某中学框架结构毕业论文设计

毕 业 论 文 （设 计）

题 目 第一中学办公楼框架设计 院 系 土木工程与城市建设学院 英文题目 First School

Office Building Structure Design 专 业 土 木 工 程 姓 名 刘 大 力 年 级 2014级土A1016 指导教师 孔 福 才

二零一四年五月

摘 要

这次毕业设计题目是东乡一中办公楼建筑框架设计，包括计算书一份和图纸一份两

部分，图纸包括建筑施工图和结构施工图。

办公楼的纵向长度为43.2m，横向长度为17.4m。建筑总高度为19.45m，室内外高差为0.45m，基础采用柱下独立基础，总建筑面积为3831.408平方米。计算书包括以下几个主要部分：1荷载计算、梁、柱的尺寸确定，这一部分主要是要选对跨度尺寸，不要选纵向跨度来计算横梁的尺寸。2风荷载与地震作用的侧移验算，这一部分主要是计算准确，如风荷载以集中荷载的形式作用在每层节点上，再算每个节点的风作用的面积要准确，侧移是指整个建筑物在风荷载作用方向的位移。3风荷载与地震作用内力的计算，这部分主要采用D值法计算，这部分主要是反弯点的位置计算要准确，算出弯矩，画出弯矩图，再根据弯矩算出剪力，计算轴力。4恒荷载与风荷载的内力计算，这部分主要采用二次弯矩分配法来计算弯矩，再根据弯矩算出剪力，计算轴力。5内力组合，选出最不利组合。6根据最不利组合来进行梁柱板楼梯的配筋计算。7基础的配筋计算。

建筑施工图是考虑地理环境、使用功能、施工简单、材料及经济等，综合选型，最终画出建筑施工图。在画图时特别要注重方法，先在草稿纸上画好草图，先画定位轴线，然后布置好柱，再画墙，窗，门。对于厕所的设计要合理的进行设计。各种不同构件用不同的颜色进行画，这样看图就一目了然。图纸整体结构清晰，准确。布置合理，没有什么不太合理的地方。结构施工图是在建筑初步设计的基础上确定的。结构施工图是运用PKPM软件计算出来的。在软件中建好模，然后输入荷载，风荷载及地震作用的相关系数，最后得出梁柱板的配筋图，最后根据自己计算的配筋进行修改，得出最后的结构施工图。

总之，适用、安全、耐久、经济是本设计的原则，同时严格遵守学校办公楼设计规范。

关键词：荷载，内力组合，计算配筋，建筑设计

Abstract

The graduation project topic is Dongxiang an office building in the framework design, including calculations and drawings for a copy of two parts, drawings including construction drawings and construction drawing.

Longitudinal length of the building is 43.2m, the lateral length of 17.4m.Total building height 19.45m, interior height is 0.45m, under the column basis using an independent basis, with a total construction area of 3831.408 square meters.Calculations include the following major sections: a load calculation, beams, columns determine the size of this part is to choose the size of the span, do not choose to calculate the longitudinal span of the beam size.2 wind loads and seismic action sway checking, this part is accurate calculation of wind loads in the form of concentrated load acting on each node, and then calculate wind action area for each node to be accurate, lateral means.The whole building wind load displacement direction.3 internal force wind loads and seismic calculations, this part D values calculated using the method, which is the location of some of the major inflection point calculations to accurately calculate the moment, draw bending moment diagram, and then calculate the shear According moment,calculated axial force.Internal force calculation 4 dead load and wind load, which is part of the main quadratic assignment method to calculate the bending moment, and then calculate the shear According moment, calculated axial force.5 internal forces combined to select the most unfavorable combination.6 According to the most unfavorable combination to calculate beams reinforcement plate stairs.7-based reinforcement calculation.

Construction plans is to consider the geographical environment, functionality, simple construction, material and economic, comprehensive selection, the final draw construction plans. When drawing particular attention to the method, first draw a good sketch on scrap paper, first draw positioning axes, then arranged a good column, and then painted walls, windows, doors. For toilets are designed to be a reasonable design. A variety of different components with different color painting, so Figure glance. Drawing the overall structure of a clear and accurate. Arrangement is reasonable, there is nothing quite reasonable place. Construction drawing is based on the preliminary design of the building determined. PKPM construction drawing is the use of the software calculated. Built in software mode, then enter loads, wind loads and seismic correlation coefficient, the board came to the conclusion reinforcement beams chart, last modified according reinforcement own calculations, draw the final construction drawing.

In short, suitable, safe, durable and economic principles of the design, while strictly abide by the school office design specifications.

Keywords:the load，the combination of internal force，calculation of reinforcement；

architecture design .

目 录

摘要(Abstract) ................................................................... Ⅳ 第一章 建筑设计 ................................................................... 1 1.1 设计的有关资料 ............................................................... 1 1.2 建筑设计 ..................................................................... 2 第二章 结构布置及有关尺寸的初步估算 ................................................ 4 2.1 结构布置及梁,柱截面尺寸的初选 ................................................. 4 2.2 荷载计算 ..................................................................... 7 第三章 结构的线刚度与横向侧移刚度计算 ............................................. 10 3.1 结构的线刚度计算 ............................................................ 10 3.2 结构的横向侧移刚度计算....................................................... 11 第四章 框架在风荷载和地震荷载集中在各楼层标高处的重力荷载计算 ..................... 13 4.1 地震荷载作用下的梁、柱、墙、门、窗重力荷载标准值 ............................. 13 4.2 风荷载标准值计算及位移验算 ................................................... 19 第五章 地震荷载与风荷载的内力计算 ................................................. 22 5.1 水平地震荷载作用下的内力计算 ................................................. 22 5.2 风荷载作用下的内力计算....................................................... 27 第六章 竖向荷载下的框架内力计算 ................................................... 31 6.1 框架结构的荷载计算 .......................................................... 31 6.2 恒荷载作用下的框架内力计算 ................................................... 33 6.3 活荷载作用下的框架内力计算 ................................................... 41 第七章 内力组合 ................................................................. 47 7.1 荷载调幅 .................................................................... 47 7.2 内力组合 .................................................................... 49 第八章 框架梁、柱配筋计算 ........................................................ 57 8.1 框架柱配筋计算 .............................................................. 57 8.2 框架梁设计 .................................................................. 60 第九章 楼板配筋计算 ............................................................. 63 9.1 楼板配筋计算 ................................................................ 63 9.2 板的配筋计算 ................................................................ 63 第十章 楼梯配筋计算 ............................................................. 69 10.1 梯段板设计 .................................................................. 69 10.2 平台板设计 .................................................................. 69 10.3 平台梁设计 .................................................................. 70 第十一章 基础配筋计算 ........................................................... 71 11.1 基础配筋计算 ................................................................ 71 参考文献 ......................................................................... 74 致谢 ............................................................................. 75

九江学院毕业设计

第一章 建筑设计

1.1 设计的有关资料

一、工程名称：东乡县某办公楼。

二、工程概况：该办公楼为五层钢筋混泥土结构体系，建筑面积约4000m2，采用室内 楼梯使用年限为50年。 三、设计条件：

（1）气象条件：夏季极端最高温41度，冬季极端最低-2度。 （2）相对湿度：75%。

（3）基本风压:0.35KN/m2，地面粗糙度为B类。

(4) 雨雪条件：年降雨量1108.6mm。基本雪压为0.45kN/m2

（5）工程地质条件：本工程地震烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，框架抗震等级为三级。 四、材料使用：

（1） 混凝土：梁柱板均采用C30混凝土

（2）钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335，其余采用热轧钢筋HRB235 （3） 墙体：

①、外墙全部使用240mm厚的灰砂砖，=18kN/m,一侧为20mm的厚抹灰层，

3

=17kN/m2，一侧墙体为水刷石墙面，=0.5kN/ m2；

②、隔墙使用240mm厚的灰砂砖，=18kN/m3,两侧均为20mm厚的抹灰层。 ③、女儿墙使用240mm厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，=5.5kN/m3，两侧均为20mm厚的抹灰，墙高设计为900mm，另外上面为100厚混凝土盖顶。

（4）门窗类型：大门均为玻璃门，=0.45kN/m2，办公室均为木门，=0.2kN/m2；窗户均为铝合金窗，=0.35kN/m2。 五、其他结构选型

（1）屋面：使用现浇钢筋混凝土板作为承重结构.。 （2）楼面：使用现浇钢筋混凝土板，板厚为120mm。 （3）基础：使用柱下独立基础。

1.2 建筑设计

1.2.1 建筑平面设计

（1）、主要功能房间布局：会议室，休息室，办公室，另有楼梯间，厕所，储藏室等。

（2）、主要房间的平面设计

①、对于底层，因为有一个大厅，所以每天的人流量比较大，考虑到这方面，大门

的设计就要充分满足人员的疏散要求。

②、走廊的两侧，由于考虑到要有很好的采光要求，所以各开有一个铝合金的推拉

窗。

③、楼梯，为使人流尽早分散，避免底层走廊过于拥挤，所以在每层各设置两部双

跑楼梯，满足安全疏散的要求。

1.2.2 建筑立面设计

本办公楼建筑采用了对称设计，大厅基本设置于建筑的中轴线中间，走廊设置在建筑物的中间。该办公楼的南立面是其主要立面，即大厅的进门设在南立面。该立面图中表示了立面上门窗位置、形式、雨水管、雨篷等的位置。并且标出了各楼层、雨篷的标高。

1.2.3 建筑剖面设计

（1）建筑物高度尺寸的确定

该建筑物为5层，各层均为3.6m。 （2）室内外高差的确定

为了防止室外雨水流入室内，防止建筑因为不均匀沉降使地面降低，为了满足建筑使用的要求，取室内外高差为450mm。

1.2.4 屋面做法

防水层（刚性）：30厚C20细石混凝土

防水层（柔性）：三毡四油上面铺小石子 找平层：15厚水泥砂浆 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 保温层：80厚矿渣水泥 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆

1.2.5 楼面做法

（1）、标准层楼面：

大理石面层 20厚1：3干硬性水泥砂浆 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆 （2）、卫生间楼面：

2厚水泥砂浆贴10厚300 ×300防滑地砖 20厚水泥细砂浆面层 30厚水泥砂浆找坡

15厚水泥砂浆找平 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：10厚混合砂浆

第二章 结构布置及有关尺寸的初步估算

2.1 结构布置及梁,柱截面尺寸的初选

2.1.1 结构选型

根据建筑办公楼的要求，为使平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构采用混凝土框架结构体系，屋面结构采用现浇混凝土肋型屋盖刚柔性结合的屋面，板厚120mm。楼面结构，采用现浇混凝土肋型楼盖，板厚120mm。楼梯结构，采用混凝土板式楼梯。

2.1.2 结构布置

本工程结构布置如下图所示

图2-1 结构平面布置图

2.1.3 梁柱截面尺寸初估

梁、柱截面尺寸的估算： （1）梁截面 1.AB跨： 主梁：L =7200mm

11

~）L=600mm~900mm,取h=700mm 12811

b=（~）h=233mm~350mm，取b=300mm

32

h=（

故横向与纵向框架梁的尺寸为300mm×700mm 次梁：L=7200㎜

11

~）L=400mm~600mm,取h=500mm 181211

b=（~）h=200mm~300mm，取b=300mm

32

h=（

故横向与纵向框架次梁尺寸为300mm×500mm 2.BC跨： 主梁：L=3000mm h=（

11

~）L=250mm~375mm,取h=500mm 12811

b=（~）h=167mm~250mm，取b=300mm

32

故BC跨横向框架梁的尺寸为300mm×500mm。 (2)柱截面

考虑地震作用组合的各种结构类型，采用轴压比来估算柱的截面尺寸，按下式计算：

NAGi 公式（2-1）

式中：

为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2,不等 跨 ：

取1.25；

A: 为按照简支状态计算柱的承载面积；

G：在单位面积上的重力荷载代表值，近似取近视取1215KN/m2; i: 为验算截面以上楼层层数；

则底层中柱的轴力设计值为

N=1.2×14×7.2×(7.2+3)/2×5=3084.48kN

该项目工程全部使用C30的混凝土, 查表fc =14.3N/mm ，比)，其中由于抗震等级为三级，故=0.9。

2

Gi

fcA

iG

(轴压fcA

N3084.48103

A239664.336mm2

fc0.914.3

故将框架柱的尺寸确定为b×h=500mm×500mm。并且为了施工的方便性，可以使得 各层的所有柱子的截面尺寸都保持不变。 2.1.4计算简图

将基础距离室外地坪的高度设为0.8m，室内外高差为0.45m，所以底层的柱子高 度为h=3.6+0.8+0.45=4.85m，其余各层柱高从楼面算到上一层楼面，所以都是3.6m,于是框架的计算见图为下图2-2表示。

图2-2 框架计算简图

2.2 荷载计算

2.2.1 屋面与楼面的恒荷载标准值计算

一、屋面

防水层（刚性）：30厚C20细石混凝土 24 ×0.03=0.72kN/m2 防水层（柔性）：三毡四油上面铺小石子 0.4 kN/m2 找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×20kN/m3＝0.3kN/m2 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 0.040m×14kN/m3＝0.56kN/m2 保温层：60厚矿渣水泥 0.060m×14kN/m3＝0.84kN/m2 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.120m×25kN/m3＝3kN/m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.010m×17kN/m3＝0.17kN/m2 合计 5.87 kN/m2

二.标准层楼面：

大理石面层 0.02m×28kN/m3＝0.56kN/m2 20厚1：3干硬性水泥砂浆 0.02m×20kN/m3＝0.4kN/m2 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25kN/m3＝3kN/m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17kN/m3＝0.17kN/m2 合计： 4.13 kN/m2

三．卫生间楼面

2厚水泥砂浆贴10厚300 ×300防滑地砖 0. 34kN/m2 20厚水泥细砂浆面层 0.02m×20kN/m3＝0.4kN/m2 30厚水泥砂浆找坡 （0.03+3.4×0.01/2）m×20kN/m3＝0.96kN/m2 15厚水泥砂浆找平 0.015m×20kN/m3＝0.3kN/m2 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25kN/m3＝3kN/m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17kN/m3＝0.17kN/m2 合计： 5.17 kN/m2

2.2.2 屋面与楼面活荷载计算

一、根据《荷载规范》查得 ： 屋面：2.0kN/m2 楼 面：2.0kN/m2

走 廊: 2.5kN/m2 二.雪荷载

Sk=1.0×0.45 kN/m2=0.45 kN/m2

2.2.3 梁、柱、墙、门、窗的重力荷载计算

一、梁自重：

1.边横梁、纵梁：b×h=300mm×700mm

梁自重： (0.7m-0.12m)×25kN/m3×0.3m =4.35 kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆：

[(0.7m-0.12m)×2+0.3m] ×0.01m×17kN/m3=0.25kN/m

合计： 4.6 kN/m

2．中横梁：b×h=300mm×500mm

梁自重： (0.5m-0.12m) ×25 kN/m3×0.3m =2.85kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆：

[(0. 5m-0.12m)×2+0.3m] ×0.01m×17kN/m3=0.18 kN/m

合计： 3.03 kN/m 3.次梁：b×h=300 mm×500 mm

因为次梁的尺寸和作法相同，所以次梁的重力荷载也是3.03kN/m。

4.基础梁：b×h=300 mm×500mm

梁自重： 25 kN/m3×0.3m×0.5m=3.75kN/m

二.柱自重：

柱尺寸：b×h=500 mm×500 mm

柱自重： 0.5m×0.5m×25 kN/m3=6.25kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆： 0.01m×0.5m×4×17kN/m3=0.34 kN/m 合计： 6.59 kN/m

三.外墙自重： 标准层：

墙体： （3.6m-1.8m-0.5m）×0.24m×18kN/m3=4.32kN/m

铝合金窗： 0.35 kN/m2×1.8m=0.63 kN/m 水刷石外墙面： （3.6m-1.8m）×0.5 kN/m2=0.9 kN/m 水泥粉刷内墙面： （3.6m-1.8m）×0.36 kN/m2=0.648kN/m 合计： 6.498 kN/m 底层：

墙体： （3.6m-1.8m-0.5m）×0.24m×18kN/m3=4.32 kN/m 铝合金窗： 0.35 kN/m2×1.8m=0.63 kN/m 水刷石外墙面： （3.6m-1.8m）×0.5 kN/m2=0.9kN/m 水泥粉刷内墙面： （3.6m-1.8m）×0.36 kN/m2=0.648kN/m 合计： 6.498 kN/m 四.内墙自重： 标准层：

墙体： （3.6m-0.5m）×0.24m×18kN/m3=16.2kN/m 水泥粉刷内墙面： 3.6m×0.36 kN/m2×2=2.16kN/m

合计： 18.36 kN/m 底层：

墙体： （3.6m-0.5m）×0.24m×18kN/m3=16.2 kN/m 水泥粉刷内墙面： 3.6m×0.36 kN/m2×2=2.16 kN/m

合计： 18.36 kN/m

五.女儿墙自重：

女儿墙使用240mm厚的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，=5.5kN/m3，两侧均为20mm厚的抹灰，墙高设计为900mm，另外上面为100厚混凝土盖顶。 则单位面积内的重力荷载为：

5.5kN/m3×0.24m+17kN/m3×0.02m×2=2.33kN/m2

第三章 结构的线刚度与横向侧移刚度计算

3.1 结构的线刚度计算

在框架结构中，为了增大梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移，现

浇楼板的楼可以作为梁的有效翼缘。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取I=2 Io（Io为梁的截面惯性矩），边跨梁I=1.5 Io

I0bh3/12 公式（3-1）

梁采用C30混凝土，查表的，其弹性模量Ec3.0107kN/m2 i边＝EI/L=3.0107kN/m21.5中跨梁：

i中＝EI/L=3.0107kN/m22底层柱：

i底＝EI/L=3.0107其余各层柱： i上＝EI/L=3.0107

1

0.54/3.64.34104kNm 12

1

0.54/4.853.22104kNmkNm 12

1

0.3m(0.5m)3/3m6.25104kNm 12

1

0.3m(0.7m)3/7.2m5.36104kNm 12

令i上＝1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：

5.36104

1.24 i边＝4

4.34106.25104

1.44 i中＝4

4.34103.22104

0.74 i底＝

4.34104

则该框架的相对线刚度如下图3-1所示：

1.24

1.44

1.0

1.0

1.24

1.44

1.0

1.0

1.0

1.0

1.24

1.0

1.24

1.0

1.0

1.0

1.0

1.44

1.0

1.0

1.44

1.0

0.74

0.74

1.24

1.01.00.74

0.74

图3-1 框架梁柱的相对线刚度

3.2 结构的横向侧移刚度计算

底层： A、D柱 K

0.5K2.1761.24

0.592 1.676 c2K3.6760.74

12ic123.22104

Dc29724.68kN/m

h4.852

B、C柱 K

1.241.440.5K

3.622 c0.733

0.742K

12ic

12040.86kN/m 2h

D9724.6812040.86243531.08kN/m Dc

标准层： A、D柱 K

K1.242

0.383 1.24 C2K12

12ic124.34104

Dc20.38315390.93kN/m 2

h3.6

B、C柱 K

1.241.44K

22.68 c0.573

21K2

12ic

23026.11kN/m 2h

D15930.9323026.11276834.08kN/m Dc

计算结果见下表3-1：

表3-1 横向侧移刚度统计表

第四章 框架的风荷载、地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi

4.1 地震荷载作用下的梁、柱、墙、门、窗重力荷载标准值

4.1.1 梁、柱、墙、门、窗重力荷载标准值

1、外墙作法：全部使用240mm厚的灰砂砖，=18kN/m3，,一侧为20mm的厚抹灰层，

=17kN/㎡，一 侧墙体为水刷石墙面，=0.5kN/㎡。

所以外墙的重力荷载标准值为：18kN/m3×0.24m+17kN/m3×0.02m+0.5kN/m2 =6.24kN/m2

2、内墙使用240mm厚的灰砂砖，=18kN/m3,两侧均为20mm厚的抹灰层。 所以内墙的单位面积重力荷载标准值为：18kN/m3×0.24m+17kN/m3×0.02m×2=5.74kN/m2

三．门窗单个重力荷载计算

除大门为玻璃门=0.45kN/m2，办公室为木门=0.2kN/m2 窗：全部使用铝合金玻璃窗=0.35kN/m2

4.1.2 重力荷载代表值

重力荷载代表值指该建筑物的相关构件自重标准值和可变荷载组合值之和。

G1(G）0.5+G+G上墙上柱+G下柱2层梁板自重（

（4-1）

下墙

+G）

0.门5+G+G+0.G5窗楼面活荷载公式

其中G楼面活荷载前所乘的系数0.5为可变荷载的组合值系数。当计算顶层时，可变荷载取雪荷载，系数仍取0.5。 1、底层：

外墙总长：(43.2-0.5×6)×2+(17.4-0.5×3)×2-2.4×4-1.8×2-20×2.1=57m 外墙面积：57m×（4.85-0.7）m=236.55m2 外墙自重：6.24×236.55=1476.072kN 所以 G=1476.072/2=738.036kN 内墙总长：(702-0.5)×22-18×0.9=131.2m 内墙G=131.2×（4.85-0.7）×5.74/2=1562.658kN

底层梁自重 G=（7.2-0.5）×2×4.6+（3-0.5）×7×3.03+（7.2-0.5）×4×6×4.6+(7.2-0.5)×12×3.75=1473.251kN 柱子：G=894.922kN

门: G=2.4×2.7×4×0.45+（1.8×2.7×2+0.9×2.1×18）×0.2=20.412kN 窗：G=1.8×2.1×20×0.35=26.46kN

板：G=（43.2×17.4-(3.6-0.24)×7.2×2）×4.13+(3.6-0.24)×7.2×2×5.17=3154.76kN

活荷载：G=0.5×2.0×43.2×7.2×2+0.5×2.5×43.2×3×2.5=1027.08kN 2、二层：

外墙总长：（43.2-0.5×6）×2+（17.4-0.5×3)×2-24×2.1-2×2.1=57.6m 外墙自重：G=57.6×2.9×6.24/2=521.165kN

内墙总长：(7.2-0.5)×24-22×0.9=141m 内墙G=141×2.9×5.74/2=1173.543kN 柱：G=664.272kN 梁：G=1473.251kN

门：G=0.9×2.1×22×0.2=8.316kN

窗：G=（1.8×2.1×24+2.1×1.8×2）×0.35=34.398kN 板：G=3154.76kN 活荷载：G=1027.08kN 3、顶层：

雪荷载：G=0.5×0.45×43.4×17.6=171.864kN 外墙：G=521.165kN

内墙自重：G=141×2.9×5.74/2=1173.543kN 柱：G=664.272kN 梁：G=1473.251kN 门：G=8.316kN 窗：G=34.398kN

屋面女儿墙：0.9×（43.2+17.4）×2=109.98m2 女儿墙自重：G=109.98×2.33=256.25kN 板：G=43.2×17.4×5.87=4412.36kN

综合以上计算得：

G1=738.036+1562.658+1473.25+894.922+20.412+26.46+3154.76+1027.08=8897.579kN G2=521.165+1173.543+664.272+1473.25+8.316+34.398+3154.76+1027.08=8056.785kN G3=G4=8056.785kN

G5=176.002+521.165+1173.543+664.272+1473.251+8.316+34.398+73.32+256.25+4412.36=8792.877kN

4、集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi的计算简图如下：

G5=8792.877kN

G4=8056.785kN

G3=8056.785kN

G2=8056.785kN

G1=8897.579kN

4—1各层重力荷载代表值

4.1.3 横向水平地震作用下框架的侧移计算

取T0.6,则T12T0.29260.65s

4.1.4 横向水平地震作用下的楼层地震剪力计算

根据抗震结构规范，建筑物高度不超过40m，变形以剪切型为主的且质量和刚度沿高度分布较均匀，可以使用底部剪力法计算水平地震作用。结构总的横向水平地震作用标准值计算如下：

35581.689kGeq0.85Gi0.858897.5798056.78538792.877N

查表得

Tg0.35s ，max0.08；

因为TgT15Tg，T11.4Tg1.40.350.49s，所以可不考虑顶部附加地震作用分数

n。

Tg0.35

10.080.046maxT 0.651

0.9

0.9

FEk1Geq0.04635581.6891636.76kN

n0.08T10.070.122FnFEk0.1221636.76199.68kN

n

计算各质点的水平地震作用标准值，将上述n和FEk代入可得

Fi

GiHi

GH

jj1

n

FEk1-n 公式（4-2）

j

计算结果见表4-3：

4.1.5 水平地震作用下的位移验算

横向水平地震作用下的该一榀框架结构的每层间位移ui和顶点位移ui各按下面两式计算：

ui

Vi

D

j1

s

公式（4-3）

ij

uuk 公式（4-4）

k1

n

计算结果见表4-4所示，表中的层间弹性位移角=ui

/hi。 表4-4

由上表可知，该框架的最大层间位移角位于在第二层，其为1.110＜[ui/h]= 1/550，

满足要求。

4.2 风荷载标准值计算及位移验算

4.2.1 风荷载标准值计算

计算公式为：PkZsZw0A 公式（4-5）

计算结果见下表4-5：

所以，该框架在风荷载作用下的标准值示意图见下图4-2：

7.7

16.44

25.17

33.9

图4-2 风荷载作用下的结构受荷图，单位为kN

43.9

4.2.2 风荷载作用下框架的的位移验算

风荷载作用下框架的层间位移计算公式为：

uj

Vj

D

j1

n

公式（4-6）

该框架在横向风荷载作用下的侧向位移计算结果见下表： 表4-6

0.0002i满足要求。

第五章 地震荷载与风荷载的内力计算

5.1 水平地震荷载作用下的内力计算

水平地震作用下的框架柱端弯矩使用D值法计算。

5.1.1 各层柱端弯矩及剪力计算

相关的计算公式： Vij

Dij

D

j1

n

Vi 公式（5-1）

ij

b

Vij.yh 公式（5-2） Mij

u

Vij(1y)h 公式（5-3） Mij

yyny1y2y3 公式（5-4） 具体计算结果见下表：

表中M的单位为

，V单位为。

5.1.2 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算

通过以上计算所得的数据，使用节点弯矩平衡的计算方法，由梁线刚度按其分配的方式计算粱端弯矩。

具体的计算公式为：

l

ibub

Mlr(MijMij) 公式（5-5）

ibib

lb

ribub

Mlr(MijMij) 公式（5-6）

ibib

rb

Vb

2

M1Mbb

l

公式 （5-7）

n

Ni(VbLVbr) 公式（5-8）

ki

具体计算过程及结果详见表5-2:

1、绘制内力图 （1）弯矩图：

49.91

49.19

31.6236.7368.3568.3536.73

31.62

49.91

49.19

21.0885.43

74.75

61.6371.4896.31

36.8071.4861.63

81.49

42.90

64.21

117.65

94.51

77.94

91.47

111.72

73.46

116.57

111.44

151.4

64.2181.4996.3296.3296.0996.09

85.4321.08

64.35

117.65

74.75

139.10

61.16

77.94

111.44

90.96

151.4

77.94

73.46

179.85

222.69

222.69

179.85

图5-1 地震作用下的框架弯矩图M（kNm）

（2）剪力图

根据弯矩和剪力的关系，可采用隔离体方法计算剪力

A

B

MAMB

FQ

l

绘制剪力图如下：

19.52

11.22

24.49

29.79

44.59

20.43

47.65

37.75

27.33

64.76

43.30

32.70

74.48

52.23

64.67

34.37

74.29

图5-2 横向水平地震作用下的框架剪力图KN

（3）轴力图

横向框架在水平地震作用下的柱的轴力就等于梁端传来的梁端剪力，横向框架在水平地震作用下的轴力图如下图所示：

11.22

13.27

31.65

59.31

92.01

157.54

126.38

图5-3 地震作用下的框架柱轴力图KN

5.2 风荷载作用下的内力计算

风荷载作用下的框架柱端弯矩使用D值法计算。

5.2.1 各层柱端弯矩及剪力计算

计算公式同地震荷载，具体计算结果见表5-3：

表中M的单位为

，V单位为。

5.2.2 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算

通过以上计算所得的数据，使用节点弯矩平衡的计算方法，由梁线刚度按其分配的方式计算粱端弯矩。

计算公式也同地震荷载，具体计算过程及结果详见表5-4：

1、绘制内力图

(1)弯矩图，风荷载作用下的弯矩图如下图所示：

7.11

5.41

6.289.96

2.91

11.847.1026.00

18.31

19.0017.0741.08

8.771.667.11

20.3512.2012.20

14.79.9633.78

41.08

33.78

图5-4 风荷载作用下的框架弯矩图M（kNm）

（2）剪力图

0.89

1.942.31

1.54

2.09

4.85

4.93

3.50

7.89

3.29

5.03

4.79

12.67

6.78

5.89

9.8112.14

图5-5 风荷载作用下的框架剪力图KN

（3）轴力图

根据梁端剪力可以求出框架柱在风荷载作用下的轴力图：

0.89

1.05

2.98

3.81

6.48

8.2

11.27

17.1621.12

图5-6 风荷载作用下的框架柱轴力图KN

第六章 竖向荷载下的框架内力计算

6.1 框架结构的荷载计算

6.1.1 框架的计算单元

由于楼板在施工时是整体现浇的，则使用双向板，取横向框架进行计算，所以该计算单元的计算跨度为7.2m。

为了计算的方便性，可以将梁上的三角形与梯形荷载按下列各式换成等效的均布荷载计算：

5

三角形：q'q 公式（6-1）

8

梯形： q'(1223)q 公式（6-2）

a1.81

其中，===

l7.24

6.1.2 框架的荷载计算

一. A～B, C～D轴间的框架梁： 屋面板向下传递的荷载：

11

恒载：6.59kN/m21.8m[1-2()2()3]2=21.129kN/m

44

5

6.59kN/m1.8m7.41kN/m

8

23

112

活载：0.5kN/m1.8m1221.6kN/m

44 

5

0.5kN/m21.8m0.56kN/m

8

6.59kNm329.89kNm

楼面板向下传递的荷载：

0.5kN/m2320.75kN/m

11

恒载：4.13kN/m21.8m[1-2()2()3]2=13.242kN/m

44

5

4.13kN/m21.8m4.65kN/m

8

4.13kN/m2326.20kN/m

11

活载：2.0kN/m21.8m[1-2()2()3]2=6.413kN/m

44

5

2.0kN/m21.8m2.25kN/m

8

梁自重：4.60kN/m

2.0kN/m2323.0kN/m

A～B, C～D两轴间的框架梁均布荷载为： 屋面梁： 恒载＝梁自重＋板传荷载

＝4.60kN/m+21.129kN/m=25.729kN/m

活载＝1.60kN/m

楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载

＝4.60kN/m+13.242kN/m=17.842kN/m

活载＝6.413kN/m 二. B～C两轴间的框架梁： 屋面板传荷载：

5

恒载：6.59kN/m21.5m2=12.356kN/m

8

5

活载：0.5kN/m21.5m20.938kN/m

8

楼面板传荷载：

5

恒载：4.13kN/m21.52=7.744kN/m

85

活载：2.0kN/m21.5m2=3.75kN/m

8

梁自重：3.03kN/m

B～C两轴间的框架梁均布荷载为为： 屋面梁： 恒载＝梁自重＋板传荷载

＝3.03kN/m+12.356kN/m=15.386kN/m

活载＝0.938kN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载

＝3.03kN/m+7.744kN/m=10.744kN/m

活载＝3.75kN/m 三.A轴方向上的柱纵向集中荷载计算： 顶层柱： 女儿墙自重：

0.30m0.9m18kN/m325kN/m30.1m0.3m(1.5m20.3m)0.5m7.26kN/m

顶层柱恒载＝女儿墙＋梁自重＋板传荷载=

7.267.2+4.6(7.2-0.5)+7.417.2+25.7297.22=229.068kN 顶层柱活载＝板传荷载= 0.567.2+1.67.22=9.79kN

标准层的柱恒载＝墙自重＋梁自重＋板荷载=

6.498(7.2-0.5)+4.6(7.2-0.5)+4.657.2+3.037.22+13.2427.22 +18.363.6=232.51kN 标准层的柱活载＝板传荷载= 2.257.2+6.4137.22=39.29kN

基础顶面荷载＝底层外纵墙自重＋基础自重＝ 6.498(7.2-0.5)+3.754.85=61.724kN 四．B轴方向上的柱纵向集中荷载计算： 顶层柱荷载＝梁自重＋板传梁荷载＝

4.6(7.2-0.5)+7.417.2+9.897.2+3.037.22+21.1297.22=242.208kN 顶层柱活载=板传荷载=

0.567.2+1.67.22+0.757.2=15.19kN 标准柱恒载=墙＋梁自重＋板传荷载＝

6.498(7.2-0.5)+4.6(7.2-0.5)+4.657.2+6.27.2+3.037.22+13.2427.22 +18.363.6=277.15kN 标准层活载＝板传荷载＝

2.257.2+3.757.2+6.4137.22=66.29kN

基础顶面恒载=底层外纵墙自重＋基础自重 ＝6.498(7.2-0.5)+3.754.85=61.724kN 框架柱自重：

柱自重： 底层：0.5m×0.5m×25kN/m3×4.85m=31.96kN 其余柱：0.5m×0.5m×25kN/m3×3.6m=23.72kN

6.2 恒荷载作用下的框架内力计算

6.2.2 恒荷载作用下框架的弯矩计算

一、恒荷载作用下框架的弯矩计算按下面公式求得：

Mab1/12ql2 公式（6-3） Mba1/12ql2 公式（6-4）

恒荷载作用下框架的计算简图如图6-4所示:

图6-1恒载作用下的受荷简图

则：MA5B51/1225.7297.22111.37kNm

MB5A5111.37kNm

MB5C51/1215.3863266.47kNm

MC5B566.47kNm

MA4B41/1217.8427.2277.29kNm

MB4A477.29kNm

MB4C41/1210.7743246.54kNm MC4B446.54kNm

二．由前面所算得的梁、柱的相对线刚度，求出各节点的弯矩分配系数ij:

iji/(icib) 公式（6-5）

分配系数下表所示：

梁：MA0 MAMB1/2ql2QB.l0

QB(MAMB)/l1/2ql

MB0 MAMB1/2ql2QA.l0

QA(MAMB)/l1/2ql 柱：MC0 MCMDQD.h0

QD(MCMD)/h

MD0 MCMDQC.h0

QC(MCMD)/h

四．弯矩分配及传递

分配及传递过程与结果如表6-1所示：

梁跨中弯矩为：

MA5B5中25.779kN/m7.22(80.34kNm114.51kNm)69.62kNm

MB5C5中15.386kN/m32(79.59kNm2)62.28kNm MA4B4中117.892kN/m7.22(73.54kNm80.98kNm)38.68kNm MB4C4中10.774kNm32(48.99kNm2)36.87kNm MA3B3中17.892kNm7.22(69.01kNm80.05kNm)41.41kNm MB3C3中10.774kNm32(50.09kNm2)37.97kNm MA2B2中1/817.892kNm7.221/2(69.46kNm80.14kNm)41.14kNm

MB2C2中1/810.774kNm321/249.98kNm237.86kNm

MA1B1中17.892kNm7.22(64.09kNm80.02kNm)43.89kNm MB1C1中10.774kNm3254.51kNm242.39kNm 六.恒载作用下的框架剪力计算 1.梁端剪力： 第五层：

QAB(80.34114.51)/7.21/225.7797.288.059kN QBA(80.34114.51)/7.21/225.7797.297.550kN

`QBC(79.5979.59)/31/215.386323.079kN `QCB23.079kN

第四层：

QAB(73.5480.98)/7.21/217.8927.263.378kN QBA(73.5480.98)/7.21/217.8927.265.445kN

`QBC1/210.774316.161kN `QCB16.161kN

第三层：

QAB(69.0180.05)/7.21/217.8927.262.878kN QBA(69.0180.05)/7.21/217.8927.265.945kN

`QBC16.161kN

`QCB16.161kN

第二层：

QAB(64.0980.02)/7.21/217.8927.262.199kN QBA(69.4680.14)/7.21/217.8927.265.895kN

` QBC16.161kN `QCB16.161kN

第一层:

QAB(64.0980.02)/7.21/217.8927.262.199kN

QBA(64.0980.02)/7.21/217.8927.266.624kN

`QBC16.161kN `QCB16.161kN

2.柱端剪力：

QA580.3447.05/3.637.47kN QB534.9218.67/3.615.76kN QA426.4834.5/3.617.94kN QB413.3214.98/3.68.32kN

QA334.533.72/3.620.06kN QB314.9814.83/3.68.77kN

QA235.7343.88/3.623.41kN QB215.3316.98/3.69.50kN

QA1(20.2110.11)/4.856.25kN

`QB1(8.534.27)/4.852.64kN

八.绘制内力图：

80.34

83.34

69.62

62.2879.59

80.98

80.34

83.34

80.98

26.48

36.87

69.62

73.54

26.48

38.68

34.5

69.01

43.89

41.41

69.46

35.73

33.72

64.09

20.21

80.05

37.9750.0980.14

37.8680.02

42.3954.518.53

80.05

38.68

34.5

69.01

41.14

41.41

80.14

69.46

14.83

35.73

80.02

43.89

64.09

20.21

10.11

4.27

4.27

10.11

图6-2 恒荷载作用下的框架弯矩

80.06

97.55

23.08

80.06

97.55

37.47

63.3815.76

23.08

97.5565.45

80.06

16.16

37.47

17.94

8.32

65.45

80.06

62.88

65.4565.95

16.16

63.38

16.1680.06

65.95

8.77

20.06

23.08

63.38

62.93

65.90

8.77

62.88

23.41

62.93

16.1666.62

16.1616.166.25

16.16

20.06

16.16

62.93

16.1623.41

16.166.25

图6-3 恒荷载作用下的框架剪力图

80.06

37.47

17.94

62.88

20.06

62.93 23.41

6.25

80.06

97.55

图6-4 恒荷载作用下的框架轴力图

6.3 活荷载作用下的框架内力计算

6.3.1 活荷载作用下框架的弯矩计算

一.荷载作用下框架的弯矩计算按下面公式求得：

Mab1/126.4137.2227.704kNm Mba27.704kNm

Mbc1/123.75322.813kNm

分配及传递过程与结果如表6-2所示：

Mcb2.813kNm

梁跨中弯矩为：

MA5B5中6.413kN/m7.22(21.691kNm25.18kNm)18.121kNm

MB5C5中3.75kN/m32(7.918kNm2)3.699kNm MA4B4中6.413kN/m7.22(26.447kNm27.082kNm)14.792kNm MB4C4中3.75kNm32(4.546kNm2)0.327kNm MA3B3中6.413kNm7.22(12.843kNm25.685kNm)22.292kNm MB3C3中3.75kNm32(4.899kNm2)0.68kNm MA2B2中6.413kNm7.221/2(25.843kNm26.847kNm)15.211kNmMB2C2中3.75kNm321/24.819kNm20.6kNm

MA1B1中6.413kNm7.22(23.979kNm25.882kNm)16.626kNm

MB1C1中3.75kNm326.127kNm21.908kNm 三.活载作用下的框架梁、柱剪力计算 1.梁端剪力： 第五层：

QAB(21.69125.18)/7.21/26.4137.222.602kN QBA(21.69125.18)/7.21/26.4137.223.571kN

`QBC1/23.7535.625kN `QCB5.625kN

第四层：

QAB(26.44727.082)/7.21/26.4137.222.999kN QBA(26.44727.082)/7.21/26.4137.223.175kN

`QBC5.625kN `QCB5.625kN

第三层：

QAB(25.68526.777)/7.21/26.4137.222.935kN QBA(25.68526.777)/7.21/26.4137.223.238kN

`QBC5.625kN `QCB5.625kN

第二层：

QAB(25.84326.847)/7.21/26.4137.222.947kN QBA(25.84326.847)/7.21/26.4137.223.226kN

`QBC5.625kN

`QCB5.625kN

第一层:

QAB(23.97925.882)/7.21/26.4137.222.822kN

QBA(23.97925.882)/7.21/26.4137.223.351kN

`QBC5.625kN `QCB5.625kN

2.柱端剪力：

QA521.69114.955/3.610.778kN QB517.26212.14/3.68.684kN

QA411.49312.843/3.67.158kN QB410.39610.939/3.66.275kN

QA312.84312.562/3.67.472kN QB310.93910.815/3.66.398kN

/3.68.707kN QA213.28216.321

QB211.21313.216/3.67.185kN

QA1(7.6583.829)/4.852.368kN

`QB1(6.5393.27)/4.852.022kN

四.绘制内力图

21.69

25.18

21.69

3.70

25.18

21.69

21.69

27.08

18.12

11.49

14.96

14.79

25.68

0.33

27.08

18.12

26.45

11.49

26.78

12.84

16.63

4.900.6810.944.820.6

26.78

14.79

25.68

12.84

22.29

13.28

25.84

26.85

22.29

25.84

26.85

7.66

12.56

15.21

23.98

7.66

10.82

11.21

25.88

6.131.916.54

13.28

15.21

23.98

16.63

16.32

3.83

3.27

3.27

3.83

图6-5 活荷载作用下的框架弯矩图

22.60

5.63

23.57

8.65 22.60

10.78

23.57 5.63

7.16

22.94

6.28

23.18 5.63

6.40

23.24

23.00

7.47

23.24

22.95

23.23

5.63 23.35

22.94

23.23

7.19 8.71

22.95

23.35

22.82

2.37

图6-6 活荷载作用下的剪力图

44.39

219.15

281.26

425.07

图6-7 活荷载作用下的轴力图