本科畢業設計欣欣中學宿舍樓建筑結構設計Thestudents’DormitoryofXinXinmiddleschoolbuildingstructuredesign學院名稱：土木與建筑工程學院專業班級：土木工程（專升本）11-1指導教師職稱：助教2013年5月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 ⅠAbstract Ⅱ引言 1第1章設計資料 21.1工程名稱 51.2結構形式 51.3工程概況 51.4基本風壓 51.5基本雪壓 51.6抗震設防烈度 51.7材料算用 51.8主要建筑做法 5第2章梁柱截面尺寸估算 52.1梁截面尺寸估算 52.2柱截面尺寸估算 5第3章框架計算簡圖及梁架線剛度 63.1確定框架計算簡圖 63.2梁柱線剛度計算 6第4章荷載計算 84.1恒荷載標準值計算 84.2活荷載標準值計算 114.3恒荷載和活荷載作用下框架的受荷圖 11第5章風荷載標準值計算 165.1風荷載作用下樓層剪力計算 165.2梁柱線剛度計算 165.3框架柱的側移剛度D值計算 195.4風荷載作用下框架內力計算 195.5各層柱端彎矩和剪力計算 20第6章水平地震作用計算 236.1重力荷載代表值計算 236.2框架柱抗側剛度D和結構基本自振周期計算 256.3多遇水平地震作用計算 276.4剛重比和剪重比驗算 286.5地震作用下橫向框架內力計算 30第7章內力計算 337.1恒荷載標準值作用下框架的內力 357.2活荷載標準值作用下框架的內力 37第8章框架梁截面設計 408.1框架梁正截面承載力計算 408.2框架梁斜截面承載力計算 428.3框架梁裂縫寬度驗算 46第9章框架柱截面設計 479.1框架柱正截面承載力計算 479.2框架柱斜截面承載力計算 529.3裂縫寬度驗算 53第10章次梁截面設計 5510.1荷載計算 5510.2內力計算 5510.3次梁截面承載力計算 55第11章板截面設計 5711.1B1計算 5711.2B2計算 59第12章樓梯設計 6112.1設計資料 6112.2踏步板設計 6112.3平臺板設計 6212.4平臺梁設計 64第13章基礎設計 6613.1作用于基礎頂面上的荷載計算 6613.2A柱基礎的計算 6713.3B柱基礎的計算 67結論 75致謝 76參考文獻 77附錄1 78欣欣中學宿舍樓建筑結構設計摘要:本次的設計題目是欣欣中學宿舍樓建筑結構設計，該設計包括建筑設計及結構設計。其中結構設計采用手算一品框架及電算整棟建筑。建筑設計根據建設用地條件和建筑使用功能、周邊城市環境特點，首先進行平面功能性設計，其次設計建筑立面，并與建筑平面造型相結合，并充分考慮防火分區及安全疏散。鋼筋混凝土框架結構設計包括水平荷載計算及其作用下的側向位移驗算、內力計算，豎直荷載計算及其作用下的內力計算，并考慮延性要求，然后進行內力組合及截面設計。其中水平荷載作用下的內力計算采用D值法，豎直作用下的內力計算采用彎矩二次分配法。結構電算為鋼筋混凝土框架結構電算，遵循參數設定、判斷依據、出施工圖的設計步驟。關鍵詞：建筑設計結構設計框架結構結構電算

Thestudents’DormitoryofXinXinmiddleschoolbuildingstructuredesignAbstract： Mythesisisfocusedonthestudents’DormitoryofXinXinmiddleschoolbuildingstructuredesignincludingarchitecturedesign.Andreinforcedconcrete-framestructuredesign.DuringmydesigntimeIwillfinishthecalculationofitbyhandandbycomputer. Accordingtothestatistics、acreandusersdemands.Thefirstthingofthearchitecturedesignthattobefinishedisthedesignofthearchitecturesusefultofitfortherequires.Thenwillbetheappearanceofthearchitectureandsoon. Concrete-framestructuredesignincludesthecalculationofhorizontalloadsandcheckingcomputationsofitslateraldisplacementandinternalforcethecalculationofverticalloadandinternalforce,andtakingtheductilityintoconsiderationandthecompoundstressandreinforcingbarscalculated,andamongtherest,horizontalloadadoptsD-method,andverticalloadadoptsbendingmoment-twicedistributedmethod. ThecalculationofthestructurebycomputeristousethePKPM.Theprocedurewillfollowtherulesofit.Also,theresultofthePKPMwillbecomparedwiththeresultbyhand.Keywords：Architecturedesign；structuredesign；Concrete-framestructure；structuredesignbycomputer.引言隨著社會的發展，鋼筋混凝土框架結構的建筑物越來越普遍，由于鋼筋混凝土結構與砌體結構相比較具有承載力大、結構自重輕、抗震性能好、建造的工業化程度高等優點；與鋼結構相比又具有造價低、材料來源廣泛、耐火性好、結構剛度大、使用維修費用低等優點。因此，在我國鋼筋混凝土結構是多層框架最常用的結構形式。近年來，世界各地的鋼筋混凝土多層框架結構的發展很快、應用很多。鋼筋混凝土框架結構體系是由板、梁、柱通過節點鏈接而成，由框架梁、柱與基礎形成平面框架，作為主要的承重結構。各平面框架再由連系梁聯系起來，形成一個空間結構體系．框架結構具有建筑平面布置靈活，能獲得較大空間，承受豎向荷載作用合理、結構自重較輕的特點。但由于框架其側向剛度小、水平位移較大，因此使用高度受到限制。在高度不大的多高層建筑中，框架結構是一種較好的結構體系。在進行框架結構抗震設計時，為達到“三水準設防二階段設計”的要求，應滿足：具有足夠的承載能力；具有良好的變形能力；具有合理的破壞形式和機制。延性框架結構在在抗震設計時應遵循強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件的原則。抗震結構構件應具備必要的強度、適當的剛度、良好的延性和可靠的連接，并應注意強度、剛度和延性之間的合理匹配。本次設計為鋼筋混凝土框架結構，其中主要包括建筑設計和結構設計。遵循由建筑到結構，再到基礎的設計過程。第一章設計資料1.1工程名稱：欣欣中學宿舍樓建筑結構設計。1.2結構形式：現澆鋼筋混凝土框架結構，柱網尺寸為7.2m×6.9m。1.3工程概況：建筑層數5層，層高3.3m，室內外高差600mm，女兒墻高1200mm，建筑高度17.7m，建筑面積4816.7m21.4基本風壓：0.45kN/m2，地面粗糙度為B類。1.5基本雪壓：0.40kN/m2。1.6抗震設防烈度：七度設防。1.7材料選用：1.7.1鋼筋：梁、柱中的縱向鋼筋采用HRB335，板中鋼筋和箍筋采用HPB300；基礎中除分布鋼筋和箍筋采用HPB235外，其余鋼筋采用HRB335。1.7.2混凝土：采用C30混凝土；1.7.3墻體：采用加氣混凝土砌塊，重度=5.5kN/m3；1.7.4窗：鋁合金窗，=0.35kN/m3；1.8主要建筑做法：1.8.1屋面：40厚C30細石砼（雙向Φ4@150）10厚紙筋灰1.2厚三元乙丙橡膠卷材20厚1：2.5水泥砂漿找平層(刷基層處理劑一遍)鋼筋砼屋面(3%坡度)1.8.2頂棚：1：1：6水泥石灰砂漿打底15厚。面刮膩子5厚。噴涂內墻乳膠漆涂料。1.8.3樓地面：一般做法：地面為8厚600×600防滑耐磨型地板磚。20厚1：4干硬性水泥砂漿，面上灑素水泥漿結合層一道。砼底板或素土夯實。防水做法：（衛生間、廚房等處適用）5厚防滑地磚300×300。20厚1：3水泥砂漿。聚氨酯防水涂膜1.2厚。1：3水泥砂漿找平兼找0.5%坡，最薄處不小于20厚。砼底板或素土夯實。1.8.4外墻面：外墻分色陶瓷面磚，規格40×40×5厚，聚合物水泥砂漿色縫。聚合物水泥砂漿5厚粘貼層。聚合物水泥基防水涂膜1.0厚。1：2.5水泥砂漿打底15厚(摻5%防水劑)。1.8.5內墻面：一般做法：1：1：6水泥石灰砂漿打底15厚。面刮膩子5厚。噴涂內墻乳膠漆涂料。防水做法：（衛生間、廚房等處適用）1：2.5水泥砂漿打底15厚(摻5%防水劑)純水泥膏貼200×300瓷磚滿貼至天花底1.8.6墻體：本工程框架填充墻為MU5蒸壓加氣砼砌塊,M5混合砂漿,外墻厚度為250mm,內墻厚度為200mm。1.8.7門窗：標準塑鋼門窗，5mm厚玻璃1.8墻體厚度：250mm。結構平面布置圖如圖1.1所示。圖1.1結構平面布置圖

第二章梁、柱截面尺寸估算2.1梁截面尺寸估算框架梁截面高度h=(1/8~1/12)l，截面寬度b=(1/3~1/2)h，本結構中取：縱向框架梁：b=300mmh=700mm次梁：b=250mmh=500mm2.2柱截面尺寸估算框架柱的截面尺寸，，為第層層高。本結構中層高為3.3m，故=（183~275）mm。框架柱截面尺寸還應根據公式估算。本結構中，邊柱和中柱負荷面積分別為（7.23.45）m2，（7.24.5）m2，層數為5層；該框架結構抗震設防烈度為七度，建筑高度18.45m<30m，因此為三級抗震，其軸壓比限值=0.9。C30混凝土，=14.3N/mm2邊柱mm2中柱mm2取柱截面為正方形，則邊柱、中柱截面分別為402mm402mm，459mm459mm，考慮到施工、計算簡便以及安全因素，各柱截面尺寸從底層到頂層均取為500mm500mm。

第三章框架計算簡圖及梁柱線剛度3.1確定框架計算簡圖框架的計算單元如圖1所示，選取④軸線上的一榀框架進行計算，其余框架可參照此框架進行配筋。假定框架柱嵌固于基礎頂面，框架梁與柱剛接。由于各層柱的截面尺寸不變，故梁跨等于柱截面形心軸線之間的距離。底層柱高從基礎頂面算至二層樓面，基礎頂面至室外地面的高度為0.6m，室內外高差為0.6m，因此基頂標高為-1.2m，二層樓面標高為4.5m，故底層框架柱高為5.7m，其余各層柱高從樓面算至上一層樓面（即層高），故均為3.3m。由此可繪出框架的計算簡圖，如圖3.1所示。3.2梁柱線剛度計算對于現澆樓板，中框架梁取，，。各跨框架梁和各層框架柱的線剛度計算分別見表3.1和表3.2。由于該榀框架結構對稱，因此只需計算半邊結構。表3.1梁線剛度的計算構件EC(N/mm2)bh(mm×mm)I0(mm4)L(mm)1.5ECI0/L(N×mm)2ECI0/L(N×mm)邊框架梁AB3.0×104300×7002.6042×10969001.6988×10102.265×1010中框架梁BC3.0×104250×5001.0667×10921005.5808×10107.441×1010表3.2柱線剛度的計算層EC(N/mm2)bh(mm×mm)I0(mm4)h(mm)ECI0/h(N×mm)13.0×104500×5005.2083×10945003.472×10102~53.0×104500×5005.2083×10933004.735×1010令，則其余各桿件的相對線剛度為：，，框架結構的相對線剛度如圖3.1所示。圖3.1框架的相對線剛度第四章荷載計算4.1恒荷載標準值計算4.1.1屋面10mm厚防滑地磚0.01×20=0.20kN/m220mm厚1：3水泥砂漿結合層0.02×20=0.40kN/m250mm厚擠塑聚苯板隔熱層0.05×0.5=0.025kN/m24mm厚聚氨脂防水涂料0.004×10=0.04kN/m220mm厚1：2.5水泥砂漿找平層0.02×20=0.40kN/m2120mm厚現澆鋼筋混凝土板0.12×25=3.0kN/m215mm厚水泥石灰漿0.015×17=0.255kN/m25mm厚紙筋灰批面0.005×16=0.08kN/m2屋面恒荷載合計4.48kN/m24.1.2各層樓面陶瓷地磚樓面0.70kN/m2結構層：100厚現澆鋼筋混凝土板0.12×25=3kN/m2抹灰層粉刷石膏砂漿0.15kN/m2合計3.85kN/m24.1.3梁自重（1）bh=300mm700mm梁自重25×0.3×（0.7-0.12）=2.38kN/m抹灰層：粉刷石膏砂漿0.15×（0.7-0.12）×2×20=0.23kN/m合計2.61kN/m（2）bh=250mm500mm梁自重25×0.25×（0.5-0.12）=1.75kN/m抹灰層：粉刷石膏砂漿0.015×（0.4-0.12）×2×20=0.17kN/m合計1.92kN/m4.1.4柱自重bh=500mm500mm柱自重25×0.5×0.5=6.25kN/m抹灰層：粉刷石膏砂漿0.15×0.5×4=0.3kN/m合計6.55kN/m4.1.5外縱墻自重（1）標準層縱墻在計算單元內相當于高度為m的墻，鋁合金窗在計算單元內相當于高度為m的窗。縱墻1.38×0.25×5.5=1.9kN/m鋁合金窗1.32×0.35=0.46kN/m水刷石外墻面1.38×0.5=0.69kN/m粉刷石膏砂漿內墻面1.38×0.15=0.21kN/m合計3.26kN/m（2）底層縱墻在計算單元內相當于高度為m的墻，鋁合金窗在計算單元內相當于高度為1.32m的窗。縱墻2.18×0.25×5.5=3.0kN/m鋁合金窗1.32×0.35=0.84kN/m水刷石外墻面2.18×0.5=1.09kN/m粉刷石膏砂漿內墻面1.38×0.15=0.21kN/m合計5.14kN/m4.1.6內縱墻自重（1）標準層縱墻（3.3-0.6）×0.25×5.5＝3.71kN/m粉刷石膏砂漿內墻面（3.3-0.6）×0.15×2=0.81kN/m合計4.52kN/m（2）底層縱墻（4.5-0.6-0.4）×0.25×5.5=4.91kN/m粉刷石膏砂漿內墻面（4.5-0.6）×0.15×2=1.17kN/m合計7.08kN/m4.1.7外橫墻自重（1）標準層橫墻（3.3-0.5）×0.25×5.5=3.85kN/m水刷石外墻面（3.3-0.5）×0.5=1.4kN/m粉刷石膏砂漿內墻面（3.3-0.5）×0.15=0.42kN/m合計5.67kN/m（1）標準層橫墻（4.5-0.5-0.4）×0.25×5.5=4.95kN/m水刷石外墻面（3.3+0.6-0.5）×0.5=1.7kN/m粉刷石膏砂漿內墻面（4.5-0.5）×0.15=0.6kN/m合計7.35kN/m4.1.8內橫墻自重（1）標準層橫墻（3.3-0.5）×0.25×5.5=3.85kN/m粉刷石膏砂漿內墻面（3.3-0.5）×0.15×2=0.84kN/m合計4.69kN/m（2）底層橫墻（4.5-0.5-0.4）×0.25×5.5=4.95kN/m粉刷石膏砂漿內墻面（4.5-0.5）×0.15×2=1.2kN/m合計6.15kN/m4.1.9走廊盡頭墻（2）底層縱墻在計算單元內相當于高度為m的墻，鋁合金窗在計算單元內相當于高度為m的窗。走廊盡頭墻1.08×0.25×5.5=1.49kN/m鋁合金窗1.72×0.35=0.60kN/m水刷石外墻面1.08×0.5=0.54kN/m粉刷石膏砂漿內墻面1.08×0.15=0.16kN/m合計2.79kN/m（2）底層縱墻在計算單元內相當于高度為m的墻，鋁合金在計算單元內相當于高度為1.72m的窗。走廊盡頭墻1.88×0.25×5.5=2.59kN/m鋁合金窗1.72×0.35=0.60kN/m水刷石外墻面1.88×0.5=0.94kN/m粉刷石膏砂漿內墻面1.08×0.15=0.16kN/m合計4.29kN/m4.1.10女兒墻自重做法：100mm混凝土壓頂，1200mm加氣混凝土墻0.5×0.25×5.5=0.69kN/m壓頂的混凝土0.1×0.25×25=0.63kN/m水刷石外墻面（0.6×2+0.25）×0.5=0.73kN/m合計2.05kN/m4.2活荷載標準值計算4.2.1屋面和樓面活荷載標準值不上人屋面0.5kN/m2房間2.0kN/m2走廊2.0kN/m24.2.2雪荷載標準值=1.0×0.40kN/m2屋面活荷載和雪荷載不同時考慮，兩者中取大值。4.3恒荷載和活荷載作用下框架的受荷圖A~B軸間梁上板的，按雙向板進行計算，長邊支承梁上荷載呈梯形分布，短邊支承梁上荷載呈三角形分布；B~C軸間梁上板的，按單向板進行計算，荷載平均分給兩長邊的支承梁。本結構樓面荷載的傳遞示意圖見圖4.1。圖4.1板傳荷載示意圖板傳至梁上的三角形荷載等效為均布荷載；梯形荷載等效為均布荷載，，，。4.3.1A～B軸間框架梁屋面板傳給梁（即屋面板兩個梯形荷載等效為均布荷載）：恒荷載：4.48×1.8×0.882×2=14.22kN/m活荷載：0.5×1.8×0.882×2=1.528kN/m樓面板傳給梁（即樓面板兩個梯形荷載等效為均布荷載）：恒荷載：3.85×1.8×0.882×2=12.22kN/m活荷載：2.0×1.8×0.882×2=6.35kN/mA~B軸間框架梁均布荷載為：屋面梁恒荷載=梁自重+板傳恒荷載=2.61+14.22=16.83kN/m活荷載=板傳活荷載=6.6kN/m樓面梁恒荷載=內橫墻自重+梁自重+板傳恒荷載=4.69+2.61+12.22=19.52kN/活荷載=板傳活荷載=6.10kN/m4.3.2B～C軸間框架梁B~C軸間框架梁均布荷載為：屋面梁、樓面梁恒荷載=梁自重=1.61kN/m活荷載=2.34.3.3A軸柱縱向集中荷載的計算屋面板三角形荷載等效為均布荷載：恒荷載：4.48×1.8×=5.04kN/m活荷載：0.5×1.8×=0.56kN/m樓面板三角形荷載等效為均布荷載：恒荷載：3.85×1.8×=4.33kN/m活荷載：2.0×1.8×=2.25kN/m頂層柱恒荷載=女兒墻自重+外縱框架梁自重+板傳恒荷載+次梁傳恒荷載=2.05×7.2+2.61×（7.2-0.5）+5.04×（7.2-0.5）++=116.51kN頂層柱活荷載=板傳活荷載=2.61×（7.2-0.5）+=22.23kN標準層柱恒荷載=外縱墻自重+外縱框架梁自重+板傳恒荷載+次梁傳恒荷載=3.26×（7.2-0.5）+2.61×（7.2-0.5）+4.33×（7.2-0.5）++=112.83kN標準層柱活荷載=板傳活荷載=2.25×（7.2-0.5）+=34.13kN基礎頂面恒荷載=底面外縱墻自重+基礎梁自重=5.14×（7.2-0.5）+2.61×（7.2-0.5）=51.93kN4.3.4B軸柱縱向集中荷載的計算走廊屋面板均布荷載：恒荷載：4.48×1.35=6.05kN/m活荷載：0.5×1.35=0.68kN/m走廊樓面板均布荷載：恒荷載：3.85×1.35=5.20kN/m活荷載：2.0×1.35=3.38kN/m頂層柱恒荷載=內縱框架梁自重+板傳恒荷載+次梁傳恒荷載=2.61×（7.2-0.5）+5.04×（7.2-0.5）++6.05×（7.2-0.5）+=150.12kN頂層柱活荷載=板傳活荷載=0.56×（7.2-0.5）++0.68×（7.2-0.5）=13.05kN標準層柱恒荷載=內縱墻自重+內縱框架梁自重+板傳恒荷載+次梁傳恒荷載=4.52×（7.2-0.5）+2.61×（7.2-0.5）+4.33×（7.2-0.5）++5.20×（7.2-0.5）+=163.94kN標準層柱活荷載=板傳活荷載=2.25×（7.2-0.5）++3.38×（7.2-0.5）=56.78kN基礎頂面恒荷載=底面內縱墻自重+基礎梁自重=5.14×（7.2-0.5）+2.61×（7.2-0.5）=51.93kN圖4.2恒荷載和活荷載作用下框架的受荷圖注：1.圖中集中力的單位為kN，均布力的單位為kN/m；2.圖中數值均為標準值；3.括號外數值表示恒荷載，括號內數值表示活荷載。框架在恒荷載和活荷載作用下受荷圖如圖4.2所示，豎向荷載與柱軸心有偏心，偏心距均為125mm。第五章風荷載標準值計算為簡化計算，將計算單元范圍內外墻面的風荷載化為等量的作用于樓面的集中風荷載，計算公式為：式中：—基本風壓，為0.45kN/m2—風壓高度變化系數，地面粗糙度為C類—風荷載體形系數,=0.8-(-0.5)=1.3（迎風面、背風面疊加）—風振系數，因房屋高度小于30m，所以=1.0—下層柱高—上層柱高，對于頂層為女兒墻高2倍B—計算單元迎風面寬度，B=7.2m5.1風荷載作用樓層剪力的計算表5.1風荷載作用下樓層剪力表層次βzΜsz(m)μzωoAPw51.01.317.71.20.4519.0813.441.01.314.41.10.4523.7615.2931.01.311.11.00.4523.7613.921.01.37.81.00.4523.7613.911.01.34.51.00.4532.418.955.2梁、柱線剛度計算橫梁線剛度ib和柱線剛度ic計算分別見下表：表5.2梁線剛度計算表類別b×hIlEcI/l1.5EcI/l2EcI/l(m×m)（）（m）（）（）（）邊橫梁0.3×0.70.00266.93.85.77.5中橫梁0.25×0.50.00262.112.418.624.8表5.3柱線剛度計算表層次hb×hIEcI/l（m）（m×m）（）（）14.50.5×0.50.005211.60.5×0.50.005215.82—53.30.5×0.50.005215.80.5×0.50.005215.85.3框架柱的側移剛度D值計算樓層計算簡圖Kα一般層i2i1i2K=i1+i2+i3+i4/2icα=K/(2+K)icici4i3i4底層K=i1+i2/icα=(0.5+K)/(2+K)i2i1i2icic圖5.1風荷載作用下框架的受荷圖注：1、圖中各值的單位為KN;2、圖中數值均為標準值表5.4框架柱側移剛度D值計算表層次線剛度層高邊柱中柱∑D邊梁邊柱中梁中柱HKaDKaD57.515.824.815.83.30.470.193.312.040.58.7124.0447.515.824.815.83.30.470.193.312.040.58.7124.0437.515.824.815.83.30.470.193.312.040.58.7124.0427.515.824.815.83.30.470.193.312.040.58.7124.0417.511.624.811.64.50.650.433.03.10.74.815.65.4風荷載作用下框架內力計算求出框架層間剪力后，分配的剪力以及該柱上下端彎矩，反彎點高度y按下式計算：y0為標準框架的反彎點高度比，y1為上下梁剛度比變化時的反彎點高度比修正系數，y2y3是柱上下層高度變化時的反彎點高度比修正系數表5.5柱剪力分配表層次層剪力邊柱D值中柱D值∑D每根邊柱剪力每根中柱剪力513.43.318.7124.041.854.85428.73.318.7124.043.9510.4342.63.318.7124.045.8715.43256.53.318.7124.047.7820.47175.53.04.815.614.5323.23表5.6各層注反彎點計算表層次邊柱中柱5n=5j=5n=5j=5k=0.47y0=0.385k=2.04y0=0.399a1=1y1=0a1=1y1=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.352y=0.3994n=5j=4n=5j=4k=0.47y0=0.402k=2.04y0=0.449a1=1y1=0a1=1y1=0a2=1y2=0a2=1y2=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.402Y=0.4493n=5J=3n=5j=3k=0.47y0=0.452k=2.04y0=0.499a1=1y1=0a1=1y1=0a2=1y2=0a2=1y2=0a3=1y3=0a3=1y3=0y=0.452y=0.4992n=5j=2n=5j=2k=0.47y0=0.5k=2.04y0=0.5a1=1y1=0a1=1Y1=0a2=1y2=0a2=1Y2=0a3=1.115y3=0a3=1.115y3=0y=0.5y=0.51n=5j=1n=5j=1k=0.65y0=0.612k=3.1y0=0.55a1=不存在y1=0a1=不存在y1=0a2=0.897y2=0a2=897y2=0y=0.612y=0.555.5各層柱端彎矩和剪力計算：柱端彎矩見彎矩圖表5.7柱端剪力表層次54321邊柱1.853.955.877.7814.52中柱4.8510.415.4720.4723.23表5.8柱端彎矩表層次邊柱剪力中柱剪力層高邊柱y中柱y邊柱柱端M邊柱柱底M中柱柱端M中柱柱底M51.854.853.30.350.403.962.159.626.3943.9510.43.30.400.457.795.2418.9115.4135.8715.433.30.450.4510.628.7628.0622.8627.7820.473.30.50.512.8412.8433.7833.78114.5223.234.50.610.5525.3539.9947.0457.49梁端剪力、彎矩、柱軸力計算：梁端彎矩，剪力：表5.9梁端彎矩、剪力、柱軸力計算表層次邊梁中梁柱軸力MblMbrVbMbrMblVb邊柱中柱53.962.151.052.212.212.11.051.0549.945.871.614.354.354.142.663.58315.510.002.026.456.456.144.084.12221.613.032.347.777.777.46.425.06138.1918.594.3310.8210.8210.310.755.97圖5.2風荷載作用下框架彎矩圖（單位：KN）第六章水平地震作用計算6.1重力荷載代表值計算6.1.1屋面處重力荷載標準值計算kNkN=1117.93kNkN外縱墻+內縱墻+外橫墻+內橫墻+走廊盡頭墻==944.29kN=303.4+4268.7+1117.93+400.86+944.29=7035.18kN6.1.2標準層樓面處重力荷載標準值計算kNkN=1117.93kNkN=+++=1888.58+3668.43+1117.93+833.16=7508.1kN6.1.3底層樓面處重力荷載標準值計算+=1346.33kNkN=3668.43kN=1117.93kN=6.55(4.5-0.12)40=1147.56kN=+++=2290.62+3668.43+1117.93+1147.56=8224.54kN6.1.4屋頂雪荷載標準值計算kN6.1.5樓面活荷載標準值計算==1966.69kN6.1.6總重力荷載代表值計算屋面處：=屋面處結構和構件自重+0.5雪荷載標準值=7035.18+0.5381.14=7225.75kN標準層樓面處：=樓面處結構和構件自重+0.5活荷載標準值=7508.1+0.51966.69=8491.45kN底層樓面處：=樓面處結構和構件自重+0.5活荷載標準值=8224.54+0.51966.69=9207.89kN6.1.7總重力荷載設計值計算屋面處：=1.2屋面處結構和構件自重+1.4雪荷載標準值=1.27035.18+1.4381.14=8975.81kN標準層樓面處：=1.2屋面處結構和構件自重+1.4活荷載標準值=1.27508.1+1.41966.69=11763.09kN底層樓面處=1.2屋面處結構和構件自重+1.4活荷載標準值=1.28224.54+1.41966.69=12622.81kN6.2框架柱抗側剛度D和結構基本自振周期計算6.2.1橫向D值計算各層柱的D值及總D值見表6.1~表6.6。表6.1橫向2~5層中框架D值計算構件名稱框架柱A0.199913框架柱B0.4925566表6.2橫向底層中框架D值計算構件名稱框架柱A0.449053框架柱B0.6914197表6.3橫向2~5層邊框架D值計算構件名稱框架柱A0.157826框架柱B0.4422958表6.4橫向底層邊框架D值計算構件名稱框架柱A0.408230框架柱B0.6313047表6.5橫向2~5層總D值計算構件名稱D值（kN/m）數量中框架A軸9913549565中框架B軸255665127830邊框架A軸7826215652邊框架B軸22958245916=2389632=477926表6.6橫向底層總D值計算構件名稱D值（kN/m）數量中框架A軸9053545265中框架B框架A軸8230216460邊框架B1588042=3176086.2.2結構基本自振周期計算用假想頂點位移計算結構基本自振周期，計算結果見表6.7。表6.7假想頂點側移計算結果層次(kN)(kN)(kN/m)(m)(m)57225.757225.754779260.01510.29948491.4515717.24779260.03290.283938491.4524208.654779260.05070.25128491.4532700.14779260.06840.200319207.8941907.993176080.13190.1319結構基本自振周期考慮非結構墻影響折減系數=0.6，則結構基本自振周期為：s6.3多遇水平地震作用計算由于該工程所在地區抗震設防烈度為七度，場地土為Ⅱ類，設計地震分組為第一組，故：kN由于，故式中：—衰減指數，在區間取0.9—阻尼調整系數，取1.0所以，=0.56s<1.4=0.49s需要考慮頂部附加水平地震作用的影響，頂部附加地震作用系數如圖6.1所示，對于多質點體系，結構底部總縱向水平地震圖6.1樓層水平地震作用作用標準值：kN標準值（單位：kN）附加頂部集中力：kN質點i的水平地震作用標準值、樓面地震剪力及樓面層間位移的計算過程見表6.8。其中：表6.8，和的計算層(kN)(m)(kN·m)(kN·m)(kN)(kN)(kN/m)(m)57225.7517.712789.78452096.58701.071023.14779260.0021448491.4514.4122276.88452096.58670.271693.374779260.0035438491.4511.194255.10452096.58516.672210.044779260.0046228491.457.866233.31452096.58363.062573.14779260.0053819207.894.541435.51452096.58227.132800.234779260.00586樓層最大位移與樓層層高之比：，滿足位移要求。6.4剛重比和剪重比驗算為了保證結構的穩定和安全，需分別按式和進行結構剛重比和剪重比驗算。各層的剛重比和剪重比見表6.9。表6.9各層剛重比和剪重比層(m)(kN/m)(kN)(kN)(kN)53.34779261577155.81023.17225.75/8975.81175.70.1443.34779261577155.81693.3715717.2/20738.976.050.1133.34779261577155.82210.0424208.65/32501.948.530.0923.34779261577155.82573.132700.1/44265.0835.630.0814.53176081286057.52800.2341907.99/56887.822.610.07注：一欄中，分子為第j層的重力荷載代表值，分母為第j層的重力荷載設計值，剛重比計算用重力荷載設計值，剪重比計算用重力荷載代表值。由表12可見，各層的剛重比均大于20，不必考慮重力二階效應，各層的剪重比均大于0.016，滿足剪重比要求。圖6.2地震作用下框架的受荷圖6.5地震作用下橫向框架的內力計算表6.10柱剪力分配表層次層剪力邊柱D值中柱D值∑D每根邊柱剪力每根中柱剪力5701.073.318.71477.94.8612.7841371.33.318.71477.99.524.9931888.03.318.71477.913.134.4122251.13.318.71477.915.641.0312478.23.04.8317.623.437.45表6.11柱端彎矩表層次邊柱剪力中柱剪力層高邊柱y中柱y邊柱柱端M邊柱柱底M中柱柱端M中柱柱底M54.8612.783.30.350.4010.395.6525.3516.8349.524.993.30.400.4518.7512.6045.4437.03313.134.413.30.450.4523.6919.5462.5750.99215.641.033.30.50.525.7425.7467.7067.70123.437.454.50.610.5540.8664.4475.8492.69表6.12梁端彎矩、剪力、柱軸力計算表層次邊梁中梁柱軸力MblMbrVbMbrMblVb邊柱中柱510.3914.323.585.835.835.553.581.97424.422.916.8610.4510.459.9510.445.06336.2927.309.2214.3914.3913.7019.669.54245.2833.0111.3515.5715.5714.8331.0113.02166.627.1413.5917.4417.4416.6144.643.22圖6.3地震作用下框架彎矩圖（單位：KN）圖6.4梁端剪力及柱軸力圖（單位：kN）第七章內力計算7.1恒荷載標準值作用下框架的內力（內力組合見附錄1）采用力矩分配法計算，求得的內力圖如圖7.1到圖7.3所示。7.2活荷載標準值作用下框架的內力采用力矩分配法計算，求得的內力圖如圖7.4到圖7.6所示。圖7.1恒荷載作用下的M圖（單位：kN·m）圖7.2恒荷載作用下的V圖（單位：kN）圖7.3恒荷載作用下的N圖（單位：kN）圖7.4活荷載作用下的M圖（單位：kN·m）圖7.5活荷載作用下的V圖（單位：kN）圖7.6活荷載作用下的N圖（單位：kN）第八章框架梁截面設計8.1框架梁正截面承載力計算（內力組合見附錄1）三級抗震時梁縱向受拉鋼筋的最小配筋率為：支座：跨中：當支座截面的正彎矩大于跨中截面的正彎矩時，取支座截面的正彎矩進行正截面承載力計算。計算過程見表8.1。表8.1框架梁正截面承載力計算層計算公式框架梁AB框架梁BC左截面跨中截面/左截面右截面左截面右截面5136.9486.56163.3489.9589.956656656654654650.0970.0730.0580.0810.0320.102＜0.350.076＜0.550.060＜0.350.085＜0.350.033＜0.35567.1423.3353.3369.6141.7327.5268.8327.5262.0262.0實配鋼筋416416416214214實配鋼筋面積8048048043083084278.9131.73317.21201.3200.986656656654654650.1610.0730.1260.1270.1210.176＜0.350.076＜0.550.135＜0.350.137＜0.350.129＜0.35976.9419.1745.8594.7561.9827.5868.8827.5262.0262.0實配鋼筋418418418412412實配鋼筋面積1018101810184524523325.63115.02397.99270.25269.936656656654654650.1930.0850.1580.1880.1730.217＜0.350.089＜0.350.172＜0.350.210＜0.350.191＜0.351013.8490.8955.3914.5832.7327.5327.5327.5262.0262.0實配鋼筋418418418412412實配鋼筋面積1018101810184524522403.82115.97473.69335.56335.246656656654654650.2240.1170.1890.2350.2220.257＜0.350.125＜0.350.212＜0.350.272＜0.350.254＜0.35837.3691.0872.11183.51106.6727.5727.5727.5262.0262.0實配鋼筋418418418412412實配鋼筋面積1018101810184524521370.96128.52381.63270.33270.336656656654654650.2300.1320.2010.2570.2370.265＜0.350.142＜0.350.227＜0.350.302＜0.350.275＜0.35967.1784.2956.3314.3496.5327.5327.5327.5262.0262.0實配鋼筋418418418412412實配鋼筋面積1018101810184524528.2框架梁斜截面承載力計算因為跨高比，，需滿足。加密區箍筋最大間距，箍筋加密區長度取。最小配箍率計算過程見表8.2。表8.2框架梁斜截面承載力計算層計算公式框架梁AB框架梁BC左截面右截面左截面5102.05106.0035.82665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.82＞54.80＞0.03＜0＜0箍筋選取2Φ82Φ82Φ81011011013472.5構造要求加密區箍筋最大間距125125100加密區實配箍筋8@1008@1008@100箍筋加密區長度750750600非加密區實配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@2000.202﹪0.202﹪0.202﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪4175.12180.6884.46665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.8254.800.220.200.15箍筋選取2Φ82Φ82Φ8101101101454.1515.0677.4加密區箍筋最大間距125125100加密區實配箍筋Φ8@100Φ8@100Φ8@100箍筋加密區長度750750600非加密區實配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@2000.202﹪0.202﹪0.202﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪3191.3197.13126.5665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.8254.800.320.290.47箍筋選取2Φ82Φ82Φ8101101101314.6344.7216.0加密區箍筋最大間距125125100加密區實配箍筋Φ8@100Φ8@100Φ8@100箍筋加密區長度750750600非加密區實配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@2000.202﹪0.202﹪0.202﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪2102.05216.76166.08665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.8254.800.400.380.74箍筋選取2Φ82Φ82Φ8101101101249.9262.6136.9加密區箍筋最大間距125125100加密區實配箍筋Φ8@100Φ8@100Φ8@100箍筋加密區長度750750600非加密區實配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@1000.202﹪0.202﹪0.404﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪1188.67196.71118.46665665465332.48＞332.48＞260.98＞69.8269.8254.800.430.420.84箍筋選取2Φ82Φ82Φ8101101101236.2239.0120.1加密區箍筋最大間距125125100加密區實配箍筋Φ8@100Φ8@100Φ8@100箍筋加密區長度750750600非加密區實配箍筋Φ8@200Φ8@200Φ8@1000.202﹪0.202﹪0.404﹪0.177﹪0.177﹪0.177﹪非抗震作用下取頂層框架梁AB左截面做斜截面承載力計算。，，箍筋按構造要求配置。對比抗震與非抗震作用下箍筋的配置，應選抗震作用下的組合剪力設計值進行框架梁斜截面承載力計算。8.3框架梁裂縫寬度驗算以驗算頂層的裂縫寬度為例。計算過程見表8.3。表8.3頂層框架梁裂縫寬度計算框架梁AB框架梁BC左截面跨中截面右截面左截面跨中截面79.2795.26137.3454.341.72665665665465465603462402402226204.65229.91173.90131.53184.0762500625006250050000500000.010.010.010.010.010.4620.5320.3490.1070.39016141616120.1740.2050.1120.0260.108其中：,，若<0.2，取0.2，若<0.01，取0.01，為非地震作用下的組合彎矩標準值。，裂縫寬度滿足要求。第九章框架柱截面設計9.1框架柱正截面承載力計算9.1.1軸壓比驗算底層B柱下截面軸力最大，軸壓比，滿足軸壓比要求。9.1.2正截面承載力計算采取對稱配筋，，當水平荷載產生的彎矩設計值＞75%，柱的計算長度取下列二式中的較小值：，式中：、—柱的上端、下端節點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的各梁線剛度的比值；—比值、中的較小值；H—柱的高度，對底層柱為基礎頂面到一層樓蓋頂面的高度；對其余各層柱為上、下兩層樓蓋頂面之間的距離。進行底層框架柱A、B的正截面承載力計算。底層A柱，水平地震作用產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的，，，取底層B柱，水平地震作用產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的，，，取當時，為大偏心受壓，此時應選大，小的組合進行正截面承載力計算；當時，為小偏心受壓，此時應選大，大的組合進行正截面承載力計算。底層框架柱A、B正截面承載力計算過程見表9.1。表9.1底層框架柱正截面承載力計算計算公式框架柱A框架柱B132.39132.3949.35142.9679.63142.961076.21076.11573.72172.61200.542172.611808.95＞，大偏壓1808.95＜，小偏壓100.16234.32149.46167.02251.9911.03max﹛h/30,20﹜=20120.16254.32169.46187.02271.9931.036.585.502.492.411.422.052.000.9013.16＜111.00＜111.471.221.341.301.212.6580100.57103.90176.64121.72125.05387.06521.23436.37453.93538.89292.17＜0667.31648.41378.421003.54＜00.35%×500×500=875實配鋼筋416實配鋼筋面積804底層B柱，為小偏壓，底層框架柱A縱向受力鋼筋按構造要求配置，2、3、4層框架柱A縱向受力鋼筋均按底層配置，框架柱B需要進行第2層的正截面承載力計算。第2層B柱，水平地震作用產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的，，，取第2層框架柱B的正截面承載力計算過程見表9.2。表9.2第2層框架柱B正截面承載力計算計算公式框架柱B375.32932.931726.93224.54max﹛h/30,20﹜=20244.545.202.5210.4011.2340.0099.12511.44568.10875實配鋼筋416實配鋼筋面積804從表50中可以看出，第2層框架柱B縱向受力鋼筋按構造要求配置。3、4層框架柱B縱向受力鋼筋按第2層配置。進行頂層框架柱A、B的正截面承載力計算。頂層A柱，水平地震作用產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的，。頂層B柱，水平地震作用產生的彎矩設計值占總彎矩設計值的，。頂層框架柱A、B正截面承載力計算過程見表9.3。表9.3頂層框架柱A、B正截面承載力計算計算公式框架柱A框架柱B2.6151.9262.3183.7168.19184.061808.95＞，大偏壓59.54355.01512.51max﹛h/30,20﹜=2079.54375.01532.514.5013.019.4411.249.009.009.0011.721.151.118019.2226.4922.24＜0221.92379.42＜0333.63478.910.35%×500×500=875實配鋼筋412實配鋼筋面積4829.2框架柱斜截面承載力計算底層剪力最大，以最大剪力對應的軸力作為設計值。底層框架柱A、B斜截面承載力計算過程見表9.4。表9.4底層框架柱A、B斜截面承載力計算計算公式框架柱A框架柱B61.0270.271518.351919.15657.8＞657.8＞1072.5＜,取1072.5＞,取4.40＞3，取146.40＞136.41＞按構造要求配筋按構造要求配筋采用Φ8@150復合箍筋。軸壓比，查表得，柱箍筋加密區的體積配箍率為：，加密區箍筋間距還應滿足構造要求，，故加密區箍筋選48@100。底層柱的上端和其它各層柱的兩端，箍筋加密區的范圍取，取500，底層柱柱根取。非加密區箍筋選Φ8@200。，滿足要求。以上四層柱箍筋配置同底層。9.3裂縫寬度驗算頂層柱最不利內力組合中，因此需驗算裂縫寬度，公式如下：其中，，，，，由于影響最大，因此取頂層框架柱B驗算（最大）滿足要求。第十章次梁截面設計10.1荷載計算屋面梁恒荷載設計值g=1.216.83=20.21kN/m活荷載設計值q=1.41.58=2.21kN/m樓面梁恒荷載設計值g=1.219.52=23.42kN/m活荷載設計值q=1.46.35=8.89kN/m10.2內力計算為簡便計算，計算跨度取支座中心間距離作為計算跨度，取,計算簡圖分別如圖10.1、10.2所示。圖10.1屋面次梁計算簡圖圖10.2樓面次梁計算簡圖屋面梁：跨中彎矩支座剪力樓面梁：跨中彎矩支座剪力10.3次梁截面承載力計算10.3.1次梁正截面承載力計算，計算過程見表10.1。表10.1連系梁正截面承載力計算截面屋面梁跨中樓面梁跨中80.68116.324754750.160.2310.1750.267485372215實配鋼筋218216實配鋼筋面積50940210.3.2次梁斜截面承載力計算，計算過程見表10.2。表10.2連系梁斜截面承載力計算截面屋面梁支座樓面梁支座67.2396.93335.16＞106.37＞按構造要求配筋，選用8@200的箍筋。，滿足要求。第十一章板截面設計板的布置圖如圖11.1所示：圖11.1板的布置圖板厚為120mm。B1按雙向板計算B2按單向板計算11.1B1計算11.1.1荷載計算WB1恒荷載設計值g=1.24.48=5.38kN/m2活荷載設計值q=1.40.5=0.70kN/m2LB1恒荷載設計值g=1.23.85=4.62kN/m2活荷載設計值q=1.42.0=2.80kN/m211.1.2內力計算按彈性理論計算。取1m寬板帶作為計算單元。在求各區格板跨內正彎矩時，按恒荷載均布及活荷載棋盤式布置計算。WB1荷載g=g+q/2=5.38+0.70/2=5.73kN/m2q=q/2=0.70/2=0.35kN/m2LB1荷載g=g+q/2=4.62+2.80/2=6.02kN/m2q=q/2=2.80/2=1.40kN/m2在求各中間支座最大負彎矩（絕對值）時，按恒荷載及活荷載均滿布各區格板計算。屋面板荷載p=g+q=5.38+0.70=5.45kN/m2樓面板荷載p=g+q=4.62+2.80=7.42kN/m2屋面板和樓面板計算簡圖及計算結果見表11.1。表11.1B1彎矩計算板帶WB1LB13.6/6.9=0.52跨內計算簡圖+跨內支座計算簡圖11.1.3截面承載力計算，計算過程見表11.2。表11.2B1截面承載力計算截面WB1LB1跨中支座跨中支座方向方向方向方向方向方向方向方向3.231.295.64.034.351.034.561.91000100901009010090100900.0230.0110.0390.0350.030.0090.0320.0160.0230.0110.040.0360.030.0090.0320.016156.667.4272.4220.6204.3196.1108.998.1實配鋼筋Φ10@200實配鋼筋面積39311.2B2計算11.2.1荷載計算(荷載同B1荷載)。11.2.2內力計算取1m寬板帶作為計算單元，計算簡圖分別如圖11.2、11.3所示。圖11.2WB2計算簡圖圖11.3LB2計算簡圖屋面板跨中彎矩樓面板跨中彎矩11.2.3截面承載力計算，計算過程見表11.3。表11.3B2跨中配筋計算截面WB2LB2跨中跨中2.43.310001000.0360.0230.0370.023115.8156.6實配鋼筋Φ8@150實配鋼筋面積393另外在板的長邊方向配Φ10@200的分布鋼筋。 第十二章樓梯設計12.1設計資料樓梯采用板式樓梯，樓梯踏步尺寸。樓梯上均布荷載標準值。樓梯結構平面布置圖如圖12.1所示，剖面圖如圖12.2所示。圖12.1樓梯結構平面布置圖圖12.2樓梯剖面12.2踏步板設計（TB1）12.2.1確定踏步板的基本尺寸踏步板計算跨度斜板厚度通常取，圖12.3踏步板取t=120mm，如圖12.3所示。c=150mm計算時板厚取取1m寬斜向板帶作為計算單元。12.2.2荷載計算恒荷載踏步板自重：陶瓷地磚面層：粉刷石膏砂漿板底抹灰：活荷載總計12.2.3內力計算踏步板計算簡圖如圖12.4所示。跨中彎矩12.4踏步板計算簡圖12.2.4配筋計算，，按構造要求配筋。踏步板選用Φ10@120的受力鋼筋，另外在短邊方向配置Φ10@120的分布鋼筋。12.3平臺板設計（TB2）12.3.1確定平臺板的基本尺寸，按單向板計算。平臺板計算跨度板厚取h=120mm，取1m寬板帶作為計算單元。平臺板截面尺寸，有效高度。12.3.2荷載計算恒荷載平臺板自重：陶瓷地磚面層：粉刷石膏砂漿板底抹灰：活荷載：荷載總計12.3.3內力計算平臺板計算簡圖如圖12.5所示。跨中彎矩圖12.5平臺板計算簡圖12.3.4截面承載力計算，，按構造要求配筋。平臺板選用10@200的受力鋼筋，另外在長邊方向配置Φ10@200的分布鋼筋。12.4平臺梁設計（TL1）12.4.1確定平臺梁尺寸梁計算跨度取=3.225+0.25=3.475m與的較小值，取。平臺梁計算截面尺寸，有效高度=400-35=365mm。12.4.2荷載計算平臺梁自重：踏步板傳來：平臺板傳來：粉刷石膏砂漿抹灰：荷載設計值：12.4.3內力計算計算簡圖如圖12.6所示。跨中彎矩支座剪力