普通框架结构手算计算书

设计目的与要求、供应设计资料：建筑设计要求：建设地点：本授课楼位于开封市，要求依照所学知识完成该大楼的结构设计施工图。1.1.供应设计资料：1.1.1.地质资料：①素填土重度为m3，fk=85kPa，Es=，厚1m.②粉土重度为m3，fk=160kPa，Es=12MPa，厚5.2m.③粉质粘土重度为19kN/m3，fk=180kPa，Es=，厚3.6m.④粉细砂重度为m3，fk=220kPa，Es=，厚度大于12m，未穿透.地下水位位于地下6.6m，对混凝土无损害性.1.1.2.场所种类：本工程场所土为二类场所土。设计地震分组为第一组。1.1.3.抗震设防：开封：抗震设防烈度为7度。1.1.4.屋面做法：卷材防水层，40mm厚细石混凝土找平内配4@200钢筋；50~200mm厚膨胀珍珠岩找坡；15mm厚水泥砂浆找平层上做油膏、胶泥一度隔气；现浇钢筋混凝土板；现浇钢筋混凝土板下做20mm厚纸筋石灰粉底。1.1.5.楼面做法：30mm

厚水泥砂浆找平层；现浇混凝土板下做

20mm

厚纸筋石灰粉底。1.1.6.使用可变荷载取值：楼面、屋面及楼梯的可变荷载，按附表二取值。1.1.7.基本风压：0

kN/m2，地面粗糙度为

C类；基本雪压：

S0

kN/m2。1.1.8.资料：混凝土：基础用

C30；上部结构用

C30。受力钢筋采用

HRB400,箍筋采用

HRB235.砖墙：±以下采用M10标准砖，M5水泥砂浆；±以上采用M10标准砖M5混杂砂浆。外墙均为14mm厚1:3水泥砂浆底，6mm厚1:1水泥砂浆加107胶贴白色面砖；内墙用18mm厚1:1:6混杂砂浆，2mm厚纸筋石灰抹面，刷白色内墙涂料二度。1.1.9.建筑平面部署（注意：抄的时候下面这里差一个图，留一页纸出来，等结构图出来了画上去）结构选型与部署2.1.结构方案选择依照指导书要求，本建筑结构形式采用钢筋混凝土框架结构。框架结构的特点是梁柱承重，墙体只起切割、围护作用，房间部署比较灵便，门窗开启的大小、形状较为自由；钢筋混凝土的骨料可就地取材，耗钢量少，防火性和长久性能好。该结构的主要受力框架采用横向框架部署。施工方法采用现浇整体式板。由于横向和纵向的长度都没有高出60m，因此不用设置伸缩缝。但是在4、5轴和9、10轴之间设置沉降缝。2.2.梁、柱截面形式和尺寸的估计2.2.1.跨度的确定主梁纵向和横向的最大跨度分别为L1=5400mm，L2=6600mm次梁的跨度为3900mm，主梁跨内部署两根次梁板的跨度分别为3300mm,3900mm2.2.2.板厚确定最小厚度必定满足≥60mm连续双向板h>L=3900=112mm，3535h≥80mm，因此：对民用建筑楼盖板，要求屋面板及楼面板板厚均取h=120mm，h0=120-20=100mm。2.2.3.次梁截面尺寸的确定截面高度h=L~L=3900~3900=217∽325mm，取h=350mm18121812截面宽度b=h~h=350~350=117∽175mm，取b=200mm32322.2.4.横向框架梁截面尺寸的确定：对于横向，截面高度规定：h=L~L=6600~6600=550~825mm，考虑外墙设置窗户和抗震要求，因此取128128h=600mm。其梁净跨与截面高度比值：(6600500)600=>4，满足要求，可按受弯构件计算。600600截面宽度b=h~h=~=200~300mm，考虑砖墙宽度取b=300mm32322.2.5.纵向框架梁截面尺寸的确定：截面高度的确定：h=L~L=5400~5400=450~675mm，128128对于纵向框架梁取h=600mm，截面宽度的确定：b=h~h=32

6006003~2

=200~300mm,取b=300mm2.2.6.框架柱截面尺寸的确定：NcGqSn12Nc----设计柱轴力；γG----竖向荷载分项系数，取为；q----每一楼层单位面积的竖向荷载标准值，框剪取12~14KN/㎡；剪筒取14~16KN/㎡，此处取12KN/㎡；S----一根柱受荷面积（㎡）；1------考虑水平力产生的附加系数，风荷载或四级抗震的时候，1=；三一级抗震=2边柱、角柱轴向力增大系数，边柱为；角柱为；中柱为11n-------楼层数对于中柱：NcGqSn12=×12××××1×4=混凝土凝土用C30，fc=假设截面b×h=0.5m×0.5m由于抗震设防烈度为7度，房屋高度≤24m，结构种类为现浇混凝土结构，故结构抗震等级为三级。依照GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S]。可得框架柱的轴压比极限值为轴压比NC=1260230fcbh=<14.3500500轴压比满足要求，故中柱截面为：b×h=0.5m×0.5m。B．对于边柱：NcGqSn12=×12×××××4=混凝土用C30，fc=假设截面b×h=0.5m×0.5m由于抗震设防烈度为6度，房屋高度≤24m，结构种类为现浇混凝土结构，故结构抗震等级为三级。依照GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S]。可得框架柱的轴压比极限值为轴压比NC=934360=<fcbh14.3500500轴压比满足要求，故中柱截面为：b×h=0.5m×0.5m。以上柱截面满足框架柱中线的独爱距小于截面柱在该方向宽度的1/4。框架设计（采用H轴线上在1、4轴之间的一榀框架计算）.结构部署及结构计算简图的确定3.1.1.框架结构计算尺寸的确定跨度取上柱中心线之间的距离，分别为6600mm、3600mm、6600mm。高度基层取基础顶面到二层顶板之间的距离，本工程基础顶面为室外处坪以下500mm，因此基层高度为h1=4.80m；二层以上取楼面至楼顶板之间的距离，h2=3.9m。3.1.2.框架梁柱线刚度的计算框架柱线刚度计算Ebh331073基层柱icEIC1212104HH4.8kN.mEICEbh331073二层以上柱12124104kN.micH3.9H框架梁线刚度计算对于现浇整体式框架梁，由于梁两侧均受楼面（屋面）板影响，取IB2I0。E2Ebh3231070.30.63Ib1212104.mAB梁ibl16.6l1E2Ebh3231070.30.63Ib12129104BC梁ibl2l23.6kN.mCD梁与AB梁相同.框架结构构件尺寸及线刚度、弯矩分配系数表示图.框架恒荷载作用下的内力计算3.2.1.计算隶属面积表示图框架恒载作用下内力计算简图板上荷载传达表示图屋面恒载统计恒荷载种类恒荷载标准值女儿墙重××20+××25kN/m=3kN/m女儿墙内外粉刷、面砖[×2+×]×20=m小计m防水卷材m220mm厚细石混凝土找平层0.02m×25kN/m3=m2130mm珍珠岩隔热找坡层0.13m×10kN/m3=m215mm厚水泥砂浆找平0.015m×20kN/m3=m2120mm厚钢筋混凝土板0.12m×25kN/m3=3kN/m220mm厚纸筋石灰粉底0.02m×17kN/m3=m2小计m2AB,CD跨内次梁均布荷载计算：由板荷载传达表示图可知，次梁接受的是梯形荷载，屋面荷载为m2。等效转变成均布23荷载为(1223)p12110011005.4kN/m39003900次梁的均布荷载为：25.410.8kN/mAB,CD跨主梁的均布荷载为：2.2BC跨均布荷载为：5.11kN/m1轴和4轴纵向梁的均布荷载：m2；2轴和3轴纵向梁的均布荷载：m2梁AB、CD自重××25kN/m3=m梁AB、CD内侧粉刷（）××2×17kN/m3=m小计kN/m梁BC自重××25kN/m3=m梁BC内侧粉刷（）××2×17kN/m3=m小计kN/m次梁自重××25kN/m3=m次梁内侧粉刷)××2×17kN/m=m小计m纵向梁自重××25kN/m3=m纵向梁内侧粉刷)××2×17kN/m=m小计mG41G42G43G44G45G46

女儿墙传来m×3.9m=纵向梁传来（+）×3.9m=小计次梁传来（+）×3.9m=小计B点纵向梁传来（+）×=小计次梁传来（+）×3.9m=G47小计G48女儿墙传来m×3.9m=纵向梁传来（+）×3.9m=小计g41+=mg43g42+=m3.2.4.标准层恒载统计恒荷载种类恒荷载标准值20mm厚水泥砂浆找平0.02m×20kN/m3=m2120mm厚钢筋混凝土板0.12m×25kN/m3=m220mm厚纸筋石灰粉底0.02m×17kN/m3=m2小计m2AB、BC、CD梁自重××25kN/m3=mAB、BC、CD梁内侧粉刷（）××2×17kN/m3=m小计kN/m纵向梁自重××25kN/m3=m纵向梁内侧粉刷)××2×17kN/m=m小计m次梁自重××25kN/m3=m次梁内侧粉刷)××2×17kN/m=m小计m填充墙自重××20kN/m=m填充墙内侧粉刷××2×17kN/m=m小计kN/m1、4轴外墙自重（××+）×××20kN/m=m钢窗自重小计kN/m2、3轴墙自重（××+）×××20kN/m=m门自重0.小计kN/m柱自重0.跨内次梁均布荷载计算：由板荷载传达表示图可知，次梁接受的是梯形荷载，屋面荷载为m2。等效转变成均布23荷载为(1223)p121100110039003900次梁的均布荷载为：23.466.92kN/mAB,CD跨主梁的均布荷载为：2.2BC跨均布荷载为：6.73kN/m1轴和4轴纵向梁的均布荷载：m2；2轴和3轴纵向梁的均布荷载：m2Gi1Gi2Gi3Gi4Gi5Gi6Gi7Gi8i1gi3gi2

外墙砖自重×=钢窗重3.4m×m2=柱自重纵向梁传来（+）×3.9m=小计kN次梁传来（+）×3.9m=小计外墙砖自重×=门重3.4m×m2=柱自重纵向梁传来（+）×3.9m=小计kN次梁传来（+）×3.9m=小计外墙砖自重×=钢窗重3.4m×m2=柱自重纵向梁传来（+）×3.9m=小计kN++=kN/m+=m3.2.5.固端弯矩计算屋面：G42=G43=g41=/mAB、CD跨计算简图

l0=6.6mM左(kN.m)M右(kN.m)MAB=-MBA=MABql22MABMBAql2212121212Pa1aMBAPa1aLL55.312.212.255.312.212.26.66.6标准层：Gi2=Gi3=gi1=/mAB、CD跨l0=6.6m计算简图(kN.m)M右(kN.m)M左MAB=MBAMAB=ql22MBA=ql2212==121212=MABa=MBAPa1aPa1LL-40.182.22.240.182.22.21-1-6.66.6屋面：g52=/mBC跨l0=3.6m计算简图M右(kN.m)M左(kN.m)ql22ql22MBC==MCB==12121212=.m=kN.m标准层：gi2=/mBC跨l0=3.6m计算简图M左(kN.m)M右(kN.m)ql22ql22MBC==MCB==12121212=kN.m=kN.m3.2.6.节点不平衡弯矩计算节点A4MB4MC4MD4M

A4B4C4D4

弯矩值(kN.m)kN.m=kN.m.m+.m=.mAiBi

MM

AiBi

170+.m=.mCiM

Ci

170kN.MDi3.2.7.利用弯矩二次分配法求各杆端弯矩(利用对称性)算一半（怕你看不清，下面的这个图我分成两部分，炒的时候记得合在一起画图）3.2.8.梁剪力及跨间最大弯矩Mmax（假设离边柱1/3跨处为最大）计算计算简图MB40A4B4Fy0Mmax计算简图B4C4Fy0Mmax

VA4B4VA4B4VB4A4M左13VB4C4Mmax

+××××2=0===×M右1Mmax3VC4B4=×2=M中=+××8=AiBi计算简图MBi0Fy0Mmax

VAiBi×+××××2=0VAiBi=VBiAi=M左1=×3M右1=×3Mmax=BiCi计算简图Fy0

VBiCi=VCiBi=×2=MmaxMmax=M中=+××8=A1B1计算简图MB10Fy0MmaxB1C1计算简图Fy0Mmax

VA1B1VA1B1VB1A1M左13M右13MmaxVB1C1Mmax

+===×=×=VC1B1M中

××××2=0=×2==+××8=计算简图柱V-+÷V-=剪=力A3B3计算简图柱V-+÷V-剪=力计算简图柱V-+÷V-=剪=力A1B1计算简图柱V-+÷V-=剪=力3.2.10.框架弯矩图（怕你看不清，下面的这个图我分成两部分，炒的时候记得合在一起画图）3.2.11.框架剪力求（怕你看不清，下面的这个图我分成两部分，炒的时候记得合在一起画图）3.2.12.框架柱轴力及轴力求杆件杆端轴力A4A3柱顶：N=+=柱底：N=+=A3A2柱顶：N=++=柱底：N=+=A2A1柱顶：N=++=柱底：N=+=A1A0柱顶：N=++=柱底：N=+=B4B3柱顶：N=++=柱底：N=+=B3B2柱顶：N=+++=柱底：N=+=B2B1柱顶：N=+++=柱底：N=+=B1B0柱顶：N=+++=柱底：N=+=（怕你看不清，下面的这个图我分成两部分，炒的时候记得合在一起画图）框架活荷载作用下的内力计算（满布荷载法）1.计算依照依照《建筑结构荷载规范》，为安全简化起见，活载不予折减，荷载按简支传达，采用满布2.计算简图：活荷载计算：不上人屋面活荷载为/m2，屋面活载与雪载不相同时考虑，取两者间大值/m2。过道为/m2，楼面活荷载为/m2。AB,CD跨内次梁均布荷载计算：由板荷载传达表示图可知，次梁接受的是梯形荷载，屋面活荷载为m2。等效转变成均23布荷载为(1223)p121100110039003900次梁的均布荷载为：20.470.94kN/mAB,CD跨主梁的均布荷载为：2.2BC跨均布荷载为：3.80.5/20.9kN/m1轴和4轴纵向梁的均布荷载：m2；2轴和3轴纵向梁的均布荷载：m2屋面荷载活荷载编号计算过程及活荷载值Q41=Q48/m×3.9m=Q42=Q43=Q56=Q47/m×3.9m=Q44=Q45/m×3.9m=q41=q43/mq42/mAB,CD跨内次梁均布荷载计算：由板荷载传达表示图可知，次梁接受的是梯形荷载，楼面荷载为m2。等效转变成均布23荷载为(1223)p12110011002.35kN/m39003900次梁的均布荷载为：22.354.7kN/mAB,CD跨主梁的均布荷载为：2.2BC跨均布荷载为：3.63.5/26.3kN/m1轴和4轴纵向梁的均布荷载：m2；2轴和3轴纵向梁的均布荷载：m2楼面荷载活荷载编号计算过程及活荷载值Qi1=Qi8/m×3.9m=Qi2=Qi3=Qi6=Qi7/m×3.9m=Qi4=Qi5/m×3.9m=qi1=qi3/mqi2m固端弯矩计算屋面：Q42=G43=q41=/mAB、CD跨l0=6.6m计算简图MB5A5(kN.m)MA5B5(kN.m)MAB=MBA=ql22ql22MAB1212MABMBA1212MBAPa1aPa1aLL3.672.22.23.672.22.2116.66.6标准层：Qi2=Qi3=qi1=/mAB、CD跨l0=6.6m计算简图MBiAi(kN.m)MAiBi(kN.m)MAB=MBAMAB=ql22ql25.56.6212=MBA12MBA1212=MABaPa1aPa1LL-18.332.22.218.332.22.21-1-6.66.6屋面：q42=/mBC跨l0=3.6m计算简图MB5C5(kN.m)MC5B5(kN.m)ql22ql22MBC==MCB==12121212=kN.m=kN.m标准层：gi2=/mBC跨l0=3.6m计算简图MB1C1(kN.m)

MC1B1(kN.m)MBC

=

ql212

=

212

MCB=

ql212

=

212=.m

=kN.m.节点不平衡弯矩计算节点弯矩值(kN.m)A4M=.mB4M=-+=-.mC4M=+=.mD4M=.mAiM=.mBiM=+=.mCiM=.mDiM=.m.利用弯矩二次分配法求各杆端弯矩(利用对称性，只用算一半)（怕你看不清，下面的这个图我分成两部分，炒的时候记得合在一起画图）.梁剪力及跨间最大弯矩Mmax（假设离边柱1/3跨处为最大）计算计算简图MB40A4B4Fy0Mmax计算简图B4C4Fy0Mmax

VA4B4VA4B4VB4A4M左13VB4C4Mmax

×+××××2=0===×M右1Mmax3VC4B4=×2=M中=+××8=AiBi计算简图MBi0Fy0MmaxBiCi计算简图Fy0

VAiBi×+××××2=0VAiBi=VBiAi=M左1=×3M右1=×5××2=3Mmax=VBiCi=VCiBi=×2=MmaxMmax=M中=+××8=A1B1计算简图VA1B1×+××××2=0MB10VA1B1=Fy0MmaxB1C1计算简图Fy0Mmax柱的剪力计算

VB1A1M左13M右13MmaxVB1C1Mmax

==×=×5××2==VC1B1=×2=M中=+××8=A4B4计算简图柱V-+÷V-=剪=力A3B3计算简图柱V-+÷V-剪=力计算简图柱剪力计算简图柱剪力

VV

-+÷V=A1-+÷V=

=B1=内力求（怕你看不清，下面的这个图我分成两部分，炒的时候记得合在一起画图）柱轴力及轴力求杆件杆端轴力A4A3柱顶：N=+=A3A2柱顶：N=++=A2A1柱顶：N=++=A1A0柱顶：N=++=B4B3柱顶：N=++=B3B2柱顶：N=+++=B2B1柱顶：N=+++=B1B0柱顶：N=+++=5.框架风荷载作用下的内力计算.确定内力计算简图已知基本风压0=m，地面粗糙度为C类，框架承受风荷载计算宽度B=3.9米，依照公式qkkB,kzS0：风振系数0=、迎风面和背风面的风载体型系数分别取s10.8，s20.5。风压高度变化系数z取值：第1层高度：4.35m,z=；第2层高度：8.25m,z=第3层高度：12.15m,z=第4层高度：16.05m,z=女儿墙高度：16.65m,z=因此：qk1k1B=1×+××/m2×3.9m=/mqk2k2B=1×+××/m2×3.9m=/mqk3k3B=1×2×+××/m2×3.9m=/mqk4k4B=1×+××/m2×3.9m=/mqk5k5B=1×+××/m2×3.9m=/m为了便于计算，假设梁没有变形，可将均布荷载简做用化为作用于框架节点上的集中水平荷载标准值：节点A1：Wk1qkh节点A2：Wk2qkh节点A3:Wk3qk1h节点A4:Wk4qk1h结构计算简图以下列图：

/m×4.35m/2+/m×3.9m/2=/m×3.9m/2+/m×3.9m/2=/m×3.9m/2+/m×3.9m/2=/m×3.9m/2+/m×0.6m=.修正后的柱侧向刚度D的计算采用D值法计算内力，计算过程见下表：柱层号数K4AK5A4.914.914=24.914.91K2、3A=3414.91

2.4554A22.4552、3A22.4550.51.51

DD4AD2、3A

12h2ic1041044K1A=3.254B94.91K5B2=42394.911A4B

1.516.9526.950.56.95

D1AD4BD

10104104、2=23B41K1B94.91=3.25

2、3B26.950.54.281B24.28

2、3BD1B

104.柱反弯点高度的计算作用在节点上水平荷载按倒三角水平力作用时查y0值。层A柱B柱数K=K=y0y04I=,则y10I=,则y103.91,y303.91,y30333.93.9yy0y1y2y3yy0y1y2y3K=K=y0y020I=,则y10I=,则y1333.91,y30,y2033.91,y30,y203.93.9yy0y1y2y3yy0y1y2y3K=K=y0y010基层，y10基层，y13.90.83,y20,3.91,y303.90.83,y20,3.9023231,y34.73.94.73.9yy0y1y2y3yy0y1y2y3.内力计算各柱剪力计算:层nA柱B柱数VjWikDjADjBijVjVjVjAnVjBn(kN)DjkDjkK1K1(kN)(kN)4V4=1.742.45V4AV4A8.388.38=3V3=2.09V3A9.44=2V2=2.09V2A9.44=1V10.9V1A4.38=各柱端弯矩计算：层A柱（）数4M柱顶××=M柱底××=3M柱顶××=M柱底××=2M柱顶××=M柱底××=1M柱顶××=M柱底××=各梁端弯矩计算：层数梁AB跨（kN.m）四层梁MA4A3MA4B4MB4A44.919(MB4B3)4.91

=2.63V3B9.44=2.63V2B9.44=1.29V1B4.38=B柱（）M柱顶××=M柱底××=M柱顶××=M柱底××=M柱顶××=M柱底××=M柱顶××=M柱底××=梁BC跨（kN.m）MB4C499MB4B34.91MC4B4MB4C4三层梁MA3B3MA3A4MA3A2MB3A394.91(MB3B4MB3B2)4.91二层梁MA2A3MA2A1MA2B2MB2A24.91(MB2B3MB2B1)4.919一层梁MA1A2MA1A0MA1B1MB1A14.91(MB1B2MB1B0)94.91各梁端剪力计算：层梁AB跨（kN）数四V左+/=↓层梁V右↑三V左+/=↓层梁V右↑二V左+/=↓层梁V右↑一V左+/=↓层梁V右↑

MB3C39MB3B2)9(MB3B44.91MC3B3MB3C3MB2C29MB2B1)9(MB2B34.91MC2B2MB2C2MB1C19MB1B0)9(MB1B24.91MC1B1MB1C1梁BC跨（kN）V左+/=↓V右↑V左+/=↓V右↑V左+/=↓V右↑V左+/=↓V右↑内力求（怕你看不清，下面的这个图我分成两部分，炒的时候记得合在一起画图）6.框架地震荷载作用下的内力计算.确定内力计算简图本结构高度不高出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川震作用，已知本工程场所土为二类场所土。设计地震分组为第一组。抗震设防烈度为结构等效总重力荷载代表值Geq0.85Gi==结构基本自振周期T1（能量法）Gi(kN)DGiGiiiGiiiKN/mD(104)416316216113

度。GiiGi15.82T12T=0.398SgGii9.8258.69水平川震影响系数查规范得：max,Tg.由于TgpT1p5Tg,因此Tg0.91=0.3510.08T12max0.398水平川震作用标准值FEK1Geq273.06kN顶部附加地震作用系数n0.08T10.07顶部附加水平川震作用FnnFEK各质点水平川震作用按下式计算FiGiHiFEK1nGiHiF4=××=kNF3=××=kNF2=××=kNF1=××=结构计算简图以下列图：.修正后的柱侧向刚度D的计算采用D值法计算内力，计算过程见下表：柱层号数K4AK5A4.914.914=24.914.91K2、3A=34

Dc122ich4A2.455D4A10422.4552、3AD2、3A10422.4551K1A4.91=1A3.254B294.91K5B=4B423294.91K2、3B=2、3B41K1B94.913.25=1B

0.51.51D1A10421.516.95D4B10426.950.56.95D2、3B10426.950.54.28D1B10424.28