西安市实验中学教学楼设计

1、 西安工业大学北方信息工程学院西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计本科毕业设计( (论文论文) )题目：西安市实验中学教学楼设计题目：西安市实验中学教学楼设计系系 别：别： 建筑工程系 专专 业：业： 土木工程 班班 级：级： 学学 生：生： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2013 年 04The design of Xi an experimental middle school teaching building AbstractThis design is for Xi an experimental middle school teaching building. Thro

2、ugh architectural and structural design, the engineering feasibility is verified and technical/economical indicators is analyzed to meet various functional requirements. The design is a comprehensive document reflecting engineering feasibility and technical/economical indicators.The purpose of the d

3、esign is to do the antiseismic design in the longitudinal frames . 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 peakdisplacement method, then making the amount of the horizontal seismic force ca

4、n be got by way of the bottomshear 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 loads can be easily calculated.

5、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 coterminous girders, which will be the bas

6、is of protracting the reinforcing drawings of the components.The whole structure of the design process,in strict compliance with the relevant professional standard, reference to relevant information and the latest national standards and specifications, and design of the various components of a compr

7、ehensive scientific considerations. In short, application, security, economic and user-friendly design is the principle. Design reasonable and workable structure of the program is the construction site of the important basis for the construction.Key Words： Frame structure; seismic; structural design

8、; internal force calculation目目 录录1 1 绪绪论论.1 1.1 工程概况 .11.1.1 建筑介绍.11.1.2 建筑类型.11.1.3 抗震设防烈度.1 1.2 设计原始资料 .11.2.1 气象条件.11.2.2 工程地质条件.2 1.3 建筑平面设计 .2 1.4 建筑立面设计 .2 1.5 建筑剖面设计 .2 1.6 土建设计 .22 2 结构布置结构布置.42.1 结构布置.42.1.1 柱网布置.42.1.2 初选截面尺寸.43 3 计算截面的确定计算截面的确定.74 4 框架结构刚度参数计算框架结构刚度参数计算.94.1 梁柱线刚度计算.94.2

9、柱的抗侧刚度计算.95 5 荷载计算荷载计算.145.1 恒载标准值计算.145.2 活荷载标准值计算.185.3 荷载分类.185.4 重力荷载代表值.196 6 内力计算内力计算.206.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和位移计算.206.1.1 横向自振周期计算.206.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算.206.1.3 水平地震作用下的位移验算.226.1.4 水平地震作用下框架内力计算.226.1.5 作水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图.256.2 竖向荷载作用下框架结构的内力计算.276.2.1 计算单元.276.2.2 荷载计算.276.2.3 内力计算.

10、307 7 内力组合内力组合.357.1 结构抗震等级.357.2 框架的内力组合.357.3 框架梁内力组合.357.4 框架梁内力组合.407.4.1 柱端弯矩 M 和轴力 N 组合的设计值.407.4.2 柱端剪力组合和设计值的调整.447.4.3 柱端弯矩设计值的调整.458 8 截面设计及配筋计算截面设计及配筋计算.488.1 框架梁.488.1.1 梁正截面受弯承载力计.488.1.2 梁斜截面受弯承载力计算.508.2 框架柱.518.2.1 剪跨比和轴压比验算.518.2.2 柱正截面承载力计算.528.2.3 柱斜截面承载力计算.568.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算.5

11、79 9 楼板设计楼板设计.599.1 楼板类型及设计方法的选择.59 9.1.1 荷载计算 .59 9.1.2 板的计算 .591010 楼梯设计楼梯设计.6510.1 梯段板设计.6510.1.1 荷载计算.6510.1.2 内力计算.6510.1.3 截面设计.65I10.2 平台板设计.6510.2.1 荷载计算.6610.2.2 内力计算.6610.2.3 截面设计.6610.3 平台梁设计.6610.3.1 荷载计算.6610.3.2 截面设计.661 11 1 基础设计基础设计.6811.1 设计资料.6811.2 独立基础计算.6811.2.1 确定基础底面积.6811.2.2

12、 验算基础承载力.6811.2.3 基底配筋.691 12 2 设计心得设计心得.71参考参考文文献献 .73致致 谢谢.74毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明.75毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明.761 绪论01 1 绪论绪论1.1 工程概况工程概况1.1.1 建筑介绍建筑介绍设计题目：西安市实验中学教学楼设计批准建筑面积：5500m2建筑高度：24.20m结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构建筑物耐久年限：50 年建筑防火：设计防火等级为二级，分类为二类建筑抗震：建筑抗震设防类别为乙类 地震设防烈度为 8 度 设计地震分组为第一组 设计基本加速度为

13、0.20g 结构安全等级为二类 结构抗震等级为框架二级1.1.2 建筑类型建筑类型建筑成一字型，六层框架结构。1.1.3 抗震设防烈度抗震设防烈度 建筑抗震设防类别为丙类，地震设防烈度为 8 度，建筑场地类别为类，设计地震分组为第一组，设计基本加速度为 0.20g，结构安全等级为二类，结构抗震等级为框架二级。1.2 设计原始资料设计原始资料1.2.1 气象条件气象条件1.温度：夏季极端最高 38；冬季极端最低-8。2.基本风压：0.35KN/m2。3.基本雪压：0.25 KN/m2。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）01.2.2 工程地质条件工程地质条件 自然地建筑用地地形平缓，地下

14、水位标高约 15m,无侵蚀性；场地类别为 II 类。地层岩性自上而下分别为：填土层:埋深 02.0 米,褐黄色淡黄色,成份以粘土为主,含有生活及建筑垃圾。黄土层：黄土为级非自重湿陷性黄土，埋深 2.03.0 米，fk=180kpa。1.3 建筑平面设计建筑平面设计 根据本建筑物的使用功能要求，确定采用三跨框架，边跨为 6.9 米，中跨为 3.0 米，本教学楼设置有大、小教室，大教室尺寸为 6.9m12.0m；小教室尺寸为 6.9m9.0m。在建筑物的正中间设置一道双分平行楼梯，两端个设置一道双跑梁式楼梯，一层共有四间大教室和三间小教室，一间小的休息室，一至六层平面布置基本相同。1.4 建筑立面

15、设计建筑立面设计 本建筑立面采用对称体型，建筑物各部协调统一，形式完整。本建筑确定每层层高为 3.9 米，楼梯高度等于层高，屋面为不上人屋面，平屋顶的厚度为 300mm，女儿墙高度设为 800mm。建筑总高度 24.20 米。整个立面看起来规则整齐，简洁大方，简单的造型更显示了干练。总体上，本建筑立面造型符合建筑造型和构图方面的均衡、韵律、对比的规律，并满足适用、经济、美观的要求。1.5 建筑剖面设计建筑剖面设计室内外高差为 0.45 米，可防止室外流水流入和墙身受潮。根据采光设计标准及结构布置要求，确定标准层房间窗高到框架梁底 ，主要窗宽为 1.5 米，高为 2.4 米。标准层走廊两端设置玻

16、璃窗以便空气流通和采光要求。屋面排水采用有组织外排水方式，用外装塑料空心管作为落水管，屋面材料找坡 3%。1.6 土建设计土建设计1. 墙体0.000 以上均采用 M5 混合砂浆砌筑，0.000 以下均采用水泥砂浆砌筑。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）02. 卫生间楼地面比同层相邻楼地面低 20mm。3. 楼屋面面层材料的选择及构造设计。4. 屋面：三毡四油防水层 20mm 厚水泥砂浆找平150mm 厚水泥蛭石保温层100mm 厚钢筋混凝土板V 形轻刚龙骨吊顶5. 楼面：瓷砖地面（在卫生间内采用地砖防水楼面）100mm 厚钢筋混凝土板V 型轻刚龙骨吊顶（二层 9mm 厚的纸面石膏板

17、，有厚 50mm 厚的岩棉板保温层） 2 结构布置0 2 2 结构布置结构布置2.1 结构布置结构布置（1）根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了建筑平面、立面和剖面设计，主体结构共 6 层。（2）结构采用双向承重，整体性和受力性能都很好。（3）外墙采用 240mm 混凝土砌块，内墙采用 200mm 轻质隔墙。（4）混凝土等级选用：梁.板.柱选用 C35。2.1.1 柱网布柱网布 图 2.1 柱网布置图2.1.2 初选截面尺寸初选截面尺寸(1) 框架梁截面尺寸框架梁截面尺寸纵向框架梁h=(1/81/12)l=(1/81/12)6000=750mm500mm 取 h=750mmb=(1/21

18、/3)h=(1/21/3)750=250mm375mm 取 b=300mm横向框架梁 AB CD 跨 h=(1/81/12)l=(1/81/12)6900=575mm863mm 取 h=600mm b=(1/21/3)h=(1/21/3)6000=200mm300mm 取 b=300mm BC 跨 h=(1/81/12)l=(1/81/12)3000=250mm375mm 取 h=4500mm西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）321次 梁h=(1/81/12)l=(1/81/12)6000=750mm500mm 取 h=600mmb=(1/21/3)h=(1/21/3)600=200

19、mm300mm 取 b=300mm 表 2.1 梁截面尺寸(mm)横梁(bh)层数混凝土等级AB 跨、CD 跨BC 跨次梁(bh)纵梁(bh)1-6C35300600300450300600300750(2) 柱截面尺寸估算柱截面尺寸估算柱截面尺寸根据柱的轴压比限值，按公式计算1) 根据建筑抗震设计规范 ，结构形式是框架结构，抗震设防烈度为 8度，建筑物高度 24.20m30m,查得抗震等级为二级，确定柱轴压比限值为0.75。2) AcN/fc (2.1)柱组合的轴压比设计值 N=A g n (2.2)注： 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取 1.3，内柱取 1.2。g 折算在单位建筑

20、面积上的重力荷载代表值，可近似取 14 kN/m2。n 为验算截面以上的楼层层数。A 柱的负荷面积。fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对 C30，查得 14.3 N/mm2。 中柱：A1=6.0(6.9/2+3.0/2)=29.70m2 边柱:A2=6.06.9/2=20.70m2 图 2.2 框架结构的计算简图 一层：中柱 AcN/fc=Agn/fc=(1.229.70103146)/ (0.7516.7)=239022.8 mm2 边柱 AcN/fc=Agn/fc=(1.320.70103146)/ (0.7516.7)=180474.3 mm2 取矩形截面 b=h 中柱 488.9048

21、8.90 边柱 424.82424.82西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）322 取 中柱 bh=550mm550mm 边柱 bh=550mm550mm二层六层：取 bh=500mm500mm表 2.2 柱截面尺寸(mm)层次混凝土等级bh (mm2)1C355505502-6C355005003 计算截面的确定03 3 计算截面的确定计算截面的确定（1）框架各构件在计算简图中均用单线条代表，各单线条代表构件形心轴所在的位置线（2）梁的跨度=该跨左右两边柱截面形心轴线之间的距离（3）底层柱高=从基础顶面算至楼面标高处（4）中间层柱高=从下一层楼面标高至上一层楼面标高（5）顶层柱高=从

22、顶层楼面标高算至屋面标高（6）当上.下柱截面发生改变时，取截面较小的截面形心轴线作为计算简图上的柱单元二层六层：横跨 AB CD 跨： 6900+120+100-500=6620mm BC 跨： 3000-200+600=3400mm 纵跨 1-2 轴 9-10 轴： 6000+120-300=5820mm 2-9 轴： 6000mm一层： 横跨 AB CD 跨：6900+120+100-550=6570mm BC 跨： 3000-200=2800mm 纵跨 1-2 轴 9-10 轴： 6000-200+550=6350mm 2-9 轴： 6000mm 柱高： 底层柱高：3.9+0.45+2.

23、0-1.3-0.1=4.95m 2-6 层的柱高： 3.9m 图 3.1 横向计算简图 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1图 3.2 纵向计算简图4 框架结构刚度参数计算24 4 框架结构刚度参数计算框架结构刚度参数计算4.1 梁柱线刚度计算梁柱线刚度计算在框架结构中，可将现浇楼面视作梁的有效翼缘，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 I=1.5I0，对中框架梁取 I=2I0。 截面惯性矩 I0=bh3/12。框架梁线刚度为 ib=EcI0/l，其中 EC为混凝土弹性模量，L 为梁的计算跨度 表 4.1 横梁线刚度 ib

24、计算表 类 别 层次Ec（kN/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）L(mm)ib=EcI0/l（kNmm）1.5EcI0/l（kNmm）2EcI0/l（kNmm）131.51043006005.410960202.810104.210105.61010AB CD跨2-63.01043006005.410961202.610103.910105.2101013.1.510430045002.310928002.510103.810105.01010BC 跨2-63.01043004502.310928002.410103.610104.81010柱的线刚度 iC=ECIB/l。其中 Ie为柱

25、的截面惯性矩，HC为柱的计算高度。表 4.2 柱的线刚度计算表 层次Ec（kN /mm2）bh（mmmm）HC(m)Ie（mm4）iC=EcI0/l（kNmm）131.51045505504.957.61094.810102-63.01045005003.905.21094.01010令 i2-6=1.0，则其余各层杆件的相对线刚度为：i1-AB=1.40 ，i1-BC=1.25 ，i2-6AB=1.3，i2-6BC=1.2, i1=1.00 作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。4.2 柱的抗侧刚度计算柱的抗侧刚度计算 根据梁柱的线刚度比的不同，框架柱可分为中柱，边柱K西安工业大学北方信息工

26、程学院毕业设计（论文）3 柱抗侧移刚度：D=c12ic/h2 注：c 柱抗侧移刚度修正系数表 4.3 柱侧移刚度修正系数表边柱中柱位置简图K简图Kc一般层242ciiki+=12342ciiiiki+=c2kka=+底层2ciki= 12ciiki+=c0.52kka+=+边框架柱侧移刚度 D 值(1) 1 1 层层 边柱（A-1、 A-10、 D-1、 D-10） 88. 0108 . 4102 . 410102ciik48. 088. 0288. 05 . 025 . 0kkac 11284495012108 . 448. 0122102hiaDcc中柱（B-1、 B-10、C-1、 C-

27、10） 67. 1108 . 4108 . 3102 . 410101021ciiik 13869495012108 . 459. 0122102hiaDcc(2) 2 层层边柱（A-1、 A-10、 D-1、 D-10）59. 02225 . 025 . 0kkac西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）4 98. 0100 . 42109 . 3109 . 3210101042ciiik34. 001. 1201. 12kkac10730390012100 . 434. 0122102hiaDcc中柱（B-1、 B-10、C-1、 C-10） 66. 094. 1294. 12kkac

28、20828390012100 . 466. 0122102hiaDcc(3) 3-6 层层边柱（A-1、 A-8、 D-1、 D-8） 98. 0100 . 42109 . 3109 . 3210101042ciiik33. 098. 0298. 02kkac 10414390012100 . 433. 0122102hiaDcc中柱（B-1、 B-10、C-1、 C-10）88. 1100 . 42106 . 3106 . 3109 . 3109 . 3210101010104321ciiiiik 48. 088. 1288. 12kkac15148390012100 . 448. 0122

29、102hiaDcc 表 4.4 边框架柱侧移刚度 D 值 单位：kN /mm 边柱（4）根中柱（4）根 层 次KcDCDC4KcDCDC4D3-60.980.3310414416561.880.48151486059210224821.010.3410730429201.940.66208288331212623210.880.4811284451361.670.591386955476100612中框架柱侧移刚度 D 值(1) 1 层层 边柱（A-2 A-9、 D-2D-9）94.1100.42108.3102.4106.3109.3210101010104321ciiiiik西安工业大学北

30、方信息工程学院毕业设计（论文）5 17. 1108 . 4106 . 510102ciik53. 017. 1217. 15 . 025 . 0kkac12459495012108 . 453. 0122102hiaDcc 中柱（B-2 B-9、 C-2 C-9） 21. 2108 . 4100 . 5106 . 510101021ciiik64. 035. 125 . 035. 125 . 0kkac 15045495012108 . 464. 0122102hiaDcc(2) 2 层层边柱（A-2 A-9、 D-2 D-9）35. 1100 . 42102 . 5106 . 5210101

31、042ciiik40. 035. 1235. 12kkac12623390012100 . 440. 0122102hiaDcc中柱（B-1、 B-9、C-1、 C-9）58. 2100 . 42100 . 5106 . 5108 . 4102 . 5210101010104321ciiiiik 56. 058. 2258. 22kkac17673390012100 . 456. 0122102hiaDcc(3) 3-6 层层边柱（A-2 A-9、 D-2 D-9） 30. 1100 . 42102 . 5102 . 5210101042ciiik39. 03 . 123 . 12kkac12

32、308390012100 . 439. 0122102hiaDcc 中柱（B-1、 B-9、C-1、 C-9）50. 2100 . 42108 . 4108 . 4102 . 5102 . 5210101010104321ciiiiik 56. 05 . 225 . 22kkac17673390012100 . 456. 0122102hiaDcc西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）6 表 4.5 边框架柱侧移刚度 D 值 单位：kN /mm边柱（12）根中柱（12）根层次KcDCDC12KcDCDC12D3-61.300.39123081969282.500.561767328276

33、847969621.350.40126232019682.580.561767328276848473611.170.53124591993442.210.6415045240720440064将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即为各层间侧移刚度D 表 4.6 层间侧移刚度 单位：kN /mm 层 次123-6D540676610968581944D1 /D2 =540676/610968=0.8850.7,故该框架为横向规则框架。5 荷载计算75 5 荷载计算荷载计算5.1 恒载标准值计算恒载标准值计算（1）屋面屋面( (不上人不上人) )：30mm 厚细石混凝土保护层 240.030

34、.72KN/m2三毡四油防水层 0.4 KN/m220mm 厚水泥砂浆找平 200.02=0.4 KN/m2150mm 厚水泥蛭石保护层 50.150.75KN/m2100mm 厚钢筋混凝土板 250.102.5KN/m2V 型轻刚龙骨吊顶 0.25 KN/m2合计： 5.02kN/m2 屋面的面积取到墙外包尺寸线 屋面面积：（54.00+0.24）（16.80+0.24）=924.250m2 924.2505.02=4639.735kN（2）各层走廊及楼面各层走廊及楼面瓷砖地面（包括粗砂打底） 0.75KN/m2100mm 厚钢筋混凝土板 250.102.5KN/m2V 形轻刚龙骨吊顶 0.

35、25 KN/m2合计： 3.50kN/m2一层六层楼面面积： （54.00+0.24）（16.80+0.24）=924.259 m2924.2503.50=3234.875 kN（3）梁、柱梁、柱 梁净跨计算 横梁 1 层： AB CD 跨 6900+120+100-5502=6020mm BC 跨 3000-200=2800 mm2 层6 层： AB CD 跨 6900+120+100-5002=6120 mm 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1BC 跨 3000-200=2800 mm西安工业大学北方信息工程学院（论文）209 纵梁1 层： 1-2 跨 9-10 跨 6000+

36、120+275-5502=5295 mm 西安工业大学北方信息工程学院（论文）152-9 轴之间梁跨 6000-550=5450 mm2 层6 层： 1-2 跨 9-10 跨 6000+120+250-5002=5370 mm 2-9 轴之间梁跨 6000-500=5500 mm次梁： 6900+120+100-3002=6520 mm 柱净高可取层高减去板厚表 5.1 梁、柱重力荷载代表值层数构件b/mh/mr/（kN/m3）g/(kN/m)li/mnGi/kNGi/（kN）AB CD 跨0.300.50251.053.9386.02020474.135BC 跨0.300.35251.052

37、.7562.8001077.168边跨5.2958216.841纵梁中跨0.300.65251.055.119 5.45028781.159次梁0.300.50251.053.9386.52018462.1641776.401柱0.550.55251.108.3194.850401613.886 2513.896AB CD 跨0.300.50251.053.9386.12020 482.011BC 跨0.300.35251.052.7562.8001077.168边跨5.3708219.912纵梁中跨0.300.65251.055.1195.50028788.326次梁0.300.50251.

38、053.9386.52018462.1641804.3826柱0.500.50251.106.8753.800401045.000 1045.000： 为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增加系数。g 表示单位长度构件重力荷载。n 为构件数量。：梁长度取净跨，柱长度取净高。：对现浇板肋梁楼盖，因为板自重已计入楼面（屋面）的恒荷载中，故计算梁自重时高度应取梁原厚减去板厚。（4）墙墙外墙采用 240mm 厚水泥空心砖（容重 9.8 kN/m2） ，内墙采用 200mm厚加气混凝土砌块（容重 5.5 kN/m2）a.外墙外墙水刷石外墙面 0.5 kN/m2240mm 厚水泥空心砖 0.249

39、.8=2.35 kN/m2西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)水泥粉刷内墙面 0.36 kN/m2合计： 3.212 kN/m2西安工业大学北方信息工程学院（论文）0b.内墙内墙 200mm 厚加气混凝土砌块 0.2005.5=1.100kN/m2水泥粉刷内墙面 0.362=0.72 kN/m2合计： 1.82 kN/m2（5）门、窗门、窗房间门采用木门（单位面积重力荷载为 0.2 kN/m2 ） ，窗采用铝合金门窗（单位面积重力荷载为 0.4 kN/m2） ，底层入口处：两侧门用钢铁门（单位面积 重力荷载为 0.4 kN/m2）中间门用钢塑玻璃门（单位面积重力荷载为 0.4 kN/m

40、2） 。面积计算1 层：外墙面积 （6.9+0.12+0.1-0.552）（3.9-0.6）4+（3.0-0.1-0.1）（3.9-0.45）2+（6.0+0.12-0.55-0.275）(3.9-0.75) 4+(6.0-0.55) (3.9-0.75) 14=405.846 m2 外墙门窗面积 M-6 2.43.31=7.92 m2 M-4(2 个) 0.93.32=5.94 m2 M-5 (2 个) 1.8 3.32=11.88 m2 C-1(26 个) 1.52.426=93.60 m2 C-2(4 个) 1.22.44=11.52 m2 C-3(4 个) 1.52.44=14.40

41、m2 7.92+5.94+11.88+93.60+11.52+14.40=135.26 m2 内墙面积 （6.9+0.12+0.1-0.552）（3.9-0.6）8+(6.9-0.12-0.1) (3.9-0.6) 6+(6.0-0.55)(3.9-0.75)8+(6.0+0.12-0.55-0.275)(3.9-0.75)2+(6.0-0.55+0.1-0.275)(3.9-0.75)4+(3.0-0.1-0.275)(3.9-0.75)2=547.541m2 内墙门窗面积 M-1（7 个）1.52.17=22.05 m2 M-2（9 个）1.22.19=22.68 m2 M-3 (3 个)

42、 1.82.13=11.34 m2 22.05+22.68+11.34=56.07 m2 外墙自重 （405.846-135.260）3.212=869.122 kN 外墙门窗重 （93.60+11.52+14.40)0.4+9.720.4+5.940.4+11.880.4=367.736 kN 内墙自重 （547.541-56.07）1.82=894.477 kN 内墙门窗重 56.070.2=11.214 kN西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)1 墙总重 869.122+894.477=1763.599 kN 门窗总重 367.736+11.214=378.95 kN2 层6 层

43、：西安工业大学北方信息工程学院（论文）17外墙面积 （6.9+0.12+0.1-0.502）（3.9-0.6）4+（3.0-0.1-0.1）（3.9-0.45）2+（6.0+0.12-0.5-0.25）(3.9-0.75) 4+(6.0-0.5) (3.9-0.75) 14=410.316 m2 外墙门窗面积 C-1 (28 个) 1.52.428=100.80 m2 C-2 （4 个） 1.22.44=11.52 m2 C-3 （4 个） 1.52.44=14.40 m2 C-4 （2 个） 1.82.42=8.64 m2 100.80+11.52+14.40+8.64=135.36 m2

44、内墙面积 （6.9+0.12+0.1-0.552）（3.9-0.6）7+(6.9-0.12-0.1) (3.9-0.6) 6+(6.0-0.50)(3.9-0.75)8+(6.0+0.12-0.50-0.25)(3.9-0.75)2+(6.0+0.1-0.50-0.25)(3.9-0.75)4+(6.0-0.1-0.1)(3.9-0.75)1+(3.0-0.1-0.25) (3.9-0.75) 2=544.410m2 内墙门窗面积 M-1（8 个） 1.52.18=25.20 m2 M-2（10 个）1.22.110=25.20 m2 M-3（2 个） 1.82.12=7.56 m2 25.2

45、0+25.20+7.56=57.96 m2 外墙自重 （410.316-135.360）3.212=883.159kN 外墙门窗重 135.360.4=54.144 kN 内墙自重 （544.410-57.96）1.82=885.399 kN 内墙门窗重 50.40.2=10.08 kN 墙总重 883.159+885.339=1768.498 kN 门窗总重 54.144 +10.08=64.224 kN（6）女儿墙女儿墙 水刷石外墙面 0.52=1 kN/m2 240mm 厚现浇钢筋混凝土 0.2425=6 kN/m2 合计： 7 kN/m2 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)1

46、8 图 5.1 女儿墙尺寸图女儿墙面积：（54.0+16.8）20.8=113.28 m2 113.28 7=792.96 kN5.2 活荷载标准值计算活荷载标准值计算（1）屋面和楼面活荷载标准值屋面和楼面活荷载标准值 根据荷载规范查的不上人屋面均布荷载标准值 0.5 kN/m2综合楼楼面均布荷载标准值 2.0 kN/m2楼 梯、走 廊均布荷载标准值 2.5 kN/m22层6 层均布活荷载：（3.0-0.2）（54.0-0.24）2.5+（6.0-0.2）（6.9-0.12-0.1）2.5+（3.0-0.12-0.1）（6.9-0.12-0.1）2.52+（54.0-6.0）6.922.0=1

47、890.832kN屋面均布活荷载： （54.0-0.24）（16.8-0.24）0.5=445.133 kN （2）屋面雪荷载标准值屋面雪荷载标准值 Sk =s0 =1.00.25 kN/m2=0.25 kN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。5.3 荷载分类荷载分类将各层各构件荷载分类，计算各层何荷载代表值，列入表中其中各层自重为：楼面恒载、50%楼面均布活荷载、纵横梁自重、楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重和门窗。顶层自重为：屋面恒载、50%屋面雪荷载、纵横墙自重、半层柱自重、上下半层墙体自重。 表 5.2 重力荷载代表值计算表 kN层次梁柱板墙门窗活荷载Gi12011.467

48、1613.8863234.8751763.599378.950945.4169948.19322029.5811045.0003234.8751768.49864.224945.4169087.59432029.5811045.0003234.8751768.49864.224945.4169087.59442029.5811045.0003234.8751768.49864.224945.4169087.59452029.5811045.0003234.8751768.49864.224945.4169087.59462029.581522.54639.7351677.20964.22422

49、2.5679155.816西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)18西安工业大学北方信息工程学院（论文）195.4 重力荷载代表值重力荷载代表值图 5.2 各质点的重力荷载代表值图6 内力计算06 6 内力计算内力计算6.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和位移计算横向水平地震作用下框架结构的内力和位移计算6.1.1 横向自振周期计算横向自振周期计算T1=1.7T （uT）1/2 （6.1）注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值 Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。T结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取 0.7。uT按以下公式计算： VGi=Gk （6.2） （u

50、）i= VGi/D ij （6.3）uT=（u）k （6.4）注：D k为集中在 k 层楼面处的重力荷载代表值 VGi为把集中在各层楼面处的重力荷载值视为水平荷载而得的第 i层的层间剪力D ij 为第 i 层的层间侧移刚度。（u）i，（u）k为第 i .k 层的层间侧移。 表 6.1 结构顶点的假想侧移计算层次Gi（kN）VGi（kN）D i（N/mm）ui（mm）ui（mm）69155.8169155.81658194415.73333.6759087.59418243.41058194431.35319.8449087.59427331.00458194446.97286.5939087.

51、59436418.59858194462.58239.6229087.59445506.19261096874.48177.0419948.19355454.385540676102.56102.56 T1=1.7T（uT）1/2 =1.70.7(333.6710-3)1/2=0.69s6.1.2 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根据建筑设计抗震规范 （GB500112010）规定，对于高度不超过 40西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)191米，以剪切变形为主，且质量和刚度沿着高度方向分布比较均匀的结构，以及近似于单 质点体系的结构，可以采用底部剪力法等简

52、化方法计算抗震作用。因此本框架采用底部剪力法计算抗震作用。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）21 Fek=1 Geq （6.5）Geq=0.85Gi=0.85（9155.816+9087.5944+9948.193)=47136.227kN根据设计基本地震加速度为 0.2g，场地类别为二类，设计地震分组为第一 组，查得场地特征周期值 Tg=0.35s。抗震设防烈度为 8 度，查的水平地震影响系数最大值 max=0.16。计算地震影响系数 1=（Tg/T1）0.9max=（0.35/0.69）0.90.16 =0.087FEk=1Geq=0.08747136.227=4094.226k

53、N因 1.4Tg=1.40.35=0.49sGj，查得 =0.032表 6.3 水平地震剪力验算表层次Gi（kN）G（kN）0.032G（kN） Vi（kN）69155.8169155.861292.986992.33859087.59418243.410583.7891819.88349087.59427331.004874.5922489.80139087.59436418.5981165.3953002.09129087.59445506.1921456.7983360.33619948.19355454.3851774.5413578.865 因此水平地震剪力按计算结果计算。水平地震作

54、用下框架结构的层间位移ui和顶点位移 u i的计算：ui = Vi/D ij （6.7）u i=uk （6.8）各层的层间弹性位移角的计算e=ui/hi （6.9） 表 6.4 横向水平地震作用下的位移验算层次Vi（kN）D i（N/mm）（u）i （mm）ui（mm）hi（mm）e=（u）i /hi6992.3385819441.7126.4039001/228151819.8835819443.1324.6939001/124642489.8015819444.2821.5639001/91133002.0915819445.1617.2839001/75623360.3366109685

55、.5012.1239001/69613578.8655406766.626.6249501/748 由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/6961/550，满足要求。 eeuhqA6.1.4 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以框架布置图中 3 轴线横向框架内力计算为例说明计算方法，其余框架西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)内力计算略。i 层 j 柱分配到的剪力 Vij以及该柱上下端的弯矩 Mbij 和 M uij的计算西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)0 ijijiijDVVD=S(6.10 ) Mbij=Vijyh (6.11 )M uij=V

56、ij（1y）h (6.12 )y=yn+y1+y2+y3 (6.13 ) 注：Dij为 i 层 j 柱的侧移刚度。 h 为柱的计算高度。 y 框架柱的反弯点高度比。yn框架柱的标准反弯点高度比。 y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 本例中底层柱需考虑修正值 y2，第二层柱需考虑修正值 y1和 y3，其他柱均无修正。 表 6.5 各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）边 柱层次hi（m）Vi（kN）D ij（N/mm）Di1（N/mm）Vi1（kN）ky（m）M bi1（kNm）M ui1（kNm）63.9992.338581944123

57、0820.991.300.3730.2951.5753.91819.8835819441230838.491.300.4263.0587.0643.92489.8015819441230852.661.300.4592.42112.9633.93002.0915819441230863.491.300.49121.33126.2823.93360.3366109681230869.431.350.48129.97140.8014.953578.8655406761245982.471.170.59240.85167.37表 6.6 各层柱端弯矩及剪力计算（中柱） 中 柱层次hi（m）Vi（kN

58、）D ij（N/mm）Di2（N/mm）Vi2（kN）kY（m）M bi2（kNm）M ui2（kNm）63.9992.3385819441767330.142.500.4350.5467.0053.91819.8835819441767355.272.500.4597.00118.5543.92489.8015819441767375.612.500.48141.54153.3433.93002.0915819441767391.172.500.50177.78177.78西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)123.93360.3366109681767399.042.580.501

59、93.13193.1314.953578.8655406761504599.592.210.55271.13221.84梁端弯矩 Mb、剪力 Vb及柱轴力 Ni的计算M l b= (6.14)lbubi 1jijlrbbiM Mi i+，（）M r b= (6.15)rbubi 1jijlrbbiM Mi i+，（）V b= (6.16) lrbbM Ml+Ni=（V l b V r b）k (6.17)注：ilb和 irb分别表示节点左右梁的线刚度 Mlb和 Mrb分别表示节点左右梁的弯矩 Ni为柱在第 i 层的柱轴力，以受压为正图 6.3 内力示意图 表 6.7 梁端弯矩、剪力及柱轴力的计

60、算边梁走道梁柱轴力层次MlbMrblVbMlbMrblVb边柱 N中柱 N651.5734.846.912.5232.1632.163.021.44-12.52-8.925117.3587.936.929.7581.1881.183.054.12-42.27-33.294176.01130.186.944.38120.16120.163.080.11-86.65-69.023218.70166.056.955.76156.27156.273.0102.18-142.41-115.442262.13192.876.965.94178.03178.033.0118.69-208.35-168.19