框架結(jié)構(gòu)中學(xué)教學(xué)樓畢業(yè)設(shè)計計算書[共97頁]

四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘摘 要要在實際工程中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是一種較為普遍結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于住宅、辦公、學(xué)校等公共建筑。本設(shè)計主要對多層框架教學(xué)樓的橫向框架進(jìn)行了設(shè)計。在進(jìn)行設(shè)計時首先查荷載規(guī)范對結(jié)構(gòu)的恒載、活載、風(fēng)荷載以及地震荷載進(jìn)行計算。豎向荷載利用分層法、水平荷載利用 D 值法進(jìn)而得到各種作用下結(jié)構(gòu)各桿件的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值。然后按照最不利組合方式，對各種作用下的內(nèi)力進(jìn)行組合。最后在組合中找出各桿件最不利的一組或幾組對構(gòu)件進(jìn)行截面設(shè)計，選取最安全的結(jié)果進(jìn)行配筋并繪出施工圖。本設(shè)計還對基礎(chǔ)、樓板、樓梯等進(jìn)行了設(shè)計，并繪出了結(jié)構(gòu)施工圖。除對本框架進(jìn)行手算外，還利用了 PKPM 對本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了電算。通過本次畢業(yè)設(shè)計并充分結(jié)合我四年來學(xué)到的基本知識使我了解了框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程，達(dá)到了從理論到實踐的飛躍。同時通過設(shè)計中使用的建筑方面的規(guī)范和軟件，使我更加熟悉了規(guī)范和軟件的使用操作，為我以后工作打下了良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：框架結(jié)構(gòu)；荷載；分層法；D 值法四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 Abstract In practical engineering, the reinforced concrete frame structure has been a common structural form owing to their successful applications in many areas such asresidence, office, schools and other public buildings. This thesis is aimed at the design for transverse frame of teaching buildings with multistory frame. First, dead loads, live loads, wind load and seismic load of the structure are computed referring to “Load Standards ”. Then the standard values of each members of structure under horizontal load and vertical load can be obtained by using stratification method and “D” method respectively. Next, the internal forces under various load are combined according to the most unfavorable combination mode. Finally, the most unfavorable one or several ones in the above combinations to realize section design for members is found. In this way, the safest results to reinforce is chosen and Working Drawing is Painted. the basement, the floor and the stairs are also designed and structural working drawing are painted in this thesis. Moreover, the structure computerization is shown via employing PKPM.Thanks to this graduation design, and combining with knowledge Ive learned in the past four years , I master the entire process of the design for frame structure, and realize the leap from theory to practice. Meanwhile, I become more familiar with the standards and operations of relative softwares than before. All these have built a good foundation for my future work.Key words: frame structure; load; stratification; “D ”method四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目目 錄錄前 言 .1第一部分 建筑設(shè)計 .21.1 建設(shè)項目名稱及概況 .21.2 建筑地點 .21.3 設(shè)計資料 .21.4 建筑要求 .2第二部分：結(jié)構(gòu)設(shè)計 .32.1 柱網(wǎng)布置 .32.2 主要構(gòu)件材料及尺寸估算 .32.2.1 主要構(gòu)件材料 .32.2.2 主要構(gòu)件的截面尺寸 .32.3 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖和結(jié)構(gòu)平面布置圖 .4第三部分 樓板設(shè)計 .53.1 屋面和樓面板的荷載計算 .53.2 樓板計算 .63.2.1 標(biāo)準(zhǔn)層樓板計算 .73.2.2 屋面板計算 .9第四部分 次梁計算 .114.1 荷載計算 .114.2 次梁計算 .114.2.1 彎矩計算 .114.2.2 剪力計算 .124.3.截面設(shè)計.12第五部分 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算 .145.1 橫向框架計算單元 .145.2 梁、柱線剛度計算 .145.3.恒載荷載計算.155.3.1 線荷載 .155.3.2 集中荷載 .165.3.3 集中荷載引起的偏心彎矩 M.18四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5.3.4 屋面層梁上作用的恒載 .195.3.5 樓面層梁上作用的恒載 .205.4 恒載內(nèi)力計算 .205.5 活載荷載計算 .275.5.1 線荷載 .275.5.2 集中荷載 .275.5.3 集中荷載引起的偏心彎矩 M.284.5.4 屋面層梁上作用的活載 .295.5.5 樓面層梁上作用的活載 .305.6 活載內(nèi)力計算 .305.7 豎向荷載作用下梁、柱內(nèi)力計算 .37第六部分 橫向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算 .436.1 風(fēng)荷載作用樓層剪力的計算 .436.2 梁、柱線剛度計算 .436.3 框架柱的側(cè)移剛度 D 值計算 .436.4 風(fēng)荷載作用下的位移驗算及內(nèi)力計算 .456.5 水平地震作用下的內(nèi)力計算 .486.5.1 各層柱、梁、板重力荷載 .486.5.2.各層墻自重標(biāo)準(zhǔn)值計算.496.5.3 各層（各質(zhì)點）自重標(biāo)準(zhǔn)值計算 .516.6 重力荷載代表值計算 .516.7 等效總重力荷載代表值計算 .516.8 等效總重力荷載代表值計算 .516.9 橫向自振周期計算 .526.9.1 結(jié)構(gòu)頂點的假想側(cè)移計算 .526.10 水平地震作用及樓層地震剪力的計算 .536.11 水平地震作用下的位移驗算 .556.12 水平地震作用下框架內(nèi)力計算 .55第七部分 橫向框架內(nèi)力組合 .587.1 框架內(nèi)力不利組合 .58第八部分 截面設(shè)計 .67四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8.1 框架梁截面設(shè)計 .678.1.1 框架梁正截面強(qiáng)度計算 .678.1.2 框架梁的斜截面受剪承載力計算 .698.2 框架柱截面設(shè)計 .718.2.1 柱的軸壓比及剪跨比驗算 .718.2.2 柱的正截面承載力計算 .718.2.3 柱斜截面受剪承載力計算 .75第九部分 基礎(chǔ)設(shè)計 .779.1 非抗震設(shè)計 .779.1.1 基礎(chǔ)尺寸及埋置深度 .779.1.2 基礎(chǔ)高度驗算 .799.1.3 配筋計算 .799.2 抗震設(shè)計 .79第十部分 樓梯設(shè)計 .8110.1 樓梯板計算 .8110.1.1 斜板 .8110.1.2 平臺板計算 .8210.2 平臺梁計算 .8310.3 樓梯柱的計算 .84結(jié)束語 .85參考文獻(xiàn) .86符號說明 .87致謝辭 .88附 錄 .89四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 89 頁前前 言言四年的大學(xué)時光即將結(jié)束，我們也即將走入社會。在這最后的階段，畢業(yè)設(shè)計是我們最后的一門課程。它是我們是否能運用四年學(xué)到的基礎(chǔ)知識進(jìn)行綜合的一次檢驗。在我們踏出社會之前畢業(yè)設(shè)計給了我們一次較好的實踐的機(jī)會。本次我的設(shè)計題目是自貢市曙光中學(xué)框架教學(xué)樓結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計之前我對我大學(xué)四年所學(xué)過的課程做了一次較大范圍的復(fù)習(xí)。有了考研的經(jīng)驗和導(dǎo)師的輔導(dǎo)復(fù)習(xí)起來不是很費勁。在復(fù)習(xí)基礎(chǔ)的同時也參閱了一些我國現(xiàn)行的規(guī)范，特別是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，荷載規(guī)范，建筑抗震規(guī)范做了深入的了解。了解一些結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的知識。在設(shè)計期間，通過導(dǎo)師和同學(xué)的幫助，我能較好的利用自己在大學(xué)里學(xué)到的基礎(chǔ)理論知識、專業(yè)知識與設(shè)計實踐相結(jié)合。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書上的要求和老師的指導(dǎo)，我對本畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行了系統(tǒng)的手算。并在后期又利用 PKPM 進(jìn)行了電算。最終較好的完成本次設(shè)計任務(wù)。在此我由衷的感謝在畢業(yè)設(shè)計中給了我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們。通過本次畢業(yè)設(shè)計，提高了我動手查閱資料規(guī)范的能力和對基礎(chǔ)、專業(yè)知識的鞏固，同時也使我加深熟悉了新規(guī)范和對 03G101-1 了解。提高了我的綜合分析能力。在設(shè)計過程中，通過運用 word，Excel 等辦公軟件，使我加深了對這些軟件的了解。在繪圖時我運用到了 AutoCAD、天正、PKPM 等建筑方面的軟件。通過對這些軟件的運用使我較好的熟悉了這些軟件的使用過程。所有這些寶貴的經(jīng)驗，都會為我以后工作打下了很好的基礎(chǔ)。達(dá)到了本次畢業(yè)設(shè)計的目的。由于框架結(jié)構(gòu)手算計算量較大，根據(jù)設(shè)計要求，在計算過程中主要以手算為主，電算盡作為參考。最后兩者結(jié)合得到最后畢業(yè)設(shè)計結(jié)果。由于本人水平有限，難免不會出現(xiàn)不妥和疏忽之處，還請各位老師指正。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 2 頁 共 89 頁第一部分第一部分 建筑設(shè)計建筑設(shè)計1.1 建設(shè)項目名稱及概況（1）項目名稱：曙光中學(xué)教學(xué)樓（2）建筑面積：約為 6000 m2（3）建筑總高度：24.0（4）建筑層數(shù)：六層（5）結(jié)構(gòu)類型：框架結(jié)構(gòu)（6）該綜合教學(xué)樓標(biāo)準(zhǔn)層高 3.9m，走廊寬度 3.0m,室內(nèi)外高差 0.45m，其它軸網(wǎng)尺寸等詳見平面簡圖。1.2 建筑地點四川省曙光中學(xué)1.3 設(shè)計資料（1）地質(zhì)水文資料：根據(jù)工程地質(zhì)勘測報告，擬建場地地勢平坦，承載力的特征值為 250kN/m2，可作為天然地基持力層。（2）抗震設(shè)防要求：七度設(shè)防。（3）底層室內(nèi)主要地坪標(biāo)高為0.000。（4）不考慮地下水影響。（5）基本風(fēng)壓 WO=0.4kN/m 。2（6）活荷載： 教室：2.0 kN/m2； 走道：2.5 kN/m2；不上人屋面：0.7 kN/m2。1.4 建筑要求（1）建筑等級:耐火等級為級（2）抗震等級為級（3）設(shè)計使用年限 50 年其他建筑要求見附錄建筑總說明。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 3 頁 共 89 頁第二部分：結(jié)構(gòu)設(shè)計第二部分：結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 柱網(wǎng)布置圖 2-1 柱網(wǎng)布置圖2.2 主要構(gòu)件材料及尺寸估算2.2.1 主要構(gòu)件材料框架梁、板、柱采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)件；墻體采用普通燒結(jié)磚；混凝土強(qiáng)度：梁、板、柱均采用 C30 混凝土，第一層柱采用 C40 混凝土。鋼筋使用HPB235，HRB335 二種鋼筋。 2.2.2 主要構(gòu)件的截面尺寸（1）框架梁：橫向框架梁，最大跨度 L=8.1m，h=（1/81/12）L=1000mm675mm，取 h=800mmb=（1/21/3）h=400mm266mm，取 b=300mm縱向框架梁，最大跨度 L=5.4m，h=（1/121/13）L=450mm415mm，取 h=600mmb=（1/21/3） h=300mm200mm，取 b=250mm（2）框架柱：初定邊柱尺寸 600mm600mm，中柱 500mm500mm；二至六層框架柱混凝土強(qiáng)度等級 C30。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 4 頁 共 89 頁 cccNf Ac1.25CAqNn其中：C-邊角柱軸力增大系數(shù)，中柱 C1、邊柱 C1.1、角柱C1.2 ；為考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù),七度抗震取=1.05；n 為驗算截面以上樓層層數(shù)；A 為按簡支狀態(tài)計算的柱的負(fù)荷面；q為折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，框架結(jié)構(gòu)近似取 14 kN/m2，抗震等級三級的框架結(jié)構(gòu)軸壓比，邊柱和中柱的負(fù)荷面積分別是0.95.4m4.05m 和 5.4m4.05m。邊柱 321.25 1.1 5.4 4.05 14 1061962690.9 14.3cAmm中柱 321.25 1.0 5.4 5. 14 1062200591.0 14.3cAmm考慮邊柱存在偏心所以邊柱取 600mm600mm，中柱取 500mm500mm。2.3 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖和結(jié)構(gòu)平面布置圖 圖 2-2 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 5 頁 共 89 頁第三部分第三部分 樓板設(shè)計樓板設(shè)計3.1 屋面和樓面板的荷載計算屋面和樓面板的荷載取自建筑荷載規(guī)范 （GB500092001） 。教室采用水磨石地面白水泥大理石子面 15mm 厚 0.01525 = 0.381:3 水泥砂漿找平 18mm 厚0.01820 = 0.36純水泥漿一道 2mm 厚0.00220 = 0.04鋼筋混凝土樓板 120mm 厚0.12025 = 3.00 板底 20 厚粉刷抹平0.02017 = 0.34 樓面恒載 4.12 kN/m2樓面活載 2.00 kN/m2廁所采用地磚地面地磚鋪實 10mm 厚0.01020 = 0.201：4 干硬性水泥砂漿 25mm 厚0.02520 = 0.50基層處理劑一遍 0.05C20 混凝土 0.5找坡 20mm 厚0.02025 = 0.711：3 水泥砂漿找平 20mm 厚0.02020 = 0.40防水涂料 1.5mm 厚 0.20鋼筋混凝土樓板 120mm 厚0.12025 = 3.00板底 20 厚粉刷抹平0.02017 = 0.34 樓面恒載5.40 kN/m2樓面活載2.00 kN/m2不上人屋面高分子卷材0.051：3 水泥砂漿找平 20mm 厚0.02020 = 0.40憎水珍珠巖保溫層 60mm 厚0.06040 = 0.241：3 水泥砂漿找平 20mm 厚0.02020 = 0.401:6 水泥焦渣找坡 50mm 厚0.05015 = 0.75鋼筋混凝土樓板 120mm 厚0.12025 = 3.00板底 20 厚粉刷抹平0.02017 = 0.34 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 6 頁 共 89 頁樓面恒載5.20 kN/m2樓面活載0.70 kN/m2走道水磨石地面白水泥大理石子面 15mm 厚0.01525 = 0.381:3 水泥砂漿找平 18mm 厚0.01820 = 0.36純水泥漿一道 2mm 厚0.00220 = 0.04鋼筋混凝土樓板 100mm 厚0.10025 = 2.50板底 20 厚粉刷抹平0.02017 = 0.34 樓面恒載3.62 kN/m2樓面活載2.50 kN/m23.2 樓板計算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 （GB500102002） ，樓板長邊與短邊之比小于2 時，宜按雙向板計算。樓板長邊與短邊之比大于 2，但小于 3.0 時，宜按雙向板計算，當(dāng)按沿短邊受力的單向板計算時，應(yīng)沿長邊方向布置足夠的構(gòu)造鋼筋。根據(jù)本工程的實際尺寸，樓板全為雙向板，樓板按照彈性方法進(jìn)行計算。雙向板按彈性理論的計算方法：（1）多跨連續(xù)雙向板跨中最大正彎矩：為了求得連續(xù)雙向板跨中最大正彎矩，荷載分布情況可以分解為滿布荷載g+q/2 及間隔布置q/2 兩種情況，前一種情況可近似認(rèn)為各區(qū)格板都固定支承在中間支承上，對于后一種情況可近似認(rèn)為在中間支承處都是簡支的。沿樓蓋周邊則根據(jù)實際支承情況確定。分別求得各區(qū)格板的彎矩，然后疊加得到各區(qū)格板的跨中最大彎矩。（2）多跨連續(xù)雙向板支座最大負(fù)彎矩：支座最大負(fù)彎矩可按滿布活荷載時求得。gg四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 7 頁 共 89 頁圖 3-1 連續(xù)雙向板的計算圖示3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)層樓板計算(1)標(biāo)準(zhǔn)層樓板區(qū)格劃分如圖 3-2： 圖 3-2 標(biāo)準(zhǔn)層樓板區(qū)格圖荷載：ABD 板上荷載：永久荷載設(shè)計值：g=1.24.12 =4.944 kN/m2 可變荷載設(shè)計值：q=1.42.00 =2.800 kN/m2 調(diào)整后折減荷載：g= g+q/2=6.344 kN/m2 q=q/2=1.400 kN/m2 總荷載： g+q=7.744 kN/m2C 板上荷載： 永久荷載設(shè)計值：gc=1.23.62 =4.344 kN/m2 可變荷載設(shè)計值：qc=1.42.50 =3.500 kN/m2調(diào)整后折減荷載：gc= gc+qc/2=6.084 kN/m2 qc=qc/2=1.750 kN/m2 總荷載： gc + qc =7.744 kN/m2 (3)板彎矩計算如表 3-1：支座彎矩：AB 支座：(9.538.90)= 9.22 kNm/m21四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 8 頁 共 89 頁AC 支座：(8.905.81)= 7.36 kNm/m21BD 支座：(7.279.65)= 8.46 kNm/m21表 3-1 按彈性理論計算標(biāo)準(zhǔn)層雙向板彎矩區(qū) 格ABCDlylx/4050/5400=0.754050/5400=0.753000/5400=0.564050/5400=0.75邊界條件（上下左右）固定/固定/固定/固定/鉸支/固定/固定/固定/固定/固定/鉸支/固定/固定/鉸支/鉸支/固定/xm（0.02966.3440.06201.4）4.052=4.504（0.03356.3440.06201.4）4.052=4.910（0.03966.0840.06201.75）32=3.551（0.03696.3440.06201.4）4.052=5.2600ym（0.01306.3440.03171.4）4.052=2.081（0.01376.3440.03171.4）4.052=2.154（0.00956.0840.03171.75）32=0.860（0.02066.3440.03171.4）4.052=2.872)(xm4.5042.0810.2=4.924.9102.1540.2=5.343.5510.860.2=3.735.2602.8720.2=5.83跨內(nèi)2 . 0)(ym2.0814.5040.2=2.982.1544.9100.2=3.140.863.5510.2=1.572.8725.2600.2=3.92邊界條件（上下左右）固定/固定/固定/固定/鉸支/固定/固定/固定/固定/固定/鉸支/固定/固定/鉸支/鉸支/固定/(kNm/m)xm0.07017.7444.052=8.900.07507.7444.052=9.530.08247.83432= 5.810.09387.7444.052=11.30支座(kNm/m)ym0.05657.7444.052=7.180.05727.7444.052=7.270.05707.83432= 4.020.07607.7444.052=9.65注：跨內(nèi)計算彎矩時采用調(diào)整后的荷載 g按實際邊界條件查得系數(shù)計算的結(jié)果+q按四邊鉸支條件查得系數(shù)計算的結(jié)果；支座計算彎矩時采用總荷載 g+q 按實際邊界條件查得系數(shù)計算。 (3)截面設(shè)計： 截面有效高度，取跨內(nèi)及支座截面h0 x=12020=100mm，h0y=10010=90mm。各跨內(nèi)、支座彎矩已求得（考慮A、C 區(qū)格板四周與梁整體連接，乘以折減系數(shù) 0.8，取內(nèi)力臂系數(shù) s=0.95 按表 3-2 按彈性理論計算的樓面板截面配筋截 面方向h0/mmm/ kNm/mAs=m/0.95fyh0(mm2)配 筋實配As/mm2Lx1004.920.81978200251.0A 區(qū)格Ly902.980.81338200251.0Lx1005.342688180279.0B 區(qū)格Ly903.141758180279.0Lx853.732208200251.0C 區(qū)格Ly751.571058200251.0Lx1005.832928150355.0跨中D 區(qū)格Ly903.922138200251.0AALy1007.180.82888150335.0ABLx1009.2246210170462.0ACLx1007.3636910180436.0BBLy1007.2736410200393.0BDLy1008.4642410170462.0支座CCLy1004.020.81618200251.0四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 9 頁 共 89 頁As=m/0.95fyh0，計算得到鋼筋截面面積，列于表 3-2/210mmNfy2。minbh=0.0021000120=240mm2。詳細(xì)配筋見附錄標(biāo)準(zhǔn)層配筋圖。四川理工學(xué)院建筑工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(自貢市曙光中學(xué)綜合教學(xué)樓)第 10 頁 共 89 頁3.2.2 屋面板計算(1)屋面樓板區(qū)格劃分如 3-3： 圖 3-3 屋面層樓板區(qū)格圖ABCD 板上荷載：永久荷載設(shè)計值：g=1.355.18 =6.993 kN/m2 可變荷載設(shè)計值：q=1.40.7 =0.980 kN/m2 調(diào)整后折減荷載：g= g+q/2=7.483 kN/m2 q=q/2=0.49 kN/m2 總荷載： g+q=7.973 kN/m2(2)板彎矩計算如表 3-3：AC 支座：(9.179.81)= 9.49 kNm/m21AC 支座：(9.815.91)= 7.86 kNm/m21BD 支座：(7.489.94)= 8.71 kNm/m21(3)截面設(shè)計：截面有效高度，取跨內(nèi)及支座截面 h0 x=12020=100mm，h0y=10010=90mm。各跨內(nèi)、支座彎矩已求得（考慮 A、C 區(qū)格板四周與梁整體連接，乘以折減系數(shù) 0.8，取內(nèi)力臂系數(shù) s=0.95 按 As=m/0.95fyh0，計算得到鋼筋截面面積列于表2/210mmNfy3-4。minbh=0.0021000120=240mm2。板詳細(xì)配筋見附錄頂層板配筋圖。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 11 頁 共 89 頁 表 3-3 按彈性理論計算雙向板彎矩區(qū) 格ABCDlylx/4050/5400=0.754050/5400=0.753000/5400=0.564050/5400=0.75邊界條件（上下左右）固定/固定/固定/固定鉸支/固定/固定/固定固定/固定/鉸支/固定固定/鉸支/鉸支/固定xm（0.02967.4830.06200.49）4.052=4.131（0.03357.4830.06200.49）4.052=4.610（0.03967.4830.06200.49）32=2.940（0.03697.4830.06200.49）4.052=5.0270ym（0.01307.4830.03170.49）4.052=1.850（0.01377.4830.03170.49）4.052=1.936（0.00957.4830.03170.49）32=0.746（0.02067.4830.03170.49）4.052=2.783)(xm4.1311.8500.2=4.504.6101.9360.2=5.002.9400.7460.2=3.095.0272.7830.2=5.58跨內(nèi)2 . 0)(ym1.8504.1310.2=2.681.9364.6100.2=2.860.7462.9400.2=1.332.7835.0270.2=3.79邊界條件（上下左右）固定/固定/固定/固定/鉸支/固定/固定/固定/固定/固定/鉸支/固定/固定/鉸支/鉸支/固定/(kNm/m)xm0.07017.9734.052=9.170.07507.9734.052=9.810.08247.97332= 5.910.09387.9734.052=12.27支座(kNm/m)ym0.05657.9734.052=7.380.05727.9734.052=7.480.05707.97332= 4.090.07607.9734.052=9.94注：跨內(nèi)計算彎矩時采用調(diào)整后的荷載 g按實際邊界條件查得系數(shù)計算的結(jié)果+q按四邊鉸支條件查得系數(shù)計算的結(jié)果；支座計算彎矩時采用總荷載 g+q 按實際邊界條件查得系數(shù)計算表 3-4 按彈性理論計算的屋面板截面配筋截 面方向h0/mmm/ kNm/mAs=m/0.95fyh0(mm2)配 筋實配As/mm2Lx1004.500.81808200251.0A 區(qū)格Ly902.680.81198200251.0Lx1005.002518200251.0B 區(qū)格Ly902.861598200251.0Lx1003.091558200251.0C 區(qū)格Ly901.33748200251.0Lx1005.582808150355.0跨中D 區(qū)格Ly903.792118200251.0AALy1007.380.82968150335.0ABLx1009.4947610150491.0ACLx1007.863948/10170379.0BBLy1007.483758/10170379.0BDLy1008.7143710170462.0支座CCLy1004.090.81648200251.0四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 12 頁 共 89 頁第四部分第四部分 次梁計算次梁計算4.1 荷載計算恒載設(shè)計值：板傳來的自重4.121.24.0520.02 kN/m次梁自重0.25（0.6-0.12）251.23.6 kN/m次梁粉刷0.02 (0.6-0.12)2171.20.39 kN/m小計：24.01 kN/m活載設(shè)計值：201.44.0511.34 kN/m荷載設(shè)計值g+q=24.01+11.34=35.35 kN/m圖4-1次梁計算簡圖及荷載分布4.2 次梁計算4.2.1 彎矩計算邊跨Ma=-1/24(g+q)L012= -35.355.12/24-38.31kNmM1 = 1/14(g+q)L012= 35.355.12/14 65.58kNmMb=-1/11(g+q)L012= -35.355.12/11=-83.59 kNm第二跨Mb=-1/11(g+q)L022= -35.355.12/11=-83.59kNmM2= 1/16(g+q)L022= 35.355.12/16 57.47kNmMc=-1/14(g+q)L022= -35.355.12/14-65.68kNm第三跨四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 13 頁 共 89 頁Mc=-1/14(g+q)L032= -35.355.12/14=-65.68kNmM3= 1/16(g+q)L032= 35.355.12/16 57.47kNmMd=-1/14(g+q)L032= -35.355.12/14-65.68kNm第四跨Md=-1/14(g+q)L042= -35.355.12/14= -65.68kNmM4= 1/16(g+q)L042= 35.355.12/16 57.47kNmMe=-1/11(g+q)L042= -35.355.12/11-83.59kNm第五跨Me=-1/11(g+q)L052= -35.354.22/11= -56.69kNmM5 = 1/14(g+q)L052= 35.354.22/16 44.54kNmMf=-1/16(g+q)L052= -35.354.22/24-25.98kNm4.2.2 剪力計算邊跨Va=0.5(g+q)L01= 0.533.65.190.14 kNVbl= 0.55(g+q)L01= 0.5533.65.199.16 kN第二跨Vbr=0.55(g+q)L02= 0.5533.65.199.16 kNVcl= 0.55(g+q)L02= 0.5533.65.1 99.16 kN第三跨Vcr=0.55(g+q)L03= 0.5533.65.199.16 kNVdl= 0.55(g+q)L03= 0.5533.65.199.16 kN第四跨Vdr=0.55(g+q)L04= 0.5533.65.199.16 kNVel= 0.55(g+q)L04= 0.5533.65.199.16 kN第五跨Ver=0.55(g+q)L05= 0.5533.64.581.66 kNVf= 0.5(g+q)L05= 0.533.64.574.24 kN4.3.截面設(shè)計采用C30混凝土，fc14.3N/mm，HRB335, fy 300N/mm， 縱筋合力點至近邊邊緣的距離 as 35mm；T形截面計算:四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 14 頁 共 89 頁 取 h0=600-35=565m 4.050.251.273fbm120fhmm0120()1270 120 14.3 (565)11005566001100.5665.6822fffchb h f hkN mkN m 次梁的正截面斜截面承載力計算分別見表4-1，表4-2。表 4-1 次梁正截面承載力計算截面左邊跨 左邊跨中 第一內(nèi)支座 中間跨中 中間支座 右邊跨中 右邊跨M（kNm）-38.3165.68-83.5957.47-65.6844.54-25.98s=M/bh0fc0.0340.0110.0730.0100.0580.0080.023=1-(1-2s)0.0350.0110.0760.0100.0600.0080.023As=1fcbh0/fy235.7376.2511.7342.0404.0273.6154.9選配鋼筋314314414314314314214實配461461615461461461307.5表 4-2 次梁斜截面承載力計算截面AB左E左E右FV/kN90.1499.1699.1681.6674.240.25cbh0fc5055055055055050.7ftbh0141.4V141.4V141.4V141.4V141.4V箍筋肢數(shù)，直徑雙肢 8150 雙肢 8150 雙肢 8150 雙肢 8150 雙肢 8150sv0.280.280.280.280.28注：因為 0.7ftbh0V，只需構(gòu)造配筋因為 h=600450，所以配置腰筋 G412，詳細(xì)見附錄梁配筋圖。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 15 頁 共 89 頁第五部分第五部分 豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算5.1 橫向框架計算單元根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和荷載計算，對 6 軸一榀橫向中框架進(jìn)行計算，如圖 5-1 所示。房間內(nèi)直接傳給該框架的樓面荷載如圖中的陰影線所示。圖 5-1 橫向框架計算單元5.2 梁、柱線剛度計算梁、柱線剛度分別見表 5-1，表 5-2。 表 5-1 橫梁線剛度計算 (Ec=3104N/mm2)類別bh(mmmm)I（109mm4）L（mm）EcI/L (1010Nmm)1.5EcI/L (1010Nmm)2EcI/L(1010Nmm)邊橫梁30080012.881004.747.119.48中橫梁3004001.6030001.602.403.20 表 5-2 柱線剛度 ic計算層次h（mm）bh（mm）I（109mm4）EcI/L(1010Nmm)0.9EcI/L(1010Nmm)60060010.86.485.831250005005005.203.122.8160060010.88.317.483639005005005.204.003.60四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 16 頁 共 89 頁 圖 5-2 橫向中框架梁、柱線剛度（單位：1010Nmm）所計算的中框架是對稱結(jié)構(gòu)，在計算豎向荷載作用時，取一半計算，斷開的中跨線剛度是原來的 2 倍。5.3.恒載荷載計算5.3.1 線荷載屋面： 屋面恒載 5.18kN/m2 屋面板傳來的恒載：5.184.0520.98 kN/m教室梁自重：0.300.825=6 kN/m教室梁側(cè)粉刷：2（0.8-0.12）0.02170.46 kN/m 教室橫梁的矩形線荷載 合計：6.46 kN/m教室橫梁的三角形線荷載 合計：20.98 kN/m走廊板傳來的恒載：5.183.015.54 kN/m四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 17 頁 共 89 頁走廊梁自重：0.300.425=3 kN/m走廊梁側(cè)粉刷：2（0.4-0.10）0.02170.2 kN/m 走廊橫梁的矩形線荷載 合計：3.20 kN/m走廊橫梁的三角形線荷載 合計：15.54 kN/m樓面： 樓面恒載 4.12kN/m2樓面板傳來的恒載：4.124.0516.70 kN/m教室梁自重：0.300.825=6 kN/m教室梁側(cè)粉刷：2（0.8-0.12）0.02170.46 kN/m教室梁上墻自重：0.24（3.9-0.8）1914.14 kN/m教室梁上墻面粉刷：（3.9-0.8）0.022172.108 kN/m 教室橫梁的矩形線荷載 合計：22.71kN/m教室橫梁的三角形形線荷載 合計：16.70 kN/m走廊：樓面恒載 3.62 kN/m2走廊樓面?zhèn)鱽淼暮爿d：3.623.010.86 kN/m走廊梁自重 0.300.425=3 kN/m走廊梁側(cè)粉刷：2（0.4-0.10）0.02170.2 kN/m 走廊橫梁的矩形線荷載 合計：3.20 kN/m走廊橫梁的三角形線荷載 合計：10.86 kN/m5.3.2 集中荷載次梁傳來的集中荷載：屋面：板傳來的恒載：5.184.0520.98 kN/m次梁自重：0.25（0.60.12）253.0 kN/m次梁粉刷：0.02（0.6-0.12）2170.33 kN/m (5.4+5.4-4.05)20.980.53.05.40.335.488.79kN樓面：板傳來的恒載：4.124.0516.70 kN/m次梁自重：0.25（0.60.12）253.00 kN/m四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 18 頁 共 89 頁次梁粉刷：0.02（0.6-0.12）2170.33 kN/m (5.4+5.4-4.05)16.700.53.005.40.335.474.35kN屋面框架節(jié)點集中荷載：邊柱聯(lián)系梁自重：0.250.65.42520.25kN粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76kN0.6m 挑檐板自重：0.65.45.1816.78kN0.6m 高排水外延溝自重：0.65.4250.129.72kN邊柱聯(lián)系梁傳來屋面荷載：0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/25.1835.48kN 頂層邊節(jié)點集中荷載 合計：83.99kN中柱聯(lián)系梁自重：0.250.65.42520.25kN粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76kN聯(lián)系梁傳來的屋面板荷載：0.5(5.4+5.4-3.0)3.0/25.18=30.30 kN0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/25.18=35.40kN頂層中節(jié)點集中荷載 合計：87.71kN樓面框架節(jié)點集中荷載：邊柱聯(lián)系梁自重：0.250.65.42520.25kN粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76kN塑鋼窗：（3.9-1.2-0.6）（5.4-0.6）0.4=4.03kN窗下墻體自重：0.241.25.41929.5kN窗下墻體粉刷自重：20.021.25.4174.41kN框架柱自重：0.60.63.92535.1kN框架柱粉刷自重：(0.6+0.6)20.023.917=3.18kN聯(lián)系梁傳來的樓面自重：0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/24.1228.16kN 樓面層邊節(jié)點集中荷載 合計：126.39kN中柱聯(lián)系梁自重：0.250.65.42520.25kN粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76kN四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 19 頁 共 89 頁內(nèi)縱墻自重：5.4(3.9-0.6)0.2419=81.3kN內(nèi)縱墻墻體粉刷自重：5.4(3.9-0.6)20.0217=12.2kN扣除門窗洞：1.21.20.4-1.21.20.2419+2.110. 2-2.11.00.2419-15.15kN框架柱自重：0.60.63.92535.1kN框架柱粉刷自重：(0.6+0.6)20.023.917=3.18kN聯(lián)系梁傳來的樓面自重：0.5（5.4+5.4-3.0）3.0/23.6221.18kN0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/24.12=28.16 kN 樓面層中節(jié)點集中荷載 合計：187.98kN5.3.3 集中荷載引起的偏心彎矩 M圖 5-3 屋頂邊柱偏心簡圖 屋面層集中荷載引起的偏心彎矩M83.990.4537.80kNm圖 5-4 標(biāo)準(zhǔn)層邊柱偏心簡圖樓面層集中荷載引起的偏心彎矩 M: 126.390.175=22.12kNm四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 20 頁 共 89 頁5.3.4 屋面層梁上作用的恒載gkgkgk2gk2gk2gk2gk2，gk1gk1，gk1 3000圖 5-5 屋面層梁上作用的恒載在上圖中，gk1、gk1,分別代表橫梁自重，是均布荷載形式；gk2和 gk2,分別代表房間和走廊傳給橫梁的兩個三角形荷載和三角形荷載，gk代表跨中次梁集中荷載。gk1=6.46 kN/m gk2=20.98 kN/m gk1,=3.20 kN/m gk2,=15.54 kN/m gk=88.79kNgk2、gk2,、gk代表房間和走廊傳給橫梁的三角形荷載和跨中集中荷載，需要將其轉(zhuǎn)化為等效均布荷載。 兩個三角形荷載 223217kkgg三角形荷載 2285kkgg跨中集中荷載 lggkk23 =17/3220.98=11.15 kN/m223217kkgg=5/815.54=9.71 kN/m2285kkgg=3/(28.1)88.79=16.44 kN/mlggkk23橫向框架恒荷載： 屋面板：11.156.46+16.44=34.05 kN/m （8.1m 跨） 9.71+3.20=12.91 kN/m （3.0m 跨）四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 21 頁 共 89 頁5.3.5 樓面層梁上作用的恒載圖 5-6 標(biāo)準(zhǔn)層梁上作用的恒載在上圖中，gk1、gk1,分別代表橫梁自重，是均布荷載形式；gk2和 gk2,分別代表房間和走廊傳給橫梁的兩個三角形荷載和三角形荷載，gk代表跨中次梁集中荷載。gk1=22.71 kN/m gk2=16.70 kN/m gk1,=3.20 kN/m gk2,=10.86 kN/m gk=74.35kNgk2、gk2,、gk代表房間和走廊傳給橫梁的三角形荷載和跨中集中荷載，需要將其轉(zhuǎn)化為等效均布荷載。 兩個三角形荷載 223217kkgg三角形荷載 2285kkgg跨中集中荷載 lggkk23=17/3216.70=8.87 kN/m223217kkgg=5/810.86=6.79 kN/m2285kkgg=3/(28.1)74.35=13.77 kN/mlggkk23橫向框架恒荷載： 樓面板：22.718.87+13.77=45.35 kN/m （8.1m 跨） 6.79+3.20=9.99 kN/m （3.0m 跨）5.4 恒載內(nèi)力計算分層法的計算要點（具體過程見圖 5-7，圖 5-8，圖 5-9）：四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 22 頁 共 89 頁（1）作用在某一層的框架梁上的豎向荷載只對本樓層的梁和與本層梁相連的框架柱產(chǎn)生彎矩和剪力，而對其他層框架和隔層的框架柱都不產(chǎn)生彎矩和剪力。（2）除底層以外的其它各層柱的線剛度均乘折減系數(shù) 0.9。（3）除底層以外的其它各層柱的彎矩傳遞系數(shù)取 1/3。0.4410.559 0.683 0.2020.115 37.8037.80 -186.17-186.17 186.17186.17 -9.68-9.68 -4.84-4.8464.43 82.94 41.47 -74.44 -148.87-44.03-25.07 25.0732.83 41.6120.80 -14.21-4.20-2.39 2.3997.2697.26 -136.06-136.06 85.3685.36 -48.23-48.23-37.14-37.14 22.6222.6232.4232.42 -16.08-16.08 圖 5-7 頂層彎矩分配 (單位 kNm)36.0336.03 -17.30-17.30 108.09108.09 -51.91-51.9125.45-2.71 82.64 -49.20 0.3060.388 0.5680.1680.096 -22.12-22.12 0.3060.168 -247.95-247.95247.95247.95 -7.49-7.49-3.75-3.7582.64 104.7952.39 -83.17-166.34 -49.20 -28.1128.1125.45 32.2716.13 -9.16 -2.71 -1.55 1.55108.09108.09 -194.06-194.06 140.97140.97 -51.91-51.91 -37.15-37.15 25.9125.9136.0336.03 -17.30-17.30 圖 5-8 標(biāo)準(zhǔn)層彎矩分配 (單位 kNM)四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 23 頁 共 89 頁38.2638.26 -18.72-18.72114.77114.77 -56.15-56.1528.62-3.00 86.15 -53.15 0.3190.405 0.5570.1650.094 -22.12-22.12 0.2760.184 -247.95-247.95247.95247.95-7.49-7.49-3.75-3.7574.54 109.3854.69-89.72-179.44-59.28-30.2830.2824.76 36.3418.17 -10.12-3.34-1.711.7199.3099.30 -191.95-191.95 131.25131.25-62.62-62.62-39.48-39.4828.2428.2449.6549.65 -31.31-31.31 圖 5-9 底層彎矩分配 (單位 kNM)節(jié)點彎矩二次調(diào)整：在用分層法計算豎向荷載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，計算的框架節(jié)點處彎矩之和不等于零，這是由于分層計算單元與實際結(jié)構(gòu)不符帶來的誤差，因此要對節(jié)點不平衡力矩再做一次彎矩分配，予以修正。頂層框架邊柱節(jié)點，下層框架傳來彎矩是 36.03 kNm。節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：M右=-0.55936.03=-20.14 kNmM下=-0.44136.03=-15.89 kNm頂層框架中柱節(jié)點，下層框架傳來彎矩是-17.30kNm。節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：M右=0.68317.30=11.82 kNmM左=0.11517.30=1.99 kNmM下=0.20217.30=3.46 kNm 將分配到的不平衡彎矩與節(jié)點彎矩相加得到節(jié)點的平衡彎矩過程見圖 5-10。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 24 頁 共 89 頁0.4410.559 0.6830.2020.115 36.03-17.30-15.89-20.14 11.82 3.491.99 97.26-136.06 85.36-48.23-37.14 117.4117.4-156.20-156.2097.1897.18 -62.04-62.04-35.15-35.15 圖 5-10 頂層二次彎矩分配 (單位 kNm)第五層框架邊柱節(jié)點，上層和下層框架傳來彎矩分別是 32.42 kNm、36.03kNm。節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：M上=-0.306（32.42+36.03）=-20.95 kNmM下=-0.306（32.42+36.03）=-20.95 kNmM右=-0.388（32.42+36.03）=-26.56 kNm 第五層框架中柱節(jié)點，上層和下層框架傳來彎矩分別是-16.08 kNm、-17.30kNm。節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：M上=0.168（16.08+17.30）=5.61 kNmM下=0.168（16.08+17.30）=5.61 kNmM左=0.568（16.08+17.30）=18.96 kNmM右=0.096（16.08+17.30）=3.20 kNm 將分配到的不平衡彎矩與節(jié)點彎矩相加得到節(jié)點的平衡彎矩過程見圖 5-11。第三、四層框架邊柱節(jié)點，上層和下層框架傳來彎矩分別是 36.03 kNm，36.03kNm。節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：M上=-0.306（36.03+36.03）=-22.05 kNmM下=-0.306（36.03+36.03）=-22.05 kNmM右=-0.388（36.03+36.03）=-27.96 kNm 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 25 頁 共 89 頁 32.42 -16.08 -20.95 5.61 108.09 -51.91 119.56119.56 -62.38-62.38 0.3060.388 0.568 0.1680.0960.3060.168 36.03 -17.30-20.95 -26.5618.965.613.20108.09-194.06140.97-51.91-37.15 123.17123.17 -220.62-220.62 159.93159.93-63.60-63.60-33.95-33.95 圖 5-11 五層二次彎矩分配 (單位 kNM)第三、四層框架中柱節(jié)點，上層和下層框架傳來彎矩分別是-17.30kNm、-17.30kNm。節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：M上=0.168（17.30+17.30）=5.81 kNmM下=0.168（17.30+17.30）=5.81 kNmM左=0.568（17.30+17.30）=19.65 kNmM右=0.096（17.30+17.30）=3.32 kNm將分配到的不平衡彎矩與節(jié)點彎矩相加得到節(jié)點的平衡彎矩過程見圖 5-12。第二層框架邊柱節(jié)點，上層和下層框架傳來彎矩分別是 36.03 kNm，38.26kNm。節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 26 頁 共 89 頁M上=-0.306（36.03+38.26）=-22.73 kNmM下=-0.306（36.03+38.26）=-22.73 kNmM右=-0.388（36.03+38.26）=-28.82 kNm36.03 -17.30 -22.05 5.81 108.09 -51.91 122.07122.07 -63.40-63.40 0.3060.388 0.568 0.1680.0960.3060.168 36.03 -17.30-22.05 -27.9619.655.813.32108.09-194.06140.97-51.91-37.15 122.07122.07 -222.02-222.02 160.62160.62-63.40-63.40-33.83-33.83圖 5-12 三、四層二次彎矩分配 (單位 kNM) 第二層框架中柱節(jié)點，上層和下層框架傳來彎矩分別是-17.30 kNm、-18.72 kNm。節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：M上=0.168（17.30+18.72）=6.05 kNmM下=0.168（17.30+18.72）=6.05 kNmM左=0.568（17.30+18.72）=20.46 kNmM右=0.096（17.30+18.72）=3.46 kNm 將分配到的不平衡彎矩與節(jié)點彎矩相加得到節(jié)點的平衡彎矩過程見圖 5-13。底層框架中柱節(jié)點，上層框架傳來彎矩是-17.30 kNm。四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第 27 頁 共 89 頁節(jié)點各構(gòu)件分配到的彎矩分別為：M上=0.16517.30 = 2.85 kNmM下=0.18417.30 = 3.18 kNmM左=0.55717.30 = 9.64 kNmM右=0.09417.30 = 1.63 kNm36.03 -17.30 -22.