唐山市第九中学教学楼设计土木工程毕业设计说明书

1、学学 号：号： HEBEI UNITED UNIVERSITY 毕毕业业设设计计说说明明书书 GRADUATE DESIGN 设计题目：设计题目：唐山市第九中学教学楼设计唐山市第九中学教学楼设计 学生姓名：学生姓名：XXXXXX 专业班级：专业班级：X X 土木土木 X X 班班 学学 院：建筑工程学院院：建筑工程学院 指导教师：指导教师：XXXXXX XXXXXX 20142014 年年 5 5 月月 2828 日日 摘 要 该工程位于唐山地区，地震设防烈度为 8 度。本工程采用框架结构。该楼 为五层，层高 3.3 米，总高 17.55 米，总建筑面积为 3888 平方米。 总的设计思路：在

2、建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用，各方 向的水平地震作用应全部由该方向抗侧力结构承担。采用框架结构计算的近似 法求解内力，即：求竖向荷载作用下的内力按无侧移框架用弯距二次分配法， 求水平地震作用下的内力按三角形分布用 D 值法。最后利用钢筋混凝土的相关 原理进行构件配筋计算及校核。 具体设计步骤分十步： 第一步：荷载统计，包括各层恒载、活载，计算各楼层重力荷载代表值。 第二步：刚度计算，包括各梁、柱的线刚度，柱的抗侧刚度 D，按框架分 析的 D 值法计算。 第三步：框架自震周期的计算。 第四步：验算侧移，包括顶部位移和层间位移。 第五步：内力计算，用反弯点法求得各柱端弯矩、梁端弯矩和

3、梁端剪力。 第六步：竖向力作用下框架内力计算。采用弯矩二次分配法，对梁端弯矩 调幅。 第七步：综合配筋计算。将水平地震力与竖向力作用下分别求出的内力进 行不利组合，再根据得到的几组不利组合分别进行框架梁、柱的配筋计算，取 其中的最大值来配筋。 第八步：使用 PKPM 得出框架配筋图、楼板配筋图以及梁柱截面配筋图。 第九步：楼梯设计，根据建筑设计中确定的楼梯参数，对楼梯的梯段板、 平台板和平台梁配筋进行计算，并绘制楼梯各处配筋图。 第十步：基础设计，首先对所给的工程地质条件进行地基处理，然后对基 础进行布置和截面配筋计算。具体的设计内容和设计进程将在正文中作详细说 明 关键词：框架结构；结构分析

4、；抗震设计 Abstract It locates the region of TangShan， the earthquake establishes to defend strong degree as 8 degree.The project adopts frame structure.There are three storeys in the building.The height of the floor is3.3 m. The general height is 17.55m and the general area of the building is3888 square

5、 meter. The general design thinking:The two directions of main shaft in building structure difference consideration horizontal seismic role，the horizontal seismic role of each direction should fight side force structure completely by this direction to understake.With the approximation of frame struc

6、tural calculation beg to take affact untie force.Beg to erect under load role force press without side move rigid frame use curved distance twice distribution law，beg horizontal earthquake to take affact under force press triangle distribution use D value method.The related principle that uses reinf

7、orced concrete finally carries out component to match tendon calulation and school nucleus. The concrete design stage divides into ten steps: The first step :Load statistics，including each layer permanent year and work to carry，each building layer gravity load representative of calculation worth. Th

8、e second step:rigidity calculation include the line rigidity of each beam and colume,colume fight the D value law calculation that side rigidity D analyses according to frame. The third step:Frame from the calculation of the earthquake period. The fourth step:the side of Checking computation is move

9、d，includs top displacement between layer displacement. The fifth step:Force calcultion get each colume end with on the contrary curved a litter method to bend distance and beam end curved distance and beam end cut force. The sixth step:Erect to the force calculation in force role sill frame.With cur

10、ved rules，distribute law twice，and bend rules amplitude modulation for beam end， the coefficient of amplitude modulation take 0.8. The seventh step:Synthesize to match tendon calculation.Face with horizontal seismic force with erect under force role difference beg make force carry out unfavorable co

11、mbination，some groups of unfavorable combinations that basis gets again carries out frame beam respectively，column match tendon calculation， take the biggest value in which is last match tendon. The eighth step:Use PKPM software to draw one pin frame match tendon picture and floor match tendon pictu

12、re as well as beam colume section match tendon picture. The ninth step:Stairs design matches tendon according to the definite staris parameter in building design，for platform beam，platform board and the ladder section board of stairs to carry out calculation， and draw each place of stairs to match t

13、endon picture The tenth step:Basic design frist carries out foundation handling for the project geological condition given，is then arranged for foundation with section match tendon calculation.specific design content and design course will make detailed explanation in text. Key Words：frame structure

14、;Structural analysis;anti-seismis design 目 录 摘 要.I Abstract.II 第一章 绪 论.1 第二章建筑设计部分.2 2.1 工程概况 .2 2.2 建筑平面设计 .2 2.2.1 使用部分的平面设计.2 2.2.2 交通联系部分的平面设计.2 2.3 建筑剖面设计 .2 2.4 建筑立面设计 .3 第三章 结构设计部分.4 3.1 设计资料.4 3.1.1 设计标高.4 3.1.2 墙身做法.4 3.1.3 楼面做法.4 3.1.4 屋面做法.4 3.1.5 门窗做法.5 3.1.6 地质资料.5 3.1.7 基本风压.5 3.1.8 活荷

15、载.5 3.2 初选构件尺寸.6 3.2.1 构件截面尺寸.6 3.3 荷载计算 .7 3.3.1.恒荷载计算.7 3.3.2 各层楼面均布恒荷载:.8 3.4 重力荷载代表值计算:.8 3.5 水平地震力作用下框架的侧移计算.10 3.5.1 梁柱线刚度计算.10 3.6 横向框架内力和位移计算 .12 3.6.1 水平地震作用及楼层地震剪力的计算.13 3.6.2 多遇水平地震作用下的横向框架位移验算.14 3.6.3 水平地震作用下框架内力计算.15 3.7 竖向荷载作用下框架的内力计算 .18 3.7.1 横向框架内力计算.18 3.7.2 荷载计算.19 3.8 用弯矩分配法计算框架

16、弯矩 .21 3.8.1 固端弯矩计算.21 3.8.2 弯矩分配.21 3.9 梁端剪力及柱轴力计算.26 3.9.1 荷载作用下梁端剪力.26 3.10 内力组合.27 3.10.1 框架梁控制截面内力标准值.27 3.10.2 框架梁控制截面内力组合值.30 3.10.3 框架柱内力组合.34 3.11 截面设计 .37 3.11.1 梁正截面强度设计.37 3.11.2 梁的斜截面受剪承载力计算.41 3.11.3 柱截面设计.44 3.11.4 框架梁柱节点设计.51 3.12 楼板设计 .53 3.12.1 荷载计算.53 3.12.2 内力计算.54 3.12.3 截面强度计算.

17、56 3.13 双跑板式楼梯设计 .57 3.13.1 踏步板计算.57 3.13.2 平台板计算.58 3.13.3 平台梁计算.60 3.14 基础设计 .61 3.14.1 初选设计参数.61 3.14.2 基础内力确定.63 3.14.3 确定基底面积和基底反力.63 3.14.4 抗冲切验算.63 3.14.5 基础板底配筋计算.64 体 会.66 致 谢.67 参考文献.68 第一章 绪 论 根据设计材料提供场地的地质条件及所在地区的抗震烈度，确定出拟 建筑物的抗震等级三级。建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计部分。 建筑设计部分：综合了几个方案的优点，考虑可影响建筑的各种因素，

18、 采用了既能满足现代化教学的多方面要求，又较经济、实用、美观的方案。 结构设计部分：分别从结构的体系选择、各构件的尺寸、结构总体的 布置、楼屋盖的结构方案及基础方案的选择等多方面进行了论述。 结构计算大致分为以下几个步骤： 荷载统计：荷载统计是在初选截面的基础上进行的，其计算过程是按 从上到下的顺序进行的，荷载的取值按各层房间的使用功能及位置的不同， 查荷载规范确定。 按建筑方案中的平、立、剖面设计 ，选定计算见图， 并初选柱截面。 框架变形验算：验算了框架在水平地震作用下横向变形。此过程中， 采用了顶点位移法计算结构的自震周期，按底部剪力法计算水平地震作用。 横向框架的内力分析：分别分析了横

19、向框架在水平地震作用方向荷载 作用下的内力，用弯矩二次分配法计算梁端、柱端弯矩。 内力组合：对恒载、活载及地震荷载进行组合，造出最不利内力，并 以此为依据对框架梁、柱进行截面设计。 板的设计： 用弹性理论进行计算。 楼梯设计： 采用板式楼梯。 设计成果： 平面图、立面图、剖面图、楼梯平剖面一张，楼屋盖的结 构布置、配筋图、基础平剖面施工图及建筑总说明和结构总说明等。 此外，本设计采用了 AutoCAD 与 PKPM 软件的应用。 第二章建筑设计部分 2.1 工程概况 本工程为唐山市第九中学教学楼，位于唐山市，框架结构，共五层，建筑 面积 3888m2，建筑物东西总长 54m，总宽 14.4m，

20、建筑物最大高度为 17.55m。 室内外高差 0.45m。 建筑物结构设计使用年限为 50 年，抗震设防烈度八度。 内装修：内墙面：抹灰刷涂料；地面为水磨石地面。顶棚为抹灰刷涂料。 屋面做法：保温层为聚苯乙烯泡沫塑料板，防水层为 SBS 高聚物防水卷材。 2.2 建筑平面设计 2.2.1 使用部分的平面设计 对于使用房间平面设计的要求主要有：房间的面积、形状和尺寸要满足室 内使用活动和家具、设备合理布置的要求；门窗的大小和位置，应该考虑房间 的出入方便，疏散安全，采光通风良好；房间的构成应使结构构造布置合理， 施工方便，材料要符合相应的建筑标准。另外，使用房间面积的大小，主要是 由房间内部活动

21、特点、使用人数的多少、采光要求等因素决定，对于教室，应 该按学生人数，每间 60-70 平方米。厕所布置在北面，左右各一个，每间 10-20 平方米。此教学楼设计满足规范要求。 2.2.2 交通联系部分的平面设计 交通联系部分涉及的主要要求是：交通路线简捷明确，连系通行方便；人流 通畅，紧急疏散时迅速安全；满足一定的采光通风要求。教学楼走道的最小净 宽，当走道长度大于 40m 时，走道净宽在双面布房时不小于 1.8m。当走道地面 有高差且高差不足二级踏步时，不得设置台阶，应设坡道，其坡度不大于 1/8。 对于楼梯间的设置应避免在建筑边缘形成薄弱层，并应直接天然采光和直接通 风，每层疏散楼梯的总

22、宽度应按照每 100 人不小于 1m 计算，疏散楼梯的最小 宽度不小于 1.2m。对于出口不应小于两个，每个出口的宽度不应小于 0.9m，故 将此教学楼的出口设为三个，出口的最小宽度为 1.2m。 2.3 建筑剖面设计 房间剖面的设计，首先要确定市内的净高。即房间内楼地面到顶棚或其它 构件底面的距离。对于教学楼，教学楼的室内净高不得小于 3.3m，设空调的不 可低于 2.4m，走道净高不得低于 2.1m，储藏室净高不得低于 2m。故将此教学 楼的层高定为 3.3m，为了满足室内采光和通风，要将窗户的位置及高低合理设 置，为了避免在房间的天棚出现暗角，窗户上沿到天棚的距离尽可能留的小一 些。窗的

23、下沿即窗台的高度通常为 900mm。 2.4 建筑立面设计 建筑的立面图反映的是建筑四周的外部形象。立面设计师在满足房间的使 用经济条件下，运用建筑造型和里面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的 内部空间组合面进行的。对于建筑物的立面的设计要求：能反映建筑功能要求 和建筑类型的特征；要结合材料性能、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，如均衡、韵律、对比、统一等；做到把适用、经济、 美观三者有机地结合起来。 第三章 结构设计部分 3.1 设计资料 3.1.1 设计标高: : 室内外高差 450mm。 3.

24、1.2 墙身做法： 墙身为混凝土砌块，M5 水泥砂浆砌筑，内墙刷为 5 厚 1:2 水泥砂浆，15 厚 2:1:8 水泥石灰砂浆，分两次抹灰，刷建筑胶素水泥浆一遍，配合比为建筑胶： 水=1:4。外墙刷水泥砂浆 5 厚 1:2.5 水泥砂浆，15 厚 2:1:8 水泥石灰砂浆，分两 次抹灰，刷建筑胶素水泥浆一遍，配合比为建筑胶：水=1:4，内侧贴保温板。 3.1.3 楼面做法 表表 3-1 水磨石楼面水磨石楼面 楼面做法厚度()mm 容重() 3 /mkN重量() 2 /mkN 水磨石10 水泥细砂浆结合层5 水泥砂浆找平层15 - 水泥砂浆抹灰2020 1.05 钢筋混凝土楼板100252.5

25、 楼面恒载标准值3.55 3.1.4 屋面做法 表表 3-2 屋面做法屋面做法 3.1.5 门窗做法：楼层所有门窗皆为铝合金门窗。 3.1.6 地质资料：二类建筑场地。中软场地土，最大冻结深度 0.6m。 3.1.7 基本风压： (地面粗糙度属 类 ) 2 0 /4 . 0mkNc22 . 0 3.1.8 活荷载：屋面活荷载，教学楼楼面活荷载 ， 2 /5 . 0mkN 2 /5 . 2mkN 走廊楼面活荷载。 2 /5 . 3mkN 图 3.1 结构立面图 屋面做法（不上人）厚度(mm) 容重 (kN/m3) 重量(kN/m2) 保护层：C20 细石混泥土3020 屋顶抹灰层：水泥砂浆202

26、0 防水层：SBS 改性沥青防水卷材415 找平层：1：3 水泥砂浆2020 找坡层：1：8 水泥膨胀珍珠岩找 2%坡最薄处 3010 1.76 结构层：钢筋混凝土屋面板100252.5 屋面恒载标准值4.26 图 3.2 框架平面布置图 3.2 初选构件尺寸: 采用中走廊双开间柱网，根据使用要求，梁格、柱网尺寸见图 3.2。 3.2.1 构件截面尺寸: 梁、板、柱混凝土均采用 C30 （1）梁截面设计: 纵向框架梁: L=6000， h=(1/81/12)L=750500， 取 h=600。mmmmmm 横向框架梁: AB 跨主梁:L=6000，h=(1/81/12)L=750500，mmm

27、m 取 h=600。mm 次梁:AB 跨 L=6000，h=(1/121/15)L=500400，取 h=400。mmmmmm BC 跨 L=2400， h=(1/81/12)L=300200，取 h=500。mmmmmm 主梁宽均取 b=300，次梁宽 b=250。mmmm 板: L=3000， h(1/40)L=75，取 h=100。mmmmmm （2）柱截面设计: 根据建筑物高度、结构类型及设防烈度，确定该框架的抗震等级为二级。 查得柱轴压比限值75 . 0 )/( ccN fAN 柱截面：柱的截面尺寸估算（按轴压比） cccc G hbfN nSN / 21 ：允许轴压比，三级 0.8

28、5,二级 0.75,一级 0.65； c 竖向荷载与地震作用组合的最大轴力设计值 N； ：分项系数，取为 1.2； G ：单位面积重量，取为； 2 /1412mkN ：柱承载楼面面积；S ：柱设计截面以上楼层数；n ：一、二级抗震设计角柱为 1.3,其余为 1.0； 1 ：由于水平力使轴力增大的系数，7 度 1.05，8 度 1.1，9 度 1.2； 2 ：混凝土强度设计值，取 C30 混凝土，则为 14.3N/mm2。 c f c f 首层边柱，角柱，中间柱。取最大值。再计算各层柱截面。 首层 首层边柱（A 轴）： mm394)1000/ 3 . 1475 . 0 /(1 . 10 . 15

29、18142 . 1 首层角柱 mm3171000/ 3 . 1475 . 0 /1 . 13 . 159142 . 1 首层中间柱mm4661000/ 3 . 1475 . 0 /1 . 10 . 15 2 . 25142 . 1 二层 二层边柱（A 轴): mm3521000/ 3 . 1475 . 0 /1 . 10 . 1418142 . 1 二层角柱 mm2841000/ 3 . 1475 . 0 /1 . 13 . 149142 . 1 二层中间柱 mm4171000/ 3 . 1475. 0/0 . 11 . 14 2 . 25142 . 1 结论：各层均为，满足要求。 50050

30、0mmmm 现浇楼板厚。mm100 3.3 荷载计算 3.3.1.恒荷载计算 屋面恒荷载：（见表 3-2） 2 /26 . 4 mkN 边跨（AB，CD 跨）框架梁自重 0.30.625=4.5mkN / 梁侧粉刷 2(0.6-0.1)0.0217=0.34mkN / 计：4.84mkN / 中跨（BC)跨框架梁自重 0.30.525=3.75 mkN / 梁侧粉刷 2(0.5-0.1)0.0217=0.272 mkN / 计：4.022 mkN / 因此作用在顶层框架梁上的线荷载为： =4.84；=4.263=12.78 15AB g 15CD gmkN / 25AB g 25CD gmkN

31、 / =4.262.4=10.224022 . 4 15 BC gmkN / 2BC gmkN / =+=4.84+12.78=17.62 AB g5 CD g5 15AB g 25AB gmkN / C= +=4.022+10.224=14.246 BC g5 15BC g 25BC gmkN / 3.3.2 各层楼面均布恒荷载: 楼面恒荷载：（见表 3-1） 2 /55 . 3 mkN 边跨（AB，CD 跨）框架梁自重及梁侧粉刷 4.84mkN / 边跨填充墙自重 0.2(3.3-0.6)11.8=7.965mkN / 墙面粉刷 （3.3-0.6)0.02217=1.836 mkN / 中

32、跨（BC)跨框架梁自重及梁侧粉刷 4.022 mkN / 因此作用在中间层框架梁上的线荷载为： 4.84+7.965+1.836=14.641 11CDAB ggmkN / mkNgBC/022 . 4 1 mkNgg CDAB /65.10355 . 3 22 mkNgBC/52 . 8 4 . 255 . 3 2 mkNgggg ABABCDAB /291.2565.10641.14 21 mkNggg BCBCBC /542.1252. 8022. 4 21 楼面均布活载: 2.5,走廊活荷载 3.5 。 2 /mkN 2 /mkN 面均布活载:不上人屋面取 0.5 ,雪荷载 0.35

33、,雪荷载与屋面活 2 /mkN 2 /mkN 荷载不同时考虑，两者取大。 3.4 重力荷载代表值计算: 顶层重力荷载代表值包括，屋面恒载，50%屋面雪荷载，纵、横梁自重， 半层柱自重，半层墙自重。其它层重力荷载代表值包括，楼面恒载，50%楼面 均布活载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层柱及纵、横墙自重。 第一层: 楼板恒载: KN48.2760 4 . 145455 . 3 楼板活载: KN 8 . 1036544 . 25 . 35 . 254125 . 0 纵横墙体自重： KN60.18472 . 05 . 51425 . 0 9 . 122225 . 0 5 . 492 . 3 8 . 1

34、105 . 1 （其中 1.05 为考虑墙体粉刷的增大系数） 主次梁自重： KN925.1541)7 . 54 . 025. 0179 . 15 . 03 . 0105 . 55 . 03 . 056(2505 . 1 柱子: KN104525. 0251 . 1408 . 3 同理第二层至第四层: 楼板恒载: 2760.48 楼板活载: 1036.8kNkN 纵横梁：1541.925 纵横墙：1558.91kNkN 柱子: 907.5 kN 顶层： 屋面恒载：KN576.3312 4 . 145426 . 4 屋面雪荷载：KN 4 . 194 4 . 14545 . 05 . 0 纵横梁：1

35、541.925 纵横墙：779.455kNkN 柱子: 453.75 女儿墙：kNKN59.542 8 . 13725 . 0 256 . 005 . 1 将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力代表值如下图 2： G5=6824.70 G4=7805.62 G3=7805.62 kNkNkN G2=7805.62 G1=8231.81kNkN 总重 G= G1+G2+G3+G4+G5=38473.37 kN 图 3.3 框架计算简图及质点重力荷载 3.5 水平地震力作用下框架的侧移计算 3.5.1 梁柱线刚度计算 混凝土强度等级 C30，=。在框架结构中，现浇楼面或预 c E 24 /10

36、0 . 3mmN 制楼板，但有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效高度，减 少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性距时，对现浇楼面的 边框架梁取 I=1.5I0(I0为梁的截面惯性距)；对中框架梁取 I=2.0I0 表表 3-3 横梁线刚度计算横梁线刚度计算 类别层次 弹性模量 c E （） 2 /mmN 截面 bh （） 2 mm 惯性矩 I0 12 3 bh （） 4 mm 跨度l （mm ） / 0 IEc l （ mmN ） lIEc/5 . 1 0 （ mmN ） lIEc/2 0 （ mmN ） 横梁 1-5 3.01043006005.410960002.

37、710104.0510105.41010 走道梁 1-5 3.01043005003.12510924003.9110105.8610107.811010 表表 3-4 框架柱的线向刚度计算框架柱的线向刚度计算 层次 柱高度 h （）mm 弹性模量 c E （） 2 /mmN 截面 bh （） 2 mm 惯性矩 I0 12 3 bh （） 4 mm 线刚度 l EI K o c （） mmN 143003.01045005005.2081093.6341010 2-533003.01045005005.2081094.7351010 表表 3-5 中框架柱侧移刚度中框架柱侧移刚度 D 值计算（

38、值计算（N/mm） 边柱(16 根) 中柱(16 根) 层 次 底层 一般层 C b C b K K K K K K 2 底层 一般层 K K K K 2 5 . 0 2 mmN h KD c / 12 2 底层 一般层 C b C b K K K K K K 2 底层 一般层 K K K K 2 5 . 0 2 mmN h KD c / 12 2 D 2-5 140 . 1 735. 4 4 . 5 0.3631894079. 2 735 . 4 81. 74 . 5 0.58230367 1486 . 1 634. 3 4 . 5 0.57013443635 . 3 634 . 3 81

39、. 7 4 . 5 0.73417311 表表 3-6 边框架柱侧移刚度边框架柱侧移刚度 D 值计算（值计算（N/mm） 边柱(4 根) 中柱(4 根) 层次 底层 一般层 C b C b K K K K K K 2 底层 一般层 K K K K 2 5 . 0 2 mmN h KD c / 12 2 底层 一般层 C b C b K K K K K K 2 底层 一般层 K K K K 2 5 . 0 2 mmN h KD c / 12 2 D 2-5 855 . 0 735. 4 05 . 4 0.29915601093 . 2 735 . 4 86 . 5 05 . 4 0.511266

40、62 1114 . 1 634 . 3 05. 4 0.51812217727 . 2 634. 3 86 . 5 05. 4 0.68316108 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度， D 见下表。由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为： 表表 3-7 横向框架梁的层间侧移刚度横向框架梁的层间侧移刚度 3.6 横向框架内力和位移计算 按顶点位移法计算框架的自震周期： T uT 01 7 . 1 ：基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，取 0.70。 0 ： 框架顶点位移。 T 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 T 重力荷

41、载视为水平作用力，求得的假想框架位移，然后由求出，再用 T 1 T 求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构的真正位移。 1 T 横向框架顶点位移的计算过程见表 3.8。 表表 3-8 横向框架顶点位移横向框架顶点位移 层 次 NGi NGi mmNDi/ 层间相对位移 i i i D G mm mm T 5 6824.70 3 10 6824.70 3 10 7.12140.93 4 7805.62 3 10 14630.32 3 10 15.27133.81 3 7805.62 3 10 22435.94 3 10 23.42118.54 2 7805.62 3 10 30241

42、.56 3 10 31.5795.12 1 8231.81 3 10 38473.37 3 10 63.5563.55 (S)48 . 0 14093 . 0 7 . 07 . 1 1 T 层次12345 （） i DmmN / 3.6.1 水平地震作用及楼层地震剪力的计算： 本结构高度不超过 40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型 为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即： 抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度为 0.2g,类场地，设计地震 分组为第一组，=0.35s，地震影响系数=0.16. g T max 结构等效总重力荷载代表值 eq G =0.8538473.37

43、=32702.36（） eq G 1 85 . 0 GkN 计算水平地震影响系数 1 查表得设防烈度为 8 度的=0.16 max 1204 . 0 48. 0 35. 0 16 . 0 9 . 0 max 9 . 0 1 1 T Tg 结构横向总水平地震作用标准值=0.120432702.36=3937.36（） eqEK GF 1 kN 由于=0.48s1.4Tg=1.4 0.35=0.49,故不考虑顶点附加地震作用。 1 T 各质点横向水平地震作用按下式计算： （3.2） EK J jj ii i F HG HG F 5 1 地震作用下各楼层水平地震层间剪力为 i V （i=1，2，5）

44、 （3.3） ii FV 计算过程如下表 表表 3-9 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mmh mmHi)(NGi)(mNHG ii 5 1 / j jjii HGHG)(NFi)(NVi 5330017500 3 1070.6824 0 0.2912 4330014200 3 1062.7805 0 0.2703 3330010900 3 1062.7805 0.2075 233007600 3 1062.7805 0.1447 143004300 3 1081.8231 0.0863 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布

45、见下图： 817.00KN 339.79KN 569.74KN 1064.27KN 1146.56KN 3027.83KN 1146.56KN 2213.83KN 3937.36KN 3597.57KN 图 3.4 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布图 3.6.2 多遇水平地震作用下的横向框架位移验算： 多遇地震作用下，各层的层间弹性位移角根据抗震规范 ，考 i i e h u 虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移转角满足。 550 1 ee 计算过程如下表： 表表 3-10 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 层间剪力 NVi/ 层间刚度 mmN

46、Di/ 层间位移 mmu i/ 层高 mmhi/ 层间弹性位角 i i e h u 5 1.19733000.00036 4 2.31133000.00070 3 3.16133000.00096 2 3.75533000.00114 1 6.50443000.00151 由此可见，最大层间弹性位移角发生在第一层， 0.001511/550=0.0018，满足规范要求。 e 3.6.3 水平地震作用下框架内力计算： 框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算： ij iij ij D VD V yhVM ij b ij hyVM ij u ij 1 3210 yyyyy 注： 框架柱的标准反弯点高度

47、比。 0 y 为上下层横梁线刚度变化时反弯点高度的修正值。 1 y 、为上下层层高变化时反弯点高度的修正值。 2 y 3 y 框架柱底至反弯点的高度比。y 下面以轴线横向框架内力的计算为例 表表 3-11 各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）各层柱端弯矩及剪力计算（边柱） 层次 mmhi/ NVi/ mmNDi/ 边 柱 mmNDil/NVil/mmyhmmNM b il mmNM u il 53300 18940227021089 43300 18940438341320 33300 18940599511485 23300 18940712321564 14300 13443874092709

48、表表 3-12 各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）各层柱端弯矩及剪力计算（中柱） 中 柱 层次mmhi/ NVi/mmNDi/ mmNDil/NVil/mmyhmmNM b il ）mmNM u il 53300 30367363461178 43300 30367701781343 33300 30367959821508 23300 303671650 14300 173112589 梁端弯矩、剪力及柱的轴力分别按以下的公式计算： l c u c r b l b l b l b MM ii i M l c u c r b l b r b r b MM ii i M l MM V r b l b

49、 b )( r b l bi VVN 具体计算过程见下表： 表表 3-13 梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算 边梁走道梁柱轴力 层次 l b M （Nmm） r b M （Nm m） L (mm) b V （N） l b M （Nmm） r b M （Nmm） L (mm) b V （N） 边柱 N （N） 中柱 N （N） 56000 136232400 379831362324360 46000 308662400 887224448982216 36000 45921240090410 26000 581392400 16000 677102400 水平地震作用下

50、框架的弯矩图、梁端剪力图及轴力图如下图： 图 3.5 左地震作用下框架弯矩图()MKN 图 3.6 左震作用下梁端剪力、柱轴力图（KN） 3.7 竖向荷载作用下框架的内力计算 3.7.1 横向框架内力计算 计算单元宽度为 6m，由于房间内布置有次梁（bh=250mm400mm） ，故 直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。计算单元范围内的其余楼 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。如下图所示。 图 3.7 横向框架计算单元（mm） 3.7.2 荷载计算： 恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示： 图 3.8 恒载作用下各层梁的荷载分布 对于第

51、 5 层， 、代表横梁自重，为均布荷载形式。 1 q 3 q =4.84 =4.022 1 qmkN / 3 qmkN / 、和分别为屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 2 q 4 q =4.263=12.78 =4.262.4=10.224 2 qmkN / 4 qmkN / P1、P2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括主梁自重、次梁自重、 楼板重和女儿墙等重力荷载，计算如下： P1=(31.5/22+(3+6)0.51.5 4.26+4.845.5+1.050.250.4255.7/2+0.250.6 1.05255.5=103.68kN P2=(1.8+3)1.2/

52、22+(31.5/22+(3+6)0.51.54.26+4.845.5+1.050.250.4 255.7/2=106.56kN 对于 1-4 层， 包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载的计算方法同第 5 层。 =14.641 =4.022 1 qmkN / 3 qmkN / 、和分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 2 q 4 q =3.553=10.65 =3.552.4=8.52 2 qmkN / 4 qmkN / P1=(31.5/22+(3+6)0.51.53.55+4.845.5+1.050.250.4255.7/2 +(3.3-0.6)0.255.51.

53、0511.8=120.04kN P2=(1.8+3)1.2/22+(31.5/22+(3+6)0.51.53.55+4.845.5+1.050.250.4 255.7/2 +（3.3-0.6)0.25.51.0511.8=131.29kN 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示： 图 3.9 活载作用下各层梁的荷载分布 对于第 5 层， =30.5=1.5 =2.40.5=1.2 2 qmkN / 4 qmkN / P1=(31.5/22+(3+6)0.51.50.5=5.625 kN P2=(1.8+3)1.2/22+(31.5/22+(3+6)0.51.5 0.5=8.505 kN

54、对于第 1-4 层， =32.5=7.5 =2.43.5=8.4 2 qmkN / 4 qmkN / P1=(31.5/22+(3+6)0.51.52.5=28.125 kN P2=(31.5/22+(3+6)0.51.52.5+3.5(1.8+3)1.2/22=48.285kN 将计算结果汇总如下两表： 表表 3-14 横向框架恒载汇总表横向框架恒载汇总表 层次 1 q （mkN / ） 3 q （mkN / ） 2 q （mkN / ） 4 q （mkN / ） P1 （）kN P2 （）kN 54.844.02212.7810.224103.68106.56 1-414.641 4.02

55、210.658.52120.04131.29 表表 3-15 横向框架活载汇总表横向框架活载汇总表 层次 2 q （）mkN / 4 q （）mkN / P1 ()kN P2 （）kN 5 1.5 1.25.625 8.505 1-47.58.428.12548.285 3.8 用弯矩分配法计算框架弯矩 3.8.1 固端弯矩计算 将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果见表。本例中，因结构 和荷载均对称，故取对称轴一侧的框架为计算对象，且中间跨梁取为竖向滑动 支座。 用弯矩二次分配法计算杆端弯矩，首先计算杆端弯矩分配系数。由于计算 简图中的中间跨梁跨长为原梁跨长的一半，故其线刚度应为原来跨

56、长的两倍。 3.8.2 弯矩分配 在恒荷载作用下，梁上分布荷载由矩形和梯形两部分构成，在活荷载作 用下，梁上分布荷载由梯形和三角形两部分构成。在求股端弯矩时，根据固端 弯矩相等的原则，将梯形均布荷载及三角形均布荷载化为等效均布荷载，梁端 荷载结果见下表。考虑框架梁梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为 0.85，调幅后的恒载及活载弯矩见下图括号内的数值。 表表 3-16 恒载产生的固端弯矩计算恒载产生的固端弯矩计算 AB 跨BC 跨 层次 MAB=-MBA （）mkN /MBC=-MCB （）mkN / 5-48.66-5.00 4-72.39-4.49 3-72.39-4.49 2-72.3

57、9-4.49 1-72.39-4.49 表表 3-17 活载产生的固端弯矩计算活载产生的固端弯矩计算 AB 跨BC 跨 层次 MAB=-MBA （）mkN /MBC=-MCB （）mkN / 5-4.01-0.36 4-20.04-2.52 3-20.04-2.52 2-20.04-2.52 1-20.04-2.52 恒载和活载作用下弯矩的计算过程如下图： 图 3.10 恒载作用下各层梁的弯矩分配 图 3.11 活载作用下各层梁的弯矩分配 图 3.12 恒载作用下框架弯矩图（）mkN 图 3.13 活载作用下框架弯矩图（）mkN 3.9 梁端剪力及柱轴力计算 3.9.1 荷载作用下梁端剪力 m

58、q VVV 式中：梁上荷载引起的剪力之和， q V 2 1l q Vq 梁端弯矩引起的剪力， m V l MM Vm 右左 柱轴力 （3.15）PVN 式中： 梁端剪力；V 节点集中力及柱自重P 恒载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表 18； 活载作用下梁端剪力及柱轴力计算见表 19。 表表 3-18 恒载作用下梁端剪力及柱轴力（恒载作用下梁端剪力及柱轴力（） kN 荷载引起的剪力 弯距引起的剪力总剪力柱轴力 AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨 AB 跨BC 跨A 柱B 柱 层次 VA=-VB (KN) VB=-VC (KN) VA=VB (KN) VB=VC (KN) VA (KN) VB (KN

59、) VB=-VC (KN) N顶 顶 (KN) N底 底 (KN) N顶 顶 (KN) N底 底 (KN) 543.27510.961-1.465041.81 -44.7410.96145.49 165.49162.26182.26 467.8869.938-0.880067.01 -68.779.94352.54 372.54392.26412.26 367.8869.938-0.923066.96 -68.819.94559.54 579.54622.29642.29 267.8869.938-0.897066.99 -68.789.94766.57 786.57852.30872.30

60、167.8869.938-1.310066.58 -69.209.94973.18 999.431082.731108.98 注：梁端弯矩和梁端剪力均以绕杆件顺时针方向旋转为正,轴力以受压为正。 表表 3-19 活载作用下梁端剪力及柱轴力（活载作用下梁端剪力及柱轴力（） kN 荷载引起的剪力 弯距引起的剪力总剪力柱轴力 AB 跨BC 跨AB 跨BC 跨AB 跨 BC 跨A 柱B 柱层 次VA=-VB (KN) VB=-VC (KN) VA=VB (KN) VB=VC (KN) VA (KN) VB (KN) VB=-VC (KN) N顶 顶=N底底 (KN) N顶 顶=N底底 (KN) 53.