1、华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-1721华中科技大学土木工程 2001 级毕业设计某高校教学楼计 算 书（下册）设计： 指导教师 华中科技大学土木工程与力学学院华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-17214 第轴横向框架内力组合及配筋计算 .864.1 内力组合 .错误！未定义书签。4.2 截面设计 .915 部分板设计 .1535.1 七层板设计 .错误！未定义书签。5.2 底层板设计 .错误！未定义书签。6 1 号楼梯设计 .1606.1 梯段板设计 .1606.2 平台板设计 .1616.3 平台梁设计 .1626.
2、4 构造措施 .1647 主楼电算 .1647.1 PKPM 电算 .错误！未定义书签。7.2 电算、手算结果比较与分析 .错误！未定义书签。7.3 基础设计荷载 .错误！未定义书签。7.4 BIS 隔震设计分析 .错误！未定义书签。8 部分基础设计 .1648.1 基础隔震设计 .错误！未定义书签。8.2 条形基础设计 .1659 全文总结 .17610 致谢 .17811 参考文献 .179华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-172865 第 轴横向框架内力组合及配筋计算 7上一章计算了第 轴横向框架分别在恒载、活载、风载与地震作用下的内力， 7但是，并不
3、能直接利用这些内力来进行截面设计，因为，结构在实际工作状态下可同时受几种不同的荷载的作用，所以应该将第四章计算的单项内力按照基于概率论的可靠度设计原理加以组合。组合前，应将第三章计算得的单项内力加以调整。5.1 内力调整以上各章节计算与调幅的内力均是针对计算简图（图 2.2）而言，所求的杆端内力也就是柱中与梁中交点处（如图 4.2 中 C 处）的内力。但是，实际结构并不是如计算简图那样无尺寸的框架，各个构件是有尺寸的，所以，用于设计构件的内力应该是梁边或柱端处（如图 4.2 中的，）的内力。因此，我们需要将计算简图上的杆端内力调整为实际构件的端内力。针对毕业设计而言，不需对每一根柱与每一根梁均
4、进行内力调整与内力组合，在此，我们选取一层、六层与顶层的边柱中柱各一根；一层、四层与顶层梁，进行内力调整和内力组合。华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-17287图 4.2 内力调整截面示意图1） 调整方法采用力、力矩平衡的方法将 C 处的内力调整至梁端、柱端。（1）梁内力调整a、竖向荷载内力调整（以恒载内力为例）节点 2 详图见图 5.2.1，其左梁受恒载作用下的右端弯矩 ，剪83.79MkNm力 。同时受均布荷载（自重）与梯形分布荷载（板重）作用。取半柱8.4VkN宽梁段为隔离体，计算简图如下：图 4.3 节点 2 左梁右弯矩内力调整示意 1对该隔离体列出
5、平衡方程如下： 10ybFVac 12432bbMaV 求解出： （5.1）42abc（5.2） 8V 其中 ， ， ；代入得：1.9/akNm15.3/ck50bm， 。8432V629M同理可将该节点右梁左内力调整，同理可将活载作用下内力调整。b、水平荷载内力调整华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-17288水平风荷载作用下，剪力图如图 3.31 所示，剪力延梁不变，所以不需调整；弯矩图如图 3.30 所示，延梁呈线性变化，所以可利用线性关系调整。计算简图如下：图 4.4 节点 2 左梁右弯矩内力调整示意 2对右侧三角形运用相似三角形定理，可得： /259
6、MLb59bL其中 ， ，代入，可解出：0m30.8m4.3kN同理，可将节点右梁左端内力调整，可将水平地震作用内力调整。（2）柱内力调整a、竖向荷载内力调整（以恒载为例）恒载作用下柱的剪力图如图 3.22 所示，延柱不变，所以不需调整；弯矩图如图3.20 所示，为线性变化，可利用线性关系调整。计算简图如下。华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-17289图 4.5 节点 2 下柱内力调整示意对上三角形利用相似三角形定理，可得： /225.25.MLbbL 其中 ， ，代入可得：0m80。.7kN同理可将节点 2 上柱内力调整，同理可将节点 2 受活载内力调整。
7、b、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时相同，所以可采用相同的方法。5.2 内力组合1） 内力组合因为在内力组合过程中采用 EXCEL 表格进行，只需要进行公式粘贴，而所需要的数据可以从前面的计算表得到。所以，将各层框架梁和 B、C、D、F四根柱的各层内力进行组合。根据高层规范5.6，本教学楼第 榀横向框架内力组合有以下几种组合形式： 7（1）无地震作用效应组合：（5.3）GkQkwkSS（2）有地震作用效应组合（5.4）GEhkwkS以上各个符号意义详见高层规范5.6。由此，具体可分为以下 14 种内力组合形式：1.35.407GkQkSS华 中 科 技 大 学 毕
8、 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-172901.0.407GkQkSS（左风）21.6wk（左风）.GkQk（右风）14.0wkSSS（右风）.0.16GkQk（左风）27.4wk（左风）1.40GkQkSS（右风）1.wk（右风）.0.74GkQk（左震）123EEhSS（左震）.Gk（右震）EEh（右震）1.0.3GkSS内力组合见表见本章附录。2） 内力调整本节内力调整针对与地震作用参与的组合，按照“强柱弱梁，强剪弱弯“的原则将梁端剪力，柱端弯矩，柱端剪力进行抗震调整。调整原则详见高规6.2节。内力调整结果附于内力组合表中。根据高规5.2.3， “截面设计时，框架梁跨中截面正弯
9、矩设计值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” 。以下以一层中跨梁为例，验算以华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-17291上条款。一层中跨梁在恒载作用下以简支梁计算，计算简图如图 3.1.4。跨中正弯矩为：2211.979.57.038gcMkNm一层中跨梁在活载作用下以简支梁计算，计算简图如图 3.2.4。跨中正弯矩为：216.073.645qc k所以，竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩设计值为：-6.2 （组合值）.35./.8gqcccMMNmk所以，一层中跨梁跨中正弯矩设计值取 6.85 。同理，验算各个梁的跨中正弯矩，见下表：表
10、4.11 跨中设计弯矩梁类型 简支梁跨中弯矩的 一半（kNm） 组合跨中弯矩 （kNm） 设计用跨中弯矩 （kNm）边跨 120.681 125.478 125.478一层中跨 6.850 -6.200 6.800边跨 120.681 119.972 120.680四层中跨 6.850 -4.097 6.850边跨 116.721 131.656 131.656七层中跨 9.323 -9.149 9.3235.3 截面设计5.3.1 设计内力1） 梁设计内力的选择梁利用弯矩与剪力进行截面设计，华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文 （下册）2018-4-17292具体来说，利用弯矩设计
11、纵向钢筋，利用剪力设计箍筋。所以弯矩与剪力不需取同一组工况的内力。分别取最大值为设计内力即可。具体设计内力的选择见下文各个杆件截面设计。框架梁弯矩设计值BC 跨中 CB7 8.59 -83.48 100.29 55.01 -9.17 5 34.99 -108.71 100.09 125.71 -61.12 3 59.32 -133.04 101.91 156.94 -92.35 1 81.67 -151.05 122.02 177.85 -122.02 CD 跨中 DC8 5.80 -38.89 30.79 29.46 -30.79 7 25.08 -41.62 25.08 37.83 -14
12、.71 5 34.81 -52.05 34.96 51.88 -34.96 3 49.94 -67.18 50.08 67.01 -50.08 1 61.12 -81.62 61.43 81.24 -61.43 DF 跨中 FD+Max -Max +Max +Max -Max8 29.24 -77.18 102.89 73.41 -2.34 7 32.34 -99.56 96.51 92.32 -17.41 5 61.12 -125.71 100.09 108.71 -34.99 3 92.35 -156.94 101.91 133.04 -59.32 1 122.02 -177.85 122
13、.02 151.05 -81.67 剪力设计值左跨 右跨静力组合 地震组合 静力组合 地震组合 Vmax7 87.00 79.78 75.92 73.03 87.00 5 93.23 94.52 90.23 92.20 94.52 3 101.56 107.43 98.56 105.12 107.43 1 111.06 118.70 106.61 115.27 118.70 8 32.92 55.68 12.29 34.40 55.68 7 22.68 45.98 27.02 50.41 50.41 5 38.05 65.29 39.56 65.07 65.29 华 中 科 技 大 学 毕 业
14、 设 计 论 文 （下册）2018-4-172933 50.04 83.99 51.56 83.78 83.99 1 63.94 99.77 63.02 99.30 99.77 8 77.57 76.19 #REF! 82.06 82.06 7 84.11 79.55 0.00 83.96 84.11 5 90.23 85.63 #REF! 94.52 94.52 3 98.56 92.89 0.00 107.43 107.43 1 106.61 97.75 #REF! 118.70 118.70 2） 柱设计内力的选择柱利用弯矩与轴力设计，两者是耦合的，不可孤立的选择，所以，两者必须来自于同
15、一种组合。为了不遗漏最不利内力，并考虑简化计算，分别计算地震组合与非地震组合的配筋，最后选取最大值。其中，对于非地震组合，选 Mmax,N 与Nmax,M 两种组合，而对于 地震组合则考虑 Mmax,N。因为，柱端弯矩是要根据梁端弯矩进行调整（即满足强柱弱梁）而得到的，而实际梁的配筋是按各种组合的最大弯矩来进行配筋，所以，柱的配筋也应按和梁向对应组合（Mmax）进行配筋（这样，才能真正达到强柱弱梁的目的） ；实际上，根据柱节点弯矩平衡，梁达到最大弯矩时，柱也是达到最大弯矩值，所以，对于地震组合，只用考虑 Mmax,N 这组合。很明显，在进行柱的弯矩调整时，只需对地震组合中的 Mmax 进行调整。剪力用于设计箍筋，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下文各个杆件截面设计。5.3.2 梁截面设计设计思路：对于边跨梁，首先利用跨中正弯矩设计值，以单筋 T 形截面来配置梁底纵筋（因为跨中梁顶负筋一般配置较少，以单筋截面设计带来的误差较小） ；然后根据“跨中梁底纵筋全部锚入支座”的原则确定支座的梁底纵筋，利用支座负弯矩设计
