郑州一中3号实验楼设计计算书

郑州一中3号实验楼设计THEDESIGNOFTHE3RDLABORATORYBUILDINGOFTHEFIRSTMIDDLESCHOOLINZHENGZHOU题目名称郑州一中3号实验楼设计学院名称建筑工程学院班级土木112学号学生姓名指导教师2015年06月摘要本工程是郑州一中3号实验楼设计，为多层钢筋混凝土框架结构。共五层，底层层高36M，其他层层高均为36M。建筑物总高度为189M。设计分为三个步骤首先是根据设计任务的要求和建筑设计原理，确定建筑方案，并绘制建筑施工图，包括各层平面图、立面图、剖面图。其次是结构设计，本次设计的重点是结构设计。这个阶段的主要工作内容如下首先，根据建筑施工图及结构布置原则布置结构构件，确定结构方案；第二，根据第一步得出的结构方案和有关国家规范，开始结构设计计算（恒荷载、活荷载、地震荷载等的计算）；第三，计算结构构件在上述荷载作用下的内力（弯矩、剪力和轴力），已知了结构构件的内力，接下来进行内力组合，框架梁柱的截面设计；第四是设计基础、楼板。在整个设计过程中需要考虑很多因素，比如，恒荷载和活荷载作用下弯矩的塑性调幅，梁控制截面的弯矩与剪力计算，强柱弱梁原则，满足使用与安全的要求等等。然后，根据计算结果和有关制图标准绘制结构施工图。最后，进行施工组织设计给出施工方案、施工进度计划和施工布置总平面图。关键词框架,建筑设计,结构设计,荷载计算,内力组合ABSTRACTTHISISTHEDESIGNOF3RDLABORATORYBUILDINGOFTHEFIRSTMIDDLESCHOOLINZHENGZHOUITISAMULTILAYERREINFORCEDCONCRETEFRAMEITHASFOURSTORIES,THEHEIGHTOFTHEFIRSTSTOREYIS36METERS,ANDTHEHEIGHTOFOTHERSTORIESAREALL36METERSTHEHEIGHTOFTHEWHOLEBUILDINGIS189METERSTHEDESIGNHAVETHERESTEPSFIRST,ACCORDINGTOTHEREQUIREMENTOFTHEDESIGNTASKANDTHEPRINCIPLEOFARCHITECTURALDESIGN,IDETERMINEDTHEARCHITECTURALSCHEMEANDPROTRACTEDTHEARCHITECTURALEXECUTIONDRAWINGSTHESEDRAWINGSINCLUDEEACHFLOORSICHNOGRAPHY,ELEVATIONALDRAWINGS,CUTAWAYDRAWINGSSECONDISTHESTRUCTURALDESIGNTHEDESIGNEMPHASISISTHESTRUCTURALDESIGNTHEFOLLOWINGSARETHEMAINDESIGNCONTENTINTHISPHASEFIRST,ACCORDINGTOTHEARCHITECTURALEXECUTIONDRAWINGSANDTHEPRINCIPLEOFSTRUCTURALARRANGEMENTTODISPOSESTRUCTURALMEMBERSANDDETERMINESTRUCTURALSCHEMESECOND,ACCORDINGTOTHESTRUCTURALSCHEMEANDCHINESECODECONCERNED,IBEGANTOSTRUCTURALDESIGNANDCALCULATIONTHECALCULATIONOFDEADLOADS,LIVELOADSANDEARTHQUAKELOADSANDSOON,THIRD,ICALCULATEDTHEINTERNALFORCESMOMENT,SHEARANDAXIALFORCESOFTHESTRUCTURALMEMBERSUNDERTHEABOVELOADSHAVINGKNOWNTHEINTERNALFORCES,THENEXTTASKISTOCOMBINETHEINTERNALLOADS,TODESIGNTHESECTIONSOFTHEGIRDERSANDTHEBEAMSTHEFOURTHISTODESIGNFOUNDATIONANDFLOORSMANYFACTORSARECONSIDEREDINDESIGNINGTHESEMEMBERSFOREXAMPLE,THEPLASTICADJUSTMENTOFMOMENTUNDERLIVEANDDEADLOADS,THECOMPUTATIONOFTHEBEAMSCONTROLSECTION,THEPRINCIPLEOFTHESTRONGCOLUMNANDINFIRMBEAM,THEREQUESTFORUSEANDSAFETY,THEINFLUENCEOFEARTHQUAKEANDSOONTHEN,ACCORDINGTOTHEABOVECOMPUTATIONRESULT,DRAWINGCRITERIONANDTHECORRESPONDINGCODESCONCERNEDTOPROTRACTTHESTRUCTURALDRAWINGSFINALLY,THECONSTRUCTIONORGANIZATIONDESIGNINTHISPAPER,THECONSTRUCTIONPROGRAM,CONSTRUCTIONSCHEDULEANDCONSTRUCTIONLAYOUTPLANKEYWORDSFRAMES,ARCHITECTURALDESIGN,STRUCTURALDESIGN,LOADSCALCULATION,INTERNALFORCECOMBINATION目录1工程设计基本资料及计算参数111工程设计资料112构造做法213基本参数取用及设置依据314结构平面布置315梁、柱截面尺寸的初步确定42框架在荷载作用下的计算521资料准备522框架在竖向荷载作用下的计算8221恒荷载作用下的计算简图9222活荷载作用下的计算简图12223三角形分布荷载和梯形分布荷载转换为等效均布荷载14224重力荷载代表值作用下的计算简图1523框架在水平荷载作用下的计算17231框架在风荷载作用下的计算17232框架在水平地震作用下的计算183内力计算与内力组合2431横向框架在竖向荷载作用下的内力计算24311恒荷载内力计算24312活荷载内力计算3232横向框架在水平荷载作用下的内力计算37321风荷载荷载内力计算37322水平地震作用内力计算4333轴横向框架内力组合47331弯矩调幅47332内力调整49333内力组合574结构截面配筋设计7841梁截面设计78411一层梁截面设计78412二五层梁截面设计8442柱截面设计85421一层边柱86422一层中柱89422二五层柱9343基础设计95431A柱独立基础设计95432B、C双柱联合基础设计9944楼板设计101441双向板B21设计102442双向板B22设计10345楼梯设计104451楼梯板的计算104452平台板的计算105453平台梁的计算105参考文献107致谢1081工程设计基本资料及计算参数11工程设计资料郑州一中3号实验楼，建筑面积4800左右，抗震设防烈度为75度，采用现浇混凝土框架结构，共5层，各层层高均为36M，设计地震分组第一组，场地II类，地基持力层深宽修正后的承载力设计值为，抗震等级为三级，耐火等级为二KPA190AF级，建筑合理使用年限为50年，安全等级二级，环境类别为二类，工程防水等级为二级，防水层合理使用年限为15年，屋面为非上人屋面，实行有组织排水，设保温、隔热层，抗震设防类别丙类。室内外高差045M。综合楼各层建筑平面图，剖面图，门窗表等详见建筑施工图。柱网布置如图11所示。图11结构柱网布置设计所需气象资料如下最热月平均28，最冷月平均30，夏季极端最高400，冬季极端最低135；相对湿度最热月平均75；主导风向全年为西北风，夏季为东南风，基本风压W0045；雨雪条件年降雨量800MM，日最大降水2KN/M强度350/日，,最大积雪深85CM，基本雪压S0035。M2KN/M设计所需地质资料如下1地形地貌本工程场地地貌单元属于山前冲积倾斜平原，地貌单一。地面粗糙度为C类，无不良地质现象存在；2地层岩性土壤性质为均匀粉质粘土，天然重度180，主要地层岩性见3K/下表表11主要地层岩性3建筑地点土壤最大冻结深度03，M4地下水位地面下5M；水质对混凝土无侵蚀作用。地质报告根据地质勘察报告，勘察数据，本工程拟采用条形基础，建筑物基础不直接与地下水接触，该场地环境类型为类，根据岩土工程勘察规范表12211224及表1225112252判定地下水对混凝土无腐蚀，在长期浸水条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀，在干湿交替条件下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀，对钢结构有弱腐蚀。12构造做法（1）屋面防水上人屋面采用铺地砖保护层上人屋面，局部小面积屋面卷材防水膨胀珍珠岩保温屋面，由专业防水施工队，按规程施工。（2）楼面防水卫生间加设聚氨酯防水涂层，涂膜厚度2，分两次涂刷，管M根嵌防水胶，地沟内侧做防水涂层。除注明外，此类房间标高均比相对应的楼面低20，凡有水湿的房间，楼地面找坡，坡向地漏或排水口，坡度051，以不积水为原则，凡管道穿过此类房间，均预埋管套，高出地面30。（3）屋面做法现浇钢筋混凝土屋面板，水泥石灰焦砂浆2，最薄处40，20厚13水泥砂浆找平层，12厚合成高分子防水卷材，30厚挤塑聚苯保温M板，20厚13水泥砂浆找平层，50厚C30细石混凝土内配C4200双向钢筋，按施工规范设分仓缝。（4）墙体防潮做法采用30厚12水泥砂浆加5防水剂。（5）墙身砌筑外墙0000以下用长江淤泥粉煤灰烧结普通砖，规格24011553，M5水泥砂浆砌筑。0000以上用240厚水泥炉渣空心砌块，M5混合砂浆砌筑。内墙楼梯间四周墙体采用240厚长江淤泥粉煤灰烧结普通砖，卫生间1500高度以下的墙体均采用长江淤泥粉煤灰烧结普通砖，其余墙体除注明外都采用240厚水泥炉渣空心砌块，M5混合砂浆砌筑。层号岩性名称平均厚度M）（MPA21SE承载力特征值AKF1杂填土12粉土12891403粉土341251704粉土51161655粉土38145200（6）填充隔墙均砌至梁或板底，与结构框架柱及构造柱采用通长混凝土配筋带或拉结筋进行连接，板带设于门、窗洞口的上部及下部；窗洞口两侧预埋C20混凝土块锚固窗框。（7）外装修为避免外墙雨水渗漏，外墙抹灰中加适量防水剂，并应保证砌筑水泥炉渣空心砌块时砂浆饱满，垂直和水平缝中均不可有漏浆现象。所有外饰表面，施工前均须有建筑师确认。（8）内装修，详见建筑施工设计总说明。（9）凡露明铁件均刷防锈漆两度；凡砌体、混凝土接触的木材表面，均须做防腐处理。所有排水管（含埋设暗管）应加强防锈处理。13基本参数及设置依据安全等级确定依据混凝土结构设计规范（GB500102002）第321条根据建筑结构破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级本设计为二级。依据混凝土结构设计规范（GB500102002）第323条对于安全等级为二级或使用年限为50年得结构构件，其重要性系数不应小于10，此处取10。0R抗震设防烈度查建筑抗震设计规范（GB500112010）附录A08可知，扬州的抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度为015，设计地震分组为一组。G基本风压查建筑结构荷载规范GB500092001附录D4可知，扬州地区50年一遇基本风压045，地面粗糙类别为C类。2KN/M基本雪压查建筑结构荷载规范（GB500092001）附表D4可知，扬州地区50年一遇基本雪为03。2/抗震等级查建筑抗震设计规范（GB500112001）表612可知，设防烈度为7度，高度小于30的一般框架抗震等级为三级。轴压比限值查建筑抗震设计规范（GB500112001）表636可知，抗震等级为三级框架结构，框架柱轴压比限值取085。根据混凝土设计规范GB500102002表413，表4231采用规范中本设计均采用混凝土强度C30，。普通钢筋强度采用2CKN/M1F2TKN/M01FHRB400，。2Y/6FY36014结构平面布置根据建筑功能要求及框架体系，通过分析荷载传递路线确定梁布置方案，本工程的各层平面布置如图所示。图12一至五层梁平面布置图15梁、柱截面尺寸的初步确定（1）纵梁截面高度一般取梁跨度的1/18至1/10。本方案中纵向框架梁有75M跨度和3M跨度两种，分别对其进行设计L75MH1/181/10L41667MM750MM,取H700MMB1/31/2H23333MM350MM,取B300MM则跨度为75M的梁的截面可初步确定为BH300700MML3M的梁与下面横向框架梁中跨度为51M的梁尺寸设计一致。（2）本方案中横向框架梁的跨度较多，取其中跨度为78M和51M两种梁进行设计。L78MH1/181/10L43333MM780MM，取H700MMB1/31/2H23333MM350MM,取B300MM则跨度为75M的梁的截面可初步确定为BH300700MML51MH1/181/10L28333MM510MM，取H450MMB1/4H1125MM,取B250MM则跨度为51M及以下的梁的截面可初步确定为BH250450MM（3）框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算1）柱组合的轴压力设计值（11）NFGNE注考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。F按简支状态计算柱的负载面积。GE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/M2。N为验算截面以上的楼层层数。2）（12）CNCFUA/注UN为框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查抗震规范可知取为085。FC为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得143N/MM2。（4）计算过程对于中柱ACN/UNFC125525645105143103/085/143131328（MM2）取400MM500MM200000MM2131328MM2对于边柱ACN/UNFC12511105645375143105/085/143871797（MM2）取400MM500MM200000MM2871797MM2表12梁截面尺寸（MM）横梁（BH）混凝土等级AB跨、CD跨BC跨纵梁（BH）C30300700250450250450300700表13柱截面尺寸（MM）层次混凝土等级BH15C304005002框架在荷载作用下的计算21资料准备查荷载规范可取（1）板厚120MM,屋面永久荷载标准值（不上人）构造层面荷载（KN/M2）50厚C30细石混凝土防水00525KN/M2三毡四油铺小石子040KN/M220厚水泥砂浆20002040KN/M240厚水泥石灰焦渣砂浆200414075KN/M210厚混合砂浆00117017KN/M230厚挤塑聚苯保温板015KN/M2120厚现浇钢筋混凝土板012253KN/M2合计593KN/M2（2）板厚120MM标准层楼面恒荷载构造层面荷载（KN/M2）30厚水磨石面层065KN/M2120厚现将钢筋混凝土板250123KN/M210厚混合砂浆00117017KN/M2合计382KN/M2（3）板厚100MM卫生间恒荷载构造层面荷载（KN/M2）20厚水泥砂浆（130）0022004KN/M230厚水磨石065KN/M2二毡三油上铺小石子035KN/M2100厚现浇钢筋混凝土板012525KN/M210厚混合砂浆00117017KN/M2蹲位折算荷载考虑局部炉渣填高15KN/M2合计557KN/M2（4）梁自重300700框架梁钢筋混凝土250701203435KN/M20MM厚混合砂浆抹灰1707012200204KN/M合计475KN/M250450框架梁钢筋混凝土25045012025206KN/M20MM厚混合砂浆抹灰170450122002022KN/M合计228KN/M（5）墙自重墙体采用粉煤灰轻渣空心砌块8KN/M3填充墙外墙荷载构造层面荷载（KN/M2）墙体自重8024192KN/M2贴瓷砖外墙面05KN/M2水泥粉刷内墙面036KN/M210厚水泥砂浆抹灰00117017KN/M2合计295KN/M2取3KN/M2填充墙内墙荷载构造层面荷载（KN/M2）墙体自重8024192KN/M2水泥粉刷内墙面0362072KN/M2合计264KN/M2取27KN/M21）第一层墙体自重填充墙横向外墙3360787KN/M336045945KN/M填充墙横向内墙273607783KN/M2736045851KN/M填充墙纵向外墙3360787KN/M336045945KN/M填充墙纵向内墙273607783KN/M2736045851KN/M2）标准层墙体自重同第一层；3）顶层墙体自重同第一层；4）女儿墙墙体自重80241192KN/M贴瓷砖外墙面05105KN/M20厚水泥粉刷20002104KN/M合计282KN/M（6）柱自重的计算确定混凝土2504055KN/M20厚混合砂浆抹灰00204052170612KN/M合计5612KN/M（7）门窗自重的计算确定门04KN/M2窗04KN/M2表21门窗自重的计算类型设计编号洞口尺寸MM洞口面积M2门窗自重KNM116002400384154M29002400216086M336002400864346普通门M412002400288115续表21门窗自重的计算C124002100504202C218002100378151C315002100315126GC4150060009036普通窗C5150012001807222框架在竖向荷载作用下的计算结构在竖向荷载作用下的计算简图（竖向荷载包括恒荷载、活荷载和重力荷载）；本实验楼室内外高差为045M，基础顶面至外地面取0600M，所以底层柱高为465M，其余各层柱高即层高，为36M。选取计算单元的确定原则和方法是在结构计算简图中，杆件用其轴线来表示。框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离；框架的层高（框架柱的长度）即为相应的建筑层高，而底层柱的长度应从基础顶面算起，计算简图如下图21所示。计算单元的选取及板荷传导方式图如图22所示。图21第轴线框架计算简图图22板荷传导方式示意图221恒荷载计算（1）第一层梁柱恒荷载计算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，其中板自重按45度分配。梁上分布荷载为一均布荷载与一梯形荷载叠加。荷载最大值47551382873293KN/M荷载最小值475871345KN/M2）中跨梁上线荷载计算中跨梁上线荷载中跨梁自重板自重荷载最大值22833821374KN/M荷载最小值228KN/M3）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纵向框架梁自重外墙重。边柱自重47551382873293KN板自重382055105512484KN纵向框架梁自重22851041072KN墙重94551044442KN则边柱集中力20224841072444210018KN4）中柱集中力计算中柱自重561236202KN板自重382055105515135115054547KN纵向框架梁自重22851041072KN墙重851510440KN则中柱集中力202454710724011639KN5）边柱与梁交点处弯矩M10018025025/21252KNM6）中柱与梁交点处弯矩M11639025025/21455KNM；图23第一层框架恒载计算简图（力KN；弯矩KNM）（2）第二四层梁柱恒载计算同第一层；（3）第五层梁柱恒载计算1）边跨梁上线荷载计算边跨梁上线荷载边跨梁自重板重荷载最大值475515933499KN/M荷载最小值434KN/M2）中跨梁上线荷载计算中跨梁上线荷载中跨梁自重板自重荷载最大值22835932007KN/M荷载最小值228KN/M3）边柱集中力计算边柱集中力纵向框架梁的传力部分板重纵向框架梁自重女儿墙重。部分板自重593055105513856KN纵向框架梁自重228511163KN女儿墙重282511438KN则边柱集中力3856116314386457KN4）中柱集中力计算中柱集中力部分板重纵向框架梁自重部分板自重593055105515135115057058KN纵向框架梁自重228511163KN则中柱集中力705811638221KN5）边柱与梁交点处弯矩M6457025025/2807KNM（柱内侧受拉）6）中柱与梁交点处弯矩M8221025025/21028KNM（柱靠近室内一侧受拉）；图24第五层框架恒载计算简图（力KN；弯矩KNM）图25第轴横向框架恒荷载图（力KN；弯矩KNM）222活荷载作用下的计算（1）第一层框架梁柱计算根据建筑设计规范查得实验室楼面活荷载标准值为20KN/M2，走廊活荷载标准值为25KN/M21）边跨梁上线荷载最大值5120102KN/M最小值02）中跨梁上线荷载最大值32575KN/M最小值03）边柱集中力边柱集中力部分板上活荷载传力F200505515113KN4）中柱集中力中柱集中力部分板上活荷载传力F200505515125513511505265KN5）边柱集中力矩边柱集中力矩边柱集中力梁柱偏心M130125163KNM6）中柱集中力矩M2650125331KNM；图26第一层框架活载计算简图（力KN；弯矩KNM）（2）第二四层梁柱活荷载计算同第一层；（3）第五层梁柱活荷载计算不上人屋面活载05KN/M2雪荷载SKURS010035035KN/M2活荷载取05KN/M21）边跨梁上线荷载最大值5105255KN/M最小值02）中跨梁上线荷载最大值05315KN/M最小值03）边柱集中力边柱集中力部分板上活载传力F0505055151325KN4）中柱集中力F05050551515135105053595KN5）边柱集中力矩边柱集中力矩边柱集中力梁柱偏心M3250125041KNM6）中柱集中力矩M5950125074KNM图27第五层框架活载计算简图（力KN；弯矩KNM）图28第轴线横向框架活荷载计算简图（力KN；弯矩KNM）223三角形分布荷载和梯形分布荷载转换为等效均布荷载为简化框架内力计算起见，可以将梁上的三角形和梯形荷载按下式换算成等效的均布荷载计算。三角形荷载的等效均布荷载（21）Q85梯形荷载的等效均布荷载（22）QQ321式中，。LA326089032QQAL图29三角形荷载和梯形荷载的等效均布荷载图210第轴线横向框架等效恒载图（力KN；弯矩KNM）图211第轴线横向框架等效活荷载图（力KN；弯矩KNM）224框架在重力荷载代表值作用下的计算（1）第一层框架计算QAB3079059083533KN/MQCDQBC1248054691483KN/MFA10018051310668KNFDFB116390526512964KNFCMAB1252163051334KNMMBA1455053311621KNM图212第一层框架在重力荷载代表值作用下的计算简图（力KN；弯矩KNM）（2）第二四层框架计算同上（3）第五层框架计算楼面的活荷载取基本雪压为035KN/M2的雪荷载，不计入屋面活荷载。第轴线第五层框架在雪荷载作用下的计算1）边跨梁上线荷载Q，12233Q08903551159KN/M2）中跨梁上线荷载Q，5/8Q06250353066KN/M3）边柱集中力及弯矩F03505055151228KNM2280125029KNM4）中柱集中力及弯矩F03505510551513511505417KNM4170125052KNM图213第五层框架在雪荷载作用下的计算简图（力KN；弯矩KNM）QAB3162051593242KN/MQCDQBC1834050661867KN/MFA6457052286571KNFDFB822105417843KNFCMAB80702905822KNMMBA1028050521054KNM图214第轴线横向框架在重力荷载代表值作用下的计算简图（力KN；弯矩KNM）23框架在水平荷载作用下的计算水平荷载分为风荷载和水平地震作用，下面分别对这两种荷载进行计算231框架在风荷载作用下的计算该工程为5层钢筋混凝土框架体系，室内外高差为045M，基本风压045，地面粗糙程度为B类，结构总高度为1905M。2MKN垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，计算主要受力结构时，按下式计算（23）0WZSK式中风荷载标准值（）；KW2MN高度Z处的风振系数；Z风荷载体型系数；S风压高度变化系数；Z基本风压（）。02K其中，根据建筑结构荷载规范查得迎风面取08，背风面取05合计S。由于结构的总高度为1905M，小于30M，故取。31S01Z将风荷载换算成作用于第轴横向框架的线荷载，B51M。ZZZSKWBW9824503150表22标准高度风荷载计算ZMZKWKNKFKNJV4650892652109445568250892652955346211850892652955250715450892652955155219050892652597597图215第轴线纵向框架在风荷载作用下的计算简图232框架在水平地震作用的计算（1）计算重力荷载代表值G楼面恒载50楼面活载（或屋面雪荷载）纵横梁自重第二层下半层柱及纵横墙、门窗自重的一半第一层上半层柱及纵横墙、门窗自重的一半。1）第五层重力荷载代表值计算恒载G5，计算女儿墙2825341824027KN屋面59353418569992KN外梁4757544757822836452363392511042241895KN内梁475752478228511042245231136113145KN外墙0587756945511042236361784523288113784315409418463455KN内墙05783751685151104224523278378127384621616288209264098KN柱561236054848488KN门窗05154608616115131514126403660722596KN合计92683KN活载Q5计算Q雪050351853416821KNQ活0505185342403KN16821KN,所以去Q52403KNG5G5，Q592683240395086KN2）第二四层重力荷载代表值计算恒载G2，计算楼面3821853475327536339674KN外梁4757544757822836452363392511042241895KN内梁475752478228511042245231136113145KN楼梯重326426982732243735799KN外墙8775694551104223636784523288113784315409418112131KN内墙640982128196KN柱5612364896976KN门窗259625192KN合计873008KN活载Q2计算Q20521347529675210275278752375225757523536753752253534112688KNG2G2，Q2873008112688985696KN3）第一层重力荷载代表值计算恒载G1，计算楼面3821853475327536339674KN外梁4757544757822836452363392511042241895KN内梁475752478228511042245231136113145KN楼梯重326426982732243735799KN外墙0587756945511042236367845205877568778945511042236364523864288250410378431540946578556549328836102443KN内墙057837516851511042245232783780578375148515110422452322738462161686428820928169097276471992613453KN柱56123636054896976KN门窗25960515460861634611522021015141264036625963115706KN合计870168KN活载Q1计算Q1Q2112688KNG1G1，Q1870168112688982856KN（2）框架梁柱刚度计算线刚度计算1）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），对两侧都有现浇板的梁（如中横梁），其线刚度取I2I0，对于一侧有现浇板的梁（如边横梁、楼梯间横梁），其线刚度取I15I0，（C30混凝土，301010KN/M2）表23梁的线刚度计算边跨架梁中框架梁截面BMHM跨度LM截面惯性矩I0M4I15I0M4IBEI/LI2I0M4IBEI/L301910328510328510438103381043619103285103238104381033171044219103285103204104381032711044519103285103191043810325310402504551191032851031681043810322410475858103128710351510417161036861040307788581031287103495104171610366104表24框架柱的线刚度计算框架柱位置截面BMHM砼等级弹性模量ECKN/M2高度L截面惯性矩ICM4ICEI/L二五层柱0405C3032510736417103376104底层柱0405C303251074654171032911042）侧移刚度D值计算柱的侧移刚度D值按下式计算DC12IC/H2（24）式中一般层C，IB/2IC2/K底层C，IB/IC50节点两侧梁平衡线刚度与柱线刚度的比值，简称梁柱线刚度比；KC柱的侧向刚度修正系数（当值无限大时，C1，这表明梁线刚度越大，对节K点的约束能力越强，节点转动越小，柱的侧向刚度越大）表25柱的侧移刚度D值计算楼层ICKCDC12IC/H2根数DA1820481671112B2840592054012C2840592054012二五层D3761041820481671112894024A2360661065912B3660731178912C3660731178912一层D2911042360661065912538752（3）结构自振周期计算按顶点位移法（适用于质量、刚度沿高度分布均匀的框架）计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数。60（25）017T为顶点位移，按D值法计算（即为把集中在各楼层处的重力荷载代表值视为作用在楼面处的水平力时，按弹性刚度计算得到的结构顶点侧向位移。单位M）基本周期调整系数，对一般民用框架取060表26横向框架顶点位移计算楼层GIKNGIKNDIMDGIII1MI595086950868940240010601995498569619365568940240021701889398569629222528940240032701672298569639079488940240043701345198285648908045387520090800908ST4601956071（4）地震作用的计算1）水平地震影响系数该工程所在场地属于类一组场地，75度设防设计，查抗规表5141多遇地震下水平地震影响系数最大值，表5142特征周期为035S。120MAX由于，地震影响系数按下式来求ST461950671GGT5（26）MAX2G查抗规5151除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取005，。9012故08912640359MAX0TG2）利用底部剪力法求各楼层的水平地震作用结构等效总重力荷载08508548908044157183KNEQGI结构总水平地震作用标准值0089415718336999KNEQEKF1故不需在结构顶部附加集中水平地震作用。STSTG490460MHMHMH0519,451,851,258,31982856465985696（82511851545）IG95086190557725656KN因此，各层的水平地震作用为KNFFEKJ9323657264598211H1522GKJ6748133KE44FFKJ9365720965855（5）抗震验算1）抗规551规定表551所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求（27）HEU多遇地震作用标准值所产生的楼层内最大的弹性层间位移；UE弹性层间位移角限值，查表取1/550H计算楼层高度表27抗震变形验算楼层水平地震力（KN）层间剪力VIKN层间刚度DIUIUI1VI/DIM层高HIM层间相对弹性转角续表27抗震变形验算51161116189402400013361/2769497612137189402400024361/150037486628857689402400032361/112525212134069789402400038361/94712929336999538752000694651/674表中计算的结果均满足规范要求。故风荷载变形不再验算。2抗规525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525，取0024JEKIGV36999KN00244890804117379KN1340697KN0024390794893791KN2K288576KN0024292225270134KN3E21371KN0024193655646477KN4KV1161KN00249508622821KN5均满足规范要求。（6）第轴号横向框架水平地震力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刚度D将层间水平地震作用分配到每榀框架上去。一榀框架每层的分配系数为（28）IJIKID1010105432，第轴号横向框架各层所分配到的水平地震作用为KNF29151522874670353K144F155图216第轴线框架地震作用计算简图3内力计算与内力组合31横向框架在竖向荷载作用下的内力计算311恒荷载内力计算（1）梁、柱参数汇总根据前文中梁柱截面参数计算。现将第轴框架梁、柱相关参数汇总下表。其中，第横向框架为中框架，故折算惯性矩02I表31第轴线框架梁几何参数（）27/103MKNE截面HB跨度截面惯性矩0I2ILEIIB/03077585810317161036861040250453191033810338104表32第轴线框架柱几何参数柱类别层次截面HBCICHKCID504053761043618204816711404053761043618204816711边柱304053761043618204816711续表32第轴线框架柱几何参数2040537610436182048167111040529110446523606610659504053761043628405920540404053761043628405920540304053761043628405920540204053761043628405920540中柱1040529110446536607311789（2）弯矩计算利用力矩二次分配法计算恒载作用下的弯矩，第轴线横向框架梁、柱的相对线刚度如下图所示。图31横向框架梁、柱相对线刚度弯矩分配系数计算结果如下图所示。图32第轴线横向框架弯矩分配系数1）计算固端弯矩由于框架承担荷载比较复杂，故采用叠加法计算在复杂荷载作用下的固端弯矩，每一跨的两端分布荷载分解为满布均布荷载和局部分布荷载。均布荷载作用下的弯矩，按下式计算（31）12/QLMBA固端弯矩的计算过程见下表。表33恒载作用下固端弯矩计算过程固端弯矩位置满跨均布荷载产生固端弯矩偏心弯矩ABM31627575/121482280731627575/12148221028C183433/121376第五层B183433/121376CDM31627575/1214822102831627575/1214822807续表33恒载作用下固端弯矩计算过程AB30797575/1214433125230797575/12144331455CM124833/12936B124833/12936D30797575/12144331455第一四层C30797575/121443312522）弯矩二次分配过程图33弯矩二次分配法计算框架在恒荷载作用下的弯矩（单位KNM）3）跨中弯矩计算均布荷载作用下的弯矩，按下式计算（32）2/8/2BAMQL中AB跨第一层KNM691721083985793021中M第二层KNM8542中第三层KNM23中第四层KNM03764中第五层KNM4121038579025中BC跨第一层KNM431中M第二层KNM5242中第三层KNM1883中第四层KNM9374中第五层KNM64315中CD跨根据对称性，CD跨跨中弯矩与AB跨跨中弯矩完全相同，在此对CD跨跨中弯矩不再加以计算。4）弯矩图绘制根据弯矩二次分配法的计算结果，画出恒载作用下的框架梁柱弯矩图。图34恒荷载作用下的框架弯矩图（3）运用力矩平衡的方法计算剪力1）计算各梁端剪力梁端剪力按下式计算（33）LMQLVABA/2/（34）BAB跨梁第一层KN9512739810257930ABVKN2第二层KN34KNBA第三层KN615739107257930VKN29第四层KN368ABKN42第五层KN6157013257631VKN92BABC跨梁第一四层KN84CB第五层KN5127318VCD跨梁根据对称性，CD跨梁端剪力与AB跨梁端剪力完全相同，在此对CD跨梁端剪力不再加以计算。2）计算各柱端剪力柱端剪力按下式计算（35）HMV/2121A轴柱，柱端剪力计算如下第一层KN3765421第二层KN976第三层KN1835第四层KN2第五层KN54760421B轴柱，柱端剪力计算如下第一层KN798第二层KN365第三层KN6241第四层KN第五层KN863075014C、D轴柱，根据对称性，C轴柱柱端剪力与B轴柱柱端剪力完全相同，D轴柱柱端剪力与A轴柱柱端剪力完全相同，故在此对C、D轴柱柱端剪力不再加以计算。3）绘制剪力图根据力矩平衡法的计算结果，画出恒荷载作用下的框架梁、柱剪力图。图35恒荷载作用下的框架剪力图（4）运用节点平衡的方法计算柱轴力轴力计算即为柱端竖向荷载与其相连的两端剪力之和。即柱轴力柱顶集中力（包括柱自重）梁端剪力。表34横向框架在恒荷载作用下的轴力（KN）边柱A轴、D轴中柱B轴、C轴柱端位置纵梁端部压力横梁端部压力柱重柱轴力纵梁端部压力横梁端部压力柱重柱轴力柱底114366457202199131227927511503822120225271柱顶41323504824柱底1139210018202433431171872135721163920252502柱顶64724777423柱底113631001820266744117291872136011163920279762续表34横向框架在恒荷载作用下的轴力（KN）柱顶881351049922柱底1137310018202901551171918721359111639202107012柱顶111468132321柱底1129510018261114078117971872136691163926113493绘制轴力图图36恒荷载作用下的框架轴力图312活荷载内力计算1弯矩计算根据“第轴线横向框架等效活载图”，用弯矩二次分配法计算第轴线框架在活荷载作用下的弯矩。活荷载内力计算中，框架梁、柱的线刚度和相对线刚度以及弯矩分配系数与恒荷载内力计算中的数值相同。1）计算固端弯矩由于框架承担荷载比较复杂，故采用叠加法计算在复杂荷载作用下的固端弯矩，每一跨的两端分布荷载分解为满布均布荷载和局部分布荷载。固端弯矩的计算过程见下表。表35活荷载作用下固端弯矩计算过程固端弯矩位置满跨均布荷载产生固端弯矩偏心弯矩ABM2277575/1210640412277575/121064074C09433/12071B09433/12071D2277575/121064074第五层C2277575/121064041ABM9087575/1242561639087575/124256331C46933/12352B46933/12352D9087575/124256331第一四层C9087575/1242561632）弯矩二次分配过程图2121弯矩二次分配法计算框架在活荷载作用下的弯矩（单位KNM）3）跨中弯矩计算横向框架在活荷载作用下跨中弯矩的计算和横向框架在恒荷载作用下的计算相同。AB跨第一层KNM143212785091中M第二层KNM81302426318570922中M第三层KNM9803中第四层KNM5924中第五层KNM75中BC跨第一层KNM4271083691中第二层KNM63942中M第三层KNM3中第四层KNM854中第五层KNM1248905中CD跨根据对称性，CD跨跨中弯矩与AB跨跨中弯矩完全相同，在此对CD跨跨中弯矩不再加以计算。4）弯矩图绘制根据弯矩二次分配法的计算结果，画出活荷载作用下的框架梁柱弯矩图。图37活荷载作用下的框架弯矩图（2）运用力矩平衡的方法计算剪力1）计算各梁端剪力AB跨梁第一层KN365712357089ABVKN4第二层KN884KN26BA第三层KN537031257089VKN4第四层KN463572965327089ABVKN第五层KN1808KNBABC跨梁第一四层KN4723694CBV第五层KN10CD跨梁根据对称性，CD跨梁端剪力与AB跨梁端剪力完全相同，在此对CD跨梁端剪力不再加以计算。2）计算各柱端剪力A轴柱，柱端剪力计算如下第一层KN6524814第二层KN9305第三层KN8726第四层KN第五层KN6813B轴柱，柱端剪力计算如下第一层KN815492第二层KN7375第三层KN961第四层KN第五层KN252C、D轴柱，根据对称性，C轴柱柱端剪力与B轴柱柱端剪力完全相同，D轴柱柱端剪力与A轴柱柱端剪力完全相同，故在此对C、D轴柱柱端剪力不再加以计算。3）绘制剪力图