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1、第一章 工程概况1.1 设计资料1.1.1工程概况: 某商城1号楼位于某北方城市,为6层框架结构,总建筑面积为5042.52m, 1-2层为商场,3-6层为写字楼。1.1.2建筑及防火等级: 建筑防火等级为二级; 建筑耐火等级为二级; 耐久年限二级。1.1.3气象、水文、地质资料冬季室外温度: -10日最大降雨量: 100.8mm月最大降雨量: 229.2mm年最大降雨量: 678.4mm年最大降雨日数: 91.3天最大风速: 25m/s基本风压: 0.5KPa主导风向: 冬季北风,夏季冬南风积雪深度: 210mm基本雪压: 0.25KPa最高地下水位: -9m土壤冻结深度: -1.5m土壤允
2、许承载力: 150KPa; 场地为类抗震设计烈度: 8度 1.2 结构抗震等级在进行建筑抗震设计时，原则上上要满足三水准的抗震设防目标的要求，即“小震不坏，大震不倒，中震可修”。在具体做法上采用二阶设计法；规范根据房屋设防烈度，结构类型和房屋高度，将框架结构等级划分为四级，本设计为二级抗震等级。1.3 设计依据1建筑结构荷载规范GB50009-20012混凝土结构设计规范GB50010-20023建筑护震设计规范GB50011-2001第二章 结构方案布置2.1 结构体系选择根据建筑高度和功能的要求，采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，承受竖向菏载和水平菏载。框架结构体系的优点：建筑平面布置灵活，
3、能获得较大的空间，建筑立面容易处理，结构自重较轻，计算理论比较成熟，在一定的高度范围内造价较底。本工程设计采用纵横向框架承重。2.2 结构布置根据建筑抗震设计规范，建筑及抗侧力结构的平面布置宜规则对称，并具有良好的整体性。设计标高：室内标高0.000，室内外高差450mm墙身做法：墙身为混凝土空心砌块填充墙，外墙300mm厚，内墙200mm厚，女儿墙200mm厚（粉煤灰轻渣空心砌块）用M5水泥砂浆砌筑。2.2.1 钢筋混凝土房屋抗震等级的确定钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震的等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。本工程按建筑抗震设计规范表6.1.2规定确定，本工程抗
4、震等级为二级。2.2.2 变形缝的设置变形缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。伸缩缝要求把建筑的墙体、楼板、屋面等地面的上部断开，基础部分受温度影响较小，不需断开。沉降缝在下列情况下，均需设置：同一建筑物相邻部分的高差较大或荷载大小相差悬殊、或结构形式变化较大，易导致地基沉降不均时；建筑物各部分相邻基础形式、宽度及埋置深度相差较大，造成基础底部压力有很大差异，易形成不均匀沉降时；筑物建造在不同的地基上，且难于保证均匀沉降时；建筑物体型比较复杂、连接部位又比较薄弱时；新建建筑物与原有建筑物紧密相连时。防震缝在下列情况下，均需设置：建筑立面高差在6m以上；建筑物有错层且错层高差较大；建筑物相邻各部分结构
5、刚度、质量截然不同。钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距，混凝土结构设计规范规定，现浇式框架结构最大间距为55m。防震逢的最小宽度按建筑抗震设计规范规定，框架结构房屋当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm。当需要设缝时应使三缝合一，并将房屋结构划分为独立的结构单元。根据以上规定，本设计中设置一条100mm的变形缝。 第三章 结构构件和材料选取及计算简图3.1 框架构件的确定和材料的选择3.1.1 框架梁截面尺寸的确定3.1.1.1 梁截面尺寸应符合下列要求：（1）梁截面高度小于或等于800mm，取50mm为模数；大
6、于800mm，取100mm为模数。（2）现浇楼盖中，一般主梁至少应比次梁高50mm，当主梁下部为双排钢筋应高出100mm，以便施工。（3）框架梁截面高度根据跨度，约束条件和荷载大小进行选择，一般取梁高（4）框架梁截面宽度可取,梁宽b不宜小于柱宽的1/2，且不小于250。（5）为了防止梁发生剪切破坏，梁高净跨。（6）次梁高度,宽度，且不小于梁高的1/4。（7）现浇结构中，主梁截面的宽度不应小于250mm，次梁截面的宽度不应小于200mm。3.1.1.2截面尺寸的选择（按经验选择）主梁： 次梁：框架梁：7200mm跨： mm6300mm跨： mm3300mm跨： mm3000mm跨： mm3300
7、mm跨和3000跨按构造取。次梁：7200mm跨： mm6300mm跨： mm框架梁：mm，取350mm次 梁：mm，取250mm综上可知：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 CL-2 3.1.2框架柱截面尺寸的确定结构计算简图如图3.1图 3.13.1.2.1房屋建筑抗震设计规范第6.3.6条，柱截面尺寸，宜符合下列各项要求：（1）截面的宽度和高度均不宜小于300mm；（2）剪跨比宜大于2；（3）截面长边与短边比不宜大于3。（4）房屋建筑抗震设计规范第6.3.7条，抗震等级为二级的框架结构，柱的轴压比不宜超过0.8。3.1.2.2框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式
8、估算：(公式3.1)(公式3.2)N柱组合的轴压力设计值F按简支状态计算的柱子的负载面积折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，也可近似取1215考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25n验算截面以上楼层层数柱子截面面积混凝土轴心抗压强度设计值，本设计中柱采用C40混凝土，=19.1框架柱轴压比限值，对一、二、三级抗震等级，分别取0.7、0.8、0.9。本框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值为0.8，各层的重力荷载代表值近似取为由结构布置图可得边柱及中柱的负载面积分别为，由上面的公式可得第一层柱截面面积为：边柱 中柱 根据上述计算结果并考虑：柱的截面尺寸宜使用整数
9、，800mm及以下的，宜取50的倍数，800mm以下的，可取100mm的倍数。柱子截面形式采用正方形截面，按上式计算出的边柱和中柱截面高度分别为399mm和553mm。根据上述计算结果，本设计中框架柱截面尺寸确定为一层 二六层 3.1.3 楼板和屋面板双向板为短边的1/401/45,单向板为1/251/30。楼板和屋面板均采用120mm厚钢筋混凝土现浇楼板。3.1.4 材料的选择对梁、柱、框架节点，根据混凝土结构设计规范第11.2.1条，框支梁、框支柱以及一级抗震等级的框架梁、柱、节点，混凝土强度等级不应低于C30，其他结构构件，混凝土强度等级不应低于C20。根据第11.2.2条，结构构件中的
10、纵向受力筋宜选用HRB400、HRB335级钢筋，箍筋宜选用HRB335、HRB400、HPB235级钢。混凝土结构设计规范第4.1.2条，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20。根据上述，选取混凝土强度等级如下：框架柱的混凝土强度等级选用C40；框架梁的混凝土强度等级选用C30；板和次梁的混凝土强度等级选用C30；楼梯的混凝土强度等级选用C30；基础的混凝土强度等级选用C25；垫层的混凝土强度等级选用C10。3.2 计算简图计算单元：选取轴线横向二跨的一榀框架作为计算单元。计算简图：本工程纵向框架竖向共六层，计算跨度以轴线距离为
11、准（即柱形心线距离为准），梁轴线取至板底，36层柱高度即为层高3.6m；二层柱高4.5m，底层柱高度从基础顶面算起，即=5.4+0.45+0.65=6.5m计算简图如图3.2图3.2第四章 重力荷载计算本工程由变形缝将主体分为二个结构单元，设计中取一个较大的结构单元进行结构计算，即C轴E轴线的结构单元。4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值4.1.1 屋面荷载： 20mm厚粘结云母或蛭石保护层3厚1:3水泥砂浆找平层1:6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚或结构找坡120厚聚苯乙烯泡沫塑料板100厚钢筋混凝土基层20板底抹灰合计表4.14.1. 2 楼面荷载：20厚大理石板铺实拍平、水泥浆擦缝30厚1
12、:4干硬性水泥砂浆素水泥浆结合层一遍可忽略钢筋混凝土楼板20厚板底抹灰板底刮腻子可忽略总计表4.24.1. 3 楼面面卫生间荷载：1:2.5水泥彩色石子地面10mm厚，表面磨光打蜡1:3水泥砂浆结合层30mm厚聚氨酯酸防水层1.5mm厚（两道）1:3水泥砂浆找平层或C20细石混凝土向地漏找坡，最薄处20mm厚。现浇钢筋混凝土楼板100mm厚20mm厚水泥砂浆板底抹灰板底刮腻子可忽略总计表4.34. 2 屋面及楼面的可变荷载标准值上人屋面屋面雪荷载不上人屋面走廊、楼梯间、门厅、卫生间仓库、营业厅表4.4注：屋面雪荷载标准值 (公式4.1)上式中：雪荷载标准值；屋面积雪分布系数 ；基本雪压（）。4
13、.3 屋面及楼面重力荷载计算4.3.1 顶层重力荷载代表值1、屋面板： 卫生间楼板重： 2、梁自重：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 CL-2 3、梁粉刷重：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 CL-2 4、墙体自重：（1）女儿墙： 粉刷：（2）外墙：（1/2顶层墙体）粉刷：（3）内墙：（1/2顶层墙体）粉刷：5、门窗自重：GC-1 C-2 C-3 C-4 C-5 M-1 M-2 M-4 6、柱子： 粉刷：7、活荷载：顶层重力荷载代表值：4.3.2 三五层重力荷载代表值：1、屋面板： 卫生间楼板重： 2、梁自重：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 C
14、L-2 3、梁粉刷重：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 CL-2 4、墙体自重：（1）外墙自重： 粉刷：（2）内墙自重： 粉刷：5、门窗自重： GC-1 C-2 C-3 C-4 C-5 M-1 M-2 M-4 6、柱子自重： 粉刷：7、活荷载：三五层重力荷载代表值：4.3.3 二层重力荷载代表值：1、屋面板： 卫生间楼板重： 2、梁自重：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 CL-2 3、梁粉刷重：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 CL-2 4、墙体自重：（1）外墙自重： 粉刷:(2)内墙自重：粉刷：5、门窗自重： GC-1 C-2 M-1 M-2
15、M-3 M-5 6、柱子： 粉刷：7、活荷载：顶层重力荷载代表值：4.3.4 首层重力荷载代表值：1、屋面板： 卫生间楼板重： 2、梁自重：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 CL-2 3、梁粉刷重：KL-1 KL-2 KL-3 KL-4 CL-1 CL-2 4、墙体自重：（1）外墙自重： 粉刷:(2)内墙自重：粉刷：5、门窗自重： GC-1 C-2 M-1 M-2 M-3 M-4 6、柱子： 粉刷：7、活荷载：顶层重力荷载代表值：各层质点重力荷载代表值见图4.1图4.1第五章 梁、柱线刚度的计算5.1 横向框架侧移刚度计算梁的砼为C30 柱的砼为C40 5.1.1 梁的线刚度计
16、算梁的线刚度(公式5.1)混凝土弹性模量 梁的计算跨度梁截面惯性距在框架结构中，有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移，为考虑这一有利作用因素，梁截面惯性距按表5.1取：楼面做法中框架梁边框架梁现浇楼面表5.1梁线刚度计算见表5.2断面跨度矩形截面惯性矩边框架梁中框架梁表5.25.1.2 柱的线刚度柱的线刚度(公式5.2)柱截面惯性距 柱的计算高度柱线刚度计算见表5.3类 别砼等级bh63C4036002C4045001C405400表5.35.2柱的侧移刚度D值计算计算公式：(公式5.3)柱侧移刚度休正系数，（一般层），(公式5.4)（底层）。(公式5.5)表示
17、梁、柱刚度比，（一般层），(公式5.6) (公式5.7)（底层）。柱侧移刚度计算见表5.4 单位：（N/mm）楼层柱类别D根数63层边框架边柱0.640.24216674边框架中柱1.280.39352082中框架边柱0.850.302708316中框架中柱1.710.46415289D=9641642层边框架边柱0.800.29134044边框架中柱1.60.44203382中框架边柱1.070.351617816中框架中柱2.140.52240369D=5694641层柱类别D根数边框架边柱0.630.43122134边框架中柱1.250.54153372中框架边柱0.830.471334
18、916中框架中柱1.670.59167579D=443923表5.4各层D值汇总见表5.5柱位置63层（D*根数）2层（D*根数）1层（D*根数）角柱CE轴216674134044122134边柱CE轴270831613178161334916中柱D轴352082203382153372D轴415289240369167579D（kNm）964164569464443923表5.4第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算6.1 自振周期计算按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基频的一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公
19、式。计算公式：(公式6.1)基本自振周期；计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移（m），即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而得的结构顶点位移；结构基本自振周期考虑非承重墙影响系数，框架结构取0.60.7，本设计中取0.7。横向框架顶点位移计算见表6.1层次66544.186544.189641640.00680.259658295.2414839.429641640.01540.252848295.2423134.669641640.02400.237438295.2431429.909641640.03260.213428389.8539819.755694640.0
20、6990.180819406.1149225.864439230.11090.1109表6.16.2 水平地震作用力及楼层地震剪力计算场地类别为类，8度设防烈度时，结构的特征周期和水平地震影响系数。因为，所以考虑顶部附加地震作用。取：结构水平地震作用计算采用底部剪力法计算。（多质点应取总重力荷载代表值的85%）(公式6.2)顶点附加地震作用为：(公式6.3)各质点横向水平地震力作用及楼层地震剪力计算见表6.2层次63.62546544.18166222.070.215780.68+490.46=1271.141271.1453.621.88295.24180836.280.234849.672
21、120.8143.618.28295.24150973.400.195708.062828.8733.614.68295.24121110.530.157570.083398.9523.611.08389.8592288.310.119465.103831.0516.56.59406.10961139.710.079286.854117.9表6.2各质点水平地震作用及楼层剪力沿房屋高度的分布见下图6.1图6.2(单位：kN)6.3 水平地震作用下的位移验算（横向框架抗震变形验算）水平地震作用下的框架结构的层间位移顶点位移分别按下列公式计算： ；(公式6.4) (公式6.5) ，为楼层数。各层的
22、层间弹性位移角计算公式为：(公式6.6) 。弹性层间位移角限值，钢筋混凝土框架为，应满足。当不满足时，说明梁、柱截面尺寸偏小，应调整梁柱截面尺寸或提高混凝土强度等级，并重新计算框架的侧移刚度、基本周期以及水平地震作用等，进而计算位移及进行位移验算，直至满足为止。横向水平地震作用下的位移验算见表6.3层次层间剪力层间刚度转角层间相对刚度备注61271.149641640.001323.61/2727层间相对转角均满足：的要求52120.819641640.002203.61/163642828.879641640.002933.61/122933398.959641640.003533.61/1
23、02023831.055694640.006734.51/66914117.94439230.009286.51/700表6.3 由上表可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/6691/500，满足要求；所以层间位移角均满足要求。6.4 水平地震作用下框架内力计算（横向框架的内力分析）选取一榀中框架计算，即轴一榀横框架。计算公式如下：前面已计算出第i 层的层间剪力Vi。i层j柱分配到的剪力以及该柱上、下端的弯矩和分别按下列各式计算：（公式6.7）（公式6.8）（公式6.9）（公式6.10）为i层j柱的侧移刚度；柱的计算高度；框架柱的反弯点高度比；框架柱的标准反弯点高度比；上、下层梁线刚
24、度变化时反弯点高度比的修正值；，上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。各层柱端弯矩及剪力计算见表6.4，表6.5层次C、E轴柱（边柱）63.61271.149641642708335.710.850.3386.1342.4253.62120.819641642708359.570.850.40128.6785.7843.62828.879641642708379.460.850.45157.33128.7333.63398.959641642708395.480.850.45189.05154.6824.53831.0556946416178108.841.070.50244.89244.8
25、916.54117.944392313349123.830.830.65281.71523.18 表6.4层次D轴柱（中柱）63.61271.149641644152854.751.710.38122.2074.9053.62120.819641644152891.351.710.43187.45141.4143.62828.8796416441528121.841.710.45241.24197.3833.63398.9596416441528146.401.710.48274.06252.9824.53831.0556946424036161.702.140.50363.83363.831
26、6.54117.944392316757155.441.670.61394.04616.32 表6.5地震作用下框架梁的弯矩、剪力、轴力见表6.6CD、DE跨梁67.286.13122.2028.9328.9357.2171.09131.1941.9870.9147.2243.11191.3360.34131.2537.2317.78235.7276.88208.1327.2399.57308.4198.33306.4617.2526.60378.94125.77432.23表6.6地震作用下框架梁柱弯矩如图6.3（单位：）图6.3地震作用下框架梁端剪力及柱轴力如图6.4图6.4第七章 竖向荷
27、载作用下框架结构的内力计算由于结构基本对称，在竖向荷载作用下的框架侧移可略去不计，其内力分析采用弯矩分配法。在竖向荷载作用下，梁端可以考虑塑性内力分布，取弯矩调幅系数0.8，楼面竖向荷载分别按恒荷载及全部活荷载计算。7.1 计算单元如图7.1所示图7.1a、 为单向板b、 为单向板c、 为单向板7.2 荷载计算7.2.1 恒荷计算 如图7.2所示图7.2恒荷作用下各层框架梁上的荷载分布如图所示，在图中代表横梁自重1、屋面均布线荷载计算：（1）350700梁荷载： 板荷载： DE跨均布荷载总计：（2）350700梁荷载：DE跨均布荷载总计：2、屋面各处集中荷载计算：（1）E柱处的集中荷载：350
28、700梁自重： 250500梁自重： 女儿墙重： 板重： 传到E柱的集中荷载总计： （2）D柱处的集中荷载计算：350700梁自重： 250500梁自重： 板重： 传到D柱的集中荷载总计： （3）传到C/D轴处的集中荷载： 250500梁自重： 板重： 总计： （4）传到C/1轴处的集中荷载： 250500梁自重： 板重：总计： （5）传到C柱处的集中荷载：350700梁自重： 女儿墙重： 板重： 屋面恒荷载分布如图7.3所示 图7.33、二五层楼面均布线荷载计算：（1）DE跨楼面均布荷载计算：350700梁自重： 墙重： 楼板重： 总计： （2）CD跨楼面均布荷载计算：350700梁自重：
29、墙重： 总计： 4、二五层楼面集中荷载计算（1）E轴柱的集中荷载：350700梁自重： 250500梁自重： 板重： 墙重： 柱重： 总计： （2）D轴柱的集中荷载：350700梁自重： 250500梁自重： 板重： 墙重： 柱重： 总计： （3）传到C/D轴的集中荷载：250500梁自重： 板重： 墙重：总计： （4）传到C/1轴的集中荷载：250500梁自重： 板重： 总计： （5）传到C轴柱的集中荷载：350700梁自重：板重： 墙重 柱重： 总计： 二五层恒荷载分布如图7.4所示图7.45、一层楼面均布线荷载计算：（1）DE跨均布线荷载计算：350700梁荷载： 墙重： 板荷载： DE
30、跨均布荷载总计： （2）CD跨均布线荷载计算：350700梁荷载：CD跨均布荷载总计： 6、一层楼面集中荷载计算：（1）E轴柱的集中荷载：350700梁自重： 250500梁自重： 板重： 墙重： 柱重： 总计： （2）D轴柱的集中荷载：350700梁自重： 250500梁自重： 板重： 柱重： 总计： （3）传到C/D轴的集中荷载：250500梁自重： 板重： 总计： （4）传到C/1轴的集中荷载：250500梁自重： 板重： 总计： （5）传到C轴柱的集中荷载：350700梁自重：板重： 柱重： 总计： 一层恒荷载分布如图7.5所示图7.57.2.2 活载计算屋面活载计算1、屋面均布活载计
31、算：（1）DE跨板重：2、屋面集中荷载计算：（1）E柱处的集中活载：（2）D柱处的集中活载：（3）C/D处的集中活载：（4）C/1处的集中活载：（5）C柱处的集中活载： 屋面活载分布如图7.6图7.6二五层活载计算：1、楼面均布线荷载计算：（1）DE跨板重：2、楼面集中活载：（1）E柱处的集中活载：（2）D柱处的集中活载：（3）C/D处的集中活载：（4）C/1处的集中活载：（5）C柱处的集中活载：二五层活载分布如图7.7图7.7一层楼面活荷： 仓库 营业厅 1、楼面均布线荷载计算：（1）DE跨板重：2、楼面集中活载：（1）E柱处的集中活载：（2）D柱处的集中活载： （3）C/D处的集中活载：
32、（4）C/1处的集中活载： （5）C柱处的集中活载： 一层活载分布如图7.8图7.87.3 内力计算 梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力叠加而得，柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到，计算柱底轴力还需考虑柱自重。转动刚度：远端固定：分配系数： 传递系数： 远端固定：C=1/27.3.1 下面分别为恒载和活载的内力计算过程7.3.1.1 DE跨荷载计算 计算简图如图7.13图7.131、恒载计算： 6层： 25层： 1层： 2、活荷载：6层： 25层： 1层： 7.3.1.2 DC跨荷载计算：1、恒载计算：六层计算简图如7.14所示图
33、7.14（1）六层：C/D处均布荷载：集中荷载：C/1处图7.15（2）五层：C/D处均布荷载： 集中荷载： C/1处均布荷载：集中荷载：（3）四层：（因二五层与上部计算过程相同，故计算过程从简） C/D C/1 （4）三层：（因二五层与上部计算过程相同，故计算过程从简） C/D C/1 （5）二层：（因二五层与上部计算过程相同，故计算过程从简） C/D C/1 （6）一层： 图7.16C/D C/1 2、活载计算：（1）六层：图7.17C/D处集中荷载：C/1处集中荷载：（2）五层：图7.18C/D处集中荷载：C/1处集中荷载：（3）四层：（因二五层与上部计算过程相同，故计算过程从简） C/D C/1 （4）三层：（因二五层与上部计算过程相同，故计算过程从简） C/D C/1 （5）二层：（因二五层与上部计算过程相同，故计算过程从简） C/D C/1 （6）一层：图7.19C/D处集中荷载：C/1处集中荷载：7.3.2 剪力计算7.3.2.1 恒载作用下引走的剪力ED跨：六层：二五层：一层：DC跨：六层：二五层：一层：弯矩作用引起的剪力六层： 五层： 四层：
