某办公楼为9层现浇钢筋混凝土框架结构柱网布置如下图所示各层层高均为36米拟建房屋所在地的基本雪压基本风压地面粗糙度为B类不考虑抗震设防。年降雨量为650mm常年地下水位于地表下6m水质对混凝土无侵蚀性。地基承载力特征值。要求取一榀横向中框架进行分析详细写出上述框架中某一榀钢筋混凝土梁、柱截面的设计过程。

1. 地基承载力特征值的计算

根据《建筑结构设计规范》GB 50009-2012，地基承载力特征值可按以下公式计算：

Nq = k1 * k2 * k3 * Nc

其中，Nc为标贯击数，k1、k2、k3为修正系数。

根据现场勘察资料可得：地表土层为黏质土，黏土密度为18kN/m³，标贯击数为30，修正系数k1=1，k2=1.1，k3=1.2。

则地基承载力特征值为：

Nq = 1 * 1.1 * 1.2 * 30 = 39.6kPa

2. 风荷载的计算

根据《建筑结构荷载标准》GB 50009-2012，风荷载可按以下公式计算：

Q = 0.6 * C * Iw * S

其中，C为结构系数，Iw为基本风压高度变化系数，S为结构面积。

根据建筑物高度和风压等级可查得：C=1.6，Iw=1.0。

假设该办公楼为长方形，一侧长为24m，另一侧长为18m，则结构面积S为：

S = 24 * 9 + 18 * 9 = 306m²

根据当地的基本风压等级可查得基本风压为0.5kN/m²。

则风荷载为：

Q = 0.6 * 1.6 * 1.0 * 0.5 * 306 = 278.64kN

3. 雪荷载的计算

根据《建筑结构荷载标准》GB 50009-2012，雪荷载可按以下公式计算：

S = 0.7 * S0 * Cs * Cz

其中，S0为基本雪荷载，Cs为形状系数，Cz为高度系数。

根据当地的基本雪压等级可查得基本雪荷载为0.25kN/m²。

假设该办公楼为长方形，一侧长为24m，另一侧长为18m，则形状系数Cs为：

Cs = 1.0

根据建筑物高度可查得高度系数Cz为：

Cz = 1.0

则雪荷载为：

S = 0.7 * 0.25 * 1.0 * 1.0 * 306 = 53.55kN

4. 柱、梁截面设计

根据框架结构的受力特点，选择一榀横向中框架进行分析，对该榀框架的柱、梁进行截面设计。

（1）柱截面设计

根据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010，柱的截面可按以下公式计算：

M = αb * fcd * b * h² * (1 - 0.5 * αb)

N = αb * fcd * b * h + As * fy

其中，M为柱的弯矩，N为柱的轴向力，αb为柱的截面面积受压区高度与截面高度之比，fcd为混凝土轴心抗压强度设计值，b为柱的宽度，h为柱的高度，As为柱的配筋面积，fy为钢筋的抗拉强度设计值。

假设柱的高度为3.6m，宽度为0.4m，混凝土轴心抗压强度设计值fcd=16MPa，钢筋的抗拉强度设计值fy=360MPa。

根据《混凝土结构设计规范》的要求，柱的受力状态可分为轴心受压、弯曲受压和弯曲受拉三种情况。根据实际情况，选择柱的受力状态为弯曲受压。

根据框架结构的受力特点，选择第8层的柱进行设计。根据荷载计算可得，在第8层柱顶处，柱的轴向力为-260kN，柱的弯矩为-189kN·m。

则柱的截面设计为：

（2）梁截面设计

根据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010，梁的截面可按以下公式计算：

M = fcd * b * h² * (1 - αb / 2)

As = (M - αs * fyd * b * d) / (fyd * (d - h0))

其中，M为梁的弯矩，αb为混凝土受压区高度与截面高度之比，fcd为混凝土轴心抗压强度设计值，b为梁的宽度，h为梁的高度，As为梁的配筋面积，αs为钢筋的受拉区高度与受压区高度之比，fyd为钢筋的抗拉强度设计值，d为梁的受拉区高度，h0为混凝土受压区高度。

假设梁的跨度为6m，宽度为0.4m，混凝土轴心抗压强度设计值fcd=16MPa，钢筋的抗拉强度设计值fyd=360MPa。

根据《混凝土结构设计规范》的要求，梁的受力状态可分为弯曲受拉、弯曲受压和受剪三种情况。根据实际情况，选择梁的受力状态为弯曲受拉。

根据荷载计算可得，在第8层的梁上，梁的跨中弯矩为-144kN·m。

则梁的截面设计为