青岛理工大学黄岛校区教学楼设计计算书

摘 要本设计分为两部分：第一部分是建筑设计，包括该教学楼所处位置的总平面设计，建筑的平面设计、立面设计、剖面设计。第二部分为结构设计，结合青岛当地情况，查找建筑荷载规范、建筑抗震设计规范等相关规范，确定设计的荷载及抗震等级等初步资料。然后根据规范及经验，初步确定梁、柱、板的截面尺寸，确定计算简图。然后计算各层重力荷载标准值和代表值。接着计算梁柱的相对线刚度和侧移刚度，利用顶点位移法求出自震周期，并且对风荷载进行了计算和统计，分别进行了风荷载和地震荷载作用下结构的水平位移验算。进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用的大小和风荷载作用的大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活载）作用下的结构内力。找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋、验算截面并绘图。此外还进行了结构方案中的基础设计，完成了基础的配筋计算及施工图绘制。关键词：框架；结构设计；抗震设计；风格AbstractThis design is divided into two parts: the first is the architectural design, including the teaching building where the total plane design, architecture of graphic design elevation design profile design. The second part is the structure design, combining qingdao local conditions, load code for seismic design of building construction norms related standard, to determine the design load and the seismic grade the preliminary material and then according to standards and experience determined primarily, the section size of beam column board, sure calculation diagram and then calculate the gravity load and representatives of the standard of value and the relative line stiffness calculation beam-column and lateral stiffness.Then calculated according to the level of the bottom shear size of the earthquake load and wind load size,and then calculate the level of load in the structure of internal forces (bending moment, shear, axial force). Then calculate vertical load (dead load and live load) structure under the action of internal forces. Identify the most unfavorable internal force of a group or several groups of combinations. Select the most secure on the results of reinforcement checking section and graphics. In addition, the structure of the program for the interior design of the foundation. complete the foundation reinforcement of calculation and construction drawings.Keywords: framework; structural design; seismic design;styleII目 录摘 要IAbstractI1 建筑设计11.1 设计的有关资料11.2 建筑设计21.2.1 建筑平面设计21.2.2 建筑立面设计21.2.3 建筑剖面设计21.2.4 屋面做法31.2.5 楼面做法32 结构设计62.1 结构布置及有关尺寸的初步估算62.1.1 结构布置及梁,柱截面尺寸的初选62.1.2 荷载计算82.2 结构的线刚度与横向侧移刚度计算112.2.1 结构的线刚度计算112.2.2 结构的横向侧移刚度计算122.3 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Gi132.3.1地震荷载作用下的梁、柱、墙、门、窗重力荷载标准值132.3.2 风荷载标准值计算及位移验算192.4 地震荷载与风荷载的内力计算202.4.1水平地震荷载作用下的内力计算202.4.2风荷载作用下的内力计算232.5 竖向荷载下的框架内力计算252.5.1框架结构的荷载计算252.5.2 恒荷载作用下的框架内力计算302.5.3 活荷载作用下的框架内力计算372.6 内力组合432.6.1荷载调幅432.6.2 内力组合442.7 框架梁、柱配筋计算502.7.1 框架柱配筋计算502.7.2 框架梁设计522.8 楼板配筋计算542.8.1 楼板配筋计算542.8.2 板的配筋计算552.9 基础配筋计算60参考文献62图纸目录62致谢641I 1 建筑设计1.1 设计的有关资料一. 工程名称：青岛理工大学黄岛校区教学楼设计。二. 工程概况：建筑面积约为6000m2，是一幢五层的现浇钢筋混凝土框架结构体系的建筑物，首层层高4.5m,其余层高均为3.6m,室内外高差为0.60m。三. 设计条件：（1）气象条件：夏季极端最高温33度，冬季极端最低-9度。（2）主导风向:全年为西北风夏季为东南风，基本风压w0=0.60kN/m2。（3）雪条件：基本雪压为0.20kN/m2其他条件：（1）建筑结构的安全等级为二级，结构设计正常使用年限为50年。（2）抗震设防烈度6度0.05g三组，场地为2类场地，设防烈度类别为乙类。四. 材料使用：（1）钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRQ335,其余采用热轧钢筋HPQ235。（2）混凝土：梁柱板均使用P30类型的混凝土。（3）墙体：外墙全部使用300mm厚的灰砂砖，=18kN/m3，,一侧为20mm的厚抹灰层，=17kN/m2，一侧墙体为水刷石墙面，=0.5kN/ m2；隔墙使用300mm厚的灰砂砖，=18kN/m3,两侧均为20mm厚的抹灰层。卫生间墙的两侧均是贴瓷砖，=0.5kN/ m2女儿墙使用300mm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。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，屋面板按上人屋面的使用荷载选用。（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。（4）屋顶：建筑造型使用钢结构制作，在此不作考虑。1.2 建筑设计1.2.1 建筑平面设计（1）主要功能房间布局办公楼的平面组合采用综合式组合，有走道，套间，大厅的综合组合形式，内部空间要解决办公室，会议室，档案室的布置问题，解决人员的办公活动。以及通风和采光问题,解决好了各种流线问题，各功能应分区明确合理。有较好的疏散方式，满足防火要求，立面及造型应反映新时代办公楼建筑的形式。该办公楼的平面尺寸为:长为43.4m,宽为17.6m。（2）主要房间的平面设计对于底层，因为有一个大厅，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。于是大门的尺寸为2.7m2.7m，大门的类型是办公楼一般使用的旋转玻璃门，另外在门的两侧各加开一扇双开玻璃门，尺寸都是2.4m2.7m，这样办公楼的入口有了三扇门，满足了一定的大人流的疏散要求。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，尺寸为2.1m1.8m。楼梯：为使人流尽早分散，避免底层走廊过于拥挤，所以在每层的两边各设置一部双跑楼梯，满足安全疏散的要求。（3）门窗的尺寸门：M1：2.7m2.7m M2：0.9m2.1m M3：1.8m2.7mM4：1.8m2.1m M5：2.4m2.7m窗：P1：1.8m1.8m P2：2.1m1.8m P3：2.4m1.8mP4：1.8m3.4m1.2.2 建筑立面设计本办公楼建筑采用了对称设计，入口大厅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，即营业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、外墙引条线、外墙勒脚、雨水管以及东、西门进口踏步、雨篷等的位置，屋顶还表示出了女儿墙的形式，以及外墙、引条线、窗台、雨水管的材料作法。并且标出了各楼层、进门台阶、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3.4m。因梁高未定，室内净高未最终确定，待结构设计结束后，再确定楼层净高。（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。（3）屋面设计本办公楼设计为上人屋面，所以在剖切面上，要显示出来。并且楼梯的材料，扶手以及剖切到的梁都要明确表示出来。由于建筑物总宽度大于12m，故采用双坡排水。屋面采用刚性防火屋面，其构建简单，施工方便，造价较低。1.2.4 屋面做法防水层（刚性）30厚P20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65图1 一层平面图图2 正立面图2 结构设计2.1 结构布置及有关尺寸的初步估算2.1.1结构布置及梁,柱截面尺寸的初选 项目情况：该工程为青岛理工大学黄岛校区教学楼设计。建筑结构的建筑面积约为6000m2，总共5层，首层层高4.5 m，其余层高均为3.6 m。平面尺寸为58.6m18.3m，室内地坪为0.000m，室内外高差为0.60m。框架平面与柱网布置图如下图3。图3 结构平面布置图板厚取80 mm，。一、确定计算简图假定框架柱与基础顶面接触，框架梁与柱刚接，设计时为了计算的方便，使每个柱子的尺寸不变，于是梁的跨度和柱截面形心线之间的距离相等。将基础顶面距离室外地坪的高度设为0.6m，室内外高差为0.6m，所以底层的柱子高度h=4.5+0.6+0.60=5.7m，其余各层竹篙从露面算到上一层楼面，所以都是3.4m,于是框架的计算见图为下图4表示。图4 框架计算简图二.梁、柱截面尺寸的估算：（1）梁截面1.RQ跨：主梁：L =7800mmh=（）L=650mm975mm,取h=700mmb=（）h=217mm488mm，取b=300mm故该框架的横梁初步设计截面尺寸为bh=300mm700mm。次梁：L=7800 h=（）L=433mm650mm,取h=500mmb=（）h=144mm325mm，取b=300mm故框架的次梁初步设计截面尺寸为bh=300mm500mm。2.QP跨：主梁：L=2700mmh=（）L=225mm338mm,取h=500mmb=（）h=75mm169mm，取b=300mm故框架梁的初步设计截面尺寸为bh=300mm500mm。3.纵梁：纵梁：L =6000mmh=（）L=500mm750mm,取h=600mmb=（）h=167mm375mm，取b=300mm故该框架的纵梁初步设计截面尺寸为bh=300mm600mm。于是计算结果归纳于下表1：表1估算梁的截面尺寸，单位为mm层数混凝土强度等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）RQ,PM跨QP跨15C30300700300500300600300500(2)柱截面尺寸的估算框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，按下式计算： 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；: 为按照简支状态计算柱的负荷面积；：为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取14kN/m3: 为验算截面以上楼层层数；则底层中柱的轴力设计值为N=1.2147.8(7.8+2.7)/25=3439.80kN该项目工程柱全部使用C40的混凝土, 查表的fC=19.1N/mm2，首先假定该层柱截面尺寸bh=500mm500mm，则柱的轴压比为：，满足要求。故该框架柱的估计尺寸符合要求，确定为bh=500mm500mm。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。2.1.2 荷载计算1. 构件自重统计 （1）6轴框架15层自重计算 1）板：10mm厚陶瓷地砖 0.01*20=0.2 5mm厚水泥胶结合层 0.005*16=0.08 15mm厚1:3水泥砂浆找平层 0.015*20=0.3 80mm厚钢筋混凝土楼面板 0.08*25=2.0 15mm厚石灰砂浆抹灰顶棚 0.015*17=0.255 小计 2.84 2） 横向框架梁以及横向次梁：边跨（7800,700）： 钢筋混凝土梁 0.3*（0.7-0.08）*25=4.65 石灰砂浆顶棚 0.01*（0.7-0.08）*17*2=0.21 小计 4.86 中跨（2700,700）： 钢筋混凝土梁 0.3*（0.5-0.08）*25=3.15 5mm厚混合砂浆抹灰 0.005*（0.5-0.08）*17*2=0.07 小计 3.22 次梁（7800,700）： 钢筋混凝土梁 0.3*（0.5-0.08）*25=3.15 石灰砂浆顶棚 0.01*（0.5-0.08）*17*2=0.14 小计 3.29 3）纵向框架梁：1边梁（2700,700）： 钢筋混凝土梁 0.3*（0.6-0.08）*25=3.90 内墙涂料 （0.6-0.08）*0.28=0.15 外墙涂料 （0.6-0.08）*0.24=0.12 小计 4.17中梁（7800,700）： 钢筋混凝土梁 0.3*（0.6-0.08）*25=3.90 内墙涂料 （0.6-0.08）*0.28*2=0.29 小计 4.194） 柱：1边柱（2700,700）： 钢筋混凝土柱 0.5*0.5*3.6*25=22.50kN 内墙涂料 0.5+(0.5-0.2)*2*3.6*0.28=1.11kN 外墙涂料 0.5*3.6*0.24=0.43kN 小计 24.04kN1中柱（2700,700）： 钢筋混凝土柱 0.5*0.5*3.6*25=22.50kN 内墙涂料 0.5*2+(0.5-0.2)*2*3.6*0.28=1.61kN 小计 24.11kN5) 墙：浆砌焦渣砖内墙（200mm）： 砌体 （3.6-0.7）*0.2*14=8.12kN 内墙涂料 （3.6-0.7）*0.28*2=1.62kN 小计 9.74kN浆砌焦渣砖外墙（200mm）： 砌体 （3.6-0.6）*0.2*14=8.40kN 内墙涂料 （3.6-0.6）*0.28=0.84kN 内墙涂料 （3.6-0.6）*0.24=0.72kN 小计 9.96kN（2） 顶层自重计算：1） 板： 防水屋面 3.61kN 80厚钢筋混凝土楼板 0.08*25=2.00kN 石灰砂浆顶棚 0.255kN 小计 5.87kN2）女儿墙： 砌体 0.6*0.2*14=1.68kN 外墙涂料 0.6*0.24=0.14kN 内墙20厚水泥粉刷 0.6*0.02*20=0.24kN 小计 2.06kN（3） 门窗1）木门0.22）钢铁门0.43）铝合金窗0.42恒载计算（1） 中间层梁、柱恒载计算1） 边跨梁上线荷载计算边跨梁上线荷载=边跨梁自重+板重+墙重，其值为：4.86+2*2.84+9.74=20.282） 中跨梁上线荷载计算中跨梁上线荷载=中跨梁自重+板重，其中板自重按45分配。最大值:3.22+2.7/2*2.54=6.65最小值：3.223） 边柱集中力计算边柱集中力=边柱自重+纵向框架梁承受的荷载纵向框架梁承受的荷载=部分板重+横向次梁自重+纵向框架梁自重+外墙重，其值为：3.29*（7.8+0.5-2*0.3）+2.84*2*（7.8+0.5）+4.17*（6-0.3）+9.96*（6-0.5）+24.04=175.074） 中柱集中力计算：同理：中柱集中力为：（6*2-2.2）*2.2*0.5*0.5*2.54+（6-0.5）*4.19+3.29*（7.8+0.5-2*0.3）+2.84*2*（7.8+0.5）+9.74*（6-0.5）+24.11=186.895） 边柱与梁交点处弯矩（柱内侧受拉）6）中柱与梁交点处弯矩（柱靠室内一侧受拉）(2) 顶层梁、柱恒载计算1） 边跨梁上线荷载计算4.86+5.87*2=16.602） 中跨梁上线荷载计算最大值:3.22+2.7*5.87=19.07最小值：3.223） 边柱集中力计算3.29*（7.8+0.5-2*0.3）+5.87*2*（7.8+0.5）+4.17*（6-0.3）+2.06*（6-0.3）+24.04=182.334） 中柱集中力计算：（6*2-2.2）*2.2*0.5*0.5*5.87+（6-0.5）*4.19+3.29*（7.8+0.5-2*0.3）+5.87*2*（7.8+0.5）+24.11=201.575）边柱与梁交点处弯矩（柱内侧受拉）6) 中柱与梁交点处弯矩（柱靠室内一侧受拉）3.活载计算通过查阅建筑结构荷载规范GB500092012（以下简称荷载规范），将本次计算所要用到的活载类型汇总，如下表所示。类型标准值（）组合值系数频遇值系数准永久值系数教室2.50.70.60.5走廊3.50.70.50.3（1） 顶层梁、柱活载计算：不上人屋面活载：2.0雪荷载：活载取2.01） 边跨梁上线荷载计算:2.0*2=4.02）中跨梁上线荷载计算:最大值:2.0*2.2=4.4最小值：03）边柱集中力计算:2.0*2*（7.8+0.5）=33.24）中柱集中力计算：（6*2-2.2）*2.2*0.5*0.5*2.0+2.0*2*（7.8*0.5）=43.985）边柱集中力矩6)中柱集中力矩:（2） 中间层框架梁、柱活载计算：1）边跨梁上线荷载计算：2.5*2=5.02）中跨梁上线荷载计算：最大值:3.5*2.2=7.7最小值：03）边柱集中力计算:2.5*2*（7.8+0.5）=41.504）中柱集中力计算：（6*2-2.2）*2.2*0.5*0.5*3.5+2.5*2*（7.8*0.5）=60.365）边柱集中力矩:6)中柱集中力矩: 2.2 结构的线刚度与横向侧移刚度计算2.2.1 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=2Io（Io为梁的截面惯性矩），边跨梁I=1.5Io 梁采用P30混凝土，查表的，其弹性模量i边EI/L=中跨梁：i中EI/L=底层柱：i底EI/L=其余各层柱：i上EI/L=令i上1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：i边i中i底则该框架的相对线刚度如下图5所示：图5 框架梁柱的相对线刚度2.2.2 结构的横向侧移刚度计算底层： R、E柱 Q、P柱 标准层： R、E柱 Q、P柱 计算结果见下表2：表2 横向侧移刚度统计表层号12345D72517.9889430.489430.489430.489430.4D1/D2=72517.98/89430.4=0.810.7 故框架为规则框架2.3风荷载、地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi2.3.1地震荷载作用下的梁、柱、墙、门、窗重力荷载标准值2.3.1.1 梁、柱、墙、门、窗重力荷载标准值一梁、柱重力荷载标准值 表3梁、柱重力荷载标准值层次构件Q/mh/m/(kN/m3)g/(kN/m)/mnGi/kNGi/kN1边横梁0.300.70251.055.5136.40016564.5312064.635中横梁0.300.50251.053.9382.800888.211次梁0.300.50251.053.9386.85014377.654纵梁0.300.70251.055.5136.700281034.239柱0.500.50251.106.8754.85032106725边横梁0.300.70251.055.5136.40016564.5312064.635中横梁0.300.50251.053.9382.800888.211次梁0.300.50251.053.9386.85014377.654纵梁0.300.70251.055.5136.700281034.239柱0.500.50251.106.8753.40032748二墙自重外墙作法：全部使用300mm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/；则外墙的重力荷载标准值为：180.3m+170.02m+0.5 =6.24内墙使用300mm厚的灰砂砖，=18kN/m3,两侧均为20mm厚的抹灰层，则内墙的单位面积重力荷载标准值为：180.3m+170.02m2=5.74三门窗单个重力荷载计算除大门为玻璃门，办公室为木门窗：全部使用铝合金玻璃窗2.3.1.2 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。5.水平地震作用的计算（1）计算重力荷载代表值本设计中，主楼和附楼在结构上是断开的（包括基础），并且选取计算的一榀横向框架是主楼的第号轴线，因此可以只计算主楼的重力荷载代表值。Gi=恒载+0.5活载1） 中间层（二、三、四层）楼盖面积（扣除柱所占的面积）为：（18.3+0.5）（58.2+0.5）-0.50.539-98.1+7.61.85+37.4-39.73=1017.44梁柱自重横向框架梁：4.86(7.8-0.5) 19+（2.7-0.5）10=696.08 kN纵向框架梁：（58.2-0.5*10）*4.17+（58.2-0.5*10）*2*4.19+（58.2-0.5*9）*4.17=891.59 kN附加次梁：（7.8+0.5-2*0.3）*26*3.29+12*3.29=698.14 kN柱：24.04*19+24.11*20=938.96 kN标准层梁柱自重为：696.08+891.59+698.14+938.96=3224.77 kN填充墙、门窗自重外墙门窗面积：4.8*13+1.8*9+2.1*3+2.7*3+1.2*1*2.1+3.6*6=219.42外墙门窗自重：0.4*219.42=87.77 kN外墙面积：(52.8-10*0.5)+(18.8-0.5*4)*2+(49.6-0.5*9)+1.85*2+3*2*(3.6-0.6)-197.82=210.78外墙自重：9.96*210.78/（3.6-0.6）=699.79内墙门窗面积：2.1*1.5*12+1.8*0.5*10+2.4*3+0.9*2.1*7+1.2*2.1*2=72.27内墙门窗自重：0.2*72.27=14.45内墙面积：(43.6-0.5*8)+(49.6-0.5*9)+5.35*2+7.4*(3.6-0.6)+(7.8-0.5)*13-4.8-2.7-2.1*(3.6-0.6)-72.27=492.03内墙自重：9.74*492.03/（3.6-0.7）=1652.54活荷载走廊、楼梯等活载：3.5*(2.7-0.5)*58.6+7.2*10+3.6*7.8+3*7.2+9*7.8=1122.8教室等活载：2.5*1057.17-(2.7-0.5)*58.6-7.2*10-3*7.2-3.6*7.8-9*7.8-0.2*(7.8-0.5)*17-0.2*(52.8+49.6+43.6+49.6)=1681.08综上所述，中间层重力荷载代表值为：GE24=GKi+0.5QKi=2889.52+3224.77+87.77+699.79+14.45+1652.54+0.5*(1122.8+1681.08)=9970.782)一层为简化计算，一层重力荷载代表值为：GE1=GKi+0.5QKi=2889.52+5.7/3.6*（3224.77+87.77+699.79+14.45+1966.91）+0.5*（1122.8+1681.08）=13781.473）顶层屋盖面积为：1017.44+39.73=1057.17屋盖自重为：5.87*1057.17=6205.58女儿墙自重2.06*（61.6*2-9+20.65*2）=320.33梁柱自重3224.77填充墙、门窗自重外墙门窗自重为：87.77外墙自重为：699.79内墙门窗自重为：14.45内墙自重为：1652.54活荷载2*1057.17-(61.6*2-9+20.65*2)*0.2=2052.14综上所述：GE5=GKi+0.5QKi=6205.58+320.33+3224.77+87.77+699.79+14.45+1652.54+0.5*2052.14=13231.30所以，地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi，可由下图6表示：图6 地震荷载集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi（2）梁柱刚度计算1）梁的线刚度计算见下表 ，其中，在计算梁的线刚度时，考虑到现浇楼板对梁的约束作用（现浇板相当于框架梁的翼缘），对于两侧都有现浇板的梁（如：中横梁），其线刚度取I=2I0。对于一侧有现浇板的梁（如：边横梁、楼梯间横梁），其线刚度取I=1.5I0。（C30混凝土：E=3.0*107 ）截面（）跨度（）惯性矩（）边框架梁中框架梁=（）（）=（）（）0.30.77.88.5810-312.8710-34.9510417.1610-36.601040.30.52.73.1310-34.7010-35.221046.2610-36.961042）柱的侧移刚度D值柱号截面（）柱高度h（m）惯性矩线刚度（m4）（kNm）0.50.55.75.210-32.961040.50.53.65.210-34.691044.3 横向框架柱的侧移刚度D值对于高度小于50m且高宽比小于4的建筑物，仅考虑柱弯曲变形引起的柱侧移刚度，忽略柱的轴向变形。横向框架柱侧移刚度D值计算见表3。表3 横向框架柱侧移刚度D值计算项目根数柱层类型底层左边柱2.230.64699710左中柱4.580.77841810右中柱4.580.77841810右边柱2.230.646997930130326层左边柱1.410.411780510左中柱2.890.592562110右中柱2.890.592562110右边柱1.410.411780598507155.7.1 横向框架的自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期： 式中：基本周期调整系数。考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数，框架结构取0.60.7，该框架取0.6。框架结构的顶点假想位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移，是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由求出，再用求出框架结构的底部剪力。进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架结构顶点假想位移计算见表9。表9 横向框架结构顶点假想位移 层次（）（）（）层间相对位移513231.313231.38507150.0160.32249970.7823202.080.0270.30639970.7833172.860.0390.27929970.7843143.640.0510.240113781.4756925.113013030.1890.189根据横向框架自震周期公式得： =1.70.6=0.58s(4) 地震作用的计算1） 水平地震影响系数该教学楼所在场地属于类三组场地，6度设防设计，查抗规，在多遇地震下，水平地震影响系数最大值，。已经求出，由于， ，一般钢筋混凝土结构，故：2） 利用底部剪力法求各楼层水平地震作用：结构等效总重力荷载： 则结构总水平地震作用标准值为了考虑高振型对水平地震作用沿高度分布的影响，需在顶部附加一集中水平力，由于，故不考虑顶部附加地震作用系数。楼层处的水平地震作用：由于本结构高度不超过40m，变形以剪切型为主的且质量和刚度沿高度分布比较均匀，故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：计算结果见表5：表5各质点横向水平地震作用下楼层地震剪力计算表层次HimGikNGiHikNmFikNVikN520.1013231.30265949.130.364563.80563.80416.509970.78164517.870.225348.77912.57312.909970.78128623.060.176272.681185.2529.309970.7892728.250.127196.581381.8315.7013781.4778554.380.108166.531548.36各质点的水平地震作用下的楼层地震剪力沿着房屋高度的布设情况见图7所示：(R)横向地震作用下荷载分布 （Q）每层之间剪力分布 图7 横向水平地震作用及楼层地震剪2.3.1.5 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和顶点位移各按下面两式计算： 计算结果见表6所示，表中的层间弹性位移角=/。表6横向水平地震作用下的位移验算楼层水平地震力层间剪力层间刚度层高+层间相对弹性转角5563.80563.808507150.00073.6151434348.77912.578507150.001136.132733272.681185.258507150.00143.6125712196.581381.838507150.00163.6122501166.531548.363013030.00515.711118由上表可知，该框架的最大层间位移角位于在第一层，其为1/1118/h= 1/550，满足要求。2）抗规5.2.5规定：“抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合： ,查抗规表5.2.5，取0.016。则： 均满足规范要求。（6） 轴号横向框架水平地震的计算上面计算的水平地震作用，是每个结构层所承受的总的荷载；进行框架计算时，需要按照各榀框架的抗侧移刚度D将层间水平地震作用分配到每榀框架上去。由于本设计中手算只计算第6轴线的横向框架，故这里也只计算号轴线框架上分配的水平地震作用。一榀框架每层的分配系数为：式中，为层号，为本榀框架柱数目，为本层总的柱数目。将D代入可分别计算出轴号横向框架各层的分配系数：轴号横向框架各层所分配的水平地震作用：将轴号横向框架的地震作用标绘于计算简图上，如图所示。 第6轴横向框架地震作用计算简图2.3.2 风荷载计算计算资料：本建筑位于城市郊区，属B类场地；基本风压。对于“U”形平面建筑，风载体形系数。因结构高度，可取风压：将风荷载换算成作用于第轴横向框架的线荷载：标准高度风载计算4.81.0005.0424.