土木工程毕业设计计算书

土木工程毕业设计计算书

目录

第1章引............................................1

1.1本设计的目的意义.........................................1

1.2设计内容.................................................1

1.3设计依据.................................................5第2结构平面布....................................6

2.1结构体系与结构布置.......................................6

2.2基础结构类型.............................................7

2.3材料参数确认及尺寸估算...................................7第3章.框架荷载计算...................................10

3.1一榀框架简图及框架梁柱相对线刚度计算....................10

3.2恒载标准值计算..........................................12

3.3活荷载标准值计..........................................13

3.4竖向荷载内力计算.......................................13

3.4.1.恒载标准值计算.................................14

3.4.2活载计算........................................23

3.5风荷载内力计算..........................................26

3.5.1风荷载标准值计算...............................26

3.5.2风荷载作用下的位移验算..........................28第4章非地震作用框架内力计算...........................31

4.1、竖向恒载内力计算.......................................31

4.1.1、弯矩分配系数计算..............................31

4.1.2计算杆件固端弯矩...............................354.2、竖向活载作用下的内力计.................................35

计算杆件固端弯矩.....................................35

4.3、雪荷载内力计算.........................................401

4.4、风荷载内力计算.........................................40第5章内力组合........................................46

5.1框架梁弯矩调幅..........................................46

5.2柱内力组合..............................................47

5.3梁内力组合..............................................56第6章截面设计........................................60

6.1梁截面设计..............................................60

6.1.1框架梁配筋设计计算.............................63

6.1.2梁斜截面受剪承载力计算..........................816.2柱的配筋计算.............................................84

6.2.1剪跨比和轴压比验算..............................84

6.2.2柱配筋计算.....................................84

6.2.3柱斜截面受剪计算..............................104第7章现浇混凝土板式楼梯设计..........................105

第8章柱下独立基础设计................................107

参考文献..............................................111

2

,实验楼为三层钢筋混凝土框架结构体系，楼盖

第1章引论,实验楼为三层钢筋混凝土框架结构体系，楼盖

1.1本设计的目的意义

二十世纪以来，全国各地有了很大的发展，许多城市不断新建商场、住宅、办公

楼、教学楼等建筑。同时，随着生活水平以及经济水平的增长，人们对建筑功能不断

提出新的要求，从外立面、装饰装修、内部功能布置、结构材质等不断的变革，混凝

土结构和钢结构是今年发展的趋势，很多建筑已经成为一个城市的标志，如上海的东

方明珠、北京的鸟巢等。建筑是指人们使用土、石材、木材、混凝土、钢材等建筑材

料构成的一种供人居住和使用的空间，一般可以划分为公共和民用两类。公共建筑是

指政治经济等进行交流的空间，民用建筑是休息、居住所使用的建筑，如住宅楼、宿

舍楼等。

公共建筑按照功能可分为科学技术、医疗卫生、行政办公、商业、体育、文化教

育、纪念、服务等类型的建筑。一个优秀的建筑，要有好的建筑功能、物质技术条件

和建筑形象，要以内部组合和外部建筑体型、立面样式和细部装饰处理等构成一定的

建筑形象。而建筑形象可以表现出当时某个时代的技术水平、生产力水平和文化生活

水平，也能展现出社会的精神风貌、民族特点和地方特长。

毕业设计是大学结束阶段的实践环节，是对大学所学知识的系统性和综合性的复

习和训练，具有不可靠替代的作用，是为将来的实际工作中打下坚实的基础。在这次

毕业设计中，需要了解和掌握建筑设计的全过程，需要运用力学、房屋建筑学的知识，

需要具有独立分析和创新的能力。

1.2设计内容1.建筑方案设计

结合建筑任务书要求和工程技术条件，根据房屋建筑学、民用设计通则等知识进

行建筑方案设计，方案设计要合理针对空间进行组合，满足功能使用的要求，并做到

建筑美观，并使建筑物与四周环境想协调。

建筑介绍：建筑面积为3124.65

及屋面均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度采用120mm，填充墙采用MU7.5混

凝土小型空心砌块墙，墙厚200mm。1

框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震

作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性；钢材和水泥用量较

大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、

环境影响较大；不适宜建造高层建筑，框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚

度都较低。2.建筑施工图

建筑施工图主要用来表达建筑设计的内容，即表示建筑物的总平面图步距、外观

造型、内部构造和节点大样等。建筑施工图包括总平图（图1.1）、建筑平面图（图1.2，1.3））、建筑剖面图（图1.4）和建筑详图（图1.5）。建筑施工图设计使用CAD、天正

等进行绘图。

图1.1总平图

2

图1.2建筑首层平面图

图1.3建筑立面图

3

图1.4剖面图

图1.5一层楼梯详图

4

1.3设计依据

主要设计依据：

（1）《民用设计通则》GB50352-2005

（2）《建筑地基基础设计规范》GB5007-2011

（3）《建筑工程抗震设防统一标准》GB50223-2008

（4）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

（5）《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

（6）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

（7）《建筑设计防火规范》GB50016-2006

（8）建筑制图标准（GB/T50104-2010）[M].北京：中国计划出版社，2010．

（9）建筑设计防火规范（GB50016-2014）[M].北京：中国计划出版社，2006．

（10）建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）[M].北京：中国建筑工

业出版社，2001．

5

第2章结构平面布置

建筑结构设计的过程就是通过对建筑物的深层分析和概念设计、结构选型与结构

布置、结构荷载计算、内力组合与构建设计等，设计出满足建筑结构安全性、适用性、

经济型和耐久性的建筑物的过程，其中结构选型时是后面个步骤的基础和依据，是结

构设计必不可少的一部分，本章从结构选型与布置、构件尺寸估算等方面，确定各构

件的平面布置。

2.1结构体系与结构布置

结构选型是选择出空间组合和建筑造型的最佳结构方案，结构选型应遵循以下原

则：满足建筑造型的需要、满足建筑功能的要求、充分发挥自身的优势、考虑材料和

施工的条件、尽可能降低造价。建筑功能要求是指对不同的建筑的不同要求，如体育

馆的视觉效果、超市的空间效果等，应采用针对性的结构。同时，结构选型要充分发

挥出结构自身的优势。每种结构形式都有各自的优缺点，如砌体结构，刚度大，耐久

性和耐火性比较好，但是抗拉抗剪强度较低；框架结构，空间分隔灵活，自重轻，节

省材料，但是侧向刚度较小。考虑材料和施工技术的不同，也会选择不同的结构形式，

如砌体结构多为就地取材，施工简单；特定条件下，如钢材紧张或者钢材加工技术不

完善时，一般不大量采用钢结构。在对结构轴压力要求较高时，还可能会用到钢和混

凝土组合结构，组合结构可以充分利用混凝土的抗压和钢材的抗拉能力。

一般情况下，在对结构设计条件没有特殊要求和约束时，多采用钢筋混凝土结构，

这也是目前各类建筑中用的最多的结构形式。

合理的混凝土结构体系，应符合如下几个方面：一是体系合理、构件布置得当；

二是结构竖向和水平方向布置要规则，刚度连续并均匀；三是结构体系传力明确，构

件连接均匀；四是宜选择超静定结构，重要构件应采用冗余约束进行设计。同时，对

于大多数地区，尚应对建筑进行抗震设计，根据抗震规范，对于建筑抗震设计，应有

明确的地震作用传递途径，应避免因部分构件或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能

力或对重力荷载的承载能力。建筑应具有良好的抗震承载力、变形能力和消耗地震能

量的能力，因此，抗侧力体系是进行抗震设计是首先考虑的因素之一。

当今，常见结构体系有砌体结构、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙

6

结构体系等。框架结构是指有梁、板、柱等组成的结构体系，该结构中，竖向荷载由

梁板承担，水平荷载由柱承担，砌体墙不是承重构件。混凝土结构广泛适用于住宅、

办公楼、学校等建筑，本次设计即采用框架结构。

2.2基础结构类型

基础是建筑结构的重要的部分，是连接上部结构和地基的纽带。基础设计应考虑

建筑物的使用要求、水文地质条件、工期以及造价等方面因素，选择合理的基础方案，

方能保证基础工程经济、可靠，选择独立基础作为本次设计的基础形式。

2.3材料参数确认及尺寸估算

1）基础持力层选择。

根据规范要求，在满足地基稳定和变形的前提下，基础宜浅埋，基础埋深是指室

外地面至基础底面的距离，除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m，同时，上部结构

荷载较大时，一般要求基础置于承载力较高的地层上，本工程选择第二层土作为持力

层。2）板厚估算。

板厚与板是单双向板以及跨度有关，同时兼顾舒适度与挠度因素，根据结构布置，

计算板跨度最大为3600mm，混凝土双向板板厚不小于跨度的1/40，单向板不小于板

厚的1/30，L=3600/40=90.00mm。

根据混凝土规范，根据构造要求，单向板厚度不得小于60mm，双向板最小厚度

为80mm；经比选，取楼层板厚h=100mm。3）梁截面尺寸估算

①横向框架梁：

由建筑平面图以及柱网布置可知，梁横向跨度为7800mm。

梁高

取h=700mm；

7

梁宽

取b=300mm。

②纵向框架梁。

梁高

取h=500mm；

梁宽

取b=300mm。

4）框架柱截面尺寸确定。

以B轴柱为例，结合混凝土规范，对柱尺寸进行估算。

q：楼层单位面积荷载,可取q=12~14kN/m²

S：柱传力面积

N：柱轴向压力估算

n：楼层数

μ：极限轴压比，按照0.85考虑A：框架柱的截面面积

因为是方形柱，边长最小值bc=hc=249.62mm

根据任务书及规范可知抗震烈度为7度。综上，选择柱尺寸hc=hc=500mm。5）混凝土及钢筋强度选择

①混凝土强度等级：

梁选用C35混凝土，柱选用C35混凝土，根据地基基础设计规范，基础选用C30，

垫层选用C10。8

300×5000×5050300×50000×536300×700050×0502700B300×7000050×

005300×70000×5005300×500050×07800C00×500500×50300×5000×5050300×50000×536300×700050×0502700B300×7000050×

005300×70000×5005300×500050×07800C00×500500×5050300×700050×

005D×500505050×050050

根据《钢筋混凝土设计规范》GB50010-2010以及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，结合市场现行情况，纵向受力纵筋选择HRB400；水平钢筋以及构造

钢筋和板筋选用HRB400

一榀框架尺寸简图如下（图2.3.1）：

300×700

000036

300×700

050×0050312

0

015550

7800

18300A

图2.1一榀框架尺寸

9

EILEILEILEIH5.15

EIH3.6

EIH3.627.8

EILEILEILEIH5.15

EIH3.6

EIH3.627.8

22.7

27.812

3.1510

3.15100.30.7312

0.30.5312

0.30.73123.1510731856.8kN•m7

70.351073.151073.151070.512

0.51269300kN•m72900kN•m69300kN•m445572.92kN•m445572.92kN•m

3.1一榀框架简图及框架梁柱相对线刚度计算

根据教材以及规范，框架结构计算高度下部为基础顶部，因此，柱计算高度为基

础埋深、室内外高差和首层层高之和。根据建筑立面图，本工程室内外高差为-0.45m，

根据地基规范，基础最小埋深需不小于于0.5m，故初定基础埋深为1.5m，故基础顶

至0.000高度为0.95m，首层层高为4.20m,故首层柱计算长度为5.15m。二层以上由

于以梁板进行划分，故层高即为相应计算高度。

框架结构梁和板为现浇结构，整体性较好，根据课本及规范条文说明，对于两侧

有楼板相连梁其刚度应适当放大，I=2I0，对于单侧楼板的框架梁，如边跨以及开洞框

架梁，I=1.5I0(I0为无翼缘梁截面惯性矩，)。（一榀框架简图见图3.1）

求解梁线刚度：

iAB

iBC

icd

求解柱线刚度：

0.54i1

i2

i3

以底层柱作为刚度基本单位，将其他构件刚度进行换算，计算所有构件相对线刚

度：

框架梁相对线刚度计算：

10

6930031856.8=2.187290031856.8=2.296930031856.8=2.182.291.432.291.436032.1812700B2.181.432.181.432.2917800C1.431.432.181D1.431.431

i'=6930031856.8=2.187290031856.8=2.296930031856.8=2.182.291.432.291.436032.1812700B2.181.432.181.432.2917800C1.431.432.181D1.431.431

i'=

i'=

框架柱相对线刚度计算：

i'=31856.831856.8=1

i'=45572.9231856.8=1.43

i'=45572.9231856.8=1.43

2.18

0036

2.18

005231

0551

7800

18300A

图3.1一榀框架简图

11

厚度230.40kN/20200.30kN/120105.28kN/容重2520202520荷载0.58kN/0.40kN/0.40kN/

3.00kN/0.20kN/

3.2恒载标准值计算厚度230.40kN/20200.30kN/120105.28kN/容重2520202520荷载0.58kN/0.40kN/0.40kN/

3.00kN/0.20kN/1)屋面

表3.屋面恒载标准值做法23厚素混凝土隔离层+防水层水泥砂浆找平水泥砂浆找坡硬质聚氨酯泡沫板钢筋混凝土楼板水泥砂浆粉底

合计

2)楼面一

12

厚度141010100103.49kN/容重2820202520荷载0.39kN/0.20kN/0.20kN/2.50kN/0.20kN/

表3.2楼面恒载标准值厚度141010100103.49kN/容重2820202520荷载0.39kN/0.20kN/0.20kN/2.50kN/0.20kN/做法14厚水磨石地面10厚水泥砂浆找平素水泥浆一道钢筋混凝土楼板水泥砂浆粉底

合计

标准层外纵墙自重。

对窗户自身重量进行计算：

对窗外（即扣除窗户部分）墙体重量进行计算：

对保温层重量进行计算：

13

0.52.53.5kN/kN/kN/

对粉刷层重量进行计算：0.52.53.5kN/kN/kN/

外纵墙自重=窗户+保温层+墙体+粉刷=16.13+4.9+7.31+1.46=29.8kN。

标准层内纵墙自重

对门重量进行计算：

对门外（即扣除门框范围的面积）墙体重量进行计算：

对墙体粉刷重量进行计算：

内纵墙荷载合计=墙体自重+粉刷自重+门自重=18.68+0.63+5.67=24.98kN

3.3活荷载标准值计1)屋面和楼面活载标准值计算

根据荷载规范第四章

屋面荷载(不上人)

普通楼面

走廊

2)雪荷载标准值

根据《结构荷载设计规范》6.1.1

根据荷载规范，屋面活荷载采用活载与雪载中较大值参与荷载组合。

14

25.281.80(120.232q223.491.80(120.2320.233)q25.281.80(120.232q223.491.80(120.2320.233)q30.233)11.388kN/m17.228kN/m4.3517.2280.23221.81kN/m

框架结构中，楼盖作用是承受楼面荷载，并将楼面荷载传递到梁上，然后梁将荷

载传递到柱，柱传递到基础上。同时，楼盖水平刚度无限大，可将水平荷载传递到抗

侧力构件即柱上。因此。楼盖是框架结构形成整体空间效应必不可少的部分。

楼盖通常由梁板组成，四边支撑的板，根据长宽比不同，计算方式不同：

（1）当长边与短边宽带之比小于或等于2时，应按双向板计算；

（2）当长边与短边宽带之比大于2，但小于3时，宜按双向板计算；

（3）当长边与短边宽带之比大于3或等于3时，可按沿短边方向受力的单向板计

算。

单、双向板的分类，是根据四边支撑条件得出的，根据上述情况，对楼板进行荷

载计算。

3.4.1.恒载标准值计算1)A~B轴间框架梁荷载计算

屋面层:

屋面板荷载传递给梁:

q1梁尺寸：b=300mm；h=700mm

屋面梁自重计算：q0.3025(0.700.12)4.35kN/m2抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:

梁上线荷载=板传荷载+梁自重q1楼面层:

楼面板荷载传递给梁:

q1梁尺寸：b=300mm；h=700mm

15

(3.600.70)2170.201.97kN/m4.580.01(0.500.12)2020.152kN/mq25(3.600.70)2170.201.97kN/m4.580.01(0.500.12)2020.152kN/mq250.24q35.051.972.858.910.15211.912kN/m23.148kN/mq0.3025(0.700.10)4.5kN/m2抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:q0.01(0.700.10)2020.24kN/m3隔墙重量标准值计算:q0.20(3.600.70)8.705.05kN/m4隔墙两侧粉刷重量标准值计算：q5梁上线荷载=板传荷载+梁自重+隔墙荷载

qqqqq11.388123452)B~C轴间框架梁荷载计算

屋面板荷载传递给梁：

屋面层:

q25.281.3558.91kN/m1梁尺寸：b=300mm；h=500mm

屋面梁自重计算q0.3025(0.500.12)2.85kN/m2抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:q

梁上线荷载=板传荷载+梁自重q1楼面层:

楼面板荷载传递给梁:

q23.491.3585.889kN/m1梁尺寸：b=300mm；h=500mm

楼面梁自重计算;q0.3025(0.500.10)3kN/m2抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:16

9.049kN/m25.281.80(120.232qq4.3517.2282323.491.80(120.232(3.600.70)2170.029.049kN/m25.281.80(120.232qq4.3517.2282323.491.80(120.232(3.600.70)2170.021.97kN/mq20.233)0.2320.233)11.388kN/mq317.228kN/m21.81kN/mq4q511.3884.50.245.051.9723.148kN/m3梁上线荷载=板传荷载+梁自重qqq30.165.8891233)C~D轴间框架梁荷载计算

屋面层:

屋面板荷载传递给梁;

q1梁尺寸：b=300mm；h=700mm

屋面梁自重计算：q0.3025(0.700.12)4.35kN/m2抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:q0.01(0.700.12)2020.232kN/m3梁上线荷载=板传荷载+梁自重

q1楼面层:

楼面板荷载传递给梁:

q1梁尺寸：b=300mm；h=700mm

楼面梁自重计算:q0.3025(0.700.10)4.5kN/m2抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:q0.01(0.700.10)2020.24kN/m3隔墙重量标准值计算:q0.20(3.600.70)8.705.05kN/m4隔墙两侧粉刷重量标准值计算:q5梁上线荷载=板传荷载+梁自重+隔墙荷载q117

128.84kN/m1221.38kN/m

4)A轴柱竖向集中荷载计算128.84kN/m1221.38kN/m

顶层

女儿墙重量标准值计算：

kN/m

板荷载通过板块分隔传递给框架梁:

p2(5.281.80)583.610.6910.691左侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm右侧尺寸：b=300mm；h=500mm梁屋面梁自重：

p250.30(0.500.12)217(3.600.50)0.01(0.500.12)172(3.600.50)2抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:

女儿墙自重：

p6.22(3.63.6)22.39kN/m4A轴柱竖向集中荷载=梁自重+楼板及面层自重+女儿墙自重+粉刷自重

标准层

楼面板荷载通过板块分隔传递给框架梁:

左侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

右侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

楼面梁自重：

抹灰层：梁两侧考虑10mm水泥砂浆抹灰:18

外纵墙自重计算：

=29.8kN

A轴柱竖向集中荷载=楼板及面层自重+梁自重+外纵墙自重+粉刷自重

5)B轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁:

左侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

右侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

屋面梁自重：

抹灰层：考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆:

B轴柱竖向集中荷载=板荷载+粉刷+梁自重

标准层

楼面板荷载传递给梁:19

左侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

右侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

楼面梁自重：

抹灰层：考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆:

内纵墙自重：

=24.98kN

B轴柱竖向集中荷载=梁自重+粉刷自重+内纵墙自重+板传荷载

6)C轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁:

左侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

20

右侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

屋面梁自重：

抹灰层：考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆:

C轴柱竖向集中荷载=板荷载+粉刷+梁自重

标准层

楼面板荷载传递给梁:

左侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

右侧梁尺寸：b=300mm；h=500mm

楼面梁自重：

抹灰层：考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆:

内纵墙自重：

=24.98kN

C轴柱竖向集中荷载=梁自重+粉刷自重+内纵墙自重+板传荷载21

7)D轴柱竖向集中荷载计算

顶层

女儿墙自重：

kN/m

屋面板荷载传递给梁:

左侧梁尺寸：b=300mm；框架梁高度h=500mm

右侧梁尺寸：b=300mm；框架梁高度h=500mm

屋面梁自重：

抹灰层：考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆:

女儿墙自重：

D轴柱竖向集中荷载=楼板及面层自重+粉刷自重+女儿墙自重+梁自重。

标准层

楼面板荷载传递给梁:

左侧梁尺寸：b=300mm；框架梁高度h=500mm

右侧梁尺寸：b=300mm；框架梁高度h=500mm

22

11.91250.289.04961.849.04961.842700B21.8150.2823.14861.8423.14861.847800C53.0153.6653.66D

楼面梁自重：11.91250.289.04961.849.04961.842700B21.8150.2823.14861.8423.14861.847800C53.0153.6653.66D

抹灰层：考虑梁两侧10mm厚石灰砂浆:

外纵墙自重：

=29.8kN。

D轴柱竖向集中荷载=梁自重+粉刷自重+女儿墙自重+楼板及面层自重

21.81

53.01

23.148

53.66

23.148

53.66

7800

18300A

23

图3.3恒载作用下荷载简图

3.4.2活载计算1)A~B轴间框架梁

屋面层

屋面板荷载传递给梁:

kN/m

楼面层

楼面板荷载传递给梁:

kN/m

2)B~C轴间框架梁

屋面层

屋面板荷载传递给梁:

kN/m

楼面层

楼面板荷载传递给梁:

kN/m

3)C~D轴间框架梁

屋面层

屋面板荷载传递给梁:

kN/m

楼面层

楼面板荷载传递给梁:

kN/m

4)A轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁:

24

A轴柱竖向集中荷载=板传荷载

标准层

楼面板荷载传递给梁:

A轴柱竖向集中荷载=板传荷载

5)B轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁:

B轴柱竖向集中荷载=板传荷载

标准层

楼面板荷载传递给梁:

25

B轴柱竖向集中荷载=板传荷载

6)C轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁:

C轴柱竖向集中荷载=板传荷载

标准层

楼面板荷载传递给梁:

C轴柱竖向集中荷载=板传荷载

26

7)D轴柱竖向集中荷载计算

顶层

屋面板荷载传递给梁:

D轴柱竖向集中荷载=板传荷载

标准层

楼面板荷载传递给梁:

D轴柱竖向集中荷载=板传荷载

27

0.843.885.923.165.923.162700Bz0.3501.643.888.1623.168.1623.167800C（式3.1）2.020.843.885.923.165.923.162700Bz0.3501.643.888.1623.168.1623.167800C（式3.1）2.0210.1210.12D

2.02

8.16

10.12

8.16

10.12

7800

18300A

图3.4活载作用下荷载简图

3.5风荷载内力计算

3.5.1风荷载标准值计算

风荷载是水平荷载，垂直作用于建筑表面，风荷载与建设地点的基本风压、建筑

物的风荷载体形系数、风压作用高度变化系数、风振系数等因素，由于风荷载时整体

作用于建筑表面，风荷载计算时，将面上荷载简化为集中荷载，荷载作用于楼板处。wksz

式中基本风压

28

：风压高度变化系数

：风荷载体型系数，建筑高宽比

Sz处风振系数，根据规范8.4.1，无需考虑风振系数，β取值1.0zν0.43（见表3.5.1.1）。根据荷载规范表8.2.1μs：风压高度变化系数

：风荷载体型系数，建筑高宽比

Sz处风振系数，根据规范8.4.1，无需考虑风振系数，β取值1.0zν0.43（见表3.5.1.1）。根据荷载规范表8.2.1μsz(m)μz0(kN/1110.67T0.620.350.242A(m2Wk(k)N)1.3011.851.051.308.251.001.304.651.004,0.010.3510.805.160.3512.965.900.3514.856.761.3

s

H12.35B18.3βz:高度

0所以ζ=1.11

根据荷载规范，地面粗糙度为B类，所以

各层标高处z风荷载计算（如图3.5.1.2）。

表3.2各层标高处ω楼层βzm2)321

29

2700B7800CD

5.162700B7800CD

5.9

6.76

7800

18300A

图3.5横向风荷载计算

3.5.2风荷载作用下的位移验算

采用标准组合工况进行位移计算时(1).侧移刚度D

柱侧向刚度计算公式如下,对于一般层：

对于底层：30

第1层侧向刚度计算:A轴柱侧向刚度：

B轴柱：

C轴柱：

D轴柱：

第2层侧向刚度计算:A轴柱侧向刚度：

B轴柱：

C轴柱：

D轴柱：

第3层侧向刚度计算:A轴柱侧向刚度：

B轴柱：

C轴柱：31

第A轴第B轴第C轴第D轴9224.639224.63

18144.725740.225740.218144.第A轴第B轴第C轴第D轴9224.639224.63

18144.725740.225740.218144.787770.0718144.725740.225740.218144.787770.07Wk/kNVj/kN5.165.90∑Dj11098.311098.340646.088266D(kN/5.1611.0687770.00.00010.000066△uj/m△uj/h

87770.06770.00010.000066

柱间侧向刚度（如表3.3）

表3.3柱间侧向刚度Dj

1层

2层

3层

侧向位移

弯曲位移和剪切位移（如表3.4）：

表3.4弯曲位移和剪切位移∑楼层m)

3

2

32

6.7617.820.00046.7617.820.00040.000140646.02

1

u=∑△uj=0m

本工程最大层架位移角为0.00011,满足抗震规范求，抗侧刚度满足规范要求。

第4章非地震作用框架内力计算

结构上的荷载按类型可以分为永久、可变和偶然荷载。永久荷载通常包括结构构

件、围护构件、面层及装饰等。可变荷载通常包含活荷载、雪荷载和风荷载。荷载有

四种代表值，即标准值、组合值、频遇值和准永久值。综上所述，框架结构上的荷载，

通常由永久荷载中的结构自重、可变荷载中的活荷载、风荷载和雪荷载组成，对于抗

震设防的地区，还需要考虑地震作用

框架结构非地震作用内力计算内容如下：(1).框架结构上承受的恒载作用;

(2).按最不利分布于各跨的活荷载;

(3).风荷载，分为左风工况和右风工况。

框架结构内里计算有多种方法，如：分层法、迭代法、弯矩分配法等。本工程设

计中，采用弯矩二次分配法：

33

26369142700B3710157800C481116D12

弯矩二次分配法中，将各点的不平衡弯矩同时作分配和传递。第一次弯矩分配是26369142700B3710157800C481116D12

按照梁柱的相对线刚度分配固定弯矩，并将分配的弯矩进行传递，传递系数为0.5，然

后再对不平衡弯矩作一次分配即可。最终，将各杆端弯矩进行叠加，即得到最终杆端

弯矩。

框架在水平荷载下，采用D值法计算风荷载内力。

4.1、竖向恒载内力计算

4.1.1、弯矩分配系数计算

一榀框架节点标号图如下：

1

0603

5

0003512

0155

13

7800

18300A

图4.1一榀框架节点标号图

34

一榀框架节点标号

节点1:

节点2:

节点3:

节点4:

节点5:

节点6:

35

节点7:

节点8:

节点9:

节点10:

节点11:

36

节点12:

4.1.2计算杆件固端弯矩

4.2、竖向活载作用下的内力计

计算杆件固端弯矩

37

下柱0.603偏心矩-110.5866.68-19.071.45-61.520.284-117.3633.3318.25-6.7044.880.217-117.3625.470.000.2225.69-10.67右梁0.369偏心矩110.58-38.1333.34-15.6890.110.432117.3650.70-16.61-10.19-93.460.472117.3655.39-17.670.48-79.16-10.67左梁0.243偏心矩0.00-25.11-10.91-10.32-46.340.2970.00-33.2225.35-5.54103.940.3160.00-35.3527.70-11.1798.54-12.84上柱0.388-7.24-40.1020.05-16.48-43.770.195-5.50-21.81-12.56-3.64-38.010.207-5.50-23.16-10.91-7.32-41.38下柱0.3887.2440.10-20.0516.4843.770.1955.50-21.81-11.58-3.64-37.030.1455.50-16.220.00-5.13-21.35右梁0.243025.1110.9110.3246.340.3120.00-34.9017.45-5.82-28.770.3320.00-37.1418.57-11.74-35.81左梁0.369-110.5838.13-33.3415.68-90.110.312-117.3634.90-17.455.8228.770.332-117.3637.14-18.5711.7435.81上柱0.603110.58-66.6819.07-1.4561.520.195117.3621.8112.563.6438.010.207117.3623.1610.917.3241.38下柱0.3970-43.90-16.67-0.95-61.520.1950.0021.8111.583.6437.030.1450.0016.220.005.1321.35右梁0.29733.22-25.355.54-103.940.31635.35-27.7011.17-98.54左梁0.432-50.7016.6110.1993.460.472-55.3917.67-0.4879.16上柱0.284-33.33-21.956.70-48.580.311-36.50-16.67-0.31-53.48下柱0.284-33.33-18.256.70-44.880.217-25.470.00-0.22-25.69

恒载弯矩二次分配法计算：下柱0.603偏心矩-110.5866.68-19.071.45-61.520.284-117.3633.3318.25-6.7044.880.217-117.3625.470.000.2225.69-10.67右梁0.369偏心矩110.58-38.1333.34-15.6890.110.432117.3650.70-16.61-10.19-93.460.472117.3655.39-17.670.48-79.16-10.67左梁0.243偏心矩0.00-25.11-10.91-10.32-46.340.2970.00-33.2225.35-5.54103.940.3160.00-35.3527.70-11.1798.54-12.84上柱0.388-7.24-40.1020.05-16.48-43.770.195-5.50-21.81-12.56-3.64-38.010.207-5.50-23.16-10.91-7.32-41.38下柱0.3887.2440.10-20.0516.4843.770.1955.50-21.81-11.58-3.64-37.030.1455.50-16.220.00-5.13-21.35右梁0.243025.1110.9110.3246.340.3120.00-34.9017.45-5.82-28.770.3320.00-37.1418.57-11.74-35.81左梁0.369-110.5838.13-33.3415.68-90.110.312-117.3634.90-17.455.8228.770.332-117.3637.14-18.5711.7435.81上柱0.603110.58-66.6819.07-1.4561.520.195117.3621.8112.563.6438.010.207117.3623.1610.917.3241.38下柱0.3970-43.90-16.67-0.95-61.520.1950.0021.8111.583.6437.030.1450.0016.220.005.1321.35右梁0.29733.22-25.355.54-103.940.31635.35-27.7011.17-98.54左梁0.432-50.7016.6110.1993.460.472-55.3917.67-0.4879.16上柱0.284-33.33-21.956.70-48.580.311-36.50-16.67-0.31-53.48下柱0.284-33.33-18.256.70-44.880.217-25.470.00-0.22-25.69

上柱

0.397

偏心矩

0.00

43.90

16.67

0.95

61.52

0.284

0.00

33.33

21.95

-6.70

48.58

0.311

0.00

36.50

16.67

0.31

53.48

12.84

图4.2恒荷载弯矩二次分配计算

38

90.1143.7746.34103.9428.7738.013679.1635.8141.387800B88.7216.0830.5891.6212.2288.9327.323687.7912.2287.797.482700B90.1143.7746.34103.9437.0338.0198.5435.8121.3541.3810.67C16.0823.4321.7892.766.227800C61.5261.5293.4637.0398.5421.35270010.67D81.3923.4321.782.07D48.5879.1653.48780030.5827.327.4844.8890.1143.7746.34103.9428.7738.013679.1635.8141.387800B88.7216.0830.5891.6212.2288.9327.323687.7912.2287.797.482700B90.1143.7746.34103.9437.0338.0198.5435.8121.3541.3810.67C16.0823.4321.7892.766.227800C61.5261.5293.4637.0398.5421.35270010.67D81.3923.4321.782.07D48.5879.1653.48780030.5827.327.4844.8825.6912.84

61.52

003693.4628.77

44.8848.58

0003512

25.6953.48

0155

12.84

18300A

图4.3恒载工况弯矩简图

81.39

88.72

0603

88.9312.2291.62

000351212.2292.76

0155

7800

18300A

图4.4恒载作用下剪力简图

39

151.42173.92338.2536360.75525.08557.272700B下柱0.603偏心矩-8.315.01-1.44-2.67-7.410.284-41.3711.756.43-0.7017.480.217-41.378.980.000.029.00-3.64151.42173.92338.25360.75525.08557.277800C右梁0.369偏心矩8.31-2.882.51-0.127.810.43241.3717.87-5.61-1.07-30.180.47241.3719.53-5.970.05-27.77-3.64138.07160.57304.51327.01470.95503.14D左梁0.243偏心矩0.00-1.90-3.68-0.08-5.660.2970.00-11.228.94-2.9636.120.3160.00-11.949.76-3.9035.29-4.50上柱0.388-0.51-3.031.51-0.13-2.150.195-3.58-7.37-0.95-1.94-10.260.207-3.58-7.82-3.68-2.56-14.06下柱0.3880.513.03-1.510.132.150.1953.58-7.37-3.91-1.94-13.220.1453.58-5.480.00-1.79-7.27右梁0.24301.903.680.085.660.3120.00-11.795.90-3.11-12.590.3320.00-12.556.27-4.10-13.95左梁0.369-8.312.88-2.510.12-7.810.312-41.3711.79-5.903.1112.590.332-41.3712.55-6.274.1013.95上柱0.6038.31-5.011.442.677.410.19541.377.370.951.9410.260.20741.377.823.682.5614.06下柱0.3970-3.30-5.871.76-7.410.1950.007.373.911.9413.220.1450.005.480.001.797.27右梁0.29711.22-8.942.96-36.120.31611.94-9.763.90-35.29左梁0.432-17.875.611.0730.180.472-19.535.97-0.0527.77上柱0.284-11.75-1.650.70-12.700.311-12.87-5.87-0.03-18.77下柱0.284-11.75-6.430.70-17.480.217-8.980.00151.42173.92338.2536360.75525.08557.272700B下柱0.603偏心矩-8.315.01-1.44-2.67-7.410.284-41.3711.756.43-0.7017.480.217-41.378.980.000.029.00-3.64151.42173.92338.25360.75525.08557.277800C右梁0.369偏心矩8.31-2.882.51-0.127.810.43241.3717.87-5.61-1.07-30.180.47241.3719.53-5.970.05-27.77-3.64138.07160.57304.51327.01470.95503.14D左梁0.243偏心矩0.00-1.90-3.68-0.08-5.660.2970.00-11.228.94-2.9636.120.3160.00-11.949.76-3.9035.29-4.50上柱0.388-0.51-3.031.51-0.13-2.150.195-3.58-7.37-0.95-1.94-10.260.207-3.58-7.82-3.68-2.56-14.06下柱0.3880.513.03-1.510.132.150.1953.58-7.37-3.91-1.94-13.220.1453.58-5.480.00-1.79-7.27右梁0.24301.903.680.085.660.3120.00-11.795.90-3.11-12.590.3320.00-12.556.27-4.10-13.95左梁0.369-8.312.88-2.510.12-7.810.312-41.3711.79-5.903.1112.590.332-41.3712.55-6.274.1013.95上柱0.6038.31-5.011.442.677.410.19541.377.370.951.9410.260.20741.377.823.682.5614.06下柱0.3970-3.30-5.871.76-7.410.1950.007.373.911.9413.220.1450.005.480.001.797.27右梁0.29711.22-8.942.96-36.120.31611.94-9.763.90-35.29左梁0.432-17.875.611.0730.180.472-19.535.97-0.0527.77上柱0.284-11.75-1.650.70-12.700.311-12.87-5.87-0.03-18.77下柱0.284-11.75-6.430.70-17.480.217-8.980.00-0.02-9.00

0036

160.57304.51

0005231327.01470.95

5051

503.14

7800

18300A

图4.5恒载作用下轴力简图

活荷载弯矩二次分配法计算：

上柱

0.397

偏心矩

0.00

3.30

5.87

-1.76

7.41

0.284

0.00

11.75

1.65

-0.70

12.70

0.311

0.00

12.87

5.87

0.03

18.77

4.50

图4.6活荷载弯矩二次分配

40

7.815.6636.1212.5910.263627.7713.9518.777800B1.135.597.9710.073631.822.622700B2.155.6636.1213.2210.2635.2913.9514.063.64C6.44.4231.827.587.972.127800C2.157.4130.1813.2235.297.2727003.64D6.44.4231.827.977.5831.820.7D7.8112.727.7714.0678001.135.5931.8210.0731.827.972.627.4117.487.274.56.431.8218.779

7.815.6636.1212.5910.263627.7713.9518.777800B1.135.597.9710.073631.822.622700B2.155.6636.1213.2210.2635.2913.9514.063.64C6.44.4231.827.587.972.127800C2.157.4130.1813.2235.297.2727003.64D6.44.4231.827.977.5831.820.7D7.8112.727.7714.0678001.135.5931.8210.0731.827.972.627.4117.487.274.56.431.8218.779

7.41

003630.1812.59

17.4812.7

0003512

9

5051

4.5

18300A

图4.7活载作用下弯矩简图

6.4

0603

31.82

0050312

0155

7800

18300A

图4.8活载作用下剪力简图

41

8.426392.32700Brr

011.4150.36137.317800CS01.011.4174.36137.31D(式4.1)8.4274.3692.350.368.426392.32700Brr

011.4150.36137.317800CS01.011.4174.36137.31D(式4.1)8.4274.3692.350.36603

0005231

0551

7800

18300A

图4.9活载作用下轴力简图

4.3、雪荷载内力计算

Sk

屋面为平屋面，S0.35S0.35k杆件固端弯矩

4.4、风荷载内力计算

采用D值法对一榀框架风荷载进行计算。其步骤为1).求解各柱反弯点出得剪力值；

2).求解各柱反弯点高度

3)求解各柱杆端弯矩及梁端弯矩42

Di层楼面处风荷载标准值yh/myh/mVimimD（式4.2）

4).求解各柱的轴力和梁剪力。Di层楼面处风荷载标准值yh/myh/mVimimD（式4.2）

第i层第m柱根据刚度计算所分配的剪力公式为:

Vim

Wi为第

为第i层第m根柱抗侧刚度：

柱反弯点位置与柱高之比，根据表格计算结果如下：

第A轴柱反弯点位置（见表表4.1）

表4.1第A轴柱反弯点位置层号h/mKy0y1y2y3y

33.601.520.380.000.000.000.381.3723.601.520.450.000.000.000.451.6215.152.180.550.000.000.000.552.83

第B轴柱反弯点位置（见表4.2）:

表4.2第B轴柱反弯点位置层号h/mKy0y1y2y3y

33.603.120.450.000.000.000.451.62

43

3.603.120.500.000.000.000.501.805.154.460.550.003.603.120.500.000.000.000.501.805.154.460.550.000.000.000.552.83K3.603.120.450.000.000.000.451.623.603.120.500.000.000.000.501.805.154.460.550.000.000.000.552.83K3.601.520.380.000.000.000.381.373.601.520.450.000.000.000.451.625.152.180.550.000.000.000.552.83VimVimy0y0(1yyhy1y1)hy2y2y3y3yyyh/myh/m1

第C轴柱反弯点位置(见表4.3)：

表4.3第C轴柱反弯点位置层号h/m

321

第D轴柱反弯点位置（见表4.4.）：

表4.4第D轴柱反弯点位置层号h/m

321

对梁、柱弯矩进行计算，计算过程见下表Mc上Mc下中柱：

44

ib左ib右j(Mc下jVi(kN)5.10.21.01.61837

11.0.2ib左ib右j(Mc下jVi(kN)5.10.21.01.61837

11.0.22.31.061262

17.0.24.12.823083

1)Mc上jDiDimD8771811.4800008771813.760000406922

000M1Mc下jc上j

M1Mc下jc上jm/∑2.416.07iib左b又

iiViyhMc上Mc下Mb总m/kN)m)(m(kN.m)(kN.m)(kN.b左j

Mb右jb左b右边柱：Mb总j第A轴柱柱端弯矩和剪力计算(风荷载)（见表4.5）

表4.5第A轴柱柱端弯矩和剪力计算

层∑号D

370.45.2.41

270.45.4.59

146.5.09.5011.6113.26

第B轴柱柱端弯矩和剪力计算（风荷载）（见表4.6）：

表4.6第B轴柱柱端弯矩和剪力计算

45

ViVi(km/N)5.0.21.51.1690620.23.21.91800.24.82.7183ViVi(km/N)ViVi(km/N)5.0.21.51.1690620.23.21.91800.24.82.7183ViVi(km/N)Diyh上Dmm(kN.D8725

00Diyh上Dmm(kN.DMc下∑Mc下∑Mc左kNMc左kNMb右(kN.)m)Mb右(kN.)m)Mb(kN.m)Mb(kN.m)(kN.m)(kN.m)m)m)号

377742.972.431.451.52

1187252.077745.785.784.004.216001740111.8640911.1513.628.258.68268

第C轴柱柱端弯矩和剪力计算（风荷载）（见表4.7）：

表4.7第C轴柱柱端弯矩和剪力计算

层∑Dim/(号

35.87250.21.51.2.972.431.521.45

46

0.23.21.9180

0.24.82.7183Vi(kN)5.10.20.23.21.9180

0.24.82.7183Vi(kN)5.10.21.01.61837

11.0.22.31.061262DiDimD8771811.4800008771813.760000m/∑2.416.07ViyhMc上Mc下Mb总m/(m(kN.(kN.(kN.kN)m)m)m)001187252.077745.785.784.214.006001740111.86409