5层框架结构教学楼毕业设计(附全套)

四方学院教学楼建筑结构设计

The design of architecture and structure for

SiFang college teaching building

2012 届 土木工程 学院 专 业 土木工程 学 号 20080431 学生姓名 指导老师

完成日期 2012 年 5 月 25 日

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毕业设计成绩单

学生姓名 学号 20080431 班级 土0801-13 专业 土木工程 毕业论文题目 指导教师姓名 指导教师职称 评 定 成 绩 指导教师 评阅人 答辩小组组长 成绩： 院长(主任) 签字： 年 月 日 得分 得分 得分

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毕业设计任务书

题 目 学生姓名 学号 四方学院教学楼建筑结构设计 班级 导师 姓名 专业 土木工程 导师 职称 副教授 高级工程师 承担指导任务单位 土木工程学院 1、建设地点：河北省邯郸市（抗震设防烈度7度，0.15g）；根据当地的条件选取相应的气候和荷载参数；结构形式采用增加少量剪力墙的框架结构；地基承载力ƒ=160kPa。 2、占地面积和建筑面积要求：占地面积为20m×50m，教室按照60人的标准设计。五层均为内走廊教学楼。 3、建筑层数：地上5层； 4、层高和总高要求：层高为3.6m～4.5m； 5、建筑部分要求满足教学楼的功能要求，可考虑作一部分效果以满足美观要求，另外考虑楼梯间、卫生间、办公室等的设置；其余灵活掌握； 6、设计工作量要求：（1）完成建筑方案的确定，绘制全部建筑施工图（平面、立面、剖面、节点大样、设计说明、工程做法等）；（2）手工计算一榀框架在无墙情况下的竖向及地震作用的内力计算、内力组合及配筋设计；一块现浇板的配筋设计；一根连续次梁的设计；一根柱下独基设计。（3）其他部分及考虑抗震墙与框架协同抗震影响等采用PKPM软件进行程序设计计算；（4）翻译本专业相关论文不少于3000字；（5）完成楼盖、框架、次梁、基础、楼梯等主要构件的结构施工图绘制。 7、应收集的资料及参考文献： （1）有关建筑设计要求方面的资料。 （2）有关钢筋混凝土结构及构件设计及计算方面的资料。 （3）有关建筑建筑物抗震及计算方面的资料。 （4）有关PKPM软件操作方面的资料。 8、进度计划 第1～2周 ：查阅文献并外文翻译。 第3～4周 ：确定建筑设计方案并完成建筑施工图的绘制。 第5～8周 ：确定结构设计方案并进行结构及构件的手算部分计算。 第9～12周 ：用PKPM结构设计软件进行结构计算。 第13～14周 ：绘制结构施工图，完成论文。 第15周 ： 整理计算书，答辩. 教研室主任签字 时 间 年 月 日 精选

毕业设计开题报告

题 目 学生姓名 一、研究背景 随着我国经济的飞速发展和人们的生活水平不断提高，人们忙于建造各种功能的建筑，以满足生活和生产的需要，而在多层教学楼结构设计中，对于抗震性能高于砌体结构的框架结构在当代适用最为广泛。框架结构是由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构。我国大部分教学楼结构都采用这种结构；但是汶川地震后框架结构的教学楼震害较大，对此抗震设计规范建议设置少量剪力墙增加框架结构的多道抗震设防线，减少侧移，增加抗侧刚度。 二、国内现状 随着建筑业的发展，目前多层和高层建筑逐渐增多，钢筋混凝土框架结构是其主要形式，虽说它的钢筋及水泥用量都比较大，造价也比混合结构高，但它具有梁柱承重，墙体只起分隔和围护的作用，房间布置比较灵活，门窗开置的大小、形状都较为自由的特点。人们可以根据自己的喜好充分利用其使用空间，满足了使用者在使用上的不同要求。因此，框架结构房屋越来越多的受到人们的青睐。 框架结构是由梁和 柱 组成承重体系的结构。主梁、柱和基础构成平面框架，各平面框架再由联系梁连接起来而形成框架体系。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工，建筑的内外墙处理十分灵活，应用范围很广。这种结构形式虽然出现较早，但直到钢和钢筋混凝土出现后才得以迅速发展。根据框架布置方向的不同，框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。横向布置是主梁沿建筑的横向布置，楼板和连系梁沿纵向布置，具有结构横向刚度好的优点，实际采用较多。纵向布置同横向布置相反，横向刚度较差，应用较少。纵横双向布置是建筑的纵横向都布置承重框架，建筑的整体刚度好，是地震设防区采用的主要方案之一。 三、设计内容 精选

四方学院教学楼建筑结构设计 学号 班级 土0801-13 专业 土木工程 1、根据建筑方案确定结构方案布置，确定柱、墙、梁、板的布置和截面假定。 2、荷载计算和竖向、风荷载及地震作用下的内力计算。 3、按照协同工作原理计算框架和剪力墙的内力。 4、采用软件分析少量抗震墙框架结构的内力分布及配筋。 5、结构构件的延性设计。 6、构件的截面配筋设计和绘制施工图。 7、整理计算数据，按照设计思路撰写设计说明书。 四、采用的方法 查阅相关资料，根据教学楼的相关设计标准和设计要求，确定教学楼的施工方法、施工工序、监控测量等。荷载采用pkpm计算软件，计算结构荷载，验算教学楼的结构要求 。 五、计划进度 第1-2周 查阅文献并外文翻译。 第3-4周 确定建筑设计方案并完成建筑施工图的绘制。 第5-8周 确定结构设计方案并进行结构及构件的手算部分计算。 第9-12周 用PKPM结构设计软件进行结构计算。 第13-14周 绘制结构施工图，完成论文。 第15周 整理计算书， 答辩。 指导教师签字 时 间 年 月 日 精选

摘 要

结构设计中框架结构是现代化教学楼广泛应用的结构，它具有灵活布置建筑平面的优点，利于安排需要较大空间的建筑，比较适用于教学楼。但是汶川大地震中框架结构教学楼震害较大，因此，要加少许剪力墙来增加框架结构的抗震设防线，增加抗侧刚度，减少侧移。

本设计包过建筑设计和结构设计。教学楼共5层，60人的标准教室，建筑总面积4233m2。利用Auto CAD及天正建筑，对教学楼进行了平面、立面、剖面即整体布局的建筑设计。利用PKPM软件来验算结构布置的合理性，进而对教学楼在无墙情况下的总荷载计算，达到确定建筑结构中一榀框架的配筋计算，确定楼板，联系梁和柱下基础的设计。通过PKPM软件来对加少许剪力墙框架结构进行设计，并绘制出结构的主要施工图，完成教学楼的总体结构设计。

关键词：少许剪力墙框架结构 建筑设计 结构设计 抗震设计

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Abstrack

Teaching building of the structure design of the frame structure is widely used in the modern teaching building structure, it has more flexible with the advantages of building layout.To arrange the large space building structure.Compared to the teaching building.But after the Wenchuan earthquake frame structure teaching building seismic damage is bigger, therefore, to add a little shear wall frame structure to increase the multi-channel seismic fortification lines, reduce the lateral displacement, increased lateral stiffness.

The teaching building of 5 floors , 60 standard classrooms , a total construction area of 4233m2.This design including the architecture design and structure design, using Auto CAD and it is building, on the teaching building for the plane, elevation, section whereby the overall layout design.Using PKPM software to calculate the structural layout is reasonable, and the teaching building is in the free wall under the condition of total load calculation, to determine the structure of a frame reinforcement calculation, determine the floor, Tie beam independent foundation design.Through the PKPM software to add a little shear wall frame structure design, and draw the structure of the main construction graph, complete the teaching building of the overall structure.

Keywords: Frame structure Architectural design Structural design Anti-seismic design

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目 录

第1章 绪论 ....................................................................................................................... 1

1.1 选题背景 ............................................................................................................... 1 1.2 国内外现状 ........................................................................................................... 1 1.3 研究的内容和方法 ............................................................................................... 1

1.3.1 研究内容 ..................................................................................................... 1 1.3.2 采用的方法 ................................................................................................. 2 1.4 成果及意义 ............................................................................................................ 2

1.4.1 成果 ............................................................................................................... 2 1.4.2 意义 ............................................................................................................... 2

第2章 设计概括 ............................................................................................................... 3

2.1 设计题目 ............................................................................................................... 3 2.2 设计目的 ............................................................................................................... 3 2.3 设计规模 ............................................................................................................... 3 2.4 设计资料 ............................................................................................................... 3 2.5 各部分工程构造 ................................................................................................... 3

2.5.1 屋面做法 ..................................................................................................... 3 2.5.2 楼面 ............................................................................................................. 4 2.5.3 厕所 ............................................................................................................. 4 2.5.4 墙体 ............................................................................................................. 4 2.5.5 门窗 ............................................................................................................. 4 2.6 设计要求 ............................................................................................................... 4

2.6.1 建筑部分 ..................................................................................................... 4 2.6.2 结构部分 ..................................................................................................... 4

第3章 建筑设计 ............................................................................................................... 6

3.1 建筑功能 ............................................................................................................... 6

3.1.1 建筑功能要求 ............................................................................................. 6 3.2 平面设计 ............................................................................................................... 6

3.2.1 建筑造型 ..................................................................................................... 6 3.2.2 布置原则 ..................................................................................................... 6

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3.3 立面设计 ............................................................................................................... 7 3.4 剖面设计 ............................................................................................................... 7 3.5 交通联系部分 ....................................................................................................... 7

3.5.1 楼梯 ............................................................................................................. 7 3.5.2 走廊 ............................................................................................................. 7 3.5.3 出入口及门厅 ............................................................................................. 8

第4章 结构方案设计 ....................................................................................................... 9

4.1 工程简介 ............................................................................................................... 9 4.2 框架结构承重方案的选择 ................................................................................. 10 4.3 初估梁柱截面 ..................................................................................................... 10

4.3.1 柱截面 ....................................................................................................... 10 4.3.2 梁截面 ....................................................................................................... 11

第5章 荷载计算 ............................................................................................................. 13

5.1 恒载标准值的计算 ............................................................................................. 13

5.1.1 屋面 ........................................................................................................... 13 5.1.2 各层楼面 ................................................................................................... 13 5.1.3 梁自重 ....................................................................................................... 13 5.1.4 柱自重 ....................................................................................................... 14 5.1.5 外纵墙自重 ............................................................................................... 14 5.1.6 内纵墙自重 ............................................................................................... 14 5.1.7 内隔墙自重 ............................................................................................... 14 5.1.8 外隔墙自重 ............................................................................................... 15 5.2 活荷载标准值计算 ............................................................................................. 15

5.2.1 屋面和楼面荷载标准值 ........................................................................... 15 5.2.2 雪荷载 ....................................................................................................... 15 5.3 竖向荷载下框架受荷总图 ................................................................................. 16

5.3.1 在A - B 及C -- D轴板 .............................................................................. 16 5.3.2 在A -B 轴间框架梁 ................................................................................. 16 5.3.3 在B- C轴间框架梁 ................................................................................... 17 5.3.6 A轴柱纵向集中荷载的计算 .................................................................... 18 5.3.7 B轴柱纵向集中荷载的计算 .................................................................... 19 5.3.8 C轴柱纵向集中荷载的计算与B轴柱的相同 ........................................ 19 5.3.9 D轴柱纵向集中荷载的计算与A轴柱的相同 ....................................... 19

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5.4 风荷载计算 ......................................................................................................... 20 5.5 水平地震作用 ..................................................................................................... 21

5.5.1 重力荷载代表值的计算 ........................................................................... 21 5.5.2 框架柱抗侧移刚度和结构基本自震周期计算： ................................... 22

第6章 内力计算 ............................................................................................................. 27

6.1 恒载作用下的框架的内力 ................................................................................. 27

6.1.1 弯矩分配系数 ........................................................................................... 27 6.1.2 杆件固端弯矩 ........................................................................................... 28 6.2 活载作用下的框架的内力 ................................................................................. 32

6.2.1 弯矩分配系数 ........................................................................................... 32 6.2.2 杆件固端弯矩 ........................................................................................... 33 6.3 风载作用下的框架的内力计算 ......................................................................... 37 6.3

地震作用下的框架的内力计算 .................................................................... 41

第7章 内力组合 ............................................................................................................. 46

7.1 恒荷载作用下内力调幅 ..................................................................................... 46

7.1.1 梁端柱边剪力计算 ................................................................................... 46 7.1.2 梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算 ........................................................... 46 7.1.3 弯矩调幅 ................................................................................................... 46 7.2 活荷载作用下内力调幅 ..................................................................................... 47

7.2.1 梁端柱边剪力计算 ................................................................................... 47 7.2.2 梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算 ........................................................... 47 7.2.3 弯矩调幅 ................................................................................................... 48 7.3 风荷载作用下的梁端柱边内力 ......................................................................... 48 7.4 水平地震作用下的梁端柱边内力 ..................................................................... 49 第8章 内力组合表 ......................................................................................................... 50 第9章 配筋计算 ............................................................................................................. 57

9.1.1 框架梁正截面承载力 ............................................................................... 57 9.1.2 框架梁斜截面配筋计算 ........................................................................... 58 9.2 柱截面设计和配筋 ............................................................................................. 61

9.2.1 柱正截面受弯承载力计算： ................................................................... 61 9.2.2 斜截面承载力计算 ................................................................................... 73

第10章 连系梁设计 ....................................................................................................... 75

10.1 荷载计算 .................................................................................................... 75

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10.2 内力计算 .................................................................................................... 75 10.3 截面承载计算 ............................................................................................ 75

第11章 屋面板及楼面板的设计 ................................................................................... 77

11.1 屋面设计 ........................................................................................................... 77

11.1.1 屋面 B板荷载计算 ................................................................................ 77 11.1.2 判断B板的计算类型 ............................................................................. 77 11.1.3 按弹性理论进行计算 ............................................................................. 77 11.1.4 B板正截面受弯承载力计算 ................................................................ 78 11.1.5 屋面A板荷载计算 ................................................................................. 79 11.1.6 判断A板的计算类型 ............................................................................. 79 11.1.7 A板正截面受弯承载力计算 ................................................................ 80 11.2 楼面板设计 ....................................................................................................... 80

11.2.1 楼面B板荷载计算 ................................................................................. 80 11.2.2 判断B板的计算类型 ............................................................................. 80 11.2.3 按弹性理论进行计算 ............................................................................. 81 11.2.4 正截面受弯承载力计算 ......................................................................... 82 11.2.5 楼面A板荷载计算 ................................................................................. 82 11.2.6 判断板的计算类型 ................................................................................. 82 11.1.7 正截面受弯承载力计算 ........................................................................... 83

第12章 基础设计 ........................................................................................................... 85

12.1 荷载计算 ........................................................................................................... 85 12.2 确定基础尺寸 ................................................................................................... 86

12.2.1 初步确定基础底部尺寸 ......................................................................... 86 12.2.2 验算基础底部尺寸 ................................................................................. 87 12.2.3 抗震验算 ................................................................................................. 87 12.2.4 基础结构设计 ......................................................................................... 88

第13章 电算结果 ........................................................................................................... 90

13.1 结构设计总信息 ............................................................................................... 90

13.1.1 结构材料信息 ......................................................................................... 90 13.1.2 风荷载信息 ............................................................................................. 90 13.1.3 地震信息 ................................................................................................. 91 13.1.4 活荷载信息 ............................................................................................. 91 13.1.5 调整信息 ................................................................................................. 92

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13.1.6 配筋信息 ................................................................................................. 92 13.1.7 设计信息 ................................................................................................. 92 13.1.8 荷载组合信息 ......................................................................................... 93 13.1.9 剪力墙底部加强区信息 ......................................................................... 93 13.1.10 计算成果 ............................................................................................... 93 13.2 周期、阵型、地震力 ....................................................................................... 97 13.3 结构位移 ......................................................................................................... 103 第12章 结论与展望 ..................................................................................................... 108 参考文献 ........................................................................................................................... 109 致谢 ................................................................................................................................... 110 附录A 外文翻译 ............................................................................................................ 111

A1 外文 .................................................................................................................... 111 A2 译文 ................................................................................................................... 121 附录B 电算信息图 ........................................................................................................ 126

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第1章 绪论

1.1 选题背景

世界上的教学楼一般为多层建筑，其结构一般为砌体结构和框架结构。但是现代化教学楼一般都需要较大空间来满足各种功能教室，因此砌体结构就不能适用了，而框架结构正好有这优点，而且框架结构具有自重轻，节省材料，空间分隔灵活等优点。在现代化教学楼结构设计中大部分都采用这结构。但是我国是多发地震的国家，而框架结构教学楼震害较大，所以需要加少许剪力墙来增加教学楼的抗侧刚度，减小侧移，为教学楼增加了多道抗震设防线，减少结构受地震破坏，因此，建议框架结构教学楼得加少许剪力墙。

1.2 国内外现状

随着建筑业的发展，目前多层和高层建筑逐渐增多，钢筋混凝土框架结构是其主要形式，虽说它的钢筋及水泥用量都比较大，造价也比混合结构高，但它具有梁柱承重，墙体只起分隔和围护的作用，房间布置比较灵活，门窗开置的大小、形状都较为自由的特点。人们可以根据自己的喜好充分利用其使用空间，满足了使用者在使用上的不同要求。因此，少许剪力墙框架结构房屋越来越多的受到人们的青睐。

少许剪力墙框架结构的设计主要有电算软件设计，辅助以简单的计算软件，以及手工计算。电算软件又分为专业软件与通用软件。国内比较常见的专业电算软件是PKPM，其次广厦、Midas Building 等也有应用。通用软件有ANSYS、Midas Gen等。。另外，探索者等小型软件可以方便的进行简单计算和绘图。

1.3 研究的内容和方法

1.3.1 研究内容

1、建筑设计：建筑规模：场地尺寸为20×50平方米；建筑层高3.6m-4.5m，层

数5层。应满足教学楼的功能要求，可作一部分效果以满足美观要求。

2、结构设计：结构体系采用少许剪力墙结构体系，根据建筑方案进行结构设计。包括：（1）结构布置与构件截面尺寸的确定；荷载统计；一榀框架的内力计算和截面设计满足构造要求。（2）利用PKPM进行结构设计、绘制部分施工图。

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1.3.2 采用的方法

结构设计采用手算和电算两种方法。电算采用PKPMCAD建立建筑模型，SATWE结构计算，墙梁柱施工图软件绘制。手算时，根据楼层的整体建筑做法和结构布置来确定荷载种类和大小，恒载和活载采用结构力学中弯矩分配法来计算；风载和地震作用采用抗震设计中的底部剪力法来计算，并考虑强剪弱弯，强柱弱梁的方法来计算配筋。

1.4 成果及意义 1.4.1 成果

图纸8张2#图，包括建筑图和结构图。

建筑：建筑平面图两张（首层、标准层）、立面图一张、剖面图一张、节点大样一张。工程做法等。

结构：按PKPM计算结果出图，包括基础施工图包过设计说明、标准层柱配筋图平法表达）、标准层梁配筋图、楼板的施工图（两张）、及楼梯的施工图。另外手画一张手算结果的一榀框架施工图。 计算书不少于1万字。

1.4.2 意义

本次毕业设计，目的是培养我们综合运用所学的基础理论知识、专业知识和基本技能，提高我们分析与解决实际问题的能力，为即将从事实际工作打下了扎实的基础。从此次毕业设计中，我们要锻炼和学习以下能力（1）查阅中外文文献和查阅相关规范，资料的能力。（2）工程设计中的实际问题实际分析，思考的能力。(3)运用PKPM，天正建筑，Auto-CAD等专业软件的能力。（4）形成了一个专业的思维来看待实际工程的能力（5）解决实际问题中增进团队合作的能力。

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第2章 设计概括

2.1 设计题目

四方学院教学楼建筑结构设计

2.2 设计目的

能够把所学的基本理论和基本专业知识综合用来分析和解决土木建筑工程设计问题，掌握工程项目的基本设计思路、方法、计算结果分析和成果内容、表达方式等，同时也能锻炼我们理论联系实际及动手能力。

2.3 设计规模

建筑地点：邯郸市 建筑场地面积：20m×50m

层数：结构共5层，层高均为3.9m，室内外高差0.450m，室外地面标高-0.450m。

2.4 设计资料

地基承载力特征值ƒ=160KPa，基本风压为0.3kN/m2,基本雪压为0.4kN/m2，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.15g。

2.5 各部分工程构造

2.5.1 屋面做法

选用河北工程做法 98ZJ001-屋面17，高聚物改性沥青土木防水屋面。 蛭石保护层

4厚高聚物改性沥青涂膜防水层一道 20厚水泥砂浆找平层

1：6水泥焦渣找2％坡，最薄处30厚结构找坡 保温层取A现浇屋面板50厚 120厚钢筋混凝土基层

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2.5.2 楼面

（选用河北工程做法，98JZ001楼面6，预制水楼石楼面) 铺25厚预制水磨石楼面，稀水泥浆擦缝 撒素水泥面（洒适量清水） 30厚1：4干硬性水泥砂浆结合层 40厚C20细石混凝土垫层（后浇层） 120厚钢筋混凝土楼板 （100厚钢筋混凝土楼板）

2.5.3 厕所

地面低于同层楼地面30mm，向地漏找坡1％，地面采用防滑地砖，墙面采用防水砂浆。

2.5.4 墙体

陶粒空心砌块 （390mm×290mm×190mm）容重γ=6KN/m3。内墙面采用河北98JZ001内墙3（水泥砂浆墙面），外墙面采用外墙4（水泥砂浆墙面）。

2.5.5 门窗

门厅处为铝合金门，其他均为木门。

2.6 设计要求

2.6.1 建筑部分

设计并绘制以下建筑施工图。

平面图：首层、标准层、顶层 、节点大样、设计说明、工程做法。 立面图：正立面、背立面。 剖面图：选择楼梯进行剖切。

2.6.2 结构部分

（1）手算部分

手工计算一榀框架在无墙情况下的竖向及地震作用的内力计算，内力组合及配筋设计，一块现浇板的配筋设计，一根连续次梁的设计，一根柱下基础设计。

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（2）PKPM软件计算

其它部分及考虑抗震墙与框架协同抗震影响等采用PKPM软件进行程序设计计算。

（3）图纸部分 结构设计总说明。

完成楼盖、框架、次梁、基础、楼梯等主要结构施工图绘制。

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第3章 建筑设计

3.1 建筑功能

3.1.1 建筑功能要求

（1）教学用房，教学辅助用房应分区明确、布局合理、联系方便、互不干扰。平面组合应功能分区明确，联系方便，有利于交通疏散。

（2）教室内课座椅的布置： 课座椅的排距不宜小于900mm，纵向走道宽度不小于550mm，教室后设置600mm的横向走道，应满足60人的标准设计。

3.2 平面设计

3.2.1 建筑造型

根据设计原则，本设计采用“一”字型结构体系，这种结构体系符合简单，对称，规则的原则。

3.2.2 布置原则

本设计在力求平面对称，对称平面易于保证质量中心和刚度中心重合，避免结构在水平作用下扭转。结构平面布置如图3-1

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图3-1 标准层平面图

3.3 立面设计

立面设计时首先推敲各部分总的比例关系，考虑建筑物整体的几个方面的统一。相邻里面的连接与协调，然后着重分析各里面上墙面的处理，门窗的调整和安排。最后对入口、门厅、走廊等进一步进行处理，里面的节奏感在门窗的排列组合，墙面的构件划分中表现比较突出。

3.4 剖面设计

剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度、层数、建筑空间的组合利用以及建筑剖面中的结构、构造关系。建筑物的平面和剖面是紧密联系的，在本设计中，学校一至五层层高均为3.9m，总高19.5m。

3.5 交通联系部分

3.5.1 楼梯

本工程主要垂直交通工具是两部双跑楼梯：开间进深分别为3300mm×7000mm，3600mm×7000mm和双分对折楼梯：6600mm×7000mm；满足人流通行要求。

3.5.2 走廊

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走廊起到连接水平方向各个分区的联系作用，考虑到建筑物的耐火等级、层数及走廊通行人数等因素，走廊宽3000mm。

3.5.3 出入口及门厅

因室外地坪标高设计为-0.450m，故从室外进大门门厅设三级台阶，门厅宽敞明亮满足交通和防火要求。

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第4章 结构方案设计

4.1 工程简介

（1）建筑地点：邯郸市

（2）建筑类型：五层学校.少许剪力墙框架结构。

（3）建筑介绍：楼盖及屋盖采用现浇钢筋混凝土楼盖，楼板厚度取120mm（100mm），外填充墙采用290厚的陶粒空心砌块，内墙采用190厚的陶粒空心砌块，楼梯采用现浇板式楼梯。

（4）工程地质条件：

自然地表0.8m内为填土，填土下层为4.5m厚亚粘土，再下为细沙层，亚粘土允许承载力按设计任务书。

地下水位：地下水在自然地表10m以下，无侵蚀性。

地震设计烈度按设计任务书，III类场地，地表海拔高度为80.5m。 建筑物耐久等级：2级。 （5）材料情况

混凝土采用C30，梁柱纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，梁柱箍筋采用HRB335钢筋，基础采用HRB335级钢筋。

（6）施工：梁柱板均为现浇。 （7）柱网布置如图4-1

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图4-1 柱网布置

4.2 框架结构承重方案的选择

本方案采用的是纵横向承重体系。

竖向荷载的传递路径：楼板的均布荷载和活载传给横向次梁和横向框架梁。横向次梁荷载传给纵向框架梁-再传给柱；横向框架梁的荷载直接传给柱。柱荷载再传给基础。

4.3 初估梁柱截面

4.3.1 柱截面

根据柱支承的楼板面积计算竖向荷载作用下的轴力，并按轴压比控制估算柱截面面积，估算柱截面时，楼层荷载一般按ｇE=11-14kN/m2计算。本工程ｇE=14kN/m2。计算负荷面积F=6.6×(7/2+3/2)=33m2（中柱）；对于边柱F=6.6×（7/2）=23.1 m2。如图4-2

图4-2 柱负荷面积

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根据轴压比设计值 NV=βF gEη

β-边柱取1.3，不等跨内取1.25 ，gE各层重力荷载代表值取 14kN/m2。 本工程为框架三级抗震（7度设防，高度≤30m），柱轴压比控制值μN=0.9

AC≥N/μNFC 边柱 AC1≥βF gEη/μNFC=

1.323.114103514.30.9=163×103m2

1.2533141035中柱 AC≥βF gEη/μNFC==224×103m2

14.30.9住截面分别为α=AC=403mm,473mm 根据设计柱截面取值为500mm×500mm

1Ib=bh3=500×5003/12 12柱高度：二至五层柱高度即为层高取3.9m，低层柱高度从基层顶面取至一层板底h1=3.9+0.45+0.55=4.9m

4.3.2 梁截面

框架梁截面的确定h=（1/12-1/8）L，b=（1/2.5-1/1.5）h。且b不小于0.5倍柱宽，不小于250mm。

L1：柱距6.6m，纵向框架梁。

h=（1/12-1/8）L=(550-825)mm取h×b=600mm×300mm。 L2: 边跨横向框架梁。

h=（1/12-1/8）L=(583-875)mm 取h×b=600mm×300mm。 L3：中跨横向框架梁。 取h×b=550mm×250mm 。 L4：联系次梁。

h=（1/15-1/10）L=（426-700）mm 取h×b=550mm×250mm。

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12

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第5章 荷载计算

5.1 恒载标准值的计算

5.1.1 屋面

河北98ZJ001-屋面17

蛭石保护层

4厚高聚物改性沥青涂膜防水层一道 0.35kN/m2 20厚水泥砂浆找平层 0.02×20= 0.4kN/m2 1：6水泥焦渣找2％坡，最薄处30厚结构找坡 0.15×14=1.75kN/m2 (2％×(7+1.5)=0.17m)，（0.17+0.03+0.03）/2=0.15m

保温层取A现浇屋面板50厚 0.05×30= 1.5kN/m2 120厚钢筋混凝土基层 0.12×25= 3kN/m2 总计 7kN/m2

5.1.2 各层楼面

河北98ZJ001-楼面6 0.65 kN/m2 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板(边跨) 0.12×25= 3.0 kN/m2 100厚现浇钢筋混凝土板（中跨） 0.1×2= 2.5 kN/m2 抹灰层：12厚混合沙浆 0.24 kN/m2 总计： 3. kN/m2 3.39 kN/m2

5.1.3 梁自重

b×h=300mm×600mm（边跨）

梁自重 0.6× 0.3×26 = 4.68kN/m b×h=250mm×550mm(中跨)

梁自重 0.55× 0.25×26 = 3.58 kN/m b×h=250mm×550mm（联系次梁）

梁自重 0.55× 0.25×26 = 3.58 kN/m

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5.1.4 柱自重

b×h=500mm×500mm

柱自重 0.5× 0.5×26= 6.5 kN/m

5.1.5 外纵墙自重

标准层

下部纵墙： 钢塑窗： 上部纵墙 贴瓷砖外墙面： 混合砂浆内墙面： 总计 底层

纵墙： 钢塑窗： 贴瓷砖外墙面： 混合砂浆内墙面： 总计 5.1.6 内纵墙自重

标准层（底层）

纵墙： 混合砂浆内墙面： 总计 5.1.7 内隔墙自重

标准层

内隔墙： 混合砂浆内墙面： 总计 底层

0.9×0.29×6=1.62kN/m 1.8×0.35=0.63 kN/m （3.9-1.8-0.9-0.6）×0.29×6=1.08 kN/m （3.9-1.8）×0.6=1.26 kN/m （3.9-1.8）×0.34=0.71 kN/m 5.3 kN/m （3.9+0.45-1.8）×0.29×6=4.59 kN/m 1.8×0.35=0.63 kN/m （3.9+0.45-1.8）×0.6=1.53 kN/m （3.9+0.45-1.8）×0.34=0.87 kN/m 7.62kN/m

(3.9-0.6)×6×0.19=3.96kN/m (3.9-0.6)×0.34×2=2.24kN/m 6.2kN/m

(3.9-0.6)×0.19×6=3.96kN/m (3.9-0.6)×0.34×2=2.24kN/m 6.2kN/m 14

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内隔墙： （4.9-0.6-0.45）×0.19×7=4.62 kN/m 混合砂浆内墙面： （4.9-0.6-0.45）×2×0.34=2.61kN/m 总计 7.23kN/m

5.1.8 外隔墙自重

标准层

外隔墙： (3.9-0.6)×0.29×6=5.74kN/m 混合砂浆内墙面： (3.9-0.6)×0.34×2=2.24kN/m 总计 7.96kN/m 底层

外隔墙： （3.9+0.45-0.6）×0.29×7=6.75 kN/m 混合砂浆内墙面： （4.9+0.45-0.6）×2×0.34=2.55kN/m 总计 9.3kN/m

5.2 活荷载标准值计算

5.2.1 屋面和楼面荷载标准值

根据<<建筑结构荷载规范>>（GB50009-2001）查得： 不上人的屋面： 0.5 kN/m2 楼 面：教室 2.0 kN/m2 走廊 2.5 kN/m2 厕所 2.5 kN/m2

5.2.2 雪荷载

SS=1.0×0.35=0.35kN/m2

kr0

屋面或荷载与雪荷载不同时考虑，俩者中取大值。

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5.3 竖向荷载下框架受荷总图 5.3.1 在A - B 及C -- D轴板

在A-B轴内：

L17=?2 按单向板计算。 L23.3在B-C轴内：

L16.6=?2 按单向板计算。 L235.3.2 在A -B 轴间框架梁

板传至梁上荷载都为均布荷载，荷载的传递示意图如图5-1所示。

图5-1 框架梁上板传荷载示意图 屋面板传递荷载

恒载： 7×3.3=23.1kN/m

活载： 0.5×3.3=1.65 kN/m 楼面板传递荷载

恒载： 3.×3.3=12.8kN/m 活载： 2.0×3.3=6.6 kN/m

梁自重： 4.68kN/m 在A- B 轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载= 4.68+23.1=27.78kN/m 活载=板传荷载=1.65kN/m

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楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载= 4.68+12.8=17.48kN/m 活载=板传荷载=6.6kN/m

5.3.3 在B- C轴间框架梁

屋面板传递荷载

恒载： 0 活载： 0

梁自重： 3.58kN/m 楼面板传递荷载

恒载： 0 活载： 0 在B- C 轴间框架梁均布荷载为

屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 = 3.58kN/m 活载=板传荷载=0 kN/m

楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载= 3.58kN/m 活载=板传荷载=0kN/m

梁自重： 3. 58kN/m

5.3.4 C- D轴间框架梁同A- B 轴间框架梁 5.3.5 A- B ，C- D轴间联系次梁

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图5-2次梁上的板传荷载示意图

屋面板传递荷载

恒载： 7×3.3=23.1kN/m

活载： 0.5×3.3=1.65kN/m 楼面板传递荷载

恒载： 3.×3.3=12.8kN/m 活载： 2×3.3=6.6 kN/m

梁自重： 3.58kN/m 在A- B 轴间框架梁均布荷载为

屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载= 23.1+3.58=26.68kN/m 活载=板传荷载= 1.65 kN/m

楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载= 12.8+3.58=16.38kN/m 活载=板传荷载= 6.6kN/m

5.3.6 A轴柱纵向集中荷载的计算

顶层柱

女儿墙自重（做法：墙高600 mm） 0.25×0.6×6+0.6×（0.6×2+0.25）=1.77kN/m 顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载

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=1.77×6.6+4.68×（6.6-0.5）+2×［3.3×7+3.58×（7-0.5）］×1/4

=63.43kN

顶层柱活载=板传荷载= 3.3×0.5×1/2×7=5.775kN 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载

= 5.3×6.6+4.68×（6.6-0.5）+2×［3.3×3.+3.58×（7-0.5）］×1/4 =117.62kN

标准层柱活载=板传荷载= 3.3×2×7×1/2=23.1kN

5.3.7 B轴柱纵向集中荷载的计算

顶层柱恒载=梁自重+板传荷载

=4.68×（6.6-0.5）+1/2×3×6.6×7+2×［3.3×7+3.58×（7-0.5）］×1/4

=132.47kN

顶层柱活载=板传荷载

=0.5×3×6.6×1/2+5.77=10.725kN

标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重

= 4.68×（6.6-0.5）+1/2×3×6.6×3.39+2×［3.3×

3.+3.58×（7-0.5）］×1/4+6.2×6.6=120.03kN

标准层柱活载=板传荷载

=2.5×3×6.6×1/2+23.1=42.9kN

5.3.8 C轴柱纵向集中荷载的计算与B轴柱的相同 5.3.9 D轴柱纵向集中荷载的计算与A轴柱的相同

框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图5-3所示（图中数值均为标准值）

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图5-3 竖向荷载受荷总图

注：1图中各单位为kN 2 图中数值都为标准值

5.4 风荷载计算

作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值见表5-1

wk=μzμShhBβω

ijZ02

本地区基本风压为：w0=0.3

μZ— 风压高度变化系数.地面粗糙度为C类

μS— 风荷载体型系数。根据建筑物的体型查的μS=1.3 βZ —以为房屋总高度小于30米所以βZ=1.0 hi —下层柱高

hj — 上层柱高，对顶层为女儿墙的2倍

B — 迎风面的宽度B=6.6m.

表5-1 集中风荷载标准值

离地高度

μZ

（Z/m） 19.95 16.05 12.15

1.25 1.16 1.06

1.0 1.0 1.0

1.3 1.3 1.3

βZ

μS

w0 (kN/m2) 0.3 0.3 0.3

hi(m)

3.9 3.9 3.9

hj(m)

1.2 3.9 3.9

Wk（KN）

8.2 11.65 10.

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8.25 4.35

1.0 1.0

1.0 1.0

1.3 1.3

0.3 0.3

3.9 4.35

3.9 3.9

10.04 10.62

5.5 水平地震作用

该建筑物的高度为19.95米，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。

5.5.1 重力荷载代表值的计算

屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5×雪荷载标准值。 楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5×楼面活荷载标准值。 其中结构和构配件自重取楼面上下各半层高范围内（屋面处取顶层的一半）的结构及构配件自重。

5.5.1.1 屋面处重力荷载代表值标准值计算

G女儿墙=1.77×（49.8+17）×2=236.47 kN 屋面板结构层及构造层自重标准值： G屋面板=7×（49.8×17）=5926.2kN

G梁=4.68×（6.6-0.5）×28+4.68×（7-0.5）×18+3.58×（7-0.5）×14=1672.68kN G柱=6.5×（1.95-0.12）×36=428.22 kN 顶层墙重：

G墙=1/2［5.3×（6.6-0.5）×14+5.3×（3.6-0.5）×2］+1/2［6.2×（6.6-0.5）×12.5+6.2×（3.6-0.5）］+1/2×［6.2×（7-0.5）×17］+1/2［6.2×（3-0.5）×2］=242.74+245.98+342.55+15.5=846.77kN

G屋顶= G女儿墙+G屋面板+G梁+G柱+G墙

=236.47+5926.2+1672.68+438.22+846.77=9110.34kN 5.5.1.2 其余各层楼面处重力荷载标准值计算

G墙=1693.kN

G楼板=3.×7×49.8×2+3.39×49.8×3=3248.45kN G梁=1672.68kN

G柱=6.5×(3.9-0.12)×36=884.52kN

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G标准层=G墙+ G楼板+ G梁+ G柱

=1693.+3248.45+1672.68+884.52=7499.19kN 5.5.1.3 底层楼面处重力荷载标准值计算

G墙=1/2×［7.62×(6.6-0.5)×14+7.62×(6.6-0.5)×2］+1/2×［6.2×(6.6-0.5)×11.5+6.2×(3.6-0.5)］

+1/27.23×14×(7-0.5)+1/2×9.3×(17-1.5)×2 =371.85+227.07+328.96+144.15+846.77=1918.8kN G楼板=3.×7×49.8×2+3.39×49.8×3=3248.45kN G梁=1672.68kN

4.9/23.9/2-0.12G柱=884.52×=1001.52kN

3.9-0.12G标准层=G墙+ G楼板+ G梁+ G柱

=1918.8+3248.45+1672.68+1001.52=7841.45kN 5.5.1.4 屋面雪荷载标准值计算

Q雪=q雪×S=0.35×49.8×17=296.31kN 5.5.1.5 楼面活荷载标准值计算

Q

楼面

=3.5×7×(6.6+3.3+3.6)+2.5×(3×49.8+6.6×7)+2×(49.8×

17-290.1)=330.75+4+1113=1932.75kN 5.5.1.6 总重力荷载代表值的计算

GEW=屋面处结构和构件自重+0.5雪荷载标准值 =9110.34+0.5296.31=9258.5kN

中间层

GEi=楼面处结构和构件自重+0.5活载标准值 =7499.19+0.51932.75=8465.6KN

底层楼面处：

GEi =楼面处结构和构件自重+0.5活载标准值

=7841.45+0.51932.75=8807.8KN

5.5.2 框架柱抗侧移刚度和结构基本自震周期计算：

5.5.2.1 横向D值的计算：

在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架

22

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梁的抗弯惯性矩取I=2I0；边框架梁取I=1.5I0,I0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁，柱的线刚度见表

表5-2 横梁、柱线刚度

杆件

截面尺寸 B(mm) H(mm)

边跨框架梁 中跨框架梁 中框架梁 中框架梁 底层柱 中层柱

300 250 300 250 500 500

表5-3 框架柱横向侧移刚度D值（KN/mm） 600 550 600 550 500 500

EC （kN/mm2）

30 30 30 30 30 30

I0 （mm4） 5.4×109 3.46×109 5.4×109 3.46×109 5.2×109 5.2×109

I （mm4）8.1×109 5.19×109 10.8×109 6.92×109 5.2×109 5.2×109

L (m) 7 3 7 3 4.9

EIi=

L3.45×107 5.175×107 4.6×107 6.9×107 3.2×107

相对刚度 1 1.5 1.33 2 0.93 1.16

3.9 4.0×107

层数 柱类型

iK=

C2iZi(一般层)K=

iZ0.86

C(底层)

K 2K0.5KаC=

2KаC=

0.3 0.52

D=12аC•iZ/H

2

根数

二～五层

边框架边柱 边框架中柱

9.46 16.4

4 4

2.16

23

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中框架边柱 中框架中柱

低层

边框架边柱 边框架中柱 中框架边柱 中框架中柱

1.15 2.87 1.08 2.69 1.43 3.58

0.36 0.59 0.51 0.68 0.56 0.73

11.35 18.6 10.2 13.6 11.2 14.6

14 14 4 4 14 14

低层 D=4×(10.2+13.6)+14×(11.2+14.6)=446.8kN/mm

二至五层  D=4×（9.46+16.4）+14×（11.35+18.6）=522.74kN/mm

5.5.2.2 结构基本地震周期的计算

用假想顶点位移T计算结构基本自振周期，计算过程见表4-4

表5-4 假想顶点位移T计算结果

层数 5 4 3 2 1

Gi（kN） 9258.5 8465.6 8465.6 8465.6 8807.8

G（kN） D（kN/m）

i

i（m）

0.0177 0.0339 0.0501 0.0663 0.0972

i（m）

0.2652 0.2475 0.2136 0.1635 0.0972

9258.5 17724.1 261.7 34655.3 43463.1

522740 522740 522740 522740 446800

结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数T=0.6，则结构的基本自振周期为 T1=1.7ψTT=1.7×0.6×0.2652=0.52S 5.5.2.3 多遇水平地震作用计算

由于该工程所在地区抗震设防烈度为7度，场地为III类，设计地震分组为第一组，由表查得 MAX=0.12 Tg=0.45s

Geq0.85GE=0.85×43463.1=36943.6kN

Tg由于Tg=0.45ST1r式中 r— 衰减系数，在TgT15Tg的区间取0.9S

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2— 阻尼调整系数相应的2=1.0 纵向地震影响系数

Tg0.450.9

12max=()×1×0.12=0.1

T0.521rT1=0.52S<1.4Tg=0.63S

不需要考虑顶部附加水平地震作用的影响，即顶部附加地震作用系数： 值：

FEK= а1Geq=3694.36kN

n0

如图4-3对于多质点体系，对于多质点体系结构底部总纵向水平地震作用标准

FiGiHiFEK

GiHi

图5-4

质点i的水平地震作用标准值，楼层地震剪力及数层层间位移的计算过程见表5-5

表5-5 Fi，vi，Δui的计算过程

层

Gi（kN） Hi（m） GiH（ikN.m) 5 4

9258.5 8465.6

20.5 16.6

1799.25 140528.96

GHii

Vi(kN)

Fi(kN) 1262.27 934.6

1262.27 2196.87

D

522.74 522.74

Δui(mm) 2.41 4.20

5596.83 5596.83

25

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3 2 1

8465.6 8465.6 8807.8

12.7 8.8 4.9

107513.12 74497.28 43158.22

5596.83 5596.83 5596.83

715.02 495.45 287.04

2911. 3407.34 3694.38

522.74 522.74 446.8

5.57 6.52 8.27

Δμi0.0082711楼层最大位移与楼层层高之比

h=4.926

=592?550满足位移要求 石家庄铁道大学毕业设计

第6章 内力计算

6.1 恒载作用下的框架的内力

6.1.1 弯矩分配系数

根据结构力学的原则，可计算出本例横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图5-1.

节点 A1: SA1A0=4iA1A0=4×0.93=3.72 ; SA1B1=4iA1B1=4×1.33=5.32 SA1A2=4iA1A2=4×1.16=4. 分配系数 μA1A0=

SA1A03.720.272 S3.725.324.A μA1B1=

SA1B10.339 ; μA1A2=0.3 SA节点B1:SB1D1=iB1D1=2×2=4

åS=3.72+5.32+4.+4=17.68B

SB1B03.72==0.21,同理 μB1A1=0.3，μB1D1=0.227 μB1B0=

åS17.68BμB1B2=0.263

节点A2:SA2A1=4×1.16=4.; SA2A3=4.; SA2B2=4×1.33=5.32

åS=4.+4.+5.32=14.6

A μA2A1=

SA2A14.==0.318;μA2A3=0.318;μA2B2=0.3 åS14.6A 节点B2:SB2D2=2×2=4;

åS=14.6+4=18.6

B μB2D2=0.215;μB2B3=0.249;μB2B1=0.249;μB2A2=0.287 节点A3B3，A4B4同A2B2 节点A5

27

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μA5B5=

节点B5

μB5D5=

5.324.=0.534;μA5A4==0.466

5.32+4.5.32+4.

45.32=0.287;μB5A5==0.381；

5.32+4.+45.32+4.+44.=0.332. μB5B4=

5.32+4.+46.1.2 杆件固端弯矩

杆端弯矩以顺时针为正 （一）横梁固端弯矩

1）顶层横梁 MA5B5=－MB5A5=－

121ql=－21.7872113.4kN.m 1212

1MB5D5=－ql2=－1/3×3.58×1.52=-2.7kN.m

31 MD5B5=MB5D5=-1.35kN.m

2 2)其他层横梁固端弯矩

11MA4B4=－MB4A4=－ql2=－创17.4872=-71.4kN.m

12121MB4D4=－ql2=－1/3×3.58×1.52=-2.7kN.m

31 MD4B4=MB5D5=-1.35kN.m

2 （1－4层固端弯矩值相同） 3）跨中弯矩值

166+94. 顶层边跨：M0=ql2-=170.15-80.32=.83kN.m

82

q=21.78kN/m

顶层中跨：M0=41.27kN.m

156.+61.1=48.24 ，q=17.48kN/m 二～四层：M0=ql2-82 中跨 ： M0=16.26kN.m

151.19+62.2=50.36KN.m ，q=17.48kN/m 低层 ：M0=ql2-82M0=17.95kN.m

28

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图6-1 荷载弯矩分配过程

29

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注：节点分配顺序：（A4 B3 A2 B1）(B4 A3 B2 A1)

图6-2 恒载作用下M图 ： 单位KN.m

注：由于本结构为对称结构，所以右半数据省略

30

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图6-3 恒载作用下N 轴力图 ，单位KN

31

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图6-4 恒载作用下剪力图，单位KN

6.2 活载作用下的框架的内力

6.2.1 弯矩分配系数

根据结构力学的原则，可计算出本例横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图5-1.

节点 A1: SA1A0=4iA1A0=4×0.93=3.72 ; SA1B1=4iA1B1=4×1.33=5.32 SA1A2=4iA1A2=4×1.16=4. 分配系数 μA1A0=

SA1A03.72==0.272 åS3.72+5.32+4.A μA1B1=

SA1B1=0.339 ; μA1A2=0.3 åSA32

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节点B1:SB1D1=iB1D1=2×2=4

åS=3.72+5.32+4.+4=17.68

B μB1B0=

SB1B03.72==0.21,同理 μB1A1=0.3，μB1D1=0.227 S17.68åBμB1B2=0.263

节点A2:SA2A1=4×1.16=4.; SA2A3=4.; SA2B2=4×1.33=5.32

åS=4.+4.+5.32=14.6

A μA2A1=

SA2A14.==0.318;μA2A3=0.318;μA2B2=0.3 S14.6åA 节点B2:SB2D2=2×2=4;

åS=14.6+4=18.6

B μB2D2=0.215;μB2B3=0.249;μB2B1=0.249;μB2A2=0.287

节点A3B3，A4B4同A2B2 节点A5 μA5B5=

节点B5

5.324.=0.534;μA5A4==0.466

5.32+4.5.32+4.

45.32=0.287;μB5A5==0.381；

5.32+4.+45.32+4.+44.=0.332. μB5B4=

5.32+4.+4μB5D5=

6.2.2 杆件固端弯矩

杆端弯矩以顺时针为正 （一）横梁固端弯矩 1）顶层横梁 MA5B5=－MB5A5=－

121ql=－创1.6572=-6.74KN.m 1212

1MB5D5=－ql2=0KN.m

31 MD5B5=MB5D5=0KN.m

2 2)其他层横梁固端弯矩

33

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MA4B4=－MB4A4=－

121ql=－创6.672=-26.95KN.m 1212

1MB4D4=－ql2=0KN.m

31 MD4B4=MB5D5=0KN.m

2 （一－四层固端弯矩值相同） 3）跨中弯矩值

13.9+5.56 顶层边跨：M0=ql2-=5.38KN.m

82 q=1.65KN/m

顶层中跨：M0=2.57KN.m

121.44+22.79二～四层：M0=ql2-=18.31KN.m ，q=6.6KN/m

82 中跨 ： M0=6.87KN.m 119.42+23.19低层 ：M0=ql2-=50.36KN.m ，q=6.6KN/m

82M0=7.51KN.m

34

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图6-5 活载弯矩分配过程

图6-6 活载作用下的弯矩图，单位KN.m

注：左右对称，故又半部分数据省略

35

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图6-7 活载作用轴力图，单位KN

36

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图6-8 活载作用下剪力图，单位KN

6.3 风载作用下的框架的内力计算

表6-1 风载作用下框架位移

层次 层高hi（m） 5 4 3 2 1

3.9 3.9 3.9 3.9 4.35

Pik（kN）

8.2 11.65 10. 10.04 10.62

Vik（kN）

8.2 19.85 30.49 40.53 51.15

D（kN/mm）

59.9 59.9 59.9 59.9 51.6

δi=

Vik总位移

(mm)

（mm） D0.14 0.33 0.51 0.67 1

2.65 2.51 2.18 1.67 1

层间侧移 δMAX=1.0/0.85=1.18mm（0.85位移放大系数） 相对侧移 δMAX/h =1/4350 < 1/500（弹性层间位移） 顶点侧移 侧移Δ=2.65/0.85=3.11mm

相对侧移 Δ/h = 2.33/19950 <1/650（弹性顶点位移）

表6-2 风荷载作用下框架柱剪力和柱端弯矩

柱 层次 层高

Vi（kN）

D(kN/mm)

59.9 59.9 59.9 59.9

Di

Vik

M下Y

（kN/mm）

0.36 0.41 0.46 0.5

2.18 6.03 10.39 15.01

3.88 8.68 12.2 15.01

M上 边柱 5 4 3 2

3.9 3.9 3.9 3.9

8.2 19.85 30.49 40.53

11.35 11.35 11.35 11.35

1.55 3.77 5.79 7.7

37

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1 5 4

中柱

3 2 1

4.35 3.9 3.9 3.9 3.9 4.35

51.15 8.2 19.85 30.49 40.53 51.15

51.6 59.9 59.9 59.9 59.9 51.6

11.2 18.6 18.6 18.6 18.6 14.6

11.1 2. 6.15 9.45 12.56 14.47

0.61 0.44 0.45 0.5 0.5 0.55

29.45 4.36 10.79 18.43 24.49 34.62

18.83 5.55 13.19 18.43 24.49 28.33

注释 M下= Vi k×Y×h 为柱下端弯矩 M下= Vi k×（1-Y）×h 柱上端弯矩 中跨节点弯矩值，节点左右梁线刚度比1.33/2=0.665 M左=

表6-3 框架梁端剪力

AB跨梁端剪力

层

l (m) 5 4 3 2 1

7 7 7 7 7

BC跨梁端剪力

M不平衡×0.665/1.665，M右= M不平衡×1/1.665

ME左 kN.m 3.88 10.86 18.23 25.4 33.84

ME右 kN.m 2.22 7.01 11.67 17.14 21.1

L ME左+ME右VE=

l•(m)

0.87 2.55 4.27 6.08 7.85

3 3 3 3 3

ME左 kN.m 3.33 10. 17.55 25.78 31.72

ME左ME右 VEl•kN.m

3.33 10. 17.55 25.78 31.72

2.22 7.03 11.7 17.19 21.15

ME右

38

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图6-9 风载作用下M弯矩图，单位kN.m

注：左右反对称，故右半部分数据省略

39

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图6-10 风载作用下N轴力图，单位KN

图6-11 风载作用下V剪力图，单位kN

40

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6.3 地震作用下的框架的内力计算

框架柱剪力和柱端弯矩计算采用D值法

表6-4 中框架横向水平地震恒载作用下框架柱剪力和柱端弯矩计算

层

柱 边柱

次 5 4 3 2 1

中柱

5 4 3 2 1

Vi（kN）

D

（kN/mm） 522.74 522.74 522.74 522.74 446.8 522.74 522.74 522.74 522.74 446.8

Di

Vik 27.77 48.33 .06 74.96 92.36 45.44 79.09 104.8 122.6 121.9

K Y M下 M上 1262.27 2196.87 2911. 3407.34 3694.38 1262.27 2196.87 2911. 3407.34 3694.38

11.35 11.35 11.35 11.35 11.2 18.6 18.6 18.6 18.6 14.6

1.15 1.15 1.15 1.15 1.43 2.87 2.87 2.87 2.87 3.85

0.36 0.41 0.46 0.5 0.61 0.44 0.45 0.5 0.5 0.55

39 77.28 114.92 146.17 276.06 77.98 138.8 204.42 239.19 328.55

69.33 111.2 134.9 146.17 176.5 99.25 169. 204.42 239.19 268.81

注释；Vik=

DVi ，M下= Vik Yh M上=Vik （1-Y）h D 中跨节点弯矩值，节点左右梁线刚度比1.33/2=0.665

41

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M左= M不平衡×0.665/1.665，M右=

M不平衡×1/1.665

表6-5 框架梁端剪力

AB跨梁端剪力

层

L (m) 5 4 3 2 1

7 7 7 7 7

BC跨梁端剪力

ME左 kN.m 69.33 150.2 212.18 261.09 322.67

L ME左ME右 VEl•kN.m (m) 39. 98.9 137.08 177.18 202.9

15.57 35.6 49.9 62.61 75.08

3 3 3 3 3

ME右 ME左 kN.m 59.61 148.72 206.14 266.43 305.1

ME右 kN.m 59.61 148.72 206.14 266.43 305.1

VEME左ME右

l•39.74 99.15 137.43 177.62 203.4

42

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图6-12 地震作用下M弯矩图，单位kN.m

43

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图6-13 地震作用下N轴力图,单位kN

44

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图6-14 地震作用下v剪力图 单位kN

45

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第7章 内力组合

7.1 恒荷载作用下内力调幅

7.1.1 梁端柱边剪力计算

取柱轴心柱边这一段为隔离体，由平衡条件可求得梁柱边剪力值，对FG跨取出隔离体，由平衡几何关系得

' V柱边V柱中线0.25q恒

7.1.2 梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算

'' M柱边 M柱中线0.25V柱边梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算计算结果见表7-1

表7-1 梁端柱边剪力及梁端柱边弯矩

梁端弯矩

层数

梁端柱边剪力

梁端柱边弯矩

MAB

kN.m

MBA

MBC

kN.m -45.32 -20.32 -20.32 -20.32 -22

 VABkN

 VBA

kN

 VBC kN 4.48 4.48 4.48 4.48 4.48

 MABkN.m -44.45 -43.62 -43.62 -43.62 -37.38

 MBAkN.m -71.04 -44.62 -44.62 -44.62 -47.61

 MBCkN.m -44.2 -19.2 -19.2 -19.2 -20.88

kN.m -94. -60.1 -60.1 -60.1 -62.2

5 4 3 2 1

-66 -56. -56. -56. -51.19

86.19 -94.39 51.69 -61.94 51.69 -61.94 51.69

-61.94

55.24 -58.38

7.1.3 弯矩调幅

本设计取调幅系数=0.85 ，调幅后的梁柱边弯矩及跨中弯矩如表6-2所示， 跨中弯矩11MFGMGF0.85q恒l2 2846

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表7-2 梁柱边弯矩及跨中弯矩

梁AB

层数 5 4 3 2 1

左边支座 -44.45 -43.62 -43.62 -43.62 -37.38

跨中 121.07 69.56 69.56 69.56 70.94

右边支座 -71.04 -44.62 -44.62 -44.62 -47.61

左边支座 -44.2 -19.2 -19.2 -19.2 -20.88

梁BC

跨中 -33. -12.29 -12.29 -12.29 -13.72

右边支座 -44.2 -19.2 -19.2 -19.2 -20.88

7.2 活荷载作用下内力调幅

梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算见表7-4

7.2.1 梁端柱边剪力计算

取柱轴心柱边这一段为隔离体，由平衡条件可求得梁柱边剪力值，对FG跨取出隔离体，由平衡几何关系得

' V柱边V柱中线0.25q恒

7.2.2 梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算

'' M柱边 M柱中线0.25V柱边梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算计算结果见表7-3

47

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表7-3 梁端柱边剪力和梁端柱边弯矩

层数

梁端弯矩

梁端柱边剪力

梁端柱边弯矩

MAB

KN.m

MBA

kN.m -5.56 -22.79 -22.79 -22.79 -23.19

MBC

kN.m -2.57 -6.87 -6.87 -6.87 -7.51

 VABkN 5.13 21.26 21.26 21.26 20.91

 VBA

kN -5.61 -21. -21. -21. -21.99

 VBCkN 0 0 0 0 0

 MABkN.m -2.62 -16.13 -16.13 -16.13 -14.19

 MBAkN.m -4.16 -17.38 -17.38 -17.38 -17.69

 MBCkN.m -2.57 -6.87 -6.87 -6.87 -7.51

5 4 3 2 1

-3.9 -21.44 -21.44 -21.44 -19.42

7.2.3 弯矩调幅

本设计取调幅系数=0.85 ，调幅后的梁柱边弯矩及跨中弯矩如表6-2所示，

11跨中弯矩MFGMGF0.85q恒l2

28表7-4 梁柱边弯矩及跨中弯矩

梁AB

层数 5 4 3 2 1

左边支座 -2.62 -16.13 -16.13 -16.13 -14.19

跨中 7.22 26.18 26.18 26.18 26.88

右边支座 -4.16 -17.38 -17.38 -17.38 -17.69

左边支座 -2.57 -6.87 -6.87 -6.87 -7.51

梁BC

跨中 -2.18 -5.84 -5.84 -5.84 -6.38

右边支座 -2.57 -6.87 -6.87 -6.87 -7.51

7.3 风荷载作用下的梁端柱边内力

梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算见表7-5

48

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表7-5 梁端柱边剪力梁端柱边弯矩

层数

梁端弯矩

梁端柱边剪力

梁端柱边弯矩

跨中弯矩

MAB

kN.m

MBA

kN.m -2.2 -7.01 -11.67 -17.14 -21.1

MBC

kN.m 3.33 10. 17.55 25.78 31.72

 VABkN -0.87 -2.55 -4.27 -6.08 -7.85

 VBA

kN -0.87 -2.55 -4.27 -6.08 -7.85

 VBCkN -2.22 -7.03 -11.7 -17.19 -21.15

 MABkN.m 3.66 10.22 17.16 23.88 31.88

 MBAkN.m -2 -6.37 -10.6 -15.62 -19.14

 MBCkN.m 2.78 8.78 14.63 21.48 26.43

MABkN.m 0.83 1.93 3.28 4.13 6.37

MBC

kN.m 0 0 0 0 0

5 4 3 2 1

3.88 10.86 18.23 25.4 33.84

7.4 水平地震作用下的梁端柱边内力

梁端柱边剪力梁端柱边弯矩计算见表7-6. 表7-6 梁端柱边剪力梁端柱边弯矩

梁端弯矩 层数

梁端柱边剪力

梁端柱边弯矩

跨中弯矩

MAB

kN.m

MBA

kN.m -39. -98.9 -137.08 -177.18 -202.9

MBC

kN.m 59.61 148.72 206.14 266.43 305.1

 VABkN -15.57 -35.6 -49.9 -62.61 -75.08

 VBA

kN -15.57 -35.6 -49.9 -62.61 -75.08

 VBCkN -39.74 -99.15 -137.43 -177.62 -203.4

 MABkN.m 65.44 141.3 199.71 245.44 303.9

 MBAkN.m -35.75 -90 -124.61 -161.53 -184.13

 MBCkN.m 49.68 123.93 171.78 222.03 2.25

MAB

kN.m 14.85 24.65 37.55 41.96 59.

MBC

kN.m 0 0 0 0 0

5 4 3 2 1

69.33 150.2 212.18 261.09 322.67

49

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第8章 内力组合表

表8-1 风荷载组合梁的内力设计值

荷载种类

杆件

跨向 截面

内力

恒载

活载 -2.62 5.13 7.22 -4.16 -5.61 -2.57 0 -2.18 -2.57 0 -16.13 21.26 26.18 -17.38 -21. -6.87 0 -5.84 -6.87 0 -16.13 21.26 26.18 -17.38 -21.

风荷载 3.66 -0.87 0.83 -2 -0.87 2.78 -2.22 0 -2.78 -2.22 10.22 -2.55 1.93 -6.39 -2.55 8.78 -7.03 0 -8.78 -7.03 17.16 -4.27 3.28 -10.6 -4.27

风荷载 -3.66 0.87 -0.83 2 0.87 -2.78 2.22 0 2.78 2.22 -10.22 2.55 -1.93 6.39 2.55 -8.78 7.03 0 8.78 7.03 -17.16 4.27 -3.28 10.6 4.27

内力组合

1.2*恒载+1.4*活载+1.4*0.6*风载 -53.93 109.88 156.09 -92.75 -121.85 -.30 3.51 -43.30 -58.97 -7.24 -66.34 .65 121.75 -83.24 -106.77 -25.28 -0.53 -22.92 -40.03 -11.28 -60.51 88.21 122.88 -86.78 -108.21

-60.08 111.34 1.69 -.39 -120.39 -58.97 7.24 -43.30 -.30 -3.51 -83.51 93.93 118.50 -72.51 -102.48 -40.03 11.28 -22.92 -25.28 0.53 -.34 95.38 117.37 -68.97 -101.04

梁左

AB跨 跨中

梁右

顶层横梁

梁左

BC跨 跨中

梁右 梁左

AB跨 跨中

梁右

四层横梁

梁左

BC跨 跨中

梁右 梁左

三层横梁 AB跨 跨中

梁右

M V M M V M V M M V M V M M V M V M M V M V M M V

-44.45 86.19 121.07 -71.04 -94.39 -44.2 4.48 -33. -44.2 -4.48 -43.62 51.69 69.56 -44.62 -61.94 -19.2 4.48 -12.29 -19.2 -4.48 -43.62 51.69 69.56 -44.62 -61.94

续表8-1

50

石家庄铁道大学毕业设计 内力

恒载 M V M M V M V M M V M V M M V M V M M V M V M M V

-19.2 4.48 -19.2 -4.48 51.69 69.56

荷载种类 活载 -6.87 0 -6.87 0 21.26 26.18

风荷载（左） 14.63 -11.7 0 -14.63 -11.7 23.88 -6.08 4.13 -15.62 -6.08 21.48 -17.19 0 -21.48 -17.19 31.88 -7.85 6.37 -19.14 -7.85 26.43 -21.15 0 -26.43 -21.15

内力组合

风荷载1.2*恒载+1.4*活载+ （右） 1.4*0.6*风载 -14.63 -20.37 11.7 0 11.7 6.08 -4.13 6.08

-4.45 -22.92 -15.20 86.68 123.59 -109.73

-44.95 15.20 -22.92 -20.37 4.45 -94.99 96.90 116.65 -.76 -99.52 -50.70 19.82 -22.92 -14.61 9.06 -91.50 102.16 117.41 -65.82 -94.25 -57.77 23.14 -25.40 -13.37 12.39

杆件 跨向 截面

梁左

三层横梁 BC跨 跨中

梁右 梁左

AB跨 跨中

梁右

二层横梁

梁左

BC跨 跨中

梁右 梁左

AB跨 跨中

梁右

底层横梁

梁左

BC跨 跨中

梁右

-12.29 -5.84

14.63 -44.95 -23.88 -.87

-43.62 -16.13

-44.62 -17.38 -61.94 -21. -19.2 4.48 -19.2 -4.48 55.24 70.94

-6.87 0 -6.87 0 20.91 26.88

15.62 -91.00 -21.48 -14.61 17.19 -9.06 0

-22.92

21.48 -50.70 17.19 -19.82 -31.88 -37.94 7.85 -6.37 7.85

88.97 128.11 -107.44

-12.29 -5.84

-37.38 -14.19

-47.61 -17.69 -58.38 -21.99 -20.88 -7.51 4.48

0

-13.72 -6.38 -20.88 -7.51 -4.48

0

19.14 -97.98 -26.43 -13.37 21.15 -12.39 0

-25.40

26.43 -57.77 21.15 -23.14

表8-2地震作用下的梁内力设计值

51

石家庄铁道大学毕业设计

1.2*重力荷载 +1.3*地震作用 30.2 86.3 168.9 -134.2 -136.9 10.0 -46.3 -41.6 -119.2 -57.0 121.7 28.5 132.5 -181.0 -133.6 133.9 -123.5 -18.3 -188.3 -134.3 197.6 9.9 148.0 -226.0 -152.2 196.2 -173.3 -18.3 -250.5 -184.0

-140.0 126.7 130.3 -41.3 -96.4 -119.2 57.0 -41.6 10.0 46.3 -245.7 121.1 65.8 53.0 -41.0 -188.3 134.3 -18.3 133.9 123.5 -321.6 139.7 50.4 98.0 -22.4 -250.5 184.0 -18.3 196.2 173.3

杆件 跨向 截面 内力 M V M M V M V M M V M V M M V M V M M V M V M M V M V M M V

重力荷载 左地震

-45.8 88.8 124.7 -73.1 -97.2 -45.5 4.5 -34.6 -45.5 -4.5 -51.7 62.3 82.7 -53.3 -72.8 -22.6 4.5 -15.2 -22.6 -4.5 -51.7 62.3 82.7 -53.3 -72.8 -22.6 4.5 -15.2 -22.6 -4.5

65.4 -15.6 14.9 -35.8 -15.6 49.7 -39.7 0.0 -49.7 -39.7 141.3 -35.6 25.7 -90.0 -35.6 123.9 -99.2 0.0 -123.9 -99.2 199.7 -49.9 37.6 -124.6 -49.9 171.8 -137.4 0.0 -171.8 -137.4

右地震 -65.4 15.6 -14.9 35.8 15.6 -49.7 39.7 0.0 49.7 39.7 -141.3 35.6 -25.7 90.0 35.6 -123.9 99.2 0.0 123.9 99.2 -199.7 49.9 -37.6 124.6 49.9 -171.8 137.4 0.0 171.8 137.4

AB跨 顶层横梁

梁左 跨中 梁右 梁左

BC跨 跨中 梁右 梁左

AB跨 跨中 梁右

四层横梁

梁左

BC跨

跨中 梁右 梁左

AB跨

跨中 梁右

三层横梁

梁左

BC跨

跨中 梁右

注：重力荷载=恒载+0.5×活载

续表8-2

52

石家庄铁道大学毕业设计

杆件 二层横梁

跨向

截面

内力 M V M M V M V M M V M V M M V M V M M V

重力荷载 左地震 -51.7 62.3 82.7 -53.3 -72.8 -22.6 4.5 -15.2 -22.6 -4.5 -44.5 65.7 84.4 -56.5 -69.4 -24.6 4.5 -16.9 -24.6 -4.5

245.4 -62.6 42.0 -161.5 -62.6 222.0 -177.6 0.0 -222.0 -177.6 303.9 -75.1 59.9 -184.1 -75.1 2.3 -203.4 0.0 -2.3 -203.4

右地震 -245.4 62.6 -42.0 161.5 62.6 -222.0 177.6 0.0 222.0 177.6 -303.9 75.1 -59.9 184.1 75.1 -2.3 203.4 0.0 2.3 203.4

1.2*重力荷载 +1.3*地震作用 257.1 -6.6 153.7 -274.0 -168.7 261.5 -225.5 -18.3 -315.8 -236.3 341.7 -18.8 179.1 -307.1 -180.9 301.0 -259.0 -20.3 -360.1 -269.8

-381.1 156.2 44.6 146.0 -5.9 -315.8 236.3 -18.3 261.5 225.5 -448.4 176.4 23.4 171.6 14.4 -360.1 269.8 -20.3 301.0 259.0

梁左

AB跨

跨中 梁右 梁左

BC跨

跨中 梁右 梁左

AB跨

跨中 梁右

底层横梁

梁左

BC跨

跨中 梁右

注：重力荷载=恒载+0.5×活载

53

石家庄铁道大学毕业设计 表8-3 风荷载组合的柱内力设计值

荷载种类

柱

柱

截面

内力 M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N

恒载 66 30.19 -49.32 229.7 -20.39 26.35 30.19 -20.39 -20.39 26.35 30.19 -20.39 -20.39 26.35 28.4 -20.39 -22.35

活载 3.9 11.44 -2.99 16.5 -7.96 10 11.44 -7.96 -7.96 10 11.4 -7.96 -7.96 10 10.78 -7.96 -8.72

风载(左） 风载（右） -3.88 -0.87 -2.18 -0.87 -5.55 -1.35 -4.36 -1.35 -8.68 -3.42 -6.03 -3.42 -13.19 -5.83 -10.79 -5.83 -12.2 -10.39 -18.43 -13.26 -18.43 -13.26 -15.01 -15.01 -24.49 -24.37 -24.49 -24.37

3.88 0.87 2.18 0.87 5.55 1.35 4.36 1.35 8.68 3.42 6.03 3.42 13.19 5.83 10.79 5.83 12.2 7.69 10.39 7.69 18.43 13.26 18.43 13.26 15.01 13.77 15.01 13.77 24.49 24.37 24.49 24.37

内力组合 1.2*荷载+1.4*活载

+0.5*1.4*风载

87.92 209.69 .08 240.11 -58.71 299.87 -31.95 330.29 52.91 521.49 57.31 551.91 -24.53 693.61 -26.55 724.03 55.87 834.74 60.92 865.16 -20.13 10.83 -20.13 1120.25 58.23 1149.51 61.78 1179.93 -15.04 1480.74 -18.46 1511.16

柱顶

A柱

柱底

顶层柱

柱顶

B柱

柱底 柱顶

A柱

柱底

四层柱

柱顶

B柱

柱底 柱顶

A柱

柱底

三层柱

柱顶

B柱

柱底 柱顶

A柱

柱底

二层柱

柱顶

B柱

柱底

81.40 208.23 50.41 238.65 -68.03 297.61 -39.27 328.03 38.33 515.75 47.18 6.17 -46.69 683.82 -44.68 714.24 35.37 821.82 43.46 852.24 -51.09 1067.55 -51.09 1097.97 33.01 1126.38 36.56 1156.80 -56.18 1439.80 -59.60 1470.22

160.66 11.55 186.01 11.55

255.05 16.5 3.81 57.75 390.16 57.75 477.68 82.5 503.03 82.5

568.96 103.95 -7.69 594.31 103.95 -7.69 725.66 148.5 751.01 148.5

773.11 150.15 -13.77 798.46 150.15 -13.77 973. 208.5 998.99 208.5

续表8-3

石家庄铁道大学毕业设计

杆件 跨向 截面 恒载

内力 活载

柱顶

A柱

柱底

底层柱

柱顶

B柱

柱底

荷载种类 风载(左） -18.83 -21.62 -29.45 -21.62 -28.33 -37.67 -34.62 -37.67

风载（右） 18.83 21.62 29.45 21.62 28.33 37.67 34.62 37.67 荷载种类

杆件

柱

截面

内力 M N M N M N M N M N M N M N M N

左地震 -69.33 -15.57 -39 -15.57 -99.25 -24.17 -77.98 -24.17 -111.2 -51.17 -77.28 -51.17 -169. -87.72 -138.8 -87.72

内力组合

1.2*荷载+

1.4*活载+0.5*1.4*风载 23.63 1429.44 -5.02 1467.66 -.96 1818.60 -44.67 1856.83

55.26 1465.76 44.45 1503.98 -7.37 1881. 13.49 1920.12 内力组合

M 22.79 8. N 977.26 196.35 M 11.39 4.32 N 1009.11 196.35 M -17.85 -6.96 N 1221.62 274.5 M -8.93

-3.48

N 1253.48 274.5

表8-4 地震作用下的柱内力设计值

右地震 重力荷载 1.2*重力荷载+1.3*地震 69.33 15.57 39 15.57 99.25 24.17 77.98 24.17 111.2 51.17 77.28 51.17 87.72 138.8 87.72

67.95 166.435 35.91 191.785 -50.815 237.95 -24.37 263.3 31.35 393.685 35.91 419.035 518.93 -24.37 4.28

-8.5 179.481 -7.608 209.901 -190.003 2.119 -130.618 284.539 -106.94 405.901 -57.372 436.321 -249.776 508.68 -209.684 539.1

171.669 219.963 93.792 250.383 68.047 316.961 72.13 347.381 182.18 538.943 143.556 569.363 191.288 736.752 151.196 767.172

柱顶

A柱

柱底

顶层柱

柱顶

B柱

柱底 柱顶

A柱

柱底

四层柱

柱顶

B柱

柱底

169. -24.37

55

石家庄铁道大学毕业设计

杆件 三层柱

柱

截面 柱顶

A柱

柱底 柱顶

B柱

柱底 柱顶

A柱

柱底

二层柱

柱顶

B柱

柱底 柱顶

A柱

柱底

底层柱

柱顶

B柱

柱底

内力

M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N

荷载种类 左地震 -134.9 -101.07 -114.92 -101.07 -204.42 -175.25 -204.42 -175.25 -146.17 -163.68 -146.17 -163.68 -239.19 -290.26 -239.19 -290.26 -176.5 -238.76 -276.06 -238.76 -268.81 -418.58 -328.55 -418.58

134.9

31.35

内力组合 -137.75 613.731 -106.328 4.151 -294.99 732.067 -294.99 762.487 -152.401 805.038 -149.473 835.458 -340.191 916.13 -342.999 946.55 -196.918 -342.618 -375.049 1086.49 -439.919 1124.722

续表8-4

右地震 重力荷载 1.2*重力荷载+1.3*地震

212.99 876.513 192.4 906.933 236.502 1187.717 236.502 1218.137 227.1 1230.606 230.569 1261.026 281.703 1670.806 278.5 1701.226 261.982 1600.91 375.138 1639.13 323.857 2174.798 414.311 2213.03

101.07 620.935 114.92 35. 101.07 6.285 204.42 -24.37 175.25 799.91 204.42 -24.37 175.25 825.26 146.17 31.35 163.68 848.185 146.17 33.79 163.68 873.535 239.19 -24.37 290.26 1077. 239.19 -26.71 290.26 1103.24 176.5

27.11

238.76 1075.435 980.134 276.06 13.55 268.81 -21.33 418.58 1358.87 328.55 -10.67 418.58 1390.73

238.76 1107.285 1018.3

56

石家庄铁道大学毕业设计

第9章 配筋计算

混凝土强度C30 ：fc=14.3N/mm2 ft=1.43N/mm2 ftk=2.01 N/mm2

钢筋强度： HRB235 fy=210N/mm2 fyk=235 N/mm2 HRB400 fy=360 N/mm2 fyk=400 N/mm2

9.1 框架梁截面设计

9.1.1 框架梁正截面承载力

计算见表9-1

表9-1 梁正截面强度计算

层数

系数

位置

A

边跨最不利组合值

5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

M(KN.m)

-139.98 -245.71 -321.65 -380.1 -448.44 0.078 0.137 0.179 0.212 0.25 0.081 0.148 0.199 0.241 0.293

168.92 135.52 148 153.73 179.11 0.094 0.073 0.082 0.085 0.099 0.099 0.076 0.086 0.0 0.105

-134.22 -180.97 -225.97 -273.96 -307.12 0.074 0.1 0.125 0.152 0.171 0.077 0.106 0.135 0.166 0.1

-119.77 -188.27 -250.48 -315.8 -360.09 0.096 0.151 0.202 0.2 0.29 0.101 0.165 0.228 0.299 0.352

-43.3 -22.92 -22.92 -22.92 -25.40 0.046 0.024 0.024 0.024 0.027 0.047 0.024 0.024 0.024 0.027

B左

B右

中跨最不利组合值

rMas=RE2

bh0fc（as=

M） 2bh0fce=1-1-2as 57

石家庄铁道大学毕业设计

层数

系数

位置

A

边跨最不利组合值

5 4 3 2 1

As,minminbh/mm2

5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

实配钢筋面积 实配钢筋

4344628 1017 1473 19 19

18 25 25 25

2223

20 20 20 18

3334

18 20 22 20

3344

20 22 22 25

2222308 308 308 308 308

14 14 14 14

2.8 987.1 1328.9 1607.7 19.5 387

661.2 512.7 575.4 598.8 703.4 387

519.6 711.1 901.6 1111.8 1261.9 387

515.5 838.5 11.9 1517.3 1785.8 295.6

B左

B右

续表9-1

边跨最不利组合值

241.6 126.4 126.4 126.4 140.3 295.6

afbheAS=1c0

fy220 318 220 220 214

763 628 628 628 763

628 763 942 1140 1256

628 942 1140 1520 19

9.1.2 框架梁斜截面配筋计算

9.1.2.1 梁端截面组合的剪力设计值调整

为防止梁在弯矩屈服前先发生剪切破坏，截面设计时，对剪力调整如下：

58

石家庄铁道大学毕业设计

VbM1.1lbMbrlnVGb （三级框架取1.1）

1 VGb1.2(q恒0.5q活）ln

2以顶层梁AB为例：AB跨

l

Mb=30.16kN.m Mbr=－134.22kN.m

0.5(7-0.5)=95.28kN VGb=1.2?(22.781.65)创 VbM1.1lbMbrlnVGb=1.1×

(30.16+134.22)+95.28=123.09kN

6.5其它计算结果见表9-2：

表9-2 框架梁剪力调整

AB跨

l Mb

BC跨

Mbr

kN.m -134.22

VGb

kN 95.28

Vb

kN 123.09

l MbMbr

kN.m 10

VGb

kN 5.37 5.37 5.37 5.37 5.37

Vb

kN 62.2 147.14 201.88 259.4 296.23

kN.m

5 4 3 2 1

30.16 121.67 197.6 257.05 341.7

kN.m -119.17

-180.97 93.91 -225.97

93.91

145.12 -188.27 133.95 165.59

-250.48

196.15

-273.96 93.91 183.77 -307.12

93.91 203.71

-315.88 261.48 -360.09 300.96

9.1.2.2 斜截面配筋计算

将调整前后剪力与静力组合的剪力值进行比较，取较大值进行设计计算 梁AB跨（顶层）Vb=136.88kN

rREVb=0.85×136.88=116.34kN 跨高比L0/H=7/0.6=11.67＞2.5 所以取满足Vb10.20CfCbh0 rRE0.20βCƒCbh0=0.2 ×14.3×300×560=480.48kN ＞116.34kN 满足要求。

59

石家庄铁道大学毕业设计

ASVrREVb-0.42ftbh00.85创136.88103-0.42创1.43300?560===0.10 S1.25frvh01.25创235560选用双肢箍筋Φ8 即Asv=100.6mm2

s100.6245.4mm 取s200mmsmax250mm 0.41ρSV=ASV101==0.16%?ρSV,minbs300´2000.24?1.432350.1%

h故梁端加密区取双支箍2Φ8 S取min8d,0,100mm S=100mm

4加密区长度max1.5hb,500mm取900 mm 非加密区长度

Asv1010.5050.10 故取2Φ8@200 s200表9-3 梁的斜截面强度计算

位置 层数

梁AB 5 136.88 116.34

4 145.12 123.35

3

2

1 203.71 173.15 480.48 600.6 0.3 0.015

梁BC 5 62.2 52.87 3. 455.8

4 147.14 125.06 3. 455.8 0.22 0.09

3 201.88 171.59 3. 455.8 0.44 0.34

2 259.4 220.49 3. 455.8 0.67 0.61

1 296.23 251.79 3. 455.8 0.82 0.78

梁的斜截面强度计算见表9-3

VbKN

rREVb0.75Vb（KN）

165.59 183.71 140.75 156.15

0.20CfCbh0（KN） 480.48 0.25CfCbh0（KN）

ASVrREVb0.42ftbh0

S1.25fyVh0480.48 480.48 480.48 600.6 0.095

600.6 0.17

600.6 0.23 0.066

600.6 0.1

0 0

ASVV00.7ftbh0 S1.25fyVh00 0 0

加密区实配箍筋

2Φ8@100

60

石家庄铁道大学毕业设计

续表9-3

位置 层数 加密区长度

梁AB

梁BC

5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 900 900 900 900 900 825 825 825 825 825

实配

ASV S1.01 1.01 1.01 1.01 1.01

2Φ8@200

1.01 1.01 1.01 1.01 1.01

非加密区实配箍筋

2Φ8@200

SVASV bSft fyV0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16

min0.280.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

9.2 柱截面设计和配筋

轴压比验算：

底层柱：Nmax=2213.03KN

Nmax2213.03´103轴压比：μN===0.62<0.8 满足要求

fcAC14.3创5005009.2.1 柱正截面受弯承载力计算：

61

石家庄铁道大学毕业设计

表9-4 风荷载组合，

| Mmax |弯矩最大的组合柱正截面压弯

柱类别

层次 顶层 四层

A柱

三层 二层 低层 顶层 四层

B柱

三层 二层 低层

Lo 4.875 4.875 4.875 4.875 4.9 4.875 4.875 4.875 4.875 4.9

Lo/h 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8

柱截面 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端

组合内力 Mmax 87.91 .07 52.91 57.3 55.86 60.91 58.22 61.78 55.26 44.45 68.03 39.27 46.69 44.67 51.09 51.09 56.18 59.59 .96 44.66

N 209.69 240.11 521.49 551.91 837.74 865.16 1149.5 1179.92 1465.76 1503.98 297.6 328.02 683.81 714.23 1067.55 1097.97 1439.79 1470.21 1818.6 1856.83

eo 419.24 225.19 101.46 103.82 66.68 70.40 50.65 52.36 37.70 29.55 228.60 119.72 68.28 62. 47.86 46.53 39.02 40.53 30.22 24.05

ea 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

ei 439.24 245.19 121.46 123.82 86.68 90.40 70.65 72.36 57.70 49.55 248.60 139.72 88.28 82. 67.86 66.53 59.02 60.53 50.22 44.05

ei/ho 0.95 0.53 0.26 0.27 0.19 0.20 0.15 0.16 0.13 0.11 0. 0.30 0.19 0.18 0.15 0.14 0.13 0.13 0.11 0.10

ζ1 ζ2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

62

石家庄铁道大学毕业设计

续表9-4

η 1.07 1.13 1.26 1.25 1.36 1.35 1.44 1.43 1.55 1. 1.13 1.22 1.35 1.38 1.46 1.47 1.53 1.52 1.63 1.72

e

ηei-0.3ho

N-Nb -1494.01 -1463.59 -1182.21 -1151.79 -865.962 -838.2 -5.202 -523.782 -237.942 -199.722 -1406.1 -1375.68 -1019. -9.472 -636.152 -605.732 -263.912 -233.492 114.8 153.128 破坏类型 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 大偏压 大偏压 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 小偏压 小偏压 x

大偏压ε

As

最小配筋 实际配筋 面积

3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 680.47 332.47 486.42 138.42 362.69 14.69 365.06 17.06 327.91 -20.09 331. -16.36 311.88 -36.12 313.59 -34.41 299.26 -48.74 291.11 -56. 4.83 141.83 380.95 32.95 329.51 -18.49 323.78 -24.22 309.09 -38.91 307.77 -40.23 300.25 -47.75 301.77 -46.23 291.78 -56.22 285.61 -62.39 29.327 0.06 33.582 0.07 72.936 0.16 77.190 0.17

361.23 875 105.48 875 -197.65 875 -200.56 875 -84.71 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 41.622 0.09 45.877 0.10 137.44 875

63

石家庄铁道大学毕业设计

表9-5 风荷载组合，Nmax轴力最大的组合

柱正截面压弯

柱类别 层次 A柱

Lo

Lo/h 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8

柱截面

组合内力

M

上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端

87.91 .07 52.91 57.3 55.86 60.91 58.22 61.78 55.26 44.45 58.7 31.94 24.53 26. 20.13 20.13 15.04 18.45 7.36 13.49

Nmax

eo ea ei ei/ho 0.95 0.53 0.26 0.27 0.19 0.20 0.15 0.16 0.13 0.11 0.47 0.25 0.12 0.12 0.08 0.08 0.07 0.07 0.05 0.06

ζ1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

ζ2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

顶层 4.875 四层 4.875 三层 4.875 二层 4.875 低层

4.9

209.69 419.24 20 439.24 240.11 225.19 20 245.19 521.49 101.46 20 121.46 551.91 103.82 20 123.82 837.74 66.68 865.16 70.40 1149.5 50.65 1179.92 52.36 1465.76 37.70 1503.98 29.55 330.294 96.70 693.61 35.37 724.03 36.66 10.83 18.47 1120.25 17.97 1480.73 10.16 1511.15 12.21 1881.88 3.91 1920.11 7.03

20 86.68 20 90.40 20 70.65 20 72.36 20 57.70 20 49.55 20 116.70 20 55.37 20 56.66 20 38.47 20 37.97 20 30.16 20 32.21 20 23.91 20 27.03

顶层 4.875 四层 4.875

B柱

三层 4.875 二层 4.875 低层

4.9

299.87 195.75 20 215.75

石家庄铁道大学毕业设计

续表9-5

η 1.07 1.13 1.26 1.25 1.36 1.35 1.44 1.43 1.55 1. 1.14 1.27 1.56 1.55 1.81 1.82 2.04 1.97 2.32 2.17

e

ηei-0.3ho

N-Nb -1494.01 -1463.59 -1182.21 -1151.79 -865.962 -838.2 -5.202 -523.782 -237.942 -199.722 -1403.83 -1373.41 -1010.09 -979.672 -613.872 -583.452 -222.972 -192.552 178.178 216.408

破坏类型

x

大偏

As 最小配筋 实际配筋 面积

压ε

0.06 361 0.07 105

875 875

3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20

942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942

680.47 332.47 486.42 138.42 362.69 14.69 365.06 17.06 327.91 -20.09 331. -16.36 311.88 -36.12 313.59 -34.41 299.26 -48.74 291.11 -56. 456.99 108.99 357.94 9.94 296.60 -51.40 297. -50.11 279.70 -68.30 279.20 -68.80 271.39 -76.61 273.44 -74.56 265.47 -82.53 268.58 -79.42

大偏压 29.33 大偏压 33.58 大偏压 72.94 大偏压 77.19 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 大偏压 41.94 大偏压 46.19 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 小偏压 小偏压

0.16 -198 875 0.17 -201 875

875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875

0.09 73

0.10 -136 875

65

石家庄铁道大学毕业设计

表9-6 风荷载组合，轴力最小的组合

柱正截面压弯

柱类别 层次 A柱

Lo

Lo/h 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8

柱截面

M

上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端

81.4 50.41 38.32 47.18 35.37 43.46 33.01 36.56 23.62 5.02 68.03 39.27 46.69 44.67 51.09 51.09 56.18 59.59 .96 44.66

组合内力

Nmin 208.23 238.65 515.74 6.16 821.82 852.24 1126.37 1156.79 1429.44 1467.66 297.6 328.02 683.81 714.23 1067.55 1097.97 1439.79 1470.21 1818.6 1856.83

eo 390.91 211.23 74.30 86.38 43.04 51.00 29.31 31.60 16.52 3.42 228.60 119.72 68.28 62. 47.86 46.53 39.02 40.53 30.22 24.05

ea

ei

ei/ho 0. 0.50 0.21 0.23 0.14 0.15 0.11 0.11 0.08 0.05 0. 0.30 0.19 0.18 0.15 0.14 0.13 0.13 0.11 0.10

ζ1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

ζ2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

顶层 4.875 四层 4.875 三层 4.875 二层 4.875 低层

4.9

20 410.91 20 231.23 20 94.30 20 106.38 20 63.04 20 71.00 20 49.31 20 51.60 20 36.52 20 23.42 20 248.60 20 139.72 20 88.28 20 82. 20 67.86 20 66.53 20 59.02 20 60.53 20 50.22 20 44.05

顶层 4.875 四层 4.875

B柱 三层 4.875

二层 4.875 低层

4.9

66

石家庄铁道大学毕业设计

续表9-6

η 1.08 1.14 1.33 1.29 1.50 1.44 1.63 1.61 1.86 2.35 1.13 1.22 1.35 1.38 1.46 1.47 1.53 1.52 1.63 1.72

e 652.15 472.46 335. 347.62 304.27 312.23 290. 292.84 278.08 2.98 4.83 380.95 329.51 323.78 309.09 307.77 300.25 301.77 291.78 285.61

ηei-0.3ho 304.15 124.46 -12.46 -0.38 -43.73 -35.77 -57.46 -55.16 -69.92 -83.02 141.83 32.95 -18.49 -24.22 -38.91 -40.23 -47.75 -46.23 -56.22 -62.39

N-Nb -1495.47 -1465.05 -1187.96 -1157. -881.882 -851.462 -577.332 -6.912 -274.262 -236.042 -1406.1 -1375.68 -1019. -9.472 -636.152 -605.732 -263.912 -233.492 114.8 153.128

破坏类型 大偏压 大偏压 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 大偏压 大偏压 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 不破坏 小偏压 小偏压

x As 最小配筋 实际配筋 面积

3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20

942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942 942

29 320 875 33 83

875 875 875 875 875 875 875 875 875

42 137 875 46 -85 875

875 875 875 875 875 875 875 875

67

石家庄铁道大学毕业设计

表9-7 地震组合，弯矩最大组合

柱类

层次 Lo 别 A柱

顶层 4.875 四层 4.875 三层 4.875 二层 4.875 低层 4.9 顶层 4.875 四层 4.875 B柱 三层 4.875

二层 4.875 低层 4.9

Lo/h 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8

柱截面 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端

Mbmax 组合内力

N

219.96 250.38 538.94 569.36 876.51 906.93 1230.6

Mcmax

171.66 171.66 93.79 93.79 182.18 236.834 143.55 186.615 212.99 276.887 192.46 250.198 227. 295.932 230.56 299.728 261.98 340.574 375.13 487.669 190

190

130.61 130.61 249.77 249.77 209.7 272.61 294.99 383.487 294.99 383.487 340.19 442.247 343

445.9

375.04 487.552 439.92 571.6

轴压比 ΓRE

0.06 0.07 0.15 0.16 0.25 0.25 0.34

0.75 0.75 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.75 0.75 0.75 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

eo 780.41 374.59 439.44 327.76 315.90 275.87 240.48 237.69 212.74 297.52 747.71 459.04 491.02 505.68 523.85 502.95 482.73 471.08 448.74 508.48

ea ei ei/ho 1.74 0.86 1.00 0.76 0.73 0. 0.57 0.56 0.51 0.69 1.67 1.04 1.11 1.14 1.18 1.14 1.09 1.07 1.02 1.15

20 800.41 20 394.59 20 459.44 20 347.76 20 335.90 20 295.87 20 260.48 20 257.69 20 232.74 20 317.52 20 767.71 20 479.04 20 511.02 20 525.68 20 3.85 20 522.95 20 502.73 20 491.08 20 468.74 20 528.48

1261.02 0.35 1600.91 0.45 1639.13 0.46 2.11 284.53 508.68 539.1 732.06 762.48 916.13 946.55

0.07 0.08 0.14 0.15 0.20 0.21 0.26 0.26

1086.48 0.30 1124.72 0.31

68

石家庄铁道大学毕业设计

续表9-7

ζ1 ζ2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

η

e

ηei-0.3ho

N-Nb -1483.74 -1453.32 -11.76 -1134.34 -827.192 -796.772 -473.102 -442.682 -102.792 -.572 -1449.59 -1419.17 -1195.02 -11.6 -971.2 -941.222 -787.572 -757.152 -617.222 -578.982

破坏类型 大偏压 23 大偏压 26 大偏压 60 大偏压 大偏压 98 大偏压 101 大偏压 138 大偏压 141 大偏压 179 大偏压 183 大偏压 27 大偏压 30 大偏压 53 大偏压 60 大偏压 82 大偏压 85 大偏压 103 大偏压 106 大偏压 122 大偏压 126

x

As 678.26 268.05 800.36 509.10 770.62 613.47 719.85 730.37 879.70 16.50 742.34 423.79 838.34 9.52 1417.77 1399.24 1624. 1629.00 1788.28 2219.42

最小配筋

实际配筋

面积

1.04 1041.65 693.65 1.08 635.82 1.07 700.68 1.09 5.00 1.09 577.13 1.11 537.11 1.12 501.71 1.12 498.92 1.14 474.29 1.10 559.07 1.07 720.27 1.06 752.25 1.06 766.91 1.06 785.08 1.06 7.18 1.06 743.97 1.06 732.31 1.07 710.30 1.06 770.03

287.82 352.68 241.00 229.13 1.11 153.71 150.92 126.29 211.07 372.27 404.25 418.91 437.08 416.18 395.97 384.31 362.30 422.03

1.04 1008.94 660.94

875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ28 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ22 3Ⅲ25 3Ⅲ25 3Ⅲ28 3Ⅲ28 3Ⅲ28 3Ⅲ32 942 942 942 942 942 942 942 942 942 1847 942 942 942 1140 1473 1473 1847 1847 1847 2413

69

石家庄铁道大学毕业设计

表9-8 地震组合，轴力最大组合

柱 层次 Lo A柱

顶层 4.875 四层 4.875 三层 4.875 二层 4.875 低层 4.9 顶层 4.875 四层 4.875 B柱 三层 4.875

二层 4.875 低层 4.9

Lo/h 柱截面 Mbmax 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8

上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端

组合内力

轴压比 γR 0.06 0.07 0.15 0.16 0.25 0.25 0.34 0.35 0.45 0.46 0.09 0.10 0.21 0.21 0.33 0.34 0.47 0.48 0.61 0.62

eo

ea

ei

ei/ho

Mcmax

93.79

Nmax

219.96 250.38 538.94 569.36 876.51 906.93 1230.6 1261.02 1600.91 1639.13 316.96 347.38 736.75 767.17 1187.71 1218.13 1670.8 1701.22 2174.79 2213.03

171.66 171.66 93.79

182.18 236.834 143.55 186.615 212.99 276.887 192.46 250.198 227. 295.932 230.56 299.728 261.98 340.574 375.13 487.669 68.04 72.13

68.04 72.13

0.75 780.41 0.75 374.59 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

439.44 327.76 315.90 275.87 240.48 237.69 212.74 297.52

20 800.41 1.74 20 394.59 0.86 20 459.44 1.00 20 347.76 0.76 20 335.90 0.73 20 295.87 0. 20 260.48 0.57 20 257.69 0.56 20 232.74 0.51 20 317.52 0.69 20 234.66 0.51 20 227. 0.49 20 357.51 0.78 20 276.20 0.60 20 278.86 0.61 20 272.40 0.59 20 239.18 0.52 20 233.12 0.51 20 213.58 0.46 20 263.38 0.57

0.75 214.66 0.75 207. 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

337.51 256.20 258.86 252.40 219.18 213.12 193.58 243.38

191.28 248.6 151.19 196.7 236.5 236.5 281.7

307.45 307.45 366.21

278. 362.557 323.85 421.005 414.31 538.603

70

石家庄铁道大学毕业设计

续表9-8

ζ1 ζ2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

η 1.04 1.08 1.07 1.09 1.09 1.11 1.12 1.12 1.14 1.10 1.13 1.14 1.09 1.11 1.11 1.11 1.13 1.13 1.15 1.12

e 1041.65 635.82 700.68 5.00 577.13 537.11 501.71 498.92 474.29 559.07 475.90 468.87 598.75 517.43 520.09 513.63 480.42 474.35 455.14 504.93

ηei-0.3ho 693.65 287.82 352.68 241.00 229.13 1.11 153.71 150.92 126.29 211.07 127.90 120.87 250.75 169.43 172.09 165.63 132.42 126.35 107.14 156.93

N-Nb -1483.74 -1453.32 -11.76 -1134.34 -827.192 -796.772 -473.102 -442.682 -102.792 -.572 -1386.74 -1356.32 -966.952 -936.532 -515.992 -485.572 -32.902 -2.482 471.088 509.328

破坏类型 x 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压

23 26 60 98

As

678 268 800 509 771

最小配

实际配筋 面积 筋

875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875

3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ28 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ22 3Ⅲ22 3Ⅲ25 3Ⅲ32

942 942 942 942 942 942 942 942 942 1847 942 942 942 942 942 942 1140 1140 1473 2413

101 613 138 720 141 730 179 880 183 1655 33 36 82 86

88 84 702 407

133 795 136 785 187 1007 190 986 243 1344 248 1976

71

石家庄铁道大学毕业设计

表9-9 地震组合，轴力最小组合

柱 层次 Lo A柱

顶层 4.875 四层 4.875 三层 4.875 二层 4.875 低层 4.9 顶层 4.875 四层 4.875 B柱 三层 4.875

二层 4.875 低层 4.9

Lo/h 柱截面 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.75 9.8 9.8

Mbmax

8.58 7.6 57.37

组合内力 Mcmax

Nmin 179.48 209.9 405.9 436.32 613.73 4.15 805.03 835.45 980.13 1018.35 2.11 284.53 508.68 539.1 732.06 762.48 916.13 946.55 1086.48 1124.72

轴压比 γRE

0.05 0.06 0.11 0.12 0.17 0.18 0.23 0.23 0.27 0.28 0.07 0.08 0.14 0.15 0.20 0.21 0.26 0.26 0.30 0.31

eo ea ei ei/ho 0.15 0.12 0.62 0.33 0.68 0.51 0.58 0.55 0.61 0.99 1.67 1.04 1.11 1.14 1.18 1.14 1.09 1.07 1.02 1.15

上端 8.58 下端 7.6 下端 57.37

0.75 47.80 0.75 36.21 0.75 263.46 0.75 131.49 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

291.78 214.57 246.10 232.58 261.17 437.37

20 67.80 20 56.21 20 283.46 20 151.49 20 311.78 20 234.57 20 266.10 20 252.58 20 281.17 20 457.37 20 767.71 20 479.04 20 511.02 20 525.68 20 3.85 20 522.95 20 502.73 20 491.08 20 468.74 20 528.48

上端 106.94 106.94 上端 137.75 179.075 下端 106.32 138.216 上端 152.4

198.12

下端 149.47 194.311 上端 196.91 255.983 下端 342.61 445.393 上端 190

190

0.75 747.71 0.75 459.04 0.75 491.02 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

505.68 523.85 502.95 482.73 471.08 448.74 508.48

下端 130.61 130.61 上端 249.77 249.77 下端 209.7

272.61

上端 294.99 383.487 下端 294.99 383.487 上端 340.19 442.247 下端 343

445.9

上端 375.04 487.552 下端 439.92 571.6

72

石家庄铁道大学毕业设计

续表9-9

ζ1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

ζ2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

η 1.46 1.56 1.11 1.21 1.10 1.13 1.12 1.12 1.11 1.07 1.04 1.07 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.07 1.06

e 309.04 297.44 524.70 392.72 553.02 475.81 507.34 493.82 522.73 698.92 1008.94 720.27 752.25 766.91 785.08 7.18 743.97 732.31 710.30 770.03

ηei-0.3ho -38.96 -50.56 176.70 44.72 205.02 127.81 159.34 145.82 174.73 350.92 660.94 372.27 404.25 418.91 437.08 416.18 395.97 384.31 362.30 422.03

N-Nb -1524.22 -1493.8 -1297.8 -1267.38 -10.97 -1059.55 -8.672 -868.252 -723.572 -685.352 -1449.59 -1419.17 -1195.02 -11.6 -971.2 -941.222 -787.572 -757.152 -617.222 -578.982

破坏类型 不破坏 不破坏 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压

19 22 43 46 69 72 90 93 110 114 27 30 53 60 82 85 103 106 122 126 x

As -99 -128 211 -59 432 190 393 356 610 1594 742 424 838 990 1418 1399 1625 1629 1788 2219

最小配筋 实际配筋 面积 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875 875

3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ28 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ20 3Ⅲ25 3Ⅲ25 3Ⅲ28 3Ⅲ28 3Ⅲ28 3Ⅲ32

942 942 942 942 942 942 942 942 942 1847 942 942 942 1140 1473 1473 1847 1847 1847 2413

9.2.2 斜截面承载力计算

为了防止柱的压弯破坏前发生剪切破坏，应按“强剪弱弯原则”的原则对柱端部

面组

MctMcb合剪力予以调整VC1.1

Hn底层：由于底层框架柱的反弯点位置具有较大不确定性因此底层柱柱底截面组合弯矩

乘以

73

石家庄铁道大学毕业设计

1.3系数，以最大Vmax 相应的轴力作为控制值 底层A轴柱 Mcb=261.98×1.3=340.57kN.m Mct=375.13×1.3=487.66kN.m

VC=1.2×(340.57+487.66)/4.9=202.83kN

B轴柱 Mcb=375.04×1.3=487.55kN.m

Mct=439.92×1.3=571.kN.m

VC=1.2×(487.55+571.)/4.9=259.45kN 计算见下表8-6

8-6 柱的斜截面计算

位置

V（kN） N（kN）

底层A轴柱 202.83 1639.13

3

1073N 取1073

1073 N 取1073 底层B轴柱 259.45 1124.72

3



0.3fCA（kN）

0.25fCbh0/rRE（kN）

1.75V(ftbh00.07N)Asv1 sREfyvh01 027V 1027V

<0 0.35

ASV mm2

Φ8@100/200 Ф8@100/200

74

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第10章 连系梁设计

10.1 荷载计算

按弹性理论计算：

屋面梁 恒载 g=1.2×26.68=32.01 kN/m 活载 q=1.4×1.65=2.31kN/m 楼面梁 恒载 g=1.2×16.38=19.65 kN/m 活载 q=1.4×6.6=9.24 kN/m

10.2 内力计算

计算跨度取支座中心线之间的距离 Lo=7m 计算简图8-1

34.32KN/m 28.KN/m

11 屋面梁 跨中 M=ql2=创34.328811支座 V =ql=创34.322211楼面梁 跨中 M=ql2=创28.8811 支座 V =ql=创28.22 图8-1屋面梁 楼面梁

72=210.2kN 7=120.12kN 72=176.9kN 7=101.11kN

10.3 截面承载计算

次梁截面按矩形截面计算b×h=250mm×550mm H0=550-60=490mm 混凝土C30 HPB335 HRB400 计算过程见表10-1 ，表10-2

75

石家庄铁道大学毕业设计

表10-1 次梁正截面计算

位置 M(kN.m)

屋面梁跨中 210.21 0.24 0.28

1362

275

楼面梁跨中 176.9 0.20 0.22 1070 275

sM/1fcbh02

112s

ASfcbh01/fy

Aminmm2

选配钢筋 配筋面积

3 1473

25 322

1140

表10-2 斜截面承载力计算

位置 V（kN）

屋面梁支座

120.12

460281V

460281V

128878 V

2Φ8

101

<0 200 楼面梁支座

101.11

0.25cfCbh0（N）

0.7ftbh0N

选用箍筋

128878V

2Φ8

101

ASVnASV1mm2

S1.25fyvASVh0V0.7ftbh0

<0 200

实配箍筋间距

76

石家庄铁道大学毕业设计

第11章 屋面板及楼面板的设计

板的平面布置图见图11-1

图11-1板的平面布置图

11.1 屋面设计

11.1.1 屋面 B板荷载计算

恒载设计值 g = 7×1.2=8.4kN/m2 活载设计值 q = 0.5 ×1.4=0.7kN/m2 合计 P= g+q =9.1 kN/m2

11.1.2 判断B板的计算类型

由B板

L027=?2，可知屋面板的设计按单向板计算 L013.311.1.3 按弹性理论进行计算

次梁截面 250mm×550mm ，横向框架梁截面300mm×600mm ，纵向主梁截面300mm×600mm，取按塑性内力重分布设计，板的计算跨度：

77

石家庄铁道大学毕业设计

边跨B板 :L0=3300mm 中跨A板: L0=3000mm

B板按等跨连续板计算，

P= g+q =9.1 kN/m2 L=3300mm

弯矩设计值

查表得，板的弯矩系数аM分别为：端支座-1/16；边跨跨中，1/14；离端

第二支座，-1/11，离端第二跨跨中1/16，中间支座-1/14，中间跨中1/16

MA=－P L02/16=－9.1×3.32/16=－6.19kN.m M1=P L02/14 =9.1×3.32/14=7.07kN.m MB=－P L02/11=－9.1×3.32/11=－9kN.m M2=P L02/16=9.1×3.32/16=6.19kN.m MC=－P L02/14=－9.1×3.32/14=－7.07kN.m M3=P L02/16=9.1×3.32/16=6.19kN.m 对于中间区格的单向板而言

M2=0.8×6.19=4.95kN.m ，MC=0.8×（－7.07）=-5.65kN.m M3=0.8×6.19=4.95kN.m

11.1.4 B板正截面受弯承载力计算

计算过程见表11-1

78

石家庄铁道大学毕业设计

坏境类别一类，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。板厚120mm ，

h0=120-20=100mm；板宽b=1000mm 。C30混凝土，HRB400钢筋,а1=1.0， fc=14.3KN/mm2.板配筋计算过程列于表11-1

表11-1 屋面板的配筋计算

截面 弯矩设计值

A -6.19 0.043 0.044 174

1 7.07 0.049 0.050 197

B -9 0.063 0.065 257

2 4.95 0.034 0.034 134

C -5.65 0.039 0.039 1

3 4.95 0.034 0.034 134

sM/1fcbh02

112s ASfcbh01/fy

实际配筋

6/8@200 AS=196

6/8@200 AS= 196

8@190 AS=265

6/8@200 AS=196

6/8@200 AS=196

6/8@200 AS=196

11.1.5 屋面A板荷载计算

恒载设计值 g = 7×1.2=8.4kN/m2 活载设计值 q = 0.5 ×1.4=0.7kN/m2 合计 P= g+q =9.1 kN/m2

11.1.6 判断A板的计算类型

由A板

L026.6=?2 可知屋面板的设计按单向板计算.且为单跨 L013 P= g+q =9.1 kN/m2 L=3000mm

MA=－P L02/12=－9.1×32/12=－6.83kN.m

79

石家庄铁道大学毕业设计

M1=P L02/24=9.1×32/24=3.42kN.m MB=－P L02/12=－9.1×32/12=－6.83kN.m

11.1.7 A板正截面受弯承载力计算

坏境类别一类，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。板厚100mm ，h0=100-20=80mm；板宽b=1000mm 。C30混凝土，HRB400钢筋,а1=1.0， fc=14.3kN/mm2.板配筋计算过程列于

表11-2

截面 A 1 B 弯矩设计值

-6.83

3.42 -6.83 sM/21fcbh0 0.074

0.037 0.074 112s

0.077 0.038 0.077 ASfcbh01/fy

244

122

244

实际配筋

8@190 6/8@200 8@190 AS=265

AS=196

AS=265

11.2 楼面板设计

11.2.1 楼面B板荷载计算

恒载设计值 g = 3.×1.2=4.668kN/m2

活载设计值 q = 2×1.4=2.8kN/m2 合计 P= g+q =7.468 kN/m2

11.2.2 判断B板的计算类型

由B板

L02L=7?2，可知屋面板的设计按单向板计算 013.380

石家庄铁道大学毕业设计

11.2.3 按弹性理论进行计算

次梁截面 250mm×550mm ，横向框架梁截面300mm×600mm ，纵向主梁截面300mm×600mm，取按塑性内力重分布设计，板的计算跨度： 边跨B板 :L0=3300mm B板按等跨连续板计算，

弯矩设计值 由于q/g＞0.3

P= g+q =8.168 kN/m2 L=3300mm

查表得，板的弯矩系数аM分别为：端支座-1/16；边跨跨中，1/14；离端第二支座，-1/11，离端第二跨跨中1/16，中间支座-1/14，中间跨中1/16

MA=－P L02/16=－7.468×3.32/16=－5.08kN.m M1=P L02/14 =7.468×3.32/14=5.8kN.m MB=－P L02/11=－7.468×3.32/11=－7.39kN.m M2=P L02/16=7.468×3.32/16=5.08kN.m MC=－P L02/14=－7.468×3.32/14=－5.8kN.m M3=P L02/16=7.468×3.32/16=5.08kN.m 对于中间区格的单向板而言

M2=0.8×5.08=4.06kN.m ，MC=0.8×（－5.8）=-4.kN.m M3=0.8×5.08=4.06kN.m

81

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11.2.4 正截面受弯承载力计算

计算过程见表11-3

坏境类别一类，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。板厚120mm ，h0=120-20=100mm；板宽b=1000mm 。C30混凝土，HRB400钢筋,а1=1.0， fc=14.3KN/mm2.板配筋计算过程列于表11-3

表11-3 楼面板的配筋计算

截面 弯矩设计值

A -5.08 0.035 0.035 139

1 5.8 0.04 0.04 158

B -7.39 0.051 0.052 206

2 4.06 0.028 0.028 111

C -4. 0.032 0.032 127

3 4.06 0.028 0.028 111

sM/1fcbh02

112s ASfcbh01/fy

实际配筋

6/8@200 AS=196

6/8@200 AS= 196

8@190 AS=265

6/8@200 AS=196

6/8@200 AS=196

6/8@200 196

11.2.5 楼面A板荷载计算

恒载设计值 g = 3.39×2

1.2=4.068kN/m

活载设计值 q = 2.5 ×1.4=3.5kN/m2 合计 P= g+q =7.568 kN/m2

11.2.6 判断板的计算类型

由A板

L026.62 可知屋面板的设计按单向板计算.且为单跨 L01382

石家庄铁道大学毕业设计

P= g+q =7.568 kN/m2 L=3000mm

MA=－P L02/12=－7.568×32/12=－5.68kN.m M1=P L02/24=7.568×32/24=2.84kN.m MB=－P L02/12=－7.568×32/12=－5.68kN.m

11.1.7 正截面受弯承载力计算

坏境类别一类，C30混凝土，板的最小保护层厚度c=15mm。板厚100mm h0=100-20=80mm；板宽b=1000mm 。C30混凝土，HRB400钢筋,а1=1.0， fc=14.3KN/mm2.板配筋计算过程列于

表11-4

截面

A 1 B 弯矩设计值

-5.68 2.84 -5.68 2sM/1fcbh0

0.062 0.031 0.062 112s

0.0 0.031 0.0 ASfcbh01/fy

203

102

203

实际配筋

8@190 6/8@200 8@190 AS=265

AS=196

AS=265

83

，石家庄铁道大学毕业设计

84

石家庄铁道大学毕业设计

第12章 基础设计

基础混凝土为C30，基础垫层混凝土为C25，基础底板采用HRB335钢，室内外高差为0.45m，基础顶面﹙连系梁底面﹚离地面高度为0.55m，基础高度取0.55m，基础埋深室内1.9m，室外1.45m。地基承载力为fk＝160KPa。

12.1 荷载计算

基础承载力计算时，应采用荷载标准组合﹙恒＋活﹚或恒+0.9（活+风），取较大值

A边柱柱底：Mk＝11.39＋0.9×（4.32+29.45）＝41.78 kN.m Nk＝1009.11＋0.9×（196.35+21.62）＝1205.2kN Vk＝﹣6.98－0.9×（2.+11.1）＝﹣19.34 kN

B中柱柱底：Mk＝－8.93－0.9×（－3.48－34.62）＝﹣43.22 kN.m Nk＝1253.48+0.9×（274.5+37.67）＝1533.53 kN Vk＝5.47+0.9×（2.1+14.47）＝20.38 kN

A柱底层墙、基础连系梁传来荷载标准值

墙重：±0.000以上 [﹙6.6－0.5﹚×﹙3.9+0.45－0.6﹚－1.8×1.8×2 ] ×0.29

×6＋1.8×1.8×2×0.35＝30.8kN（采用填充砌块r=6kN/m3）

±0.000以下 ﹙6.6－0.5﹚×0.55×0.29×19＝18.48kN（采用一般黏土砖r=19kN/m3）

连系梁自重：﹙400×290﹚

26×0.29×0.4×﹙6.6－0.5﹚＝18.4 kN ∑＝67.68 kN

柱A基础底面：Fk＝1205.2+67.68＝1272.88 kN Mk＝41.78＋67.68×0.13＝50.57 kN·m

B柱底层墙、基础连系梁传来荷载标准值

墙重：±0.000以上 [﹙6.6－0.5﹚×﹙3.9－0.6﹚] ×0.19×6＝22.94kN（采用

填充砌块r=6kN/m3）

±0.000以下 ﹙6.6－0.5﹚×1×0.19×19＝22.02kN（采用一般黏土砖r=19kN/m3）

连系梁自重：﹙400×290﹚

85

石家庄铁道大学毕业设计

26×0.19×0.4×﹙6.6－0.5﹚＝12.05 kN ∑＝57.01kN

柱B基础底面：Fk＝1533.53+57.01＝1590. kN Mk＝-43.22＋57.01×0.1＝-37.52kN·m

12.2 确定基础尺寸

12.2.1 初步确定基础底部尺寸

根据地质条件，自然地表0.8m内是杂填土，设基础在持力层中的嵌固深度

为0.2m，室内地面标高0，室外地面标高-0.45.基础埋深室内1.9m，室外1.45m。地基承载力为fk＝160KPa。

边柱A：﹙500×500﹚

由于基底尺寸未知，基础埋深大于0.5m，需进行持力层土的地基承载力深度

修正，取ηd＝1.5，γm＝18 kN／m3

fafakd.rm.(d0.5)=160+1.5×18×1.450.5=185.65KPa A1=1.1´FK1.1´1272.88==9.2m2

fa-rGd185.65-20?0.5(1.91.45)

考虑偏心，将基础底面积增大1.4倍，A＝1.4 A1＝12.88m2

设L/b＝1.2，b=

不考虑偏心荷载

fafakd.rm.(d0.5)=160+1.5×18×1.90.5=197.8KPa

A=3.27则，取b＝3.3m，L=1.2b＝3.96，取l＝4m。 1.2中柱B：﹙500×500﹚

A1=1.1´FK1.1´1590.==10.m2

fa-rGd197.8-20创0.5(1.9+1.45)

考虑偏心，将基础底面积增大1.4倍，A＝1.4 A1＝14.9m2

设L/b＝1.2，b=A=3.5m则取b＝3.5m，L=1.2b＝4.2m，取L＝4.2m。 1.286

石家庄铁道大学毕业设计

12.2.2 验算基础底部尺寸

A柱基础

基底形心处竖向力∑Fk＝1272.88＋20×4×3.3×﹙1.45＋1.9﹚÷2＝1715.08 kN 形心处∑Mk＝50.57 kN·m e＝∑Mk／∑Fk＝0.03＜／6＝0.55m

pk＝∑Fk／A＝1715.08／﹙4×3.3﹚＝129kPa＜fa＝185.65 kPa

maxpkmin＝∑Fk／A±ΣMk／W＝129±50.57／(3.3×4²／6) ＝135123＜1.2 fa＝222.8kPa

满足要求。

B柱基础

基底形心处竖向力∑Fk＝1715.08＋20×3.5×4.2×1.9＝2273.6 kN 由于弯矩较小，不考虑。

pk＝∑Fk／A＝2273.6／﹙3.5×4.2﹚＝1kPa ＜fa＝237.36kPa 满足要求。

12.2.3 抗震验算

荷载标准组合：（恒＋0.5活﹚＋地震作用 A边柱柱底：Nk＝1107.28＋238.76＝1346.04 kN Mk＝13.55＋276.06＝2.6kN·m

Vk＝﹣6.98－0.5×1.91－42.81＝﹣ 50.74kN

B中柱柱底：Nk＝1390.73＋418.58＝1809.3kN

Mk＝﹣10.67-328.55＝-339.22kN·m

Vk＝5.47＋0.5×2.1＋14.47＝20.99kN

A柱基础验算

∑Fk＝1346.04＋20×4×3.3×﹙1.45＋1.9﹚÷2＝1788.2kN ∑Mk＝2.6+67.68×0.13=298.4kN·m

e＝∑Mk／∑Fk＝298.4／1788.2＝0.17＜／6＝0.55m pk＝∑Fk／A＝1788.2／﹙4×3.3﹚＝135kPa＜fa＝185.65kPa

maxpkmin＝∑Fk／A±ΣMk／W＝135±298.4／(3.3×42／6) ＝135±34＝169101 ＜1.2 fa

＝222.8kPa

满足要求。 B柱基础验算

∑Fk＝1809.3＋20×4.2×3.5×1.9＝2368kN

87

石家庄铁道大学毕业设计

∑Mk＝-339.22-57.01×0.1＝344.92kN·m

e＝∑Mk／∑Fk＝344.92／2368＝0.15＜b／6＝0.58m pk＝∑Fk／A＝2368／﹙3.5×4.2﹚＝161kPa＜fa＝197.8kPa

maxpkmin＝∑Fk／A±ΣMk／W＝161±344.92／(3.5×4.2²／6) ＝161±34＝195127＜1.2

fa＝237.36KPa 满足要求。

12.2.4 基础结构设计

12.2.4.1 荷载设计值

基础机构设计时需按荷载效应基本组合值。 A柱基础：F=1639.13＋67.68×1.2=1720.34kN

M＝375.13＋67.68×1.2×0.13=385.68kN·m B柱基础：F=2213.03+57.01×1.2=2281.4 kN M=-439.92-57.01×1.2×0.1=-446.76 12.2.4.2 A柱基础配筋 (按偏心荷载作用下计算) （1）基底净反力

Pj=F1720.34==130KPaA4´3.3385.68´6130?42´3.317496

FMPjminmax=?AW

KPa

冲切验算

βh＝1.0 at＝500 h0＝505

at+2h0＝500＋2×505＝1510mm﹤b＝3.3mm

ab＝1510mm am＝﹙at＋ab﹚／2＝﹙500＋1510﹚／2＝1005mm

Al＝l2－at2－h0b－b2－bc2－h0 ＝2.3m2

FL=PjmaxAL=174?2.3400KN

0.7hpftamho=0.7×1×1.43×1005×505×10-3=508＞Fl

2高度满足要求。

配筋计算

MⅠ＝1／48﹙pjmax＋pjmin﹚﹙b－bc﹚²﹙2L＋ac﹚

88

石家庄铁道大学毕业设计

＝374.8KN.m

ASⅠ＝MⅡ／[0.9﹙h0－α﹚fy﹚] ＝1720mm2 选

14@18 钢筋﹙As＝1846mm2 ﹚

MⅡ＝1／48﹙l－ac ²﹚[﹙pjmax＋pj﹚﹙2b＋bc﹚＋﹙pjmax－pj﹚b] ＝440KN.M

ASⅡ＝MI／﹙0.9h0fy﹚＝2743mm2 选

16@14 钢筋﹙As＝2814mm2 ﹚

10.2.4.3 B柱基础配筋(按轴心荷载作用下计算)

基底净反力

Pj= F2281.4==155KPaA4.2´3.5

FM?AW155?446.76´.22´3.5198112Pjminmax=KPa

冲切验算

βh＝1.0 at＝500 h0＝505

at＋2h0＝500＋2×505＝1510mm﹤b＝3400mm

ab＝1510mm am＝﹙at＋ab﹚／2＝﹙500＋1510﹚／2＝1005mm

Al＝l2－at2－h0b－b2－bc2－h0 ＝2.5 m2

FLPjmaxAL1982.5495KN

0.7hpftamho=0.7×1×1.43×1005×505×10-3=508KN＞Fl

2高度满足要求。

配筋计算: 122

MPjbbt(2lt)1/24×155×3×8.7=499KN.m

24ASⅠ＝MI／﹙0.9h0fy﹚＝3049mm2 选

M16@16 钢筋﹙As＝3216 mm2﹚

12Pj2bbt(lt)625KN.m 24ASⅡ＝MⅡ／[0.9﹙h0－d﹚fy﹚] ＝3242mm2 选

18 @12 钢筋﹙As＝3562mm2）

石家庄铁道大学毕业设计

第13章 电算结果

13.1 结构设计总信息

13.1.1 结构材料信息

钢砼结构

混凝土容重 (kN/m3): 钢材容重 (kN/m3): 水平力的夹角 (Rad): 地下室层数: 竖向荷载计算信息: 风荷载计算信息: 地震力计算信息: 特殊荷载计算信息: 结构类别: 裙房层数: 转换层所在层号： 墙元细分最大控制长度(m) 墙元侧向节点信息: 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 采用的楼层刚度算法 13.1.2 风荷载信息

修正后的基本风压 (kN/m2): 地面粗糙程度: 结构基本周期（秒）: 体形变化分段数: 各段最高层号: 各段体形系数:

90

Gc = 26.00 Gs =78.00 ARF= 0.00 MBASE= 0

按模拟施工加荷计算方式 计算X,Y两个方向的风荷载计算X,Y两个方向的地震力不计算 框架结构 MANNEX=0 MCHANGE=0 DMAX=2.00

内部节点 否 层间剪力比层间位移算法

WO =0.30

B 类 T1 = 0.79 MPART= 1 NSTi = 5 USi = 1.30

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13.1.3 地震信息

振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数: NMODE=9

地震烈度: NAF = 7.50 场地类别: KD =3

设计地震分组: 一组 特征周期 TG =0.45 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 =0.12 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 =0.72 框架的抗震等级: NF =3 剪力墙的抗震等级: NW =3 活荷质量折减系数: RMC = 0.50 周期折减系数: TC = 0.90 结构的阻尼比 (%): DAMP =5.00

是否考虑偶然偏心: 是 是否考虑双向地震扭转效应: 否 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0

13.1.4 活荷载信息

考虑活荷载不利布置的层数 从第 1 到5层 柱、墙活荷载是否折减 折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 柱，墙，基础活荷载折减系数

计算截面以上的层数折减系数 1 1.00 2---3 0.85 4---5 0.70 6---8 0.65 9---20 0.60 > 20 0.55

91

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13.1.5 调整信息

中梁刚度增大系数： BK =2.00 梁端弯矩调幅系数： BT =0.85 梁设计弯矩增大系数： BM =1.00 连梁刚度折减系数： BLZ =0.70 梁扭矩折减系数： TB =0.40 全楼地震力放大系数： RSF =1.00 0.2Qo 调整起始层号： KQ1 =0 0.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 0 顶塔楼内力放大起算层号： NTL =0 顶塔楼内力放大： RTL = 1.00 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 =1.15 是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力 IAUTO525 = 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0 剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ =1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK =0

13.1.6 配筋信息

梁主筋强度 (N/mm2): IB =360 柱主筋强度 (N/mm2): IC =360 墙主筋强度 (N/mm2): IW =360 梁箍筋强度 (N/mm2): JB =210 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210 墙分布筋强度 (N/mm2): JWH =210 梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00 柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00 墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 150.00 墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV =0.30

13.1.7 设计信息

结构重要性系数: RWO =1.00

柱计算长度计算原则: 有侧移

92

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梁柱重叠部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应： 否 柱配筋计算原则: 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比: RN =0.85 梁保护层厚度 (mm): BCB =30.00 柱保护层厚度 (mm): ACA =30.00

是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 否 荷载组合信息

恒载分项系数: CDEAD= 1.20 活载分项系数: CLIVE= 1.40 风荷载分项系数: CWIND= 1.40 水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30 竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50 特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00 活荷载的组合系数: CD_L = 0.70 风荷载的组合系数: CD_W = 0.60 活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50

剪力墙底部加强区信息

剪力墙底部加强区层数 IWF= 2 剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 8.8

计算成果

各层的质量、质心坐标信息 层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 (m) (m) (t) 5 1 20.995 14.557 20.500 930.4 4 1 20.6 14.728 16.600 869.7 3 1 20.6 14.728 12.700 869.7 2 1 20.6 14.728 8.800 869.7 1 1 20.6 14.597 4.900 953.5 93

活载质量(t) 21.3 97.0 97.0 97.0 98.8

13.1.8 13.1.9 13.1.10 石家庄铁道大学毕业设计

活载产生的总质量 (t): 410.943 恒载产生的总质量 (t): 4493.005 结构的总质量 (t): 4903.748 恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载 结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量

活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg)

各层构件数量、构件材料和层高

层号 塔号 梁数 柱数 墙数 层高 累计高度 (混凝土) (混凝土) (混凝土) (m) (m) 1 1 100(30) 38(30) 15(30) 4.900 4.900 2 1 97(30) 36(30) 15(30) 3.900 8.800 3 1 97(30) 36(30) 15(30) 3.900 12.700 4 1 97(30) 36(30) 15(30) 3.900 16.600 5 1 (30) 36(30) 11(30) 3.900 20.500

风荷载信息

层号 塔号 风荷载X 剪力X 倾覆弯矩X 风荷载Y 剪力Y 倾覆弯矩Y 5 1 48.34 48.3 188.5 141.62 141.6 552.3 4 1 43.13 91.5 5.3 126.35 268.0 1597.4 3 1 37.86 129.3 1049.6 110.91 378.9 3075.0 2 1 33.19 162.5 1683.5 97.24 476.1 4931.9 1 1 45.15 207.7 2701.1 112.43 588.5 7815.8各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Floor No : 层号 Tower No : 塔号

Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值 Alf : 层刚性主轴的方向 Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值 Gmass : 总质量

Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率

Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值 Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值 或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度

94

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各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Floor No: 层号 Tower No: 塔号

Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值 Alf: 层刚性主轴的方向

Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值 Gmass: 总质量

Eex，Eey: X，Y 方向的偏心率

Ratx，Raty: X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值 Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值 或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度 Floor No. 1 Tower No. 1

Xstif= 19.6191(m) Ystif= 16.0802(m) Alf=0.0000(Degree) Xmass=20.7209(m) Ymass=14.4861(m) Gmass=1090.7009(t) Eex=0.0443 Eey =0.0797 Ratx =1.0000 Raty = 1.0000

Ratx1=1.4414 Raty1= 1.7995 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX= 8.69E+05(kN/m) RJY = 9.7279E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) --------------------------------------------------------------------------- Floor No. 2 Tower No. 1

Xstif= 19.7427(m) Ystif= 16.0817(m) Alf=0.0000(Degree) Xmass= 20.7755(m) Ymass= 14.6576(m) Gmass=1018.7379(t) Eex = 0.0416 Eey = 0.0705 Ratx = 0.9276 Raty = 0.7724

Ratx1= 1.4838 Raty1= 1.5916 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX= 8.0212E+05(kN/m) RJY = 7.5134E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) --------------------------------------------------------------------------- Floor No. 3 Tower No. 1

Xstif=19.7427(m) Ystif=16.0817(m) Alf=0.0000(Degree) Xmass=20.7755(m) Ymass=14.6576(m) Gmass= 1018.7379(t) Eex=0.0416 Eey=0.0705 Ratx =0.92 Raty =0.76

95

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Ratx1=1.5008 Raty1=1.6018 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX= 7.4512E+05(kN/m) RJY= 6.7438E+05(kN/m) RJZ= 0.0000E+00(kN/m) --------------------------------------------------------------------------- Floor No. 4 Tower No. 1

Xstif=19.7196(m) Ystif= 16.0737(m) Alf=0.0000(Degree) Xmass=20.7755(m) Ymass=14.6576(m) Gmass=1018.7379(t) Eex=0.0428 Eey=0.0702 Ratx = 0.9426 Raty =0.19

Ratx1= 1.5145 Raty1=1.10 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX= 7.0237E+05(kN/m) RJY= 6.0145E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) --------------------------------------------------------------------------- Floor No. 5 Tower No. 1

Xstif=18.8463(m) Ystif=16.1988(m) Alf=0.0000(Degree) Xmass= 21.0190(m) Ymass=14.5569(m) Gmass=966.1194(t) Eex = 0.0882 Eey = 0.0824 Ratx =0.8253 Raty = 0.7617

Ratx1=1.2500 Raty1=1.2500 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX= 5.7970E+05(kN/m) RJY= 4.5815E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)

抗倾覆验算结果

抗倾覆弯矩Mr 倾覆弯矩Mov 比值Mr/Mov 零应力区(%)

X风荷载 1221083.0 2838.2 430.24 0.00 Y风荷载 490394.8 8043.5 60.97 0.00 X 地 震 1221083.0 451.6 26.29 0.00 Y 地 震 490394.8 41115.4 11.93 0.00

结构整体稳定验算结果

层号 X向刚度 Y向刚度 层高 上部重量 X刚重比 Y刚重比 1 0.862E+06 0.948E+06 4.90 49039. 86.13 94.77 2 0.800E+06 0.733E+06 3.90 38517. 81.00 74.19 3 0.744E+06 0.655E+06 3.90 28850. 100.56 88.51 4 0.705E+06 0.585E+06 3.90 19183. 143.28 118. 5 0.573E+06 0.438E+06 3.90 9517. 234.96 179.55 该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算 该结构刚重比Di*Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应

96

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楼层抗剪承载力、及承载力比值

Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比

层号 塔号 X向承载力 Y向承载力 Ratio_Bu:X,Y 5 1 0.4259E+04 0.4935E+04 1.00 1.00 4 1 0.5627E+04 0.6847E+04 1.32 1.39 3 1 0.6521E+04 0.7720E+04 1.16 1.13 2 1 0.7009E+04 0.8192E+04 1.07 1.06

1 1 0.76E+04 0.8651E+04 1.10 1.06

13.2 周期，阵型，地震力

周期、地震力与振型输出文件(VSS求解器)

考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数 振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数 1 0.7944 111.97 0.88 ( 0.12+0.76 ) 0.12 2 0.7726 21.10 1.00 ( 0.87+0.13 ) 0.00 3 0.6190 104.49 0.12 ( 0.01+0.11 ) 0.88 4 0.2437 163.88 0.97 ( 0.90+0.08 ) 0.03 5 0.2360 71.68 0.95 ( 0.09+0.85 ) 0.05 6 0.1804 107.62 0.08 ( 0.01+0.07 ) 0.92 地震作用最大的方向 =-0.985(度) 仅考虑 X 向地震作用时的地震力 Floor : 层号 Tower : 塔号

F-x-x : X 方向的耦联地震力在 X 方向的分量 F-x-y : X 方向的耦联地震力在 Y 方向的分量 F-x-t : X 方向的耦联地震力的扭矩

振型1的地震力

Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t

(kN) (kN) (kN-m)

97

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5 1 121.30 -308.39 1976.20 4 1 107.90 -270.44 1777.94 3 1 87.02 -210.59 1353.44 2 1 60.09 -139.30 868.66 1 1 32.98 -69.21 420.88

Floor Tower 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 Floor Tower 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 Floor Tower 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 振型2的地震力

F-x-x F-x-y (kN) (kN) 867.08 346.67 780.05 302.72 628.78 236.00 434.17 156.26 238.16 77.83 振型3的地震力

F-x-x F-x-y (kN) (kN) 8.60 -36.87 8.52 -30.73 6.71 -24.41 4.56 -16.51 2.46 -8.55 振型4的地震力

F-x-x F-x-y (kN) (kN) -430.95 127.69 -85.93 10.69 273.60 -90.78 446.35 -129.61 366.53 -94.81

98

F-x-t (kN-m) -727.60 -595.84 -403.06 -224.09 -88.92

F-x-t (kN-m) -1678.29 -1507. -1141.26 -727.45 -353.92

F-x-t (kN-m)

-1155.98 -106.38

906.87 1300.43 956.27

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振型5的地震力

Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 5 1 -45.42 -142.12 575. 4 1 -9.39 -11.72 31.60 3 1 29.15 100.40 -432.97 2 1 47.95 143.11 1 1 39.66 104.73 振型6的地震力

Floor Tower F-x-x F-x-y (kN) (kN) 5 1 -3.55 13.95 4 1 -1.15 0. 3 1 2.46 -9.50 2 1 4.75 -13.84 1 1 4.51 -10.55 各振型作用下 X 方向的基底剪力 振型号 剪力(kN) 1 409.28 2 2948.23 3 30.84 4 569.60 5 61.95 6 7.02 各层 X 方向的作用力(CQC) Floor : 层号 Tower : 塔号

Fx : X 向地震作用下结构的地震反应力 Vx : X 向地震作用下结构的楼层剪力 Mx : X 向地震作用下结构的弯矩 99

-590.76 -423.59

F-x-t (kN-m) 796.33 44.06 -606.85 -835.14 -607.77

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Static Fx: 静力法 X 向的地震力

Floor Tower Fx Vx (分塔剪重比) (整层剪重比) Mx Static Fx

(KN) （KN） （KN.m） (KN.m) (注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构)

5 1 1093.40 1093.40(11.57%) (11.57%) 42.26 1550.13 4 1 862. 18.66(10.17%) (10.17%) 11606.52 1045.83 3 1 766.71 2520.81( 9.04%) ( 9.04%) 21230.35 2 1 667.43 981.83( 8.04%) ( 8.04%) 32511.99 1 1 531.79 3287.02( 6.99%) ( 6.99%) 48097.66 抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比 = 2.40% X 方向的有效质量系数: 96.16%

仅考虑 Y 向地震时的地震力

Floor : 层号 Tower : 塔号

F-y-x : Y 方向的耦联地震力在 X 方向的分量 F-y-y : Y 方向的耦联地震力在 Y 方向的分量 F-y-t : Y 方向的耦联地震力的扭矩

振型1的地震力

Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 5 1 -295.75 751.94 -4818.51 4 1 -263.09 659.41 -4335.12 3 1 -212.17 513.48 -3300.07 2 1 -146.51 339.65 -2118.04 1 1 -80.41 168.76 -1026.22

振型 2的地震力

Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 5 1 329.24 131.63 -276.28 4 1 296.19 114.94 -226.24 3 1 238.75 .61 -153.04 2 1 1.86 59.33 -85.09 1 1 90.43 29.55 -33.76

100

800.12 5.41 332.19 石家庄铁道大学毕业设计

振型 3 的地震力

Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 5 1 -32. 139.97 6370.45 4 1 -32.33 116.65 5722.68 3 1 -25.46 92. 4332.01 2 1 1 1 Floor Tower 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 Floor Tower 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 Floor Tower 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1

-17.30 62.67 -9.34 32.46 振型 4 的地震力

F-y-x F-y-y (kN) (kN) 133.78 -39. 26.67 -3.32 -84.93 28.18 -138.56 40.23 -113.78 29.43 振型5 的地震力

F-y-x F-y-y (kN) (kN) -142.52 -445.95 -29.48 -36.77 91.48 315.05 150.48 449.08 124.45 328.63 振型6 的地震力

F-y-x F-y-y (kN) (kN) 9. -37.87 3.11 -2.43 -6.67 25.80 -12.90 37.58 -12.23 28.65 101

2761.25 1343.39

F-y-t (kN-m) 358.84 33.02 -281.51 -403.68 -296.85

F-y-t (kN-m) 1805.99 99.17 -1358.62 -1853.76 -1329.19

F-y-t (kN-m) -2162.16 -119.63 17.70 2267.56 1650.19 石家庄铁道大学毕业设计

各振型作用下 Y 方向的基底剪力

振型号 剪力(kN) 1 2433.24

2 425.07 3 444.38 4 . 5 610.05 6 51.73 各层 Y 方向的作用力(CQC) Floor : 层号 Tower : 塔号

Fy : Y 向地震作用下结构的地震反应力 Vy : Y 向地震作用下结构的楼层剪力 My : Y 向地震作用下结构的弯矩 Static Fy: 静力法 Y 向的地震力

Floor Tower Fy Vy (分塔剪重比) (整层剪重比) My Static Fy (kN) (kN) (kN-m) (kN) (注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构) 5 1 1056.63 1056.63(11.18%) (11.18%) 4120.85 1512.22 4 1 804.41 1771.62( 9.49%) ( 9.49%) 10936.10 1015.32 3 1 716.90 2318.57( 8.32%) ( 8.32%) 19721.95 776.78 2 1 635.79 2722.07( 7.34%) ( 7.34%) 29936.28 538.24 1 1 491.25 2981.31( 6.34%) ( 6.34%) 43976.61 322.50 抗震规范(5.2.5)条要求的Y向楼层最小剪重比 = 2.40% Y 方向的有效质量系数: 98.56%

各楼层地震剪力系数调整情况 [抗震规范(5.2.5)验算]

层号 X向调整系数 Y向调整系数 1 1.000 1.000 2 1.000 1.000 3 1.000 1.000 4 1.000 1.000 5 1.000 1.000

102

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13.3 结构位移

所有位移的单位为毫米 Floor : 层号 Tower : 塔号

Jmax : 最大位移对应的节点号 JmaxD : 最大层间位移对应的节点号 Max-(Z) : 节点的最大竖向位移 h : 层高

Max-(X)，Max-(Y) : X,Y方向的节点最大位移 Ave-(X)，Ave-(Y) : X,Y方向的层平均位移 Max-Dx ，Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移 Ave-Dx ，Ave-Dy : X,Y方向的平均层间位移 Ratio-(X),Ratio-(Y): 最大位移与层平均位移的比值 Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值 Max-Dx/h，Max-Dy/h : X,Y方向的最大层间位移角 X-Disp，Y-Disp，Z-Disp:节点X,Y,Z方向的位移

工况1 X 方向地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx 5 1 536 15.60 15.30 1.02 536 1.94 1. 1.03 4 1 424 13.74 13.49 1.02 424 2.77 2.71 1.02 3 1 314 11.05 10.86 1.02 314 3.45 3.39 1.02 2 1 204 7. 7.51 1.02 204 3.78 3.72 1.02 1 1 116 3. 3.81 1.02 116 3. 3.81 1.02 X方向最大值层间位移角: 1/1031.

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h Max-Dx/h 3900. 1/2010. 3900. 1/1409. 3900. 1/1130. 3900. 1/1031. 4900. 1/1259. 石家庄铁道大学毕业设计

工况2 X-5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h 5 1 539 15.30 15.28 1.00 3900. 539 1. 1.88 1.00 1/2069. 4 1 429 13.49 13.47 1.00 3900. 429 2.70 2.70 1.00 1/1442. 3 1 319 10.86 10.84 1.00 3900. 319 3.39 3.38 1.00 1/1151. 2 1 209 7.51 7.50 1.00 3900. 209 3.73 3.71 1.00 1/1047. 1 1 116 3.80 3.80 1.00 4900. 116 3.80 3.80 1.00 1/1288. X方向最大值层间位移角: 1/1047.

工况3 X+5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h 5 1 536 15.95 15.33 1.04 3900. 536 2.00 1. 1.06 1/1953. 4 1 424 14.04 13.52 1.04 3900. 424 2.84 2.71 1.05 1/1374. 3 1 314 11.28 10.88 1.04 3900. 314 3.53 3.39 1.04 1/1104. 2 1 204 7.78 7.52 1.03 3900. 204 3.86 3.73 1.04 1/1010. 1 1 116 3.98 3.83 1.04 4900. 116 3.98 3.83 1.04 1/1231. X方向最大值层间位移角: 1/1010.

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工况4 Y 方向地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h 5 1 536 21.19 16.17 1.31 3900. 536 3.36 2.47 1.36 1/1161. 4 1 424 17.93 13.77 1.30 3900. 424 4.20 3.13 1.34 1/ 928. 3 1 314 13.80 10.68 1.29 3900. 314 4.81 3. 1.32 1/ 810. 2 1 204 9.03 7.05 1.28 3900. 204 4.96 3.82 1.30 1/ 786. 1 1 88 4.08 3.22 1.27 4900. 88 4.08 3.22 1.27 1/1200. Y方向最大值层间位移角: 1/ 786.

工况5 Y-5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h 5 1 536 23.84 16.58 1.44 3900. 536 3.80 2. 1.50 1/1027. 4 1 424 20.16 14.09 1.43 3900. 424 4.75 3.21 1.48 1/ 822. 3 1 314 15.49 10.91 1.42 3900. 314 5.42 3.73 1.45 1/ 720. 2 1 204 10.12 7.19 1.41 3900. 204 5.56 3.90 1.43 1/ 701. 1 1 88 4.57 3.28 1.39 4900. 88 4.57 3.28 1.39 1/1073. Y方向最大值层间位移角: 1/ 701.

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工况6 Y+5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h 5 1 536 18.59 15.84 1.17 3900. 536 2.93 2.40 1.22 1/1332. 4 1 424 15.75 13.50 1.17 3900. 424 3.67 3.06 1.20 3 1 314 12.14 10.48 1.16 314 4.22 3.57 1.18 2 1 204 7.96 6.92 1.15 204 4.36 3.75 1.16 1 1 88 3.61 3.17 1.14 88 3.61 3.17 1.14 Y方向最大值层间位移角: 1/ 4.

工况7 X 方向风荷载作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx 5 1 536 0.86 0.84 1.02 536 0.09 0.09 1.03 4 1 424 0.77 0.75 1.02 424 0.14 0.14 1.02 3 1 314 0.63 0.62 1.02 314 0.18 0.18 1.02 2 1 204 0.45 0.44 1.02 204 0.21 0.21 1.02 1 1 116 0.24 0.23 1.02 116 0.24 0.23 1.02 X方向最大值层间位移角: 1/9999.

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1/1063. 3900. 1/ 925. 3900. 1/ 4. 4900. 1/1358. h Max-Dx/h 3900. 1/9999. 3900. 1/9999. 3900. 1/9999. 3900. 1/9999. 4900. 1/9999. 石家庄铁道大学毕业设计

工况8 Y 方向风荷载作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h 5 1 536 2.95 2.49 1.18 3900. 536 0.41 0.33 1.24 1/9479. 4 1 424 2.53 2.16 1.17 3900. 424 0. 0.44 1.21 3 1 314 2.00 1.72 1.16 314 0.65 0.55 1.19 2 1 204 1.35 1.17 1.15 204 0.71 0.61 1.17 1 1 88 0.63 0.56 1.14 88 0.63 0.56 1.14 Y方向最大值层间位移角: 1/63.

工况9 竖向恒载作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(Z) 5 1 2 -1.96 4 1 433 -3.17 3 1 323 -3.25 2 1 213 -3.15 1 1 97 -2.92 工况10 竖向活载作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(Z) 5 1 550 -0.53 4 1 433 -1.36 3 1 323 -1.28 2 1 213 -1.22 1 1 97 -1.18

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3900. 3900. 1/63. 4900. 1/7253. 1/6011. 1/7726. 石家庄铁道大学毕业设计

第12章 结论与展望

本次设计是比较完整的教学楼建筑结构设计，所以对于一直处于学习理论知识的我，接触实际设计类工程难度很大，但是在这不到4个月的时间里，我一直扎扎实实，步步为营的解决设计中遇到的问题，终于完成了本教学楼的建筑和结构总体设计.我手算的是无墙的框架结构教学楼，电算加了少许剪力墙框架结构，相比起来加了剪力墙的教学楼地震周期增大了，结构的抗侧刚度增大了，侧移减少了，抗震性加强了。

虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐，但在我的收获却更加丰富。包过建筑设计中：柱网的布置规则，教室的规范条件，楼梯的设计要求，卫生间的设计规范，出入口门厅的要求，教学楼的整体布局等 ，在老师的指导下，我都是随着设计的不断深入而对房屋建筑设计的了解不断加深，对建筑设计有了新的体会。此外还有的教学楼的结构设计：承重体系的选择，框架梁柱截面尺寸的确定，工程做法的选择，整栋教学楼竖向总荷载的计算，一榀框架在恒载，活载，风载，水平地震作用下内力分析和组合，梁柱配筋计算，现浇板设计，基础设计等，但我随着结构设计的不断深入对建筑物的荷载传递和受力分析，有了明确和较深入的认识和了解。提高了运用理论知识解决实际问题的能力。

总而言之这次毕业设计，锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时提高了我查阅文献资料，设计手册，设计规范以及电脑cad制图，PKPM软件应用等专业能力水平。为我即将走向工作岗位，打下了扎实的能力基础。给了我很大的信心，对我走向社会和今后的人生道路上有了很大帮助。

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参考文献

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工业出版社.2002.

[6] 沈蒲生.混凝土结构设计原理[M].北京：高等教育出版社.2007. [7] 李廉锟.结构力学[M].北京：高等教育出版社.2010.

[8] 同济大学，西安建筑科技大学，东南大学，重庆大学.房屋建筑学[M].北京：中国建筑工业出版社.2010.

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[10] 张建荣.建筑结构选型[M].北京:中国建筑工业出版社.2002. [11] 刘昭如.建筑构造设计基础[M].北京:科学出版社.2002. [12] 愈载道.结构动力学基础[M].上海:同济大学出版社.1987. [13] 沈聚敏,周锡元.抗震工程学[M].北京:地震出版社.2001.

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致谢

本毕业设计是在我的导师孟丽军副教授的亲切关怀和悉心指导下完成的。他平易近人的为人师范，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，孟老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。非常感谢老师.

在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的12栋613各位舍友们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。特别感谢我的同组好友管亚辉，郑春阳还有同学文永超，他们对本设计做了不少工作，给予我不少的帮助。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!

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附录A 外文翻译

A1. 外文

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A2. 译文

联邦紧急措施署的方法在治理剪力墙建筑中的应用由曲屈控制

Taewan Kima, Douglas A. Foutchb, 1

摘要

新的绩效评估技术最近已开发作为SAC合资的一部分。联邦紧急措施署355F描述了一个新的最先进的表现钢矩框架建筑地震动预测的方法。本研究的目标是根据现行规范和标准的做法；来评估框架的钢筋混凝土剪力墙的建筑设计性能和建筑物的性能。原型建筑物的选择和设计是以三层，九层，十二层的例子。原型建筑物包括钢筋混凝土剪力墙侧向负载电阻和平板重力荷载的地板系统。因为合资项目的对象是钢筋混凝土框架建筑物，所以新所需的各种剪力墙建筑的参数，和已定义的全局和局部坍塌为原型的建筑，以及原型建筑损坏的措施；作为变现的依据。结果表明，联邦紧急事务管理局的做法：也可用于剪力墙建筑。此外，根据所确定的置信水平透露，在合资SAC项目的表现有些规格与地震关联用当前规范上是合理的行为。

C 2007爱思唯尔有限公司保留所有权利。

关键词：绩效评价;钢筋混凝土剪力墙;平板;联邦紧急事务管理局;能力;坍塌

1.介绍

多年来,钢筋混凝土(RC)剪力墙 已经被广泛的用作抗系统侧向地震荷载 。过去的地震表明剪力墙受剪切控制,因为脆性表现不佳导致低延性能的出现。近年来，研究人员已经研究出了相对墙弯曲的能力，可以通过提高墙抗剪承载力的方式来提供墙的韧性行为，此外，剪力墙设计的新概念是基于墙的变形能力是强调墙反对变形的性能化方法。作为这些努力的结果，剪力墙按现行规范设计受弯，剪控制，在地震期间的耗费的能量主要是由受弯纵筋屈服能力的边界地区提供。

除了这些为改善设计程序的研究，新的绩效评估技术也已发展。新的绩效评 估技术最近已开发作为SAC合资的一部分。联邦紧急措施署355F描述了一个新的最先进的表现钢矩框架建筑地震动预测的方法。它是一个基于采用了各种在设计上常用的分析技术的绩效程序。该报告还提出了各种性能争议和性能的基础评价，在使

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用过程中，在不同的钢框架建筑物中进行绩效评估分[2-4]级。基于这一成就，绩效评估程序也可以适用于其他结构体系。

本研究旨在根据建筑设计的行业标准和规范，应用绩效评估系统评价框架剪力墙建筑项目的实践和性能 。由于联邦紧急措施署355F钢框架具体的准备参数被重新定义和重新计算，为适应钢筋混凝土剪力墙建筑的统计和形成的框架可靠性。因此，应完成计划目标的各项任务，这是为了完成地板上的原型建筑和完成每个原型设计决定的一个可靠的分析模型，此模型来分析非弹性动态剪力墙用于;来定义全球各地方坍塌的原型建筑物; 可以获得各种影响建筑物“需求”和 “能力”的参数，得到原型建筑物不同的抗震性能等级。

2.框架结构在联邦应急管理局355 F中的统计和可靠性

北岭和神户地震后，研究人员和工程师已经意识到目前的设计程序的弱点和意识到开发绩效评估的新程序和新概念的必要性，以及开发建筑物新的设计方法， 这两个地震荷载较大的时，设计过程中大的不确定性和建立性能的评价中的系统评价是主要问题.Wen和Foutch [5]回顾了目前科技进步水平 ，可以为此使用的统计和可靠性方法。 凭回顾，一个框架结构抗震表现的评估和设计的预测来比较统计可靠性的目的模型被开发了出来了。以这个为依据，SAC的第2阶段的项目采取了下述的荷载和抗阻力系数的方法。 提出框架的技术细节，在Luco和康奈尔[6]， Jalayer和康奈尔[7]，汉堡包、Foutch和康奈尔[8]和Yun和Foutch [9]的研究下。 终于根据早先研究被开发的表现评估做法的荷载和抗阻力系数方法在FEMA 355F被总结。

国资委开发SAC的项目，使一个建筑设计师设计的性能水平评估严格并将满足设计目标。对于国资委项目，此性能目标是为了达到90％的置信水平使建筑物达到全球防止守地震作用下倒塌的可能性，50年能提高2％的概率。另一个目标还成立了国资委的项目，这是达到了50％的信心水平，建设实现本地防止倒塌的性能水平相同的风险水平。

验收标准是基于置信因子（）这是用来确定置信水平。在方程的形式，这是表示为：

фCD其中D=估计得平均需求; C =估计的平均性能; ф=阻力系数; =需求因素;

=分析需求因素。在方程（1）的基础上用Jalayar开发的工作可靠性，

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康奈尔大学[7]国资委项目有更详细的推导.

这些因素，ф  在被考虑获得中位数的随机性或不确定性时需确定的需求或能力数值。需求因素与地震所产生的随机性加速度和取值方面的原因故障。包括两个组件的随机性地面震动的危险，ACC 的方向变异。分析需求因素与不确定性产生在确定每个组件的需求分析. 据从地震的随机性决定随机加速度（局）和测量方面的不确定性容量（ UC ）.所有的细节程序，以确定[1] - 355F联邦紧急事务管理局提供这些参数.

3。原型钢筋混凝土剪力墙建筑

选定的原型建筑平面图，在美国的一些地区剪力墙的代表建筑目前正在兴建中。有两个平面在此被认为是相同的形状，但存在不同的托架长度研究。纵向方向较小的平面有6.10米的海湾，在横向方向有6.71米大小的海湾，在纵向方向。较大平面有9.14米湾两个方向的尺寸。选择小的海湾大小，因为它是在实际施工中使用了几年的时间。而较大的海湾被确定为建设新的更大的一面。三个不同的层数被选为这项研究的事例（三，九，十二） 。SW3 -1和SW9 -1代表三个小湾的楼层和9个小湾的楼层，分别和SW3-2 SW9-2 SW12-2代表三，九，十二大湾的楼层建筑事例，在SAC的项目，最高的建筑是：20层。然而，这 12岑个实例当中，这个最高的建筑研究因为剪力墙建筑物的高度。假定的站点代码（洛杉矶市中心） 每层高3.96米。较大的海湾平面图视图：如图原型建筑。 1。

系统建筑物的抗横向荷载为特殊的横向方向剪力墙时刻抵御纵向框架（ SMRFs ）方向。只有在横向方向剪力墙体系被认为在这项研究中。位于剪力墙在中心的建设计划中的核心，位于墙壁列线，尽量不要打扰建筑元素。他们也是在建筑元素本身，无论是电梯的核心或楼梯。 “墙壁承担抵御整个的横向载荷。不包括在墙壁的设计和扭转。大多数的重力负载进行平板地板系统（ FPFS ） 列传输重力荷载到基础。

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不考虑扭转的壁挂式设计，可以使根据设计，相比那些剪力墙考虑扭转。相反，剪力墙建筑在3维建模和分析逼在这个2度上将有更多的横向阻力比。建筑物蓝本在2维分析，所以计算的响应将是被高估。因此，设计和分析过程将弥补这个扭转效应计算折减系数。

这些建筑物的位置被设计在现场洛杉矶市中心，这是一个地震高发地区。这网格被用于SAC的项目，因此，与那些项目比较使用该网格将有助于这项研究的结果。就在这个网科计算建筑物[ 11 ]关于国际刑事是根据设计基底剪力。这个计算抗震设计的变量和计算基础的剪切和在表1和表2给出了剪力墙尺寸，分别为 剪力墙部分的命名如图. 2。因此为设计基底剪力， 15％的活荷载被添加到总重量。

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为原型建筑强化钢的细节设计，建筑物如下“第21抗震设计的特别规定”在ACI 318 [12]。本章包括特定要求：建筑物是在地震高发地区如美国西海岸。其中新结构墙在ACI 31款是长度在边界地区，这是一个基于位移方法。边界元素都必须至少延长在压缩应变超越的长度临界值。剪力墙的设计遵循了这一规范，其中有一个建模和崩溃的影响剪力墙的定义。钢筋的细节剪力墙设计中的表3和4 。

重力框架的楼板为双向板，所以其抗弯加固的设计遵循“直接在ACI 318的设计方法“ 。列FPFS仅用于重力荷载设计。方面给ACI 318 ，帧的成员比例，以抵抗力量诱导震动应仍像横向恒载中的详细框架的结构，因为结构可能接受大变形。横向加固提供延性大的比重。剪力钢筋平板在318 ACI的基础上是没必要的，因为包括仅混凝土抗剪强度计算就有足够的抵抗因素来抗剪切载荷。厚度砖是0.23米和0.30米分别应用于建筑较小的和较大的海湾，第21.11.5的ACI 318 [ 13] 2005年版。指定板坯抗剪加固，以防止冲切失败和消散无滞的能耗大变形使其承载实力突然下降。这在板的抗剪加固非常显着，以确定局部坍塌率。更多提出这个问题的详细描述在“定义当地的坍塌“ 。尺寸和加强细节表5给出了“设计的FPFS”。

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附录B 电算信息图

附图1 附图2 附图3 附图4 附图5 附图6 附图7 附图8 附图9

首层输入荷载信息 标准层输入荷载信息 顶层输入荷载信息 首层板的计算面积 首层板的计算裂缝 首层板的计算挠度 首层梁裂缝图 首层梁挠度图 梁柱应力信息图

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