某高校教学楼计算书毕业设计.docx

1、 某高校教学楼计算书毕业设计某高校教学楼计算书毕业设计 华中科技大学土木工程毕业设计 某高校教学楼 计 算 书 （下册）5 第轴横向框架内力组合及配筋计算 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，但是，并不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

2、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。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，剪力。同时受均布荷载（自重）与梯形分

3、布荷载（板重）作用。取半柱宽梁段为隔离体，计算简图如下：图 4.3 节点 2左梁右弯矩内力调整示意 1 对该隔离体列出平衡方程如下：求解出：（5.1）（5.2）其中，；代入得：，。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 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：其中，代入，可解出：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

4、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。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：其中，代入可得：。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。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

5、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：（1）无地震作用效应组合：（5.3）（2）有地震作用效应组合 （5.4）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：（左风）（左风）（右风）（右风）（左风）（左风）（右风）（右风）（左震）（左震）（右震）（右震）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矩设计值不应

6、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：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：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）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 4.11 跨中设计弯矩 梁类型 简支梁跨中弯矩的一半（kN m）组合跨中弯矩（kN m）设计用跨中弯矩（kN m）一层 边跨 120.681 125.478 125.478 中跨 6.850-6.200

7、6.800 四层 边跨 120.681 119.972 120.680 中跨 6.850-4.097 6.850 七层 边跨 116.721 131.656 131.656 中跨 9.323-9.149 9.323 5.3 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，具体来说，利用弯矩设计纵向钢筋，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 CB 7 8.59 -83.48 100.29 55.01 -9.17 5 34.99 -108.71

8、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 DC 8 5.80 -38.89 30.79 29.46 -30.79 7 25.08 -41.62 25.08 37.83 -14.71 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 +M

9、ax -Max 8 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 -177.85 122.02 151.05 -81.67 剪力设计值 左跨 右跨 Vmax 静力组合 地震组合 静力组合 地震组合 7 87.00 79.78 75.92 73.03 87.00 5 93.23 94.52 90.23 92.20 94.52 3 101.56 10

10、7.43 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 3 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

11、!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

12、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

13、值以双筋矩形截面来配置梁顶纵筋。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。然后按高规有关要求配置抗剪箍筋，验算梁抗剪承载力；对于中跨梁，因其跨中正弯矩较小，所以利用支座正弯矩设计值，以单筋 T形截面来配置梁底纵筋即可。其余操作同边跨梁。设计参数：梁砼：C25（）；纵筋：HRB335（）；箍筋：HPB235（）；纵筋保护层厚：。1）一层梁截面设计（1）边跨截面设计：a、跨中截面设计 设计内力：；按 T形单筋截面设计，首先确定截面几何参数：（5.5）其中：；，不需考虑；所以，属于第类 T形截面。（满足）实配钢筋：（满足）（满足）c、支座处负筋配置 设计内力：已知

14、支座负弯矩作用下，受压钢筋为（）（无法屈服，可认为砼不起作用）所以，近似令配筋：支座处最小配筋率为 实配：其中，以上三根钢筋中，通长，于跨中处充当负筋（架立筋）见图 6.2.1；于梁跨 1/3处截断。（满足）验算纵筋间距：（满足）d、箍筋配置 支座剪力 根据高规6.2.6 验算受剪截面 截面满足要求！根据高规6.3.2 配置箍筋：加密区（梁两端各 900mm）非加密区 （满足）（5.6a）（满足）（5.6b）（满足）（2）中跨梁截面设计：a、跨中截面设计 设计内力：；按 T形单筋截面设计，首先确定截面几何参数：其中：；，不需考虑；所以，很明显，弯矩太小，应按最小配筋率配筋：跨中截面实配正钢筋：

15、支座截面按构造配负钢筋：（满足）显然，配筋率既满足最小配筋率要求，也满足最大配筋率要求。底部受拉钢筋通长布置，支座正筋的一半在梁 1/3处截断。（满足）验算纵筋间距：（满足）c、箍筋配置 支座剪力 根据高规6.2.6 验算受剪截面 截面满足要求！根据高规6.3.2 配置箍筋：加密区（梁两端各 500mm）非加密区 （满足）（满足）（满足）2）、一层梁截面设计（1）边跨截面设计：a、跨中截面设计 设计内力：；按 T形单筋截面设计，截面几何参数同一层梁边跨。属于第类 T形截面。（满足）实配钢筋：（满足）（满足）c、支座处负筋配置 设计内力：已知支座负弯矩作用下，受压钢筋为（）（无法屈服）所以，近似

16、令配筋：实配：（满足）其中，以上四根钢筋中，通长，于跨中处充当负筋（架立筋）；于梁跨 1/3处截断。（满足）验算纵筋间距：（满足）d、箍筋配置 支座剪力 据高规6.2.6 验算受剪截面 截面满足要求！根据高规6.3.2 配置箍筋：加密区（梁两端各 500mm）非加密区 （满足）（5.7a）（满足）（5.7b）所以，（满足）（2）中跨梁截面设计：a、跨中截面设计 设计内力：；按 T形单筋截面设计，截面几何参数同一层中跨梁跨中截面：属于第类 T形截面。（满足）跨中截面实配正钢筋：c、支座处负筋配置 设计内力：已知支座负弯矩作用下，受压钢筋为（）（无法屈服）所以，近似令配筋：实配：其中，以上四根钢筋中，通长，于跨中处充当负筋（架立筋）见图 6.2.7；于梁跨 1/3处截断。（满足）（满足）验算纵筋间距：（满足）d、箍筋配置 支座剪力 根据高规6.2.6 验算受剪截面 截面满足要求！根据高规6.3.2 配置箍筋：加密区（梁两端各 500mm）非加密区 （满足）（5.8a）（满足）（5.8b）所以，（满足）其余层框架梁配筋见框架梁正截面配筋与斜截面配筋计算表。5.3.3 柱截面设计 设计思路：柱