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某八层商业写字楼建筑结构设计
摘 要
本建筑为某八层商业写字楼，框架结构，总投资为455万元，建筑面积为6408m2，位于某城市主干道的西北角，耐久年限为50年，结构按7度设防设计，建筑按6度设防设计，结构类型为框架结构，墙体为加气混凝土砌块。
本建筑坐北朝南，分区比较合理，采用大空间办公，采光较好，办公区集中在南边，而会议室和展厅集中于北边，适用于中小型企业、公司租赁。
建筑柱网尺寸纵向为2.4m和6.6m，横向为4.8m，底层及各层层高均为3.6m。
二层以上各层能分别独立使用，首层为公共部分，楼梯采用板式楼梯，全部为防火楼梯，基础为桩基础，采用端承桩基础。
在框架结构计算时，采用底部剪力法计算地震作用，采用弯矩分配法对框架进行分配，在计算过程中对梁的弯矩进行了调幅，对柱的轴力进行了折减。
对建筑中出现的墙体均直接放在梁上，墙、板的重量传给梁，梁再传给柱，传力路线明确。
关键词：商业写字楼；建筑设计；结构设计；框架结构；桩基础
绪论
1.1 建筑层次
现今社会高层建筑得到广泛的应用，在城市中的高层建筑是反映这个城市经济繁荣和社会进步的重要标志。
建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题；建造高层建筑能够提供更多的休闲地面，将这些休闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果；从城市建设和管理的角度来看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模等等这些高层建筑的优点使其应用广泛，所以本次设计为高层建筑。
1.2 建筑方案
本建筑的高宽比H/B小于5，抗震设防烈度为7度，所以选用框架结构体系。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形式可灵活布置建筑空间，使用较方便。
但是随着建筑高度的增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制。
框架结构抗侧刚度较小，在水平力作用下将产生较大的侧向位移。由于框架构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震下结构整体位移都较大，容易发生震害。此外，非结构性破坏如填充墙、建筑装修和设备管道等破坏较严重。因而其主要适用于非抗震区和层数较少的建筑。
建筑设计
建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。
建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标准，同时要具有广泛的科学技术知识。
建筑设计包括总体设计和个体设计两部分。
2.1 使用功能
2.1.1人体尺度
人体尺度及人活动所占的空间尺度是确定民用建筑内部各种空间尺度的主要依据。我国中等成年男子的平均身高为1670mm，女子为1560mm。
在建筑设计中，确定人们活动所需的活动空间，应照顾到不同的性别，年龄，身高的要求，对于不同情况按以下三种考虑：
⑴应按较高人体考虑空间尺度，应采用男子人体身高幅度的上限1740mm,另加鞋厚 20mm。
⑵应按较高人体考虑空间尺度，应采用女子人体平均身高1560mm,另加鞋厚 20mm。
⑶一般建筑内使用空间的尺度应按照我国成年人的平均高度1670mm,及1560mm，另加鞋厚 20mm。
2.1.2家具、设备尺寸和使用他们所需的必要空间
房间内的家具设备的尺寸，以及人们使用他们所需的空间尺寸，加上必要的面积，基本上确定了房间内部空间尺寸的大小。
2.2 自然条件
2.2.1 气象条件
建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例如：炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理较为开敞；在确定建筑物间距及朝向时，应考虑当地日照情况及主要风向等因素。
2.2.2 地形、地质及地震烈度
基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理及建筑体型设计等。
地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在6度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不考虑抗震措施，9度以上地区，地震破坏力很大，一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时7、8、9度地震烈度的地区。
2.2.3 水文
水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质，直接影响到建筑物基础及地下室。一般应根据地下水位的高低及底下水位性质确定是否在该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施。
2.3 技术要求
设计标准化是实现建筑工业化的前提。因为只有设计标准化，做到构件定型化，使构配件规格，类型少，才有利于大规模采用工厂生产及施工的机械化，从而提高建筑工业化的水平。
除此以外，建筑设计应遵照国家制定的标准，规范以及各地或各部门颁发的标准执行。如：建筑放火规范，采光设计标准，住宅设计规范等。
2.4 建筑设计文件的深度
根据国家城乡建设环境保护部门批准试行的《建筑设计文件缩制深度》的规定，现将有关建筑施工图设计文件的编制深度简述如下：
2.4.1 图纸目录
先列新绘制的图纸，后列选用的标准图或重复利用图。
2.4.2 首页（包括设计说明）
⑴ 施工图设计依据。
⑵ 本3项的相对标高雨总图绝对标高的关系。
⑶ 本3项的设计规模和建筑面积。
⑷ 用料说明：室外用料作法，如基础以上的墙体的砖标号，砂浆标号，墙身防潮层，地下室防水，屋面，外墙、勒脚、散水、台阶、斜坡等作法，可用文字说明或部分文字说明，部分直接在图上引注或加注索引号。
⑸ 特殊要求的作法说明（如屏蔽、放火、防辐射、防尘、防震、防腐蚀、防爆等）。
⑹ 对采用新技术、新材料的作法说明。
⑺ 门窗表。
2.4.3 平面图
⑴ 纵、横墙，柱、墩，内外门窗位置及编号，门的开启方向，房间名称或编号。轴线编号等。
⑵ 柱距（开间）、跨度（进深）尺寸、墙身厚度、柱、墩宽、深和轴线关系尺寸。
⑶ 轴线间尺寸，门窗洞口尺寸，分段尺寸，外包尺寸。
⑷ 伸缩缝、沉降缝、抗震缝等位置尺寸。
⑸ 卫生器具、水池、台、橱、柜、隔断位置。
⑹ 电梯、楼梯位置及楼梯上下方向示意及主要尺寸。
⑺ 地下室、地坑、地沟、各种平台、阁楼、人孔、墙上留洞位置尺寸与标高，重要设备位置尺寸与标高等。
⑻ 铁轨位置，轨距和轴线关系尺寸，吊车型号、吨位、跨距、行驶范围、吊车梯位置，天窗位置及范围。
⑼ 阳台、雨蓬、踏步、斜坡、散水、通气竖管、管线、竖井 、烟囱、垃圾道，消防梯，雨水管位置及尺寸。
⑽ 室内外地面标高，设计标高、楼层标高（地层地面为±0.000）。
⑾ 剖切线及编号（一般只注在底层平面）。
⑿ 有关平面墙上节点祥图或祥图索引号。
⒀ 指北针（画在底层平面，尽量取上北下南）。
⒁ 平面图尺寸和轴线。如系对称平面可省略重复部分尺寸，楼层平面除开间跨度等主要尺寸及轴线号外与底层相同的尺寸可省略。楼层标准层可共用亦平面，但需注明层次及标高。
⒂ 根据工程性质及复杂程度，可绘制夹层平面图、高窗平面图、平顶、留洞等局部放大平面图。
⒃ 建筑平面图长度较大，可采用分段绘制，并在每各分段平面的右侧绘出整个建筑外轮廓的缩小平面，表示出该段所在部位。
⒄ 屋面平面图可适当缩小比例绘制，一般内容有：墙、檐口、檐沟、坡向、坡度、落水口、屋脊（分水线）、变形缝、楼梯间、水箱间、电梯间、天窗、屋面上人孔、室外消防楼梯及其它构筑物、祥图索引号等。
2.4.4 立面图
各个方向的立面应绘全，但差异极小，不难推定的立面可以省略，对于内部院落的局部立面，也可附带在相关剖面图上表示，图剖面图未能完全表示时，则需要单独绘出。
⑴ 建筑物两端及分段轴线编号。
⑵ 女儿墙顶、檐口、柱、伸缩缝、沉降缝、抗震缝、室外扶梯和消防梯、阳台、栏杆、台阶、踏步、花台、雨蓬、线条、勒脚、洞口、门、窗、门口、雨水管、其他装饰构件和粉刷分格线示意图等；外墙的留洞应注尺寸与标高（宽×高×深及关系尺寸）。
⑶ 门窗可适当典型示范一些具体形式与分格。在平面图上表示不出的窗编号，应在立面图上标注，平、剖面图未表示出来的窗台高度，应在立面图上分别注明。
⑷ 各部分构造、装饰节点祥图索引、用料名称或符号。
2.4.5 剖面图
剖面图应选在有楼梯、层高不同、层数不同、内外空间比较复杂，最有代表型的部位，必须充分表达清楚。如局部情况有不同，可绘制局部剖面。
⑴ 墙、柱、轴线、轴线编号，并标注其间距尺寸。
⑵ 室外地面，地层地（楼）面、地坑、地沟、各层楼板、平顶、屋架、屋顶、出屋顶烟囱、天窗、挡风板、消防梯、檐口、女儿墙、门窗、吊车、吊车架、走道板、梁、铁轨、楼梯、台阶、坡道、散水、防潮层、平台、阳台、雨蓬、留洞、墙裙、踢脚板、雨水管及其他装修等能见的内容。
⑶ 高度尺寸。外部尺寸门、窗、洞口（包括洞口上顶和窗台）高度、层间高度、总高度（室外地面至檐口或女儿墙顶）。内部尺寸地坑深度、隔断、留洞口、平台，墙裙等。
⑷ 标高。底层地面标高（±0.000）、以上各层楼面平台标高、屋面檐口、女儿墙顶、烟囱顶标高、高出屋面的水箱间、楼梯间、电梯机房顶部标高、室外地面标高、底层以下地下各层标高。
⑸ 节点构造祥图索引号。
2.4.6 地沟平面图
供水、暖、电气管线的地沟比较简单、内容较少、不致影响建筑平面图的清晰程度时可附带绘于建筑平面图上，否则必须单独绘制地沟平面图。
⑴ 描绘建筑平面的墙柱、门洞、主要轴线、轴线编号。
⑵ 地沟祥图需注明沟体平面内净宽度、沟底标高、坡度、坡向。采用通用图节点时，需标注索引号，若地沟盖板型号较多者，应做地沟盖板及过梁统计明细表。
2.4.7 详图
当上列图纸对有些布局构造、艺术装饰处理未能表示清楚时。应分别绘制祥图。祥图应构造合理，用料作法相宜，位置尺寸准确，交代清楚，方便施工，并编号注明比例，注意与祥图索引号一致，需要时，对特殊节点绘1：1祥图。
2.4.8 计算工作
有关采光、视线、音响、防护等建筑物理方面的计算数，应作为技术文件归档，不外发。
2.5 建筑构造
2.5.1 基础
A 基础的定义
在建筑工程中，建筑物与土层直接接触的部分称为基础；支撑建筑物重量的土层叫地基。基础是建筑物的组成部分，它承受者建筑物的全部荷载，并将它们传给地基，而地基则不是建筑物的一部分，它只是承受建筑物荷载的土壤层。
B 基础的埋深
室外设计地面至基础底面的垂直距离称为基础的埋置深度，简称基础的埋深。建筑物上部结构荷载的大小，地基土质好坏地下水位的高低，以及土壤冰冻深度等均影响基础的埋深。
一般要求基础埋置深度的不同，有深基础，浅基础荷部埋基础之分。
C 桩基础的适用范围
a 天然地基土质软弱
若遇天然地基土质软弱，设计天然地基浅基础部满足地基强度或变形的要求，或采用人工加固处理地基不经济或时间不允许时，则可以 采用桩基础。
B 高层建筑
高层建筑：尤其超高层建筑设计的一个重要问题是，必须满足地基基础稳定性要求。在地震区，基础埋置深度d(不应小于建筑物高度的1/16，采用浅基础，难以满足要求，只能用桩基础。
2.5.2 墙
根据墙体平面上缩处位置的不同，有内墙和外墙之分，外墙又称围护墙，内墙主要是分隔；内墙主要是分隔房间之用；凡沿建筑物段轴方向布置的墙称为横墙，横向外墙称山墙，沿建筑物长轴方向布置的墙称为纵墙，纵墙有内纵墙和外纵墙之分；在一片墙上，窗与窗或窗与门之间的墙称为窗间墙；窗间下部的墙称为下墙又称窗肚墙。
非承重的隔墙的内墙通常称为隔墙，主要功能是分隔房间。作为隔墙，要求也具有自重轻，隔声及放火等性能。
砌块隔墙常采用粉煤灰及硅酸盐，加气混凝土，混凝土或水泥煤渣空心砌块等砌筑。墙厚由砌块尺寸而定，由于墙体稳定性较差，亦需对墙身进行加固处理，通常沿墙身竖向和横向配以钢筋。
2.5.3 墙面装修
本工程采用水刷石饰面。
构造及材料配合比1、15厚1：3水泥砂浆打成，2、10厚1：1、2—1、4水泥石渣抹面。
主要特点及操作要点：材料质感粗，耐久性号，装饰效果佳。施工时，面层用铁抹子压平，待到七成干燥时，用棕刷子粘水洗去表面的水泥浆，使石渣外露骨3左右。
注：当面层用白水泥，并加入水泥量5%的颜色后，即成彩色水刷石。
2.5.4 楼板层与地面
楼板层是多层建筑楼层间的水平分隔构件，它一方面承受着楼板层上的全部静、活荷载，并将这些荷载连同自重传给墙或柱；另一方面还对墙体起着水平支撑作用。帮助墙体抵抗由于风或地震等所产生的水平力，以增强建筑物的整体刚度。
作为楼板层，还应未人们提供一个美好而舒适的环境，此外，建筑物重的各种水平设备官线，也都安装载楼板层内。
2.5.4.1 楼板层的设计要求
为了保证楼板层的结构安全和正常使用，楼板层的设计有如下要求：
从结构上考虑，楼板层必须具有足够的强度，以确保安全；同时，还应有足够的刚度，使其在荷载作用下的弯曲挠度不超过许可范围。刚度以挠度来控制，通常现浇混凝土的挠度F<l/250l/350。
设计楼板层时，根据不同的使用要求，要考虑隔声，防水，防火等问题。
在多层或高层建筑中，楼板结构占相当大的比重，要求在楼板层设计时，尽量为建筑工业化创造有利条件
多层建筑中，楼板层的造价约占建筑造价的20-30%,因此，在楼板层设计时，应力求经济合理。
2.5.4.2 楼板层的做法
楼板层的做法：
瓷砖地面
找平层水泥砂浆20mm厚
混凝土板120mm厚
石灰砂浆粉刷20mm厚
2.5.4.3 地面构造
地面构造为：
水磨石地面
80厚钢筋混凝土整浇层
80厚C10级混凝土
吊顶或粉底
2.5.4.4 屋面做法
屋面做法为：
二毡三油防水层
冷底子油玛蹄脂二道
20mm厚保温层水泥蛭石
20mm厚水泥砂浆找平层
80mm厚钢筋混凝土整浇层
吊顶或粉底
2.5.5 踢脚线
其重要功能是保护墙面，防止墙面因受外界的碰撞损坏，或在清洗地面时，脏污墙面。
踢脚线的高度取100mm为施工方便和与地面协调起见，踢脚线的材料基本上与地面材料一致。
2.5.6 雨蓬
雨蓬是建筑物入口处位于外门上部用以遮挡雨水，保护外门免受雨水侵害的水平构件，采用混凝土悬臂板
悬挑长度：大门约为1.8m 侧门约为1.0m
雨蓬的板面梁作防水砂浆抹面，厚20 mm，为了防止雨水沿墙边渗入墙面，除尽量将过梁或圈梁与雨蓬整浇在一起并作在板的上部外，尚须将防水砂浆抹面沿墙身粉刷到雨蓬面上 200 mm 处，以形成泛水。
2.5.7 楼梯
本工程采用现浇钢筋混凝土板式楼梯，开间4.2m,进深8.4m。
楼板段作为一块整板，斜搁在梯段的平台梁上，梯段跨度为3.6。踏步300mm,踏高150mm。
栏杆采用钢管，扶手采用木扶手。
2.5.8 台阶
室外台阶的平台与室内地坪的高差为50mm,表面内外稍微倾斜，以免雨水流向室内。
2.5.9 电梯
电梯由轿箱，电梯井道及运载设备等三部分组成构成：电梯轿箱应造型美观，经久耐用，轿箱采用金属框架结构，内部用光洁有色钢板壁或有色钢板壁面，花格钢板地面，萤光灯局部照明以及不锈钢，操纵板。入口处则采用钢材或坚硬铝材制成的电梯门槛。
电梯井道设计必须考虑防火要求，井道四周，应为防火结构，同时当井道内超过两部电梯时，需用防火围护结构予以隔开。
2.5.10 屋顶
2.5.10.1 屋顶设计要求
屋顶设计要求应从功能、结构、建筑艺术三方面考虑。
⑴ 功能要求
屋顶是建筑物的维护结构，应能抵抗自然界各种恶劣环境的影响。首先是能抵抗风雪雨霜的侵袭，其中雨水对雨水的威胁最大，故防水是屋顶设计的核心。在房屋建筑中，屋顶漏水非常普通，其中原因是多方面的。
⑵ 结构要求
屋顶不仅是房屋的维护结构，也是房屋的承重结构。所以屋顶结构应有足够的强度和刚度，作到安全可靠，并因防止因结构变形防水开裂漏水。
⑶ 建筑艺术要求
屋顶的形式对建筑的造型有重要的影响。变化多样的屋顶外形，装修精美的屋顶细部，是传统建筑的重要特征之一。在现代建筑中，如何处理好屋顶和细部也是设计不可忽视的重要内容。
2.5.10.2 排水方式
采用无组织排水，排水方案为女儿墙外排水。
3 结构计算说明
本建筑的结构设计采用的是钢筋混凝土结构，因为钢筋混凝土结构有以下的一些优点：
第一：合理的利用了钢筋和混凝土两种材料的受力性能特点，可以形成强度较高、刚度较大的结构构件。这些构件在有些情况下可以用来代替钢构件，因而能够节约刚材，降低造价。
第二：耐久性和耐火性较好，维护费用低。
第三：可模性好，结构造型灵活，可以根据使用需要浇注成各种形状的结构。
第四：现浇钢筋混凝土结构的整体性好，又具备必要的延性，适于用作抗震结构；同时它的防震性和防辐射性也好，亦适于用作防护结构。
第五：混凝土中占比例较大的砂、石材料便于就地取材。
因为钢筋混凝土具有这些特点，所以在建筑结构、地下结构、桥梁、隧道、铁路等土木工程中得到广泛应用。混凝土以成为当今世界上用量最大的建筑材料。但是，钢筋混凝土也存在一些缺点，如自重过大，抗裂性能较差，隔热隔声性能不好，浇注混凝土时需要模板和支撑，户外施工受到季节条件限制，补强修复比较困难。这些缺点在一定程度上限制了钢筋混凝土的应用范围。随着科学技术的发展，钢筋混凝土的这些缺点正在逐步的得到克服和改善。所以考虑到本建筑的层高不是很高，所以通过提高混凝土的强度来改善混凝土的这些缺点。
框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形式可灵活布置建筑空间，使用较方便。
但是随着建筑高度的增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间的正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用上层数受到限制，正是因为本设计采用的是小高层，建筑的高宽比H/B小于5，抗震设防烈度为7度，建筑高度小于55m，所以选用框架结构体系。
3.1 框架结构设计
3.1.1 工程概况
该商业写字楼为七层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约6408m2，建筑平面为一字形，受场地限制，宽度为15.6m,长度为58.1m。建筑方案确定，房间开间为4.8m，进深为6.6m，走廊宽度2.4m。层高均为为3.6m，室内外高差0.45m。框架梁柱及板均为现浇，框架平面柱网布置如图1所示：
图1 框架平面柱网布置
3.1.2 设计资料
⑴ 气温：冬季室外计算温度过-10o,冻土深度40cm，夏季室外计算温度+33oC。
⑵ 年降雨量700cm。
⑶ 拟建地段势平坦，地层分布较为规律，地基承载力按120~140KN/m2计，持力层为轻亚粘土。
⑷ 夏季主导风向为南风，风速2.8m/s，冬季主导风向为西北风，风速为3.5m/s。
⑸雪载：最大积雪厚度为20cm，0.25KN/m。
⑹ 地下水位：常年地下水位深约7m左右，水质对混凝土无浸蚀。
⑺设计烈度按6度，结构按7度设计。
⑻ 屋面及楼面做法
屋面做法：
二毡三油防水层；
冷底子油热玛蹄脂二道；
200厚水泥卵石保温层；
20mm厚水泥砂浆找平层；
40厚钢筋混凝土整浇层；
预应力混凝土多孔板；
粉底（或吊顶）
楼面做法：
水磨石地面；
50mm厚钢筋混凝土整浇层；
预应力混凝土多孔板；
粉底（或吊顶）
⑼ 材料：混凝土强度等级为C25，纵筋Ⅱ级，箍筋Ⅰ级。
3.2 框架结构设计计算
3.2.1 梁柱截面、梁跨度及柱子高度的确定
3.2.1.1 初估截面尺寸：
柱子：1～5层柱截面尺寸相同，均采用截面：
b×h=450mm×450mm
6、7层柱截面尺寸相同，均采用截面：
b×h=400mm×400mm
梁：梁编号见图2。
框架梁截面的确定：
L1:b×h=250mm×600mm L2:b×h=250mm×400mm
L3:b×h=250mm×600mm L4:b×h=250mm×450mm
图中括号内为底层梁编号，括号外为其他层梁编号。若只有一个编号，表示底层与其他层梁相同。
图2 梁的编号
3.2.1.2 梁的计算跨度:
框架梁的计算跨度以柱形心线为准，由于建筑轴线与墙轴线重合，故建筑轴线与结构计算跨度不同，如图3所示：
图3 梁的计算跨度
3.2.1.3 柱高度
底层柱高度h=3.6m+0.45m+0.5m=4.55m，其中3.6m为底层高，0.45m为室内外高差，0.5m为基础顶面至室外地坪的高度。其他层柱高等于层
高，即为3.6m。由此得框架计算简图及柱编号如图4所示：
图4 框架计算简图及柱编号
3.3 荷载计算
3.3.1 屋面均布恒载：
按屋面做法逐项计算均布荷载：
二毡三油防水层 0.35kN/㎡
冷底子油热马蹄脂二道 0.05KN/㎡
200mm厚水泥卵石保温层 0.2×6.5=1.3kN/㎡
20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/㎡
40厚钢筋混凝土整浇层 0.04×25=1.0kN/㎡
预应力混凝土多孔板 0.12×25=3.0kN/㎡
共计 5.5kN/㎡
屋面恒载标准值：
(8×4.8+0.24) ×(6.6×2+2.4++0.24)×5.5=3366kN
3.3.2 楼面均布恒载
按楼面做法逐项计算:
水磨石地面 0.65kN/㎡50厚钢筋混凝土整浇层 0.05×25=1.25kN/㎡
预应力混凝土多孔板 1.9kN/㎡
吊顶或粉底 0.5kN/㎡
共计 4.3kN/㎡楼面恒载标准值：
(8×2.4+0.24)×(6.6×2+2.4+0.24)×4.3=2632kN
3.3.3 屋面均布活载
计算重力荷载代表值时，要考虑雪荷载和施工荷载。
雪荷载标准值为：
0.2×(8×4.8+0.24)×(6.6×2+2.4+0.24)=122kN
3.3.4 楼面均布活载：
楼面均布活载对于办公楼一般房间为1.5kN/㎡，会议室、走廊、楼梯、门厅等为2kN/㎡。为了方便计算，统一取为2kN/㎡。
楼面均布活载标准值为：
2.0×(8×4.8+0.24)×(6.6×2+2.4+0.24)=1224kN
3.3.5 梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱抹灰重量）
梁侧、梁底抹灰，柱四周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽计算来考虑，计算见表1。
3.3.6 墙体自重：
墙体均为240厚，两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。
单位面积上墙体重量为： （0.24+0.04）×19=5.22kN/㎡
墙体自重计算见表2。
表1 梁柱自重
梁（柱）
编号截面
b×h（㎡）长度l （ｍ）根数每根重量
（KN）
L10.25×0.66.4418×7=126(0.25+0.04)×0.6×6.44×25=28.01
L20.25×0.42.169×7=63(0.25+0.04)×0.4×2.16×25=6.26
L30.25×0.64.308×4=32(0.25+0.04)×0.6×4.30×25=18.71
L40.25×0.454.308×4×6=192(0.25+0.04)×0.45×4.30×25=14.03
Z10.45×0.454.559×4=36(0.45+0.04)×(0.45+0.04)×4.55
×25=27.31
Z20.45×0.453.69×4×4=144(0.45+0.04)×(0.45+0.04)×3.6
×25=21.61
Z30.40×0.403.69×4×2=72(0.40+0.04)×(0.40+0.04)×3.6
×25=17.42
表2 墙体自重
墙体每片面积（m2）片数重量（kN）
底层纵墙4.35×3.95282560
底层横墙6.04×3.95131650
其他层纵墙4.35×3.15322333
其他层横墙6.04×3111060
3.4 荷载分层总汇
顶层重力荷载代表值包括：
屋面恒载+50%活载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重
其它层重力荷载代表值：
楼面恒载+50%楼面均布活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。
将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：
第七层： G7=3366+122×50%+1009.5+314+1697=6447.5KN
第六层： G6=2632+1224×50%+1009.5+627+3393=8273.5KN
第五层： G5=2632+1224×50%+1009.5+786+3393=8432.5KN
第四层： G4=2632+1224×50%+1009.5+945+3393=8592KN
第三层： G3=8592KN
第二层： G2=8592KN
第一层： G1=2632+1224×50%+1159.2+1069+4210=9682KN
建筑物总重力荷载代表值：为：
6447.5+8273.5+8432.5+8592×3+9682=58612kN
质点重力荷载值见图5。
图5 质点重力荷载值
3.5 水平地震力作用下框架侧移计算
3.5.1 横梁线刚度：
采用混凝土C25， =2.8×107kN/㎡
在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼面。但是有现浇板的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取=1.5（为梁的截面惯性矩）；对中框架取=2.0。若为装配楼板，带现浇层的楼面，则边框架梁取=1.2，对中框架取=1.5。
横梁线刚度计算结果见表3。
表3 横梁线刚度
梁号
截面
（㎡）跨度
（m）惯性矩
（m4）边框架梁中框架梁
=
（m4）
（kN·m）=
（m4）
（kN·m）
0.25×0.66.444.5×10-36.75×10-33.14×1049×10-34.19×104
0.25×0.42.561.3×10-31.95×10-32.71×1042.6×10-33.61×104
0.25×0.64.354.5×10-36.75×10-34.66×1049×10-36.21×104
0.25×0.454.351.9×10-32.85×10-31.97×1043.8×10-32.62×104
3.5.2横向框架柱的侧移刚度D值
柱线刚度列于表4，横向框架柱侧移刚度D值计算列于表5。
表4 柱线刚度
柱号
截面
（㎡）柱高度h
（m）惯性矩线刚度
（m4）（kN·m）
0.45×0.454.553.42×10-32.25×104
0.45×0.453.63.42×10-32.85×104
0.40×0.403.62.13×10-31.78×104
表5 横向框架柱侧移刚度D值计算
项目
柱类型
层根数
底
层边框架边柱0.5673034
边框架中柱0.6787384
中框架边柱0.61795614
中框架中柱0.73952114
308842
续表5
二
三
四
五
层边框架边柱0.35593684
边框架中柱0.506133534
中框架边柱0.4241525314
中框架中柱0.5781525314
461072
六
七
层边框架边柱0.46877134
边框架中柱0.622102514
中框架边柱0.540890014
中框架中柱0.6871132314
354978
3.5.3 横向框架自振周期
按顶点位移法计算框架的自振周期
顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期：
式中：
——基本周期调整系数。考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取0.6。
——框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的
地震力及位移，是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假象框架顶点位移。然后由求出，再用求出框架结构的底部剪力。进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见表6。
表6 横向框架顶点位移
层次（kN）（kN）（kN/m）层间相对位移
76447.564483549780.01820.5642
68273.5147213549780.04150.5460
58432.5231544610720.05020.5045
48592317464610720.06890.4543
38592403384610720.08950.3854
28592489304610720.10610.2959
19682586123088420.18980.1898
=1.7×0.6=0.766（s）
3.5.4横向地震作用计算
在Ⅱ类场地，7度设防区，设计地震分组为第二组情况下：
结构的特征周期和水平地震影响系数最大值（7度，多遇地震）为：
=0.03s =0.08
由于=0.766＞1.4=1.4×0.3=0.42（s），应考虑顶点附加地震作用。
按底部剪力法求得的基底剪力，若按
分配给各层，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际。但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害很严重。因此，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。
=0.08 +0.01=0.08×0.766+0.01=0.071
结构横向总水平地震作用标准值：
=（）0.9××0.85
=（）0.9×0.08×0.085×58612=1561kN
顶点附加水平地震作用：
==0.071×1561=111kN
各层横向地震剪力计算见表7，表中
表7 各层横向地震作用及楼层地震剪力
层次
（m）
（m）
（kN）
（kN）
（kN）
（kN）
73.626.1564481686150.196395.23395.23
63.622.5582741865790.216313.24708.47
53.618.9584331598050.185268.28976.75
43.615.3585921318870.153221.881198.63
33.611.7585921009560.117169.671368.3
23.68.158592700250.081117.461485.76
14.554.559682440530.05173.961559.72
注：表中第7层中加入了，其中 =111kN。
横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图6。
3.5.5 横向框架抗震变形验算
多遇地震作用下，层间弹性位移验算见表8。
(a) (b)
(a)水平地震作用 (b)地震剪力
图6 横向框架各层水平地震作及地震剪力
表8 横向变形验算
层次层间剪力
（kN）层间刚度
（kN）层间位移
（m）层高
（m）层间相对弹性转角
7395.23354978 1113.61/3243
6708.47354978 2003.61/1800
5976.75461072 2123.61/1698
41198.63461072 2603.61/1385
31368.3461072 3003.61/1200
21485.76461072 3223.61/1118
11559.72461072 5055.151/901
注：层间弹性相对转角均满足要求＜[]=1/450，（若考虑填充墙抗力作用为1/550）。
3.6 水平地震作用下横向框架的内力分析
本设计取轴线②上的横向框架为KJ—1代表进行计算，柱端弯矩KJ—1计算，详见表9。地震作用下框架梁端弯矩，梁端剪力及柱轴力计算见表10，结果见图7、图8。
图7 地震作用下框架梁柱弯矩图（单位：kN·m）
图8 地震作用下框架梁端剪力及柱轴力（KN）
层
次层高
hi(m)层间
剪力
Vi(kN)层间
刚度
Di(kN)B轴柱（中柱）
Dim
(kN)Vim
(kN)y
(m)
M上
(kN·m)M下
(kN·m)
73.6385.2335497811323134.380.4535.7425.74
63.6708.4735497811323234.380.5041.441.4
53.6976.7546107215253322.740.5062.9757.6
43.61198.6346107215253402.740.5075.2472
33.61368.346107215253452.740.5083.1181
23.61485.7646107215253492.740.5089.6688.2
14.551559.723088429521483.470.55120.81120.12
表9 轴线②横向框架KJ-2柱端弯矩计算
注：表中y=y0+y1+y2,3； Vim= ViDim/Di； M下= Vim yihi； M上= Vim( 1-yi )hi
层
次层高
hi(m)层间
剪力
Vi(kN)层间
刚度
Di(kN)D轴柱（边柱）
Dim
(kN)Vim
(kN)y
(m)
M上
(kN·m)M下
(kN·m)
73.6
385.233549788900102.350.4519.816.2
63.6
708.473549788900182.350.4734.3430.46
53.6
976.7546107211189251.470.4747.742.3
43.6
1198.6346107211189301.470.4757.2450.76
33.6
1368.346107211189351.470.506363
23.6
1485.7646107211189381.470.5068.468.4
14.55
1559.723088427956401.860.5581.9100.1
表9 轴线②横向框架KJ-2柱端弯矩计算
表10 地震力作用下框架梁端弯矩、梁端剪力及柱轴力
注：表中y=y0+y1+y2,3； Vim= ViDim/Di； M下= Vim yihi； M上= Vim( 1-yi )hi
层次AB跨BC柱轴力
L
(m)M左(KN·m)M右
(KN·m)Vb
(KN)L
(m)M左
(KN·m)M右
(KN·m)Vb
(KN)NA
(KN)NB
(KN)
76.44
19.819.26.062.5616.5416.5412.92-6.06-6.86
66.44
50.5433.5513.062.5628.9128.9122.59-19.12-16.39
56.44
78.1653.2320.402.5645.8745.8735.84-39.52-31.83
46.44
99.5369.6226.272.5659.9859.9846.86-65.79-52.42
36.44
113.7682.1930.432.5670.8170.8155.32-96.22-77.31
26.44
131.485.5233.682.5673.6873.6857.56-129.9-101.19
1
6.44150.3100.1738.892.5686.3186.3167.43-168.79-129.73
3.7 竖向荷载作用下横向框架的内力分析
仍取②轴线上的中框架计算分析。
3.7.1 荷载计算
图9 屋（楼）面板支承梁的荷载
经判断知该设计中的屋（楼）面板均为双向板，屋面均布恒载及活载均为梯形分布及三角形分布传给梁，计算如下：
第7层梁的均布线荷载
跨：
屋面均布恒载传给梁 5.5×4.8×0.8=21.12kN/m
横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.6×25=4.35kN/m
恒载： 25.47kN/m
跨：
屋面均布恒载传给梁 5.5×2.4×0.625=8.25kN/m
横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.4×25=2.9kN/m
恒载： 11.15kN/m
第7层活荷载：
跨： 1.5×4.8×0.8=5.76 kN/m
跨： 1.5×2.4×0.625=2.25kN/m
第6层梁的均布线荷载
跨：
屋面均布恒载传给梁 4.3×4.8×0.8=21.12kN/m横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.6×25=4.35kN/m
恒载： 20.86kN/m
跨：
屋面均布恒载传给梁 4.3×2.4×0.625=8.25kN/m
横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.4×25=2.9kN/m
恒载： 9.35kN/m
第6层活荷载：
跨： 2×4.8×0.8=7.68 kN/m
跨： 2×2.4×0.625=3.0kN/m
第6层集中荷载：
梁传荷载：
0.625kN
纵梁自重（包括抹灰）： 0.29×0.45×4.8×25=10.44kN
纵墙自重： 0.28×（3.6-0.45）×4.8×19=80.44kN
柱自重： 0.44×0.44×3.6×25=17.42kN
总计： 154.85kN
第2、3、4、5层梁均布线荷载
跨：
屋面均布恒载传给梁 4.3×4.8×0.8=21.12kN/m
横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.6×25=4.35kN/m
恒载： 20.86kN/m
跨：
屋面均布恒载传给梁 4.3×2.4×0.625=8.25kN/m
横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.4×25=2.9kN/m
恒载： 9.35kN/m
第2、3、4、5层活荷载：
跨： 2×4.8×0.8=7.68 kN/m
跨： 2×2.4×0.625=3.0kN/m
第2、3、4、5层集中荷载：
梁传荷载：
0.625kN
纵梁自重（包括抹灰）： 0.29×0.45×4.8×25=10.44kN
纵墙自重： 0.28×（3.6-0.45）×4.8×19=80.44kN
柱自重（包括抹灰）： 0.49×0.49×3.6×25=21.61kN/m
总计： 159.04kN
第1层梁的均布线荷载
跨：
屋面均布恒载传给梁 4.3×4.8×0.8=21.12kN/m
横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.6×25=4.35kN/m
恒载： 20.86kN/m
跨：
屋面均布恒载传给梁 4.3×2.4×0.625=8.25kN/m
横梁自重（包括抹灰） 0.29×0.4×25=2.9kN/m
恒载： 9.35kN/m
第6层活荷载：
跨： 2×4.8×0.8=7.68 kN/m
跨： 2×2.4×0.625=3.0kN/m
第6层集中荷载：
梁传荷载：
0.625kN
纵梁自重（包括抹灰）： 0.29×0.60×4.8×25=20.88kN
纵墙自重： 0.28×（3.6-0.45）×4.8×19=80.44kN
柱自重： 0.49×0.49×3.6×25=21.61kN
总计： 164.26kN
中框架恒载及活荷载见图10、图11
3.7.2 用弯矩分配法计算框架弯矩
竖向荷载作用下框架的内力分析，除活荷载较大的工业厂房外，对一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置。这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低，但当活荷载在总荷载比例较小时，其影响很小，若活载占总荷载例较大，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘1.1～1.2的放大系数予以调整。
A 固端弯矩计算：
将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。
计算结果见表11：
图10 框架竖向荷载示意（恒载示意）
图11 框架竖向荷载示意（活载示意）
表11 固端弯矩计算
B 分配系数计算：见图9，图10；
考虑框架对称性，取半框架计算，半框架的梁柱线刚度如图12所示。切断的横梁线刚度为原来的一倍，分配系数按与节点连接的各杆的转动刚度比值计算。
A柱顶层节点：
其他层的分配系数见图13、图14
图12 半框架梁柱线刚度示意（KN.m）
图13 恒载弯矩分配表（KN.m）
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
00.2980.7020.5390.2290.232
-88.03 88.03
-6.09
26.23 61.80 -44.17 -18.76 -19.01
8.29 -22.08 30.90
-6.23
4.11 9.68 -13.30 -5.65 -5.72
-0.66 -6.65 4.84
-0.39
2.18 5.13 0.21 0.09 0.09
40.15 -40.15 66.52 -30.94 -30.73
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.230.230.540.4380.1860.1860.189
-72.0972.09 -5.11
16.5816.5838.93-29.34-12.46-12.46-12.66
13.127.28-14.6719.46-9.38-5.89
-1.32-1.32-3.09-1.83-0.78-0.78-0.79
2.06-0.55-0.92-1.55-2.82-0.24
-0.13-0.13-0.322.020.860.860.87
30.3021.86-52.1660.86-24.59-18.51-17.69
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.2020.3230.4750.3940.1760.2680.17
-72.0972.09 -5.11
14.5623.2934.24-26.39-11.79-17.95-11.39
8.2910.38-13.2017.12-6.23-8.17
-1.11-1.77-2.60-1.07-0.48-0.73-0.46
-0.66-1.44-0.54-1.30-0.390.23
0.530.851.250.580.260.390.25
21.6231.30-52.9361.03-18.63-26.23-16.71
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.2880.2880.4240.3580.2440.2440.154
-72.0972.09 -5.11
20.7620.7630.57-23.98-16.34-16.34-10.31
11.6410.38-11.9915.28-8.98-8.17
-2.89-2.89-4.250.670.450.450.29
-0.88-1.260.33-2.13-0.360.13
0.520.520.770.850.580.580.36
29.1527.51-56.6662.78-24.65-23.35-14.77
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.2880.2880.4240.3580.2440.2440.154
-72.0972.09 -5.11
20.7620.7630.57-23.98-16.34-16.34-10.31
10.3810.38-11.9915.28-8.17-8.17
-2.53-2.53-3.720.380.260.260.16
-1.44-1.360.19-1.860.230.18
0.750.751.110.520.350.350.22
27.9328.01-55.9362.43-23.67-23.72-15.04
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.2880.2880.4240.3580.2440.2440.154
-72.0972.09 -5.11
20.7620.7630.57-23.98-16.34-16.34-10.31
10.3811.07-11.9915.28-8.17-8.61
-2.72-2.72-4.010.540.360.360.23
-1.260.350.27-2.000.13-1.04
0.190.190.271.040.710.710.45
27.3429.64-56.9862.97-23.31-24.91-14.75
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.3070.2420.4510.3780.2570.2030.163
-72.0972.09-5.11
22.1317.4532.51-25.32-17.21-13.60-10.92
10.38 -12.6616.26-8.17
0.700.551.03-3.06-2.08-1.64-1.32
-1.36 -1.530.510.18
0.890.701.30-0.26-0.18-0.14-0.11
32.7418.70-51.4360.22-27.46-15.38-17.46
9.35-7.69
图14 活载弯矩分配图（KN.m）
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
00.2980.7020.53900.2290.232
-19.91 19.91 -1.23
5.93 13.98 -10.07 -4.28 -4.33
3.05 -5.03 6.99 -2.32
0.59 1.39 -2.52 -1.07 -1.08
-0.02 -1.26 0.70 -0.26
0.38 0.90 0.14 0.06 0.06
9.94 -9.94 15.15 -7.87 -6.59
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.230.230.540.4380.1860.1860.189
-26.5426.54 -1.64
6.106.1014.33-10.91-4.63-4.63-4.71
2.972.68-5.457.17-2.14-2.19
-0.04-0.04-0.10-1.24-0.53-0.53-0.54
0.30-0.20-0.62-0.05-0.54-0.08
0.120.120.280.290.120.120.13
9.448.66-18.1021.80-7.71-7.31-6.76
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.2020.3230.4750.3940.1760.2680.17
-26.5426.54 -1.64
5.368.5712.61-9.81-4.38-6.67-4.23
3.053.82-4.916.30-2.32-3.04
-0.40-0.64-0.94-0.37-0.17-0.25-0.16
-0.02-0.53-0.19-0.47-0.260.09
0.150.240.350.250.110.170.11
8.1411.47-19.6122.44-7.02-9.70-5.93
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.2880.2880.4240.3580.2440.2440.154
-26.5426.54 -1.64
7.647.6411.25-8.91-6.08-6.08-3.83
4.293.82-4.465.63-3.34-3.04
-1.05-1.05-1.550.270.180.180.12
-0.32-0.460.13-0.77-0.130.05
0.190.190.270.300.210.210.13
10.7510.14-20.8923.05-9.15-8.67-5.23
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.2880.2880.4240.3580.2440.2440.154
-26.5426.54 -1.64
7.647.6411.25-8.91-6.08-6.08-3.83
3.823.82-4.465.63-3.04-3.04
-0.92-0.92-1.350.160.110.110.07
-0.53-0.500.08-0.680.090.07
0.270.270.400.180.120.120.08
10.2910.32-20.6222.92-8.79-8.80-5.33
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.2880.2880.4240.3580.2440.2440.154
-26.5426.54 -1.64
7.647.6411.25-8.91-6.08-6.08-3.83
3.824.07-4.465.63-3.04-3.20
-0.99-0.99-1.460.220.150.150.09
-0.460.140.11-0.730.05-0.38
0.060.060.090.380.260.260.16
10.0810.92-21.0023.12-8.65-9.25-5.22
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.3070.2420.4510.3780.2570.2030.163
-26.5426.54 -1.64
8.156.42-9.41-6.40-5.05-4.06
3.82 -4.715.98-3.04
0.270.210.40-1.11-0.76-0.60-0.48
-0.50 -0.560.200.07
0.320.250.47-0.10-0.07-0.06-0.04
12.076.89-18.9622.09-10.19-5.71-6.22
3.45-2.85
C 传递系数：
远端固定，传递系数为1/2； 远端滑动铰支，传递系数为-1。
D 弯矩分配：
恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图13，框架的弯矩图见图14；活荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图15，框架的弯矩图见图16。
竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.8，调幅后，恒荷载及活荷载弯矩图见图15及图16中括号内数值。
图15 恒载作用下框架弯矩图（KN.m）
图16 活载作用下框架弯矩图（KN.m）
3.7.3 梁端剪力及柱轴力的计算
梁端剪力：
式中：——梁上均布荷载引起的剪力，；
——梁端弯矩引起的剪力，；
柱轴力：
式中：——梁端剪力；
——节点集中力及柱自重；
以跨，六七层梁在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力计算为例。
由图11查得梁上均布荷载为：
第六层：=20.86kN/m
集中荷载：154.85kN
柱自重： 17.42kN
第七层：=25.47kN/m
由图16查得 六层梁端弯矩：
=52.16kN·m（41.73kN·m）
=60.85kN·m（48.68kN·m）
七层梁端弯矩：
=40.15kN·m（32.12kN·m）
=66.52kN·m（53.22kN·m）
括号内为调幅的数值。
七层梁端剪力： = ==1/2×25.47×6.44=82.01kN
调幅前： = =（40.15-66.52）/6.44=-4.09kN
= +=82.01-4.09=77.92kN
= -=82.01+4.09=86.1kN
调幅后： = =（32.12-53.22）/6.44=-3.28kN
= +=82.01-3.28=78.73kN
= -=82.01+3.28=85.79kN
同理可得六层梁端剪力：
调幅前： =1/2×20.86×6.44+(52.16-60.85)/6.44=65.82kN
=1/2×20.86×6.44-(52.16-60.85)/6.44=68.52kN
调幅后： =1/2×20.86×6.44+(41.73-48.68)/6.44=66.09kN
=1/2×20.86×6.44-(41.73-48.68)/6.44=68.25kN
七层A柱柱顶及柱底轴力： = =78.73kN
=78.73+17.42=96.15kN
六层A柱柱顶及柱底轴力： =78.73+66.09+154.85=299.67kN
= 299.67+17.42=317.09kN
其他层梁端剪力及柱轴力计算见表14，表15。
表14 恒载作用下梁端剪力及柱轴力
层
次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力
AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨CD跨AB
VqA=VqB
(KN)VqB=VqC
(KN)VmA=-Vmb
(KN)Vmb=Vmc
(KN)VA
(KN)VB
(KN)VB= VC
(KN)N顶
(KN)N底
(KN)N顶
(KN)N底
(KN)
782.1014.27－4.09
(－3.28)077.92
(78.73)86.10
(85.79)14.27
78.7396.1586.1103.2
667.1711.97-1.35
(-1.08)065.82
(66.09)65.82
(68.07)11.97299.67317.09309.47326.89
567.1711.97-1.26
(-1.01)065.91
(66.16)68.43
(68.18)11.97520.68542.29532.75554.36
467.1711.97-0.95
(-0.76)066.22
(66.31)68.12
(67.93)11.97741.84763.45755.72777.33
367.1711.97-1.01
(-0.81)066.16
(66.36)68.18
(67.98)11.97963.05984.66978.751000.36
267.1711.970.93
(0.74)066.24
(66.43)68.10
(67.91)11.971184.331205.941201.71223.31
167.1711.97-1.36
(-1.09)065.81
(66.08)68.53
(68.26)11.971405.261432.571425.081446.69
表15 活载作用下梁端剪力及柱轴力
层
次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力
AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨CD跨AB
VqA=VqB
(KN)VqB=VqC
(KN)VmA=-Vmb
(KN)Vmb=Vmc
(KN)VA
(KN)VB
(KN)VB= VC
(KN)N顶=N底
(KN)N顶=N底
(KN)
718.552.880.81
(0.65)017.74
(17.9)19.36
(19.20)2.88
17.911.97
624.733.840.57
(0.45)024.16
(24.28)25.30
(25.18)3.8442.1841.11
524.733.840.45
(0.35)024.28
(24.38)25.18
(25.08)3.8466.5670.13
424.733.840.34
(0.27)024.39
(24.46)25.09
(25.00)3.8491.0299.04
324.733.840.36
(0.29)024.37
(24.44)25.09
(25.02)3.84115.46127.97
224.733.840.98
(0.78)023.75
(23.95)25.71
(25.51)3.84139.41157.52
124.733.840.49
(0.39)024.24
(24.34)25.22
(25.12)3.84163.75186.58
3.8 内力组合
3.8.1 框架内力组合
在恒载和活载作用下，跨间可以近似取跨中的代替
式中：、——梁左、右端弯矩，见图10、11括号内的数值
跨中若小于应取＝
在竖向荷载与地震组合时,跨间最大弯矩采用数解法计算,如图17所示
图17 框架梁内力组合图
图中：、——重力荷载作用下梁端的弯矩；
、——水平地震作用下梁端的弯矩；
、——竖向荷载与地震荷载共同作用下梁端反力；
对作用点取矩 ＝-( - + +)
X处截面弯矩为 =-- +
由=0,可求得跨间的位置为=
将代入任一截面处的弯矩表达式,可得跨间最大弯矩为
== - + =- +
当右震时公式中、反号
及的具体数据见表16,表中、、均有两组数据
项目
跨
层
次 1.2(恒+0.5活)1.3地震q
MGA
(kN·m)MGB
(kN·m)MEA
(kN·m)MEB
(kN·m)(kN/m)
AB
跨743.3171.1425.7424.9634.02
658.7668.8865.7043.6229.64
560.2069.53101.6169.20
464.4371.33129.3990.51
363.5970.93147.89106.85
264.7875.12170.82111.18
158.4732.42195.39130.22
BC
跨732.6632.6621.5021.5014.73
630.2330.2337.5837.58
13.02
518.8918.8959.6359.63
416.6916.6977.9777.97
316.6916.6992.0592.05
216.6716.6795.1895.18
119.7519.75112.2112.2
项目
跨
层
次 lRAx1MGE
(m)(kN)(m)(kN·m)
AB
跨76.4497.35/113.102.86/3.32121.56/118.441
676.89/110.842.59/3.74106.34/82.84
567.50/120.542.28/4.07118.45/83.68
460.22/128.522.03/4.34126.03/85.32
354.75/133.861.85/4.52135.02/91.30
250.05/137.621.69/4.64148.37/83.46
148.93/150.051.65/5.06177.27/125.59
BC
跨72.652.06/35.650.14/2.426.03/6.03
6-12.69/46.02-0.97/3.5317.35/17.35
5-29.92/63.25-2.30/4.8640.74/40.74
4-44.25/77.58-3.40/5.9661.28/61.28
3-55.25/88.58-4.24/6.8075.06/75.06
2-58.16/91.49-4.47/7.0379.11/79.11
1-70.99/104.32-5.45/8.0192.45/92.45
表16 MGE及X1值计算
注：当X1＞l或X1＜0时，表示最大弯矩发生在支座处，用M=RAx-- MGA± MEA计算
梁内力组合见表17
表17 梁内力组合表
层 次位置内力荷载类别竖向荷载组合竖向荷载与地震力组合
恒载①活载②地震荷载③1.2①+1.4②1.2(①+0.5②)±1.3③
7层A右M-32.12-7.95±19.80-49.67-17.57-69.05
V79.7317.906.06120.74114.2998.54
B左M-52.22-24.5819.20-97.08-102.37-52.45
V86.1019.366.06130.42122.81107.06
B右M-12.12-5.27±16.54-21.923.80-39.21
V14.272.8812.9221.1635.652.06
跨中MBD89.8713.60126.88121.56118.44
MDE4.570.926.776.046.04
6层A右M-41.73-14.48±50.54-70.356.94-124.47
V66.0924.2813.06113.30110.8576.90
B左M-48.68-17.4433.55-82.83-112.50-25.27
V68.5225.3013.06117.64114.3880.43
B右M-14.15-5.41±28.91-24.5517.36-57.81
V11.973.8422.5919.7446.04-12.70
跨中MBD62.9424.02109.16106.3582.84
MDE3.831.236.325.335.33
5层A右M-42.32-15.69±78.16-72.7541.41-161.81
V66.1624.3820.40113.52120.5467.50
B左M-48.82-17.9553.23-83.71-138.55-0.16
V68.4325.1820.40117.37123.7470.70
B右M-13.37-4.74±45.87-22.6840.74-78.52
V11.973.6435.8419.4663.14-30.04
跨中MBD62.5722.99107.27118.4583.68
MDE3.831.236.325.335.33
4层A右M-45.34-16.71±99.53-77.8064.96-193.82
V66.3124.4626.27113.82128.4060.10
B左M-50.22-18.4469.62-86.08-161.8319.18
V68.1225.0726.27116.84130.9462.64
B右M-11.82-4.18±59.98-20.0461.28-94.67
V11.973.8446.8619.7477.59-44.25
跨中MBD60.3622.24103.57126.0385.32
MDE3.831.236.325.335.33
3层A右M-44.74-16.50±113.76-76.7984.30-211.48
V66.3624.4430.43113.85133.8654.74
B左M-49.94-18.3482.19-85.60-177.7835.92
V68.1825.0930.43116.94136.4357.31
B右M-12.03-4.26±70.81-20.4075.06-109.05
V11.973.8455.3219.7488.58-55.25
跨中MBD60.8022.39104.31135.0291.30
MDE3.831.236.3249.12-38.45
续表17
2层A右M-45.58-16.80±131.40-78.22106.04-235.60
V66.4323.9533.68113.25137.8750.30
B左M-53.38-18.5085.52-89.96-186.3336.02
V68.1025.7133.68117.71140.9353.36
B右M-11.80-4.18±73.68-20.0179.12-112.45
V11.973.8457.5619.7491.50-58.16
跨中MBD58.6622.16101.42148.3783.46
MDE3.831.236.32
1层A右M-41.14-15.17±150.30-70.61136.92-253.86
V66.0824.3438.89113.37144.4643.34
B左M-48.18-17.67100.17-82.55-198.6461.80
V68.5325.2238.89117.54147.9346.81
B右M-13.97-4.98±86.31-23.7492.45-131.96
V11.973.8467.4319.74104.33-70.99
跨中MBD63.5023.39108.95117.27125.59
MDE3.831.236.32
表中恒载和活载的组合,梁端弯矩取调幅后的数值,剪力取调幅前的较大值如图18所示。图中M左、M右为调幅前弯矩值，M左′、M右′为调幅后弯矩值。剪力值应取V左和V左′具体数值见表14、表15。
图18 调幅前后剪力值变化
3.8.2 柱内力组合
框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面组合结果见表18、表19。表中系数是考虑计算截面以上各层活载不总是同时满布而对楼面均布活载的一个折减系数，称为活载按楼层的折减系数，取值见表20
表18 A柱内力组合表
层次位置内力荷载类别竖向荷载竖向荷载与地震力组合
恒载①活载②地震荷载③1.2①＋1.4②1.2(①+0.5②)±1.3③
7层柱顶M40.159.9419.80
62.1028.4079.88
N78.7317.906.06119.5497.34113.09
柱底M-21.61-9.94±16.20-39.85-10.84-52.96
N96.1517.906.06140.44118.24134.00
6层柱顶M21.857.3634.3436.52-14.0175.28
N299.6735.8519.12409.79356.26405.97
柱底M-21.61-6.92±30.46-35.629.51-69.68
N317.0935.8
519.12430.70377.16426.87
5层柱顶M32.299.7547.7052.40-17.41106.61
N520.6856.5839.52704.03607.39710.14
柱底M-29.15-9.14±42.30-47.7814.53-95.45
N542.2956.5839.52729.96633.32736.07
4层柱顶M27.527.1057.2442.96-37.13111.70
N741.8463.7165.79979.40842.911013.96
柱底M-27.93-7.20±50.76-43.6028.15-103.82
N763.4563.7165.791005.33868.841039.89
3层柱顶M28.017.2263.0043.72-43.96119.84
N963.0580.7896.221268.751079.041329.21
柱底M-27.34-7.06±63.00-42.6944.86-118.94
N984.6680.8296.221294.741105.001355.17
2层柱顶M29.647.1068.4045.51-49.09128.75
N1184.3390.62129.901548.061306.701644.44
柱底M-32.74-7.85±68.40-50.2844.92-132.92
N1205.9490.62129.901574.001332.631670.37
1层柱顶M18.704.4881.9028.71-81.34131.60
N1405.26106.44168.791835.331530.751969.60
柱底M-9.35-2.24±100.10-14.36117.57-142.69
N1432.57106.44168.791868.101563.522002.38
表19 B柱内力组合表
层次位置内力荷载类别竖向荷载竖向荷载与地震力组合
恒栽①活载②地震荷载③1.2①+1.4②1.2(①+0.5②)±1.3③
7层柱顶M-30.94-7.8735.74-48.15-88.314.61
N86.1011.976.86120.08101.58
101.58119.42
柱底M24.597.71±21.0640.3061.516.76
N103.5211.976.86140.98122.49140.32
6层柱顶M-18.50-6.2141.40-30.89-79.7527.89
N309.4734.9416.39420.28371.02413.64
柱底M18.635.97±41.5030.7179.89-28.01
N326.8934.9416.39441.18391.93434.54
5层柱顶M-26.23-8.2557.60-43.03-111.3138.45
N532.7559.6131.83722.75633.69716.45
柱底M24.657.78±57.6040.47109.13-40.63
N554.3659.6131.83748.69659.62742.38
4层柱顶M-23.35-6.0772.00-36.52-125.2661.94
N755.7269.3352.421003.93880.321016.61
柱底M23.676.15±72.0037.01125.69-61.51
N777.3369.3352.421029.86906.251042.54
3层柱顶M-23.72-6.1681.00-37.09-137.4673.14
N978.7589.5877.311299.911127.751328.75
柱底M23.316.06±81.0036.46136.91-73.69
N1000.3689.5877.311325.841153.681354.68
2层柱顶M-24.91-6.0188.20-38.31-148.1681.16
N1201.70102.39101.191585.391371.931635.02
柱底M27.466.62±88.2042.22151.58-77.74
N1223.31102.39101.191611.321397.861660.95
1层柱顶M-15.383.71-98.28-13.26-143.99111.53
N1425.08121.28-129.731879.891614.221951.51
柱底M7.691.85±120.1211.82166.49-145.82
N1446.69 121.28 -129.73 1905.82 1640.15 1977.45
表20 活荷载按楼层的折减系数
墙,柱,基础计算截面以上的层数12～34～56～89～20＞20
计算截面以上各楼层
活荷载的折减系数 1.00
(0.90)0.850.700.650.600.55
3.9 截面设计
3.9.1 承载力抗力调整系数RE
考虑地震作用时,结构构件的截面采用下面的表达式：
≤/RE
式中： RE——承载力抗力调整系数，取值见表23；
——地震作用效应与其它荷载效应的基本组合；
——结构构件的承载力。
注意在截面配筋时，组合表中地震力组合的内力均应乘以RE后再与静力组合的内力进行比较，挑选出最不利组合。
表21 承载力抗震调整系数RE
材料结构构件受力状态
钢筋
混凝土梁受弯0.75
轴压比小于0.15的柱偏压0.75
轴压比不小于0.15的柱偏压0.80
抗震墙偏压0.85
各类构件受剪、偏拉0.85
3.9.2 横向框架梁截面设计
以第一层梁为例取跨梁；梁控制截面的内力如图19所示。图中单位为kN·m，的单位为kN。混凝土强度等级（=13.5N/mm2, =12.5N/mm2）,纵筋为Ⅱ级(=310N/mm2),箍筋为Ⅰ级(=210N/mm2)。
图19 第一层梁内力示意
3.9.2.1梁的正截面强度计算（见表22）
3.9.2.2 梁的斜截面强度计算（见表23）
为了防止梁在弯曲屈服前先发生剪切破坏，截面设计时对剪力设计值进行调整如下：
式中：A——剪力增大系数，对三级框架取1.1；
——梁的净跨，对第一层梁，＝6.7m, =5.8m,
=5.94m, =2.16m；
——梁在重力荷载作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值。
,——分别为梁的左、右端顺时针方向或反时针方向截面组合的弯矩值。由表16查得：
AB跨：顺时针方向=136.92kN·m =-198.64kN·m
逆时针方向 =-253.86kN·m =61.80kN·m
BC跨：顺时针方向 =92.45kN·m =-131.96kN·m
逆时针方向 =-131.96kN·m =92.45kN·m
计算中+ 取顺时针方向和逆时针方向中较大值。
剪力调整
AB跨： += 136.92+198.64=335.56kN·m
＞253.86+61.80=315.66kN·m
=(20.86+0.5×7.68)×1.2×1/2×5.94=88.03kN·m
BC跨: +=131.96+92.45=224.4kN·m
=(9.35+0.5×3)×1.2×1/2×2.16=14.06 kN·m
=1.1×335.56/5.94 +88.03=150.17 kN
=1.10×224.4/2.16+14.06=128.34 kN
考虑承载力抗震调整系数RE=0.85
=0.85×150.17=127.64 Kn
=0.85×128.34=109.09
若调整后的剪力值大于组合表中的静力组合的剪力值,则按调整后的剪力进行斜截面计算。梁的正截面、斜截面强度计算见表22、表23。
表22 第一层框架梁正截面强度计算
截面1123
M(kN·m)-253.86136.92125.59-198.64
b×h0 (㎜2)250×565250×565250×565250×565
b/2×V(kN·m)32.532.533.28
(kN·m)-221.36104.42125.59-165.36
(kN·m)-166.0278.3294.19-124.02
0.1540.0720.0870.115
0.1680.0750.0910.123
0.9160.9630.9540.939
1034.8464.3564754
选筋2Φ22
1Φ202Φ202Φ202Φ22
实配面积1074.2628.4628.4760
0.760.440.440.54
截面3445
M(kN·m)61.80-131.9692.456.23
b×h0 (㎜2)250×565250×365250×365250×365
b/2×V(kN·m)33.2823.4723.47
(kN·m)28.52-108.4968.986.23
(kN·m)21.39-81.3651.376.23
0.0190.1800.1140.013
0.0190.2000.1210.013
0.9900.90.9390.993
123.3798.9486.355
选筋2Φ182Φ222Φ182Φ18
实配面积509.0760509.0509.0
表23 梁的斜截面强度计算
截面支座A右支座B左支座B右
设计剪力V
（kN）144.46147.93104.33
RE·V
（kN）122.79125.7488.68
调整后的剪力
（kN）150.17150.17128.34
RE·V
（kN）127.64127.64109.09
b×h0250×565250×565250×365
0.2fcbh0353.13×103＞V353.13×103＞V228.13×103＞V
箍筋直径Φ
（mm）肢数（n）n=2; Φ=8n=2; Φ=8n=2; Φ=8
Asv150.350.350.3
箍筋间距S（mm）10010080
Vcs=0.056fcbh0
+1.2fyv·n·Asv1·h0/s215.53×103＞RE·V215.53×103＞RE·V190.18×103＞RE·V
sv= n·Asv1 /b·s(%)0.4020.4020.503
svmin=0.03fc/fyv(%)0.1790.1790.179
根据国内对低周期反复荷载作用下的钢筋混凝土连续梁和悬臂梁受剪承载力试验，反复加载使梁的受剪承载力降低。考虑地震作用的反复性，表中公式将静力荷载作用下梁的受剪承载力公式乘0.8的降低系数。
3.9.2.3 柱截面设计
以第一，二层B柱为例，对图20中的Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ，截面进行设计。
混凝土等级为C25，=12.5N/mm，=13.5N/mm
纵筋为Ⅱ级, =310 N/mm，箍筋为=210 N/mm
图20 柱计算截面示意图
轴压比验算
表24 轴压比限值
类别
一二三
框架柱0.70.80.9
框架梁0.60.70.8
由B柱内力组合表18查得:
Ⅰ-Ⅰ=1660.95kN
c==1660.95×103/(450×450×12.5)=0.656＜0.9
Ⅱ-Ⅱ=1951.51kN
c==1951.51×103/(450×450×12.5)=0.771＜0.9
Ⅲ-Ⅲ=1977.45kN
c==1977.45×103/(450×450×12.5)=0.781＜0.8
均满足轴压比的要求。
A 正截面承载力的计算
框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关,一般框架,梁的延性远大于柱子。梁先屈服使整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力，极限层间位移增大，抗震性能较好。若柱子形成了塑性铰，则会伴随产生较大的层间位移，危及结构承受垂直荷载的能力，并可能使结构成为机动体系。因此，在框架设计中，应体现“强柱弱梁”，即一、二级框架的梁柱节点处，除顶层和轴压比小于0.15者外（因顶层和轴压比小于0.15的柱可以认为具有与梁相近的变形能力）。梁、柱端弯矩应符合下述公式的要求：
三级框架 =1.1
式中:
—－节点上、下柱端顺时针或逆时针截面组合的弯矩设计值之和;
－—节点上、下梁端逆时针或顺时针截面组合的弯矩设计值之和。
地震往返作用,两个方向的弯矩设计值均应满足要求,当柱子考虑顺时针弯矩之和时,梁应考虑逆时针方向弯矩之和,反之亦然。可以取两组中较大者计算配筋。
由于框架结构的底层柱过早出现塑性屈服，将影响整个结构的变形能力。同时，随着框架梁铰的出现，由于塑性内力重分布，底层柱的反弯点具有较大地不确定性。因此，对一、二级框架底层柱底考虑1.15的弯矩增大系数。
第一层梁与柱节点的梁端弯矩值由内力组合表17,查得
:左震 198.64+92.45=291.09kN·m
右震 61.80+131.96=193.76kN·m 取=291.09kN·m
第一层梁与B柱节点的柱端弯矩值由内力组合表19,查得
:左震 151.58+143.99=295.57kN·m
右震 77.74+111.53=189.27kN·m
梁端取左震, 也取左震:
=295.57kN·m＜1.1=1.1×291.09=320.20kN·m
取=320.20kN·m
将与的差值按柱的弹性分析弯矩之比分配给节点上下柱端(即Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ截面)
Ⅰ-Ⅰ=kN·m
Ⅱ-Ⅱ= kN·m
Ⅰ-Ⅰ=151.58+12.63=164.21kN·m
Ⅱ-Ⅱ=143.99+12=155.99kN·m
根据B柱内力组合表19,选择最不利内力并考虑上述各种调整及抗震调整系数后，各截面控制内力如下:
Ⅰ-Ⅰ截面:①=164.21×0.8=131.37kN·m
=1397.86×0.8=1118.29kN
=42.22kN·m
=1611.32kN
Ⅱ-Ⅱ截面:②=155.99×0.8=124.79kN·m
=1614.22×0.8=1291.38kN
=13.26kN·m
=1879.89kN
Ⅲ-Ⅲ截面:③=191.46×0.8=153.17kN·m
=1640.15×0.8=1312.12kN
=11.82kN·m
=1905.82kN
截面采用对称配筋,具体配筋见表24中.
=/
当取ea=0
当＜15时,取=1.0
式中: ——轴向力对截面形心的偏心距；
——附加偏心距；
——初始偏心距；
——偏心受压构件的截面曲率修正系数；
——考虑构件长细比对构件截面曲率的影响系数；
——偏心距增大系数；
——轴力作用点到受拉钢筋合力点的距离；
——混凝土相对受压区高度；
、——受拉、受压钢筋面积。
表25 柱子配筋
截面Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-Ⅲ
M(kN·m)131.3742.22124.7913.26153.1711.82
N(kN)1118.291611.321291.381879.891312.121905.82
lO(mm)450045504550
bh0(㎡)450×415450×415450×415
e0(mm)117.526.296.67.1116.76.2
0.3 h0(mm)124.5124.5124.5
ea(mm)0.8411.83.3514.090.9414.2
ei(mm)118.343899.9521.19117.6420.4
lO/h1010.1110.11
ξ10.970.4470.850.3380.9650.333
ξ21.01.01.01.01.01.0
η1.2431.3491.2581.4831.2491.495
ηei(mm)147.151.26125.7431.42146.9330.5
e(mm)337.1241.26315.74221.42336.93220.5
ξ0.4440.6870.5120.8030.5200.811
偏心性质大偏心小偏心小偏心小偏心大偏心小偏心
As=As(mm)134＜077.03＜0333.3＜0
选筋4Φ184Φ184Φ18
实配面积(mm)101810181018
%0.560.560.56
B 斜截面承载能力计算
以第一层柱为例，剪力设计值按下式调整：
式中：
——柱净高；
——分别为柱上下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩设计值。取调整后的弯矩值，一般层应满足 =1.1,底层柱底应考虑1.15的弯矩增大系数。
由正截面计算中第 Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ截面的控制内力得：
=155.99kN·m =191.46kN·m =3.95m
柱的抗剪承载能力:
式中: ——框架的计算剪跨比。，当<1时，取=1；当＞3，取=3；
——考虑地震作用组合的框架柱轴向压力设计值，当＞时取=
= 取=3.0
=1614.22kN>=759.38kN,取=759.38kN
设柱箍筋为2肢8﹫200,则
=199.25kN＞96.76kN
同时柱受剪截面应符合如下条件:
即 kN＞96.76kN
截面满足抗剪要求。
3.10 楼梯设计
3.10.1 建筑设计
⑴ 楼梯间底层建筑平面图见图21：
⑵ 楼梯形式尺寸：采用双跑楼梯，层高均为3.6m。踏步尺寸，采用150250mm，每需要24踏步。
3.10.2 结构设计采用板式楼梯
3.10.2.1 楼梯梯段板的计算
活荷载标准值
材料选用 混凝土 采用C20（）
钢筋 当时，选用Ⅰ级钢筋
当时，选用Ⅱ级钢筋
按板式楼梯进行设计。
图21 楼梯间顶层平面详图
⑴假定h=，取h=100mm。
⑵荷载计算：（取1M板宽计算）
楼梯斜板倾角 cos=0.875
恒载计算：
踏步重
斜板重
20mm厚找平层
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
⑶ 内力计算
计算跨度
跨中弯矩
⑷ 配筋计算 （结构重要性系数）
受力筋选用,
分布筋选用选（配筋图见楼梯结构配筋图）
3.10.2.2 平台板的计算
A内力计算
计算跨度
跨中弯矩
B配筋计算
受力筋选用,
分布筋选用选
3.10.2.3 平台梁的计算
A荷载计算：
梯段板的传来
平台板传来
梁自重
B内力计算
取两者中较小者，
C配筋计算
⑴分布筋选纵向钢筋（按第一类倒L形截面计算）
翼缘宽度：
取
选用3Φ18，
⑵箍筋计算
按计算配箍。
取箍筋肢数=2,箍筋直径,()
箍筋间距
=
=60723
取双肢箍,
（配筋图见楼梯结构配筋图）
3.11 板的计算
3.11.1 BC跨间板计算（单向板）
板按考虑塑性内力重分布计算。
取1m宽板为计算单元。
有关尺寸及计算简图如图22
3.11.1.1 屋面板计算
混凝土选用钢筋选用Ⅰ级，
取1m宽板带为计算单元。
A荷载：
活载： 2.0
恒载：
荷载设计值：
每米板宽：
B内力计算：
计算跨度： L=2400-200=2200 mm
跨中弯矩：
C截面强度：
b=1000mm h=80mm h=80-20=60mm
钢筋选配： 实配钢筋面积：202
分布钢筋：按规定选用
3.11.1.2 楼面板计算
A荷载：
活载： 2.0
恒载：
荷载设计值：
每米板宽
B内力计算：
计算跨度： L=2400-200=2200 mm
跨中弯矩：
C截面强度：
b=1000mm h=80mm h=80-20=60mm
钢筋选配： 实配钢筋面积：157
分布钢筋：按规定选用
3.11.2 A-B、C-D轴线间板计算（双向板）
此处计算A-B轴线间板
混凝土选用钢筋选用Ⅰ级，
取1m宽板带为计算单元。
3.11.2.1 屋面板计算：
板厚80mm 由上知：q=8.32
A B2区格板的计算：
计算跨度：
, 取
由于B2区格有一边简支，无圈梁，内力折减系数为1.0。假设板的跨中钢筋在距支座处截断一半，故
取跨中截面
支座截面
⑴求方向跨中截面钢筋
选,
⑵求方向支座截面钢筋
选,
⑶求方向跨中截面钢筋
选,
⑷求方向支座截面钢筋
选,
B B1区格板的计算
计算跨度:
, 取
由于B1区格为角区格，内力折减系数为1.0。又由于长边支座b为B1及B2的共同支座，故B1区格的
按跨中钢筋全部伸入支座计算
取同前。
⑴ 求方向跨中截面钢筋
选,
⑵ 求方向跨中截面钢筋
选,
⑶求方向支座截面钢筋
选,
3.11.2.2 楼面板计算：取跨中截面
板厚80mm 由上知：q=6.58
A B2区格板的计算：
计算跨度：
, 取
由于B2区格有一边简支，无圈梁，内力折减系数为1.0。假设板的跨中钢筋在距支座处截断一半，故
取跨中截面
支座截面
⑴ 求方向跨中截面钢筋
选,
⑵ 求方向支座截面钢筋
⑶ 求方向跨中截面钢筋
⑷ 求方向支座截面钢筋
选,
B B1区格板的计算
计算跨度:
, 取
由于B1区格为角区格，内力折减系数为1.0。又由于长边支座b为B1及B2的共同支座，故B1区格的
按跨中钢筋全部伸入支座计算
⑴ 求方向跨中截面钢筋
选,
⑵求方向跨中截面钢筋
选,
⑶求方向支座截面钢筋
选,
3.12 桩基础设计
3.12.1 基础资料
上部结构为框架结构，同一列柱子结下来的竖向荷载相同，本设计以横向中框架B柱为列，其传至基础的荷载N=1977.45KN, M=145.82KN。
该工程地质条件:场区地势平坦,土层分布比较规律,冻土深度40cm,地下水位深约7m左右。
地基土指标:自然容重19KN/,液限25.5℅.塑性指数9.1,稠度0.3,孔隙比0.683,地基承载力按120~140KM/计,持力层为轻亚粘土.
10.2 确定桩的类型、材料和几何尺寸规格：
根据工程地质勘察资料和设计任务书，拟确定采用钢筋混凝土预制桩，根据桩的规格，采用与现场静力荷载实验相同的规格，桩横截面300mm×300mm。桩长10m,承台厚度2.0-0.5=1.5，埋深2.0，桩顶嵌入承台0.1m，桩端进入持力层1.4m。
材料：混凝土强度等级采用，受力主筋采用I级钢筋4 16
3.12.2 确定单桩竖向承载力
3.12.2.1 根据现场静载实验
取极限荷载，=600kN取安全系数k=2.0
则单桩竖向承载力标准值为：
3.12.2.2由《建筑桩基技术规范》初步设计估算
按静力学公式计算
式中：——桩端土的承载力标准值，已知桩埋深11.9m,粉质土ρ=0.683,查表得：
——桩身的横向截面积，
——桩身周长，
——桩周土摩擦力标准值，根据空隙比e=0.683,查得=39.5kpa。
取最低值：
单桩承载力设计值：
3.12.3 确定桩数和布桩
3.12.3.1桩得数量
先不计承台荷承台上覆土重，因偏心荷载，首先根据轴力和单桩容许承载力估计桩数：
取桩数n=8
3.12.3.2 考虑柱的中心距
通常桩的中心距为（3~4）d=0.9~1.2m，取1.0m。
3.12.3.3 桩的排列：采用行列式布置，如图所示
3.12.3 桩承台设计
据桩的排列，桩的外缘每边外伸净距为，则桩承台长度，承台宽度。
图24 桩排列示意图
承台及上覆土的平均重度，则承台及上覆土的重为：
3.12.4 单桩受力验算
3.12.4.1 按中心受压验算：计算各桩的平均受力，应满足公式要求
——桩基中单桩所承受得外力设计值 kN
——作用在桩基上得竖向力设计值，=1977.45
——桩承台及上覆土重，=230.4
——桩数，=8
满足要求。
3.12.4.2 按偏心荷载验算：
计算承台四角边缘最不利的桩的受力情况
偏心荷载作用下，最边缘桩受力安全。
桩数的摩擦桩，不考虑群桩效应，因此不再进行群桩承载力验算。
3.13 构造要求
由于影响地震作用和结构承载力的因素很复杂，在对地震破坏的机理还不十分确定的情况下，对结构的许多方面难以做出准确的计算，因此依据大量的实际工程经验及震害调查资料，《建筑结构抗震规范》（GBJ11-89）提出了一系列合理的结构构造措施以保证结构的抗震能力。
3.13.1 梁的构造
3.13.1.1 截面尺寸
框架梁的截面一般由三个条件确定；①最小构造截面尺寸要求；②抗剪要求；③受压区高度的限值。
框架梁的截面高度一般按（1/8～1/12）（为梁的计算跨度）估算，且不宜大于1/4净跨，梁的高宽比较小时，混凝土抗剪能力有较大降低，同时梁截面宽度不宜小于200mm和1/2（为柱宽），梁截面的最小尺寸还应满足竖向荷载作用下的刚度要求。
为防止梁发生斜压破坏，保证混凝土具有一定的抗剪承载力和箍筋能够发挥作用，梁截面应满足抗剪要求：
非抗震设计 当 ≤4时，≤0.25
当≥6时，≥0.20
当4＜＜6时，按直线内插法取用。
抗震设计 ≤（0.20）
式中
——截面的腹板高度，矩形截面取有效高度，形截面取有效高度减去翼缘高度，形截面取腹板净高。
为便框架具有足够的变形能力，梁的受压区高度应满足：
非抗震设计 ≤
抗震设计 一级 ≤0.25
二级 ≤0.35
梁的变形能力主要取决于梁端的塑性转动量，而塑性转动量主要与混凝土相对受压区高度有关。试验表明，当在0.25～0.35范围内时，梁的位移延性系数可达3～4。在计算相对受压区高度时，可考虑受压钢筋的作用。
3.13.1.2 梁的纵向钢筋
非抗震设计时：
纵向受拉筋的最小配筋度
支座截面 =0.25%
跨中截面 =0.20%
在梁端至少配置2Φ12钢筋伸入支座，或与支座负钢筋搭接，搭接长度为为1.2（见表30）。
顶层框架梁的端节点负钢筋应伸入边柱内，伸入总长度不应小于1.2，而且其中至少有50%的钢筋伸过过梁底面1.2，其它层框架梁端节点负钢筋内应省如边柱内，伸入总长度不应小于。
梁支座截面下部至少有两根钢筋伸入柱中，伸入总长度不少于20，若需要上弯，则水平锚固段不应小于10。
表26 纵向受拉筋的最小锚固长度表(mm)
钢筋类型混凝土强度等级
C15C20C25≥C30
Ⅰ级钢筋40d30d25d20d
月牙纹Ⅱ级钢筋50d40d35d30d
Ⅲ级钢筋—45d40d35d
冷拔低碳钢丝250
注：1.当月牙纹钢筋直径＞25mm时，其锚固长度按表中数值增加5采用；
2.当螺纹钢筋直径≤25mm时，其锚固长度按表中数值减少5采用；
3.在任何情况下，纵向受拉钢筋的锚固长度不应小于250mm。
⑤梁支座负钢筋至少字柱边起延长（为梁的净跨）方可截断。
抗震设计时：
纵向受拉钢筋配筋率不应大于2.5%，也不应小于表31中的数值。
表31 抗震设计时，框架梁纵向受拉钢筋最小配筋百分率
抗震等级支座跨中
一0.400.30
二0.300.25
三、四0.250.20
考虑到水平力产生的剪力在框架梁总剪力中占的比例很大，且水平力往复作用下，梁中剪力反号，反弯点移动的因素，在框架梁中不采用弯起钢筋，梁中全部剪力由箍筋和混凝土承担。
梁截面上部和下部至少分别配置两根贯通全跨的钢筋，一、二级框架梁其直径不小于14mm ，且不应小于梁端顶面和底面纵向钢筋中较大截面积的1/4，三、四级框架梁纵筋直径不小于12mm。
在地震反复荷载作用下，梁中纵向钢筋埋入柱节点的相当长度范围内，混凝土与钢筋的粘结力易发生破坏，因此，应比非抗震框架的锚固长度大。
一级框架 =+10
二级框架 =+5
三、四级框架 =
一、二级框架梁纵向钢筋应伸过边柱节点中心线。当纵向钢筋在节点水平锚固长度不够时，应沿柱节点外边向下弯折。试验表明，伸入支座弯折锚固的钢筋，锚固力由弯折钢筋水平段的粘结强度和垂直段的弯折锚固作用所构成。水平段的粘结，是构成锚固的主要成份，它控制了滑移和变形，在锚固中起很大作用，故不应小于0.45。垂直段只在滑移变形较大时才受力，要求垂直段不小于10，因随垂直段加长，其作用相对减小，故限制最大垂直段长度为22。
纵向钢筋的接头，一级框架中应采用焊接；二级框架中宜采用焊
接。
梁端部纵向受压钢筋与受拉钢筋面积的比值,一级框架不应小于0.5，二、三级框架不应小于0.3。因梁端部的底面和顶面纵向钢筋钢筋配筋量的比值，对梁的变形能力有较大影响。一方面，梁底面钢筋可增加负弯矩时塑性转动能力；另一方面，防止正弯矩作用时屈服过早或破坏过重而影响负弯矩作用是强度和变形能力的正常发挥。
3.13.1.3 梁的箍筋
非抗震设计时：
① 当梁中配有计算所需受压筋时，箍筋应为封闭形式；当一层内纵向钢筋多于三根时，应设置复合箍筋，当梁宽≤400，且一层内的纵向受压钢筋不应多于四根时，可不设置复合箍筋。
② 箍筋配筋率≤0.02
③ 箍筋的间距，在绑扎骨架中不应大于15，在焊接骨架中不应大于20，并应满足表32要求。
在梁中纵向钢筋搭接长度范围内，当搭接钢筋为受拉时，箍筋间
距不应大于5，且不应大于100；当搭接钢筋为受拉钢筋为受压时，箍筋间距不应大于10，且不应大于200（为纵筋最小直径）。
抗震设计时：
表27 非抗震设计时框架梁箍筋最大间距（mm）
V
h>0.07≤0.07
150< ≤300150200
300<≤500200300
500<≤800250350
>800300500
箍筋应做135o弯钩，弯钩端头直段长度不应小于10（为箍
筋直径）。
根据试验和震害调查，发现梁端破坏主要集中杂1.5～2.0倍梁高的范围内。为保证梁具有足够的延性，提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值，并防止塑性铰区最终发生斜裂缝破坏，在梁端纵筋屈服范围内，加密封闭式箍筋，对提够梁的变形能力十分有效。同时，为防止压筋过早压曲，应限制箍筋间距。试验表明，当纵向钢筋屈服区内配置箍筋间距小于6～8(为纵向钢筋直径)时，在压区混凝土彻底压溃前，压筋一般不会发生压曲现象，能充分发挥梁的变形能力。为此规定了梁的加密区长度，箍筋最大间距及最小直径，如表33所示。
非加密区箍筋间距不应大于，及250mm
加密区箍筋的肢距，一、二级不应大于200mm ,三、四级不宜大于200mm。纵向钢筋每排多于4根时，每隔一根宜用箍筋或拉筋固定，梁端第一箍筋距柱边一般为50mm
表28 梁加密区长度、箍筋最大间距及最小直径（mm）
抗震等级加密区长度（取较大值）箍筋最大间距（取较小值）箍筋最小直径
一2,500/4,6d,10010
二1.5,500/4,8d,1008
三1.5,500/4,8d,1508
四1.5,500/4,8d,1506
注：为纵筋直径，为梁高。
④ 沿梁全长，箍筋的配筋率不应小于下列规定：
一级抗震 0.035
二级抗震 0.030
三、四级抗震 0.025
3.13.2 柱的构造
3.13.2.1 柱截面尺寸
框架柱截面尺寸一般由三个条件确定：
最小构造截面尺寸要求；
轴压比的要求
抗剪要求。
由构造要求，框架柱截面高度不宜小于400，柱截面宽度不宜小于300mm； 不应超过1.5，应尽量采用方柱。
由于短柱的延性较差，容易产生见切破坏，故柱净高与柱截面在边长之比不宜小于4。若实际工程中避免不了的短柱，应采取构造措施，提高柱的延性及抗剪能力。
当轴力过大时，柱的延性减小，易产生脆性破坏，所以柱的竖向荷载和地震作用组合下的轴力应满足轴压比的要求：
一级框架 ≤0.7
二级框架 ≤0.8
三级框架 ≤0.9
柱截面尺寸还应满足抗剪强度要求：
非抗震设计 ≤0.25
抗震设计 ≤（0.25）
3.13.2.2 柱的纵向钢筋
框架柱宜采用对称配筋以适应水平荷载和地震作用正反两向的
要求。
框架柱纵向钢筋最大配筋率（包括柱中全部纵筋）在非抗震时不应大于5%，抗震设计时不应大于4%，在搭接区段内不应大于5%；当柱净高与截面有效高度之比为3～4时（短柱），其纵向钢筋单边配筋率不宜超过1.2%，并沿柱全长采用符合箍筋。
为保证柱的延性，框架柱中全部纵向钢筋截面面积与柱有效结脉内积之比不应小于(见表34)。
表29 框架柱纵向钢筋最小配筋百分率
设计类别
构 件非抗震设计抗震设计
一二三四
中柱、边柱0.40.80.70.60.5
角柱0.41.00.90.80.7
④ 框架柱中纵向钢筋间距不应过大，以便对核心混凝土产生约束作用。在非抗震设计时，不应大于350mm，抗震设计时，不应大于200mm。
⑤ 纵向钢筋的接头，一级框架应采用焊接接头，二级框架底层应采用焊接接头，其他层宜采用焊接接头，三级框架可采用搭接接头，但底层宜采用焊接接头。纵向钢筋接头应避开柱端加密区，同一截面内的接头钢筋面积不宜大于总钢筋面积的，相邻接头间距，焊接时不小于500mm,搭接时不小于600mm，接头最低点距楼板面至少750mm，并不小于柱截面长边尺寸。
⑥ 纵筋的搭接长度，非抗震设计时，不小于1.2;一级抗震设计时，不小于1.2+10;二级不小于1.2+5；三、四级不小于1.2。
⑦ 框架顶层柱的纵向钢筋应锚固在柱顶或伸入板、梁内，其锚固长
度自梁底面起算为,抗震设计时，一级不小于+10；二级不小于+5；三、四级不小于；且至少有10d以上的直钩长度，非抗震设计也不小于。
3.13.2.3 柱的箍筋
箍筋对框架柱的抗震能力至关重要，历次震害表明，箍筋过细，间距太大，构造不合适是框架柱破坏的重要原因。箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用，提高配箍率可以显著提高受压区混凝土的极限压应变，从而增加柱的延性，柱的箍筋有以下构造要求：
① 柱箍筋宜采用复合箍筋，当每边纵筋大于或等于4根时，宜采用井字型箍筋，有抗震设防要求时，纵筋至少每隔一根有箍筋或拉筋拉接，以固定其位置，并使纵筋在两个方向都有约束。如图**所示。
② 柱箍筋的肢距不宜大于200mm，为保证箍筋能在核心混凝土内锚固，在地震荷载下，混凝土保护层脱落后钢筋仍不散开，继续约束核心混凝土。箍筋应做135o弯钩，弯钩端头直段不小于10d（d为箍筋直径）。
③ 柱端箍筋加密区：截面高度（或圆柱直径）、柱净高的1/6和450mm三者中的较大值，对底层柱底，取刚性地面上下各500mm。一级框架角柱及任何框架中的短柱，需提高变形能力的柱，沿柱全高加密箍筋。
④ 加密区箍筋最大间距及最小直径应满足表35要求。
表30 加密区箍筋最大间距及最小直径（mm）
抗震等级箍筋最大间距（采用较小值）箍筋最小直径
一6，100 10
二8，1008
三8，1508
四8，1506
框架柱，截面尺寸不大于400mm时，箍筋最小直径可采用6；角柱、短柱箍筋间距不应大于100mm
⑤ 柱加密区箍筋的体积配箍率，应满足表36的要求（体积配箍率
；为混凝土体积；为在内箍筋的体积 ）。
⑥ 非加密区的箍筋不应小于加密区箍筋的50%，为施工方便，宜不
改变直径而将间距扩大一倍，但对一、二级抗震，间距不宜大于10d ,三级不宜大于15d（d为纵筋直径）。
⑦ 纵向钢筋搭接接头处，箍筋间距应符合以下要求：
纵筋受拉时，不大于5d及100mm
纵筋受压时，不大于10d及200mm
根据以上的计算和构造要求，该框架底层梁及B柱的配筋见图结构配筋图。
表31柱加密区箍筋最小体积配箍率（%）
抗震等级箍筋形式柱轴压比
〈 0.40.4～0.6〉0.6
一普通箍、复合箍0.81.21.6
螺旋箍0.81.01.2
二普通箍、复合箍0.6～0.80.8～1.21.2～1.6
螺旋箍0.60.8～1.01.0～1.2
三普通箍、复合箍0.4～0.60.6～0.80.8～1.2
螺旋箍0.40.60.8
注：计算箍筋体积配箍率时，不计重叠部分的箍筋体积。
致谢
在本次毕业设计过程中，从建筑设计阶段到结构设计，均适时的得到了各位指导老师、答疑老师的热情辅导和鼓励，还有同学间的互帮互助。在设计阶段各位老师认真负责、兢兢业业、不辞劳苦，同学也是积极讨论问题总结经验教训，在此设计即将结束时，特对这些帮助过的老师、同学表示感谢。
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