土木工程專業畢業設計：某教學樓框架結構優化設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 構計算如圖5所示。內力計算采用D值法，計算過程見圖15和圖16，其中可通過有關表格查得反彎點高度y0。風荷載下的彎矩圖見圖17。柱軸力和梁剪力圖見圖18圖7：恒載下分層法求桿端彎矩圖8：恒荷載作用下的彎矩圖（KNm）圖9：恒載下梁的剪力圖（KN）圖10：恒載下柱的軸力圖（KN）圖13：活荷載下梁的剪力圖（KN）圖14：活荷載下柱的軸力圖(KN)圖15：風荷載下剪力在各柱間分配（KN）圖16：風荷載下反彎點及柱端彎矩求解圖18：風荷載下柱的彎矩和梁的剪力圖四、地震作用下荷載計算 本設計僅考慮水平地震作用即可，并可采用基底剪力法計算水平地震作用力。由于該結構的剛度比較均勻，可取一個計算單元進行計算。分層計算重力荷載代表值：8層：（1）女兒墻自重 2 =（2）屋面自重: 屋面恒載: KN/m2 屋面面積： （+）= m2屋面自重: =（3）梁重：主梁： 4= KN連梁： （+）+= KN次梁： KN 梁重： KN（4）墻重（扣門窗洞口加門窗自重） 外墻： 內墻： 墻重： （5）柱重 （6） =8層重力荷載代表值： 3~7層：（1）樓面自重: 樓面恒載: KN/m2 樓面面積： = m2樓面自重: =（2）梁重：主梁： KN連梁： KN次梁： KN 梁重： KN（3）墻重（扣門窗洞口加門窗自重） 外墻： 內墻： 墻重： （4）柱重 （5） =3~7層重力荷載代表值： 2層：（1）樓面自重: （2）梁重： KN（3）墻重（扣門窗洞口加門窗自重） 外墻： 內墻： 墻重： （4）柱重 +++=（5） =2層重力荷載代表值： 首層：（1）樓面自重: （2）梁重： KN（3）墻重（扣門窗洞口加門窗自重） 外墻： 2= 內墻： 墻重： （4）柱重 (+) 2=（5） =首層重力荷載代表值： 各層重力荷載代表值為： G8= G7~3= G2= G1=自振周期計算 按頂點位移法計算，考慮輕質填充墻對剛度的影響，取基本周期調整系數α0=。計算公式為，式中為頂點位移（單位為m），按D值法計算，見表5。 橫向框架頂點位移計算 表5層次869210 7 69210 6 69210 5 69210 4 69210 3 69210 2 48540 1 45210 橫向地震作用 地震作用按7度Ⅱ類場地,地震動參數區劃的特征周期分組按一組考慮，則Tg=,αmax=,采用底部剪力法計算。由于T1= Tg=,故應考慮頂部附加地震作用，取δn=+=。結構底部剪力為： 頂點附加地震作用為： 計算結果列于表6。七、梁柱截面配筋計算框架梁、柱截面配筋除滿足承載力要求外，對于梁和e0/h0。梁的配筋計算（1）梁的支座截面考慮了柱支座寬度的影響，按支座邊緣截面的彎矩計算，其值為：M=M組V組b/2式中，M組為梁內力組合表中支座軸線上的彎矩值；V組為相應組合的支座剪力；b為柱的支承寬度，1~2層b=600mm,3~8層b=。（2）計算縱向受拉鋼筋當梁下部受拉時，按T形截面設計，當梁上部受拉時按矩形截面設計。 對于FE跨翼緣計算寬度當按跨度考慮時，；按梁間距考慮時，；按翼緣高度考慮,無須考慮這種情況。故取。同理，HG跨，GF跨梁內縱向鋼筋選HRB400級鋼,ξb=。下部跨間截面按單筋T形截面計算。因為 對于FE跨屬于第一類T形截面，同理HG,GF跨梁也為第一類T形截面。 具體計算過程見表16第111頁（共111頁）（3）梁斜截面受剪承載力計算故截面尺寸滿足要求。對于HG、FE跨，梁端加密區箍筋取4肢φ8@100,箍筋用HRB235級鋼筋（fyv=210N/mm2）,則,非加密區箍筋取4肢φ8@150，對于箍筋設置滿足要求。對于GF跨，梁端加密區箍筋取4肢φ10@100,箍筋用HRB235級鋼筋則由于跨度小，加密區長度取整跨。其余計算過程見表17柱的配筋計算（1）剪跨比和軸壓比驗算表給出了框架梁各層剪跨比和軸壓比計算結果，其中剪跨比λ也可取Hn/(2h0)，表中的Mc、Vc和N不應考慮承載力抗震調整系數。由表18可見，各柱的剪跨比和軸壓比均滿足規范要求。 柱的剪跨比和軸壓比驗算 表18由表18可知剪跨比均滿足2的要求，軸壓比均滿足。（2）、柱的計算長度對于現澆樓蓋，底層柱計算長度l0=,其余層l0=。（3）、計算柱的縱向受力鋼筋柱的縱向鋼筋均采用HRB400級鋼筋，其抗拉和抗壓設計值fy,fy’都為360N/mm2下面是幾個有代表性的柱的配筋計算過程，其余柱的計算結果見表和表 ① E軸柱8層柱（M=,N=）l0==3300=4125mml0/h=4125/500=要考慮撓度對偏心距的影響ea=max(20,1/30h)=20mm ei=e0+ ea=445+20=465mm 取 l0/h15,取 ηei=465=488mm=455=,按大偏壓情況計算e=ηei＋h/2－a=488+500/2－45=693mm 采用對稱配筋 于是： 按構造配受拉區與受壓區各配316兩側中間各配1根16全部縱向鋼筋配筋率，滿足要求。② E軸柱底層柱（M=,N=）l0==5500=5500mml0/h=5500/600=要考慮撓度對偏心距的影響ea=max(20,1/30h)=20mm ei=e0+ ea=150+20=170mm 取 l0/h15,取 ηei=170=204mm=555=,按大偏壓情況計算e=ηei＋h/2－a=204+600/2－45=459mm 采用對稱配筋 于是： 按構造配受拉區與受壓區各配316兩側中間各配1根16全部縱向鋼筋配筋率，滿足要求。（3）柱斜截面受剪承載力計算 以第一層柱為例進行計算。由前可知，G軸柱頂彎矩設計值對三級抗震等級，柱底彎矩設計值則框架柱的剪力設計值（滿足要求）（取λ=）N==600600/1000=取 N= 故該層柱應按構造配置箍筋。柱端加密區的箍筋選用4肢Φ10@100。由表18可知一層柱底的軸壓比n=，查《混凝土結構設計規范》=,則最小體積配箍率加密區位置及長度按規范要求確定。 非加密區還應滿足s10d=160,故箍筋取4肢Φ10@150。3．框架梁柱節點核芯區截面抗震驗算以首層F軸節點為例。由節點兩側梁的受彎承載力計算節點核芯區的受剪設計值，因節點兩側梁不等高，計算時取兩側梁的平均高度，即hb=(550+400)/2=475mm, hb0=(510+360)/2=435mm（1）剪力設計值其中對于三級抗震等級ηc=,為節點左右梁端組合彎矩設計值之和，對于首層F軸節點=+=,Hn=+=（2）剪壓比限值 因為bb=250bc/2=300,故取bj=bb= bc=250+300=550mm,hj=600mm,ηj=(滿足剪跨比要求)（3）節點受剪承載力節點核芯區的受剪承載力按下式計算，其中N取二層柱底軸力N==600600=3438KN二者中較小值，故取N=。設節點區配箍為4肢Ф10@100,則節點滿足受剪承載力要求。八、罕遇地震作用下彈塑性變形驗算1． 罕遇地震作用下的層間剪力由抗震規范查得罕遇地震的地震影響系數最大值αmax=,多遇地震作用下αmax=。故將表6中的層間剪力乘以6，得到多遇地震作用下的層間剪力。見表20 罕遇地震作用下的層間剪力 表20層次87654321多遇地震下層間剪力（KN）罕遇地震下層間剪力（KN）2． 樓層受剪承載力計算（1）構件實際正截面承載力。按框架梁、柱的實際配筋面積及材料強度標準值(柱還應包括對應于重力荷載代表值的軸向力)，下面一底層為例進行說明，其中fyk=400KN/m2。HG跨梁：左端右端H柱其中NG為重力荷載代表值下的軸力，對于底層H柱頂NG= 柱底NG=則==其余各層計算見表22（2）第i層柱的相對彈性線剛度k(i)式中為標準層的線剛度。此處以3~8層為標準層，設其相對線剛度為1，則2層，1層（3）樓層受剪承載力計算采用簡化的柱底塑性鉸法計算。計算過程見表21樓層受剪承載力計算