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1、 目 录1结构各层重力荷载标准值计算31.1工程概况31.2结构布置31.3截面尺寸初估31.4荷载清理52抗震设计102.1计算简图102.2梁线刚度计算102.3柱侧移刚度计算102.4框架自振周期计算122.5横向地震作用计算132.6水平地震作用下的位移计算142.7地震作用下的框架内力分析153横向框架在风荷载作用下的内力和位移计算 193.1框架柱抗侧移刚度计算193.2集中风荷载标准值的计算193.3风荷载作用下的计算简图203.4横向框架在风荷载作用下的内力计算213.5绘制内力图244竖向荷载作用254.1计算单元如图所示254.2恒荷载计算254.3活荷载满跨计算334.4
2、重力荷载代表值计算384.5荷载作用下KJ-3的梁端剪力 404.6荷载作用下KJ-3的柱的剪力 424.7荷载作用下KJ-3的梁柱的弯矩 425 KJ-3内力组合 445.1 规范的有关规定 445.2 框架梁柱的控制截面 485.3 KJ-3框架梁内力不利组合 486 框架梁截面设计 686.1 相关规范 686.2 梁的正截面受弯承载力计算 686.3 梁的斜截面受弯承载力计算 717框架柱截面设计737.1相关规范737.2本框架信息737.3第五层B柱747.4第五层C柱777.5第五层D柱807.6第五层E柱848框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 888.1节点核芯区组合的剪力设计值
3、888.2核芯区截面有效验算宽度888.3节点抗震验算889楼面板、次梁计算899.1结构布置方案 899.2板的荷载899.3内力计算909.4板配筋计算959.5次梁计算9810 裂缝验算 10111 楼梯设计 10211.1楼梯段（TB-1）计算 10211.2 梯段段（TB-2）计算 10311.3平台板设计 10411.4平台梁设计 10412基础设计 10612.1基本资料 10612.2荷载清理 10612.3基础底面积计算 10612.4基础高度计算10712.5底板弯矩及配筋计算10813电算结果及对比分析11013.1结构设计总信息11013.2周期、振型、地震力12413
4、.3结构位移信息13713.4图形文件14313.4手算与电算结果对比分析1571 结构各层重力荷载标准值计算1.1工程概况1、 工程名称：四川大学转化医学中心大楼2、 结构形式：全现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构3、 层数:建筑物共16层层高：每层高均为4.5m建筑楼层总层高为72m室内外高差0.3m4、 使用说明该办公楼主要以层为单位进行实验办公，每层为一个独立的单元，主要拥有实验室、准备间、休息厅、阳台等，楼内设有两个电梯、两个楼梯、楼梯开间为3.5m，进深为8.8m。5、抗震设防工程地点：四川省成都市设防烈度：7度设计基本地震加速度值：0.1g设计地震分组：第三组抗震分类：乙类6、基本风压
5、：0.30kN/m27、工程地质条件：拟建场地地形平坦，地基承载力标准值:350kN/m2， 场地类别：二类1.2结构布置图1.3截面尺寸初估 1、由于建筑总度60m，初步确定框架的抗震等级为三级，按经验确定楼面荷载（包括恒荷载和活荷载）标准值为12KN/m2，依据规范可知框架结构在抗震等级为三级时的轴压比限值为0.85，故截面尺寸可按其轴压比限值确定为，而梁和板截面尺寸可根据其跨度确定。2、柱子、梁、板及其他构件砼强度等级均为C30。3、柱子截面尺寸 假设设计值转换系数为1.26，该系数取值的原因如下：旧规范时转换系数1.25是大量工程实践后得到的数值，我们可以认为该系数1.25是恒载标准值
6、所占总荷载标准值中的份额乘以分项系数1.2与活载标准值所占总荷载标准值中的份额乘以分项系数1.4两者之和。 设旧规范时恒载标准值所占总标准值权重为1，则活载所占权重为a倍的恒载，新荷载规范中恒载控制时恒载的分项系数为1.35，活载的分项系数实为1.40.7=0.98，所以有 1.21+1.4a=1.25（1+a）解的a=0.333，据此权重，可计算出新规范恒载控制时的转换系数（1.351+0.980.333）/1+0.333=1.257 近似取1.26其中分子为基本组合的设计值，分母为恒活标准值之和。因为中柱以轴力为主，所以初估尺寸时先从中柱开始。中柱轴压力设计值为故取500mm500mm。边
7、柱和角柱尺寸也近似取为500mm500mm。4、梁的截面尺寸（1）主梁：主梁梁高：h=（1/81/12）l=（1/81/12）7500=625938mm,取h=700mm 梁宽：b=（1/21/3）h=233 350mm，取b=350mm（2次梁：次梁梁高：h=（1/141/18）l=（1/141/18）7500=417 536mm，取h=500mm 梁宽：b=（1/21/3）h=167 250mm，取b=250mm所以主梁截面尺寸为350mm700mm，次梁截面尺寸为250mm500mm.5、板：（1）按刚度条件：跨厚比40，板厚h2400mm/40=60mm；（2）按构造要求：双向板板厚8
8、0mm，板厚 h80mm。综上，取板厚为100mm。6、填充墙：内外墙均取200mm，用混凝土空心小砌块砌筑，保温材料用金属绝热材料（聚氨酯）复合板，水泥砂浆抹灰20mm厚。1.4荷载清理1.4.1关于材料重度的取值（见荷载规范）1，混凝土空心小砌块，梁、柱、墙和板底用水泥砂浆抹灰（），保温材料。 2200mm厚墙（包括双侧抹灰和保温材料）：1.4.2关于活荷载标准值 1、上人屋面取q2.0KN/m2，不上人屋面取q=0.5KN/m2 2、办公楼一般房间取q=2.0 KN/m2，卫生间取q=2.5 KN/m2，走廊、大厅取q=2.5KN/m2，楼梯取q=3.5KN/m2，电梯机房取q=7.0
9、KN/m21.4.3各层板荷及墙荷的计算（此部分为PMCAD建模作准备）普通地砖楼面荷载： 8厚地砖楼面水泥砂浆擦缝 0.00822=0.18 KN/m2 20厚水泥砂浆粘合层 0.0220=0.4 KN/m22厚水泥浆一道 0.00220=0.04 KN/m230厚保温砂浆 0.035=0.15 KN/m220厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2水泥砂浆结合层一道 0.01 KN/m2100厚混凝土现浇板 0.1025=2.5 KN/m220厚混合砂浆板底抹灰 0.0217=0.4 KN/m2乳胶漆顶棚 0.2 KN/m2地砖楼面自重标准值合计 4.22 KN/m2防水、防滑地
10、砖楼面荷载： 8厚地砖楼面水泥砂浆擦缝 0.00822=0.18 KN/m220厚水泥砂浆粘合层 0.0220=0.4 KN/m22厚水泥浆一道 0.00220=0.04 KN/m230厚保温砂浆 0.035=0.15 KN/m2聚氨酯二遍涂膜防水层 0.01 KN/m220厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2水泥砂浆结合层一道 0.01 KN/m2100厚混凝土现浇板 0.1025=2.5 KN/m220厚混合砂浆板底抹灰 0.0217=0.34 KN/m2乳胶漆顶棚 0.2 KN/m2加气混凝土回填280mm（下沉300mm） 0.2814=3.92 KN/m2防水、防滑地砖
11、楼面自重标准值 8.15 KN/m2所以普通楼面恒载取为4.3 KN/m2，卫生间地面荷载取为8.2 KN/m2保温防水屋面： 40厚刚性防水层 0.0425=1 KN/m220厚混合砂浆隔离层 0.0217=0.34 KN/m24厚SBS防水卷材 0.1 KN/m2刷底胶剂一道 0.1 KN/m225厚水泥砂浆找平层 0.02520=0.5 KN/m22 55厚挤塑聚苯乙烯保温层 0.05510=0.55 KN/m2氯丁胶乳沥青隔气层两遍 0.2 KN/m215厚水泥砂浆找平层 0.01520=0.3 KN/m2100厚现浇钢筋混凝土楼面 0.1025=2.5 KN/m220厚混合砂浆板底抹
12、灰 0.0217=0.34 KN/m2乳胶漆顶棚 0.2 KN/m2屋面自重标准值合计 6.13 KN/m2 (取6.2 KN/m2)楼梯 ：楼梯板 楼梯板荷载计算(取1m宽板带计算,板厚h=100mm) 斜板倾角：tan=150/300=0.5；cos=0.8944 面层为水磨石子面层 C1=30mm表面镶嵌金属条 10厚1:2白水泥白石子磨光打蜡 20厚1:3水泥砂浆找平层 水磨石面层荷载小计 0.65 KN/m21 m水磨石面层水平投影的荷载 (0.5+1)0.65=0.98 KN/m2踏步及斜板荷载 10.1/0.8944+0.30.50.525=4.67 KN/m2斜板底抹灰,其荷载
13、水平投影 10.02/0.894417=0.38 KN/m2轻金属栏杆荷载 0.20 KN/m2楼梯板恒荷载小计 g=6.23 KN/m2平台板荷载计算(取 1m宽板带计算,板厚 h=100mm) 水磨石面层 10.65=0.65 KN/m2100厚混凝土板 10.1025=2.5 KN/m2板底抹灰 10.0217=0.34 KN/m2平台板荷载小计 g=3.49 KN/m2平台梁 平台梁荷载计算(梁截面尺寸：200300mm2) 梁自重荷载 (0.3-0.1) 0.2025=1.00 KN/m2 梁侧面和底面粉刷 0.20.0217+2(0.3-0.1) 0.0217=0.204 KN/m
14、2 平台梁荷载小计 1.204 KN/m2楼梯自重标准值合计 6.23+3.49+1.204=10.924 KN/m2，取11.0 KN/m2由于门窗洞口的影响，考虑门窗洞影响取0.9的折减系数。1、第一结构标准层 h=100mm，层高H=4200mm。普通楼面恒载 g4.3KN/m2 卫生间楼面恒载 g8.2KN/m2 主梁下200mm墙 g=3.30（4.20.7）0.9 10.4KN/m 次梁下200mm墙 g=3.30（4.20.5）0.9 11.0KN/m 2、第二结构标准层（24层） h100mm，层高H3900mm。普通楼面恒载 g4.3KN/m2 卫生间楼面恒载 g8.2KN/
15、m2 主梁下200mm墙 g=3.30（3.90.7）0.9 9.5KN/m 次梁下200mm墙 g=3.30（3.90.5）0.9 10.1KN/m3、第三结构标准层（屋面） h100mm，层高H3900mm。 屋面恒载 g6.2KN/m2 主梁下200mm墙 g=3.30（3.90.7）0.9 9.5KN/m 次梁下200mm墙 g=3.30（3.90.5）0.9 10.1KN/m4、第四结构标准层（屋面突出部分） 恒载：板面恒载： g6.2KN/m2 200mm楼梯墙 g=3.30（3.00.1）0.9 8.6KN/m 200mm楼梯墙 g=3.30（3.90.1）0.9 11.3KN/
16、m 女儿墙 g=3.301.03.3KN/m1.4.4重力荷载代表值计算 板厚下的梁的线重度如下： 350mm700mm截面：g0.35（0.700.10）25+0.04 (0.70-0.10)+0.020.35 206.0KN/m 250mm500mm截面：g0.25（0.500.10）25+0.04 (0.50-0.10)+0.020.25 203.0KN/m1、恒载（1）板：板面积：S48.618.2+267.4-3.67.52-7.27.52=811.32m2则普通楼面G1gS4.3811.32+8.27.27.524374.28KN屋面G1gS6.2（811.32+7.27.52）5
17、699.78KN（2）梁：主梁：L（180.53）8+（400.57）4+（7.20.5）2+（60.5）4=313.4m则GgL6.0313.41880.4KN次梁：L=（7.5-0.35）10+（7.2-0.352）2+（40.8-0.355-0.254）2+2.6-（0.25+0.35）/2+（48-0.356-0.254）2=252.7m则G=gL=3.0252.7=758.1KN则梁的自重G2=1880.4+758.1=2638.5KN（3）墙：女儿墙： L1=（24-7.5-0.53）2+48-0.57+48-3.62-0.56-0.2+（7.5-0.5）2=126m则G=3.31
18、26=416.13KN屋面墙：L楼梯=（3.6+7.5）22=44.4mL电梯=2.432=14.4m则G=8.644.4+11.314.4=544.56KN标准层墙（25层）：L主=（24-0.54）2+（48-0.57）4+（6-0.5）2+（7.5-0.5）6+（2.4-0.5）2=278.8mL次=（7.5-0.2）10+（3.6-0.2）4+4.8-0.5+2.4-0.2=93m则G=278.89.5+9310.1=3587.9KN一层墙：L主=278.8mL次=93+5.1-0.2=97.9m则G=278.89.5+97.910.1=3637.39KN（4）柱子： 屋面柱：G24（
19、0.50.51.025+1.02040.50.02+200.020.0241.0）169.97KN标准层柱：G36（0.50.53.925+3.92040.50.02+200.020.0243.9）994.31KN一二层柱：G36（0.50.54.225+4.22040.50.02+200.020.0244.2）1095KN (5) 楼梯：以一个楼梯为例楼梯 平台板：（3.6-0.2）4.93.49=58.1434 kN 楼梯板：一层（3.6-0.2）3.96.23=82.6 kN 标准层（3.6-0.2）3.66.23=76.26 kN 平台梁：3.61.204=4.0896 kN 楼梯合计
20、：107.2932 kN2、活载：G=2.0（48.624.2-2.44.8-3.67.52-7.27.52-48.63）+7.02.44.8+3.53.67.52+2.5（7.27.52+48.63）=2617.74KN3、总重力荷载代表值：顶层重力荷载代表值包括，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括，楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵横梁自重，楼面上、下各半层的柱子及纵横墙体自重。3.1屋面层G5=5699.78+2638.5+416.13+544.56+3587.90.5+169.97+994.310.5+107.2932=11867.3382KNG4=4374
21、.28+2638.5+3587.9+994.31+2617.740.5+107.29322=13118.4464KNG2=G3=G4=13118.4464KNG1=4374.28+2638.5+（3587.9+3637.39）0.5+994.310.5+1095+2617.740.5+107.29322=13741.0364KN1.4.5全楼总重力荷载代表值11867.3382+13118.44643+13741.0364=64963.7138KN 2 抗震设计2.1 计算简图为简化计算，将顶层楼电梯间的重力荷载代表值加到第五层，底层高度取至室外地面。2.2 梁线刚度计算梁的线刚度计算：ib=
22、EcIb/lEc混凝土的弹性模量； Ib梁的截面惯性矩； L梁的计算跨度。对于现浇的楼面（考虑现浇板对梁刚度的加强作用）：中框架梁Ib=2.0I0 边框架梁Ib=1.5I0具体计算见下表 2.2.1：(C30：Ec=3.0107 kN/m2)表 2.2.1 横向框架梁线刚度计算表断面跨度矩形截面边框架梁中框架梁bhL惯性矩Ib=1.5I0ib=EIb/LIb=2.0I0ib=EIb/L（m2）（m）I0/（m4）(m4)(kNm)(m4)(kNm)0.30.77.58.5810-31.2910-25.151041.710-26.861040.30.738.5810-31.2910-212.86
23、1041.710-217.151040.30.768.5810-31.2910-26.431041.710-28.581042.3 柱侧移刚度计算柱的侧移刚度计算：D= i=式中 i柱线刚度； h楼层高度； 节点转动影响系数,由梁柱线刚度表取用；楼层梁柱的平均线刚度比。柱惯性矩 mm4一层柱线刚度 kNm二五层柱线刚度 kNm表2.3.1 柱线刚度统计表层数中柱边柱二五层4.014.011一层3.363.36采用D值法计算水平荷载一般层：= 首 层：= 表2.3.2 框架柱的值层柱子类别(m)(104KNm)(104KNm)(104KN/m)(104KN/m)25中框架中柱C、D (12根)3
24、.948.024.015.9880.7502.37370.348边柱B、E (10根)3.913.724.011.7110.4611.459中柱B(2根)3.930.884.013.8500.6582.082边柱A(2根)3.917.164.012.1400.5171.636边框架边柱E(2根)3.913.724.011.7110.4611.459中柱C、D (4根)3.948.024.015.9880.7502.373中柱B(2根3.930.884.013.8500.6582.082边柱A(2根)3.917.164.012.1400.5171.6361中框架中柱C、D (12根)4.6524
25、.013.367.1460.8361.55949.792边柱B、E (10根)4.656.863.362.042 0.6291.173中柱B(2根)4.6515.443.364.595 0.7731.442边柱A(2根)4.658.583.362.5540.6711.251边框架边柱E(2根)4.26.867.712.042 0.6291.173中柱C、D (4根)4.224.017.717.1460.8361.559中柱B(2根)4.215.447.714.595 0.7731.442边柱A(2根)4.28.587.712.5540.6711.251由表可见：= 0.7，故该框架为规则框架2
26、.4 框架自振周期计算按能量法计算，考虑填充墙对框架刚度的影响。取基本周期调整系数=0.9，计算公式为，其中为顶点位移，按D值法计算 表 2.4.1 横向框架顶点位移()计算表 层次(kN)(kN)(kN/m)(m)(m)511867.3411867.347034800.016870.30984413118.4524985.787034800.035520.29297313118.4538104.237034800.054170.25745213118.4551222.687034800.072810.20328113741.0464963.714979200.130470.13047=118
27、67.34+24985.780+38104.23+51222.68+64963.71=9031.9093 =11867.340.3098+24985.780.29297+38104.230.25745+51222.680.20328+64963.710.13047=39695.3574 kNm将上述数据代入公式可得 =0.96s，经调整之后可得自振周期为0.87s。2.5 横向地震作用计算地震作用按7度，设计基本加速度0.1g，类场地，设计地震分组按第三组，则=0.45(s)，max=0.08，采用底部剪力法计算，故考虑顶点附加地震作用s0.04420,8564963.7138=55219.1
28、603kN0.044255219.1603=2440.687kN表 2.5.1 各质点横向水平地震作用及楼层地震作用计算表层次53.920.2511867.34240313.600.303739.53933.8143.916.3513118.45214486.600.270658.991592.833.912.4513118.45163324.660.206502.782095.5723.98.5513118.45112162.720.141344.142439.7114.654.613741.0463895.820.081196.482636.19 表中：794183.391kNm图 2.5
29、.1 水平地震作用图(kN) 图 2.5.2 层间剪力分布图(kN)2.6 水平地震作用下的位移计算按GB50011-2010.3.4.2，本工程建筑结构不存在表3.4.2-1所列举的平面不规则的情况，同时不存在表3.4.2-2所列举的竖向不规则的情况，故本工程结构平面、竖向均规则。横向水平地震作用下的位移验算见下表 2.6.1：表2.6.1横向水平地震作用下的位移验算表层次5933.817034800.001333.91/293241592.797034800.002263.91/172632095.577034800.002983.91/130922439.717034800.003473
30、.91/112412636.194979200.0052954.651/879表中： ：框架第i层的层间剪力 ：框架第i层的层间位移 ：结构顶点位移 ：各层的层间弹性角位移由表中计算可见，最大层间弹性角位移发生在第二层，为1/879GB50011-2010表5.5.1规定当结构类型为钢筋混凝土框架时，满足要求。2.7地震作用下的框架内力分析水平地震作用下框架内力计算（D值法），D值法近似的考虑了框架节点转动对侧移和反弯点高度的影响，比较精确，应用比较广泛计算各柱所分配的剪力，式中：第i层第m根柱所分配的地震剪力；第i层楼层剪力。取KJ-3，柱端弯矩计算结果详见下表 2.7.1，地震作用下框架梁
31、柱弯矩、梁端剪力及柱轴力分别表示于下图 2.7.5、2.7.6柱端弯矩、： 上端 下端 梁端弯矩、： 上端 下端 图2.7.1 柱剪力与反弯点高度y 图2.7.2 梁端弯矩梁端剪力： 柱轴力N：边柱轴力为各层梁端剪力按层叠加，中柱轴力为柱两侧梁端剪力之差，亦按层叠加 N= 图2.7.3 梁端剪力 图2.7.4 边柱轴力及中柱轴力（KN）210四川大学本科生毕业设计 注：表中 四川大学本科生毕业设计 图2.7.5 地震作用下KJ-3框架梁柱弯矩图（kNm） 图2.7.6 地震作用下KJ-3框架梁端剪力及柱轴力图（kN） 3 横向框架在风荷载作用下的内力和位移计算3.1 框架柱抗侧移刚度计算 框架柱抗侧移刚度计算各柱D值及剪力分配系数详见下表3.1.1。 各柱D值及剪力分配系数表