>　　例如6層

111、AB跨</b></p><p>　　=(54.134+59.13×5.4+3.77×5.4×2.7-109.958)/5.4=58.971kN</p><p>　　=-（109.958-54.134+59.13×5.4+3.77×5.4×2.7）/5.4=-79.647kN</p><p>　　

112、其他各層剪力計算方法同上，計算結(jié)果如表5-4。</p><p>　　表5-4 框架在恒載作用下各層剪力計算表（單位：kN）</p><p>　　圖5-9 橫向框架在恒載作用下剪力圖（單位：kN）</p><p><b>　　軸力圖</b></p><p>　　依據(jù)剪力圖，根據(jù)節(jié)點平衡條件，求出框架柱軸力。</p&

113、gt;<p>　　表5-5 框架在恒載作用下各層柱軸力計算表（單位：kN）</p><p>　　圖5-10 橫向框架柱在恒載作用下軸力圖（單位：kN）</p><p>　　5.3.2 框架活載作用下內(nèi)力計算</p><p>　　計算方法與框架在恒載作用下的內(nèi)力計算方法相同。</p><p>　　5.3.2.1 固端彎矩的計算

114、</p><p>　　計算結(jié)果如表5-6。</p><p>　　表5-6 框架在活載載作用下固端彎矩</p><p>　　5.3.2.2 彎矩的二次分配過程</p><p>　　采用彎矩二次分配法計算框架在恒載作用下的彎矩，分配過程如圖5-9。</p><p>　　圖5-9 彎矩二次分配法計算活載作用下框架梁柱彎矩（

115、單位：kN·m）</p><p>　　5.3.2.3 繪制內(nèi)力圖</p><p><b>　　彎矩圖</b></p><p>　　根據(jù)彎矩二次分配法計算結(jié)果，畫出恒載作用下框架梁柱的彎矩圖，如圖5-10所示。</p><p>　　圖5-10 橫向框架在活載作用下彎矩圖（單位：kN·m）</p&

116、gt;<p><b>　　剪力圖</b></p><p>　　表5-7 框架在活載作用下各層剪力計算表</p><p>　　圖5-11 橫向框架在活載作用下剪力圖（單位：kN）</p><p><b>　　軸力圖</b></p><p>　　表5-8 框架在活載載作用下各層柱軸力計算表

117、（單位：kN）</p><p>　　圖5-12 橫向框架柱在活載作用下軸力圖（單位：kN）</p><p><b>　　6 內(nèi)力組合 </b></p><p>　　6.1 框架梁內(nèi)力組合</p><p>　　梁一般取梁端和跨中作為梁承載力設(shè)計的控制截面。一般情況下，梁端為抵抗負彎矩和剪力設(shè)計控制截面，但在有地震作用組

118、合時，也要組合梁端的正彎矩，因此梁的最不利組合內(nèi)力有：</p><p><b>　　梁端截面：、、</b></p><p><b>　　梁跨中截面：</b></p><p>　　6.2 梁端彎矩調(diào)幅</p><p>　　在豎向荷載作用下，可考慮框架梁端塑性變形產(chǎn)生的內(nèi)力重分布，對梁端負彎矩乘以條幅

119、系數(shù)進行調(diào)幅，并應(yīng)符合以下規(guī)定：</p><p>　?。?）現(xiàn)澆框架梁端負彎矩條幅系數(shù)β可取0.8～0.9。</p><p><b>　　=β</b></p><p><b>　　=β</b></p><p>　?。?）框架梁端負彎矩調(diào)幅后，梁跨內(nèi)彎矩應(yīng)按平衡條件相應(yīng)增大。</p>&

120、lt;p>　　注：本章各內(nèi)力組合時的單位及方向：</p><p>　　(a)柱的內(nèi)力及梁的剪力仍沿用結(jié)構(gòu)力學的規(guī)定，即柱彎矩以順時針為正，逆時針為負；梁、柱軸力為受壓為正，受拉為負；梁、柱剪力以順時針為正，逆時針為負。</p><p>　　(b)梁的彎矩方向以下部受拉為正，上部受拉為負。</p><p><b>　　表6-1 彎矩調(diào)幅</b&g

121、t;</p><p><b>　　續(xù)表6-1</b></p><p>　　表6-2 框架梁內(nèi)力組合表</p><p>　　表6-3 橫向框架柱內(nèi)力組合</p><p><b>　　7 截面設(shè)計</b></p><p>　　7.1 框架梁截面設(shè)計</p>

122、<p>　　框架梁的截面設(shè)計包括正截面抗彎承載力設(shè)計和斜截面抗剪承載力設(shè)計，然后再根據(jù)構(gòu)造要求統(tǒng)一調(diào)整和布置縱向鋼筋和箍筋。</p><p>　　為確?？蚣芰骸皬娂羧鯊潯?，在抗震設(shè)計中，抗震等級一、二、三級的框架梁，其梁端截面組合的剪力設(shè)計值應(yīng)按下式調(diào)整：</p><p>　　式中：為梁端剪力增大系數(shù)，抗震等級一級取1.3，二級取1.2，三級取1.1。</p>&l

123、t;p>　　梁截面計算結(jié)果如表下附表7-1、7-2、7-3、7-4。</p><p>　　7.2 框架柱截面設(shè)計</p><p>　　框架柱在壓（拉）力、彎矩、剪力的共同作用下，縱向鋼筋按正截面抗彎承載力設(shè)計，箍筋按斜截面抗剪承載力進行設(shè)計，此外為了使柱具有一定的延性，要控制柱的軸壓比。</p><p>　　為了滿足和提高框架結(jié)構(gòu)“強柱弱梁”程度，在抗震設(shè)計

124、中采用增大柱端彎矩設(shè)計值的方法，抗震等級一、二、三級框架的梁柱節(jié)點處，除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支柱的節(jié)點外，柱端組合的彎矩設(shè)計值應(yīng)符合以下要求：</p><p>　　式中：—柱端彎矩增大系數(shù)，抗震等級為一、二、三級的分別取1.4、1.2、1.1。</p><p>　　為了避免框架結(jié)構(gòu)底層柱下端過早屈服，影響整個結(jié)構(gòu)的變形能力，抗震等級一、二、三級框架結(jié)構(gòu)底層，柱下端截面組合的

125、彎矩設(shè)計值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25和1.15.底層縱向鋼筋宜按上下端不利情況配置。</p><p>　　抗震設(shè)計時，框架的剪力設(shè)計值要適當提高，抗震等級一、二、三級的框架柱和支柱組合的剪力設(shè)計值按下式調(diào)整：</p><p><b>　　式中：—柱的凈高</b></p><p>　　—柱剪力增大系數(shù)，一級、二級、三級分別取1.4、1.

126、2和1.1。</p><p>　　注：由內(nèi)力計算可知，本工程柱子各截面剪力設(shè)計值甚小，故不進行斜截面承載力計算，箍筋按抗震構(gòu)造要求配置，箍筋采用雙肢，直徑均為A8。</p><p>　　7.3 柱子計算時需要用到的公式</p><p>　　（大偏心）；（小偏壓）</p><p><b>　?。ù笃模?lt;/b></

127、p><p><b>　?。ㄐ∑模?lt;/b></p><p>　　表7-1橫梁正截面受彎承載力計算 </p><p>　　表7-2 橫梁正截面抗震計算</p><p>　　表7-3 橫跨梁斜截面承載力計算</p><p>　　表7-4 橫梁斜截面受剪抗震驗算</p><p>

128、　　表7-5 框架柱正截面計算</p><p>　　表 7-6 框架柱承載力計算</p><p>　　注：本章表格內(nèi)彎矩單位均為，剪力、軸力單位均為。</p><p>　　8 現(xiàn)澆樓面板的設(shè)計</p><p>　　本工程樓蓋均為整體現(xiàn)澆樓蓋，樓板示意圖如圖8-1。</p><p>　　圖8-1樓面板布置示意圖<