教学楼设计计算书.doc

学学 号：号：xxxxx 毕毕业业设设计计说说明明书书 graduate design 设计题目：设计题目：xxxxx 教学楼设计教学楼设计 学生姓名：学生姓名：xxxx 专业班级：专业班级：xxxx 学学 院：建筑工程学院院：建筑工程学院 指导教师：指导教师：xxxxx 2013 年年 6 月月 5 日日 摘 要 -i- 摘摘 要要 该工程位于 xxxx，地震设防烈度为 8 度。本工程采用框架结构。该楼为 四层，层高 3.9 米，总高 18.00 米，总建筑面积为 4019 平方米。 总的设计思路：在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用，各方 向的水平地震作用应全部由该方向抗侧力结构承担。采用框架结构计算的近似 法求解内力，即：求竖向荷载作用下的内力按无侧移框架用弯距二次分配法， 求水平地震作用下的内力按三角形分布用 d 值法。最后利用钢筋混凝土的相关 原理进行构件配筋计算及校核。 具体设计步骤分十步： 第一步：荷载统计，包括各层恒载、活载，计算各楼层重力荷载代表值。 第二步：刚度计算，包括各梁、柱的线刚度，柱的抗侧刚度 d，按框架分 析的 d 值法计算。 第三步：框架自震周期的计算。 第四步：验算侧移，包括顶部位移和层间位移。 第五步：内力计算，用反弯点法求得各柱端弯矩、梁端弯矩和梁端剪力。 第六步：竖向力作用下框架内力计算。采用弯矩二次分配法，对梁端弯矩 调幅。 第七步：综合配筋计算。将水平地震力与竖向力作用下分别求出的内力进 行不利组合，再根据得到的几组不利组合分别进行框架梁、柱的配筋计算，取 其中的最大值来配筋。 第八步：使用 cad 软件绘制一榀框架配筋图、楼板配筋图以及梁柱截面配 筋图。 第九步：楼梯设计，根据建筑设计中确定的楼梯参数，对楼梯的梯段板、 平台板和平台梁配筋进行计算，并绘制楼梯各处配筋图。 第十步：基础设计，首先对所给的工程地质条件进行地基处理，然后对基 础进行布置和截面配筋计算。具体的设计内容和设计进程将在正文中作详细说 明 关键词关键词：框架结构；结构分析；抗震设计 abstract -ii- abstract it locates the region of xxxx， the earthquake establishes to defend strong degree as 8 degree.the project adopts frame structure.there are three storys in the building.the height of the floor is3.9 m. the general height is 18.00m and the general area of the building is 4019 square meter. the general design thinking:the two directions of main shaft in building structure difference consideration horizontal seismic role，the horizontal seismic role of each direction should fight side force structure completely by this direction to understake.with the approximation of frame structural calculation beg to take affact untie force.beg to erect under load role force press without side move rigid frame use curved distance twice distribution law，beg horizontal earthquake to take affact under force press triangle distribution use d value method.the related principle that uses reinforced concrete finally carries out component to match tendon calulation and school nucleus. the concrete design stage divides into ten steps: the first step :load statistics，including each layer permanent year and work to carry，each building layer gravity load representative of calculation worth. the second step:rigidity calculation include the line rigidity of each beam and colume，colume fight the d value law calculation that side rigidity d analyses according to frame. the third step:frame from the calculation of the earthquake period. the fourth step:the side of checking computation is moved，includs top displacement between layer displacement. the fifth step:force calcultion get each colume end with on the contrary curved a litter method to bend distance and beam end curved distance and beam end cut force. the sixth step:erect to the force calculation in force role sill frame.with curved rules，distribute law twice，and bend rules amplitude modulation for beam end， the coefficient of amplitude modulation take 0.8. the seventh step:synthesize to match tendon calculation.face with horizontal seismic force with erect under force role difference beg make force carry out unfavorable combination，some groups of unfavorable combinations that basis gets abstract -iii- again carries out frame beam respectively， column match tendon calculation， take the biggest value in which is last match tendon. the eighth step:use cad software to draw one pin frame match tendon picture and floor match tendon picture as well as beam colume section match tendon picture. the ninth step:stairs design matches tendon according to the definite staris parameter in building design，for platform beam，platform board and the ladder section board of stairs to carry out calculation， and draw each place of stairs to match tendon picture the tenth step:basic design frist carries out foundation handling for the project geological condition given，is then arranged for foundation with section match tendon calculation. specific design content and design course will make detailed explanation in text. key words：frame structure;structural analysis;anti-seismis design 目 录 -iv- 目 录 摘要摘要iv abstract.iv 第一章 绪 论1 第二章.建筑设计部分.2 2.12.1 工程概况工程概况.2 2.22.2 建筑平面设计建筑平面设计.2 2.2.1 使用部分的平面设计.2 2.2.2 交通联系部分的平面设计.2 2.32.3 建筑剖面设计建筑剖面设计.2 2.42.4 建筑立面设计建筑立面设计.2 第三章 结构设计说明4 3.13.1 工程概况工程概况.4 3.2 结构设计方案及布置结构设计方案及布置 .4 3.3 变形缝设计变形缝设计 .4 3.4 构件初估构件初估 .4 3.4.1 柱截面尺寸的确定.4 3.4.2 梁尺寸确定.5 3.4.3 楼板厚度.5 3.5 基本假定与计算简图基本假定与计算简图.5 3.5.1 基本假定.5 3.5.2 计算简图.5 3.6 荷载计算荷载计算.5 3.7 侧移计算及控制侧移计算及控制.5 3.8 内力计算及组合内力计算及组合.6 3.8.1 竖向荷载下的内力计算.6 3.8.2 水平荷载下的计算.6 3.8.3 内力组合.6 3.9 基础设计基础设计.6 3.10 施工材料施工材料.7 第四章 结构设计计算书8 4.14.1 结构结构布布置置及计及计算算简图简图 8 4.24.2 荷载计算荷载计算 10 4.2.1 恒载标准值计算10 4.2.2 活荷载标准值计算12 4.2.3 竖向荷载下框架受荷总图13 4.2.4 重力荷载代表值计算19 4.34.3 地震作用计算地震作用计算 22 4.3.1 横向框架侧移刚度计算22 4.3.2 横向自振周期计算.25 4.3.3 横向水平地震力计算26 4.3.4 水平地震作用下的位移验算27 目 录 -v- 4.3.5 水平地震作用下框架内力计算28 4.44.4 竖向荷载作用框架内力计算竖向荷载作用框架内力计算 33 4.4.1 梁柱端的弯矩计算35 4.4.2 梁端剪力和轴力计算46 4.54.5 风荷载计算风荷载计算 48 4.64.6 内力组合内力组合.50 4 47 7 截面设计截面设计.53 4.7.1 框架梁的配筋计算（仅以一层梁为例说明计算过程）54 4.7.2 框架柱配筋计算.57 473 节点设计.60 4.84.8 楼板设计楼板设计 61 4.8.1 b，d 区格板的计算.61 4.8.2 a, c 单向板计算:.65 4.94.9 纵向连续梁设计纵向连续梁设计 66 4.9.1 荷载计算66 4.9.2 计算简图67 4.9.3 内力计算67 4.9.4 配筋计算68 4.104.10 楼梯设计楼梯设计（采用平行双跑楼梯） 70 4.10.1 踏步板计算算.70 4.10.2 斜梁设计72 4.10.3 平台板设计73 4.10.4 平台梁的设计75 4.114.11 基础设计基础设计.77 4111 独立基础设计78 b) 基底尺寸的确定79 c) 确定基础高度80 d) 基底配筋82 4112 联合基础设计85 第五章 施工组织部分设计91 5.15.1 工程概况工程概况.91 5.1.1 工程特点.91 5.25.2 施工部署施工部署.97 5.2.1 施工方案.97 5.2.2 施工顺序.97 5.35.3 施工进度计划表施工进度计划表.97 5.45.4 施工总平面图布置施工总平面图布置.97 5.55.5 施工准备工作施工准备工作.98 5.5.1 现场准备.98 5.5.2 技术准备.98 5.5.3 施工用水、生活用水98 5.5.4 施工用电.98 5.5.5 施工机械.98 5.5.6 劳动力组织.99 目 录 -vi- 5.65.6 主要施工方法主要施工方法.99 5.6.1 土方工程.99 5.6.2 基础工程.100 5.6.3 钢筋工程.101 5.6.4 混凝土工程.103 5.6.5 模板工程.104 5.6.6 砌筑工程.105 5.6.7 屋面工程.105 5.6.8 装饰工程.105 5.6.9 脚手架工程.106 5.75.7 质量安质量安全全措施措施.106 5.7.1 质量措施.106 5.7.2 安全措施.107 参考文献参考文献108 体体 会会109 谢谢 辞辞110 第 1 章 绪论 -1- 第一章 绪 论 根据设计材料提供场地的地质条件及所在地区的抗震烈度，确定出拟 建筑物的抗震等级三级。建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计部分。 建筑设计部分：综合了几个方案的优点，考虑可影响建筑的各种因素， 采用了既能满足现代化教学的多方面要求，又较经济、实用、美观的方案。 结构设计部分：分别从结构的体系选择、各构件的尺寸、结构总体的 布置、楼屋盖的结构方案及基础方案的选择等多方面进行了论述。 结构计算大致分为以下几个步骤： 荷载统计：荷载统计是在初选截面的基础上进行的，其计算过程是按 从上到下的顺序进行的，荷载的取值按各层房间的使用功能及位置的不同， 查荷载规范确定。 按建筑方案中的平、立、剖面设计 ，选定计算见图， 并初选柱截面。 框架变形验算：验算了框架在水平地震作用下横向变形。此过程中， 采用了顶点位移法计算结构的自震周期，按底部剪力法计算水平地震作用。 横向框架的内力分析：分别分析了横向框架在水平地震作用方向荷载 作用下的内力，用弯矩二次分配法计算梁端、柱端弯矩。 内力组合：对恒载、活载及地震荷载进行组合，造出最不利内力，并 以此为依据对框架梁、柱进行截面设计。 板的设计： 用弹性理论进行计算。 楼梯设计： 采用平行双跑楼梯。 设计成果： 平面图、立面图、剖面图、楼梯平剖面一张，楼屋盖的结 构布置、配筋图、基础平剖面施工图及建筑总说明和结构总说明等。 此外，本设计采用了 autocad 软件的应用。 河北联合大学建筑工程学院 -2- 第二章.建筑设计部分 2.1 工程概况 本工程为 xxxx 教学楼，位于唐山市，框架结构，共四层，建筑面积 4019m2，建筑物东西总长 54.3m，总宽 34.5m，建筑物最大高度为 18.00m。室内 外高差 0.45m。 建筑物结构设计使用年限为 50 年，抗震设防烈度八度。 内装修：内墙面：抹灰刷涂料和贴地砖；地面为水泥砂浆地面、磨光花岗 岩楼面及铺地转楼面。顶棚为抹灰刷涂料。 屋面做法：保温层为聚苯乙烯泡沫塑料板，防水层为 sbs 高聚物防水卷材。 2.2 建筑平面设计 2.2.1 使用部分的平面设计 对于使用房间平面设计的要求主要有：房间的面积、形状和尺寸要满足室 内使用活动的要求；门窗的大小和位置，应该考虑房间的出入方便，疏散安全， 采光通风良好；房间的构成应使结构构造布置合理，施工方便，材料要符合相 应的建筑标准。另外，使用房间面积的大小，主要是由房间内部活动特点、使 用人数的多少、家具设备的多少等因素决定。 2.2.2 交通联系部分的平面设计 交通联系部分涉及的主要要求是：交通路线简捷明确，连系通行方便；人流 通畅，紧急疏散时迅速安全；满足一定的采光通风要求。 2.3 建筑剖面设计 房间剖面的设计，首先要确定市内的净高。即房间内楼地面到顶棚或其它 构件底面的距离。 2.4 建筑立面设计 建筑的立面图反映的是建筑四周的外部形象。立面设计师在满足房间的使 用经济条件下，运用建筑造型和里面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的 内部空间组合面进行的。对于建筑物的立面的设计要求：能反映建筑功能要求 和建筑类型的特征；要结合材料性能、结构构造和施工技术的特点；掌握建筑 标准和相应的经济指标；适应基地环境和建筑规划的群体布置；符合建筑造型 第 2 章 建筑设计部分 -3- 和立面构图的一些规律，如均衡、韵律、对比、统一等；做到把适用、经济、 美观三者有机地结合起来。 xxxxxxxx -4- 第三章 结构设计说明 3.1 工程概况： 本工程为 xxxx 教学楼，拟建教学楼为四层。 工程所在地：xxxx。地 基承载力特征值 fak 按 160kpa 设计。设计使用年限：50 年。抗震设防： 抗震设防烈度 8 度，设计承载力特征值为 0.35g，设计地震第一组。 3.23.2 结构设计方案及布置结构设计方案及布置 钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和 水平荷载的结构体系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置 灵活，室内空间大等优点，广泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和 住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。因此这次设计的成集中学教学楼采用钢 筋混凝土框架结构。 按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三 种布置方案。 本次设计的教学楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，楼 板为预制板时应沿横向布置，楼板为现浇板时，一般需设置次梁将荷载传至横 向框架。横向框架还要承受横向的水平风载和地震荷载。在房屋的纵向则设置 连系梁与横向框架连接，这些联系梁与柱实际上形成了纵向框架，承受平行于 房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。 3.33.3 变形缝的设置变形缝的设置 在结构总体布置中，为了降低地基沉降、温度变化和体型复杂对结构的不 利影响，可以设置沉降缝、伸缩缝和防震缝将结构分成若干独立的单元。 当房屋既需要设沉降缝，又需要设伸缩缝，沉降缝可以兼做伸缩缝，两缝 合并设置。对有抗震设防要求的的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应该符合防震缝 的要求，并进可能做到三缝合一。 3.43.4 构件初估构件初估 3.4.1 柱截面尺寸的确定 第 3 章 结构设计说明 -5- 柱截面高度可以取 1/15 1/20hh ，h 为层高；柱截面宽度可以取为 1 2/3bh 。选定柱截面尺寸为 500 mm500mm 3.4.2 梁尺寸确定 框架梁截面高度取梁跨度的 l/8l/12。该工程框架为纵横向承重，根 据梁跨度可初步确定框架梁 300mm600mm 3.4.3 楼板厚度 楼板为现浇双向板，根据经验板厚取 130mm。 3.53.5 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 3.5.1 基本假定 第一：平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力 只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。 第二：由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭 转影响。 3.5.2 计算简图 在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结 计算体系，计算简图如后面所述。 3.63.6 荷载计算荷载计算 作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。恒载包括结构自重、结构表 面的粉灰重、土压力、预加应力等。活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、 雪荷载、安装荷载等。 高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和风力。地震作用计 算方法按建筑结构抗震设计规范进行，对高度不超过 40m 以剪切为主且质 量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。 竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载） 。结构自重可由构件 截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷 载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。 3.73.7 侧移计算及控制侧移计算及控制 xxxxxxxx -6- 框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变形和柱的轴向变形产生的。在层数不多 的框架中，柱轴向变形引起的侧移很小，可以忽略不计。在近似计算中，一般 只需计算由杆件弯曲引起的变形。 当一般装修标准时，框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点 位移与总高之比分别为 1：650，1：700。 框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的 层高之比不宜超过 1/550 的限值。 3.83.8 内力计算及组合内力计算及组合 3.8.1 竖向荷载下的内力计算 竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每 榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力， 然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅， 按两端固定进行计算。 3.8.2 水平荷载下的计算 利用 d 值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在 每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再 求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。 3.8.3 内力组合 第一：荷载组合。荷载组合简化如下： （1）恒荷载+活荷载、 （2）恒荷载+风荷载、 （3）恒荷载+活荷载+风荷载、 （4）恒荷载+地震荷载+活荷载。 第二：控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层， 底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。 框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，mmax，vmax，跨中截面，mmax。 框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：mmax 及相应的 n、v，nmax及相应 m、v，nmin及相应 m、v。 3.93.9 基础设计基础设计 在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构 3 部分彼此联系、相互制 约。设计时应根据地质资料，综合考虑地基基础上部结构的相互作用 与施工条件，通过经济条件比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工 第 3 章 结构设计说明 -7- 简便的地基基础方案。根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体 性较好的独立基础。 3.103.10 施工材料施工材料 第一：本工程中所采用的钢筋箍筋为级钢，fy=210n/m,主筋为级钢， fy=300n/m。 第二：柱梁钢筋混凝土保护层为 35mm,板为 15mm。 第三：钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。 第四：本工程所有混凝土强度等级均为 c30。 第五：墙体外墙及疏散楼梯间采用 240 厚蒸压灰砂砖。 xxxxxxxx -8- 第四章第四章 结构设计计算书结构设计计算书 4.14.1 结构布置及计算简图结构布置及计算简图 根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求，进行了建筑平面、立面、及剖 面设计其各层建筑平面剖面示意图如建筑设计图，主体结构 4 层，层高均为 3.9m。 填充墙面采用 240 mm 厚的灰砂砖砌筑，门为木门，窗为铝合金窗，门窗洞 口尺寸见门窗表。 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取 130mm，梁载面高度 按梁跨度的 1/121/8 估算，由此估算的梁载面尺寸见表 1，表中还给出柱板的 砱强度等级。c30（fc=14.3n/mm2，ft=1.43n/mm2） 表 1 梁截面尺寸 横梁（bh） 层次砼强度 ab 跨bc 跨cd 跨 纵梁(bh) 1-4c30300600250500300600250500 柱载面尺寸可根据式 n=fgen acn/unfc 估算表 2 查得该框架结构在 30m 以下，抚震得级为三级，其轴压比值un=0.85 表 2 抗震等级分类 烈 度 结构类型 6789 高度/m 30 30 30 30 30 30 25 框架四三三二二一一框架结构 剧场、体育等三二一一 表 3 轴压比限值 抗 震 等 级 结构类型 一二三 框架结构 0.70.80.9 第四章 结构设计计算书 -9- 柱截面尺寸：柱截面高度可取 h=（1/15-1/20）h，h 为层高；柱截面高度 可取 b=（1-2/3）h，并按下述方法进行初步估算。 a） 框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴力，再按轴 心受压柱验算。考虑到弯矩影响，适当将柱轴力乘以 1.2-1.4 的放大系数。 b） 对于有抗震设防要求的框架结构,为保证柱有足够的延性,需要限制柱 的轴压比,柱截面面积应满足下列要求。 /anfc c) 框架柱截面高度不宜小于 400mm,宽度不宜小于 350mm。为避免发生剪切 破坏，柱净高与截面长边之比不宜大于 4。 根据上述规定并综合考虑其他因素，设计柱截面尺寸取值统一取 500500mm。 基础采用柱下条形基础，基础+距离室外地平 0.5，室内外高差为 0.45,框 架结构计算简图如图所示，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至 板底，2-4 层柱高度即为层高 3.9m，底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即 h1=3.9+0.45+0.5=4.85m。框架计算简图见图 1 xxxxxxxx -10- 图 1 框架计算简图 4.24.2 荷载计算荷载计算 4.2.1 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/m2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平 0.02x20=0.4kn/m2 70 厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩保温层 第四章 结构设计计算书 -11- 0.07x10=0.7kn/m2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 0.02x20=0.4 kn/m2 100 厚结构层 0.1x25=2.5 kn/m2 12 厚板底抹灰 0.012x20=2.5 kn/m2 合 计 4.82kn/m2 楼面： 水磨石地面(10mm 面层,20mm 水泥砂浆打底，素水泥打底) 0.65kn/m2 130 厚钢筋砼板 250.13=3.25 kn/m2 12 厚水泥沙浆 0.01220=2.5 kn/m2 合 计 4.14 kn/m2 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+0.0120.3200.312kn/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+0.0120.25200.26kn/m 合计 3.26kn/m 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 xxxxxxxx -12- 合计 6.73kn/m 外纵墙自重： 标准层： 纵墙（240 灰砂砖） 18(3.9-0.5-1.8)0.24=6.48kn/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 8.622kn/m 底层： 纵墙（240 灰砂砖） 18(4.85-1.80-0.50-0.40) 0.24=9.288kn/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 11.70kn/m 内纵墙自重： 标准层： 纵墙（240 灰砂砖） 18(3.90-0.50)0.24=14.688kn/m 水泥粉刷墙面 0.36(3.90-0.5)2.00=2.448kn/m 合计 17.136kn/m 底层： 纵墙（240 灰砂砖） 18(4.85-0.50-0.40)0.24=17.06kn/m 水泥粉刷墙面 0.363.902=2.808kn/m 合计 19.87kn/m 4.2.2 活荷载标准值计算 第一：面和楼屋面活荷载标准值 第四章 结构设计计算书 -13- 根据荷载规范查得： 上人屋面 2.0 2 mkn 楼面：教室 2.0 2 mkn 走道 2.5 2 mkn 第二：雪荷载 0.4 2 mkn 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。 4.2.3 竖向荷载下框架受荷总图 板上荷载分配如图所示。 图 2 板面荷载分配图 xxxxxxxx -14- 图 3 计算单元的选取 第一：a-b 轴间框架 屋面板荷载： 第四章 结构设计计算书 -15- 板传至梁上的三角形和梯形荷载等效为均布荷载 恒载 15 4.826.3218.98/ 28 kn m 活载 15 2.06.327.88/ 28 kn m楼面板荷载： 恒载 15 4.146.3216.30/ 28 kn m 活载 15 2.06.327.88/ 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 18.98 23.04/kn m 活载=板传荷载 7.88/kn m 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 =4.06+16.3+17.136 活载=板传荷载 7.88/kn m 第二：b-c 轴间框架梁均布荷载： 屋面板传荷载： 恒载 4.82 2 1 2.12 8 5 =10.122kn/m 活载 2.0 2 1 2.12 8 5 =4.2kn/m xxxxxxxx -16- 楼面板荷载： 恒载 4.14 2 1 2.12 8 5 =8.694kn/ m 活载 2.5 2 1 2.12 8 5 =5.25kn/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 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载 =3.26+8.694 =11.954 活载=板传荷载 5.25/kn m 第三：c-d 轴间框架梁均布板荷载同 a-b 轴 第四：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(6.90.5)3.26 (6.90.5)6.9 2 60.7320.8634.85 116.44kn 第四章 结构设计计算书 -17- 15 2.06.3(6.90.50)25.20 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 (6.90.50)3.26 (6.90.50) 16.306.9 2 55.1620.8652.16 128.19kn 标准柱活载板传活载 6.90.5 7.8825.2 2 kn 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 (6.90.5)2.5 (6.90.5) 74.88 18 90.88kn =11. 70 第五：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 (6.90.50)4.826.3(6.90.50) 28 1 4.822.11 2 0.150.15 2 112.63kn （）（6.9-0.50） =20. 86+60. 73+31. 04 顶层柱活载=板传活载 1515 2.06.3(6.90.50)2.02.40.50 2828 25.29.6 34.8kn （6.9） 标准层柱： 标准层柱恒载=内纵墙自重+梁自重+板传荷载 xxxxxxxx -18- 15 17.14 (6.90.50)3.62 (6.90.50)4.146.3(6.90.50) 28 15 4.142.1 28 202.41kn （6.9-0.50） 1515 2.06.3(6.90.50)2.52.16.90.50 2828 25.2 10.5 35.7kn 顶层柱活载（） 基础顶面恒载=底层内总墙+基础梁自重 19.87 (6.90.50)2.5 (6.90.50) 127.17 16 143.17kn 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 4 所示。 第四章 结构设计计算书 -19- 图 4 框架竖向荷载图 4.2.4 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 其中可变荷载为雪荷载 2 0.4/kn m 0.5 qi 屋面活载 2 2.0/kn m 0 q 楼面活载：教室 2 2.0/kn m 1.0 q 走道 2 2.5/kn m （1） 屋面处的重力荷载代表值的计算 xxxxxxxx -20- 女儿墙的计算 5.81 (23.4 14.7) 2442.72gglkn 女儿墙女儿墙 屋面板结构层及构造层自重的重力荷载代表值 4.82 (23.40.3) (14.70.3) 1731.51 g kn 屋面板 25 0.5 0.5 (1.950.13) 20 228.75 g kn 柱 顶层的墙重 1 8.62 (6.60.5) 2(7.20.5) 2(60.5) 2(6.30.5) 2(2.1 0.5) 2 17.14 (6.60.5) 2(7.20.5) 2(3.60.5) 2(60.5) 2(6.30.5) 2 (6.30.5) 8(2.1 0.5) 4 1095.99 g kn 墙 442.72 1713.51 584.33228.75 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 第四章 结构设计计算书 -21- 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 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 xxxxxxxx -22- 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 4.34.3 地震作用计算地震作用计算 4.3.1 横向框架侧移刚度计算 横梁线刚度 ib 计算过程见下表 4，柱线刚度 ic 计算见表 5。 表 4 横梁线刚度 ib 计算表 层 次 类 别 ec/ (n/mm2) bh/mm2io/mm4l/mm ecio/l (n.mm) 1.5ecio/l2ecio/l ab 跨 3.01043006005.41096300 9 5.21 10 2571 010 3.851010 5141 0101- 4 bc 跨 3.0104250500 26109 2100 371 1010 557 1010 7431 010 表 5 柱线刚度 ic 计算表 层次 hc/mmec/(n/mm2)bh/mm2ic/mm4ecic/hc/(n.mm) 148503.0104500500 9 5.21 10 3221010 2-439003.0104500500 9 5.21 10 4001010 取 bc 跨梁的相对线刚度为 1.0，则其他为： ab 跨 bc 跨 1 层柱 2-4 层柱 相对刚度 i 0.69 1.0 0.43 0.54 框架梁柱的相对线刚度如图 4，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。 第四章 结构设计计算书 -23- 图 5 计算简图 柱的侧移刚度按式 d=c 2 12 h i 计算，式由系数 c为柱侧移刚度修正系数， 由相关的表可查，根据梁柱线刚度比k的不同。例如，中框架柱分中柱和边柱， 边柱梁分中柱和边柱等，现以第 2 层 b-3 柱的侧移刚度计算为例，其余见表 6 xxxxxxxx -24- 表 6 框架柱侧移刚度 a ,d 轴中框架边柱 线刚度 k c b i i 2 (一般层) k k c 2 (一般层) 层次 h ei i c c k c b i i ( 底层) k k c 2 5 . 0 (底层) 2 12 h i d c c 根数 1 3221010158 0.58195446 2-4 4001010 1 .270.388122456 a-1,5、d-1,5 轴边框架边柱 层次 c i kcdi 根数 1 3221010 1 .190.5387064 2-4 4001010095 0.32100994 b c 轴中框架中柱 第四章 结构设计计算书 -25- 层次 c i kcdi 根数 1 3221010436 0.764125506 2-4 4001010314 0.611192786 b c 轴边框架中柱 层次 c i kcdi 根数 1 3221010327 0.715117454 2-4 4001010262 0.567178934 把上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层间侧移刚度 di见下表： 横向框架层间侧移刚度（n/mm） 层次 1 2 3 4 di 214368 305882 305882 305882 4.3.2 横向自振周期计算 横向地震自振周期利用顶点假想侧移计算，计算过程见表 7 表 7 结构顶点的假想侧移计算 层次 gi/knvi/kndi(n/mm)i(mm)i/mm 441394139305882 1351778 34884902330588229. 5 1643 2488413907305882 4551348 1523319140214368 893893 按式 t1=1.7 t t 计算基本周期 t1，其中 t的量纲为 m 取 t =0.7 则 t1=1.70.7 3 177.8 10=0.502s xxxxxxxx