某大学5层框架结构教学附楼设计毕业设计说明书

I某大学5层框架结构教学附楼设计摘要:本次毕业设计是某大学5层框架结构教学附楼设计，包括建筑设计和结构设计两部分内容。建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑场地环境、使用功能、综合选型、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等。着重解决建筑物与周围环境、建筑物与各种细部构造，最终确定设计方案，画出建筑施工图。结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案；选择合理的结构体系；进行结构布置，并初步估算，确定结构构件尺寸，进行结构计算。结构计算包括荷载计算、变形验算、内力分析及截面设计，并绘制相关的结构施工图。总之，适用、安全、经济是本设计的原则，两部分空间合理，连接紧凑，主次分明，使建筑空间的舒适度加以提高。关键词:框架结构；建筑设计；结构设计；内力分析IITheDesignofUniversitysFive-storyTeachingBuildingofReinforcedConcreteFrameStructureAbstract:Thisdesignisaschemeofauniversitysteachingbuildingitincludestwoparts-architecturedesignandstructuredesign.Architecturaldesignisatthepremiseofthemasterplan,accordingtothedesignrequirementsofthemissionstatement,consideringthebaseavermentusingfaction,structuretype,constructionbuildingmaterialsequipment,architectureeconomyandarchitectureartact.ThenImainlysolveusingspaceinthisbuildingandcoordinationbetweeninsideandoutsideconditions.Finallymakethedesignprogramanddrawalltheblueprintsofarchitecture.Inthestructuredesign,determinethestructuredesignbasedonarchitecturefirstdesign.Selecttherightstructuretype.Precedestructurearrangementandsizesofstructurecomponentstocalculate.Allworkaboutcalculationincludingloadestimationdeformtest.Mheend,drawingalltheblueprintsofarchitectureconstructionandstructureconstructor.Inaword,suitable,safety,economyandusefacilitateistheprincipleofdesign,twopartsspacereasonable,joincompact,primaryandsecondarydistinct,makethecomfortabledegreeofbuildingspacerise.Keywords：FramestructureArchitecturedesignStructuredesignInternalforcecalculationIII摘要1目次31建筑设计说明11.1工程概况11.2建筑平面的设计11.2.1使用部分的平面设计11.3建筑立面设计11.3.1建筑立面设计的要求11.4建筑剖面设计22结构设计说明32.1结构方案选取32.1.1竖向承重体系选取3IV2.1.2水平向承重体系选取32.2结构平面布置32.3楼梯方案的选择32.4建筑材料的选择42.5结构布置计算43结构计算书53.1工程概况53.2框架结构计算方法、截面尺寸的确定53.2.1框架计算方法的确定53.2.2框架截面尺寸的确定53.3恒载标准值计算63.4框架在风荷载作用下的计算83.4.1框架计算简图的确定8V3.4.2框架梁柱线刚度的计算83.5框架柱抗侧移刚度计算113.6风荷载标准值的计算113.7风荷载作用下框架侧移计算123.8各层柱反弯点位置，剪力柱端弯矩计算133.9水平地震作用下框架结构各层的总重力荷载代表值173.10水平地震作用下框架内力和侧移的验算183.10.1水平地震作用下框架的侧向位移验算183.10.2水平地震作用下横向框架的内力计算223.11竖向荷载下框架受荷计算243.11.1活荷载标准值计算243.11.2框架结构受荷计算243.12竖向荷载作用下框架的内力计算293.12.1恒载作用下框架的内力计算29VI3.12.2活荷载作用下的内力计算373.13梁柱结构内力组合433.13.1框架结构梁的内力组合433.13.2框架梁截面设计493.13.3框架柱结构内力组合553.13.4框架柱的截面设计653.14楼梯设计903.14.1设计资料903.14.2梯段板计算913.14.3休息平台板计算923.14.4休息平台梁计算92总结95参考文献VII96致谢97中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第1页共97页1建筑设计说明1.1工程概况该工程为某大学五层框架结构教学附楼，结构形式采用钢筋混凝土现浇框架结构，建筑面积为6000m2，建筑物平面形状为矩形，长75米，宽16米，建筑物总高度为19.8米，建筑层数为五层，首层高度为4米，标准层高度为3.8米，室内外高差为0.30米，抗震设防类别为丙类，抗震等级为三级，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计使用年限为50年1。1.2建筑平面的设计建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各个部分的组合关系。在平面设计中，始终需要从建筑整体空间组合的效应来考虑，紧密联系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的的可能性和合理性；也就是说，我们从平面设计入手，但是要着眼于建筑空间的组合。各种类型的民用建筑，从组合平面各部分面积的使用性质来分析，主要可归纳为使用部分和交通联系部分两大类：使用部分是指主要使用活动和辅助使用活动的面积，即各类建筑物中的使用房间和辅助房间。交通联系部分是指建筑物中各个房间之间、楼层之间和房间内外之间联系通行的面积，即各类建筑物中的走廊、门厅、过道、楼梯等占的面积。1.2.1使用部分的平面设计建筑平面中各个教室和辅助用房，是建筑平面组合的基本单元。使用教室的设计，一般说来，教室要求安静，少干扰，而且有较好的朝向。使用教室平面设计的要求：教室的面积、形状和尺寸要满足室内使用活动和桌椅设备合理布置的要求；门窗的大小和位置，应考虑教室的出入方便，疏散安全，采光通风较好；教室的构成应使结构构造布置合理，施工方便；室内空间以及顶棚、地面、各个墙面和构件细部，要考虑人们的使用和审美要求。1.3建筑立面设计建筑物在满足使用要求的同时，它的立面以及内外空间组合等，还会给人们在精神上以某种感受。建筑物的美观问题，既在房屋外部形象和内部空间处理中表现出来，又涉及到建筑群体的布局，它还和建筑细部设计有关。建筑物的立面，即房屋的外部形象，必须受内部使用功能和技术经济条件所约束，并受场地群体规划等外界因素的影响。建筑物的外部形象，并不等于房屋内部空间组合的直接表现，建筑立面设计，必须符合建筑造型和立面构图方面的规律性，把适用、经济、美观三者有机地结合起来2。中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第2页共97页1.3.1建筑立面设计的要求对房屋外部形象的设计要求，有以下几个方面:反映建筑功能要求和建筑类型的特征；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；符合建筑造型和立面构图的一些规律。1.4建筑剖面设计剖面设计的目的是确定建筑物各部分高度、建筑层数、建筑空间的竖向组合与利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系等。它与平面设计是从两个不同的方面来反映建筑物内部空间的关系。平面设计着重解决内部空间水平方向上的问题，而剖面设计则主要研究竖向空间的处理，两个方面同样都涉及到建筑的使用功能、技术经济条件、周围环境等3。平面设计主要包括以下内容：确定教室的剖面形状、尺寸及比例关系；确定房屋的层数和各部分的标高，如层高、净高、窗台高度、室内外地面标高；解决天然采光、自然通风、保温、隔热、屋面排水及选择建筑构造方案；选择主体结构与围护结构方案；进行房屋竖向空间的组合，研究建筑空间的利用。中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第3页共97页2结构设计说明2.1结构方案选取2.1.1竖向承重体系选取本设计为五层的多层结构，根据教学楼的功能使用性进行结构布置。经各方案比较筛选，本工程选用框架结构的竖向承重体系。选择合理的抗侧力结构体系，进行合理的结构或构件布置，使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能，是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。框架结构体系：由梁、柱构件通过节点连接而成，其具有建筑平面布置灵活等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期长，地震反应较小，经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构的抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大4。2.1.2水平向承重体系选取常见的横向承重体系包括：现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。本设计采用现浇肋梁楼盖结构，现浇楼盖可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标，可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量，能充分发挥材料的作用，结构整体性好，抗震性能好，且结构平面布置灵活，易于满足楼面不规则布置、开洞等要求，容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载5。2.2结构平面布置结构平面布置如图2.1所示，图示为伸缩缝一侧的结构平面布置图，左右两侧为对称结构。2.3楼梯方案的选择整体式楼梯按照结构形式和受力特点不同，可分为板式楼梯、梁式楼梯、剪刀式楼梯和圆形楼梯、螺旋楼梯等。其中，应用较为经济的、广泛的是板式楼梯和梁式楼梯，剪刀式楼梯、圆形楼梯和螺旋式楼梯属于空间受力体系，外观美观，但结构受力复杂，设计与施工较困难，用钢量大，造价高，在实际中应用较少。板式楼梯由梯段板、平台板和平台梁组成。梯段板为带有踏步的斜板，其下表面平整，外观轻巧，施工支模方便，但斜板较厚，结构材料用量较多，不经济。故当梯段水平方向跨度小于或等于3.5m时，才宜用板式楼梯。中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第4页共97页梁式楼梯由踏步板、斜梁、平台板和平台梁组成。踏步板支承与两端的斜梁上，斜梁可设在踏步下面，也可设在踏步上面。根据梯段宽度大小，梁式楼梯的梯段可采用双梁式，也可采用单梁式。一般当梯段水平投影跨度大于3.5m时，用梁式楼梯。结构中的楼梯采用板式楼梯。若采用梁式楼梯，支模困难，施工难度较大。采用梁式楼梯所带来的经济优势主要是钢筋用量较省，采用的楼梯板较薄，混凝土用量也较少，会被人工费抵消6。2.4建筑材料的选择梁柱、基础、楼梯均采用C30的混凝土，用以提高整个结构的强度。由于施工工艺的改进，技术的提高，提高混凝土的强度不会引起整个结构的造价大幅提高。2.5结构布置计算根据该房屋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。主体结构为5层，底层为4.0m，标准层为3.8m。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为120mm。一般情况下，框架结构是一个空间受力体系。为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的扭转作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于通常横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相同，框架的抗侧刚度相同，因此，各榀横向框架都将产生相同的内力与变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可7。中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第5页共97页图2.1结构平面布置图(单位：mm)中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第6页共97页3结构计算书3.1工程概况某大学框架结构教学附楼，主体五层，为钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，建筑面积约为6000m2，建筑物平面为矩形，长为75米，宽16米，建筑方案确定，底层层高4.0米，其它层高3.8米，室内外高差为0.30米，设防烈度7度，抗震设防类别为丙类，抗震等级为三级。3.2框架结构计算方法、截面尺寸的确定3.2.1框架计算方法的确定在竖向荷载作用下，规则多层框架的侧移很小，可近似认为侧移为零，可选用力矩分配法进行内力分析。具体步骤如下：计算各跨梁在竖向荷载作用下的固端弯矩；计算框架各节点的力矩分配系数；将各节点的不平衡力矩同时进行分配，并向远端传递，再在各节点分配一次，即可结束。在水平荷载作用下，对于比较规则的、层数不多的框架结构，当柱轴向变形对内力及位移影响不大时，可选用D值法进行内力分析。柱的抗侧移刚度与梁的线刚度有关，柱的反弯点高度与梁柱线刚度比、上下层梁的线刚度比、上下层的层高变化有关。考虑上述因素的影响，对柱的抗侧移刚度和反弯点高度进行修正，就是D值法8。3.2.2框架截面尺寸的确定框架梁的截面一般为矩形，当楼盖为现浇板时，楼板的一部分可作为梁的翼缘，则梁的截面就成为T型或L型。当采用预制楼盖时，为了减少楼盖结构高度和增加建筑净空，梁的截面常取为十字型或花篮型。框架柱的截面常为矩形或正方形9。框架梁、柱的截面尺寸应满足承载力、刚度和施工的要求，设计尺寸时可参考以往经验确定，同时满足构造要求。以下给出截面尺寸估算公式：梁高h=(1/81/18),为梁的计算跨度；l梁宽b=(1/21/4)h,且不小于200mm；柱高b=(1/121/18)H，H为层高，且不小于350mm；柱宽h=(12)b,且不小于400mm。(1)横向框架梁：h=(1/81/18)6.3m=0.79m0.35m,取h=500mm；b=(1/21/4)0.5m=0.25m0.125m,因不小于200mm,取b=300mm；梁的截面尺寸为：bh=300mm500mm。(2)纵向框架梁：h=(1/81/18)6.0m=0.75m0.33m,取h=500mm；b=(1/21/4)0.5m=0.25m0.125m,因不小于200mm,取b=300mm。(3)框架柱：底层：中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第7页共97页b=(1/121/18)4.8m=0.40m0.27m，因不小于400mm取b=500mm；h=(12)0.5m=0.5m1.0m,因不小于400mm取h=500mm。标准层：b=(1/121/18)3.8m=0.32m0.21m，因不小于400mm取b=500mm；h=(12)0.5m=0.5m1.0m,因不小于400mm取h=500mm。(4)楼板厚度：取楼板厚h=120mm.(5)底层柱高度：h=4.0m+0.30m+0.5m=4.80m，其中4.0m为底层层高，0.30m为室内外高差设基础顶面至室外地面的高度为0.5m，其它柱高等于层高即3.8m。框架截面尺寸如图3.1所示。图3.1框架截面尺寸图(单位：mm)3.3恒载标准值计算（1）屋面防水层(刚性)：30厚C20细石混凝土防水1.0KN/m2防水层(柔性)：三毡四油铺小石子0.35KN/m2找平层：15厚水泥砂浆0.015m20KN/m3=0.30KN/m2中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第8页共97页找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆找坡0.04m14KN/m3=0.56KN/m2保温层：80厚1:10珍珠岩保温层0.08m7KN/m3=0.56KN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.12m25KN/m3=3.0KN/m2抹灰层：10厚混合砂浆0.01m17KN/m3=0.17KN/m2合计5.94KN/m2（2）标准层楼面恒荷载水磨石地面：10mm面层20mm水泥砂浆打底0.65KN/m2素水泥浆结合层一道结构层：120厚现浇钢筋混凝土板0.12m25KN/m3=3.0KN/m2抹灰层：10厚混合砂浆0.01m17KN/m3=0.17KN/m2合计3.82KN/m2（3）梁自重bh=300mm500mm纵横框架梁自重:25KN/m30.3m（0.5m-0.12m）=2.85KN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆0.23KN/m合计3.08KN/m（4）柱自重bh=500mm500mm框架柱自重：25KN/m30.5m0.5m=6.25KN/m抹灰层：10mm厚混合砂浆0.34KN/m合计6.59KN/m（5）外纵墙自重标准层：纵墙：1m0.24m18KN/m3=4.32KN/m铝合金窗：0.35KN/m22m=0.70KN/m水刷石外墙面：(1.0m+0.8m)0.5KN/m2=0.9KN/m水泥粉刷内墙面：(1.0m+0.8m)0.36KN/m2=0.65KN/m合计6.57KN/m底层：纵墙：2m0.24m18KN/m3=8.64KN/m铝合金窗：0.35KN/m22m=0.70KN/m水刷石外墙面：(1.0m+0.8m)0.5KN/m2=0.9KN/m水泥粉刷内墙面：(1.0m+0.8m)0.36KN/m2=0.65KN/m合计10.89KN/m（6）内纵墙自重标准层：中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第9页共97页纵墙：3.3m0.24m18KN/m3=14.26KN/m水泥粉刷内墙面：3.3m20.36KN/m2=2.38KN/m合计16.64KN/m底层：纵墙：3.5m0.24m18KN/m3=15.12KN/m水泥粉刷内墙面：3.5m20.36KN/m2=2.52KN/m合计17.64KN/m（7）内隔墙自重标准层：内隔墙：3.3m0.29m9.8KN/m3=9.38KN/m水泥粉刷内墙面：3.3m20.36KN/m2=2.38KN/m合计11.76KN/m底层：内隔墙3.5m0.29m9.8KN/m3=9.95KN/m水泥粉刷内墙面3.5m20.36KN/m2=2.52KN/m合计12.47KN/m3.4框架在风荷载作用下的计算3.4.1框架计算简图的确定取一榀框架计算，计算简图如图3.2所示。3.4.2框架梁柱线刚度的计算在框架结构中，现浇板的楼板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取I=2I0（I0为梁的截面惯性矩）10。(3.1)12/30bhI左边跨梁：=3.0107KN/m221/120.3m(0.5m)/6.3m=3104KNmlEIi/3中跨梁：=3.0107KN/m221/120.3m(0.5m)/3.4m=5.5104KNmli/右边跨梁：=3.0107KN/m221/120.3m(0.5m)/6.3m=3104KNmlIi/3二至五层柱：=3.0107KN/m221/120.5m(0.5m)/3.8m=8.210KNmlEi/底层柱：=3.0107KN/m221/120.5m(0.5m)/4.8m=6.510KNmlIi/34中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第10页共97页图3.2一榀框架计算简图(单位：mm)令二至五层柱的=1则其余各杆件的相对线刚度为：i边跨梁：=310KNm/8.210KNm=0.37,i44中跨梁：=5.510KNm/8.210KNm=0.67底层柱：=6.510KNm/8.210KNm=0.79,i中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第11页共97页表3.1框架梁柱线刚度计算表框架梁柱线刚度计算柱柱令对于中框架梁iilEIibhIbhI330.1)12(12)(m)()(4mI)/(KNE(ml)KNii边跨梁065710.36.3410.30.37中跨梁0653.450.67（25）层柱1007.3.842.81底层柱100710.34.8405.60.79框架梁柱的线刚度如图3.3所示图3.3框架梁柱的线刚度中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第12页共97页3.5框架柱抗侧移刚度计算侧移刚度D值具体计算见表3.2表3.2各柱D值及剪力分配系数表层号及层高柱位置标准层）柱梁梁梁梁(2431ii)(21底层柱梁梁i底层标准层iicc25.0)()/(12mKNHiic柱D/中边边柱0.370.1641093.410.860.16025层（3.8m）中柱1.040.340边柱0.460.394103.4106.0.2071层(4.8m)中柱1.310.554933.6风荷载标准值的计算为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可以近视作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载代替。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值11：Wk=UsUzW0(hihj)B/2（3.2）z对于高度不大于30m或高宽比小于1.5的房屋结构，取=1.0。本设计房屋高度z小于30m，所以取=1.0。z基本风压W0=0.35KN/m2；uz风压高度变化系数，因为建筑地点位于城市，所以地面粗糙度为B类；us风荷载体型系数，根据建筑物的体型可得Us=1.3；hi下层柱高；hj上层柱高，对顶层女儿墙高度的2倍；B迎风面的宽度，B=4.5m。中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第13页共97页表3.3风荷载标准值计算表(B=4.5m)2/)(0BhuWjizsK离地高度z/mzuzs)/(20mKNhi/mj/KNW/19.20.8241.01.30.31815.40.7481.01.30.32011.60.741.01.30.3587.80.741.01.30.3584.00.741.01.30.354.03.85.909风荷载作用下的荷载分布如图3.4所示。图3.4风荷载作用下的荷载分布图3.7风荷载作用下框架侧移计算中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第14页共97页水平荷载作用下框架的层间侧移可按公式3.3计算：（3.3）jujVijD/式中Vj第j层的总剪力；j第j层所以柱的抗侧刚度之和；i第j层的层间侧移。第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和12。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移（3.4）jujj1顶点侧移（3.5）njj框架在风荷载作用下侧移的计算见表3.4表3.4风荷载作用下框架侧移验算层次KNwj/Vj/)/(mKNDjuhuj/54.2184.218681440.000061/6333345.82010.038681440.000151/2533335.75815.796681440.000231/1652225.75821.554681440.000321/1187515.90927.463636460.000431/8837侧移验算：层间侧移最大值：1/88371/500(满足要求)3.8各层柱反弯点位置，剪力柱端弯矩计算框架各住的杆端弯矩，梁端弯矩按下式计算，计算过程如表3.9所示。其中：（3.6）hyM)1(Vim柱上（3.7）i柱下中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第15页共97页表3.5框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩计算层号柱号KNVi/KNVim/yh/m/)1(KNM柱上)(柱下边柱0.1600.6750.7223.0782.0780.4875中柱4.2180.3401.4341.3302.4703.5421.907边柱0.1601.6061.1022.6984.3331.7704中柱10.0380.3403.4131.5202.2807.7825.188边柱0.1602.5281.5202.2805.7643.8433中柱15.7960.3405.3711.7102.09011.239.18边柱0.1603.4491.9001.9006.5536.5532中柱21.5540.3407.3291.9001.90013.9313.93边柱0.2075.6853.6000.9505.40120.471中柱27.4630.2938.0472.9761.44411.6223.95框架各柱梁端弯矩、剪力以及柱轴力分别按照下列公式计算13：bMiViN（3.8）)(,1uijbjirlbli（3.9）)(,1uijbjirlbrMiM（3.10）lVrblb/)(从而可以绘出框架柱各杆端弯矩如图3.5所示中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第16页共97页图3.5风荷载作用下框架柱各杆端弯矩图(单位：KNm)按照结构力学中剪力与弯矩的关系，绘出剪力图，如图3.6所示中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第17页共97页图3.6风荷载作用下的剪力图(单位：KN)根据剪力图可以绘出风荷载作用下的轴力图如图3.7所示中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第18页共97页图3.7风荷载作用下的轴力图（单位：KN）3.9水平地震作用下框架结构各层的总重力荷载代表值各层外纵墙自重：标准层：6.57KN/m(75m-170.5m)2+26.57KN/m(16m-40.5m)=1057.77KN底层：(10.89KN/m75m-170.5m)2+210.89(16m-40.5m)=1921.42KN各层内纵墙自重：标准层：16.64KN/m(75-170.5-24.3-161.0-5.9)+16.64KN/m(75-170.5-181.0-21.7)=1349.504KN底层：17.64KN/m(75-170.5-24.3-161.0-5.9)+17.64KN/m(75-170.5-181.0-21.7)=1430.604KN各层内隔墙自重：标准层：11.76KN/m(6.3m-0.5m)22=1500.576KN中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第19页共97页底层:12.47KN/m(6.3m-0.5m)22=1591.172KN底层柱自重：6.59KN/m(4.8-0.12)m417=2097.202KN标准层柱自重：6.59KN/m(3.8-0.12)m417=1649.082KN各层框架梁自重：3.08KN/m75m4+3.08KN/m16m17=1761.76KN楼面恒荷载：3.82KN/m75m16m=4584KN楼面活荷载：2.0KN/m75m16m=2400KN屋面雪荷载：0.35KN/m75m16m=420KN屋面恒荷载：5.94KN/m75m16m=7128KN顶层女儿墙的自重：3.48KN/m(75m+16m)2=634KN（1）底层楼面重力荷载代表值：=4584KN+1/22400KN+1761.76KN+1/22097.202KN+1/21649.082KN1G+1340.604KN+1921.42KN+1591.172KN=12510.338KN（2）二层楼面重力荷载代表值：=4584KN+1/22400KN+1761.76KN+1649.082KN+1057.77KN2+1349.504KN+1500.576KN=13002.692KN（3）三层楼面重力荷载代表值：=4584KN+1/22400KN+1761.76KN+1649.082KN+1057.77KN3G+1349.504KN+1500.576KN=13002.692KN（4）四层楼面重力荷载代表值：=4584KN+1/22400KN+1761.76KN+1649.082KN+1057.77KN4+1349.504KN+1500.576KN=13002.692KN（5）五层楼面重力荷载代表值：=7128KN+1/2420KN+1761.76KN+1/21649.082KN+1/2（1057.77KN+5G+1349.504KN+1500.576KN)=11878.226KN3.10水平地震作用下框架内力和侧移的验算3.10.1水平地震作用下框架的侧向位移验算（1）质点重力荷载简图如图3.8所示中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第20页共97页图3.8质点重力荷载简图（2）横向框架柱的侧移刚度D值横向框架侧移刚度见表3.6和表3.7表3.6横向框架二至五层抗侧刚度D值构件名称D值（KN/m）数量)/(mKNA柱1090317185351B柱2316917393873C柱2316917393873D柱10903171853511158448中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第21页共97页表3.7横向框架底层抗侧刚度D值构件名称D值（KN/m）数量)/(mKNA柱1320317224451B柱1862017316540C柱1862017316540D柱13203172244511081982（3）横向框架自震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：（3.11）1.7T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T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11移14。：第i层第j跟柱的抗侧移刚度。ijD故先计算结构顶点的假想侧移，计算过程见下表3.8表3.8横向框架顶点位移层次)(KNGi)(GKNi)/(mDi层间相对位移i511878.22611878.22611584480.01030.1670413002.69224880.91811584480.02150.1567313002.69237883.61011584480.03270.1325213002.69250886.30211584480.04390.1025中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第22页共97页112510.33863396.64010819820.05860.0586由上表计算基本周期=1.70.6=0.417s。1.7T1670.（4）水平地震作用计算因为该建筑结构高度远小于40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切为主，因此用底部剪力法来计算水平地震作用15。首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力FEK：FEK=1GeqGeq结构等效总重力荷载，多质点取总重力荷载代表值的85；因为地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，抗震设防分组为为第一组，场地类别为IV，所以Tg=0.65，水平地震影响系数最大值max=0.07。由于T1=0.417s1.4Tg=1.40.65s=0.91s，故不需考虑顶点附加地震作用。由于0.1sT1=0.417s1.4Tg=1.40.65s=0.91s，所以1=max=0.07结构横向总水平地震作用标准值：FEK=1Geq=0.070.8563396.64=3772.1kN各层的水平地震作用为：iF（3.12）1iiEknjjGHF式中：、分别为集中于质点i、j的荷载代表值；、分别为质点i、j的iGjijH计算高度。各层水平地震剪力计算见表3.9表3.9各层横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次/iHm/iGkN/ikNm/iFkN/iVk520.011878.226237564.521146.721146.72416.213002.692210643.611018.472165.19312.413002.692161233.381777.052942.2428.613002.692111823.151539.413481.6514.81250.33860049.622290.453772.1jGH781314.284（5）横向框架抗震验算：中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第23页共97页表3.10横向框架抗震变形验算层次层间剪力/iVkN层间刚度Di(kN/m)层间位移Vi/Di(m)层高/ihm/eiuh51146.7211584480.0009938001/383842165.1911584480.0018738001/203232942.2411584480.0025438001/149623481.6511584480.0030138001/126213772.1010819820.0034948001/1375由此可见，最大层间弹性位移角1/126220mm，mdeq16mcEiesk25.00.16.825.910.24361)8.9.(.5ax）（由规范得，最大裂缝宽度的限值，裂缝宽度满足要求。mw.axli中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第54页共97页表3.20第一、二层梁的配筋表楼层梁位置截面位置1fcbh0M（106)s=M/1bh02fyAs=1fcbh0/fy实配钢筋实配AsAs,min左支座114.330046572.7170.07840.08173005432B18+2B16911300跨中114.3210046544.8970.00690.00693003234B16804300左边跨梁右支座114.330046584.9410.09160.09623006404B181017300左支座114.330046520.3410.02190.02223001474B16804300跨中114.321004651.8160.00030.0003300134B16804300中跨梁右支座114.330046540.4410.04360.04463002974B16804300左支座114.330046576.0560.08200.08573005704B181017300跨中114.3210046544.5560.00690.00693003214B168043001右边跨梁右支座114.330046585.3650.09200.09673006434B181017300左支座114.330046550.7180.05470.05633003744B16804300跨中114.3210046541.4770.00640.00643002984B16804300左边跨梁右支座114.330046586.5220.09330.09813006524B16804300左支座114.330046517.260.01860.01883001254B16804300跨中114.321004650.6860.00010.000130054B16804300中跨梁右支座114.330046535.5310.03830.03913002604B16804300左支座114.330046578.8750.08500.08903005924B16804300跨中114.3210046541.4380.00640.00643002984B168043002右边跨梁右支座114.330046561.2850.06610.06843004554B16804300中国矿业大学本科生毕业设计（论文）第55页共97页表3.21第三、四层梁的配筋表楼层梁位置截面位置1fcbh0M（106)s=M/1bh02fyAs=1fcbh0/fy实配钢筋实配AsAs,min左支座114.330046576.030.08200.08563005692B18+2B16911300跨中114.3210046541.5020.00640.00643002984B16804300左边跨梁右支座114.330046583.5030.09000.09453006284B181017300左支座114.330046518.1090.01950.01973001314B16804300跨中114.321004650.6