橫向框架承重四柱三跨不等跨綜合樓工程全套設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1 1 1 11.2.3結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 2 42.1屋面及樓面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn) 4 4 42.3.1梁自重計(jì)算 52.3.2柱自重計(jì)算 52.4計(jì)算重力荷載代表值 5 52.4.22～4層的重力荷載代表值 6 63、橫向框架側(cè)移剛度計(jì)算 7 7 7 8 84.1.1橫向自振周期的計(jì)算 8 94.1.3水平地震作用下的位移驗(yàn)算 4.1.4水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算 4.2.2風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算 4.2.3風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 5.2.1恒載計(jì)算 25.2.2活荷載計(jì)算： 5.3.1、計(jì)算分配系數(shù) 5.3.2用彎矩二次分配法來(lái)計(jì)算恒載作用下的梁 6.1結(jié)構(gòu)抗震等級(jí) 6.2.1作用效應(yīng)組合 6.2.4計(jì)算跨間最大彎矩 6.3、框架柱內(nèi)力組合 6.3.1柱內(nèi)力組合 7.1框架梁 7.1.4梁斜截面受剪承載力計(jì)算 7.2.1柱截面尺寸驗(yàn)算 8.2荷載選用 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行了建筑平面、立面及剖面設(shè)計(jì)，填充墻采用190mm厚的混凝土空心小砌塊，樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取100mm。1.1.1選擇承重方案該建筑為綜合樓，房間布局較為整齊規(guī)則，且不需要考慮太大空間布置，所以采用橫向框架承重方案，四柱三跨不等跨的形式。柱網(wǎng)布置形式詳見(jiàn)建筑平面圖。1.1.2梁、柱截面尺寸估算取h=600mm取b=300mm取h=600mm取b=300mm取h=600mm各層梁截面尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)如下表，表1-2-1梁截面尺寸(mm)及各層混凝土強(qiáng)度等級(jí)層次混凝土強(qiáng)度等級(jí)橫梁b×h縱梁次梁AB跨，CD跨BC跨柱截面尺寸估算該框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為三級(jí)，其軸壓比限值為[HN]=0.9,各層重力荷載代表值近似取15kN/m2,邊柱及中柱的負(fù)荷面積分別為3.75×7.2m2和5.25×7.2m2,可得一層柱截面面積為：邊柱中柱取柱子截面為正方形，則邊柱和中柱截面高度分別為418mm和485mm。根據(jù)上述結(jié)果，并綜合考慮其它因素，本設(shè)計(jì)柱截面尺寸取值如下：基礎(chǔ)選用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面距室外地面為500mm。1.2.3結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，取頂層柱的形心線(xiàn)作為框架柱的軸線(xiàn)，梁軸線(xiàn)取至板頂，2～5層高度即為層高，取3.3m;底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板頂，即h=3.3+0.45+0.5=4.55m。見(jiàn)下圖：2-荷載計(jì)算40厚的C20細(xì)石混凝土保護(hù)層3厚1:3石灰砂漿隔離層20厚的1:2.5水泥砂漿找平層100厚的鋼筋混凝土板20厚水泥砂漿找平層12厚紙筋石灰抹底1～4層樓面(水磨石樓面)15厚的1:2白水泥白石子(摻有色石子)磨光打蠟20厚的1:3水泥砂漿找平層現(xiàn)澆100厚的鋼筋混凝土樓板3厚細(xì)石粉面8厚水泥石灰膏砂漿 合計(jì)外墻面為面磚墻面自重：2.3.1梁自重計(jì)算邊橫梁自重：(0.7-0.1)×0.048×17=0.459合計(jì)中橫梁自重：合計(jì)縱梁自重：合計(jì)次梁自重：合計(jì)2.3.2柱自重計(jì)算貼面及粉刷：(0.6×4-0.2×2)×0.02×17=0.68合計(jì)9.68kN/m女兒墻自重(含貼面和粉刷):0.9×0.02×2×17+0.2×15×0.9=3.312kN/m內(nèi)外墻自重(含貼面和粉刷):0.2×15+0.02×2×17=3.68kN/m2.4.1第5層的重力荷載代表值：女兒墻：3.312×7.0×2=47.69kN縱橫梁自重：41.10×4+2×7.0×5.709+2×7.0×4.06+3×3.46=321.315kN半層柱自重：(9.68×3.6×4)×0.5=69.70半層墻自重：40.99+54.8+(3.6-0.5)×(7.0+0.6-0.4)=181.99屋面雪載：(7645.41+47.69+321.315+69.70+181.99+0.5×45.36=1288.792.4.22～4層的重力荷載代表值樓面恒載：上半層柱+下半層柱：樓面活荷載：431.568+363.98+321.315+139.4+0.5×270=1391.26kN2.4.3一層的重力荷載代表值：樓面恒載：431.568上.下半層墻自重：40.09+3.68×(4.55-0.7)×(7.0-0.25×2)-31.01=104.41kN(b)內(nèi)縱墻：54.8+3.68×(4.55-0.7)×(7.0-0.25×2)-16.70=132.02kN86.70+(7.0+0.5-0.2×2)×(4.55-0.5)×3.68=198.85kN縱橫梁自重：321.315kN上半層自重：69.70kN下半層自重：0.5×9.68×4.55×4)=88.09kN樓面活荷載：270kN恒載+0.5×樓面活載：431.568+104.41+132.02+198.85+321.315+157.79+270/2=1481.95kN3、橫向框架側(cè)移剛度計(jì)算3.1計(jì)算梁、柱的線(xiàn)剛度的截面慣性矩時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取I=1.5I。,對(duì)中框架梁取I=2.0I?。表3-1-1橫梁線(xiàn)剛度計(jì)算表類(lèi)別邊橫梁走道梁表3-1-2柱線(xiàn)剛度Ic計(jì)算表層次13.2計(jì)算柱的側(cè)移剛度表3-2-1橫向框架柱側(cè)移剛度D計(jì)算表層次層高柱K邊柱2中柱21邊柱2中柱2ADB圖3-2-1框架計(jì)算簡(jiǎn)圖4、橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算頂點(diǎn)位移；yr——結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的折減系數(shù)，取0.7;故先計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移，計(jì)算過(guò)程如下表：表4-1-1結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想位移計(jì)算層次□543214.1.2水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算該建筑結(jié)構(gòu)高度遠(yuǎn)小于40m,質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切為主，因此用底部剪力法來(lái)計(jì)算水平地震作用。FEk=a?G式中，α?——相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)；G結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，多質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值的徐州地區(qū)特征分區(qū)為一區(qū)，又場(chǎng)地類(lèi)別為IⅡ類(lèi)，查規(guī)范得特征周期式中，γ——衰減系數(shù)，ξ=0.05時(shí)，取0.9;因?yàn)樗圆恍枰紤]頂部附加水平地震作用。分別為質(zhì)點(diǎn)i、j的計(jì)算高度。具體計(jì)算過(guò)程如下表，各樓層的地震剪力按來(lái)計(jì)算，一并列入表中，表4-1-2各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算表層次5432l各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布見(jiàn)圖圖4-1-1橫向水平地震作用及層間地震剪力第11頁(yè)4.1.3水平地震作用下的位移驗(yàn)算用D值法來(lái)驗(yàn)算表4-1-3橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算層次54321由表中可以看到，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層，1/1173<1/550,滿(mǎn)足要求。4.1.4水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算將層間剪力分配到該層的各個(gè)柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反彎點(diǎn)高度來(lái)求柱上、下端的彎矩。柱端剪力按下式來(lái)計(jì)算：柱上、下端彎矩M"、M;按下式來(lái)計(jì)算M“=V,·(1-y)h表4-1-4各層邊柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次DKyM上M54321表4-1-5各層中柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次DVKYM下54321注：表中彎矩單位為kN·m,減力單位為KN梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式來(lái)計(jì)算表4-1-6梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算層次邊梁走道梁柱軸力M1VMlV中柱N54321圖4-1-2左地震作用下框架彎矩圖(KN)4.2橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和側(cè)移計(jì)算計(jì)中，房屋高度H=18.95<30m,H/B=18.5/18=1.05<1.5,則不需要考慮第16頁(yè)風(fēng)壓脈動(dòng)的影響，取β?=1.0。將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點(diǎn)上的集中荷載，如下表：表4-2-1風(fēng)荷載計(jì)算層次μ54321其中，A為一榀框架各層節(jié)點(diǎn)的受風(fēng)面積，取上層的一半和下層的一半之和，頂層取到女兒墻頂，底層只取到下層的一半。注意底層的計(jì)算高度應(yīng)從室外地面開(kāi)始取。頂層中間層A=3.6×7.2=25.92m2底層圖4-2-1等效節(jié)點(diǎn)集中風(fēng)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖(kN)4.2.2風(fēng)荷載作用下的水平位移驗(yàn)算表4-2-2風(fēng)荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計(jì)算層次54321小于1/550,滿(mǎn)足規(guī)范要求。4.2.3風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算計(jì)算方法與地震作用下的相同，都采用D值法。柱端剪力計(jì)算公式為柱端彎矩計(jì)算公表4-2-3各層邊柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次KyM下54321表4-2-4各層中柱柱端彎矩及剪力計(jì)算層次DVKYM上M下54321注：表中彎矩單位為KN.M,剪力單位為KN。表4-2-5風(fēng)荷載作用下的梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算層次邊梁走道梁柱軸力lV1V中柱N5432橫向框架在風(fēng)荷載作用下彎矩、梁端剪力及柱軸力見(jiàn)圖5-2-3。5圖4-2-3左風(fēng)作用下梁端剪力及柱軸力圖5、豎向荷載作用下橫向框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算計(jì)算單元內(nèi)的其余樓面荷載則通過(guò)次梁和縱向框架梁以集中力的形式傳給圖5-1-1橫向框架計(jì)算單元5.2荷載計(jì)算5.2.1恒載計(jì)算示的幾何關(guān)系可得，板重和女兒墻等的自重荷載，計(jì)算過(guò)程如下：邊縱梁傳來(lái)：(a)屋面自重(三角形部分):(b)由次梁傳來(lái)的屋面自重(梯形部分):(c)邊縱梁自重：5.709×7.2=41.10kN次梁自重：女兒墻自重：3.312×7.2=23.85kN合計(jì)：P=163.54kN節(jié)點(diǎn)集中荷載P?:縱梁傳來(lái)(a)屋面自重(三角形部分):(b)次梁自重：(c)由次梁傳來(lái)的屋面自重(梯形部分)51.09KN(d)走道屋面板自重縱梁自重：對(duì)于1～4層，計(jì)算的方法基本與第五層相同，計(jì)算過(guò)程如下：縱梁自重：外墻自重：(7.2-0.25×2)×(3.6-0.7)×3.68=71.50kN縱梁傳來(lái)(a)樓面自重(三角形部分):(0.5×3.6×0.5×3.6×3.33)×2=21.58kN(b)次梁自重：(c)次梁上墻重(d)由次梁傳來(lái)的樓面自重(梯形部分)0.5×(7.5+7.5-3.6)×1.8×3.33=34.17KN第24頁(yè)縱梁傳來(lái)(a)樓面自重(三角形部分):(0.5×3.6×0.5×3.6×3.33)×2=21.58kN(b)次梁自重：(c)次梁上墻重(d)由次梁傳來(lái)的樓面自重(梯形部分)0.5×(7.0+7.0-3.6)×1.8×3.33=34.17KN部分)扣窗面積墻重加窗重：-2.4×1×2×3.68+2×0.48=-16.10kN5.2.2活荷載計(jì)算：活荷載作用下各層框架梁上的荷載分布如圖：圖5-2-2各層梁上作用的活載屋面活載(三角形部分):次梁傳來(lái)的屋面活載(梯形部分):0.5×(7.5+7.5-3.6)×1.8×0.5=5.13kN屋面活載(三角形部分):走道傳來(lái)屋面荷載(梯形部分):次梁傳來(lái)的屋面活載(梯形部分)0.5×(7.5+7.5-3.6)×1.8×0.5=5.13kN對(duì)于1～4層，樓面活載(三角形部分):次梁傳來(lái)的樓面活載(梯形部分):0.5×(7.5+7.5-3.6)×1.8×2=20.52kN合計(jì)：33樓面活載(三角形部分):第26頁(yè)走道傳來(lái)屋面荷載(梯形部分):次梁傳來(lái)的屋面活載(梯形部0.5×(7.5+7.5-3.6)×1.8×2=20.52kN5.2.3.屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值：同理，在屋面雪荷載作用下屋面雪載(三角形部分):2×(0.5×3.6×0.5×3.6×0次梁傳來(lái)的屋面雪載(梯形部分):0.5×(7.5+7.5-3.6)×1.8×0.35=3.59kN屋面雪載(三角形部分):2×(0.5×3.6×0.5×3.6×走道傳來(lái)屋面雪載(梯形部分):次梁傳來(lái)的屋面雪載(梯形部分):2.64KN1～4層，雪荷載作用下的節(jié)點(diǎn)集中力同屋面活荷載作用下的。這里從略。5.3內(nèi)力計(jì)算5.3.1、計(jì)算分配系數(shù)。梁端和柱端彎矩采用彎矩二次分配法來(lái)計(jì)算，計(jì)算時(shí)先對(duì)各節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行第一次分配，向遠(yuǎn)端傳遞(傳遞系數(shù)為1/2),然后對(duì)由于傳遞而產(chǎn)生的不平衡彎矩再進(jìn)行分配，不再傳遞，到此為止，由于結(jié)構(gòu)和荷載均對(duì)稱(chēng)，故計(jì)算時(shí)可用半框架。對(duì)于邊節(jié)點(diǎn)，與節(jié)點(diǎn)相連的各桿件均為固接，因此桿端近端的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度S=4i,i為桿件的線(xiàn)剛度，分配系數(shù)為對(duì)于中間節(jié)點(diǎn)，與該節(jié)點(diǎn)相連的走道梁的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)化為滑動(dòng)支座，因此轉(zhuǎn)動(dòng)剛度S=i,其余桿端S=4i,分配系數(shù)計(jì)算過(guò)程如下：梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，在求固端彎矩時(shí)可直接根據(jù)圖示荷載計(jì)算，也可根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載以及三角形分布荷載，化為等效均布荷載，等效均布荷載的計(jì)算公式如圖所圖5-3-1(三角形荷載),荷載的等效頂層梯形荷載化為等效均布荷載則頂層各桿的固端彎矩為AB跨：倆端均為固定支座BC跨：一端為固定支座，一端為滑動(dòng)支座第28頁(yè)其余層梯形荷載化為等效均布荷載同理，其余層各桿的固端彎矩為：5.3.2用彎矩二次分配法來(lái)計(jì)算恒載作用下的梁端、柱端彎矩。表6-3-1恒載作用下的框架彎矩二次分配法上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁圖5-3-2恒載作用下的框架彎矩圖(kN·m)5.3.3計(jì)算恒載和活載作用下梁端剪力和柱軸力。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相疊加而得，而柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，計(jì)算恒載作用時(shí)的柱底軸力，要考慮柱的自重。恒載作用下梁的剪力以及柱的軸力、剪力計(jì)算①梁端剪力由兩部分組成：a.荷載引起的剪力，計(jì)算公式為：第31頁(yè)b.彎矩引起的剪力，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡，即AB跨BC跨因?yàn)锽C跨兩端彎矩相等，故Vp=Vc=0頂層柱頂軸力由節(jié)點(diǎn)剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。其余層軸力計(jì)算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。表5-3-3恒載作用下的梁端剪力及柱軸力層次由荷載產(chǎn)生由彎矩產(chǎn)生總剪力柱子軸力AB跨AB跨A柱N頂=N底N頂=N底5040302010(3)柱的剪力計(jì)算1為柱長(zhǎng)度。圖5-3-3恒載作用下梁剪力、柱軸力圖(KN)2)活載、雪載作用下內(nèi)力計(jì)算當(dāng)活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)小于恒荷載及水平力所產(chǎn)生的內(nèi)力時(shí)，可不考慮活荷載的不利布置，而把活荷載同時(shí)作用于所有的框架梁上，這樣求得的內(nèi)力在支座處與按最不利荷載位置法求得內(nèi)力極為相近，可直接進(jìn)行內(nèi)力組合。但求得的梁的跨中彎矩卻比最不利荷載位置法的計(jì)算結(jié)果要小，因此對(duì)梁跨中彎矩應(yīng)乘以1.1～1.2的系數(shù)予以增大。梁上分布荷載為梯形荷載，根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載以及三角形分布荷載，化為等效均布荷載?；钶d作用下，頂層梯形荷載化為等效均布荷載用彎矩二次分配法并可利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性取二分之一結(jié)構(gòu)計(jì)算。則頂層各桿的固端彎矩為：第33頁(yè)其余層梯形荷載化為等效均布荷載同理，其余層各桿的固端彎矩為(2)活載彎矩二次分配上柱下柱右梁右梁圖5-3-4活載(雪載)作用下框架彎矩圖(KN·m)(2)活載作用下梁的剪力以及柱的軸力、剪力計(jì)算①梁端剪力由兩部分組成：q?為三角形荷載b.彎矩引起的剪力，計(jì)算原理是桿件彎矩平衡，即AB跨BC跨因?yàn)锽C跨倆端彎矩相等，故Vp=Vc=0②柱的軸力計(jì)算：③柱端剪力計(jì)算：(3)雪荷載作用下①荷載等效及固端彎矩表5-3-4活荷載作用下梁端剪力及柱軸力(KN)層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力柱軸力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=一VB底底5040302010表5-3-5雪荷載作用下梁端剪力及柱軸力(KN)層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力柱軸力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=一VBN頂=N底N頂=N底5040302010表5-3-6豎向荷載作用下邊柱剪力(KN)層次恒載作用下活載作用下雪載作用下M上M下VM下VM上M下V54321表5-3-7豎向荷載作用下中柱剪力(KN)層次恒載作用下活載作用下雪載作用下M上M下VM上M下VM下V54321圖5-3-5活載、雪載作用下梁剪力、柱軸力圖(KN)第40頁(yè)得到，該框架結(jié)構(gòu)，高度<30m,地處抗震設(shè)防烈度為7度的徐州地區(qū)，因此6.2框架梁內(nèi)力組合6.2.1作用效應(yīng)組合載效應(yīng)控制的組合取1.2,對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合取1.35;當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，一般情況下取1.0,對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂移驗(yàn)算取0.9?？勺兒奢d的分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下取1.4。均布活荷載的組合系數(shù)為0.7,風(fēng)荷載組合值系數(shù)為0.6,地震荷載組合值系數(shù)為1.3;6.2.2承載力抗震調(diào)整系數(shù)料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，而是通過(guò)引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)yee來(lái)提高其承載力。表6-2-1承載力抗震調(diào)整系數(shù)γR受彎梁偏壓柱受剪軸壓比<0.15軸壓比>0.15第41頁(yè)6.2.3梁內(nèi)力組合表的梁端彎矩為經(jīng)過(guò)調(diào)幅后的彎矩(調(diào)幅系數(shù)為0.8)。梁內(nèi)力組合見(jiàn)附表1。6.2.4計(jì)算跨間最大彎矩計(jì)算跨間最大彎矩時(shí)，可根據(jù)梁端彎矩組合值及梁上荷載設(shè)計(jì)值，由平衡條件來(lái)確定。說(shuō)明x≤αl,其中x為最大正彎矩截面至A支座的距離，則x可由下式求解：將求得的x值代入下式即可得跨間最大正彎矩值若V?≤0,則公式x可由下式解得：第42頁(yè)計(jì)算第一層AB跨的跨間最大彎矩：M=-248.07kN·mMp=-338.24kN·m則x=0.11m即最大彎矩發(fā)生在距離支座0.11m處。右震則即最大彎矩發(fā)生在距離支座6.74m處。第43頁(yè)同理可以求得其他幾種組合下，AB跨和BC跨的跨間最大彎矩。公式不同。剪力計(jì)算：AB凈跨左震右震則v1=0.44KNM邊=-338.24+157.69×0.6/2=-290.93KN·mM6=176.61+3.05×0.6/2=177.53KN·mYREVA=0.85×155.52=132.19YREVp=0.85×157.29=1其他層梁梁端剪力調(diào)整值的計(jì)算方法同第一層的相同，計(jì)算結(jié)果如下：對(duì)于BC跨，梁端剪力調(diào)整后的值為：第44頁(yè)6.3、框架柱內(nèi)力組合6.3.1柱內(nèi)力組合柱內(nèi)力控制截面一般取柱上、下端截面，每個(gè)截面上有M、N、V。由于柱是偏心受力構(gòu)件且一般采用對(duì)稱(chēng)配筋，故應(yīng)從上訴組合中求出下列最不利內(nèi)力：表見(jiàn)附表2,3。6.3.2柱端彎矩值設(shè)計(jì)值的調(diào)整一、二、三級(jí)框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處，除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者及框支梁與框支柱的節(jié)點(diǎn)外，柱端組合的彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)符合下式的要求：設(shè)計(jì)值之和，上下柱端的彎矩設(shè)計(jì)值可按彈性分析來(lái)分配；為了避免框架柱腳過(guò)早屈服，一、二、三級(jí)框架結(jié)構(gòu)的底層柱下端機(jī)面的彎矩設(shè)計(jì)值，應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.5、1.25和1.15。底層是指無(wú)地下室的基礎(chǔ)以上或地下室以上的首層。以第二層中柱為例進(jìn)行柱調(diào)整：B節(jié)點(diǎn)左、右梁端彎矩B節(jié)點(diǎn)上、下柱端彎矩-269.15+163.22×0.1=--301.13+163.61×0.6=--在節(jié)點(diǎn)處將其按彈性彎矩分配給上、下柱端，即YRgM上=0.8×283.56=226.85KN·mYRgM下=0.8×228.24=182.59KN·m其他層柱端彎矩的調(diào)整用相同的方法，計(jì)算結(jié)果如下：表6-3-1橫向框架A柱柱端組合彎矩設(shè)計(jì)值的調(diào)整層次54321截面柱頂柱底柱頂柱底柱頂柱底柱頂柱底柱頂柱底表6-3-2橫向框架B柱柱端組合彎矩設(shè)計(jì)值的調(diào)整層次54321截面柱頂柱底柱頂柱底柱頂柱底柱頂柱底柱頂柱底第46頁(yè)7、截面設(shè)計(jì)這里以第一層的AB跨梁及第二層AB柱為例來(lái)計(jì)算7.1.1一層AB梁的正截面受彎承載力計(jì)算(第一層AB梁)從梁的內(nèi)力組合表中選出AB跨跨間截面及支座截面的最不利內(nèi)力，并將支座中心處的彎矩?fù)Q算為支座邊緣控制截面的彎矩進(jìn)行配筋計(jì)算。A支座：右震作用下內(nèi)力最大M=397.02-155.09×0.6/2=350.49kN·mYRgMA=0.75×350.49=26B支座：YRgMp=0.75×290.92=21跨間彎矩取左震作用下，x=0.11m處的截面YREMmax=0.75×248.11=1當(dāng)梁下部受拉時(shí)，按T形截面來(lái)設(shè)計(jì)，當(dāng)梁上部受拉時(shí)，按矩形截面來(lái)設(shè)計(jì)這種情況不起控制作用，故取b,=2500mm下部跨間截面按單筋T形梁計(jì)算，因?yàn)椋簩俚谝活?lèi)T型截面滿(mǎn)足要求第48頁(yè)7.1.2梁斜截面受剪承載力計(jì)算YREV=137.70≤0.20β.fbh=0.2×1.0×16.7×300×66故截面尺寸滿(mǎn)足要求。肢φ8@150,箍筋用HPB235級(jí)鋼fw=21Nmm2,則考慮地震作用組合的T形截面的框架梁，其斜截面受剪即加密區(qū)的箍筋取2肢設(shè)置φ8@200,箍筋設(shè)置滿(mǎn)足要求。7.1.3二層AB梁的正截面受彎承載力計(jì)算(第二層AB梁)從梁的內(nèi)力組合表中選出AB跨跨間截面及支座截面的最不利內(nèi)力，并將支座中心處的彎矩?fù)Q算為支座邊緣控制截面的彎矩進(jìn)行配筋計(jì)算。A支座：右震作用下內(nèi)力最大MA=314.81-134.97×0.6/2YREM?=0.75×274.32=205B支座：YREMg=0.75×234.80=17跨間彎矩取左震作用下，x=1.51m處的截面YREMmax=0.75×226.91=1翼緣的計(jì)算寬度(如上)取b,=2500mm第49頁(yè)下部跨間截面按單筋T形梁計(jì)算，因?yàn)椋簩俚谝活?lèi)T型截面實(shí)際配筋取3根18的HRB400(As=941mm2)滿(mǎn)足要求將下部跨間截面3根18的HRB400的鋼筋伸入支座，作為支座負(fù)彎矩作A/A=803/1018=0.79≥0.3,滿(mǎn)足要求。YrgV=114.17≤0.20βfbh?=0.2×1故截面尺寸滿(mǎn)足要求。即表7-1-1框架梁箍筋數(shù)量計(jì)算表層次截面梁端加密區(qū)非加密區(qū)實(shí)配鋼筋實(shí)配鋼筋531表7-1-2框架梁縱向鋼筋計(jì)算表層次截面MξA實(shí)配鋼筋A(yù)A./A5支座AB左AB跨間支座B右BC跨間3支座AB左AB跨間支座B右BC跨間1支座AB左AB跨間支座B右BC跨間7.2框架柱7.2.1柱截面尺寸驗(yàn)算剪跨比λ=M°/(Vh?),其值宜大于2;軸壓比n=N/(f.bh),三級(jí)框架大于0.9。第52頁(yè)表2.24柱的剪跨比和軸壓比驗(yàn)算柱號(hào)層次fNλn邊柱531中柱531②柱正截面承載力計(jì)算根據(jù)柱端截面組合的內(nèi)力設(shè)計(jì)值及其調(diào)整值，按正截面受壓(或受拉)計(jì)算柱的縱向受力鋼筋，一般可采用對(duì)稱(chēng)配筋。a.一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)的各層柱段，現(xiàn)澆樓蓋底層為1.0H其他層為1.25H,H對(duì)底層柱為基礎(chǔ)頂面到一層板頂?shù)母叨龋溆鄬訛樯舷掳屙斨g的高度。b.水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值75%以上時(shí)，框架柱的計(jì)為柱的上、下端節(jié)點(diǎn)交匯的各柱線(xiàn)剛度之和與交匯的各③柱斜截面受剪承載力計(jì)算偏心受壓柱斜截面受剪承載力按下列公式計(jì)算：第53頁(yè)當(dāng)λ大于3時(shí)取3。④三級(jí)框架柱的抗震構(gòu)造措施a.縱向受力鋼筋三級(jí)框架柱的截面縱向鋼筋的最小總配筋率為0.7%,同時(shí)柱截面每一側(cè)配筋率不應(yīng)小于0.2%。b.箍筋的構(gòu)造要求柱箍筋加密范圍：柱端，取截面高度、柱凈高的1/6和500mm三者的最大值；底層柱，柱根不小于柱凈高的1/3;當(dāng)有剛性地面時(shí)，除柱端外尚應(yīng)去剛性地面上下各500mm。三級(jí)框架柱：箍筋最大間距采用8d,150(柱根100)中較小值；箍筋最小直徑：8mm。柱最小體積配箍率可按下式計(jì)算：柱加密區(qū)箍筋的最小體積配箍率應(yīng)符合下列要求：pv≥λf./f,三級(jí)抗震不應(yīng)小于0.4%;λ,為最小配箍特征值，由箍筋形式和柱軸壓比查表確定。柱箍筋加密區(qū)的箍筋肢距，三級(jí)不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值，至少每隔一根縱向鋼筋宜在兩個(gè)方向有箍筋約束。柱箍筋非加密區(qū)的箍筋體積配箍率不宜小于加密區(qū)的一半，且箍筋間距在三級(jí)時(shí)不應(yīng)大于15d,d為縱筋直徑。7.2.2框架柱的截面設(shè)計(jì)以第二層中柱為例說(shuō)明截面設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法。a.柱正截面受彎承載力計(jì)算根據(jù)中柱內(nèi)力組合表，將支座中心處的彎矩?fù)Q算至柱邊緣，并與柱端組合彎矩的調(diào)整值比較后，選出最不利內(nèi)力，取1.2Sgk+1.3SE進(jìn)行配筋計(jì)算。M=182.59KN·mM=226.85KN·m取5=1.0對(duì)稱(chēng)配筋為大偏壓情況。N=1971.91×0.8=1577.53KN,節(jié)點(diǎn)上、下柱端彎矩此組內(nèi)力是非地震組合情況，且無(wú)水平荷載效應(yīng)，故不必進(jìn)行調(diào)整，且故為小偏心受壓。N=1577.53KN≤5fbh?=0.518×16.7×600×560Ne=1577.53×103×339.74≤0.43×116.7×600×5602A,=A,=Pmnbh=0.2%×600×600=720mm2第56頁(yè)柱底彎矩設(shè)計(jì)值Mk=532.04/0.8=665.05KN·m則框架柱的剪力設(shè)計(jì)值N=1850.63KN≥0.3fbh=0.3×16.7×6002=1803.6KN取N=1544.4KN故該層柱應(yīng)按構(gòu)造配置箍筋。柱端加密區(qū)的箍筋選用4肢φ8@100一層柱的軸壓比則查表插入可得4φ8@100,加密區(qū)位置及長(zhǎng)度按規(guī)范要求確定。非加密區(qū)應(yīng)滿(mǎn)足s≤15d=300mm,故箍筋取4φ8@200。第57頁(yè)表7-2-1框架柱箍筋數(shù)量表柱號(hào)層次N實(shí)配箍筋加密區(qū)非加密區(qū)B柱5318基礎(chǔ)設(shè)計(jì)擴(kuò)展基礎(chǔ)系指柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，本設(shè)計(jì)采用柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。按受力性能，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)有軸心受壓和偏心受壓兩種。當(dāng)受力性能為偏心受壓時(shí)，一般采用矩形基礎(chǔ)。8.1基礎(chǔ)梁截面尺寸的選取本設(shè)計(jì)為高度18.95m的5層教學(xué)樓?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：不超過(guò)8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。對(duì)內(nèi)力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)值的組合，選出最不利的基礎(chǔ)頂面內(nèi)力，選出豎向荷載與風(fēng)荷載組合所得的最大軸力及其對(duì)應(yīng)的剪力和彎矩，作為最不利的荷載，而且Nm與Mm是出現(xiàn)在同一種組合中.即取右風(fēng)情況下的內(nèi)力：第58頁(yè)N=1325.70+227.35+16.45=1569.5KNM=-22.47-4.40-27.42=-54.29KN·mh?=0.5+0.45+0.3=1.25m,其上砌塊高h(yuǎn)?=0.9-0.3=0.6m,窗間墻高基礎(chǔ)梁重0.25×0.4×(7.2-0.6)×25=16.50KN則基礎(chǔ)梁傳來(lái)的荷載N?=32.24+37.62+16.50=86.36KN8.3基礎(chǔ)截面計(jì)算基礎(chǔ)埋深d=0.9+0.5+0.45=1.85m混凝土采用C??f,=1.57N/mm2鋼筋采用HRB335f,=300N1mm2fa=fak+η,γ(b-3)+ηaym(d-0.5)ym-基礎(chǔ)地面以上土的加權(quán)平均重度，取20KN/m3。f=220+0.3×20×(3-3)+1.6×20×(1.85-0.5)=263.2KN/m2,基底底面積：基底底板的面積可以先按照軸心受壓時(shí)面積的1.2-1.4倍第59頁(yè)則考慮到偏心荷載作用下應(yīng)力分布不均勻，將A增加取A=l×b=3.6×2.6=9.36m2N?=γdA=20×1.85×9.36=346.32KN/m其中d-基礎(chǔ)底面到室內(nèi)地面與到室外地面的距離的平均值。8.4地基承載力及基礎(chǔ)沖切驗(yàn)算1)地基承載力驗(yàn)算根據(jù)規(guī)范，地基承載力驗(yàn)算公式①pmx≤1.2f故滿(mǎn)足承載力的要求2)沖切驗(yàn)算對(duì)于矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)，應(yīng)驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力。受沖切承載力按下列公式計(jì)算：F,≤0.7βf,a,h?=0.7×0.992×1.57×1.46×0故沖切驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。8.5基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算基礎(chǔ)底板在地基反力的作用下，在兩個(gè)方向都產(chǎn)生向上的彎曲，因此需在底板兩個(gè)方向都配置受力鋼筋.控制截面取在柱與基礎(chǔ)的交接處，計(jì)算時(shí)把基礎(chǔ)視作固定在柱周邊的四面挑出的懸臂板，配筋取基本組合進(jìn)行計(jì)算。第一組荷載N=2012.50KNM=19.49KN·mV=16.22KN第二組荷載N=1898.03KNM=53.58KN·mV=4.16KN第一組荷載計(jì)算配筋則控制截面的彎距為=245.67KN·m第二組荷載計(jì)算配筋p=247.92+(268.55-247.95)×1.5/3.6=256.53KN/m2選取φ12@100,A,=1131mm2Im。選取φ10@200,一、基本資料1.設(shè)計(jì)規(guī)范《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002)2.幾何參數(shù)約束條件：兩端簡(jiǎn)支梯段凈跨：Ln=L?=3080=3080mm樓梯高度：H=1800mm樓梯寬度：W=3500mm踏步高度：h=150mm踏步寬度：b=280mm上部平臺(tái)梯梁寬度：b?=200mm3.荷載參數(shù)4.材料參數(shù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C25N/mm21.樓梯幾何參數(shù)梯段板與水平方向夾角余弦值：200)/2,1.05×3080}=Min{3280,3234}=3234mmgki1=1×T/1000=25.00×211/1000=5.28kN/m2gk?=gk?1×L?/Ln=5.28×308