钢筋混凝土框架设计计算

毕业设计计算书——示例

一、总设计说明：

1、设计依据：

（1）依据建筑工程专业2011届毕业设计任务书。

（2）遵照国家规定的现行各种设计规范、有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构

构造上资料集等相关资料。

2、设计内容、建筑面积、标高：

（1）本次设计的题目为茂林风力发电有限公司办公楼”，一〜六层均为办公用房。

（2）建筑面积：5130m2,占地面积：50X80m,共六层，底层层高4.2m,顶层层高4.2m,

其余层均为3.9mo

（3）室内外高差0.600m,室外地面标高为-0.600%绝对标高为+46.200m。

3、结构：

（1）本工程为钢筋混凝上现浇框架结构。外墙30cmm厚空心砖墙，走廊和楼梯间墙为

240nmi厚空心砖墙，其余内墙（除厕所外）均为180mm厚空心石专墙。

（2）本工程抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为

0.10go

4、各部分工程构造：

（1）屋面：为不上人屋面

防水层：改性沥青

20nmi厚1：3水泥沙浆找平层

80mm厚再生聚本乙烯保温板

焦渣找坡（最薄处30nlm厚）

100mm厚钢筋混凝土板

20mm厚板下抹灰

（2）楼面：

30mm厚水磨石地面

100mm厚钢筋混凝土板

20mm厚石灰沙浆抹灰

（3）厕所：

30mni厚水磨石地面

50mm厚防水沙浆

100mm厚钢筋混凝土板

20mm厚水泥沙浆抹灰

5、建筑材料选用

外墙：空心砖、实心砖

窗：采用塑钢窗

二、结构设计方案：

1、建筑部分：

该工程位于沈阳市，为永久性建筑，共六层。总建筑面积：5130M2,占地面积：4000m2,

喽内2部楼梯。建筑红线距马路6m,建筑用地130X65m)柱网尺寸见建筑图，

2、结构部分：

(1)自然条件:雪荷载0.50kN/M:基本风压：0.55kN/M2-

(2)地质条件：拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地坪TOm以下，土质分布具体情况

见表1,II类场地，7度设防，建筑地点冰冻深度-1.2m。

建筑地层一览表表1

序岩土土层厚度地基土桩端桩周

深度范围承载力阻力摩擦力

号土层描述

分类(M)(M)(KPa)(KPa)(KPa)

由碎石、砖块

1杂填土、粘土等组成，0.90.9———

松散

粉质黄褐色，湿，

22.81.9150—15

粘土可塑

黄褐色，石英

中、

3长石质，梢湿，5.52.7170—25

粗砂

中密

黄褐色，石英、

4圆砾长石质，混粒结15—450400060

构，湿，中密

注：1、表中给定土层深度由自然地坪算起。2、表中给定桩端阻力为挖孔桩。

(3)材料情况：

非重承空心砖；砂浆等级为M5；

混凝土：C20(基础)、C30(梁、板)、C40(柱)

纵向受力钢筋：HRB400级;箍筋：HPB235级钢筋

(4)抗震设防要求：设防基本烈度为7度,设计地震分组为第一组，设计基本地震加速

度值为0.10go

(5)结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。

(6)施工：梁、板、柱均现浇。

三、荷载汇集及截面尺寸的选取：

1、荷载汇集

1)屋面：

(1)恒载：

改性沥青0.lkN/M2

20nmi厚1：3水泥砂浆找平20X0.02=0.4kN/M2

80mni厚再生聚本乙烯保温板3.5X0.08=0.28kN/M2

焦渣找坡最薄处30mm10X0.15=1.5kN/M2

100mm厚钢筋混凝土板25X0.10=2.5kN/M2

20mm厚板下抹灰17X0.02=0.34kN/M2

=5.12kN/M2

(2)活载(不上人屋面)：0.50kN/M2

雪载：0.50kN/M2

£二恒+0.5雪=5.37kN/M2

2)楼面：

(1)恒载：

30mm厚水磨石地面0.65kN/M2

100mm厚钢筋混凝土板2.5kN/M2

20nlm厚石灰砂浆抹灰0.34kN/M2

=3.49kN/M2

(2)活载：

办公楼2.OkN/M2

楼梯2.5kN/M2

£二恒+0.5活=3.49+0.5X2.0=4.49kN/M2

(=3.49i0.5X2.5=4.74kN/M2)

2、截面尺寸选取：

1)框架柱：

根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：

N/£bhW0.9(三级框架)(框架柱的负荷面积内每平米按12—14kNA『初估)

选定柱截面尺寸：底层UXhc.=600X600mm其他层bcXhc=550X550nini

2)框架梁：

hb=(1/8〜1/12)L=600〜700mm,取700mm

bb=(1/2〜1/3)h=200nlm〜360mm且E不应小于0.5bc=300mm

贝取bh=300mm20.5hh=275mm

选定横向框架梁截面尺寸为bbXhb=300mmX700mm；

纵梁截面尺寸选定为buXhb^OOmmX750mmo

3、计算简图及层数划分，如图：

o

o

z

V

o

o

e8o

g

6

co

g

4、各层重力荷载代表值计算如下：

六层上半层

屋面：51.19X16.69X5.37=4588kN

纵梁4X46.55X0.65X0.3X25=908kN

横主梁8X(6.35X2+1.55)X0.6X0.3X25=513kN

横次梁7X(6.35X2+1.55)X0.55X0.3X25=411kN

柱总32X2.0X0.55X0.55X25=484

女儿墙(51.19+16.69)X2X0.6X0.12X25=244kN

内墙180(46.55X2+6.35X22)XI.5X0.18X14=880kN

内墙2406.35X4X1.5X0.24X14=128kN

外墙135.76X2.1X0.3X14-97.9X1.35X0.3X14=642kN

外墙窗(12X5.4+4X2.4+4X5.1+2X1,55)XI.35X0.3=40kN

吊顶854.36X0.2=171kN

9009kN

六层下半层

柱总32X2.1X0.55X0.55X25=508kN

内墙180(46.55X2+6.35X22)X2.1X0.18X14=1232kN

内墙2406.35X4X2.1X0.24X14=179kN

外墙135.76X2.1X0.3X14-97.9X1.1X0.3X14=745kN

外墙窗(12X5.4+4X2.4+4X5.1+2X1.55)XI.1X0.3=32kN

2696kN

五层上半层

楼面51.19X16.69X4.49=3836kN

纵梁；4X46.55X0.65X0.3X25=908kN

横主梁:8X(6.35X2+1.55)X0.6X0.3X25=513kN

横次梁：7X(6.35X2+1.55)X0.55X0.3X25=411kN

柱总重：32X1.85X0.55X0.55X25=448kN

内墙180(46.55X2+6.35X22)XI.35X0.18X14=792kN

内墙240：6.35X4X1.35X0.24X14=115kN

外墙：135.76X1.95X0.3X14-97.9X1.2XD.3X14=618kN

外墙窗：(12X5.4-4X2.4+4X5.1+2X1.55)XI.2X0.3=35kN

吊顶：854.36X0.2=171kN

7847

五层下半层

柱总：32X1.95X0.55X0.55X25=472kN

内墙180：(46.55X2+6.35X22)XI.95X0.18X14=1144kN

内墙240：6.35X4X1.95X0.24X14=166kN

外墙：135.76X1.95X0.3X1497.9X0.95X0.3X14=721kN

外墙窗；(12X5.4-4X2.4+4X5.1+2X1,55)X0.95X0.3=28kN

2531kN

二〜四层上半层

7847kN

二〜四层下半层

2531kN

一层上半层

楼面：51.19X16.69X4.49=3836kN

纵梁：4X46.55X0.65X0.3X25=908kN

横主梁；8X(6.35X2+1.55)X0.6X0.3X25=513kN

横次梁：7X(6.35X2+1.55)X0.55X0.3X25=411kN

tt：32X2.0X0.6X0.6X25=576kN

内墙180：(46.55X2+6.35X22)XI.5X0.18X14=880kN

内墙240:6.35X4X1.5X0.24X14=128kN

夕卜墙：135.76X2.1X0.3X14-97.9X1.35X0.3X14=642kN

外墙窗：(12X5.4-4X2.4+4X5.1+2X1.55)XI.35X0.3=40kN

吊顶：854.36X0.2=171kN

8105kN

G6=9009kN

G5=2696+7847=10543kN

G产2531+7847=10378kN

G3=2531+7847=10378kN

G2=2531t7847=10378kNkN

Gl=2531+8105=10636kN

EA=5126.16m2

EG/EA=61322/5126.16=11.96kN/m2

四、水平荷载作用下的框架内力分析：

1、梁线刚度：

在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。在工程

上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩I。，然后乘以增大系数。

中框架梁1=2.OIo边框架梁1=1.510

梁采用C30混凝土，Ec=3Xl04N/MM2

横向框架：边跨梁300X700nim中跨梁300义400mm

(1)中框架：

2*30*106*—*0.3*0.43

12

中跨：Ki^=2EI/L=-----------*-----------=4.571X10*kNm

2*30*106*—*0.3*0.73

p

边跨：Kbii=2EI/L=-----------痣-----------=7.457X10'kNm

(2)边框架：

中跨：器中=3.428X10"kNm

边跨：Kbii=5.592X10'kNm

2、柱线刚度：

柱采用C40混凝土Ec=3.25X10、/〃〃力:首层高度5.2m,2-5层3.9m,6层4.2m；

柱截面：底层600mmX600mm.2〜6层550mmX550mm

EI3.25*107」*0.6004

K(.广一=-----------L2--------=6.75X10'kNm

h5.2

74

El3.25*10*—*0.55

Ke-=-----------口-------=5.901X104kNm

h4.2

74

EI3.25*1()*—*0.55

Kc〈2-5层产一=--------------------=6.355X10“kNm

h3.9

3、柱的侧移刚度D：

K

一般层:a=---=

2K2+K

~EKh0.5+KD窄

首层：K=—a=-----

K.2+K

L2KbD

&a(xio1X。

(m)K1

(XIO'kNm)(XIO'kNm))(xio)

中中柱（12

4.224.0565.9012.0380.5052.026

框根）

架边柱（12

顶4.214,9145901126403871.554

根）55.084

层边

框中柱（4根）4.218.045.9011.5290.4331.739

架

边柱（4根）4.211.1845.9010.9480.3211.291

中柱（12

中3.924.0566.3551.8930.4862.438

2根）

框

边柱（12

架3.914.9146.3551.1730.3701.854

5根）68,667

边

层

框中柱（4根）3.924.0566.3551.8930.4862.438

架

边柱（4根）3.914.9146.3551.1730.3701.854

中柱（12

中5.212.0286.751.7820.6031.807

根）

框

底边柱（12

架5.27.4576.751.1050.5171.548

根）52.492

层边

框中柱（4根）5.29.026.751.3360.5501.649

架

边柱（4根）5.25.5926.750.8280.4701.407

(3)求ED：

ED&/ED2=52.492/68.667=0.764>0.7满足要求

4、水平地震作用分析（采用底部剪力法）

（1）框架水平地震作用及水平地震剪力计算：

H24.6

T)=0.22+0.035-；==0.22+0.035“=0.56S

Vfi116.69

场地II类，VO.35S,%仆=0.08,「＞1.4。=0.49s

Sn=0.087；+0.07=0.08X0.56+0.07=0.1148

，=0.05

y=0.9

%-1.0

%=牛)"”二(技严*0.08=0.0524

G«=().85EG=0.85X61230=52045.5

FEK=a{Ge(f=0.0524X52045.5=2727.18

\Fn=5,FRK=°-1148X2727.18=313.08kN

X^LFEKQF)

J=I

V,=\Fn+±Fi>

i=\j=i

HF5.2mH2=5.2+3.9=9.Im39.1+3.9=13mHk13+3.9=16.9m

H5=16.9+3.9=20.8mH6=20.8+4.2=25m

质乩G\F这Gj

尸跳（kN）snK(kN)匕（kN）

点(m)(kN)n(kN)j=i

(kN)

6259009601.395914.476144.144

520.810543585.5591500.035312.832

416.910378468.3211968.356478.88

2727.180.1148313.08

31310378360.2472328.603644.928

29.110378252.1732580.776810.976

15.210636146.4042727.180979.68

（2）水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算:

层Vi(kN)hi(in)SDi(kN/m)Auei=Vi/SDi(M)Auei/hi

6914.4764.25508400.001661/2530

51500.0353.96866700.0021851/1785

41968.3563.96866700.0028671/1360

32328.6033.96866700.0033911/1150

22580.7763.96866700.0037581/1038

12727.1805.25249200.0051951/1001

干＜缸】=募

所以满足规范规定的弹性位移要求。

（3）水平地震作用下框架柱剪力和柱弯矩（D值法）

丁=（%+,+%+%）〃="？

亍一反弯点到柱下端结点的距离，即反弯点高度°

打一标准反弯点高度比。

以一上下横粱线刚度比对标准反弯点高度比先的修正系数。

为一上层层高变化修正值。

），3一下层层高变化修正值。

凡根据框架总层数，该柱所在层数和梁柱线刚度比K查表得。

边柱（中框）

层h(m)KyOyiy2y3y

64.21.2640.3630.0000.0000.0000.363

53.91.1730.4500.0000.0000.0000.450

43.91.1730.4630.0000.0000.0000.463

33.91.1730.5000.0000.0000.0000.500

23.91.1730.5000.0000.0000.0000.500

15.21.1050.6370.0000.0000.0000.637

中柱（中框）

层h(m)Kyoyiy2y3y

64.22.0380.4010.0000.0000.0000.401

53.91.8930.4510.0000.0000.0000.451

43.91.8930.5000.0000.0000.0000.500

33.91.8930.5000.0000.0000.0000.500

23.91.8930.5000.0000.0000.0000.500

15.21.7820.5990.0000.0000.0000.599

边柱（中框）

HEDiDViVikM下M上

层D/EDi

(m)(kN/m)(kN/m)(kN)(kN)y(kNm)(kNm)

0.36

64.2550840155400.028914.47625.79939.33369.022

3

0.45

53.9686670185400.0271500.03540.50171.07986.874

0

0.46111.30

43.9686670185400.0271968.35653.14595.965

32

0.50122.60

33.9686670185400.0272328.60362.872122.600

00

0.50135.87

23.9686670185400.0272580.77669.681135.877

07

0.63151.81

15.2524920154800.0292727.18080.425266.400

70

中柱（中框）

HDVIVikM下M±

层EDiD/EDiy

(m)(kN/m)(kN)(kN)(kNm)(kNm)

0.40

64.2550840202600.037914.47633.63556.64784.618

1

0.45114.03

53.9686670243800.0361500.03553.25893.676

11

136.27

43.9686670243800.0361968.35669.8860.5136.277

7

161.21

33.9686670243800.0362328.60382.6760.5161.219

9

178.67

23.9686670243800.0362580.77691.6300.5178.678

8

0.59195.76

15.2524920180700.0342727.1893.881292.421

91

注：（1）匕,=$匕；⑵加下=%）九⑶M上=%（—＞）〃

(4)水平地震作用下梁端弯矩按下式计算:

+

HBl=KBI/(KB1KB2)

Mm=(Met+McT)Xp.BI

HB2-KBZ/(KB1+KB2)

\%2=(Me上+Mc下)XHB2

A轴B轴

层

Me上Me下口B1MABMeMe下口RlHR2狐，MM

669.02239.333169.0284.61856.6470.620.3852.4632.16

586.87471.0791126.21114.03193.6760.620.38105.8264.86

4111.30295.9651182.38136.277136.2770.620.38142.5787.38

3122.600122.6001218.57161.219161.2190.620.38184.45113.05

2135.877135.8771258.48178.678178.6780.620.38210.74129.16

1151.810266.4001287.69195.761292.4210.620.38232.15142.29

（5）水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力标准值:

v_ME左+M/i

E―L

AB跨梁端剪力BC跨梁端剪力柱轴力

层LL边柱中柱

肝M次M,.

(m)ME左M(m)r%(kN)(kN)

66.969.0252.4617.612.132.1632.1630.6317.ei13.02

56.9126.21105.8233.632.164.8664.8661.7751.2341.17

46.9182.38142.5747.092.187.3887.3883.2298.3377.29

36.9218.57184.4558.412.1113.05113.05107.67156.74126.55

26.9258.48210.7168.002.1129.16129.16123.01224.74181.56

16.9287.69232.1575.342.1142.29142.29135.51300.08241.73

（6）水平地震作用下的框架内力图如下:

五、框架在竖向荷载作用下的内力分析(采用弯矩二次分配法)

弯矩二次分配法是一种近似计算方法，即将各节点的不平衡弯矩同时作分

配和传递，并以两次分配为限。

1、竖向荷载计算：

1)恒载：

(1)屋面梁上线荷载标准值：

i梁重：

边跨梁0.3X0.6X25=4.50kN/m

+(0.7-010)X2X0.02X17=0.408kN/ni

=4.908kN/m-

中跨梁0.3X0.6X25=4.50kN/m

+(0.4-010)X2X0.02X17=0.204kN/m

=4.704kN/m-

ii屋面板荷载：

屋面板边跨为3.6X6.9%属于双向板，为梯形荷载：

折减系数：a=1.8/6.9=0.261

1-2Xa2+a3=0.882

边跨为3.6X2.1m,属于双向板，为三角形荷载：

折减系数:5/8=0.625

・•・屋面梁上线荷载标准值为：

边跨：g尸(5.12+0.2)X3.6X0.882+4.908=21.8kN/m

中跨：g2=(5.12+0.2)X3.6X0.625+4.704=16.68kN/m

(2)楼面梁上线荷载标准值：(吊顶0.2kN//)

边跨:g3=(3.49+0.2)X3.6X0.882+4.908+4.2X0.18X17=29.48kN/m

中跨：g4=(3.49+0.2)X3.6X0.625+4.704=13.01kN/m(三角形荷载)

2)活荷载

(1)屋面

ql=0.5X3.6X0.882=1.59kN/m

q2=0.5X3.6X0.625=1.13kN/m

(2)楼面

边跨q3=2.0X3.6X0.882=6.35kN/m

中跨q4=2.5X3.6X0.625=5.63kN

2、框架计算简图：

g=16.68KN/n

g=21.8KN/m(q=l.59KN/m)g=21.8KN/m(q=l.59KN/m)

q=l.13KN/m

g=13.OlKN/n

g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)

q=5.63KN/m

g=13.OlKN/n

g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)

q=5.63KN/m

g=13.OlKN/n

g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)

q=5.63KN/m

g=13.OlKN/n

g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)

q=5.63KN/m

g=13.OlKN/n

g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)g=29.48KN/m(q=6.35KN/m)

q=5.63KN/m

///////////////

690021006900

3、梁固端弯矩：

1)恒载：

边跨:此边=x21.8x6.92=86.49kNm

M=J-g-=—x29.48x6.92=116.92kNm

631

t边1212

中跨：M=—£/；=—X16.68x2.12=6.13kNm

6112622212

11,

中二正如40=五X13.01X2.12=4.78kNm

2)活载：

111

边跨：M(他=—9=—xl.59x6.92=6.31kNm

2

M.si/.=—qJ?=—x6.35x6.9=25.19kNm

一3"12r］2

1.1°

中跨：A/.,p=——qj：=——x1.125x2.1~=0.41kNm

6中］2央212

M4巾x5.63x2.『=2.07kNm

t中］2”4212

4、内力分配系数计算：

1)转动刚度S及相对转动刚度S'计算

构件名称转动刚度S(kNm)相对转动刚度S'

边跨4=4x7.457xlO4=29.828xlO41.264

框架梁

中跨4^=4x4.571xlO4=18.284xlO40.775

顶层4K,.=4x5.901x1(/=23.604*1()41.000

框架柱2—5层4K,=4x6.355x104=25.42x1041.077

44

1层4/Ct.=4x6.75xlO=27xlO1.144

2)分配系数计算：

5

各杆件分配系数见下表:

〃右梁

节点4左梁〃上柱

层Es：柱

编号（〃右梁）（〃左梁）

六7(28)1.264+1.000=2.264—0.558——0.442

0.290.32

五6(27)1.264+1+1.077=3.341—0.378

G3

0.310.31

四5(26)1.264+1.077X2=3.418—0.37

边55

节

0.310.31

点三4(25)1.264+1.077X2=3.418—0.37

55

0.310.31

二3(24)1.264+1.077X2=3.418—0.37

55

0.300.32

—2(23)1.264+1.077+1.144=3.485—0.363

98

0.32

六14(21)1.264+0.775+1=3.0390.4160.255——

9

0.240.26

五13(20)1.264+0.775+1+1.077=4.1160.3070.188

32

中0.250.25

四12(19)1.264+0.775+1.077X2=4.1930.3010.185

间77

节0.250.25

三11(18)1.264+0.775+1.077X2=4.1930.3010.185

点77

0.250.25

二10(17)1.264+0.775+1.077X2=4.1930.3010.185

77

1.264+C.775+1.077+1.144=4.20.250.26

—9(16)0.2970.182

638

5、弯矩分配与传递：

方法：首先将各点的分配系数填在相应方框内，将梁的固端弯矩填写在框架

横梁相应位置上，然后将节点放松，把各节点不平衡弯矩同时进行分配。假定远

端固定进行传递（不向滑动端传递），右（左）梁分配弯矩向左（右）梁传递，

上（下）分配弯矩向下（上）柱传递（传递系数均为0.5）。第一次分配弯矩传递

后，再进行第二次弯矩分配。

1）恒载作用下的弯矩分配:

上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁