图书馆建筑设计研究毕业论文

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第Ⅰ页共II页本科毕业设计说明书（论文）图书馆建筑设计研究毕业论文目录1绪论11.1结构体系的选择11.2工程研究背景21.3工程研究现状21.4本设计主要的研究工作32图书馆建筑设计52.1建筑功能及其设计理念52.2工程做法73计算机辅助设计（PKPM设计）83.1确定结构布置及构件的截面尺寸83.2荷载计算93.3PMCAD参数选取113.4SATWE参数选取163.5JCCAD参数选取163.6PKPM电算成果174零星构件设计184.1楼面板的计算184.2次梁的计算194.3楼梯的计算235单榀框架设计285.1确定框架计算简图285.2竖向荷载计算295.3竖向荷载作用下框架内力计算295.4竖向荷载作用下的内力计算335.5风荷载计算455.6地震作用下的内力及位移计算515.7梁的内力组合595.8梁的截面设计655.9柱的内力组合705.10柱的配筋计算735.11框架梁柱节点核芯区截面抗震验算796基础的设计81\n第Ⅰ页共II页本科毕业设计说明书（论文）6.1基础的设计82\n第II页共II页本科毕业设计说明书（论文）6.2独立基础设计826.3基础底板配筋验算84结束语86致谢87参考文献88\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页1绪论毕业设计是学生完成教学计划规定全部课程后的学习，必须进行的最后一个重要的实践环节。本次毕业设计以河海大学江宁校区图书馆建筑结构设计为例，研究了框架结构的建筑设计和结构设计等问题。我们可以通过该毕业设计，熟悉和掌握建筑的的结构的设计思路、流程和框架结构的受力特点，熟练运用AUTOCAD、PKPM、天正、探索者等软件，复习了大学所学习的知识，同时也提高了解决实际问题的能力，为毕业后能适应复杂的工作打下良好的基础。1.1结构体系的选择结构体系应根据建筑物的平面布置、抗震设防类别、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工因素等，经技术、经济和使用条件综合比较后再确定。当前结构体系主要有砌体结构、木结构、框架结构、剪力墙结构、筒体结构等。我国现行的《建筑抗震规范》（GB50011—2010）明确规定，结构体系应符合以下各项要求：（1）有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。（2）应避免因部分结构和构件破坏而导致丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。这就要求结构设计成超静定结构体系，即使在某些部位遭到破坏时也不会导致整个结构的失效。（3）应具备必要的抗震能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力。（4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。结构的薄弱部位一般出现在刚度突变，如转换层、竖向有较大的内收和外突、材料强度放生突变部位，对这些部位都要采取措施进行加强。建筑的高度是决定结构体系的又一重要因素。一般情况下多层住宅建筑可采用砌体结构。而大开间建筑，高层建筑等，多采用框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。综合考虑各方面因素本，本图书馆建筑设计采用框架结构，框架空间分隔灵活，自重轻，节省材料；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；框架结构施工工期短、内部空间大，结构安全合理而被广泛采用，在结构设计中应用也越来越广泛。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页结构的整体性、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。本图书馆设计只有五层且属于公共建筑，要求空间大且布置灵活。因此本设计采用现浇钢筋混凝土框架结构最合适。1.2工程研究背景图书馆是人类智慧的结晶，它真实的记录了人类自从有文字以来改造自然，改造社会的历史，现状以及对未来的需求；图书馆是人类知识的宝库，对广大学生来说，它是知识之源，是良师益友，是大学学习的重要场所之一。河海大学一直致力于培养“艰苦朴素、实事求是、严格要求、勇于探索”的综合性人才，为了给莘莘学子提供一个舒适的学习环境，河海大学有必要建立一个属于自己的图书馆。1.2.1工程概况工程名称：河海大学江宁校区图书馆。建设地点：江苏省河海大学校园内。建筑面积：。建筑高度：23.7。抗震设防烈度：7度（0.10g）；抗震设防分类：丙类。防火等级：II级。建筑结构安全等级：三级，设计使用年限：50年。基本风压：。基本雪压：。1.3工程研究现状本设计采用框架结构作为结构体系，框架结构是目前建筑工程界应用最为广泛的一种结构体系，由于框架结构施工工期短、内部空间大，结构安全合理而被广泛采用，在结构设计中应用也越来越广泛。1.3.1结构设计原则框架结构的设计主要应遵循以下几个原则：\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页（1）刚柔并济。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。（2）多道防线。安全的结构是层层设防的，在荷载的作用下，所有抵抗外力的结构通力合作。本图书馆结构设计的柱与梁上下左右贯通，以确保传力途径的完整，避免地震及荷载作用下局部应力集中导致结构破坏。（3）“强柱弱梁”。由于框架柱受轴向压力作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的“柱铰结构”，从而危及结构承受竖向荷载的能力而造成结构的倒塌。（4）“强剪弱弯”。为了防止梁塌，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，则要使构件的受剪承载力大于构件弯曲时实际达到的剪力。（5）“强节点弱构件”。由于对节点进行抗震结构设计，所有要求使框架节点核心区不在梁柱之前破坏。框架结构设计在工程实践中已取得丰富的实践经验，因此在设计中要充分结合实际工程经验。1.3.2相关的规范及标准目前国内对于框架结构已经有一套相当成熟的理论体系，同时也制定了多种规范来约束施工行为，本次工程设计主要用到以下几本规范及标准：《总图制图标准》GB/T50103-2010《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2010《建筑结构制图标准》GB/T50105-2010《建筑设计防火规范》GB50016-2014《民用建筑设计通则》GB50352-2005《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《混凝土结构设计规范》GB50010-2010《建筑地基基础设计规范》GB50007-2010《建筑抗震设计规范》GB50011-2010《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-20011.4本设计主要的研究工作毕业设计的研究工作可以概况为采用的技术路线及预期成果。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页1.4.1本设计采用的技术路线本设计要求我们掌握框架结构计算的基本流程，熟练掌握设计中需要用到的各类建筑专业软件和办公软件。本设计主要采用的技术路线：（1）前期准备：去图书馆查阅相关资料，翻译相关的文献资料，复习三大力学知识，学习使用PKPM、AutoCAD、天正建筑等软件。（2）根据地质资料和周边环境，建立PKPM模型，了解框架结构受力特点。（3）结合PKPM生成结果和手算结果书写完整的计算书，通过对计算结果的分析选择最优方案来进行计算。（4）根据任务书的要求和计算结果，运用探索者软件画出完整的结构施工图。1.4.2本设计的预期成果本次毕业设计预期达到的成果主要有：设计说明计算书、建筑施工图、结构施工图和PKPM建模文件。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页2图书馆建筑设计建筑设计是设计师设计理念的集中体现[2]。就本设计而言：图书馆的总体规划上要因地制宜，结合具体的现状，使功能分区明确，布局合理，各分区联系要方便，动静结合，并且互不干扰；功能上要求是多层次，灵活性，综合性，高效性；结构施工上要符合相关规范要求；材料上应贯彻国家关于节能、环保等方针政策，并且符合国家现行有关要求，做到技术先进、经济合理、实用可靠。本设计采用框架结构，和砌体结构相比较现浇混凝土框架时整体性较好，能达到较好的抗震效果。2.1建筑功能及其设计理念在建筑结构设计中，除了选择合理的结构体系外，还有恰当地设计和选择建筑物的平面形状、剖面和形体。结构的总体布置要考虑结构的受力特点和经济合理性，对于图书馆而言，要按照公共建筑的有关规范来进行设计[3]。2.1.1平面设计光线和通风条件是创造良好阅览环境和藏书环境的必要条件。以自然采光通风条件为主，充分利用自然资源，节约能源。因此本设计在进行建筑布局时，据我国的自然条件，图书馆采用坐北朝南，并且设置大面积窗户来解决采光通风问题。柱网布置是平面布置的一部分，应满足建筑使用要求，同时考虑结构的合理性与施工的可行性。图书馆各空间柱网尺寸、层高、荷载设计应有较大的适应性和使用的灵活性。根据《民用建筑设计规范》（GB50352-2005）确定该建筑层高均为4.2米，层数为五层。底层是一个图书馆的主要部分，包括服务中心、目录厅、藏书馆、复印室、采编室、办公室，二～五层以各种开架阅览为主体，设有阅览室、学生自习室、报告厅、电子阅览室等。根据《图书馆设计规范》（GBJ38-99）中的安全疏散要求图书馆的安全出口不应少于两个，并应分散设置。平面体形上采用L形。具体见建施-02～建施-07。2.1.2立面设计建筑的设计的宗旨是满足使用功能需求的同时，运用制图原理创造出给人以美和感染力的建筑形象。立面设计是建筑设计中很重要的部分，\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页立面的设计的内容包括很多，有立面的个性，立面的轮廓，立面的材料和色彩，门窗的构成与组织，立面上各部分的比例等等。在寻求“知识”的环境中最重要的要素就是“光”。在针对这个巨大空间提供自然采光和通风而建造舒适的阅览环境的问题上，在立面上设置了大面积的玻璃窗。具体见建施-08～建施—09。2.1.3剖面设计建筑剖面设计主要是确定建筑物在垂直方向上的空间组合关系，为了确定建筑物内部的结构布置和主要构配件的尺寸（如建筑层数、门窗洞口的尺寸、楼梯的尺寸，梁板的投影关系等）。具体见建施-10。2.1.4楼地面设计楼地层包括楼板层和地平层，是水平方向分隔房间空间的承重构件，楼板分割上下楼层的空间，地坪层分隔大地与底层的空间。楼板层的设计要求：（1）具有足够的刚度和强度；（2）满足隔声、防火、热工的要求；（3）满足建筑经济的要求。本设计的房间用途主要是阅览室和藏书室。考虑书库和非书资料库内应防止地面、墙身返潮，不得出现结露现象，因此采用水磨石地面，因为水磨石地面具有良好的耐久性、耐腐蚀、耐污损、防潮，并具有质地美观、表面光洁、不起尘、易清洗等优点，而且经济性好。为了防止卫生间的水溢出，卫生间楼地面低于外地面30mm，并进行找坡，坡度为1%。2.1.5屋面设计屋顶一般可以分为平屋顶和坡屋顶。屋顶的设计应该考虑满足功能、结构、建筑三方面的要求。排水方式的选择应该满足下列要求：（1）高度较低的建筑为了控制造价，宜采用无组织排水。（2）积灰多的屋面应采用无组织排水。（3）有腐蚀性介质的工业建筑也不宜采用有组织排水。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页本设计为图书馆，地处南京，雨水量一般。考虑到机房设备的检修所以屋面采用上人屋面，上人屋面的标准做法可见施工说明。屋顶的排水采用有组织排水，利用材料进行找坡，坡度为2%。屋面采用刚性防水，防水效果好、耐久性好，屋面同时设有抗裂措施。具体见建施—07。2.2工程做法本的工程做法主要依照中国建筑标准设计研究院组织编制的《工程做法（自重计算）》07G120[20]，其主要包括屋面做法、楼面做法、外墙面做法、内墙面做法、室外工程做法、墙体及防水防潮做法等。具体见建施-01。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页3计算机辅助设计（PKPM设计）目前的结构计算程序主要有：PKPM系列（TAT、SATWE）、TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）、BSCW、GSCAD、SAP系列。其他一些结构计算程序如ETABS等，虽然功能强大，且在国外也相当流行，但国内实际上使用的不多。本次结构设计采用PKPM，PKPM系列CAD软件，历经多年的推广应用，目前已经发展成为集建筑、结构、设备、概预算及施工为一体的集成系统。该软件及时满足了我国建筑行业快速发展的需要，显著提高了设计效率和质量，为实现建设部提出的“甩图板”目标做出了重要贡献。3.1确定结构布置及构件的截面尺寸3.1.1结构布置首先确定PKPM的结构平面布置图，详见图3.1。图3.1结构平面布置图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页3.1.2确定梁柱板截面尺寸（1）确定梁的截面尺寸主梁的尺寸估算：KL-1：取KL-2：取次梁的尺寸估算：取（2）确定柱的截面尺寸：取(3)确定楼板尺寸：在一般荷载下，双向板板厚取板跨的，但一般板厚不得小于。综合考虑板跨、挠度要求以及管网布置对结构的削弱作用等，取板厚为。3.2荷载计算在PKPM建模时需要先进行荷载输入，荷载主要有屋面恒活载、楼面恒活载、梁间恒载。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页计算结果如下：（1）屋面板计算：20厚C20细石混凝土保护层：SBS改性沥青防水卷材：20厚1：25水泥砂浆找平层：100厚1：6水泥焦渣找坡层：80厚苯板保温层：110厚钢筋混凝土板：10厚板底抹灰：合计：（2）楼面荷载计算10厚的水磨石面层：20厚水泥砂浆打底：15厚水泥浆一道：110厚钢筋混凝土板：10厚板底抹灰：合计：（3）次梁荷载计算（LL-1：）混凝土自重抹灰层10厚混合砂浆：合计：（4）横向框架梁计算（KL-1：）混凝土自重\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页抹灰层10厚混合砂浆：合计：其余荷载：卫生间，楼面，C1窗所在墙线荷载、C2窗所在墙线荷载、内墙、女儿墙。活载：上人屋面、普通阅览室、会议室、办公室,疏散楼梯,电梯机房,卫生间、门厅,考虑为可能出现人员密集的公共建筑，走廊为，专业期刊阅览室，电子阅览室，报告厅，书库。[10]3.3PMCAD参数选取PMCAD模块是后续模块TAT、SATWE、JCCAD的基础，因此其数据的准确程度将直接影响到后续模块数据、计算的准确度。它的数据检查发现的问题应消除，不应带入后续模块。这里需要定义的设计参数不多，也比较简单，主要包括总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息及钢筋参数。要在后续模块里检查是否已准确的传入。3.3.1总信息参数总信息参数主要包括结构主材、结构体系、地下室层数、与基础相连构件的最大底标高、梁钢筋的混凝土保护层厚度、框架梁端负弯矩调幅系数、考虑结构使用年限的活荷载调整系数等。本设计采用框架结构，具体原因在1.1节中已经阐述；对于使用年限为50年的结构构件，；环境类别为一类的梁、柱钢筋的最小混凝土保护层厚度为20mm[8]；在竖向荷载作用下，可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅。现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取0.8～0.9，本工程取0.85。具体的总信息参数选取详见图3.2。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图3.2总信息参数3.3.2材料信息材料参数主要包括混凝土容重、钢容重、轻骨料混凝土容重、砌体容重、轻骨料混凝土密度等级、轻骨料混凝土密度级、墙水平分布筋类别、梁柱箍筋级别等。其中对于混凝土容重一栏要考虑到抹灰荷载等的影响，因此取。具体的材料信息参数选取详见图3.3。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图3.3材料信息参数3.3.3地震信息地震信息参数主要包括设计地震分组、地震烈度、场地类别、混凝土框架抗震等级、剪力墙抗震等级、剪力墙抗震等级、钢框架抗震等级、计算振型个数、周期折减系数等参数。本设计地址位于南京市，设计地震分组为一组；地震烈度7度(0.1g)；场地类别为二类；框架等级为三级[12]。周期折减的目的是为了充分考虑框架结构和框架——剪力墙结构的填充墙刚度对计算周期的影响。对于框架结构，周期折减系数可取0.6～0.7，本设计采用0.7.具体的地震信息参数选取详见图3.4。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图3.4地震信息参数3.3.4风荷载信息风荷载信息参数主要包括修正后的基本风压、地面粗糙度类别、沿高度体型分段数、各段最高层层高、各段体型系数。根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）确定基本风压和地面粗糙度分别为：，C类。各段体型系数：根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）7.3.1条确定。具体的风荷载信息参数选取详见图3.5。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图3.5风荷载信息参数3.3.5钢筋信息钢筋强度设计值：根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）4.2.3条确定。具体的钢筋信息参数选取详见图3.6。图3.6钢筋信息参数\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页以上PMCAD模块“设计参数”对话框中的各类设计参数，当用户执行“保存”命令时，会自动存储到.JWS文件中，对后续各种结构计算模块均起控制作用。3.4SATWE参数选取一般结构设计有TAT和SATWE两种方案，在本次设计中采用SATWE方案，SATWE的参数有设计信息、总信息、配筋信息、风荷载信息、地震信息、活荷信息、调整信息以及荷载组合。由于与PMCAD参数有重合，因此在这里不单独列举出来。3.5JCCAD参数选取JCCAD可完成柱下独立基础，砖混结构墙下独立基础及与桩有关的各种基础的结构计算和施工图设计，这里主要用到了JCCAD中的基础人机交互输入和基础平面施工图两项。具体的参数选取详见图3.7、3.8。图3.7地基承载力计算参数\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图3.8基础设计参数3.6PKPM电算成果利用PKPM软件，可在结构计算完毕后，进行智能化地选择钢筋，确定构造措施及节点大样，全面地人工干预修改手段，钢筋截面归并整理，自动布图等以系列操作，系统可自动完成框架、结构平面、各类基础等施工图绘制。具体结果详见附图2～4。PKPM电算得出梁、板、柱、基础、楼梯的结构施工图，通过TCAD工具将PKPM图转换成CAD图，最后再通过探索者软件进行优化出图。最终结果详见结施—2～结施—7。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页4零星构件设计零星构件的设计主要包括楼板的设计、次梁的设计、楼梯的设计。它们是框架结构的重要组成部分。4.1楼面板的计算本次设计取一层⑥轴上CD跨间的一块板进行分析，板厚为110mm，由,所以按双向板进行设计，双向板一般按弹性理论进行设计[6]。所取的板计算简图详见图4.1。图4.1板计算简图4.1.1板的荷载设计值活载，恒载。永久荷载起控制效应：可变荷载起控制效应：取板计算跨度：，故，[7]。4.1.2板的弯矩设计值由于板直接与梁整浇在一起，因此板按四边固支来计算，由得：，，，计算弯矩时考虑泊松比的影响，在计算中近似取，则修正后的：\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页同理：，，则4.1.3板的截面设计截面有效高度：（短跨）方向跨中截面的，（长跨）方向跨中截面的，支座截面处均为。由公式计算[9]。截面配筋计算结果及实际配筋见表4.1，其余板配筋详见结施-05。表4.1板配筋计算位置方向配筋跨中905.13166B8@180279802.3381.5B8@180279支座90-12.2396B10@20039390-10.05341B10@2003934.2次梁的计算4.2.1次梁的设计本次设计以一层AB跨次梁进行计算，该次梁截面初估为，板厚为。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页（1）恒荷载标准值:（2）活荷载标准值:当永久荷载起控制效应：可变荷载起控制效应：，取。次梁的计算简图如图4.2图4.2次梁计算简图（3）内力计算在间距相同情况下，等跨连续梁各跨跨中和支座截面的弯矩值M可按下式计算：，具体过程见表4.2。表4.2次梁弯矩值位置端支座A29.556.4-49.65AB跨中29.556.485.11支座B29.556.4-108.32在间距相等的情况下，等跨连续梁各跨跨中和支座截面的剪力值V均可按下式计算：，具体过程见表4.3。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表4.3次梁剪力值位置A右0.5029.556.494.56B左0.5529.556.4104.024.2.2配筋计算正截面承载力计算时，跨中截面按T形截面计算。对于T形截面受弯构件受压翼缘计算宽度的取值，应考虑翼缘厚度、梁跨度和受力状况等因素，即翼缘计算宽度：按跨度考虑时：按梁净距考虑时：按翼缘高度考虑：，，所以不考虑。综上所述，取。混凝土强度等级C30，保护层厚度为。(),纵向受力钢筋采用,箍筋采用HRB335，。经判断属于第一类T形截面。由于荷载左右对称所以取一半计算，次梁配筋计算见表4.4。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表4.4次梁配筋计算弯矩设计值AABB49.5685.11108.320.130.0210.280.140.0210.28405.96639985.9275275275选配钢筋2C203C204C20实配钢筋6039421256注：表中b在跨中处取。斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：因为则按下式计算：截面尺寸满足要求。,故计算配筋：\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页选配B8@200，4.3楼梯的计算楼梯是多层建筑物竖向交通的主要构件，也是多、高层建筑遭遇火灾和其他灾害时的主要疏散通道。楼梯的结构形式有板式和梁式楼梯，在一些公共建筑中有时也用剪刀式和螺旋式楼梯。经考虑本设计采用板式楼梯。板式楼梯具有下表面平整，施工支模较方便，外形比较轻巧的优点。其设计主要包括梯段板、平台板以及平台梁的设计[9]。4.3.1计算简图的确定楼梯的标准层进行计算，计算简图见图4.3和图4.4。图4.3楼梯结构平面布置图4.4梯板计算简图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页4.3.2梯段板设计板厚取板厚板倾斜角,，取宽板带计算。（1）荷载计算恒荷载水磨石面层三角形踏步混凝土斜板板底抹灰合计：活荷载永久荷载起控制效应：可变荷载起控制效应：因此p=（2）截面设计板水平计算跨度：跨中弯矩：板的有效高度：混凝土用，钢筋采用\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页选配B，B分布筋。4.3.3平台板设计平台板计算简图见图4.5图4.5休息平台板计算简图设平台板厚。（1）荷载计算恒荷载水磨石面层100厚混凝土板板底抹灰合计：活荷载永久荷载起控制效应：可变荷载起控制效应：平台板的计算跨度：弯矩设计：\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页选B8。4.3.4平台梁设计设平台梁TL截面尺寸为200×400。（1）荷载计算恒荷载梁自重梁侧粉刷平台板传来梯段板传来合计：活荷载永久荷载起控制效应：可变荷载起控制效应：故平台梁的总荷载设计值为：（2）截面设计计算跨度弯矩设计值剪力设计值截面按倒L形计算\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页梁的有效高度经判别属于第一类T形截面选配3C18配置B箍筋，则斜截面受剪承载力满足要求。楼梯配筋具体见结施—06。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页5单榀框架设计为了简化计算通常取一榀具有代表性的框架进行设计。一榀框架设计的主要内容包括：确定计算简图、竖向荷载的计算、水平方向荷载计算、内力计算及组合、梁柱配筋等[8]。5.1确定框架计算简图本次设计选取⑥轴的一品框架进行计算，设计中假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸相同，故每层梁的跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定为，故此处可求得底层柱高为5.0m，其余各层柱高均为4.2m。在框架梁柱线刚度计算时，对于中框架梁的惯性矩取梁柱的线刚度计算：边跨横向框架梁：中跨横向框架梁：底层柱：2～4层柱：其余梁柱相对线刚度计算简图见图5.1。图5.1⑥轴框架相对线刚度计算简图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页5.2竖向荷载计算恒载标准值和活荷载标准值计算见3.2。5.3竖向荷载作用下框架内力计算本次设计由于板长宽比均小于等于2，因此都按双向板计算。具体的荷载传递路线详见图5.2。图5.2荷载传递路线5.3.1荷载作用下的原始计算简图（1）A轴顶层柱纵向集中荷载计算边跨女儿墙自重：纵向框架梁自重：横向次梁自重：板传荷载：合计：中跨纵向框架梁自重：横向次梁自重：板传荷载：\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页合计：其余柱恒活荷载下的集中力见图5.3，图5.4。图5.3恒荷载作用下的原始计算简图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.4活荷载作用下的原始计算简图5.3.2荷载作用下的计算简图结构设计时,为了计算方便，一般采用等效均布荷载代替楼面上不连续分布的实际荷载。（1）以A～B轴间顶层框架梁为例：屋面板传荷载（板传至梁上的梯形荷载转换成均布荷载）恒载：活载：其余框架梁间均布荷载见图5.5和图5.6。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.5恒荷载作用下的计算简图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.6活荷载作用下的计算简图5.4竖向荷载作用下的内力计算因竖向荷载作用下的结构的侧移可以忽略，故可以采用弯矩分配法计算内力。内力的正负号采用如下规定：节点弯矩以逆时针为正，杆端弯矩以以顺时针为正；杆端剪力以顺时针为正；轴力以压力为正。5.4.1计算弯矩分配系数由图5.1可知梁、柱的相对线刚度，为了说明清晰对节点进行编号，节点编号详见图5.7。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.7节点编号图弯矩分配系数则按下式计算：5.4.2各层分配系数计算值本次设计以4节点为例其余弯矩分配系数详见表5.1。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.1弯矩分配系数节点编号100.260.40.341.020.240.080.370.311.030.080.240.370.311.040.2600.40.341.0500.240.380.381.060.230.070.350.351.070.070.230.350.351.080.2400.380.381.0900.240.380.381.0100.230.070.350.351.0110.070.230.350.351.0120.2400.380.381.01300.240.380.381.0140.230.070.350.351.0150.070.230.350.351.0160.2400.380.381.01700.3900.611.0180.340.1100.551.0190.110.3400.551.0200.39000.611.05.4.3荷载作用下框架梁固端弯矩的计算（1）恒荷载作用下框架梁固端弯矩的计算以底层A-B框架梁固端弯矩计算为例：A轴顶层：A轴顶层：\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页B轴顶层右：其余层各杆端恒荷载作用下的固端弯矩值计算略，计算结果详见表5.2。表5.2恒荷载作用下的杆端固端弯矩值楼层A轴B轴左B轴右C轴左C轴右D轴5层-80.9580.95-9.19.1-80.9580.954层-90.3990.39-7.477.47-90.3990.393层-90.3990.39-7.477.47-90.3990.392层-68.668.6-7.477.47-68.668.61层-90.3990.39-7.477.47-90.3990.39（2）活荷载作用下框架梁固端弯矩计算以底层框架梁固端弯矩计算为例A轴底层：B轴底层左：B轴顶层右：其余层各杆端活荷载作用下的固端弯矩值计算略，计算结果详见表5.3。表5.3活荷载作用下杆端固端弯矩值楼层A轴B轴左B轴右C轴左C轴右D轴5层-25.2325.23-2.722.72-25.3225.324层-31.531.5-5.045.04-31.531.53层-31.531.5-5.045.04-31.531.52层-37.7537.75-4.334.33-37.7537.751层-31.531.5-5.045.04-31.531.55.4.4弯矩二次分配法求杆端弯矩\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页因为框架对称，且恒活载为正对称荷载，所以取半榀框架进行计算。恒荷载作用下弯矩过程详见图5.8[9]弯矩二次分配法计算活荷载作用下弯矩过程详见图5.9[9]。图5.8恒荷载作用下弯矩二次分配法求杆端弯矩（）\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.9活荷载作用下弯矩二次分配法求杆端弯矩（）\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页5.4.5荷载作用下跨中弯矩的计算1本次设计计算跨中弯矩以A～B轴为例：(1)顶层恒载作用下跨中弯矩的计算，计算见图5.10：图5.10梁恒载计算简图（）,,,5.4.6荷载作用下剪力计算（1）恒载作用下梁的剪力计算A～B跨：、（2）恒载作用下柱的剪力计算①轴：顶层其余恒、活载作用下的梁柱的剪力值详见图5.12、图5.15。5.4.7荷载作用下轴力计算（1）恒载作用下的轴力计算计算恒载作用下的柱子轴力，以①轴顶层柱为例：顶层：柱上\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页柱下其余恒、活载作用下的轴力值详见图5.13、图5.16。图5.11恒载弯矩图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.12恒载剪力图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.13恒载轴力力图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.14活载弯矩图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.15活载剪力图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.16活载轴力图5.5风荷载计算框架结构的水平风荷载简化为作用在楼层位置的集中荷载。此处仅以左风为例计算。风荷载标准值计算公式：楼层位置的集中风荷载：是风荷载体型系数，根据建筑物体形为矩形平面；其中是基本风压，南京地区是风振系数，对于30m以下且高宽比小于1.5的房屋建筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取是风压高度变化系数，工程在城市市区，地面粗糙度为C类；\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页是迎风面的宽度，[11]。计算过程见表5.4。表5.4水平风荷载的计算层次51.01.321.30.750.425.29.741.01.317.10.690.435.2812.6531.01.312.90.650.435.2811.9221.01.38.70.650.435.2811.9211.01.34.50.650.437.812.785.5.1左风荷载作用下的位移验算(1)计算简图左风荷载计算简图见图5.17：图5.17左风荷载作用下结构计算简图(2)梁、柱线刚度梁、柱线刚度见图5.1。(3)柱的抗侧移刚度修正系数及的值对于一般层有，\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页对于底层有，故和结果见表5.5。表5.5框架柱的K和值（）楼层12342-5层0.630.240.830.290.830.290.630.241层0.750.450.990.51.380.50.750.45抗侧刚度[10]，计算结果见表5.6表5.6框架柱D值（）12342-5层12588152101521012588555961层13996155521555213996590975.5.2风荷载作用下的内力计算框架结构在计算水平荷载的内力时可采用反弯点法和D值法。在本次设计中为了更加精确地计算水平荷载作用下的内力，此处采用D值法。D值法计算步骤为：求各柱反弯点处的剪力值；求各柱反弯点的高度；求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；求各柱的轴力和剪力[9]。（1）风荷载下框架柱剪力计算:计算结果见表5.7\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.7风荷载下框架柱剪力轴号1234楼层59.70.232.330.272.620.272.620.232.33422.350.234.970.275.840.275.840.234.97333.540.237.710.279.010.279.010.237.71245.460.2310.460.2712.270.2712.270.2310.46158.240.2413.980.2615.140.2615.140.2413.98（2）框架柱反弯点位置具体计算结果见表5.8。表5.8均布荷载作用下柱反弯点高度比计算楼层柱Ky0y1y2y3y510.630.310-0100.320.830.31510-0100.31530.830.31510-0100.31540.630.310-0100.340.630.321010100.320.830.41010100.40.830.41010100.40.630.321010100.32310.630.451010100.4520.830.451010100.4530.830.451010100.4540.630.451010100.45210.630.510101.0700.520.830.510101.0700.530.830.510101.0700.540.630.510101.0700.5110.750.675-00.930-00.67520.990.65-00.930-00.65\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页30.990.65-00.930-00.6540.750.675-00.930-00.675（3）框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算框架柱：框架梁：对于框架柱在左风作用下的弯矩计算以A轴顶层柱为例：顶层：其余左风荷载作用下的弯矩值、剪力值、轴力值详见图5.18、5.19、5.20。图5.18左风弯矩图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.19左风剪力图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.20左风轴力图5.6地震作用下的内力及位移计算本工程位于江苏省南京市，江宁区属于7度抗震地区，对于大跨度结构、长悬臂结构、高耸结构和较高的建筑、砌体结构需要计算竖向地震作用，本结构可不考虑计算竖向地震作用，只需进行水平地震作用计算，水平地震作用计算方法有底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法，本工程拟采用底部剪力法。底部剪力法的适用条件：（1）房屋结构的质量和刚度沿高度分布较均匀；（2）房屋总高度不超过40m；（3）房屋结构在地震作用下的变形以剪切变形为主；（4）房屋结构在地震作用下的扭转效应可忽略不计[13]。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页5.6.1分层计算重力荷载代表值本次计算以左震计算为例。在计算结构的水平地震作用标准值时，都要用到集中在质点处的重力荷载代表值。结构的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值加上各可变荷载组合值，组合值系数见表5.9[12]。表5.9组合值系数可变荷载种类组合值系数雪荷载0.5屋面积灰荷载0.5屋面活荷载不计入按实际情况计算的楼面活荷载1.0按等效均布荷载计算的楼面活荷载其他民用建筑0.5起重机悬吊物重力硬构吊车0.3软钩吊车不计入顶层重力荷载包括：屋面恒载、屋面雪载、纵横梁自重、半层柱自重半层墙体自重包括窗的自重。其它层重力荷载包括：楼面恒载、楼面均布活荷载、纵横梁自重、楼面上下个半层柱及纵墙体自重。计算结果见表5.10。表5.10重力荷载代表值楼层自重标准值可变荷载组合值重力荷载代表值5112043.411163.4141090178.31268.331090178.31268.321005200.31205.311102178.31280.35.6.2自振周期计算地震的自振周期计算按顶点位移法计算，取基本周期调整系数。计算公式为，式中为顶点位移（单位为），按D值法计算[14]\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页，见表5.11。表5.11横向框架顶点位移计算层次51163.411163.4555960.0210.32541268.32431.71555960.0440.30431268.33700.01555960.0670.26021205.344905.35555960.0880.19311280.36185.63590970.1050.1055.6.3水平地震作用该建筑的地震作用按7度Ⅱ类场地计算,地震动参数区划的特征周期分组按第一组考虑，，。顶部附加地震作用。因为,故取[13]，结构底部剪力为：因为，所以考虑顶部附加地震作用。附加顶部集中力：附加顶部集中力为：计算结果见表5.12。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.12各层地震作用及楼层地震剪力楼层54.221.81163.425362.340.3164.3393.4344.217.61268.321180.610.2653.95147.3834.213.41268.316995.220.2142.58190.9624.29.21205.311089.220.1463.67220.0615.05.01280.36401.510.0847.75236.66横向框架各层水平地震作用和地震剪力计算简图详见图5.21。图5.21横向框架各层水平地震作用和地震剪力计算简图5.6.4变形验算变形验算的结果列于表5.13。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.13变形验算楼层层间弹性位移角593.43555960.00174.20.000404147.38555960.00264.20.000623190.96555960.00344.20.000812220.66555960.0044.20.000951236.66590970.0045.00.00080弹性层间位移角限值验算：，满足要求。5.6.5地震作用下内力计算地震作用力沿竖向呈倒三角形分布,内力计算采用D值法[13]。（1）地震作用下框架柱剪力计算水平地震作用下框架柱剪力计算结果见表5.14。轴号ABCD楼层593.430.2321.490.2725.220.2725.220.2321.494147.380.2333.90.2739.80.2739.80.2333.93190.960.2343.920.2743.920.2743.920.2343.922220.060.2350.610.2759.420.2759.420.2350.611236.660.2456.80.2661.530.2661.530.2456.8表5.14地震作用下框架柱剪力（2）框架柱反弯点位置框架柱的反弯点高度比，计算结果见表5.15。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.15倒三角形荷载作用下柱反弯点高度比计算楼层柱Ky0y1y2y3y510.630.31510-0100.31520.830.3510-0100.3530.830.3510-0100.3540.630.31510-0100.315410.630.41010100.420.830.41010100.430.830.41010100.440.630.41010100.4310.630.451010100.4520.830.451010100.4530.830.451010100.4540.630.451010100.45210.630.510101.0700.520.830.510101.0700.530.830.510101.0700.540.630.510101.0700.5110.750.68-00.930-00.6820.990.65-00.930-00.6530.990.65-00.930-00.6540.750.68-00.930-00.68（3）地震作用下的内力计算地震作用下框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算[14]：框架柱：框架梁：对于框架柱在左震作用下的弯矩计算以A轴顶层柱为例：顶层：其余地震作用下的弯矩值、剪力值、轴力值详见图5.22、5.23、5.24。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.22左震弯矩图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.23左震剪力图\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页图5.24左震轴力图5.7梁的内力组合根据已完成的对框架结构的内力计算，得到了恒荷载、活荷载、风荷载以及地震作用下的弯矩图、剪力图和轴力图。再根据最不利原则进行内力组合，将各种不利的荷载情况都能考虑到位，使得结构在各种可能的荷载作用下都能够安全受力[11]。5.7.1弯矩剪力值调整梁端破坏时，破坏截面位于柱的边缘处。因此，梁端的控制截面在柱边，应以柱边的弯矩值和剪力值作为配筋计算的内力值。恒活载的弯矩剪力值的调整值详见表5.16及表5.17，风荷载和地震作用弯矩剪力值调整见表5.18、5.19。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.16恒荷载支座边缘处的弯矩与剪力层次ABBCM左M右M左M右157.11-62.227.21-7.21V左V右V左V右166.83-68.15.91-5.91表5.17活荷载支座边缘处的弯矩与剪力层次ABBCM左M右M左M右120.94-23.743.73-3.73V左V右V左V右123.06-23.995.35-5.35表5.18风荷载支座边缘处的弯矩与剪力层次ABBCM左M右M左M右138.61-34.19.27-9.27V左V右V左V右1-12.1-12.1-8.8-8.8表5.19地震作用支座边缘处的弯矩与剪力层次ABBCM左M右M左M右1180.17-159.6843.39-36.9V左V右V左V右1-56.64-56.64-41.33-41.335.7.2梁端弯矩调幅在进行框架结构设计时，竖向荷载下，可以采用梁端塑性调幅来降低梁端弯矩、放大跨中弯矩，既保证了跨中承载力，又方便施工。水平荷载下，梁端需要有足够的弯矩承载能力来平衡柱端的不平衡弯矩，所以不应该调幅。一般调幅后梁端弯矩可取，其中现浇框架调幅系数取0.8～0.9，在本次设计中，弯矩调幅系数[9]。具体调整结果见表5.20、表5.21。表5.20恒载弯矩调整层次ABBCM左M中M右M左M中M右148.5463.7-52.8753.59-5\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.21活载弯矩调幅层次ABBCM左M中M右M左M中M右117.823.37-20.183.171.85-3.175.7.3竖向活荷载的最不利布置框架结构设计中一般考虑活荷载最不利布置的方法有分跨计算组合法、最不利荷载位置法、分层组合法和满布荷载法等四种方法[15]。在本次设计中，采取的是满布荷载法，活荷载同时作用于所有的框架梁上，使得求出的内力在支座处与按最不利荷载法求得的内力较为接近，可直接进行内力组合，但求的的梁的跨中弯矩却比最不利荷载法的计算结果要小，所以要对梁跨中弯矩乘以1.1～1.2系数予以增大，在此处取1.2[16]。具体调整结果见表5.22。表5.22活载弯矩调整层次ABBCM左M中M右M左M中M右117.824.0-20.183.171.54-3.17所以最终结合表5.21和上述计算结果，得到活载的最终调幅结果详见表5.23。表5.23活载弯矩调幅最终结果层次ABBCM左M中M右M左M中M右117.824.0-20.183.171.85-3.175.7.4梁的最不利内力组合梁作为受弯构件，其控制内力是弯矩和剪力。每根框架梁有三个控制截面，即左右两端及跨中截面。两端截面组合最大负弯矩和最大剪力，跨中截面组合最大正弯矩或最大负弯矩。由于结构的对称性，中跨梁只需组合两个截面。多层框架内力一般由可变荷载效应控制，基本组合可采用简化规则，考虑以下三种情况：在不考虑抗震设计的情况下,当永久荷载效应起控制作用时：当可变荷载效应起控制作用时：\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页因本次设计还考虑抗震设计，则还需按下式设计[12]对于框架结构梁的最不利内力组合为：梁端截面：；梁跨中截面：[7]；梁内力组合见表5.24、5.25。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.24梁的弯矩内力组合层次截面部位非抗震抗震内力组合取值恒荷载活荷载风荷载可变荷载效应永久荷载效应Mmax地震作用正负支座M跨中MMGKMQKMWKM=1.2SGK+1.4×SQ1k+Ψ1×1.4×SQ2kM=1.35SGK+1.4×（0.7SQK+0.6SWK)MEKM=1.3SEK+1.2(SGK+0.5SQK)1支座A57.1117.8036.81137.34180.17-164.02322.44322.44-B左-62.22-20.18-34.10-143.06-103.77-143.06156.68-298.29124.75-298.29-B右7.212.379.2723.3212.0623.3243.39-48.5068.6568.65-C左-7.21-2.37-9.27-23.32-12.06-23.3243.3948.5-68.65-68.65-C右62.2220.1834.10143.06103.77143.06156.68298.29-124.75298.29-D-57.11-17.80-36.81-137.34-94.54-137.34180.17164.02-322.44-322.44-跨中A-B跨63.7024.00--109.52------B-C跨4.481.85--7.86------C-D跨63.7024.00--109.52------注：SQ1k=max{活荷载，风荷载}，SQ2k=min{活荷载，风荷载}Ψ1取值：活荷载取0.7，风荷载取0.6。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.25梁的剪力内力组合层次截面部位非抗震抗震内力组合取值恒载剪力活载剪力风剪力可变荷载效应永久荷载效应Vmax地震作用正负支座M跨中MVGkVQKVWKV=1.2VGK+1.4×0.9（VQK+VWK）V=1.35VGK+1.4×0.7VQKVEV=1.3SEK+1.2(SGK+0.5SQK)1支座A66.8323.0612.10124.5056.64170.5017.57170.50-B左-68.10-23.99-12.10-127.19-115.45-127.19-56.64-172.58-19.65-172.58-B右5.915.358.8024.9213.2224.9241.3366.10-45.4966.10-C左-5.91-5.35-8.80-24.92-13.22-24.92-41.33-66.1045.49-66.10-C右68.1023.9912.10127.19115.45127.1956.64172.5819.65172.58-D左-66.83-23.06-12.10-124.50-112.82-124.50-56.64-170.50-17.57-170.50-\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页5.8梁的截面设计结构设计首先要满足承载能力的要求，以保证结构安全使用；然后按正常使用极限状态进行校核，以保证结构的适用性和耐久性。5.8.1承载能力极限状态梁的正截面设计（1）非抗震作用下梁纵向受拉钢筋计算梁支座处承受负弯矩时，支座截面按矩形截面设计；而当梁跨中承受正弯矩时，应考虑楼板的影响，跨中截面按T形截面设计。框架梁内纵向钢筋选，，环境类别为一类。选择第一层AB跨为例进行配筋计算。混凝土采用。（a）跨中T型截面配筋计算对于T形截面受弯构件受压翼缘计算宽度的取值，应考虑翼缘厚度、梁跨度和受力状况等因素，即翼缘计算宽度：按跨度考虑时：按梁净距考虑时：按翼缘高度考虑：，，所以不考虑。综上所述，取。确定T型截面截面类型取，所以，属于第一类T型截面，可按宽度的单筋矩形截面计算。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页选配4C16，满足要求[8]。（b）A轴一层支座截面配筋计算计算过程如下：选用4C20，满足要求[14]。（2）抗震作用下梁纵向受拉钢筋计算A轴一层支座截面配筋计算,计算过程如下选用2C20+2C22，\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页满足要求[14]。通过计算非抗震和抗震两种情况下梁的配筋面积来进行比较，T形截面处选用4C16，A支座截面选用2C20+2C22。梁配筋详见结施—04。5.8.2承载能力极限状态梁的斜截面设计（1）非抗震作用下梁箍筋计算以一层AB截面为例，计算结果如下。验算截面尺寸：，属于一般梁[11]。一层AB跨中的满足截面尺寸要求[11]。，不需按计算配置腹筋，此时按构造要求配置箍筋。梁截面高度，，所以梁中箍筋的最大间距和最小直径分别为。配筋B8@200，加密区为B8@100（2）抗震作用下梁箍筋计算以一层AB截面为例，计算结果如下。验算截面尺寸：\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页，属于一般梁。三级框架梁由跨高比，截面满足按构造配筋。配筋B8@200，加密区为B8@100，加密区长度满足要求[15]。通过计算非抗震和抗震两种情况下梁的箍筋配筋来进行比较，箍筋选用B8@200，加密区为B8@100。5.8.3正常使用极限状态梁的验算钢筋混凝土构件的裂缝和变形控制是关系到结构能否满足适应性和耐久性要求的重要问题。应根据结构的工作条件及使用要求，验算裂缝宽度和挠度，使其不超过规定的限值。（1）裂缝宽度验算本次设计混凝土构件受力裂缝控制等级为三级，允许出现裂缝，按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，最大裂缝宽度限值应满足\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页。环境类别为一类的钢筋混凝土屋面梁的。取阅览室可变荷载的准永久值系数，则按荷载准永久组合计算的弯矩为可得裂缝截面处的钢筋应力，即，故取计算。可得纵向受拉钢筋应变不均匀系数：，故取对于截面配置钢筋直径相同，则；对于受弯构件，。可得最大裂缝宽度为满足要求（2）挠度验算荷载作用下产生的最大挠度，按荷载准永久组合并考虑长期作用的影响进行计算，钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应满足。取阅览室可变荷载的准永久值系数，则按荷载准永久组合计算的弯矩为可得裂缝截面处的钢筋应力，即\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页，故取计算。可得纵向受拉钢筋应变不均匀系数：可得短期刚度：可得该梁按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的刚度，即该板的挠度限值为可按连续梁求得该构件的挠度满足要求。5.9柱的内力组合柱作为偏压构件，其控制内力是弯矩和轴力，每层每根框架柱有上下端两个控制截面，分别组合最大弯矩及相应的轴力、最大轴力及相应的弯矩，由于采用对称配筋，所以不需考虑最小轴力及相应的弯矩。框架结构截面最不利内力的荷载效应组合可采用简化规则，具体的内力组合同框架梁。柱的内力组合详见表5.26、5.27、5.28、5.29。\n本科毕业设计说明书（论文）第71页共88页表5.26非抗震作用下柱的内力组合柱号层号部位恒载活载风载可变荷载控制效应永久荷载控制效应内力组合MGKMQKMWKSSMmax及相应的NNmax及相应的MNGKNQKNWK1二层柱顶M-20.81-14.55-22.00-74.87-46.67-74.87-46.67N1006.21278.0124.061626.061673.591626.061673.59柱底M-32.43-14.78-22.00-90.25-63.88-90.25-63.88N1044.07278.0124.061671.421724.621671.421724.62一层柱顶M-20.73-7.38-20.44-62.88-38.54-62.88-38.54N1268.37347.0136.162050.812104.092050.812104.09柱底M-10.37-3.69-42.46-72.06-19.26-72.06-19.26N1306.17347.0136.162096.172155.122096.172155.122二层柱顶M19.6510.7025.8069.5737.0169.5737.01N1222.04417.726.522000.992059.122000.992059.12柱底M29.4710.1625.8080.6749.7480.6749.74N1259.84417.726.522046.352110.152046.352110.15一层柱顶M18.915.0723.8559.1330.5059.1330.50N1556.64529.219.822547.152620.092547.152620.09柱底M9.452.5044.3070.3115.2170.3115.21N1594.40529.219.822592.462671.072592.462671.073二层柱顶M-19.65-10.70-25.80-69.57-37.01-69.57-37.01N1222.04417.726.522000.992059.122000.992059.12柱底M-29.47-10.16-25.80-80.67-49.74-80.67-49.74N1259.84417.726.522046.352110.152046.352110.15一层柱顶M-18.91-5.07-23.85-59.13-30.50-59.13-30.50N1556.64529.219.822547.152620.092547.152620.09柱底M-9.45-2.50-44.30-70.31-15.21-70.31-15.21N1594.40529.219.822592.462671.072592.462671.074二层柱顶M20.8114.5522.0074.8746.6774.8746.67N1006.21278.0124.061626.061673.591626.061673.59柱底M32.4314.7822.0090.2563.8890.2563.88N1044.07278.0124.061671.421724.621671.421724.62一层柱顶M20.737.3820.4462.8838.5462.8838.54N1268.37347.0136.162050.812104.092050.812104.09柱底M10.373.6942.4672.0619.2672.0619.26N1306.17347.0136.162096.172155.122096.172155.12\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页表5.28抗震作用下柱的内力组合柱号层号部位恒载活载地震作用抗震组合效应内力组合与非抗震比较内力组合MGKMQKMEKMMMmax及相应的NNmax及相应的MNGKNQKNEKN1二层柱顶M-20.81-14.55-106.28-181.02-181.02-181.02-46.67N1006.21278.01145.801609.091609.091609.091673.59柱底M-32.43-14.78-106.28-196.25-196.25-196.25-63.88N1044.07278.01145.801654.451654.451654.451724.62一层柱顶M-20.73-7.38-90.88-154.94-154.94-154.94-38.54N1268.37347.01202.442049.522049.522049.522104.09柱底M-10.37-3.69-193.12-276.83-276.83-276.83-19.26N1306.17347.01202.442094.882094.882094.882155.122二层柱顶M19.6510.7025.80198.45198.45198.4537.01N1222.04417.726.521774.231774.231774.232059.12柱底M29.4710.1625.80209.91209.91209.9149.74N1259.84417.726.521819.591819.591819.592110.15一层柱顶M18.915.0723.85171.10171.10171.1030.50N1556.64529.219.822263.312263.312263.312620.09柱底M9.452.5044.30269.30269.30269.3015.21N1594.40529.219.822308.622308.622308.622671.073二层柱顶M-19.65-10.70-25.80-198.45-198.45-198.45-37.01N1222.04417.726.521774.231774.231774.232059.12柱底M-29.47-10.16-25.80-209.91-209.91-209.91-49.74N1259.84417.726.521819.591819.591819.592110.15一层柱顶M-18.91-5.07-23.85-171.10-171.10-171.10-30.50N1556.64529.219.822263.312263.312263.312620.09柱底M-9.45-2.50-44.30-269.30-269.30-269.30-15.21N1594.40529.219.822308.622308.622308.622671.074二层柱顶M20.8114.55106.28181.02181.02181.0246.67N1006.21278.01145.801609.091609.091609.091673.59柱底M32.4314.78106.28196.25196.25196.2563.88N1044.07278.01145.801654.451654.451654.451724.62一层柱顶M20.737.3890.88154.94154.94154.9438.54N1268.37347.01202.442049.522049.522049.522104.09柱底M10.373.69193.12276.83276.83276.8319.26N1306.17347.01202.442094.882094.882094.882155.12\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页表5.27非抗震作用下柱的剪力组合柱号层号恒载活载风载可变荷载控制效应永久荷载控制效应内力组合值VGKVGKVWKSSV12-14.40-6.98-10.46-39.25-26.28-39.251-6.90-2.21-13.98-28.68-11.48-28.682211.704.9712.2735.7620.6735.7615.671.5015.1427.779.1227.7732-11.70-4.97-12.27-35.76-20.67-35.761-5.67-1.50-15.14-27.77-9.12-27.774214.406.9810.4639.2526.28-39.2516.902.2113.9828.6811.4828.68表5.29抗震作用下柱的剪力组合柱号层号恒载活载地震作用抗震组合效应内力组合值VGKVQKVEKVV12-14.40-6.98-50.61-89.79-89.791-6.90-2.21-56.80-86.29-86.292211.704.9759.4297.2497.2415.671.5061.6390.9090.9032-11.70-4.97-59.42-97.24-97.241-5.67-1.50-61.63-90.90-90.904214.406.9850.6189.7989.7916.902.2156.8086.2986.295.10柱的配筋计算根据框架柱控制截面内力设计值，利用正截面承载力和斜截面承载力计算公式，算出所需纵筋及箍筋并进行配筋，除此以外，对于的偏心受压柱还应满足裂缝宽度要求[8]。以底层A轴柱为例进行计算。已知，。柱的配筋计算包括抗震、非抗震两种不同的情况，按两种情况分别配筋，取大值。5.10.1非抗震作用下柱的验算（1）底层A轴柱的轴压比验算\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页，则该柱的轴压比限值为轴压比，满足要求。（2）柱的计算长度柱的计算长度：对于现浇楼盖，底层柱计算长度,其余层。（3）底层A柱的正截面配筋计算该柱为大偏心受压，则，，,计算高度（a）判断构件是否考虑附加弯矩柱的挠曲变形为双曲率杆端弯矩比:轴压比：截面回转半径：长细比：可以不考虑自身挠曲产生的附加弯矩的影响，，\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页则（b）判断偏压类型判定为大偏心受压（c）计算和则受拉区与受压区按构造各配4C20，。截面高度，在柱的侧面各设置2C20。,截面配筋率满足要求。（d）验算下部钢筋间距，满足钢筋的净间距不应小于，且不应大于的要求。（e）验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力。，查表得。\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页满足要求。(4)底层A柱的箍筋配筋计算，，取故可不进行斜截面受剪承载力计算，仅需按受压构件的构造要求配置箍筋。选用B10@100，。5.10.2抗震作用下柱的验算(1)抗震作用下底层A柱的弯矩、轴力调整除框架顶层柱、轴压比小于0.15的柱外，框架柱节点上、下端的截面弯矩设计值应乘以放大系数，框架等级为三级的柱，系数为1.3。轴压比小于0.15的柱,否则。按上、下柱端弹性分析所得的考虑地震组合的弯矩比进行分配三级抗震框架结构的底层，柱下截面组合的弯矩设计值，应乘以增大系数1.3。\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页(2)底层A轴柱的轴压比验算，则该柱的轴压比限值为轴压比，满足要求。轴压比不小于0.15的柱则(3)地震作用下底层A柱的配筋计算（a）判断构件是否考虑附加弯矩，杆端弯矩比:轴压比：截面回转半径：长细比：可以不考虑自身挠曲产生的附加弯矩的影响，则(d)判断偏压类型判定为大偏心受压\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页(c)计算和受拉区与受压区按构造各配4C20，。截面高度，在柱的侧面各设置2C20。满足要求(d)验算下部钢筋间距：因为，则纵向钢筋的间距不宜大于。，满足要求。(e)验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力。，查表得。通过计算非抗震和抗震两种情况下柱的纵筋配筋来进行比较，选用受拉区与受压区按构造各配4C20，在柱的侧面各设置2C20。其余柱纵筋见结施—03。(4)抗震作用下底层A柱的箍筋配筋计算上柱柱端弯矩设计值对三级抗震等级，柱底弯矩设计值\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页三级框架故可直接按照构造要求配置箍筋。根据经验箍筋选用B10@100（），则配箍率为：，箍筋加密区范围：底层柱的上端和其他各层柱的两端；底层柱刚性地面上、下各；底层柱柱根以上柱净高范围内[11]。通过计算非抗震和抗震两种情况下柱的箍筋配筋来进行比较，箍筋选用B10@100。其余柱箍筋见结施—03。5.11框架梁柱节点核芯区截面抗震验算一、二、三级框架的节点核芯区应进行抗震验算，四级框架的节点核芯区可不进行抗震验算[12]。本框架抗震等级为三级，应进行抗震验算。以16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。（1）节点核芯区组合的剪力设计值。三级框架梁柱节点核芯区组合的剪力设计值，应按下列公式确定：\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页（2）节点核芯区截面验算。在节点设计中，首先要验算节点截面的限制条件，以防止截面太小，核芯区混凝土承受过大斜压应力致使节点混凝土先被压碎而破坏。即：满足要求（3）节点核芯区截面抗震受剪承载力验算。其中取对应于剪力设计值的上柱组合轴向压力较小值故，满足要求。\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页6基础的设计6.1设计资料选底层的⑥轴柱下的基础进行设计。该工程共四层，该场地平整，场地土类型为中硬场地土，场地土类别为Ⅱ类。场地内①层土为杂填土，层厚0.3~1.1米，不均质，为不良工程地质层，②层为中等压缩性中低强度粉土，分布均匀稳定，地基土承载力特征值fak=240kPa可为持力层；地下水位埋深3.5~4.7米，地下水对混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。故为了简便计算本次设计采用柱下独立基础。本框架为四层，层高，不超过四层且高度在24m以下的一般民用框架和框架抗震墙房屋可不进行抗震承载力验算[12]。地基基础设计等级丙级，且，故可不进行变形验算。考虑到地基冻融条件中的最小埋深和场地环境影响（不宜小于），初定基础埋深,计算基础及其上覆土重时的基础埋深为已知土层为：杂填土：，中压缩性粉土：基底以上土的加权平均重度：查表得到：。设基础宽度，埋深。\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页基础采用：C30混凝土，HRB335钢筋，则：保护层厚40。垫层的厚度100；垫层混凝土强度等级为C15[16]。6.2独立基础设计内力组合详见5.6节，现把需要的数据整理如下。表6.1标准组合内力恒载活载风载标准组合11.593.9642.4656.8213.06347.0136.161716.816.92.2113.9822.36表6.2基本组合内力恒载活载风载基本组合11.593.9642.4672.0613.06347.0136.162096.176.92.2113.9828.686.2.1用试算法确定基础尺寸（1）先不考虑偏心荷载，按中心荷载作用计算由于埋深范围内没有地下水，即。得基础底面宽度为（2）考虑偏心荷载时，面积扩大为。取基础长度和基础宽度之比为，取，。这里偏心荷载作用于长边方向。（3）验算持力层承载力因，不考虑宽度修正，值不变。符合要求。\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页符合要求。故基础底面尺寸为[18]。基础尺寸详见图6.1[15]。图6.1基础底面详图6.2.2抗冲切验算（1）计算基底净反力净偏心距，基底最大和最小净反力设计值：（2）基础高度\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页柱边截面：取，，则故该基础高度满足受冲切承载力要求[18]，如图6.2。图6.2基础抗冲切图6.3基础底板配筋验算（1）计算基础长边方向的配筋\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页故于2.5m宽度范围内配筋B12＠110，As=2486mm2。（2）计算基础短边方向的弯矩故于4m长度范围内配筋B10@190，As=1652mm2。其余基础配筋结果根据结构设计软件PKPM得出，具体配筋结果见结施-02。6.4墙下条基设计计算的底层条形基础上的轴心力，取条形基础宽为，基础高为。基础底面宽度验算（取计算）满足承载力要求。基础高度验算则，满足要求。由于墙下条基的受力较小，根据工程经验采用素混凝土条基即可[19]。基础配筋见结施—02\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页结束语本次毕业设计对我来说是培养和提高独立解决工程实际问题能力的一次锻炼，是几年来所学知识的总结与提高；是理论联系实际的具体体现。本次设计我所做的是河海大学图书馆,其中包括建筑设计,结构设计两部分。对这两部分的设计使我对大学以来所学混凝土结构、力学、CAD制图有了一个系统的全面了解，加深了各专业课程知识的融会贯通。在本次毕业设计的过程中我主要是做了以下几点工作：一、完成外文资料翻译及开题报告等前期工作；二、根据任务书要求绘制出建筑施工图；三、运用PKPM建模并进行相应的电算；四、一榀框架⑥进行系统的手算；五、根据最终计算结果绘制出结构施工图并完成计算书等。钢筋混凝土框架结构被广泛运用于如多层住宅，以及一些公共建筑，因其空间大，易于灵活布置的特点。然而，大多数框架结构都是现浇的，如果改成装配式框架结构，就能缩短工期，节能减排，促进可持续发展。\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页致谢光阴似箭、岁月如梭，转眼已接近毕业设计的尾声，这也意味着我的大学生涯将要结束了。本次毕业设计中，我受益匪浅，不仅学得了很多专业知识，提高了各方面的能力，还收获了珍贵的友情。在此，我要特别感谢我的指导老师丁建国老师，导师广博的学识，如沐春风的教诲令我受益良多，是您在我对毕业设计中遇到的难题茫然失措时，指引我正确的方向；是您在百忙之中抽出时间对我们毕业设计中每个环节给予了悉心的指导，让我们的毕业设计得以顺利完成。还要感谢我的同学和朋友们，是你们陪我度过了大学的美好时光，给我留下了很多难忘的回忆。感谢你们在我毕业设计中给我如此多的帮助，跟我一起攻克每一座学习的城池。最后感谢所有在大学期间传授我知识和本次毕业设计的指导老师们，感谢你们不但教会了我们专业知识，更使我们学会了遇到问题要独立思考，查阅资料的能力，这将为我们以后走上社会奠定了良好的基础。\n本科毕业设计说明书（论文）第88页共88页参考文献[1]王文卿.休闲建筑设计[M].南京：江苏科学技术出版社，2002.[2]GB50352-2005，民用建筑设计通则[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.[3]同济大学、西安建筑科技大学、东南大学、重庆建筑大学编.《房屋建筑学》.中国建筑工业出版社出版，1997.[4]GB50016-2014，建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2014.[5]张宇鑫，刘海成，张星源.PKPM结构设计应用[M].第二版，上海:同济大学出版社，2010.[6]黄双华.房屋结构设计[M].重庆：重庆大学出版社，2010.[7]朱颜鹏.混凝土结构设计原理[M].重庆：重庆大学出版社，2004.[8]GB50010-2010，混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.[9]吴德安.混凝土结构计算手册[M].第三版，北京:中国建筑工业出版社,2002.[10]GB50009-2012，建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.[11]程文瀼，康谷贻，颜德姮，等.混凝土结构[M].第三版，北京:中国建筑工业出版社,2006.[12]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.[13]杨杰.框架结构计算分析[M].北京:中国水利水电出版社,2008.[14]杨志勇,李桂青.土木工程专业毕业设计手册[M].第二版,武汉：武汉理工大学出版社，2007.[15]梁兴文,史庆轩.土木工程专业毕业设计指导[M].北京：科学出版社，2010[16]GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.[17]张克恭,刘松玉.土力学[M].第二版,北京：中国建筑工业出版社，2010.[18]赵明华.土力学与基础工程[M].武汉：武汉理工大学出版社，2006.[19]莫海鸿,杨小平.基础工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.[20]07G120，工程做法（自重计算）[S].北京:中国计划出版社,2007.\n本科毕业设计说明书（论文）第104页共104页