畢業(yè)設計 徐州市九里區(qū)一號樓設計

本科生畢業(yè)設計學院：力學與建筑工程學院專業(yè)：土木工程(建工方向)學院力學與建筑工程學院專業(yè)年級土木工程2007級學生姓名楊銳畢業(yè)設計題目：徐州市九里區(qū)一號樓畢業(yè)設計主要內(nèi)容和要求：結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約為5000-8000m2。設計內(nèi)容包括建筑設計、結(jié)構(gòu)設計和翻譯三個方面。1.建筑設計：主要根據(jù)教學樓功能的要求，進行教學樓的平面、立面和剖面設計，并繪制相應的建筑施工圖。包括方案選擇分析、建筑平面、立面、剖面和有關(guān)構(gòu)造設計，并繪制主要的建筑施工圖，了解建筑設計的原理、方法和步驟，初步掌握有關(guān)的建筑構(gòu)造設計和節(jié)點處理，熟悉建筑施工圖的繪制方法。2.結(jié)構(gòu)設計：根據(jù)確定的建筑設計圖紙，進行結(jié)構(gòu)方案的選擇分析，結(jié)構(gòu)平面的布置，選擇結(jié)構(gòu)材料及其強度級別，確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸，獨立進行一定數(shù)量的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力分析及截面承載力計算與設計。在此基礎上，繪制主要結(jié)構(gòu)施工圖，分別完成基礎平面布置圖、結(jié)構(gòu)平面布置圖、框架配筋圖、樓梯配筋圖等主要的結(jié)構(gòu)設計施工圖，并編制畢業(yè)設計說明書。3.翻譯：翻譯一篇與設計或?qū)ｎ}內(nèi)容相關(guān)的外文參考文獻，中文字數(shù)不少于3千字(要求手寫),并且附原文。本畢業(yè)設計內(nèi)容包括建筑設計、結(jié)構(gòu)設計、專題和翻譯四方面。設計建筑為主體5層的鋼筋混凝建筑設計部分主要包括建筑的平面、立面和剖面設計。結(jié)構(gòu)設計部分主要包括結(jié)構(gòu)選型與布置、構(gòu)件尺寸確定、材料選用、梁柱剛度計算、荷載計算、內(nèi)力分析組合、框架配筋及現(xiàn)澆板、樓梯、基礎荷載計算包括恒載、活載、風載和地震作用的計算。在進行內(nèi)力分析時，風荷載和水平地震作用采用D值法，恒載和活載作用采用彎矩二次分配法。在對豎向荷載作用下的梁端彎矩進行調(diào)幅后，進行了內(nèi)力組合。然后，選取一根梁一根柱并對其進行了最不利內(nèi)力下的截面設計。同時，選取了一塊結(jié)構(gòu)設計中對手算配筋和PKPM計算配筋進行了比較并采用PKPM結(jié)果作為出圖依據(jù)。翻譯部分題目為：《StrengthandStiffnessofCirc合并的軸壓和彎曲荷載，先頂了預測環(huán)形CFT的剛度和阻力的最佳模式。關(guān)鍵詞：梁柱，復合建造，混泥土填充鋼管，阻力，強度，剛度。wholecast.Includestwoparts:constructionandstructuraldesignsectiArchitecturaldesignwasthemainteachindesign.Structuraldesignofthemainstructurefortheselecttodeterminesize,materialselection,calcloadcalculation.Windloads,earthquakeloadlevelusingDvthroughcomparisonsofthevariousloadcombinationsofthecontrolsectioninternalforcesofthemostadversecircumstances,andaccordinglytherestairs,foundationreinforcement.BaseusedKeywords:Beamcolumns;Compositeconstruction;Strength;.第一部分徐州市九里區(qū)一號樓設計1建筑設計 1 11.1.1工程概況 1 1 21.2建筑設計說明 21.2.1設計概要 2 2 4 5 51.3建筑細部具體構(gòu)造做法 21.3.1樓地面 6 7 81.3.4外墻粉刷 8 9 2.1設計資料 2.2設計依據(jù) 2.3.2豎向承重體系選取 2.3.3結(jié)構(gòu)布置及計算簡圖 2.3.4基礎形式選取 2.4.1梁截面尺寸的確定 2.4.2柱截面尺寸的確定 2.4.3構(gòu)件材料選取 2.5.1橫梁線剛度 2.5.2柱的線剛度及側(cè)移剛度計算 2.6恒荷載計算 2.6.2荷載計算 2.7.1風荷載標準值 2.7.2水平風荷載作用下的水平位移計算 2.7.3水平風荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 2.8.1重力荷載代表值 2.8.2橫向框架自震周期 2.8.3橫水平地震作用及樓層地震剪力計算 2.8.4水平地震作用下的內(nèi)力計算 2.9豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算 2.9.1恒載計算 2.9.2活(雪)載計算 2.10豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算 2.10.3框架梁內(nèi)力組合 2.10.5剪力計算 2.11截面設計 2.11.1框架梁的截面設計 2.12基礎設計 2.12.1基礎梁截面選取 2.12.3基礎截面設計 2.12.4地基承載力驗算 2.12.5基礎沖切驗算 2.13.1設計資料 2.13.2梯段板設計 2.13.4平臺梁設計 2.14板的計算 2.14.1板的計算方法 2.14.2設計資料 2.14.3荷載設計值 2.14.4計算跨度 2.14.6截面設計 第二部分英文翻譯 致謝 —1—1.1.1工程概況工程名稱：徐州市九里區(qū)一號樓設計；工程規(guī)模：五層；設計使用年限：50年；抗震等級：二級；設防烈度：7度，第二組，設計地震基本加速度值為0.1g;結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.01.1.2原始設計資料年平均溫度最熱月平均氣溫最高氣溫最冷月平均氣溫最低氣溫土壤凍結(jié)最大深度年平均降雨量相對濕度主導風向最大風速 平均71%(冬季61%,夏季70%)夏季平均風速折算成距地面2m處數(shù)值：基本雪壓(二)地質(zhì)資料(1)工程地質(zhì)：野外勘測成果與室內(nèi)土工試驗成果表明，場地工程地質(zhì)條件簡單。中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計特性，可劃分為4個主層(編號為層①~層④)。層①粉質(zhì)粘土：黃褐色、褐黃色及棕黃色，偶見鈣質(zhì)條紋。硬塑，具中壓縮性。該層層②粘土：棕黃、棕紅色及淺棕紅色，含鐵錳氧化物，含少量鈣結(jié)核，硬塑，具中壓縮性。該層層底埋深4.50~14.0m,層厚1.00~8.50m,地基承載力特征值200kN/m2。層③粉質(zhì)粘土：棕黃、褐黃等色，含少量鐵錳氧化物，偶有錳結(jié)核。硬塑，具中壓縮性。據(jù)穿透的勘探點統(tǒng)計，該層層底埋深18.5～25.8m,層厚2.40～3.00m,地基承載力特層④粉質(zhì)粘土：褐黃及棕黃等色，含氧化鐵和少量錳結(jié)核。硬塑，具中壓縮性。該層最大揭露厚度3.50m,層底標高67.47m,地基承載力特征值230kN/m2。(2)水文地質(zhì)：本地區(qū)地下水靠天然降水補給，地下水由東、東南向西、西北方向流動，與地形坡度一致。(3)地震工程地質(zhì)：徐州市區(qū)為7度抗震設防區(qū)。1.1.3建筑設計依據(jù)《建筑范圍內(nèi)的工程地質(zhì)勘察報告》《05系列江蘇省工程建設標準設計圖集》蘇J01-2005《建筑制圖標準》GB/T50104-2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2006《中國礦業(yè)大學畢業(yè)設計任務書》等。1.2建筑設計說明在進行建筑設計時，綜合考慮了擬建建筑周圍環(huán)境，地質(zhì)情況，施工材料，設備和建筑美學等問題，合理安排了建筑內(nèi)部各種使用功能和使用空間，并使建筑與周圍外部環(huán)境相協(xié)調(diào)。本設計是主體五層的框架混凝土結(jié)構(gòu)，建筑耐火等級二級。總長40.5m,寬50.7m?？偨ㄖ娣e7000多m2。采用回字形平面布置，共設置2條分隔縫，劃為4塊。該建筑的主要功能有：教學、辦公及實驗室，屬于教學綜合樓。1.2.2建筑平面設計建筑平面設計是在熟悉使用空間及其使用要求的基礎上，進一步分析建筑整體的使用要求，分析各使用空間之間及使用空間與交通聯(lián)系空間之間的相互關(guān)系，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟和建筑藝術(shù)等方面的要求，結(jié)合整體規(guī)劃、場地環(huán)境等具體條件，將各使用空間和交通聯(lián)系空間在水平方向上相互聯(lián)系和結(jié)合，組成一個有機的建筑整體。中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計本設計是教學樓，應根據(jù)建筑使用性質(zhì)、建設規(guī)模與標準的不同，確定各類用房。此教學里是由辦公室、教室和實驗室等組成。教學樓內(nèi)各種房間的具體設置、層次和位置，應根據(jù)使用要求和具體條件確定。(1)房間使用面積、形狀、大小的確定一個房間使用面積基本包括：家具、設備所占的面積；人們使用家具、設備所占活動面積；以及行走、交通所需的面積。廁所對稱布置在建筑朝向較差的一面，距最遠的房間36m,并設置公用的前室，前室內(nèi)置兩個洗手盆。廁所有不向鄰室對流的直接自然風和天然采光。(2)門的大小及位置的確定(3)窗的大小及位置的確定房間中窗的大小和位置的確定，主要是考慮到室內(nèi)采光和通風的要求。a.走道規(guī)定，學校、商店、辦公樓等建筑的疏散走道、樓梯、外門的各自總寬度不應低于表1.1的規(guī)定。表1.1樓梯門和走道的寬度指標樓層位置耐火等級地上一、二層地上三層一地上四層及四層以上各層一與地面出入口地面的高差不超過10m的地下建筑一—與地面出入口地面的高差超過10m的地下建筑一對于一般民用建筑常用走道寬度：當兩邊布置房間時，教學樓應控制在2.1m到3.0m。走道的長度應滿足《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2006的安全疏散要求，最遠房間門到樓梯間安全出入口的距離必須控制在一定范圍內(nèi)，即滿足表1.2要求。b.樓梯樓梯平面形式的選用，主要依據(jù)其使用性質(zhì)和重要程度來決定。直跑樓梯具有方向單一，貫通空間的特點，雙分平行樓梯和雙分轉(zhuǎn)角樓梯則是均衡對稱的形式，典雅莊重。雙跑樓梯、三跑樓梯一般用于不對稱的平面布局，既可用于主要樓梯，也可用在次要部位作為輔助性質(zhì)的樓梯。人流疏散量大的建筑常采用交叉樓梯和剪刀樓梯的形式，不僅有利于人流疏散，還可達到有效利用空間的效果。其它形式的樓梯，如：弧形梯、螺旋樓梯的使用，可以增加建筑空間的輕松活潑的感覺。梯段凈高(H)一般應大于人體上肢伸直向上，手指觸到頂棚的距離。梯段凈高應當以踏步前緣處到頂棚垂直線凈高度計算。考慮行人肩扛物品的實際需要，防止行進中碰頭產(chǎn)生壓抑感，樓梯梯段凈高不小于2200mm,平臺部分的凈高應不小于2000mm。梯段的起始、終了踏步的前緣與頂部凸出物內(nèi)邊緣的水平距離應不小于300mm。名稱位于兩個安全出口之間的疏散門耐火等級位于袋形走道兩側(cè)或盡端的疏散門耐火等級一、二級三級四級托兒所、幼兒園醫(yī)院、療養(yǎng)院學校其它民用建筑為了適用和安全，每個梯段踏步一般不超過18步，也不應小于3步。梯段坡度的選擇要從攀登效率、節(jié)約空間、便于人流疏散等方面考慮。一般在人流量大、安全標準較高或面積充裕的場所，其坡度可較平緩，適宜坡度30度左右。僅供少數(shù)人使用或不經(jīng)常使用的輔助樓梯則允許坡度較陡(不宜超過38度)。計算踏步高度和寬度的一般公式：600mm——婦女、兒童平均踏步長度。本工程的踏步高度為150mm左右，踏步寬度300mm。作為主要交通用的樓梯梯段凈不應少于兩股人流。(0-0.15m為人流在行進中人體的擺幅，公共建筑人流眾多應取上限樓梯平臺包括樓層平臺和中間平臺兩部分。中間平臺形狀可變化多樣，除滿足樓梯間藝術(shù)需要外，還要適應不同功能及步伐規(guī)律所需尺寸要求。樓層平臺：除開放樓梯外，封閉樓梯和防火樓梯，其樓層平臺深度應與中間平臺深度一致。本工程樓梯的確定：本工程中采用四部雙跑樓梯。門廳作為交通樞紐，其主要作用是接納、分配人流。在中小學校中，其面積定額為1.2.4建筑抗震設計建筑物防震設計的基本要求是減輕建筑物在地震時的破壞、避免人員傷亡、減少經(jīng)濟損失。其一般目標是當建筑物遭受到本地區(qū)規(guī)定的烈度的地震時，允許建筑物部分出現(xiàn)一 中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計5(1)宜選擇對建筑物防震有利的建設場地；(2)建筑體型和立面處理力求勻稱，本設計的建筑體型是簡單的一字型，左右布置對稱，且立面平整，無高低錯落，也沒有過大的懸挑；(3)建筑平面布置力求規(guī)整，如因使用和美觀要求必須將平面布置成不規(guī)則時，應(4)加強結(jié)構(gòu)的整體剛度，從抗震要求出發(fā)，合理選擇結(jié)構(gòu)類型、合理布置墻和柱、加強構(gòu)件和構(gòu)件連續(xù)的整體性、增設圈梁和構(gòu)造柱(5)處理好細部構(gòu)造，樓梯、女兒墻、挑檐、裝飾貼面等細部構(gòu)造應予以足夠的注《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定，抗震設防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進行抗震設計。徐州地區(qū)抗震設防烈度為7度，必須進行抗震設防。筑是指使用上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災害，允許在一定條件下適度降低要求的建確定，本設計屬于框架結(jié)構(gòu)，7度設防提高一度后，高度小于30m,所以為二級框架。1.2.5建筑防火設計找的位置。疏散樓梯的多少，可按寬度指標結(jié)合疏散路線的距離及安全出口的數(shù)目確定。本設計中采用四個樓梯，間距36m,最遠位置距樓梯13.5m。1.2。7主要建筑材料本設計中主體結(jié)構(gòu)混凝土強度等級采用C30;填充墻采用加氣混凝土砌塊；梁、柱縱向鋼筋采用HRB400,箍筋采用HRB335,板以及基礎鋼筋采用HRB335。1.3建筑細部具體構(gòu)造做法1.3.1樓地面一、地磚地面：詳見蘇J01-2005,6頁12項，防滑，用于底層衛(wèi)生間；具體做法：1.8-10厚地面磚，干水泥擦縫2.撒素水泥面(灑適量清水)3.20厚1:2干硬水泥砂漿(或建筑膠水泥砂漿)粘接層4.60厚C15混凝土6.100厚碎石或碎磚夯實二、水磨石地面：詳見蘇J01-2005,4頁9項，彩色用于走廊，普通用于其余各房間；具體做法：1.15厚1:2水泥白石子(或摻有色石子)磨光打蠟2.素水泥漿結(jié)合層一道3.20厚1:3水泥砂漿找平層4.60厚C15混凝土5.100厚碎石或碎磚夯實三、水泥地面：詳見蘇J01-2005,2頁2項，用于配電、貯藏；具體做法：1.20厚1:2水泥砂漿壓實抹光2.60厚C15混凝土3.100厚碎石或碎磚夯實四、花崗石地面：詳見蘇J01-2005,7頁14項，用于底層門廳、電梯廳；具體做法：1.20厚花崗石鋪面，水泥漿擦縫2.撒素水泥面(灑適量清水)3.30厚1:2干硬性水泥砂漿結(jié)合層4.刷素水泥漿一道5.60厚C15混凝土6.150厚碎石或碎磚夯實五、水磨石樓面：詳見蘇J01-2005,18頁5項，彩色用于走廊、門廳、樓梯間，普通用于其余各房間；具體做法：1.15厚1:2白水泥白石子(或摻有色石子)磨光打蠟2.刷素水泥漿結(jié)合層一道 3.20厚1:3水泥砂漿找平層4.120厚(100厚)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板六、水泥樓面：詳見蘇J01-2005,17頁1項，用于電梯機房；具體做法：1.20厚1:2水泥砂漿面層2.刷素水泥漿結(jié)合層一道3.100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板七、地磚樓面：詳見蘇J01-2005,19頁7項，用于樓層衛(wèi)生間、開水間；具體做法：1.8-10厚地磚樓面，干水泥擦縫，或1:1水泥砂漿勾縫2.5厚1:1水泥砂漿結(jié)合層3.20厚1:3水泥砂漿找平層4.120厚(100厚)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板1.3.2內(nèi)墻粉刷一、紙筋石灰墻面：詳見蘇J01-2005,33頁7項，噴(刷)白色乳膠漆用于指明外的各具體做法：1.刷(噴)內(nèi)墻涂料2.2厚紙筋(麻刀)石灰粉面3.6厚1:3石灰膏砂漿4.12厚1:3石灰膏砂漿打底二、混合砂漿涂料粉面：詳見蘇J01-2005,32頁5項，噴(刷)106涂料2度，用于電梯具體做法：1.刷(噴)內(nèi)墻涂料2.10厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿粉面3.15厚1:1:6水泥石灰膏砂漿打底4.刷界面處理劑一道三、白瓷磚墻裙：詳見蘇J01-2005,38頁19項，2100高用于衛(wèi)生間、開水間；具體做法：1.5厚釉面磚白水泥漿擦縫2.6厚1:0.1:2.5水泥石灰膏砂漿結(jié)合層3.12厚1:3水泥砂漿打底具體做法：1.6厚1:2.5水泥砂漿2.8厚2:1:8水泥石灰膏砂漿打底 3.刷加氣混凝土界面處理劑一道具體做法：具體做法：2.5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿粉面3.13厚1:1:6水泥石灰膏砂漿打底1.3.3頂棚粉刷具體做法：2.6厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿粉面3.6厚1:0.3:3水泥石灰膏砂漿打底掃毛4.刷素水泥漿一道(內(nèi)摻建筑膠)5.120厚(100厚)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板具體做法：3.鋁合金中龍骨雙向中距10004.鋼筋混凝土板內(nèi)埋φ鐵環(huán)，雙向中距1000三、鋁合金條板吊頂：詳見蘇J01-2005,75頁17項；具體做法：2.中龍骨U50×19×0.5中距<12003.大龍骨[60×30×1.5(吊點附吊掛)中距<12004.Φ8鋼筋吊桿，雙向中距900-12005.鋼筋混凝土板內(nèi)預留φ6鐵環(huán)，雙向中距900-12001.3.4外墻粉刷保溫墻面(EPS聚苯板保溫系統(tǒng)),詳見蘇J01-2005,46頁22項；具體做法：3.耐堿玻纖網(wǎng)格布一層(用于底層時二層)4.聚合物砂漿 8.3厚專用膠粘劑9.20厚1:3水泥砂漿找平層1.3.5屋面做法一、上人屋面：三元乙丙防水保溫屋面，詳見J01-2005,61頁24項用于標高19.200,23.400,27.900屋面；具體做法：2.20厚1:3水泥砂漿找平層3.保溫層4.高分子或高聚物改性瀝青柔性卷材一層(注明所選用的高分子卷材名5.20厚1:3水泥砂漿找平層6.120厚(100厚)現(xiàn)澆鋼筋混凝土板具體做法：1.板縫防水處理2.彩鋼板屋面4.金屬屋面承重結(jié)構(gòu)找坡中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—10—2結(jié)構(gòu)設計工程名稱：徐州市九里區(qū)一號樓工程規(guī)模：主體5層；工程環(huán)境：本工程位于徐州市北郊。本地區(qū)抗震設防等級為7度，第二組，設計基本地震加速度值為0.10g;場地土類別：Ⅱ類；本工程抗震設防類別為重要性；現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架抗震等級：二級結(jié)構(gòu)安全等級：二級結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.0設計使用年限：50年《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50010-2002《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計規(guī)范》GB/T50476-20082.3.1豎向承重體系選取選擇合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，進行合理的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件布置，使之具有較大的抗側(cè)剛度和良好的抗風、抗震性能，是結(jié)構(gòu)設計的關(guān)鍵。同時還須綜合考慮建筑物高度、用途、經(jīng)濟及施工條件等因素。常見的豎向承重體系包括磚混結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系及筒體結(jié)構(gòu)體系等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系：由梁柱連接而成，其具有建筑平面布置靈活、造型活潑等優(yōu)點，可以形成較大的使用空間，易于滿足多功能的使用要求。在結(jié)構(gòu)受力性能方面，框架結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)，自振周期長，地震反應較小，經(jīng)合理設計可具有較好的延性性能。其缺點是結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較小，在地震作用下側(cè)向位移較大。本設計為多層框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)教學樓的功能適用性進行結(jié)構(gòu)布置。經(jīng)各本工程選用框架結(jié)構(gòu)的豎向承重體系。2.3.2水平方向承重體系選取 中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—11—常見的橫向承重體系包括：現(xiàn)澆樓蓋、疊合樓蓋、預制板樓蓋、組合樓蓋等。現(xiàn)澆樓蓋又可分為肋梁樓蓋、密肋樓蓋、平板式樓蓋和無粘結(jié)預應力現(xiàn)澆平板樓蓋等，本設計采用現(xiàn)澆肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)。肋梁樓蓋結(jié)構(gòu)具有良好的技術(shù)經(jīng)濟指標，可以最大限度地節(jié)省混凝土和鋼筋的用量，能充分發(fā)揮材料的作用，結(jié)構(gòu)整體性好，抗震性能好，且結(jié)構(gòu)平面布置靈活，易于滿足樓面不規(guī)則布置、開洞等要求，容易適用各種復雜的結(jié)構(gòu)平面及各種復雜的樓面荷載。2.3.3結(jié)構(gòu)布置及計算簡圖根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設計的要求，進行了建筑平面、立面及剖面設計。主體用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度為120mm。一般情況下，框架結(jié)構(gòu)是一個空間受力體系。為方便起見，常常忽略結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)作用，將縱向框架和橫向框架分別按平面框架進行分析計算。由于通常橫向框架的間距相同，作用于各橫向框架上的荷載相同，框架的抗側(cè)剛度相同，因此，各榀橫向框架都將產(chǎn)生相同的內(nèi)力與變形，結(jié)構(gòu)設計時一般取中間有代表性的一榀橫向框架進行分析即可。故本設計中選取第J軸線上框架進行結(jié)構(gòu)的計算，計算簡圖如圖2.1所示。2.3.4基礎形式選取 基礎類型的選擇，取決于現(xiàn)場的工程地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)荷載的大小、上部結(jié)構(gòu)對地基上不均勻沉降及傾斜的敏感程度以及施工條件等因素，還應進行必要的技術(shù)經(jīng)濟比較。由地質(zhì)資料可知，場地工程地質(zhì)條件較好。故本設計基礎形式選用獨立基礎。2.4.1梁截面尺寸的確定：取h=700mm取b=250mm取h=500mm取b=250mm取h=350mm由于框架梁最小截面寬度不小于200mm,故取b=250mm2.4.2柱截面尺寸的確定：柱截面尺寸可根據(jù)軸壓比估算，查表可得該框架的抗震等級為二級，其軸壓比限值為0.75。各層的重力荷載代表值近似取13kN/m2,邊柱及中柱的負載面積分別為：由軸壓比限值公式：中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計 中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計綜上：2-5層框架柱的截面取為450mm×450mm;底層框架柱截面取500mm×500mm2.4.3構(gòu)件材料選取2.5框架梁柱線剛度計算2.5.1橫梁線剛度：在框架結(jié)構(gòu)中，通常現(xiàn)澆層的樓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，在計算梁截面慣性矩時，對現(xiàn)澆樓面的邊框架梁取I=1.51。,對中框架梁取I=2.01。(I。為梁的截面慣性矩)?？蚣芰壕€剛度計算公式為：K,=EI/I(2.1) 混凝土彈性模量；框架梁線剛度計算過程及結(jié)果如表2.1所示。表2.1梁線剛度K,計算表截面跨度矩形截面慣性矩中框架梁2.5.2柱的線剛度及側(cè)移剛度計算柱的側(cè)移剛度不僅與柱本身線剛度和層高有關(guān)，而且還與梁的線剛度有關(guān)，故在計算柱側(cè)移剛度時，需要進行一定的修正，具體做法如下： 柱子慣性矩;柱子線剛度計算公式為H——柱子高度。梁柱線剛度比計算公式為：式中K梁柱線剛度比。式中α——柱子側(cè)移剛度修正系數(shù)。修正后的側(cè)移剛度D,值計算公式：式中D,——修正后側(cè)移剛度。計算過程及結(jié)果如表2.2所示。由表2.2可知，2.6.1荷載傳遞的基本原理結(jié)構(gòu)計算單元如圖2.2所示，陰影部分為一個計算單元，畫橫線部分為荷載的傳遞方向，即：板以梯形荷載的形式傳給長跨主梁，以三角形荷載的形式傳給走道梁。其余各節(jié)點上存中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—15—在板和縱梁上傳來的集中荷載。表2.2柱線剛度ke及側(cè)移剛度D計算表截面層高慣性矩線剛度層邊柱5邊3邊2邊1邊中柱5中4中0.453中2中1中層號123452.6.2荷載計算1)屋面荷載不上人屋面：三元乙丙防水保溫屋面，詳見J01-2005,58頁17項刷淺色反光涂料或配套涂料保護層，或云母片護層鋪貼高分子卷材或高聚物改性瀝青卷材一層0.05kN/m220厚1:3水泥砂漿找平層0.02×20=0.4kN/m2120厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板0.12×25=3.0kN/m2 4500450045004500圖2.2結(jié)構(gòu)計算單元2)2-5層樓面荷載：于其余各房間；15厚1:2白水泥白石子(或摻有色石子)磨光打蠟20厚1:3水泥砂漿找平層0.015×24=0.36kN/m2②水泥樓面：詳見蘇J01-2005,17頁1項，用于電梯機房20厚1:2水泥砂漿面層kN/m2 樓面恒載3.74kN/m25厚1:1水泥砂漿結(jié)合層20厚1:3水泥砂漿找平層0.12×25=3.0kN/m2kN/m23)屋面及樓面可變荷載標準值樓面一般房間活荷載標準值2.0kN/m2走廊、樓梯間活荷載2.5kN/m2屋面雪荷載標準值0.35kN/m2上人屋面活荷載標準值2.0kN/m2非上人屋面活荷載標準值0.5kN/m24)墻體荷載標準值：①外墻外墻為200厚加氣混凝土砌塊外墻面做法：保溫墻面(聚苯板保溫),詳見蘇J01-2005,46頁22項0.5kN/m2外墻荷載除電梯間的內(nèi)墻噴(刷)白色乳膠漆用于指明外的各用房內(nèi)墻荷載2.36)木門單位面積重力荷載為0.2kN/m2;塑鋼窗單位面積重力荷載取0.45kN/m2。7)玻璃幕墻1.5kN/m2。8)女兒墻墻體與外墻相同。2.7.1風荷載標準值垂直于建筑物表面上的風荷載標準值，應按下述公式計算 式中w風荷載標準值(kN/m2);β?——高度Z處的風振系數(shù)；μs——風荷載體型系數(shù)；μz——風壓高度變化系數(shù)；由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)知，徐州地區(qū)重現(xiàn)期為50年的=0.8(迎風面)和μ?=-0.5(背風面)?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006年版)第7.4.1條規(guī)定，對于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋和基本自振周期T?大于0.25s的各種高聳結(jié)構(gòu)以及大跨度屋<30m,H/B=21.2/40.5=0.52<1.5,則不需要考慮風壓脈動的影響，取β=1.0。表2.3風壓高度變化系數(shù)μz層次5432111注：底層的計算高度應從室外地面開始取。層次μμ514131211111 中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—19—面積(A?)和下層的一半面積(A?)之和，頂層取到女兒墻頂，底層只取到該層計算高度的一半(底層的計算高度應從室外地面開始取)。換算所得結(jié)果如圖2.3所示。A2.7.2水平風荷載作用下的水平位移計算層間剪力由圖2.3得出，框架層間剪力及側(cè)移計算過程詳見表2.5。表2.5風荷載作用下框架層間剪力及側(cè)移計算層號層間相對彈性轉(zhuǎn)角5432 中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—20—由表2.5可知，風荷載作用下框架的最大層間位移角為0.000357704,遠小于1/550,滿2.7.3水平風荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算1.各層柱的反彎點高度比式中y。——標準反彎點高度比，根據(jù)上下梁的平均線剛度k。,和柱的相對線剛度k的比值，總層數(shù)m,該柱所在層n查表確定；y,——上下梁的相對線剛度變化的修正值，根據(jù)上下梁相對線剛度比值α,有關(guān)查y?、y?——上下層層高變化的修正值，根據(jù)上層層高對該層層高比值α?查表確定。2.剪力分配柱端剪力計算公式為柱端彎矩計算公式為M=V,×yhM"=V,×(1-y)h按照以上方法計算所得的風荷載作用下的各柱柱端彎矩見表2.6。表2.6風荷載作用下柱彎矩、剪力計算表層號層高h,(m)剪力Vi(kN)KyMM54321B軸柱(中柱)剪力Vi(kN)KyMM54中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—21—3.風荷載作用下的梁端彎矩及柱軸力計算梁端彎矩、剪力及柱軸力按照下列公式計算具體計算結(jié)果梁端彎矩、剪力見表2.7;柱子軸力見表2.8層次54321層次A柱B柱C柱543214.風荷載作用下的框架內(nèi)力圖根據(jù)上面計算結(jié)果，得出左風作用下彎矩圖(如圖2.4)、剪力圖和軸力圖(如圖2.5)。2.8地震作用計算2.8.1重力荷載代表值1.頂層計算(1)女兒墻自重：2.4×0.8×4.5×2=17.28kN (2)梁自重：25×0.25×(0.35-0.12)×2.7+25×0.25×(0.5-0.12)×4.5A43.53圖2.4左風荷載作用下的框架彎矩圖(kN·m) AmπCmB圖2.5左風荷載作用下框架梁端剪力和柱軸力圖(kN)(5)柱自重：3×25×0.45×0.45×(3.79-0.12)/2=28.7kN(6)樓面活荷載：(7.5+2.7)×4.5×0.5=22.95kN(4)板自重：4.1×4.5×(7.5+2.7)=188.19kN(6)樓面活荷載：(2.0×7.5+2.5×2.7)×0.5=10.875kN (3)維護結(jié)構(gòu)重：2.4×[(4.5-0.5)×(5.2-0.52.3×[(4.5-0.5)×(5.2-0.5)-1.2×2.1(4)板自重：188.19kN2.8.2橫向框架自振周期對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)，基本自振周期可按下式計算：μ——框架的頂點假想位移。在未求出框架的周期前，無法求出框架的地震力及位移，μ,為將框架的重力荷載代表值視為水平作用力，求得假想的框架頂點位移。對框架結(jié)構(gòu)，u,按下列公式計表2.9橫向框架頂點假想側(cè)移層號54321基本自振周期T?=1.74r√Hr=1.7×02.8.3水平地震作用及樓層地震剪力計算本設計中，結(jié)構(gòu)高度不超過40m,質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為式中a?——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。式中G——集中于質(zhì)點i的重力荷載代表值；c——等效系數(shù)，當結(jié)構(gòu)基本周期小于0.75s時，此系數(shù)近似取0.85。徐州市區(qū)設防烈度為7度第一組，根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010查得水平地震影響系數(shù)最大值α=0.08。按第二組情況下的Ⅱ類建筑場地，查得特征周期因1.4T.=1.4×0.4=0.56s>T?=0.511s,故不考慮頂部附加地震作用。計算各質(zhì)點的水平地震作用及相應樓層剪力的過程和結(jié)果見表2.10。 表2.10各質(zhì)點水平地震作用及相應樓層剪力計算表層號54321橫向水平地震作用下的變形驗算公式及過程同風荷載，此處不再累述，計算過程及結(jié)果見表2.11。表2.11橫向水平地震作用下的變形驗算層號層間相對彈性轉(zhuǎn)角54321由表格可知，最大層間彈性位移角發(fā)生在第一層，其值為0.000811<1/550,滿足要求，由規(guī)范可查得。2.8.4水平地震作用下的內(nèi)力計算1.水平地震作用下的柱彎矩及剪力計算：計算原理同風荷載作用下計算，不再贅述。柱彎矩及剪力計算過程和結(jié)果見表2.12。表2.12地震荷載作用下邊柱彎矩、剪力計算表KyMM54321中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—27—表2.12(續(xù))地震荷載作用下邊柱彎矩、剪力計算表B軸柱(中柱)剪力Vi(kN)KyMM543212.地震作用下的梁端彎矩及柱軸力計算：計算原理同風荷載作用下計算，不再贅述。梁端彎矩計算過程和結(jié)果見表2.13,柱軸力計算過程及結(jié)果見表2.14。表2.13梁端彎矩計算表層次M54321表2.14柱軸力計算表層次B柱C柱543213.水平地震作用下內(nèi)力圖1)水平地震作用下框架計算簡圖如圖2.6。中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—28—2)水平地震作用下框架彎矩圖如圖2.7,軸力和剪力圖如圖2.8。中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計25.0日 mCA圖2.8地震作用下框架梁端剪力及軸力圖(kN)2.9.1恒載計算(1)恒載計算對于第五層屋面：q1,q?為屋面板傳給橫梁的梯形和三角形荷載q?,q?為邊橫梁和過道梁自重，都是均布荷載形式 P和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、樓板重和女兒墻重等，計算如下：P?=3.75×4.5×2.25×0.5+2.72×4.5+2.4×4.5P?=3.75×4.5×2.25×0.5+3.75×(1.8+4.5)×1.35×0.5+2.7P?=3.75×(1.8+4.5)×1.35×0.5+2.72×4.5+2.4×4.5集中力矩：對于1-4層樓面：q?,q?為樓面板傳給橫梁的梯形和三角形荷載q?,q?為邊橫梁和過道梁自重，是均布荷載形式P?和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的恒載，它包括梁自重、樓板重和層間墻重等，計算如下：P?=4.1×4.5×2.25×0.5+2.72×4.5+2.4×[(4.5-0.45)×(3.9-0.5)-2.7×2P?=4.1×4.5×2.25×0.5+4.1×(1.8+4.5)×1.35×0.5+2.72×4.5+2.4×[(4.5-0.45)×(p?=4.1×(1.8+4.5)×1.35×0.5+2.72×4.5+2.4×(4.5-0.45)×1.2=4 中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—32—層次5層次5層次5圖2.9恒荷載作用下的力學簡圖(3)恒載作用下的內(nèi)力計算 中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—33—qa=(1-2α2+α3)q?=(1-2×0.3qei=(1-2α2+α3)q?=(1-2×0.2)恒載作用下的內(nèi)力計算AB跨V=-V=(MB+M)/LBC跨VB=-Vc=(Mc+MBc)/L頂層柱頂軸力由節(jié)點剪力和節(jié)點集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自其余層軸力計算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞表2.16恒荷載作用下梁端剪力及柱軸力層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力BC跨BC跨BC跨54321層號B柱C柱N底(kN)N底(kNN底(kN)54321(2)活載計算：荷載布置圖如圖2.10所示。q?和q?分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載。 圖2.10活荷載作用下的力學簡圖2.6.3活(雪)載計算(1)活載統(tǒng)計1)屋面雪載標準值2)屋面活載(不上人)3)樓面活載(2)活載作用計算2kN/m22.5kN/m2對于第五層屋面： P和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的活載，計算如下：P?=0.5×4.5×2.25×0.5=2.53kNP?=0.5×4.5×2.25×0.5+0.5×(1.8+4.5)×1.35×0.5=4.66kNP?=0.5×(1.8+4.5)×1.35集中力矩：同理雪荷載可得：q?,q?為屋面板傳給橫梁的梯形和三角形荷載P?和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的雪載，計算如下：P?=0.35×4.5×2.25×0.5=1.77kNP?=0.35×4.5×2.25×0.5+0.35×(1.8+4.5)×1.35×0.5=3.26kNP?=0.5×(1.8+4.5)×1.35×0.5=1.49kN對于1-4層樓面：q,q?為樓面板傳給橫梁的梯形和三角形荷載P?和P?分別為由邊縱梁、中縱梁直接傳給柱的活載，計算如下：集中力矩：表2.17橫向框架活載(雪載)匯總表層M,(M?)次59層次5注：括號內(nèi)為雪荷載，雪載荷和均布活荷載不同時考慮。(3)活載(雪載)作用下的內(nèi)力計算1)活載(雪載)作用下等效荷載的計算梁上分布荷載由矩形和梯形、三角形兩部分組成，在求固端彎矩時可直接根據(jù)圖示荷載計算，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，等效均布荷載的計算如下。梯形荷載化為等效均布荷載的公式：pe=(1-2α2+α3)p三角形荷載化為等效均布荷載的公式： qa=(1-2α2+α3)q,=(1-2×0.32+0.33)×2.25(1qe2=5q?/8=5×1.35(0.95)q=(1-2α2+α3)q?=(1-2×0.32)活載(雪載)作用下的內(nèi)力計算梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計算。由于結(jié)構(gòu)和荷載均對稱，故計算時可用半框架。柱線剛度不折減。①固端彎矩計算：根據(jù)各桿件的線剛度計算各節(jié)點桿端的彎矩分配系數(shù)：②梁端剪力由兩部分組成：a.荷載引起的剪力，計算公式為：q,為梯形荷載 b.彎矩引起的剪力，計算原理是桿件彎矩平衡，即AB跨VA=-Vg=(MAB+MB)/LBC跨VB=-Vc=(MBc+MBc)/L③柱的軸力計算：頂層柱頂軸力由節(jié)點剪力和節(jié)點集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。其余層軸力計算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞表2.18活荷載作用下梁端剪力及柱軸力層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨54321層號B柱C柱N頂(kN)N底(kN)N頂(kN)N底(kN)N底(kN)54321表2.19雪荷載作用下梁端剪力及柱軸力層次荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力BC跨BC跨BC跨5432中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—40—1層號B柱C柱543212.9.3二次分配梁固端彎矩由公式求得。梁端、柱端彎矩采用彎矩二次分配法計算。恒 中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—41—上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—42—中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—43—上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—44—中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—45—上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—46—從表中數(shù)據(jù)可得，恒載下梁柱彎矩圖如圖2.11、活載下梁柱彎矩圖(雪載下梁柱彎矩圖)如圖2.12。卦尺尺PS3陽173.172BBACA A笑名他52.10橫向框架內(nèi)力組合結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、地震烈度、房屋高度等因素，由《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010可知本設計框架的抗震等級為二級。2.10.2承載力抗震調(diào)整系數(shù)對于軸壓比小于0.15的偏心受壓柱，因柱的變形能力與梁接近，故其承載力抗震調(diào)整系數(shù)與梁相同。各構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)γ詳見表2.23。受彎梁偏壓柱軸壓比<0.15軸壓比>0.15受剪構(gòu)件中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計492.10.3框架梁內(nèi)力組合各層梁的內(nèi)力組合結(jié)果見表2.25。表中Sck和S。兩列中的梁端彎矩M為經(jīng)過調(diào)幅后的彎矩(調(diào)幅系數(shù)取0.85,并已轉(zhuǎn)為柱邊彎框架梁在水平力和豎向荷載共同作用下，剪力沿梁軸線呈線性變化，彎矩則呈拋物線形變化(指豎向分布荷載)。因此，除取梁的兩端為控制截面以外，還應在跨間取最大彎矩的截面為控制截面。還應指出的是，在截面配筋計算時應采用構(gòu)件端部截面的內(nèi)力，而不是軸線處的內(nèi)力，梁端柱邊的剪力和彎矩應按下式計算：式中：V',M'——梁端柱邊截面的剪力和彎矩；V,M——內(nèi)力計算得到的梁端柱軸線截面的剪力和彎矩；g,p——作用在梁上的豎向分布恒荷載和活荷載。當計算豎向集中荷載或水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力時，則V'=V。剪力和彎矩的調(diào)整過程從略，結(jié)果見表附表。2.10.4梁跨間最大正彎矩組合的設計值抗震設計及非抗震設計時，梁跨間最大正彎矩的確定方法相同。抗震設計時，梁跨間最大彎矩應是水平地震作用產(chǎn)生的跨間彎矩和相應的重力荷載代表值產(chǎn)生的跨間彎矩的組合。由于水平地震作用可能來自左、右兩個方向，因而應考慮兩種可能性，分別求出跨間彎矩，然后取較大者進行截面配筋計算。以底層框架梁BD為例說明各內(nèi)力的組合下跨中彎矩的計算。對支座負彎矩的組合情況進行計算，求跨中彎矩時，可根據(jù)組合前梁端軸線處彎矩值及梁上荷載設計值，由平衡條件確定跨間彎矩最大位置x,由圖2.14所示。中國礦業(yè)大學2011屆本科畢業(yè)設計—50—(q?=1.2×(18.45+0.5×0.9)=27.54kN/m在x=2.25m處YREMmax=0.75×(-159.33)=-11右震：YREMmx=0.75×(-175.23)=-132.在1.2SGk+1.4S+0.84Smk組合下左風：M=-47.39kN·mMg=137.45kN·m在x=2.25m處說明x>2.25m在x=2.25m處說明x>2.25m中國礦業(yè)大學2010屆本科生畢業(yè)設計—53—=-140.7kN·m(逆時針)=106.7kN>0在x=2.25m處=-147.3kN·m(逆時針)中國礦業(yè)大學2010屆本科生畢業(yè)設計—54—q,=1.2×18.45+1.4×9=34.74q?=1.35×(8.45+0.98×9)=33.72kN/mq?=1.35×4.1=5.54kN/m說明x>2.25m右風：在x=2.25m處說明x>2.25m2.10.5剪力計算梁端剪力設計值的調(diào)整：抗震設計組合時，框架梁端剪力設計值應按下式調(diào)整：VG——梁在重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設計值；n——梁端剪力增大系數(shù)，二級框架為1.2;M'——梁右端彎矩值。以AB梁為例進行說明：在1.2(Sck+0.5S%k)+1.3S。組合下需對AB梁梁端剪力進行AB梁凈跨為7.05m左震下：M邊=99.84kN·mM邊=206.4kN·m右震下：M邊=-186.3kN·mM邊=-97.3kN·mVGb=0.5×(7.05×4.92+0.7×7.05×27.542.10.6框架柱的內(nèi)力組合在地震組合中，由于柱子為軸壓比大于0.15的偏心受力構(gòu)件，故承載力抗震調(diào)整系數(shù)γE取0.8,且一般采用對稱配筋，故應從上述組合中求出下列最不利內(nèi)力：∑M——節(jié)點左右端截面順時針或反時針方向組合的彎矩設計值之和。n——柱端剪力增大系數(shù)，二級框架取1.2。A上節(jié)點處M'=0M'=29.75kN·m(順時針)中國礦業(yè)大學2010屆本科生畢業(yè)設計—58—N=967kNV=nvc(M'+M)/H,=1.2×(74.9+114.4N=726.9kNN=726.9kN N=997.43kN柱下端：M=157.1kN·mN=1003kN2.在1.2Sgk+1.4S+0.84Sw組合下左風下：柱上端：M=20.35kN·mN=934.9kNN=970.9kN右風下：N=987.06kN柱下端：M=52.31kN·mN=1023.06kN3.在1.35SGx+0.98SW+0.84S。組合下左風下：柱上端：M=20.5kN·mN=971.35kN柱下端：M=-11.48kN·mN=1011.85kN右風下：N=1023.51kNN=1064.01kN4.在1.35Scx+0.98S。x組合下柱下端：M=20.45kN·mN=1037.93kN5.在1.2Sck+1.4S。x組合下柱上端：M=46.47kN·mN=960.98kN柱下端：M=20.38kN·mN=996.98kN由上面五種內(nèi)力組合可得出下列最不利組合：右震下：柱上端：M=121.5kN·mN=967kNN=1003kN在1.35Sck+0.98Sx+0.84S。組合下右風下：柱上端：M=72.74kN·mN=1023.51kNN=1064.01kN得左震下組合值：N=726.9kNN=762.9kN—62—以第一層AB梁為例說明框架梁截面設計的計算過程。1.AB梁的正截面受彎承載力計算從內(nèi)力組合表中可以得出，底層AB梁在1.2(Scx+0.5S%k)+1.3S組合中出現(xiàn)梁端最大彎矩及梁端最大剪力；在1.2Sgk+1.4SQ+0.84Smx組合下當梁下部受拉時，按T形截面設計；當梁上部受拉時，按矩形截面設計。由此規(guī)定可知，跨間按T形截面設計；梁端支座處按矩形截面設計。(1)跨間截面T形梁翼緣計算寬度的確定：2.梁凈距s,考慮b,=b+s,=250+3650=4000mm3.按翼緣高度h'考慮h=h-α,=700-35=665mm這種情況不起控制作用，故取b,=2500mm。梁內(nèi)縱向鋼筋選HRB400級鋼筋(f,=f'=360N/mm2),S?=0.518。下部跨間截面按單筋T形梁計算實際配筋取3業(yè)18的HRB400(A=763mm2),滿足要求。(2)梁端截面將下部跨間截面的3業(yè)18的鋼筋伸入支座，作為支座負彎矩作用下的受壓鋼筋(A=760mm2),再計算相應的受拉鋼筋A。ξ滿足要求。實取3業(yè)18的HRB400(A=763mm2),實取3業(yè)18的HRB400(A=763mm2)大截面面積的1/4,三、四級不應少于2φ12。滿足要求。,配8@200HRB335鋼筋，滿足要求。梁端加密區(qū)的長度取max{1.5h,500},箍筋間距取min{h?/4,8d,100}mm,加密區(qū)箍筋2肢8@100,箍筋用s——箍筋間距。(1)剪跨比和軸壓比驗算：I?/h=11.37<15,取ξ?=1.0=96.06mm2<Pmnbh=0.0,取ξ=1.0,取ξ=1.0故應按構(gòu)造配筋，二級框架柱的中柱、邊柱截面縱向鋼筋的最小總配筋率為0.8%,同時柱截面每一側(cè)配筋率不應小于0.2%。故A=A?=Psmnbh=0.2%×500×500=500mm2總配筋率(3)柱斜截面受剪承載力計算由于剪跨比大于2,所以有：受剪截面滿足要求。由《混凝土設計規(guī)范》GB50010-2002中第11.4.9條規(guī)定：有上式可得：其中：N=1003kN<0.3fbh=0.3×14.3×500×500=1073kN故該層柱應按構(gòu)造配置箍筋。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;當有剛性地面時，除柱端外尚應去剛性地面上下各500mm。二級框架柱：箍筋加密區(qū)最大間距采用8d,100mm中較小值；箍筋最小直徑：8mm。綜上有：柱箍筋采用HRB335級鋼筋直徑8mm,加密區(qū)范圍1500mm,加密區(qū)箍筋間距100mm,加密區(qū)箍筋肢距200mm。柱端加密區(qū)的箍筋選用4肢蟲8@100,非加密區(qū)箍筋選用4肢蟲8@200。2.12基礎設計根據(jù)地質(zhì)資料，野外勘測成果與室內(nèi)土工試驗成果表明，場地工程地質(zhì)條件較好?？碧缴疃葍?nèi)揭露的巖土地層全為第四系沖洪積層，巖性以粘性土為主。依據(jù)其物理與工程特性，可劃分為4個主層(編號為層①~層④)。層①粉質(zhì)粘土：黃褐色、褐黃色及棕黃色，偶見鈣質(zhì)條紋。硬塑，具中壓縮性。該層層底埋深2.90～6.90m,層厚2.70～6.90m。層②粘土：棕黃、棕紅色及淺棕紅色，含鐵錳氧化物，含少量鈣結(jié)核，硬塑，具中壓縮性。該層層底埋深4.50~14.0m,層厚1.00～8.50m。層③粉質(zhì)粘土：棕黃、褐黃等色，含少量鐵錳氧化物，偶有錳結(jié)核。硬塑，具中壓縮性。據(jù)穿透的勘探點統(tǒng)計，該層層底埋深18.5~25.8m,層厚2.40～3.00m。層④粉質(zhì)粘土：褐黃及棕黃等色，含氧化鐵和少量錳結(jié)核。硬塑，具中壓縮性。該層最大揭露厚度3.50m,層底標高67.47m。表2.27各地段地基土承載力特征值綜合表(單位：kPa)各地段fk值地層層序fak綜合值層①層②層③層④本設計選擇第①層粉質(zhì)粘土層作為持力層，地基承載力標準值f=160kPa。采用獨立基礎，本節(jié)設計內(nèi)容以軸線對應框架邊柱B所對應的基礎為例，具體計算如下。該基礎設計材料選用混凝土強度等級C30,f,=1.43N/mm2,墊層采用C10,厚度h=100mm,鋼筋選用HRB335,f,=300N/mm2。2.12.1基礎梁截面尺寸選取本設計為二級框架，獨立基礎間應設置基礎梁，基礎梁尺寸：h=(1/20~1/15)L=(1/20~1/15)×7500=mm,取h=450h=(1/35~1/25)l=(1/35~1/25)×7500=mm,取h=2502.12.2荷載計算設計手算部分為5層框架結(jié)構(gòu)，高度20.3m。《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定：不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋可不進行天然地基及基礎的抗震承載力驗算。對內(nèi)力進行標準值的組合，選出最不利的基礎頂面內(nèi)力，選出豎向荷載與風荷載組合所得的最大軸力及其對應的剪力和彎矩，作為最不利的荷載.基礎梁頂?shù)臋C制磚墻砌到室內(nèi)地面標高300mm處，機制磚墻總高為h?=0.15+0.9+0.3=1.35m,其上砌塊高h?=3.9-0.3=3.6m.砌塊重(含門窗):2.4×[(3.6-0.7)×4.5-2.7×2.1]=17.7kN機制磚墻重：0.24×1.35×4.5×19=27.7kN基礎梁重：0.25×0.45×4.5×25=12.66kN該荷載設計值為：1.2×58.2.由柱傳至基頂?shù)暮奢d由一層A柱底內(nèi)力計算(補充1.2Sck+1.4Smk+0.98S。)得到的結(jié)果知：第二組Mmx=34.58kN·m,N=894.45kN,V=-3.7kN第三組Nx=1037.93kN,M=-20.45kN·m,V=16.35kN3.作用于基底的彎矩和相應基頂?shù)妮S力設計值分別為：假定基礎高度為600mm,則作用于基底的彎矩和相應基頂?shù)妮S力設計值為：N=981.39+69.7=1051.09kN第二組：Mb=34.58-3.7×0.6=-32.36kN·mN=894.45+69.7=964.15kN第三組：M=-20.45+16.35×0.6=-10.64kNm2.12.3基礎截面設計《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002第5.2.4條規(guī)定：當基礎寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時從載荷試驗或其它原位測試經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值尚應式中76、1——基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，根據(jù)粘土的物理性質(zhì)，查地基承載力修正系數(shù)表η=0.3、η=1.6;b——基礎底面寬度，當b≤3m按3m取，b≥6m按6m取，暫取3m;y——基礎底面以下土的重度，由地質(zhì)資料計算的γ=19.08kN/m3;Ym——基礎底面以上土的加權(quán)平均重度，取γm=20kN/m3。當采用獨立基礎或條形基礎時，基礎埋置深度應從室內(nèi)地面標高算起。故按假定的基礎高度可得，基礎埋置深度d為：由地質(zhì)資料選則粉質(zhì)粘土層為持力層，地基承載力特征值fk=160kPa基底面積：基底底板的面積可以先按照軸心受壓時面積的1.1～1.4倍估算：(其中1.25為考慮將荷載效應的基本組合改為標準組合)考慮到偏心荷載作用下應力分布不均勻，將A增加10%~40%,則A=(1.1~1.4)×5.35=5.89初故取A=l×b=3×2.5=7.5m2,由于b=2.5m,則不需對f進行再次修正。W=bl2/6=2.5×32/6=3.75m3基礎尺寸如圖2.14所示：2.12.4地基承載力驗算根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002第5.2.1條規(guī)定，基礎底面的壓力應符合下列要求：軸心受壓時：偏心受壓時：驗算的條件則基礎底面壓力應按下式計算：軸心荷載作用下：偏心荷載作用下：滿足要求。P=130.10+38=150.12kN/m2<f。滿足要求。P=102.84+38=140.84kN/m2<f。Pmn=119.08+38-2.27=P=119.08+38=157.08kN/m2<f,滿足要求。式中β——受沖切承載力的截面高度影響系數(shù)，按《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》A?——計算截面處沖切截面的水平投影面積；=(0.5+0.56)×0.56取第一組荷載設計值作用下的地基凈反力進行抗沖切承載力計算，即F,=Ps,mx×A?=153.62×1.基礎抗沖切力滿足要求?；A沖切示意如圖2.15所示。2.12.6基礎底板配筋計算基礎底板在地基凈反力的作用下，在兩個方向均將產(chǎn)生向上的彎曲，因此，需在底板兩個方向都配置受力鋼筋。需進行配筋計算的控制截面，一般取在柱與基礎的交接處及變階處(對階形基礎)。計算兩個方向的彎矩時，把基礎視作固定在柱邊的周邊挑出的懸臂板?；A配筋計算簡圖如圖2