框架结构中学教学楼毕业设计计算书.docVIP

摘摘 要要 在实际工程中，钢筋混凝土框架结构是一种较为普遍结构形式，广泛应用于 住宅、办公、学校等公共建筑。本设计主要对多层框架教学楼的横向框架进行了 设计。在进行设计时首先查荷载规范对结构的恒载、活载、风荷载以及地震 荷载进行计算。竖向荷载利用分层法、水平荷载利用 D 值法进而得到各种作用下 结构各杆件的内力标准值。然后按照最不利组合方式，对各种作用下的内力进行 组合。最后在组合中找出各杆件最不利的一组或几组对构件进行截面设计，选取 最安全的结果进行配筋并绘出施工图。本设计还对基础、楼板、楼梯等进行了设 计，并绘出了结构施工图。除对本框架进行手算外，还利用了 PKPM 对本结构进 行了电算。 通过本次毕业设计并充分结合我四年来学到的基本知识使我了解了框架结构 设计的全过程，达到了从理论到实践的飞跃。同时通过设计中使用的建筑方面的 规范和软件，使我更加熟悉了规范和软件的使用操作，为我以后工作打下了良好 的基础。 关键字：框架结构；荷载；分层法；D 值法 目目 录录 前 言 .1 第一部分 建筑设计 2 1.1 建设项目名称及概况 2 1.2 建筑地点 2 1.3 设计资料 2 1.4 建筑要求 2 第二部分：结构设计 .3 2.1 柱网布置 3 2.2 主要构件材料及尺寸估算 3 2.2.1 主要构件材料 3 2.2.2 主要构件的截面尺寸 3 2.3 框架结构计算简图和结构平面布置图 4 第三部分 楼板设计 5 3.1 屋面和楼面板的荷载计算 5 3.2 楼板计算 6 3.2.1 标准层楼板计算 7 3.2.2 屋面板计算 9 第四部分 次梁计算 .11 4.1 荷载计算 .11 4.2 次梁计算 .11 4.2.1 弯矩计算 .11 4.2.2 剪力计算 .12 4.3.截面设计.12 第五部分 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 .14 5.1 横向框架计算单元 .14 5.2 梁、柱线刚度计算 .14 5.3.恒载荷载计算.15 5.3.1 线荷载 .15 5.3.2 集中荷载 .16 5.3.3 集中荷载引起的偏心弯矩 M18 5.3.4 屋面层梁上作用的恒载 .19 5.3.5 楼面层梁上作用的恒载 .20 5.4 恒载内力计算 .20 5.5 活载荷载计算 .27 5.5.1 线荷载 .27 5.5.2 集中荷载 .27 5.5.3 集中荷载引起的偏心弯矩 M28 4.5.4 屋面层梁上作用的活载 .29 5.5.5 楼面层梁上作用的活载 .30 5.6 活载内力计算 .30 5.7 竖向荷载作用下梁、柱内力计算 .37 第六部分 横向荷载作用下框架结构的内力计算 .43 6.1 风荷载作用楼层剪力的计算 .43 6.2 梁、柱线刚度计算 .43 6.3 框架柱的侧移刚度 D 值计算 .43 6.4 风荷载作用下的位移验算及内力计算 .45 6.5 水平地震作用下的内力计算 .48 6.5.1 各层柱、梁、板重力荷载 .48 6.5.2.各层墙自重标准值计算.49 6.5.3 各层（各质点）自重标准值计算 .51 6.6 重力荷载代表值计算 .51 6.7 等效总重力荷载代表值计算 .51 6.8 等效总重力荷载代表值计算 .51 6.9 横向自振周期计算 .52 6.9.1 结构顶点的假想侧移计算 .52 6.10 水平地震作用及楼层地震剪力的计算 53 6.11 水平地震作用下的位移验算 55 6.12 水平地震作用下框架内力计算 55 第七部分 横向框架内力组合 .58 7.1 框架内力不利组合 .58 第八部分 截面设计 67 8.1 框架梁截面设计 .67 8.1.1 框架梁正截面强度计算 .67 8.1.2 框架梁的斜截面受剪承载力计算 .69 8.2 框架柱截面设计 .71 8.2.1 柱的轴压比及剪跨比验算 .71 8.2.2 柱的正截面承载力计算 .71 8.2.3 柱斜截面受剪承载力计算 .75 第九部分 基础设计 .77 9.1 非抗震设计 .77 9.1.1 基础尺寸及埋置深度 .77 9.1.2 基础高度验算 .79 9.1.3 配筋计算 .79 9.2 抗震设计 .79 第十部分 楼梯设计 .81 10.1 楼梯板计算 81 10.1.1 斜板 81 10.1.2 平台板计算 82 10.2 平台梁计算 83 10.3 楼梯柱的计算 84 结束语 85 参考文献 86 符号说明 87 致谢辞 88 附 录 .89 四川理工学院毕业设计 第 0 页 共 89 页 前前 言言 四年的大学时光即将结束，我们也即将走入社会。在这最后的阶段，毕业设 计是我们最后的一门课程。它是我们是否能运用四年学到的基础知识进行综合的 一次检验。在我们踏出社会之前毕业设计给了我们一次较好的实践的机会。 本次我的设计题目是自贡市曙光中学框架教学楼结构设计，在设计之前 我对我大学四年所学过的课程做了一次较大范围的复习。有了考研的经验和导师 的辅导复习起来不是很费劲。在复习基础的同时也参阅了一些我国现行的规范， 特别是混凝土结构设计规范，荷载规范，建筑抗震规范做了深入的 了解。了解一些结构设计方面的知识。在设计期间，通过导师和同学的帮助，我 能较好的利用自己在大学里学到的基础理论知识、专业知识与设计实践相结合。 根据设计任务书上的要求和老师的指导，我对本毕业设计进行了系统的手算。并 在后期又利用 PKPM 进行了电算。最终较好的完成本次设计任务。在此我由衷的 感谢在毕业设计中给了我帮助的老师和同学们。 通过本次毕业设计，提高了我动手查阅资料规范的能力和对基础、专业知识 的巩固，同时也使我加深熟悉了新规范和对 03G101-1 了解。提高了我的综合分 析能力。在设计过程中，通过运用 word，Excel 等办公软件，使我加深了对这些 软件的了解。在绘图时我运用到了 AutoCAD、天正、PKPM 等建筑方面的软件。通 过对这些软件的运用使我较好的熟悉了这些软件的使用过程。所有这些宝贵的经 验，都会为我以后工作打下了很好的基础。达到了本次毕业设计的目的。 由于框架结构手算计算量较大，根据设计要求，在计算过程中主要以手算为 主，电算尽作为参考。最后两者结合得到最后毕业设计结果。由于本人水平有限， 难免不会出现不妥和疏忽之处，还请各位老师指正。 四川理工学院毕业设计 第 1 页 共 89 页 第一部分第一部分 建筑设计建筑设计 1.1 建设项目名称及概况 （1）项目名称：曙光中学教学楼 （2）建筑面积：约为 6000 m 2 （3）建筑总高度：24.0 （4）建筑层数：六层 （5）结构类型：框架结构 （6）该综合教学楼标准层高 3.9m，走廊宽度 3.0m,室内外高差 0.45m，其 它轴网尺寸等详见平面简图。 1.2 建筑地点 四川省曙光中学 1.3 设计资料 （1）地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，承载力 的特征值为 250kN/m2，可作为天然地基持力层。 （2）抗震设防要求：七度设防。 （3）底层室内主要地坪标高为0.000。 （4）不考虑地下水影响。 （5）基本风压 WO=0.4kN/m 。 2 （6）活荷载： 教室：2.0 kN/m2； 走道：2.5 kN/m2； 不上人屋面：0.7 kN/m2。 1.4 建筑要求 （1）建筑等级:耐火等级为级 （2）抗震等级为级 （3）设计使用年限 50 年 其他建筑要求见附录建筑总说明。 四川理工学院毕业设计 第 2 页 共 89 页 第二部分：结构设计第二部分：结构设计 2.1 柱网布置 图 2-1 柱网布置图 2.2 主要构件材料及尺寸估算 2.2.1 主要构件材料 框架梁、板、柱采用现浇钢筋混凝土构件；墙体采用普通烧结砖；混凝土 强度：梁、板、柱均采用 C30 混凝土，第一层柱采用 C40 混凝土。钢筋使用 HPB235，HRB335 二种钢筋。 2.2.2 主要构件的截面尺寸 （1）框架梁： 横向框架梁，最大跨度 L=8.1m， h=（1/81/12）L=1000mm675mm，取 h=800mm b=（1/21/3）h=400mm266mm，取 b=300mm 纵向框架梁，最大跨度 L=5.4m， h=（1/121/13）L=450mm415mm，取 h=600mm b=（1/21/3） h=300mm200mm，取 b=250mm （2）框架柱： 初定边柱尺寸 600mm600mm，中柱 500mm500mm；二至六层框架柱混凝土 强度等级 C30。 四川理工学院毕业设计 第 3 页 共 89 页 c cc N f A c 1.25CAqNn 其中：C-边角柱轴力增大系数，中柱 C1、边柱 C1.1、角柱 C1.2 ；为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,七度抗震取 =1.05；n 为验算截面以上楼层层数；A 为按简支状态计算的柱的负荷面；q 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，框架结构近似取 14 kN/m2，抗震 等级三级的框架结构轴压比，边柱和中柱的负荷面积分别是0.9 5.4m4.05m 和 5.4m4.05m。 边柱 3 2 1.25 1.1 5.4 4.05 14 106 196269 0.9 14.3 c Amm 中柱 3 2 1.25 1.0 5.4 5. 14 106 220059 1.0 14.3 c Amm 考虑边柱存在偏心所以边柱取 600mm600mm，中柱取 500mm500mm。 2.3 框架结构计算简图和结构平面布置图 图 2-2 框架结构计算简图 四川理工学院毕业设计 第 4 页 共 89 页 第三部分第三部分 楼板设计楼板设计 3.1 屋面和楼面板的荷载计算 屋面和楼面板的荷载取自建筑荷载规范 （GB500092001） 。 教室采用水磨石地面 白水泥大理石子面 15mm 厚 0.01525 = 0.38 1:3 水泥砂浆找平 18mm 厚0.01820 = 0.36 纯水泥浆一道 2mm 厚0.00220 = 0.04 钢筋混凝土楼板 120mm 厚0.12025 = 3.00 板底 20 厚粉刷抹平0.02017 = 0.34 楼面恒载 4.12 kN/m2 楼面活载 2.00 kN/m2 厕所采用地砖地面 地砖铺实 10mm 厚0.01020 = 0.20 1：4 干硬性水泥砂浆 25mm 厚0.02520 = 0.50 基层处理剂一遍 0.05 C20 混凝土 0.5找坡 20mm 厚0.02025 = 0.71 1：3 水泥砂浆找平 20mm 厚0.02020 = 0.40 防水涂料 1.5mm 厚 0.20 钢筋混凝土楼板 120mm 厚0.12025 = 3.00 板底 20 厚粉刷抹平0.02017 = 0.34 楼面恒载5.40 kN/m2 楼面活载2.00 kN/m2 不上人屋面 高分子卷材0.05 1：3 水泥砂浆找平 20mm 厚0.02020 = 0.40 憎水珍珠岩保温层 60mm 厚0.06040 = 0.24 1：3 水泥砂浆找平 20mm 厚0.02020 = 0.40 1:6 水泥焦渣找坡 50mm 厚0.05015 = 0.75 钢筋混凝土楼板 120mm 厚0.12025 = 3.00 板底 20 厚粉刷抹平0.02017 = 0.34 四川理工学院毕业设计 第 5 页 共 89 页 楼面恒载5.20 kN/m2 楼面活载0.70 kN/m2 走道水磨石地面 白水泥大理石子面 15mm 厚0.01525 = 0.38 1:3 水泥砂浆找平 18mm 厚0.01820 = 0.36 纯水泥浆一道 2mm 厚0.00220 = 0.04 钢筋混凝土楼板 100mm 厚0.10025 = 2.50 板底 20 厚粉刷抹平0.02017 = 0.34 楼面恒载3.62 kN/m2 楼面活载2.50 kN/m2 3.2 楼板计算 根据混凝土结构设计规范 （GB500102002） ，楼板长边与短边之比小于 2 时，宜按双向板计算。楼板长边与短边之比大于 2，但小于 3.0 时，宜按双向 板计算，当按沿短边受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够的构造钢筋。 根据本工程的实际尺寸，楼板全为双向板，楼板按照弹性方法进行计算。 双向板按弹性理论的计算方法： （1）多跨连续双向板跨中最大正弯矩： 为了求得连续双向板跨中最大正弯矩，荷载分布情况可以分解为满布荷载 g+q/2 及间隔布置q/2 两种情况，前一种情况可近似认为各区格板都固定支承 在中间支承上，对于后一种情况可近似认为在中间支承处都是简支的。沿楼盖 周边则根据实际支承情况确定。分别求得各区格板的弯矩，然后叠加得到各区 格板的跨中最大弯矩。 （2）多跨连续双向板支座最大负弯矩： 支座最大负弯矩可按满布活荷载时求得。 g g 四川理工学院毕业设计 第 6 页 共 89 页 图 3-1 连续双向板的计算图示 3.2.1 标准层楼板计算 (1)标准层楼板区格划分如图 3-2： 图 3-2 标准层楼板区格图 荷载： ABD 板上荷载： 永久荷载设计值：g=1.24.12 =4.944 kN/m2 可变荷载设计值：q=1.42.00 =2.800 kN/m2 调整后折减荷载：g= g+q/2=6.344 kN/m2 q=q/2=1.400 kN/m2 总荷载： g+q=7.744 kN/m2 C 板上荷载： 永久荷载设计值：gc=1.23.62 =4.344 kN/m2 可变荷载设计值：qc=1.42.50 =3.500 kN/m2 调整后折减荷载：gc= gc+qc/2=6.084 kN/m2 qc=qc/2=1.750 kN/m2 总荷载： gc + qc =7.744 kN/m2 (3)板弯矩计算如表 3-1： 支座弯矩： AB 支座：(9.538.90)= 9.22 kNm/m 2 1 四川理工学院毕业设计 第 7 页 共 89 页 AC 支座：(8.905.81)= 7.36 kNm/m 2 1 BD 支座：(7.279.65)= 8.46 kNm/m 2 1 表 3-1 按弹性理论计算标准层双向板弯矩 区 格 ABCD lylx/ 4050/5400=0.754050/5400=0.753000/5400=0.564050/5400=0.75 边界条件（上下 左右） 固定/固定/固定/ 固定/ 铰支/固定/固定/ 固定/ 固定/固定/铰支/ 固定/ 固定/铰支/铰支/ 固定/ x m （0.02966.344 0.06201.4） 4.052=4.504 （0.03356.344 0.06201.4） 4.052=4.910 （0.03966.084 0.06201.75 ）32=3.551 （0.03696.344 0.06201.4） 4.052=5.260 0 y m （0.01306.344 0.03171.4） 4.052=2.081 （0.01376.344 0.03171.4） 4.052=2.154 （0.00956.084 0.03171.75 ）32=0.860 （0.02066.344 0.03171.4） 4.052=2.872 )( x m 4.5042.0810. 2=4.92 4.9102.1540. 2=5.34 3.5510.860. 2=3.73 5.2602.8720. 2=5.83 跨 内 2 . 0 )( y m 2.0814.5040. 2=2.98 2.1544.9100. 2=3.14 0.863.5510. 2=1.57 2.8725.2600. 2=3.92 边界条件（上下 左右） 固定/固定/固定/ 固定/ 铰支/固定/固定/ 固定/ 固定/固定/铰支/ 固定/ 固定/铰支/铰支/ 固定/ (kNm/m) x m 0.07017.744 4.052=8.90 0.07507.744 4.052=9.53 0.08247.834 32= 5.81 0.09387.744 4.052=11.30 支 座 (kNm/m) y m 0.05657.744 4.052=7.18 0.05727.744 4.052=7.27 0.05707.834 32= 4.02 0.07607.744 4.052=9.65 注：跨内计算弯矩时采用调整后的荷载 g按实际边界条件查得系数计算的结果+q按四边铰支条件查得系 数计算的结果；支座计算弯矩时采用总荷载 g+q 按实际边界条件查得系数计算。 (3)截面设计： 截面有效高度，取跨内及支座截面 h0x=12020=100mm，h0y=10010=90mm。各跨内、支座弯矩已求得（考虑 A、C 区格板四周与梁整体连接，乘以折减系数 0.8，取内力臂系数 s=0.95 按 表 3-2 按弹性理论计算的楼面板截面配筋 截 面方向 h0/mmm/ kNm/m As=m/0.95fyh0 (mm2) 配 筋 实配 As/mm2 Lx1004.920.81978200251.0 A 区格 Ly902.980.81338200251.0 Lx1005.342688180279.0 B 区格 Ly903.141758180279.0 Lx853.732208200251.0 C 区格 Ly751.571058200251.0 Lx1005.832928150355.0 跨 中 D 区格 Ly903.922138200251.0 AALy100 7.180.8 2888150335.0 ABLx100 9.22 46210170462.0 ACLx100 7.36 36910180436.0 BBLy100 7.27 36410200393.0 BDLy100 8.46 42410170462.0 支 座 CCLy100 4.020.8 1618200251.0 四川理工学院毕业设计 第 8 页 共 89 页 As=m/0.95fyh0，计算得到钢筋截面面积，列于表 3- 2 /210mmNfy 2。minbh=0.0021000120=240mm2。详细配筋见附录标准层配筋图。 四川理工学院建筑工程学院毕业设计(自贡市曙光中学综合教学楼) 第 9 页 共 89 页 3.2.2 屋面板计算 (1)屋面楼板区格划分如 3-3： 图 3-3 屋面层楼板区格图 ABCD 板上荷载：永久荷载设计值：g=1.355.18 =6.993 kN/m2 可变荷载设计值：q=1.40.7 =0.980 kN/m2 调整后折减荷载：g= g+q/2=7.483 kN/m2 q=q/2=0.49 kN/m2 总荷载： g+q=7.973 kN/m2 (2)板弯矩计算如表 3-3： AC 支座：(9.179.81)= 9.49 kNm/m 2 1 AC 支座：(9.815.91)= 7.86 kNm/m 2 1 BD 支座：(7.489.94)= 8.71 kNm/m 2 1 (3)截面设计： 截面有效高度，取跨内及支座截面 h0x=12020=100mm，h0y=10010=90mm。各 跨内、支座弯矩已求得（考虑 A、C 区格板四周与梁整体连接，乘以折减系数 0.8，取 内力臂系数 s=0.95 按 As=m/0.95fyh0，计算得到钢筋截面面积列于表 2 /210mmNfy 3-4。minbh=0.0021000120=240mm2。板详细配筋见附录顶层板配筋图。 四川理工学院毕业设计 第 10 页 共 89 页 表 3-3 按弹性理论计算双向板弯矩 区 格ABCD lylx/4050/5400=0.754050/5400=0.753000/5400=0.564050/5400=0.75 边界条件（上下 左右） 固定/固定/固定/固 定 铰支/固定/固定/固 定 固定/固定/铰支/固 定 固定/铰支/铰支/固 定 x m （0.02967.483 0.06200.49） 4.052=4.131 （0.03357.483 0.06200.49） 4.052=4.610 （0.03967.483 0.06200.49） 32=2.940 （0.03697.483 0.06200.49） 4.052=5.027 0 y m （0.01307.483 0.03170.49） 4.052=1.850 （0.01377.483 0.03170.49） 4.052=1.936 （0.00957.483 0.03170.49） 32=0.746 （0.02067.483 0.03170.49） 4.052=2.783 )( x m 4.1311.8500.2 =4.50 4.6101.9360.2 =5.00 2.9400.7460.2 =3.09 5.0272.7830.2 =5.58 跨 内 2 . 0 )( y m 1.8504.1310.2 =2.68 1.9364.6100.2 =2.86 0.7462.9400.2 =1.33 2.7835.0270.2 =3.79 边界条件（上下 左右） 固定/固定/固定/固 定/ 铰支/固定/固定/固 定/ 固定/固定/铰支/固 定/ 固定/铰支/铰支/固 定/ (kNm/m) x m 0.07017.973 4.052=9.17 0.07507.973 4.052=9.81 0.08247.973 32= 5.91 0.09387.973 4.052=12.27 支 座 (kNm/m) y m 0.05657.973 4.052=7.38 0.05727.973 4.052=7.48 0.05707.973 32= 4.09 0.07607.973 4.052=9.94 注：跨内计算弯矩时采用调整后的荷载 g按实际边界条件查得系数计算的结果+q按四边铰支条件查得系 数计算的结果；支座计算弯矩时采用总荷载 g+q 按实际边界条件查得系数计算 表 3-4 按弹性理论计算的屋面板截面配筋 截 面方向h0/mm m/ kNm/m As=m/0.95fyh0 (mm2) 配 筋 实配 As/mm2 Lx100 4.500.8 180 8200 251.0A 区 格Ly90 2.680.8 119 8200 251.0 Lx1005.00251 8200 251.0B 区 格Ly902.86159 8200 251.0 Lx1003.09155 8200 251.0C 区 格Ly901.3374 8200 251.0 Lx1005.58280 8150 355.0 跨 中 D 区 格Ly903.79211 8200 251.0 AA Ly1007.380.8296 8150 335.0 AB Lx1009.49476 10150 491.0 AC Lx1007.86394 8/10170 379.0 BB Ly1007.48375 8/10170 379.0 BD Ly1008.71437 10170 462.0 支 座 CC Ly1004.090.8164 8200 251.0 四川理工学院毕业设计 第 11 页 共 89 页 第四部分第四部分 次梁计算次梁计算 4.1 荷载计算 恒载设计值： 板传来的自重 4.121.24.0520.02 kN/m 次梁自重 0.25（0.6-0.12）251.23.6 kN/m 次梁粉刷 0.02 (0.6-0.12)2171.20.39 kN/m 小计：24.01 kN/m 活载设计值： 201.44.0511.34 kN/m 荷载设计值 g+q=24.01+11.34=35.35 kN/m 图4-1次梁计算简图及荷载分布 4.2 次梁计算 4.2.1 弯矩计算 边跨 Ma=-1/24(g+q)L012= -35.355.12/24-38.31kNm M1 = 1/14(g+q)L012= 35.355.12/14 65.58kNm Mb=-1/11(g+q)L012= -35.355.12/11=-83.59 kNm 第二跨 Mb=-1/11(g+q)L022= -35.355.12/11=-83.59kNm M2= 1/16(g+q)L022= 35.355.12/16 57.47kNm Mc=-1/14(g+q)L022= -35.355.12/14-65.68kNm 第三跨 四川理工学院毕业设计 第 12 页 共 89 页 Mc=-1/14(g+q)L032= -35.355.12/14=-65.68kNm M3= 1/16(g+q)L032= 35.355.12/16 57.47kNm Md=-1/14(g+q)L032= -35.355.12/14-65.68kNm 第四跨 Md=-1/14(g+q)L042= -35.355.12/14= -65.68kNm M4= 1/16(g+q)L042= 35.355.12/16 57.47kNm Me=-1/11(g+q)L042= -35.355.12/11-83.59kNm 第五跨 Me=-1/11(g+q)L052= -35.354.22/11= -56.69kNm M5 = 1/14(g+q)L052= 35.354.22/16 44.54kNm Mf=-1/16(g+q)L052= -35.354.22/24-25.98kNm 4.2.2 剪力计算 边跨 Va=0.5(g+q)L01= 0.533.65.190.14 kN Vbl= 0.55(g+q)L01= 0.5533.65.199.16 kN 第二跨 Vbr=0.55(g+q)L02= 0.5533.65.199.16 kN Vcl= 0.55(g+q)L02= 0.5533.65.1 99.16 kN 第三跨 Vcr=0.55(g+q)L03= 0.5533.65.199.16 kN Vdl= 0.55(g+q)L03= 0.5533.65.199.16 kN 第四跨 Vdr=0.55(g+q)L04= 0.5533.65.199.16 kN Vel= 0.55(g+q)L04= 0.5533.65.199.16 kN 第五跨 Ver=0.55(g+q)L05= 0.5533.64.581.66 kN Vf= 0.5(g+q)L05= 0.533.64.574.24 kN 4.3.截面设计 采用C30混凝土，fc14.3N/mm，HRB335, fy 300N/mm， 纵筋合力 点至近边边缘的距离 as 35mm；T形截面计算: 四川理工学院毕业设计 第 13 页 共 89 页 取 h0=600-35=565m 4.050.25 1.27 3 f bm 120 f hmm 0 120 ()1270 120 14.3 (565)11005566001100.5665.68 22 f ffc h b h f hkN mkN m 次梁的正截面斜截面承载力计算分别见表4-1，表4-2。 表 4-1 次梁正截面承载力计算 截面左边跨 左边跨中 第一内支座 中间跨中 中间支座 右边跨中 右边跨 M（kNm） -38.3165.68-83.5957.47-65.6844.54-25.98 s=M/bh0fc0.0340.0110.0730.0100.0580.0080.023 =1-(1-2s)0.0350.0110.0760.0100.0600.0080.023 As=1fcbh0/fy235.7376.2511.7342.0404.0273.6154.9 选配钢筋 314314414314314314214 实配 461461615461461461307.5 表 4-2 次梁斜截面承载力计算 截面 A B左E左E右 F V/kN90.1499.1699.1681.6674.24 0.25cbh0fc505505505505505 0.7ftbh0 141.4V141.4V141.4V141.4V141.4V 箍筋肢数，直径双肢 8150 双肢 8150 双肢 8150 双肢 8150 双肢 8150 sv0.280.280.280.280.28 注：因为 0.7ftbh0V，只需构造配筋 因为 h=600450，所以配置腰筋 G412，详细见附录梁配筋图。 四川理工学院毕业设计 第 14 页 共 89 页 第五部分第五部分 竖向荷载作用下框架结构的内力计算竖向荷载作用下框架结构的内力计算 5.1 横向框架计算单元 根据结构布置和荷载计算，对 6 轴一榀横向中框架进行计算，如图 5-1 所 示。房间内直接传给该框架的楼面荷载如图中的阴影线所示。 图 5-1 横向框架计算单元 5.2 梁、柱线刚度计算 梁、柱线刚度分别见表 5-1，表 5-2。 表 5-1 横梁线刚度计算 (Ec=3104N/mm2) 类别 bh (mmmm) I（109mm4 ） L （mm） EcI/L (1010Nmm) 1.5EcI/L (1010Nmm) 2EcI/L (1010Nmm) 边横 梁 30080012.881004.747.119.48 中横 梁 3004001.6030001.602.403.20 表 5-2 柱线刚度 ic计算 层次 h （mm） bh （mm） I（109mm4） EcI/L (1010Nmm) 0.9EcI/L (1010Nmm) 60060010.86.485.83 125000 5005005.203.122.81 60060010.88.317.48 363900 5005005.204.003.60 四川理工学院毕业设计 第 15 页 共 89 页 图 5-2 横向中框架梁、柱线刚度（单位：1010Nmm） 所计算的中框架是对称结构，在计算竖向荷载作用时，取一半计算，断开 的中跨线刚度是原来的 2 倍。 5.3.恒载荷载计算 5.3.1 线荷载 屋面： 屋面恒载 5.18kN/m2 屋面板传来的恒载：5.184.0520.98 kN/m 教室梁自重：0.300.825=6 kN/m 教室梁侧粉刷：2（0.8-0.12）0.02170.46 kN/m 教室横梁的矩形线荷载 合计：6.46 kN/m 教室横梁的三角形线荷载 合计：20.98 kN/m 走廊板传来的恒载：5.183.015.54 kN/m 四川理工学院毕业设计 第 16 页 共 89 页 走廊梁自重：0.300.425=3 kN/m 走廊梁侧粉刷：2（0.4-0.10）0.02170.2 kN/m 走廊横梁的矩形线荷载 合计：3.20 kN/m 走廊横梁的三角形线荷载 合计：15.54 kN/m 楼面： 楼面恒载 4.12kN/m2 楼面板传来的恒载：4.124.0516.70 kN/m 教室梁自重：0.300.825=6 kN/m 教室梁侧粉刷：2（0.8-0.12）0.02170.46 kN/m 教室梁上墙自重：0.24（3.9-0.8）1914.14 kN/m 教室梁上墙面粉刷：（3.9-0.8）0.022172.108 kN/m 教室横梁的矩形线荷载 合计：22.71kN/m 教室横梁的三角形形线荷载 合计：16.70 kN/m 走廊： 楼面恒载 3.62 kN/m2 走廊楼面传来的恒载：3.623.010.86 kN/m 走廊梁自重 0.300.425=3 kN/m 走廊梁侧粉刷：2（0.4-0.10）0.02170.2 kN/m 走廊横梁的矩形线荷载 合计：3.20 kN/m 走廊横梁的三角形线荷载 合计：10.86 kN/m 5.3.2 集中荷载 次梁传来的集中荷载： 屋面： 板传来的恒载：5.184.0520.98 kN/m 次梁自重：0.25（0.60.12）253.0 kN/m 次梁粉刷：0.02（0.6-0.12）2170.33 kN/m (5.4+5.4-4.05)20.980.53.05.40.335.488.79kN 楼面： 板传来的恒载：4.124.0516.70 kN/m 次梁自重：0.25（0.60.12）253.00 kN/m 四川理工学院毕业设计 第 17 页 共 89 页 次梁粉刷：0.02（0.6-0.12）2170.33 kN/m (5.4+5.4-4.05)16.700.53.005.40.335.474.35kN 屋面框架节点集中荷载： 边柱联系梁自重：0.250.65.42520.25kN 粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76kN 0.6m 挑檐板自重：0.65.45.1816.78kN 0.6m 高排水外延沟自重：0.65.4250.129.72kN 边柱联系梁传来屋面荷载： 0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/25.1835.48kN 顶层边节点集中荷载 合计：83.99kN 中柱联系梁自重：0.250.65.42520.25kN 粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76kN 联系梁传来的屋面板荷载：0.5(5.4+5.4-3.0)3.0/25.18=30.30 kN 0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/25.18=35.40kN 顶层中节点集中荷载 合计：87.71kN 楼面框架节点集中荷载： 边柱联系梁自重：0.250.65.42520.25kN 粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76kN 塑钢窗：（3.9-1.2-0.6）（5.4-0.6）0.4=4.03kN 窗下墙体自重：0.241.25.41929.5kN 窗下墙体粉刷自重：20.021.25.4174.41kN 框架柱自重：0.60.63.92535.1kN 框架柱粉刷自重：(0.6+0.6)20.023.917=3.18kN 联系梁传来的楼面自重：0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/24.1228.16kN 楼面层边节点集中荷载 合计：126.39kN 中柱联系梁自重：0.250.65.42520.25kN 粉刷：0.02（0.6-0.12）25.4171.76kN 四川理工学院毕业设计 第 18 页 共 89 页 内纵墙自重：5.4(3.9-0.6)0.2419=81.3kN 内纵墙墙体粉刷自重：5.4(3.9-0.6)20.0217=12.2kN 扣除门窗洞：1.21.20.4-1.21.20.2419+2.110. 2- 2.11.00.2419-15.15kN 框架柱自重：0.60.63.92535.1kN 框架柱粉刷自重：(0.6+0.6)20.023.917=3.18kN 联系梁传来的楼面自重：0.5（5.4+5.4-3.0）3.0/23.6221.18kN 0.5(5.4+5.4-4.05)4.05/24.12=28.16 kN 楼面层中节点集中荷载 合计：187.98kN 5.3.3 集中荷载引起的偏心弯矩 M 图 5-3 屋顶边柱偏心简图 屋面层集中荷载引起的偏心弯矩 M 83.990.4537.80kNm 图 5-4 标准层边柱偏心简图 楼面层集中荷载引起的偏心弯矩 M: 126.390.175=22.12kNm 5.3.4 屋面层梁上作用的恒载 gkgk gk2gk2gk2gk2 gk2， 四川理工学院毕业设计 第 19 页 共 89 页 gk1gk1，gk1 3000 图 5-5 屋面层梁上作用的恒载 在上图中，gk1、gk1,分别代表横梁自重，是均布荷载形式；gk2和 gk2,分别 代表房间和走廊传给横梁的两个三角形荷载和三角形荷载，gk代表跨中次梁集 中荷载。 gk1=6.46 kN/m gk2=20.98 kN/m gk1,=3.20 kN/m gk2,=15.54 kN/m gk=88.79kN gk2、gk2,、gk代表房间和走廊传给横梁的三角形荷载和跨中集中荷载，需 要将其转化为等效均布荷载。 两个三角形荷载 22 32 17 kk gg 三角形荷载 2 2 8 5 kk gg 跨中集中荷载 l g g k k 2 3 =17/3220.98=11.15 kN/m 22 32 17 kk gg =5/815.54=9.71 kN/m 2 2 8 5 kk gg =3/(28.1)88.79=16.44 kN/m l g g k k 2 3 横向框架恒荷载： 屋面板：11.156.46+16.44=34.05 kN/m （8.1m 跨） 9.71+3.20=12.91 kN/m （3.0m 跨） 四川理工学院毕业设计 第 20 页 共 89 页 5.3.5 楼面层梁上作用的恒载 图 5-6 标准层梁上作用的恒载 在上图中，gk1、gk1,分别代表横梁自重，是均布荷载形式；gk2和 gk2,分别 代表房间和走廊传给横梁的两个三角形荷载和三角形荷载，gk代表跨中次梁集 中荷载。 gk1=22.71 kN/m gk2=16.70 kN/m gk1,=3.20 kN/m gk2,=10.86 kN/m gk=74.35kN gk2、gk2,、gk代表房间和走廊传给横梁的三角形荷载和跨中集中荷载，需 要将其转化为等效均布荷载。 两个三角形荷载 22 32 17 kk gg 三角形荷载 2 2 8 5 kk gg 跨中集中荷载 l g g k k 2 3 =17/3216.70=8.87 kN/m 22 32 17 kk gg =5/810.86=6.79 kN/m 2 2 8 5 kk gg =3/(28.1)74.35=13.77 kN/m l g g k k 2 3 横向框架恒荷载： 楼面板：22.718.87+13.77=45.35 kN/m （8.1m 跨） 6.79+3.20=9.99 kN/m （3.0m 跨） 5.4 恒载内力计算 分层法的计算要点（具体过程见图 5-7，图 5-8，图 5-9）： 四川理工学院毕业设计 第 21 页 共 89 页 （1）作用在某一层的框架梁上的竖向荷载只对本楼层的梁和与本层梁相连 的框架柱产生弯矩和剪力，而对其他层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪 力。 （2）除底层以外的其它各层柱的线刚度均乘折减系数 0.9。 （3）除底层以外的其它各层柱的弯矩传递系数取 1/3。 0.4410.559 0.683 0.2020.115 37.8037.80 -186.17-186.17 186.17186.17 -9.68-9.68 -4.84-4.84 64.43 82.94 41.47 -74.44 -148.87-44.03-25.07 25.07 32.83 41.6120.80 -14.21-4.20-2.39 2.39 97.2697.26 -136.06-136.06 85.3685.36 -48.23-48.23-37.14-37.14 22.6222.62 32.4232.42 -16.08-16.08 图 5-7 顶层弯矩分配 (单位 kNm) 36.0336.03 -17.30-17.30 108.09108.09 -51.91-51.91 25.45-2.71 82.64 -49.20 0.30 6 0.388 0.5680.1680.096 -22.12-22.12 0.306 0.168 -247.95-247.95247.95247.95 -7.49-7.49-3.75-3.75 82.64 104.7952.39 -83.17-166.34 -49.20 -28.1128.11 25.45 32.2716.13 -9.16 -2.71 -1.55 1.55 108.09108.09 -194.06-194.06 140.97140.97 -51.91-51.91 -37.15-37.15 25.9125.91 36.0336.03 -17.30-17.30 图 5-8 标准层弯矩分配 (单位 kNM) 四川理工学院毕业设计 第 22 页 共 89 页 38.2638.26 -18.72-18.72 114.77114.77 -56.15-56.15 28.62-3.00 86.15 -53.15 0.31 9 0.405 0.5570.1650.094 -22.12-22.12 0.276 0.184 -247.95-247.95247.95247.95-7.49-7.49-3.75-3.75 74.54 109.3854.69 -89.72-179.44-59.28-30.2830.28 24.76 36.3418.17 -10.12-3.34-1.711.71 99.3099.30 -191.95-191.95 131.25131.25-62.62-62.62-39.48-39.4828.2428.24 49.6549.65 -31.31-31.31 图 5