大学建筑实验室毕业设计计算书

太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名：温明奎专业：土木工程学号：0406110053指导教师李达所属系（部）：建工系二〇〇八年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目：燕山大学建筑实验室建工系土木工程专业姓名温明奎设计时间：200年月日~200年月日评阅意见：成绩：指导教师：（签字）职务：200年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡建工系土木工程专业姓名温明奎答辩内容问题摘要评议情况记录员：（签名）成绩评定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。专业答辩组组长：（签名）200年月日摘要建设地点：秦皇岛Constructionsites:Qinhuangdao

结构形式：框架结构Structure:framestructure

建筑面积：6719m2Constructionarea:曾数/高度：四层/18.15mSeveral/height:fourstories/18.15m主要用途：建筑实验楼Mainpurpose:ConstructionofHouse关键词：Keywords: 框架结构Frame现浇混凝土In-situconcrete抗震设计SeismicDesign正截面Arecross-section根据实验及教学要求入手，从“灵活使用”的角度出发，绿化与建筑相结合，改善外部学习环境。内部采用大、中、小不同的空间尺寸以达到建筑使用功能的要求，而且构成了富于层次流动感强的浓郁的气氛。秦皇岛燕山大学建筑实验楼是一座集实验、办公、学习为一体的综合的现代建筑,在设计理念上力求充分体现现代化一流实验楼的特点和与校园建筑环境相协调的特性。在整体造型上突出现代、新颖、做到简洁、明快、虚实相接、刚柔相济、给人以蓬勃向上的感觉。设计上采用钢筋混凝土框架结构等新技术、新材料、突出结构特点，创造一个满足功能、符合环境、有鲜明现代性的建筑形象。Accordingtotheexperimentandstartteachingrequirements,fromthe"flexibleuse"pointofview,greenbuildingandtheintegrationofexternalimprovethelearningenvironment.Internaluseoflarge,mediumandsmallsizeofthevariousspacetomeettherequirementsofbuildingtheuseoffunctional,butalsoconstitutesalevelofwealthamongtherichandstrongsenseofmovementoftheatmosphere.

QinhuangdaoYanshanUniversity目录第一章绪论 1第一节建筑工程概况 1一、建设项目 1二、设计原始资料 1三、设计任务及要求 1四、设计参考资料 2第二章建筑设计总说明 3第一节建筑设计说明 3一、总平面说明 3二、建筑物的间距和朝向等的确定 3三、主要房间的设置 4四、辅助房间设计 4五、交通联系部分设计 4六、其他建筑设计说明 6第三章结构设计 8第一节设计准备 8一、设计资料 8二、框架结构承重方案的选择 8三、建筑材料的选用及主要构件作法 8四、截面尺寸的初步确定及计算简图 9第二节纵向框架侧移刚度的计算 11一、纵梁线刚度的计算 12二、柱线刚度的计算 12三、各层纵向侧移刚度的计算(D值法) 12第三节重力荷载代表值的计算 14一、资料准备 14二、重力荷载代表值的计算 14第四节纵向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 19一、纵向框架自振周期的计算 19二、水平地震作用及楼层地震剪力的计算 20三、水平地震作用下的位移验算 22四、水平地震作用下框架内力计算 23五、纵向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 26第五节竖向荷载作用下纵向框架结构的内力计算 29一、计算单元的选择确定 30二、荷载计算 30三、内力计算 32第六节纵向框架内力组合 42一、|结构抗震等级 42二、框架梁的内力组合 43三、柱端弯矩设计值的调整 45四、柱端剪力组合和设计值的调整 47第七节梁柱截面设计及节点验算 47一、框架梁 47二、框架柱 50第八节楼板设计 55一、设计参数 55二、板弯矩计算及配筋计算 57第九节楼梯设计 58一、设计参数 58二、楼梯板的计算 59三、斜梁设计 60四、平台板设计 62五、平台梁设计 62第十节雨篷设计 63一、雨篷数据 64二、雨篷板计算 64第十一节基础设计 65一、荷载设计 65二、初步确定基础尺寸 65三、计算地基承载力设计值 66四、确定基底宽度 66五、内力分析 67六、截面设计 68七、翼板设计 69第四章施工组织设计 71参考资料： 99外文资料： 100中文译文： 107致谢： 112第一章绪论第一节建筑工程概况一、建设项目燕山大学建筑实验楼二、设计原始资料（一）建筑地点：秦皇岛燕山大学（二）建筑面积：6719m（三）结构形式：钢筋混凝土框架结构（四）气象及地址条件：夏季主导风向：南基本风压：W0=0.45kPa基本雪压：S0=0.25kPa室内外冬季设计温度：－15℃地下水位：按室外地坪以下6m土壤冻结深度：1.0土壤性质及情况：室外地面至地面以下6m范围内为轻亚粘土层，属三类场地土地基承载力特征值：fak＝200kPa抗震设防烈度：7度三、设计任务及要求根据原始资料，完成以下设计内容：（一）建筑设计总平面图、平面图、立面图、剖面图。（二）结构设计结构平面布置图一榀框架结构的配筋计算及其配筋图一部楼梯及一个雨篷的内力分析配筋计算机器配筋图基础设计（三）施工组织设计四、设计参考资料（一）国家标准、规范、规程《总图制图标准》(GB50103-2001)《房屋建筑制图统一标准》(GBJ50001-2001)《建筑结构制图标准》(GBJ50105-2001)《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)《民用建筑设计通则》(JGJ37-87)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ3-91)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2001)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)《钢结构设计规范》(GBJ20017-2003)（二）参考书教科书建筑设计资料集钢筋混凝土、钢结构设计手册建筑结构静力计算手册建筑结构构造资料集山西省建筑、结构通用图集第二章建筑设计总说明第一节建筑设计说明一、总平面说明建筑的外形应考虑到符合抗震规范规定，不允许出现质心与刚心的较大偏离。根据不同的形式都有相应的高宽比的限值。同时，抗震的设防烈度，对总平面有很大的影响。设计建筑面积6719.0m2基本符合要求。从总平面布局可以看出建筑的形状规则、用地宽敞。本实验楼长度超过55m，应设伸缩缝，防止温度引起的附加应力。地震区设缝，其宽度必须符合防震缝的要求。根据计算，缝宽取90mm总平面图二、建筑物的间距和朝向等的确定应考虑以下因素：1．建筑物室外的使用要求；2．日照通风等卫生要求；3．防火安全要求；4．根据建筑物的使用性质和规模，以及周围的绿化等要求；5．方便拟建建筑的施工。此外，还应考虑主导风向等因素，综合考虑如下：1．朝向因地段条件限制，本建筑布置应朝南或者朝北，考虑周围的原有建筑以及采光的要求，故本建筑选择正立面朝东。2．通风计算机房采用空调系统进行通风，其余都选用自然通风。3．采光均采用自然采光。三、主要房间的设置房间的平面设计主要有四个方面的要求：1．房间的面积、尺寸和形状满足使用要求；2．门窗大小、位置应考虑房间的出入方便，疏散安全，采光通风良好；3．房间组成应使结构构造布置合理，施工方便；4．室内空间及顶棚地面，各个墙面和构件细部要同时考虑人们的使用和审美要求。综合考虑以上要求，根据实际，主体教学楼采用内廊式，走廊宽2.7m，走廊宽度符合规范要求。柱网尺寸为8.4m×8.4m,8.4m×7.8m。其中，四、辅助房间设计卫生间的设计在满足设备布置及人体活动要求的前提下，力求布置紧凑，节约面积，公共建筑中的卫生间应有天然采光和自然通风，同时为了节约管道，方便施工，布置应上下对齐。厕所内的布置应为每层设男女厕，对男厕，1具大便器/40人，一具小便器/30人；女厕，1具大便器/20人。同时。前室的洗手盆1具/40人，但对于大会议室，考虑到人数多，应适当增加厕位。每个厕单间尺寸900×1200mm，小便池2500×400mm五、交通联系部分设计（一）一般要求交通联系部分是建筑物中人流通行和集散必不可少的部分，主要包括走廊、楼梯、门厅等，在设计中要满足以下要求：1．交通路线简捷明确，联系通行方便；2．人流通畅，紧急疏散时迅速安全；3．满足一定的采光通风要求；4．力求节省交通面积，同时考虑空间处理等造型问题。（二）走廊走廊是联络各个房间楼梯和门厅等各部分，以解决房间中水平联系和疏散问题。走廊的宽度应符合人流通畅和建筑防火要求。通常，单股人流的通行宽度为550～600mm，公共建筑门开向走廊时，其宽度不小于1500mm。办公楼内走廊的宽度一般取1800～2400mm，本设计走廊净宽201．走廊尽端开窗；2．走廊两侧的门窗间接采光；3．利用门厅和楼梯的采光；4．人工采光。（三）楼梯楼梯是房间各层间的垂直交通联系部分，是楼层人流必经的通路。楼梯设计主要是根据使用要求和人流通行的情况确定梯段和休息平台的宽度，选择适当的楼梯形式。考虑建筑的楼梯数量，以及楼梯间的平面位置和空间组成。楼梯的宽度依据通行人数的多少和建筑防火要求决定。考虑两人相对通行，通常不小于1100～1700mm。楼梯平台的宽度除考虑人流通向外，还考虑搬运桌椅等，平台宽度不应小于梯段宽度。梯段宽度2000mm，平台宽度2000mm，满足要求。踏步高150mm，宽楼梯的形式的选择，主要以房间的使用要求为依据，两跑楼梯由于面积紧凑，使用方便，是一般民用建筑中常采用的形式。当建筑物层高较高或其他情况，可根据实际情况调整。本设计采用两跑楼梯。楼梯数量主要根据层数、人数的多少和建筑防火要求确定，同时考虑抗震的要求。本设计在主体部分布置了4部楼梯，而且，楼梯的距离满足防火要求，位置满足抗震要求。为了发生火灾时人能安全撤离，专门设置了防火安全门。（四）门厅门厅是建筑物主要出入处的内外过渡，人流集散的交通枢纽。和所有交通联系部分的设计一样，疏散出入安全也是门厅设计的一个重要内容。门厅对外出入口的总宽度应不小于通向该门厅的走廊、楼梯宽度的总和。人流比较集中的公共建筑，门厅对外出入口的宽度，一般按每100人0.6m估算，外门的开启方向应向外开或采用弹簧门扇。门厅的面积的大小，主要根据建筑物的使用性质和规模确定。门厅的设计还应具有明确的导向性，以避免交通路线过多的交叉和干扰，此外，还要组织好各个方向的交通路线，尽可能减少来往人流的交叉和干扰。六、其他建筑设计说明（一）装修1．室内装修普通房间墙面及顶棚采用混合砂浆抹面，外刷涂料。大厅内悬挂花岗岩板，可增加大厅气氛，卫生间贴白色釉面砖，具有表面光滑，容易擦洗、耐用、吸水率低等特点，其余均为仿瓷涂料。2．室外装修外墙面装修的主要作用在于，除保护墙体不受外界侵袭以外，主要是通过饰面的质感，线型及色彩以增强建筑物的艺术效果，因本建筑不同于商店等商业性建筑，不需要用来招揽顾客的华丽的外表，介于本建筑的性质，外装饰主要是色彩涂料，主要入口处，室外台阶为防滑大理石台阶。3．楼、地面各层楼、地面均采用水磨石地面。4．墙裙为便于清洁，离地面1.0m内的墙面作墙裙。5．墙体材料墙体采用加气混凝土砌块。（二）防火处理每层设有消火栓，正立面开一个大门，侧立面设两个小门，楼内设一部主要楼梯，两部次要楼梯，能够满足人流的疏散要求。（三）房间采暖处理本建筑处于我国北方地区，冬季采暖是个值得注意的问题。保暖措施：建筑物外墙均采用250墙，窗均采用塑钢窗。（四）管道处理管线敷设在满足各工程管线的本身技术要求外，各系统的管线还应尽可能集中布置，力求避免交叉，并使线路更短，弯头更少，在满足施工要求的同时，应考虑今后管线改装、维修等各种要求，采用暗线布置更应注意这一点，各种不同管线应涂以不同颜色区分，便于使用和安全。（五）基础防潮本建筑地下常水位低于基础的埋深，故地下水不会直接侵入基础，基础的地板只受到土层中潮气的影响，只需做防潮处理即可，即在基础外墙面设置防潮层，具体做法为：在外墙外侧先抹20mm厚1：2.5水泥砂浆(高出散水300mm以上)，然后涂冷底子油一道和热沥青两道(至散水底)，最后在外侧回填。隔水层，因为在北方，隔水尽量用2：8灰土，其宽度不少于500mm。第三章结构设计第一节设计准备一、设计资料1.建筑物等级：二级；2.耐火等级：三级；3.自然条件：基本风压0.4kN/m2,基本雪压0.35kN/m2，年最高温度39℃，最底温度44.地质条件：场地标准冻结深度为-1.0m；场地土类型为中硬性场地土；建筑场地类别为Ⅲ类；5.抗震等级为三级；地震设防烈度为7度，第二组，设计基本地震加速度为0.10g；6.柱网与层高：本实验楼采用内廊式，边跨为8.4m,中间跨为2.7m，层高：一层4.5m，其余层4.2m；7.室内设计标高为±0.000，室内外、高差450mm；二、框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活荷载和恒载经次梁间接或直接传只框架梁上，再由框架梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，并综合考虑各种因素的影响，本实验楼采用纵横向框架梁混合承重方案，两个方向的梁均承受楼面荷载。本实验楼的柱网布置接近正方形，采用这种方案具有较好的整体工作性能，对抗震有利。三、建筑材料的选用及主要构件作法1.材料混凝土强度等级是C30，(Ec=3×104N/mm2,fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2),纵筋HRB335级(fy=300N/mm2),HPB400(fy=360N/mm2)箍筋HPB235级(fy=210N/mm2)；2.主要构件作法屋面作法(不上人)：三毡四油防水层：冷底子油两道；20厚1:2水泥砂浆找平层；150厚水泥蛭石保温层；20厚1:2水泥砂浆找平层；1100150厚膨胀珍珠岩找坡(3％);220厚现浇钢筋混凝土板：20厚板底抹灰：楼地面：水磨石地面；20厚1:3水泥砂浆找平层；120厚现浇钢筋混凝土板；20厚板底抹灰；四、截面尺寸的初步确定及计算简图（一）计算简图柱网布置图横向框架结构的计算简图（二）梁、柱截面尺寸的初步估算1.框架柱的的截面尺寸的初步确定根据柱的轴压比限值确定，按下列公式计算：式中：柱组合的轴压力设计值(kN)；考虑地震作用组合后轴压力增大系数，边柱：1.3，不等跨内中柱取：1.25；等跨内柱取1.3；按间支状态计算柱的负载面积(m2)；折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似取14kN/m2；验算截面以上的楼层层数；式中：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0.9；混凝土轴心抗压强度设计值；对于边柱：=1.3×30.24×14×4=2201.47kN=2201.47×103÷(0.9×14.3)=192436.36mm2取：700mm×700mm对于中柱：=1.3×65.52×14×4=4402.944kN=4402.944×103÷(0.9×14.3)=384872.73mm2取：700mm×700mm柱的截面尺寸(mm)层次混凝土等级尺寸（b×h）（mm×mm）1～4C30700×7002.框架柱的的截面尺寸的初步确定梁截面高度一般取=(1/8～1/12)，其中

为梁的跨度；梁的高宽比一般取=(2.0～3.5);且抗震设计中，梁宽不宜小于柱宽的1/2且不应小于250mm，本方案取8400mm,可得=(700～1050)mm,取=800mm,=(230～400)mm,取=350mm,且/=800/350＜4,＞1/2×700=350mm次梁截面高度一般取=(1/18～1/12)，其中为次梁的跨度，=(486～729)mm,取=600mm,=(200～300)mm,取=300mm。梁的截面尺寸(mm)楼层类别尺寸（b×h）（mm×mm）混凝土1～4内外框架纵横梁350×800C30次梁300×600第二节纵向框架侧移刚度的计算一、纵梁线刚度的计算在框架结构中，现浇楼面，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时，边柱I=1.5I0,中柱I=2I0(为梁的截面惯性矩)，结果如下表：横梁线刚度Ib的计算类别Ec(N/mm2)截面b×h惯性距Io=bh3/12跨度L（mm）EcI0/L（N·mm）1.5EcI0/L(N·mm)2EcI0/L(N·mm)12跨3.0×104350×8001.49×101084005.32×10107.98×101010.64×101023跨3.0×104350×8001.49×101084005.32×10107.98×101010.64×1010二、柱线刚度的计算横向框架柱的柱线钢度ic见下表层数hC(mm)Ec(N/mm2)b×h(mm×mm)IC=bh3/12(mm4)KC=EIC/hN·mm155503.0×104700×7002.0×101010.81×10102～442003.0×104700×7002.0×101014.29×1010三、各层纵向侧移刚度的计算(D值法)柱的侧移刚度按下式计算：==(0.5+K)／(2+K)（底层）=(0.5+K)／(2+K)（一般层）梁、柱的线刚度见下图：梁、柱的线刚度其中系数按下表计算,步骤从略，结果如下表：中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层数类型KD根数∑DI底层边框架边柱0.3780.45219030476210边框架中柱1.4760.56823920247840中框架边柱0.9840.497209308167440中框架中柱1.9690.622261904104760∑394160一般层边框架边柱0.5580.21821192484768边框架中柱1.1170.35834801269602中框架边柱0.7540.271263448210752中框架中柱1.4890.427415094166036∑531158将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层侧移刚度见下表横向框架层间的侧移刚度层数1234（N/mm）394160531158531158531158由上表可见，394160/531158=0.74＞0.7，531158/531158=1.00＞0.7，故该框架为规则框架。第三节重力荷载代表值的计算一、资料准备查《荷载规范》可取1.屋面永久荷载标准值(不上人)三毡四油防水层0.4kN/m2冷底子油两道0.05kN/m220厚1:2水泥砂浆找平层0.02×20=0.4kN/m2150厚水泥蛭石保温层0.15×5=0.75kN/m2100150厚膨胀珍珠岩找坡(3％)(0.10+0.15)÷2×7=0.88kN/m220厚1:2水泥砂浆找平层0.02×20=0.4kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3.00kN/m220厚板底抹灰0.02×20=0.4kN/m2合计：6.28kN/m22.1～4楼地面水磨石地面0.65kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3.00kN/m220厚板底抹灰0.02×20=0.4kN/m2合计：4.45kN/m23.屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布荷载标准值0.5kN/m2楼面活荷载标准值3.0kN/m2屋面雪荷载标准值0.25kN/m24.钢筋混凝土密度25kN/m2蒸压粉煤灰加气混凝土砌块密度5.5kN/m2密度木门单位面积的重力荷载0.15kN/m2铝合金单位面积的重力荷载0.4kN/m2二、重力荷载代表值的计算（一）第一层1.梁、柱类别净跨（mm）截面(mm)密度（kN/m3）体积（m3）数量（根）单重（kN）总重（kN）纵梁7700350×800252.1561253.9646.8横梁7100350×800251.988949.7447.32000350×800250.560314.042.07740350×800252.156353.9161.7次梁8400300×600251.512237.875.68225300×600251.481437.1148.47625300×600251.373234.368.6∑1590.4类别计算高度（mm）截面(mm)密度（kN/m3）体积（m3）数量（根）单重（kN）总重（kN）柱5550700×700252.72186812242.内外填充墙及门窗的计算位置墙厚（mm）计算长度（m）计算高度（m）单跨面积（m2）单跨体积（m3）单跨重量（KN）数量（根）总重（kN）墙总面积（m2）纵墙1-2,2-3跨外2507.74.7520.3755.09428.0174112.0781.501-2,2-3跨C,D轴2007.74.7534.6856.93738.1544152.62138.71-2跨E轴2003.94.7516.6353.32718.299118.3016.632-3跨E轴2007.74.7534.6856.93738.154138.1534.68横墙AB,BC跨外2507.14.7519.1454.78626.3234105.2976.58CD跨1轴2507.14.7519.1454.78626.323126.3219.15CD跨3轴2507.14.7533.7258.43146.371146.3733.72DE跨外2502.04.753.9500.9885.43415.433.95EF跨外2507.74.7536.5759.14450.2922100.673.15EF跨内2008.654.7541.0888.21845.199145.2041.09窗C-13.040825.92C-92.9161029.16门M-50.83310.83M-90.28461.70∑707.6519.203.楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）面积：（16.8×34.5-18.4×0.3×）-（18.225×0.3×4）-（17.625×0.3×2）-（7.7×0.35×9）-（7.1×0.35×3）-（2.0×0.35×1）=527.69㎡恒载：4.05×527.695=2137.14kN活载：3.0×527.69=1583.07KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为：G1=G恒+0.5×G活=2137.14＋1590.4×1.05＋｛（1224＋926.1）／2｝×1.05＋（707.57＋475.152）／2＋（519.198／2）×2×0.02×20＋（341.35／2）×2×0.02×20＋0.5×1583.07=6663.17kN注：梁柱乘上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05(二)第二层～第三层1.梁、柱类别净跨（mm）截面(mm)密度（kN/m3）体积（m3）数量（根）单重（kN）总重（kN）纵梁7700350×800252.1561253.9646.8横梁7100350×800251.988949.7447.32000350×800250.560314.042.07740350×800252.156353.9161.7次梁8400300×600251.512237.875.68225300×600251.481437.1148.47625300×600251.373234.368.6∑1590.4类别计算高度（mm）截面(mm)密度（kN/m3）体积（m3）数量（根）单重（kN）总重（kN）柱4200700×700252.0581851.45956.12.内外填充墙及门窗的计算位置墙厚（mm）计算长度（m）计算高度（m）单跨面积（m2）单跨体积（m3）单跨重量（KN）数量（根）总重（kN）墙总面积（m2）纵墙1-2,2-3跨外2507.73.411.782.94516.20464.7947.121-2,2-3跨C,D轴2007.73.424.294.85826.724106.8897.161-2跨E轴2003.93.411.372.27412.51112.5111.372-3跨E轴2007.73.424.294.85826.72126.7224.29横墙AB,BC跨外2507.13.410.462.61514.38457.5341.84CD跨1轴2507.13.410.462.61514.38114.3810.46CD跨3轴2507.13.424.146.03533.19133.1924.14DE跨外2502.004.4014.403.20EF跨外2507.73.426.186.54536.00272.0052.36EF跨内2008.653.429.415.88232.35132.3529.41窗C-13.08823.04C-82.5921025.92门M-01.4411.44M-90.28461.70∑475.2341.353.楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）恒载：2137.14kN活载：1583.07KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为：G2=G3G恒+0.5×G=2137.14＋1590.4×1.05＋926.1×1.05＋475.152＋341.35×2×0.02×20＋1583.07×0.5=6319.24kN注：梁柱乘上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05(三)第四层1.梁、柱类别净跨（mm）截面(mm)密度（kN/m3）体积（m3）数量（根）单重（kN）总重（kN）纵梁7700350×800252.1561253.9646.8横梁7100350×800251.988949.7447.32000350×800250.560314.042.07740350×800252.156353.9161.7次梁8400300×600251.512237.875.68225300×600251.481437.1148.47625300×600251.373234.368.6∑1590.4类别计算高度（mm）截面(mm)密度（kN/m3）体积（m3）数量（根）单重（kN）总重（kN）柱4200700×700252.0581851.45956.12.内外填充墙及门窗的计算位置墙厚（mm）计算长度（m）计算高度（m）单跨面积（m2）单跨体积（m3）单跨重量（KN）数量（根）总重（kN）墙总面积（m2）纵墙1-2,2-3跨外2507.73.411.782.94516.20464.7947.121-2,2-3跨C,D轴2007.73.424.294.85826.724106.8897.161-2跨E轴2003.93.411.372.27412.51112.5111.372-3跨E轴2007.73.424.294.85826.72126.7224.29横墙AB,BC跨外2507.13.410.462.61514.38457.5341.84CD跨1轴2507.13.410.462.61514.38114.3810.46CD跨3轴2507.13.424.146.03533.19133.1924.14DE跨外2502.004.4014.403.20EF跨外2507.73.426.186.54536.00272.0052.36EF跨内2008.653.429.415.88232.35132.3529.41窗C-13.08823.04C-82.5921025.92门M-01.4411.44M-90.28461.70∑475.2341.353.楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）面积：527.68m恒载：6.28×527.69=3313.89kN活载：0.5×527.69=263.85KN由以上计算可知，一层重力荷载代表值为：G2=G3G恒+0.5×G=3313.89＋（926.1／2）×1.05＋159.04×1.05＋475.152／2＋（341.35／2）×2×0.02×20＋263.85×0.5=5976.06kN注：梁柱乘上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi的计算结果如下图所示：各质点的重力荷载代表值第四节纵向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算一、纵向框架自振周期的计算（一）纵向框架自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法基本自振周期T1()可按下式计算：T1=1.7式中：计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移(m)，即：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；结构基本自振周期考虑非承重墙影响的折减系数，取0.7；按以下公式计算：VGi=()i=VGi/=式中：集中在k层楼面处的重力荷载代表值；VGi把集中在荷载楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载而得的第i层间的剪力；第i层的层间侧移刚度；()i为第i层的层间侧移；为第K层的层间侧移；s同层内框架柱的总数；结构顶点的假想侧移计算过程见下表：结构顶点的假想侧移计算层次(kN)VGi(kN)(N/m)()i(mm)(mm)45976.065976.0653115811.3133.536319.2412295.3053115823.1122.226319.2418614.5453115835.099.116663.1725277.7139416064.164.1得基本自振周期T1()：T1=1.7=1.7×0.7×=0.435s二、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，变形以剪切型为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：（一）结构等效总重力荷载代表值Geq＝0.85=0.85×（6663.17＋6319.24×2＋5976.06）=21486.05kN（二）计算水平地震影响系数查表得：Ⅲ类场地第二组地震特征值Tg=0.55查表得：设防烈度为7度的=式中：为曲线下降段衰减指数，一般取0.9；阻尼调整系数，一般取1.0；==(0.35/0.435)0.9×0.08=0.0988（三）结构总的水平地震作用标准值FEK=Geq=0.0988×21486.05=2122.82kN因1.4Tg=1.4×0.55=0.77s﹥0.435s,所以不考虑顶部附加水平地震作用。各质点纵向水平地震作用按下式计算：Fi==2122.82×地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为：Vi=(i=1、2…n)计算过程如下表：各质点纵向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi(m)Gi(kN)GiHi(kN·m)Fi(kN)Vi(kN)418.155976.06108465.490.367779.07779.07313.956319.2488153.400.298632.601411.6729.756319.2461612.590.209443.671855.3415.556663.1736980.590.126267.482122.82295212.07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三、水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按下列公式计算：各层的层间弹性位移角，根据《抗震规范》，考虑填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值［］＜计算过程如下表： 纵向水平地震作用下的验算层次(N/mm)（N/mm）(mm)(mm)(mm)4779.075311581.4713.0042001/285731411.675311582.6611.5342001/157821855.345311583.498.8742001/120312122.823941605.385.3855501/1032由表可见：最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为1/1032＜1/550，满足规范要求。四、水平地震作用下框架内力计算（一）框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算式中：框架柱的标准凡弯点高度比上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值、上下层层高变化时反弯点高度比的修正值框架柱的反弯点高度比底层柱需考虑修正值，第二层柱需考虑修正值和，第三层需考虑，其它柱均无需修正。以eq\o\ac(○,B)轴线纵向框架内力计算为例：各层柱端弯矩及剪力计算层次(mm)(N/mm)（N/mm）边柱44.2779.075311582634438.640.7450.3251.93110.3534.21411.675311582634470.10.7450.40117.62176.4224.21855.345311582634492.020.7450.45173.92217.5715.552122.8239416020930112.720.9840.60375.35250.24层次(mm)(N/mm)（N/mm）中柱44.2779.075311584150960.881.4890.3794.61161.0934.21411.6753115841509110.321.4890.45208.50254.8424.21855.3453115841509144.991.4890.47286.21322.7515.552122.8239416026190141.051.9690.58454.04328.79（二）梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下列公式计算梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次1-2跨梁柱轴力边柱N中柱N4110.3580.5458.422.72-22.7203228.35174.7258.447.98-70.7002330.19265.6258.470.93-141.6301424.16307.508.487.10-228.730水平地震力作用下纵向框架弯矩图(kN·m)水平地震力横向框架梁剪力图（KN）水平地震力纵向框架梁轴力图（KN）五、纵向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算（一）风荷载标准值按以下公式计算式中：基本风压(kN/m2),查得本地基本风压为0.45kN/m2；高度Z处的风振系数，多层建筑一般取1.0(H＜30m);风荷载体型系数，迎风面取0.8，背风面取-0.5；风压高度变化系数，按B类地区查《荷载规范》；仍取B轴横向框架，其负载宽度为7.8m,得沿房屋高度分布的风荷载标准值按下式计算：q(Z)=7.8×0.45=3.51根据各楼层标高处的高度Hi,查取，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。其中Z为框架节点到地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积。代入上式可得各楼层标高处的q(Z),见下表：层次βZμSZ（m）μZωO（KN／m2）A（m2）PW（KN）41.01.317.551.090.4521.0613.4331.01.313.351.060.4532.7620.3121.000.4532.7619.1611.01.34.951.000.4535.6820.87等效节点集中风荷载(kN)（二）风荷载作用下的水平位移验算根据上图所示的水平荷载，由下式计算层间剪力、相对位移、绝对位移:Vi=式中：Fk作用在k层楼面处的风荷载；其余符号同前；计算过程见下表：风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算楼层等效节点集中荷载（kN）层间剪力（kN）层间刚度（kN/m）层间位移（mm）顶点位移（m）层高（m）层间位移角413.4313.4394191/8200320.3133.74941970.362.004.21/6675219.1652.90941970.561.644.21/5579120.8773.77680501.081.085.551/4583由上表可见，风荷载作用下框架的最大的层位移为1/3893，远小于1/500，满足要求。（三）风荷载作用下框架结构内力计算风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下框架结构内力计算过程的相似，不再详细叙述。各层柱端弯矩及剪力计算层次(mm)(N/mm)（N/mm）边柱44.213.4394197263003.760.7450.325.0510.7434.233.7494197263449.440.7450.4015.8623.7924.252.90941972634414.790.7450.4527.9534.1615.5573.77680502093022.690.9840.6075.5650.37层次(mm)(N/mm)（N/mm）中柱44.213.4394197415095.921.4890.379.2015.6634.233.74941974150914.871.4890.4528.1034.3524.252.90941974150923.311.4890.4746.0151.8915.5573.77680502619028.391.9690.5891.3966.18梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次1-2跨梁柱轴力边柱N中柱N410.747.8308.42.21-2.210328.8421.7758.46.03-6.030250.0239.9958.410.72-10.720178.3256.0958.416.00-16.000风荷载作用下的弯矩图(kN·m)风荷载纵向框架梁剪力图（KN）风荷载纵向框架梁轴力图（KN）第五节竖向荷载作用下纵向框架结构的内力计算一、计算单元的选择确定取eq\o\ac(○,B)轴线横向框架进行计算，如下图所示：纵向框架计算单元计算单元宽度8.4m，图中竖向阴影线部分的荷载直接传给纵梁，横向阴影部分的荷载则通过横梁及次梁以集中力的形式传给纵向框架，作用于各节点上，由于纵向框架梁的中心线与中心线不重合，因此在框架节点上有集中力矩。二、荷载计算（一）恒载作用下柱的内力计算永久荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图所示。图中，、为梁自重；、为楼、屋面板和传给纵梁的梯形荷载；、分别为由边框架横梁、次梁和板间接传给柱的永久荷载，它包括：纵梁自重、楼板重、次梁荷载和女儿墙的重力荷载等；、是由于纵框架梁对柱的偏心而由、对柱计算轴线产生的弯矩。竖向永久荷载作用下的计算简图以4层为例：代表纵梁自重，为均布荷载=0.35×0.8×25=7.0kN/mq2为屋面板传给梁的梯形荷载、分别边横梁直接传给柱的恒载。它包括次梁，横梁自重，楼板重和女儿墙的重力荷载。=0.35×0.8×3.9×25×2＋0.3×0.5×0.6×0.8×0.5×2＋1.95×3.9×0.5×6.28×2＋6.28×（4.5＋8.4）×1.95×0.5×0.5×2＋0.25×3.9×0.6×5.5×2=188.55KN=0.35×0.8×3.9×25×2＋0.3×0.5×0.6×8.4×0.5×4＋1.95×3.9×0.5×6.28×4＋6.28×（4.5＋8.4）×1.95×0.5×0.5×4=309.62KNM1=P1e=188.55×（0.7-0.35）/2=32.99KM·M其他层的永久荷载计算和4层类似，不再赘述。具体计算过程及结果见表eq\o\ac(○,B)轴纵向框架永久荷载计算表层次q1（KN/m）q2（KN/m）P1（KN）P2（KN）M1（KN·M）47.024.49188.55309.6232.993-17.015.80163.41219.5828.59（二）活载作用下柱的内力计算永久荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图所示。图中，、为梁自重；、为楼、屋面板和传给纵梁的梯形荷载；、分别为由边框架横梁、次梁和板间接传给柱的永久荷载，它包括：纵梁自重、楼板重、次梁荷载和女儿墙的重力荷载等；、是由于纵框架梁对柱的偏心而由、对柱计算轴线产生的弯矩。竖向可变荷载作用下的计算简图可变荷载计算和永久荷载类似，不再赘述。具体计算过程及结果见表eq\o\ac(○,B)轴纵向框架可变荷载计算表层次q2（KN/m）P1（KN）P2（KN）M1（KN·M）41.95188.55309.6232.993-111.7163.41219.5828.59三、内力计算竖向荷载作用下框架内力采用弯矩二次分配法计算。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起剪力相叠加而得，柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到，计算柱底轴力还需考虑柱的自重。计算可变荷载作用下的框架内力时，应考虑可变荷载的不利布置。但对于一般的民用建筑来说，可变荷载与永久荷载之比均不大于1时，此时可按可变荷载满布计算。本设计即按可变荷载满布考虑，仅对梁跨中的弯矩值乘以系数1.1～1.2予以调整。（一）弯矩二次分配法计算弯矩1.分配系数计算对于远端固定的梁柱，转动刚度为线刚度的4倍，对于远端滑动的构件，转动刚度为1倍的线刚度。分配系数按照连接节点的各杆的转动刚度比值计算。因此根据图21、图22中构件的线刚度值，可得到各个构件的转动刚度，进而得到各构件的力矩分配系数，。2.传递系数远端固定，传递系数为0.5；远端滑动支承，传递系数为－1；3.弯矩分配根据梁上作用的荷载，计算出各梁的固端弯矩。对于两端固定的梁，在均布荷载作下，固端弯矩按下式计算：；对于一端固定一端滑动支承的梁，在均布荷载作下，固端弯矩按下式计算：；上述各式均以顺时针转向为正。用弯矩二次分配法求竖向永久荷载和可变荷载作用下框架节点弯矩的计算过程见图23、图24、图25。得到节点弯矩后，根据平衡条件可以得出各梁的跨中弯矩，并对活荷载作用下的梁跨中弯矩乘以1.1(边跨梁)或1.2(走道梁)的增大系数，即：；各杆件的线刚度(×1010mm弯矩二次分配法计算竖向永久荷载作用下框架弯矩弯矩二次分配法计算竖向可变荷载作用下框架弯矩(二)计算梁端剪力及柱端剪力：求得框架弯矩图后即可求各个杆件的剪力图。图1梁端剪力计算图梁端剪力可根据图1和下列推导公式进行计算：图2柱端剪力计算图柱端剪力可根据图2和下列推导公式进行计算：恒载作用下梁端剪力及柱轴力计算（kN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力12跨12跨12跨1柱2柱VA=VBVA=-VBVAVBN顶N底N顶N底4122.59-9.72112.87-132.31311.42362.87574.24625.69389.52-2.8386.69-92.35612.97664.421029.971081.42289.52-3.5585.97-93.07913.80965.251487.141538.59189.52-4.0685.46-93.581214.121282.111945.332013.32考虑到柱自重：0.7×0.7×4.2×25=51.45KN0.7×0.7×5.55×25=67.99KN恒载作用下梁端剪力及柱轴力计算（kN）层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力12跨12跨12跨1柱2柱VA=VBVA=-VBVAVBN顶N顶47.420-0.197.23-7.1617.3235.40344.52-2.1242.40-46.64120.27249.78244.52-1.8742.65-46.39223.47463.66144.52-2.4242.10-46.94326.12678.64竖向永久荷载作用下eq\o\ac(○,B)轴框架弯矩图竖向可变荷载作用下eq\o\ac(○,B)轴框架弯矩图竖向永久荷载作用下eq\o\ac(○,B)轴框架剪力图竖向可变荷载作用下eq\o\ac(○,B)轴框架剪力竖向永久荷载作用下eq\o\ac(○,B)轴框架轴力图竖向可变荷载作用下eq\o\ac(○,B)轴框架轴力第六节纵向框架内力组合一、|结构抗震等级钢筋混凝土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。本结构为高17.55m的钢筋混凝土房屋，设防烈度7度，根据《抗震规范》可知，抗震等级为二、框架梁的内力组合本工程考虑了三种内力组合，即：非抗震：1.2恒+1.4活1.35恒+0.7×1.4活1.2恒+0.9×1.4(活+风)抗震：1.2×(恒＋0.5活)＋1.3地震对于本工程来说，[(1.2恒+1.4风)]和[1.2恒+0.9×1.4(活+风)]这两种内力组合，与考虑地震作用的组合相比较小，对结构设计不起控制作用，故不考虑。本工程在计算时，对竖向荷载作用下的梁支座弯矩没有进行调幅。各层梁的内力组合结果见表44。表中，、——指边支座的弯矩和剪力；、、、——分别指中间支座左右截面的弯矩和剪力；、——分别指边跨和中跨的跨中弯矩。框架梁内力组合表层数内力荷载类型内力组合恒荷载活荷载地震[1.2×(恒＋0.5活)＋1.3地震]1.2恒+1.4活1.35恒+0.7×1.4活左震右震4M7-119.55-10.73110.35-4.83-220.01-158.48-171.91V7112.877.2322.7282.68126.99145.57159.46M8-201.21-12.3380.54-265.16-108.11-258.71-283.72M9-132.31-7.6122.72-144.66-100.35-169.43-186.08M197.054.45-89.3589.35122.69135.383M7-114.65-51.56228.3596.25-349.03-209.76-205.31V786.6942.4047.9850.32143.88163.39158.58M8-138.44-69.35174.72-326.1614.55-263.22-254.86M9-92.35-46.6447.98-150.88-57.32-176.12-170.38M161.4136.33-71.6271.62124.55118.512M7-108.65-53.65330.19200.01-443.86-205.49-199.25V785.7942.6570.9327.25165.56162.66157.61M8-138.44-69.35265.62-414.78103.18-263.22-254.86M9-93.07-46.3970.93-173.80-35.48-176.63-171.11M164.4135.19-73.8073.80126.56121.441M7-14.34-49.73424.16378.27-448.84-86.83-68.09V785.4642.1087.1010.94180.78161.49156.63M8-138.44-70.03307.50-455.92143.70-264.17-255.52M9-93.58-46.9487.10-190.27-20.42-178.01-172.33M166.5636.97-76.5476.54131.63126.09注：1．表中，弯矩以梁下部受拉为正，上部受拉为负；剪力以绕杆件顺时针为正，逆时针为负；2．表中活荷载一栏中，横线上方为屋面活荷载产生的内力，横线下方为屋面雪荷载产生的内力。3．抗震承载力调整系数，对弯矩取0.75，对剪力取0.85。框架边框架柱内力组合表楼层截面内力荷载类型内力组合恒荷载活荷载地震[1.2×(恒＋0.5活)＋1.3地震]1.2恒+1.4活1.35恒+0.7×1.4活左震右震NMM4柱顶M87.569.25110.35-24.62190.56118.02127.27190.56127.27-24.62N311.4217.3222.72265.92310.22397.95437.39310.22437.39265.92柱底M82.6727.6651.9336.22137.48137.93138.71137.48138.7136.22N362.8717.3222.72312.23356.53459.69506.85356.53506.85312.233柱顶M31.9723.9176.42-132.48211.5471.8266.58211.5466.58-132.48N612.97120.2770.7536.86674.73903.94945.37674.73945.37536.86柱底M68.6231.66117.62-38.67190.68126.67123.66190.68123.66-38.67N664.42120.2770.7583.17721.03965.681014.83721.031014.83583.172柱顶M40.0321.99212.57-161.33253.1878.8275.59253.1875.59-161.33N913.8223.47141.63784.891061.071409.421452.631061