【五層】5100平米左右框架結(jié)構(gòu)局部六層大學(xué)教學(xué)樓（開題報(bào)告、任務(wù)書、計(jì)算書、設(shè)計(jì)圖）,【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有預(yù)覽點(diǎn)開可看。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖,可編輯,無水印,高清圖,壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開預(yù)覽,需要原稿請(qǐng)自助充值下載,所見才能所得,請(qǐng)細(xì)心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396 xx科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 95 頁 目錄 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明 1.1 工程概況 3 1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及布置 3 1.3變形縫的設(shè)置 4 1.4 構(gòu)件初估 4 1.4.1 柱截面尺寸的確定 4 1.4.2 梁尺寸確定 4 1.4.3 樓板厚度 4 1.5 基本假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖 4 1.5.1 基本假定 4 1.5.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖 4 1.6荷載計(jì)算 5 1.7側(cè)移計(jì)算及控制 5 1.8 內(nèi)力計(jì)算及組合 5 1.8.1 豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算 5 1.8.2 水平荷載下的計(jì)算 5 1.8.3 內(nèi)力組合 6 1.9 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 6 1.10 施工材料 6 1.11 施工要求及其他設(shè)計(jì)說明 6 2 設(shè)計(jì)計(jì)算書 7 2.1 設(shè)計(jì)資料 7 2.2 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖 8 2.3 荷載計(jì)算 10 2.3.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 10 2.3.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 13 2.3.3 豎向荷載下框架受荷總圖 13 2.3.4 重力荷載代表值計(jì)算 19 2.4 地震作用計(jì)算 22 2.4.1 橫向框架側(cè)移剛度計(jì)算 22 2.4.2橫向自振周期計(jì)算 25 2.4.3 橫向水平地震力計(jì)算 26 28 2.4.4 水平地震作用下的位移驗(yàn)算 28 2.4.5 水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算 29 2.5 豎向荷載作用框架內(nèi)力計(jì)算 34 2.5.1 梁柱端的彎矩計(jì)算 37 2.5.2 梁端剪力和軸力計(jì)算 48 2.6 風(fēng)荷載計(jì)算 50 2.7內(nèi)力組合 52 2．8截面設(shè)計(jì) 56 2.8.1 框架梁的配筋計(jì)算（僅以一層梁為例說明計(jì)算過程） 57 2.8.2框架柱配筋計(jì)算 59 2．8．3節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 63 2.9 樓板設(shè)計(jì) 64 2.9.1 B，D區(qū)格板的計(jì)算 64 第一,設(shè)計(jì)荷載 64 恒載： 64 第四,截面設(shè)計(jì) 67 2.9.2 A, C單向板計(jì)算: 68 2.10 樓梯設(shè)計(jì) 69 2.10.1踏步板計(jì)算 70 2.10.2 斜梁設(shè)計(jì) 71 2.10.3 平臺(tái)板設(shè)計(jì) 72 2.10.4 平臺(tái)梁的設(shè)計(jì) 74 2.11基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 77 2．11．1 獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 77 b) 基底尺寸的確定 78 C) 確定基礎(chǔ)高度 79 d) 基底配筋 81 2．11．2 聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 85 2.12 縱向連續(xù)梁設(shè)計(jì) 90 2.12.1 荷載計(jì)算 90 2.12.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖 90 2.12.3 內(nèi)力計(jì)算 91 2.12.4 配筋計(jì)算 92 目錄 1.1 工程概況 建筑層數(shù)主體5層，底層層高4.2m，其它層高3.9m，階梯教室底層層高4.2m，其它層高4.8m，室內(nèi)外高差450mm，女兒墻高1450mm，建筑高度21.68m，建筑面積約5100m2。 1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及布置 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是由梁，柱通過節(jié)點(diǎn)連接組成的承受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)體系。墻體只給圍護(hù)和隔斷作用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)具有建筑平面布置靈活，室內(nèi)空間大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子、輕工、食品、化工等多層廠房和住宅、辦公、商業(yè)、旅館等民用建筑。因此這次設(shè)計(jì)的成集中學(xué)教學(xué)樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。 按結(jié)構(gòu)布置不同，框架結(jié)構(gòu)可以分為橫向承重，縱向承重和縱橫向承重三種布置方案。 本次設(shè)計(jì)的教學(xué)樓采用橫向承重方案，豎向荷載主要由橫向框架承擔(dān)，樓板為預(yù)制板時(shí)應(yīng)沿橫向布置，樓板為現(xiàn)澆板時(shí)，一般需設(shè)置次梁將荷載傳至橫向框架。橫向框架還要承受橫向的水平風(fēng)載和地震荷載。在房屋的縱向則設(shè)置連系梁與橫向框架連接，這些聯(lián)系梁與柱實(shí)際上形成了縱向框架，承受平行于房屋縱向的水平風(fēng)荷載和地震荷載。 1.3變形縫的設(shè)置 在結(jié)構(gòu)總體布置中，為了降低地基沉降、溫度變化和體型復(fù)雜對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，可以設(shè)置沉降縫、伸縮縫和防震縫將結(jié)構(gòu)分成若干獨(dú)立的單元。 當(dāng)房屋既需要設(shè)沉降縫，又需要設(shè)伸縮縫，沉降縫可以兼做伸縮縫，兩縫合并設(shè)置。對(duì)有抗震設(shè)防要求的的房屋，其沉降縫和伸縮縫均應(yīng)該符合防震縫的要求，并進(jìn)可能做到三縫合一。 1.4 構(gòu)件初估 1.4.1 柱截面尺寸的確定 柱截面高度可以取，H為層高；柱截面寬度可以取為。選定柱截面尺寸為500 mm×500mm 1.4.2 梁尺寸確定 框架梁截面高度取梁跨度的l/8~l/12。該工程框架為縱橫向承重，根據(jù)梁跨度可初步確定框架梁300mm×600mm 1.4.3 樓板厚度 樓板為現(xiàn)澆雙向板，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)板厚取120mm。 1.5 基本假定與計(jì)算簡(jiǎn)圖 1.5.1 基本假定 第一：平面結(jié)構(gòu)假定：該工程平面為正交布置，可認(rèn)為每一方向的水平力只由該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，垂直于該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不受力。 第二：由于結(jié)構(gòu)體型規(guī)整，布置對(duì)稱均勻，結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響。 1.5.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖 在橫向水平力作用下，連梁梁對(duì)墻產(chǎn)生約束彎矩，因此將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為剛結(jié)計(jì)算體系，計(jì)算簡(jiǎn)圖如后面所述。 1.6荷載計(jì)算 作用在框架結(jié)構(gòu)上的荷載通常為恒載和活載。恒載包括結(jié)構(gòu)自重、結(jié)構(gòu)表面的粉灰重、土壓力、預(yù)加應(yīng)力等。活荷載包括樓面和屋面活荷載、風(fēng)荷載、雪荷載、安裝荷載等。 高層建筑水平力是起控制作用的荷載，包括地震作用和風(fēng)力。地震作用計(jì)算方法按《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行，對(duì)高度不超過40m以剪切為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法。 豎向荷載主要是結(jié)構(gòu)自重（恒載）和使用荷載（活載）。結(jié)構(gòu)自重可由構(gòu)件截面尺寸直接計(jì)算，建筑材料單位體積重量按荷載規(guī)范取值。使用荷載（活荷載）按荷載規(guī)范取值，樓面活荷載折減系數(shù)按荷載規(guī)范取用。 1.7側(cè)移計(jì)算及控制 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移由梁柱桿件彎曲變形和柱的軸向變形產(chǎn)生的。在層數(shù)不多的框架中，柱軸向變形引起的側(cè)移很小，可以忽略不計(jì)。在近似計(jì)算中，一般只需計(jì)算由桿件彎曲引起的變形。 當(dāng)一般裝修標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，框架結(jié)構(gòu)在地震作用下層間位移和層高之比、頂點(diǎn)位移與總高之比分別為1：650，1：700。 框架結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的變形驗(yàn)算要求各層的層間側(cè)移值與該層的層高之比不宜超過1/550的限值。 1.8 內(nèi)力計(jì)算及組合 1.8.1 豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算 豎向荷載下內(nèi)力計(jì)算首先根據(jù)樓蓋的結(jié)構(gòu)平面布置，將豎向荷載傳遞給每榀框架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在豎向荷載下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法計(jì)算各敞口單元的內(nèi)力，然后在將各敞口單元的內(nèi)力進(jìn)行疊加；連梁考慮塑性內(nèi)力重分布而進(jìn)行調(diào)幅，按兩端固定進(jìn)行計(jì)算。 1.8.2 水平荷載下的計(jì)算 利用D值法計(jì)算出框架在水平荷載作用下的層間水平力，然后將作用在每一層上的水平力按照該榀框架各柱的剛度比進(jìn)行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的彎矩，利用節(jié)點(diǎn)平衡求出梁端彎矩。 1.8.3 內(nèi)力組合 第一：荷載組合。荷載組合簡(jiǎn)化如下： （1）恒荷載+活荷載、（2）恒荷載+風(fēng)荷載、（3）恒荷載+活荷載+風(fēng)荷載、（4）恒荷載+地震荷載+活荷載。 第二：控制截面及不利內(nèi)力。框架梁柱應(yīng)進(jìn)行組合的層一般為頂上二層，底層，混凝土強(qiáng)度、截面尺寸有改變層及體系反彎點(diǎn)所在層。 框架梁控制截面及不利內(nèi)力為：支座截面，－Mmax，Vmax，跨中截面，Mmax。 框架柱控制截面為每層上、下截面，每截面組合：Mmax及相應(yīng)的N、V，Nmax及相應(yīng)M、V，Nmin及相應(yīng)M、V。 1.9 基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 在荷載作用下，建筑物的地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)3部分彼此聯(lián)系、相互制約。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料，綜合考慮地基——基礎(chǔ)——上部結(jié)構(gòu)的相互作用與施工條件，通過經(jīng)濟(jì)條件比較，選取安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)和施工簡(jiǎn)便的地基基礎(chǔ)方案。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、施工等因素，優(yōu)先選用整體性較好的獨(dú)立基礎(chǔ)。 1.10 施工材料 第一：本工程中所采用的鋼筋箍筋為Ⅰ級(jí)鋼，fy=210N/m㎡,主筋為Ⅱ級(jí)鋼， fy=300N/m㎡。 第二：柱梁鋼筋混凝土保護(hù)層為35mm,板為15mm。 第三：鋼筋的錨固和搭接按國家現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。 第四：本工程所有混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30。 第五：墻體外墻及疏散樓梯間采用240厚蒸壓灰砂磚。 第六：當(dāng)門窗洞寬≤1000mm時(shí),應(yīng)采用鋼筋磚過梁,兩端伸入支座370并彎直鉤;門窗洞寬≥1000mm時(shí),設(shè)置鋼筋混凝土過梁。 1.11 施工要求及其他設(shè)計(jì)說明 第一：本工程上部樓板設(shè)計(jì)時(shí)未考慮較大施工堆載（均布），當(dāng)外荷載達(dá)到3.0Kn/m時(shí)，應(yīng)采取可靠措施予以保護(hù)。 第二：本工程女兒墻壓頂圈梁為240mm×120mm，內(nèi)配4φ8，F(xiàn)φ6@250，構(gòu)造柱為240mm×240mm，內(nèi)配4φ10，φ6@250，間隔不大于2000mm 第三；施工縫接縫應(yīng)認(rèn)真處理，在混凝土澆筑前必須清除雜物，洗凈濕潤(rùn)，在刷2度純水泥漿后，用高一級(jí)的水泥沙漿接頭，再澆筑混凝土。 第四：未詳盡說明處，按相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。 2 設(shè)計(jì)計(jì)算書 2.1 設(shè)計(jì)資料 （1）工程名稱：鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院教學(xué)樓方案（二） （2） 結(jié)構(gòu)形式：現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸為6.6m×6.6m， 6.9m×7.2m。 （3） 工程概況：建筑層數(shù)主體5層，底層層高4.2m，其它層高3.9m，階梯教室底層層高4.2m，其它層高4.8m，室內(nèi)外高差450mm，女兒墻高1450mm，建筑高度21.68m，建筑面積約5100m2。 （4） 基本風(fēng)壓：0.45 kN/ m2，地面粗糙度為C類。 （5） 基本雪壓：0.40 kN/ m2。 （6） 抗震設(shè)防烈度：七度設(shè)防。 （7） 材料選用： 鋼筋：梁、柱中的縱向鋼筋采用HRB335，板中鋼筋和箍筋采用HPB235；基礎(chǔ)中除分布鋼筋和箍筋采用HPB235外，其余鋼筋采用HRB335。 混凝土：采用C30混凝土； 墻體：采用加氣混凝土砌塊，重度=5.5 kN/m3 ； 窗：鋁合金窗，=0.35 kN/m3 ； （8） 墻體厚度：外墻墻厚370mm，廁所墻厚200mm，其余墻厚為240mm。 結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖: 2.2 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖 根據(jù)該房屋的使用功能及建筑設(shè)計(jì)的需求，進(jìn)行了建筑平面、立面、及剖面設(shè)計(jì)其各層建筑平面剖面示意圖如建筑設(shè)計(jì)圖，主體結(jié)構(gòu)4層，層高均為3.9m。 填充墻面采用240 mm厚的灰砂磚砌筑，門為木門，窗為鋁合金窗，門窗洞口尺寸見門窗表。 樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓板厚度取120mm，梁載面高度按梁跨度的1/12~1/8估算，由此估算的梁載面尺寸見表1，表中還給出柱板的砱強(qiáng)度等級(jí)。C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2） 表1 梁截面尺寸 層次 砼強(qiáng)度 橫梁（bh） 縱梁(bh) AB跨 BC跨 CD跨 1-5 C30 300600 250500 300600 250500 柱載面尺寸可根據(jù)式N=βFgEn Ac≥N/[UN]fc估算表2查得該框架結(jié)構(gòu)在30m以下，撫震得級(jí)為三級(jí)，其軸壓比值[UN]=0.9 表2 抗震等級(jí)分類 結(jié)構(gòu)類型 烈 度 6 7 8 9 框架結(jié)構(gòu) 高度/m ≤30 ＞30 ≤30 ＞30 ≤30 ＞30 ≤25 框架 四 三 三 二 二 一 一 劇場(chǎng)、體育等 三 二 一 一 表3 軸壓比限值 結(jié)構(gòu)類型 抗 震 等 級(jí) 一 二 三 框架結(jié)構(gòu) 0.7 0.8 0.9 柱截面尺寸：柱截面高度可取h=（1/15-1/20）H，H為層高；柱截面高度可取b=（1-2/3）h，并按下述方法進(jìn)行初步估算。 a） 框架柱承受豎向荷載為主時(shí)，可先按負(fù)荷面積估算出柱軸力，再按軸心受壓柱驗(yàn)算。考慮到彎矩影響，適當(dāng)將柱軸力乘以1.2-1.4的放大系數(shù)。 b） 對(duì)于有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu),為保證柱有足夠的延性,需要限制柱的軸壓比,柱截面面積應(yīng)滿足下列要求。 c) 框架柱截面高度不宜小于400mm,寬度不宜小于350mm。為避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長(zhǎng)邊之比不宜大于4。 根據(jù)上述規(guī)定并綜合考慮其他因素，設(shè)計(jì)柱截面尺寸取值統(tǒng)一取500500mm。 基礎(chǔ)采用柱下條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)+距離室外地平0.5，室內(nèi)外高差為0.45,框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示，取頂層柱的形心線作為框架柱的軸線，梁軸線取至板底，2-5層柱高度即為層高3.9m，底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板底，即h1=4.2+0.45+0.5=5.15m。框架計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖1。 圖1 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖 2.3 荷載計(jì)算 2.3.1 恒載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 屋面：剛性防水屋面(有保溫層) ： 40厚C20細(xì)石砼內(nèi)配直徑4間距150雙向鋼筋 0.8 kN/m2 20厚1:3水泥砂漿找平 0.02x20=0.4kN/m2 70厚水泥防水珍珠巖塊或?yàn)r青珍珠巖保溫層 0.07x10=0.7 kN/m2 20厚1:3水泥砂漿找平層 0.02x20=0.4 kN/m2 100 厚結(jié)構(gòu)層　　　　　　　　　　　　　　 0.1x25=2.5 kN/m2 12厚板底抹灰　　　　　　　　　　　　　 0.012x20=2.5 kN/m2 合 計(jì) 　　　　　　　　　 4.82kN/m2 樓面： 水磨石地面(10mm面層,20mm水泥砂漿打底，素水泥打底) 0.65kN/m2 130厚鋼筋砼板 　　　　　25×0.13=3.25 kN/m2 12厚水泥沙漿　　　　　　　　　　　　　　0.012×20=2.5 kN/m2 合 計(jì) 　　　　　　　　　　4.14 kN/m2 梁自重： 邊跨梁 bXh=300×600mm 梁自重 25×0.3×(0.6-0.13)=3.75kN/m 抹灰層：12厚水泥砂漿 ＜0.012×(0.6-0.13)×2+0.012×0.3＞×20＝0.312kN/m 合計(jì) 4.062kN/m2 中間跨梁 bXh=250×500mm 梁自重 25×0.25×(0.5-0.13)=3.00kN/m 抹灰層：12厚水泥砂漿 ＜0.012×(0.5-0.13)×2+0.012×0.25＞×20＝0.26kN/m 合計(jì) 3.26kN/m2 柱自重：　bXh=500×500mm 柱自重 25×0.50×0.50=6.25kN/m 抹灰層：12厚水泥砂漿 0.012×0.50×4×20＝0.48kN/m 合計(jì) 6.73kN/m 外縱墻自重： 標(biāo)準(zhǔn)層： 縱墻（240灰砂磚） 　　　　　18×(3.9-0.5-1.8)×0.24=6.48kN/m 鋁合金門窗　　　　　　　　　　　　　　　 0.35×1.8 =0.63kN/m 水泥粉刷外墻面　　　　　　　　　 0.36×(3.60-1.80)=0.756kN/m 水泥粉刷內(nèi)墻面　　　　　 0.36×(3.60-1.80)=0.756kN/m 合計(jì) 8.622kN/m2 底層： 縱墻（240灰砂磚） 　　　　　　　　　 18×(4.85-1.80-0.50-0.40)×0.24=9.288kN/m 鋁合金門窗　　　　　　　　　　　　　　　 0.35×1.8=0.63kN/m 釉面磚外墻面　　　　　　　　 0.5×(4.35-1.80-0.50)=1.025kN/m 水泥粉刷內(nèi)墻面 0.756kN/m 合計(jì) 11.70kN/m 內(nèi)縱墻自重： 標(biāo)準(zhǔn)層： 縱墻（240灰砂磚） 　　　　　 18×(3.90-0.50)×0.24=14.688kN/m 水泥粉刷墻面　　　　　　　　　0.36×(3.90-0.5)×2.00=2.448kN/m 合計(jì) 17.136kN/m2 底層： 縱墻（240灰砂磚） 　　　　　　　　　 18×(4.85-0.50-0.40)×0.24=17.06kN/m 水泥粉刷墻面　　　　　　　　　　　　 0.36×3.90×2=2.808kN/m 合計(jì) 19.87kN/m 2.3.2 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 第一：面和樓屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 根據(jù)荷載規(guī)范查得： 上人屋面　 2.0 樓面：教室 2.0 走道 2.5 第二：雪荷載　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 0.4 屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，兩者中取大值。 2.3.3 豎向荷載下框架受荷總圖 本次設(shè)計(jì)的教學(xué)樓縱向柱距為4.50m,橫梁跨度為6.90m，單區(qū)格板為4.50m×6.90m。L1/L2=1.5<2所以按雙向板傳遞荷載，板上荷載分配如圖２所示。 圖2 板面荷載分配圖 圖3 計(jì)算單元的選取 第一：1-2軸間框架 　屋面板荷載： 　板傳至梁上的三角形和梯形荷載等效為均布荷載 　 恒載　 4.82×1/2×6.9×5/8×2=20.78 kN/m 　 活載 2.0×1/2×6.9×5/8×2=8.625 kN/m 樓面板荷載： 恒載　 4.14×1/2×6.9×5/8×2=17.85kN/m 活載 2.0×1/2×6.9×5/8×2=8.625kN/m　 梁自重 1-2軸間框架梁均布荷載： 屋面梁 恒載=梁自重+板傳荷載 =4.06+20.78=24.84 kN/m 活載=板傳荷載=8.625 kN/m 樓面梁 恒載=梁自重+板傳荷載 =4.06+17.85+11.136=33.046kN/m 活載=板傳荷載 =8.625 kN/m 第二：2-3軸間框架梁均布荷載： 　屋面板傳荷載： 　恒載　 　活載 樓面板荷載： 恒載　 活載 梁自重 2-3軸間框架梁均布荷載： 屋面梁 恒載=梁自重+板傳荷載 活載=板傳荷載 樓面梁 恒載=梁自重+板傳荷載+墻自重 活載=板傳荷載 第三：3-4軸間框架梁均布板荷載同A-B軸 第四：1柱縱向集中荷載計(jì)算 頂層柱： 女兒墻自重(做法:墻高 900mm,100mm砼壓頂) 頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載+板傳荷載 頂層柱活載=2.0×1/2×6.9×5/8（6.9-0.5）=27.6kN 標(biāo)準(zhǔn)層柱： 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=墻自重 +梁自重+板傳荷載 8.625×6.4/2=27.6kN 第五：2柱縱向集中荷載計(jì)算 頂層柱： 頂層柱恒載=梁自重+板傳荷載 =3.26×（6.9-0.5）+4.82×1/2×6.9×5/8×（6.9-0.5）+4.82×1/2×2.1×（1-2×0.152+0.153）×（6.9-0.5） =20.86+66.52+31.04=118.42kN 2.0×1/2×6.9×5/8×（6.9-0.5）+2.0×1/2×2.4×5/8×（6.9-0.5）=27.6+9.6=37.2kN 標(biāo)準(zhǔn)層柱： 標(biāo)準(zhǔn)層柱恒載=內(nèi)縱墻自重+梁自重+板傳荷載 17.14×（6.9-0.5）+3.62×（6.9-0.5）+4.14×1/2×6.9×5/8×（6.9-0.5）+4.14×1/2×2.1×5/8×（6.9-0.5） =109.7+23.17+57.13+17.39=207.39kN 頂層柱活載=2.0×1/2×6.9×5/8×（6.9-0.5）+2.5×1/2×2.1×5/8×（6.9-0.5）=27.6+10.5=38.1kN 基礎(chǔ)頂面恒載=底層內(nèi)總墻+基礎(chǔ)梁自重 結(jié)構(gòu)在進(jìn)行梁柱的布置時(shí)柱軸線與梁的軸線不重合，因此柱的豎向荷載對(duì)柱存在偏心。框架的豎向荷載及偏心距如圖4所示。 圖4 框架豎向荷載圖 2.3.4 重力荷載代表值計(jì)算 結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值加上各可變荷載組合值，即 其中可變荷載為雪荷載 屋面活載 樓面活載：教室 走道 （1） 屋面處的重力荷載代表值的計(jì)算 女兒墻的計(jì)算 屋面板結(jié)構(gòu)層及構(gòu)造層自重的標(biāo)準(zhǔn)層 頂層的墻重 （2） 其余層樓面處重力荷載代表值計(jì)算 （3） 底層樓面處重力荷載代表值計(jì)算 （4） 屋頂雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （5） 樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （6） 總重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.4 地震作用計(jì)算 2.4.1 橫向框架側(cè)移剛度計(jì)算 橫梁線剛度ib計(jì)算過程見下表4，柱線剛度ic計(jì)算見表5。 表4 橫梁線剛度ib計(jì)算表 層次 類 別 Ec/ (N/mm2) b×h/mm2 Io/mm4 L/mm EcIo/L (N.mm) 1.5EcIo/L 2EcIo/L 1-5 AB跨 3.0×104 300×600 5.4×109 6300 2．57×1010 3.85×1010 5．14×1010 BC跨 3.0×104 250×500 2．6×109 2100 3．71×1010 5．57× 1010 7．43×1010 表5 柱線剛度ic計(jì)算表 層次 Hc/mm Ec/(N/mm2) b×h/mm2 Ic/mm4 EcIc/hc/(N.mm) 1 5150 3.0×104 500×500 3．22×1010 2-5 3900 3.0×104 500×500 4．00×1010 取BC跨梁的相對(duì)線剛度為1.0，則其他為： AB 跨 BC跨 1層柱 2-5層柱 相對(duì)剛度I 0.69 1.0 0.43 0.54 框架梁柱的相對(duì)線剛度如圖4，作為計(jì)算各節(jié)點(diǎn)桿端彎矩分配系數(shù)的依據(jù)。 圖5 計(jì)算簡(jiǎn)圖 柱的側(cè)移剛度按式D=αc計(jì)算，式由系數(shù)αc為柱側(cè)移剛度修正系數(shù)，由相關(guān)的表可查，根據(jù)梁柱線剛度比的不同。例如，中框架柱分中柱和邊柱，邊柱梁分中柱和邊柱等，現(xiàn)以第2層B-3柱的側(cè)移剛度計(jì)算為例，其余見表6 表6 框架柱側(cè)移剛度 A ,D軸中框架邊柱 層次 線剛度 (一般層) (一般層) 根數(shù) ( 底層) (底層) 1 3．22×1010 1．58 0.581 9544 6 2-5 4．00×1010 1 .27 0.388 12245 6 A-1,5、D-1,5軸邊框架邊柱 層次 αc Di 根數(shù) 1 3．22×1010 1 .19 0.53 8706 4 2-5 4．00×1010 0．95 0.32 10099 4 B C軸中框架中柱 層次 αc Di 根數(shù) 1 3．22×1010 4．36 0.764 12550 6 2-5 4．00×1010 3．14 0.611 19278 6 B C軸邊框架中柱 層次 αc Di 根數(shù) 1 3．22×1010 3．27 0.715 11745 4 2-5 4．00×1010 2．62 0.567 17893 4 把上述不同情況下同層框架柱側(cè)移剛度相加，即得框架各層間側(cè)移剛度∑Di見下表： 橫向框架層間側(cè)移剛度（N/mm） 層次 1 2 3 4 5 ∑Di 214368 305882 305882 305882 305882 2.4.2橫向自振周期計(jì)算 橫向地震自振周期利用頂點(diǎn)假想側(cè)移計(jì)算，計(jì)算過程見表7 表7 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的假想側(cè)移計(jì)算 層次 Gi/kN Vi/kN ΣDi(N/mm) Δμi(mm) μi/mm 5 4139 2243 305882 11.5 181．8 4 4139 4139 305882 13．5 177．8 3 4884 9023 305882 29. 5 164．3 2 4884 13907 305882 45．5 134．8 1 5233 19140 214368 89．3 89．3 按式T1=1.7計(jì)算基本周期T1，其中μT的量綱為m 取=0.7則 T1=1.7×0.7×=0.502S 2.4.3 橫向水平地震力計(jì)算 本工程中結(jié)構(gòu)不超過40m質(zhì)量和剛度沿度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用，結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按式FEK=α1Gep計(jì)算即 Gep=0.85ΣG1 =0.85×19140 =16269kN 由于該工程所在地抗震設(shè)防烈度為6度，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，則。 ， 則 （ 式中 r---衰減指數(shù)，在的區(qū)間取0.9, ---阻尼調(diào)整系數(shù),除有專門規(guī)定外,建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05,相應(yīng)的） 因1.4Tg=1.4×0.45=0.63>T1=0.502S，則取為0 FI=（1-δn） 各層橫向地震作用及樓層地震剪力計(jì)算見表8 表8 各層橫向地震作用及樓層地震剪力 層次 hi Hi Gi GiHi Fi Vi 5 3.9 20.75 4139 71265 0.361 218.17 150.46 4 3.9 16.85 4139 68500 0.345 202.07 202.07 3 3.9 12.95 4884 61782.6 0.311 182.15 384.22 2 3.9 9.05 4884 42735 0.215 125.93 510.15 1 5.15 5.15 5233 25380 0.128 74.97 585.12 各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布如圖5，6 2.4.4 水平地震作用下的位移驗(yàn)算 水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移和頂點(diǎn)位移μi分別按式 和μ(Δμ)k計(jì)算 計(jì)算過程見表9，表中還計(jì)算了各層的層間彈性位移角=Δμi/hi 表9 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算 層次 Vi Di △μi μi hi θe= 5 186.52 305882 0.58 7.25 3900 1/6112 4 202.07 305882 0.66 6.32 3900 1/5909 3 384.22 305882 1.26 5.66 3900 1/3095 2 510.15 305882 1.67 4.40 3900 1/2335 1 585.12 214368 2.73 2.73 4850 1/1777 由表9可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第1層，其值為1/6112＜1/550滿足式Δμe≤[θe]h的要求，其中[Δμ/h]=1/550由表查得。 2.4.5 水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算 水平地震作用下的內(nèi)力采用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法?？蚣苤思舻都暗染胤謩e按式Vij= 計(jì)算，其中Dij取自表∑Dij取自表5，層間剪刀取自表7，各柱反彎點(diǎn)高度比y按式y(tǒng)=yn+y1+y2+y3確度，各修正值見表10，各層柱剪力計(jì)算見表9。 表10 柱剪力計(jì)算 層次 A軸柱 B軸柱 C軸柱 D軸柱 第 五 層 同A軸 同B軸 第 四 層 同A軸 同B軸 第 三 層 同A軸 同B軸 層次 A軸柱 B軸柱 C軸柱 D軸柱 第 二 層 同A軸 同B軸 第 一 層 同A軸 同B軸 表11 各柱的反彎點(diǎn)高度 層次 A軸柱 B軸柱 C軸柱 D軸柱 第 五 層 同A軸 同B軸 第 四 層 同A軸 同B軸 第 三 層 同A軸 同B軸 第 二 層 同A軸 同B軸 層次 A軸柱 B軸柱 C軸柱 D軸柱 第 一 層 同A軸 同B軸 梁端彎矩剪力及柱軸力發(fā)別按下式計(jì)算： Vb=(Mb1+ Mb2)/l， Ni= 表12 橫向水平地震作用下A軸框架柱 層號(hào) 5 6．56 0．322 18.24 9.64 4 8．09 0．364 20.07 11.48 3 15．38 0．45 32.99 26.99 2 20．41 0．464 42.67 36.93 1 26．1 0．587 52.28 74.31 表13 橫向水平地震作用下B軸框架柱 層號(hào) 5 10．68 0．45 23．28 20．43 4 13．26 0．45 28．44 23．27 3 25．36 0．50 49．45 49．45 2 30．67 0．50 59．81 59．81 1 34．26 0．55 74．77 91．39 結(jié)果如圖8，圖9，圖10 圖8 地震作用下的框架彎矩圖 圖9 地震作用下的框架剪力圖 10 地震作用下的框架軸力圖 2.5 豎向荷載作用框架內(nèi)力計(jì)算 豎向荷載作用下的內(nèi)力一般可采用近似法，有分層法，彎矩二次分配法和迭代法。當(dāng)框架為少層少跨時(shí)，采用彎矩二次分配法較為理想。這里豎向荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法。 豎向荷載作用下,框架的內(nèi)力分析除活荷載較大的工業(yè)與民用建筑.可以不考慮活荷載的不利布置,這樣求得的框架內(nèi)力,梁跨中彎距較考慮活載不利布置法求得的彎局偏低,但當(dāng)活載占總荷載的比例較小時(shí),其影響很小.若活荷載占總荷載的比例較大時(shí),可在截面配筋時(shí),將跨中彎距乘以1.1~1.2的較大系數(shù)。 框架橫梁均布恒荷載、活荷載可從前面荷載計(jì)算中查得。具體數(shù)值見圖10。其中框架柱的相對(duì)線剛度除底層柱之外其于各層乘以0.9。 圖11 橫向框架荷載作用圖 由于柱縱向集中荷載的作用，對(duì)柱產(chǎn)生偏心。在恒荷載和活荷載的作用下的偏心矩如圖12，13所示。 圖12 豎向恒載引起的偏心彎矩 圖13 豎向活載引起的偏心彎矩 2.5.1 梁柱端的彎矩計(jì)算 梁端柱端彎矩采用彎矩分配法計(jì)算。計(jì)算步驟為： （1） 將原框架分為5個(gè)敞口單元，除底層柱外的其于各層柱的相對(duì)線剛度乘以0.9。 （2） 用彎矩分配法計(jì)算每一個(gè)敞口單元的桿端彎矩，底層柱的傳遞系數(shù)為0.5，其余各層柱的傳遞系數(shù)為1/3。 將分層法所得到的彎矩圖疊加，并將節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行再分配。 梁端固定彎矩計(jì)算： 恒載： 屋面： 樓面： 活載： 屋面： 屋面： 分層法計(jì)算見圖14、15、16。 圖14 頂層彎矩分配及彎矩圖 圖15 三-二層彎矩分配及彎矩圖 圖16 底層彎矩分配及彎矩圖 豎向均布恒載作用下的框架彎矩圖如圖17。 圖17 豎向均布恒載作用下的框架彎矩圖 豎向均布活荷載作用下的框架內(nèi)力計(jì)算方法同上，結(jié)果見圖18、19、20、21。 圖18頂層彎矩分配及彎矩圖 圖19四-二層彎矩分配及彎矩圖 圖20底層彎矩分配及彎矩圖 圖21活荷載作用下的彎矩圖 對(duì)節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行再次分配，以恒荷載作用下五層左上節(jié)點(diǎn)為例： 圖22 彎矩二次分配圖 其余各節(jié)點(diǎn)彎矩分配見圖中數(shù)據(jù)?；詈奢d作用下中間節(jié)點(diǎn)彎矩相差不大，不在分配。 本設(shè)計(jì)中梁端彎矩的調(diào)幅系數(shù)取0.8。調(diào)幅結(jié)果表14。 表14 梁端彎矩的調(diào)幅 AB跨 BC跨 CD跨 調(diào)幅前 調(diào)幅后 調(diào)幅前 調(diào)幅后 恒載 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 梁左 梁右 五層 39.28 71.63 31.54 57．60 28.20 29.20 24.08 39.632 四層 40．11 72．42 32．09 57．94 28．91 28．91 23．13 38．224 三層 75．02 105．38 60．02 84．30 27．58 27．58 22．06 37．936 二層 75．62 106．05 60．50 84．84 27．10 27．10 21．68 37．52 一層 67．41 103．43 53．93 82．74 29．76 29．76 23．81 39．05 活載 四層 13．81 23．36 11．05 18．69 10．84 10．84 8．67 8．67 三層 19．70 24．15 15．76 19．32 8．25 8．25 6．6 6．6 二層 19．09 24．15 15．21 19．32 8．25 8．25 6．6 6．6 一層 17．21 24．08 13．77 19．26 8．48 8．48 6．78 6．78 2.5.2 梁端剪力和軸力計(jì)算 梁端剪力 柱軸力 具體計(jì)算結(jié)果見表15,16,17,18,19,20。 表15 恒載作用下AB梁端剪力計(jì)算 層號(hào) 5 23．04 6．3 72．58 6．63 65．95 79．21 4 23．04 6．3 72．58 6．63 65．95 79．21 3 31．496 6．3 99．21 5．47 93．74 104．68 2 31．496 6．3 99．21 5．66 93．55 104．87 1 31．496 6．3 99．21 6．11 93．10 104．32 表16 恒載作用下BC梁端剪力計(jì)算 層號(hào) 5 13．38 2．1 14．05 0 14．05 14．05 4 13．38 2．1 14．05 0 14．05 14．05 3 23．09 2．1 24．24 0 24．24 24．24 2 23．09 2．1 24．24 0 24．24 24．24 1 23．09 2．1 24．24 0 24．24 24．24 表17 活載作用下AB梁端剪力計(jì)算 層號(hào) 5 7．88 6．3 24．82 2．15 22．67 26．97 4 7．88 6．3 24．82 2．15 22．67 26．97 3 7．88 6．3 24．82 1．09 23．73 25．91 2 7．88 6．3 24．82 1．19 23．73 25．91 1 7．88 6．3 24．82 1．32 23．73 26．14 表18 活載作用下BC梁端剪力計(jì)算 層號(hào) 5 4．2 2．1 4．41 0 4．41 4．41 4 4．2 2．1 4．41 0 4．41 4．41 3 5．25 2．1 5．51 0 5．51 5．51 2 5．25 2．1 5．51 0 5．51 5．51 1 5．25 2．1 5．51 0 5．51 5．51 表19 恒載作用下的剪力和軸力 層 次 總剪力 柱軸力 AB跨 BC跨 A柱 B柱 5 66.23 79．58 14．05 120.43 163.28 158.46 174.33 4 65．95 79．21 14．05 182．39 208．63 205．88 232．12 3 93．74 104．68 24．24 422．95 449．24 433．17 460．06 2 93．55 104．87 24．24 663．32 628．61 790．76 817．05 1 93．1 105．32 24．24 903．24 935．88 1148．20 1174．49 表20 活載作用下的剪力和軸力 層 次 總剪力 柱軸力 AB跨 BC跨 A柱 B柱 5 27．67 26．97 4．41 38.25 51.63 4 27．67 26．97 4．41 52．87 66．18 3 23．73 25．91 5．51 103．80 133．30 2 23．73 25．91 5．51 154．73 200．42 1 23．50 26．14 5．51 205．66 267．77 2.6 風(fēng)荷載計(jì)算 本設(shè)計(jì)地區(qū)基本風(fēng)壓為，所設(shè)計(jì)的建筑地處農(nóng)村，風(fēng)壓高度變化系數(shù)按B類地區(qū)考慮風(fēng)壓體型系數(shù)迎風(fēng)面為0.8，背風(fēng)面為0.5。由于房屋的高度不大，風(fēng)振系數(shù)都取為1.0。B為6.3m。 風(fēng)荷載作用下各層的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值及柱剪力如圖23所示 圖23風(fēng)荷載作用位置 各層作用風(fēng)荷載值安下式計(jì)算： 計(jì)算結(jié)果見表21。 表21 各層的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 離地高度（m） 20.75 1.21 1.0 1.3 0.4 3.9 1．8 10．26 16．85 1.16 1.0 1.3 0.4 3.9 1．8 10．83 12.95 1.06 1.0 1.3 0.4 3.9 3.9 13．54 續(xù)表21 離地高度 9.05 1.0 1.0 1.3 0.4 3.9 3.9 12．77 5.15 1.0 1.0 1.3 0.4 5.15 4.2 13．51 2.7內(nèi)力組合 荷載組合時(shí)考慮四種荷載組合形式：（1）恒荷載+活荷載、（2）恒荷載+活荷載、（3）恒荷載。 具體組合見表： 表22 橫梁內(nèi)力組合表 層 次 位 置 內(nèi) 力 荷載類型 內(nèi)力組合 恒① 活② 地震③ 1.2①+1.4② 1.35①+1.0② 1.2（①+0.5②）±1.3④ 5 A M -32.09 -11.05 -51.47 -51.92 -17.05 69.23 V 65.95 22.67 110.88 111.7 86.46 99.02 M -57.94 -18.69 -106.76 -107.88 -76.32 -103.18 V -79.12 -26.97 -132.81 -133.90 -104.95 -117.51 M -23.13 -8.67 -39.90 -39.90 -14.85 -51.07 V 14.05 4.41 23.03 23.38 -2.902 41.92 跨中 66.85 23.26 112.78 113.51 87.85 100.51 -15.75 -6.35 -27.79 -27.61 -22.71 22.71 4 A M -32.09 -11.05 -51.47 -51.92 -17.05 69.23 V 65.95 22.67 110.88 111.7 86.46 99.02 M -57.94 -18.69 -106.76 -107.88 -76.32 -103.18 V -79.12 -26.97 -132.81 -133.90 -104.95 -117.51 M -23.13 -8.67 -39.90 -39.90 -14.85 -51.07 V 14.05 4.41 23.03 23.38 -2.902 41.92 跨中 66.85 23.26 112.78 113.51 87.85 100.51 -15.75 -6.35 -27.79 -27.61 -22.71 22.71 3 A M -60.02 -15.76 -91.49 -94.12 -36.34 -122.12 V 93.74 23.73 145.71 150.28 114.47 138.99 M -84.30 -19.32 -132.25 -136.81 -81.28 -149.92 V -104.68 -25.91 -161.89 -167.23 -105.38 -129.9 M -22.06 -6.60 -35.71 -36.38 15.89 -76.75