六层框架结构住宅毕业设计

　目录

　 第 第1 章

　 设计条件· ........................................................................................................................................ 1

　1.1建筑设计资料 ................................................................................................................................................... 1

　1.1.1工程地质报告摘要 ......................................................................................................................................... 1

　1.1.2 气象条件摘要 .............................................................................................................................................. 1

　1.1.3 活荷载 .......................................................................................................................................................... 1

　1.1.4 该地区基本烈度为7度（近震）

　................................................................................................................. 1

　第 第2 章

　 结构选型及布置 ................................................................................................................................ 2

　2.1结构布置及计算简图的确定 ............................................................................................................................ 2

　2.2承重方案选择 ................................................................................................................................................... 2

　2.3梁、柱截面尺寸初估 ........................................................................................................................................ 2

　2.4结构计算简图 ................................................................................................................................................... 4

　第 第3 章 荷载计算 .................................................................................................................................................... 5

　3.1恒荷载计算 ....................................................................................................................................................... 5

　3.1.1屋面及楼面恒荷载计算 ................................................................................................................................. 5

　3.1.2．屋面及楼面活荷载计算 ............................................................................................................................. 6

　3.1.3．梁，柱，墙，门窗重力荷载的计算 ......................................................................................................... 6

　3.1.4．荷载等效转化............................................................................................................................................. 9

　3.1.5

　屋面框架节点集中荷载标准值 ................................................................................................................. 10

　3.2屋面及楼面活荷载计算 .................................................................................................................................. 11

　第 第4 章

　横向框架侧移刚度计算 ........................................................................................................................ 12

　4.1计算梁、柱的线刚度 ...................................................................................................................................... 12

　4.1.1梁的线刚度计算........................................................................................................................................... 12

　4.1.2 柱的线刚度计算......................................................................................................................................... 13

　4.2柱的侧移刚度D值的计算 ............................................................................................................................... 13

　4.2.1框架侧移刚度D值的计算 ............................................................................................................................ 13

　4.2.2不同层刚度D值的计算 ................................................................................................................................ 14

　第 第5 章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 算 ............................................................................... 14

　5.1

　横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 ............................................................................................ 14

　5.1.1

　风荷载作用计算 ......................................................................................................................................... 14

　5.1.2风荷载作用下框架结构内力计算 ............................................................................................................... 15

　 5.2

　横向地震力荷载作用下框架结构内力和侧移计算 .................................................................................... 18

　5.2.1

　基本情况 ..................................................................................................................................................... 18

　5.2.2

　地震力荷载标准值 ..................................................................................................................................... 19

　5.2.3

　横向自振周期计算 ..................................................................................................................................... 20

　5.2.4

　横向水平地震作用计算 ............................................................................................................................. 21

　5.2.5

　地震力荷载作用下的水平位移验算 ......................................................................................................... 23

　5.2.6水平地震作用下框架内力计算 ................................................................................................................... 23

　第 第6 章

　竖向荷载作用下横向框架 结构的内力计算 ......................................................................................... 28

　6.1

　恒荷载作用下的内力计算 ............................................................................................................................ 28

　6.1.1

　线刚度计算 ................................................................................................................................................. 28

　6.1.2

　恒荷载转化 ................................................................................................................................................. 28

　6.1.3

　分层法计算恒荷载作用下梁端弯矩 ......................................................................................................... 29

　6.1.4

　恒载作用下的剪力计算 ............................................................................................................................. 38

　6.2

　活荷载作用下的内力计算 ............................................................................................................................ 40

　6.2.1

　活荷载转化 ................................................................................................................................................. 40

　6.2.2

　分层法计算活荷载作用下梁端弯矩 ......................................................................................................... 40

　6.2.3

　活载作用下的剪力计算 ............................................................................................................................. 45

　第 第7 章

　梁、柱的内力组合 ................................................................................................................................ 46

　7.1梁的内力组合 ................................................................................................................................................. 46

　7.1横梁内力组合 ................................................................................................................................................. 47

　7.2框架柱内力组合 ............................................................................................................................................. 50

　第 第8 章

　梁、柱的截面设计 ................................................................................................................................ 57

　8.1 框架梁的配筋计算

　 （仅以一层梁为例说明计算过程）：

　.................................................................... 57

　8.1.1正截面受弯承载力计算 ............................................................................................................................... 57

　8.1.2斜截面受弯承载力计算 ............................................................................................................................... 62

　8.2

　柱截面设计 .................................................................................................................................................... 63

　8.2.1已知条件 ...................................................................................................................................................... 63

　8.2.2构造要求 ...................................................................................................................................................... 63

　8.2.3剪跨比和轴压比验算 ................................................................................................................................... 64

　8.2.4柱正截面承载力计算 ................................................................................................................................... 65

　8.2.5柱斜截面承载力计算 ................................................................................................................................... 74

　8.3节点设计 ......................................................................................................................................................... 78

　8.4楼板设计 ......................................................................................................................................................... 78

　8.4.1

　A区格板的计算 ........................................................................................................................................... 78

　第 第9 章

　基础设计 ............................................................................................................................................ 81

　 9.1基础截面计算 ................................................................................................................................................. 81

　9.2地基承载力及基础冲切验算 .......................................................................................................................... 82

　9.2.1地基承载力验算........................................................................................................................................... 82

　9.2.2地基抗冲切验算........................................................................................................................................... 82

　9.3基础底板配筋计算.......................................................................................................................................... 84

　第 第10 章

　结束语 .............................................................................................................................................. 85

　参考文献 .............................................................................................................................................................. 86

　致 致

　谢 .............................................................................................................................................................. 88

　 第1章

　 设计条件 1.1建筑设计资料 本建筑为襄樊市市区一小区住宅楼。采用钢筋混凝土全现浇框架结构，建筑面积3000 m2 ，占地面积 467.28 m 2

　。

　共六层楼，底层层高2.2m，其余各层层高均为2.8m。本建筑总长为47.2m，总宽为9.9m，建筑总高为18.4m。

　1.1 1 .1 工程地质报告摘要

　拟建场地为池塘经人工填筑而成，地形平坦，场地分层情况如下：第1层为杂填土，厚0.5m;第2层为灰色粘土，厚8m;第3层为褐色粉质粘土(未揭穿)。拟建场地范围内，浅部填土为上层滞水，主要受大气降水及地表排水影响，地下水位为1.5—2.0m;承压孔隙含水层。地下水对混凝土无侵蚀性。

　1.1 1 .2 气象条件摘要

　主导风向：东北风 基本风压：

　W 0 =0.55KN/m2

　基本雪压：

　S 0 =0KN/m2

　1.1 1 .3 活荷载

　查《建筑结构荷载规范》可知 上人屋面均布活荷载标准值为2.0KN/m2

　楼面活荷载为：

　 2.0KN/m2

　楼梯活荷载为：

　 2.0 KN/m2 1.1 1. .4 4

　该地区基本烈度为7 7 度（近震）

　第2章

　 结构选型及布置 2.1结构布置及计算简图的确定 主体结构共6层，底层层高2.2m，其余各层层高均为2.8m，填充墙砌240厚空心砌块砖，门窗详见门窗表，楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。

　板厚取100 mm：3900100 97.5 40 40lh mm     2.2承重方案选择 该建筑为住宅楼，采用横向框架承重方案，三柱两跨不等跨的形式。柱网布置形式详见建筑平面图。

　2.3梁、柱截面尺寸初估 1.梁截面尺寸的估算：

　1.BD跨：

　主梁：L=5400㎜ mm mm L h 450 ~ 675 ) 12 / 1 ~ 8 / 1 (   ,取500㎜ mm mm H b 170 ~ 250 ) 3 / 1 ~ 2 / 1 (   ，取200㎜ 故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=250㎜×500㎜ 故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=200㎜×400㎜ 2.AB跨：

　主梁：L=4500㎜

　mm mm L h 375 ~ 563 ) 12 / 1 ~ 8 / 1 (   ,取500㎜ mm mm H b 170 ~ 250 ) 3 / 1 ~ 2 / 1 (   ，取200㎜ 故框架梁的截面尺寸为b×h=200㎜×500㎜

　估算梁的截面尺寸（㎜）及各层混凝土强度等级

　表2.1 层数 混 凝土 强度 等级 横梁（b×h）

　纵梁 （b×h）

　次梁 （b×h）

　AB跨 BD跨 200×500 200×400 1~6 C30 200×500 200×500

　2.柱截面尺寸的估算 框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，按下式计算：

　1.柱组合的轴压比设计值按照公式1－1计算：

　N Fgn  

　 (1－1) 式中：

　 ：为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2,不等跨取1.25； F : 为按照简支状态计算柱的负荷面积； g ：为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取14KN/2m ; n : 为验算截面以上楼层层数； 2.框架柱验算

　0.8c c cNb h f

　(1－2) 由计算简图2－1可知边柱和中柱的负载面积可知：

　中柱：（5.4＋4.5）/2×(3.9+3.9)/2=19.3㎡ 边柱：（3.9＋3.9）/2×5.4/2=10.5㎡ 边柱：21.2 / (1.2 1.3 10.5 14 1000 6)/14.3 0.8 120272.7c cA N f mm         

　中柱：21.2 / (1.2 1.25 19.3 14 1000 6)/14.3 0.8 221072.7c cA N f mm         

　根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计柱的尺寸为500㎜×500㎜＝2500002mm >2221072.7mm ，为计算简便中柱和边柱的尺寸相同，均为500㎜×500㎜。故初选柱的尺寸为500㎜×500㎜。

　2.4结构计算简图

　图2-1 框架结构梁，柱尺寸

　注：室内外高差0.30m,基础埋深0.5m,底层h=0.3+0.5+2.2=3.0m

　第3章 荷载计算 3.1恒荷载计算 3.1.1屋面及楼面恒荷载计算 1.屋面 防水层（刚性）30厚C20细石混凝土 1.0KN/㎡ 找平层（柔性）3毡4油油铺小石子

　0.4 KN/㎡ 找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×203KN/m ＝0.3 KN/㎡ 找坡层：40厚水泥石灰砂浆3‰找平0.04m×143KN/m ＝0.56 KN/㎡ 保温层：80厚矿渣水泥0.08m×14.53KN/m ＝1.16KN/㎡ 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×253KN/m ＝2.5KN/㎡ 抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×173KN/m ＝0.17KN/㎡

　合计 6.09 KN/㎡ 2.标准层楼面：大理石楼面 大理石面层，水泥砂浆擦缝 30厚1：3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥 1.16KN/㎡ 水泥浆结合层1道 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×253KN/m ＝2.5KN/㎡ 抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×173KN/m ＝0.17KN/㎡ 合计：3.83 KN/㎡ 3.楼梯，水泥砂浆楼面 构造层：0.5KN/㎡ 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×253KN/m ＝2.5KN/㎡ 抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×173KN/m ＝0.17KN/㎡ 合计：3.17 KN/㎡ 3.1.2．屋面及楼面活荷载计算 1. 根据《荷载规范》查得 ：

　上人屋面：2.0KN/㎡ 楼

　面：2.0KN/㎡(宿舍楼) 2.雪荷载 Sk=0 KN/㎡ 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者. 3.1.3．梁，柱，墙，门窗重力荷载的计算 1 1.梁自重：

　1.边横梁，中横梁，纵梁：b×h=200㎜×500㎜ 梁自重：

　253KN/m ×0.2m×(0.5m-0.1m)=2.0 KN/㎡

　抹灰层10厚混合砂浆：

　0.01m×[(0.5m-0.1m)×2+0.2m]×173KN/m =0.170KN/㎡

　合计：2.170 KN/㎡ 2.次梁：b×h=200㎜×400㎜ 梁自重：253KN/m ×0.20m×(0.4m-0.1m)=1.5KN/m 抹灰层10厚混合砂浆：

　0.01m×[(0.4m-0.1m)×2+0.20m]×173KN/m =0.136 KN/㎡

　合计：1.636 KN/㎡ 3.基础梁：b×h=200㎜×400㎜ 梁自重：25 3KN/m ×0.20m×0.4m=2.0KN/m 2 2.柱自重：

　1.柱：b×h=500㎜×500㎜ 柱自重：25 3KN/m ×0.5m×0.5m=6.25KN/m 抹灰层10厚混合砂浆：

　0.01m×0.5m×4×173KN/m =0.34 KN/㎡

　合计：6.59 KN/㎡ 2.构造柱：b×h=240㎜×240㎜ 柱自重：25 3KN/m ×0.24m×0.24m=1.44KN/m 抹灰层10厚混合砂浆：

　0.01m×0.24m×0.24m×2×173KN/m =0.16 KN/㎡

　合计：1.6 KN/㎡

　3.外纵墙自重：

　标准层 纵墙：（2.8-1.5）m×0.24m×183KN/m =5.616 KN/m 铝合金窗：0.35 KN/㎡×1.5m=0.525 KN/m 瓷砖外墙面：（2.8m-1.5m）×0.5 KN/㎡=0.65 KN/m 水泥粉刷墙面：（2.8m-1.5m）×0.36 KN/㎡=0.845KN/m

　合计：7.636 KN/㎡ 底层：

　卷闸门：0.45 KN/㎡×2.2m=0.99 KN/m 瓷砖外墙面：2.2×0.5 KN/㎡=1.1 KN/m

　合计：2.09 KN/㎡ 4.内墙自重：

　标准层 纵墙：（2.8m-0.5m）×0.12m×183KN/m =4.968 KN/m 水泥粉刷内墙面：2.3m×0.36 KN/㎡×2=1.656 KN/m

　合计：6.624 KN/㎡ 底层：

　纵墙：（3.0m-0.5m）×0.12m×183KN/m =5.4 KN/m 水泥粉刷内墙面：2.5m×0.36 KN/㎡×2=1.8 KN/m

　合计：7.2 KN/㎡

　3.1.4．荷载等效转化

　1.D～B轴间框架梁：

　屋面板传荷载：

　恒载：2 2 36.09KN/m 3.9m [1-2(1.8/5.4) (1.8/5.4) ]=19.35KN/m   

　活载：2 2 32.0KN/m

　3.9m [1-2(1.8/5.4) (1.8/5.4) ]=6.357KN/m   

　楼面板传荷载：

　恒载：2 2 33.83KN/m 3.9m [1-2(1.8/5.4) (1.8/5.4) ]=12.174KN/m   

　活载：2 2 32.0KN/m 3.9m [1-2(1.8/5.4) (1.8/5.4) ]=6.357KN/m   

　梁自重：2.17KN/m D～B轴间框架梁均布荷载为：

　屋

　 面

　 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝2.17 KN/m+19.35 KN/m=21.52 KN/m

　 活载＝板传荷载＝6.357KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝2.17 KN/m+12.174 KN/m=14.344 KN/m

　 活载＝板传荷载＝6.357 KN/m 2. B～A轴间框架梁：

　屋面板传荷载：

　恒载：2 2 36.09KN/m 3.9m [1-2(1.8/4.5) (1.8/4.5) ]=17.67KN/m   

　活载：2 2 32.0KN/m

　3.9m [1-2(1.8/4.5) (1.8/4.5) ]=5.80KN/m   

　楼面板传荷载：

　恒载：2 2 33.83KN/m 3.9m [1-2(1.8/4.5) (1.8/4.5) ]=11.11KN/m   

　活载：2 2 32.0KN/m 3.9m [1-2(1.8/4.5) (1.8/4.5) ]=5.80KN/m   

　梁自重：2.17KN/m B～A轴间框架梁均布荷载为：

　屋

　 面

　 梁：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝2.17 KN/m+17.67 KN/m=19.84 KN/m

　 活载＝板传荷载＝5.80 KN/m 楼面板传荷载：恒载＝梁自重＋板传荷载 ＝2.17 KN/m+11.11 KN/m=13.28 KN/m

　 活载＝板传荷载＝5.80 KN/m 3.1.5 屋面框架节点集中荷载标准值 顶层柱：

　D轴,A轴柱纵向集中荷载计算：

　女儿墙自重：（做法：墙高1100㎜,100㎜的混凝土压顶）

　0.24 1.1 18 25 0.1 0.4 0.02 1.2 2 17          6.568KN 

　边柱连系梁自重:

　 KN 75 . 9 25 9 . 3 5 . 0 . 20 . 0    

　粉刷：

　   KN 06 . 1 17 9 . 3 2 1 . 0 5 . 0 . 02 . 0      

　连系梁传来屋面自重：

　 1/2 3.9 1/2 3.9 6.09 23.15      KN 边节点D，A集中荷载：

　Ag 6 = Dg 6

　40.53KN

　中柱连系梁自重: KN 75 . 9 25 9 . 3 5 . 0 . 20 . 0    

　粉刷：

　  KN 06 . 1 17 9 . 3 2 1 . 0 5 . 0 . 02 . 0      

　连系梁传来屋面自重：

　1/2 3.9 1/2 3.9 6.09 2 46.31       KN

　B节点集中荷载：

　 Bg 6

　57.12KN 3.1.4楼面框架节点集中荷载：

　边柱联系梁自重(含粉刷)

　0.20×0.5×2.17×25+0.02×（0.5-0.1）×2×2.17×17=6.02KN

　次梁自重（含粉刷）

　 0.20×0.40×1.64×25×0.5+（0.40-0.1）×0.02×1.64×17=1.72KN 钢窗自重：

　1×1.5×1.5×0.45=1.01 KN 窗下墙体自重：

　 （3.9-1.5）×0.9×0.24×18=9.33 KN

　窗下墙体粉刷：

　 2×0.02×（2.8-1.5）×17=0.88KN

　框架柱自重(含粉刷)：

　0.50×0.50×2.8×25+0.50×2.8×0.02×2×17=18.49 KN 联系梁传来楼面自重：

　 1/2 3.9 1/2 3.9 6.09 23.15      KN

　中间层边节点集中荷载：

　DP AP

　60.61 KN 中柱联系梁自重(含粉刷)：

　 9.75+1.06=10.81 KN 次梁自重(含粉刷)：

　1.72 KN 内纵墙自重(含粉刷，扣除门洞重加上门重)：

　 （3.9-0.9）×(2.8-0.4)×0.12×18=15.55 KN （3.9-0.9）×(2.8-0.4)×2×0.02×17=4.90 KN 框架柱自重(含粉刷)：

　18.49KN 联系梁传来楼面自重：

　 1 / 2 3.9 1 / 2 3.9 6.09 2 46.31       KN 中间层中节点集中荷载：

　BP 97.78KN 3.2屋面及楼面活荷载计算 上人屋面均布活荷载标准值 :

　 2.0kN/m2

　屋面雪荷载标准值 :

　0kN/m2

　M KN P DB / 36 . 6 

　 M KN P BA / 8 . 5 

　DP 6 =AP 6 = 1/2 3.9 1/2 3.9 2.0 7.57      KN

　 BP 6 1/2 3.9 1/2 3.9 2 2.0 15.14       KN

　DP =AP = 1/2 3.9 1/2 3.9 2.0 7.57      KN BP 1/2 3.9 1/2 3.9 2 2.0 15.14       KN

　 第4章

　横向框架侧移刚度计算 4.1计算梁、柱的线刚度 4.1.1 梁的线刚度计算

　梁柱混凝土标号均为 C30，E C =3.0*10 7 KN/m 2 ，在框架结构中，现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的框架梁取I=2I 0 。

　梁的线刚度计算

　 表4-1 类型 跨度 截面积 线刚度

　500高 5.4 0.20×0.50 23150 500高 4.5 0.20×0.50 27777 注：表中 ILEiC (KNm) 4.1.2

　柱的线刚度计算

　柱的线刚度计算

　 表4-2 层号 层高（m) 截面积b*H(㎡）

　线刚度i底层 3.0 0.5*0.5 52080kn/m4其它层 2.8 0.5*0.5 55800kn/m4 注：表中 ILEiC (KNm) 4.2柱的侧移刚度D值的计算 其中c 为柱侧移刚度修正系数， K 为梁柱线刚度比，不同情况下，c 、 K 取值不对于一般层：2bcKKK

　2cKK  对于底层：2bcKKK

　 0.52cKK 4.2.1 框架 侧 移刚度D D 值的计算

　层次 边柱D轴（13根）

　边柱A轴（13根）

　中柱（15根）

　 iD

　K C

　Di K C

　Di K C

　Di 2至6 0.415 0.182 14480 0.91 0.293 24510 0.498 0.199 17027 841070

　1 0.444 0.320 28189 0.910 0.481 33370 0.533 0.408 28319 1261340 4.2.2 2 不同层 刚度D D 值的计算

　首层的侧移刚度：

　iD =1261340N/mm其他层的侧移刚度：

　iD =841070N/mm

　 图4-1

　相对线刚度

　第5章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 5.1 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算 5.1.1 风荷载作用计算 荷载标准值基本风压w 0 =0.55kN/m2 ，地面粗糙度为C类。本章计算以左风为例。

　0 k z s z w w        ，建筑物高度18.4m<30m，故β z =1.0。对于矩形平面，μ s =1.3

　计算过程见下表（其中z为框架节点至室外地面的高度；A为一榀框架各层节点的受风面积: A6=3.9  (1.1+2.8/2）=9.75 m2

　A5=A4=A3=A2=3.9  2.8=10.92 m2

　A1=3.9  [2.8/2 +3/2])=11.31 m2

　 表5-1 楼层 高度z(m) μ z

　w k (kN/m2 ) A(m 2 ) P(kN) 六 16.5 0.78 0.51 9.75 4.97 五 13.7 0.74 0.56 10.92 6.12 四 10.9 0.74 0.48 10.92 5.24 三 8.1 0.74 0.48 10.92 5.24 二 5.3 0.74 0.48 10.92 5.24 一 2.5 0.38 0.25 11.31 2.83

　5 5. . 1.2 风荷载作用下框架结构内力计算

　采用D值法。

　在求得框架第I层的层间剪力iV 后，I层j柱分配到的剪力ijV 以及柱上、下端的弯矩bijM 、uijM 分别按下列各式计算：

　柱端剪力计算公式为 isjijijijVDDV1 柱端弯矩计算公式为

　 yh V Mijbij ，h y V Mijuij) 1 (   

　1 2 3 ny y y y y    

　需要注意的是，风荷载作用下的反弯点高比ny是根据表：均布水平荷载作用下 各层标准反弯点高度比ny查得。

　梁端弯矩bM、剪力iV以及柱轴力iN分别按照下列公式计算：

　) (, 1uijbj irblblb lbM Mi iiM ；

　) (, 1uijbj irblbrb lbM Mi iiM ； l M M Vrblb b/ ) (  ；

　  ni krblb iV V N ) (

　层柱端弯矩及剪力计算

　表5-2 层次 h V iD

　边柱D iD

　iV

　K Y M下 M上 6 2.8 4.97 841070 14480 0.10 0.415 0.21 0.06 0.22 5 2.8 11.09 841070 14480 0.22 0.415 0.35 0.22 0.40 4 2.8 16.33 841070 14480 0.33 0.415 0.41 0.38 0.54 3 2.8 21.57 841070 14480 0.43 0.415 0.45 0.54 0.66 2 2.8 26.81 841070 14480 0.54 0.415 0.55 0.83 0.68 1 3.0 29.64 1261340 28189 0.66 0.444 0.77 1.52 0.46

　层柱端弯矩及剪力计算

　表5-3

　层次 h V iD

　边柱A iD

　iV

　K Y M下 M上 6 2.8 4.97 841070 17027 0.10 0.498 0.25 0.07 0.21 5 2.8 11.09 841070 17027 0.22 0.498 0.35 0.22 0.40 4 2.8 16.33 841070 17027 0.33 0.498 0.45 0.42 0.51 3 2.8 21.57 841070 17027 0.43 0.498 0.45 0.54 0.66 2 2.8 26.81 841070 17027 0.54 0.498 0.55 0.83 0.68 1 3.0 29.64 1261340 28319 0.66 0.533 0.73 1.44 0.53 层柱端弯矩及剪力计算

　表5-4 层次 h V iD

　中柱B iD

　iV

　K Y M下 M上 6 2.8 4.97 841070 24510 0.17 0.910 0.35 0.17 0.31 5 2.8 11.09 841070 24510 0.38 0.910 0.41 0.44 0.63 4 2.8 16.33 841070 24510 0.56 0.910 0.45 0.70 0.86 3 2.8 21.57 841070 24510 0.73 0.910 0.45 0.92 1.12 2 2.8 26.81 841070 24510 0.91 0.910 0.55 1.27 1.02 1 3.0 29.64 1261340 33370 1.01 0.910 0.73 1.97 1.06

　梁端弯矩及剪力轴力计算

　 表5-5 层次 梁DB 梁BA 柱轴力 M左 M右 L V M左 M右 L V 边柱D 中柱B 边柱A 6 0.22 0.14 5.4 0.07 0.17 0.31 4.5 0.11 0.07 0.04 0.11 5 0.46 0.36 5.4 0.15 0.44 0.8 4.5 0.27 0.22

　0.16 0.38 4 0.76 0.58 5.4 0.25 0.72 1.3 4.5 0.45 0.47 0.36 0.83

　3 1.04 0.82 5.4 0.34 1.0 1.82 4.5 0.63 0.81 0.65 1.46 2 1.22 0.81 5.4 0.38 1.07 1.94 4.5 0.67 1.19 0.94 2.03 1 1.29 1.05 5.4 0.43 1.28 2.33 4.5 0.80 1.62 1.31 2.93

　风荷载作用下弯矩、剪力、轴力图

　5.2 横向地震力荷载作用下框架结构内力和侧移计算 5.2.1 基本情况 本建筑抗震设防烈度为7度，房屋高度未超过30m的丙类建筑，抗震等级为三级。框架属于规则框架，采用底部剪力法计算框架承受的水平地震作用，根据工程地质报告和土的类型划分，判定为二类场地，由设计地震分组为第一组查相关规范得特征周期系数Tg=0.35s.

　5.2.2 地震力荷载标准值 地震力荷载标准值包括全部恒荷载值和部分活荷载值。其中屋盖处活载仅取雪荷载一半。重力荷载值按整个框架结构计算，然后平均分配到各榀框架。计算见下表 （一）重力荷载代表值计算 G=q×s 1．屋面雪荷载标准值 不考虑。

　2．屋面、楼面活荷载标准值 Q 1k =Q 2k =Q 3k =Q 4k =Q 5k =Q 6k =2.0×(9.9×47.2-6×2.6×2)=2.0×436.08=872.16kN

　3．屋盖、楼盖自重 G 6k =6.09×436.08=2655.7kN G 1k =G 2k =G 3k =G 4k =G 5k =3.83×436.08=1670.2kN 4．女儿墙自重 G’=1.1×（9.9×2+47.2×2-2.6×2）×0.24×19=546.74kN 5．顶层楼梯间自重（高2.2m）

　2.6×6×2.2×3.17+(6×4+2.6×4)×2.2×0.24×19+2×(6×4+2.6×4)×2.2×0.02×17=505.2kN 6．二～六层柱梁墙等自重 柱自重（45根柱）0.5×0.5×2.8×25×45=785.5kN 柱粉刷0.5×4×2.8×0.02×17×45=85.68kN 梁（含粉刷）自重2.17×（9.9×11+3.9×2+6×4）+1.63×3.9×4=330.71kN 门面积 2.1×0.9×36=68.04m2

　窗面积 1.5×1.5×14+2.4×1.8×4+1.5×1.2×4+0.9×1.2×4=60.28m2

　门窗自重 68.04×0.2+60.28×0.45=40.73kN 墙体自重 19×[(47.2×2+9.9×2+8.4×12+20×3.3)×0.24×2.8-(68.04+60.28)×0.24]=4342.68kN 墙体粉刷[(47.2×2+9.9×2+8.4×12+20×3.3)×2.8-(68.04+60.28)]×2×0.02×17=447.76k

　小计 6032.56kN

　7．底层柱梁墙等自重 柱自重 0.5×0.5×3.0×25×45=843.75kN 柱粉刷0.5×4×2.2×0.02×17×45=64.26kN 梁（含粉刷）自重2.17×（9.9×11+3.9×2+6×4）+1.63×3.9×4=330.71kN 门面积 2.4×1.8×24=103.68m2 窗面积 0m2

　门窗自重103.68×0.45=46.66kN 墙体自重 19× (9.9×2+6×4+2.6×2)×0.24×2.2=491.57kN 墙体粉刷(9.9×2+6×4+2.6×2)×2.2×2×0.02×17=73.30KN 小计 1850.77kN

　恒荷载取全部，活荷载取50%，各层重力荷载集中于楼屋盖标高处，其代表值汇总如下：

　kN 72 . 7159 6032 5 . 0 16 . 872 5 . 0 2 . 505 74 . 546 7 . 2655 G 6        

　kN 28 . 138 8 16 . 872 5 . 0 6032 2 . 1670 G G G G5 4 3 2       

　kN 28 . 6047 16 . 872 5 . 0 2 . 1670 6032 5 . 0 1850 5 . 0 G 1        

　5.2.3 横向自振周期计算

　（二）地震作用计算

　按顶点位移法计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数T =0.6。计算公式为11.7T TT    ,式中T 为顶点位移（单位为m）过，按D值法计算，过程如下表：

　表5-6 层次 G i （kN）

　niGiD i (kN/m) 1ii iGD   i (m)

　（kN）

　(m) 6 7159.72 7159.72 841070 0.0085 0.1942 5 8138.28 15298 841070 0.0180 0.1857 4 8138.28 2343.28 841070 0.0286 0.1677 3 8138.28 31574.56 841070 0.0375 0.1391 2 8138.28 39712.84 841070 0.0472 0.1016 1 6047.28 45760.12 1261340 0.0544 0.0544

　T 1 =1.7×0.6× 1942 . 0 =0.449s 5.2.4 横向水平地震作用计算

　该工程所在地抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，则max0.35 , 0.12gT s    ，max 为水平地震影响系数最大值。

　由于11.4gT T 

　，则顶点附加地震作用系数 0n  ，相应于结构基本自振周期的地震影响系数根据反应谱曲线计算1 2 max   

　（式中2 为阻尼调整系数,除有专门规定外,建筑结构的阻尼比  应取0.05,相应的21.0  为 ）

　21.0   ，max0.12  

　 2 max1.0 0.12 0.12       

　结构的等效总重10.85 0.85neq E iiG G G =0.85  45760.12=38896.10kN 10.12 38896.1 4667.53EK eqF G kN     

　F i =i iEKi iG HFG H（1-n ）=i iEKi iG HFG H 各层横向地震作用及楼层地震剪力计算如下表：

　表5-7 层次i h i （m）

　H i （m）

　G i （kN）

　G i H i （kN∙m）

　 i ii iH GH G F i

　V i

　6 2.8 17.0 7259.72 121715.2 0.302 1409.6 1409.6 5 2.8 14.2 8138.28 115563.5 0.287 1339.6 2749.2 4 2.8 11.4 8138.28 92776.4 0.230 1073.5 3822.7 3 2.8 8.6 8138.28 69989.2 0.174 812.2 4634.8 2 2.8 5.8 8138.28 47202.0 0.117 546.1 5180.9 1 2.8 3.0 6047.28 18141.8 0.045 210.0 5390.9

　各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如图

　图6 水平地震作用分布

　 图7

　层间剪力分布

　5.2.5 地震力荷载作用下的水平位移验算

　 水平地震作用下框架结构的层间位移iiiVuD  ，计算过程见下表，表中还计算了各层的层间相对弹性转角e =iu  /h i 横向水平地震作用下的位移验算

　表5-8 层次 V i

　层间侧移刚度D i

　iu 

　h i

　θ e =iih  6 1409.6 841070 0.0012 2.8 1/2333 5 2749.2 841070 0.0033 2.8 1/849 4 3822.7 841070 0.0040 2.8 1/700 3 4634.8 841070 0.0045 2.8 1/622 2 5180.9 841070 0.0050 2.8 1/553 1 5390.9 1261340 0.0043 2.8 1/698 由表中计算结果可见，最大层间相对弹性转角发生在第2层，其值为1/553＜1/550，满足要求。

　5.2.6水平地震作用下框架内力计算 反弯点高度比i 0 1 2,3y =y y y   , /im i im iV VD D  ,im i iy h M V 下,im i i1-y h M V 上（ ）

　计算结果列于下表：

　对于梁端弯矩、剪力及柱轴力发别按下式计算：（计算过程略）

　) (1ijbilblblb lbM Mi iiM ， ) (1ijbirblbrbrbM Mi iiM ， ) (21rblbmbM M M   ，

　V b =(M bl - Mbr )/l

　，Ni =kni krblbV V ) (

　[其中i表示线刚度，l、r、m表示左、右、中。]

　各层柱端弯矩及剪力计算

　 表5-9 层次 h V iD

　边柱D iD

　iV

　K Y M下 M上 6 2.8 1049.6 841070 14480 18.07 0.415 0.21 10.62 39.97 5 2.8 2749.2 841070 14480 47.33 0.415 0.35 46.38 86.14 4 2.8 3822.7 841070 14480 65.82 0.415 0.41 75.56 108.73 3 2.8 4634.8 841070 14480 79.80 0.415 0.45 100.55 122.89 2 2.8 5180.9 841070 14480 89.20 0.415 0.55 137.37 112.39 1 3.0 5390.9 1261340 28189 92.81 0.444 0.77 214.40 64.04

　 各层柱端弯矩及剪力计算

　表5-10 层次 h V iD

　边柱A iD

　iV

　K Y M下 M上 6 2.8 1049.6 841070 17027 21.25 0.498 0.25 14.88 44.62 5 2.8 2749.2 841070 17027 55.65 0.498 0.35 54.54 101.28 4 2.8 3822.7 841070 17027 77.39 0.498 0.45 97.51 119.18 3 2.8 4634.8 841070 17027 93.83 0.498 0.45 118.22 143.82

　2 2.8 5180.9 841070 17027 104.89 0.498 0.55 161.53 132.16 1 3.0 5390.9 1261340 28319 109.14 0.533 0.73 239.02 88.40

　 层柱端弯矩及剪力计算

　表5-11 层次 h V iD

　中柱B iD

　iV

　K Y M下 M上 6 2.8 1049.6 841070 24510 30.59 0.910 0.35 29.98 55.67 5 2.8 2749.2 841070 24510 80.12 0.910 0.41 91.97 132.36 4 2.8 3822.7 841070 24510 114.40 0.910 0.45 140.36 176.18 3 2.8 4634.8 841070 24510 135.06 0.910 0.45 170.18 207.99 2 2.8 5180.9 841070 24510 150.98 0.910 0.55 232.51 190.13 1 3.0 5390.9 1261340 33370 142.62 0.910 0.73 312.34 115.52

　梁端弯矩及剪力轴力计算

　 表5-12 层次 梁DB 梁BA 柱轴力 M左 M右 L V M左 M右 L V 边柱D

　中柱B 边柱A 6 39.97 25.33 5.12.09 30.34 44.62 4. 16.6-12.09 -4.57 -16.66

　4 5 6 5 97.76 73.86 5.4 31.60 88.48 116.16 4.5 45.47 -43.69 -18.44 -62.13 4 155.11 122.0 5.4 51.32 146.15 173.72 4.5 71.08 -95.01 -38.20 -133.21 3 198.45 158.50 5.4 66.10 189.85 241.33 4.5 95.82 -161.11 -67.92 -166.90 2 212.94 163.94 5.4 69.80 196.37 250.38 4.5 99.28 -230.91 -97.40 -266.18 1 201.41 158.35 5.4 66.62 189.68 249.93 4.5 97.69 -297.53 -128.89 -363.87

　图 5-3

　地震荷载作用下弯矩、剪力、轴力图

　第6章

　竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 6.1 恒荷载作用下的内力计算 6.1.1 线刚度计算 详细计算在第四章已给出。恒荷载（竖向）作用下的内力计算采用分层法。在分层计算法中，假定上下柱的远端为固定端，而实际上是弹性支承。为了反映这个特点，使误差减小，除底层外，其他层各柱的线刚度均乘以折减系数0.9，另外传递系数也由1/2修正为1/3。

　6.1.2 恒荷载转化 在求固端弯矩时，可以将计算简图中梁上梯形和三角形分布荷载化为等效均布荷载

　荷载等效转换：

　11.85.4  =0.33, 1 23121) 2 1 ( " g g g        

　顶层边跨619.35 2.17 g  DB’ =21.52kN/m

　（前面已经转化过，下同）

　顶层边跨617.6 2.17 g  BA’ =19.77kN/m

　中间层边跨 m / kN 97 . 21 8 . 9 17 . 12 " g   DB 中间层边跨 m / kN 91 . 20 8 . 9 11 . 11 " g   BA

　荷载等效后的计算简图如下

　6.1.3 分层法计算恒荷载作用下梁端弯矩 (1)固端弯矩计算（利用结构对称性，取二分之一结构计算）

　顶层边跨 m kN 29 . 2 5 4 . 5 52 . 21121M26DB    

　顶层边跨 m kN 36 . 33 5 . 4 77 . 19121M26BA    

　中间层边跨 m kN 40 . 53 4 . 5 97 . 21121M2DB    

　中间层边跨 m kN 30 . 35 5 . 4 91 . 20121M2BA    

　(2) 分层计算弯矩 以框架梁及上下相邻柱划分计算单元，标出节点处的弯矩分配系数和梁的固端弯矩，即可进行分配，计算从顶层开始。

　1）顶层 分配系数计算如下

　32 . 04 14 . 2 4 14 1  DB

　68 . 0 32 . 0 1 112 D1      

　3 2 . 04 4 1 . 2 4 18 . 1 4 14 1BD     

　27 . 04 4 1 . 2 4 18 . 1 4 14 18 . 1BA     

　5 . 0 27 . 0 23 . 0 1B2    

　6 3 . 04 4 1 . 2 4 18 . 14 18 . 1AB   

　 64 . 0 36 . 0 1A3   

　内力计算过程如下(kN.m)

　 M图（单位：kN∙m）

　 2）中间层 分配系数计算如下 40 . 04 1 2 4 14 . 24 14 . 247 41       2 . 0 2 4 . 0 145    33 . 04 18 . 1 4 1 2 4 14 . 24 14 . 258 52        

　16 . 04 18 . 1 4 1 2 4 14 . 24 154      

　 18 . 0 16 . 0 2 33 . 0 145     

　39 . 04 18 . 1 2 4 14 . 24 14 . 269 63      

　 22 . 0 2 39 . 0 165    

　 内力计算过程如下（单位：kN∙m）

　 M图（KN.M）

　3）底层 分配系数计算如下 4 . 04 1 4 22 . 2 4 14 . 24 14 . 241     

　 同理可得：

　33 . 052 

　34 . 058 

　 16 . 054 

　 18 . 056 

　39 . 063 

　40 . 069 

　 33 . 052 

　21 . 065 

　内力计算过程如下（单位：kN∙m）

　 M图如下（单位：kN∙m）

　对节点不平衡弯矩进行再次分配，以恒荷载作用下五、六层左上节点为例：

　①第六层

　 图22 弯矩二次分配图

　 135.14 7.32 34.471 2.142.1435.14 7.32 7.32 34.471 2.14M kN mM kN m         梁柱 ②第五层

　144 (11.71 7.32) 50.062.14 12.1429.32 7.32 24.332.14 12.1433.71 11.71 25.732.14 1M kN mM kN mM kN m             梁下柱上柱

　其余各节点弯矩分配见图中数据。

　本设计中梁弯矩考虑塑性内力重分布，取调幅系数如下：边跨...

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