毕业论文-广州钟意大厦建筑结构设计计算书

广州钟意办公楼建筑结构设计本设计主要进行了结构方案中横向框架的结构设计。在确定框架布局之后，先进行了计算风荷载作用下的结构内力，竖向荷载(恒载及活荷载)作用下的结构内力计算，同计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力(弯矩、剪力、轴力),然后进行了内力组合，找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。其次还进行了结构方案中的楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算。此外还进行了基础梁和基础的设计，完成了基础的平面布置和配筋计算，并完成了基础的施工图绘制。关键词：框架结构；建筑设计；结构设计；抗震设计behalfofvaluecalculation,andthenusingtheempilayoutandreinforcementcdrawings.Keywords:FrameStructure;TheArchitecturalDesign;TheStructureDesi1设计基本资料 1 2建筑及结构设计 22.1建筑设计说明 22.2建筑平面设计 22.3建筑立面设计 22.4建筑剖面设计 22.5结构选型及布置 3 3 42.6计算简图 3现浇楼板设计 63.1荷载计算 63.1.1楼板荷载设计值 6 74内力计算和内力组合 94.1荷载计算 94.1.1构件自重统计 9 4.2恒载作用下内力计算 4.21固端弯矩计算 4.2.3分配系数计算 4.2.6恒荷载作用下的剪力计算 4.2.7恒荷载作用下的柱轴力计算 4.3活荷载作用下的内力计算 4.3.1固端弯矩计算 4.3.3计算跨中弯矩 4.3.4活荷载作用下的剪力计算 4.3.5活荷载作用下的柱轴力计算 4.4水平地震作用计算 4.4.1重力荷载代表值计算 4.4.2梁柱刚度的计算 4.4.3自振周期的计算 4.4.4地震作用的计算 4.4.5抗震验算 4.4.6水平地震作用下框架内力计算 4.5风载作用计算 4.5.1横向框架风荷载计算 4.6弯矩调幅和内力调整 4.6.1弯矩调幅 4.6.2内力调整 4.7内力组合 4.7.1内力组合 4.7.2抗震内力调整 5截面设计 5.1设计内力 5.1.1梁设计内力 5.1.2柱设计内力 5.2梁截面设计 5.2.1设计步骤 5.2.2二层梁截面设计 5.2.3三至屋面层梁截面设计 5.3柱截面设计 5.3.1设计大致步骤 5.3.6四层柱 6第②轴横向框架柱下基础计算 6.1基础梁设计 6.2A柱独立基础设计 6.2.2基础底面尺寸的确定 6.2.3基础立面尺寸的确定 6.2.4基础配筋计算 6.3B柱独立基础设计 6.3.1荷载计算 6.3.2基础底面尺寸的确定 6.2.4基础配筋计算 6.4CD双柱联合基础设计 6.4.1荷载计算 7楼梯设计 7.1梯段板设计 7.1.1荷载计算 7.1.2截面设计 7.2斜梁设计 7.2.1荷载计算 7.2.2截面设计 7.3平台板设计 7.3.1荷载计算 7.3.2截面设计 7.4平台梁设计 7.4.1荷载计算 7.4.2截面设计 7.5构造措施 7.5.1锚固长度 致谢 广州钟意办公楼建筑结构设计11设计基本资料(1)工程概况：六层混凝土框架结构，建筑面积3920.99m²,楼板及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm,屋盖厚度取120mm填充墙采用加气混凝土砌块。建筑总高为22.8m,共6层，每层层高3.30m,室内外高差0.45m。(3)地质条件：(4)建设地点：广州市地基与基础的地质资料如表1.1所示：岩土名称土层厚度(m)层底高程杂填土砂性土2、GB50009—2012《建筑结构荷载规范》4、GB50011—2010《建筑抗震设计规范》广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)22建筑及结构设计在进行建筑设计时，综合考虑了基地环境，使用功能，结构选型，施工材料，设备和建筑艺术等问题，合理安排了建筑内部各种使用功能和使用空间，并使建筑与周围外建筑的平面设计主要筑物的功能要求，力求建筑物的美观大方，同时兼顾结构平面布置应尽量规则合理并满足抗震设考虑建计要求，以要求与结构设计。综合考虑建筑和结构设计的要求，采用中跨度的框架布置。办公楼的功能满足有关办公条件基本要求，平面设计按不同的功能要求分类并进行分区布局，使之既有明确的分区和隔离，又有必要的联系，一般而言，对于使用中联系密切的各部分要相近布置，对于使用中有干扰的部分，则要求适当地分隔。建筑的立面反映的是建筑四周的外部形象。立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济前提下，运用不同的材料、结构形式、装饰细部、构图手法等创造出预想的意境，从而不同程度的给人挺拔的印象，加上建筑为的体型与人们目光接触频繁，因此具有独特的表现力和感染力。并且要考虑它的耐久性、经济性；正确处理与施工技术的关系。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件，有门窗、阳台、外廊等和内部使用空间直接连通的部件，以及台基、勒脚、檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。建筑剖面设计的任务是确定建筑各部分空间的高度、建筑的层数、建筑空间的利用以及处理建筑剖面中结构构造关系等问题。建筑剖面设计的实质是对使用空间、交通联系空间进行竖向的组合布局。建筑剖面设计和建筑的使用、造价、节约用地等有很大的广州钟意办公楼建筑结构设计3关系，而且要结合平面一起考虑，才能有助于剖面设计的完成。层高是剖面设计的重要数据，是工程常用的控制尺寸。层高的确定除了考虑室内净高与结构、构造所需的高度(1)房屋各部分高度的确定房间剖面的设计，首先需要确定室内的净高。即房间内楼地面到顶棚或其他构件底动特点的要求，采光通风的要求，结构类型的要求，室内空间比例的要求。(2)楼梯位置的确定广州钟意办公楼采用混凝土框架结构，主体结构为六层，设计使用年限50年，耐火等级二级。抗震设防烈度7度，首层至六层高均为3室内外高差0.45m。框架梁柱及板均为现浇，框架平面柱网布置详见柱结构施工图和梁考虑到强柱弱梁，施工工顺序(现场浇筑混凝土时一般梁板一起整体浇筑，柱单独浇筑)及《混凝土结构设计规范》中对材料的构造要求等因素，拟选构件材料如下：柱：采用C30混凝土，主筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB300钢筋。梁：采用C30混凝土，主筋采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB300钢筋。板：采用C30混凝土，主筋采用HRB335钢筋。基础：采用C25混凝土，主筋采用HRB335钢筋。围护墙、间隔墙材料：外墙、分隔墙采用200mm厚加气混凝土砌块，卫生间部分采用100mm厚加气混凝土砌块。砌块强度等级≥A2.5,水泥石灰砂浆强度等级M7.5,混凝土设计强度等级如表2.1所示。表2.1混凝土设计强度等级强度等级抗压强度设计值fc(kN/mm2)抗拉强度设计值fc(kN/mm2)广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)4强度等级抗压强度设计值fy(kN/mm2抗拉强度设计值fy(kN/mm2)2.5.2构件尺寸确定(1)梁截面宽度一般为其截面高度的1/3~1/2。梁截面宽度不宜小于200mm,梁截面高宽比不宜大于4。再综合挠度控制，荷载等因素，初选梁截面尺寸为：a一柱轴压比限值(一级框架取0.65;二级框架取0.75;三级框架取0.85);β—水平力作用对柱轴力的放大系数，7度抗震时取、8度抗震时取；N—竖向荷载作用下柱轴力标准值(含活载);q一竖向荷载标准值(含活载),根据《高规》条文说明5.1.8规定，框架与框架-广州钟意办公楼建筑结构设计5如取柱截面为正方形，则中柱和边柱的截面宽度分别为567mm、451mm。对于单向板不大于30,双向板不大于40。根据平面布置，板的最小跨度为3500mm。按刚度条件，双向板厚为1/40=350040=87.5mm。按构造要求，现浇钢筋混泥土双向板的最小厚度为80mm,双向板的最小厚度为80mm。综合荷载与构造情况，所有楼板厚度均取100mm。2.6计算简图根据建筑方案，选取具有代表性的一榀框架框架梁的计算跨度取柱轴线之间的距离。框架的层高(框架柱的长度)即为相应的建筑层高。而底层柱的长度，应从基础顶面算起，计算简图如图2.1所示。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)6离图2.1第②轴框架计算简图3现浇楼板设计3.1荷载计算广州钟意办公楼建筑结构设计7览室及厕所部分均取2.0kN/m²,楼梯部分均取3.5kN/m²。(1)走廊、办公室及厕所部分荷载设计值：永久荷载对结构不利控制下的组合：可变荷载控制的组合：9o=λ+γ₀q=1.2×3.38+1.4×2.0=6.86k由此，确定其设计用荷载取6.86kN/m²。(2)楼梯部分荷载设计值：永久荷载对结构不利控制下的组合：9c=Y₄g+ψ₁Y₆q=1.35×3.38+0.7×1.4×2.5=7.0可变荷载控制的组合：9o=λ+Y₆q=1.2×3.38+1.4×2.5=7.56k由此，确定其设计用荷载取7.56kN/m²。(1)对双向板进行设计，按照双向板弹性理论的分析方法，由于板两端与梁(柱)整体连接，如图3.1所示，因此计算跨度取其净跨。因山,宜按双向板设计板LB1为四边连续一边简支，计算简图见右图3.1。其中，,广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)8m₂a=amu=0.19×1.39=0.M₂=M₂=βm₂₁=2.0×0.27=0.54kN·m/m表3.1双向板配筋计算l板底正筋l板底负筋1板底正筋1。板底负筋内力设计值实际配筋最小配筋率验算注：1.板如果要求满足E≥0.1规定，将导致用钢量比按弹性方法计算的还要多。这里显然不够合理，因此(3)对单向板进行设计，按照单向板弹性理论的分析方法，由于板两端与梁(柱)整体连接，因此计算跨度取其净跨。板的计算跨度：1=7000-500-300=6200mm考虑到双向板对单向板的约束作用，参照连续单向板考虑塑性内力重分布的弯矩计算系数的取值，近似取单向板跨中弯矩系数为广州钟意办公楼建筑结构设计9板厚100mm,h₀=80mm实配φ8@200As=25lmm<2>支座负筋设计内力：m=-2.48kN·m/m板厚100mm,h₀=80mm实配φ8@200A₃=25lmm4.1荷载计算结构上的荷载包括三类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。永久荷载包括结构自重、土压力、预应力等；可变荷载有楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、风荷载、雪荷载等；偶然荷载包括爆炸力、冲击力和地震作用，下面分别论述荷载的计算方法。作用在框架上的永久荷载，包括结构构件、维护构件、面层及装饰、固定设备、长期储物的自重。结构自重的标准值等于构件的体积乘以材料单位体积的自重，或等于构件面积乘以材料的单位面积自重。对于自重变异较大的材料和构件，自重的标准值应根据对结构的不利状态，取上限值或下限值。常用材料单位体积自重见《建筑结构荷载规广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)1、②轴框架1至6层自重计算(1)板(标准层):(2)横向框架梁：①边跨(7000mm,600):②次梁(7000mm,400):(3)纵向框架梁：4.09kN/m4.26kN/m广州钟意办公楼建筑结构设计③次梁(7200mm,400):(4)首层柱(5)二层至六层柱4.19kN/m1.77kN/m广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)(6)墙：①加气混凝土砌体横向外墙(200mm):墙面涂料：贴瓷砖墙面：②加气混凝土砌体纵向外墙(200mm):墙面涂料：③加气混凝土砌体户内墙(200mm):墙面涂料：2、②轴框架顶层自重计算(1)板：防水屋面：100mm厚聚苯乙烯保温板：120mm厚混凝土结构层：20mm厚石灰砂浆顶棚抹灰：(1)女儿墙：30.99kN5.56kN/m0.12×25=3.0kN/m广州钟意办公楼建筑结构设计3、阳台、走廊及天台护栏(1)木门(2)塑钢门窗(3)铝合金门窗(4)钢铁门3.02kN/m0.2kN/m0.3kN/m0.4kN/m0.4kN/m1、2-5层框架梁、柱恒载计算《建筑结构荷载规范》(GB50009-2010)中的楼面均布荷载标准值在设计楼板时可以直接取用，而作用在楼面上的活荷载，不会以标准值得大小同时满布在所有楼面上，因此在设计墙、梁、柱和基础时，还要考虑实际荷载沿楼面的分布情况对荷载进行折减，即在确定墙、梁、柱和基础的荷载标准值时，还应按各种不同的情况用折减系数乘以楼面活荷载标准值。楼面活荷载标准值折减系数参考《建筑结构荷载规范》,因此次毕业设计，主要论述设计流程，按荷载最不利情况考虑，因此不计入折减系数影响。(1)A-B轴梁上线荷载计算边跨梁上线荷载计算=边跨梁自重+板重，其中板自重按45°分配，如图4.1。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)由此可知梁上分布荷载为一均不荷载与一梯形荷载叠加，只要求出控制点的荷载值，就可绘出该梁上荷载分布图。最小值：4.19kN/m(2)B-C轴梁上线荷载计算B-C跨梁上线荷载=中跨梁自重+板重+墙重由此可知梁上分布荷载为一均不荷载与一梯形荷载叠加，只要求出控制点的荷载值，就可绘出该梁上荷载分布图。最小值：4.19+5.56=9.75kN/m广州钟意办公楼建筑结构设计将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载：梯形荷载折算公式：q=(1-2a²+aì)q;q为梯形分布荷载的最大值。中跨梁上线荷载=中跨梁自重+板重+墙重由此可知梁上分布荷载为一均不荷载与一梯形荷载叠加，只要求出控制点的荷载值，就可绘出该梁上荷载分布图。最小值：4.19+5.56=9.75kN/m将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载：q为梯形分布荷载的最大值。A柱集中力=A柱自重+纵向框架梁承受的荷载纵向框架梁承受的荷载=部分板的自重+横向次梁自重+纵向框架梁自重+外墙重广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)因此，A柱上集中力：22.67+34.60+10.42+25.99+33.05=126.73kNB柱上集中力：30.99+66.48+15.29+20.53+27.24=160.53kNC柱上集中力：30.99+43.50+9.51+20.53+27.24=131.77kN广州钟意办公楼建筑结构设计D柱上集中力：22.67+14.57+4.65+21.73+33.05=96.77kN(8)A柱与梁交点处弯矩：M=126.73×0.1=12.67kN·m(9)B柱与梁交点处弯矩：M=160.53×0.15=24.08kN·m(10)C柱与梁交点处弯矩：M=131.77×0.15=19.77kN·m(11)D柱与梁交点处弯矩：M=96.67×0.1=9.67kN·m2、顶层梁、柱上恒载计算边跨梁上线荷载=边跨梁自重+板重，其中，板自重按双向板塑性铰线分配，由此可知梁上分布荷载也为一均布荷载与一梯形荷载叠加，只要求出控制点的荷载值，就可以绘出该梁上荷载分布图。最小值：4.19kN/m(2)B-C跨梁上线荷载计算：B-C跨梁上线荷载=中跨梁自重+板重由此可知梁上分布荷载为一均不荷载与一梯形荷载叠加，只要求出控制点的荷载值，就可绘出该梁上荷载分布图。其值为常值：将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载：q为梯形分布荷载的最大值。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)顶间层边跨等效均布荷载：(3)C-D跨梁上线荷载计算：C-D跨梁上线荷载=中跨梁自重+板重由此可知梁上分布荷载为一均不荷载与一梯形荷载叠加，只要求出控制点的荷载值，就可绘出该梁上荷载分布图。最小值：4.19kN/m将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载：q为梯形分布荷载的最大值。A柱集中力=边柱自重+纵向框架梁的传力，其中：纵向框架梁传来的力=部分板重+横向次梁自重+纵向框架梁自重+女儿墙自重因此，A柱上集中力：66.95+10.42+25.99+15.40=118.76kN广州钟意办公楼建筑结构设计B柱上集中力：128.86+15.29+20.53=164.68kN(6)C柱集中力计算：C柱上集中力：84.17+9.51+20.53=114.21kND柱上集中力：28.19+4.65+21.73+15.40=69.97kN(9)B柱与梁交点处弯矩：M=164.68×0.15=24.70kN·m(11)D柱与梁交点处弯矩：M=69.97×0.1=7.00kN·m广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)通过以上计算，可绘出第②轴横向框架恒载图4.2。4.1.3活荷载计算通过查阅《建筑结构荷载规范》GB5009-2002(以下简称《荷载规范》)。可知：1、顶层框架梁柱活荷载计算上人屋面活荷载：2kN/m²,则活荷载取2kN/m²。(1)A-B跨梁上线荷载：同恒载求解方法，得：最小值：0因为该跨为单向板，则：顶间层A-B轴梁上均布荷载：(2)B-C跨梁上线荷载：广州钟意办公楼建筑结构设计最小值：0(3)C-D轴梁上线荷载计算最小值：0(4)A柱集中力：A柱集中力=部分板上活荷载传力(5)B柱集中力：B柱集中力=部分板上活荷载传力(6)C柱集中力：C柱集中力=部分板上活荷载传力广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)(8)A柱集中力矩：A柱集中力矩=边柱集中力×梁柱偏心M=20.47×0.1=2.05kN·mM=39.34×0.15=5.90kN·m(10)C柱集中力矩：C柱集中力矩=中柱集中力×梁柱偏心M=25.74×0.15=3.86kN·mM=8.62×0.1=0.86kN·m2、2-6层框架梁、柱活载计算资料室活载：2.0kN/m办公室活载：2.0kN/m最小值：0最小值：0将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载：广州钟意办公楼建筑结构设计(4)C-D轴梁上线荷载计算最小值：0将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩等效的原则折算成均布荷载：中间层边跨等效均布荷载：(4)A柱集中力：A柱集中力=部分板上活荷载传力(5)B柱集中力：B柱集中力=部分板上活荷载传力(6)C柱集中力：C柱集中力=部分板上活荷载传力广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)M=20.47×0.1=2.05kN·mM=39.34×0.15=5.90kN·mM=25.74×0.15=3.86kN·mM=8.62×0.1=0.86kN·m通过以上计算，可绘出第②轴横向框架活荷载图4.3。图4.3竖向活载作用下的计算简图(力：kN;弯矩：kN·m)4.2恒载作用下内力计算广州钟意办公楼建筑结构设计分配是按梁柱线刚度分配固端弯矩，并将分配弯矩传递一次(传递系数为1/2),再对各节点的不平衡弯矩作一次分配即可，即进行弯矩的第二次分配。最后将各杆端的固端弯矩、分配弯矩和传递弯矩相加。下面依次求解固端弯矩、分配系数、弯矩传递与分配。将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩，恒荷载作用下框架可按下面公式求得：M=-1/12ql²M=1/12ql²4.2.2梁、柱相对线刚度计算各梁柱构件的线刚度比经过计算后列于图4.4中，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，对于中间跨取I=2I₀,边跨取I=1.5I₀,I₀为不考虑楼板翼缘作用的梁截广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)中框架梁I=2I,边框架梁1=1.51,线刚度i=EI/l广州钟意办公楼建筑结构设计11图4.4梁柱相对线刚度计算简图根据梁，柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数μ计算结构如表4.1所示表4.1弯矩分配系数层数A轴B轴上下右左上下右1线刚度分配系数2线刚度分配系数3线刚度分配系数4线刚度分配系数5线刚度分配系数广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)6线刚度分配系数层数D轴C轴左上下左上下右1线刚度分配系数2线刚度分配系数3线刚度分配系数4线刚度分配系数5线刚度分配系数6线刚度分配系数层单元的杆端弯矩时，任一节点的不平衡弯矩都将影响到节点所在单元中的所有杆件。设计采用弯矩分配法计算框架内力，远端均为固端，传递系数为1/2。各节点分配两次即可。如表4.2所示。广州钟意办公楼建筑结构设计表4.2弯矩分配及传递A轴B轴C轴D轴上下右左上下右左上下右左下上六层0000五层四层三层一层层广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)4.2.5计算跨中弯矩别表示梁跨轴号；1、2、3、4、5、6表示层号。计算结果如下：图4.4恒载作用下框架弯矩图(kN·m)图4.5剪力计算简图表4.3剪力计算公式表4.4梁端剪力计算位置层数M左(kN·m)跨6757717跨651跨651表4.5柱端剪力计算位置层数65216521C柱65216524.2.7恒荷载作用下的柱轴力计算广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)G柱自重将所有柱承受轴力按上述方法算出，具体结果见下表4.6:表4.6柱轴力计算位置层数集中荷载柱自重节点左梁端剪力V/kN节点右梁端剪力梁端剪力V/kN柱顶轴力N/kN柱底轴力605040302010654326543216050403020l0广州钟意办公楼建筑结构设计4.3活荷载作用下的内力计算根据“竖向活载作用下的计算简图”,用弯矩二次分配法计算⑧轴线框架在活荷载作用下的弯矩，计算方法同活载和恒载组合作用。将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩，恒荷载作用下框架可按下面公式求得：M=-1/12ql²M,=1/12ql²广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)其结果如表4.7所示4.3.3计算跨中弯矩将所计算结果绘制成弯矩计算简图。表4.7活载作用下弯矩二次分配A轴B轴C轴D轴上下右左上下右左上下右左下上六层0000五层四层三层层层计算简图如图4.9所示。计算剪力公式如表4.8所示。表4.8剪力计算公式表4.9梁端剪力计算位置层数M左(kN-m)M跨675772717跨6521跨6521表4.10柱端剪力计算位置层数M下65216521C柱65216521图4.10竖向活载作用下的剪力图(kN)广州钟意办公楼建筑结构设计4.3.5活荷载作用下的柱轴力计算根据计算简图，按节点的平衡条件，得出柱轴力计算公式如下：其结果如下列表4.11所示，轴力图如图4.11所示。位置层数集中荷载柱自重节点左梁端剪力V/kN节点右梁端剪力梁端剪力V/kN柱顶轴力N/kN柱底轴力605040302010654321654321605040302010广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)3853385357174图4.11活荷载作用下的轴力图4.4水平地震作用计算底部剪力法适用于高度≤40m,质量和刚度沿楼高分布比较均匀的建筑。拟设计建筑满足此要求，可采用底部剪力法进行水平地震作用计算。各楼层取一个自由度。计算流程：重力荷载代表值等效重力荷载 各楼层水平地震作用。下面依次求解。本设计选取第②号轴线横向框架计算，计算重力荷载代表值。(1)中间层(2~5层)①楼盖面积(扣除柱所占的面积及楼梯部分)为：广州钟意办公楼建筑结构设计注：这里未扣除楼梯间的楼面面积，由于楼梯间的梯段板自重较水平投影面积相同的120厚混凝土楼面板重，同时为简化计算，后续计算中局部亦有近似处理，就不作附②梁、柱自重[(40+16)×(3.3-0.6)-(14×1.5×21317+649.58+825.28+16.36+32.62+53006+96021+0.5×①梁、柱自重广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)③填充墙、门窗自重[(40×2+16×6.5)×(4.8-0.6)-(0.9×2.1×11+1.8×1.8×3)]×5.56÷(4.8-0.6)=100742kN走廊、办公室、阅览室活荷载：603.37×2=1203.74kN21317+649.58+82528+16.36+3262+59996+100742+0.5×(10045(3)顶层(6层):①梁、柱自重③活荷载：16×40×2=1280kN综上所述，顶层重力荷载代表值为：1572.62+0.5×12804.4.2梁柱刚度的计算梁的线刚度计算见表5-1,其中，在计算梁的线刚度时，考虑到现浇楼板对梁的约束作用(现浇板相当于框架梁的翼缘),对于两侧都有现浇板的梁(如：中横梁),其(1)框架梁柱线刚度计算，结果如表4.12所示。广州钟意办公楼建筑结构设计截面混凝土强度等级弹性模量跨度边框架梁中框架梁7(2)柱的线刚度值按下式计算：(3)柱的侧移刚度D值按下式计算：各层框架柱的抗侧移刚度计算见表4.13所示。表4.13柱的D值计算表楼层m柱号nKα18广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)8888888688884.4.3自振周期的计算结果如表4.14所示。表4.14横向框架顶点计算表楼层i重力荷载楼层剪力楼层侧移刚度层间位移楼层位移代表值G/KN65432124.4.4地震作用的计算广州钟意办公楼建筑结构设计②利用底部剪力法求出各楼层的水平地震作用则分布在各楼层的水平地震作用标准值计算，即F₂=231.42kN4.4.5抗震验算①《抗规》5.5.1规定：“表5.5.1所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验表4.15抗震变形验算楼层i广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)654321注：各楼层层间相对弹性位移：△μ;层间相对弹性转角：Aμ/h由《抗规》5.5.1中查表5.5.1,知钢筋混凝土框架的层间位移角限值1/550,表3.11中计算的结果均满足规范要求。②《抗规》5.2.5规定：“抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合：查《抗规》表5.2.5,λ取0.016。(7)②轴号横向框架水平地震的计算：上面计算的水平地震作用，是每个结构层所承受的总荷载；进行框架计算时，需要按照各榀框架的抗侧刚度D将层间水平地震作用分配到每榀框架上去。由于本设计中手算了第②轴线的横向框架，故这里也只计算第②轴线框架上分配的水平地震作用。一榀框架每层的分配系数为：广州钟意办公楼建筑结构设计(8)⑧轴线的横向框架各层所分配到的水平地震作用F-₂=μF=0.125×514.27=64.28kN广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)1、计算原则利用D值法计算水平荷载作用下框架的弯矩。根据各柱D值，将该层剪力分配至各个柱的反弯点处，其中反弯点处无弯矩，仅有剪力和轴力，由此便可利用求得的剪力与反弯点高度求出柱端弯矩；然后利用节点平衡，按梁抗弯刚度求出各个梁端弯矩；最后，利用求得的弯矩，可解出剪力、轴力。以下底层梁柱为例，计算其弯矩。2、底层梁柱受水平地震荷载内力计算(1)计算各个柱分配剪力①底层四柱D值分别为：②底层层间剪力：广州钟意办公楼建筑结构设计(2)反弯点高度广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)MpF=V₀yh=43.50×3.08Mcp=Vcyh=76.83×3.05同理求出各层柱端弯矩如表4.16所示。表4.16抗震变形验算层数层高(m)层间剪力(KN)单层刚度D值剪力反弯点高度654321层数层高(m)层间剪力(KN)单层刚度D值剪力反弯点高度654321层数层高(m)层间剪力(KN)单层刚度D值剪力反弯点高度6543广州钟意办公楼建筑结构设计21层数层高(m)层间剪力(KN)单层刚度剪力反弯点高度654321注：所求弯矩以使柱顺时针转动为正。弯矩单位：(kN·m)以底层边跨梁为例，计算其梁端弯矩，取左、右端节点为隔离体如图4.13所示。①右端弯矩M₁+M₂=-(M+M₂)=-(-127.69-②左端弯矩M₀₁=-(Ma+Mc₂)=-(-67.23-51.79由此，可将各个梁的梁端弯矩求出，见表4.17。节点号上柱弯矩下柱弯矩左梁线刚度右梁线刚度左梁弯矩右梁弯矩0000广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)000000000000注：1.所求弯矩以使梁顺时针转动为正；2.节点号如“A-6”表示：A轴号线第六层节点，其他类似。求出梁两端弯矩后，因为梁上无横向荷载，所以可以按线性关系求得跨中弯矩，标绘于弯矩图上。利用杆件平衡求解杆端剪力。计算简图如图4.15所示。由此，可将梁柱在地震作用下的杆端剪力计算出来，如表4.18所示：V广州钟意办公楼建筑结构设计图4.15杆件剪力计算简图表4.18左地震作用下梁端剪力计算梁类型层号梁长(m)梁固端弯矩(KN·m)左右左右65432l654321654321注：1.弯矩和剪力均以使梁顺时针转动为正。同理，已知柱端弯矩，可求出柱的两端剪力，详见表4.19。表4.19左地震作用下轴线处柱端剪力柱类型层号柱高(m)柱固端弯矩(KN·m)上下上下654321B轴6543广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)21C轴654321654321注：弯矩和剪力均以使梁顺时针转动为正。6、轴力计算其柱中轴力如图4.20所示柱类型层号柱中轴力左梁右梁广州钟意办公楼建筑结构设计已知水平地震作用下的内力，并分别作图如下，见图4.21、图4.22、图4.23.图4.22地震作用下弯矩图(单位：kN·m)广州钟意办公楼建筑结构设计图4.23地震作用下剪力图(单位：m4.5风载作用计算4.5.1横向框架风荷载计算度H=22.8m<30m,可取β=1.0广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)表4.21标准高度风荷载计算表oF风载内力计算原理同水平地震荷载类似，此处分载内力采用结构力学求解器进行电算，依照计算简图可建立模型，如图4.19,电算结果如表4.22,表4.23和表4.24所示。表4.22左封作用下轴线处柱端弯矩与剪力柱类型层号柱高(m)柱固端弯矩(kN·m)柱端剪力(kN)上下上下A柱654广州钟意办公楼建筑结构设计321B柱654321C柱654321D柱654321注：弯矩和剪力均以使柱顺时针转动为正。表4.23左风作用下轴线处梁端弯矩与剪力梁类型层号梁长(m)梁固端弯矩(kN·m)梁端剪力(kN)左右左右654321654321C-D梁6543广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)21注：弯矩和剪力均以使柱顺时针转动为正。表4.24左风作用下柱中轴力柱类型层号柱高(m)邻梁剪力(kN)柱中轴力(kN)左右654321654321C柱654321654321注：柱中轴力以受压为正。已知风荷载作用下的内力，并分别作图如下，见图4.20、图4.21、图4.22。47C0图4.20风荷载作用下弯矩图(kN·m)图4.21风荷载作用下剪力图(kN)广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)4.6弯矩调幅和内力调整4.6.1弯矩调幅M₄=50.09kN·m,Mg=84.97kN·m,广州钟意办公楼建筑结构设计表4.25恒载作用下梁端弯矩调幅梁类型层号轴线处梁弯矩(kN·m)跨中弯矩调幅后梁端弯矩(kN·m)调幅后跨中弯矩左右左右A-B轴65432B-C轴654321C-D轴654321同理，活载作用下梁端弯矩调幅见表4.26。表4.26活载作用下梁端弯矩调幅梁类型层号轴线处梁弯矩(kN·m)跨中弯矩调幅后梁端弯矩(kN·m)调幅后跨中弯矩左右左右A-B轴654321广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)B-C轴654321C-D轴654321以上各表计算与调幅的内力均是针对计算简图中轴线处而言，所求的杆端内力也就是柱中与梁中交点处(图4.24中B处)的内力。但是，实际结构构件的控制截面应选取如图4.24中的I-I,Ⅱ-Ⅱ,Ⅲ-Ⅲ,IV-IV截面。因此，我们需要将计算简图上的轴处内力调整为实际构件的端截面处内力并进行内力组合。1、梁内力调整V边缘—支座边缘截面的剪力标准值；M—梁柱中线交点处的弯矩标准值；V—与M相应的梁柱中线交点处的剪力标准值；q—梁单位长度的均布荷载标准值；b—梁端支座宽度(即柱截面高度)。计算结果如表4.27所示表4.27恒载作用下梁端弯矩与剪力梁类型层号轴线处梁弯矩轴线处梁剪力轴线处梁弯矩轴线处梁剪力广州钟意办公楼建筑结构设计左右左右左右左右A-B轴654321B-C轴65432C-D轴654321同理，将活载作用下各节点梁端内力进行调整，见表4.28。表4.28活载作用下梁端弯矩与剪力梁类型层号轴线处梁弯矩轴线处梁剪力轴线处梁弯矩轴线处梁剪力左右左右左右左右A-B轴654321B-C轴654321C-D轴6543广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)21(2)水平荷载内力调整(以风载为例)水平风载作用下，由其剪力图知剪力延梁不变，所以不需要调整；弯矩图则是沿梁呈线性变化，所以可利用线性关系调整。计算简图如图4.25所示。对于右侧三角形运用相似三角形定理，可得：M₁=30.0lkN·m运用此方法将各节点梁端内力调整，见表4.29。梁类型层号轴线处梁端弯矩轴线处梁端剪力梁端弯矩左右左右左右A-B轴654321B-C轴65432C-D轴654321广州钟意办公楼建筑结构设计同理，也将水平地震作用内力进行调整，见表4.30。梁类型层号轴线处梁端弯矩轴线处梁端剪力梁端弯矩左右左右左右65432165432l6543212、柱内力调整(1)竖向荷载内力调整(以恒载为例)由恒载作用下柱的剪力图知，沿柱不变，所以不需要调整；其弯矩图则是沿梁呈线性变化，可利用线性关系调整。计算简图如图4.26所示。对于上三角形利用相似三角形定理，可得同理可将其他柱内力进行调整，见表4-31。图4.26广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)(2)水平荷载内力调整因为水平荷载作用下，柱内力形式同竖向荷载作用是相同的，所法，详见表4.31,表4.32,表4.33,和表4.34。表4.31恒载作用下柱端弯矩与剪力柱类型层号轴线处柱端弯矩轴线处柱端剪力柱端弯矩上下上下上下上下654321654321C轴654321654321广州钟意办公楼建筑结构设计表4.32活载作用下柱端弯矩与剪力柱类型层号轴线处柱端弯矩轴线处柱端剪力柱端弯矩(kN·m)上下上下上下上下6543216543216543265432表4.33风载作用下柱端弯矩与剪力柱类型层号轴线处柱端弯矩轴线处柱端剪力柱端弯矩(kN·m)上下上下上下上下A柱654321B柱65432广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)C654321D柱654321表4.34地震载作用下柱端弯矩与剪力柱类型层号轴线处柱端弯矩轴线处柱端剪力柱端弯矩上下上下上下上下A柱65432B柱65432c柱654321D柱65432广州钟意办公楼建筑结构设计4.7内力组合4.7.1内力组合(1)无地震作用效应组合：S=γSa+VoY₀Sa+Vw?nSm(2)有地震作用效应组合：以上各符号意义详见《建筑抗震设计》[2内力组合见附表A至G。4.7.2抗震内力调整则将梁端剪力，柱端弯矩，柱剪力进行抗震调整。根据《抗广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)表4.35梁按简支梁分析的梁端截面剪力设计值梁类型层号恒载作用剪力活载作用剪力左右左右广州钟意办公楼建筑结构设计柱端组合的弯矩设计值应按下列公式加予以调整：SM₄节点左、右梁端截面顺时针或逆时针方向组合弯矩设计值之和；n.——柱端弯矩增大系数，对框架结构，三级分别取1.3。框架柱端部截面的剪力设计值，按下列公式计算：n——柱端剪力增大系数，对对框架结构，三级取1.1;据《抗规》5.2.3(4),“截面设计时，框架梁跨中截面弯矩设计不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%。”以第六层边跨梁为例验算。六层边跨梁在恒载作用下以简支梁计算，跨中正弯矩为：六层边跨梁在活载作用下以简支梁计算，跨中正弯矩为：所以，竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值的50%为：同理，验算各梁的跨中正弯矩，见表4.36。梁类型层号恒载作用下跨中弯矩活载作用下中弯矩简支梁跨中弯矩设计值的一半(kN·m)组合跨中弯矩(kN·m)设计用跨中弯矩A-B轴广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)B-C轴C-D轴5截面设计5.1设计内力梁是选择组合中最大的弯矩与剪力进行截面配筋计算，即利用弯矩设计纵向钢筋，利用剪力设计箍筋，其中最大的弯矩与剪力可以是来自不同工况的内力，具体设计内力的选择见各杆件截面设计。柱是偏压构件。大偏压时弯矩愈大愈不利，小偏压时轴力愈大愈不利，弯矩与轴力包络图来判断，必要时还要试算，那一种配筋量大，哪一组即为设计内力。柱还要组合最大剪力用于设计箍筋，剪力可以取自不同于弯矩和轴力的工况(取最大值)。具体设计内力的选择见各个杆件截面设计。广州钟意办公楼建筑结构设计考虑到前面内力组合中左右支座处弯矩与跨中弯矩(取三者最大值为内力设计值),以T形截面来配置梁底纵筋；然后支座处顶部负筋考虑支座处与跨中负弯矩(取二者最大值为内力设计值)。纵筋的截断、锚固以构造要求确定。钢筋采用电渣压力焊接长，所以不考虑钢筋的搭接。然后按规范有关要求配置抗剪箍筋，验算梁抗剪承载力。5.2.2二层梁截面设计1、A-B轴梁截面设计①跨中截面设计设计内力：138.57kN·m(考虑到内力组合中支座处正弯矩比跨中大，故利用支座处弯矩设计值)。有地震作组合时，承载力抗震调整为：YgM=0.75×13857=103.93kN·m。(《抗规》表5.4.2)按T形单筋截面设计，根据《混凝土结构设计规范》2)表5.2.4知，T形截面梁的翼缘计算宽度按下式确定：广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)广州钟意办公楼建筑结构设计其中，以上三根钢筋中，2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B20于梁跨三分之一处截断。(抗震设计时，梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值不应小于0.3)③右支座处负筋配置h=h-40=600-40=560mm,按单筋矩形截面设计其中，以上四根钢筋中，2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),2B20于梁跨三分之一处截断。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)值不应小于0.3)YEV=0.85×13637=115.91kNVc=0.25βfbh=0.25×1.0×14.3×300×560=60Q6kN,满足要求。①跨中截面设计规》表5.4.2)广州钟意办公楼建筑结构设计h,/h₀=100/(600-40)=0.1属于第I类T形截面。,满足。(抗震设计时，梁端塑性铰区顶面受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%)③右支座负筋配置设计内力值：M=-198.10kN·m。规》表5.4.2)属于第I类T形截面。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)其中，以上三根钢筋中，1B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B20于梁跨三分之一处截断。Pmin=(0.25,55f,/f)mx=0.25%<0.56%满足要求。比值不应小于0.3)④左支座负筋配置设计内力：M=-224.09kN·m。有地震作组合时，承载力抗震调整为：γM=-0.75×22409=-16807kN·m。(《抗规》表5.4.2)属于第I类T形截面。,满足。其中，以上四根钢筋中，2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),2B20于梁跨三分之一处截断。,满足要求。广州钟意办公楼建筑结构设计(抗震设计时，梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积⑤箍筋配置根据《抗规》6.2.6验算受剪截面V=0.5βfbh₁=0.25×1.0×14.3×300×560=60Q6,满足要求。①跨中截面设计规》表5.4.2)广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)属于第I类T形截面。,满足。支座截面实配正筋：2B20A₁=628nm²,同卧(抗震设计时，梁端塑性铰区顶面受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%)②支座负筋配置设计内力：M=-214.37kN·m。规》表5.4.2)广州钟意办公楼建筑结构设计,满足。其中，以上四根钢筋中，2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B20于梁跨三分之一处截断。同时(抗震设计时，梁端截面的底面和顶面纵向钢筋截面面积的比值不应小于0.3)⑤箍筋配置YrV=0.85×93.75=79.11kN(YVc=0.25βfbh₁=0.25×1.0×14.3×300×560=60Q6k截面满足要求。非加密区配箍加密区配箍筋：φ8@100,加密区长度为：(1.5h,,500)m=900mm;非加密区配箍筋：φ8@200:满足要求。非加密区配箍率：广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计),满足要求。5.2.3三至屋面层梁截面设计三~屋面层梁截面设计步骤同一层梁，在此列出设计结果如表5.1~5.6所示。B-C轴中跨梁C-D轴边跨梁支座最大正弯矩设计值计算所需要正筋实配正筋正筋配筋率验算布置说明2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋左负弯矩设计值计算所需要负筋实配负筋负筋配筋率验算布置说明2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B20于梁跨1/3处截断筋(架立筋),2B20于梁跨1/3处截断2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B20于梁跨1/3处截断右负弯矩设计值计算所需要负筋实配负筋广州钟意办公楼建筑结构设计负筋配筋率验算布置说明筋(架立筋),2B20于梁跨1/3处截断筋(架立筋),IB20于梁跨1/3处截断2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B20于梁跨1/3处截断加密区配箍筋加密区长度非加密区配箍筋截面受剪承载力支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求箍筋配筋率验算表5.2四层梁截面设计A-B轴边跨梁BA-B轴边跨梁B-C轴中跨梁C-D轴边跨梁支座最大计值计算所需正筋配筋Pmin=0.25%<p=0.37%Pin=0.25%<p=0.37%Pmin=0.25%<p=0.37%布置说明2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋-159.20kN·m-200.41k计算所需负筋配筋Pmin=0.25%<p=0.55%pmn=0.25%<p=0.75%Pmin=0.25%<p=0.55%2B20通长，于跨中处充当负2B20通长，于跨中处充当负2B20通长，于跨中处充当负布置说明筋(架立筋),1B20于梁跨筋(架立筋),2B20于梁跨筋(架立筋),1B20于梁跨1/3处截断1/3处截断筋(架立筋),2B20于梁跨1/3处截断支座跨中均满足要求1/3处截断布置说明加密区配箍筋加密区长度非加密区配箍筋截面受剪承载力箍筋配筋率验算支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求筋(架立筋),1B20于梁跨1/3处截断筋(架立筋),1B20于梁跨1/3处截断右负弯矩设计值计算所需要负筋实配负筋负筋配筋率验算1/3处截断表5.3五层梁截面设计B-C轴中跨梁C-D轴边跨梁支座最大正弯矩设计值计算所需要正筋实配正筋正筋配筋率验算布置说明2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋左负弯矩设计值计算所需要负筋广州钟意办公楼建筑结构设计2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋)要负筋2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋)1/3处截断支座跨中均满足要求布置说明加密区配箍筋加密区长度非加密区配箍筋截面受剪承载力箍筋配筋率验算支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求筋(架立筋),1B20于梁跨布置说明右负弯矩设计值计算所需实配负筋负筋配筋率验算实配负筋负筋配筋率验算筋(架立筋),1B20于梁跨筋(架立筋)筋(架立筋)1/3处截断B-C轴中跨梁C-D轴边跨梁支座最大正弯矩设计值计算所需要正筋实配正筋正筋配筋率验算广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋2B20底部通长钢筋左负弯矩设计值计算所需要负筋实配负筋率验算2B20通长，于跨中处充当负2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B20于梁跨2B20通长，于跨中处充当负2B20通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B20于梁跨筋(架立筋)筋(架立筋)1/3处截断筋(架立筋)筋(架立筋)1/3处截断设计值要负筋率验算筋(架立筋),1B20于梁跨筋(架立筋)筋(架立筋)1/3处截断加密区配1/3处截断箍筋加密区长度支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求配箍筋截面受剪承载力箍筋配筋率验算B-C轴中跨梁广州钟意办公楼建筑结构设计支座最大正弯矩设计值计算所需要正筋实配正筋正筋配筋率验算布置说明3B18底部通长钢筋，3B18底部通长钢筋2B18底部通长钢筋左负弯矩设计值计算所需要负筋实配负筋负筋配筋率验算布置说明2B18通长，于跨中处充当负筋(架立筋)2B18通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B18于梁跨1/3处截断2B18通长，于跨中处充当负筋(架立筋)右负弯矩设计值计算所需要负筋实配负筋负筋配筋率验算布置说明2B18通长，于跨中处充当负筋(架立筋),1B18于梁跨1/3处截断2B18通长，于跨中处充当负筋(架立筋)2B18通长，于跨中处充当负筋(架立筋)加密区配箍筋加密区长度非加密区配箍筋广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)截面受剪承载力支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求支座跨中均满足要求箍筋配筋率验算5.3.1设计大致步骤然后分别采用对应的方法进行截面设计。1、纵筋设计根据内力组合表中柱设计内力，柱顶和柱底两控制截面中，以下七组内力分别是：采用对称配筋，可利用下式分别判断各组内力作用下，该柱属于“大偏心受压柱”还广州钟意办公楼建筑结构设计x≤5,h₀时，为大偏心受压构件；x>5,h时，为由《抗规》表6.3.6知该柱轴压比限值为0.85。满足要求。轴压比小于0.15的柱，承载力抗震调整系数取为0.75;轴压比大于0.15的柱，承载力抗震调整系数取为0.80(《抗规》表5.4.2)此处第一至七组为地震作用组合，选用承载力抗震调整系数取为0.80。压。(相对界限受压区高度ξ=0.55)同理可知：其他七组内力均为大偏压情况。根据N,-M。相关曲线，判断那组内力为最危险内力。由于六组内力均为大偏心，所以均处于下部曲线包络图内。通过观察上面的包络图，得础定性结论：当轴力相同时，对于大偏心受压和小偏心受压，弯矩越大，所需配筋越多；当弯矩相同时，对于大偏心受压，轴力越小，所需配筋越多，对于小偏心受压，轴力越大，所需配筋越多。综上所述，第六和第七组最危险，以这两组内力进行配筋计算再此比较取大值，最终得出该柱所需的配筋。即设计内力如下：根据混凝土结构设计规范6.2.4:框架柱应按下列公式计算：广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)M₁、M,分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件梁端截面按构造弹性分析确定算结果，无括号即相同。广州钟意办公楼建筑结构设计因此，两组内力计算实配钢筋：3B18A₄=A=763mm由于以上只计算弯矩平面内该柱受力时所需钢筋，而未计算弯矩平面外方向上受力时所需钢筋，考虑到对称配筋，该方向受力时所需要钢筋也为3B18。根据《抗规》6.4.3中规定：“柱全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.8%,且柱截面的每一侧纵向钢筋不应小于0.2%”;6.4.4规定：“全部纵向钢筋的配筋率，抗震设计时不应大于5%”;“抗震设计时，截面尺寸大于400mm的柱，其纵向钢筋间距不宜大于仍以第一组内力为例配箍筋计算如下，下面计算过程中括号内数据为第四组内力计算结果，无括号即相同。加密区配箍筋：φ8@100非加密区配箍筋：φ8@200N=164019kN>0.3f.A=0.3×14.3×500=10725kN广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)故按构造配置即可满足要求，同时为了满足最小体积配箍率的要求，加密箍筋间距取为100mm。①确定加密区范围尺寸(或圆形截面柱之直径)、柱净高之1/6和500mm所以，柱顶加密区范围L:柱底加密区范围l,:②计算配箍率P=α₄l₄/(4s)=50.3×(500-80)×6/[(500-由《抗规》[4|6.4.7:轴压比为故取λ=0.10③最小配箍率(3)验算平面外轴心受压承载力N₄=0.9φ[fbh₁+f(A,+A,)]=0.9×1.0×(14.3×500×460+300×2289广州钟意办公楼建筑结构设计满足!5.3.3一层B柱1、纵筋设计根据内力组合表中柱设计内力，柱顶和柱底两控制截面中，以下六组内力分别是：采用对称配筋，可利用下式分别判断各组内力作用下，该柱属于“大偏心受压柱”还由《抗规》H表6.4.2知该柱轴压比限值为0.85。,满足要求。轴压比小于0.15的柱，承载力抗震调整系数取为0.75;轴压比大于0.15的柱，承载力抗震调整系数取为0.80(《抗规》表5.4.2)此处第五组为地震作用组合，选用承载力抗震调整系数取为0.8。第五组：广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)根据混凝土结构设计规范6.2.4:框架柱考虑轴向压力在杆件中产生的二阶效应后控制界面的弯矩设计值，应按下列公式计算：M=Cm7mM₂ 现以第四组内力为例配纵筋计算如下：有地震作用组合部分，考虑承载力抗震调整为：M,=-11890kN·m,N=1904.42kN采用对称配筋：根据下面两平衡条件：可得到：因此，两组内力计算实配钢筋：4B18A=A=1080mm由于以上只计算弯矩平面内该柱受力时所需钢筋，而未计算弯矩平面外方向上受力时所需钢筋，考虑到对称配筋，该方向受力时所需要钢筋也为4B18。中规定：“柱全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.8%,且柱截面的每一侧纵向钢筋不应小于0.2%”;6.4.4规定：“全部纵向钢筋的配筋率，抗震设计时不应大于5%”;“抗震设计时，截面尺寸大于400mm的柱，其纵向钢筋间距不宜大于200mm”。由此，验算单侧配筋率：广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)仍以第四组内力为例配箍筋计算如下，下面计算过程中括号内数据为第四组内力计算结果，无括号即相同。加密区配箍筋：φ10@100(4×4复合箍)非加密区配箍筋：φ10@200(4×4复合箍),取λ=2.76N=238053kN>0.3fA=0.3×14.3×600=15444kN取N=1544.4kN故按构造配置即可满足要求，同时为了满足最小体积配箍率的要求，加密箍筋间距取为100mm。①确定加密区范围尺寸(或圆形截面柱之直径)、柱净高之1/6和500mm三者之最大值范围”;“底层柱刚所以，柱顶加密区范围1:柱底加密区范围l,:广州钟意办公楼建筑结构设计②计算配箍率由下式计算体积配筋率：P=α₄!₄/(4I₂s)=78×(600-80)×8/[(600由《抗规》[46.4.7:轴压比为故取λ=0.08③最小配箍率满足!(3)验算平面外轴心受压承载力N₁=0.9φ[fbh+f(A₁+A.)]=0.9×1.0×(14.3×600×560+300×3054满足要求。1、纵筋设计根据内力组合表中柱设计内力，柱顶和柱底两控制截面中，以下六组内力分别是采用对称配筋，可利用下式分别判断各组内力作用下，该柱属于“大偏心受压柱”还广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)轴压比小于0.15的柱，承载力抗震调整系数取为0.75;轴压比大于0.15的柱，承载力抗震调整系数取为0.80(《抗规》表5.4.2)此处第一组为地震作用组合，选用承载力抗震调整系数取为0.8。根据混凝土结构设计规范6.2.4:框架柱考虑广州钟意办公楼建筑结构设计M₁、M,分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件梁端截面按构造弹性分析确定现以第四组内力为例配纵筋计算如下：有地震作用组合部分，考虑承载力抗震调整为：M₂=-115.9kN·m,N=1597.67kN采用对称配筋：根据下面两平衡条件：广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)因此，两组内力计算实配钢筋：4B18A.=A=1080nm由于以上只计算弯矩平面内该柱受力时所需钢筋，而未计算弯矩平面外方向上受力时所需钢筋，考虑到对称配筋，该方向受力时所需要钢筋也为4B18。根据《抗规》4|6.4.3中规定：“柱全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.8%,且柱截面的每一侧纵向钢筋不应小于0.2%”;6.4.4规定：“全部纵向钢筋的配筋率，抗震设计时不应大于5%”;“抗震设计时，截面尺寸大于400mm的柱，其纵向钢筋间距不宜大于200mm”。由此，验算单侧配筋率：仍以第四组内力为例配箍筋计算如下，下面计算过程中括号内数据为第四组内力计算结果，无括号即相同。加密区配箍筋：φ10@100(4×4复合箍)非加密区配箍筋：φ10@200(4×4复合箍)取λ=2.66N=199709kN>0.3fA=0.3×14.3×600=15444kN取N=1544.4kN广州钟意办公楼建筑结构设计故按构造配置即可满足要求，同时为了满足最小体积配箍率的要求，加密箍筋间距取为100mm:验算加密区箍筋配筋率：①确定加密区范围根据《抗规》4)6.4.6:“底层柱的上端和其他各层柱的两端，应取矩形截面柱之长边尺寸(或圆形截面柱之直径)、柱净高之1/6和500mm三者之最大值范围”;“底层柱刚性地面上、下各500mm的范围”;“底层柱柱根以上1/3柱净高的范围”。所以，柱顶加密区范围L:柱底加密区范围l,:②计算配箍率由下式计算体积配筋率；P=α₄l₄/(4I₂s)=78×(600-80)×8/[(60③最小配箍率,满足!(3)验算平面外轴心受压承载力N₁=0.9φLfbh₀+f(A₁+A)]=0.9×1.0×(14.3×600×560+300×30满足要求。广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)1、纵筋设计根据内力组合表中柱设计内力，柱顶和柱底两控制截面中，以下六组内力分别是：采用对称配筋，可利用下式分别判断各组内力作用下，该柱属于“大偏心受压柱”还x≤5h时，为大偏心受压构件；x>5h₀时，为小偏心受压构件。由《抗规》[4]表6.3.6知该柱轴压比限值为0.85。,满足要求。轴压比小于0.15的柱，承载力抗震调整系数取为0.75;轴压比大于0.15的柱，承载力抗震调整系数取为0.80(《抗规》表5.4.2)此处第一至七组为地震作用组合，选用承载力抗震调整系数取为0.80。压。(相对界限受压区高度ξ,=0.55)同理可知：其他六组内力均为大偏压情况。广州钟意办公楼建筑结构设计根据N,-M。相关曲线，判断那组内力为最危险内力。由于六组内力均为大偏心，所以均处于下部曲线包络图内。通过观察上面的包络图，得础定性结论：当轴力相同时，对于大偏心受压和小偏心受压，弯矩越大，所需配筋越多；当弯矩相同时，对于大偏心受压，轴力越小，所需配筋越多，对于小偏心受压，轴力越大，所需配筋越多。综上所述，同前面计算一层A柱比较方式，可得出结论：第七组最危险。即设计内力如下：根据混凝土结构设计规范6.2.4:框架柱应按下列公式计算：M₁、M,分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件梁端截面按构造弹性分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值，绝对值较大端为M₂,绝对值较小端为M₁,当构件按小于0.7时取0.7;5大于1.0时取1.0。现以第六组内力为例配纵筋计算如下，下面计算过程中括号内数据为第三组内力计算结果，无括号即相同。有地震作用组合部分，考虑承载力抗震调整为：有地震作用组合部分，考虑承载力抗震调整为：M₁=-28.49kN·m广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)采用对称配筋：根据下面两平衡条件：因此，两组内力计算实配钢筋：3B18A.=A=763mm由于以上只计算弯矩平面内该柱受力时所需钢筋，而未计算弯矩平面外方向上受力时所需钢筋，考虑到对称配筋，该方向受力时所需要钢筋也为3B18。中规定：“柱全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.8%,且柱截面的每一侧纵向钢筋不应小于0.2%”;6.4.4规定：“全部纵向钢筋的配筋率，抗震设计时不应大于5%”;“抗震设计时，截面尺寸大于400mm的柱，其纵向钢筋间距不宜大于由此，验算单侧配筋率：广州钟意办公楼建筑结构设计2、箍筋设计仍以第一组内力为例配箍筋计算如下，下面计算过程中括号内数据为第四组内力计算结果，无括号即相同。剪力设计值为：V=-54.89kN根据《抗规》[4|6.4.3可配置箍筋：加密区配箍筋：φ8@100截面受剪承载力验算：取λ=3.0N=128882kN>0.3f.A=0.3×14.3×500=10725kN故按构造配置即可满足要求，同时为了满足最小体积配箍率的要求，加密箍筋间距取为100mm:验算加密区箍筋配筋率：①确定加密区范围根据《抗规》46.4.6:“底层柱的上端和其他各层柱的两端，应取矩形截面柱之长边尺寸(或圆形截面柱之直径)、柱净高之1/6和500mm三者之最大值范围”;“底层柱刚性地面上、下各500mm的范围”;“底层柱柱根以上1/3柱净高的范围”。所以，柱顶加密区范围1:柱底加密区范围l,:广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)P=α₄l₄/(I₂s)=50.3×(500-80)×6/[(500-,满足!N₁=0.9φ[fbh+f(A₄+A)]=0.9×1.0×(14.3×500×460+300×2289表5.7四层柱截面设计四层A柱四层B柱从七组内力选取较危险同工况设计内力计算单侧所需纵筋单侧实配纵筋单侧配筋率验算截面配筋率验算纵筋间距验算加密区箍筋配置φ8@100(3×3复合箍)φ8@100(4×4复合箍)非加密区箍筋配置φ8@200(3×3复合箍)φ8@200(4×4复合箍)截面受剪力承载力按构造配置箍筋即可满足按构造配置箍筋即可满足广州钟意办公楼建筑结构设计柱头加密区范围体积配箍率验算平面外轴心受压承载力验算(轴力取六组内中最大)表5-8四层柱截面设计一层C柱一层D柱从六组内力选取较危险同工况设计内力计算单侧所需纵筋单侧实配纵筋单侧配筋率验算截面配筋率验算纵筋间距验算加密区箍筋配置φ8@100(4×4复合箍φ8@100(3×3复合箍)非加密区箍筋配置φ8@200(4×4复合箍)φ8@200(3×3复合箍)截面受剪力承载力按构造配置箍筋即可满足按构造配置箍筋即可满足柱头加密区范围体积配箍率验算平面外轴心受压承载力验算(轴力取六组内中最大)6第②轴横向框架柱下基础计算根据1.1.2条设计条件第1款工程概况中工程地质勘察报告，及柱间距，基础形式选取柱下独立基础。采用的材料如下：广东技术师范学院天河学院本科毕业论文(设计)基础梁的设计同上部主体结构的框架梁设计，截面尺寸是：6.2A柱独立基础设计1、柱传来的内力及相应的M;Nmn及相应的M:其中，第一组内力起控制作用。2、基础梁传来的内力(1)横向基础梁考虑到基础与柱为现浇，故基础梁传给基础的内力为：(2)纵向基础梁基础梁上恒载设计考虑到基础与柱为现浇，故基础梁传给基础的内力为：综上所述，基础顶部的内力设计值：广州钟意办公楼建筑结构设计N=1697.96+28.07+52.02=1778.05kN见1.1.2节的第1条概况2、初步确定矩形基础底面尺寸考