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毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 1 办公楼多层框架设计 【摘要】本文的毕业设计主要讲述了办公楼设计。设计的内容包括建筑设计、 结构设计两 部分。 毕业设计是土木工程专业的必修课程， 我的设计是办公楼设计， 设计采用钢筋混凝土现浇框架结构，建筑层数为三层，建筑总高度 13.2m，总建筑面 积2072 ， 底层占地面积为 673。 根据设计要求， 设防烈度为 7 度， 抗震等级为三级， 设计中要考虑抗震设计。设计包括建筑部分、结构部分、楼梯、基础等。根据任务书 定出各层平面图及平面布置。 本方案主体结构为双向承重框架。 在进行荷载计算和构 件截面估算后， 选取了一榀框架进行计算，计算内容包括框架梁柱截面尺寸的选取 及线刚度的计算；恒载、活载、地震作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算；框架内力 组合； 框架梁柱配筋计算； 楼梯配筋计算及基础配筋计算。 框架受力钢筋采用级钢 筋， 箍筋采用级钢筋， 楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯； 由于柱网的限制， 基础采用 钢筋混凝土柱下独立基础。 整个方案设计基本符合设计和结构要求，具有一定的合 理性。 通过对办公楼楼层平面图、剖面图、构造图的绘制和结构的设计，熟悉了设计 的全过程，掌握了结构设计计算的基本方法， 创造性地完成了毕业设计任务。 同时， 对这些年所学的专业知识和基本概念有了更深的理解，从而提高了分析和解决实际 问题的能力。 【关键词】土木工程、钢筋混凝土结构、框架结构、楼梯、独立基础、恒载、活 载、地震作用、建筑面积、荷载设计值、荷载效应、概念设计、结构设计 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 2 目录 第一章 前言 3 第二章 设计依据 6 第一节 设计条件 6 1.1 建筑设计内容及规模6 1.2 面积分配6 第二节 设计内容 6 2.1 建筑设计6 2.2 结构设计6 2.3 说明书7 第三节 设计资料 7 3.1 地震资料7 3.2 工程地质资料7 第三章：混凝土现浇框架设计 8 第一节 结构布置及计算简图 8 第二节：材料选用及截面尺寸初步估算 8 第三节 荷载计算 11 3.3.1 恒载标准值计算 11 3.3.2 活荷载标准值计算 13 3.3.4 重力荷载代表值计算 17 第四节 板的计算 19 3.4.1 设计荷载19 3.4.2 计算跨度 0 l的求解 .20 3.4.3 截面设计 .21 第五节 水平地震作用计算 22 3.5.1 横向框架侧移刚度计算 22 3.5.2 横向自振周期计算25 3.5.3 横向水平地震力计算 26 3.5.4 水平地震作用下的位移验算 27 3.5.5 水平地震作用下框架内力计算 27 第六节 竖向荷载作用框架内力计算 32 3.6.1 恒载、活载的取值 32 3.6.2 梁柱端的弯矩计算 34 3.6.3 梁端剪力和轴力计算 45 第七节 风荷载内力计算 .49 3.7.1 风荷载集中力计算 .49 3.7.2 风荷载作用下的位移验算 .49 第八节 框架内力组合 .54 3.8.1 框架梁内力组合.54 3.8.2 框架柱内力组合 57 第九节 框架配筋 .61 3.9.1 框架梁配筋 .61 3.9.2 框架柱配筋.64 第四章 柱下独立基础设计 68 【参考文献】 . 73 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 3 第一章第一章 前言前言 毕业设计是土木工程专业本科培养的一个学习、 实践、 探索和创新相结合的实践 性教学 环节，是土木工程专业人才培养过程中的一个重要阶段，其基本要求是： 1 加强基本功：巩固、深化、综合大学前几年的基础理论和专业知识； 2 培养创新能力：提高面向工程实际提出问题、分析问题、解决问题的能力， 创新性 的完成毕业设计工作； 3 学习正确的工作方法和基本技能： 学会课题调研、 文献检索和工具书、 标准 及规范 的使用，掌握工程制图、设计计算、计算机应用等； 4 树立吃苦耐劳精神和团队精神：形成认真踏实、刻苦钻研的学习态度，善于 组织、 协调一致； 5 接受较为完整的职业教育：通过毕业设计，对建筑设计、施工、科研工作的 全过程 有相对完整的认识， 为毕业后从事工程领域的设计、 施工、 研究、 管 理等方面的工 作奠定良好的基础。 毕业设计是教学计划的最后一个教学环节， 通过毕业设计可以培养学生综合运用 所学的 基础理论和专业知识以及分析并解决实际工程技术问题的能力， 让学生熟悉 设计全过程， 掌 握设计方法和设计技能。因此，毕业设计指导老师和学生都非常重 视。 本次毕业设计的重点在方案设计（建筑部分），概念设计（结构部分），着重理解在 结构设计中的结构方案选择、荷载计算、荷载组合、抗震设计要求、内力组合、框架 结点构造、基础设计要点等。 在毕业设计的过程中， 熟悉了相关的书籍、 规范、 程序使用手册如 民用建筑设计 通则、建筑设计防火规范、建筑结构荷载规范等通用性规范。 在设计的过程中注意的问题是正确处理建筑设计和结构设计 的关系： 建筑设计主要解决以下问题： 1 环境、场地、体形； 2 与人的活动有关的空间组织； 3 建筑技术问题； 4 建筑艺术问题。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 4 结构设计主要解决以下问 题： 1 结构形式； 2 结构材料； 3 结构的安全性、适用性、耐久性； 4 结构的连接构造和施工方法。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 5 结构设计是建筑设计的基础上进行的，但在建筑方案设计阶段就应考虑主体结 构方案。 通过协调二者的关系，力争将合理的结构形式与建筑使用和美观需要统一起来。 我设计的总建筑总高度 13.2m，总建筑面积2072 ，底层占地面积为 673。根 据设计任务书和现行规范的要求， 我分别对该办公楼进行了基地的选址、 办公楼的总 平面图布置、办公楼的内部设计和结构设计。 这次设计我根据办公楼的使用功能， 组织好人流线和垂直交通之间的关系， 避免 相互干扰。 在办公楼建筑设计时根据中型办公楼对办公楼的三大部分： 大厅、 生活区 和办公区进行了合理安排。 我的办公楼的结构设计部分完成了该房屋的结构平面布 置， 以一 榀框架为例对框架进行设计、 计算， 横向框架在水平地震作用、 竖向恒荷载、 竖向活载、竖 向雪荷载作用下的内力计算、 内力组合及承载力计算， 并且设计了柱 下独立基础和楼梯。 根 据以上设计绘制了相应的建筑施工图和结构施工图。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 6 第二章第二章 设计依据设计依据 第一节 设计条件 第一节 设计条件 本工程的设计项目为办公楼设计，工程建设地点根据设计任务书地 段选址。 1.1 建筑设计内容及规模 总建筑面积：2073m2；层数：3 层； 结构类型：现浇框架结构；耐火等级：二级； 1.2 面积分配 （一） 办公室：约占总建筑面积 60% （二） 会议室：占总建筑面积 15% （三） 交通等辅助面积，约 25% 第二节 设计内容 第二节 设计内容 2.1 建筑设计 建筑施工图 1建筑说明； 2 建筑平面图、立面图及剖面图； 2.2 结构设计 （一） 结构方案、构件布置 1 根据功能要求，选择各部分的结构形式； 2 正确布置结构受力系统； （二） 设计计算内容 1 屋面板内力配筋计算； 2 框架内力计算，构件配筋设计； 3 基础设计计算； 4 楼梯计算； （三） 结构施工图 1 结构平面布置图及楼板配筋图、屋面板配筋图； 2 楼梯结构布置及配筋图； 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 7 3 框架梁、柱配筋图； 4 基础平面布置及基础详图； 2.3 说明书 （一） 建筑部分说明，应有工程概况简介，方案选择分析以及建筑平面、立面、 剖面。 （二） 结构部分设计计算书应有结构方案比较，结构平面布置，荷载计算， 内力计算 和内力组合，构件及节点设计，地基基础设计与计算，楼梯设 计与计算等。 第三节 设计资料 第三节 设计资料 3.1 地震资料 本建筑抗震设防烈度：地震烈度：7 度 设计基本地震加速度为 0.10g, 设计地震分组为第一组； 3.2 工程地质资料 （一） 场地工程地质条件 拟建场地位于某某工业园区，整个开发区已做好“三通一平”，基地建 设范围内地势平坦，钻孔之间地面高差不大，由钻探揭露，场地内的地 层按成因可分为人工填土层、第四系坡积土层、第四系残积土 层和燕 山期花岗岩。由上而下分别有下表所示： 设计参数建议值 地基持力 层 土层 名称 土层 厚 度 (m) 天然密 度 0 3 天然含 水 量 W(%) 孔隙 比 e0 塑性 指 数 Ip 液性 指 数 Il 内摩擦 角 凝聚力 C (k) 压缩模 量 变形模 量 承载力 fak (kPa) 坡积土层 7.30 1.77 22.90 0.86 19.70 0.13 25 28.0 6.0 15.0 200.0 （二） 地下水情况 本场地地下水属潜水， 埋藏于坡积土层， 稳定水位在地面下 2.5m 处，冻 土深度，不考虑。 （三） 气象条件： 基本风压力0.8kN/m2 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 8 第三章：混凝土现浇框架设计第三章：混凝土现浇框架设计 第一节 结构布置及计算简图 第一节 结构布置及计算简图 根据该办公楼的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设 计，其标准层建筑结构平面如下图3.1.1 图3.1.1 结构平面布置图 主体结构功三层，层高为3.6m。平面柱网采用7.5m6m。本工程采用现浇框架 结构，双向承重体系，建筑设计室内标高为+0.00m， 室外地坪标高为-0.45m。 根据工 程地质资料的岩土工程分析评价， 地基持力层可设在坡积土层上， 该层顶部设计标高 约为-0.81m。 根据基础顶面与室外地坪、持力层位置及地下水位的关系，基础顶面标 高可选择为-0.85m。 第二节：材料选用及截面尺寸初步估算 第二节：材料选用及截面尺寸初步估算 2.2.1 主要构件材料： （一） 混凝土强度：屋面板采用C30混凝土，楼板采用C30混凝土，梁柱采用C30 混凝土。 （二） 钢筋使用HPB235和HRB335两种钢筋 2.2.2 构件截面尺寸的初定： 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 9 梁的截面尺寸应满足承载力、 刚度及延性要求。 截面高度一般取梁跨度 l 的 1/121/8， 当梁的负载面积较大或荷载较大时， 宜取上限值。 为防止梁产生剪切脆 性破坏，梁的净跨与截面高度之比不宜小于 4。梁的截面适宜高宽比为 23.5。 （一） 梁 框架梁： hpb=(1/121/8)7500=625mm950mm，取 hpb=800mm bpb=(1/31/2)hpb=250mm375mm，取 bpb=300mm 次梁： hsb=(1/201/15)6000=310mm410mm，取 hsb=400mm bsb=(1/3.51/2)hsb=120mm200mm，取 bsb=200mm （二） 框架柱 对于多层框架，无论从受力的角度和柱的净高度而言，都以底层最为不利。从 基础顶面至一层楼面高度为 H1=4.45m。 柱截面的宽度通常在(1/201/15)H1 之间, 即 bc=H1/15=296mm,同时在抗震设计中,柱截面宽不小于 300mm,并不小于框架主梁 截 面 宽 度 +100mm ， 因 框 架 主 梁 已 选bpb=300mm, 故 内 柱 截 面 尺 寸 初 选 bc=300mm+100mm=400mm，即 400mm450mm。 对于外柱截面，考虑框架梁纵向钢筋的锚固要求，外柱截面尺寸初选为 400mm 550mm。 柱截面尺寸还可根据柱的轴压比按下列公式估算： N = Fg E n （式 3.2.1） c c f N A = （式 3.2.2） N 为柱组合的轴压设计值； F 为简支状态计算的柱的负载面积； gE 为折算在单位 建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取 1215kN/m，此 处取15kN/m；为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数， 边柱取 1.3， 内柱取 1.2； n 为验算截面以上楼层层数； Ac 为柱截面面积； fc 为混凝土轴心抗压强度设计值； 为框架柱轴压比限值，此处可近似取为0.9（三级抗震框架）。 由图 3.11 可知边柱及中柱的负载面积分别为 7.53.0m2 和7.54.05m2。 可得下层柱截面积： 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 10 边柱： = c A 1.37.53.0151033/(0.914.3)=102272.7mm2 内柱：= c A 1.27.54.05151033/(0.914.3)=127447.6mm2 如取柱截面为正方形，则边柱和内柱截面分别为320mm320mm 和 357mm 357mm。 根据上述计算结果，并考虑相关因素。柱截面尺寸可全取500mm500mm: 按上述方法确定的柱截面高度 c h不宜小于 400mm,宽度不宜小于 350mm， 柱净高与 截面长边尺寸之比大于 4，满足要求。 （三）板厚度： 根据结构平面布置图，柱网尺寸为7.5m6.0m,最大板尺寸为6.0m3.9m，为双 向板，板厚可取为100h =mm，且能满足刚度要求。 （四）基础： 选用柱下阶梯型独立基础，基础埋深 1.5m；室外地坪标高为 -0.45m, 设计基础顶面标高-0.85m。取10轴框架进行计算，框架结构 计算简图如图3.2.1所示。取顶层的形心线作为框架柱的轴线，梁轴 线取至板底，2-3层柱高即为层高3.6m，底层柱高度从基础顶面取至 一层板底，即 1 H=3.6+0.85=4.45m。 图3.2.1 框架计算简图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 11 第三节 荷载计算 第三节 荷载计算 3.3.1 恒载标准值计算 屋面：刚性防水屋面(有保温层) ： 40 厚 C20 细石砼内配直径 4 间距 150 双向钢筋 0.8 kN/m 2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平 0.02x20=0.4kN/m 2 48 厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩保温层 0.048x10=0.48 kN/m 2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 0.02x20=0.4 kN/m 2 100 厚结构层 0.1x25=2.5 kN/m 2 12 厚板底抹灰 0.012x20=0.24 kN/m 2 合 计 4.82kN/m 2 楼面： 水磨石地面(10mm 面层,20mm 水泥砂浆打底，素水泥打底) 0.65kN/m 2 100 厚钢筋砼板 250.10=2.5kN/m 2 12 厚水泥沙浆 0.01220=0.24 kN/m 2 合 计 3.39kN/m 2 梁自重： 边跨梁 bXh=300600mm 梁自重 250.3(0.6-0.13)=3.75kN/m 抹灰层：12 厚水泥砂浆 (0.012(0.6-0.13)2+0.0120.3)200.312kN/m 合计 4.062kN/m 中间跨梁 bXh=250500mm 梁自重 250.25(0.5-0.13)=3.00kN/m 抹灰层：12 厚水泥砂浆 (0.012(0.5-0.13)2+0.0120.25)200.26kN/m 合计 3.26kN/m 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 12 柱自重： bXh=500500mm 柱自重 250.500.50=6.25kN/m 抹灰层：12 厚水泥砂浆 0.0120.504200.48kN/m 合计 6.73kN/m 外纵墙自重： 二、三层： 纵墙（240 灰砂砖） 18(3.6-0.5-1.8)0.24=5.62kN/m 铝合金门窗 0.351.8 =0.63kN/m 水泥粉刷外墙面 0.36(3.60-1.80)=0.756kN/m 水泥粉刷内墙面 0.36(3.60-1.80)=0.756kN/m 合计 7.76kN/m 底层： 纵墙（240 灰砂砖） 18(4.45-1.80-0.50-0.40)0.24=7.56kN/m 铝合金门窗 0.351.8=0.63kN/m 釉面砖外墙面 0.5(4.35-1.80-0.50)=1.025kN/m 水泥粉刷内墙面 0.756kN/m 合计 9.97kN/m 内纵墙自重： 二、三层： 纵墙（240 灰砂砖） 18(3.60-0.50)0.24=13.39kN/m 水泥粉刷墙面 0.36(3.60-0.5)2.00=2.232kN/m 合计 15.62kN/m 底层： 纵墙（240 灰砂砖） 18(4.45-0.50-0.40)0.24=15.34kN/m 水泥粉刷墙面 0.363.602=2.808kN/m 合计 18.14 kN/m 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 13 3.3.2 活荷载标准值计算 屋面和楼屋面活荷载标准值 根据荷载规范查得： 上人屋面 2.0 2 mkN 楼面：办公室 2.0 2 mkN 会议室 2.0 2 mkN 走道 2.5 2 mkN 3.3.3 竖向荷载下框架受荷总图 图3.3.1 框架计算简图 （1） ：A-B 轴间框架 屋面板荷载： 板传至梁上的三角形和梯形荷载等效为均布荷载 恒载 15 4.826.0218.08/ 28 kN m= 活载 15 2.06.027.5/ 28 kN m= 楼面板荷载： 恒载 15 3.396.0212.71/ 28 kN m= 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 14 活载 15 2.06.027.5/ 28 kN m= 梁自重 4.06/kN m A-B 轴间框架梁均布荷载： 屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 4.06 18.08 22.14/kN m =+ = 活载=板传荷载 7.5/kN m= 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙重 4.06 12.71 11.136 27.91/kN m =+ = 活载=板传荷载 7.5/kN m= （2） ：B-C 轴间框架梁均布荷载： 屋面板传荷载： 恒载 1 4.822.1 210.122/ 2 kN m= 活载 1 2.02.1 24.2/ 2 kN m= 楼面板荷载： 恒载 1 3.392.1 27.12/ 2 kN m= 活载 1 2.52.1 25.25/ 2 kN m= 梁自重 3.26/kN m B-C 轴间框架梁均布荷载： 屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 3.26 10.122 13.38/kN m =+ = 活载=板传荷载 4.2/kN m= 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 15 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 3.267.12 11.136 21.62/kN m =+ = 活载=板传荷载 5.25/kN m= （3） ：C-D 轴间框架梁均布板荷载同 A-B 轴 （4） ：A 柱纵向集中荷载计算 顶层柱： 女儿墙自重(做法:墙高 900mm,100mm 砼压顶) 3 0.24 0.9 18/25 0.1 0.24(1.220.24 ) 0.5 5.808/ KN mmm kN m =+ + = 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载+板传荷载 16.30 8.62 (7.50.5)3.26 (7.50.5)7.5 2 133.21kN =+ = 15 2.06.0(7.50.50)26.25 28 kN=顶层柱活载 标准层柱： 标准层柱恒载=墙自重 +梁自重+板传荷载 1 8.62 (7.50.50)3.26 (7.50.50) 16.307.5 2 144.29kN =+ = =标准柱活载板传活载 ()7.50.5 7.526.25 2 kN = （5） ：B 柱纵向集中荷载计算 顶层柱： 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 23 15 3.26 (7.50.50)4.826.0(7.50.50) 28 1 4.822.112 0.150.15.5 2 120.03kN =+ + + = （） （7 -0.50） 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 16 顶层柱活载=板传活载 1515 2.06.0(7.50.50)2.02.1.50.50 2828 25.29.6 35.44kN =+ =+ = （7） 标准层柱： 标准层柱恒载=内纵墙自重+梁自重+板传荷载 15 17.14 (7.50.50)3.62 (7.50.50)3.396.0(7.50.50) 28 15 3.392.1.5 28 205.4kN =+ + = （7 -0.50） 1515 2.06.0(7.50.50)2.52.1.50.50 2828 35.44kN =+ = 顶层柱活载（7） 基础顶面恒载=底层内总墙+基础梁自重 19.87 (7.50.50)2.5 (7.50.50) 156.6kN =+ = 结构在进行梁柱的布置时柱轴线与梁的轴线不重合，因此柱的竖向荷载对柱 存在偏心。框架的竖向荷载及偏心距如图 3.3.2 所示。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 17 图3.3.2 竖向荷载和偏心距 3.3.4 重力荷载代表值计算 结构的重力荷载代表值应取结构和构件自重标准值 k G加上各可变荷载组合值 1 n Qiik i Q = ，即 1 n kQiik i GGQ = =+ 屋面活载 2 2.0/kN m 0 Q = 楼面活载：办公室、会议室等 2 2.0/kN m 1.0 Q = 过道 2 2.5/kN m （1） 屋面处的重力荷载代表值的计算 女儿墙的计算 5.81 (49.5 14.1) 2739.0GglkN=+= 女儿墙女儿墙 屋面板结构层及构造层自重的标准层 4.82 49.5 14.1 3364.2 G kN = = 屋面板 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 18 25 0.5 0.5 (1.950.13) 20 228.75 G kN = = 柱 顶层的墙重 1 8.62 (7.50.5) 2(7 50.5) 2(60.5) 2(60.5) 2(2.1 0.5) 2 17.14 (7.50.5) 2(5.50.5) 2(3.60.5) 2(60.5) 2(6.00.5) 2 (6.00.5) 8(2.1 0.5) 4 3371.2 G kN = + + + + + + + + + + + = 墙 。 7393364.2584.33228.75 1095.99 4065.30 GGGGGG kN =+ =+ = 顶层梁女儿墙屋面板柱墙 （2） 其余层楼面处重力荷载代表值计算 2191.98GkN= 墙 3.39 (23.40.6) (14.70.6) 3.39 24 15.31244.81 G kN =+ = 楼面板 25 0.5 0.5 (3.90.13) 20 472.5 G kN = = 柱 2191.98 1244.81 584.33472.5 4493.62 GGGGG kN =+ =+ = 标准层墙楼面板粱柱 （3） 底层楼面处重力荷载代表值计算 3.94.85 0.13 22 2191.982191.98 1.126 3.90.13 2468.17 G kN + = = 墙 1244.81GkN= 楼面板 584.33GkN= 梁 472.5 1.126 532.04 G kN = = 柱 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 19 2468.17 1244.81 584.33532.04 4843.4 GGGGG kN =+ =+ = 标准层墙楼面板粱柱 （4） 屋顶雪荷载标准值 0.40 (23.40.6) (14.70.6) 0.40 24 15.3146.88 QqS kN =+ = 雪雪 （5） 楼面活荷载标准值 2.0 23.7 13.22.5 23.7 2.6 625.68 154.05 779.73 GqSqS kN =+ =+ =+ = 楼面教教走道走道 （6） 总重力荷载标准值 0.5 EW G=+ 屋面处屋面处结构和构件自重雪荷载标准值 =4065.30+0.5 146.88 =4138.74kN 0.5 779.93 0.5 779.93 EW EW G G =+ =+ 楼面处底层楼面处结构自重活荷载标准值 =4843.40+0.5 =5233.27kN 标准层楼面处结构自重活荷载标准值 =4493.62+0.5 =4883.6kN 第四节 板的计算 第四节 板的计算 在肋形楼盖中,四边支承板的长边 2 l与短边 1 l之比 21 /2ll 时可按双向板设计。现 取轴线 3-4/C-D 间二层板 B（办公室）进行计算，其他板类此计算。 3.4.1设计荷载 恒载： 楼面： 水磨石地面(10mm 面层,20mm 水泥砂浆打底，素水泥打底) 0.65kN/m 2 100 厚钢筋砼板 250.10=2.5kN/m 2 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 20 12 厚水泥沙浆 0.01220=0.24 kN/m 2 合 计 3.39kN/m 2 2 3.39 1.24.068/kN m= 活载： 2 2.0/kN m 2 1.4 2.02.8/kN m= 办公室 2 6.87/PgqkN m=+= 2 /25.47/PgqkN m=+= 3.4.2 计算跨度 0 l的求解 内跨的计算跨度取净跨，边跨的计算跨度为净跨加上板厚的一半， 边跨 0 /2 n llb=+ 内跨 0c ll=（轴线间距） 第三,弯矩的求解 跨中最大弯矩发生在活载为棋盘式布置时，它可以简化当内支座为固定的 /2gq+作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时/2q作用下的跨中弯矩值之和。 支座最大负弯矩可近似按活载满布求得，即内支座固定时，gq+作用支座弯矩， 计算弯矩时考虑泊松比影响，取0.2 c =。 板的区格划分见图 3.3.3。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 21 图 3.3.3 板的区格划分 B 区格板 01 6.00.30.1/ 25.75lm=+= 02 3.6 c llm= 01 02 5.75 1.60 3.6 l l = 22 0202 1 22 (0.036320.2 0.0326)()(0.04310.2 0.05728) 22 0.04284 5.47 3.60.054556 1.4 3.6 4.03/ qq mgll kN m m =+ =+ = 22 0101 2 22 (0.050230.2 0.04045)()(0.067280.2 0.0531) 22 0.05832 5.47 3.60.0779 1.40 3.6 4.13 1.41 5.54/ qq mgll kN m m =+ =+ =+ = “22 1101 0.08764 ()0.08764 6.87 3.6 7.80/ mmgq l kN m m = += = “22 2201 0.0743 ()0.0743 6.87 3.6 6.61/ mmgq l kN m m = += = 3.4.3 截面设计 截面的有效高度：选用10的钢筋作为受力主筋，则 01 l（长跨）方向跨中的截 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 22 面 的 01 3 100 15 1570 2 d hhcmm= =。 02 l（ 短 跨 ） 方 向 跨 中 的 截 面 的 02 100 15580 2 d hhcmm= =。支座截面处 0 80hmm=。 截面弯矩设计：板四周与梁整浇，故弯矩设计值应按如下折减： （1） 对于连续板的中间区格，其跨中截面及中间支座截面的折减系数为 0.8。 （2） 对于边区格跨中截面及第一内支座截面“ 当 0 /1.5 b llT1=0.502S，则 n 取为 0 FI= 1 i EK n jj j G Hi F G H = （1-n） 各层横向地震作用及楼层地震剪力计算见表 3.5.5 表 3.5.5各层横向地震作用及楼层地震剪力 层 次 hi Hi Gi GiHi = S j ii ii HG HG 1 Fi Vi 3 3.6 11.65 4884 61782.6 0.311 182.15 384.22 2 3.6 8.05 4884 42735 0.215 125.93 510.15 1 4.45 4.45 5233 25380 0.128 74.97 585.12 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 27 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如图 3.5.2、图 3.5.3 图 3.5.2 水平地震作用分布 图 3.5.3 层间剪力分布 3.5.4 水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移 i 和顶点位移i分别按式 1 i n i ij i V u D = = 和 n k1 ()k计算 计算过程见表 3.5.6，表中还计算了各层的层间弹性位移角 e =i/hi 表 3.5.6 横向水平地震作用下的位移验算 层次 Vi Di i i hi e= i i h 3 384.22 490244 1.26 5.66 3600 1/2875 2 510.15 490244 1.67 4.40 3600 1/2456 1 585.12 346932 2.73 2.73 4450 1/1676 由表 3.5.6 见，最大层间弹性位移角发生在第 1 层，其值为 1/59091/550 满足 式eeh 的要求，其中/h=1/550 由表查得。 3.5.5 水平地震作用下框架内力计算 水平地震作用下的内力采用改进的反弯点法。框架柱端剪刀及等矩分别按式 Vij= 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 28 和V D D i S j ij ij 1 b ij MyhVij=计算，各柱反弯点高度比 y 按式 y=yn+y1+y2+y3确度，各修正值 见表 3.5.7。 表 3.5.7 柱剪力计算 层次 A 轴柱 B 轴柱 C 轴柱 D 轴柱 第 三 层 0.040 D D = 0.040 384.2215.38VKN= 0.066 D D = 0.066 384.2225.36VKN= 同 B 轴 同 A 轴 第 二 层 0.040 D D = 0.040 510.1520.41VKN= 0.066 D D = 0.066 510.1530.67VKN= 同 B 轴 同 A 轴 第 一 层 0.0445 D D = 0.0445 585.1226.1VKN= 0.0585 D D = 0.0585 585.1234.26VKN= 同 B 轴 同 A 轴 表 3.5.8各柱的反弯点高度 层 次 A 轴柱 B 轴柱 C 轴柱 D 轴柱 第 三 层 0 11 33 1.270.464 1.00 1.00 0.50 ky y y y = = = = 0 11 33 3.490.50 1.00 1.240 0.50 ky y y y = = = = 同 B 轴 同 A 轴 第 二 层 0 11 33 1.270.464 1.000 1.240 0.464 ky y y y = = = = 0 11 33 3.490.5 1.00 1.240 0.50 ky y y y = = = = 同 B 轴 同 A 轴 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 29 第 一 层 0 23 1.580.587 00 0.587 ky y y = = = 0 23 4.360.55 0.8040 0.55 ky y y = = = 同 B 轴 同 A 轴 梁端弯矩剪力及柱轴力发别按下式计算： )( 1 ij b i l b l b l bl b MM ii i M+ + = + )( 1 ij b i r b l b r b r b MM ii i M+ + = + Vb=(Mb 1+ M b 2)/l， Ni= k n ik r b l b VV = )( 表 3.5.9横向水平地震作用下 A 轴框架柱 层号 () im VKN y c MKN m 上 （） c MKN m 下 （） 3 1538 045 30.45 24.92 2 2041 0464 39.38 34.09 1 261 0587 47.97 68.18 表 3.5.10横向水平地震作用下 B 轴框架柱 层号 () im VKN ( ) y m c MKN m 上 （） c MKN m 下 （） 3 2536 050 45.65 45.65 2 3067 050 55.21 55.21 1 3426 055 68.61 83.85 表 3.5.10 横向地震作用下梁弯矩 A 柱 B 柱 层号 c MKN m 上 （） 下 （） c MKN m c MKN m 上 （） 下 （） c MKN m A 右 B 左 B 右 3 30.45 24.92 45.65 45.65 30.45 28.76 16.89 2 39.38 34.09 55.21 55.21 64.3 63.54 37.32 1 47.97 68.18 68.61 83.85 82.06 78.01 45.81 结果如图 3.5.4，图 3.5.5，图 3.5.6。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 30 图 3.5.4地震作用下的框架弯矩图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 31 图 3.5.5地震作用下的框架剪力图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 32 图 3.5.6地震作用下的框架轴力图 第六节 竖向荷载作用框架内力计算 第六节 竖向荷载作用框架内力计算 3.6.1 恒载、活载的取值 竖向荷载作用下的内力一般可采用近似法， 有分层法， 弯矩二次分配法和迭代法。 当框架为少层少跨时，采用弯矩二次分配法较为理想。这里竖向荷载作用下的内力计 算采用分层法。 竖向荷载作用下,框架的内力分析除活荷载较大的工业与民用建筑.可以不考虑 活荷载的不利布置,这样求得的框架内力,梁跨中弯距较考虑活载不利布置法求得的 弯局偏低,但当活载占总荷载的比例较小时,其影响很小.若活荷载占总荷载的比例较 大时,可在截面配筋时,将跨中弯距乘以 1.11.2 的较大系数。 框架横梁均布恒荷载、活荷载可从前面荷载计算中查得。具体数值见图 3.6。其 中框架柱的相对线刚度除底层柱之外其于各层乘以 0.9。 图 3.6.1 横向框架荷载作用图 由于柱纵向集中荷载的作用，对柱产生偏心。在恒荷载和活荷载的作用下的偏心 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 33 矩如图 3.6.2，3.6.3 所示。 图 3.6.2 竖向恒载引起的偏心弯矩 图 3.6.3 竖向活载引起的偏心弯矩 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 34 3.6.2 梁柱端的弯矩计算 梁端柱端弯矩采用弯矩分配法计算。计算步骤为： （1） 将原框架分为 3 个分层单元，除底层柱外的其于各层柱的相对线刚度乘以 0.9。 （2） 用弯矩分配法计算每一个分层单元的杆端弯矩， 底层柱的传递系数为 0.5， 其余各层柱的传递系数为 1/3。将分层法所得到的弯矩图叠加，并将节点 不平衡弯矩进行再分配。 梁端固定弯矩计算： 恒载： 屋面： , 22 11 22.14 6.066.42 1212 AW BW g MglkN m= = = , 66.42 BW AW g MkN m= , 22 11 13.382 2.13.72 1212 BW CW g MglkN m= = = , 3.72 CW BW g MkN m= , 66.42 CW DW g MkN m= , 66.42 DW CW g MkN m= 楼面： , 22 11 27.91 6.083.73 1212 Ab Bb g MglkN m= = = , 83.73 Bb Ab g MkN m= , 22 11 21.62 2.17.95 1212 Bb Ab g MglkN m= = = , 7.95 Bb Cb g MkN m= , 83.73 Cb Db g MkN m= , 83.73 Db Cb g MkN m= 活载： 屋面： , 22 11 7.50 6.022.5 1212 Aw Bw q MqlkN m= = = , 22.5 BW AW q MkN m= 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 35 , 22 11 4.2 2.11.54 1212 BW CW q MqlkN m= = = , 1.54 CW BW q MkN m= , 22.5 CW DW q MkN m= , 22.5 CW DW q MkN m= 楼面： , 22 11 7.5 6.022.5 1212 Ab Bb q MqlkN m= = = , 22.5 Bb Ab q MkN m= , 22 11 5.25 2.11.93 1212 Bb Cb q MqlkN m= = = , 1.93 Cb Bb q MkN m= , 22.5 Cb Db q MkN m= , 22.5 Db Cb q MkN m= 分层法计算见图 14、15、16。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 36 图 3.6.4顶层弯矩分配图、弯矩图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 37 图 3.6.5中间层弯矩分配及弯矩图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 38 图 3.6.6底层弯矩分配及弯矩图 竖向均布恒载作用下的框架初始弯矩图和最终弯矩图如图 3.6.7。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 39 图 3.6.7 竖向均布恒载作用下的框架弯矩图 竖向均布活荷载作用下的框架内力计算方法同上，结果见图 3.6.8、图 3.6.9、 图 3.6.10、图 3.6.11。 图 3.6.8顶层弯矩分配及弯矩图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 40 图 3.6.9 中间层弯矩分配及弯矩图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 41 图 3.6.10 底层弯矩分配及弯矩图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 42 图 3.6.11活荷载作用下的弯矩图 对节点不平衡弯矩进行再次分配，得到恒载和活载下框架的最终弯矩图如下图 3.6.12、图 3.6.13 ，其中活荷载作用下中间的节点弯矩差距较小，不载对其进行分 配。再根据弯矩图进行考虑塑性内力重分布的弯矩调幅。这里取梁端弯矩的调幅系数 为 0.8。调幅结果如表 3.6.1。 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 43 图 3.6.12 恒载下最终弯矩图 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 44 图 3.6.13 活载下最终弯矩图 表 3.6.1 梁端弯矩的调幅 AB 跨 BC 跨 调幅前 调幅后 调幅前 调幅后 恒载 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 三层 31.78 63.72 25.4 50.98 24.40 24.40 19.52 19.52 二层 58.23 86.25 46.58 69.00 19.45 19.45 15,56 15.56 一层 51.31 89.56 41.05 71.65 299029.90 23.92 23.92 活载 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 三层 11.26 20.54 9.00 16.43 9.37 9.37 7.50 7.50 二层 16.67 21.12 13.34 16.90 7.24 7.24 5.80 5.80 一层 14.88 21.07 11.90 16.86 7.24 7.24 5.80 5.80 毕业设计某多层办公楼框架设计计算说明书 45 3.6.3 梁端剪力和轴力计算 梁端剪力 qm VVV=+ : 2 : 2 qq mm ql VV MM VV = = 左 梁上均布荷载引起的剪力 右 梁端弯矩引起的剪力 柱轴力 N VP=+ : : V P 梁端剪力 柱顶竖向集中荷载 具体计算结果见表表 3.6.2, 表 3.6.3, 表 3.6.4, 表 3.6.5, 表 3.6.6, 表 3.6.7。 表 3.6.2 恒载作用下 AB 梁端剪力计算 层号 ()/q kN m ( )l m () /2ql kN ()