题目：伊川锦泰住宅小区小学教学楼建筑与结构设计
伊川锦泰住宅小区小学教学楼建筑与结构设计
摘要
毕业设计题目为伊川锦泰住宅小区小学教学楼建筑与结构设计。抗震设防烈度为7度；上部结构采用框架结构，框架抗震等级为二级；基础采用独立基础。
毕业设计包括建筑设计、结构设计两部分。结构设计是重点。结构设计内容包括：构件截面尺寸的确定、竖向和水平荷载计算、框架内力及侧移计算、内力组合、框架梁柱截面配筋以及楼板、楼梯和基础设计。严格按有关结构设计规范或规程进行结构设计，并且考虑了抗震计算和有关构造要求。在计算方法上，水平地震作用采用“底部剪力法”，风荷载和水平地震作用下框架内力计算采用D值法，竖向荷载作用下框架内力计算采用分层法。
关键词：混凝土，框架结构，内力计算，配筋，阅微阁小说www.ikdzs.com
TheconstructionandstructuraldesignoftheprimaryschoolofresidentialdistrictofYichuan
Abstract
ThisgraduationdesigntopicisTheconstructionandstructuraldesignoftheprimaryschoolofresidentialdistrictofYichuan.Theearthquakeforciticationintencityofthebuildingis7degree.TheFrametotheupperstructurewasaccordingtotheheightofthebuilding.Theaseiscuisclassesoftheframeis2.AndthefoundationofthebuildingareIndependentfoundationundercolumn.
Thisdesignisdividedintotwoparts.Oneisthearchitecturaldesign,theotherisconstructiondesign.Thestructuredesignisemphasisthegraduationdesign,andthecontentofthegraduateddesignmainlyare:decidingthesizeofcross-sectionthefortheframestructure,calculatingtheinternalforceanddeformationoftheframestructureundertheactionofwindloadandearthquakeaction,analysingtheinternalforceofframecausedbyverticalpermanentandvariableloads.The“Equivalentbaseshearmethod”tocalculatehorizontalearthquakeactionisadoptedandthe“Dvaluemethod”isusedtocalculateinternalforcecausedbyhorizontalearthquakeandwindloads,andthe“separatedfloormethod”isadpotedtocalculateinternalforceoftheframestructureundertheactionofverticalload.
Keywords：concrete,Framestructure,calculationforinternalforce,reinforcement
目录
前言 1
第1章 2
1.1建筑平面设计 2
1.1.1使用房间的平面设计 2
1.1.2辅助房间的平面设计 2
1.1.3交通联系空间的设计 3
1.1.4门的设计 3
1.1.5窗的设计 4
1.2建筑立面设计 4
1.3建筑剖面设计 4
1.3.1房间的剖面形状 4
1.3.2房间的各部分高度 4
1.3.3建筑层数及建筑空间的组合和利用 5
第2章 6
2.1屋面设计 6
2.1.1屋面排水方式 6
2.1.2屋面排水组织 6
2.1.3屋面防水 6
2.2墙体设计 6
2.2.1墙身构造 6
2.2.2墙面装修 7
2.3楼地面构造 7
2.4门窗构造 7
2.5散水做法 7
2.6楼梯构造 8
1.1结构计算中所用到的材料自重 9
1.2楼面均布活荷载标准值 9
1.3结构计算中系数取值 9
第2章结构布置及楼板计算 10
2.1结构布置 10
2.1.1结构平面布置简图 10
2.1.2梁板柱截面尺寸 10
2.2现浇板计算 11
2.2.1板厚 11
2.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元） 11
2.2.3内力计算 12
2.2.4截面配筋计算 12
2.3单梁计算 13
2.3.1材料 13
2.3.2确定截面尺寸 13
2.3.3荷载计算 14
2.3.4内力计算 14
2.3.5截面配筋计算 14
第3章楼梯计算 16
3.1材料 16
3.2梯段板的计算 17
3.2.1确定板厚 17
3.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元） 17
3.2.3内力计算 17
3.2.4截面配筋计算 18
3.3平台板的计算 18
3.3.1确定板厚 18
3.3.2荷载计算（取1m板宽为计算单元） 18
3.3.3内力计算 19
3.3.4截面配筋计算 19
3.4平台梁的计算 19
3.4.1荷载计算 19
3.4.2内力计算 20
3.4.3截面配筋计算 20
第4章框架计算 21
4.1设计基本资料 21
4.2框架计算简图 21
4.2.1确定框架的计算简图 21
4.2.2计算梁柱的线刚度 22
4.3恒荷载作用下的内力计算 23
4.3.1屋面恒荷载 23
4.3.2楼面恒荷载 24
4.3.3梁端集中力计算 24
4.3.4弯矩计算 27
4.3.5计算梁端剪力、柱端剪力 30
4.3.6计算柱的轴力 32
4.4活荷载作用下的内力计算 34
4.4.1均布荷载 34
4.4.2梁端集中力 34
4.4.3弯矩计算 35
4.4.4计算梁端剪力、柱端剪力 37
4.4.5计算柱的轴力 39
4.5风荷载作用下的内力计算 40
4.6水平地震作用下的内力计算 47
4.7框架内力组合及配筋计算 54
4.7.1荷载组合及配筋计算考虑情况 54
4.7.2控制截面及最不利内力组合 54
4.7.3材料 55
4.7.4框架梁的配筋计算 55
4.7.5框架柱的配筋计算 59
第5章基础计算 61
5.1地基承载力特征值深度、宽度修正。 61
5.2基础J-4的设计： 61
5.2.1基础J-4的截面尺寸： 61
5.2.2柱与基础J-4交接处的冲切承载力验算 62
5.2.3基础板底（J-4）配筋计算 63
5.3基础J-3的设计： 63
5.3.1基础J-3的截面尺寸： 63
5.3.2冲切承载力验算 65
5.3.3基础板底（J-3、J-2）配筋计算 65
参考文献 69
附录 70
前言
本工程为伊川锦泰住宅小区小学教学楼，拟建位置详见任务书。教学楼总建筑面积3900.96，总高度16.2。为四层框架结构，结构安全等级为二级，耐久年限为50年，耐火等级为二级。
本着适用、安全、经济、美观的方针，根据任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、建筑造型、建筑经济等问题，恰当确定建筑物的面积、体型、平面、立面、剖面、节点构造等，恰当确定结构选型，合理选择建筑材料。整个办公楼平面体型设计为“一”型，总长度为63.0，为内廊式；底层层高为3.9，其余各层层高为3.6，室内外高差为0.60；立面采用单个窗户，外墙面采用白色和浅灰色面砖，柱子和雨篷采用暗红色外墙砖，楼梯和台阶采用暗红色花岗石，使整个办公楼建筑物与周围环境、各种外部条件协调一致，体现了教学楼的特色。满足了各种物质技术条件，具有良好的卫生条件和保温隔热、隔声性能，良好的安全度、耐久性和使用寿命。
第一部分建筑设计
建筑设计
任何一幢建筑物都是由各种不同的使用空间和交通联系空间组成，而表达建筑的三度空间具体由各种工程图组成，通常由建筑的平面图、立面图、剖面图和节点构造详图组成。一栋教学楼的平面图、立面图、剖面图综合在一起表达了建筑物的三度空间和各部分的组合联系。
1.1建筑平面设计
平面设计主要是根据设计要求和地形条件，确定建筑物平面中各组成部分的大小和相互关系。平面设计是整个建筑设计的关键，建筑设计首先从平面设计开始。平面设计不仅决定了建筑的平面布局，各组成部分的面积、形状、位置等，而且还影响到建筑的立面和剖面。本教学楼设计综合考虑了建筑立面、建筑剖面、建筑技术、建筑经济、建筑形象等因素，使平面设计尽善尽美。
在平面设计中，结合基地环境、自然条件、建筑规模等，进行了建筑平面体型的设计、主要功能空间的设计和交通联系空间的设计。考虑到地形特性、周围道路等因素，平面体型设计为“一”型，为内廊式。主要功能空间设计包括使用房间的平面设计和辅助房间的平面设计。主要功能空间和交通联系空间的设计如下：
1.1.1使用房间的平面设计
教室根据《教学楼设计规范》规定，普通教室每人使用面积不应小于1.1平方米（不包括走道），且每个班级不多于45学生。教室面积、开间、进深应根据使用要求、课桌规格、布置方式、采光要求，以及建筑结构、建筑施工条件、建筑模数等要求来确定。综合考虑以上因素，确定教室开间为7.8，进深均为7.2，根据规范要求要求，设计的普通教室面积为56.16平方米；大教室面积为84.24平方米，均符合面积要求。
1.1.2辅助房间的平面设计
教学楼内厕所的位置，应便于使用和不影响环境卫生。在厕所入口处宜设前室或设遮挡措施。小学教学楼学生厕所，女生应按每20人设一个大便器(或1000mm长大便槽)计算；男生应按每40人设一个大便器(或1000mm长大便槽)和1000mm长小便槽计算。
厕所内均应设污水池和地漏。教学楼内厕所，应按每90人应设一个洗手盆(或600mm长盥洗槽)计算。
在设计中，首先根据教学楼的面积大小估算出本层的人数，再根据人数多少计算出卫生器具数量。经计算得到，男、女卫生间各设10和18具大便器，男卫生间设2具小便池即可满足要求；每个卫生间均带有前室，每个前室中设有洗手池2个。根据以上要求，卫生间开间为3.9，总进深为7.2，其中前室进深为2.1。
1.1.3交通联系空间的设计
交通联系部分主要包括走道、楼梯。
⒈走道设计
走道宽度根据人流通行、安全疏散、走道性质、空间感受以及走道侧面门的开启方向来确定。《教学楼设计规范》规定,教学用房：内廊不应小于2100mm；外廊不应小于1800mm故设计内廊走道轴线宽度为2.4，净宽为2.4m.
⒉楼梯设计
楼梯是建筑中的垂直交通联系构件，它起着联系上下层空间和供人流疏散的作用，在设计过程中要妥善解决好楼梯的形式、位置、数量以及楼梯宽度、坡度等问题。由于平行双跑楼梯占用面积小，流线简捷，使用方便，宜布置在单独的楼梯间中，故本建筑采用平行双跑楼梯。
楼梯数量应根据使用方便和防火疏散要求确定，位置应放在便于寻找、便于人流疏散的部位。本教学楼防火等级为二级，要求位于两个外部出口或楼梯间之间的房间不应超过40米（封闭），袋形走道房间门到楼梯间最远距离不超过22米。根据以上要求，教学楼设计了两个楼梯，满足了人流通行和防火疏散的要求。其中主楼梯布置在门厅前面，其位置具有良好的导向性，也很好地解决两个方向人流问题。
楼梯间尺寸确定：楼梯间内梯段净宽应满足防火规范，根据使用特征来考虑，一般不应少于2股人流同时通行，每股人流按照0.55+0.15m来计算；楼梯间内梯段改变方向时，平台的最小宽度不应小于梯段净宽，每一梯段的踏步数量最多不应超过18级，最少不应少于3级，踏步适宜高宽比为0.5。故本教学楼楼梯间设计开间为3.9，进深为7.2，可满足人流通行的要求。
楼梯梯段的净宽度大于3000mm时宜设中间扶手。楼梯井的宽度，不应大于200mm。当超过200mm时，必须采取安全防护措施。室内楼梯栏杆(或栏板)的高度不应小于900mm。室外楼梯及水平栏杆(或栏板)的高度不应小于1100mm交通
1.1.4门的设计
⑴门的宽度
门的宽度要根据房间的使用功能来确定，有单扇、双扇和多扇几种宽度形式。根据规范要求，普通教室门宽不应小于1.0，高不应小于2.0。普通教室均设计为宽1.0，高2.4的单扇门。大教室设计为宽1.8，高2.4的双扇门，次要出入口为门宽1.8的双扇平开门，大门厅为1.8宽的四扇平开门。
⑵门的数量
门的数量根据使用人数多少和防火要求来确定。按照防火规范规定，使用人数超过50人以及使用面积超过60平方米的房间，门的数量不少与两个。
⑶门的位置
门的位置要考虑室内人流活动特点和家具布置的要求，尽量缩短室内交通路线，避免人流拥挤和便于家具布置。本教学楼门的位置均设置在靠柱子（墙）一侧，距墙边为0.5，以便于砌墙和放置预制过梁，保证房间有较完整的空间和墙面，使人们出入方便。
⑷门的开启方向
本教学楼为内廊式，教室人流多，故教室门设计为单扇内开门。大教室、门厅以及次要出入口处人流较大，故设计为双扇内开门。
1.1.5窗的设计
⑴窗的大小
窗的大小主要取决于室内采光要求。按照规范规定，教室采光要求为窗地面积比为1/6~1/8，因此教室的窗设计为2.1宽，2.1高，可满足采光要求。
⑵窗的位置
窗的位置直接影响到房间的照度是否均匀，应避免产生眩光。为了使室内照度均匀，窗应布置在房间或开间的中部，使得房间阴角小，而采光效率高。
1.2建筑立面设计
一栋建筑物不仅要有完美的平面布局，还要有美观的建筑形象，建筑形象主要由建筑造型艺术处理和立面装饰来体现。
建筑体型和立面的对称性,一种轴线为中心并加以重点强调，两侧对称容易取得完全统一给人以端庄、雄伟、严肃的感觉。本建筑采用对称性体型，在立面上处理上采用虚实分明，主要采用色彩明快、材质光洁的白色外墙砖和红色外墙砖。运用立面开窗自由，体型、大小、高低、形状、线条粗细和立面点、线、面等恰当的运用对比，水平窗和窗间墙形成对比，给人舒适、和谐、完美的韵律感。
本立面设计，从线条变化来看，粗线给人厚重感，细线则有精致、轻盈感。立面色彩处理恰当，建筑外型主色调为白色，给人以洁净感。在建筑物的主要出入口，临街立面是人们的视觉重心。故门厅处的台阶和四周勒脚均用坚硬厚重的暗红色花岗石。
在立面上，线条疏密有致，给人以立体感。临街立面采用粗大的柱子及横向的彩色分隔带，增加了建筑表现力，打破了立面的单调感。
1.3建筑剖面设计
剖面设计主要体现建筑物在竖向上各部分的组合关系。主要体现在房间的竖向形状和比例、房间的层数和各部分的标高、房间采光、通风方式的选择及建筑物竖向空间的利用等。
1.3.1房间的剖面形状
根据房间使用要求，房间剖面形状一般采用矩形，有利于家具布置和使用。矩形剖面具有形状规则、简单，有利于梁板布置，同时施工方便。本建筑物所有房间均采用矩形剖面，房间进深都不太大，采用侧窗采光、通风，窗高做到结构梁底，可不设置过量，节省造价，方便施工。
1.3.2房间的各部分高度
⑴房间的层高和净高
建筑物层高根据房屋的使用性质、要求、建筑结构和施工材料要求来确定。根据教学楼的使用要求，净高一般不低于2.6，因此该教学楼层高定为3.6，除去梁高，净高为3.3，满足了教学楼净高的要求。底层由于设置有门厅、入口等，净高需要高一些才能满足空间比例等要求，故底层层高设计为3.9。楼梯要求平台与平台之间的净高不小于2.0，倾斜梯段之间的净高不小于2.1。本教学楼采用平行双跑楼梯，底层每个梯段为14个踏步，其他层每个梯段为12个踏步，每个踏步高150，宽300，满足使用要求。
⑵窗台的高度
一般房间窗台高度与房间工作面，如书桌面高度相一致，同时开窗和使用桌面不受影响。本方案中窗台距离该层楼地面的高度均为0.9m，保证了工作面的照明度，满足了使用要求。
⑶室内外地面高差
室内外地面高差为防止室外雨水流入室内，并防止地面过潮而设置的。室内外高差过小，不能很好地起到作用；室内外高差过大，需要回填土的量增大，不经济。另外室内外高差还要考虑建筑物性质，如纪念性或公共性建筑物，门前需要设置较多台阶来增添严肃、高大等气氛，故室内外高差需要大一些。综合考虑以上因素，本教学楼室内外高差设计为0.6m。
1.3.3建筑层数及建筑空间的组合和利用
本建筑物根据各个房间的要求，每层房间的高度均相同，没有错层现象，使用方便。根据建筑规模等要求设计为为四层框架结构，总高度为16.2。该教学楼以楼梯间将各层竖向排列的空间联系起来，构成一个整体，这样即满足使用要求，结构布置也比较合理，同时也比较经济。
剖面的设计也涉及建筑的使用功能、技术经济条件、周围环境等因素。同时，应充分认识到，剖面设计、立面设计、平面设计不能单独分开的，他们是互相制约和相互影响的统一整体。
建筑构造设计
建筑构造设计是确保建筑物正常使用和节约造价的重要手段，是确保建筑物使用年限的重要组成部分。构造设计主要有以下几个方面：
2.1屋面设计
2.1.1屋面排水方式
排水方式的选择应考虑结构的形式、气候条件、建筑无使用特点等因素来考虑，本建筑采用平屋面有组织外排水。
2.1.2屋面排水组织
屋面适当划分排水坡、排水沟组织排水区，屋面排水坡度为2%，排水沟坡度为1%。雨水管、雨水口设置：雨水管最大间距不超过18米，雨水管采用直径为100mm的PVC雨水管，水斗为镀锌铁皮水斗。
2.1.3屋面防水
屋面防水采用双层SBS改性沥青防水卷材，屋面防水等级为3级，耐久年限为10年。
2.2墙体设计
2.2.1墙身构造
由于考虑到普通粘土砖耗费大量土地，自重大，烧制过程中需消耗能源；故本教学楼楼填充墙体设计为200厚的混凝土加气块墙，卫生间采用100厚轻质隔墙。墙体具有足够的强度和稳定性，满足保温隔热的要求，以及防火、隔声、防水、防潮、经济等要求。墙体的构造包括勒脚、墙身防潮、窗台、门窗过梁、窗顶线和窗套等。
⑴勒脚
为保护建筑物四周墙身的一段墙体面层，采用石材贴面。
⑵防潮层
在—0.60标高处设置水平防潮层。用防水砂浆（在水泥砂浆中掺入水泥用量的3%—5%的防水剂配置而成），铺设厚度为20—25mm。
⑶窗台
为避免顺窗流下的水聚集在窗洞下部或沿窗下边与窗洞之间的缝隙向室内渗流，也为避免污染墙面应在窗洞处布靠室外一侧设置窗台。由于外墙饰面为外墙砖易于冲洗的材料，可做不悬挑窗台，窗下墙的赃污可借窗上不断流下的雨水冲洗干净。
⑷门窗过梁
过梁是在门窗洞口上设置的横梁，承受洞口上部墙体与其它构件（楼层、屋顶等）传来的荷载，并将荷载传至窗间墙。由于门窗洞口尺寸较大，避免有较大的震动荷载而产生不均匀沉降，本建筑采用钢筋混凝土预制过梁。过梁宽度同墙厚，高度为200，过梁伸入两侧墙壁内不少于240。钢筋混凝土过梁施工方便、速度快、省摸板和便于门窗动口上挑出装饰线条等优点。
⑸构造柱
本教学楼在楼梯间及女儿墙处设有构造柱。构造柱尺寸为200×200。施工时，先砌墙，并留马牙槎，后浇混凝土，混凝土标号C25；构造柱与女儿墙要有良好的连接，墙与柱之间沿墙高500设2φ6拉结钢筋，每边伸入墙内不小于1.0。
2.2.2墙面装修
墙面装修是墙体构造不可缺少的部分。外墙装修主要是为了保护外墙不受风、霜、雨、雪、日照等自然因素破坏，提高墙体防水、防潮、防风化、保温、隔热等的能力，同时也是为了提高建筑物的艺术效果；内墙装修主要是为了改善室内环境，对与厕所等有水房间，墙面装修起到了防水、防潮的作用。
本工程外墙均为天蓝色丙烯酸涂料（除勒脚和柱子），其做法详见“室内外装修一览表”。
内墙内侧采用20厚混合砂浆，面层采用白色过氯乙烯涂料。
2.3楼地面构造
⑴楼层构造
楼层是多层建筑物层与层之间的水平分隔构件，它承受作用在其上的活载和构件本身重力荷载，并将它们传给墙和柱，它在水平方向上起到水平隔板和连接竖向构件的作用，保证竖向构件的稳定。本教学楼采用钢筋混凝土现浇整体式楼（屋）盖。现浇整体式楼（屋）盖整体性好，抗震性、防水性好，便于开设孔洞，可浇注成任意形状尺寸的构件。缺点是施工工序多，浪费模板，施工速度慢。
⑵地层构造
地层是建筑物内与土壤直接或接近土壤的水平构件，它承受作用在其上的全部荷载，并将它们传给土壤。地层为实铺地层。基层一般为素土夯实；垫层采用C10混凝土，厚度为100mm，上面做面层。
⑶楼地面面层
门厅、楼梯、走道楼地面面层采用花岗石地面。花岗石地面平整光滑耐磨、整体性好、不起尘、不起砂、防水、易于保持清洁。适用于洁净度高、经常用水冲洗的场所。其余房间面层采用陶瓷地砖，其材质、性能较好。
2.4门窗构造
门和窗是建筑物不可缺少的围护构件。门主要是室内外和房间之间的交通联系而设定的，同时兼顾通风、采光和空间分隔。窗主要为采光、通风、观望而设定的。
门：出口门为铝合金平开门，其余全为平开实木门。
窗：窗为70系列塑钢窗。卫生间窗玻璃选用磨砂玻璃，其余窗均为5mm厚平板玻璃。
2.5散水做法
为防止雨水与地面水侵入基地，应在建筑物四周靠近勒脚的室内在外墙面处设置散水。散水具体做法详见“建施—05节点详图”。
2.6楼梯构造
板式楼梯具有受力简单，底面平整，支模方便等优点，本教学楼采用钢筋混凝土板式楼梯。楼梯面层采用花岗石地面，防滑条采用铜条。栏杆采用钢管栏杆，栏杆水平间距为0.1，扶手采用铝合金扶手，栏杆高度为1.0，顶层水平段栏杆高度为1.05。第一部分建筑设计
第1章结构计算参考值
1.1结构计算中所用到的材料自重
钢筋混凝土:25
水泥砂浆:20
加气混凝土砌块:11.8
混合砂浆:17
水磨石面层：0.65
陶瓷地砖楼面:0.7
花岗石楼面:1.16
塑钢窗:0.45
保温防水层自重:2.20
1.2楼面均布活荷载标准值
教学楼:2.0
卫生间:2.0
不上人屋面：0.5
一般资料档案室:2.5
走廊、门厅、楼梯:2.5
1.3结构计算中系数取值
结构重要性系数:=1.0
永久荷载分项系数:=1.2
可变荷载分项系数:=1.4
第2章结构布置及楼板计算
2.1结构布置
2.1.1结构平面布置简图
结构平面布置简图如图2-1所示：
图2-1结构平面布置简图
2.1.2梁板柱截面尺寸
混凝土强度等级为C25（）；
纵向受力钢筋采用级（）
箍筋采用级（）
主梁：h=(1/12～1/8)L=(1/8～1/12)×7200=900mm～600mm
取h=600mm
b=(1/3～1/2)h=200mm～300mm取b=250mm
连系梁：边跨（BC、ED段）梁取h=600mmb=250mm
中跨（CD段）梁取h=300mmb=250mm
次梁：h=(1/18～1/12)L=(1/18～1/12)×7200=400mm～600mm
取h=500mm，b=250mm
柱截面：500mm×500mm
2.2现浇板计算
2.2.1板厚
为双向板
则：且故取
2.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）
厚水磨石地面(面层,水泥砂浆打底):
钢筋混凝土板重:
混合砂浆抹灰层:
恒荷载标准值:
恒荷载设计值:
活荷载标准值:
活荷载设计值:
总荷载设计值:
双向板荷载传递
2.2.3内力计算
图2-2双向板（mm）
如图所示所选双向板为四边固定板
跨中弯矩
因，由《混凝土结构》附表10.2（6）查得：；由附表10.2（1）查得：；则：
支座弯矩
因，由《混凝土结构》附表10.2（6）查得：;则：
2.2.4截面配筋计算
截面有效高度：短边方向跨中截面
长边方向跨中截面
支座截面
表2-1板截面配筋计算
截面 跨中短向 跨中长向 支座短向 支座长向 M() 配筋 实配
最小配筋率验算：
故取
即跨中长向按最小配筋面积配筋，其它按实际配筋
根据构造要求：单位长度上分布钢筋的截面面积单位宽度上受力钢筋截面面积15﹪=4190.15=62.85；且该方向板截面面积的0.15﹪=10001000.15﹪=150
则：分布钢筋选用
2.3单梁计算
2.3.1材料
混凝土强度等级为C25（）；
钢筋：
纵向受力钢筋采用级（）
箍筋采用级（）
2.3.2确定截面尺寸
取
取
2.3.3荷载计算
梁自重标准值：
20mm梁粉刷层标准值：
200mm填充墙标准值：
梁自重：：3.295KN/M
双向板传来的恒荷载标准值：
按“支座截面弯矩相等的原则”将双向板传来的恒荷载折算的：
恒荷载标准值：
恒荷载设计值：
双向板传来活荷载标准值：
活荷载折算标准值：
活荷载设计值：
总荷载设计值：
2.3.4内力计算
2.3.5截面配筋计算
（1）确定翼缘的宽度
按计算跨度考虑：
按梁净距考虑：
按翼缘高度考虑：因为所以翼缘宽度不受限制
综合知翼缘宽度
（2）判断T型截面类型
即截面属于第一类T型截面
故梁按的单筋矩形截面梁进行计算
（3）配筋计算
查《混凝土结构》表3.1得
正截面承载力计算
最小配筋率验算：
故取
即配筋满足要求
选配纵向受力钢筋为4C20
②斜截面承载力计算
即截面尺寸满足要求
即按构造配筋
选箍筋为双肢箍，则
则取
沿全梁均匀布置箍筋C
第3章楼梯计算
3.1材料
图3-1楼梯详图
本设计采用钢筋混凝土板式楼梯，混凝土采用级（）;平台梁中受力钢筋采用级（），其余采用级（）
平台梁截面高度h=（1/8～1/12）l=（1/8～1/12）×3900=325～488mm，
取h=350mm，取b=200mm。
踏步取150×300（mm），安全等级为二级，构件重要系数为：r0=1.0
3.2梯段板的计算
3.2.1确定板厚
取板厚
3.2.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）
楼梯斜板的倾角：
恒荷载计算
水磨石面层：
踏步自重：
梯段板自重：
15mm厚石灰砂浆抹灰：
恒荷载标准值：
恒荷载设计值：
活荷载计算
活荷载标准值：
活荷载设计值：
总荷载设计值：
3.2.3内力计算
计算跨度：
跨中弯矩：
3.2.4截面配筋计算
最小配筋率验算：
即取
则满足要求
故选配纵向受力钢筋为
根据构造要求：
且
根据规范构造要求垂直于受力方向的分布筋选用Φ6@200，板面构造钢筋选用Φ8@200。
3.3平台板的计算
3.3.1确定板厚
取h=80mm
3.3.2荷载计算（取1m板宽为计算单元）
水磨石面层
80mm混凝土板
15厚的板底抹灰
恒荷载标准值
活荷载标准值
总荷载设计值
3.3.3内力计算
计算跨度：
跨中弯矩：
3.3.4截面配筋计算
最小配筋率验算：
即取
则，满足要求
故选配纵向受力钢筋为。
根据规范构造要求垂直于受力方向的分布筋选用Φ6@200,板面构造钢筋选用Φ8@200。
3.4平台梁的计算
3.4.1荷载计算
平台梁自重
平台梁抹灰重
平台板传来的均布荷载
梯段板传来的均布荷载
恒荷载标准值
活荷载标准值
总荷载设计值
3.4.2内力计算
计算跨度：
取两者较小者
跨中弯矩：
支座剪力：
3.4.3截面配筋计算
正截面承载力计算
最小配筋率验算：
即取
则满足要求
故选配纵向受力钢筋为。
根据规范构造要求架立筋选用2根12。
箍筋。可按构造要求配置Φ6@200。
第4章框架计算
4.1设计基本资料
①抗震设防烈度：7度
②基本风压：
③建筑结构安全等级：Ⅱ级
④材料：
梁柱混凝土均选用级（）
梁柱受力钢筋均选用级（）
箍筋均选用级（）
⑤取一榀完整结构（3号轴）、荷载分布均匀的具有代表性框架作为计算单元。
4.2框架计算简图
4.2.1确定框架的计算简图
⑴框架中梁柱均为整体现浇，节点可以简化为刚结点，底层柱与基础的连接点也可以简化为刚结点
⑵计算简图中尺寸的确定
①框架跨度取柱的截面形心轴线之间的距离，近似取轴线间距；
框架柱的高度：底层取底层层高加1.3m；其余各层取各层层高，即梁面到梁面之间的距离
图4-1框架计算简图
4.2.2计算梁柱的线刚度
根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为600mm，室内外高差600mm，由此求得底层结构层高为5.5m。梁柱构件的线刚度计算后列于图2，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，边跨梁取I=2I0,中跨梁取I=2I0。（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。
HD、CB跨梁：
DC跨梁：
首层柱：
2～5层柱：
4.3恒荷载作用下的内力计算
4.3.1屋面恒荷载
30mm厚细石混凝土保护层24×0.03=0.72kN/m2
三毡四油防水层0.40kN/m2
20mm厚水泥砂浆找平层20×0.02=0.40kN/m2
150mm水泥蛭石保温层5×0.15=0.75kN/m2
100mm厚钢筋混凝土板25×0.10=2.50kN/m2
15mm厚石灰砂浆抹灰层0.015×17=0.26kN/m2
总计：5.03kN/m2
⑴顶层边跨框架梁恒荷载
屋面板传来的荷载：
框架梁自重：
梁两侧20mm混合砂浆抹灰：
总计：
⑵顶层中跨框架梁恒荷载
框架梁自重：
15mm石灰砂浆抹灰层：
总计：
4.3.2楼面恒荷载
楼板恒荷载标准值
⑴边跨框架梁恒荷载
楼板传来的荷载：
框架梁自重：
框架梁上填充墙自重：
20mm混合砂浆抹灰：
总计：
⑵中跨框架梁恒荷载：（同顶层中跨）
4.3.3梁端集中力计算
⑴顶层梁端集中力
边跨框架梁端
A.女儿墙重计算：
女儿墙自重1.5×0.2×7=2.1kN/m
15mm厚石灰砂浆抹灰内墙面1.5×0.015×17=0.38kN/m
陶瓷锦砖外墙面1.5×0.7=1.05kN/m
总计3.53kN/m
则女儿墙重：
B.框架梁重计算：
梁自重(0.7-0.1)×25×0.25=3.75kN/m
15mm厚石灰砂浆抹灰层(0.7-0.1)×2×0.015×17=0.306kN/m
总计4.06kN/m
则框架梁重：
C.次梁重计算：
梁自重(0.5-0.1)×25×0.25=2.51kN/m
15mm厚石灰砂浆抹灰层(0.5-0.1)×2×0.015×17=0.20kN/m
总计2.71kN/m
则次梁重：
D.屋面板传来的荷载：
E.屋面板传给次梁的荷载：
则边跨梁端集中力为:
中跨框架梁端
A.框架梁重：
B.屋面板传来的荷载
C.次梁重：
D.屋面板传给次梁的荷载：
则中跨梁端集中力为:
⑵标准层梁端集中力
边跨框架梁端
A.外墙重：
加气混凝土砌块自重0.2×7=1.4KN/㎡
陶瓷锦砖外墙面0.7KN/㎡
15mm厚石灰砂浆抹灰墙面2×0.015×17=0.51KN/㎡
总计2.61KN/㎡
则外墙重
B.铝合金窗重：
C.框架梁重：
D.楼面板传来的荷载：
E.楼面板传给次梁的荷载：
F.内墙传给次梁的荷载：
内墙重：加气混凝土砌块自重0.2×7=1.4KN/㎡
15mm厚石灰砂浆抹灰墙面2×0.015×17=0.51KN/㎡
总计1.91KN/㎡
则内墙传给次梁的荷载为：
G.次梁重：则标准层边跨梁梁端集中力为:
H.柱重:
柱自重0.5×0.5×25=6.25kN/m
15mm厚石灰砂浆抹灰层0.5×0.5×0.015×17=0.06KN/m
总计6.31KN/m
则柱重为
中跨框架梁端
A.内墙重：
B.门重：
C.框架梁重：
D.楼面板传来的荷载：
E.楼面板传给次梁的荷载：
F.内墙传给次梁的荷载：
G.次梁重：
则中跨框架梁端集中力为：
H.柱重:
4.3.4弯矩计算
本框架采用弯矩二次分配法计算
⑴计算节点弯矩分配系数
节点E5：
节点D5:
节点E4:
节点D4:
节点E3:节点D3:
节点E2:
节点D2:
⑵计算固端弯矩
⑶弯矩分配及传递过程如下图
0.402 0.598 0.524 0.352 0.124 -91.97 91.97 0.00 36.97
55.00
-48.19 0.00 -32.37 -11.40 0.00 15.34 -24.10 27.50 0.00 -13.87 0.00 3.52 5.23 -7.14 0.00 -4.80 -1.69 0.00 55.83 -55.83 64.13 0.00 -51.04 -13.09 0.287 0.287 0.426 0.387 0.261 0.261 0.091 -106.92 106.92 -0.65 30.69 30.69
45.55
-41.13 -27.74 -27.74 -9.67 18.49 15.34 -20.56 22.77 -16.19 -13.87 -3.81 -3.81 -5.65 2.82 1.90 1.90 0.66 45.36 42.22 -87.59 91.39 -42.02 -39.70 -9.66 0.287 0.287 0.426 0.387 0.261 0.261 0.091 -106.92 106.92 -0.65 30.69 30.69
45.55
-41.13 -27.74 -27.74 -9.67 15.34 16.73 -20.56 22.77 -13.87 -14.98 -3.30 -3.30 -4.90 2.35 1.59 1.59 0.55 42.72 44.11 -86.84 90.92 -40.02 -41.13 -9.77 0.313 0.222 0.465 0.419 0.282 0.2 0.099 -106.92 106.92 -0.65 33.47 23.74
49.72
-44.53 -29.97 -21.25 -10.52 15.34 -22.26 24.86 -13.87 2.17 1.54 3.22 -4.61 -3.10 -2.20 -1.09 50.98 25.27 -76.25 82.65 -46.94 -23.45 -12.26 12.64 -11.73
图4-2弯矩二次分配法-恒荷载弯矩传递（）
⑷绘弯矩图
图4-3恒荷载弯矩图（）
4.3.5计算梁端剪力、柱端剪力
⑴梁端剪力
;
;
;
;
;
;
;
;
;
⑵柱端剪力
⑶绘剪力图
图4-4恒荷载剪力图（KN）
4.3.6计算柱的轴力
⑴标准层柱自重：
底层柱自重：
⑵绘轴力图
图4-5恒荷载轴力图（KN）
4.4活荷载作用下的内力计算
4.4.1均布荷载
屋面框架梁：
其它层框架梁：
4.4.2梁端集中力
顶层边跨框架梁端：
标准层边跨框架梁端：
顶层中跨框架梁端：
标准层中跨框架梁端：
4.4.3弯矩计算
本框架采用弯矩二次分配法计算，其计算要点与恒荷载作用下的计算相同
⑴节点弯矩分配系数同恒荷载作用下的分配系数
⑵计算固端弯矩
顶层：
标准层：
⑶弯矩分配及传递过程如下图
0.402 0.598 0.524 0.352 0.124 -16.85 16.85 0.00 6.77
10.08
-8.83 0.00 -5.93 -2.09 0.00 9.67 -4.41 5.04 0.00 -8.79 0.00 -2.11 -3.14 1.97 0.00 1.32 0.47 0.00 14.33 -14.33 15.03 0.00 -13.40 -1.62 0.287 0.287 0.426 0.387 0.261 0.261 0.091 -67.39 67.39 19.34 19.34
28.71
-26.08 -17.59 -17.59 -6.13 3.39 9.67 -13.04 14.35 -2.97 -8.79 0.00 0.00 -0.01 -1.00 -0.68 -0.68 -0.24 22.72 29.01 -51.73 54.66 -21.23 -27.06 -6.37 0.287 0.287 0.426 0.387 0.261 0.261 0.091 -67.39 67.39 19.34 19.34
28.71
-26.08 -17.59 -17.59 -6.13 9.67 10.55 -13.04 14.35 -8.79 -9.50 -2.06 -2.06 -3.06 1.53 1.03 1.03 0.36 26.95 27.83 -54.78 57.19 -25.35 -26.06 -5.77 0.313 0.222 0.465 0.419 0.282 0.2 0.099 -67.39 67.39 21.09 14.96
31.34
-28.24 -19.00 -13.48 -6.67 9.67 -14.12 15.67 -8.79 1.39 0.99 2.07 2.88 1.94 1.38 0.68 32.16 15.95 -48.10 57.70 -25.86 -12.10 -5.99 7.97 -6.05 图4-6弯矩二次分配法-活荷载弯矩传递（）
⑷绘弯矩图
图4-7活荷载弯矩图（）
4.4.4计算梁端剪力、柱端剪力
⑴梁端剪力
⑵柱端剪力
⑶绘剪力图
图4-8活荷载剪力图（）
4.4.5计算柱的轴力
⑴
⑵绘轴力图
图4-9活荷载轴力图（KN）
4.5风荷载作用下的内力计算
荷载计算
荷载计算
风荷载标准值按式计算，其中基本风压取0.4kN/m2；由于建筑总高度小于30m，故风振系数取=1.0；风荷载体型系数取=1.3，风压高度变化系数查表可得。
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值（kN/m2）
层次 Z（m） μz βz μs ωk（kN/m2） 4 17.2
1.188 1.0 1.3 0.618 3 13.3 1.092 1.0 1.3 0.568 2 9.4 1.000 1.0 1.3 0.52 1 5.5 1.000 1.0 1.3 0.52 表4-1风载标准值
将均布荷载转换为作用在框架上的结点荷载：
P1结点：F1=ωk×H×B=0.52×(5.5+3.9)/2×7.8=19.063kN
P2结点：F2=0.52×（3.9+3.9）/2×7.8=15.818kN
P3结点：F3=0.568×(3.9+3.9)/2×7.8=17.279kN
P4结点：F4=0.618×(3.9+1.5)/2×7.8=13.015kN
各层柱侧向刚度D值计算
侧向刚度按式：D=/(+2)×12ic/h2=ɑc×12ic/h2计算
表4-2各层柱侧向刚度D值表
层次 边柱 中柱
(mm) ɑc Di1(mm) ɑc Di2(mm) 4 1.486 0.426 44902 1.837 0.545 57445 102347 3 1.486 0.426 44902 1.837 0.545 57445 102347 2 1.486 0.426 44902 1.837 0.545 57445 102347 1 2.096 0.512 19234 2.591 0.564 21188 40422
框架结构侧移验算
根据图示的水平荷载，由式Vi=（Fk表示作用在第k层楼面处的水平荷载），由于H/B较小，可不考虑柱轴向变形产生的侧移，按式计算各层的相对侧移按式进行侧移验算。
层次 4 3 2 1 Fi 13.015 17.279 15.818 19.063 Vi（kN） 13.015 30.294 46.112 65.175 (N/mm) 102347 102347 102347 40422 （mm） 0.19 0.34 0.51 1.76 1/538668 1/301021 1/200680 1/122967 4-3层间剪力及侧移计算表
各层的层间侧移角均小于1/550，满足要求。
（4）框架结构内力计算
按式计算各柱的分配剪力。由于结构对称，故只需计算一根边柱和一根中柱的内力，计算过程见表。确定柱的反弯点高度比:
第四层
1:，查表得，2:，查表得
第三层
1:，查表得，2:，查表得
第二层
1:，查表得，2:，查表得
第一层
1:，查表得，2:，查表得
因为上、下层横梁线刚度不发生变化，所以反弯点高度比的修正值。又因为层高相同时、，且底层查表，二层查表。
柱端剪力及弯矩计算表
表4-4柱端剪力及弯矩计算表
层次 柱别
4 1 2 3 4 3 1 2 3 4 2 1 2 3 4 1 1 2 3 4
梁端弯矩
计算梁端剪力
第四层
第三层
第二层
第一层
计算柱子轴力
第四层
第三层
第二层
第一层
图4-10左风荷载弯矩图()
图4-11左风荷载剪力图(KN)
图4-12左风荷载轴力图(KN)
4.6水平地震作用下的内力计算
荷载重力代表值的计算
（1）屋面重力荷载计算
屋面荷载
梁重
0.25×0.7×25×（3×53.4+37.8+13.8+9.6×2+7.2×17+1.8×4）+0.25×0.5×7×25+0.25×0.3×8×25=1614.5kN
墙重
［（53.4×2+18.6×2）×2.61+7.2×15×1.91］×1.95=1135.13kN
女儿墙（53.4+18.6）×2×3.53=508.32kN
柱重
1/2×6.31×3.9×44=541.4kN
4072.49+1614.5+1135.13+508.32=7871.84kN
G4活=
G5=+G4活=9895.94kN
（2）标准层重力荷载代表值
楼面板
梁重1614.5kN
墙重
［（53.4×2+18.6×2）×2.61+7.2×15×1.91］×3.9=2270.26kN
柱重：2×541.40=1082.80kN
G恒=8278.99kN
G活=
G总=9898.27kN
（3）底层重力荷载计算
楼面板3311.43kN
梁重1614.5kN
墙重
［（53.4×2+18.6×2）×2.61+7.2×15×1.91］×（3.9+5.5）/2=2735.95kN
柱重
1/2×6.31×44×（3.9+5.5）=1304.91kN
G横=8966.79kN
G活=1619.28kN
G总=10586.07kN
水平地震作用计算
（1）的计算
设防烈度7度的多遇地震按规范查得水平地震影响系数最大值
=0.08
设计地震分组为二组，场地类别为II类按规范查得特征周期值
=0.4
框架刚度及D值计算
2-4层102347×10=1023470mm
1层mm
结构自振周期
水平地震影响系数
楼层水平剪力
因为按规范查得顶部附加地震作用系数
第一层
标准层
顶层
抗震验算（楼层最小剪力系数值按规范查得0.012）
（4）一品框架的水平力
3.框架在地震荷载作用下的内力计算
（1）计算框架结构层间剪力
(2)侧移验算
层次 4 3 2 1 Vi（kN） 60.76 121.53 182.3 263.88 (N/mm) 102347 102347 102347 40422 （mm） 0.59 1.19 1.78 6.53 1/173764 1/86006 1/57337 1/33234 表4-5侧移验算
各层的层间侧移角均小于1/550，满足要求。
框架结构内力计算
按式计算各柱的分配剪力。由于结构对称，故只需计算一根边柱和一根中柱的内力，计算过程见表。表中的反弯点高度比y是按式y=yn+y1+y2+y3
水平地震作用下各层框架柱端弯矩计算
层次
Vi（kN）
Di（N/mm） 边柱 中柱 Vi1
(kN) y Mi1b
(kN.m) Mi2u
(kN.m) Vi2
(kN) y Mi2b
(kN.m) Mi2u
(kN.m) 4 60.76 102347 17.92 0.374 26.14 43.75 20.00 0.392 30.58 47.42 3 121.53 102347 35.85 0.45
62.92 76.90 40.01 0.45 70.22 85.82 2 182.3 102347 53.70 0.474 99.27 110.16 59.93 0.492 114.99 118.73 1 263.88 102347 77.84 0.55 235.47 192.65 86.87 0.55 262.78 215.00 表4-6各层框架柱端弯矩
标准反弯点高度比yn查均布荷载作用下的相应值：第二层柱考虑了修正值y3；底层柱考虑了修正值y2，其余柱均无修正。
=3.9/5.5=0.71=1.899查得y2=0
=5.5/3.9=1.410=1.368查得y3=0
梁端弯矩(kN.m)
根据节点平衡可以计算出
水平地震作用下梁、柱端弯矩图(kN.m)
图4-13水平地震作用下弯矩图()
（5）计算框架梁剪力(kN)
水平地震作用下框架梁剪力图(kN)
图4-14水平地震作用下剪力图(KN)
（6）轴力计算及轴力图(kN)
水平地震作用下的柱的轴力图
图4-15水平地震作用下轴力图(KN)
4.7框架内力组合及配筋计算
4.7.1荷载组合及配筋计算考虑情况
（1）1.2×恒荷载+1.4×活荷载
（2）1.2×恒荷载+1.4×0.9×（活荷载+风荷载）
（3）1.35×恒荷载+1.4×（0.7×活荷载+0.6×风荷载）
（4）考虑抗震1.2×（恒荷载+0.5×活荷载）
[1.2×(恒荷载+0.5×活荷载)+1.3×地震荷载]
4.7.2控制截面及最不利内力组合
⑴框架梁：
控制截面是支座截面和跨中截面
支座截面：
跨中截面：
⑵框架柱：
控制截面是柱的上下端
①及相应的、
②及相应的、
及相应的、
4.7.3材料
混凝土：采用C25级（）
钢筋：受力钢筋采用级（）
箍筋采用级（）
4.7.4框架梁的配筋计算
⑴由于内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置应是柱边缘处，；因此在确定该处的最不利内力时应根据柱轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘截面的弯矩和剪力
弯矩
剪力
（、—柱边缘处梁截面的弯矩和剪力
M、V—柱轴线处梁截面的弯矩和剪力
h—柱截面高度
—在长度范围内的剪力改变量）
⑵考虑到活荷载满跨布置所求的跨中弯矩与按活荷载最不利布置所求的跨中弯矩偏小，故将所得的跨中弯矩乘以提高系数1.2；由于框架梁柱节点非绝对刚接，框架中允许梁端出现塑性铰，因此在梁中可以考虑塑性内力重分布，即使梁端负弯矩乘以调幅系数0.9
⑶梁端内力组合见附表1
组合控制截面的内力计算见下表：
表4-7组合控制截面内力计算表
楼层 位置 截面 控制值 顶
层
边
跨 支
座 M=（-87.06+0.25×116.38）×0.9=-52.17KN·m V=-116.38×﹙1-0.5÷7.2﹚=-108.30KN 跨中 M=124.39×1.2=149.27KN·m 中
跨 支
座 M=（13.93＋0.25×6.65）×0.9=14.03KN·m V=-6.65×（1-0.5÷2.4）=-5.26KN 跨中 M=-5.99×1.2=-7.19KN·m 三
层
边
跨 支
座 M=（-177.53-0.25×184.30）×0.9=-201.24KN·m V=184.30×（1-0.5÷7.2）=171.50KN 跨中 M=144.88×1.2=173.86KN·m 中
跨 支
座 M=（19.73+0.25×2.84）×0.9=18.40KN·m V=-2.84×（1-0.5÷2.4）=-2.25KN 跨中 M=-4.78×1.2=-5.74KN·m 二
层
边
跨 支
座 M=(-180.76-0.25×184.37)×0.9=-204.17KN·m V=184.37×（1-0.5÷7.2）=171.57KN 跨中 M=149.03×1.2=178.84KN·m 中
跨 支
座 M=(19.80+0.25×8.14)×0.9=19.65KN·m V=-8.14×（1-0.5÷2.4）=-6.44KN 跨中 M=-17.69×1.2=-21.23KN·m 底
层
边
跨 支
座 M=（-158.84-0.25×184.46）×0.9=-184.46KN·m V=184.46×（1-0.5÷7.2）=171.65KN 跨中 M=162.80×1.2=195.36KN·m 中
跨 支
座 M=（23.10+0.25×11.53）×0.9=23.38KN·m V=-11.53×（1-0.5÷2.4）=-9.13KN 跨中 M=-15.06×1.2=-18.07KN·m
⑷正截面承载力计算
由内力组合控制值将框架梁的正截面承载力按以下两部分计算并配筋
表4-8顶层框架梁配筋表
位置 边跨梁（b×h=250×700mm） 中跨梁（b×h=250×300mm） 截面 支座 跨中 支座 跨中 M（KN·m） -52.17 149.27 14.03 -5.26
0.040
0.113
0.067
0.025
0.041 0.120 0.069 0.025
270
791
181
66
350 350 150 150 配
筋
注：①故取
②应满足>,若时，应按配筋
③边跨梁h>250mm,在中间处加腰筋
表4-91-3层框架梁配筋表
位置 边跨梁（b×h=250×700mm） 中跨梁（b×h=250×300mm） 截面 支座 跨中 支座 跨中 M（KN·m） -204.17 195.36 23.38 -21.23
0.155
0.148
0.012
0.010
0.169 0.161 0.012 0.010
1114
1062
32
26
350 350 150 150 配筋
注：①故取
②应满足>,若时，应按配筋
⑸斜截面承载力计算
框架梁斜截面承载力取各截面最大剪力计算
①
即截面尺寸满足要求
②
需要按计算配置箍筋
选箍筋为双肢箍，则，可求s如下
取
配箍率
有，所以符合要求
沿全梁均匀布置箍筋，加密区为
4.7.5框架柱的配筋计算
⑴柱端内力组合见附表2
⑵配筋计算
取底层中跨最大控制力进行计算，采用对称配筋，柱的计算高度H=4.9m
①求偏心距增大系数?
取20mm和中的较大者，故取=20mm
取
取
②判别大小偏压
故为小偏心受压
③求钢筋面积和
取受拉钢筋
V
由于本建筑的抗震等级为三级，查《建筑抗震设计规范》得框架结构中柱和边柱截面纵向钢筋的最小总配筋率为0.7%，即
所以
选配受压钢筋为（实配）
按照抗震规范构造要求配置箍筋和
第5章基础计算
独立基础的设计计算：取J-3,J-4进行计算，如下图：
图5-1独立基础布置图
5.1地基承载力特征值深度、宽度修正。
初选基础埋深为1.5m，即d=1.5m.。
依据任务书中地质勘察资料，e=0.73,Ιl=0.25,粉质粘土，地基需处理，经处理后有ηb=0.3，ηd=1.5。
基础埋深范围内地基土的加权平均重度γm为：
γm=（17.80.5+191.3）/1.5=22.40KN/m3
先假设基础宽度b≤3m，经深度修正后的地基承载力特征值?a为：
?a=?ak+(d-0.5)=220+1.522.40(1.5-0.5)=253.60KPa
5.2基础J-4的设计：
5.2.1基础J-4的截面尺寸：
初选基础高度为800mm，在基底做一层100厚C10混凝土垫层，则ho=h-40=800-40=760mm
基础顶部的荷载标准值：
Nk=1527.82KN,Vk=26.75KN,Mk=67.52KN?m
⑴先按中心荷载作用，估算Αo
Αο=Nk/（?a-）=1527.82/253.60=6.02㎡
⑵考虑偏心荷载不利影响，加大基础底面积10%
A=1.1Ao=1.16.02=6.63㎡
取bl=2.72.7=7.29＞6.02㎡，基础宽度不大于3m
基础及上覆土自重：Gk==207.291.5=218.7kN
基底抵抗矩：W=/6=2.72.72.7/6=3.28m3
基底边缘最大与最小应力：
Pkmax,kmin=(Nk+Gk)/A±（Mk+0.8Vk）/W
=（1527.82+218.7）/7.29±（67.52+0.826.75）/3.28
=239.58±27.11
=266.69kPa/212.47kPa
验算基础底面应力：
a、（Pkmax+Pkmin）/2=(266.69+212.47)/2=239.58kPa＜?a=253.60kPa
b、Pkmax=266.69kPa＜1.2?a=1.2253.60=304.32kPa
故选取基础截面尺寸：
h=0.8m
5.2.2柱与基础J-4交接处的冲切承载力验算
（at：柱宽。ab=柱宽+2基础有效高度）：
基础顶部荷载不利内力组合的设计值：
Nk=1873.25KN,Vk=95.26KN,Mk=228.93KN?m
Psmax=N/A+(M+Vh)/w=1873.25/7.29+(228.73+0.895.26)/3.28=349.93kPa
Psmin=N/A-(M+Vh)/w=1873.25/7.29-(228.73+0.895.26)/3.28=163.99kPa
Al=(b/2-at/2-ho)(b/2+at/2+ho)
=(2.7/2-0.5/2-0.76)（2.7/2+0.5/2+0.76）
=1.23
Fl=PsAl=349.931.23=430.41kN
5.2.3基础板底（J-4）配筋计算
5.3基础J-3的设计：
5.3.1基础J-3的截面尺寸：
初选截面基础高度800mm，在基底做一层100厚C10混凝土垫层，
则=h-40=800-40=760mm
基础顶部荷载标准值:
⑴先按中心荷载估算
⑵考虑偏心荷载不利影响，加大基础底面积10%
A=1.1=1.17.81=8.59
取lb=33=9
基础及其上覆土层自重：
故选择基础截面尺寸：,h=0.8m
由于走廊宽度较小，基础面积大，故J-3、J-2采用联合基础
取lb=35.4=16.2
基础及其上覆土层自重：
故选择基础截面尺寸：,h=0.8m
5.3.2冲切承载力验算
基础顶部荷载不利内力组合的设计值：
Nk=2051.37KN,Vk=87.78KN,Mk=69.27KN?m
Ps=2N/A+G/A=（22051.37+486）/16.2=283.26
Al=(b/2-at/2-ho)(b/2+at/2+ho)
=(3/2-0.5/2-0.76)（3/2+0.5/2+0.76）
=1.69
Fl=PsAl=283.261.69=478.71kN
5.3.3基础板底（J-3、J-2）配筋计算
参考文献
中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范（GB50010—2002）.北京：中国建筑工业出版社，2002
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胡兴福、杜绍堂.土木工程结构.北京：科学出版社，2004
徐有邻、周氏.混凝土结构设计规范理解与应用.北京：中国建筑工业出版社，2004
建筑结构荷载规范（GB50009—2001），2001.7
丰定国、王社良主编.抗震结构设计.武汉：武汉理工大学出版社，2001
侯治国.混凝土结构.武汉：武汉理工大学出版社，2006.5
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朱伟.房屋建筑节能技术的几点措施【J】.甘肃科技2002（2）：37
刘加平.建筑节能与建筑设计中的新能源的利用【J】.能源工程2001（2）：12—15
胡兴国、吴莹.结构力学.武汉：武汉理工大学出版社，2007.2
舒秋华.房屋建筑学.武汉：武汉理工大学出版社，2006.11
丁梧秀.地基与基础.郑州：郑州大学出版社，2006.8
附录
附表1：框架柱内力组合
E轴柱剪力组合 非抗震 抗震 内力组合取值 恒荷载 活荷载 风荷载 层次 VG VQ VW V=1.2VG+
1.4VQ V=1.2VG+
0.9×1.4×(VQ+VW) V=1.35VG+
1.4×(0.7VQ+0.6VW) VE 1.3VE 1.2V''G γRE(1.2V''G+ V 4 -25.95 -9.50
2.86
-44.44 -46.71 -41.94
17.92
-23.30 -36.84 -51.11 -51.11 3 -21.78 -14.35
6.65
-46.23 -52.59 -37.88
35.85
-46.61 -34.75 -69.15 -69.15 2 -24.38 -15.36
10.12
-50.76 -61.35 -39.47
53.70
-69.81 -38.47 -92.04 -92.04 1 -6.89 -4.35
15.51
-14.36 -33.29 -0.54
77.84
-101.19 -10.88 -95.26 -95.26
D轴柱剪力组合 非抗震 内力组合取值 恒荷载 活荷载 风荷载 层次 VG VQ VW V=1.2VG+
1.4VQ V=1.2VG+
0.9×1.4×(VQ+VW) V=1.35VG+
1.4×(0.7VQ+0.7VW) VE 1.3VE 1.2V''G γRE(1.2V''G+
1.3VE) V 4 21.40 8.88
3.65
38.12 41.48 40.66
20.00
26.00 31.01 48.46 48.46 3 20.44 13.44
8.50
43.34 52.17 47.91
40.01
52.01 32.59 71.91 71.91 2 31.74 13.31
12.94
56.72 71.16 66.76
59.93
77.91 46.07 105.38 105.38 1 -6.40 -3.30
17.08
-12.30 9.69 2.48
86.87
112.93 -9.66 87.78 87.78
E轴柱内力组合
非抗震
抗震 内力组合取值
恒荷载 活荷载 风荷载 可变荷载效应控制的组合
永久荷载效应控制的组合 MG MQ MW M=1.2MG+
1.4MQ M=1.2MG+
0.9×1.4×(MQ+MW) M=1.35MG+1.4×（0.7MQ+0.6Mw） ME 1.3ME 1.2M''G γRE(1.2M''G+1.3ME) MMAX NMAX NG NQ NW N=1.2NG+
1.4βNQ N=1.2NG+
0.9×1.4×(βNQ+NW) N=1.35NG+1.4（β0.7NQ+0.6Nw） NE 1.3NE 1.2N''G γRE(1.2N''G+1.3NE) 及相应的N 及相应的M 4 柱 M 55.83 14.33 6.97 87.06 93.84 95.28 -43.75 -56.88 75.60 14.98 95.28 95.28 顶 N -255.74 -27.98 1.94 -334.31 -334.02 -366.08 11.40 14.82 -323.68 -247.09 -366.08 -366.08 柱 M 45.37 22.72 4.17 86.25 88.32 87.01 -26.14 -33.98 68.07 27.27 88.32 87.01 底 N -280.12 -27.98 1.94 -363.56 -363.27 -398.99 11.40 14.82 -352.93 -270.49 -363.27 -398.99 3 柱 M 42.22 29.01 14.26 91.28 105.18 97.40 -76.90 -99.97 68.07 -25.52 105.18 97.40 顶 N -557.53 -139.89 7.18 -806.12 -801.45 -854.65 38.81 50.45 -752.97 -562.01 -801.45 -854.65 柱 M 42.73 26.95 11.66 89.00 99.93 93.89 -62.92 -81.80 67.44 -11.48 99.93 93.89 底 N -581.90 -139.89 7.18 -835.37 -830.70 -887.56 38.81 50.45 -782.22 -585.41 -830.70 -887.56 2 柱 M 44.12 27.73 20.75 91.76 114.02 104.16 -110.16 -143.21 69.58 -58.91 114.02 104.16 顶 N -859.30 -251.85 16.23 -1260.34 -1257.87 -1334.11 84.10 109.33 -1182.27 -858.35 -1257.87 -1334.11 柱 M 50.98 32.16 18.70 106.19 125.25 116.04 -99.27 -129.05 80.47 -38.87 125.25 116.04 底 N -883.68 -251.85 16.23 -1289.59 -1287.12 -1367.02 84.10 109.33 -1211.52 -881.75 -1287.12 -1367.02 1 柱 M 25.27 15.95 38.38 52.65 98.78 81.98 -192.65 -250.45 39.90 -168.44 -168.44 81.98 顶 N -1162.30 -362.83 31.69 -1724.93 -1731.85 -1826.85 78.54 161.76 -1612.46 -1160.56 -1160.56 -1826.85 柱 M 12.64 7.97 46.91 26.33 84.31 64.27 -235.47 -306.11 19.95 -228.93 -228.93 64.27 底 N -1196.68 -362.83 31.69 -1766.18 -1773.10 -1873.25 78.54 161.76 -1653.71 -1193.56 -1193.56 -1873.25
D轴柱内力组合
非抗震 抗震 内力组合取值 恒荷载 活荷载 风荷载 可变荷载效应控制的组合
永久荷载效应控制的组合 MG MQ MW M=1.2MG+
1.4MQ M=1.2MG+
0.9×1.4×(MQ+MW) M=1.35MG+
1.4×0.7MQ ME 1.3ME 1.2M''G γRE(1.2M''G+1.3ME) MMAX NMAN NG NQ NW N=1.2NG+
1.4βNQ N=1.2NG+
0.9×1.4×(βNQ+NW) N=1.35NG+
1.4β×0.7NQ NE 1.3NE 1.2N''G γRE(1.2N''G+1.3NE) 及相应的N 及相应的M 4 柱 M -41.44 -13.40 8.66 -68.49 -55.70 -69.08 -41.39 -53.81 -57.77 -89.26 -89.26 -69.08 顶 N -275.62 -32.86 -0.56 -376.75 -372.85 -404.29 -11.10 -14.43 -350.46 -291.91 -291.91 -404.29 柱 M -42.02 -21.23 5.58 -80.15 -70.14 -77.53 -24.31 -31.60 -63.16 -75.81 -75.81 -77.53 底 N -299.99 32.86 -0.56 -313.98 -319.29 -372.78 -11.10 -14.43 -340.27 -283.76 -283.76 -372.78 3 柱 M -39.70 -27.06 18.24 -85.53 -58.76 -80.11 -58.83 -76.48 -63.88 -112.28 -112.28 -80.11 顶 N -604.95 -168.97 -2.00 -927.01 -909.43 -957.43 -34.42 -44.75 -827.32 -697.65 -697.65 -957.43 柱 M -40.00 -25.36 14.92 -83.50 -61.15 -78.85 -48.13 -62.57 -63.21 -100.63 -100.63 -78.85 底 N -629.33 -168.97 -2.00 -956.27 -938.68 -990.35 -34.42 -44.75 -856.58 -721.06 -721.06 -990.35 2 柱 M -41.12 -26.06 25.64 -85.83 -49.88 -81.05 -73.42 -95.45 -64.98 -128.34 -128.34 -81.05 顶 N -934.30 -307.19 -4.60 -1486.72 -1455.96 -1517.19 -68.03 -88.44 -1305.47 -1115.13 -1115.13 -1517.19 柱 M -82.65 -25.86 24.83 -135.39 -100.48 -136.92 -65.11 -84.64 -114.70 -159.47 -159.47 -136.92 底 N -958.67 -307.19 -4.60 -1515.96 -1485.20 -1550.09 -68.03 -88.44 -1334.72 -1138.53 -1138.53 -1550.09 1 柱 M 23.45 12.10 42.28 45.08 96.66 43.52 -80.23 -104.30 35.40 -55.12 -55.12 43.52 顶 N -1259.75 -444.24 -9.38 -1947.06 -1915.34 -2005.41 -108.95 -141.64 -1778.24 -1535.90 -1535.90 -2005.41 柱 M 11.73 6.05 51.67 22.55 86.81 21.77 -80.23 -104.30 17.71 -69.27 -69.27 21.77 底 N -1293.79 -444.24 -9.38 -1987.90 -1956.19 -2051.37 -108.95 -141.64 -1819.09 -1568.58 -1568.58 -2051.37 附表2：框架梁内力组合
框架横梁内力组合
截 面
部 位 恒荷载 活荷载 风荷载 可变荷载效应控制的组合
MG MQ MW M=1.2MG+
1.4MQ M=1.2MG+0.9×
1.4×(MQ+MW) M=1.35MG+1.4×(0.7MQ+0.6MW) ME 1.3ME 1.2M''G γRE(1.2M''G+
1.3ME) γRE(1.3ME-
1.0M''G) 支座+M 支座-M 跨中M 1 E -76.25 -48.11 57.08 -158.84 -80.20 -102.13 159.45 207.29 -120.36 65.19 80.24 -158.84 D 82.65 57.70 54.28 179.96 240.28 213.72 148.19 192.65 133.80 244.83 228.11 244.83 D -12.26 -5.99 7.79 -23.10 -12.45 -15.88 31.11 40.44 -18.31 16.60 18.89 -23.10 C 12.26 5.99 7.79 23.10 32.07 28.96 31.11 40.44 18.31 44.06 41.77 44.06 C -82.65 -57.70 54.28 -179.96 -103.49 -122.53 148.19 192.65 -133.80 44.14 60.86 -179.96 B 76.25 48.11 57.08 158.84 224.02 198.02 159.45 207.29 120.36 245.73 230.69 245.73 ED -79.45 -48.18 -1.40 -162.80 -157.81 -155.65 5.63 7.32 -124.25 -87.70 -72.17 -162.80 DC -5.56 -5.99 0.00 -15.06 -14.22 -13.38 -10.27 -7.70 -6.42 -15.06 CB -79.45 -48.18 1.40 -162.80 -154.29 -153.30 -5.63 -7.32 -124.25 -98.68 -83.14 -162.80 VG VQ VW V=1.2VG+
1.4VQ V=1.2NG+0.9×
1.4×(VQ+VW) V=1.35VG+
1.4×(0.7VQ+0.VW) VE 1.3VE 1.2V''G γRE(1.2V''G+
1.3VE) 支座V E 89.77 54.82 -15.47 184.46 157.30 161.91 -5.11 -6.64 140.61 113.88 184.46 D -88.43 -57.48 -15.47 -186.60 -198.04 -188.71 -5.11 -6.64 -140.61 -125.16 -198.04 D 1.62 0.00 -10.69 1.94 -11.53 -6.79 -2.71 -3.52 1.94 -1.34 -11.53 C -1.62 0.00 -10.69 -1.94 -15.41 -11.17 -2.71 -3.52 -1.94 -4.65 -15.41 C 88.43 57.48 -15.47 186.60 159.06 162.73 -5.11 -6.64 140.61 113.88 186.60 B -89.77 -54.82 -15.47 -184.46 -196.28 -187.90 -5.11 -6.64 -140.61 -125.16 -196.28 层 截 面 部 位 恒荷载 活荷载 风荷载 可变荷载效应控制的组合
MG MQ MW M=1.2MG+
1.4MQ M=1.2MG+0.9×
1.4×(MQ+MW) M=1.35MG+
1.4×(0.7MQ+0.MW) ME 1.3ME 1.2M''G γRE(1.2M''G+
1.3ME) γRE(1.3ME-
1.0M''G) 支座+M 支座-M 跨中M 2 E -86.84 -54.68 32.41 -180.76 -132.27 -143.60 93.18 121.13 -137.02 -11.91 5.21 -180.76 D 90.90 57.19 32.81 189.14 222.47 206.31 84.35 109.66 143.39 189.78 171.86 222.47 D -9.77 -5.77 7.75 -19.80 -9.23 -12.33 17.71 23.02 -15.18 5.88 7.78 -19.80 C 9.77 5.77 7.75 19.80 28.76 25.35 17.71 23.02 15.18 28.65 26.76 28.65 C -90.90 -57.19 32.81 -189.14 -139.80 -151.20 84.35 109.66 -143.39 -25.30 -7.38 -189.14 B 86.84 54.68 32.41 180.76 213.95 198.05 93.18 121.13 137.02 193.61 176.49 213.95 ED -71.51 -45.15 0.20 -149.03 -142.46 -140.63 4.42 5.74 -112.91 -80.38 -66.26 -149.03 DC -8.01 -5.77 0.00 -17.69 -16.88 -16.46 -13.07 -9.80 -8.17 -17.69 CB -71.51 -45.15 -0.20 -149.03 -142.96 -140.96 -4.42 -5.74 -112.91 -88.98 -74.87 -149.03 VG VQ VW V=1.2VG+
1.4VQ V=1.2NG+0.9×
1.4×(VQ+VW) V=1.35VG+
1.4×(0.7VQ+0.VW) VE 1.3VE 1.2V''G γRE(1.2V''G+
1.3VE) 支座V E 88.54 55.80 -9.06 184.37 165.14 166.60 -5.11 -6.64 139.73 113.12 184.37 D -89.66 -58.66 -9.06 -189.72 -192.92 -186.14 -5.11 -6.64 -142.79 -127.01 -192.92 D 0.00 0.00 -6.46 0.00 -8.14 -5.43 -2.71 -3.52 0.00 -2.99 -8.14 C 0.00 0.00 -6.46 0.00 -8.14 -5.43 -2.71 -3.52 0.00 -2.99 -8.14 C 89.66 58.66 -9.06 189.72 170.09 170.92 -5.11 -6.64 142.79 115.73 189.72 B -88.54 -55.80 -9.06 -184.37 -187.97 -181.82 -5.11 -6.64 -139.73 -124.41 -187.97 层 截 面 次 部 位 恒荷载 活荷载 风荷载 可变荷载效应控制的组合
MG MQ MW M=1.2MG+
1.4MQ M=1.2MG+0.9×
1.4×(MQ+MW) M=1.35MG+
1.4×(0.7MQ+0.MW) ME 1.3ME 1.2M''G γRE(1.2M''G+
1.3ME) γRE(1.3ME-
1.0M''G) 支座+M 支座-M 跨中M 3 E -87.59 -51.73 18.42 -177.53 -147.08 -153.47 53.02 68.93 -136.14 -50.41 -33.40 -177.53 D 91.39 54.66 19.27 186.19 202.81 193.12 49.30 64.09 142.46 154.91 137.10 202.81 D -9.01 -6.37 4.55 -19.73 -13.10 -14.58 10.35 13.46 -14.63 -0.88 0.95 -19.73 C 9.01 6.37 4.55 19.73 24.57 22.23 10.35 13.46 14.63 21.07 19.24 24.57 C -91.39 -54.66 19.27 -186.19 -154.26 -160.75 49.30 64.09 -142.46 -58.78 -40.97 -186.19 B 87.59 51.73 18.42 177.53 193.50 184.41 53.02 68.93 136.14 153.80 136.78 193.50 ED -70.89 -47.89 0.42 -152.12 -144.88 -142.28 1.86 2.42 -144.88 DC 0.00 0.00 -3.79 0.00 -4.78 -3.19 -4.78 CB -70.89 -47.89 -0.42 -152.12 -145.95 -143.00 -1.86 -2.42 -145.95 VG VQ VW V=1.2VG+
1.4VQ V=1.2NG+0.9×
1.4×(VQ+VW) V=1.35VG+
1.4×(0.7VQ+0.VW) VE 1.3VE 1.2V''G γRE(1.2V''G+ 支座V 1.3VE) E 88.55 55.74 -5.24 184.30 169.90 169.77 -5.11 -6.64 139.71 113.11 184.30 D -89.65 -56.56 -5.24 -186.76 -185.44 -180.85 -5.11 -6.64 -141.51 -125.93 -186.76 D 1.62 0.00 -3.79 1.94 -2.84 -1.00 -2.71 -3.52 1.94 -1.34 -2.84 C -1.62 0.00 -3.79 -1.94 -6.72 -5.37 -2.71 -3.52 -1.94 -4.65 -6.72 C 89.65 56.56 -5.24 186.76 172.25 172.06 -5.11 -6.64 141.51 114.64 186.76 B -88.55 -55.74 -5.24 -184.30 -183.09 -178.57 -5.11 -6.64 -139.71 -124.39 -184.30 截 面 次 部 位 恒荷载 活荷载 风荷载 可变荷载效应控制的组合
MG MQ MW M=1.2MG+
1.4MQ M=1.2MG+0.9×
1.4×(MQ+MW) M=1.35MG+
1.4×(0.7MQ+0.MW) ME 1.3ME 1.2M''G γRE(1.2M''G+
1.3ME) γRE(1.3ME-
1.0M''G) 支座+M 支座-M 跨中M 4 E -55.83 -14.33 6.97 -87.06 -76.28 -83.57 43.75 56.88 -75.60 -14.04 -4.59 -87.06 D 51.16 -15.03 7.01 40.35 51.28 60.22 38.36 49.87 52.37 76.68 70.13 76.68 D -9.71 -1.62 1.66 -13.93 -11.62 -13.32 9.01 11.71 -12.63 -0.69 0.89 -13.93 C 9.71 1.62 1.66 13.93 15.79 16.10 9.01 11.71 12.63 18.26 16.68 18.26 C 51.16 -15.03 7.01 40.35 51.28 60.22 38.36 49.87 52.37 76.68 70.13 76.68 B -55.83 -14.33 6.97 -87.06 -76.28 -83.57 43.75 56.88 -75.60 -14.04 -4.59 -87.06 ED -84.46 -10.59 0.02 -116.18 -114.68 -124.39 -124.39 DC 5.62 -1.62 0.00 4.46 4.69 5.99 5.99 CB -84.46 -10.59 -0.02 -116.18 -114.72 -124.42 -124.42 VG VQ VW V=1.2VG+
1.4VQ V=1.2NG+0.9×
1.4×(VQ+VW) V=1.35VG+
1.4×(0.7VQ+0.VW) VE 1.3VE 1.2V''G γRE(1.2V''G+
1.3VE) 支座V E 77.29 13.94 -1.94 112.27 107.87 116.38 -11.40 -14.82 101.12 73.35 116.38 D -76.00 -14.14 -1.94 -110.99 -111.45 -118.08 -11.40 -14.82 -99.68 -97.32 -118.08 D 1.62 0.00 -1.38 1.94 0.21 1.03 -7.51 -9.76 1.94 -6.65 -6.65 C -1.62 0.00 -1.38 -1.94 -3.68 -3.35 -7.51 -9.76 -1.94 -9.95 -9.95 C 77.29 13.94 -1.94 112.27 107.87 116.38 -11.40 -14.82 101.12 73.35 112.27 B -76.00 -14.14 -1.94 -110.99 -111.45 -118.08 -11.40 -14.82 -99.68 -97.32 -118.08 High-RiseBuildings
Introduction
Itisdifficulttodefineahigh-risebuilding.Onemaysaythatalow-risebuildingrangesfrom1to2stories.Amedium-risebuildingprobablyrangesbetween3or4storiesupto10or20storiesormore.
Althoughthebasicprinciplesofverticalandhorizontalsubsystemdesignremainthesameforlow-,medium-,orhigh-risebuildings,whenabuildinggetshightheverticalsubsystemsbecomeacontrollingproblemfortworeasons.Higherverticalloadswillrequirelargercolumns,walls,andshafts.But,moresignificantly,theoverturningmomentandthesheardeflectionsproducedbylateralforcesaremuchlargerandmustbecarefullyprovidedfor.
Theverticalsubsystemsinahigh-risebuildingtransmitaccumulatedgravityloadfromstorytostory,thusrequiringlargercolumnorwallsectionstosupportsuchloading.Inadditionthesesameverticalsubsystemsmusttransmitlateralloads,suchaswindorseismicloads,tothefoundations.However,incontrasttoverticalload,lateralloadeffectsonbuildingsarenotlinearandincreaserapidlywithincreaseinheight.Forexampleunderwindload,theoverturningmomentatthebaseofbuildingsvariesapproximatelyasthesquareofabuildingsmayvaryasthefourthpowerofbuildingsheight,otherthingsbeingequal.Earthquakeproducesanevenmorepronouncedeffect.
Whenthestructureforalow-ormedium-risebuildingisdesignedfordeadandliveload,itisalmostaninherentpropertythatthecolumns,walls,andstairorelevatorshaftscancarrymostofthehorizontalforces.Theproblemisprimarilyoneofshearresistance.Moderateadditionbracingforrigidframesin“short”buildingscaneasilybeprovidedbyfillingcertainpanels(orevenallpanels)withoutincreasingthesizesofthecolumnsandgirdersotherwiserequiredforverticalloads.
Unfortunately,thisisnotisforhigh-risebuildingsbecausetheproblemisprimarilyresistancetomomentanddeflectionratherthanshearalone.Specialstructuralarrangementswilloftenhavetobemadeandadditionalstructuralmaterialisalwaysrequiredforthecolumns,girders,walls,andslabsinordertomadeahigh-risebuildingssufficientlyresistanttomuchhigherlateraldeformations.
Aspreviouslymentioned,thequantityofstructuralmaterialrequiredpersquarefootoffloorofahigh-risebuildingsisinexcessofthatrequiredforlow-risebuildings.Theverticalcomponentscarryingthegravityload,suchaswalls,columns,andshafts,willneedtobestrengthenedoverthefullheightofthebuildings.Butquantityofmaterialrequiredforresistinglateralforcesisevenmoresignificant.
Withreinforcedconcrete,thequantityofmaterialalsoincreasesasthenumberofstoriesincreases.Buthereitshouldbenotedthattheincreaseintheweightofmaterialaddedforgravityloadismuchmoresizablethansteel,whereasforwindloadtheincreaseforlateralforceresistanceisnotthatmuchmoresincetheweightofaconcretebuildingshelpstoresistoverturn.Ontheotherhand,theproblemofdesignforearthquakeforces.Additionalmassintheupperfloorswillgiverisetoagreateroveralllateralforceundertheofseismiceffects.
Inthecaseofeitherconcreteorsteeldesign,therearecertainbasicprinciplesforprovidingadditionalresistancetolateraltolateralforcesanddeflectionsinhigh-risebuildingswithouttoomuchsacrifireineconomy.
Increasetheeffectivewidthofthemoment-resistingsubsystems.Thisisveryusefulbecauseincreasingthewidthwillcutdowntheoverturnforcedirectlyandwillreducedeflectionbythethirdpowerofthewidthincrease,otherthingsremainingcinstant.However,thisdoesrequirethatverticalcomponentsofthewidenedsubsystembesuitablyconnectedtoactuallygainthisbenefit.
Designsubsystemssuchthatthecomponentsaremadetointeractinthemostefficientmanner.Forexample,usetrusssystemswithchordsanddiagonalsefficientlystressed,placereinforcingforwallsatcriticallocations,andoptimizestiffnessratiosforrigidframes.
Increasethematerialinthemosteffectiveresistingcomponents.Forexample,materialsaddedinthelowerfloorstotheflangesofcolumnsandconnectinggirderswilldirectlydecreasetheoveralldeflectionandincreasethemomentresistancewithoutcontributingmassintheupperfloorswheretheearthquakeproblemisaggravated.
Arrangetohavethegreaterpartofverticalloadsbecarrieddirectlyontheprimarymoment-resistingcomponents.Thiswillhelpstabilizethebuildingsagainsttensileoverturningforcesbyprecompressingthemajoroverturn-resistingcomponents.
Thelocalshearineachstorycanbebestresistedbystrategicplacementifsolidwallsortheuseofdiagonalmembersinaverticalsubsystem.Resistingtheseshearssolelybyverticalmembersinbendingisusuallylesseconomical,sinceachievingsufficientbendingresistanceinthecolumnsandconnectinggirderswillrequiremorematerialandconstructionenergythanusingwallsordiagonalmembers.
Sufficienthorizontaldiaphragmactionshouldbeprovidedfloor.Thiswillhelptobringthevariousresistingelementstoworktogetherinsteadofseparately.
Createmega-framesbyjoininglargeverticalandhorizontalcomponentssuchastwoormoreelevatorshaftsatmultistoryintervalswithaheavyfloorsubsystems,orbyuseofverydeepgirdertrusses.
Rememberthatallhigh-risebuildingsareessentiallyverticalcantileverswhicharesupportedattheground.Whentheaboveprinciplesarejudiciouslyapplied,structurallydesirableschemescanbeobtainedbywalls,cores,rigidframes,tubularconstruction,andotherverticalsubsystemstoachievehorizontalstrengthandrigidity.Someoftheseapplicationswillnowbedescribedinsubsequentsectionsinthefollowing.
Shear-WallSystems
Whenshearwallsarecompatiblewithotherfunctionalrequirements,theycanbeeconomicallyutilizedtoresistlateralforcesinhigh-risebuildings.Forexample,apartmentbuildingsnaturallyrequiremanyseparationwalls.Whensomeofthesearedesignedtobesolid,theycanactasshearwallstoresistlateralforcesandtocarrytheverticalloadaswell.Forbuildingsuptosome20storise,theuseofshearwallsiscommon.Ifgivensufficientlength,suchwallscaneconomicallyresistlateralforcesupto30to40storiesormore.
However,shearwallscanresistlateralloadonlytheplaneofthewalls(i.e.notinadiretionperpendiculartothem).Therefore,itisalwaysnecessarytoprovideshearwallsintwoperpendiculardirectionscanbeatleastinsufficientorientationsothatlateralforceinanydirectioncanberesisted.Inaddition,thatwalllayoutshouldreflectconsiderationofanytorsionaleffect.
Indesignprogress,twoormoreshearwallscanbeconnectedtofromL-shapedorchannel-shapedsubsystems.Indeed,internalshearwallscanbeconnectedtofromarectangularshaftthatwillresistlateralforcesveryefficiently.Ifallexternalshearwallsarecontinuouslyconnected,thenthewholebuildingsactsastube,andconnected,thenthewholebuildingsactsasatube,andisexcellentShear-WallSeystemsresistinglateralloadsandtorsion.
Whereasconcreteshearwallsaregenerallyofsolidtypewithopeningswhennecessary,steelshearwallsareusuallymadeoftrusses.Thesetrussescanhavesinglediagonals,“X”diagonals,or“K”arrangements.Atrussedwallwillhaveitsmembersactessentiallyindirecttensionorcompressionundertheactionofview,andtheyoffersomeopportunityanddeflection-limitationpointofview,andtheyoffersomeopportunityforpenetrationbetweenmembers.Ofcourse,theinclinedmembersoftrussesmustbesuitableplacedsoasnottointerferewithrequirementsforwiondowsandforcirculationservicepenetrationsthoughthesewalls.
Asstatedabove,thewallsofelevator,staircase,andutilityshaftsformnaturaltubesandarecommonlyemployedtoresistbothverticalandlateralforces.Sincetheseshaftsarenormallyrectangularorcircularincross-section,theycanofferanefficientmeansforresistingmomentsandshearinalldirectionsduetotubestructuralaction.Butaprobleminthedesignoftheseshaftsisprovidedsufficientstrengtharounddooropeningsandotherpenetrationsthroughtheseelements.Forreinforcedconcreteconstruction,specialsteelreinforcementsareplacedaroundsuchopening.Insteelconstruction,heavierandmorerigidconnectionsarerequiredtoresistrackingattheopenings.
Inmanyhigh-risebuildings,acombinationofwallsandshaftscanofferexcellentresistancetolateralforceswhentheyaresuitablylocatedantconnectedtooneanother.Itisalsodesirablethatthestiffnessofferedthesesubsystemsbemore-or-lesssymmertricalinalldirections.
Rigid-FrameSystems
Inthedesignofarchitecturalbuildings,rigid-framesystemsforresistingverticalandlateralloadshavelongbeenacceptedasanimportantandstandardmeansfordesigningbuilding.Theyareemployedforlow-andmediummeansfordesigningbuildings.Theyareemployedforlow-andmediumuptohigh-risebuildingperhaps70or100storieshigh.Whencomparedtoshear-wallsystems,theserigidframesbothwithinandattheoutsideofabuildings.Theyalsomakeuseofthestiffnessinbeamsandcolumnsthatarerequiredforthebuildingsinanycase,butthecolumnsaremadestrongerwhenrigidlyconnectedtoresistthelateralaswellasverticalforcesthoughframebending.
Frequently,rigidframeswillnotbeasstiffasshear-wallconstruction,andthereforemayproduceexcessivedeflectionsforthemoreslenderhigh-risebuildingsdesigns.Butbecauseofthisflexibility,theyareoftenconsideredasbeingmoreductileandthuslesssusceptibletocatastrophicearthquakefailurewhencomparedwith(some)shear-walldesigns.Forexample,ifoverstressingoccursatcertainportionsofasteelrigidframe(i.e.,nearthejoint),ductilitywillallowthestructureasawholetodeflectalittlemore,butitwillbynomeanscollapseevenunderamuchlargerforcethanexpectedonthestructure.Forthisreason,rigid-frameconstructionisconsideredbysometobea“best”seismic-resistingtypeforhigh-risesteelbuildings.Ontheotherhand,itisalsounlikelythatawell-designedshare-wallsystemwouldcollapse.
Inthecaseofconcreterigidframes,thereisadivergenceofopinion.Ittruethatifaconcreterigidframeisdesignedintheconventionalmanner,withoutspecialcaretoproducehigherductility,itwillnotbeabletowithstandacatastrophicearthquakethatcanproduceforcesseveraltimeslergerthanthecodedesignearthquakeforces.therefore,somebelievethatitmaynothaveadditionalcapacitypossessedbysteelrigidframes.Butmodernresearchandexperiencehasindicatedthatconcreteframescanbedesignedtobeductile,whensufficientstirrupsandjoineryreinforcementaredesignedintotheframe.Modernbuildingscodeshavespecificationsfortheso-calledductileconcreteframes.However,atpresent,thesecodesoftenrequireexcessivereinforcementatcertainpointsintheframesoastocausecongestionandresultinconstructiondifficulties。Evenso,concreteframedesigncanbebotheffectiveandeconomical。
Ofcourse,itisalsopossibletocombinerigid-frameconstructionwithshear-wallsystemsinonebuildings，Forexample,thebuildingsgeometrymaybesuchthatrigidframescanbeusedinonedirectionwhileshearwallsmaybeusedintheotherdirection。
摘要
洛阳理工学院毕业设计（论文）
IV
II
前言
第1章标题
错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。
6
15
第3章错误！未找到引用源。
洛阳理工学院毕业设计（论文）
20
错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。
85
结论
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