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商品房住宅毕业论文


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枫林苑4#住宅楼建筑结构设计
摘要
本设计为枫林苑4#住宅楼建筑结构设计,该工程采用钢筋混凝土框架结构,该建筑 为5层住宅,总建筑面积为3740.60m2 。本建筑设计结合住宅楼的特点,进行室内设计 和建筑立面设计, 充分利用了建筑空间, 达到合理舒适的设计理念。 结构设计包括基础

、 墙、柱、梁、板、楼梯等。框架结构的结构设计部分,在尽量满足建筑设计要求的情况 下进行框架柱网布局以及框架承重方案的选择并确定框架构件的尺寸。 《荷载规范》 按照 统计结构荷载,进行层间荷载代表值的计算。求出自振周期,按底部剪力法计算水平地 震荷载作用下大小,根据框架不同轴线的侧移刚度分配水平地震力。然后求出在水平风 荷载和地震作用下的结构内力(弯矩、剪力、轴力) 。采用弯矩二次分配法计算竖向荷 载(恒载及活荷载)作用下的结构内力。并按照抗震设计要求以及结构延性要求进行框 架梁柱的内力组合,找出最不利的内力组合进行配筋计算并绘制结构施工图。还有结构 方案中的室内楼梯的设计, 并完成了雨篷、 基础等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。

关键词:

住宅;框架结构;建筑设计;结构设计;内力组合

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The Architectural and Structural Design Of NO.4 Residential Building in Maple Court
Abstract This design belongs to the architectural and structural design of NO.4 residential building in Maple Court. The project, which uses the framework of reinforced concrete, is a residential building with five-storey. And the total constructural area is 3740.60 square meters. The design of this building, analyzing the general characteristics of residential buildings, designs the inner structure of the room and the solid figure of the building and makes full use of the architectural space in order to reach the design idea of rationalization and comfort. The structural design of the building includes foundation, walls, columns, beams, sheets, stairs and so on. Frame design as much as possible to meet the architectural design requirements in the conduct of column grid layout and the choice of loading the program and to determine the size of components. In accordance with representative value of layer load has been calculated firstly, and load of the structure is counted in accordance with the "standard load”, determining the vibration period. Request from vibration period, calculated according to the level of base shear under seismic load size, the axis of the framework of different levels of lateral stiffness distribution of seismic force. Then with the help of the secondary allocation of bending moment, internal forces of the structure which has been influenced by vertical load (dead load and live load). In addition, according to the requirements of earthquake- resistance and structural ductility of the framework, the internal forces of the structural columns has been combined, finding the most unfavorable combination of the internal forces, counting the numbers of structural reinforcement and drawing the blueprint of the construction. Besides the design also includes the interior design of the stairs, and the internal forces of the awning, foundation and other components, the calculation of reinforcement and constructional drawing has all been completed.

Key words : residence;framework;architectural design;structural design;
the combination of internal forces

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目 录
1 绪论 ................................................................................................................... 1
1.1 框架结构概述 ..................................................................................................................... 1 1.1.1 框架结构的分类 .............................................................................................................. 1 1.1.2 框架结构的特点 ............................................................................................................... 1 1.1.3 框架结构的应用范围 ....................................................................................................... 1 1.2 框架结构与框剪结构的区别 .............................................................................................. 2 1.2.1 框架-剪力墙结构,又称为框剪结构 ............................................................................. 2 1.2.2 框剪结构的变形是剪弯型 ............................................................................................... 2 1.2.3 水平荷载主要由剪力墙来承受 ....................................................................................... 2 1.3 本设计的设计思想 ............................................................................................................. 3

2 建筑设计 ........................................................................................................... 4
2.1 建筑物的功能 ..................................................................................................................... 4 2.1.1 基本组成 ........................................................................................................................... 4 2.1.2 功能分区 ........................................................................................................................... 4 2.1.3 分隔方式 ........................................................................................................................... 5 2.1.4 合理布局 ........................................................................................................................... 5 2.1.5 结构方案 ........................................................................................................................... 5 2.1.6 设备管线 ........................................................................................................................... 6 2.2 建筑平面设计 ..................................................................................................................... 6 2.3 建筑立面设计 ..................................................................................................................... 7 2.4 建筑剖面设计 ..................................................................................................................... 7 2.5 工程背景 ............................................................................................................................. 8 2.5.1 工程概况 .......................................................................................................................... 8 2.5.2 设计原始资料 .................................................................................................................. 8 2.6 一些主要建筑的做法 ......................................................................................................... 8 2.7 施工注意事项 ..................................................................................................................... 9

3 结构设计 ..........................................................................................................10

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3.1 结构体系的确定 ............................................................................................................... 10 3.1.1 柱网布置 ........................................................................................................................ 10 3.1.2 计算单元的选取及计算高度的确定 ............................................................................ 10 3.1.3 梁、板、柱截面尺寸确定 ............................................................................................ 10 3.1.4 梁柱相对线刚度计算 .................................................................................................... 11 3.1.5 侧移刚度计算 ................................................................................................................ 13 3.2 确定重力荷载代表值 ....................................................................................................... 14 3.2.1 各类荷载代表值的计算 ................................................................................................ 14 3.2.2 各楼层重力荷载代表值的汇总 .................................................................................... 16 3.3 水平荷载作用下框架的内力和侧移计算 ....................................................................... 18 3.3.1 横向水平地震作用下框架的内力和侧移计算 ............................................................ 18 3.3.2 风荷载作用下框架的内力和侧移计算 ........................................................................ 22 3.4 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 ........................................................................... 26 3.4.1 竖向荷载作用的计算 .................................................................................................... 26 3.4.2 竖向荷载作用下的内力计算 ........................................................................................ 30 3.5 横向框架内力组合 ........................................................................................................... 36 3.5.1 框架梁内力组合 ............................................................................................................ 37 3.5.2 框架柱内力组合 ............................................................................................................ 39 3.6 梁柱截面设计 ................................................................................................................... 45 3.6.1 框架梁截面设计 ............................................................................................................ 45 3.6.2 框架柱截面设计 ............................................................................................................ 49 3.7 双向楼板设计 ................................................................................................................... 54 3.7.1 荷载计算 ........................................................................................................................ 54 3.7.2 内力计算 ........................................................................................................................ 54 3.7.3 配筋计算 ........................................................................................................................ 56 3.8 楼梯设计 ........................................................................................................................... 57 3.8.1 梯段板的设计 ................................................................................................................ 57 3.8.2 平台板的计算 ................................................................................................................ 58 3.8.3 平台梁的计算 ................................................................................................................ 59

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3.9 雨篷设计 ........................................................................................................................... 60 3.9.1 雨篷板的抗弯承载力计算 ............................................................................................ 60 3.9.2 雨篷梁在弯剪扭作用下的承载力计算 ........................................................................ 62 3.10 基础设计 ......................................................................................................................... 66 3.10.1 确定基础底面尺寸 ...................................................................................................... 66 3.10.2 基础的冲切验算及配筋计算 ...................................................................................... 67

结论 ......................................................................................................................70 致 谢 .....................................................................................................................71 参考文献 ..............................................................................................................72

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1 绪论
1.1 框架结构概述
框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构, 即由梁和 柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。 采用结构的房屋墙体不承 重,仅起到围护和分隔作用,一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、 浮石、蛭石、陶烂等轻质板材等材料砌筑或装配而成[1]。 1.1.1 框架结构的分类 房屋的框架按跨数分有单跨、多跨;按层数分有单层、多层;按立面构成分有对称、 不对称;按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合 框架等。其中最常用的是混凝土框架(现浇整体式、装配式、装配整体式,也可根据需 要施加预应力,主要是对梁或板) 、钢框架。装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架 适合大规模工业化施工,效率较高,工程质量较好。 1.1.2 框架结构的特点 框架建筑的主要优点:空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料;具有可以 较灵活地配合建筑平面布置的优点, 利于安排需要较大空间的建筑结构; 框架结构的梁、 柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混 凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可 以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。 框架结构体系的缺点为:框架节点应力集中显著;框架结构的侧向刚度小,属柔性 结构框架, 在强烈地震作用下, 结构所产生水平位移较大, 易造成严重的非结构性破性; 钢材和水泥用量较大,构件的总数量多,吊装次数多,接头工作量大,工序多,浪费人 力,施工受季节、环境影响较大;不适宜建造高层建筑, 框架是由梁柱构成的杆系结 构,其承载力和刚度都较低,特别是水平方向的(即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作 以提高楼面水平刚度,但也是有限的) ,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,其总体 水平位移上大下小,但相对与各楼层而言,层间变形上小下大,设计时如何提高框架的 抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素,对于钢筋混凝土框架,当高度大、层数相当多 时,结构底部各层不但柱的轴力很大,而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧

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移亦显著增加,从而导致截面尺寸和配筋增大,对建筑平面布置和空间处理,就可能带 来困难,影响建筑空间的合理使用,在材料消耗和造价方面,也趋于不合理,故一般适 用于建造不超过15层的房屋[8]。 1.1.3 框架结构的应用范围 框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。 混凝土框架结 构广泛用于住宅、学校、办公楼,也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力,以适用于 较大的跨度;框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建 筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业 车间等。

1.2 框架结构与框剪结构的区别
框剪结构与框架结构的主要区别就是多了剪力墙,框架结构的竖向刚度不强,高层 或超高层的框架结构建筑更是如此!为了解决这个问题故使用剪力墙(或称抗震墙) 。剪 力墙是自基础顶面至设计高度不中断的抗侧力构件,其抗侧刚度大,但抗侧平面外刚度 小,故一般不考虑其承受竖向荷载,它的布置要按照相关规定进行,当然剪力墙也可以 起到墙体的围护和分隔作用[1]。 1.2.1 框架-剪力墙结构,又称为框剪结构 它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合, 在结构平面布置上除了布置了框架还 增加了部分剪力墙(或称抗震墙)吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的 使用空间,又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用 电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此,这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。 1.2.2 框剪结构的变形是剪弯型 众所周知, 框架结构的变形是剪切型, 上部层间相对变形小, 下部层间相对变形大。 剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。对于框剪结 构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结砍的层间相对位 移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。

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1.2.3 水平荷载主要由剪力墙来承受 从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水 平荷载作用下,一般情况下,约 80%以上用剪力墙来承担。因此,使框架结构在水平荷 载作用下所分配的楼层剪力,沿高度分布比样均匀,各层梁柱的弯矩比较接近,有利于 减小梁柱规格,便于施工。 在结构抗震设计中,框剪结构的剪力墙是第一道防线,框架为第二道防线。

1.3 本设计的设计思想
随着人民生活水平的提高,科技建材及建造方法不断改进,人们对住宅的要求越 来越高,特别是高档住宅,面积越来越大,功能齐全,设施完善,对空间的结构也提出 了要求。住宅设计的功能和内容大同小异,并不复杂,但其结构类型有着更新的发展。 好的设计不但要有好的构思, 而且要精益求精, 从整体构思到细步构造, 都要一再推敲。 因此本设计本着“以人为本”的设计思想,从多角度、多层次、多风格地提出个性化的 设计方案来满足人们对居住环境的物质和精神功能的需求。此外,本设计还从承重构件 与围护构件的明确分工, 建筑的内外墙十分灵活的处理方面综合考虑了户型功能空间的 合理布局和住宅的细部设计。总之,就是以最经济的手段,为居住者营造一个温馨、舒 适的生活环境,建造稳固的结构群体,以真正体现“以人为本”的设计思想。

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2 建筑设计
2.1 建筑物的功能
住宅一般来说,普通城市住宅的室内功能是比较固定的,尽管每套住宅的面积和房 间数量各不相同,然而从使用上讲,住宅的基本功能组成及内部分区却都遵循着共同的 准则[8]。 2.1.1 基本组成 从住宅的使用功能方面来看,一套普通城市住宅,其内部的基本功能主要由四个方 面组成,即休息私密功能、日常起居活动功能、餐厨功能以及浴厕卫生等设施化功能。 住宅的休息功能可以说是最为根本的方面, 也可以说是“家”或者说“栖身之所” 的本质所在。尽管这种功能的具体所指就是针对卧室而言,但其广泛的生活意义在住宅 建筑中是无处不在的,正是因此,住宅才得以区别于其它类型的各种建筑。 日常起居功能是住宅中最活跃的构成因素,不仅特指起居厅或客厅,过道、生活阳 台以及书房、工作室等都属于起居功能的范围。一般说来,卧室和起居室是住宅中两个 最主要的空间组成,而相比之下,餐厨及卫生功能要单一了许多,并在很大程度上偏重 于建筑设备设施和厨具、洁具的安装与布置。 2.1.2 功能分区 在住宅基本功能已经明确的前提下,功能分区显得容易了许多。住宅的功能分区可 以有多种不同的方式,比如南北朝向的分区、动与静的分区、干湿分区等等。当然从使 用的角度而言,还是以休息区、起居区、炊厨进餐区、卫生间及贮藏间这样的四种划分 为宜。功能分区的目的在于使住宅的各个使用部分有一个比较明确的表达,以便对住宅 进行技术经济方面的具体量化分析。 休息区,是特指住宅中的卧室而言,并有意强调它的供人们睡眠休息的实际使用功 能和家居生活的私密性这两个方面。卧室在住宅中是一个“区域”,特别是卧室加上卫 生间,其综合的功能意义就显得更为突出。 以卫生间这一分区来看,前者是直接为人们服务的建筑设施,后者则是为家居杂物 等设置的专门空间。这个分区也可称之为住宅的辅助性使用空间,但并非可有可无或随 意安置。由一个到两个;由一平方米到四平方米以上,卫生间的发展给住宅建筑带来了 新的活力
[16]



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2.1.3 分隔方式 这是一个既简单又非常敏感的问题,所谓简单,就是说不同功能分区之间的分隔墙 及通道的设置即为分隔,而敏感是说分隔的方式有很多,究竟如何做出合理的选择就大 有文章。 住宅中的有些分区是相对固定的, 比如卧室、 卫生间、 厨房和阳台等就是这种情况, 但是起居、 进餐等实用功能空间既可以采用固定的方式, 也能采用开放式的不固定布局。 在一些住宅中,还可以采用所谓开放式餐厨的布局,即餐、厨合一。 2.1.4 合理布局 住宅的功能及功能分区是一个静态的技术化指标, 而把这些不同的功能按照合理的 分区原则灵活适宜地加以布置,则是住宅设计当中的根本点所在,同时也是一种动态的 住宅技术性分析过程。起居功能空间一般也力争设在朝南的方向,但并不总是这样,特 别是三室及三室以上的住宅,南侧布置起居厅意味着至少有两间卧室朝北。实际上,就 住宅的起居功能空间来讲,问题的关键在于,是否与住宅入口及其它房间有着良好便利 的空间关系,起居室不仅具有这种过渡空间的作用,同时其本身也应该具有很好的使用 性。这是住宅设计中经常遇到的典型例子,当然,卧室、卫生间以及厨房等的合理位置 关系与适当的形式都是住宅设计中非常重要的考虑因素。 有的住宅把次卧室紧临入口布 置,而起居厅却放在里侧,这显然是不适当的[8]。 2.1.5 结构方案 谈到住宅内部的功能分区及分隔就不能不涉及到住宅建筑的结构问题。我们知道, 砖混结构的住宅在我国是采用最多的一种形式,从技术上讲,这种结构形式对住宅各功 能分区的限定性是比较大的,就是说不利于灵活的分隔。当然,这种结构形式的住宅建 筑也有其优点,如比较经济舒适,建造容易等等,但由于取土的问题今后会越来越少采 用。 框架结构的住宅建筑无疑是今后主要采用的结构形式, 这对住宅内部的功能分区布 置带来了许多方便之处,由于分隔墙都是填充而成,大多不承受建筑荷载,因此可以非 常灵活地进行布置,同时在材料的选用上也有更多的选择性。 曾经有一段时期,建造了一批装配式大板结构的住宅,有多层也有小高层,但由于 种种原因这种结构形式并没有再继续使用。以高层住宅而论,代之而起的是部分现浇或 全现浇的混凝土结构住宅,其中有框架加剪力墙结构的,也有全剪力墙结构的,个别甚

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至还有“筒体”结构的超高层高级公寓。无论采用哪种结构方式,住宅内的功能分布基 本上是比较固定的,这可以说是住宅设计的一种潮流。 2.1.6 设备管线 如果把现代住宅理解为供人们居住和使用的一种房屋设施或建筑产品, 那么水暖电 器及通风等设备所需的管道线路则是不可忽略的重要功能组成部分, 并且会越来越起着 举足轻重的作用。由于城市集合式住宅本身的特点,穿行于每套住宅之间的各种公共管 线不仅需要特别的装饰,也给相邻住户之间带来不必要的相互影响和麻烦。面对这样的 实际情况,国家康居工程规划已经提出相应的设想并开始逐步实施。新的设想是把各种 设备管线放在楼梯间或公共走廊内,从而不会引起户与户之间的相互影响。这样一来, 住宅建筑的公共部分就增加了新的功能分区, 但对于每套住宅而言却增加了更大的分区 灵活性。

2.2 建筑平面设计
建筑平面设计就是要解决建筑物在水平方向各种房间的具体设计, 以及各房间之间 的关系问题。住宅平面设计要求严格按照规范进行设计,尤其对于规范规定的各项平面 尺寸,必须按照要求执行。在住宅平面设计中,决定房间面积的因素有三个方面,一是 房间的人数及人们使用活动所需的面积, 二是房间内家具设备所占面积, 三是交通面积。 房间的形状选择应在满足使用功能的前提下,充分考虑到结构、施工、建筑造型、经济、 美观等因素,矩形平面是房间的常用形式。门的设计主要考虑到门的数量、宽度、位置、 开启方式等问题,窗的设计还要考虑到采光与通风方面的要求。在设计厕所、浴室、卫 生间、厨房等辅助房间时,要熟悉各种设备的尺寸和使用活动所需要的空间,合理地进 行布局。本设计为民用住宅楼,开间较小,楼层为5层,采用一梯两户的单元平面组合 使每户均有较好的采光、通风,户与户之间没有视线干扰,户型平面合理设计,户内动 静分区,生活流线简捷,南北分设卧室可满足两代人各自所需的私密性。厅内房门相对 集中,避免流线交叉,以形成客厅及餐厅的完整空间,有利于以后的室内设计及日常生 活。在满足使用功能的同时,力求创造更加丰富、有特色的室内空间。考虑到起居室在 现阶段住宅套型中的重要地位和加大面积的趋势,本设计将起居室面积扩大为22.23m2。 在建筑方案的确定中力求平面简单对称规则,以利于房间划分和充分合理利用建筑空 间,朝向较好的阳面设了卧室和起居室,在阴面人员走动较少较安静的地方设了卫生间 及厨房餐厅等,大多数房间均可自然采光。

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本设计在进行平面设计时充分考虑了各类房间的主次、 内外关系, 如生活用的起居 室和卧室是主要房间,设置在朝向好、比较安静的位置,以取得较好的日照、采光、通 风条件,而厨房、卫生间等则属于次要房间设置时可使其处在朝向稍差的位置;考虑功 能分区以及它们的联系和分隔,房间的使用顺序和交通路线组织。

2.3 建筑立面设计
建筑不仅要满足人们生产、 生活等物质功能的要求, 而且要满足人们精神文化方面 的要求。为此,不仅要赋予它实用属性,同时也要赋予它美观的属性,强调建筑美是客 观存在的,建筑的审美价值在于其包含的社会伦理和生活内容的价值。建筑的美观主要 是通过内部空间及外部造型的艺术处理来体现,同时也涉及到建筑的群体空间布局,而 其中建筑物的外观形象经常而广泛地被人们所接触, 对人的精神感受上产生的影响尤为 深刻。 本设计按照立面设计的要求和步骤对本住宅楼进行了建筑立面设计, 设计中考虑了 建筑的尺度和比例,力求避免由于某些部位的尺寸设计不合理,而引起使用上的不方便 以及视觉上的不习惯。立面的节奏感,在门窗的排列组合、墙面构件的划分中表现的比 较突出,尤其是外飘窗和阳台的设计增加了立面的层次感,门窗的排列在满足功能技术 条件的前提下, 尽可能调整的既整齐统一又富有节奏变化。 在材料质感和色彩配置方面, 本设计在建筑外墙面涂刷暗红色高级外墙漆, 以求给整个住宅建筑群体带来生气旺然的 景象,从而使整幢建筑物具有更为完美和丰富的建筑形象。本设计还对建筑物重点及细 部处理,如勒脚、窗台、雨篷等线条处理给予了一定的注意,以更好的满足人们对建筑 物的审美要求。

2.4 建筑剖面设计
剖面设计的主要任务是根据建筑的功能要求,规模大小以及环境条件等因素,来确 定建筑各部分在垂直方向的布置。剖面设计的主要内容有:确定房间的剖面形状与各部 分高度;确定建筑的层数;进行建筑剖面的空间组合;研究建筑室内空间处理及空问利用 等。影响建筑剖面形状的主要因素有:房间的使用要求;结构、材料和施工因素以及采光 通风等因素。 本设计剖面根据规范要求并且联系实际生活需要,确定各个房间的净高。卧室、起 居室(厅)的室内净高不应低于 2.40m,局部净高不应低于 2.10m,且其面积不应大于室内

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使用面积的 1/3。利用坡屋顶内空间作卧室、起居室(厅)时,其 1/2 面积的室内净高 不应低于 2.10m。厨房、卫生间的室内净高不应低于 2.20m。厨房、卫生间内排水横管 下表面与楼面、地面净距不应低于 1.90m,且不得影响门、窗扇开启[16]。因此本设计选 择层高 3.00m,以保证每个房间都有足够的层高,并能够满足规范要求。剖面中窗的高 度直接影响室内光线的强弱和照度, 房间里光线的照射深度, 主要靠侧窗的高度来解决。 进深越大,要求侧窗上沿的位置越高,即相应的房间的净高也要高一些。当房间采用单 侧采光时,通常窗户上沿离地的高度,应大于房间进深长度的一半,当房间允许两侧开 窗时,房间的净高不小于总进深的 1/4[16]。因此,按照采光通风的要求以及本设计建筑 中结构、构造要求,为了更好的实现阳面主卧室的采光要求,本设计中主卧室的窗均采 用外飘窗。其它房间的窗户的尺寸也均可达到相应规范要求。 一个比较完美的设计,并不是孤立的考虑平面、立面和剖面的设计,而是将它们有 机的结合起来,从多方面设计其相关联的部分从而达到预期的效果。

2.5 工程背景
2.5.1 工程概况 枫林苑4#住宅楼,主体五层,建筑面积约为3740.60m2,以三室户型为主。结构形 式为钢筋混凝土框架结构,梁板柱均为现浇,设防烈度7度,Ⅱ类场地,抗震等级三级。 2.5.2 设计原始资料 1. 建筑位于抚顺市。 2. 地质资料:0~1.0m 人工填土, ? = 17.6kN/m3 ;1.0~4.2m 粉质粘土, 地下水位位于 2.7m γ = 19.1kN/m3 ,γsat = 20.2kN/m3 ;f ak = 200kPa ,e = 0.75 ,IL = 0.85 。 处, ΙΙ 类场地,地势平坦。 3. 建筑场地平整,主要建筑材料供应充足,水电可以就近接通。

2.6 一些主要建筑的做法
1. 屋面(从上到下) 高聚物改性沥青防水卷材(上铺小石子) : 20 厚 1:3 水泥沙浆找平 65 厚 1:8 水泥炉渣找坡

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100 厚水泥蛭石保温层 100 厚现浇楼板 15 厚天棚抹灰 2. 楼面(从上到下)[2]:彩色石英塑料板 3.2 厚 1:2.5 水泥砂浆 20 厚,压实抹光 聚氨酯防水层 1.5 厚(两道) C20 细石混凝土找坡层最薄处 20 厚抹平 水泥砂浆一道(内掺建筑胶) 100 厚现浇楼板 15 厚混合砂浆刷涂料 3. 墙体[3]: 外墙为三排孔轻集料混凝土小砌块,砌块宽度为 240mm[3],外墙内侧抹 20 厚保 温砂浆,外侧抹 20 厚水泥砂浆,因此外墙计算厚度为 280mm。 内墙为三排孔轻集料混凝土小砌块,砌块宽度为 120mm[3],内墙两侧各抹 20 厚 石灰砂浆,因此内墙计算厚度为 140mm。 4. 基础:采用钢筋混凝土柱下独立基础。基础埋深 1.0m,满足不小于该设计地区 的最大冻土深度的要求[4]。 5. 门窗:门厅处为塑钢门,其它均为木门,窗均为塑钢窗。

2.7 施工注意事项
1. 在框架结构的填充墙砌筑时,必须做好砌体与墙体的接续。 2.如果楼板开洞面积大于该层楼面面积的 30%就属于平面不规则,施工时必须进行 处理。 3. 所有设地漏房间的楼地面均设 3%的泛水, 坡向地漏。 卫生间楼地面标高当降低, 完成后需做防水防渗实验。 4. 在施工中若发现问题,请及时通知设计单位,以便解决,未经设计单位同意不得 随意改变设计。

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3 结构设计
3.1 结构体系的确定
3.1.1 柱网布置 柱网布置及计算单元图见图 3.1。

图 3.1 柱网布置及计算单元图

3.1.2 计算单元的选取及计算高度的确定 1. 计算单元的选取 计算单元如图 3.1 阴影部分所示。 2. 计算高度的确定 考虑到住宅楼入口处楼梯的特殊性,室内外高差取为 600mm,考虑季节性标准冻 深对基础埋深的影响,基础顶面至室外地面取为 300mm。因此,计算单元底层计算高 度为 3.9m,其余四层均为 3.0m。 3.1.3 梁、板、柱截面尺寸确定 1. 梁截面尺寸确定 由《混凝土结构设计规范》知,为使梁端部传力可靠,框架梁截面宽度 b 不宜小于 200mm 且不宜小于柱的一半,梁的高宽比不宜大于 4,为防止梁发生剪切破坏,梁净跨 比与截面高度之比不宜小于 4。 (1)横向框架梁 h1=(1/12 ~1/8)×l=(1/12 ~1/8) ×5700=475~713mm
h1 取 600 mm

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b1=(1/3~1/2) ×h=(1/3~1/2) ×600=200~300mm (2)纵向框架梁 h1=(1/12 ~1/8)×l=(1/12 ~1/8) ×5700=475~713mm b1=(1/3~1/2) ×h=(1/3~1/2) ×550=167~250mm 2. 板截面尺寸确定

b1 取 300 mm

h1 取 550 mm b1 取 250 mm

由于本设计的板块均为双向板,双向板的厚度不宜小于 80mm,双向板的板厚与短 跨跨长的比值 h/l01 应满足刚度要求:简支板: h/l01 ? 1/45 ,连续板: h/l01 ? 1/50 。因此, 综合考虑其它因素,本设计的楼板厚度取为 100mm。 3. 柱截面尺寸 对于有抗震要求的框架结构,为保证有足够的延性,需限制柱的轴压比,可知柱截 面面积应满足下式: 边柱:
Ac ≥

?? N ? f c
N

N



? Fg E n 1.3 ? 4.65 ? 2.85? 13? 103 ? 5 ≥ =87011 mm2 0.9 ? 14.3 ? ? N ? fc

中柱:

? Fg E n 1.2 ? 4.65 ? 5.7 ? 13? 103 ? 5 Ac ≥ ≥ ≥ =160636 mm2 ?? N ? f c ? ? N ? f c 0.9 ? 14.3
取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为 295mm 和 401mm,根据上述计 算结果并综合考虑其他因素,本设计边柱截面尺寸取值为 400mm× 400mm,中柱截面尺 寸取值为 450mm ? 450mm。 3.1.4 梁柱相对线刚度计算 1. 柱相对线刚度计算 边柱线惯性矩: I c = 中柱线惯性矩: I c =

a 4 0.4 4 = =0.0021 m 4 =2.13× 9 mm4 10 12 12 a 4 0.454 = =0.0034 m 4 =3.42× 9 mm4 10 12 12

Ec I c 2800? 2.13? 109 底层边柱线刚度: ic1 = = =1.53× 1 0 N ? mm 10 3900 H

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第 12 页

28000? 3.42 ? 10 EI 底层中柱线刚度: ic1? = c c = =2.46× 1 0 N ? mm 10 3900 H
9

其他层边柱线刚度: ic 2 =

Ec I c 28000 ? 2.13 ?109 = =1.99× 1 0 N ? mm 10 3000 H
9

28000 ? 3.42 ?10 EI 其他层中柱线刚度: ic 2? = c c = =3.19× 1 0 N ? mm 10 3000 H

2. 梁相对线刚度计算 边横梁的惯性矩: I b =
300? 6003 =5.40× 9 mm4 10 12

Ec I b 25500? 5.40 ? 109 AB 跨边横梁的线刚度: ib1 = = =2.42× 1 0 N ? mm 10 5700 l
将该框架结构各构件线刚度计算结果汇总见表 3.1~3.3 所示。
表 3.1 横梁线刚度 ib 类 别 横梁 层 次 1-5 Ec / N mm
2

b× h / mm ? mm 300× 600

Io / mm
4

Lb / mm
4

EcIo/ Lb / N ? mm 2.42× 10 10

1.5EcIo/ Lb / N ? mm 3.63× 10 10

2.0EIo/ Lb / N ? mm 4.84× 10 10

2.55× 4 10

5.4 ? 109

5700

表 3.2 边柱线刚度 ic 层次 1 2~5

hc / mm
3900 3000

E c /( N mm2 )
2.8 ? 10 4 2.8 ? 10 4

b? h / mm? mm
400 ? 400 400 ? 400

I c / mm4
2.13 ? 10 9 2.13 ? 10 9

Ec I c hc / N ? mm
1.53 ? 10 1 0 1.99 ? 10 1 0

表 3.3 中柱线刚度 ic 层次 1 2~5

hc / mm
3900 3000

E c /( N mm2 )
2.8 ? 10 4 2.8 ? 10 4

b? h / mm? mm
450 ? 450 450 ? 450

I c / mm4
3.42 ? 10 9 3.42 ? 10 9

Ec I c hc / N ? mm
2.46 ? 10 1 0 3.19 ? 10 1 0

横向中框架相对线刚度见图 3.2 所示,设 2 ib1 =4.84× 1 0 N· 10 mm=1, 则 ic1 =0.32,

ic1? =0.41, ic 2 =0.51, ic 2? =0.66。

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5 0.41 4 0.41 3 0.41 2 0.41 1

1 0.66 1 0.66 1 0.66 1 0.66 1

1 0.41 1 0.41 1 0.41 1 0.41 1

0.32
0

0.51 A B

0.32 C

图 3.2 横向中框架相对线刚度

3.1.5 侧移刚度计算 框架在竖向荷载作用下,可忽略节点侧移,按刚性方案设计,在水平荷载作用下, 不能忽略节点侧移,按弹性方案设计。 1. 中框架侧移刚度计算 中框架柱侧移刚度 D 值见表 3.4
表 3.4 中框架柱侧移刚度 D 值(N/mm) 层次 A 轴线边柱(14) ?c Di1 K 0.709 8558.34 0.549 8619.41 中柱(14) ?c

K

Di 2

?D

i

1 3.163 2~5 2.432

6.327 3.034

0.820 15914.79 462440.58 0.603 25647.60 600409.86

2. 边框架侧移刚度计算 边框架柱侧移刚度 D 值见表 3.5。

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第 14 页

表 3.5 边框架柱侧移刚度 D 值(N/mm) 层次 A 轴线边柱(14) ?c Di1 K 中柱(14) ?c

K

Di 2

?D

i

1 2.373 2~5 4.745

0.657 7930.65 1.476 0.703 18652.93 2.276

0.568 11023.91 53770.42 0.532 22627.73 59933.59

3. 横向框架层间侧移刚度计算 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∑D i ,横 向框架层间侧移刚度见表 3.6。
表 3.6 横向框架层间侧移刚度(N/mm)

层次

1 516211.00

2 660343.45

3 660343.45

4 660343.45

5 660343.45

?D

i

?D ?D
1

2

=516211.00/660343.45=0.782>0.7,故该框架为规则框架。

3.2 确定重力荷载代表值
3.2.1 各类荷载代表值的计算 1. 恒荷载 (1)屋面恒荷载 高聚物改性沥青防水卷材(上铺小石子) 20 厚 1:3 水泥沙浆找平 65 厚 1:8 水泥炉渣找坡 100 厚水泥蛭石保温层 100 厚现浇楼板 15 厚天棚抹灰 屋面恒荷载标准值 (2)楼面恒荷载 彩色石英塑料板 3.2 厚 1:2.5 水泥砂浆 20 厚,压实抹光 聚氨酯防水层 1.5 厚(两道) 0.4 kN m2 20× 0.02=0.4 kN m2 14 ? 0.065=0.91 kN m2 5 ? 0.10=0.50 kN m2 0.1× =2.5 kN m2 25 0.015× =0.26 kN m2 17 4.97 kN m2

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C20 细石混凝土找坡层最薄处 20 厚抹平 水泥砂浆一道(内掺建筑胶) 1.4 kN m2 现浇楼板 100 厚 15 厚混合砂浆刷涂料 楼面恒荷载标准值 2. 屋面及楼面可变荷载标准值 屋面均布活荷载标准值(不上人) 楼面活荷载标准值 雪荷载标准值 3. 其它重力荷载 (1)梁柱荷载 梁、柱重力荷载计算见表 3.7。
表 3.7 梁、柱重力荷载计算 b /m 0.30 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.4 0.45 0.30 0.25 0.25 0.25 0.4 0.45 h /m 0.60 0.50 0.50 0.55 0.55 0.55 0.4 0.45 0.60 0.55 0.55 0.55 0.4 0.45

0.1× =2.5 kN m2 25 0.55 kN m2 4.45 kN m2

0.5 kN m2 2.0 kN m2 0.5 kN m2

层次

构件

?
kN m
25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
3

g β / kN m 4.725 3.281 3.281 3.609 3.609 3.609 4.400 5.569 4.725 3.609 3.609 3.609 4.400 5.569
3

Li
/m 5.30 5.275 3.15 3.20 5.10 2.00 3.90 3.90 5.30 3.20 5.10 2.00 3.00 3.00

n

Gi
/ kN

?G
/ kN

i

1-4

1

5

2-5

横梁 1 次梁 1 次梁 2 纵梁 1 纵梁 2 纵梁 3 边柱 中柱 横梁 1 纵梁 1 纵梁 2 纵梁 3 边柱 中柱

1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.05 1.10 1.10 1.05 1.05 1.05 1.05 1.10 1.10

32 3 6 18 18 9 32 16 32 18 18 9 32 16

801.36 51.93 62.01 207.88 331.31 64.96 549.12 347.51 801.36 207.88 331.31 64.96 422.40 267.31

1519.45

896.63

1405.51

689.71

注 1: 表中 β 为考虑梁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。 注 2: 梁长度取净长,柱长取层高。

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(2)墙体荷载 外墙墙体为 240mm,厚粘土空心砖,外墙内侧抹 20 厚保温砂浆,外侧抹 20 厚水 泥砂浆,因此外墙计算厚度为 280mm。则外墙单位墙面重力荷载: 0.02× 2+0.24× 15+0.02× 20=4.04 kN m2 内墙为三排孔轻集料混凝土小砌块,砌块宽度为 120mm,内墙两侧各抹 20 厚石灰 砂浆,因此内墙计算厚度为 120mm。则内墙单位面积重力荷载: 0.02× 2+0.120× 17× 18=2.75 kN m2 隔墙采用 GRC 空心隔板,两侧各抹 20 厚石灰砂浆,则隔墙单位面积重力荷载: 0.02× 2+0.3=0.98 kN m2 17× 女儿墙为 240mm 厚粘土空心砖,墙两侧各抹 20 厚水泥砂浆,因此外墙计算厚度为 280mm。则外墙单位墙面重力荷载: 0.02× 2+0.24× 20× 15=4.40 kN m2 (3)门窗荷载表 室内门多数为木门,单位面荷载为 0.2kN/m2,客厅阳台处的推拉门及楼入口处的门 为塑钢门,单位面荷载为 0.4kN/m2,窗为塑钢窗,单位面荷载为 0.4 kN/m2。通过计算可 得如下结果:
表 3.8 各层门窗自重汇总表 层次 门窗编号 M1 M2 M3 M4 C2 C3 C4 C5 M2 M3 M4 C1 C2 C3 C4 C5 截面 1.2 ? 2.0 2.1× 2.0 0.9× 2.0 0.7× 2.0 1.8× 1.5 0.9× 1.5 0.6× 1.5 2.1× 1.5 2.1× 2.0 0.9× 2.0 0.7× 2.0 3.14× 0.45 2 1.8× 1.5 0.9× 1.5 0.6× 1.5 2.1× 1.5 面荷载 0.4 0.4 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 数量 3 12 24 12 12 12 6 12 12 24 12 3 12 12 6 12 每扇重(kN) 0.96 1.68 0.36 0.28 1.08 0.54 0.36 1.68 1.68 0.36 0.28 0.64 1.08 0.54 0.36 1.68 总重(kN) 2.88 20.16 8.64 3.36 12.96 6,48 2.16 20.16 20.16 8.64 3.36 1.92 12.96 6,48 2.16 20.16

?

门窗

G

1

57.28

54.4 ? 4 =217.6

2-5

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3.2.2 各楼层重力荷载代表值的汇总 ①各层墙体标准值汇总见表 3.9
表 3.9 各层墙体自重标准值汇总表

层次 ——

墙体 女儿墙 外墙 内墙

墙厚(mm)
280 280 155 ——

面积( m )
119.04 351.82 300.87 591.6

2

2 面荷载( kN m )

重量(kN)
523.78 1421.35 225.65 579.77

4.40 4.04 2.75 0.98

2-5

隔墙

? G ? 2226.77
外墙 内墙
1 280 155 —— 346.53 300.87 591.6 4.04 2.75 0.98 1399.98 225.65 579.77

隔墙

? G ? 2205.40
②各层恒荷载标准值汇总见表 3.10。
表 3.10 各层恒荷载标准值汇总表(单位:kN) 构件 层次 5 4 3 2 1 屋、楼盖 重 3718.16 3146.51 3146.51 3146.51 3146.51 柱重 689.71 689.71 689.71 689.71 896.63 框架梁重 1405.51 1519.45 1519.45 1519.45 1519.45 墙重 2226.77 2226.77 2226.77 2226.77 2205.40 门、窗重 54.4 54.4 54.4 54.4 57.28 女儿墙重 523.78 —— —— —— ——

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G1=3146.5+1519.45+(896.63+689.71)× 0.5+0.5× (57.28+54.4)+0.5× (2205.4+2226.77)+ 0.5× 1354.32+219.15=8627.37 kN G2 ~G4=1519.45+689.71+3146.51+2226.77+54.4+0.5× 1354.32+219.15=8533.15 kN G5=523.78+3718.16+1405.51+0.5× (2226,77+54.4+689.71)+0.5× 411.47=7544.86 kN 重力荷载代表值分布图见图 3.3。

3.3 水平荷载作用下框架的内力和侧移计算 3.3.1 横向水平地震作用下框架的内力和侧移计算
G5=7544.86KN G4=8533.15KN G3=8533.15KN G2=8533.15KN G1=8627.37KN

图 3.3 重力荷载代表值分布图

1. 自振周期计算 由经验公式 T1 ? 0.22 ? 0.35 H
3

B 可得:

T1 ? 0.22 ? 0.035H / 3 B ? 0.22 ? 0.035?15.9 / 3 11.4 ? 0.467s
2. 特征周期 由设计任务书所给土质及承载力知为Ⅱ类场地,第一组设计地震分组及 7 度设防, 查《建筑抗震设计规范》得:Tg=0.35s; 3. 水平地震作用及楼层地震剪力计算 由《建筑抗震设计规范》可知:本设计结构高度不超过 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。

? max =0.08。

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∵T1=0.467s<1.4 Tg=0.49s,故不需考虑顶部附加地震作用的影响 ∴δn=0 所以 FEK=α1Geq; Fi=GiHi/∑GjHj(1-δn)FEK

Geq ? 0.85?Gi ? 0.85? ?754486 ? 853315 ? 862737? ? 2099957kN . . . .
查地震影响系数谱曲线,得
? Tg ?1 ? ? ?T ? 1 ? 0.35 ? ? ? max ? ? ? ? ? ? 0.467 ? ?
0.9 0.9

? 0.08 ? 0.062

FEK ? ?1G eq ? 0.062? 20999 7 ? 1301 7kN .5 .9
各质点水平地震作用及楼层地震剪力计算见表 3.11,横向水平地震作用及楼层地震 剪力见图 3.4。
表 3.11 各质点水平地震作用及楼层地震剪力计算 层 次 5 4 3 2 1

H m

Gi kN

GiHi k ? Nm 119963.27 110077.64 84478.19 58878.74 33646.74

?G H
j ?1 j

n

j

Fi
kN 383.71 352.09

Vi
kN 383.71 735.80 1006.01 1194.34 1301.96

?D
kN/m

i

?ue ?

k ? Nm

mm

Vi ? Di

Hi (m) 3.0 3.0 3.0 3.0 3.9

15.90 12.90 9.90 6.90 3.90

7544.86 8533.15 8533.15 8533.15 8627.37

660343.45 660343.45 660343.45 660343.45 516211.00

0.581 1.114 1.524 1.809 1.972

407044.58

270.21 188.33 107.62

4. 水平地震作用下的位移验算 层间弹性位移角 ? e ? ?ui hi ,框架层间弹性位移应满足:? e ? ??u h? ? 1 550。 由表 3.9 横向水平地震作用下的位移计算可见,最大层间弹性位移角发生在第 1 层,其值为
?u e

/H=1.972× 10 /3.9=1/1978<1/550,满足要求。

?3

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(a) 水平地震作用分布

(b) 层间剪力分布

图 3.4 横向水平地震作用及楼层地震剪力

5 水平地震作用下框架内力计算 (1)框架柱端弯矩及剪力计算 框架柱端剪力及弯矩分别按公式 Vij ?

? Dij

Dij

u b Vi ,Mij ? Vij (1 ? y)h ,M ij ? Vij yh 计算,

其中 Dij 取自表 3.4, ? Dij 取自表 3.6,层间剪力取自表 3.8,各柱反弯点高度比 y 按公 式 y ? y0 ? y1 ? y2 ? y3 确定,各层柱端弯矩及剪力计算见表 3.13。
表 3.13 各层柱端弯矩及剪力计算
注:表中 M 量纲为 kN ? m,V 量纲为 kN。



层 次 5 4

Vi
kN/m 383.71 735.8 1006.01 1194.34 1301.96 383.71 735.8 1006.01 1194.34 1301.96

?D

i

D1 m 8619.41 8619.41 8619.41 8619.41 8558.34 25647.6 25647.6 25647.6 25647.6 15914.79

Vik
kN 5.01 9.60 13.13 15.59 21.59 14.90 28.58 39.07 46.39 40.14

K
3.163 3.163 3.163 3.163 2.432 3.034 3.034 3.034 3.034 6.327

y
0.45 0.46 0.5 0.5 0.55 0.45 0.45 0.5 0.5 0.55

M下
kN/m 6.76 13.25 19.70 23.38 46.30 20.12 38.58 58.61 69.58 86.10

M上
kN/m 8.26 15.56 19.70 23.38 37.88 24.59 47.15 58.61 69.58 70.44

h
m 3.0 3.0 3.0 3.0 3.9 3.0 3.0 3.0 3.0 3.9

kN/m 660343.45 660343.45 660343.45 660343.45 516211 660343.45 660343.45 660343.45 660343.45 516211

边 柱

3 2 1 5 4

中 柱

3 2 1

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第 21 页

(2)梁端弯矩剪力及柱轴力计算 梁端弯矩剪力及柱轴力分别按式 M b =
l n M b ? M br Vb ? , N i = ? Vbl ? Vbr l k ?i

l

l ib ir r u u ( M ib?1 ? M ij ) ,M b = l b r ( M ib?1 ? M ij ) , l r ib ? ib ib ? ib

?

?

k

计算,其中梁线刚度取自表 3.1,梁端弯矩剪力及柱轴

力计算见表 3.14。
表 3.14 梁端弯矩剪力及柱轴力计算表 框架梁端弯距及剪力 层次 L 5 4 3 2 1 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7
l Mb

柱轴力
Vb

M br

边柱 -3.61 -13.42 -27.73 -46.53 -69.56

中柱 0 0 0 0 0

边柱 3.61 13.42 27.73 46.53 69.56

8.26 22.32 32.95 43.08 61.27

12.30 33.64 48.60 64.10 70.01

3.61 9.82 14.31 18.80 23.03

注 1:柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时,左侧两根柱为拉力,对应的右侧两根柱为压力。 注 2:表中 M 单位为 kN ? m,V 单位为 kN ? m,单位为 kN,l 单位为 m。

(3) 水平地震作用下框架的弯矩图见图 3.5, 水平地震作用下梁端剪力及柱轴力图 见图 3.6。
12.30

8.26
8.26 33.64

24.59

8.26

8.26

12.30

23.32

6.76

15.56

47.15

6.76

22.32 32.95 43.08 61.27

48.60

33.64

20.12

15.56 19.70

32.95

13.25

19.70 23.38

58.61

13.25

64.10

48.60

38.58

43.08

19.70 23.38

69.58 70.44

19.70

70.01

58.61
64.10

23.38 37.88

37.88

23.38

61.27

46.30

86.10

70.01

69.58

46.30

图 3.5 水平地震作用下框架弯矩图(单位:kN· m)

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3.61 -3.61 9.82 -13.42 14.31 -27.73 14.70 -42.43 23.03 -65.46

3.61

3.61 0

3.61 3.61 9.82 13.42 14.31 27.73 14.70 42.43 23.03 65.46

9.82

9.82 0

14.31

14.31 0

14.70

14.70 0

23.03

23.03 0

图 3.6 水平地震作用下梁端剪力及柱轴力图(单位:kN· m)

3.3.2 风荷载作用下框架的内力和侧移计算 1. 风荷载标准值的计算 (1)风荷载标准值计算 风荷载标准值按公式 ?k ? ? z ? s ? z?0 计算,基本风压 ? 0 =0.4kN/m2,由《建筑结构荷 载规范》查得 ? s =0.8(迎风面),? s =-0.5(背风面),对于高度大于 30m 且高宽比大于 1.5 的房屋结构, 应采用风振系数 ? z 来考虑风压脉动的影响。 本设计房屋高 H =15.9m<30m, 所以由规范可知,本设计不考虑风压脉动的影响,故取 ? z =1.0。 计算单元仍取图 3.1 中⑥ 轴线横向框架,其负载宽度 b=3.6m,则沿房屋高度分布的 风荷载标准值 q( z) ? b?0 ? z ?s ?z 。根据各楼层标高处的高度 H i ,查表得 ? z ,代入上式可 得各楼层标高处的 q(z)。沿房屋高度分布风荷载标准值见表 3.15,风荷载沿房屋高度的 分布见图 3.7(a)。

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表 3.15 沿房屋高度分布风荷载标准值 层次 女儿墙 5 4 3 2 1

H i (m)
16.40 15.60 12.60 9.60 6.60 3.60

?z
0.768 0.758 0.74 0.74 0.74 0.74

?z
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

q1k
(kN/m) 0.885 0.873 0.852 0.852 0.852 0.852

q2k
(kN/m) 0.553 0.546 0.533 0.533 0.533 0.533

qk
(kN/m) 1.438 1.419 1.385 1.385 1.385 1.385

Fi /kN
2.68 4.16 4.16 4.16 4.99

注: 表中 Fik 是将矩形分布的风荷载折算成节点集中力:

(2)节点集中荷载计算 框架结构分析时, 应按静力等效原理将图 3.7(a)的分布风荷载转化为节点集中荷载, 如图 3.7(b)所示。
1.403 1.299 1.279 1.279 1.279 1.279 0.877 0.812 0.799 0.799 0.799 0.799
4.79 6.33 6.23 6.23 6.23 7.06

(a) 风荷载沿房屋高度的分布(单位:kN/m)

(b) 等效节点集中风荷载(单位:kN/m)

图 3.7 框架上的风荷载

2. 风荷载作用下的水平位移验算 根据图 3.7(b)所示的水平荷载,由式 Vij ?

?D

Dij

Vi 计算层间剪力 V,然后依据表 3.4

ij

求出⑥ 轴线框架的层间侧移刚度, 再按式 (?u) i = VGi

? Dij 和 u? ? ? (?u) k 计算各层的相
j ?1
k ?1

s

n

对侧移和绝对侧移。风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算见表 3.16。

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表 3.18 风荷载作用框架层间剪力及侧移计算 层次 5 4 3 2 1

hi
3.0 3.0 3.0 3.0 3.6

Fi
kN 2.68 4.16 4.16 4.16 4.99

Vi
kN 2.68 6.84 11.00 15.16 20.15

?D
kN/m 42886.42 42886.42 42886.42 42886.42 33031.47

?? i
mm 0.062 0.160 0.256 0.353 0.610

?i
mm 1.441 1.379 1.219 0.963 0.610

??i / hi
1/48387 1/18750 1/11719 1/8499 1/5902

抗震变形验算:框架层间弹性位移应满足:? e ? ??u h? ? 1 550。由表 3.18 可见最大 层间弹性位移角发生在第 1 层,其值为 1/5902<1/550,满足要求。 3. 风荷载作用下框架结构的内力计算 风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同, 各层柱端弯矩及 剪力计算见表 3.19,梁端弯矩剪力及柱轴力计算见表 3.20,风荷载作用下框架弯矩图见 图 3.8,风荷载作用下梁端剪力及轴力图见图 3.9。
表 3.19 各层柱端弯矩及剪力计算 柱 层 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1

Vi
kN 2.68 6.84 11.00 15.16 20.15 2.68 6.84 11.00 15.16 20.15

?D

i

边柱

中柱

kN/m 42886.42 42886.42 42886.42 42886.42 33031.47 42886.42 42886.42 42886.42 42886.42 33031.47

D1 m 8619.41 8619.41 8619.41 8619.41 8558.34 25647.6 25647.6 25647.6 25647.6 15914.79

Vik
kN 0.54 1.37 2.21 3.05 5.22 1.60 4.09 6.58 9.07 9.71

K
2.432 2.432 2.432 2.432 3.163 3.034 3.034 3.034 3.034 6.327

y
0.45 0.46 0.5 0.5 0.55 0.45 0.45 0.5 0.5 0.55

M上 kN ? m
0.73 1.9 3.32 4.57 10.34 2.16 5.52 9.87 13.6 19.22

M下 kN ? m
0.89 2.23 3.32 4.57 8.46 2.64 6.75 9.87 13.6 15.73

h
m 3.0 3.0 3.0 3.0 3.6 3.0 3.0 3.0 3.0 3.6

表 3.20 梁端弯矩剪力及柱轴力计算表 层次 5 4 3 2 1 BC 跨梁端弯距及剪力 L 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7
M
l b

柱轴力
Vb

M

r b

边柱 -0.39 -1.69 -3.95 -7.39 -12.25

中柱 0 0 0 0 0

边柱 0.39 1.69 3.95 7.39 12.25

0.89 2.95 5.21 7.89 13.03

1.32 4.46 7.69 11.73 14.66

0.39 1.3 2.26 3.44 4.86

注 1:柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震作用时,左侧两根柱为拉力,对应的右侧两根柱为压力。 注 2: 表中 M 单位为 kN· m,V 单位为 kN,N 单位为 kN, l 单位为 m。

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第 25 页

1.32

0.89
0.89 1.32

2.64 1.30

0.89 2.95 5.21 7.89 13.03

0.89

4.46

2.95

2.16 3.32 5.52 4.57 9.87 8.46 13.60

4.46

4.06 1.90
5.21

2.23

6.75 0.73 9.87 1.90 13.60 3.32 15.73 4.57

2.23

7.69

7.69

3.32

7.89

11.73

3.32 4.57

11.73

4.57 8.46

13.03

10.34

19.22

14.66

14.66

10.34

图 3.8 风荷载作用下框架弯矩图(单位:kN· m)
0.91 -0.91 2.44 -3.35 4.31 -7.66 6.19 -13.84 8.20 -22.05 10.13 -32.18 10.13 8.20 6.19 4.31 2.44 0.91 0.75 0.16 1.99 0.61 3.54 1.37 5.05 2.51 6.72 4.00 8.32 5.82 8.32 26.36 6.72 18.05 5.05 11.33 3.54 6.28 1.99 2.74 0.75 0.75

图 3.9 风荷载作用下梁端剪力及轴力图(单位:kN)

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3.4 竖向荷载作用下框架结构的内力计算
3.4.1 竖向荷载作用的计算 1. 计算单元 取⑥轴线横向框架进行计算, 计算单元宽度为 3.6m, 横向框架计算单元的荷载分布 图见图 3.10 所示。 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 内的其余楼面荷载通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架,作用于各节点上。由 于纵向框架边梁的中心线与柱的中心线不重合,因此在框架节点上还作用有集中力矩。

5700 5700

5700

1800

3900

3600

3600

图 3.10 横向框架计算单元的荷载分布图

2. 荷载计算 (1)恒载计算 对于 1~4 层:梁上作用的恒载见图 3.11。

5700

1800

3900

图 3.11 梁上作用的恒载

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在图 3.11 中,q1 代表横梁自重和其上横墙自重,为均布荷载形式, q 2 为房间板传给 横梁的梯形荷载, q2? 和 q2?? 为房间板传给横梁的三角形荷载,由图 3.10 所示几何关系可 知:
q1 =4.275+2.75 ? 2.4=11.325 kN m

q 2 =4.45× 3.6=16.02 kN m

3.9=17.355 kN m q2? =4.45×

q2?? =4.21×1.8=8.01 kN m
P1 、 P3 为由边纵梁传给柱的恒载,它包括梁自重、楼板重和外墙以及窗等的重力荷

载,P2 为由中纵梁直接传给柱的恒载,它包括梁自重、楼板重和内墙等的重力荷载, P2? 为由次梁直接传给横梁的恒载,它包括次梁自重、楼板重和内墙等以及门的重力荷载, 计算如下:
P1 =3.6× 1.8× 0.5× 4.45+3.609× 3.6+4.04× [3.6× (3.0-0.6)-1.8× 1.5]+0.4× 1.8× 1.5

=52.49 kN
P2 =[3.6× 1.8× 0.5+(1.8+3.6)× 0.5× 0.9]× 4.45+3.609× 3.6+2.75× [(3.6-2.1)× (3.0-0.55)-0.9×

2.0]+0.9× 2.0× 0.2=43.74 kN 1.8× 0.5+(1.8+3.6)× 0.9× 0.5]× 4.45+3.281× 3.6+2.75× [3.6× (3.0-0.5)-0.9× 2.0]+ P2? =[3.6× 0.2× 2.0× 0.9=57.20 kN
P3 = P1 =52.49 kN

集中力矩:
M 1 ? P ? e1 =52.49× (0.4-0.25)/2=3.937 kN ? m 1

(0.45-0.25)/2=4.374 kN ? m M 2 ? P2 ? e2 =43.74×
M 3 ? P ? e3 = M 1 =3.937 kN ? m 3

对于第 5 层:梁上作用的恒载见图 3.12。

5700

1800

3900

图 3.12 梁上作用的恒载

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第 28 页

在图 3.12 中 q1 包括梁自重,为均布荷载。其他荷载计算方法同 1~4 层,结果为:
q1 =4.725 kN m

q 2 =4.97× 3.6=17.892 kN m

P1 =3.609× 3.6+3.6× 1.8× 0.5× 4.97+3.6× 0.8× 4.4=41.77 kN P2 =3.609× 3.6+3.6× 1.8× 4.97=45.20 kN P3 = P1 =41.77 kN

0.075=3.133 kN ? m M1 ? P ? e1 =41.77× 1 0.100=4.520 kN ? m M 2 ? P2 ? e2 =45.20×
M 3 = M 1 =3.133 kN ? m

(2)活荷载 对于 1~4 层:梁上作用的活载见图 3.13。

5700

1800

3900

图 3.13 梁上作用的活载

q 2 =2.0× 3.6=7.20 kN m

q2? ? 2 . 0 3 ?9 ? .

7k8 0 m .N

1.8=3.60 kN m q2?? =2.0×
P1 =3.6× 1.8× 0.5× 2=6.48 kN P2 =[3.6× 1.8× 0.5+(1.8+3.6)× 0.5× 0.9]× 2=11.34 kN

0.9× 0.5+3.6× 1.8× 0.5]× 2=11.34 kN P2? =[(1.8+3.6)×
P3 =3.6× 1.8× 0.5=6.48 kN 2×

M 1 ? P ? e1 =6.48× 0.075=0.486 kN ? m 1

M 2 ? P2? e2 =11.34× 0.100=1.134 kN ? m
M 3 ? P? e=6.48× 0.075=0.486 kN ? m 3 3

对于第 5 层:梁上作用的活载见图 3.14。

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5700

1800
图 3.14 梁上作用的活载

3900

q 2 =0.5× 3.6=1.80 kN m P2 =3.6× 1.8× 0.5=3.24 kN

P1 =3.6× 1.8× 0.5× 0.5=1.62 kN P3 = P1 =1.62 kN

0.075=0.122 kN ? m M 1 ? P ? e1 =1.62× 1 0.100=0.324 kN ? m M 2 ? P2 ? e2 =3.24×
M 3 ? M1 =0.122 kN ? m

同理,在屋面雪荷载作用下
q 2 =0.5× 3.6=1.80 kN m P2 =3.6× 1.8× 0.5=3.24 kN P1 =3.6× 1.8× 0.5× 0.5=1.62 kN P3 = P1 =1.62 kN

M 1 ? P ? e1 =1.62× 0.075=0.122 kN ? m 1

0.100=0.324 kN ? m M 2 ? P2 ? e2 =3.24×
M 3 ? M1 =0.122 kN ? m

横向框架荷载汇总表见表 3.21。
表 3.21 横向框架荷载汇总表 荷载 恒载 活载 雪载 恒载 活载 层次 5 层 AB 跨 5 层 BC 跨 5 层 AB 跨 5 层 BC 跨 5 层 AB 跨 5 层 BC 跨 1~4 层 AB 跨 1~4 层 BC 跨 1~4 层 AB 跨 1~4 层 BC 跨
q1 kN m q2
q1?

kN m

kN m

P 1

P2

P3

M1

M2

M3

4.725 4.725

17.892 17.892 1.8 1.8 1.8 1.8 16.02

— — — —
11.325 11.325

— — — — — — —
17.202

41.77 41.77 1.62 1.62 1.62 1.62 52.49 52.49 6.48 6.48

45.20 45.20 3.24 3.24 3.24 3.24 43.74 43.74 11.34 11.34

41.77 41.77 1.62 1.62 1.62 1.62 52.49 52.49 6.435 6.435

3.133 3.133 0.122 0.122 0.122 0.122 3.937 3.937 0.486 0.486

4.520 4.520 0.324 0.324 0.324 0.324 4.374 4.374

3.133 3.133 0.122 0.122 0.122 0.122 3.937 3.937 0.486 0.486


7.2

— —


5.211



1.134 1.134

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第 30 页

3.4.2 竖向荷载作用下的内力计算 1. 固端弯矩计算 以第 5 层 AB 跨为例 (1)恒荷载作用下
MA=

1 2 q2l 2 (1 ? 2? 2 ? ? 3 ) q1l + 12 12

=

2 3 1 17.892 ? 5.7 2 ? ? 1.8 ? ? 1.8 ? ? ? 4.725 ? 5.7 2 ? ? ?1 ? 2 ? ? ?? ? ? ? 12 12 ? 5.7 ? ? 5.7 ? ? ? ? ?

= 54.88 kN ? m (2)活荷载作用下
q2l 2 (1 ? 2? 2 ? ? 3 ) MA= 12
2 3 1.8 ? 5.7 2 ? ? 1.8 ? ? 1.8 ? ? ? ?1 ? 2 ? ? = ? ?? ? ? 12 ? 5.7 ? ? 5.7 ? ? ? ? ?

= 4.23 kN ? m (3)雪荷载作用下
MA=

q2l 2 (1 ? 2? 2 ? ? 3 ) 12

2 3 1.80 ? 5.7 2 ? ? 1.8 ? ? 1.8 ? ? ? ?1 ? 2 ? ? = ? ?? ? ? 12 ? 5.7 ? ? 5.7 ? ? ? ? ?

= 4.23 kN ? m 其它层及其它跨的固端弯矩计算方法同上。各层各跨固端弯矩计算表见表 3.22。
表 3.22 固端弯矩计算表 恒荷载作用 活荷载作用下 雪荷载作用下

M / kN ? m
5 层 AB 跨 5 层 BC 跨 1~4 层 AB 跨 1~4 层 BC 跨 54.88 54.88 66.75 69.41

M / kN ? m
4.23 4.23 16.22 11.74

M / kN ? m
4.23 4.23 — —

2. 节点分配系数计算 以第 5 层 A 节点为例。

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第 31 页

A 节点左梁: ?左 =0 A 节点上柱: ?上 =0

A 节点右梁: ?右 = A 节点下柱: ?下=

1 =0.709 1 ? 0.41

0.41 =0.291 1+0.41

其它层其它节点的分配系数计算方法同上,节点分配系数 ? 计算表见表 3.23。
表 3.23 节点分配系数 ? 计算表 层次 5层 A 节点 B 节点 C 节点 A 节点 B 节点 C 节点 A 节点 B 节点 C 节点 左梁 — 0.376 0.709 — 0.301 0.549 — 0.315 0.578 上柱 — — — 0.225 0.199 0.225 0.237 0.208 0.237 下柱 0.291 0.248 0.291 0.225 0.199 0.225 0.185 0.161 0.185 右梁 0.709 0.376 — 0.549 0.301 — 0.578 0.315 —

2~4 层

1层

3. 梁端、柱端弯矩计算 梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。横向框架弯矩二次分配法(恒载)见表 3.24, 横向框架弯矩二次分配法(活载)见表 3.25, 竖向荷载作用下框架弯矩图见图 3.15。 梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。 计算柱轴 力还需考虑柱的自重,恒载作用下梁端剪力及柱轴力见表 3.26,活载、雪载作用下梁端 剪力及柱轴力见表 3.27。

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表 3.24 横向框架弯矩二次分配法(恒载) 上柱 下柱 0.291 3.133 15.06 7.07 -2.30 19.82 0.225 14.13 7.53 -3.52 18.14 0.225 14.13 7.07 -3.42 17.78 0.225 14.13 7.07 -3.50 17.70 0.237 14.89 7.07 -1.94 20.02 0.225 3.937 14.13 7.07 -3.52 17.68 0.225 3.937 14.13 7.07 -3.42 17.78 0.225 3.937 14.13 7.44 -3.50 18.07 0.185 3.937 11.62 -1.51 10.11 5.05 右梁 0.709 -54.88 36.69 0.85 -5.61 -22.95 0.549 -66.75 34.48 1.06 -8.59 -39.80 0.549 -66.75 34.48 1.06 -8.34 -39.55 0.549 -66.75 34.48 1.06 -8.55 -39.75 0.578 -66.75 36.31 1.11 -4.72 -34.06 左梁 0.376 54.88 1.70 18.34 -0.26 74.66 0.301 66.75 2.12 17.24 -0.16 85.95 0.301 66.75 2.12 17.24 -0.20 85.91 0.301 66.75 2.12 17.24 -0.21 85.90 0.315 66.75 2.22 18.15 0.02 87.14 0.199 1.40 0.56 -0.11 1.85 0.199 1.40 0.70 -0.13 1.97 0.199 1.40 0.70 -0.14 1.96 0.208 1.46 0.70 0.01 2.18 上柱 — 下柱 0.248 -4.52 1.12 0.70 -0.17 1.65 0.199 右梁 0.376 -54.88 1.70 -18.34 -0.26 -71.79 0.301 左梁 0.709 54.88 -36.69 0.85 4.62 23.66 0.549 0.225 上柱 — 下柱 0.291 -3.133 -15.06 -7.37 1.90 -23.66 0.225 -3.937 -14.73 -7.37 3.11 -22.92 0.225 -3.937 -14.73 -7.37 3.08 -19.02 0.225 -3.937 -14.73 -7.76 3.16 -19.33 0.185 -3.937 -12.11 1.16 -10.95 -5.48

-4.374 -69.41 1.40 2.12 0.70 -17.97 -0.11 -0.16 1.99 0.199 -85.42 0.301

69.41 -35.94 -14.73 1.06 -7.53 7.60 3.11 42.12 0.549 -19.15 0.225

-4.374 -69.41 1.40 2.12 0.70 -17.97 -0.13 -0.20 1.97 0.199 -85.47 0.301

69.41 -35.94 -14.73 1.06 -7.37 7.51 3.08 42.03 0.549 -19.02 0.225

-4.374 -69.41 1.40 2.12 0.73 -17.97 -0.14 -0.21 1.99 0.208 -85.48 0.315

69.41 -35.94 -14.73 1.06 -7.37 7.72 3.16 42.25 0.578 -18.93 0.237

-4.374 -69.41 1.46 2.22 -18.92 0.01 0.02 1.48 0.74 -86.09

69.41 -37.84 -15.52 1.11 -7.37 3.62 1.48 36.29 -21.40

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表 3.25 横向框架弯矩二次分配法(活载、雪载) 上柱 下柱 右梁 0.291 0.709 0.122 1.20 1.77 -0.53 2.43 0.225 3.54 0.60 -0.42 3.72 0.225 3.54 1.77 -0.68 4.63 0.225 3.54 1.77 -0.70 4.61 0.237 3.73 1.77 -0.29 5.20 0.225 0.486 3.54 1.77 -0.42 4.89 0.225 0.486 3.54 1.77 -0.68 4.63 0.225 0.486 3.54 1.86 -0.70 4.70 0.185 0.486 2.91 -0.23 2.68 1.34 -4.23 2.91 0.06 -1.30 -2.55 0.549 -16.22 8.64 -0.50 -1.02 -9.11 0.549 -16.22 8.64 -0.50 -1.67 -9.75 0.549 -16.22 8.64 -0.50 -1.72 -9.80 0.578 -16.22 9.09 -0.53 -0.72 -8.37 左梁 上柱 0.376 — 4.23 0.12 1.46 0.13 5.93 0.301 16.22 -1.01 4.32 -0.20 19.33 0.301 16.22 -1.01 4.32 -0.09 19.44 0.301 16.22 -1.01 4.32 -0.08 19.45 0.315 16.22 -1.05 4.55 -0.21 19.50 0.199 -0.67 0.04 -0.13 -0.76 0.199 -0.67 -0.33 -0.06 -1.06 0.199 -0.67 -0.33 -0.06 -1.05 0.208 -0.70 -0.33 -0.14 -1.17 下柱 右梁 0.248 0.376 -0.324 0.08 -0.33 0.08 -0.17 0.199 -4.23 0.12 -1.46 0.13 -5.44 0.301 左梁 下柱 0.709 — 4.23 -2.91 0.06 0.93 2.31 0.549 11.74 -6.71 -0.50 1.36 5.88 0.549 11.74 -6.71 -0.50 1.79 6.31 0.549 11.74 -6.71 -0.50 1.83 6.35 0.578 11.74 -7.07 -0.53 1.10 5.25 0.225 -2.75 -0.60 0.56 -2.79 0.225 -2.75 -1.38 0.73 -3.39 0.225 -2.75 -1.38 0.75 -3.38 0.237 -2.90 -1.38 0.45 -3.82 上柱 0.291 -0.122 -1.20 -1.38 0.38 -2.19 0.225 0.486 -2.75 -1.38 0.56 -3.57 0.225 0.486 -2.75 -1.38 0.73 -3.39 0.225 0.486 -2.75 -1.45 0.75 -3.45 0.185 0.486 -2.26 0.35 -1.91 -0.95

-1.134 -11.74 -0.67 -1.01 -0.33 -3.36 -0.13 -0.20 -1.13 0.199 -16.30 0.301

-1.134 -11.74 -0.67 -1.01 -0.33 -3.36 -0.06 -0.09 -1.06 0.199 -16.19 0.301

-1.134 -11.74 -0.67 -1.01 -0.35 -3.36 -0.06 -0.08 -1.07 0.208 -16.19 0.315

-1.134 -11.74 -0.70 -1.05 -3.53 -0.14 -0.21 -0.84 -0.42 -16.54

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(a)恒载作用下框架弯矩图

(b)活载、雪载作用下框架弯矩图

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m) 图 3.15 竖向荷载作用下框架弯矩图(单位:kN·

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表 3.26 恒载作用下梁端剪力及柱轴力(kN) 荷载引起剪力 层次 AB 跨 BC 跨 弯矩引起剪力 AB 跨 BC 跨 总剪力 AB 跨 BC 跨

V A ? VB
5 4 3 2 1 48.36 44.71 44.71 44.71 44.71 总剪力 层次 BC 跨

VB ? VC
48.36 35.29 35.29 35.29 35.29

VA ? ?VB
-9.07 -8.09 -8.34 -8.80 -9.31 A柱

VB ? ?VC
8.44 7.59 7.62 7.75 8.74 柱轴力 B柱

VA
39.29 36.62 36.37 35.91 35.40

VB
57.43 52.80 53.05 53.51 54.02 C柱

VB
56.80 42.88 42.91 42.88 44.03

VC
5 4 3 2 1 39.92 27.70 27.67 27.70 26.55

N顶
81.06 183.37 285.43 387.03 488.12

N底
94.26 196.57 298.63 400.23 505.28

N顶
159.43 315.56 471.97 628.81 787.31

N底
176.14 332.27 488.68 645.52 809.03

N顶
81.69 175.08 268.44 361.83 454.07

N底
94.89 188.28 281.64 375.03 471.23

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表 3.27 活载、雪载作用下梁端剪力及柱轴力(kN) 荷载引起剪力 层 次 5 4 3 2 1 AB 跨 BC 跨 弯矩引起剪力 AB 跨 BC 跨 总剪力 AB 跨 BC 跨

V A ? VB
3.51 14.04 14.04 14.04 14.04 总剪力

VB ? VC
3.51 9.81 9.81 9.81 9.81

VA ? ?VB
-0.59 -1.78 -1.69 -1.68 -1.97

VB ? ?VC
0.56 1.75 1.63 1.62 1.86 柱轴力

VA
2.92 12.26 12.35 12.36 12.07

VB
4.10 15.82 15.73 15.72 16.01

VB
4.07 11.56 11.44 11.43 11.67

层 次

BC 跨

A柱

B柱

C柱

N顶 = N底 VC
活载=雪载

N顶 = N底
活载=雪载 11.41 50.13 88.64 127.13 166.24

N顶 = N底
活载=雪载 4.57 19.11 33.77 48.44 62.87

5 4 3 2 1

2.95 8.06 8.18 8.19 7.95

4.54 23.28 42.11 60.95 79.50

注:表中括号内的数值为屋面作用雪荷载(0.5kN/m2) ,其它层楼面作用活荷载(2.0 kN/m2)对应的内力,V 以向上 为正

3.5 横向框架内力组合
根据本设计钢筋混凝土框架结构的结构类型、7 度设防的地震烈度、房屋高度等因 素,查抗震规范确定本设计框架为三级抗震等级。 本设计一共考虑了 1.2SGk ? 1.4SQk , 1.2SGk ? 0.9 ?1.4 ? (SGk ? S wk ) , 1.35SGk ? 1.0SQk , 及 1.2SGk ? 1.3S Ek 等四种内力组合。此外,对于本设计, 1.2SGk ? 1.4S wk 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 内力组合表见表 3.28,表中 S Gk 、 S Qk 两列中的梁端弯矩 M 为经过调幅后的弯矩(调幅系 数 0.8)。

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3.5.1 框架梁内力组合 下面以 AB 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 组合值,由平衡条件确定。
al al

MA q2

MB

X

q1

L
VA VB

图 3.15 均布和梯形荷载下的计算简图

由图 3.15 可得
VA ? ? MA ? MB 1 (1 ? ? )l ? q1l ? q2 l 2 2

1 若 VA ? (2q1 ? q2 )?l ≤0,说明 x≤ ?l ,其中 x 为最大正弯矩截面至 A 支座的距离, 2
则 x 可由下式求解:
V A ? q1 x ? 1 x2 q2 ? 0 2 ?l

将求得的 x 值代入下式即可得到跨间最大正弯矩值
M max ? M A ? VA x ? q1 2 1 x 3 x ? q2 2 6 ?l

1 若 VA ? (2q1 ? q2 )?l >0,说明 x > ?l ,则 2
x?
M max ? M A ? V A x ?

VA ?

q2 2 q1 ? q2

?l

(q1 ? q2 ) 2 1 1 x ? q2?l ( x ? ?l ) 2 2 3

若 V A ≤0,则
M max ? M A

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表 3.28a 框架梁内力组合表 层 次 截面 位置
A

内力
M V M V M V M V

S Gk -27.25 35.40 -69.72 54.02 -68.87 44.03 -29.04 26.55 — — -28.61 35.91 -68.72 53.51 -68.38 42.88 -29.04 27.70 — — -18.37 39.29 -59.74 57.43 -57.43 56.80 -18.93 39.92 — —

S Qk -6.56 12.07 -15.54 16.01 -13.07 11.67 -4.60 7.95 — — -7.85 12.36 -15.50 15.72 -12.80 11.43 -4.60 8.19 — — -2.05 2.92 -4.75 4.10 -4.35 4.07 -1.79 2.95 — —

S wk
? 13.03 ? 4.86 ? 14.66 ? 4.56 ? 14.66 ? 4.86 ? 13.03 ? 4.86

S Ek
? 61.27 ? 23.03 ? 70.01 ? 23.03 ? 70.01 ? 23.03 ? 61.27 ? 23.03

1.2S Gk +1.26(S Qk +S wk ) → -24.55 51.56 -121.71 90.74 -80.65 61.42 -57.06 48.00 — — -34.28 54.33 -116.77 88.35 -83.40 61.52 -50.59 47.89 — — -23.50 50.34 -79.33 74.57 -72.74 72.80 -26.09 52.11 — — ← -57.38 63.81 -84.77 79.25 -117.59 73.66 -24.23 35.75 — — -54.16 63.00 -87.21 79.68 -112.96 70.19 -30.70 39.23 — — -25.74 51.32 -76.01 73.59 -76.07 73.78 -23.85 51.13 — —

B左

一 层

B右
C

跨间
A

M AB M BC
M V M V M V M V

B左

二 层

B右
C

跨间
A

M AB M BC
M V M V M V M V

B左

五 层

B右
C

跨间

M AB
M BC

— — ? 7.89 ? 3.44 ? 11.73 ? 3.44 ? 11.73 ? 3.44 ? 7.89 ? 3.44 — — ? 0.89 ? 0.39 ? 1.32 ? 0.39 ? 1.32 ? 0.39 ? 0.89 ? 0.39 — —

— — ? 43.08 ? 14.7 ? 64.1 ? 14.7 ? 64.1 ? 14.7 ? 43.08 ? 14.7 — — ? 8.26 ? 3.61 ? 12.3 ? 3.61 ? 12.3 ? 3.61 ? 8.26 ? 3.61 — —

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表 3.28b 框架梁内力组合表

? RE [1.2(S Gk +
0.5S Qk )+1.3S Ek ] → 32.26 16.82 -138.00 88.71 0.39 25.41 -87.94 56.58 50.65 82.19 12.72 26.69 -131.32 78.84 -4.80 33.32 -70.21 48.67 40.92 83.72 -9.40 37.58 -67.89 64.66 -41.65 56.02 -25.90 46.21 34.40 36.35 ← -87.21 67.71 -1.48 37.82 -136.13 76.31 31.53 5.69 46.94 66.31 -71.28 59.18 -6.32 46.35 -129.80 65.81 13.80 16.19 49.37 59.66 -25.51 45.55 -43.91 56.68 -65.64 64.00 -9.79 38.23 35.76 34.92 1.35S Gk +S Qk -43.34 59.86 -109.66 88.94 -106.05 71.11 -43.80 43.79 — — -46.47 60.84 -108.27 87.96 -105.11 69.32 -43.80 45.59 — — -26.84 55.96 -85.40 81.63 -81.89 80.75 -27.34 56.84 — — 1.2 S Gk +1.4 S Qk -41.88 59.38 -105.41 87.24 -100.95 69.17 -41.29 42.99 — — -45.32 60.40 -104.16 86.22 -99.97 67.46 -41.29 44.71 — — -24.91 51.24 -78.34 74.66 -75.01 73.86 -25.22 52.03 — —

注:表中 MAB 为 AB 跨的跨间最大正弯矩。MBC 为 BC 跨的跨间最大正弯矩。M 以下部受拉为正,V 以向上为正, 括号内的数值表示作用雪荷载时对应的内力。

3.5.2 框架柱内力组合 在考虑地震作用效应的组合中,取屋面为雪荷载时的内力进行组合,计算过程及结 果如下所示。 1. 横向框架 A 柱内力组合 横向框架 A 柱弯矩和轴力组合见表 3.29,横向框架 A 柱剪力组合见表 3.30。

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表 3.29a 横向框架 A 柱弯矩和轴力组合表 层 次 截面 位置 柱顶 5 柱底 柱顶 4 柱底 柱顶 3 柱底 柱顶 2 柱底 柱顶 1 柱底 内 力 M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N 1.2S Gk +1.26(S Qk +S wk ) → 25.75 102.50 -25.54 118.34 24.57 247.25 -24.78 263.09 22.99 390.60 -22.85 406.44 21.86 531.92 -24.53 547.76 4.70 670.48 5.23 691.07 ← 27.99 103.48 -27.38 119.32 30.19 251.51 -29.56 267.35 31.35 399.98 -31.22 416.39 33.38 550.54 -36.04 566.38 26.47 701.35 -20.83 721.94

S Gk 19.83 81.06 -18.14 94.26 17.68 183.37 -17.78 196.57 17.78 285.43 -17.69 298.63 18.07 387.03 -20.02 400.23 10.11 488.12 -5.06 505.28

S Qk 2.44 4.54 -3.72 4.54 4.89 23.28 -4.63 23.28 4.63 42.11 -4.61 42.11 4.71 60.95 -4.97 60.95 2.74 79.5 -1.37 79.5

S wk
? 0.89 ? 0.39 ? 0.73 ? 0.39 ? 2.23 ? 1.69 ? 1.9 ? 1.69 ? 3.32 ? 3.498 ? 3.32 ? 3.95 ? 4.57 ? 7.39 ? 4.57 ? 7.39 ? 8.64 ? 12.25 ? 10.34 ? 12.25

S Ek
? 8.26 ? 3.61 ? 6.76 ? 3.61 ? 15.56 ? 13.42 ? 13.25 ? 13.42 ? 19.7 ? 27.73 ? 19.7 ? 27.73 ? 23.38 ? 42.43 ? 23.38 ? 42.43 ? 37.88 ? 65.46 ? 46.3 ? 65.46

表 3.29b 横向框架 A 柱内力组合表
? RE

? RE
1.35S Gk +S Qk 29.21 113.97 -28.21 131.79 28.76 270.83 -28.63 288.65 28.63 427.44 -28.49 445.26 29.10 583.44 -32.00 601.26 16.39 738.46 -8.20 761.63 1.2 S Gk +1.4 S Qk 27.21 103.63 -26.98 119.47 28.06 252.64 -27.82 268.48 27.82 401.47 -27.68 417.31 28.28 549.77 -30.98 565.61 15.97 697.04 -7.99 717.64 ← 27.00 78.52 -24.59 90.40 33.28 188.59 -31.00 200.47 37.29 302.87 -37.20 314.75 41.18 417.12 -43.05 429.00 47.27 538.91 -50.31 554.35

[1.2(S Gk +0.5S Qk )+1.3S Ek ] → 10.89 71.48 -11.41 83.36 2.94 162.42 -5.17 174.30 -1.12 248.80 1.21 260.68 -4.41 334.39 2.54 346.27 -26.60 411.26 39.97 426.70

M max N
29.21 113.97 -26.98 131.79 28.76 270.83 -28.63 288.65 28.63 427.44 -28.49 445.26 29.10 583.44 -32.00 601.26 16.39 738.46 -8.20 761.63

N min M
71.48 10.89 83.36 -11.41 162.42 2.94 174.30 -5.17 248.80 -1.12 260.68 1.21 334.39 -4.41 346.27 2.54 411.26 -26.60 426.70 39.97

N max M
113.97 29.21 90.40 -24.59 270.83 28.76 288.65 -28.63 427.44 28.63 445.26 -28.49 583.44 29.10 601.26 -32.00 738.46 16.39 761.63 -8.20

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第 41 页

注:表中 M 以左侧受拉为正, 单位为 kN· N 以受压为正,单位为 kN。SQk 一列中括号内的数值为屋面作用雪荷载, m, 其它层楼面作用活荷载对应的内力值

表 3.30 横向框架 A 柱剪力组合(kN) 层 次 5 4 3 2 1 S Gk -12.6 6 -11.8 2 -11.8 2 -12.7 0 -3.89 S Qk -2.05 -3.17 -3.08 -3.23 -1.05 S wk
? 0.54 ? 1.37 ? 2.21 ? 3.05 ? 5.22

S Ek
? 5.01 ? 9.60 ? 13.1

① → -17.1 -16.45 -15.28 -15.46 0.58 ← -18.45 -19.91 -20.85 -23.14 -12.57 → -8.42 -2.92 4.02 2.63 19.35

② ← -17.2 -21.3 -22.06 -28.08 -25.03

③ -19.14 -19.13 -19.04 -20.37 -6.31

④ -18.06 -18.63 -18.50 -19.75 -6.14

⑤ 20.64 25.56 26.47 33.70 30.03

3 ? 15.5 9 ? 21.5 9

注 1:表中 V 以绕柱端顺时针为正。 注 2:表中各数字序号对应公式为 ① 1.2S Gk +1.26(S Qk +S wk ) ② ? RE [1.2(S Gk +0.5S Qk )+1.3S Ek ] ③ 1.35S Gk +S Qk ④ 1.2 S Gk +1.4 S Qk ⑤

? RE [? vc (M b +M tc )/H n ]为相应于本层柱净高上、下两端的剪力设计值。 c

2. 横向框架 B 柱内力组合 横向框架 B 柱弯矩和轴力组合表见表 3.31,横向框架 B 柱剪力组合见表 3.32。

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第 42 页

表 3.31a 横向框架 B 柱弯矩和轴力组合表 截面 位置 柱顶 5 柱底 柱顶 4 柱底 柱顶 3 柱底 柱顶 2 柱底 柱顶 1 柱底 内 力 M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N 1.2S Gk +1.26(S Qk +S wk ) → -1.57 205.69 1.47 225.74 -7.57 441.84 5.94 461.89 -11.42 678.05 11.42 698.10 -16.10 914.76 16.09 934.81 -19.32 1154.23 23.97 1180.30 ← 5.08 205.69 -3.97 225.74 9.44 441.84 -7.97 461.89 13.45 678.05 -13.45 698.10 18.17 914.76 -18.18 934.81 20.32 1154.23 -24.46 1180.30

层次

S Gk 1.65 159.43 -1.9 176.14 2.04 315.56 -2.02 332.27 2.02 471.97 -2.02 488.68 2.05 628.81 -2.17 645.52 1.14 787.31 -0.57 809.03

S Qk -0.18 11.41 0.82 11.41 -1.2 50.13 1.12 50.13 -1.12 88.64 1.12 88.64 -1.13 127.13 1.24 127.13 -0.69 166.24 0.35 166.24

S wk
? 2.64

S Ek
? 24.59

0
? 2.16

0
? 20.12

0
? 6.75

0
? 47.15

0
? 5.52

0
? 38.58

0
? 9.87

0
? 58.61

0
? 9.87

0
? 58.61

0
? 13.6

0
? 69.58

0
? 13.6

0
? 69.58

0
? 15.73

0
? 70.44

? 19.22

0 0

? 86.01

0 0

表 3.31b 横向框架 B 柱内力组合表
? RE

? RE
1.35S Gk +S Qk 2.05 226.64 -1.75 249.20 1.55 476.14 -1.61 498.69 1.61 725.80 -1.61 748.36 1.64 976.02 -1.69 998.58 0.85 1229.11 -0.42 1258.43 1.2 S Gk +1.4 S Qk 1.73 207.29 -1.13 227.34 0.77 448.85 -0.86 468.91 0.86 690.46 -0.86 710.51 0.88 932.55 -0.87 952.61 0.40 1177.51 -0.19 1203.57 ← 25.38 148.62 -20.96 163.66 47.27 306.56 -38.93 321.60 58.46 464.66 -58.46 479.70 69.18 623.14 -69.24 638.18 69.39 783.39 -84.22 802.94

[1.2(S Gk +0.5S Qk )+1.3S Ek ] → -22.57 148.62 18.28 163.66 -44.68 306.56 36.30 321.60 -55.83 464.66 55.83 479.70 -66.50 623.14 66.45 638.18 -67.96 783.39 83.50 802.94

M max N
25.38 148.62 -20.96 163.66 -44.68 306.56 -38.93 321.60 -55.83 464.66 55.83 479.70 -66.50 623.14 66.45 638.18 -67.96 783.39 83.50 802.94

N min M
148.62 -22.57 163.66 18.28 306.56 36.30 321.60 36.30 464.66 -55.83 479.70 55.83 623.14 -66.50 638.18 66.45 783.39 -67.96 802.94 83.50

N max M
226.64 2.05 249.20 -1.75 476.14 1.55 498.69 -1.61 725.80 1.61 748.36 -1.61 976.02 1.64 998.58 -1.69 1229.11 0.85 1258.43 -0.42

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注:表中 M 以左侧受拉为正,单位为 kN· m,N 以受压为正,单位为 kN。SQk 一列中括号内的数值为屋面作用雪 荷载,其它层楼面作用活荷载对应的内力值

表 3.32 横向框架 B 柱剪力组合(kN) 层 次 5 4 3 2 1 S Gk -1.18 -1.35 -1.35 -1.41 -0.44 S Qk 0.33 0.77 0.75 0.79 0.27 S wk
? 1.6 ? 4.09 ? 6.58 ? 9.07 ? 9.71

S Ek
? 14.9 ? 28.5

① → 1.02 4.50 7.62 10.74 12.04 ← -3.02 -5.80 -8.97 -12.12 -12.42 → 15.43 30.59 42.18 50.23 44.04

② ← -15.44 -28.74 -38.97 -46.14 -39.41

③ -1.26 -1.05 -1.07 -1.11 -0.33

④ -0.95 -0.54 -0.57 -0.58 -0.15

⑤ 18.51 36.71 50.62 60.27 52.85

8 ? 39.0 7 ? 46.3 9 ? 40.1 4

注 1:表中 V 以绕柱端顺时针为正。 注 2:表中各数字序号对应公式为 ① 1.2S Gk +1.26(S Qk +S wk ) ② ? RE [1.2(S Gk +0.5S Qk )+1.3S Ek ] ③ 1.35S Gk +S Qk ④ 1.2 S Gk +1.4 S Qk ⑤

? RE [? vc (M b +M tc )/H n ]为相应于本层柱净高上、下两端的剪力设计值。 c

3. 横向框架 C 柱内力组合 横向框架 C 柱弯矩和轴力组合表见表 3.33,横向框架 C 柱剪力组合见表 3.34。

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第 44 页

表 3.33a 横向框架 C 柱弯矩和轴力组合表 截面 位置 柱顶 5 柱底 柱顶 4 柱底 柱顶 3 柱底 柱顶 2 柱底 柱顶 1 柱底 内 力 M N M N M N M N M N M N M N M N M N M N 1.2S Gk +1.26(S Qk +S wk ) → -32.27 104.28 26.82 120.12 -29.81 236.30 29.14 252.14 -30.93 369.66 31.27 385.50 -31.36 504.54 35.94 520.38 -26.00 639.54 20.71 660.13 ← -30.03 103.29 24.98 119.13 -24.19 232.05 24.35 247.89 -22.56 359.70 22.91 375.54 -19.85 485.92 24.43 501.76 -4.69 608.67 -5.34 629.26

层次

S Gk -24.47 81.69 19.15 94.89 -18.99 175.08 19.02 188.28 -19.02 268.44 19.32 281.64 -18.01 361.83 21.47 375.03 -10.95 454.07 5.48 471.23

S Qk -1.42 4.57 2.32 4.57 -3.34 19.11 3.11 19.11 -3.11 33.77 3.1 33.77 -3.17 48.44 3.51 48.44 -1.75 62.87 0.88 62.87

S wk
? 0.89 ? 0.39 ? 0.73 ? 0.39 ? 2.23 ? 1.69 ? 1.9 ? 1.69 ? 3.32 ? 3.95 ? 3.32 ? 3.95 ? 4.57 ? 7.39 ? 4.57 ? 7.39 ? 8.46 ? 12.25 ? 10.34 ? 12.25

S Ek
? 8.26 ? 3.61 ? 6.76 ? 3.61 ? 15.56 ? 13.42 ? 13.25 ? 13.42 ? 19.7 ? 27.73 ? 19.7 ? 27.73 ? 23.38 ? 42.43 ? 23.38 ? 42.43 ? 37.88 ? 65.46 ? 37.88 ? 65.46

表 3.33b 横向框架 C 柱弯矩和轴力组合表
? RE

? RE
1.35S Gk +S Qk -34.45 114.85 28.17 132.67 -28.98 255.47 28.79 273.29 -28.79 396.16 29.18 413.98 -27.48 536.91 32.49 554.73 -16.53 675.86 8.28 699.03 1.2 S Gk +1.4 S Qk -31.35 104.43 26.23 120.27 -27.46 236.85 27.18 252.69 -27.18 369.41 27.52 385.25 -26.05 502.01 30.68 517.85 -15.59 632.90 7.81 653.49 ← -14.61 72.06 11.69 83.94 -3.42 153.09 5.60 164.97 0.69 229.76 -0.42 241.64 5.16 306.08 -1.89 317.96 26.29 373.13 -31.61 388.58

[1.2(S Gk +0.5S Qk )+1.3S Ek ] → -30.72 79.10 24.87 90.98 -33.77 179.26 31.44 191.14 -37.73 283.83 37.99 295.71 -40.43 388.81 43.70 400.69 -47.58 500.78 42.26 516.22

M max N
-14.61 72.06 11.69 83.94 -3.42 153.09 5.60 164.97 0.69 229.76 -0.42 241.64 5.16 306.08 -1.89 317.96 26.29 373.13 -31.61 388.58

N min M
72.06 -14.61 83.94 11.69 153.09 -3.42 164.97 5.60 229.76 0.69 241.64 -0.42 306.08 5.16 317.96 -1.89 373.13 26.29 388.58 -31.61

N max M
114.85 -34.45 132.67 28.17 255.47 -28.98 273.29 28.79 396.16 -28.79 413.98 29.18 536.91 -27.48 554.73 32.49 675.86 -16.53 699.03 8.28

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第 45 页

注:表中 M 以左侧受拉为正,单位为 kN· m,N 以受压为正,单位为 kN。SQk 一列中括号内的数值为屋面作用雪荷载,其 它层楼面作用活荷载对应的内力值

表 3.34 横向框架 C 柱剪力组合(kN) 层 次 5 4 3 2 1 S Gk 14.54 12.67 12.78 13.16 4.21 S Qk 1.25 2.15 2.07 2.23 0.67 S wk
? 0.54 ? 1.37 ? 2.21 ? 3.05
? 5.22

S Ek
? 5.01 ? 9.6 ? 13.1

① → 19.70 19.64 20.73 22.44 12.48 ← 18.34 16.19 15.16 14.75 -0.67 → 21.00 24.63 28.60 31.79 28.50

② ← 8.76 3.01 -0.37 -2.35 -16.96

③ 20.88 19.25 19.32 19.99 6.36

④ 19.19 18.21 18.23 18.91 6.00

⑤ -10.51 -3.61 0.44 2.83 20.35

3 ? 15.5 9 ? 21.5 9

注 1:表中 V 以绕柱端顺时针为正。 注 2:表中各数字序号对应公式为 ① 1.2S Gk +1.26(S Qk +S wk ) ② ? RE [1.2(S Gk +0.5S Qk )+1.3S Ek ] ③ 1.35S Gk +S Qk ④ 1.2 S Gk +1.4 S Qk ⑤

? RE [? vc (M b +M tc )/H n ]为相应于本层柱净高上、下两端的剪力设计值。 c

3.6 梁柱截面设计
3.6.1 框架梁截面设计
? 材料:纵向钢筋采用 HRB335, f y ? f y ? 300 N/mm2
' 箍筋 HPB235, f yv ? f yv =210 N/mm2

混凝土采用 C25, ft ? 1.27 N/mm2

f c =11.9N/mm2

这里仅计算横向框架梁中底层 AB 跨来说明本设计中框架梁截面设计所采用的计算 方法和过程,其他层梁的配筋计算过程从略,其结果见表 3.35 和 3.36。

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表 3.35 框架梁纵向钢筋计算表 层次 截面 M/ ξ As /
'

kN ?m
A
-70.91 -184.00 66.71

mm2
0.00036 0.106 0.00945 452 452 —

A s / mm

2

实配钢筋

A s /A s

'

?/
% 0.30 0.75 0.27

455 1179 399

3 18(763) 4 18(1017) 2 18(509)

0.90 0.40 —

支座 1

B左

AB 跨间

表 3.36 框架梁箍筋数量计算表 梁端加密区 层 次 截面 非加密区 实配钢筋 ( ? sv % ) 双肢 ? 8@200 (0.34)

? RE V
/ kN

0.2 ? c f c bh0 / kN

Asv ? REV ? 0.42 f t bh0 ? 1.25 f yv h0 S

实配钢筋 (

Asv ) S

1

A、Bl

68.51

399.84> ? RE V

双肢 ? 8@100 0.47 (2.01)

注:表中 V 为换算至支座边缘处的梁端剪力。

1. 梁的正截面受弯承载力计算 从表 3.28 中分别选出 AB 跨跨间截面及支座截面的最不利内力, 并将支座中心处的 弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行配筋计算。 梁支座弯矩及跨中弯矩:
MA ? ?87.21 67.21 ? 0.25 ? m ? ? ? 0.4 ? ? ? 94.54 kN· 0.75 0.85 ? 2 ?

? RE M A ? 0.75× 94.54=70.91 kN· m
m ? RE M AB ? 66.71 kN· m ? RE M Bl ? 184.00 kN·

? RE M Br ? 181.50 kN· m
m ? RE M BC ? 101.30 kN·

? RE M C =117.26 kN· m
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。 确定翼缘计算宽度 b 'f [3]:

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第 47 页

AB 跨:按跨度考虑: b 'f =

l n 5700 = =1900mm 3 3

按梁间净距考虑时: b? ? b ? Sn = 300 ? 3600 ? 300 =3600mm f 按翼缘高度 h 考虑: h? =600-40=560mm,
' f

h'f ho

?

100 ? 0.179 ? 0.1 ,此种情况不起控 560

作用 取三者中的最小值,即 b? ? 1900 mm。 f 梁内纵向钢筋选 HRB335 型( f y = f y' =300N/mm2), ? b =0.550。下部跨间截面按单筋 T 形截面计算。因为

?1 f c b 'f h 'f ( h0 -

h 'f 2

)=1.0× 11.9× 1900× 100× (560-100/2) ? 10?6 =1153.11 kN ? m >66.71 kN ? m

属第一类 T 形截面

?s ?

?1 f cb f ?h02

M

66.71?106 ? 0.0094 = 1.0 ?11.9 ?1900 ? 5602

? ? 1 ? 1 ? 2?s
As ?

=0.0095<

? b =0.550[8]

??1 f c b f ?h0
fy

=

0.0095 ?1.0 ?11.9 ?1900 ? 560 ? 398.84 mm2 300
As 509 = =0.61%>0.22%,满足要求。 bh0 300 ? 560

实配钢筋 2 18(A s =509 mm2 ), ? =

将下部跨间截面的 2 18 钢筋伸入支座,作为支座负弯矩作用下的受压钢筋 (A 's =509 mm2 ),再计算相应的受拉钢筋 A s ,即支座 A 上部
70.91?106 ? 300 ?1018 ? (560 ? 40) ?s= =0.00036 1.0 ?11.9 ? 300 ? 5602

? =1- 1? 2? s =1- 1 ? 2 ? 0.00036 =0.00036<2 ? s' /h 0 =
说明 A 's 富裕,且达不到屈服。可近似取 As =
M 70.91?106 = =454.55 mm2 f y (h0 ? ? s' ) 300 ? (560 ? 40)

80 =0.143 560

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实取 3 18(A s =763 mm2 ), ? = 支座 B左 上部

509 =0.30%>0.22%,A 's / A s =0.9>0.3 满足要求。 300 ? 560

?s=

184.00 ?106 ? 300 ? 452 ? (560 ? 40) =0.10 1.0 ?11.9 ? 300 ? 5602

? =1- 1? 2? s =1- 1 ? 2 ? 0.10 =0.106<2 ? s' /h 0 =
As =

80 =0.143 560

M 184.00 ?106 = =979.49 mm2 ' f y (h0 ? ? s ) 300 ? (560 ? 40)
1256 =0.75%>0.22%,A 's / A s =0.4>0.3 满足要求。 300 ? 560

实取 4 18(A s =1017 mm2 ), ? = 2. 梁的斜截面受剪承载力计算 AB 跨

? RE V=68.51 kN <0.2 ? c f c bh0 =0.2× 1.0× 11.9× 300× 560=399.84 kN
故截面尺寸满足要求。 梁端加密区箍筋取 2 肢 ? 8@100,箍筋用 HPB235 级钢筋( f yv =210N/mm2),则 0.42 f t bh0 +1.25 f yv
2 ? 50.3 Asv ? 560 1.1× 300× 560+1.25× 210× h0 =0.42× 100 s

=385.38 kN >68.51 kN 加密区长度取 0.90m,非加密区箍筋取 2 肢 ? 8@200,箍筋设置满足要求。 3. 吊筋计算 根据公式: F ? AS f y sin ? ,可知

As ?

F 51.22 ?103 ? ? 241.45mm2 ,实取 2 18, As ? 509mm2 ,满足要求。 f y sin ? 300 ? 2 2

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第 49 页

3.6.2 框架柱截面设计 材料:混凝土采用 C30, fc ? 14.3N / mm2 , 纵筋为 HRB335, f y' ? 300N / mm2 , 箍筋为 HPB235, f y' ? 210N / mm2 。 1. 剪跨比和轴压比验算 表 3.37 给 出 了框 架柱 各 层 剪 跨比 和 轴压比 计 算 结 果, 其 中剪跨 比 ? 也 可 取 H n /(2h 0 )。注意,表中的 M c 、 V c 和 N 都不应考虑承载力抗震调整系数。由表可见,各 柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。
表 3.37 柱的剪跨比和轴压比验算 柱号 层次 5 2 1 B 柱 5 2 1

b
/ mm

h0
/ mm 360 360 360 410 410 410

fc
/ N mm 14.3 14.3 14.3 14.3 14.3 14.3
2

Mc
/ kN ? m 38.95 53.81 62.89 33.84 86.55 105.28

Vc
/ kN 22.52 33.04 29.45 18.16 59.09 51.81

N
/ kN 113.97 429.00 554.35 148.62 638..18 802.94

Mc Vc h0
4.80>2 4.52>2 5.93>2 4.54>2 3.57 >2 4.96>2

N f c bh
0.050<0.9 0.188<0.9 0.242<0.9 0.051<0.9 0.220<0.9 0.277<0.9

A 柱

400 400 400 450 450 450

2. 柱正截面承载力验算 以第一层 A 轴柱和 B 柱为例进行计算。 (1)一层 A 柱 为了避免框架柱脚过早屈服, 三级框架结构的底层柱下端截面的弯矩设计值应乘以 增大系数 1.15,进行配筋计算。

M 50.31?106 e0 = = =90.75 mm N 554.35 ? 103
e 0 取 20mm 和偏心方向截面尺寸的 1/30 两者中的较大值,即 400/30=13mm,故取

20mm。 底层柱的计算长度取底层柱高,则取 l 0 =3.9m。
ei ? e0 ? ea =90.75+20=110.75 mm

因为 l 0 /h=3.8× 3 /400=9.50>5,故应考虑偏心距增大系数? 。 10

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第 50 页

?1=

0.5 f c A 0.5 ?14.3 ? 4002 = =2.06>1.0(取 ? 1 =1.0) 554.35 ?103 N
l0 <15,取 ? 2 =1.0 h

? =1+

1 1 ? l0 ? ? 9.752 =1.22 ? ? ? 1 ? 2 =1+ 1400 ?110.75 / 360 1400ei / h0 ? h ?

2

110.75+400/2-40=295.12 mm e ? ?ei ? h / 2 ? ? s =1.12× 采用对称配筋

?ei ? 1.22?110.75 ? 135.12 ? 0.3? 360 ? 180且
N ? N b? ?1 f c?bbh0 =1.0 ?14.3 ?0.550 ?400 ?360=1132.56kN
为大偏压情况。

x?
As ? As ?
'

554.35?103 N ? 96.91mm = ?1 f cb 1.0 ?14.3 ? 400

Ne ? ?1 f cbx(h0 ? x / 2) ' f y (h0 ? as' )
554.35?103 ? 295.12 ? 1.0 ?14.3 ? 400? 96.91? (360? 96.91? 2) 300? (360? 40)

=

=1685.60 m m2 再按 N max 及相应的 M 一组计算。N=761.63 kN , M =8.20 kN ? m 此组内力是非地震组合情况,且无水平荷载效应,故不必进行调整,且取 l 0 =3.9m。
e0 =

8.20 ? 106 M = =10.77 mm N 761.63 ? 103
l 0 /h=3.9× 3 /400=9.75>5 10

ei ? e0 ? ea =10.77+20=30.77 mm

故应考虑偏心距增大系数? ,同理求得

?1 ?

0.5 fc A 0.5 ?14.3 ? 4002 = =1.50>1(取 ? 1 =1.0) 761.63 ? 103 N
l0 <15,取 ? 2 =1.0 h

1 1 ? l0 ? ?1.0 ? 9.752 =1.73 ? ? 1? ? ? ? 1? 2 = 1 ? 1400 ? 30.77 / 360 1400 i / h0 ? h ? e

2

e ? ?ei ? h / 2 ? ? s =55.08+400/2-40=215.08 mm

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??
为大偏压情况。

761.63 ?103 x N = = =0.370< ? b =0.550 h0 f c bh0 14.3 ? 400 ? 360

761.63?103 N ? 133.15 mm = x? ?1 f cb 1.0 ?14.3 ? 400

As ? As ?
'

Ne ? ?1 f cbx(h0 ? x / 2) ' f y (h0 ? as' )
761.63?103 ? 215.08 ? 1.0 ?14.3 ? 400?133.15? (360? 133.15 ? 2) 300? (360? 40)

=

=-621.21 m m2 故按构造配筋,且应满足 ? min =0.7%。单侧配筋率 ? min ≥0.2%,则
' 400× 400=320 mm2 <1685.60 mm2 (取 AS = AS =1685.60 mm2 ) As ? As? ? ?minbh =0.2%× ' 选 4 18( AS = AS =1847 mm2 )

总配筋率: ? s =

3 ? 1847 =3.85% ,满足要求。其它层其它柱计算方法同上。 400 ? 360

(2)一层 B 柱 为了避免框架柱脚过早屈服, 三级框架结构的底层柱下端截面的弯矩设计值应乘以 增大系数 1.15,进行配筋计算。
e0 =

M 83.50 ? 106 = =103.99 mm N 802.94 ? 103

e 0 取 20mm 和偏心方向截面尺寸的 1/30 两者中的较大值,即 450/30=15mm,故取

20mm。 底层柱的计算长度取底层柱高,则取 l 0 =3.9m[7]。
ei ? e0 ? ea =103.99+20=123.99 mm

因为 l 0 /h=3.9× 3 /450=8.66>5,故应考虑偏心距增大系数? 。 10

?1=

0.5 f c A 0.5 ?14.3 ? 4502 = =1.80>1.0(取 ? 1 =1.0) 802.94 ? 103 N
l0 <15,取 ? 2 =1.0 h

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1 1 ? l0 ? ?1.0 ? 8.662 =1.18 ? =1+ ? ? ? 1 ? 2 =1+ 1400 ?123.99 / 410 1400ei / h0 ? h ?

2

123.99+450/2-40=331.31 mm e ? ?ei ? h / 2 ? ? s =1.18× 采用对称配筋

??
为大偏压情况。
As' = As =

802.94 ?103 x N = = =0.304< ? b =0.550 h0 f c bh0 14.3 ? 450 ? 410

2 N e ? ? (1 ? 0.5? )?1 f c bh0 f y (h0 ? as' )

=

802.94 ?103 ? 331.31 ? 0.304 ? (1 ? 0.5 ? 0.304) ?1.0 ?14.3 ? 450 ? 4102 300 ? (410 ? 40)

=-2271.29 mm2 再按 N max 及相应的 M 一组计算,N=1258.43 kN , M =0.42 kN ? m 。 此组内力是非地震组合情况, 且无水平荷载效应, 故不必进行调整, 且取 l 0 =3.9m[7]。
e0 =

0.42 ?106 M = =0.33 mm N 1258.43 ?103
l 0 /h=3.9× 3 /450=8.66>5 10

ei ? e0 ? ea =0.33+20=20.33 mm

故应考虑偏心距增大系数? ,同理求得

?1 ?

0.5 fc A 0.5 ?14.3 ? 4502 = =1.151(取 ? 1 =1.0) 1258.43 ? 103 N
2

l0 <15,取 ? 2 =1.0 h

1 1 ? l0 ? ?1.0 ? 8.662 =2.08 ? ? 1? ? ? ? 1? 2 = 1 ? 1400 ? 20.33 / 410 1400 i / h0 ? h ? e

?ei =2.08× 20.33=42.29 mm <0.3 h0 =0.3× 410=123 mm
故为小偏心受压。
e ? ?ei ? h / 2 ? ? s =42.29+450/2-40=227.29 mm

??

N ? ? b f c bh0 ? ?b Ne ? 0.43 f c bh02 ? f c bh0 (0.8 ? ? b )(h0 ? ? s' )

按上式计算时,应满足 N> ? b f c bh0 及 Ne>0.43 f c bh02 ,因为 N=1258.43 kN < ? b f c bh0 =0.550× 14.3× 450× 410=1451.09 kN

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第 53 页

故按构造配筋,且应满足 ? min =0.7%。单侧配筋率 ? min ≥0.2%,则 450× 450=405 mm2 As ? As? ? ?minbh =0.2%×
' 选 4 12( AS = AS =452 mm2 )

总配筋率: ? s =

3 ? 452 =0.73% ,满足要求。 450 ? 410

3. 柱斜截面受剪承载力计算 以第一层 B 柱为例进行计算,由表 3.32 可知 ? REV ? 52.85kN

? REV 52.85 ?103 = =0.020<0.2(满足要求) ? c f c bh0 1.0 ?14.3 ? 450 ? 410

?=

M c 105.28 ? 103 = =4.96>3(取 ? =3.0) V c h0 51.81? 410

其中 M c 取较大的柱下端值,而且 M c 、V c 不应考虑 ? RE ,故 M c 为将表 6.5 查得的 值除以 0.8, V c 为将表 6.7 查得的值除以 0.85。与 V c 相应的轴力 14.3× 2 /10 3 =868.73 kN 450 N =979.24 kN >0.3 f c bh =0.3× 取 N =868.73 kN 。

Asv = S
52.85 ?103 ?
=

? REV ?

1.05 f t bh0 ? 0.056N ? ?1 f yv h0

1.05 ?1.43 ? 450 ? 410 ? 0.056 ? 868.73?103 3 ?1 =-0.756 210 ? 410

柱端加密区的箍筋选用 4 肢 ? 8@100。由表 7.3 可得一层柱底的轴压比 n=0.227,则 最小体积配筋率

? min = ?v ? f c / f yv =0.06× 14.3/210=0.409%>0.4%

? A 0.409 ? 400 ? 400 Asv ≥ v cor = =0.205 100 ? 8 ? 400 S ? li
取 ? 8,Asv =50.3mm2 则 S ≤215.88mm, 根据构造要求, 取加密区箍筋为 4 ? 8@100, 加密区长度柱顶取 600mm,柱底取 1200mm。 非加密区还应满足 s ? 15 d =300mm,故箍筋取 4 ? 8@200。各层柱箍筋计算结果见 表 3.38

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表 3.38 框架柱箍筋数量表 0.2 ? c f c bh0 / kN

柱 号

层 次

? REV
/ kN

N
/ kN

0.3 f c A / kN

Asv S
/ mm

实配钢筋( ? v % )

?c fc f yv %
加密区 4 ? 8@10

非加密 区 4 ? 8@150 (0.67)

B 柱 1 52.85 527.67>V 979.24 868.73 <0 0.41 0 (1.01)

3.7 双向楼板设计
3.7.1 荷载计算 按塑性铰线法设计。

5700

A

C E

D F

A

B

B
3600

3600 4200 2700 4500
图 3.16 楼板布置图

荷载设计值:

q ? 1.4 ? 2.0 ? 2.8kN / m2 g ? 1 . 2? 4 . 4? 5 5 .N 4 m / k 3 2 8k N 4 2m / .1

g ? q ?5 . 3 4? 2 . ? 8
3.7.2 内力计算

由于楼板与梁整浇所以计算跨径:lo ? lc ? b , 按塑性绞线法计算的正截面受弯承载 力设计值见表 3.39 假定边缘板带跨中处的配筋率与中间板带配筋率相同, 支座截面配筋 率不随板带而变去同一数值。以 A 区格板为例,计算过程如下所示:

5100 24003300

5100

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对 A 区格:

l01 ? 3.30m
n?

l02 ? 3.65m

l02 3.65 ? ? 1.11 l01 3.30

??

1 1 ? ? 0.81 2 n 1.112

? ?2.0

则:

m1u ? ?

2 pu l01 (n ? 1/ 3) 8 [n? ? ?? ? n ? ? ]

8.14 ? 3.302 (1.11 ? 1/ 3) ? 8 [1.11? 2.0 ? 0.81? 2.0 ? 1.11 ? 0.81] ? 1.49kN ? m

m2u ? ? m1u ? 0.81?1.49 ? 1.21kN ? m
m1u? ? m1u?? ? ? ? m1u ? ?2 ? 1.49 ? ?2.98kN ? m
m2u? ? m2u?? ? ? ? m2u ? ?2 ? 1.21 ? ?2.42kN ? m

其它区格板的计算方法同上,按塑性绞线法计算的正截面受弯承载力设计值间表 3.39。
表 3.39 按塑性绞线法计算的正截面受弯承载力设计值 区格 项目 A B C D

l 01 ( m) l 02 ( m)

3.30 3.65 1.11 0.81 2.0 1.49 1.21 -2.98 -2.42

3.30 5.45 1.65 0.37 2.0 2.41 0.89 -4.82 -1.78

5.40 5.45 1.01 0.98 2.0 3.36 3.29 -6.72 -6.58

5.40 5.45 1.01 0.98 2.0 3.36 3.29 -6.72 -6.58

n

?
?
m1u m 2u ? ? m1u = m1?u ? ? m 2 u = m 2?u

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3.7.3 配筋计算
? ? ? ? ? ? ? ? 令 m1 ? m1u ; m2 ? m2u ; m1 ? m1u ; m1? ? m1?u ; m2 ? m2u ; m2? ? m2?u ;板的配筋表

见表 3.40。
表 3.40 板的配筋表 m ( kN ? ) m 1.49 1.21 2.41 0.89 3.36 3.29 -6.58 -6.58 -6.72

项目 截面

h0

AS
(mm ) 98.54 91.46 159.39 67.27 222.22 248.68 435.19 435.19 444.44
2

配筋

实有 A s (mm )
2

配筋率 ? (%) 0.314 0.359 0.349 0.359 0.349 0.359 0.629 0.629 0.629

l 01 方向
A 区格

80 70 80 70 80 70 80 80 80

?8 @200

251 251 279 251 279 251 503 503 503

l 02 方向
跨 中

?8 @200
?8 @180 ?8 @200 ?8 @180

l 01 方向
B 区格

l 02 方向 l 01 方向
C 区格

l 02 方向
A-C 支 座 B-D C-D

?8 @200
?8 @100 ?8 @100 ?8 @120

由上表可知满足最小配筋率要求。 阳台板分布钢筋的计算: D-D 支座的负弯矩按照 C-D 支座负弯矩取值,所以阳台受力筋的截面面积为:

As = 419mm2 。根据构造要求,阳台单位长度范围内分布钢筋截面面积不小于单位长度范
围内受力钢筋截面面积的 10%。因此, AS ? 503? 0.1 ? 50.3mm2 ,则根据构造要求取分
'

布筋为 ?8 @250。

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第 57 页

3.8 楼梯设计
出于对楼梯外观轻巧,施工支模方便的考虑,本设计采用钢筋混凝土板式楼梯,踏 步采用 20mm 厚的混合砂浆找平,采用 C20( f c =9.6N/mm2)混凝土,梁中纵向受力钢筋 选用 HRB335 级钢筋,其余钢筋选用 HPB235 级钢,活荷载标准值为 q k =2.0kN/m。 ;楼 梯开间为 2.4m,进深为 5.7m。具体式样见图 3.17。

1430

167

1405

2650 5485

图 3.17 楼梯结构示意图

3.8.1 梯段板的设计 取楼梯梯段板的厚度 h ? 100 mm,楼梯的踏步高取为 167mm,踏步宽取 265mm, 在 计 算 时 取 1m 宽 的 板 带 计 算 。 楼 梯 板 的 斜 板 的 倾 角 为 tan ? ?
cos ? ? 0.820 。

1850

265

1850 ? 0.698 , 2650

1. 荷载计算 恒载标准值: 栏杆: 水磨石面层: 踏步自重: 混凝土斜板: 板底抹灰: 合计:
(0.265 ?
0 . 2 N /m k

1 0 . 1 6 7 ) ?0 . 6 5 ? ? 0.265

kN 1.06 m

/

1 1 ? 0.265 ? 0.167 ? 25 ? ? 2.10kN / m 2 0.265 1 ( 0 .? 2 ? ) 1 5 0.820 3 N0 5m k. /
/

0 . 0 ? 1 7 / 0 ?8 2 0k N0 .m 1 2 . 4
6 . 8k N 2 m /

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恒荷载标准值: 恒荷载设计值: 活荷载标准值: 活荷载设计值: 合计: 2. 内力计算 计算跨度: 跨中弯矩: 3. 配筋计算
M?

gk ? 6 . 8 2 N /m k
g ? 1 . 2? 6 . 8? 2 8 .N 8 m / k 1

qk ? 2 . 0? 1 . ? 0
q ? 1 . 4? 2 . ? 0
8 . 1? 8 2? 8 .

2 N0 m / k.
2 N8 m / k.
/

1k N 9 8 0. m

ln ? 2.35m
1 1 ( g ? q)l 2 o ? ?10.98 ? 2.352 ? 6.06kN ? m 10 10

ho ? h ?2 0 ? 1 0 0? 2 0 m m ? 80

?s ?

M 6.06 ?106 ? ? 0.0986 ?1 fcbh2o 1.0 ? 9.6 ?1000 ? 802

? ? 1 ? 1? ?s ? 0 . 1 0 3 2
? s ? 0 . 5 ( 1 ? 1? 2 ) ? ?
0.946

M 6 . 0? 1 0 6 6 As ? ? ? 3 8 1 . 3 0m m 2 ? s f yh o 2 1 0 0 . 9?4 6 8 0 ?
选用 ?10@150 , As ? 523mm2 ,分布筋选用 ?8 @250。 3.8.2 平台板的计算 1. 荷载计算 水磨石面层 : 平台板自重: 板底抹灰: 恒荷载标准值: 恒荷载设计值: 活荷载标准值: 活荷载设计值: 总荷载设计值:
0 . 6k N 5 m /

0 . 0 ? 1 ? 0 ? 5 k1 . 7m 7 . 2 N 5
0 . 0? 1 7 2 ? 0 .N 4 m / k 3

/

gk ? 2 . 7 4 N /m k
g ? 1 . 2? 2 . 7? 4 3 .N 9 m / k 2

qk ? 2 . 0 N / m k
q ? 1 . 4? 2 . ? 0 2 N8 m / k. 6k N 9 m / .0

q ? g ?2 . 8 ? 3 . 2 ? 9

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第 59 页

2. 内力计算 计算跨度 :
M?

lo ? 1 . 4 ? 3

0? 2 .

1.23 m

1 1 ( g ? q)l 2 o ? ? 6.09 ?1.232 ? 0.921kN ? m 10 10

3. 配筋计算
ho ? 70 ? 20 ? 50mm

?s ?

M 0.921?106 ? ? 0.038 ?1 fcbh2o 1.0 ? 9.6 ?1000 ? 502

? ? 1 ? 1 ? 2? s ? 0.039

? s ? 0 . 5 ( 1 ? 1? s 2 ? ) ?

0.981

M 0 . 9 2 1 61 0 ? As ? ? ? 8 9 . 4m m 12 ? s f yh o 2 1 0 0 . 9 8 1 5 0 ? ?
选用 ?8@ 200 , As ? 252mm2 ,分布筋选用 ?8@ 200 。 3.8.3 平台梁的计算 梁选取 b× h=200mm× 300mm 1. 荷载计算 梯段板传来的荷载: 平台板传来的荷载: 梁的自重: 梁侧底粉刷: 合计: 2. 内力计算 计算跨度 :
10.98 ? 2.65 ? 14.55kN / m 2
/ /

6 . 0 ? 1 .? 3 ? . 5 k N . 7 5 9 2 0 3 m 1 . 2 0 .?2 ? 0?. 3 ? 5 k N . 8 0 2 1 m

[ 0 . 0?2 ( 0 . 3 ?

0? 0 7 ) . ?

2 ? 0 . 0? 0 . 2 ]? 1k7N 1 m2 2 ? .

0.264

/

20.36 m kN /

lo ? 2 . 4 m
1 1 M max ? ( g ? q )l 2 o ? ? 20.36 ? 2.42 ? 14.66kN ? m 8 8
Vm a x? 1 1 qln ? ? 20.36 ? 2.2 ? 22.40kN 2 2

3. 配筋计算

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a 纵向钢筋计算:

截 面 按 倒 L 型 计 算 , b f ? ? b ? 5h f ? ? 200 ? 5 ? 70 ? 550mm
h0 ? 300 ? 35 ? 265mm

梁的有效高度

?1 fcb f ? hf ? (h0 ?
属第一类 T 型截面。

hf ? 2

) ? 9.6 ? 550 ? 70 ? (265 ?

70 ) ? 85kN ? m ? 14.66kN ? m 2

M 14.66 ?106 ?s ? ? ? 0.109 ?1 fcbh2o 1.0 ? 9.6 ? 200 ? 2652

? ? 1 ? 1 ? 2?s ? 0.116
? s ? 0.5(1 ? 1 ? 2? ) ? 0.938
As ?
选用 2 12, As ? 226mm2

M 14.66 ?106 ? ? 196.59mm2 ? s f y ho 300 ? 0.938 ? 265

b 箍筋计算:
0.7 ft bho ? 0.7 ? 9.6 ? 200 ? 265 ? 35.62kN ? Vmax ? 25.45kN
故箍筋可按构造配筋, ?8@ 200 。

3.9 雨篷设计
本设计为单元门雨篷,采用混凝土等级为 C20,钢筋选用 HPB235 级,雨篷截面见图 3.18。

350

300

1200
图 3.18 雨篷截面

3.9.1 雨篷板的抗弯承载力计算 1. 荷载计算 取 1m 板宽计算

60 100

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(1)恒荷载: 20 厚水泥砂浆面层 板底抹灰 板自重 恒荷载标准值 恒荷载设计值 活荷载: 均布活荷载设计值 施工或检修集中荷载设计值 (2)雪荷载 2. 内力计算 计算简图见图 3.19 q=1.4× 0.5=0.7 kN / m P 1 =1.4× 1.0=1.4 kN / m q 1 =1.4× 0.4=0.56 kN / m 0.02× 20=0.40 kN / m 1× 0.015× 17=0.26 kN / m 1× (0.10+0.06)/2 × 25=2.00 kN / m 1× g k =2.66 kN / m g=1.2× 2.66=3.19 kN / m

1 1 2 情况一: M= ( g ? q)l0 = ? (3.19 ? 0.7) ?1.22 =2.80 kN ? m 2 2
1 1 2 情况二: M= gl0 ? Pl0 = ? 3.19 ?1.22 ? 1.4 ?1.2 =3.98 kN ? m 2 2

取较大值 M=3.98 kN ? m 3. 配筋计算
h 0 =100-20=80 mm

3.98 ?106 M ?s ? = =0.065 ?1 f c bh02 1.0 ? 9.6 ?1000 ? 80 2
q

g
g

P

1200
(a)荷载情况一

1200
(b)荷载情况二

图 3.19 雨篷板的计算简图

? ? 1 ? 1 ? 2? s =1- 1 ? 2 ? 0.065 =0.067

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As ? ?bh0

?1 f c
fy

=0.067× 1000× 9.6/210=245.03 mm2 80×

受力钢筋选用 ? 8@150( AS =335 mm2 ),分布钢筋采用 ? 8@200。 3.9.2 雨篷梁在弯剪扭作用下的承载力计算 1. 抗弯计算 (1)截面设计 取雨篷梁截面宽度 b=300mm 截面高度 h=350mm (2)荷载计算 墙体荷载 窗荷载 梁侧粉刷重 梁自重 雨篷板传来的恒荷载 平台板传来的恒荷载 合计恒荷载标准值 雨篷板传来的活荷载标准值 或 平台板传来的活荷载标准值 (3)内力计算 雨篷梁的计算跨度: l0 ? 2.4m 2.615× (2.3-1.5× 1.6/2.3)=3.29 kN / m 0.4× 1.6× 1.5/2.3=0.417 kN / m 0.02× (0.35-0.07+0.35-0.1)× 17=0.18 kN / m 0.3× 0.35× 25=2.63 kN / m 2.66 kN / m 2.74 kN / m g k =11.92 kN / m q k =0.5 kN / m (均布)
Pk =1.0 kN / m (3 个集中力)

q k =2.0 kN / m (均布)

1kN

1kN

1kN

350

1000 2700

1000

350

图 3.20 雨篷梁上的荷载

跨间弯矩计算如下所示:

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M恒 = M活 =

1 2 1 gl0 = ?1.2 ?11.92 ? 2.42 ? 3.43kN ? m 24 24 1 2 1 ql0 = ?1.4 ? 2.5 ? 2.42 ? 0.84kN ? m 24 24

M 活=(Pk ? 0.20 ? Pk ?1.20 ? M 左 ) ?1.4 ? (1.0 ? 0.20 ? 1.0 ?1.20 ? 1/ 8 ?1? 2.4 ? 1? 0.20 ? 2.20 2 / 2.4 2 ?1? 2.20 ? 0.202 / 2.42 ) ?1.4 ? 1.28kN ? m
取较大者:M 活 =1.28 kN ? m M=M 恒 +M 活 =3.43+1.28=4.71 kN ? m 支座负弯矩计算如下所示:
M 恒=M 活=-

1 gl0 2 ? ?(1/12 ?11.92 ? 2.42 ?1.2) ? ?6.87 kN ? m 12
1 ql0 2 ? ?(1/12 ? 2.5 ? 2.42 ?1.4) ? ?1.68kN ? m 12

M 活=-(Pk a1b12 / l 2 ? Pk l / 8 ? Pk a2b2 2 / l 2 ) ? ?(1? 0.20 ? 2.202 / 2.42 ? 1? 2.4 / 8 ? 1.0 ? 2.20 ? 0.202 / 2.42 ) ? ?0.48kN ? m
取较大者:M 活 =-1.68 kN ? m M=M 恒 +M 活 =-6.87-1.68=-8.55 kN ? m 考虑到雨篷梁的最不利受力情况, 因此计算弯矩时假定集中荷载 P=1.0kN 作用于梁 的中间,计算剪力时假定 P=1.0kN 作用于梁端。 (4)配筋计算 跨间受弯钢筋计算: 雨篷梁按 T 型截面计算 取

h0 ? 310mm

b f ? ? 900mm

hf ? ?

100 70 ? ? 85mm 2
85 ) ? 196.45kN ? m ? 4.71kN ? m 2

?1 fcbf ?hf ? (h0 ?

hf ? 2

) ? 1.0 ? 9.6 ? 900 ? 85 ? (310 ?

属第一类 T 型截面:

?s ?

M 4.71?106 = =0.006 ?1 f c bh02 1.0 ? 9.6 ? 900 ? (350 ? 40)2

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? ? 1 ? 1 ? 2? s =1- 1 ? 2 ? 0.006 =0.006
As ? ?bh0

?1 f c
fy

=0.006× 900× 310× 9.6/300=53.57 mm2

兼顾受扭选用 2 12, As ? 226mm2

??

As 226 h 350 ? ? 0.36% > ?s ,min ? 0.2% ? ? 0.23% bh0 200 ? 310 h0 310

支座负弯矩钢筋计算:
M 8.55 ?106 ?s ? = =0.031 ?1 f c bh02 1.0 ? 9.6 ? 300 ? (350 ? 40)2

? ? 1 ? 1 ? 2? s =1- 1 ? 2 ? 0.031 =0.031
As ? ?bh0

?1 f c
fy

=0.031× 300× 310× 9.6/300=92.26 mm2

选用 2 12, As ? 226mm2

??

As 226 h 350 ? ? 0.36% > ?s ,min ? 0.2% ? ? 0.23% bh0 200 ? 310 h0 310

2. 抗剪扭计算 (1)剪力计算
1 1 V= ( g ? q)ln = ? (1.2 ?11.92 ? 1.4 ? 2.5) ? 2.0 =17.80 kN 2 2
1 1 V= gln ? P = ?1.2 ?11.92 ? 2.0 ? 1.4 ? 3 =18.50 kN 2 2

取较大者,V=18.50 kN (2)扭矩计算 作用于梁截面对称轴上的力矩 M g =1.2× 2.66× 1.0× (1.2+0.3) /2=2.39 kN ? m M p =1.4× 2.5× 1.0× (1.2+0.3)/2=2.62 kN ? m M p =1.4× 1.0× (1.0+0.3)/2=1.05 kN ? m 作用于梁截面对称轴上的扭矩

1 T= (M g ? M p )ln =0.5× (2.39+2.62) × 2.0=5.01 kN ? m 2

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1 T= M g ln ? M p =0.5× 2.39× 2.0+1.05=3.44 kN ? m 2
取较大者计算,T=5.01 kN ? m (3)验算截面尺寸
V T 18.50 ?1000 5.01?1000000 ? = =0.76 N / mm2 ? 2 bh0 0.8Wt 300 ? 310 0.8 ? 300 ? (3 ? 350 ? 300) / 6

< 0.25 ? c f c =0.25× 1.0× 9.6=2.4 N mm2 ,梁的截面尺寸符合要求。 (4)验算是否按计算配置剪扭钢筋
V T 18.50 ?1000 5.01?106 ? = =0.64 ? bh0 Wt 300 ? 310 3002 ? (3 ? 350 ? 300) / 6

<0.7 f t =0.7× 1.1=0.77 N mm2 ,受剪扭钢筋按构造配置。 (5)配置纵向受力钢筋及受剪扭箍筋 弯剪扭构件受扭纵向受力钢筋的最小配筋率为:

? stl ,min ?

Astl ,min bh

? 0.6

T ft 5.01?106 1.1 ? ? 0.6 ? ? ? 0.21% 3 Vb f yv 18.50 ?10 ? 300 300

受弯构件纵筋最小配筋率为: ?s ,min ? 0.20% 截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋最小配筋量为:

? min bh0 ? ? stl min bh

(bcor ? hcor ) ucor (250 ? 300) 1100

? 0.002 ? 300 ? 310 ? 0.0021? 300 ? 350 ? ? 296.25mm 2

前已配置 2 12,As ? 226mm2 , 仍需配置一定数量的钢筋以满足最小配筋量。 因此, 弯扭纵筋共选择 3 12, As ? 339mm2 受剪扭箍筋的最小配筋率为:

?sv,min ? 0.28
选用双肢 ?8@ 200 ? sv ?

ft 1.1 ? 0.28 ? ? 0.15% f yv 210

Asv 2 ? 50.3 ? ? 0.17% > ?sv,min ? 0.15% ,满足要求。 bs 300 ? 200

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3.10 基础设计
以中柱 B 柱的基础设计为例进行计算。由上面的组合表中查取 B 柱的受力情况为:
F ? 1258.43kN V ? 5 2 . 8k N 5 M ? 8 3 . 5k N m 0?

基本组合可近似取标准组合的 1.35 倍,由此可得各作用力标准值如下:

Fk ? 932.17kN
3.10.1 确定基础底面尺寸 1. 地基承载力修正

Vk ? 3 9 . 1 k N 5

M k ? 6 1 . 8k N 5

自室外地面起算的基础埋深 d ? 1.0m ,查表得?d ? 1.0 ,根据以下公式进行修正:

?m ?

0.8 ?17.6 ? 1.2 ?19.1 ? 18.50kN / m3 0.8 ? 1.2

fa ? fak ??d ? m (d ? 0.5) ? 210 ? 1.0 ?18.50 ? (1.0 ? 0.5) ? 219.25kPa
2. 确定基础底面尺寸
GK ? ? G Ad

式中 ? G = 20 KN / m 为基础及其以上土的平均重度。 按轴心受压公式确定基础底面积:
FK ? G K ? fa A1

A1 ?
?

FK f a ? 20d
932.17 ? 5.20m2 219.25 ? 20 ? 2.0

由于考虑到基础受到偏心压力作用的影响取基础估算底面积,所以,

A ? 1 . 2A ? 1 . ? 5 . 2 0 2 ? 1

62. 2 4取 基 础 底 面 为 正 方 形 来 确 定 b 和 l 的 值 。 求 得 : m,

b ? 3 . 0 , l ? 3.0m ,由于 b ? 3.0m 不需进行宽度修正。 m

3. 基础底面积验算
PK ? FK ? GK 932.17 ? 20 ? 3 ? 3 ? 2.0 ? ? 143.57kPa ? f a ? 219.25kPa A 3.0 ? 3.0

计算基础的偏心距:

e?

MK (61.58 ? 39.15 ? 0.7) ?106 l ? ? 0.069m ? ? 0.5m 3 3 FK ? GK 932.17 ?10 ? 20 ? 3.0 ? 3.0 ? 2.0 ?10 6

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满足要求。
PK max ? PK (1 ? 6e 6 ? 0.069 ) ? 143.57 ? (1 ? ) ? 163.38kPa ? 1.2 fa ? 263.1kPa l 3.0

基础底面的估算面积符合要求,故基础底面面积确定为: b ? l ? 3.0m× 3.0m

3.10.2 基础的冲切验算及配筋计算 1. 计算基础净反力 由于基础的偏心距 e ?

l ,因此基底净反力的设计值的最大值可按下式进行计算。 6
Pj ? F 1258.43 ? ? 139.83kPa bl 3.0 ? 3.0

净偏心距: e0 ?

M 83.50 ? ? 0.066m F 1258.43 1258.43 6 ? 0.066 6e F (1 ? ) ? 158.28kPa (1 ? 0 ) ? 3.0 ? 3.0 3.0 bl l

Pj max ?
2. 基础高度确定

h ? 800mm , h0 ? 750mm ;

取 bc ? 2h0 ? 0.45 ? 2.0 ? 0.75 ? 1.95m ? b ? 3.0m , 因偏心受压所以冲切力计算公式 为:
2 ?? l ac ? ? b bc ? ? Pj max ?? ? ? h0 ? b ? ? ? ? h0 ? ? ? ?2 2 ? ? ?? 2 2 ? ? 2 ?? 3.0 0.45 ? ? 3.0 0.45 ? ? ? 158.28 ? ?? ? ? 0.75 ? ? 3.0 ? ? ? ? 0.75 ? ? 2 2 ? ? 2 ? ? ?? 2 ? ?

? 205.67 kN

抗冲切力计算为:

0.7 ? hp ft (bc ? h0 )h0 ? 0.7 ?1.0 ?1270 ? (0.45 ? 0.75) ? 0.75 ? 800.10kN ? 205.67kN
满足要求。基础分为二级,下阶 h1 ? 400mm , ho1 ? 400mm ;取 l1 ? 1.5m , b1 ? 1.5m 。 3. 变截面处的抗冲切验算

bc ? 2h01 ? 1.5 ? 2.0 ? 0.35 ? 2.2m ? b ? 3.0m

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所以冲切力计算公式为:
2 ?? l l1 ? ? b b1 ? ? Pj max ?? ? ? h01 ? b ? ? ? ? h01 ? ? ? ?2 2 ? ? ?? 2 2 ? ? 2 ?? 3.0 1.5 ? ? 3.0 1.5 ? ? ? 158.28 ? ?? ? ? 0.35 ? ? 3.0 ? ? ? ? 0.35 ? ? ? 63.31kN 2 2 ? ? 2 ? ? ?? 2 ? ?

抗冲切力计算为:

0.7 ? hp ft (b1 ? h01 )h01 ? 0.7 ?1.0 ?1270 ? (1.5 ? 0.35) ? 0.35 ? 575.63kN ? 63.31kN
满足要求。 4. 配筋计算 (1)基础长边方向的配筋

1000 500
750


500

Ⅲ Ⅰ





1500


750

图 10.1 基础平面图

取 ? ? ? 截面计算

MI ? ?

1 ?( Pj max ? Pj )(2b ? bc ) ? ( Pj max ? Pj )b ? (l ? ac ) 2 ? 48 ?

1 ?(139.83 ? 158.28) ? (2 ? 3.0 ? 0.45) ? (158.28 ?139.83) ? 3.0? ? (3.0 ? 0.45)2 48 ? 267.98kN ? m

ASI ?

MI 267.98 ?106 ? ? 1323.34mm2 0.9 f y h0 0.9 ? 300 ? 750





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取Ⅲ-Ⅲ截面计算

M ??? ? ?

1 ?( Pj max ? Pj )(2b ? b1 ) ? ( Pj max ? Pj )b ? (l ? l1 ) 2 ? 48 ?

1 ?(139.83 ? 158.28) ? (2 ? 3.0 ? 1.5) ? (158.28 ? 139.83) ? 3.0? (3.0 ? 1.5)2 48 ? 107.40kN ? m

AS??? ?

M ??? 107.40 ?106 ? ? 1136.51mm2 0.9 f y h01 0.9 ? 300 ? 350

比较 As?和As??? ,应按 As? 配筋,现于 3.0m 宽度范围内配 12@150 , As ? 2262.00mm2 。 (2)基础短边方向的配筋 Ⅱ—Ⅱ截面:
MⅡ ? 1 1 Pj (b ? bc ) 2 (2l ? ac ) ? ?139.83 ? (3.0 ? 0.45) 2 (2 ? 3.0 ? 0.45) ? 244.36kN ? m 24 24 MⅡ  244.36 ?106 AS ? ? ? ? 1226.34mm2 0.9 f y h0 0.9 ? 300 ? (750 ? 12)

Ⅳ—Ⅳ截面:
MⅣ ? 1 1 Pj (b ? b1 ) 2 (2l ? l1 ) ? ?139.83 ? (3.0 ? 1.5) 2 (2 ? 3.0 ? 1.5) ? 98.32kN ? m 24 24

MⅣ 98.32 ?106 AS ? ? ? 1077.36mm2 0.9 f y h0 0.9 ? 300 ? (350 ?12)
比较 AsⅡ 和 AsⅣ ,应按 AsⅡ 计算,选用 12@180 , As ? 1885mm2 。

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结论
本毕业设计主要是做了一普通框架结构住宅建筑结构设计。 设计初期,我收集了相关规范、图集、还有部分设计资料,通过对设计的初步了解 以及对相关资料的查询,首先进行了建筑的平立剖设计,平面设计考虑了合理的户型设 置,体现“以人为本”的设计理念;立面设计考虑建筑物的美观以及与环境的协调,采 用了暗红色的高级外墙漆粉刷, 另外, 阳台跟外飘窗设计又为立面效果增添了不少风采。 然后进行了结构设计,选择结构造型,即结构布置,并初步估算 、确定结构构件的尺 寸,初步绘制出建筑图。按照部分相关规范进行荷载计算、水平地震力及风荷载作用下 框架侧移计算、内力组合,内力分析及截面设计,以及楼梯、板、雨篷和基础的设计与 计算。采用弯矩二次分配法计算竖向荷载(恒载、活荷载)作用下的结构内力。并按照 抗震要求以及结构延性要求进行框架梁柱的内力组合, 找出最不利的内力组合进行配筋 计算并绘制结构施工图。另外还完成了雨篷、基础等构件的内力和配筋计算及施工图绘 制。本设计是严格按照相关规范、构造要求以及技术规定的要求进行的设计。

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致谢
在完成本毕业设计的这段时间,都洋老师给予了我精心的指导和热情的帮助,正是 她的耐心讲解和殷切教导才让我顺利解决了设计中遇到的各种疑难, 做设计过程中框架 的计算是最棘手的一部分,遇到的问题也是最多的,但是都老师都会不厌其烦的给我讲 解。在最后的修改阶段都老师在百忙之中抽出时间为我提供了很多帮助,这样使得我能 顺利的完成毕业设计工作,在短暂的几个月的相处时间里,老师渊博的知识、敏锐的思 路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象,这将使得我终身受益,谨此向老师表 示衷心的感谢和崇高的敬意。同时我也感谢在这四年来给与我的支持和关心,也感谢在 这次毕业设计中帮助我的同学。 谢谢大家! 土木工程 06.1 班 王祯

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第 72 页

参考文献
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