五层框架结构教学楼计算书

某中学教学楼构造设计计算书Ⅰ、构件截面尺寸选择和荷载计算设计根本资料7200mmx9000mm，127200mm，3000mm。按此参数和建筑设计中已经进展平面布置。主要设计参数依据设计任务书的要求及有关规定，确定如下主要的设计参数：架的抗震等级为二级。②根本风压：W0

0.35kN/m2，CSK

0.5kN/m2计时是丙类建筑⑤根底顶面设计标高确实定：建筑标高±0.000，建筑确定标高57.50m，室外地坪标高-0.450m。依据地质勘察报告，根底持力层可以设计在粉质粘土上，选择独立根底时，根底顶面标高可设在-1.0m—-1.6m⑥活荷载标准值及相应系数：按房屋的使用要求，可查得教学楼露面活荷载标准值q 2.0kN/m2，组合值系数 0.7，准永久值系数 0.5k c q材料的选择①混凝土除根底垫层混凝土选择C15外，根底及以上各层混凝土强度均选C25。②钢筋HRB335HPB构造构件截面尺寸的选择①构造平面布置方案主体构造为5层，底层高度4.2m，其余各层3.9m。1外墙240mm，内墙120mm，隔墙100mm，门窗布置见门窗洞口总表。②构件截面尺寸的选择根据平面布置，双向板短向跨度l4.5m ，取板厚h=150mm,h

150

1,满足要求。l 4500 30 35框架梁l7200mm,h1~

1l取h700mmb1~

1hb300mm18 14 2 3跨中横梁，l3000 mm,取h500mm,b250mm纵梁，l4500 mm,取h500mm,b250mml7200mmh1~1l,取h600mmb250mm12 18柱截面尺寸中选择根底标高为-1.200m4.2m+1.2m=5.4m，按ccb H153600mm，又框架主梁b=300mm，则初选柱截面宽度bcc

500mm，故中柱截面初选尺寸b hc c简洁验算：

500mm 500mm假定楼层各层荷载设计值为16kN/m2，则底层中柱的轴力近似为N167.24.5120.53110.4kNN3110.4kN，H5.4m,l 1.0H5.4m,l0 10.8,查表得 0.970 bN”

fAc

3110.41030.90.97

11.9500500A S fy

300

1959.6mm2A” S 0.783满足要求A”bhc c边柱承受轴力较小，但承受弯矩相对较大，按轴心受压验算，取1.5N，有N167.24.5121.50.546656kN2N”

fAc

4665.61030.90.97

11.9500500A S fy

300

7897.8mm2” A”1.243%,满足要求c c故中柱取b h 500mm 500mmc c边柱取b h 500mm 500mmc cⅡ、竖向荷载的计算〔1〕屋面恒荷载标准值30厚细石砼保护层 220.030.66kN/m2三毡四油防水层 0.4kN/m220厚水泥砂浆找平层 220.020.4kN/m2100厚水泥蛭石保温层 50.10.5kN/m2150厚钢筋砼板 kN/m215厚板底抹灰 合计 5.965kN/m2活荷载标准值不上人屋面应考虑雪荷载 0.5kN/m2〔2〕屋面荷载瓷砖地面 0.55kN/m2150厚钢筋砼板 250.153.75

kN/m2合计 4.525kN/m23活荷载标准值2.0kN/m2梁、柱重力荷载梁、柱重力荷载标准值构件b(m)h(m)r(kN/m3)g(kN/m)边横梁0.30.7251.055.51中横梁0.250.5251.053.28纵梁0.250.5251.053.12次梁0.250.6251.053.00底层柱0.50.5251.106.875标准层柱0.50.5251.106.875注：1〕表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件的重力荷载。2〕梁长取净长；柱长度取层高墙体荷载使用 楼层

墙体重力荷载标准值层 值〔kN/m〕高

门窗洞口形式外纵墙 4.2外横墙 4.2底层 3 内纵墙 4.2内横墙 4.2内隔墙 4.21 外纵墙 3.9标准 2 外横墙 层3 内纵墙 3.9

〔8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.4211.680.711.680.78.1711.091.011.096.920.74.846.561.06.566.101.06.1010.730.77.5110.151.010.156.390.744.48〔8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.7-0.42)+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42)+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=4内横墙3.94内横墙3.95内隔墙3.9屋顶1女儿墙0.56.041.06.045.621.05.621.081.01.08〔8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.6-0.42)+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42=〔8x0.12+0.6+0.4)x0.5=①风荷载标准值计算P0.34540.5(4.653.9)78.5kN1P0.34540.5(3.93.9)71.6kN2PP3

71.6kNP0.35540.5(3.93.9)73.7kN4P0.39540.53.941.1kN5每榀框架各层所受风荷载标准值P PF 16.54kN F 25.97kN1 12PF 33 P

25.97kN F4

12P 46.15kN12F 5 12②、内力计算梁、柱线刚度计算类别E类别EN/m2)cbh(mmmm)Im4)0l(mm)EIC0l(Nm)2EIC0l(Nm)边横梁2.81043007008.5751097200mm3.3310106.661010中横梁2.81042502502.6041093000mm3.4310104.8610105柱线刚度计算表楼层楼层h(mm)cEN/m2)cbh(mmmm)Im4)cE IC Cl(Nm)154002.81045005005005000.5210102.7010102—539002.81040.5210103.731010梁、柱相对相对线刚度〔取中框架〕0.73，,2—51.120.81风荷载作用计算简图风荷载标注值作用下计算简图6各柱的反弯点高度2—5y1.95m

223y5.4323

3.6m柱剪力安排系数：因柱截面一样，剪力平均安排，即y y yA B C从第五层开头计算，求各柱的剪力

y 0.25DVF5 5

4.6kNV V V V 0.254.61.15kNA B C DVFF4 4

12.8kNV V VA B C

V 3.2kNDVFFF3 3 4

20.8kNV V VA B C

V 5.2kNDVF2 2

FFF3 4

28.8kNV V V V 7.2kNA B C DVFF2 1

FFF3 4

V V V V 9.38kNA B C Dg、依据柱剪力和梁安排系数，求柱弯矩图计算略，弯矩图和剪力图如下：7风荷载作用下弯矩和剪力图8风荷载作用下梁的剪力和柱的轴力图③、风荷载作用下框架侧移的验算9DDDiiD〔NDDii楼边柱〔A,D〕中柱(B,C)层kcDikc50.430.178108840.740.27165095478640.430.178108840.740.27165095478630.430.178108840.740.27165095478620.430.178108840.740.27165095478610.5950.50115232.370.6571514153328b、风荷载标准值作用下框架侧移计算0.85，则相对层间侧移为Fu wkj 0.85n Djii1楼楼F (kN)wknDujijuhi1〔mm〕jj限值顶点u1.589j1/135301/500层〔N/mm〕53.43547860.0631/6190549.57547860.1751/22286315.54547860.2841/137321/400225.51547860.4661/8369132.05533280.6011/8985Ⅲ、水平地震作用下的框架内力计算10①、根本计算参数确实定架的抗震等级为三级。②、场地和周期特征值场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，查得特征周期值T 0.35g。g③、重力荷载代表值〔取中框架计算〕屋面荷载不考虑。屋面荷载平均值 q5.965kN/m2屋顶女儿墙自重 G=1.3×(17.4+9)=34.2kN/m2楼面荷载平均值 q=4.525+2×50%=5.525kN/m2标准层自重 G=7.51×9+10.15×14.4=213.75kN底层墙自重 G=8.17×9+10.09×14.4=233.2kN梁自重 G=5.51×6.72×2+3.28×2.5=82.03kN底层柱自重 G=6.875×5.4×4=148.5kN标准层柱自重 kN竖向荷载面积 A=17.4×4.5=78.3m2将楼层及该层墙体自重集中于该楼层的标高处，可得各层重力荷载代表值GiG 34.25.96578.3213.7582.03107.3709.95kN5G G G2 3

5.52578.3213.7582.03107.3658.55kNG5.52578.3233.282.03148.5719.15kN1④、构造自振周期

3 B317.43 B317.4T0.220.0351

0.220.035

0.504s⑤、地震影响系数11由T 0.35s,Tg 1

0.504s,则由地震影响系数曲线查得，

max

0.08T 0.9

g T max1

0.576⑥、水平地震作用标准值计算利用底部剪力法公式：GHFi i F GHi GH EK ni iF Fn n EK因T1.4T1

0.495s且Tg

0.35s,故n

1

0.070.1136G 0.85eq

G0.85709.95658.553719.15i

2894kNF G 0.05762894166.7kNEK eqF 166.70.113618.94kNnGGH 44871kNmiii楼F H(m)GHi iF(kN)层iEKn ii5709.95147.8211490941.9+18.94=68.044658.55147.817.111261.37.123658.55147.813.28692.928.62658.55147.89.36124.520.21719.15147.85.43883.412.812⑦、重力荷载代表值产生的框架内力重力荷载代表值G 已算出，假定其分布方式与竖向荷载一样，即均匀分布E在每层梁上，则Gg 5G

709.95 40.8kN/m对屋面层处

e l 17.4Gg 4G

658.55 37.8kN/m2—4

e l 17.4Gg 1G

719.15 41.3kN/m对底层楼面处

e l 17.45弯矩安排13计算结果142—4弯矩安排15计算结果161弯矩安排17计算结果18重力荷载作用下的代表值作用下的梁、柱弯矩图19重力荷载代表值作用下的梁、柱剪力、轴力图20D各柱的剪力值

y h楼层54楼层54321V(kN)i68.04105.14133.74153.94166.74A B C D17.0128.2933.4438.4941.690各柱的反弯点高度由0

打算，查表得ABABABABAB1.793.091.793.091.793.091.793.092.474.270.380.450.430.460.480.50.50.50.580.551.481.761.681.791.871.951.951.953.132.97楼5楼54321层k0y(m)依据上述计算结果，绘制如下框架内力图21水平地震作用下框架柱剪力和弯矩图2223水平地震作用下框架梁、柱剪力图Ⅳ、竖向荷载作用下的框架内力计算计算单元如以以下图荷载计算q1

各层梁上作用的恒载q代表横梁自重为均布荷载形式1q5.511.36.81kN/m，q”1

3.281.34.58kN/m24q,q”2 2分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载q 5.9654.9529.5kN/m，q”2 P,P

5.965317.9kN/m1 2女儿墙重力荷载，计算如下：1 7.22.7 P 2.2522 2.255.96544.53.66.71.34.51 2 2 144.6kNPP2

1.34.54.51.55.9651.53.28183.9kN

0.50.25e0,e1

0.125m2M 0，M1

Pe2

23.0kNm1-4q5.5110.1515.66kN/m，q”3.28kN/m1 1q 4.5254.9522.4kN/m，q”4.525313.58kN/m2 11 7.22.7 P 2.2522 2.254.52544.53.66.77.514.51 2 2 149.2kNPP2

4.51.54.5251.53.28184.7kNM 0，M1

Pe2

23.1kNm横向框架荷载总表楼层q1q”1q2q”2P1P2M1M256.814.5829.517.9144.6183.9023.01—415.663.2822.413.58149.2184.7023.125恒载作用下梁、柱的弯矩图26恒载作用下柱的剪力、轴力图275AB由荷载引起的剪力1 1 1 1 2.25V V ql ql (1) 6.817.2 29.57.21 A B左

2 1AB

2 2AB 2 2

7.297.5kN由弯矩引起的剪力70.8-111.1V A B左

7.2

-5.6kN总剪力：VABC：

97.55.691.9kN,VB左

97.55.6103.1kN由弯矩引起的剪力1 1 1 1V V B右 C左

q”l1AB

q”l4 2BC

4.8532

17.9320.7kN4总剪力V VB C

20.7kN1—45N PV顶 1

91.9236.5kNAN底

N G顶 柱A

236.56.8753.9263.3kNN P顶 2

V VB左

183.9103.120.7303.7kNBN底