【《南阳市Y公司宿舍楼建筑与结构设计》19000字（论文）】

南阳市Y公司宿舍楼建筑与结构设计目录摘要 11绪论 32建筑设计说明 32.1建筑平面设计 42.1.1房间平面设计 42.1.2楼梯设计 42.2建筑立面设计 52.2.1立面处理 52.3建筑剖面设计 52.4建筑细部设计 53工程概况 64结构的选型和布置 64.1材料选择和截面估算 64.1.1材料选取 64.2截面尺寸估算 64.2.1梁截面确定 64.2.2柱的截面确定 74.2.3板厚度确定 75框架计算简图及梁柱线刚度 75.1确定框架计算简图 75.2框架梁柱的线刚度计算 85.3框架柱抗侧移刚度计算 96荷载计算 116.1恒载标准值计算 116.1.1楼面屋面做法 116.1.2梁柱自重 126.1.3墙体自重 136.1.4女儿墙自重 136.2活载标准值计算 136.3一榀框架竖向荷载的计 136.3.1恒载标准值计算 146.3.2活载标准值计算 167水平地震荷载作用下框架内力计算 177.1重力荷载代表值计算 177.1.1顶层重力荷载代表值 177.1.2标准层重力荷载代表值 187.1.3底层重力荷载代表值 187.2自振周期计算 197.2.1结构整体抗侧刚度 197.2.2自振周期计算 207.3横向地震作用计算 207.4剪重比的验算 217.5地震作用变形验算 227.6框架地震内力计算 237.6.1反弯点的计算 237.6.2地震作用下框架柱剪力和弯矩计算 247.6.3地震作用下框架梁端弯矩计算 257.6.4地震作用下框架梁剪力和柱轴力计算 258风荷载作用下框架计算 278.1风荷载集中力计算 278.2风荷载作用下的水平位移验算 288.3风荷载作用下框架结构内力计算 298.3.1风荷载下框架柱剪力和弯矩计算 298.3.2风荷载下框架梁端弯矩计算 308.3.3风荷载下框架梁剪力和柱轴力计算 319竖向荷载作用下内力计算 339.1一榀框架竖向恒载计算 339.1.1计算分配系数 339.1.2计算杆件固端弯矩 359.1.3计算杆端弯矩 369.1.4恒载作用下梁柱剪力的计算 389.1.5恒载作用下柱轴力的计算 399.2一榀框架竖向活载计算 419.2.1计算杆件固端弯矩 419.2.2计算杆端弯矩 419.2.3活载作用下梁端剪力的计算 439.2.4活载作用下柱剪力和轴力的计算 4410内力组合 4610.1竖向荷载弯矩调幅 4710.1.1恒载作用下的梁端弯矩调幅 4710.1.2活载作用下的梁端弯矩调幅 4710.2梁控制截面的内力组合 4910.3柱控制截面内力组合 5411截面设计 6011.1内力调整 6011.1.1梁端内力调整 6011.1.2柱端内力调整 6011.2梁截面设计 6211.2.1梁正截面受弯计算 6211.2.2梁斜截面受剪计算 6911.3柱截面设计 7011.3.1框架柱正截面计算 7111.3.2框架柱斜截面计算 8212板截面设计 8312.1荷载计算 8312.2板的弯矩计算 8412.3板的配筋计算 8513楼梯设计 8513.1梯板设计计算 8613.2平台板设计计算 8713.3平台梁设计计算 8814基础设计 9014.1材料选用 9014.2地基承载力特征值fa 9014.3边柱独立基础设计 9014.3.1基底面积计算 9014.3.2验算持力层地基承载力 9114.3.3计算基底净反力 9214.3.4基础底板厚度的确定 9214.3.5配筋计算 9314.4中柱联合基础设计 9314.4.1基底面积计算 9314.4.2验算持力层地基承载力 9414.4.3计算基底净反力 9414.4.4基础底板厚度的确定 9514.4.5配筋计算 95结论 97参考文献 99摘要本设计项目名称为：南阳市Y公司宿舍楼建筑与结构设计，根据实际情况，拟采用钢筋混凝土框架结构设计，建筑层数为5层，总高度为21.90米，建筑的总面积为6446.0m²；先选择④轴框架进行分析，初步计算其梁板柱截面尺寸，计算其在恒活荷载及恒活荷载作用下的框架内力；然后对其进行水平分析，计算其在水平荷载下的框架内力；再对其在恒活荷载下的框架梁弯矩进行调幅，再根据规范中的分项系数和组合值系数进行内力组合，得到梁柱各截面对其截面的最不利影响程度；最后对其楼板、楼梯及基础进行加固计算。关键词：框架结构，水平荷载，内力组合，基础1绪论在大学本科教育中，毕业设计是实现培养目标的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓展、综合教学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。本次设计选取的是南阳市Y公司宿舍楼，结构形式是现浇混凝土多层框架结构，这次设计的基础是根据《材料力学》、《混凝土设计原理》、《结构力学》、《房屋建筑学》、《理论力学》、《建筑CAD》等课本，并且能结合大学四年的学识，做到理论联系实际，初步掌握建筑设计的基本程序和方法。应充分掌握毕业设计中建筑设计的基本原理，熟悉结构选型，平面布置，结构布置等基本理论，以备后用。同时绘制建筑相关图纸，以及编写结构计算书，锻炼解决建筑设计、结构设计和施工实际问题的技能，为我今后进入社会工作打下良好的基础。本次毕业设计，因自身水平有限，难免有不恰当或疏忽的地方，敬请各位老师批评指正。2建筑设计说明这座大楼是南阳市Y公司的一座宿舍楼，从住区选址考虑。以下从具体的几个方面来阐述该项目的建筑设计。2.1建筑平面设计建筑平面设计，主要是根据设计要求和地形条件，确定各部分的尺寸及相互关系。这座办公大楼的平面设计，充分考虑了立面、剖面、工艺及建筑形象等因素，使其成为一个完美的整体。在平面设计中，结合基地环境、自然条件、建筑规模等因素，对建筑平面形态、主要功能空间以及交通联系空间进行了设计。考虑到地形、周边道路等因素，平面形状均采用“一”字型。其空间设计主要包括使用室和辅助室两部分。主要功能空间和交通联系空间的设计如下：2.1.1房间平面设计 (1)用法要求：任何房间的布局都不能只有一定的面积和体积，也不能只有与家具和设备的布置和使用相适应的形状和尺寸，而且必须合理地分隔和连接其它房间和室外。(2)房间的平面尺寸和形状：这主要取决于使用中室内活动的特点、家具、设备配置以及光、通风、音响等室内环境。此外，在满足使用要求的同时，房间组合的技术、经济条件，以及人们对室内空间的视觉要求，也是决定其平面尺寸和形状的重要因素。(3)审美观要求：不管是什么房间，都要根据具体情况，考虑到室内空间的形状、比例、色彩、装饰、家具布置等问题，使之符合人的精神审美需求。(4)普通房应具备良好的自然环境条件，如采光、通风、照明等，普通房应具备卫生设施和使用要求。给水，排水，照明，取暖等。(5)内部平面尺寸和形状的确定，也必须考虑建筑的整体情况，如地形、朝向等，对内部空间形象的要求。2.1.2楼梯设计双跑式楼梯占用空间小，流线简洁，使用方便，适合布置在与建筑平行的独立楼梯间。办公楼的消防平面尺寸和形状为二级，要求两个外部出口或(封闭)楼梯间不超过40米，通道间的门和楼梯间最大距离不超过22米。该公寓设有两个楼梯，便于人员移动和消防疏散。而主楼楼梯位于门厅内，它的位置具有很好的导向作用，也很好的解决了双向人流问题。梯段尺寸确定：梯段净宽度应符合防火规范的要求，每级梯段的人流量按0.55+0.15米计算，梯段高比宜为0.5。故本办公楼楼梯间设计开放3.6米，进深7.2米，能满足人员进出办公区域的需要。2.2建筑立面设计2.2.1立面处理建筑总高21.9米，由灰色大理石表层构成。外墙及内外隔墙全部采用陶粒混凝土空心砌块，外贴80厚挤塑聚苯板保温。由于柱子承担垂直荷载，在钢筋混凝土框架承重结构中，墙体只起隔墙的作用，因此在墙体开窗的位置和尺寸都比较灵活，以此结构作为骨架形成的立面形象。本次设计的房间窗台高度为0.9米，窗户宽1.5米，高1.8米，以满足室内采光的需要。主入口设有两扇门，并在建筑物的两侧各设两扇侧门，以满足疏散的需要。室内和室外的高差为0.45米，楼梯为两级，门上设有雨蓬。女儿墙高度设置在0.6米，以满足造型要求。2.3建筑剖面设计断面设计的主要目的是确定内部空间的使用高度，以确保建筑空间满足使用要求；公寓建筑采用平行的双走道楼梯，底层每层有14个踏步，其他楼层有12个踏步，踏步的高度分别为300和150。公寓建筑为人流密集的公共建筑，考虑到消防设备及主梁、吊顶的高度，初步确定底层为3.9米，标准层高为3.6米，经初步估算，净高达到平台间净高的要求，且平台间净高不小于2.0米，梯段间净高不小于2.1米。2.4建筑细部设计主要细化工艺见图纸。3工程概况项目名称：南阳市Y公司宿舍楼建筑与结构设计；建筑位于：河南省南阳市。根据调查资料，河南省南阳市的设防烈度为7度0.10g，地震分组为1级，水平地震影响系数最大值为0.04；基本风压为0.35kN/m²，基本雪压为0.45kN/m²，地面粗糙度为C级。4结构的选型和布置4.1材料选择和截面估算4.1.1材料选取表4-1材料表构件混凝土纵向钢筋箍筋垫层梁C30HRB400HRB400-板C30HRB400--柱C30HRB400HRB400-楼梯C30HRB400HRB400-基础C30HRB400-C154.2截面尺寸估算4.2.1梁截面确定图4-1梁截面的选取规根据规范可知：框架梁的最小高度为400mm；并且，为了便于边跨梁的纵筋深入中跨梁，中跨梁的宽度与边跨梁相同。。4.2.2柱的截面确定按轴压比要求初估框架柱截面尺寸，假定结构每平米总荷载设计值为12kN，则底层中柱的轴力设计值N：1309.1kN328.2²mm，取中柱和边柱截面为600mm×600mm4.2.3板厚度确定对于屋顶面板来说，由于屋顶出现防水裂缝，屋顶钢筋一般采用双层双向拉线，板厚一般不小于120mm。地板和屋顶的厚度可以根据实际需要(埋入钢板中的管道)和钢板跨度，以及符合规范要求的最小板厚(80mm)来初步确定；单向板不少于1/30，双向板不少于1/40。这种骨架的最大计算板数为3600mm，即h>3600/40=90mm，故取楼板厚度120mm，屋面厚度120mm。。5框架计算简图及梁柱线刚度5.1确定框架计算简图由建筑平面图可以看出，选取④轴框架作框架计算，由于底柱底部是固定在基础内部，因此层高计算到基础顶面，假定柱底和基础顶面之间的高度为0.85m，则底柱底部的计算高度为5.2m，而非底柱底部的计算高度为层高。图5-1框架计算简图5.2框架梁柱的线刚度计算 （1）框架梁 表3-1构件线刚度计算左跨梁：47349.1kN.m中跨梁：40000kN.m右跨梁：47349.1kN.m（2）框架柱底层柱：70434.8kN.m标准层柱：90000kN.m顶层柱：90000kN.m（3）相对线刚度计算为了方便计算，假定底层柱刚度为1.0，其余楼层的梁柱刚度如下所示：表3-2构件相对线刚度0.670.570.671.281.28框架梁柱的相对线刚度如下所示。5200`5200图5-2框架相对线刚度图5.3框架柱抗侧移刚度计算框架柱侧移刚度，式中为柱子刚度修正系数，按下表采用。为柱线刚度，为柱高度。图5-3柱D值计算公式EQ表5-4框架柱D值计算柱编号顶层边柱=0.520.2117500中柱0.970.35327500标准层边柱0.520.2117500中柱0.970.35327500底层边柱0.670.4417575中柱1.246215706荷载计算6.1恒载标准值计算6.1.1楼面屋面做法表6-1恒载计算表格功能具体做法重度kN/m3厚度mm恒载标准值kN/m2普通楼面楼板顶面为30mm厚水泥砂浆结合层20300.64.085mm厚1:1水泥砂浆粘结层2050.110mm厚地砖18100.18120mm厚钢筋混凝土楼面板25120312mm厚石灰砂浆抹灰17120.2走廊楼板顶面为30mm厚水泥砂浆结合层20300.64.085mm厚1:1水泥砂浆粘结层2050.110mm厚地砖18100.18120mm厚钢筋混凝土楼面板25120312mm厚石灰砂浆抹灰17120.2防水保温屋面15mm厚水泥砂浆找平层20150.355.4150mm厚挤塑保温层1.13500.0630mm厚C20细石混凝土找平层24300.7210mm厚1:4石灰砂浆隔离层17100.1740mm厚C20细石混凝土保护层24400.96120mm厚钢筋混凝土屋面板25120312mm厚石灰砂浆抹灰17120.26.1.2梁柱自重表6-2构件自重计算构件楼层截面（mm）构件重量

kN/m抹灰厚度

（mm）抹灰重量

kN/m合计kN/m边跨梁屋面层300×6505303.98120.224.2楼面层300×6505303.98120.224.2中跨梁屋面层300×4002802.1120.112.21楼面层300×4002802.1120.112.21纵向框架梁屋面层300×4503302.48120.132.61楼面层300×4503302.48120.132.61柱600×600-9120.499.496.1.3墙体自重根据施工图纸，内墙外墙全部采用加气混凝土砌块，容重7.5kN/m³，外墙200mm厚，0.6kN/m²，内墙0.4kN/m²，以及0.4kN/m²的容重；外墙面荷载：2.5kN/m²内墙面荷载：2.3kN/m²6.1.4女儿墙自重女儿墙做法同外墙一样，女儿墙面载为：2.5kN/m²6.2活载标准值计算图6-3活载标准值在计算顶板活载时，采用顶板活载与雪荷载的较大值进行分析计算。6.3一榀框架竖向荷载的计根据楼板边界条件，对楼盖荷载进行计算。边跨：L₁/L₂=2.42中跨：L₁/L₂=1.5按双向板计算。6.3.1恒载标准值计算图6-1板传荷载示意图三角形荷载转均布荷载：梯形荷载转均布荷载：，且、分别为板的短跨和长跨。0.210.92对恒载进计算1）边跨框架梁荷载计算屋面板传递荷载：q1=0.92×1.8×5.41×2=17.94kN/m屋面梁自重q2=4.2kN/m屋面梁线荷载=q1+q2=17.94+4.2=22.14kN/m楼面板传递荷载：q1=0.92×1.8×4.08×2=13.53kN/m楼面梁自重q2=4.2kN/m墙体荷载：q3=2.3×(3.6-0.65)=6.79kN/m楼面梁线荷载=q1+q2+q3=13.53+6.79+4.2=24.52kN/m2)中跨框架梁荷载计算屋面板传递荷载：q1=5/8×1.2×5.41×2=8.12kN/m屋面梁自重q2=2.21kN/m屋面梁线荷载=q1+q2=8.12+2.21=10.353kN/m楼面板传递荷载：q1=5/8×1.2×4.08×2=6.12kN/m楼面梁自重q2=2.21kN/m墙体导算荷载:q3=0kN/m;楼面梁线荷载=q1+q2+q3=6.12+2.21+0=8.33kN/m3）边柱集中力计算顶层：女儿墙集中力计算：p1=3.6×0.6×2.5=5.4kN屋面板集中力计算：p2=5.41×3.6/2×3.6/2=17.53kN屋面梁自重集中力计算：p3=2.61×(1.8+1.8)=9.4kN边柱集中力=p1+p2+p3=5.4+17.53+9.4=32.33kN标准层：外墙导算集中力：p1=2.5×(3.6-0.45)×3.6=28.37kN楼面板计算集中力：p2=4.08×3.6/2×3.6/2=13.22kN楼面梁自重计算集中力：p3=2.61×(1.8+1.8)=9.4kN边柱集中力=p1+p2+p3=28.37+13.22+9.4=50.99kN4)中柱集中力计算顶层：屋面板集中力：p1=5.41×(3.6/2×3.6/2+(3.6/2×2.4-2.4×1.2)=25.32kN屋面梁自重计算集中力：p2=2.61×(1.8+1.8)=9.4kN中柱集中力=p1+p2=25.32+9.4=34.72kN标准层：内墙导算集中力：p1=2.3×(3.6-0.45)×3.6=26.1kN楼面板计算集中力：p2=4.08×(3.6/2×3.6/2)+4.08×(3.6/2×2.4-2.4×1.2))=19.09kN楼面梁自重计算集中力：p3=2.61×(1.8+1.8)=9.4kN中柱集中力=p1+p2+p3=26.1+19.09+9.4=54.59kN图6-2恒载作用下荷载简图6.3.2活载标准值计算1)边跨框架梁均布荷载计算屋面梁均布荷载：q1=0.92×1.8×0.5×2=1.66kN/m楼面梁均布荷载：q1=0.92×1.8×2×2=6.63kN/m2)中跨框架梁均布荷载计算屋面梁均布荷载：q1=0.5×1.2×5/8×2=0.75kN/m楼面梁均布荷载：q1=2×1.2×5/8×2=3kN/m3）边柱集中力计算屋面层边柱集中力：p1=0.5×3.6/2×3.6/2=1.62kN标准层边柱集中力：p1=2×3.6/2×3.6/2=6.48kN3）中柱集中力计算屋面层中柱集中力：p1=0.5×(3.6/2×3.6/2+(3.6/2×2.4-2.4×1.2))=2.34kN标准层中柱集中力：p1=2×(3.6/2×3.6/2)+2×(3.6/2×2.4-2.4×1.2))=9.36kN图6-3活载作用下荷载简图7水平地震荷载作用下框架内力计算7.1重力荷载代表值计算7.1.1顶层重力荷载代表值表7-1顶层重力荷载代表值计算名称重量（kN）G（kN）恒载女儿墙自重1898268屋面板及面层重4627.71框架柱自重888.26边框架梁自重884.52中框架梁自重51.71次梁自重0纵向框架梁自重375.84外墙和窗自重396.9内墙和门窗自重725.37楼梯间自重0活载雪荷载256.627.1.2标准层重力荷载代表值表7-2标准层重力荷载代表值计算重量（kN）G（kN）恒载楼面板及面层重3490.039830框架柱自重1776.53边框架梁自重884.52中框架梁自重51.71次梁自重0纵向框架梁自重375.84外墙和窗自重793.8内墙和门窗自重1450.74楼梯间自重151.37活载活载1710.87.1.3底层重力荷载代表值表7-3底层重力荷载代表值计算重量（kN）G（kN）恒载楼面板及面层重3490.0310077框架柱自重2023.27边框架梁自重884.52中框架梁自重51.71次梁自重0纵向框架梁自重375.84外墙和窗自重793.8内墙和门窗自重1450.74楼梯间自重151.37活载活载1710.8图7-1重力荷载代表值7.2自振周期计算7.2.1结构整体抗侧刚度结构整体抗侧刚度可以简化为单榀框架的侧向刚度乘以框架的榀数，计算数值如下表所示：表7.4结构整体侧向刚度楼层第A轴第Ｂ轴第Ｃ轴第Ｄ轴∑Dj5F22750035750035750022750011700004F22750035750035750022750011700003F22750035750035750022750011700002F22750035750035750022750011700001F22847528041028041022847510177707.2.2自振周期计算用顶点位移法计算框架结构自振周期，见下表；表7.5结构顶点位移表层号Gi(kN)∑Gi(kN)Di△μi(m)μi(m)5F8268826811700000.0070.1254F98301809811700000.0150.1183F98302792811700000.0240.1032F98303775811700000.0320.0791F100774783510177700.0470.047通过表格可知：顶点位移为0.125m，取周期折减系数为0.7。=1.70.42s7.3横向地震作用计算从建筑物平面图上可以看出，各层刚度分布比较均匀用底剪方法计算其地震力，该区的抗震设防烈度为7度，场地类型为Ⅱ级，设计地震分组为1组，框架结构，故其阻尼比为0.05。对于地震影响系数，当自振周期大于0.1，小于Tg时，；当自振周期大于Tg，小于5Tg时，，；结构底部剪力为：1545.07kN0=0附加顶部集中力：0kN表7.6地震作用及地震剪力表层号hi(m)Hi(m)Gi(kN)GiHiGiHi/(∑GiHi)Fi(kN)Vi(kN)5F3.619.682681570920.28488440.16440.164F3.616.098301513820.27453424.17864.333F3.612.498301159940.21035325.011189.342F3.68.89830806060.14618225.861415.21F5.25.210077463540.08406129.871545.07图7-2地震荷载作用下水平力简图

7.4剪重比的验算由规范可知，某一层的剪切力与某一层∑Gi的比例(剪重比)满足一定的限制。公式如下所示：——第i层水平地震剪力标准值；——为剪力系数；——第j层的重力荷载代表值；表7.7剪重比验算层号Vi(kN)∑Gi剪重比剪重比限值5F440.1682680.0530.0084F864.33180980.0483F1189.34279280.0432F1415.2377580.0371F1545.07478350.032各楼层剪重比均满足要求。7.5地震作用变形验算水平地震作用下框架结构的层间位移△μe计算：表7.8结构各楼层相对转角验算层号Vi(kN)Di△μ层高相对转角5F440.1611700000.00043.61/100004F864.3311700000.00073.61/50003F1189.3411700000.0013.61/33332F1415.211700000.00123.61/33331F1545.0710177700.00154.61/3333各楼层的层间位移均小于1/550，故各楼层均满足要求。7.6框架地震内力计算7.6.1反弯点的计算反弯点即为弯矩为零的点，反弯点的位置主要由梁柱线刚度、上下层的层高、以及上下层梁线刚度等因素决定。各层柱反弯点，通过查表计算，如下所示：表7.9边柱反弯点位置层数5F4F3F2F1F层高3.63.63.63.65.2K0.520.520.520.520.67y00.350.40.450.50.7y100000y200000y300000y0.350.40.450.50.7yh/m1.081.441.621.83.22表7.10中柱反弯点位置层数5F4F3F2F1F层高3.63.63.63.65.2K0.970.970.970.971.24y00.3550.4350.450.50.65y100000y200000y300000y0.3550.4350.450.50.65yh/m1.261.571.621.82.997.6.2地震作用下框架柱剪力和弯矩计算由于框架的对称性，取其一半进行内力计算；式中——i层j柱的侧向刚度；h——本层计算高度；y——框架柱的反弯点高度比。表7.11边框架柱剪力和柱端弯矩计算层号Vi(kN)∑DDimDim/∑DVim/kNyh(m)Mc上(kN.m)Mc下(kN.m)5F440.161170000175000.01506.581.0816.587.114F864.331170000175000.015012.931.4427.9318.623F1189.341170000175000.015017.791.6235.2228.822F1415.21170000175000.015021.171.838.1138.111F1545.071017770175750.017326.683.2236.8285.91表7.12中框架柱剪力和柱端弯矩计算层号Vi(kN)∑DDimDim/∑DVim/kNy(m)Mc上(kN.m)Mc下(kN.m)5F440.161170000275000.023510.3551.2624.2213.044F864.331170000275000.023520.3521.5741.2531.93F1189.341170000275000.023527.951.6255.3445.282F1415.21170000275000.023533.261.859.8759.871F1545.071017770215700.021232.752.9952.7397.927.6.3地震作用下框架梁端弯矩计算梁端弯矩计算公式：梁左弯矩:梁右弯矩:表7.13梁端弯矩计算层号A轴B轴MC上MC下µB1MABMC上MC下µB1µB2MBAMBC5F16.587.11116.5824.2213.040.540.4613.0811.144F27.9318.62135.0441.2531.90.540.4629.3224.973F35.2228.82153.8455.3445.280.540.4647.1140.132F38.1138.11166.9359.8759.870.540.4656.7848.371F36.8285.91174.9352.7397.920.540.4660.851.87.6.4地震作用下框架梁剪力和柱轴力计算表7.14地震作用下梁端剪力和柱轴力计算层号ABBCLMABMBAVABLMBCMCBVBC边柱N(KN)中柱N(KN)5F8.716.5813.083.412.411.1411.149.283.415.874F8.735.0429.327.42.424.9724.9720.8110.8119.283F8.753.8447.1111.62.440.1340.1333.4422.4141.122F8.766.9356.7814.222.448.3748.3740.35136.6367.211F8.774.9360.815.62.451.851.843.1752.2394.78图7-3地震荷载用下框架弯矩图图7-4地震荷载作用下框架剪力图图7-5地震荷载作用下框架轴力图8风荷载作用下框架计算8.1风荷载集中力计算表8-1风荷载集中力计算楼层z(m)ω0(kN/m2)μzβzμshi(m)hj(m)B(m)A(m2)Wk(kN)5F21.300.3501.21.001.303.61.23.68.644.044F15.150.3501.131.001.303.63.63.612.965.713F11.550.3501.031.001.303.63.63.612.965.212F7.950.35011.001.303.63.63.612.965.051F4.350.35011.001.304.353.63.613.775.37通过计算求得各楼层的风荷载集中力，故框架在风荷载作用下的受力简图如下所示：图8-1风荷载受荷图（单位：kN）8.2风荷载作用下的水平位移验算通过框架柱的抗侧刚度，求出一榀框架的抗侧刚度如下所示。表8-2一榀框架侧向刚度楼层边柱中柱∑Dj5F1750027500(17500+27500)×2=900004F1750027500(17500+27500)×2=900003F1750027500(17500+27500)×2=900002F1750027500(17500+27500)×2=900001F1757521570(17575+21570)×2=78290根据风荷载作用下的集中力，求出各楼层的剪力，再除以各楼层的抗侧刚度，即可算出层间位移，如下所示：表8-3层间位移的验算楼层Wk/kNVj/kN∑D(kN/m)△uj/m△uj/h5F4.044.04900000.00004491/801984F5.719.75900000.00010831/332313F5.2114.96900000.00016621/216582F5.0520.01900000.00022231/161921F5.3725.38782900.00032421/14190各楼层的层间位移均小于1/550，故各楼层均满足要求。8.3风荷载作用下框架结构内力计算8.3.1风荷载下框架柱剪力和弯矩计算由于框架的对称性，取其一半进行内力计算；式中——i层j柱的侧向刚度；h——本层计算高度；y——框架柱的反弯点高度比。表8-4边框架柱剪力和柱端弯矩计算层号Vi(kN)∑DDimDim/∑DVim/kNyh(m)Mc上(kN.m)Mc下(kN.m)V（kN）5F4.0490000175000.19440.791.081.990.850.794F9.7590000175000.19441.91.444.12.741.93F14.9690000175000.19442.911.625.764.712.912F20.0190000175000.19443.891.8773.891F25.3878290175750.22455.73.227.8718.355.7表8-5中框架柱剪力和柱端弯矩计算层号Vi(kN)∑DDimDim/∑DVim/kNy(m)Mc上(kN.m)Mc下(kN.m)V（kN）5F4.0490000275000.350561.231.262.881.551.234F9.7590000275000.350562.981.576.054.682.983F14.9690000275000.350564.571.629.057.44.572F20.0190000275000.350566.111.811116.111F25.3878290215700.27556.992.9911.2520.96.998.3.2风荷载下框架梁端弯矩计算梁端弯矩计算公式：梁左弯矩:梁右弯矩:表8-6梁端弯矩计算层号A轴B轴MC上MC下µB1MABMC上MC下µB1µB2MBAMBC5F1.990.8511.992.881.550.540.461.561.324F4.12.7414.956.054.680.540.464.13.53F5.764.7118.59.057.40.540.467.416.322F77111.7111110.540.469.948.461F7.8718.35114.8711.2520.90.540.4612.0210.248.3.3风荷载下框架梁剪力和柱轴力计算表8-7风荷载作用下梁端剪力和柱轴力层号边梁中梁柱轴力LMABMBAVABLMBCMCBVBC边柱N(KN)中柱N(KN)5F8.71.991.560.412.41.321.321.10.410.694F8.74.954.11.042.43.53.52.921.452.573F8.78.57.411.832.46.326.325.273.286.012F8.711.719.942.492.48.468.467.055.7710.571F8.714.8712.023.092.410.2410.248.538.8616.01图8-2风荷载作用下框架弯矩图（单位：kNm）图8-3风荷载作用下框架剪力图（单位：kN）图8-4风荷载作用下框架柱轴力图（单位：kN）9竖向荷载作用下内力计算9.1一榀框架竖向恒载计算9.1.1计算分配系数一榀框架节点标号图如下：图9-1框架节点编号图根据一榀框架节点标号进行计算，如下所示：5层节点：μ1,2=47349.1/137349.1=0.3545μ1,5=90000/137349.1=0.655μ2,1=47349.1/177349.1=0.267μ2,3=40000/177349.1=0.226μ2,6=90000/177349.1=0.5074层节点：μ5,1=90000/227349.1=0.3596μ5,6=47349.1/227349.1=0.208μ5,9=90000/227349.1=0.3596μ6,2=90000/267349.1=0.3537μ6,5=47349.1/267349.1=0.177μ6,7=40000/267349.1=0.15μ6,10=90000/267349.1=0.3537标准层节点：μ9,5=90000/227349.1=0.3596μ9,10=47349.1/227349.1=0.208μ9,13=90000/227349.1=0.3596μ10,6=90000/267349.1=0.3537μ10,9=47349.1/267349.1=0.177μ10,11=40000/267349.1=0.15μ10,14=90000/267349.1=0.3537底层节点：μ17,13=90000/207783.9=0.433μ17,18=47349.1/207783.9=0.228μ17,21=70434.8/207783.9=0.3539μ18,14=90000/247783.9=0.3563μ18,17=47349.1/247783.9=0.191μ18,19=40000/247783.9=0.161μ18,22=70434.8/247783.9=0.284 9.1.2计算杆件固端弯矩由上表可知：均布荷载下梁端固端弯矩表9-2恒载作用下梁端固端弯矩楼层边框架梁中框架梁g(kN/m)M左(kN.m)M右(kN.m)g(kN/m)M左(kN.m)M右(kN.m)顶层22.14－139.65139.6510.353－4.964.96标准层24.52－154.66154.668.33－449.1.3计算杆端弯矩表9-3恒载下弯矩二次分配表上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱0.6550.35450.2670.5070.2260.2260.5070.2670.35450.655偏心矩偏心矩偏心矩偏心矩0.000－139.65139.6500.000－4.964.9600.000－139.65139.6500.00091.47048.180-35.960-68.290-30.44030.44068.29035.960-48.180-91.47030.625-17.98024.090-25.38515.220-15.22025.385-24.09017.980-30.625-8.282-4.363-3.718-7.060-3.1473.1477.0603.7184.3638.282113.81-113.81124.06-100.73-23.3323.33100.73-124.06113.81-113.810.35960.35960.2080.1770.35370.35370.1500.1500.35370.35370.1770.2080.35960.35960.000－154.66154.6600.000－44.0000.000－154.66154.6600.00061.25061.25032.170-26.670-50.770-50.770-22.60022.60050.77050.77026.670-32.170-61.250-61.25045.73530.625-13.33516.085-34.145-25.38511.300-11.30034.14525.385-16.08513.335-45.735-30.625-24.958-24.958-13.1095.69010.83310.8334.822-4.822-10.833-10.833-5.69013.10924.95824.95882.0366.92-148.93149.76-74.08-65.32-10.4810.4874.0865.32-149.76148.93-82.03-66.920.35960.35960.2080.1770.35370.35370.1500.1500.35370.35370.1770.2080.35960.35960.000－154.66154.6600.000－44.0000.000－154.66154.6600.00061.25061.25032.170-26.670-50.770-50.770-22.60022.60050.77050.77026.670-32.170-61.250-61.25030.62530.625-13.33516.085-25.385-25.38511.300-11.30025.38525.385-16.08513.335-30.625-30.625-18.974-18.974-9.9664.1397.8817.8813.508-3.508-7.881-7.881-4.1399.96618.97418.97472.9072.90-145.79148.21-68.27-68.27-11.7911.7968.2768.27-148.21145.79-72.90-72.900.35960.35960.2080.1770.35370.35370.1500.1500.35370.35370.1770.2080.35960.35960.000－154.66154.6600.000－44.0000.000－154.66154.6600.00061.25061.25032.170-26.670-50.770-50.770-22.60022.60050.77050.77026.670-32.170-61.250-61.25030.62533.485-13.33516.085-25.385-27.34511.300-11.30025.38527.345-16.08513.335-30.625-33.485-20.107-20.107-10.5614.4868.5418.5413.802-3.802-8.541-8.541-4.48610.56120.10720.10771.7774.63-146.39148.56-67.61-69.57-11.5011.5067.6169.57-148.56146.39-71.77-74.630.4330.35390.2280.1910.35630.2840.1610.1610.35630.2840.1910.2280.4330.35390.000－154.66154.6600.000－44.0000.000－154.66154.6600.00066.97052.43035.260-28.780-54.690-42.790-24.26024.26054.69042.79028.780-35.260-66.970-52.43030.6250.000-14.39017.630-25.3850.00012.130-12.13025.3850.000-17.63014.390-30.6250.000-7.030-5.504-3.702-0.836-1.588-1.243-0.7040.7041.5881.2430.8363.7027.0305.50490.5746.93-137.49142.67-81.66-44.03-16.8316.8381.6644.03-142.67137.49-90.57-46.9323.46-22.0222.02-23.46恒载作用下顶层边跨跨中弯矩的计算：90.54kN.m恒载作用下顶层中跨跨中弯矩的计算：1/8×10.353×2.4×2.4-=-15.89kN.m其余框架梁跨中弯矩计算如下表所示：表9-4恒载作用下跨中弯矩计算层数边跨中跨l(m)qM左M右M中l(m)qM左M右M中5F8.722.14-113.81124.0690.542.410.353-23.3323.33-15.894F8.724.52-148.93149.7682.642.48.33-10.4810.48-4.483F8.724.52-145.79148.2184.992.48.33-11.7911.79-5.792F8.724.52-146.39148.5684.512.48.33-11.511.5-5.51F8.724.52-137.49142.6791.912.48.33-16.8316.83-10.839.1.4恒载作用下梁柱剪力的计算梁左右端剪力按下列公式计算：柱子剪力按下列公式计算：表9-5恒载作用下边框架梁剪力层数l(m)RARBMlMrV左V右5F8.7096.3196.31-113.81124.0695.1397.494F8.70106.66106.66-148.93149.76106.57106.763F8.70106.66106.66-145.79148.21106.38106.942F8.70106.66106.66-146.39148.56106.41106.911F8.70106.66106.66-137.49142.67106.07107.26表9-6恒载作用下中框架梁剪力层数l(m)RARBMlMrV左V右5F2.4012.4012.40-23.3323.3312.4012.404F2.4010.0010.00-10.4810.4810.0010.003F2.4010.0010.00-11.7911.7910.0010.002F2.4010.0010.00-11.5011.5010.0010.001F2.4010.0010.00-16.8316.8310.0010.00表9-7恒载作用下的柱子剪力层次层高边柱中柱M上M下VM上M下V5F3.6113.8182.0354.4-100.73-74.08-48.564F3.666.9272.9038.84-65.32-68.27-37.113F3.672.9071.7740.19-68.27-67.61-37.752F3.674.6390.5745.89-69.57-81.66-42.011F5.246.9323.4615.3-44.03-22.02-14.369.1.5恒载作用下柱轴力的计算柱子轴力按下列公式计算：表9-8恒载作用下边柱轴力层次N层高(m)柱自重（kN/m）V左V右柱重柱顶柱底5F32.333.69.49095.1334.16127.46161.624F50.993.69.490106.5734.16319.18353.353F50.993.69.490106.3834.16510.72544.882F50.993.69.490106.4134.16702.28736.451F50.995.29.490106.0743.65893.51937.16表9-9恒载作用下中柱轴力层次N层高(m)柱自重（kN/m）V左V右柱重柱顶柱底5F34.723.609.4997.4912.4034.16144.60178.774F54.593.609.49106.7610.0034.16350.11384.273F54.593.609.49106.9410.0034.16555.80589.972F54.593.609.49106.9110.0034.16761.46795.631F54.595.209.49107.2610.0043.65967.471011.12图9-2恒载作用下弯矩图图9-3恒载作用下剪力图图9-4恒载作用下轴力图9.2一榀框架竖向活载计算9.2.1计算杆件固端弯矩表9-10活载作用下梁端固端弯矩楼层边框架梁中框架梁g(kN/m)M左(kN.m)M右(kN.m)g(kN/m)M左(kN.m)M右(kN.m)顶层1.66－10.4710.470.75－0.3560.356标准层6.63－41.8241.823－1.441.449.2.2计算杆端弯矩表9-11活载下框架弯矩二次分配表上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱0.6550.35450.2670.5070.2260.2260.5070.2670.35450.655偏心矩偏心矩偏心矩偏心矩0.000－10.4710.4700.000－0.3560.35600.000－10.4710.4700.0006.8603.610-2.700-5.130-2.2802.2805.1302.700-3.610-6.8608.280-1.3501.805-6.8051.140-1.1406.805-1.8051.350-8.280-4.539-2.3911.0311.9570.872-0.872-1.957-1.0312.3914.53910.60-10.6010.61-9.98-0.630.639.98-10.6110.60-10.600.35960.35960.2080.1770.35370.35370.1500.1500.35370.35370.1770.2080.35960.35960.000－41.8241.8200.000－1.441.4400.000－41.8241.8200.00016.56016.5608.700-7.150-13.610-13.610-6.0606.06013.61013.6107.150-8.700-16.560-16.5603.4308.280-3.5754.350-2.565-6.8053.030-3.0302.5656.805-4.3503.575-3.430-8.280-3.221-3.221-1.6920.35520.6710.6710.299-0.299-0.671-0.671-0.35521.6923.2213.22116.7721.62-38.3939.37-15.50-19.74-4.174.1715.5019.74-39.3738.39-16.77-21.620.35960.35960.2080.1770.35370.35370.1500.1500.35370.35370.1770.2080.35960.35960.000－41.8241.8200.000－1.441.4400.000－41.8241.8200.00016.56016.5608.700-7.150-13.610-13.610-6.0606.06013.61013.6107.150-8.700-16.560-16.5608.2808.280-3.5754.350-6.805-6.8053.030-3.0306.8056.805-4.3503.575-8.280-8.280-5.142-5.142-2.7011.1032.1002.1000.935-0.935-2.100-2.100-1.1032.7015.1425.14219.7019.70-39.4040.12-18.32-18.32-3.543.5418.3218.32-40.1239.40-19.70-19.700.35960.35960.2080.1770.35370.35370.1500.1500.35370.35370.1770.2080.35960.35960.000－41.8241.8200.000－1.441.4400.000－41.8241.8200.00016.56016.5608.700-7.150-13.610-13.610-6.0606.06013.61013.6107.150-8.700-16.560-16.5608.2809.055-3.5754.350-6.805-7.3303.030-3.0306.8057.330-4.3503.575-8.280-9.055-5.449-5.449-2.8621.1962.2762.2761.013-1.013-2.276-2.276-1.1962.8625.4495.44919.3920.17-39.5640.22-18.14-18.66-3.463.4618.1418.66-40.2239.56-19.39-20.170.4330.35390.2280.1910.35630.2840.1610.1610.35630.2840.1910.2280.4330.35390.000－41.8241.8200.000－1.441.4400.000－41.8241.8200.00018.11014.1809.530-7.710-14.660-11.470-6.5006.50014.66011.4707.710-9.530-18.110-14.1808.2800.000-3.8554.765-6.8050.0003.250-3.2506.8050.000-4.7653.855-8.2800.000-1.916-1.500-1.009-0.231-0.439-0.3544-0.1950.1950.4390.35440.2311.0091.9161.50024.4712.68-37.1538.64-21.90-11.81-4.884.8821.9011.81-38.6437.15-24.47-12.686.34-5.915.91-6.34活载作用下顶层边跨跨中弯矩的计算：1/8×1.66×8.7×8.7-(10.6+10.61)/2=5.1kN.m活载作用下顶层中跨跨中弯矩的计算：1/8×0.75×2.4×2.4-(0.63+0.63)/2=-0.09kN.m其余框架梁跨中弯矩计算如下表所示：表9-12活载作用下跨中弯矩计算层数边跨中跨l(m)qM左M右M中l(m)qM左M右M中5F8.71.66-10.610.615.12.40.75-0.630.63-0.094F8.76.63-38.3939.3723.852.43-4.174.17-2.013F8.76.63-39.440.1222.972.43-3.543.54-1.382F8.76.63-39.5640.2222.842.43-3.463.46-1.31F8.76.63-37.1538.6424.832.43-4.884.88-2.729.2.3活载作用下梁端剪力的计算梁左右端剪力按下列公式计算：表9-13活载作用下边跨梁梁端剪力计算层号ql(m)ql/2∑M/lVA=ql/2-∑M/lVB=ql/2+∑M/lKN/mmKNKNKNKN5F1.668.707.220.007.227.224F6.638.7028.840.1128.7328.953F6.638.7028.840.0828.7628.922F6.638.7028.840.0828.7628.921F6.638.7028.840.1728.6729.01表9-14活载作用下中跨梁梁端剪力计算层号ql(m)ql/2∑M/lVA=ql/2-∑M/lVB=ql/2+∑M/lKN/mmKNKNKNKN5F0.752.40.900.90.94F32.43.603.63.63F32.43.603.63.62F32.43.603.63.61F32.43.603.63.69.2.4活载作用下柱剪力和轴力的计算柱子剪力按下列公式计算：柱子轴力按下列公式计算：表9-15活载作用下边柱剪力和轴力层号层高MtMbV集中力F边跨梁V左轴力N5层3.610.6016.777.61.627.228.844层3.621.6219.7011.486.4828.7344.053层3.619.7019.3910.866.4828.7679.282层3.620.1724.4712.46.4828.76114.531层5.212.686.344.136.4828.67149.68表9-16活载作用下中柱剪力和轴力层号层高MtMbV集中力F边跨梁V右中跨梁V左轴力N5层3.6-9.98-15.50-7.082.347.220.9010.464层3.6-19.74-18.32-10.579.3628.953.6052.383层3.6-18.32-18.14-10.139.3628.923.6094.262层3.6-18.66-21.90-11.279.3628.923.60136.141层5.2-11.81-5.91-3.859.3629.013.60178.11图9-5活载作用下弯矩图图9-6活载作用下剪力图图9-7活载作用下轴力图10内力组合1．无地震作用效应组合（一般荷载组合）通过规范可知，框架结构控制截面的内力组合有以下五种：恒活荷载组合1：恒风荷载组合2：恒活风荷载组合3：有地震作用效应组合有震组合2：有震组合3：10.1竖向荷载弯矩调幅10.1.1恒载作用下的梁端弯矩调幅表10-1恒载作用下的梁端弯矩调幅层次梁跨β调幅前弯矩标准值调幅后弯矩标准值简支梁跨中弯矩梁左跨中梁右梁左跨中梁右5F边跨0.8-113.8190.54-124.06-91.05114.33-99.25209.47中跨0.8-23.33-15.89-23.33-18.66-11.22-18.667.444F边跨0.8-148.9382.64-149.76-119.15115.99-119.81231.99中跨0.8-10.48-4.48-10.48-8.38-2.38-8.386.003F边跨0.8-145.7984.99-148.21-116.63115.99-118.57231.99中跨0.8-11.79-5.79-11.79-9.43-3.43-9.436.002F边跨0.8-146.3984.51-148.56-117.11115.99-118.85231.99中跨0.8-11.50-5.50-11.50-9.20-3.20-9.206.001F边跨0.8-137.4991.91-142.67-109.99119.93-114.14231.99中跨0.8-16.83-10.83-16.83-13.47-7.46-13.476.0010.1.2活载作用下的梁端弯矩调幅表10-2活载作用下的梁端弯矩调幅层次梁跨β调幅前弯矩标准值调幅后弯矩标准值简支梁跨中弯矩梁左跨中梁右梁左跨中梁右5F边跨0.8-10.605.10-10.61-8.487.85-8.4815.71中跨0.8-0.63-0.09-0.63-0.500.27-0.500.544F边跨0.8-38.3923.85-39.37-30.7131.63-31.5062.73中跨0.8-4.17-2.01-4.17-3.34-1.18-3.342.163F边跨0.8-39.4022.97-40.12-31.5231.36-32.1062.73中跨0.8-3.54-1.38-3.54-2.83-0.67-2.832.162F边跨0.8-39.5622.84-40.22-31.6531.36-32.1762.73中跨0.8-3.46-1.30-3.46-2.77-0.61-2.772.161F边跨0.8-37.1524.83-38.64-29.7232.41-30.9262.73中跨0.8-4.88-2.72-4.88-3.91-1.74-3.912.1610.2梁控制截面的内力组合表10-3梁的内力组合楼层跨径内力SGkSWkSQkSEk1.3SGk+1.5SQk左风左风右风右风左震左震右震右震MmaxMmin│V│max1.3SGk+1.5SWk1.3SGk+1.5SQk+0.6*1.5SWk1.3SGk-1.5SWk1.3SGk+1.5SQk-0.6*1.5SWk1.0（SGk+0.5SQk）+1.3SEk1.2（SGk+0.5SQk）+1.3SEk1.0（SGk+0.5SQk）-1.3SEk1.2（SGk+0.5SQk）-1.3SEk1F边梁M左-109.9914.87-29.7274.93-187.58-120.69-174.19-165.30-200.96-20.58-39.31-166.70-185.43-20.58-200.96-V左106.07-3.0928.67-15.60180.89133.25178.11142.52183.6785.10105.57119.58140.05--183.67M右-114.14-12.02-30.92-60.80-194.75-166.41-205.57-130.355-183.94-156.48-175.92-37.92-57.36-37.92-205.57-V右-107.26-3.09-29.01-15.60-182.95-144.07-185.73-134.80-180.17-120.74-141.44-86.26-106.96--185.73M中119.931.4332.417.07204.52158.04205.80153.77203.24108.99129.4195.21115.63205.8095.21-中梁M左-13.4710.24-3.9151.80-23.37-2.15-14.15-32.87-32.5938.9436.63-62.07-64.3838.94-64.38-V左10.00-8.533.60-43.1718.390.2010.7225.7926.07-37.68-35.6757.7359.73--59.73M右-13.47-10.24-3.91-51.80-23.37-32.87-32.59-2.15-14.15-62.07-64.3838.9436.6338.94-64.38-V右-10.00-8.53-3.60-43.17-18.39-25.79-26.07-0.20-10.72-57.73-59.7337.6835.67--59.73M中-7.460.00-1.740.00-12.32-9.70-12.32-9.70-12.32-6.25-7.50-6.25-7.50-6.25-12.32-2F边梁M左-117.1111.71-31.6566.93-199.71-134.68-189.17-169.81-210.25-34.44-54.38-164.96-184.90-34.44-210.25-V左106.41-2.4928.76-14.22181.48134.60179.24142.07183.7286.96107.50118.39138.92--183.72M右-118.85-9.94-32.17-56.78-202.76-169.41-211.71-139.59-193.82-156.56-176.80-45.84-66.08-45.84-211.71-V右-106.91-2.49-28.92-14.22-182.36-142.72-184.60-135.25-180.12-118.88-139.51-87.45-108.08--184.60M中115.990.8931.365.08197.84152.12198.64149.47197.04103.71123.4693.81113.56198.6493.81-中梁M左-9.208.46-2.7748.37-16.110.73-8.49-24.65-23.7239.2237.64-55.10-56.6839.22-56.68-V左10.00-7.053.60-40.35118.392.4212.0523.5724.74-34.52-32.5154.5756.57--56.57M右-9.20-8.46-2.77-48.37-16.11-24.65-23.720.73-8.49-55.10-56.6839.2237.6439.22-56.68-V右-10.00-7.05-3.60-40.351-18.39-23.57-24.74-2.42-12.05-54.57-56.5734.52