土木工程毕业设计框架结构教学楼计算书

题 目 西安理工大学曲江校区11号教学

楼设计

专 业 土木工程专业 班 级 土木075 学 生 韦定 指导教师 田洁 副教授

2011 年

系 土木工程 系 主 任 批准日期

毕 业 设 计（论 文）任 务 书

土木工程 系 土木工程 专业 土木 班 学生 韦定

一、毕业设计(论文)课题 西安理工大学曲江校区11号教学楼设计 二、毕业设计(论文)工作自2011 年 2 月 28 日起至 2011 年 6

月 24 日止

三、毕业设计(论文)进行地点 西安理工大学 四、毕业设计(论文)的内容要求 本设计具有实际工程背景。批准建筑面积10000 m2，建筑层数主体六层，钢筋混凝土框架结构，建筑防火分类为高层建筑二类，耐火等级为一级，耐 主要房间：三合班教室20间，每间100m2；五合班教室10间，每间150～160m2；办公室18～20间，每间40～50m2；实验室6～8间，每间80～100m2；计算机房10间，每间70～80m2；教师休息室2间，每间60～70m2；研究室（大）5～6间，每间120～130m2；研究室（中）8～10间，每间70～80m2；研究室（小）9～10间，每间40～50m2；总值班室1间，每间8～10m2。会议

（一）建设内容：

久年限50年，抗震设防烈度为8度。

室4间，每间70～80m2。 建筑技术设计条件：1.气象 温度最冷月平均－1.7℃，最热月平均27.3℃，夏季极端最高40.8℃，冬季极端最低－20.6℃；相对湿度最热月平均72％；主导风向全年及夏季均为东北风，基本风压ω0＝0.35kN/m2；年降雨量624.0mm，最大积雪深度220mm，基本雪压S0＝0.2kN/m；最大冻土深度

2

2

0.45m。2.工程地质条件：场地土属Ⅰ级非自重湿陷性黄土场地，场地土类型为中软场地土，建筑场地为Ⅲ类场地土，自然地表下1米内为填土，填土下层5米厚黄土状土，,再下为3米厚砂质粘土，最下层为砾石层，地下水位为－5.4米，各土层的地基承载力标准值如下：黄土状土fk＝100～

120kN/m2，砂质粘土fk＝220～270kN/m2，砾石层fk＝300～400kN/m2。

（二）设计内容及深度：

本设计仅要求完成±0.000以上部分。内容及深度见详细的任务书。

1、建筑设计部分

1 确定建筑设计方案。 ○

2 完成部分建筑施工图设计。 ○

规定绘制的图纸内容：总平面图，底层平面图，标准层平面图，1～2个剖面图、3～4个立面图，1～2处主要节点或部位的构造详图，门窗明细 图纸要求：用1号或1号加长图纸完成上述内容，各图均按建筑制图标准绘制。

表，建筑用料说明表，建筑总说明。

3 写建筑设计说明书。 ○

2、结构设计部分

1确定结构设计方案和结构布置 ○

根据建筑设计、结构承重及抗震方面的要求，以及场地地质条件、材料供应和施工技术等，对结构进行合理选型和布置，统一构件编号，确定各构

件定位尺寸，绘制结构布置图。 内容包括确定框架的计算简图、荷载计算、内力分析、内力组合。选取

2结构内力计算与分析 ○

一榀横向框架进行结构截面配筋计算（手算），并采取相应的构造措施。

宜采用PKPM软件进行电算。 包括结构标准层平面布置图，所选计算单元框架梁、柱配筋图等，结构 图纸要求：用1号或1号加长图纸完成上述内容，各图均按建筑结构制

3

3绘制结构施工图 ○

设计总说明。

图标准绘制。

4结构设计说明书和计算书 ○

内容应包括：结构设计提纲，选用结构方案的理由和设计依据，结构

计算书，电算部分说明等。 （三）查阅文献资料 要求：1.在教师的指导下，应按进度要求独立完成上述任务书中所规定的全部内容和工作量。2.设计说明书和计算书应包括目录、前言、正文、小结及参考文献等。要求计算正确，文理通顺，书写工整，装订成册。3.答辩前，将自己所作的全套毕业设计文件、成果（包括图纸及设计说明书和计算书等）送交指导教师和答辩委员会评阅，并预先准备好答辩提纲。

应阅读三篇以上外文原文，并翻译至少一篇2000单词以上外文文献。

负责指导教师

指 导 教 师

学生签名

接受设计论文任务开始执行日期

4

前 言

毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业理论知识的全面总结。

本毕业设计题目为《西安理工大学曲江校区11号教学楼设计》。在毕业设计前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并认真阅读了老师给的《抗震规范》、《荷载规范》等规范。在毕业设计中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在设计期间，本组在校成员齐心协力、互帮互组，最后大家都圆满完成了各自的设计任务。在设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入和施工图纸的绘制，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。

毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，PKPM等绘图软件，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位评委老师批评指正。

二零一零年六月十日

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

摘要

本毕业设计题目西安理工大学曲江校区11号教学楼设计，该教学楼的总建筑面积是11399.1平方米，共六层，建筑高度为23.4米。该建筑采用钢筋混凝土全现浇框架结构体系，建筑的耐久年限为50年。 本设计内容包括手算和电算两部分。其中手算部分中的计算书的主要内容为设计的总说明、构件尺寸的初步确定、框架的计算简图、荷载计算、框架横向侧移计算、框架在水平及竖向荷载作用下的内力计算分析和计算、内力组合、截面设计及基础选型。其中计算水平地震力作用下时采用极限状态设计方法。由于此框架属于二级框架，有进行节点抗震设计，在梁柱截面设计时要采用“强柱弱梁”原则。图纸包括十二张，分别为图纸目录及结构设计总说明、各层平面图等。电算时，先用PMCAD软件进行结构平面布置，检查平面数据，输入荷载数据，形成PK文件，画结构平面图，然后使用PK进行框架计算；最后用SAT-8软件进行框架的空间结构计算，输出框架梁柱配筋梁。柱配筋图及内力计算结果。 在设计过程中采用了手算和电算两种方式，对计算结果进行校核，及时发现设计中的错误以及与电算中不同的部分，找出原因。 关键词：框架结构，内力组合，截面设计，地震力

Abstract

This graduation project’s topic is Qu Jiang Xi'an University of Technology Teaching Building11,this building's total floor space probably is 11399.1 square meters, altogether six floors,and the height of building is 23.4 meters. This building uses the reinforced concrete entire cast-in-place portal frame construction system.The desirable use time is fifty years.

2

2011届土木工程专业毕业设计

This design including the hand calculate and computer calculate as well.And the hand calculate that in the part account book's primary coverage for the design always showed that the component size's preliminary determination, the frame calculation diagram, the load computation, the frame horizontal move to the computation, the frame sidewise analyze and calculate, the endogenic force combination, the section design and the foundation shaping under the level and the vertical load function endogenic force computation. And under computation horizontal seismic force function time uses the limiting condition design method. Because this frame belongs to the second-level frame, has carries on the node aseismic design, when beam column section design must use “strong column but weak bean” principle. The blueprint including eight, respectively always explains, each horizontal plan be the blueprint table of contents and the structural design and so on. When the electricity calculates, uses the PMCAD software to carry on the structure plane layout first, the inspection plane data, the input load data, forms the PK document, draws the structure horizontal plan, then uses PK to carry on the frame computation; Finally uses the SAT-8 software to carry on the frame the spatial structure computation, output frame beam column reinforcing bars Liang. Column reinforcing bars chart and endogenic force computed result.

Used the hand in the design process to calculate that with the electricity calculated two ways, carried on the examination to the computed result, discovered promptly in the design the mistake as well as with the electricity calculated the different part, discovered the reason.

Key word: portal frame construction，endogenic force combination， section design， seismic force.

3

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

目录

摘要 ......................................................................................................................................... 2 目录 ......................................................................................................................................... 4 第一章 建筑设计 ............................................................................................................. 7 第1节1.1.1 1.1.2 1.1.3 第2节第3节第4节1.4.1 2.4.2 第6节1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.6.4 第7节1.7.1 1.7.2 1.7.3 1.7.4 1.7.5 1.7.6 工程概况及设计依据 ..................................................................................... 7 工程概况 ............................................................................................................. 7 建筑技术条件 ................................................................................................... 7 设计依据 ............................................................................................................. 8 总平面设计 ........................................................................................................ 8 平面设计 ............................................................................................................. 9 交通部分及防火设计 ..................................................................................... 9 交通部分 ............................................................................................................. 9 防火防烟设计 ................................................................................................. 10 剖面设计 ........................................................................................................... 11 层数、层高的确定........................................................................................ 11 窗面积的确定 ................................................................................................. 11 室外高差的确定 ............................................................................................ 11 卫生间标底的确定........................................................................................ 12 构造设计.......................................................................................................... 12 屋面做法 ........................................................................................................... 12 楼面做法 ........................................................................................................... 12 卫生间楼面做法 ............................................................................................ 12 地面做法 ........................................................................................................... 13 卫生间地面做法 ............................................................................................ 13 踢脚做法 ........................................................................................................... 13

4

2011届土木工程专业毕业设计

1.7.7 卫生间踢脚做法：........................................................................................ 14 第二章 结构设计 ........................................................................................................... 14 第1节 设计依据 ........................................................................................................... 14 第2节 结构计算原理 ................................................................................................. 16 第3节 配筋计算原理 ................................................................................................. 17 第4节 第5节 第6节 2.6.1 2.6.2 第3章 第1节 3.1.1 3.2.2 第2节 3.2.1 3.2.2 第3节 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 第四章 第1节 第2节 第3节 结构计算程序 ................................................................................................. 17 结构布置 ........................................................................................................... 17 板、梁、柱截面尺寸的初步确定 ........................................................... 20 楼盖及屋盖尺寸初步估算 ......................................................................... 20 柱的截面尺寸初步估算 .............................................................................. 21 横向水平地震力计算 ................................................................................... 23 框架侧移刚度的计算 ................................................................................... 23 梁、柱线刚度的计算 ................................................................................... 23 侧移刚度计算 ................................................................................................. 24 重力荷载代表值的计算 .............................................................................. 26 荷载计算 ........................................................................................................... 26 各层重力荷载代表值的计算 .................................................................... 29 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 ......................... 34 横向自振周期的计算 ................................................................................... 34 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 ................................................. 35 水平地震作用下的位移验算 .................................................................... 37 水平地震作用下框架内力 ......................................................................... 38 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 ................................................. 43 计算单元的选择确定 ................................................................................... 43 恒载作用下的内力计算 .............................................................................. 45 活载作用下柱的内力计算 ......................................................................... 47

5

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第4节 恒荷载作用下梁的内力计算 .................................................................... 49 第5节 活荷载作用下梁的内力计算 .................................................................... 51 第6节 杆端弯矩分配系数的计算 ......................................................................... 52 第7节 竖向荷载作用下的内力计算 .................................................................... 53 第8节 梁端剪力和柱轴力的计算 ......................................................................... 60 第五章 框架梁的内力组合 ........................................................................................ 61 第六章 框架柱的内力组合 ........................................................................................ 71 第1节 框架柱的内力组合 ........................................................................................ 71 第2节 柱端弯矩设计值的调整 .............................................................................. 77 第3节 柱端剪力组合和设计值的调整 ................................................................ 80 第七章 截面设计 ........................................................................................................... 82 第1节 框架梁截面设计 ............................................................................................ 82 7.1.1 梁的最不利内力 ............................................................................................ 82 7.1.2 梁正截面受弯承载力计算 ......................................................................... 82 7.1.3 梁斜截面受剪承载力计算 ......................................................................... 88 第2节 框架柱截面设计 ............................................................................................ 96 7.2.1 柱截面尺寸验算 ............................................................................................ 96 7.2.2 柱正截面承载力计算 ................................................................................... 97 7.2.3 柱斜截面受剪承载力计算 ....................................................................... 107 7.2.4 框架柱抗震构造措施 ................................................................................. 108 第3节 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 .................................................... 112 第八章 框架结构电算 ............................................................................................... 118 第1节 框架结构设计信息 ...................................................................................... 118 第2节 位移输出文件 ............................................................................................... 133 第3节 周期、地震力与振型输出文件 .............................................................. 136 致谢 ..................................................................................................................................... 151

6

2011届土木工程专业毕业设计

第一章 建筑设计

第1节 工程概况及设计依据 1.1.1 工程概况

1.建设单位： 西安理工大学 2.建设地点： 陕西省 西安市 3.建筑使用年限： 50年 4.建筑防火分类： 二类 5.耐火等级： 二级 6.建筑抗震设防烈度： 8度 7.建筑结构类型： 框架

9.建筑面积： 11399.100㎡ 10.建筑层数： 六层 11.建筑高度： 23.4m

12.设计标高：相对标高 ±0.000 ，

±0.000相对于绝对标高值（黄海系）419.710m。

1.1.2 建筑技术条件

1.自然条件：基本风压0.35KN/㎡ 2.基本雪压0.25/㎡

3.地面粗糙度B类，Ⅲ类场地，设防烈度8度、一组。

4.地质概况：场地土属Ⅰ级非自重湿陷性黄土场地，场地天类型为中软土场地，建筑场地为Ⅲ类场地土，自然地表1米一下为填土，填土下依次为5米厚黄土状土，3米厚砂质粘土，砾石层。

5.地下水位为-5.4米，建筑场地各土层的地基承载力为标准值如下：黄土状土fk=100~200KN/㎡；砂质粘土fk=220~270KN/㎡砾石层

fk=300~400KN/ ㎡。

7

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

1.1.3 设计依据

1.《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 2.《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 3.《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 4.《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008 5.《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001 6.《建筑采光设计标准》GB50033-2001 7. 设计任务书

第2节 总平面设计

1. 建筑物与周围环境

该建筑物位于西安理工大学中心，北侧为一规划教学楼，西侧为一规划广场，南侧是学生宿舍和卫生所，东侧有一栋已建教学楼及一个花园。整体看来，场地比较宽松，建筑物与周围环境相融洽。

2. 建筑朝向

本设计建筑物由三个部分组成，中部是主楼，两翼是副楼。朝向应考虑日照主导风向建筑场地地形，道路走向及周围环境等因素。本设计建筑物采取南北朝向。

3. 出入口和交通路线

该建筑物的主要出入口位于建筑物主楼正中南北两侧，另外在该建筑物东西两侧均设有次要出入口，各出入口均易到达各主次要道路上。 4. 防火间距及消防通道

根据《防火规范》要求，Ⅱ级防火，民用建筑防火间距大于6m，本建筑物的东西南北距建筑红线的距离均可满足要求，且建筑周围设有消防通道，其他防火要求以规范为标准。

8

2011届土木工程专业毕业设计

第3节 平面设计

3.1平面形式及柱网尺寸

1．根据建筑物场地的限制，结合建筑实用功能，一般选用规则、紧凑、易于功能设计的平面形式。综合考虑，本座建筑平面形式选用类似

字型。但不利于抗震，故在主、副楼之间设一宽度为120mm的抗震

缝，将建筑分为三个独立的结构规则的部分。其中主体部分的横向跨距为：4.2m、8.1m 、9.0m、8.1m、4.2m。副楼横向跨距为8.1m,3.0m，8.1 m;主楼副楼纵向跨距均为7.1m（具体见平面图）。

2．根据建筑物的功能、规模和场地条件及周围环境的限制，选取常用的内廊平面形式，即在走廊的两侧布置房间，这种形式结构紧凑，走廊内相对比例较小，房间进深较大，外墙短，建筑耗能少，而且对结构内力分布比较合理。

3.2功能分区及各层房间的布置

对于本建筑，按楼层进行功能分区，即要求按房间的使用性质要求、顺序和相互关系布置。本建筑为教学实验楼，同时设有计算机机房、研究室和报告厅。主楼部分1层布置学术报告厅，2-6层布置五合班教室。两翼副楼层布置计算机机房，2层布置实验室，2-5层布置教室，6层布置研究室。

第4节 交通部分及防火设计 1.4.1交通部分

本建筑为6层，总高23.4m。垂直交通设施设四部楼梯，两部副楼梯。两翼副楼各两部，由于采用了非上人屋面，楼梯只布置到第六层，总高

9

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

19.5m。

走廊是平面布置中的主要水平交通设施，人流量较大，采用3.0m宽走廊。

2.4.2防火防烟设计

在平面设计中，应考虑到建筑火灾的特点：火势蔓延途径多、危害严重、人员不易疏散，易造成重大伤亡，高层建筑应实行防火分区。防火分区包括水平和竖向两个方面。

1.水平防火分区

水平防火分区是指用防火材料将面积大的高层建筑在水平方向隔成几个防火单元，对于本楼，可以采取每层作为一个防火单元。楼梯都按消防楼梯设置；靠楼内部设有较大的开洞，靠外部有自然的采光条件，采用适当的防火材料，设有过厅，防火门等。

房间的防火，应满足相应要求。对于大于75m2的房间应设有两道门。有平面图上看出能满足相应的要求。离房间门最远点至们的距离小于15m，也能满足相应的消防要求。

2.竖向防火防烟

竖向防火区是指楼上下分别用足够的耐火极限的楼板进行防火分隔。各个楼梯均布置到六楼，使用足够耐火登记的楼板进行竖向分隔，能满足竖向防火要求。各楼层均设有防火门，能满足防火防烟要求。第5节 立面设计

立面设计原则：建筑物外部体型受各种不同使用功能的内部空间和物质技术条件的制约，它应正确反映内部空间组合的特点，如：建筑物体形的大小和高低，题型组合的简单和复杂，墙面，门窗的安排，大小

10

2011届土木工程专业毕业设计

形式等建筑空间组合的依据。

在完成建筑功能的前提下，在立面上力求简单，立面无明显突变。本建筑立面简洁明快，规整合理。整个立面外观简洁、大方。

第6节 剖面设计

剖面设计主要是根据建筑物的用途、规模环境条件、使用要求，解决建筑物的高度方向布置问题，从而进行建筑空间组合。

1.6.1层数、层高的确定

根据各层的使用要求和特点，层高应满足室内净高的要求，其确定的主要依据为使用要求采光通风要求、卫生要求、设备要求及室内空间比例要求。本设计中，为避免层错层的出现，结合教室净高的要求，均采用3.6m的层高，建筑总高度为23.4m.

1.6.2窗面积的确定

为满足室内的自然采光，规范中规定教室的窗地比不能小于1/7，在本设计中大多数窗户采用较宽的三联窗，其他窗户详见门窗明细栏，窗台高为1.0m。

1.6.3室外高差的确定

为防止室外雨水流入室内，防止建筑物沉降而引起室内地坪标高过低，同时为了增加建筑的美观和立面效果应设置一定的高度差。本设计在建筑物东西两边的室内外高差为450mm。

11

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

1.6.4卫生间标底的确定

为防止卫生间的水进入其他房间，讲卫生间的地面低于楼层20mm，以防积水外渗。

第7节 构造设计 1.7.1 屋面做法

40厚C20细石混凝土保护层

1.5厚合成高分子防水卷材一道 2厚合成高分子防水涂膜一道

25厚1:3水泥砂浆找平层 1:6水泥焦渣找坡

100厚现浇钢筋混凝土板 20mm厚板底抹灰层

1.7.2 楼面做法

10厚1：2水泥石子磨光 5厚1:2.5水泥砂浆粘结层 20厚1:3干硬性水泥砂浆找平层 100厚现浇钢筋混凝土板 20mm厚板底抹灰层

1.7.3 卫生间楼面做法

10厚1：2水泥石子磨光 素水泥浆结合层一道

18厚水泥砂浆找平

12

2011届土木工程专业毕业设计

2厚氯丁沥青防水涂料，四周沿墙上翻150高 刷基层处理剂一道 15厚1：2水泥砂浆找平

100厚现浇钢筋混凝土板 15mm厚板底抹灰层

1.7.4 地面做法

10厚1：2水泥石子磨光

5厚水泥砂浆粘结层一道 20厚水泥沙浆找平层 素水泥浆结合层一道 60厚C15混凝土垫层 150厚3:7灰土 素土夯实

1.7.5 卫生间地面做法

10厚1：2水泥石子磨光 素水泥浆结合层一道 18厚1：3水泥砂浆找平层 素水泥浆结合层一道

1.5厚合成高分子涂膜防水层四周翻起150高 60厚C20细石混凝土找坡 垫层 素土夯实

1.7.6 踢脚做法

13

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

贴15厚预制磨石踢脚 8厚1：3水泥砂浆

12厚1：2水泥砂浆打底，扫毛或划出纹道

1.7.7 卫生间踢脚做法：

贴15厚预制磨石踢脚 5厚1：3水泥细砂浆结合层 1.5厚水泥聚合物涂膜防水层

6厚1：0.5：2.5水泥石灰膏砂浆压实抹平 8厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛 刷界面剂一道（刷前墙面用清水润湿）

第二章 结构设计

第1节 设计依据

1. 主要设计依据

（1） 国家标准 建筑结构荷载规范（GB 50009—2001） （2） 国家标准 建筑抗震设计规范（GB 50009—2010）

（3） 国家标准 建筑工程抗震设防分类标准（GB 50223—2004） （4） 国家标准 混凝土结构设计规范（GB 50010—2002）

（5） 国家行业标准 高层建筑混凝土技术规程（JGJ 3—2002） （6） 国家建筑标准设计图集 建筑物抗震构造详图（03G329—1） 2. 结构类型、结构安全等级、设计使用年限 技技术指标 技术条件 结构类型 框架结构 结构安全等级 二级 设计使用年限 50 3. 湿陷性黄土地基的湿陷类型、湿陷等级、建筑物分类

14

2011届土木工程专业毕业设计

技技术指标 湿陷性黄土地基的湿陷类型 湿陷等级 建筑物分类 4. 基本风压、基本雪压、楼面和屋面活荷载的取值

（1） 风荷载、雪荷载 2荷载类型 取值（kN/m） 基本风压 0.35 基本雪压 0.25 （2） 楼面和屋面活荷载的取值 荷载类型 房间 卫生间 走廊、楼梯 不上人屋面 取值（kN/m2） 2.0 2.5 3.5 0.5 技术条件 自重 2级 乙类 未注明者均参照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）有关条款执行

5. 混凝土的材料 混凝土强度等级

梁、板 1 层：C35 fc =16.7 kN/m2 ft=1.57 kN/m2 2~6 层：C30 fc =14.3 kN/m2 ft=1.43 kN/m2 柱 1 层：C35 fc =16.7 kN/m2 ft=1.57 kN/m2 2~6 层：C30 fc =14.3 kN/m2 ft=1.43 kN/m2 6.钢筋

受力纵筋用： HRB400级钢筋（fy=360N/mm2）

2

箍筋或构造钢筋用： HPB235级钢筋（fy=210N/mm） 7.混凝土结构构件纵筋、箍筋等的保护层厚度 梁纵筋、箍筋的保护层厚度：35mm 柱纵筋、箍筋的保护层厚度：30mm

8.混凝土结构钢筋的连接要求：采用螺丝套筒连接

15

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第2节 结构计算原理

1. 地震作用

本工程设防类别为丙类建筑，建筑场地类别为二类，抗震烈度8度，框架抗震等级为二级。一般情况下建筑结构的两个主轴方向都要考虑地震作用并进行抗震验算，本设计值考虑短轴方向的水平地震作用，该地震作用由短轴方向的抗侧力框架结构承担。

框架结构地震作用的计算采用底部剪力法；结构的基本自震周期采用顶点位移法计算；水平荷载作用下框架结构的内力和位移计算采用D值法。

2. 竖向荷载作用（恒载及活载）

在计算单元范围内的纵向框架梁的自重、纵向墙体的自重以及纵向女儿墙的自重以集中力的形式作用在各节点上。竖向荷载作用下框架的内力采用弯矩二次分配法计算。梁端和柱端弯矩计算之后，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力相叠加而得到；柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到。 3. 控制截面及其内力不利组合

对框架梁，选梁的两端截面和跨中截面作为控制截面；对框架柱，选柱的上、下端截面作为控制截面。根据结构类型、地震设防烈度、房屋高度等因素，由《抗震规范》确定该框架结构抗震等级为二级。因建筑高度在60m以下，设防烈度低于9度，可不考虑风荷载。内力组合：根据《结构规范》和《抗震规范》考虑三种内力组合形式： （A）1.2SGk＋1.4SQk

（B）γRE［1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk)］ (C) 1.35SGE+SQk

4. 多遇地震作用下层间弹性位移验算

多遇地震作用下，框架结构层间弹性位移要满足下式要求：

16

2011届土木工程专业毕业设计

△ue≤［θe］h。

△ue：多遇地震作用下标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移。 ［θe］：弹性层间位移角限值，钢筋混凝土框架结构取1/550。

第3节 配筋计算原理

由于本工程按8度设防区设计，因此进行了抗震设计。其设计原则是：“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”。

1. 框架梁的截面设计：包括正截面受弯承载力计算和斜截面受剪承载

力计算，依据计算结果选用相应的纵向钢筋和箍筋。

2. 框架柱的截面设计：包括正截面承载力计算和斜截面受剪承载力计

算，依据计算结果选用相应的纵向钢筋和箍筋。 3. 框架节点核芯区截面抗震验算

按照“强节点”的原则，防止梁柱破坏之前出现节点核芯区的破坏，必须保证节点核芯区的受剪承载力和配置足够数量的箍筋。本设计中二级框架的节点核芯区应进行截面抗震验算。 4. 框架结构抗震构造措施按有关规定实行。

第4节 结构计算程序

采用PKPM2005对结构做整体分析，进行结构电算。

第5节 结构布置

工程主体结构共6层，层高3.9m，总高度为23.4m。采用混凝土框架结构。为了使刚度均匀对称分布，减小偏心和扭转，建筑平面布置成规则的长方形。柱网横向采用内廊式布置，边跨跨度为8.1m，中间跨跨

17

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

度为3m。纵向跨度7.2m。详细柱网布置见图3.4.1。依据柱网的布置情况，楼板除走廊部分以外均是双向板，走廊部分为单向板。楼板采用现浇板，厚度初步取120mm。该工程采用全现浇体系，一层混凝土强度等级为C35,以上各层均为C30。结构平面布置图详见图3.4.2。

18

2011届土木工程专业毕业设计

3.4.1柱网布置图

19

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

3.4.2结构平面布置图

第6节 板、梁、柱截面尺寸的初步确定 2.6.1 楼盖及屋盖尺寸初步估算

楼板厚度取120mm。梁截面高度按梁跨度的1/12~1/8估算。由此估算的梁截面尺寸见表2-1，表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。其设计强度：C35（fc=16.7N/mm2，ft=1.57N/mm2），C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43 N/mm2）。

20

2011届土木工程专业毕业设计

表2-1 梁截面尺寸（mm)及各层混凝土强度等级 横梁（b*h) 混凝土强 层次 度等级 12跨，34跨 23跨 1 2~6 C35 C30 400×750 400×700 400×400 400×400 次梁（b*h) 纵梁（b*h) 400×700 400×700 横向 纵向 300×700 300×600 300×700 300×600 2.6.2 柱的截面尺寸初步估算

该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限制UN=0.8；各层的重力荷载代表值近似取12kN/mm2。由图可知边柱及中柱的负载面积分别为7.2×4.05m2和7.2×5.55m2。第一层柱截面面积为

边柱Ac≥1.3×7.2×4.05×12×103×6/0.8/16.7=238343mm2 中柱Ac≥1.25×7.2×5.55×12×103×6/0.8/16.7=314056 mm2 如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为488mm和560mm。

根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下：

1层 700mm×800mm 2~6层 700mm×700mm

基础选用肋梁式筏板基础，基础埋深取2.5m，肋梁高度取1.2m。 2~6层柱高度即为层高，取3.9m；底层柱高从基础顶面取至一层板底，即h1=3.9+0.45+2.5-1.2-0.1=5.55m。

21

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

横向框架

纵向框架

22

2011届土木工程专业毕业设计

第3章 横向水平地震力计算

第1节 框架侧移刚度的计算 3.1.1 梁、柱线刚度的计算

在框架结构中，现浇楼面或有现浇层的预制楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效高度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取I=1.5I0（I0为梁的截面惯性矩）；对中框架梁取I=2.0I0。柱的线刚度ic=EcIc/h,其中Ic为柱的截面惯性矩，h为框架柱的计算高度。

（1）横梁线刚度ib的计算见表 3-1： 表 3-1 横梁线刚度ib计算表 类别 层次 Ec/(N/mm) b*h/mm*mm 1 边横梁 2~6 1 中横梁 2~6 3.0×10 424I0/mm 1.41×10 10l/mm EcI0/l /N*mm 101.5EcI0/l /N*mm 102.0EcI0/l /N*mm 113.15×10 3.0×10 3.15×10 444400*750 350*700 400*400 350*400 5.47×10 8.20×10 1.09×10 8100 3.71×10 5.56×10 7.41×10 2.24×10 3.36×10 4.48×10 3000 1.87×10 2.80×10 3.37×10 1010101010101010101.00×10 2.13×10 1.87×10 999. （2）柱线刚度ic计算见表 3-2： 表 3-2 柱线刚度ic计算表 层次 hc/mm 1 2~6 5550 3900 Ec/(N/mm) 3.15×10 3.0×10 442b*h/mm*mm 700*800 700*700 Ic/mm 2.99×10 2.00×10 10104EcIc/hc/N*mm 1.70×10 1.54×10 1111

23

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

3.2.2 侧移刚度计算

1. 框架柱抗侧移计算

柱的侧移刚度按公式D数。c的取值如下表： 位置 一般层 固接 底层 铰接 根据梁柱线刚度比K的不同，柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。现以第二层C-3柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果见表3-3，表3-4，表3-5，表3-6：

第二层C-3柱及与其相连的梁的相对线刚度如图所示，图中数据取自表3-1，3-2。则该梁柱的线刚度比K为 ：

3.374.485.568.200.713 215.40.713c0.263 20.7131215.41010D0.26331941 23900K12Cic计算，式中c为柱侧移刚度修正系2h中柱 简图 K i1i2i3i4边柱 简图 K iiK242ic iK2 icc K 2ic cK 2K iiK12 icc0.5K2K 0.5K 12KKi2 icKi1i2 icc

24

2011届土木工程专业毕业设计

层次 1 2 3~6 表 3-3 中框架柱侧移刚度D值（N/mm) 边柱（10根） 中柱（10根） K 0.641 0.803 0.650 ∑Di 444c 0.432 0.286 0.245 Di1 2.86×10 3.48×10 2.98×10 444K 0.905 1.163 0.977 c 0.484 0.368 0.328 Di2 3.20×10 4.48×10 3.99×10 6.06×10 7.95×10 6.97×10 555 表 3-4 边框架柱侧移刚度D值（N/mm) A-1,H-1,A-4,H-4 A-2,H-2,A-3,H-3 K 0.482 0.447 0.361 层次 1 2 3~6 c 0.396 0.183 0.153 Di1 2.62×10 2.22×10 1.86×10 444K 0.680 0.647 0.543 c 0.440 0.244 0.213 Di1 2.92×10 2.97×10 2.59×10 444∑Di 2.21×10 2.07×10 1.78×10 555 表 3-5 楼间框架柱侧移刚度D值（N/mm) 层次 1 2 6 C-4,G-4 K C-3,G-3 Di1 4444c K c Di1 4444∑Di 50.482 0.396 2.62×10 0.746 0.454 3.00×10 1.1×10 0.447 0.183 2.22×10 0.713 0.263 3.19×10 1.08×10 4543~5 0.361 0.153 1.86×10 0.603 0.232 2.82×10 9.35×10 0.481 0.194 2.36×10 0.723 0.266 3.23×10 1.12×10 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度Di，如下表所示：

层次 1 52 53 54 55 56 5∑Di 9.40×10 11.1×10 9.68×10 9.68×10 9.68×10 9.86×10 由上表可见，∑D1/∑D2=9.4/11.1=0.85＞0.7，故该框架为规则框架。

25

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第2节 重力荷载代表值的计算 3.2.1 荷载计算

（1）屋面做法

40厚C20细石混凝土保护层 0.042×2kN/m3=0.88kN/m2 1.5厚合成高分子防水卷材一道 0.35kN/m2 2厚合成高分子防水涂膜一道 0.4 kN/m 25厚1:3水泥砂浆找平层 0.025×20 kN/m=0.5 kN/m

3

2 2

1:6水泥焦渣找坡 0.03×12 kN/m3 =0.36 kN/m2 100厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25 kN/m3 = 2.5 kN/m2 20mm厚板底抹灰层 0.02×17 kN/m3=0.34 kN/m2 共计： 5.33 kN/m2

（2）屋面及楼面可变荷载标准值

不上人屋面均布活荷载标准值 0.5kN/m2 楼面活荷载标准值 3.5kN/m2 屋面雪荷载标准值 0.25kN/m2

（3）楼面做法

10厚1：2水泥石子磨光 0.01×0.65 kN/m3=0.0065 kN/m2 5厚1:2.5水泥砂浆粘结层 0.05×20kN/m3=0.1 kN/m2 20厚1:3干硬性水泥砂浆结合层 0.2×20 kN/m3=0.4 kN/m2 20厚水泥浆一道 0.02×20 kN/m3=0.4 kN/m2 100厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25 kN/m3=2.5 kN/m2 20mm厚板底抹灰层 0.02×17 kN/m=0.34 kN/m

共计： 3.75 kN/m2

3

2

（4）卫生间楼面做法

26

2011届土木工程专业毕业设计

10厚1：2水泥石子磨光 0.01×0.65 kN/m3=0.0065 kN/m2 20厚素水泥浆结合层一道 0.02×20 kN/m3=0.4 kN/m2 18厚水泥砂浆结合层 0.018×20 kN/m3=0.36kN/m2 2厚氯丁沥青防水涂料，四周沿墙上翻150高 刷基层处理剂一道

15厚1：2水泥砂浆找平 0.015×20kN/m3=0.3 kN/m2 100厚现浇钢筋混凝土板 0.1×25 kN/m3=2.5 kN/m2 15mm厚板底抹灰层 0.015×17 kN/m=0.255 kN/m

共计 ： 3.82 kN/m2

（5）地面做法

10厚1：2水泥石子磨光 0.01×0.65 kN/m3=0.0065 kN/m2 5厚水泥砂浆粘结层一道 0.005×20 kN/m3=0.1 kN/m2

20厚水泥沙浆结合层 0.02×20 kN/m3=0.4 kN/m2 20厚水泥浆一道 0.02×20 kN/m3=0.4 kN/m2 60厚C15混凝土垫层 0.06×25 kN/m3=1.5 kN/m2 150厚3:7灰土 素土夯实

共计 ：2.40kN/m2

（6）卫生间地面做法

10厚1：2水泥石子磨光 0.01×0.55 kN/m3=0.0065 kN/m2 撒素水泥面

30厚水泥结合层 0.03×20 kN/m3=0.6 kN/m2 1.5厚合成高分子涂膜防水层四周翻起150高

60厚C20细石混凝土找坡 0.06×24 kN/m3=1.44 kN/m2 垫层 素土夯实

共计 ：2.05kN/m2

3

2

27

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

（7）踢脚做法

12厚1：2水泥砂浆打底，扫毛或划出纹道 0.012×20 kN/m3=0.24 kN/m2 8厚1：3水泥砂浆 0.008×20 kN/m3=0.16 kN/m2 贴15厚预制磨石踢脚 0.015×0.65 kN/m3=0.01 kN/m2

共计 ：0.41 kN/m2

（8）卫生间踢脚做法

贴15厚预制磨石踢脚 0.015×0.65kN/m3=0.01kN/m2 5厚1：3水泥细砂浆结合层 0.005×20kN/m3=0.1kN/m2 1.5厚水泥聚合物涂膜防水层

6厚1：0.5：2.5水泥石灰膏砂浆压实抹平

0.006×20kN/m3=0.12kN/m2

8厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛

0.008×20kN/m3=0.16kN/m2

共计 ：0.39kN/m2

（9）其他

梁柱密度 25kN/m3 加气混凝土砌块 5.5kN/m3 （10）墙

内隔墙240厚加气混凝土砌块，两侧抹灰20厚，则内墙单位墙面重力荷载为： 0.245.5+0.02172=2 kN/m2

外墙为240厚加气混泥土砌块，墙外侧贴墙面砖装饰0.5 kN/m2，内墙为20厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：

0.5＋0.245.5＋0.0217＝2.16kN/m2 （11）女儿墙 0.09×5.5＋0.02×17＝1 kN/m2 （12） 梁、柱重力荷载计算

梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度的重力荷载。计算结果见表4-1：

28

2011届土木工程专业毕业设计

表 4-1 梁，柱重力荷载标准值 层次 构件 b/m h/m γ/(KN/m) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 3β 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.1 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.1 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.1 g/(KN/m) li/m 7.875 4.200 5.513 4.725 7.350 15.4 7.35 4.2 5.5125 4.725 7.35 13.475 6.431 3.675 5.513 4.725 6.431 11.619 7.3 2.2 7.7 6.8 6.4 7.3 2.2 7.7 6.8 6.4 1.95 7.3 2.2 7.7 6.8 6.4 3.9 n 16 8 14 13 28 Gi/KN ∑Gi/KN 边横梁 中横梁 横次梁 1 纵次梁 纵梁 柱 边横梁 中横梁 横次梁 6 纵次梁 纵梁 柱 边横梁 中横梁 横次梁 2~5 纵次梁 纵梁 柱 0.4 0.75 0.4 0.4 0.3 0.7 0.3 0.6 0.4 0.7 0.70 0.80 0.40 0.40 0.3 0.3 0.40 0.70 0.40 0.40 0.3 0.3 0.40 0.70 0.7 0.4 0.7 0.6 0.7 0.70 0.7 0.4 0.7 0.6 0.7 0.70 926.100 75.600 594.248 3322.778 429.975 1327.410 4.725 32 2328.48 16 858.48 8 73.92 14 594.2475 3261.458 13 417.69 28 1317.12 32 840.84 16 858.48 8 73.92 14 594.2475 3261.458 13 417.69 28 1317.12 32 1681.68 注：表中β为考虑梁和柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单

位长度构件重力荷载；n为构件数量。梁长度取净长，柱长度取层高。

（13）门窗

木门单位面积重力荷载为0.2 kN/m2；铝合金窗单位面积重力荷载取0.4kN/m2。

3.2.2 各层重力荷载代表值的计算

第一层：

楼面面积：S＝（8.1+8.1+3.0）×（7.2×7）＝967.68m2

外墙面积：S＝（3.9/2+5.55/2-0.7）×[（7.2×7-0.7×8）+(19.2-0.8×4）]×2-3.6×(3.9/2+5.55/2)＝472.43m2

29

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

外墙窗面积：S＝6.6×2.1×9+1.8×2.1×3+2.4×2.1×2+1.5×1.8×2+1.2×1.8×2=155.88m2

外墙门面积：S=2.7×2.7=7.29m2

则外墙净面积：S=472.43-155.88-7.29＝309.26㎡

内墙净面积：S= (8.1×11+(50.4-6×0.7) ×2-1.5×2.1×17-3.6)×（3.9/2+5.55/2-0.7）=500.5 m2

内墙门面积：S=1.5×2.1×17=53.55 m2

踢脚面积：（19.2+50.28）×2×0.15+50.2×4×0.15-10.8×0.15+8.1×0.15×5=55.42 m2

卫生间踢脚面积：8.1×0.15×4+7.2×0.15×2=7.02㎡

（1）楼面板重：（967.68-8.1×7.2）×3.75+8.1×7.2×3.82＝3632.88 kN

（2）墙重：309.26×2.16+500.5×2=1669 kN

（3）门重：（7.29+53.55）×0.2＝12.16kN （4）窗重：155.88×0.4=62.352kN （5）梁重：3322.778kN （6）柱重：2328.48kN

（7）踢脚重：55.42×0.41+7.02×0.39=25.46 kN

（8）活载：2.5×(50.4×3.0+8.1×3.6)+2×（50.28×19.2-50.28

×3.0-8.1×3.6×3）+3.5×3.6×8.1×2=2108.232kN

由以上计算可知，一层重力荷载代表值为

G1＝G 恒+0.5×G活

=3632.88+1669+12.16+62.352+3322.778+2328.48+

25.46+2108.232×0.5

＝12107.23kN 标准层：

楼面面积：S＝50.28×19.2＝965.376m2

30

2011届土木工程专业毕业设计

外墙面积：S＝（3.9-0.7）×（（50.4-0.65×8+19.2-0.65×4）×2＝394.752m2

外墙窗面积：S＝6.6×2.1×10+1.8×2.1×3+1.2×1.8×2+1.5×1.8×2+2.4×2.1×2=169.74m2

过道面积：S=3.9×3.6=10.04 m2

则外墙净面积：S=394.752-169.74-10.04＝214.972 m2

内墙净面积：S= (8.1×11+(50.4-6×0.7) ×2-1.5×2.1×17-3.6)×（3.9-0.7）=397.92 m2

内墙门面积：S=1.5×2.1×17=53.55 m2

踢脚面积：（19.2+50.28）×2×0.15+50.2×4×0.15-10.8×0.15+8.1×0.15×5=55.42 m2

卫生间踢脚面积：8.1×0.15×4+7.2×0.15×2=7.02㎡

（1）楼面板重：（965.376-8.1×7.2）×3.75+8.1×7.2×3.82

＝3624.24kN （2）墙重：214.972×2.16+397.92×2=1260.18 kN （3）门重：（1.5×2.1×10+1.0×2.1×7）×0.2＝9.24kN （4）窗重：169.74×0.4=67.896kN （5）梁重：3261.46kN （6）柱重：1681.68kN

（7）踢脚重：55.42×0.41+7.02×0.39=25.46 kN

（8）活载：2.5×（50.28×3.0+8.1×3.6）+2×（50.28×

19.2-50.28×3.0-8.1×3.6）+3.5×3.6×8.1×2=2224.872kN

由以上计算可知，标准层重力荷载代表值为：

31

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

G2＝G 恒+0.5×G活

=3624.24+1260.18+9.24+67.896+3261.46+1681.68

+25.46+2224.872×0.5

＝11042.59kN 第六层：

屋面面积：50.28×19.2＝965.376 m2

外墙面积：S＝（1.95-0.7）×（（50.4-0.65×8+19.2-0.65×4）×2＝154.5m

窗面积：S＝6.6×（1.95-0.8）×10+1.8×（1.95-0.8）×3+1.2×（1.95-1.1）×2+1.5×（1.95-1.1）×2+2.4×（1.95-0.8）×2=92.22m2

过道面积：S=（1.95-0.7）×3.6=4.5 m2 则外墙净面积：S=154.5-92.22-4.5＝57.78m2

内墙净面积：S= (8.1×11+(50.4-6×0.7) ×2-1.5×2.1×17-3.6)×（1.95-0.7）=155.44 m2

内墙门面积：S=1.5×（1.95-0.7）×17=31.875 m2 女儿墙面积：（19.2+50.4）×2×0.9=125.28 m2

踢脚面积：（19.2+50.28）×2×0.15+50.2×4×0.15-10.8×0.15+8.1×0.15×5=55.42 m2

卫生间踢脚面积：8.1×0.15×4+7.2×0.15×2=7.02㎡

（1）屋面板重：（965.376-8.1×7.2）×3.75+8.1×7.2×3.82

＝3624.24kN （2）墙重： 57.78×2.16+155.24×2=435.28 kN （3）女儿墙：1×125.28＝125.28kN

（4）门重：（1.5×2.1×10+1.0×2.1×7）×0.2＝9.24kN （5）窗重：169.74×0.4=67.896kN

2

32

2011届土木工程专业毕业设计

（6）梁重：3261.458kN （7）柱重：840.84kN

（8）踢脚重：55.42×0.41+7.02×0.39=25.46 kN （9）活载：2.0×50.28×19.20=1930.752kN 由以上计算可知，第六层重力荷载代表值为： G2＝G 恒+0.5×G活

=3624.24+435.28+125.28+9.24+67.896+3261.458+840.84+ 25.46+1930.752×0.5 =9355.07kN

各质点上重力荷载代表值

33

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第3节 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 3.3.1 横向自振周期的计算

横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。 基本自振周期T1（s）可按下式计算：

T11.7TuT

12注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。

ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7。 uT按以下公式计算：

VGi=∑Gk

uiVGi DijuT=∑（△u）k

注：∑D ij 为第i层的层间侧移刚度。

（△u）i为第i层的层间侧移。 （△u）k为第k层的层间侧移。 s为同层内框架柱的总数。

结构顶点的假想侧移计算过程见下表5-1： 表 5-1 结构顶点的假想侧移计算 层次 6 5 4 3 2 1 Gi/KN 10923.84 10682.41 10682.41 10682.41 10682.41 12515.74 VGi/KN 10923.84 21606.25 32288.66 42971.07 53653.48 66169.22 ∑Di/(N/mm) 9.40×10 511.1×10 59.68×10 59.68×10 59.68×10 59.86×10 5△ui/mm 9.95 18.38 32.48 43.89 55.29 66.56 ui/mm 226.55 216.60 198.22 165.74 121.85 66.56 34

2011届土木工程专业毕业设计

T11.7TuT

12 =1.7×0.7×(0.2266)1/2

=0.57(s)

3.3.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算

本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：

1、结构等效总重力荷载代表值Geq

Geq=0.85∑Gi

=0.85×（9355.07+11042.59×4+12107.23） =55787.76（KN）

2、计算水平地震影响系数1

基本地震加速度为0.20g，查表得三类场地近震特征周期值Tg=0.45s。

查表得设防烈度为8度的аmax=0.16

Tg1T1max 0.9 =（0.45/0.57）0.9×0.16 =0.128s

35

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

3、结构总的水平地震作用标准值FEk

FEk=1Geq

=0.128×55787.76 =7140 KN

因1.4Tg=1.4×0.45=0.63s＞T1=0.57s，顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数查表得：

δn=0

则： △FnnFEk=0 KN 各质点横向水平地震作用按下式计算：

GHF1n FiiiEkGjHj =7140GiHi/∑GjHj（KN）

地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为

Vi=∑Fk（i=1，2，…n）

计算过程见表5-2： 表 5-2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 Hi/m 6 5 4 3 2 1 25.05 21.15 17.25 13.35 9.45 5.55 Gi/kN GiHi/kN•m GiHi/∑GjHj Fi/kN Vi/kN 9355.07 234344.50 11042.59 233550.78 11042.59 190484.68 11042.59 147418.58 11042.59 104352.48 12107.23 67195.13 0.240 1712.00 1712.00 0.239 1706.20 3418.20 0.195 1391.59 4809.79 0.151 1076.97 5886.76 0.107 762.35 6649.10 0.069 490.89 7140.00 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图5.1.1

36

2011届土木工程专业毕业设计

（a）水平地震作用分布 （b）层间剪力分布

图5.1.1横向水平地震作用及楼层地震剪力

3.3.3 水平地震作用下的位移验算

水平地震作用下框架结构的层间位移（△u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：

(u)iVDi

iju(u)ik各层的层间弹性位移角θe=（△u）i/hi，根据《抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值[θe]<[1/550]。

计算过程如下表5-3：

37

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

表 5-3 横向水平地震作用下的位移验算 层次 6 5 4 3 2 1 Vi/kN 1712.00 3418.20 4809.79 5886.76 6649.10 7140.00 ∑Di/(N/mm) 9.40×10 511.1×10 59.68×10 59.68×10 59.68×10 59.86×10 5△ui/mm 1.82 3.08 4.97 6.08 6.87 7.24 ui/mm 30.06 28.24 25.16 20.19 14.11 7.24 hi/mm θe=△ui/hi 3900 1/2127 3900 1/1265 3900 1/787 3900 1/641 3900 1/568 5550 1/769

由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/568<[1/550]，满足规范要求。

3.3.4 水平地震作用下框架内力

由平面图B号轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法。框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：

VijbDVDijiij

uMijVijyh MijVij(1y)h

yyny1y2y3

注：yn框架柱的标准反弯点高度比。

y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y框架柱的反弯点高度比。

底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱均无修正。

框架柱反弯点高度比的计算结果见下表5-4：

38

2011届土木工程专业毕业设计

表 5-4 反弯点高度比 层次 6 1轴柱 m=6,n=6 K=0.650 yn=0.30 y=0.30 m=6,n=5 5 K=0.650 yn=0.40 y=0.40 m=6,n=4 4 K=0.650 yn=0.45 y=0.45 m=6,n=3 3 K=0.650 yn=0.45 y=0.45 m=6,n=2 K=0.803 2 yn=0.5 y1=0.05 y3=-0.05 2轴柱 m=6,n=6 K=0.977 yn=0.35 y=0.35 m=6,n=5 K=0.977 yn=0.45 y=0.45 m=6,n=4 K=0.977 yn=0.45 y=0.45 m=6,n=3 K=0.977 yn=0.45 y=0.45 m=6,n=2 K=1.163 yn=0.5 y1=0.05 y3=-0.05 1=0.680 3=1.42 1=0.724 3=1.42 y=0.50 m=6,n=1 1 K=0.641 y=0.50 m=6,n=1 yn=0.65 y2=0 y2=0 yn=0.7 K=0.905 2=0.702 y=0.7 2=0.702 y=0.65 由于结构对称，所以1、2分别与3、4的反弯点高度一致。

框架柱端剪力及弯矩计算结果见表5-5，表5-6 表 5-5 各层1轴柱端弯矩及剪力计算 层次 6 hi/m 3.9 Vi/kN ∑Di/(N/mm) 1轴柱 Di1 2.98×Vi1 54.27 K 0.650 y 0.30 Mi1 63.50 bMi1 148.17 u1712.059.40×10 0 39

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

10 5 3418.253.9 11.1×10 0 4809.753.9 9.68×10 9 5886.753.9 9.68×10 6 6649.153.9 9.68×10 0 5.55 7140.059.86×10 0 2.98×10 2.98×10 2.98×10 3.48×10 2.86×10 44444491.77 0.650 0.40 0.45 0.45 0.50 0.7 143.1214.76 4 259.8317.66 1 318.0388.75 3 466.1466.12 2 804.6344.80 3 4 148.00.657 0 181.20.652 0 239.00.804 3 207.10.640 1 3 2 1 表 5-6 各层2轴柱端弯矩及剪力计算 层hi/m 次 6 5 4 3 2 2轴柱 Vi/kN ∑Di/(N/mm) 5buDi1 3.99×10 44Vi1 K y Mi1 Mi1 3.9 1712.00 9.40×10 3.9 3418.20 11.1×10 3.9 4809.79 9.68×10 3.9 5886.76 9.68×10 3.9 6649.10 9.68×10 5555572.67 0.977 0.35 99.19 184.22 3.99×10 122.87 0.977 0.45 215.64 263.56 3.99×10 198.25 0.977 0.45 347.94 425.26 3.99×10 242.65 0.977 0.45 425.84 520.48 4.47×10 307.04 1.163 0.5 4444598.73 598.73 1 5.55 7140.00 9.86×10 3.20×10 231.72 0.905 0.65 835.94 450.12 注：表中M量纲为kN·m,V量纲为kN。

梁端弯矩、剪力及柱轴力由以下公式计算：

40

2011届土木工程专业毕业设计

MMlbib(Mij,jMi,j)iibrblrbulbu

rbib(Mij,jMi,j)iiblrb

VbMbMbllrlr

N(VbVb) k

其中梁的线刚度取自表3-1，计算结果见表5-7：

表 5-7 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算 边梁 层次 Mb 6 5 4 3 2 1 l走道梁 l Vb Mb l柱轴力 Vb 边柱N 中柱N -7.70 Mb rMb rl 148.17 122.53 8.1 278.24 241.29 8.1 33.42 61.68 61.68 3.0 64.14 121.46 121.46 3.0 41.12 -33.42 80.97 -97.56 -24.53 460.77 426.30 8.1 109.52 214.59 214.59 3.0 143.06 -207.07 -58.08 648.59 577.64 8.1 151.39 290.77 290.77 3.0 193.85 -358.46 -100.54 784.17 681.51 8.1 180.95 343.06 343.06 3.0 228.71 -539.41 -148.30 810.95 743.32 8.1 191.89 305.53 305.53 3.0 203.69 -731.30 -160.10 注：M单位为kN·m，V单位为kN，N单位为kN，l单位为m。

41

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图5.1.2所示。

框架弯矩图（kN·m）

42

2011届土木工程专业毕业设计

梁端剪力及柱轴力图（kN）

图5.1.2 左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图

第四章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算

第1节 计算单元的选择确定

取E轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.2m，如下图所示。

43

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。框架横梁自重以及直接作用在横梁上的填充墙体自重则按均布荷载考虑。

图6.1.1 横向框架计算单元

44

2011届土木工程专业毕业设计

第2节 恒载作用下的内力计算

恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：q1、q1，代表横梁自重，均为均布荷载。q2, q2’分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。P1、P2、P3分别为边纵梁、纵向次梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括主梁自重、次梁自重、楼板重纵梁上女儿墙重等重力荷载。M1、M2是梁偏轴产生的集中力矩。

图6.2.1 各层梁上作用的恒载

·

(1)第6层

q1=7.35kN/m, q1’=4.2kN/m

由图6.1.1所示几何关系可得：

q2=5.33×3.6=19.188kN/m, q2’=5.33×3.0=15.99kN/m P1=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8)×5.33+7.35×7.2+5.513×4.05×0.5+1.0×0.9×7.2=126.69kN

P2=(3.6×1.8×0.5×4+(4.05+0.45)×0.5×1.80×2) ×5.33+4.725×7.2+5.513×4.05 =168.60kN

P3=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8+(7.2+4.2) ×1.5×0.5) ×5.33+7.35×7.2+5.513×4.05×0.5=165.78 kN 集中力矩

M1=P1e1=126.69×(0.7-0.4)/2=19.00kN·m

45

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

M3= P3e3=165.78×(0.7-0.4)/2=24.88kN·m (2)2～5层

q1=6.431+2×8.1=22.63kN/m, q1’=4.2kN/m 由图6.1.1所示几何关系可得：

q2=3.75×3.6=13.5kN/m, q2’=3.75×3.0=11.25kN/m P1=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8)×3.75+7.35×7.2+5.513×4.05×0.5+2.16×（3.9-2.1-0.7）×（7.2-0.7）+6.5×2.1×0.4=124.48kN

P2=(3.6×1.8×0.5×4+(4.05+0.45)×0.5×1.80×2)×3.75+4.725×7.2+5.513×4.05=135.32kN

P3=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8+(7.2+4.2) ×1.5×0.5) ×3.75+6.431×7.2+5.513×4.05×0.5+（（3.9-0.7）×（7.2-0.7×2）-1.5×2.1×2）×2+1.5×2.1×0.2=154.167 kN 集中力矩

M1=P1e1=124.48×0.15=18.67kN·m M3=P3e3=154.167×0.15=23.13kN·m （3）第1层

q1=7.875+2×8.1=24.075kN/m, q1’=4.2kN/m

q2=3.75×3.6=13.5kN/m, q2’=3.75×3.0=11.25kN/m P1=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8)×3.75+7.35×7.2+5.513×4.05×0.5+2.16×（3.9-2.1-0.7）×（7.2-0.7）+6.5×2.1×0.4=124.48kN

P2=(3.6×1.8×0.5×4+(4.05+0.45)×0.5×1.80×2)×3.75+4.725×7.2+5.513×4.05=135.32kN

P3=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8+(7.2+4.2) ×1.5×0.5) ×3.75+6.431×7.2+5.513×4.05×0.5+（（3.9-0.7）

46

2011届土木工程专业毕业设计

×（7.2-0.7×2）-1.5×2.1×2）×2+1.5×2.1×0.2=154.167 kN

集中力矩 M1=P1e1=124.48×0.2=24.89kN·m

M3=P3e3=154.16×0.2=30.83kN·m

第3节 活载作用下柱的内力计算

活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：

图6.2.2各层梁上作用的活荷载

（1）第6层

q2=3.6×0.5=1.8 kN/m, q2’=3×0.5=1.5kN/m P1=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8)×0.5=5.265

kN

P2=(3.6×1.8×0.5×4+(4.05+0.45)×0.5×1.80×2) ×

0.5=10.53 kN

P3=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8+(7.2+4.2)

×1.5×0.5)×0.5=9.54 kN

集中力矩 M1=P1e1=5.265×0.15=0.79 kN·m

M3=P3e3=9.54×0.15=1.43 kN·m

同理，在屋面雪荷载作用下：

q2=3.6×0.25=0.9 kN/m, q2’=3.0×0.25=0.75 kN/m

47

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

P1=2.633 kN，P2=5.265 kN，P3=4.77 kN

M1=P1e1=2.633×0.15=0.395kN·m M3=P3e3= 4.77×0.15=0.716kN·m (2)2～5层

q2=3.6×3.5=12.6kN/m, q2’=3.0×3.5=10.5kN/m P1= (3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8)×

3.5=36.855kN

P2=(3.6×1.8×0.5×4+(4.05+0.45)×0.5×1.80×2) ×

3.5=73.71 kN

P3=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8+(7.2+4.2)

×1.5×0.5)×3.5=66.78 kN

集中力矩 M1=P1e1=36.855×0.15=5.528kN·m

M3=P3e3=66.78×0.15=10.107kN·m

（3） 第1层

q2=3.6×3.5=12.6kN/m, q2’=3.0×3.5=10.5kN/m P1=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8)×

3.5=36.855kN

P2=(3.6×1.8×0.5×4+(4.05+0.45)×0.5×1.80×2)×

3.5=73.71kN

P3=(3.6×1.8×0.5×2+(4.05+0.45)×0.5×1.8+(7.2+4.2)

×1.5×0.5) ×3.5=66.78 kN

集中力矩 M1=P1e1=36.855×0.2=7.371kN·m

M2=P2e2=66.78×0.2=13.356kN·m

将以上计算结果汇总，见表6-1及表6-2： 表 6-1 横向框架恒载汇总表 q1 层/(kN/次 m) 6 7.35 q1' q2 q2' P1 P2 P3 /(kN//(kN/m/(kN/m/kN /kN /kN m) ) ) 4.2 19.188 12.99 126.6168.60 165.7M3 M1 /kN/kN·m ·m 19.00 24.8 48

2011届土木工程专业毕业设计

9 2～5 1 22.63 24.075 4.2 4.2 13.5 13.5 11.25 11.25 124.48 135.32 8 154.167 18.67 24.89 8 23.13 30.83 124.4154.1135.32 8 67 表 6-2 横向框架活载汇总表 q2 层q2' /(kN/P1/kN P2/kN P3/kN 次 /(kN/m) m) 1.8 9.54 1.5 5.265 10.53 6 （0.9（4.77（0.75） （2.633） （5.265） ） ） 2～12.6 10.5 36.86 73.71 66.78 5 1 12.6 10.5 36.86 73.71 66.78 M1 /kN·m M3 /kN·m 0.79 1.43 （0.395） （0.716） 5.528 7.371 10.107 13.356 注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。

第4节 恒荷载作用下梁的内力计算

该设计因结构和荷载均匀对称，故取对称轴一侧的框架为计算对象，中间跨梁取为竖向滑动支座。用弯矩二次分配法计算杆端弯矩，首先计算杆件固端弯矩，其次计算杆端弯矩分配系数。由于计算简图中的中间跨梁跨长为原长的一半，故其线刚度应取前面计算的一倍。

等效于均布荷载与梯形、三角形荷载的叠加。 （1）对于第6层 边跨梁的固端弯矩：

M11q1l2P2a266.881 12=－1/12×7.35×8.12－168.6×4.05×(4.05/8.1)2-66.881 =－277.78kN·m

49

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

中间跨梁固端弯矩：

15'M2q'1l2q2l2

324=－1/3×4.2×1.52－5/24×12.99×1.52

=－9.24 kN·m （2）对于第2-5层 边跨梁的固端弯矩：

1M1q1l2P2a243.5412

=

－1/12×22.63×8.12－135.32×4.05×0.52－43.54=-304.28kN·m

中间跨梁固端弯矩：

15'M2q'1l2q2l2

324 =－1/3×4.2×1.52-5/24×11.25×1.52=-8.42kN·m （3）对于第1层 边跨梁的固端弯矩：

1M1q1l2P2a243.5412=－1/12×24.075×8.12－135.32×4.05×0.52-43.54 =-312.18kN·m

中间跨梁固端弯矩：

15'M2q'1l2q2l2

324 =－1/3×4.2×1.52－5/24×11.25×1.52

50

2011届土木工程专业毕业设计

=－8.42 kN·m

第5节 活荷载作用下梁的内力计算

（1）对于第6层

边跨梁的固端弯矩：

M1-5.80kN·m

中间跨梁固端弯矩：

M5q'22242l

=－5/24×1.8×1.52 =－0.84 kN·m 同理在屋面雪荷载作用下

边跨梁的固端弯矩：

M1-2.9kN·m 中间跨梁固端弯矩：

M5'224q2l2

=－5/24×0.9×1.52 =－0.42kN·m （2）对于第1～5层

边跨梁的固端弯矩：

M1-40.63kN·m

中间跨梁固端弯矩：

M5q'22242l

51

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

=－5/24×12.6×1.52 =－5.90 kN·m

6节 杆端弯矩分配系数的计算

其中SE、SD分别表示边节点和中节点各杆端的转动刚度之和。 （1）第6层杆端弯矩分配系数计算

SE=4×(15.4+7.41) ×1010=4×22.81×1010 kN·m/rad

SD=4×(15.4+7.41)×1010＋2×3.37×1010

=97.98×1010 kN·m/rad

μE下柱=4×15.4×1010/4×22.81×1010=0.675

μE右梁=7.41/22.81=0.325

μD下柱=4×15.4/97.98=0.629 μD左梁=4×7.41/97.98=0.303 μD右梁=2×3.37/97.98=0.068 （2）第2～5层杆端弯矩分配系数计算

SE=4×(15.4＋15.4＋7.41) ×1010 =4×38.21×1010 kN·m/rad

SD=4×(15.4+15.4+7.41)×1010＋2×3.37×1010

=159.58×1010 kN·m/rad

μE上柱=15.4/38.21=0.403 μE下柱=15.4/38.21=0.403 μE右梁=7.41/38.21=0.194

μD上柱=4×15.4/159.58=0.386 μD下柱=4×15.4/159.58=0.386

52

第 2011届土木工程专业毕业设计

μD左梁=4×7.41/159.58=0.186 μD右梁=2×3.37/159.58 =0.042 （3）第1层杆端弯矩分配系数计算

SE=4×(15.4＋17＋10.9) ×1010

=4×43.3×1010 kN·m/rad

SD=4×(15.4＋17＋10.9）×1010＋2×4.48×1010

=182.16×1010 kN·m/rad μE上柱=15.4/43.3=0.356 μE下柱=17/43.3=0.393 μE右梁=10.9/43.3=0.251

μD上柱=4×15.4/182.16=0.338 μD下柱=4×17/182.16=0.373 μD左梁=4×10.9/182.16=0.239 μD右梁=2×4.48/182.16=0.050

第7节 竖向荷载作用下的内力计算

恒载、活载作用下框架各节点的弯矩分配以及分配弯矩的传递过程在图中进行，最后所得弯矩应为固端弯矩、分配弯矩、传递弯矩的代数和，不得记入节点力矩（因为节点力矩是外部作用，不是截面内力）。梁跨间最大弯矩根据梁两端的杆端弯矩及作用于梁上的荷载，用平衡条件求得。

上柱

下柱

恒载作用下的弯矩二次分配

右梁 左梁 上柱

下柱

右梁

53

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

0.675 0.325 19.00 -277.78 174.68 84.104 57.55 -36.91 -13.93 -6.71 218.3 -237.30 0.303 0.629 277.78 -24.88 -73.83 -153.26 42.05 -52.64 3.21 6.66 249.21 -199.24 0.068 -9.24 -16.57 0.72 -25.09 0.403 0.403 0.194 18.67 -304.28 115.10 115.10 55.41 87.34 57.55 -25.37 -48.17 -48.17 -23.19 154.27 124.48 -297.43 0.403 0.403 0.194 18.67 -304.28 115.10 115.10 55.41 57.55 57.55 -25.37 -36.16 -36.16 -17.41 136.49 136.49 -291.65 0.403 0.403 0.194 18.67 -304.28 115.10 115.10 55.41 57.55 57.55 -25.37 -36.16 -36.16 -17.41 136.49 136.49 -291.65 0.403 0.403 0.194 18.67 -304.28 115.10 115.10 55.41 57.55 51.14 -25.37 -33.58 -33.58 -15.91 0.186 0.386 0.386 0.042 304.28 -23.13 -8.42 -50.73 -105.27 -105.27 -11.45 27.71 -76.63 -52.64 18.89 39.20 39.20 4.27 300.15 -142.70 -118.71 -15.60 0.186 0.386 0.386 0.042 304.28 -23.13 -8.42 -50.73 -105.27 -105.27 -11.45 27.71 -52.64 -52.64 14.43 29.94 29.94 3.26 295.69 -127.97 -127.97 -16.61 0.186 0.386 0.386 0.042 304.28 -23.13 -8.42 -50.73 -105.27 -105.27 -11.45 27.71 -52.64 -52.64 14.43 29.94 29.94 3.26 295.69 -127.97 -127.97 -16.61 0.186 0.386 0.386 0.042 304.28 -23.13 -8.42 -50.73 -105.27 -105.27 -11.45 27.71 -52.64 -46.12 13.22 27.43 27.43 2.98 54

2011届土木工程专业毕业设计

139.07 132.66 -290.15 0.356 0.393 0.251 24.89 -312.18 102.28 112.90 72.11 57.55 -32.62 -8.88 -9.80 -6.26 150.95 103.1 -278.95 51.55 1 294.48 -130.48 -123.96 -16.89 0.239 0.338 0.373 0.050 312.18 -30.83 -8.42 -65.23 -92.25 -101.8 -13.65 36.06 -52.64 3.96 5.60 6.18 0.83 286.97 -139.29 -95.62 -21.24 -47.81 2

活载作用下的弯矩二次分配 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.325 0.303 0.629 0.068 -5.80 5.80 -1.43 -0.84 1.63 -1.07 -2.22 -0.24 -0.54 0.82 -4.75 -2.13 1.19 2.47 0.27 -6.08 6.74 -4.50 -0.81 0.194 0.186 0.386 0.386 0.042 -40.63 40.63 -10.107 -5.90 6.81 -4.58 -9.50 -9.50 -1.03 -2.29 3.41 -1.11 -4.75 -1.26 0.46 0.95 0.95 0.10 -37.37 39.92 -9.66 -13.3 -6.83 0.194 0.186 0.386 0.386 0.042 -40.63 40.63 -10.107 -5.90 6.81 -4.58 -9.50 -9.50 -1.03 -2.29 3.41 -1.11 -4.75 上柱 0.403 14.15 1.69 -2.61 13.23 0.403 14.15 1.69 下柱 0.675 0.79 3.38 7.08 -4.41 6.05 0.403 5.528 14.15 7.08 -2.61 18.62 0.403 5.528 14.15 7.08 55

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

-2.61 -2.61 -1.26 13.23 18.62 -37.37 0.403 0.403 0.194 5.528 -40.63 14.15 14.15 6.81 1.69 7.08 -2.29 -2.61 -2.61 -1.26 13.23 18.62 -37.37 0.403 0.403 0.194 5.528 -40.63 14.15 14.15 6.81 1.69 6.54 -2.29 -2.39 -2.39 -1.15 13.45 18.30 -37.26 0.356 0.393 0.251 7.371 -40.63 11.84 13.07 8.35 7.08 -2.56 -1.61 -1.78 -1.13 17.31 11.29 -35.97 5.66 1 0.46 0.95 0.95 0.10 39.92 -9.66 -13.3 -6.83 0.186 0.386 0.386 0.042 40.63 -10.107 -5.90 -4.58 -9.50 -9.50 -1.03 3.41 -1.11 -4.75 0.46 0.95 0.95 0.10 39.92 -9.66 -13.3 -6.83 0.186 0.386 0.386 0.042 40.63 -10.107 -5.90 -4.58 -9.50 -9.50 -1.03 3.41 -1.11 -3.86 0.29 0.60 0.60 0.07 39.75 -10.01 -12.76 -6.86 0.239 0.338 0.373 0.050 40.63 -13.356 -5.90 -5.11 -7.22 -7.97 -1.07 4.18 -4.75 0.14 0.19 0.21 0.03 39.84 -11.78 -7.76 -6.94 -3.88 2

上柱 下柱 0.675 0.395 3.16 雪荷载作用下的弯矩二次分配 右梁 左梁 上柱 0.325 0.303 -5.08 1.52

5.08 -1.63 0.716 下柱 右梁 0.629 0.068 -0.42 -3.38 -0.37 56

2011届土木工程专业毕业设计

1.01 -0.82 -0.13 -0.06 4.04 -4.44 0.194 0.76 0.44 4.65 0.68 0.91 0.10 -1.79 -0.69 0.403 0.403 0.186 0.386 0.386 0.042 0.79 -5.8 2.02 2.02 0.97 1.58 7.08 -0.33 -3.36 -3.36 -1.62 0.24 5.74 -6.78

1

5.8 -1.43 -0.84 -0.66 -1.36 -1.36 -0.15 0.49 -1.69 -4.75 1.11 2.30 2.30 0.25 6.74 -0.75 -3.81 -0.74 2 57

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

计算结果见下弯矩图：

58

2011届土木工程专业毕业设计

a)恒载作用

（b）活载（屋面雪荷载）作用

59

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

图6.3.1 竖向荷载作用下框架弯矩图（kN·m）

第8节 梁端剪力和柱轴力的计算

根据作用于梁上的荷载及梁端弯矩，用平衡条件可求的梁端剪力和梁跨中弯矩。将柱两侧的梁端剪力、节点集中力及荷载引起的柱轴力叠加，包括求得的恒载和活载，即得柱轴力，恒载引起的下端柱轴力应计入柱自重，而活载引起的下端柱轴力应与上端柱轴力一样。具体计算结果见表6-3，表6-4

表 6-3 恒载作用下梁端剪力及柱轴力（kN） 荷载引起 的剪力 层1~2次 跨 V1=V2 2~3跨 弯矩引起 的剪力 1~2跨 V1=-V2 -1.47 -0.34 -0.50 2~3跨 总剪力 2~3跨 柱轴力 1~2跨 1柱 2柱 V2=V3 V2=V3 V1 V2 V2=V3 N顶 N底 N顶 N底 6 91.65 122.57 122.57 16.04 14.74 14.74 0 90.18 122.24 122.07 93.12 122.91 123.07 16.04 14.74 14.74 216.87 519.73 822.44 262.18 565.04 867.75 274.94 612.06 949.35 320.25 657.37 994.66 5 0 4 0 60

2011届土木工程专业毕业设计

3 122.57 122.57 128.42 14.74 14.74 14.74 -0.50 -0.53 -0.99 0 122.07 122.04 127.43 123.07 123.11 129.41 14.74 14.74 14.74 1125.14 1427.81 1735.87 1170.45 1473.12 1808.63 1286.63 1623.95 1967.58 1331.94 1669.26 2040.34 2 0 1 0 表 6-4 活载作用下梁端剪力及柱轴力（kN） 荷载引起的剪力 层次 1~2跨 2~3跨 V1=V2 6 V2=V3 弯矩引起的剪力 1~2跨 V1=-V2 2~3跨 V2=V3 0 V1 总剪力 1~2跨 V2 2~3跨 V2=V3 柱轴力 1柱 N顶=N底 14.50 (7.27) 2柱 N顶=N底 14.80 (7.39) 4.05 1.13 -0.08 (2.03) (0.56) （-0.03） -0.31 (0.06) -0.31 3.974.131.13 （2.00） （2.06） (0.56) 28.04 (28.29) 28.04 28.66 (28.41) 28.66 5 28.35 7.88 0 7.88 116.25 118.11 (109.39) (110.46) 217.99 221.43 (183.10) (185.11) 319.74 324.75 (256.81) (259.77) 421.24 428.31 (330.52) (334.42) 522.82 531.80 (404.23) (409.08) 4 28.35 7.88 0 7.88 3 28.35 7.88 -0.31 0 28.04 28.66 7.88 2 28.35 7.88 -0.55 0 27.80 28.90 7.88 1 28.35 7.88 -0.48 0 27.87 28.83 7.88 第五章 框架梁的内力组合

根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素，由《抗震规范》查的本方案为二级抗震等级。

本方案考虑了三种内力组合，即:

61

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

γRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk];1.35SGk+1.0SQk及1.2SGk+1.4Sqk。此外，1.2SGk+1.4SWk这种内力组合与考虑地震作用的组合相比一般较小，对结构设计不起控制作用，故不予考虑。各层梁的内力组合结果见表20，表中SGk、SQk两列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调幅系数取0.8）。

SGK：按永久荷载标准值GK计算的荷载有效值 SQK：使用荷载的荷载效应标准值

SEK：有地震作用组合时荷载效应组合设计值 SGE：重力荷载代表值产生的荷载效应标准值

重力荷载代表值包括：100%自重标准值，50%雪载标准值

在抗震设计中，考虑到地震作用的偶然性与短时性，对承载能力做出相应的调整，如表5.5.1所示。

表5.5.1 承载力抗震调整系数

材料 结构构件 梁 轴压比小于0.15的柱 混凝土 轴压比大于0.15的柱 抗震墙 各类构件 受力状态 首弯 偏压 偏压 偏压 受剪、偏拉 γRE 0.75 0.75 0.80 0.85 0.85 注：本表摘自《建筑抗震设计规范》GB50011-2001

下面以第一层12跨梁考虑地震作用的组合为例，说明各内力的组合方法。对支座负弯矩按相应的组合情况进行计算，求跨间最大正弯矩时，可根据梁端弯矩组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。

62

2011届土木工程专业毕业设计

均布和梯形荷载下的计算简图

VEM1M21(1)lq1lq2l22

1若V1(2q1q2)l0，说明xl，其中x为最大正弯矩截面至1

2支座的距离，则x可由下式求得：

1x2V1q1xq20

2l将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值

q121x3MmaxM1V1xxq2

26l若V112q1q2l0，说明xl，则 2

MmaxM1V1xq1q2211xql(xl) 2223x若V1≤0，则 MmaxM1

同理，可求得三角形分布荷载和均布荷载作用下的V1

63

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

均布和三角形荷载下的计算简图

V1M1M21l2q11l4q2l x由下式解得：

xqx2

1lq2V1MMxq121x3max1V12x3lq2

具体计算结果见表6-5:

64

2011届土木工程专业毕业设计

表 6-5 框架梁内力组合表 γRE 截SEk [1.2(SGk+0.5SQk)+1.3层面 内SGk SQk SQk雪 SEk] 次 位力 置 → ← → ← -223.1-28.7-378.1M 378.13 154.88 -582.47 6 8 3 1 -191.8V 127.43 27.87 191.89 -59.86 314.32 9 -229.5-31.8-365.7M 365.77 -577.57 135.68 6 7 7 2左 -191.8V 129.41 28.83 191.89 316.54 -57.65 9 一层 -297.7M -16.99 -5.55 297.72 272.49 -308.07 2 2右 -203.6V 14.74 7.88 203.69 -181.79 215.41 9 M1541.32 95.37 35 -35 292.51 224.26 跨2中 M213.19 7.88 0 0 15.42 15.42 3 V=γRE[ηvb1.35SGk 1.2SGk （Mbl+Mbr)/ln+V+SQk +1.4SQk Gb] -330.0-308.05 8 199.90 191.93 -341.7-320.08 9 203.53 195.65 -28.49 -28.16 108.07 27.78 28.72 406.25 390.48 25.69 26.86 254.91 65

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

M 1 -232.12 -29.81 501.5 -501.5 -180.9180.95 5 -341.5 341.5 180.95 266.64 -54.08 -559.29 -711.29 298.77 106.63 -52.62 -343.1-320.27 8 192.55 185.37 -349.8-327.23 2 195.10 188.19 251.65 V 122.04 27.80 -235.5M 8 -31.80 2左 二层 2右 V 123.11 28.90 M -13.51 -5.49 V 14.74 M1跨2 中 M23 M 7.88 -180.9300.23 5 -278.7278.78 257.18 8 -228.7228.71 -206.18 1 50 0 373.44 -50 0 -373.44 297.02 15.42 141.56 -286.44 -23.73 -23.90 105.73 239.80 27.78 28.72 539.3 96.11 13.19 -232.32 7.88 -29.90 199.52 391.09 377.00 15.42 -586.65 270.09 90.69 25.69 26.86 -343.5-320.63 4 192.83 185.74 -351.2-328.5252.10 三1 层 V 122.07 28.04 -31.92左 M -236.5-151.3151.39 -25.12 9 -326.1326.11 -545.23 66

2011届土木工程专业毕业设计

5 4 1 -151.3271.27 9 -266.2266.22 245.15 2 -193.8193.85 -172.19 5 151.39 35 0 324.37 -35 0 -324.37 282.40 15.42 93.72 -23.95 8 8 V 123.07 28.66 M -13.29 -5.46 2右 V 14.74 M1跨2 中 M23 M 1 四层 7.88 194.80 187.81 -273.98 -23.40 -23.59 102.10 205.82 27.78 28.72 539.3 96.11 13.19 -232.32 7.88 -29.90 214.15 391.09 377.00 15.42 -538.80 229.33 44.47 16.81 25.69 26.86 -343.5-320.63 4 192.83 185.74 -351.2-328.58 8 194.80 187.81 89.42 252.10 V 122.07 28.04 -236.5M 5 -31.94 2左 V 123.07 28.66 2右 M -13.29 -5.46 -109.5109.59 15.63 9 -278.7278.71 -499.01 1 -109.5109.59 230.51 9 -227.5227.52 207.41 2 -236.25 -23.40 -23.59 67

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

V 14.74 M1跨2 中 M23 M 1 7.88 -6.78 28.29 -6.74 28.41 -0.74 -143.0143.06 -122.67 6 15 0 251.33 -15 0 -251.33 262.90 15.42 17.45 60.10 156.30 27.78 28.72 539.3 96.11 13.19 -237.94 7.88 -29.90 233.65 391.09 377.00 15.42 -472.65 185.17 25.68 60.98 25.69 26.86 -351.1-327.32 9 193.06 185.94 -356.1-332.80 6 194.59 187.62 83.03 253.78 V 122.24 28.04 -240.1M 2 -31.94 -64.14 64.14 2左 五层 2右 -210.0210.05 -435.28 5 64.14 -64.14 -171.47 -80.97 80.97 171.47 20 0 -20 0 186.05 153.49 -62.13 267.77 15.42 V 122.91 28.66 M -12.48 -5.46 -180.87 -22.31 -22.62 95.76 27.78 28.72 V 14.74 7.88 M1545.83 96.11 跨2 中 M213.19 7.88 3 228.77 391.09 377.00 15.42 25.69 26.86 68

2011届土木工程专业毕业设计

-189.8-4.4-167.0-261.1-234.6-4.86 167.02 -10.20 -335.89 4 4 2 4 1 1 V 90.18 3.97 2.00 -33.42 33.42 50.36 115.53 125.71 113.77 -199.3-4.6-146.2-274.5-246.7M -5.39 146.22 -324.42 39.29 7 5 2 4 9 2左 V 93.12 4.13 2.06 33.42 -33.42 118.25 53.08 129.84 117.53 六-0.6-119.3层 M -20.07 -0.65 119.37 98.03 -134.74 -27.74 -24.99 9 7 2右 V 16.04 1.13 0.56 -41.12 41.12 -25.15 55.04 22.78 20.83 M1391.03 14.62 15 -15 154.20 124.95 214.11 197.79 跨2 中 M213.74 1.13 0 0 12.87 12.87 19.68 18.07 3 M 187.37 83.46 69

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

注：表中M12和M23分别为ED跨和DC跨的跨间最大正弯矩。M以下部受拉为正，V以向上为正。SQK

一项中括号内的数值表示屋面作用雪荷载时对应的内力

70

2011届土木工程专业毕业设计

第六章 框架柱的内力组合

第1节 框架柱的内力组合

取每层柱顶和柱底两个控制截面，在考虑地震效应的组合中，取屋面为雪荷载时的内力进行组合，组合结果如下表6-6、表6-7：

表 6-6 横向框架1轴柱弯矩和轴力组合 层次 截面 内力 M 柱顶 6 柱底 柱顶 5 柱底 柱顶 4 柱底 柱顶 3 柱底 N M N M N M N M N M N M N M N M N M SGk 218.3 216.87 SQk 6.05 14.50 SQk雪 → 4.04 SEk ← -148.17 148.17 33.42 -63.50 33.42 97.56 7.27 -33.42 -154.27 -13.23 -0.24 63.50 262.18 14.50 124.48 18.62 7.27 -33.42 5.74 -214.74 214.74 143.16 -143.16 97.56 519.73 116.25 109.39 -97.56 -136.49 -13.23 565.04 116.25 109.39 -97.56 136.49 18.62 -317.61 317.61 259.86 -259.86 -388.73 388.73 318.05 -318.05 822.44 217.99 183.10 -207.07 207.07 -136.49 -13.23 136.49 18.62 867.75 217.99 183.10 -207.07 207.07 1125.14 319.74 256.81 -358.46 358.46 -136.49 -13.45 1170.45 319.74 256.81 -358.46 358.46 132.66 18.30 -466.12 466.12 466.12 -466.12 1427.81 421.24 330.52 -539.41 539.41 -150.95 -17.31 2 柱顶 柱底 71

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

N 柱顶 1 柱底 M N M N 1473.12 421.24 330.52 -539.41 539.41 103.10 11.29 -344.83 344.83 804.36 -804.36 1735.87 522.82 404.23 -731.30 731.30 -51.55 -5.66 1808.63 522.82 404.23 -731.30 731.30 72

2011届土木工程专业毕业设计

接上表

表 6-6 横向框架1轴柱弯矩和轴力组合 层次 截面 柱顶 6 柱底 柱顶 5 柱底 柱顶 4 柱底 3 柱顶

内力 M N M N M N M N M N M N M N γRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk] → 54.73 169.12 -82.88 209.90 -88.96 424.95 10.79 465.73 -178.45 636.40 124.57 677.18 -247.79 807.01 ← 343.66 234.29 -206.71 275.07 329.78 615.19 -268.38 655.97 440.89 1040.18 -382.16 1080.96 510.23 1506.01 1.35SGk +SQk 300.76 307.27 -221.49 368.44 186.67 817.89 -197.49 879.05 202.88 1328.28 -197.49 1389.45 202.88 1838.68 1.2SGk +1.4SQk 270.43 280.54 -203.65 334.92 175.44 786.43 -182.31 840.80 189.86 1292.11 -182.31 1346.49 189.86 1797.80 ∣Mmax∣ N 343.66 234.29 -221.49 368.44 329.78 615.19 -268.38 655.97 440.89 1040.18 -382.16 1080.96 510.23 1506.01 Nmin M 54.73 169.12 -82.88 209.90 -88.96 424.95 10.79 465.73 -178.45 636.40 124.57 677.18 -247.79 807.01 Nmax M 300.76 307.27 -221.49 368.44 186.67 817.89 -197.49 879.05 202.88 1328.28 -197.49 1389.45 202.88 1838.68 73

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

柱底 柱顶 2 柱底 柱顶 1 柱底 M N M N M N M N M N 181.21 847.79 -326.84 948.66 310.82 989.44 -238.34 1084.53 735.31 1150.02 -438.99 1546.79 582.10 2000.51 -598.11 2041.29 434.08 2510.57 -833.19 2576.05 -197.71 1899.85 197.39 2348.78 -221.09 2409.95 150.48 2866.24 -75.25 2964.47 -182.62 1852.18 184.81 2303.11 -205.37 2357.48 139.53 2814.99 -69.78 2902.30 -438.99 1546.79 582.10 2000.51 -598.11 2041.29 434.08 2510.57 -833.19 2576.05 181.21 847.79 -326.84 948.66 310.82 989.44 -238.34 1084.53 735.31 1150.02 -197.71 1899.85 197.39 2348.78 -221.09 2409.95 150.48 2866.24 -75.25 2964.47 注：表中M以受拉为正，单位为KN·m，N以受压为正，单位为KN。

表 6-7 横向框架2轴柱弯矩和轴力组合 层次 截面 柱顶 6 柱底 内力 M N M N SGk -199.24 274.94 142.70 320.25 SQk -4.50 14.80 -9.66 14.80 SQk雪 -1.79 7.39 -0.75 7.39 SEk → -184.22 -7.70 121.46 -7.70 ← 184.22 7.70 -121.46 7.70 74

2011届土木工程专业毕业设计

柱顶 5 柱底 柱顶 4 柱底 柱顶 3 柱底 柱顶 2 柱底 1 柱顶 M N M N M N M N M N M N M N M N M N -118.71 612.06 127.97 657.37 -127.97 949.35 127.97 994.66 -127.71 1286.63 130.48 1331.94 -123.96 1623.95 139.29 1669.26 -95.62 1967.58 -13.3 118.11 -9.66 118.11 -13.3 221.43 -9.66 221.43 -13.3 324.75 -10.01 324.75 -12.76 428.31 -11.78 428.31 -7.76 531.80 -3.81 110.46 110.46 185.11 185.11 259.77 259.77 334.42 334.42 409.08 -263.56 -24.53 214.59 -24.53 -425.26 -58.08 290.77 -58.08 -520.48 -100.54 343.06 -100.54 -598.73 -153.60 305.53 -153.60 -450.12 -160.10 263.56 24.53 -214.59 24.53 425.26 58.08 -290.77 58.08 520.48 100.54 -343.06 100.54 598.73 153.60 -305.53 153.60 450.12 160.10 75

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

柱底 M N 47.81 2040.34 -3.88 531.80 409.08 835.94 -160.10 -835.94 160.10 接上表

表 6-7 横向框架2轴柱弯矩和轴力组合 层截内次 面 力 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶

γRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk] → -360.96 246.60 242.51 287.38 -369.80 580.09 320.05 620.87 -535.79 897.43 394.33 938.21 -628.39 1206.08 ← -1.73 261.61 5.66 302.39 144.15 627.92 -98.40 668.70 293.47 1010.69 -172.67 1051.47 386.54 1402.13 1.35SGk +SQk -273.47 385.97 182.99 447.14 -173.56 944.39 163.10 1005.56 -186.06 1503.05 163.10 1564.22 -185.71 2061.70 1.2SGk +1.4SQk -245.39 350.65 157.72 405.02 -161.07 899.83 140.04 954.20 -172.18 1449.22 140.04 1503.59 -171.87 1998.61 ∣Mmax∣ N -360.96 246.60 242.51 287.38 -369.80 580.09 320.05 620.87 -535.79 897.43 394.33 938.21 -628.39 1206.08 Nmin M -360.96 246.60 242.51 287.38 -369.80 580.09 320.05 620.87 -535.79 897.43 394.33 938.21 -628.39 1206.08 Nmax M -273.47 385.97 182.99 447.14 -173.56 944.39 163.10 1005.56 -186.06 1503.05 163.10 1564.22 -185.71 2061.70 76

M N M N M N M N M N M N M N 6 5 4 3

2011届土木工程专业毕业设计

柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 M N M N M N M N M N 447.41 1246.86 -701.07 1504.53 417.95 1545.31 -528.42 1854.03 856.32 1919.52 -221.56 1442.91 466.46 1804.05 -177.83 1844.83 349.32 2166.23 -773.76 2231.71 166.14 2122.87 -180.11 2620.64 176.26 2681.81 -136.85 3188.03 60.66 3286.26 142.56 2052.98 -166.62 2548.37 150.66 2602.75 -125.61 3105.62 51.94 3192.93 447.41 1246.86 -701.07 1504.53 417.95 1545.31 -528.42 1854.03 856.32 1919.52 447.41 1246.86 -701.07 1504.53 417.95 1545.31 -528.42 1854.03 856.32 1919.52 166.14 2122.87 -180.11 2620.64 176.26 2681.81 -136.85 3188.03 60.66 3286.26 2 1 第2节 柱端弯矩设计值的调整

“强柱弱梁”的概念要求在强烈地震作用下，结构发生较大侧移进入非弹性间段时，为使框架保持足够的竖向承载能力而免于倒塌，要求实现梁铰侧移机制，即塑性铰应首先在梁上形成，尽可能避免在危害更大的柱上出现塑性铰。为此，就承载力而言，要求同一节点上、下柱端截面极限抗弯承载力之和应大于同一平面内节点左右梁端截面的极限抗弯承载之和。《抗震规范》 规定：一、二、三级框架的梁柱节点处，除框架顶层和柱轴压比小于0.15外，柱端弯矩设计值应符合下式的要求：

ΣMc=ηcΣMb

注：ΣMc—节点上、下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设

计值之和，上、下柱端的弯矩一般按弹性分析分配；

77

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

ΣMb—节点左、右梁端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设

计值之和；

ηc—柱端弯矩增大系数，二级取1.2。

（1） 1轴柱：

第6层，按《抗震规范》，无需调整。

第5层，柱顶轴压比[μN] = N/Ac fc=817.89×103/14.3/7002

=0.12＜0.15，无需调整。

柱底轴压比[μN] = N/Ac fc=879.05×103/14.3/7002

=0.125＜0.15，无需调整。

第4层，柱顶轴压比[μN] = N/Ac fc=1328.28×10/14.3/700

=0.19＞0.15，需调整。

同理3、2、1层也需调整，1柱柱端组合弯矩设计值的调整如下表6-8所示： 层次 6 5 4 3

3

2

截面 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 表 6-8 横向框架1柱柱端组合弯矩设计值的调整 γRE（∑MC=ηC∑Mb) — — — — 323.28 323.28 351.99 γREN — — — — 1040.18 1080.96 1506.01 78

2011届土木工程专业毕业设计

2 1 柱底 柱顶 柱底 柱顶 柱底 351.99 426.77 426.77 332.01 366.96 1546.79 2000.51 2041.29 2510.57 2576.05 注：表中弯矩为相应于本层柱净高上、下端的弯矩设计值 （2）D柱与E柱同理，计算结果见下表6-9： 表 6-9 横向框架D柱柱端组合弯矩设计值的调整 层次 6 截面 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 4 柱底 3 柱顶 柱底 柱顶 柱底 柱顶 423.85 474.23 474.23 489.88 489.88 489.63 938.21 1206.08 1246.86 1504.53 1545.31 1854.03 79

γRE（∑MC=ηC∑Mb) — — — — 423.85 γREN — — — — 897.43 5 2 1

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计 柱底 注：表中弯矩为相应于本层柱净高上、下端的弯矩设计值 540.64 1919.52 第3节 柱端剪力组合和设计值的调整

非抗震设计时，柱端剪力组合设计值的表达式与梁相同，但式中的V应为各种荷载作用下的柱端剪力。 抗震设计时，为了防止框架柱出现剪切破坏，应充分估计的柱端出现塑性铰即达到极限抗弯承载力时有可能产生的最大剪力，并以此进行柱斜截面计算。《抗震规范》规定：对于抗震等级为一、二、三级的框架柱端剪力设计值，应按下式调整：

V=ηVc(Mtc＋Mbc)/Hn

注：Hn—柱的净高； ηVc—柱剪力增大系数；

Mtc、Mbc—柱的上、下柱端顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值

应考虑强柱弱梁系数及底层柱下端弯矩放大系数的影响。

层次

SGk SQk 表 6-10 横向框架1柱剪力组合（kN） γRE 1.35SGk SEk [1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk] +SQk 1.2SGk +1.4SQk ηvc (Mcb+Mcl)/Hn 80

2011届土木工程专业毕业设计

→ 6 5 4 3 2 1 -95.53 -66.92 -69.99 -70.66 -72.72 -27.86 -4.94 -8.17 -8.17 -8.22 -9.13 -3.05 54.27 91.77 148.07 181.23 239.04 207.10 ← -54.27 -91.77 -148.07 -181.23 -239.04 -207.10 blc

→ -35.28 25.58 77.70 109.40 163.50 175.47 ← -141.12 -153.37 -211.04 -243.99 -302.62 -228.38 -133.91 -98.50 -102.66 -103.61 -107.30 -40.67 -121.56 -91.73 -95.43 -96.30 -100.05 -37.71 173.89 184.05 253.25 292.07 363.14 274.00 注：表中V以绕柱端顺时针为正。γRE[ηvc (Mc+M)/Hn]为相应于本层柱净高上、下两端的剪力设计值。

表 6-11 横向框架2柱剪力组合（kN） γRE SEk [1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk] 1.35SGk+SQk ← → ← -78.38 -122.60 -183.60 -221.42 -231.86 -231.72 bl层次 6 5 4 3 2 1 SGk 87.68 81.20 65.63 66.27 67.50 25.84 SQk → 3.63 5.89 5.89 5.98 6.29 2.10 78.38 122.60 183.60 221.42 231.86 231.72 1.2SGk +1.4SQ 110.30 105.68 86.99 87.89 89.81 33.95 ηvc l(M+Mc)/Hn bc156.96 195.27 240.72 278.22 289.65 250.13 4.12 -43.81 -117.30 -153.55 -162.48 -201.73 121.99 115.51 94.48 95.44 97.42 36.99 185.81 212.26 286.19 331.02 344.31 299.40 注：表中V以绕柱端顺时针为正。γRE[ηvc (Mc+Mc)/Hn]为相应于本层柱净高上、下两端的剪力设计值。 81

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第七章 截面设计

第1节 框架梁截面设计

仅以第1层12、23跨框架梁为例,说明计算方法和过程，其它各层梁的配筋计算结果见表。

材料强度：1层混凝土采用C35（fc=16.7N/mm2，ft=1.57N/mm2），2~6层混凝土采用C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43 N/mm2）；纵向钢筋采用HRB400级钢筋（fy=fy'=360N/mm2）；梁柱箍筋采用HRB235级钢筋（fy=fy'=210N/mm2）。

7.1.1 梁的最不利内力

在构件截面配筋时，以控制截面上最不利的内力组合作为配筋的依据。对框架梁可近似取梁端部和跨中截面作为控制截面。

从表6-5中分别选出12跨支座截面及跨中截面的最不利内力，进行配筋计算。

第1层：

支座弯矩： M1=-582.47 kN·m

M2L= -577.57kN·m

跨中控制截面弯矩：

Mmax=826.15 kN·m

7.1.2 梁正截面受弯承载力计算

12跨：

梁最小配筋率要求：

《钢筋混凝土节设计规范》GB50010—2002规定：

82

2011届土木工程专业毕业设计

二级抗震框架梁纵向受拉钢筋最小配筋率（%）在跨中取0.25和

55ft/fy的较大值。支座处取值0.3和65ft/fy中的最大值。

二级抗震要求的梁沿全长箍筋的配筋率应sv0.28ft/fyv

二级抗震要求框架梁端截面底部钢筋和顶部钢筋受力截面面积比值

0.3

（1）考虑跨间最大弯矩处

当梁下部受拉时，按T形截面设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。

翼缘计算宽度：当按计算跨度l0考虑,bf’=l/3=8.1/3=2.7m=2700mm；

按梁净距Sn考虑时， bfbsn=300+7640=7940mm；

按翼缘厚度考虑时，h0=h-as=750-35=715mm，hf’/h0=100/715=0.139﹥0.1,此种情况下不起控制作用，故取bf’=2700mm。

梁内纵向钢筋选HPB400级钢（fy=fy’=360N/mm2）,ξb=0.518.下部跨间截面按单筋T形截面计算。因为

1fbh(hh''cff0'f/2)=1.0×16.7×2700×100×(715-100/2)

=2773kN·m﹥826.15 kN·m

属第一类T行截面 sM1fbh'cf'0=826.15×106/(1.0×16.7×2700×7152)=0.036

112s=0.036 As1fcbfh0'f=(1.0×16.7×2700×0.036×715)/360=3210mm2

y实配钢筋725(As=3436mm2)

83

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

ρ(0.25,55ftfy)0.25% minmaxρ=3436/(400×715)=1.2﹪﹥0.25﹪,满足要求。 （2）12跨支座截面配筋：

①1支座处最大负弯矩设计值 Mmax582.47kNm ，最大正弯矩设计值 Mmax154.88kNm

顶部配筋计算：Mmax582.47kNm

M582.47106s0.0253'22fbh1.016.72700715f01c

112s=0.0253 As1fcb'fh0/fy=1.0×16.7×0.0253×2700×715/360=2263 mm

2

实配622(As=2281mm2)。

ρ(0.3,65ftfy)0.3% minmax AS22810.8%ρρminbh400715o

底部配筋计算：Mmax154.88kNm

M154.88106s0.0067'22fbh1.016.72700715f0 1c112s=0.0067 As1fcb'fh0/fy=1.0×16.7×0.0067×2700×715/360=602 mm

2

实配320(As=941mm2)

ρ=941/400/715=0.32﹪﹥0.3﹪ As’/As=941/2281=0.41﹥0.35 满足要求。

②2支座左端截面配筋计算

84

2011届土木工程专业毕业设计

支座处最大负弯矩设计值：Mmax577.57kNm 支座处最大正弯矩设计值：Mmax135.68kNm 顶部配筋计算：Mmax577.57kNm

M577.57106s0.0251'22fbh1.016.72700715f0 1c112s=0.0251 As1fcb'fh0/fy=1.0×16.7×0.0251×2700×715/360=2244 mm实配6

22(As=2281mm2)。

2

ρ(0.3,65ftfy)0.3% minmaxA2281ρS0.8%ρmin，满足要求。

bho400715底部配筋计算：Mmax135.68kNm

112s=0.0059 135.68106Ms0.0059'22fcb'fh01.016.727007152

As11fcbfh0/fy=1.0×16.7×0.0059×2700×715/360=527 mm

实配3

20(As=941mm2)

ρ(0.3,65ftfy)0.3% minmaxρ=941/400/715=0.32﹪﹥0.3﹪ As’/As=941/2281=0.41﹥0.35 满足要求。 23跨:

跨中梁截面按“T”型截面考虑，《混凝土结构设计规范》规定，

85

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

翼缘计算宽度bf取下列情况最小值。

(A）按计算跨度lo考虑 bflo/3  bf3000/31000mm  (B）按梁净距Sn考虑 bfbsn  bfbsn40022502650mm

(C)按翼缘高度hf考虑

h0=h-as=400-35=365mm

hf/ho100/3650.27＞0.1 当 hf/ho0.1 时不考虑

 故 bf1000mm

(1)23跨中配筋计算

弯矩设计值 M26.86kNm 取混凝土保护层厚度a35mm “T”型截面梁的类型判断

1fcbfhf(hohf/2)1.016.71000100(365100/2)526.05kNm＞M

故属于第一类“T”型截面 配筋计算：

262

αsM/α1fcbfho=26.86×10/1.0×16.7×1000×365=0.012

112α＜b0.518 s0.0122fb Asα1cfho/fy1.016.70.0121000365/360203mm

86

2011届土木工程专业毕业设计

ρminmax(0.25,55ρftfy)0.25%

AS2030.13%＜ρmin bho400365按构造配筋：选 525 (As=941mm2)

A941s0.64%

bh0400365（2）2支座右端截面配筋计算

支座处最大负弯矩设计值 ：Mmax308.07kNm 支座处最大正弯矩设计值 ：Mmax272.49kNm 顶部配筋计算：Mmax308.07kNm

M308.07106s0.1385'221fcbfh01.016.71000365

112s=0.1385 As1fcb'fh0/fy=1.0×16.7×0.1385×1000×365/360=2345 mm实配5

25(As=2454mm2)。

2

ρ(0.3,65ftfy)0.3% minmax A1526ρS1.04%ρmin bho400365底部配筋计算：Mmax272.49kNm

M272.49106s0.1225'22fbh1.016.71000365 f01c

112s=0.1225 As1fcb'fh0/fy=1.0×16.7×0.1225×1000×365/360=2074 mm

2

87

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

实配525(As=2454mm2)

ρ=2454/400/365=1.68﹪﹥0.3﹪ As’/As=1﹥0.35 满足要求。

7.1.3 梁斜截面受剪承载力计算

梁斜截面承载力计算的控制截面一般按下列规定选定： ⑴ 支座边缘处的截面

⑵ 受拉区钢筋弯起点处的截面 ⑶ 箍筋截面面积或间距改变处的截面 ⑷ 腹板宽度改变处的截面

本设计中只考虑了边缘支座处的斜截面，对同一跨梁只计算了剪力较大的一端斜截面，另一端按计算端配置。 12跨：

（1）验算截面尺寸： hw=h0=715mm

hWw/b=715/400=1.79＜4,属厚腹梁。 剪力设计值：V b254.91kNm

V1 =0.25βcfcbh0=0.25×16.7×400×715

=1194.05 kN＞Vb 故截面尺寸满足要求。

（2）箍筋选择及梁斜截面受剪承载力计算：

88

2011届土木工程专业毕业设计

V2=0.7ftbho0.71.57400715314.31kN＞Vb

应按构造配筋

ρsv,min0.24ftf0.241.570.18% yv210故选双肢10@100 A2sv157mm

ρAsvsvbs1574001000.39%＞ρsv,min0.18% 非加密区选10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% 23跨：

（1）验算截面尺寸： hw=h0=365mm

hWw/b=365/400=0.91＜4,属厚腹梁。 剪力设计值：V b108.07kNm V1 =0.25βcfcbh0=0.25×16.7×400×365 =609.55 kN＞Vb 故截面尺寸满足要求。

（2）箍筋选择及梁斜截面受剪承载力计算：

V2 =0.7ftbho0.71.57400365160.45kN＞Vb

89

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

应按构造配筋

ρsv,min0.24ft1.570.240.18% fyv210故选双肢10@100 Asv157mm2

ρsvAsv1570.39%＞ρsv,min0.18% bs400100非加密区选10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18%。 具体配筋结果见表7-1和表7-2: 层 截面 顶面 底面 顶面 支座2L 底面 12跨跨间 顶面 支座2R 底面 23跨跨间 顶面 支座1 底面 支座1

6 5 M 335.89 10.2 324.42 39.29 542.51 134.74 98.03 19.68 472.65 17.45 表 7-1 框架梁纵向钢筋计算表 αs ξ As 实配 0.0197 0.0197 1403 520(As=1570mm2) 0.0006 0.0006 43 320(As=941mm2) 0.0190 0.0190 1355 520(As=1570mm2) 0.0023 0.0023 164 320(As=941mm2) 0.0318 0.0318 2266 525(As=2454mm2) 0.0707 0.0079 1025 420(As=1256mm2) 0.0515 0.0057 746 320(As=941mm2) 0.0103 0.0012 150 218(As=509mm2) 0.0277 0.0277 1974 622(As=2281mm2) 0.0010 0.0010 73 320(As=941mm2) As`/As 0.59 1.59 0.75 0.41 ρ % 0.59 0.64 0.59 0.64 0.92 0.86 0.64 0.35 0.86 0.35 90

2011届土木工程专业毕业设计

顶面 支座2L 底面 12跨跨间 顶面 支座2R 底面 23跨跨间 顶面 支座1 底面 顶面 支座2L 底面 12跨跨间 顶面 支座2R 底面 23跨跨间 顶面 支座1 底面 顶面 支座2L 底面 12跨跨间 顶面 支座2R 底面 435.28 25.68 832.98 180.87 153.49 26.86 538.8 93.72 499.01 44.47 824.17 236.25 207.41 26.86 586.65 141.56 545.23 90.69 824.17 273.98 245.15 0.0255 0.0015 0.0488 0.0949 0.0806 0.0141 0.0316 0.0055 0.0292 0.0026 0.0483 0.1240 0.1089 0.0141 0.0344 0.0083 0.0319 0.0053 0.0483 0.1438 0.1287 0.0255 0.0015 0.0488 0.0106 0.0090 0.0016 0.0316 0.0055 0.0292 0.0026 0.0483 0.0138 0.0121 0.0016 0.0344 0.0083 0.0319 0.0053 0.0483 0.0160 0.0144 1818 107 3479 1376 1168 204 2251 391 2084 186 3443 1798 1578 204 2451 591 2277 379 3443 2085 1866 63654263636662536375620(As=1884mm2) 20(As=941mm2) 28(As=3695mm2) 20(As=1570mm2) 20(As=1256mm2) 18(As=509mm2) 22(As=2281mm2) 20(As=941mm2) 22(As=2281mm2) 20(As=941mm2) 28(As=3695mm2) 20(As=1884mm2) 20(As=1884mm2) 18(As=509mm2) 25(As=2454mm2) 20(As=941mm2) 22(As=2281mm2) 20(As=941mm2) 25(As=3436mm2) 25(As=2454mm2) 20(As=1884mm2) 0.5 0.8 0.41 0.41 1 0.38 0.38 0.77 0.71 0.35 1.39 1.08 0.86 0.35 0.86 0.35 0.86 0.35 1.39 1.29 1.29 0.35 0.92 0.35 0.86 0.35 1.29 1.68 1.29 4 3 91

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

2 1 23跨跨间 顶面 支座1 底面 顶面 支座2L 底面 12跨跨间 顶面 支座2R 底面 23跨跨间 顶面 支座1 底面 顶面 支座2L 底面 12跨跨间 顶面 支座2R 底面 23跨跨间 26.86 711.29 266.64 559.29 106.63 824.17 286.44 257.18 26.86 582.47 154.88 577.57 135.68 826.15 308.07 272.49 26.86 0.0141 0.0417 0.0156 0.0328 0.0062 0.0483 0.1504 0.1350 0.0141 0.0253 0.0067 0.0251 0.0059 0.0358 0.1385 0.1225 0.0121 0.0016 0.0417 0.0156 0.0328 0.0062 0.0483 0.0001 0.0001 0.0000 0.0253 0.0067 0.0251 0.0059 0.0358 0.1385 0.1225 0.0121 204 2971 1114 2336 445 3443 2180 1957 204 2263 602 2244 527 3210 2345 2074 204 2746375536363755318(As=509mm2) 25(As=3436mm2) 20(As=1256mm2) 22(As=2281mm2) 20(As=941mm2) 25(As=3436mm2) 25(As=2454mm2) 25(As=2454mm2) 20(As=941mm2) 22(As=2281mm2) 20(As=941mm2) 22(As=2281mm2) 20(As=941mm2) 25(As=3436mm2) 25(As=2454mm2) 25(As=2454mm2) 20(As=941mm2) 0.37 0.41 1 0.8 0.8 1 0.35 1.29 0.47 0.86 0.35 1.29 1.68 1.68 0.64 0.80 0.32 0.80 0.41 1.20 1.68 1.68 0.64 92

2011届土木工程专业毕业设计

表 7-2 框架梁纵向箍筋计算表 层 截面 剪力设计值 Vb(kN) V1=0.25βcfcbh0 (kN) V2 截面 验算 =0.7ftbho (kN) 配筋判别 梁端加密区 配筋率验算 非加密区 配筋率验算 V2>Vb 1、2按构10@100 187.37 1110.55 266.27 左 造配筋 V1>Vb 6 V2>Vb 满足 按构210@100 83.46 609.55 146.15 造配右 筋 ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18%。 ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% V2>Vb ρρsv0.39%＞sv0.20%＞1、2V>V按构1b 10@100 10@200 5 253.78 1110.55 266.27 ρ0.18%ρ0.18%sv,minsv,min左 满足 造配筋 93

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

2右 V2>Vb 按构83.03 609.55 146.15 造配筋 10@100 ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% V2>Vb ρ0.39%＞1、2按构10@100 sv 10@200 252.10 1110.55 266.27 ρsv,min0.18%左 造配筋 V1>Vb 4 按构满足 2ρsv0.39%＞ 10@100 10@200 89.42 609.55 146.15 造配ρsv,min0.18%右 筋 V2>Vb 1、2按构10@100 252.10 1110.55 266.27 左 造配筋 V1>Vb 3 V2>Vb 满足 按构210@100 102.10 609.55 146.15 造配右 筋 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% 94

2011届土木工程专业毕业设计

V2>Vb 1、2按构10@100 251.65 1110.55 266.27 左 造配筋 V1>Vb 2 V2>Vb 满足 按构210@100 105.73 609.55 146.15 造配右 筋 V2>Vb 1、2按构10@100 254.91 1194.05 314.31 左 造配筋 V1>Vb 1 V2>Vb 满足 按构210@100 108.07 609.55 160.45 造配右 筋 ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% ρsv0.39%＞ρsv,min0.18% 10@200 ρsv0.20%＞ρsv,min0.18% 95

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第2节 框架柱截面设计 7.2.1 柱截面尺寸验算

根据《抗震规范》，对于二级抗震等级，要求剪跨比大于2，轴压比小于0.8。下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果，表中的Mc、

由表可见，各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。 表 7-3 柱的剪跨比和轴压比验算 柱层b/m号 次 m h0/mm fc/(N/mm) 14.3 14.3 14.3 14.3 14.3 16.7 14.3 14.3 14.3 14.3 2ccVc和N都不应考虑抗震调整系数。

M/kN·m V/kN 343.6 329.78 440.89 510.23 598.11 833.19 360.96 360.80 535.79 628.39 141.12 153.37 211.04 243.99 302.66 228.38 154.96 195.27 240.72 278.22 N/kN 307.27 NMcVch0 fcbh 0.20＜0.8 0.27＜0.8 0.34＜0.8 0.36＜0.8 0.06＜0.8 0.14＜0.8 0.22＜0.8 0.30＜0.8 0.38＜0.8 0.40＜0.8 6 700 670 5 700 670 1柱 4 700 670 3 700 670 2 700 670 1 700 770 6 700 670 2柱 5 700 670 4 700 670 3 700 670 3.69＞2 3.26＞879.05 2 1389.43.17＞5 2 1899.83.17＞5 2 2409.92.99＞5 2 2964.44.80＞7 2 3.53＞447.14 2 1005.52.80＞6 2 1564.23.37＞2 2 2122.83.42＞7 2 96

2011届土木工程专业毕业设计

2 700 670 1 700 770 14.3 16.7 289.65 250.1856.32 3 701.07 2681.81 3286.26 3.67＞0.20＜2 0.8 4.50＞0.40＜2 0.8 例：第1层E柱：

柱截面宽度：b=700 mm

柱截面有效高度：h0=800-30=770 mm 混凝土轴心抗压强度设计值：fcm=16.7 N/mm2

柱端弯矩计算值：Mc取上下端弯矩的最大值,Mc=833.19KN·m 柱端剪力计算值：Vc = 228.38KN

柱轴力N取柱顶、柱底的最大值：N=2964.47 KN 剪跨比：Mc/Vch0=833.19×103/228.38/770=4.80＞2 轴压比：N/fcbh0=2964.19×103/16.7/700/770=0.14＜0.8

7.2.2 柱正截面承载力计算

先以第一层1柱为例说明计算过程，其它各层柱的配筋结果见表。 材料强度：混凝土采用C35（fc=16.7N/mm2，ft=1.57N/ mm2）；纵向钢筋采用HRB400级钢筋（fy=fy'=360N/mm2）；箍筋采用HRB235级钢筋（fy=fy'=210N/mm2），取h0=770mm。 框架柱的计算长度：

现浇楼盖：底层柱 lo1.0H lo5.55m

其余柱 lo1.25H 二~六层：lo1.253.94.875m 柱同一截面分别承受正反弯矩，故采用对称配筋。采用Mmax与相应的N及Nmax与相应的M的配筋，取较大者。

1. 第一层1柱顶配筋计算 ⑴柱顶配筋计算 ①Mmax与相应的N

97

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

Mmax434.08kNm N2510.57kN

xNf2510.571031.016.7700214.76mm 1cbx＜bh00.518770398.86mm故属于大偏压柱11.0

x＞2a23060mm

loh5.550.86.93＜15 ζ21.0 eMN434.08106o2510.57103172.9mm emax(ha30,20)23.33mm

eieoea172.923.33196.23mm

1（loh)ζζ1217.9321.01.01.13

1400ei196.23h1400o770eηeih2a1.13196.23800230592.7mm

NexA`1fcbx(h0sAs2)f=238.52mm2

y(h0a`)选 4

25 ，As1964mm2

②Nmax与相应的M

M150.48kNm Nmax2866.24kN

xNf2866.241031.016.7700245.19mm 1cb 98

η2011届土木工程专业毕业设计

xbh00.518770398.86mm故属于大偏压柱 11.0

x＞2a23060mm

lo5.556.93＜15 ζ21.0 h0.8M150.48106eo52.5mm 3N2866.2410heamax(,20)23.33mm

30eieoea75.83mm

l（o)ζζ126.9321.01.0hη111.35

ei75.8314001400770hoeηeiha1.3575.83800230472.30mm 2

xNeαfbx(h)1co2AsAs＜0

fy(hoa) 按构造配筋，按照《混凝土结构设计规范》GB50010—2002规定，当柱的抗震等级为二级，并且采用HRB400级钢筋时，柱全部纵向受力钢筋最小配筋率为0.7%，故ρmin0.35%

2ρminbho0.35%7007701886mm

选 4

25 ，As1964mm2

综上可得1柱顶截面配筋选 4⑴柱底截面配筋 ①Mmax与相应的N，

25 ，AsAs1964mm2

99

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

Mmax833.19kNm N2576.05kN

N2930.45103x.016.7700250.68mm 1fcb1x＜bh00.518770398.86mm,故属于大偏压柱11.0

x＞2a23060mm

loh5.550.86.93＜15 ζ21.0 eMN833.19106o2576.05103323.4mm emax(ha30,20)23.33mm

eieoea323.423.33346.73mm

1（lo)ζζ126.932h1.01.01400e11.08

ih1400346.73o770eηeih2a1.08346.73800230743.24mm Nex A`1fcbx(h0)sAs2f=1723mm2

y(h0a`) 选 4

25 ，As1964mm2

②Nmax与相应的M

M75.25kNm Nmax2964.47kN

N2964.47103xb1.016.7700253.59mm 1fc 100

η2011届土木工程专业毕业设计

x＜bh00.518770398.86mm,故属于大偏压柱 11.0

x＞2a23060mm

loh5.550.86.93＜15 ζ21.0 MN75.25106eo2964.6710325.38mm ehamax(30,20)23.33mm

eieoea48.71mm

l1（oh)ζζ1216.9321.01.01.541400e

ih140048.71o770eηeih2a1.5448.71800230395.18mm Neαfbx(xAA1cho)ss2fh)＜0 , 按构造配筋 。

y(oa综上可得1柱底截面配筋,选 425 ，AsAs1964mm2则1柱配筋可选 425, AA2ss1964mm。

单侧配筋率：

19647008000.35%0.2%，满足要求。

柱截面总配筋为：1225，A2s=5890mm。

配筋率：

58907008001.05%0.8%，同时也小于5%,满足要求。

其余柱配筋见表7-4、表7-5：

101

η

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

102

2011届土木工程专业毕业设计

表 7-4 考虑地震组合情况下1轴柱配筋的计算 层 Mmax Nmax Mmax Nmax Mmax Nmax Mmax Nmax Mmax Nmax Mmax Nmax Mmax M 343.66 300.76 221.49 221.49 329.78 186.67 268.38 197.49 440.89 202.88 382.16 197.49 510.23 N 234.29 307.27 368.44 368.44 615.19 817.89 655.97 879.05 1040.18 1328.28 1080.96 1389.45 1506.01 xb 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 h 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 h0 670 670 670 670 670 670 670 670 670 670 670 670 670 x 63.41 60.70 66.81 66.81 61.46 81.71 65.53 87.82 103.91 132.70 107.99 138.81 150.45 2偏压 ,a 判断 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 e0 646.81 578.81 601.16 601.16 536.06 228.23 409.13 224.66 423.86 152.74 353.54 142.14 338.80 ea 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 ei 670.14 602.14 624.49 624.49 559.39 251.56 432.46 247.99 447.19 176.07 376.87 165.47 362.13 l0 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 l0/h 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 η 1.02 1.02 1.04 1.04 1.04 1.09 1.05 1.09 1.05 1.13 1.06 1.14 1.06 e 580.23 560.44 532.48 579.56 579.56 594.77 775.68 591.20 790.40 519.28 720.08 508.68 705.34 As 897.33 921.15 505.49 505.49 703.12 -122.01 394.16 -133.11 778.14 -486.41 488.28 -554.33 722.69 实配钢筋 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm柱顶 6 柱底 柱顶 5 柱底 柱顶 4 柱底 3 柱顶 103

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

Nmax Mmax Nmax Mmax Nmax Mmax Nmax Mmax Nmax Mmax Nmax 202.88 438.99 197.71 582.10 197.39 598.11 221.09 434.08 150.48 833.19 75.25 1838.68 1546.79 1899.85 2000.51 2348.78 2041.29 2409.95 2510.57 2866.24 2576.05 2964.47 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 347.06 398.86 398.86 398.86 398.86 700 700 700 700 700 700 800 800 800 800 800 670 670 670 670 670 670 670 770 770 770 770 183.68 154.52 189.80 199.85 234.64 203.93 240.75 214.76 245.19 220.36 253.59 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 大偏压 110.34 283.81 104.07 290.98 84.04 293.01 91.74 172.90 52.50 323.44 25.38 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 23.33 133.67 307.14 127.40 314.31 107.37 316.34 115.07 196.23 75.83 346.77 48.71 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 4.875 5.550 5.550 5.550 5.550 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.96 6.09 6.94 6.94 6.94 6.94 1.17 1.08 1.18 1.07 1.22 1.07 1.15 1.13 1.35 1.08 1.54 476.88 650.35 470.61 657.52 450.58 659.55 502.84 592.70 472.30 743.24 395.18 -808.23 386.77 -861.65 759.24 -1040.82 810.75 -489.32 238.52 -882.94 1723.59 -1731.31 ) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 4225(As=1964mm) 柱底 柱顶 2 柱底 柱顶 1 柱底 104

2011届土木工程专业毕业设计

表 7-5 考虑地震组合情况下2轴柱配筋的计算 层 M N xb h h0 x 2a ,偏压 判断 e0 ea ei l0 l0/h η e As 955.05 710.87 691.96 248.65 913.95 -297.20 654.93 -397.30 1318.08 -682.33 666.62 -821.87 1454.22 -987.90 636.70 实配钢筋 柱顶 6 柱底 Mmax 360.96 246.60 347.06 700 670 64.64 Nmax 273.47 385.97 347.06 700 670 68.56 Mmax 242.51 287.38 347.06 700 670 68.71 Nmax 182.99 447.14 347.06 700 670 64.67 Mmax 369.80 580.09 347.06 700 670 67.95 Nmax 173.56 944.39 347.06 700 670 94.34 Mmax 320.05 620.87 347.06 700 670 62.02 60 大偏压 463.75 23.33 487.08 4.875 6.96 1.02 830.29 60 大偏压 608.53 23.33 631.86 4.875 6.96 1.03 975.07 60 大偏压 643.87 23.33 667.20 4.875 6.96 1.03 910.41 60 大偏压 409.25 23.33 432.58 4.875 6.96 1.05 775.79 60 大偏压 637.49 23.33 660.82 4.875 6.96 1.04 1004.03 60 大偏压 183.78 23.33 207.11 4.875 6.96 1.11 550.32 60 大偏压 515.49 23.33 538.82 4.875 6.96 1.04 882.03 425(As=1964mm) 2425(As=1964mm) 2柱顶 5 柱底 425(As=1964mm) 2Nmax 163.10 1005.56 347.06 700 670 100.46 60 大偏压 162.20 23.33 185.53 4.875 6.96 1.13 528.74 Mmax 535.79 897.43 347.06 700 670 89.65 60 大偏压 597.03 23.33 620.36 4.875 6.96 1.04 963.57 425(As=1964mm) 2柱顶 4 柱底 Nmax 186.06 1503.05 347.06 700 670 150.15 60 大偏压 123.79 23.33 147.12 4.875 6.96 1.16 490.33 Mmax 394.33 938.21 347.06 700 670 93.73 60 大偏压 420.30 23.33 443.63 4.875 6.96 1.05 786.84 425(As=1964mm) 2Nmax 163.10 1564.22 347.06 700 670 156.27 60 大偏压 104.27 23.33 127.60 4.875 6.96 1.18 470.81 Mmax 628.39 1206.08 347.06 700 670 120.49 60 大偏压 521.02 23.33 544.35 4.875 6.96 1.04 887.56 Nmax 185.71 2061.70 347.06 700 670 205.96 60 大偏压 90.08 23.33 113.41 4.875 6.96 1.20 456.62 Mmax 447.41 1246.86 347.06 700 670 124.56 60 大偏压 358.83 23.33 382.16 4.875 6.96 1.06 725.37 425(As=1964mm) 2柱顶 3 柱底 425(As=1964mm) 2Nmax 166.14 2122.87 347.06 700 670 212.07 60 大偏压 78.26 23.33 101.59 4.875 6.96 1.23 444.80 -1097.91 Mmax 701.07 1504.53 347.06 700 670 150.30 60 大偏压 465.97 23.33 489.30 4.875 6.96 1.05 832.51 1551.97 425(As=1964mm) 22 柱顶 Nmax 180.11 2620.64 347.06 700 670 261.80 60 大偏压 68.73 23.33 92.06 4.875 6.96 1.25 435.27 -1181.00 425(As=1964mm) 2 105

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

柱底 Mmax 417.95 1545.31 347.06 700 670 154.38 60 大偏压 270.46 23.33 293.79 4.875 6.96 1.08 637.00 Nmax 176.26 2681.81 347.06 800 670 229.41 60 大偏压 65.72 23.33 89.05 4.875 6.09 1.20 476.83 Mmax 528.42 1854.03 398.86 800 770 158.60 60 大偏压 285.01 23.33 308.34 5.550 6.94 1.09 704.81 Nmax 136.85 3188.03 398.86 800 770 272.71 60 大偏压 42.93 23.33 66.26 5.550 6.94 1.40 462.73 Mmax 856.32 1919.52 398.86 800 770 164.20 60 大偏压 446.11 23.33 469.44 5.550 6.94 1.06 865.91 296.41 15.52 789.04 -955.61 1994.98 425(As=1964mm) 2柱顶 1 柱底 425(As=1964mm) 2Nmax 60.66 3286.26 398.86 800 770 281.12 60 大偏压 18.46 23.33 41.79 5.550 6.94 1.63 438.26 -1242.50 622(As=2281mm 2 106

2011届土木工程专业毕业设计

7.2.3 柱斜截面受剪承载力计算

1.第一层1轴柱斜截面抗剪承载力计算为例，其余轴柱的配筋见表7-5。

从表6-10可查得框架柱的剪力设计值：V=274.00kN

M833.194.73，取λ=3。 剪跨比：λCVcho228.380.77N2964.47kN＞N`0.3fcA0.316.77008002805kN

取N2805kN

N28051030.3＜0.8, fcbh16.77008001.75ftbh00.07N370kNV,按构造配筋。 1加密区选复式4肢10@100，非加密区选复式4肢10@200。 《建筑抗震设计规范》（GB5001-2001）要求的最小体积配箍率为：

vvfcfyv=0.08×16.7/210=0.64%

在柱箍筋加密区范围内，箍筋的体积配箍率为：

v464078.5474078.50.91%v，满足要求。

1006407402.第一层2轴柱斜截面抗剪承载力计算

从表6-10可查得框架柱的剪力设计值：V=299.40kN

M856.324.43，取λ=3。 剪跨比：λCVcho250.130.77N3286.26kN＞N`0.3fcA0.316.77008002805kN

107

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

取N2805kN

N28051030.3＜0.8, fcbh16.77008001.75ftbh00.07N370kNV,按构造配筋。 1加密区选复式4肢10@100，非加密区选复式4肢10@200。 《建筑抗震设计规范》（GB5001-2001）要求的最小体积配箍率为：

vvfcfyv=0.08×16.7/210=0.64%

在柱箍筋加密区范围内，箍筋的体积配箍率为：

v464078.5474078.50.91%v，满足要求。

100640740加密区选复式4肢10@100 非加密区选复式4肢10@200

7.2.4 框架柱抗震构造措施

1.对二级抗震结构，钢筋采用HRB400时，柱的纵向钢筋的最小配筋率采用0.8%；

2.柱箍筋在规范围内加密；加密区箍筋的间距和直径应符合以下要求。

二级抗震要求：箍筋最大间距min(8d,100) d:柱纵筋最小直径

箍筋最小直径：10mm 3.箍筋加密区范围 （1）柱端：max(h,

Hn6,500) h:截面高度 Hn:柱净高

108

2011届土木工程专业毕业设计

本设计：max(700,3100/6,500)=700mm (二~六层) （2）首层柱底 5550/3=1850mm 取1800mm 各层柱箍筋计算结果见表7-6：

109

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

表 7-6 框架柱箍筋数量计算表 配筋 轴压` λ NN Vu 比 加密区 非加密区 0.05 293 复式4肢复式4肢柱号 层次 6 V 173.89 MC 343.66 VC 141.12 h0 λ， ρ 1.61% 满足 1.61% 满足 1.61% 满足 1.61% 满足 1.61% 满足 0.91% 满足 ρv 0.54% 673.3.21368.40 6 0 02 4 10@100 复式4肢10@200 复式4肢5 184.05 329.78 153.37 673.3.21879.00 2 0 02 5 0.13 293 10@100 复式4肢10@200 复式4肢0.54% 4 1 3 253.25 440.89 211.04 673.3.211389.0 1 0 02 45 0.20 294 10@100 复式4肢10@200 复式4肢0.54% 292.07 510.23 243.79 673.3.211899.0 1 0 02 85 0.27 294 10@100 复式4肢10@200 复式4肢0.54% 2 363.14 582.1 302.62 672.2.21352102 0.30 0 9 3 02 6 10@100 复式4肢10@200 复式4肢0.54% 1 274 833.19 228.38 774.3.28372805 0.30 0 7 0 05 0 10@100 10@200 0.64% 110

2011届土木工程专业毕业设计

6 185.81 360.96 156.96 673.3.21447.10 4 0 02 4 0.06 293 复式4肢复式4肢10@100 复式4肢10@200 复式4肢5 212.26 369.8 195.27 672.2.211005.0 8 8 02 56 0.14 309 10@100 复式4肢10@200 复式4肢4 2 286.19 535.79 240.72 673.3.211564.0 3 0 02 22 0.22 294 10@100 复式4肢10@200 复式4肢3 331.02 628.39 278.22 673.3.21292102 0.30 0 4 0 02 4 10@100 复式4肢10@200 复式4肢2 344.31 299.4 701.07 856.32 289.65 250.13 673.3.21292102 0.30 0 6 0 02 4 774.3.28372805 0.30 0 4 0 05 0 10@100 复式4肢10@200 复式4肢1 10@100 10@200 1.61% 满足 1.61% 满足 1.61% 满足 1.61% 满足 1.61% 满足 1.61% 0.54% 0.54% 0.54% 0.54% 0.54% 0.64% 111

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第3节 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算

以第1层中节点为例，由节点两侧梁的受弯承载力计算节点核芯区的剪力设计值，因为节点两侧梁不等高，计算时取两侧梁的平均高度，即

hb=(750+400)/2=575mm hb0=(715+365)/2=540mm

本例框架为二级抗震等级，梁柱节点核芯区组合的剪力设计值Vj按下式计算：

hboas'Vj1

hboas'Hchb注：Hc为柱的计算高度，可采用节点上、下柱反弯点之间的距离，即:

Hc=0.50×3.9＋0.35×5.55=3.89m

ΣMb为节点左右梁端逆时针或顺时针方向组合弯矩设计值之和，即：

ΣMb=577.57＋308.07=885.64 kN·m

剪力设计值为：

jbMb

因bb=bc/2=350mm，bj=700；bj=800mm，ηi=1.5，则

1(0.3jfcbjhj)1.2885.6410354035Vj11784kN540353890575RE足要求。

节点核心区的受剪承载力按下式计算：

bjhb0as'1 1.1jftbjhj0.05jNfyvAsvj

REbcs其中N取以下二者中的较小值：

地震作用组合的节点上柱底轴力：N=1545.31 kN

N=0.5fcA=0.5×16.7×700×800=4676kN，故取N=1545.31 kN。

1(0.31.516.7700800)4951kNVj ，满0.85 112

2011届土木工程专业毕业设计

设节点核芯区配箍筋为4Ф10@100 ,则

bjhb0as'11.1jftbjhj0.05jNfyvAsvj REbcs15403531.11.51.577008000.051.515451021078.540.85 =2083 kN＞Vj=1784 kN

故承载力满足要求。

其它层计算结果见下表7-7、表7-8:

100113

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计 表 7-7 1轴框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 层次 hb/mm hb0/mm Hc/mm ∑Mb/kN·m Vj/kN bj/mm hj/mm 6 700 665 2730 335.89 441.23 700 700 /kN 3709.59 5 700 665 3510 472.65 698.44 700 700 3709.59 4 700 665 3705 538.80 811.12 700 700 3709.59 3 700 665 3900 586.65 897.43 700 700 3709.59 2 700 665 3705 711.29 1070.80 700 700 3709.59 1 700 665 3615 582.47 869.68 700 800 4951.06 0.3jfcbjhjREN/kN 是否满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 169.12 3504 4Ф10@100 1863.84 209.90 3504 4Ф10@100 1867.43 465.73 3504 4Ф10@100 1890.01 677.18 3504 4Ф10@100 1908.67 847.79 3504 4Ф10@100 1923.72 989.44 4676 4Ф10@100 2130.53 0.5fcA/kN 现配置箍筋 bjhb0as'11.1jftbjhj0.05jNfyvAsvjREbcs/kN 114

2011届土木工程专业毕业设计

结论 合格 合格 合格 合格 合格 合格 115

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计 表 7-8 2轴框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 层次 hb/mm hb0/mm Hc/mm ∑Mb/kN·m Vj/kN bj/mm hj/mm 6 550 515 2535 459.16 870.32 700 700 /kN 4332.18 5 550 515 4680 616.15 1361.35 700 700 4332.18 4 550 515 3900 735.26 1574.77 700 700 4332.18 3 550 515 3900 819.21 1754.58 700 700 4332.18 2 550 515 3705 845.73 1792.65 700 700 4332.18 1 575 540 3892 885.64 1784.09 700 800 4951.06 0.3jfcbjhjREN/kN 是否满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 246.60 3504 4Ф10@100 1754.31 287.38 3504 4Ф10@100 1757.91 620.87 3504 4Ф10@100 1787.33 938.21 3504 4Ф10@100 1815.33 1246.86 3504 4Ф10@100 1842.57 1545.31 4396 4Ф10@100 2191.31 0.5fcA/kN 现配置箍筋 bjhb0as'11.1jftbjhj0.05jNfyvAsvjREbcs/kN 116

2011届土木工程专业毕业设计

结论 合格 合格 合格 合格 合格 合格 117

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第八章 框架结构电算

第1节 框架结构设计信息

建筑结构的总信息 SATWE 中文版 文件名: WMASS.OUT

工程名称 : 西安理工大学曲江校区11号教学楼设计 设计人 : 韦定 |

工程代号 : 校核人 : 日期:2011/ 6/ 7 |

/////////////////////////////////////////////////////////////////

总信息 ..............................................

结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 25.00 钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00 地下室层数: MBASE= 0

竖向荷载计算信息: 按模拟施工加荷计算方式 风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力

公司名称:

118

2011届土木工程专业毕业设计

特殊荷载计算信息: 不计算 结构类别: 框架结构 裙房层数: MANNEX= 0 转换层所在层号： MCHANGE= 0 墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00

墙元侧向节点信息: 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法

风荷载信息 .......................................... 修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.35

地面粗糙程度: B 类 结构基本周期（秒）: T1 = 0.30 体形变化分段数: MPART= 1 各段最高层号: NSTi = 6 各段体形系数: USi = 1.30

地震信息 ............................................

振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数: NMODE= 12 地震烈度: NAF = 8.00 场地类别: KD = 3

设计地震分组: 一组 特征周期 TG = 0.45 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.16 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.90 框架的抗震等级: NF = 2

119

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

剪力墙的抗震等级: NW = 5 活荷质量折减系数: RMC = 0.50 周期折减系数: TC = 0.80 结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00

是否考虑偶然偏心: 否 是否考虑双向地震扭转效应: 否 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0

活荷载信息 ..........................................

考虑活荷不利布置的层数 不考虑 柱、墙活荷载是否折减 不折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 ------------柱，墙，基础活荷载折减系数------------- 计算截面以上的层数---------------折减系数 1 1.00 2---3 0.85 4---5 0.70 6---8 0.65 9---20 0.60 > 20 0.55

调整信息 ........................................ 中梁刚度增大系数： BK = 1.00 梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85 梁设计弯矩增大系数： BM = 1.10 连梁刚度折减系数： BLZ = 0.70 梁扭矩折减系数： TB = 0.40

120

2011届土木工程专业毕业设计

全楼地震力放大系数： RSF = 1.00 0.2Qo 调整起始层号： KQ1 = 1 0.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 6 顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0 顶塔楼内力放大： RTL = 1.00 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 = 1.15 是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0 剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0

配筋信息 ........................................ 梁主筋强度 (N/mm2): IB = 360 柱主筋强度 (N/mm2): IC = 360 墙主筋强度 (N/mm2): IW = 210 梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 210 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210 墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210 梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00 柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00 墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 200.00 墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30

设计信息 ........................................ 结构重要性系数: RWO = 1.00

柱计算长度计算原则: 有侧移 梁柱重叠部分简化: 不作为刚域

121

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

是否考虑 P-Delt 效应： 否 柱配筋计算原则: 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85 梁保护层厚度 (mm): BCB = 35.00 柱保护层厚度 (mm): ACA = 30.00

是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 是

荷载组合信息 ........................................ 恒载分项系数: CDEAD= 1.20 活载分项系数: CLIVE= 1.40 风荷载分项系数: CWIND= 1.40 水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30 竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50 特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00 活荷载的组合系数: CD_L = 0.70 风荷载的组合系数: CD_W = 0.60 活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50

剪力墙底部加强区信息................................. 剪力墙底部加强区层数 IWF= 2 剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 9.45

********************************************************* * 各层的质量、质心坐标信息 * *********************************************************

层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载

122

2011届土木工程专业毕业设计

质量

(m) (m) (t) (t)

6 1 25.532 15.536 25.050 1306.8 12.3

5 1 25.823 15.628 21.150 1351.6 108.3

4 1 25.823 15.628 17.250 1351.6 108.3

3 1 25.823 15.628 13.350 1351.6 108.3

2 1 25.823 15.628 9.450 1351.6 108.3

1 1 25.813 15.626 5.550 1459.1 108.7

活载产生的总质量 (t): 554.330 恒载产生的总质量 (t): 8172.303 结构的总质量 (t): 8726.632 恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载 结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量

活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg)

********************************************************* * 各层构件数量、构件材料和层高 * *********************************************************

123

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

层号 塔号 梁数 柱数 墙数 层高 累计高度

(混凝土) (混凝土) (混凝土) (m) (m)

1 1 150(35) 32(35) 0(35) 5.550

2 1 150(30) 32(30) 0(35) 9.450

3 1 150(30) 32(30) 0(35) 13.350

4 1 150(30) 32(30) 0(35) 17.250

5 1 150(30) 32(30) 0(35) 21.150

6 1 150(30) 32(30) 0(35) 25.050

********************************************************* * 风荷载信息 * *********************************************************

层号 塔号 风荷载X 剪力X 倾覆弯矩X 风荷载Y 倾覆弯矩Y

5.550 3.900 3.900 3.900 3.900 3.900 剪力Y 124

2011届土木工程专业毕业设计

6 1 170.69 170.7 665.7 65.65 65.7 256.0

5 1 156.25 326.9 1940.8 60.09 125.7 746.4

4 1 141.68 468.6 3768.4 54.49 180.2 1449.3

3 1 126.35 595.0 6088.8 48.60 228.8 2341.8

2 1 110.92 705.9 8841.7 42.66 271.5 3400.6

1 1 147.99 853.9 13580.8 57.21 328.7 5224.9

===========================================================================

计算信息

===========================================================================

Project File Name : weid

计算日期 : 2011. 6. 7 开始时间 : 14:18:18

可用内存 : 976.00MB

第一步: 计算每层刚度中心、自由度等信息 开始时间 : 14:18:18

125

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

第二步: 组装刚度矩阵并分解 开始时间 : 14:18:20 Calculate block information 刚度块总数: 1 自由度总数: 1638 大约需要 3.1MB 硬盘空间

刚度组装：从 1 行到 1638 行

第三步: 地震作用分析 开始时间 : 14:18:21 方法 1 (侧刚模型) 起始列 = 1 终止列 = 18

第四步: 计算位移 开始时间 : 14:18:21 形成地震荷载向量 形成风荷载向量 形成垂直荷载向量 Calculate Displacement

LDLT 回代：从 1 列到 33 列

写出位移文件

第五步: 计算杆件内力 开始时间 : 14:18:22 结束日期 : 2011. 6. 7 时间 : 14:18:24

126

2011届土木工程专业毕业设计

总用时 : 0: 0: 6

===========================================================================

各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Floor No : 层号 Tower No : 塔号

Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值 Alf : 层刚性主轴的方向 Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值 Gmass : 总质量

Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率

Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值 Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值 或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度

===========================================================================

Floor No. 1 Tower No. 1

Xstif= 25.6186(m) Ystif= 15.5750(m) Alf = 0.0000(Degree)

Xmass= 25.8129(m) Ymass= 15.6264(m) Gmass= 1676.5686(t)

Eex = 0.0110 Eey = 0.0026 Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000

127

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

Ratx1= 1.5811 Raty1= 1.1949 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX = 8.3668E+05(kN/m) RJY = 8.0412E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)

---------------------------------------------------------------------------

Floor No. 2 Tower No. 1

Xstif= 25.6186(m) Ystif= 15.5750(m) Alf = 45.0000(Degree)

Xmass= 25.8233(m) Ymass= 15.6279(m) Gmass= 1568.2446(t)

Eex = 0.0114 Eey = 0.0030 Ratx = 0.8537 Raty = 1.0634

Ratx1= 1.4164 Raty1= 1.2823 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX = 7.1424E+05(kN/m) RJY = 8.5510E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)

---------------------------------------------------------------------------

Floor No. 3 Tower No. 1

Xstif= 25.6186(m) Ystif= 15.5750(m) Alf = 45.0000(Degree)

Xmass= 25.8233(m) Ymass= 15.6279(m) Gmass= 1568.2446(t)

Eex = 0.0114 Eey = 0.0030

128

2011届土木工程专业毕业设计

Ratx = 0.8997 Raty = 0.9766

Ratx1= 1.3428 Raty1= 1.2948 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX = 6.4261E+05(kN/m) RJY = 8.3505E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)

---------------------------------------------------------------------------

Floor No. 4 Tower No. 1

Xstif= 25.6186(m) Ystif= 15.5750(m) Alf = 45.0000(Degree)

Xmass= 25.8233(m) Ymass= 15.6279(m) Gmass= 1568.2446(t)

Eex = 0.0114 Eey = 0.0030 Ratx = 0.9765 Raty = 0.9980

Ratx1= 1.3735 Raty1= 1.3367 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX = 6.2752E+05(kN/m) RJY = 8.3340E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)

---------------------------------------------------------------------------

Floor No. 5 Tower No. 1

Xstif= 25.6186(m) Ystif= 15.5750(m) Alf = 45.0000(Degree)

Xmass= 25.8233(m) Ymass= 15.6279(m) Gmass= 1568.2446(t)

129

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

Eex = 0.0114 Eey = 0.0030 Ratx = 0.9895 Raty = 0.9987

Ratx1= 1.4210 Raty1= 1.3819 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX = 6.2092E+05(kN/m) RJY = 8.3231E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)

---------------------------------------------------------------------------

Floor No. 6 Tower No. 1

Xstif= 25.6186(m) Ystif= 15.5750(m) Alf = 45.0000(Degree)

Xmass= 25.5316(m) Ymass= 15.5360(m) Gmass= 1331.4152(t)

Eex = 0.0049 Eey = 0.0022 Ratx = 0.8797 Raty = 0.9045

Ratx1= 1.2500 Raty1= 1.2500 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00

RJX = 5.4620E+05(kN/m) RJY = 7.5286E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m)

---------------------------------------------------------------------------

============================================================================

抗倾覆验算结果

130

2011届土木工程专业毕业设计

============================================================================

抗倾覆弯矩Mr 倾覆弯矩Mov 比值Mr/Mov 零应力区(%)

X风荷载 855209.9 14259.8 59.97 0.00 Y风荷载 2212201.3 5489.3 403.00 0.00 X 地 震 855209.9 104059.6 8.22 0.00 Y 地 震 2212201.3 114556.8 19.31 0.00

============================================================================

结构整体稳定验算结果

============================================================================

层号 X向刚度 Y向刚度 层高 上部重量 X刚重比 Y刚重比

1 0.837E+06 0.804E+06 5.55 87266. 53.21 51.14

2 0.714E+06 0.855E+06 3.90 71588. 38.91 46.58

3 0.643E+06 0.835E+06 3.90 56989. 43.98 57.15

4 0.628E+06 0.833E+06 3.90 42390. 57.73 76.68

5 0.621E+06 0.832E+06 3.90 27790. 87.14

131

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

116.80

6 0.546E+06 0.753E+06 3.90 13191. 161.49 222.59

该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算 该结构刚重比Di*Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应

**********************************************************************

* 楼层抗剪承载力、及承载力比值 *

**********************************************************************

Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比

---------------------------------------------------------------------- 层号 塔号 X向承载力 Y向承载力 Ratio_Bu:X,Y

---------------------------------------------------------------------- 6 1 0.8749E+04 0.7894E+04 1.00 1.00 5 1 0.1094E+05 0.1053E+05 1.25 1.33 4 1 0.1347E+05 0.1280E+05 1.23 1.22 3 1 0.1517E+05 0.1473E+05 1.13 1.15 2 1 0.1645E+05 0.1615E+05 1.08 1.10

1 1 0.1999E+05 0.1880E+05 1.22 1.16

132

2011届土木工程专业毕业设计

---------------------------------------------------------------------------

第2节 位移输出文件

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// |公司名称: |

| |

| SATWE 位移输出文件 |

| 文件 名称: WDISP.OUT |

| |

| 工程名称: 设计人: |

| 工程代号: 校核人: 日期:2011/ 6/ 7 |

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

所有位移的单位为毫米

Floor : 层号 Tower : 塔号

Jmax : 最大位移对应的节点号 JmaxD : 最大层间位移对应的节点号 Max-(Z) : 节点的最大竖向位移 h : 层高

Max-(X)，Max-(Y) : X,Y方向的节点最大位移 Ave-(X)，Ave-(Y) : X,Y方向的层平均位移

133

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

Max-Dx ，Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移 Ave-Dx ，Ave-Dy : X,Y方向的平均层间位移

Ratio-(X),Ratio-(Y): 最大位移与层平均位移的比值

Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值 Max-Dx/h，Max-Dy/h : X,Y方向的最大层间位移角 X-Disp，Y-Disp，Z-Disp:节点X,Y,Z方向的位移

=== 工况 1 === X 方向地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h 6 1 572 37.70 37.47 1.01 3900. 572 3.24 3.23 1.00 1/1202. 5 1 481 34.76 34.55 1.01 3900. 481 5.13 5.11 1.01 1/ 760. 4 1 390 29.96 29.77 1.01 3900. 390 6.78 6.74 1.01 1/ 575. 3 1 299 23.42 23.26 1.01 3900. 299 7.95 7.90 1.01 1/ 591. 2 1 208 15.58 15.48 1.01 3900. 208 8.10 8.05 1.01 1/581. 1 1 117 7.50 7.45 1.01 5550. 117 7.50 7.45 1.01 1/ 740.

X方向最大值层间位移角: 1/ 581.

=== 工况 2 === Y 方向地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h 6 1 493 33.83 33.59 1.01 3900. 493 2.36 2.35 1.00 1/1650. 5 1 402 31.68 31.44 1.01 3900. 402 4.01 3.99 1.01 1/ 972. 4 1 311 27.90 27.69 1.01 3900. 311 5.49 5.45 1.01 1/ 710. 3 1 220 22.59 22.42 1.01 3900. 220 6.67 6.62 1.01 1/ 585. 2 1 129 16.00 15.88 1.01 3900.

134

2011届土木工程专业毕业设计

129 7.43 7.37 1.01 1/ 575. 1 1 38 8.59 8.53 1.01 5550. 38 8.59 8.53 1.01 1/ 646.

Y方向最大值层间位移角: 1/ 575.

=== 工况 3 === X 方向风荷载作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h 6 1 572 4.62 4.62 1.00 3900. 572 0.34 0.34 1.00 1/9999. 5 1 481 4.28 4.28 1.00 3900. 481 0.56 0.56 1.00 1/7009. 4 1 390 3.72 3.72 1.00 3900. 390 0.77 0.77 1.00 1/5051. 3 1 299 2.95 2.95 1.00 3900. 299 0.95 0.95 1.00 1/4117. 2 1 208 2.00 2.00 1.00 3900. 208 1.01 1.01 1.00 1/3852. 1 1 117 0.99 0.99 1.00 5550. 117 0.99 0.99 1.00 1/5595.

X方向最大值层间位移角: 1/3852.

=== 工况 4 === Y 方向风荷载作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h 6 1 493 1.47 1.47 1.00 3900. 493 0.09 0.09 1.00 1/9999. 5 1 402 1.38 1.38 1.00 3900. 402 0.16 0.16 1.00 1/9999. 4 1 311 1.23 1.22 1.00 3900. 311 0.22 0.22 1.00 1/9999. 3 1 220 1.00 1.00 1.00 3900. 220 0.28 0.28 1.00 1/9999. 2 1 129 0.73 0.72 1.00 3900. 129 0.33 0.33 1.00 1/9999. 1 1 38 0.40 0.40 1.00 5550.

135

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

38 0.40 0.40 1.00 1/9999.

Y方向最大值层间位移角: 1/9999.

=== 工况 5 === 竖向恒载作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Z) 6 1 570 -5.98 5 1 479 -7.66 4 1 388 -7.95 3 1 297 -7.97 2 1 206 -7.80 1 1 115 -7.23

=== 工况 6 === 竖向活载作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Z) 6 1 510 -0.50 5 1 479 -1.75 4 1 388 -1.71 3 1 297 -1.68 2 1 206 -1.63 1 1 115 -1.54

第3节 周期、地震力与振型输出文件

======================================================================

周期、地震力与振型输出文件 (侧刚分析方法)

======================================================================

考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数

振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数

1 1.1768 179.98 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00

136

2011届土木工程专业毕业设计

2 1.0831 89.92 0.98 ( 0.00+0.98 ) 0.02 3 1.0575 92.41 0.02 ( 0.00+0.02 ) 0.98 4 0.3690 179.97 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 5 0.3430 89.92 0.98 ( 0.00+0.98 ) 0.02 6 0.3333 93.21 0.02 ( 0.00+0.02 ) 0.98 7 0.1982 179.96 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 8 0.1877 89.90 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.01 9 0.1805 95.22 0.01 ( 0.00+0.01 ) 0.99 10 0.1246 179.89 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 11 0.1207 89.82 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.01 12 0.1141 98.62 0.01 ( 0.00+0.01 ) 0.99

地震作用最大的方向 = -89.973 (度)

============================================================

仅考虑 X 向地震作用时的地震力 Floor : 层号 Tower : 塔号

F-x-x : X 方向的耦联地震力在 X 方向的分量 F-x-y : X 方向的耦联地震力在 Y 方向的分量 F-x-t : X 方向的耦联地震力的扭矩

振型 1 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 1406.46 -0.43 -148.35 5 1 1437.37 -0.62 -156.99 4 1 1238.41 -0.55 -138.57 3 1 963.66 -0.44 -110.15 2 1 635.63 -0.31 -74.20 1 1 325.24 -0.17 -39.32

振型 2 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.00 1.98 5.25

137

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

5 1 0.00 2.06 5.46 4 1 0.00 1.81 4.75 3 1 0.00 1.46 3.73 2 1 0.00 1.03 2.50 1 1 0.00 0.59 1.32

振型 3 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.10 -1.54 150.65 5 1 0.05 -1.43 156.21 4 1 0.04 -1.25 135.29 3 1 0.03 -1.01 106.05 2 1 0.02 -0.72 70.78 1 1 0.01 -0.41 37.33

振型 4 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -945.73 0.34 138.23 5 1 -442.12 0.31 92.09 4 1 320.72 -0.05 -3.01 3 1 899.03 -0.38 -87.38 2 1 1007.00 -0.49 -115.73 1 1 673.82 -0.37 -84.07

振型 5 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.00 -1.25 -2.82 5 1 0.00 -0.68 -1.49 4 1 0.00 0.29 0.73 3 1 0.00 1.11 2.51 2 1 0.00 1.38 2.95 1 1 0.00 1.04 2.06

振型 6 的地震力

138

2011届土木工程专业毕业设计

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -0.07 0.88 -104.22 5 1 0.00 0.39 -51.09 4 1 0.03 -0.23 33.18 3 1 0.04 -0.73 98.52 2 1 0.04 -0.89 112.55 1 1 0.03 -0.68 77.83

振型 7 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 483.51 -0.35 -107.51 5 1 -189.95 0.04 -0.48 4 1 -586.18 0.46 87.56 3 1 -214.51 0.26 49.97 2 1 437.39 -0.27 -53.16 1 1 577.79 -0.47 -86.70

振型 8 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.00 0.85 1.58 5 1 0.00 -0.24 -0.37 4 1 0.00 -1.02 -1.70 3 1 0.00 -0.51 -0.75 2 1 0.00 0.63 1.21 1 1 0.00 1.05 1.75

振型 9 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.05 -0.48 73.18 5 1 -0.03 0.18 -26.89 4 1 -0.05 0.55 -88.77 3 1 -0.01 0.26 -35.17

139

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

2 1 0.04 -0.35 63.87 1 1 0.05 -0.58 89.19

振型 10 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -227.25 0.48 70.46 5 1 320.65 -0.59 -59.22 4 1 124.56 -0.36 -37.83 3 1 -354.03 0.67 68.94 2 1 -54.78 0.23 18.96 1 1 378.34 -0.74 -74.93

振型 11 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.00 -0.71 -1.13 5 1 0.00 0.92 1.20 4 1 0.00 0.50 0.62 3 1 0.00 -1.02 -1.40 2 1 0.00 -0.34 -0.30 1 1 0.00 1.11 1.57

振型 12 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -0.04 0.23 -45.24 5 1 0.05 -0.32 62.61 4 1 0.01 -0.14 26.37 3 1 -0.05 0.34 -69.24 2 1 0.00 0.11 -13.33 1 1 0.06 -0.38 74.89

各振型作用下 X 方向的基底剪力

------------------------------------------------------- 振型号 剪力(kN) 1 6006.77

140

2011届土木工程专业毕业设计

2 0.01 3 0.24 4 1512.72 5 0.00 6 0.07 7 508.05 8 0.00 9 0.04 10 187.49 11 0.00 12 0.03

各层 X 方向的作用力(CQC) Floor : 层号 Tower : 塔号

Fx : X 向地震作用下结构的地震反应力 Vx : X 向地震作用下结构的楼层剪力 Mx : X 向地震作用下结构的弯矩 Static Fx: 静力法 X 向的地震力

------------------------------------------------------------------------------------------

Floor Tower Fx Vx (分塔剪重比) (整层剪重比) Mx Static Fx

(kN) (kN) (kN-m) (kN)

(注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构)

6 1 1765.56 1765.56(13.38%) (13.38%) 6885.68 2755.11

5 1 1545.96 3170.06(11.41%) (11.41%) 19083.30 1898.41

4 1 1408.38 4229.85( 9.98%) ( 9.98%) 35069.64 1548.35

3 1 1382.06 5075.13( 8.91%) ( 8.91%) 53926.86 1198.29

2 1 1279.98 5750.92( 8.03%) ( 8.03%) 75042.46 848.23

141

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

1 1 1039.37 6231.12( 7.14%) ( 7.14%) 107715.89 534.98

抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比 = 3.20%

X 方向的有效质量系数: 99.42%

============================================================

仅考虑 Y 向地震时的地震力 Floor : 层号 Tower : 塔号

F-y-x : Y 方向的耦联地震力在 X 方向的分量 F-y-y : Y 方向的耦联地震力在 Y 方向的分量 F-y-t : Y 方向的耦联地震力的扭矩

振型 1 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -0.59 0.00 0.06 5 1 -0.60 0.00 0.07 4 1 -0.52 0.00 0.06 3 1 -0.40 0.00 0.05 2 1 -0.27 0.00 0.03 1 1 -0.14 0.00 0.02

振型 2 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 3.19 1451.80 3854.03 5 1 1.86 1510.18 4009.47 4 1 1.56 1330.18 3483.78 3 1 1.18 1074.06 2737.98 2 1 0.76 756.93 1830.73 1 1 0.39 433.71 966.54

振型 3 的地震力

142

2011届土木工程专业毕业设计

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -2.61 40.22 -3928.31 5 1 -1.24 37.20 -4073.32 4 1 -1.02 32.70 -3527.80 3 1 -0.76 26.41 -2765.44 2 1 -0.49 18.67 -1845.69 1 1 -0.25 10.80 -973.54

振型 4 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.40 0.00 -0.06 5 1 0.19 0.00 -0.04 4 1 -0.14 0.00 0.00 3 1 -0.38 0.00 0.04 2 1 -0.43 0.00 0.05 1 1 -0.29 0.00 0.04

振型 5 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -1.60 -845.71 -1899.71 5 1 -0.22 -459.40 -1003.08 4 1 0.65 198.11 493.67 3 1 1.18 749.38 1694.01 2 1 1.16 929.68 1987.07 1 1 0.73 703.63 1388.81

振型 6 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 1.19 -15.72 1853.66 5 1 0.04 -6.92 908.72 4 1 -0.51 4.03 -590.18 3 1 -0.79 12.99 -1752.32

143

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

2 1 -0.73 15.81 -2001.84 1 1 -0.45 12.03 -1384.33

振型 7 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -0.32 0.00 0.07 5 1 0.12 0.00 0.00 4 1 0.38 0.00 -0.06 3 1 0.14 0.00 -0.03 2 1 -0.29 0.00 0.03 1 1 -0.38 0.00 0.06

振型 8 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.80 415.44 770.27 5 1 -0.45 -118.62 -179.61 4 1 -0.87 -496.41 -829.90 3 1 -0.22 -251.01 -364.99 2 1 0.68 306.37 590.79 1 1 0.82 514.00 855.42

振型 9 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -0.48 4.71 -714.59 5 1 0.32 -1.74 262.58 4 1 0.49 -5.39 866.76 3 1 0.08 -2.51 343.37 2 1 -0.39 3.42 -623.68 1 1 -0.44 5.65 -870.85

振型 10 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m)

144

2011届土木工程专业毕业设计

6 1 0.37 0.00 -0.11 5 1 -0.52 0.00 0.10 4 1 -0.20 0.00 0.06 3 1 0.57 0.00 -0.11 2 1 0.09 0.00 -0.03 1 1 -0.61 0.00 0.12

振型 11 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 -0.56 -189.18 -298.50 5 1 0.83 243.60 319.08 4 1 0.26 131.21 163.62 3 1 -0.87 -268.94 -371.58 2 1 -0.11 -89.52 -80.29 1 1 0.92 294.72 415.41

振型 12 的地震力

------------------------------------------------------- Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 6 1 0.20 -1.29 250.62 5 1 -0.30 1.76 -346.80 4 1 -0.06 0.80 -146.06 3 1 0.30 -1.88 383.54 2 1 0.02 -0.60 73.83 1 1 -0.31 2.08 -414.82

各振型作用下 Y 方向的基底剪力

------------------------------------------------------- 振型号 剪力(kN) 1 0.00 2 6556.87 3 166.00 4 0.00 5 1275.69 6 22.22 7 0.00 8 369.77

145

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

9 4.14 10 0.00 11 121.89 12 0.87

各层 Y 方向的作用力(CQC) Floor : 层号 Tower : 塔号

Fy : Y 向地震作用下结构的地震反应力 Vy : Y 向地震作用下结构的楼层剪力 My : Y 向地震作用下结构的弯矩 Static Fy: 静力法 Y 向的地震力

------------------------------------------------------------------------------------------

Floor Tower Fy Vy (分塔剪重比) (整层剪重比) My Static Fy

(kN) (kN) (kN-m) (kN)

(注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构)

6 1 1770.82 1770.82(13.42%) (13.42%) 6906.20 2922.21

5 1 1633.92 3316.90(11.94%) (11.94%) 19734.75 2060.15

4 1 1467.00 4540.26(10.71%) (10.71%) 37084.10 1680.26

3 1 1388.11 5525.03( 9.69%) ( 9.69%) 57942.81 1300.38

2 1 1270.98 6303.80( 8.81%) ( 8.81%) 81513.38 920.49

1 1 1051.57 6859.69( 7.86%) ( 7.86%) 118030.20 580.56

抗震规范(5.2.5)条要求的Y向楼层最小剪重比 = 3.20%

Y 方向的有效质量系数: 99.66%

146

2011届土木工程专业毕业设计

============================================================ 耦联时的振型 Floor : 层号 Tower : 塔号

X-Disp : 耦联振型在 X 方向的位移分量 Y-DISP : 耦联振型在 Y 方向的位移分量 Angle-Z: 耦联振型绕 Z 轴的转角

振型 1

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 1.000 0.000 0.000 5 1 0.923 0.000 0.000 4 1 0.796 0.000 0.000 3 1 0.619 0.000 0.000 2 1 0.408 0.000 0.000 1 1 0.195 0.000 0.000

振型 2

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 0.002 1.000 0.010 5 1 0.001 0.940 0.009 4 1 0.001 0.828 0.008 3 1 0.001 0.668 0.006 2 1 0.000 0.471 0.004 1 1 0.000 0.251 0.002

振型 3

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 -0.065 1.000 -0.363 5 1 -0.028 0.836 -0.337 4 1 -0.023 0.735 -0.292 3 1 -0.017 0.593 -0.229 2 1 -0.011 0.419 -0.153

147

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

1 1 -0.005 0.226 -0.074

振型 4

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 -1.000 0.000 0.001 5 1 -0.422 0.000 0.000 4 1 0.306 0.000 0.000 3 1 0.859 0.000 0.000 2 1 0.962 0.000 0.000 1 1 0.599 0.000 0.000

振型 5

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 -0.002 -1.000 -0.008 5 1 0.000 -0.491 -0.004 4 1 0.001 0.212 0.002 3 1 0.001 0.801 0.007 2 1 0.001 0.993 0.008 1 1 0.001 0.700 0.005

振型 6

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 0.076 -1.000 0.439 5 1 0.002 -0.398 0.192 4 1 -0.029 0.232 -0.125 3 1 -0.045 0.747 -0.371 2 1 -0.042 0.909 -0.423 1 1 -0.024 0.644 -0.269

振型 7

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 -0.913 0.001 0.001

148

2011届土木工程专业毕业设计

5 1 0.324 0.000 0.000 4 1 1.000 -0.001 -0.001 3 1 0.366 0.000 0.000 2 1 -0.746 0.000 0.000 1 1 -0.918 0.001 0.001

振型 8

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 0.002 0.926 0.006 5 1 -0.001 -0.239 -0.001 4 1 -0.002 -1.000 -0.006 3 1 0.000 -0.506 -0.003 2 1 0.001 0.617 0.004 1 1 0.002 0.964 0.006

振型 9

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 0.099 -0.968 0.546 5 1 -0.059 0.324 -0.179 4 1 -0.090 1.000 -0.592 3 1 -0.016 0.466 -0.235 2 1 0.072 -0.635 0.426 1 1 0.076 -0.976 0.548

振型 10

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 -0.710 0.001 0.001 5 1 0.906 -0.002 -0.001 4 1 0.352 -0.001 0.000 3 1 -1.000 0.002 0.001 2 1 -0.155 0.001 0.000 1 1 0.995 -0.002 -0.001

振型 11

149

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 -0.002 -0.763 -0.004 5 1 0.003 0.888 0.004 4 1 0.001 0.478 0.002 3 1 -0.003 -0.980 -0.005 2 1 0.000 -0.326 -0.001 1 1 0.003 1.000 0.005

振型 12

------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 6 1 0.112 -0.738 0.532 5 1 -0.157 0.906 -0.658 4 1 -0.033 0.411 -0.277 3 1 0.155 -0.968 0.728 2 1 0.012 -0.307 0.140 1 1 -0.148 1.000 -0.724

==========各楼层地震剪力系数调整情况 [抗震规范(5.2.5)验算]==========

层号 X向调整系数 Y向调整系数 1 1.000 1.000 2 1.000 1.000 3 1.000 1.000 4 1.000 1.000 5 1.000 1.000 6 1.000 1.000

150

2011届土木工程专业毕业设计

致谢

光阴似箭，转眼间，四年的大学生活即将结束，依依不舍之情难以言表，总结大学四年的生活，感觉获益还是颇多的，在这里需要感谢的人很多，是他们让我这大学四年从知识到人格上有了一个全新的改变。

经过半年的忙碌，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在毕业设计的过程中，得到了田洁老师的亲切关怀和耐心的指导。她严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。除了敬佩老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

同时，我要感谢在这四年来教导过我的老师，感谢他们悉心的教我知识，扩大了自己的知识面，最后我要感谢西安理工大学，这四年不仅在这里生活，学习，还使我成长，这是我永久的财富。

151

韦定：西安理工大学曲江校区11号教学楼设计

参考资料

《建筑结构抗震设计》，东南大学编著、清华大学主审。北京：中国建筑

工业出版社，1998

《混凝土结构》上册，第二版，天津大学、同济大学、东南大学主编，

清华大学主审。北京：中国建筑工业出版社，1998

《房屋建筑学》，第三版，同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重

庆建筑大学编，北京：中国建筑工业出版社，1997

《建筑类专业外语》之建筑工程，第三册，王翰邦、刘文瑛主编，北京：

中国建筑工业出版社，1997

《建筑工程制图》，第三版，同济大学建筑制图教研室，陈文斌、章金良

主编，上海：同济大学出版社，1996

《结构力学》上册，第四版，湖南大学结构力学教研室编，北京：高等

教育出版社，1998

《土木工程专业英语》，段兵廷主编，武汉：武汉工业大学出版社，2001 《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》，沈蒲生、苏三庆主编，北京：

中国建筑工业出版社，2000、6

《土木工程专业毕业设计指导》，梁兴文、史庆轩主编，北京：科学出版

社，2002

《建筑结构荷载规范》，02—1—10发布，02—3—1实施中华人民共和国

建设部主编，北京：中国建筑工业出版社，2002

《混凝土结构设计规范》，02—2—20发布，02—4—1实施，中华人民共

和国建设部主编，北京：中国建筑工业出版社，2002

152