淮南市舜耕中学教学楼设计

1、目 录 摘摘 要要 .1 1 abstractabstract .2 2 前前 言言 .3 3 第一部分第一部分 设计任务书设计任务书 .4 4 1 1 设计题目设计题目 .4 4 2 2 设计目的及要求设计目的及要求 .4 4 3 3 建筑功能及要求建筑功能及要求 .4 4 3.1 建筑功能要求 .4 3.2 建筑等级 .5 3.3 规划及其他要求 .5 3.4 结构类型 .5 4 4 设计内容图纸及归档要求设计内容图纸及归档要求.5 5 4.1 建筑部分 .5 4.2 结构部分 .5 4.3 图面要求 .6 第二部分第二部分 结构设计说明结构设计说明 .7 7 1 1 设计的基本条件和内容

2、设计的基本条件和内容 .7 7 1.1 设计基本条件 .7 1.1.1 气象条件.7 1.1.2 抗震设防.7 1.1.3 地基土承载力.8 1.1.4 其它条件.8 1.1.5 钢筋混凝土.8 1.2 建筑结构设计的基本内容 .8 2 2 结构类型结构类型 .8 8 2.1 设计方案.8 2.2 柱网布置及一榀框架图.8 3 3 框架结构设计计算框架结构设计计算2 2 .1010 3.1 梁柱截面，梁跨度及柱高确定 .10 3.1.1 初估截面尺寸.10 3.1.2 柱的计算高度.10 3.2 荷载计算1.10 3.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值.10 3.2.2 屋面及楼面可变荷载标准

3、值.11 3.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 .11 3.3.1 梁自重计算 .11 3.3.2 柱自重计算 .11 3.3.3 墙自重计算 .12 3.4 计算重力荷载代表值7.12 3.4.1 第 5 层的重力荷载代表值： .12 3.4.2 24 层的重力荷载代表值.12 3.4.3 一层的重力荷载代表值： .13 3.5 横向框架侧移刚度计算 .13 3.5.1 计算梁、柱的线刚度 .13 3.5.2 计算柱的侧移刚度 .14 3.6 横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算15.15 3.6.1 横向自振周期的计算 .15 3.6.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 .1

4、6 3.6.3 水平地震作用下的位移验算 .17 3.6.4 水平地震作用下框架内力计算 .18 3.7 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算16.21 3.7.1 风荷载标准值 .21 3.7.2 风荷载作用下的水平位移验算.23 3.8 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 .23 3.8.1 计算单元 .23 3.8.2 荷载计算 .24 3.8.3 内力计算 .26 3.8.4 计算恒载和活载作用下梁端剪力和柱轴力 .31 3.9 框架内力组合 .33 3.9.1 结构抗震等级 .33 3.9.2 框架梁内力组合 .33 3.9.3 框架柱内力组合 .36 3.10 截面设计 .39

5、 3.10.1 承载力抗力调整系数.39 3.10.2 框架梁 .40 3.10.3 框架柱.45 4 4 现浇板设计现浇板设计4 4 .5353 5 5 基础设计基础设计3 3 .5757 5.1 初步确定底面尺寸 .58 5.2. 地基承载力验算13.58 5.3 地基抗冲切验算 .59 5.4 基础配筋 .60 6 6 楼梯设计楼梯设计 .6161 6.1 楼梯梯段板设计 .61 6.1.1 板厚确定 .61 6.1.2 荷载计算 .62 6. 2 平台板设计 .63 6. 3 平台梁设计 .64 结束语结束语 .6666 参考文献参考文献 .6767 致致 谢谢 .6868 摘摘 要要

6、 摘要摘要：本设计主要进行了结构方案中横向框架轴框架的抗震设计。在确定框架布局之 后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部 剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、 剪力、轴力） 。同样的过程计算风荷载作用下的结构内力。接着计算竖向荷载（恒载及 活荷载）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 计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。完成了平台板，梯段板， 平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。 关键词关键词：框架结构 建筑设计 结构设计 抗震设计 abstractabstrac

7、t the purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis . when the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of

8、 the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. the seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal

9、 loads can be easily calculated. after the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the cotermino

10、us girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. the design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.

11、 keywordskeywords : : frames architectural design structural design anti-seismic design 前前 言言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是 深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本组毕业设计题目为框架结构教学楼设计 。在毕业设计前期，我温习了结构 力学 、 钢筋混凝土 、 建筑结构抗震设计等知识，并查阅了结构抗震规范 、 混凝土规范 、 荷载规范等规范。在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、 专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。本组全体

12、成员齐心协力、互助合作，发挥 了积极合作的团队精神。在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电子排版整理，并得 到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢！ 毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰 写以及外文的翻译，使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专 业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。在绘图时熟练掌握了 autocad，天正建筑 制图软件，tssd 探索者结构设计软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目 的与要求。 框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件 的校正。由于自己水平有限

13、，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正！ 第一部分第一部分 设计任务书设计任务书 1 1 设计题目设计题目 设计题目：淮南市舜耕中学教学楼设计 。 2 2 设计目的及要求设计目的及要求 设计目的：通过本毕业设计，培养综合运用所学的基础理论和专业知识分析和解 决土木建筑工程设计问题的能力，同时也培养理论联系实际及动手能力，养成严、求 实、创新的科学作风及调查研究、查阅资料、综合分析的能力，为具有土木工程技术 人员所必备的基本素质打下坚实的基础。 具体要求： （1） 坚持“适用、安全、经济、美观”的设计原则。 （2） 掌握与本设计有关的设计规范及有关规定，并会正确应用。 （3） 要求建筑设计

14、部分设计方案合理、适用、美观。结构部分合理选择结构形 式，掌握框架结构的计算方法及结构要求。 （4） 培养绘制施工图的能力，图纸不仅达到数量要求，而且要确保质量。建筑 功能及要求。 3 3 建筑功能及要求建筑功能及要求 拟建本教学楼楼为永久性建筑，建筑层数 5 层，工程总面积 5600，高 20.10m， 各层层高 3.90m 3.13.1 建筑功能要求建筑功能要求 建筑规模：本教学楼教室数量在 24 间。 布局描述：每层楼都设有教师休息室，并设有男女卫生间。 3.23.2 建筑等级建筑等级 耐久性 ii 级，耐火等级 2 级 3.33.3 规划及其他要求规划及其他要求 立面处理简洁大方，突出

15、校园文化的人文特色，体现均质、优美、有序的建筑特 点，符合城市总体规划要求。 3.43.4 结构类型结构类型 结构型式：框架结构 4 4 设计内容图纸及归档要求设计内容图纸及归档要求 4.14.1 建筑部分建筑部分 按照：建施 1、建施 2排序，设计的建筑施工图有： 总平面图1:500 建筑平面图（包括首层、标准层、顶层）1:100 顶层排水平面图1:200/1:300 立面图（24 个）1:100 剖面图（通过门窗或较复杂部位剖切）1:100/1:50 楼梯间详图1:50/1:20/1:10 设计说明书（材料做法表、门窗数量表） 4.24.2 结构部分结构部分 按照：结施 1、结施 2排序，

16、设计的结构施工图有： 基础平面、剖面图 平面结构布置图（24 张） 梁板模板图 局部大样图 4.34.3 图面要求图面要求 图纸可用计算机绘制，也要有手工绘制。 布局匀称、图面整洁、线条圆滑、符号正确、符合建筑制图标准 、尺寸完善。 计算正确、说明清楚、词语简练、用词恰当、字迹工整。 第二部分第二部分 结构设计说明结构设计说明 在一个相当长的时期里，人们多把教学楼设计的着眼点放在“教学”字上，旨在 如何满足“教学”这一基本需求上考虑问题。于是，为数众多的教学楼模式单一，空 间乏味，很难与城市总体规划目标相适应。教学楼不仅是学生上课学习的场所，也是 学生开心活动的首选问题。如何把教学楼的建筑功能

17、分区合理，以人为本，与自然和 谐相称是教学楼建筑设计中十分重要的一方面。教学楼设计方案的选择，体现了建筑 环境和人文环境相适应的设计理念。 1 1 设计设计的基本条件和内容的基本条件和内容 1.11.1 设计基本条件设计基本条件 本次设计的任务是在淮南市的一所学校。 建筑地点：安徽省淮南市 建筑规模： （1） 建筑面积：45005500 2 m （2） 层数：56 层 （3） 教室建筑：要求教室数在 30 左右。 1.1.11.1.1 气象条件气象条件 主导风向：西南风，全年平均风速为 4.5m/s，最大风速为 18m/s， 基本风压为 0.35kpa。 全年平均降雨量：818.9 mm。 最

18、热月相对湿度：80%。 雪荷载：基本雪压 0.25 (水平投影)。 2 kn/m 风荷载：基本风压 0.35 (10m 标高处)。 2 kn/m 1.1.21.1.2 抗震设防抗震设防 按 7 级抗震：ii 类场地设计 1.1.31.1.3 地基土承载力地基土承载力 地基土承载力为 2 220/ k fkn m 1.1.41.1.4 其它条件其它条件 最大冻土深为 500mm，室内外高差 600mm。 1.1.51.1.5 钢筋混凝土钢筋混凝土 梁板混凝土采用 c30 混凝土，纵筋采用 ii 级，箍筋采用 i 级。 1.21.2 建筑结构设计的基本内容建筑结构设计的基本内容 结构计算书包括结构

19、布置，设计依据及步骤和主要计算的过程及计算结果， 计算简图，及如下内容： (1) 地震作用计算； (2)框架内力分析，配筋计算（取一榀） ； (3)基础设计计算； (4)板、楼梯的设计计算。 其它构件计算视设计情况而定。 2 2 结构类型结构类型 2.12.1 设计方案设计方案 本建筑设计方案采用框架结构 梁、板、柱、楼面均采用现浇型混凝土 2.22.2 柱网布置及一榀框架图柱网布置及一榀框架图 柱网布置及一榀框架图见图 2-1： 图图 2-12-1（a a） 柱网布置图柱网布置图 图图 2-12-1（b b）1010 轴线一榀框架图轴线一榀框架图 3 3 框架结构设计计算框架结构设计计算2

20、2 3.13.1 梁柱截面，梁跨度及柱高确定梁柱截面，梁跨度及柱高确定 3.1.13.1.1 初估截面尺寸初估截面尺寸 （1）柱： bh=500 mm500mm （2）梁： (1/8 1/12)(1/8 1/12)hl 8100=1012675 (1/2 1/3)(1/2 1/3)bh 3900=350233 主梁：bh=250mm700 mm 次梁：bh=250mm600 mm 走道梁：bh=250mm400 mm 3.1.23.1.2 柱的计算高度柱的计算高度 底层柱高度：3.9+0.6=4.5 m 注：底层层高 3.9m,高差 0.6m。 基础顶部至室外地面 0.5m。 其他各层为 3.

21、9 初选柱的截面：bh=500mm500mm 3.23.2 荷载计算荷载计算1 1 3.2.13.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面(不上人)： 40 厚的 c20 细石混凝土保护层 230.040.92kn/m2 sbs 柔性防水 保温层 100140（2%找坡）膨胀珍珠岩 2 7 (0.1 0.14)/ 20.84/kn m 20 厚的 1：2.5 水泥砂浆找平层 200.020.4kn/m2 100 厚的钢筋混凝土板 250.10=2.5kn/m2 15 厚纸筋石灰抹底 0.240kn/m2 合计 4.9kn/m2 楼面(水磨石楼面) 15 厚的 1：2

22、白水泥白石子(掺有色石子)磨光打蜡 180.0150.27kn/m2 20 厚的 1：3 水泥砂浆找平层 200.020.40kn/m2 现浇 100 厚的钢筋混凝土楼板 250.12.5kn/m2 15 厚纸筋石灰抹底 0.240kn/m2 合计 3.41n/m2 3.2.23.2.2 屋面及楼面可变荷载标准值屋面及楼面可变荷载标准值 不上人屋面均布活荷载标准值 0.700kn/m2 楼面活荷载标准值 2.0kn/m2 走廊活荷载标准值 2.5kn/m2 屋面雪荷载标准值 sk=r s0=1.0 0.45=0.45kn/m2 式中：r 为屋面积雪分布系数，取 r1.0 3.33.3 梁、柱、

23、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 3.3.13.3.1 梁自重计算梁自重计算 主梁自重： （0.7-0.1）0.2525=3.75kn/m 粉刷： （0.7-0.1）20.02170.408 kn/m 合计 4.158 kn/m 次梁自重： （0.6-0.1）0.2525=3.125kn/m 粉刷： （0.6-0.1）20.02170.34 kn/m 合计 3.465 kn/m 走道梁自重： （0.4-0.1）0.2525=1.875kn/m 粉刷： （0.4-0.1）20.02170.204 kn/m 合计 2.079 kn/m 3.3.23.3.2 柱自重计算柱自重计算

24、 柱自重： 0.50.5256.25 kn/m 贴面及粉刷： (0.54-0.242) 0.0217=0.5168 kn/m 合计 6.7668 kn/m 3.3.33.3.3 墙自重计算墙自重计算 女儿墙自重(含贴面和粉刷)： 1.0 0.02 2 170.2 25 1.03.18 kn/m 内外墙自重(含贴面和粉刷)： 0.24 （3.9-0.7）150.02 2 （3.9-07）1713.696 kn/m 3.43.4 计算重力荷载代表值计算重力荷载代表值7 7 3.4.13.4.1 第第 5 5 层的重力荷载代表值：层的重力荷载代表值： 屋面恒载： (694.62+46.50.122+

25、17.40.122) 4.93478.81kn 女儿墙： 14.58 3.18463.64 kn 横梁自重： 123.4657.2+92.0793.0+157.24.158 804.57 kn 纵梁自重： （46.53.0+30.6）4.158707.276 kn 半层柱自重： 331.956.7668435.44 kn 半层墙自重（除门窗洞）： 1912.6464-19.62+1.98-231.12=1703.1264 kn 屋面活载 709.9560.7=496.969kn 屋面雪载： 709.956 0.45=319.48 kn 恒载+0.5 雪载： 3478.81+463.64+804

26、.57+707.276+435.44+1703.13+0.53496.969 +0.5319.48=8001.08 kn 3.4.23.4.2 2 24 4 层的重力荷载代表值层的重力荷载代表值 楼面恒载： 718.796 3.41=2451.094 kn 横梁自重： 135 4.158+86.4 3.465=804.57kn 纵梁自重： （46.5 3+30.6） 4.158=707.276kn 上下半层墙重： 3917.64+52.776-564.7=3305.716kn 上半层柱+下半层柱： 33 3.9 6.7668=870.887kn 楼面活荷载： （296.96+220.32） 2

27、+（139.5+51.84+4.41 2） 2.5kn=1534.96 kn 恒载+0.5 活载： 2451.094+804.57+707.276+3305.716+0.5 1534.96+870.887=8907.02kn 3.4.33.4.3 一层的重力荷载代表值：一层的重力荷载代表值： 楼面恒载： 718.796 3.41=2451.094 kn 横梁自重： 135 4.158+86.4 3.465=804.57kn 纵梁自重： （46.5 3+30.60+10.08） 4.158=752.18 上 下半层柱自重： （33 1.95+35 1.95） 6.7668=968.329kn 上

28、 下半层墙自重： 3917.64+52.776-564.7=3305.716 kn 楼面活荷载： 1534.96 kn 恒载+0.5楼面活载： 2451.094+804.57+752.18+968.329+3305.716+0.5 1534.96=9049.37kn 则一榀框架总重力荷载代表值为： n i i g 1 )5( n 12345 1 8001.083 8907.029049.3743771.51 n i i ggggggkn 则各层重力荷载代表值见图 3-1 5 4 3 2 1 g5=8001.08kn g4=8907.02kn g3=8907.02kn g2=8907.02kn

29、g1=9049.37kn 图图 3-13-1 各层重力荷载代表值各层重力荷载代表值 3.53.5 横向框架侧移刚度计算横向框架侧移刚度计算 3.5.13.5.1 计算梁、柱的线刚度计算梁、柱的线刚度 梁线刚度计算： 梁柱混凝土标号均为，。 30c 42 3.00 10/ c ekn m 在框架结构中，现浇楼面或预制楼板但只有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼 缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩 时，对现浇楼面的边框架梁取，对中框架梁取。 0 5 . 1 ii 0 0 . 2 ii 具体计算值计算如下表所示： 表表 3-13-1 横梁线刚度横梁线刚度 类别

30、ec/ (n/mm2) b h /mm mm i0 /mm4 l /mm 1.5eci0/l n mm 2eci0/l n mm 边横 梁 7 3.00 10250 700 9 7.1458 107200 9 10.7187 10 走道 梁 7 3.00 10250 400 9 1.33 103000 9 2.67 10 表表 3-23-2 柱线刚度计算柱线刚度计算 层次/mm c h ec /(n/mm2) b h /mm mm ic /mm4 ecic/ c h /n mm 14500 7 3.00 10 500 500 9 5.2083 10 3.472 1010 25 3900 7 3

31、.00 10500 500 9 5.2083 104.006 1010 3.5.23.5.2 计算柱的侧移刚度计算柱的侧移刚度 柱的侧移刚度 d 计算公式： （3-1） 2 12 h i d c c 其中为柱侧移刚度修正系数，为梁柱线刚度比，不同情况下，、取值不 c k c k 同。 对于一般层： （3-2） 2 b c k k k （3-3） 2 c k k 对于底层： （3-4） 2 b c k k k （3-5） 0.5 2 c k k 具体计算如下表： 表表 3-33-3 横向框架柱侧移刚度横向框架柱侧移刚度 d d 层次 层高 (m)h 柱 根 数 kc 2 12 h i d c c

32、 n/mm d 边柱 151.4860.42613500 2-53.9 中柱 182.1520.51816400 441300 边柱 171.1750.59612300 14.50 中柱 182.4830.66513700 447900 ，该框架为规则框架。 1 2 26000 0.86960.7 29900 d d 3.63.6 横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算横向水平地震作用下的框架结构的内力计算和侧移计算15 15 3.6.13.6.1 横向自振周期的计算横向自振周期的计算 运用顶点位移法来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本 自振周期可按下式来计算：

33、（3-6） tt ut7 . 1 1 式中， 计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，即假想把 集 t u 中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得 i g 的结构顶点位移； 结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取 t 0.7； 故先计算结构顶点的假想侧移，计算过程如下表： 表表 3-43-4 结构顶点的假想位移结构顶点的假想位移 层次 / i gkn/ gi vkn/(/) i dn mm / i umm/ i umm 58001.088001.8648248.814.64228.3 48907.0217956.39618248.829.04213.7 38907.022

34、6863.41618248.843.45184.7 28907.0235770.43570267.3762.73141.2 19049.3743771.51557750.7478.4878.5 由上表计算基本周期， 1 t 1 1.71.7 0.70.22830.435 tt tus 3.6.23.6.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算水平地震作用及楼层地震剪力计算 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。 首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力。 ek f （3-7） 1ekeq fg 式中， 相应于结构基本自振周期的

35、水平地震影响系数； 1 结构等效总重力荷载，多质点取总重力荷载代表值的 85； eq g 淮南地区特征分区为一区，又场地类别为类，查规范得特征周期 （3-8） 0.35 g ts 查表得，水平地震影响系数最大值 max 0.08 由水平地震影响系数曲线来计算， 1 （3-9） 0.9 12max 0.35 1.0 0.080.0658 0.435 g t t 式中， 衰减系数， 0.05 时，取 0.9； 0.850.85 0.0658 37205.782447.49 eke fg 因为： 1 0.4351.41.4 0.350.49 g tsts 所以不需要考虑顶部附加水平地震作用。 则质点

36、 i 的水平地震作用为： i f （3-10） 1 ii iekn jj j g h ff g h 式中：、分别为集中于质点 i、j 的荷载代表值；、分别为质点 i g j g i h j h i、j 的计算高度。 具体计算过程如下表，各楼层的地震剪力按 计算，一并列入表中 1 n ik k vf 表表 3-53-5 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 / i hm/ i gkn/ ii g hkn m/ i f kn/ i vkn 520.18001.080160821.710.303921.06 416.28907.020144293

37、.720.272596.26 312.38907.020109556.350.207452.72 28.48907.02074818.970.141309.17 14.59049.37040722.170.077168.28 jj g h 530212.91 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图 图图 3-23-2 横向水平地震作用及层间地震剪力横向水平地震作用及层间地震剪力 3.6.33.6.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下的位移验算 用 d 值法来验算 框架第 层的层间剪力、层间位移及结构顶点位移分别按下式来计算： ii v()iu u （3-11） n ik

38、k i vf （3-12） 1 ()/ s iiij j uvd （3-13） 1 () n k k uu 计算过程见下表，表中计算了各层的层间弹性位移角 。 （3-14） / eii uh 表表 3-63-6 横向水平地震作用下的位移验算横向水平地震作用下的位移验算 层次 / i vkn/(/) i dn mm / i umm/ i umm/ i hmm/ eii uh 5921.06959988.720.9599.72139000.00025 41517.32959988.721.5818.76139000.00041 31970.04959988.722.0527.18139000.00

39、053 22279.22912007.292.4995.12839000.00064 12447.49930835.002.6292.62945000.00058 由表中可以看到： 最大层间弹性位移角发生在第一层，1/9661/550,满足要求。 3.6.43.6.4 水平地震作用下框架内力计算水平地震作用下框架内力计算 将层间剪力分配到该层的各个柱子，即求出柱子的剪力，再由柱子的剪力和反弯 点高度来求柱上、下端的弯矩。 柱端剪力按下式来计算： （3-15） 1 ij ijis ij j d vv d 柱上、下端弯矩、按下式来计算 u ij m b ij m （3-16） b ijij mvy

40、h (1) u ijij mvy h （3-17） 123n yyyyy 式中： i 层 j 柱的侧移刚度；h 为该层柱的计算高度； ij d y-反弯点高度比； 标准反弯点高比，根据上下梁的平均线刚度，和柱的相对线刚度的比 n y b k c k 值，总层数，该层位置查表确定。mn 上下梁的相对线刚度变化的修正值，由上下梁相对线刚度比值 及 查表 1 y 1 i 得。 上下层层高变化的修正值，由上层层高对该层层高比值及 查表。 2 y 2 i 下层层高对该层层高的比值及 查表得 3 y 3 i 则计算结果见下表: 表表 3-73-7 各层边柱柱端弯矩及剪力计算各层边柱柱端弯矩及剪力计算 层次

41、 / i hm/ eki vkn/(/) ij dn mm 1 i d 1 i v ky m上m下 53.9921.06959988.7216674.57 16.00 2.233 0.35 40.5621.84 43.91517.32959988.7216674.57 26.36 2.2330.461.6741.11 33.91970.04959988.7216674.57 34.22 2.233 0.45 73.4060.05 23.92279.22912007.2913475.81 33.68 1.4860.565.6765.67 14.52447.49930835.0012268.14

42、32.26 1.715 0.65 50.8194.35 表表 3-83-8 各层中柱柱端弯矩及剪力计算各层中柱柱端弯矩及剪力计算 层次 / i hm/ eki vkn/(/) ij dn mm 1 i d 1 i v ky m上m下 53.9921.06959988.7216382.72 15.72 2.152 0.4334.9426.36 43.9 1517.32959988.7216382.72 25.89 2.152 0.4852.5148.47 33.9 1970.04959988.7216382.72 33.62 2.1520.565.5665.56 23.9 2279.229120

43、07.2916382.72 40.94 2.1520.579.8479.84 14.5 2447.49930835.0013691.41 36.00 2.483 0.5277.7684.24 注：表中弯矩单位为,减力单位为 knkn m 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式来计算 （3-18） 1, l lbu b bijij lr bb i mmm ii （3-19） 1, r rbu b bijij lr bb i mmm ii （3-20） 2l bb b mm v l （3-21） n lr ibb k ik nvv 计算结果如下表所示： 表表 3-93-9 梁端弯矩、剪力及柱轴力梁端弯矩

44、、剪力及柱轴力 边梁走道梁柱轴力 层次 l b m r b m l b v l b m r b m l b v 边柱 n中柱 n 540.5624.137.28.9810.8110.8137.21-8.981.78 483.5154.487.2 19.1624.4024.40316.26-28.154.68 3114.51 78.767.2 26.8435.2735.27323.51-54.998.01 2125.73 100.42 7.2 31.4144.9744.97329.98-86.409.44 1160.48 108.85 7.2 31.3048.7548.75332.50-117.

45、708.24 则水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图 3-3，3-4 所示： 79.84 65.56 84.24 50.81 160.02 65.67 60.05 125.72 94.35 114.51 65.57 48.75 78.94 44.97 77.76 108.85 41.11 21.84 61.67 83.51 73.40 40.56 40.5610.81 24.13 34.94 52.51 54.84 100.42 24.40 26.36 78.761 48.47 65.56 35.27 图图 3-33-3 左地震作用下框架弯矩图左地震作用下框架弯矩图 )(kn 3.

46、73.7 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算16 16 3.7.13.7.1 风荷载标准值风荷载标准值 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值当计算主要承重结构时按下式来计算： （3-22） 0kzsz ww 式中 : 风荷载标准值（kn/m2） k 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（kn/m2） 0 32.26 33.68 34.22 26.36 31.30 31.41 26.84 19.16 16 8.98 36.00 32.50 40.94 29.98 33.62 23.51 25.89 7.21 16.2

47、6 15.72 7.21 15.72 16.26 25.89 23.51 33.62 29.98 40.94 32.50 36.00 8.98 19.16 16 26.36 34.22 33.68 32.26 26.84 31.30 31.41 图图 3-43-4 左地震作用下梁端剪力及柱轴力图左地震作用下梁端剪力及柱轴力图 由荷载规范 ，淮南地区重现期为 50 年的基本风压：=0.35kn/m，地面粗糙度 0 为 b 类。风载体型系数由荷载规范第 7.3 节查得： =0.8（迎风面）和=- s s 0.5（背风面） 。 荷载规范规定，对于高度大于 30m，且高宽比大于 1.5 的房屋结构，应

48、采用风 振系数来考虑风压脉动的影响。本设计中，房屋高度 h=18.95 z 30m，h/b=18.5/18=1.05 1.5，则不需要考虑风压脉动的影响，取=1.0。 z 具体计算结果如下表： 表表 3-103-10 风荷载作用下标准值风荷载作用下标准值 层次/ i hm/ i hh m z u z 2 1/ /qkn m 2 2/ /qkn m 520.11.00.8401.5622.4251.515 416.20.8060.752.8413.9382.461 312.30.6120.742.5793.5272.204 28.40.4180.742.343.22.0 14.50.2240.7

49、42.1032.8761.797 按静力等效原理将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载， 5 2.425 1.151 3.9382.461 3.916.96 2 f kn 同理：=22.92 =22.44 =20.281 =21.42 4 fkn 3 fkn 2 fkn 1 fkn 则等效节点集中风荷载计算简图见图 3-5： 图图 3-53-5 等效节点集中风荷载计算简图等效节点集中风荷载计算简图(kn)(kn) 3.7.23.7.2 风荷载作用下的水平位移验算风荷载作用下的水平位移验算 根据水平荷载，计算层间剪力，再依据层间侧移刚度，计算出各层的相对侧移 和绝对侧移。计算过程如下表，

50、表表 3-113-11 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算 层次 / i f kn/ i vkn/(/)dn mm / i umm/ i umm/ ii uh 516.9616.9666114.5680.2575.190.00133 422.9239.8966114.5680.6034.930.00126 322.4462.3366114.5680.9434.330.00111 220.2882.6159717.040.3833.390.00087 121.42104.0451919.1002.0042.010.00045 由表可以看出： 风荷载作用下框架的最

51、大层间位移角为一层的 0.00133 ，小于 1/550 满足规范要求 3.83.8 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 3.8.13.8.1 计算单元计算单元 取 10 轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为 9.0m，如图 3-6 所示 由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线 所示，计算单元内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给 横向框架，作用于各节点上, 图图 3-63-6 横向框架计算单元横向框架计算单元 3.8.23.8.2 荷载计算荷载计算 恒载计算： p1 p2 p2 p1 2 q 2 q 2 q

52、q1 q1 1 q 图图 3-73-7 各层梁上作用的荷载各层梁上作用的荷载 在图中， 1 q 、代表横梁自重，为均布荷载形式，对于第五层， 1 q 和分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载 2 q 2 q 、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的荷载，它包括梁自重、楼板重 1 p 2 p 和女儿墙等的自重荷载，计算过程如下 均布线荷载的计算： 顶层： 恒荷载： 1 4.158/qkn m 2.079/qkn m 2 4.9 3.014.7/qkn m 2 4.9 3.014.7/qkn m 集中力 1 4.27.2 (1.54.94.1584.53.184.53.63.465)2 2

53、1.5 1.5 34.9207.835 p kn 2 15 1.5 (23.414.5 3.63.4654.1584.5) 2 1.5 1.5 34.9217.595 p kn 集中力矩：207.835 （0.5-0.25）/2=25.98 kn/m 11 1 mpe 217.595 （0.5-0.25）/2=27.20 kn/m 22 2 mpe 一四层 : 恒荷载： 4.158+13.696 =17.854 kn/m 2.079 kn/m 1 q 1 q 3.41 3=10.23 kn/m 3.41 3=10.23 kn/m 2 q 2 q 集中力：306.8 1 p kn 339.17

54、2 p kn 集中力矩： 11 1 38.35mpekn m 222 42.40mpekn m 活荷载计算： 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图： p1 p2 p2 p1 2 q 2 q 2 q 图图 3-83-8 活荷载分布图活荷载分布图 活载： 五层： 2 q0.7 3.02.1/kn m 2 q0.73.02.1/knm 集中力： 1 16.695pkn 2 24.57pkn 集中力矩： 11 1 2.09mpekn m 222 3.07mpekn m 一四层： 活荷载： 2 q2.03.06.0/knm 2 q2.5 3.07.5/kn m 集中力： 1 47.7pkn 2 75.

55、83pkn 集中力矩： 11 1 5.96mpekn m 22 2 9.48mpekn m 详见下表 3-12： 表表 3-12 横向框架恒载横向框架恒载 层次 1 q 1 q 2 q 2 q 1 p 2 p 1 m 2 m 54.1582.07914.714.7207.84217.6025.9827.20 1417.8542.07910.2310.23306.8339.1738.3542.40 表表 3-133-13 横向框架活载横向框架活载 层次 2 q 2 q 1 p 2 p 1 m 2 m 52.12.116.7024.572.093.07 1467.547.775.835.969.4

56、8 雪荷载作用下的节点集中力同屋面活荷载作用下的。这里从略。 3.8.33.8.3 内力计算内力计算 梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，在求固端弯矩时可根据固端弯矩相等 的原则，先将梯形分布荷载以及三角形分布荷载，化为等效均布荷载，等效均布荷 载的计算公式如图 3-9 所示 aa l p q 图图 3-93-9 荷载的等效荷载的等效 2 1 ，pq 8 5 （三角形荷载）lq)21 ( 32 固端弯矩的计算： 均布荷载： （3-23） 2 1 12 mql 梯形荷载： （3-24） 223 1 (1 23) 12 mql 三角形荷载： （3-25） 2 5 24 mql 五层： =-74.5

57、2knm 2223 12 11 (1 23) 1212 e mqlq l 恒 =-8.45knm 22 12 15 324 b mq lq l 恒 =-8.08knm 223 2 1 (123) 12 e mq l 活 =-0.984knm 2 2 5 24 b mq l 活 一四层：=-116.47knm 2223 12 11 (1 23) 1212 e mqlq l 恒 =-6.36knm 22 12 15 324 b mq lq l 恒 =-23.09knm 223 2 1 (1 23) 12 e mq l 活 =-3.52knm 2 2 5 24 b mq l 活 梁端和柱端弯矩采用弯

58、矩二次分配法来计算。 计算时先对各节点不平衡弯矩进行第一次分配，向远端传递(传递系数为 1/2)，然 后对由于传递而产生的不平衡弯矩再进行分配，不再传递，到此为止，由于结构和荷 载均对称，故计算时可用半框架。 对于边节点，与节点相连的各杆件均为固接，因此杆端近端的转动刚度，4si 为杆件的线刚度，分配系数为；对于中间节点，与该节点相连的走道梁的远端i 11 1j s s 转化为滑动支座，因此转动刚度，其余杆端，分配系数计算过程如下：si4si 远端支撑情况为固定，故劲度系数，传递系数，分配系数4si0.5c ，具体计算如下： ij ij ij s u s 表表 3-143-14 各层分配系数表

59、各层分配系数表 层数边结点中结点 u左u上u下u左u右u上u下 50.5980.4020.3930.3460.261 240.4260.2870.2870.3080.2760.2080.208 10.4440.2980.2580.3260.2920.2010.181 用弯矩二次分配法来计算恒载作用下的梁端、柱端弯矩。 具体弯矩分配见图 3-10 和 3-11： 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁 0.4020.5980.3930.2610.346 25.98-74.5274.5227.02-8.45 19.5229.02-20.59-13.85-4.6 11.20-10.2914.51-8.87 -

60、0.37-0.54-2.98-2.0-0.67 30.36-56.3165.47-24.72-13.73 0.2870.2870.4260.3080.2080.2080.276 38.35-116.47116.4742.4-6.355 22.4122.4133.31-26.35-17.73-17.73-5.901 9.7611.204 -13.17716.65-6.93-8.87 -2.23-2.23-3.32-0.33-0.23-0.23-0.075 29.9431.38-99.66106.44-24.88-26.82-12.33 0.2870.2870.4260.3080.2080.208