土木工程多层青年公寓楼2计算书

摘要
本工程为湘潭市一拟建多层青年公寓楼，按使用功能将建筑分为四层。

楼房标高14.7m，总建筑面积3995m2。

包括建筑设计和结构设计两部分内容。

本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构，基本步骤为：结构计算简图的确定；荷载计算；内力分析；内力组合；梁、柱截面配筋、板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及结构施工图的绘制等。

其中，内力计算考虑以下四种荷载作用，即恒荷载、活荷载、风荷载以及地震作用；柱、板的设计采用弹性理论；梁的设计采用塑性理论；楼梯选用板式楼梯；基础选用十字交叉条形基础。

在进行截面抗震设计时，遵循了强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件的设计原则，且满足构造要求。

关键词:框架结构；地震作用；内力；设计；配筋
ABSTRACT
Xiangtan City, the project for a proposed multi-storey apartment building in young people, by the use of functions will be divided into five-story building. Building height 14.7m, total construction area of 3995m2. Including architectural design and structural design of the contents of two parts.
The design of engineering structures using multi-storey reinforced concrete frame structure, the basic steps: the determination of the structure of the calculation diagram; load calculation; internal force analysis; combination of internal forces; beams, reinforced concrete column cross section, board design, the design of the staircases, basic design and structural mapping, such as construction. Among them, the internal force calculation to consider the following four types of loads, namely, Constant load, live load, wind load and seismic action; column, the design uses a flexible plate theory; beam design uses plastic theory; staircase staircase selection plate; the basis of selection of cross section foundation. Seismic design in cross section, following a strong shear weak bending, strong column weak beam,Strong node of the design principles of weak components and structures to meet the requirements.
Keywords: frame; action of earthquake; internal force; design; reinforcement
目录
摘要 (1)
目录 (3)
第1章建筑设计说明 (5)
1.1建筑总平面设计 (5)
1.2建筑平面设计 (5)
1.3 剖面设计 (5)
1.4立面设计 (5)
1.5构造和建筑设计措施 (6)
第2章结构设计说明 (8)
2.1主体工程设计 (8)
2.2 结构设计方案及布置 (8)
第3章设计资料 (11)
3.1 设计标高 (11)
3.2 气象资料 (11)
3.3 工程地质与水文地质资料 (11)
3.4 抗震烈度 (11)
3.5 墙身做法 (11)
3.6 楼面做法 (11)
3.7 屋面做法 (11)
3.8 门窗做法 (11)
3.9 活荷载 (12)
3.10 所用材料 (12)
第4章结构布置及计算简图 (13)
4.1 结构布置 (13)
4.2 结构选型 (13)
第5章荷载计算 (16)
5.1框架各种荷载计算及受荷总图 (16)
5.1.1恒载标准值计算 (16)
5.2活荷载标准值计算 (18)
5.3风荷载作用下结构的位移验算 (21)
5.4地震作用下的位移验算 (23)
第6章内力分析 (28)
6.1内力计算 (28)
第7章内力组合 (47)
7.1内力组合 (47)
第8章框架梁、柱截面设计与配筋计算 (63)
8.1框架柱截面设计 (63)
8.2 框架梁截面设计 (68)
第9章板的结构设计 (73)
9.1 计算简图 (73)
9.2 板的荷载计算 (73)
9.3 按弹性理论内力计算 (74)
9.4 配筋计算 (79)
第10章楼梯设计 (81)
10.1楼梯概况 (81)
10.2梯段板设计 (81)
10.3 平台板设计 (82)
10.4 平台梁设计 (83)
第11章基础设计 (85)
11.1 A轴柱下基础选型 (85)
11.2 确定基础尺寸及埋置深度 (85)
11.3 确定基础的埋置深度 (85)
11.4 确定地基承载力特征值 (85)
11.5 确定基础的底面面积 (85)
11.6 基础高度验算 (86)
11.7 基础底板配筋计算 (87)
11.8施工配筋图 (88)
第12章总结 (89)
参考文献 (91)
第1章建筑设计说明
1.1建筑总平面设计
我们在研究建筑群的空间构图时，既要分析建筑空间构图上的一些特征，又要考虑人们活动过程中对空间构图所提出的要求。

在建筑总平面设计时，我们综合考虑了以下几个方面问题：
(1) 建筑群空间处理首先要考虑体形统一协调。

(2) 建筑群空间组合应与自然环境相配合。

(3) 建筑群空间组合必须考虑人们活动的“动”、“静”的效果。

(4) 建筑群空间构图还注意空间的层次与透视效果。

(5) 建筑群的空间处理，与内部空间处理一样，也应根据建筑功能程序和艺术要求考虑建筑空间的序列。

1.2建筑平面设计
根据求职公寓楼的内容和使用功能要求结合自然条件、经济条件、技术条件（包括材料、结构、施工），来确定房间的大小和尺寸，确定房间和房间之间以及室内与室外之间的分隔与联系方式和平面布局，使宿舍楼的平面组合满足实用、经济、美观和结构合理的要求。

1.3 剖面设计
建筑剖面图反映出的是建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。

建筑的剖面设计的主要任务是确定建筑物各部分应有的高度、建筑的层数及建筑空间的组合关系。

剖面设计主要表现为建筑物内部结构构造关系，以及建筑高度、层高、建筑空间的组合与利用。

它和房屋的使用、造价和节约用地有着密切关系，也反映了建筑标准的一个方面。

其中一些问题需要平、剖面结合在一起研究，才具体确定下来。

本工程为求职公寓楼，层高均为3.0m。

垂直交通采用楼梯，因为考虑到楼层数较少，仅有四层，没有设计电梯。

门的高度根据人体尺寸来确定，窗高要满足通风采光要求。

1.4立面设计
建筑的立面图反映的是建筑四周的外部形象。

立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行的。

因此在立面设计中一应反映出建筑的性格，即建筑的使用性质；二应反映内
部空间及其组合情况；三应反映自然条件和民族特点的不同；四应适应基地环境和建筑规划的总体要求。

1.5构造和建筑设计措施
满足建筑物的各项使用功能要求：在建筑设计中，由于建筑物的功能要求和某些特殊需要，如保温、隔热、隔声、吸声、防射线、防腐蚀、防振等，给建筑设计提出了技术上的要求。

为了满足使用功能的需求，在构造设计时，必须综合有关技术知识，进行合理的设计、计算，并选择经济合理的构造方案。

有利于结构安全：建筑物除根据荷载大小、结构的要求确定构件的必须尺度外，在构造上需采取措施，以保证构件与构件之间的连接，使之有利于结构的安全和稳定。

在构造设计中，应全面贯彻“适用、安全、经济、美观”的建筑方针，并考虑建筑物的使用功能、所处的自然环境、材料供应情况以及施工条件等因素，进行分析、比较，确定最佳方案。

1.5.1 墙体
墙体按所处位置分为外墙，按布置方向又可以分为纵横墙。

墙体应该满足程度要求，刚度要求及抗震要求。

为满足抗震要求，应设置贯通的圈梁和钢筋混凝土构造柱，使其具有一定的延伸性，减缓墙体的酥碎现象产生。

墙脚和勒脚受到土壤中水分的侵蚀，致使墙身受潮，墙面层脱落，影响卫生环境，应做好防潮工作。

门窗过梁用来支承门窗洞口上墙体的荷重，承重墙上的过梁还要支承楼板荷等，是承重构件，本工程采用钢筋混凝土过梁，内、外墙均为240mm厚的普通砖。

1.5.2基础
基础是建筑面地面以下的承重构件，是建筑的下部结构，它随建筑物上部结构传下来的全部荷等，并把这些有过连同本身的重量一起传到把基上。

本工程采用柱下独立基础.
1.5.3 楼地层
楼地层包括楼板层和地坪层，是水平方向分隔空间的承重构件，楼板层分隔上下楼层空间，地坪层分隔大地与底层空间，楼极层由面层、楼板、顶棚三部分组成，必须满足足够的强度和刚度；隔声、防火、热工；建筑经济等要求，本工程采用现浇钢筋混凝土楼板，该楼板具有强度高、防火性好、耐久等优点，应用广泛。

楼地面采用水磨石地面，该种地向有良好的耐磨性，耐久性、防火防火性，并具有质地美观、表面光洁，下起尘，易清洁等优点。

1.5.4 屋顶
屋顶按其外形一般分为平屋顶、坡屋顶、其它形式的屋顶。

本工程采用平屋顶，其排水坡度小于3%，最常用的排水坡度为2%-3%，本工程采用3%的排水坡度。

屋顶设计满足功能，结构、建筑艺术三方面要求，屋顶先建筑的围护结构，应抵御自然界各种环境因素对建筑物的不利影响。

屋顶也是房屋的承重构件，应有足够的强度和刚度，以保证房屋的结构安全，并防止因过大的结构变形引起的防水原开裂、漏水、本一工程采用女儿墙外排水。

屋面采用高分子卷材防水屋面，其构建简单，施工方便，造价较低。

第2章结构设计说明
钢筋混凝土框架结构广泛应用于多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。

这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同房间造型。

因此这次设计的求职公寓楼采用钢筋混凝土框架结构。

2.1主体工程设计
⒈全部双向板底筋短向放置在底层,长向放置在短向筋上.
⒉框架柱与砖墙连接均需间隔500高、在柱内预埋并向外伸出长度不小于1000的2φ6的
钢筋与砌体相连接。

⒊主体工程内预留洞、预埋件应与其他相关专业配合施工，严禁在结构构件上事后凿
洞。

凡柱、板、梁及混凝土墙上开洞必须满足相关规范要求。

⒋凡建筑图中未设墙处今后需加隔墙时，只允许加轻质隔墙。

⒌框架梁上下立筋除图中注明外均不宜有接头，不可避免时，必须采用焊接接头，同
一截面内钢筋的接头面积不多于钢筋总面积的50%.
2.2 结构设计方案及布置
该建筑为宿舍楼，采用框架结构，建筑平面布置灵活，有较大空间。

该工程采用全现浇结构体系，混凝土强度等级为C30，结构平面布置见详图。

由于宿舍楼的横向尺寸较短，纵向尺寸较长，横向刚度比纵向刚度弱，采用横向承重方案，可以在一定程度上改善房屋横向与纵向刚度相差较大的缺点。

2.2.1构件初估
1. 柱截面尺寸的确定
由于本框架结构荷载较。

选定柱截面尺寸为400 mm×400mm
2. 梁尺寸确定
框架梁截面高度取梁跨度的l/8~l/12。

该工程框架为横向承重，根据梁跨度可初步确定横向框架梁250mm×400mm。

3. 楼板厚度
楼板为现浇双向板，根据经验板厚取100mm。

2.2.2 基本假定与计算简图
1. 基本假定
（1）平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。

（2）由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转影响。

2. 计算简图
在横向水平力作用下，连梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。

框架各构件在计算简图中均用单线条代表，各单线条代表各构件形心轴所在位置线。

因此，梁的跨度等于该跨左、右两边柱截面形心轴线之间的距离。

为简化起见，底层柱高可从基础顶面算至楼面标高处，中间层柱可从下一层楼面标高算至上一层楼面标高，顶层柱高可从顶层楼面标高算至屋面标高。

2.2.3 荷载计算
作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。

恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力、预加应力等。

活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷载等。

高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括风力作用。

竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。

结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。

使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。

2.2.4 侧移计算及控制
框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变形和柱的轴向变形产生的。

在层数不多的框架中，柱轴向变形引起的侧移很小，可以忽略不计。

在近似计算中，一般只需计算由杆件弯曲引起的变形。

框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间侧移值与该层的层高之比不宜超过1/550的限值。

2.2.5 内力计算及组合
1. 竖向荷载下的内力计算
竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。

框架结构在竖向荷载下的内力分层法；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。

2. 水平荷载下的计算
水平力首先在框架分配，然后将分得的份额按各榀框架的剪切刚度进行再分配；将总剪
力墙分得的份额按各片剪力墙的等效刚度进行再分配。

最后计算单榀框架。

3. 控制截面及不利内力
框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。

框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，－M max，V max，跨中截面，M max。

框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的N、V，N max及相应M、V，N min及相应M、V。

2.2.6 构件及节点设计
框架节点是结构抗震的薄弱部位，在水平地震力作用下，框架节点受到梁、柱传来的弯距、剪力和轴力作用，节点核芯区处于复杂应力状态。

地震时，一旦节点发生破坏，难以修复和加固，因此应根据“强节点”的设计要求，使得节点核芯区的承载力强于与之相连的杆件的承载力。

框架节点核芯区处于剪压复合受力状态，为了保证节点具有良好的延性和足够的抗剪承载力，应在节点核芯区配置箍筋。

节点范围内的箍筋数量应与柱端相同。

构件设计包括框架梁、柱，板的配筋计算。

2.2.7 基础设计
在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上部结构3部分彼此联系、相互制约。

设计时应根据地质资料，综合考虑地基——基础——上部结构的相互作用与施工条件，通过经济条件比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。

根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体性较好的柱下独立基础。

第3章设计资料
本设计为四层的钢筋混凝土框架结构，主要设计资料如下：
3.1 设计标高
室内设计标高±0.000，室内外高差600mm。

3.2 气象资料
kN/2；
基本风压：0.35m
kN/2；
基本雪压：0.45m
3.3 工程地质与水文地质资料
自然地表以下0.6m内为杂填土和腐殖土；0.6m~4.5m为褐色粘土，地基土承载力设计值取250KPa；4.5m~10m为卵石土层，10m以下为稳定地岩石。

3.4 抗震烈度
抗震设防烈度为7度。

3.5 墙身做法
内外墙采用普通砖：厚240；隔墙采用粉煤灰轻渣空心砌块：厚120；用M5水泥砂浆砌筑。

3.6 楼面做法
大理石面层；100mm厚现浇钢筋混凝土楼板。

3.7 屋面做法
防水屋面；二毯三油铺绿豆砂；20厚1：3水泥砂浆找平；40厚水泥石灰焦渣砂浆找3‰坡；80厚矿渣水泥保温层；100mm厚现浇钢筋混凝土楼板；20厚混合砂浆摸灰。

3.8 门窗做法
底层出入口为铝合金门，卫生居室为木门，其它为铁门、铝合金窗。

3.9 活荷载
屋面活荷载：2.0 kN /2m ；走廊、楼梯、活荷载：2.5 kN /2m ，其它楼面活荷载：2.0
kN /2m 。

3.10 所用材料
混凝土C30: 2/3.14mm N f c =，2/43.1mm N f t =；2
/01.2mm N f tk
=
HPB235级钢筋:2
/210mm N f y =； HRB400级钢筋:
2360/y f N mm = 2400/yk f N mm =
51/(1/)0.9/(1360/2100.0033)b y s cu f E ξβξ=+=+⨯⨯=0.518
第4章 结构布置及计算简图
4.1 结构布置
平面布置如图2-1。

底层柱、基础的混凝土强度等级为C30；其余各构件混凝土强度等级均为C25；钢筋型号见具体各构件计算书。

图4-1 结构平面布置
4.2 结构选型
4.2.1 截面初选梁柱
梁、柱截面初选：
边跨梁： h 取8l
～12
l 取h=400mm ；取b=250mm ；
中跨梁： h 取8l
～12l 取h=400mm ；取b=250mm ；
次梁： h 取8l
～12l 取h=300mm ；取b=250mm ；
框架柱： 3.60.24,4001515
H m b m b mm ====取，采用方柱，取400h mm =。

4.2.2 结构计算简图
轴线横向框架计算简图如图4-2所示。

图4-2 结构计算简图
4.2.3 框架梁柱线刚度计算
根据规范(GB50010-2002)，考虑现浇楼板的作用，对于中跨梁，取02I I =。

边跨梁： 中跨梁：
纵梁： 底层柱(A~D 轴)： 其余各层柱(A~D 轴)：
令1i =余柱，则其余各杆件的相对线刚度为：
73
41
3.01020.25(0.4)EI 12 1.4105.7
i kN m l ⨯⨯⨯
⨯⨯==⨯⋅边梁＝73
41
3.01020.25(0.4)EI 12 3.8102.1i kN m l ⨯⨯⨯⨯⨯==⨯⋅中跨梁＝73
41
3.01020.25(0.6)EI 12
4.50106.0
i kN m l ⨯⨯⨯⨯⨯==⨯⋅纵梁＝74
41
3.010(0.4)EI 12 1.75103.6
i kN m l ⨯⨯⨯==⨯⋅底柱＝74
41
3.010(0.4)EI 12 2.1103.0i kN m l ⨯⨯⨯==⨯⋅余柱＝4'
4
1.4100.67
2.110i ⨯⨯边梁＝4'4
3.8102.110i ⨯⨯中跨梁＝＝1.814
'
4
0.8102.110
i ⨯⨯纵梁＝0.384
'
4
1.7510
2.110i ⨯⨯底柱＝＝0.83
框架梁、柱的相对线刚度如图4.1所示，作为计算框架各杆端弯矩分配系数的依据。

图4-3相对线刚度
第5章 荷载计算
5.1框架各种荷载计算及受荷总图 5.1.1恒载标准值计算
1. 屋面：
防水层（柔性）三毡四油铺小石子 20.40kN m 找平层：20厚水泥砂浆 320.020200.40kN m kN m ⨯= 找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平均数 320.04140.56kN m kN m ⨯= 保温层：80厚矿渣水泥 320.0814.5 1.16kN m kN m ⨯= 结构层：100mm 厚现浇钢筋混凝土板 235.22510.0m kN m kN m =⨯ 抹灰层：20mm 厚混合砂浆 2334.01702.0m kN m kN m =⨯ 合计：25.36kN m 2. 标准层走廊及楼面： 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 水泥砂浆结合层一道
小计：21.16kN m 结构层：100mm 厚现浇钢筋混凝土板 320.1025 2.5m kN m kN m ⨯= 抹灰层：20mm 厚混合砂浆 2334.01702.0m kN m kN m =⨯
合计：24.00kN m 3. 框架梁自重：
250400b h mm mm ⨯=⨯
梁自重： 30.25(0.30.10)25 1.25m m m kN m kN m ⨯-⨯=
20厚混合砂浆 []3
0.020.252(0.30.1170.221m m m m kN m kN m ⨯+⨯-⨯=
合计：1.471kN m
250300b h mm mm ⨯=⨯
梁自重： 30.25(0.40.10)25 1.875m m m kN m kN m ⨯-⨯=
20厚混合砂浆 []3
0.020.252(0.40.1170.289m m m m kN m kN m ⨯+⨯-⨯=
合计：2.164kN m
5. 框架柱自重：
400400b h mm mm ⨯=⨯
柱自重： 30.400.4025 4.00m m kN m kN m ⨯⨯= 抹灰层：10mm 厚混合砂浆： 30.010.404170.544m m kN m kN m ⨯⨯⨯=
合计：4.544kN m 6. 外纵墙自重 标准层：
纵 墙： 2.736kN m 铝合金窗： 0.735kN m 水刷石外墙面： 0.45kN m 水泥粉刷内墙面： 3(3.0 2.1)0.360.324m m kN m kN m -⨯=
合计：4.245kN m
底层：
纵 墙： 5.472kN m 铝合金窗： 0.735kN m 瓷砖外墙面： 0.75kN m 水泥粉刷内墙面： 3(3.6 2.1)0.360.54m m kN m kN m -⨯= 合计：7.497kN m 7. 内纵墙自重
墙体： 2(3.00.30)0.241912.312m m m kN m kN m -⨯⨯= 水泥粉刷内墙面： 22(3.00.3)0.36 1.944m kN m kN m ⨯-⨯=
合计：14.256kN m
8.栏杆自重
330.24 1.118/0.100.2425 5.35m m kN m m m kN m kN m ⨯⨯+⨯⨯=
合计：5.35kN m
5.2活荷载标准值计算
1. 屋面和楼面活荷载标准值：根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009－2001）查得： 上人屋面：20.2m kN 楼 面：25.2m kN
2. 雪荷载：200.40S kN m =
220 1.00.400.40k r S S kN m kN m μ==⨯=
屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值20.2m kN 。

5.2.1竖向荷载作用下框架受荷计算
1. A-B 、G-H 轴间框架梁： 如图5.1所示： 屋面梁：
恒载：=梁自重=2.164kN m 活载：0 楼面梁：
恒载：=梁自重=2.164kN m 活载：0
2. B-D 、E-G 轴间框架梁：
板传至框架梁上的梯形荷载和三角形荷载等效为均布荷载。

屋面板传荷载：
板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载,如图3.2所示： 屋面梁：
恒载： ()23
5.36 2.1120.370.372 4.54422.03kN m ⨯⨯-⨯+⨯+=
活载：
()
23
2.0 2.1120.370.372 6.53kN m
⨯⨯-⨯+⨯=
楼面梁：
恒载：
()
23
4.00 2.1120.370.372 4.54417.59kN m
⨯⨯-⨯+⨯+=
活载：
()
23
2.0 2.1120.370.372 6.53kN m
⨯⨯-⨯+⨯=
图5. 1 板传荷载示意图
3. D-E轴间框架梁：
屋面板传荷载：
板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载如图所示：恒载： 4.47 1.55/828.38kN m
⨯⨯⨯=
活载： 2.5 1.55/82 4.69kN m
⨯⨯⨯=
屋面梁：
恒载= 5.36 1.055/82 2.1649.2kN m ⨯⨯⨯+= 活载= 2.0 1.055/82 2.63kN m ⨯⨯⨯= 楼面梁：
恒载= 3.49 1.055/82 2.164 6.74kN m ⨯⨯⨯+= 活载= 2.5 1.055/82 3.29kN m ⨯⨯⨯= 4. B 、G 轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱：
女儿墙自重：（做法：墙高1100mm ，100mm 的混凝土压顶）
＝0.24m ⨯1.12m kN ×183m kN ＋253m kN ×0.1m ×0.24m ＋（1.2m ×2
＋0.24m ）×0.52m kN ＝6.67m kN
天沟自重:
现浇天沟自重:()325/0.60.300.100.10kN m m m ⨯+-⨯+⎡⎤⎣⎦
()()20.60.30.50.36/ 2.77/m kN m kN m +⨯+=
合计:3.93/kN m
顶层柱恒载＝女儿墙及天沟自重＋梁自重＋板传荷载
()()()=6.67 3.93 4.2 1.471 4.20.4 5.7/2 1.2 4.2 5.36141.28kN
+⨯+⨯-++⨯⨯=
顶层柱活载＝板传活载=()2.0 5.7/2 1.2 4.234.02kN ⨯+⨯= 标准层柱恒载＝墙体自重+梁自重+板传荷载
=()()()4.245 4.20.4 1.471 4.20.4 4.00 5.7/2 1.2 4.287.76kN ⨯-+⨯-+⨯+⨯=
标准层柱活载＝板传活载＝34.02kN
基础顶面恒载＝底层墙自重+基础梁自重=7.497 3.6 2.164 5.338.46kN ⨯+⨯=
5. D 、E 轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载＝梁自重+板传荷载
()()=1.471 4.20.4 5.365.7/2 2.1/2 4.293.39kN
⨯-++⨯=
顶层柱活载=板传活载
()2.0 5.7/2 2.1/2 4.232.76kN =⨯+⨯=
标准层柱恒载＝梁自重＋板传荷载 ()=1.471 4.20.4 4.0 5.7/2 4.2 3.49 2.1/2 4.268.86kN
⨯-+⨯⨯+⨯⨯=
标准层柱活载＝板传活载
2.0 5.7/2 4.2 2.5 2.1/2 4.234.97kN =⨯⨯+⨯⨯=
基础顶面恒载＝底层内纵墙自重+基础梁自重= (7.497 2.164+)×5.3=51.20kN
图5.2 竖向受荷总图（单位：KN ）
5.3风荷载作用下结构的位移验算
1. 集中风荷载标准值计算
根据设计任务书知道有关风荷载的参数，并根据《建筑结构规范》（GB5009-2001）知，作用在屋面梁和楼面梁处的集中风荷载标准值：2)(0B h h W j i z s z k +=ωμμβ
式中，基本风压0ω＝0.35kN/m 2
；
z μ--风压高度变化系数，因建设地点位于长沙市区，所以地面粗糙度为C 类；
s μ--风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得μs ＝1.3
z β--风振系数，对于高度不大于30m 或高宽比小于1.5的房屋结构，取钢筋混凝土框
架结构，取z β=1.0；
i h --下层柱高；
j h --上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍； B —迎风面的宽度，B ＝6.0m 。

表5.1 集中风荷载标准值和设计值
2. 风荷载作用下的位移验算：
横向框架的侧移刚度D 的计算：由前面所求梁柱线刚度求侧移刚度如表5.2所示：
表5.2 横向2-4层D 值的计算
表5.3 横向底层D 值的计算
3. 风荷载作用下框架侧移计算：
水平荷载作用下框架的层间位移按：
式中 j V ---第j 层的总剪力；
∑ij
D
---第j 层所有柱的抗侧刚度之和；
ij u ∆ ---第j 层的层间侧移。

第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和。

j 层侧移 u j ＝∑=∆j
j j u 1
顶层侧移 u ＝∑=∆n j j u 1
框架在风荷载作用下侧移的计算见表3.4。

表5.4 风荷载作用下框架侧移计算表
层间侧移最大值：1/6666 <1/550(满足要求) 。

5.4地震作用下的位移验算
该建筑高度为12.6m,且质量和刚度沿高度均匀分布,故可采用底部剪力法来计算水平地震作用
1. 作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为: 屋面梁处:
Ew G =结构和构件自重+50%雪荷载
楼面梁处:
Ei G =结构和构件自重+50%活荷载
∑=
∆ij
j
j D V u
其中结构和构件自重取楼面上、下一半层高范围内（屋面梁处取顶层的一半）的结构及构件自重（包括纵横梁自重，楼板结构层及构造层，纵横墙体及柱等自重）。

各质点的重力荷载代表值及质点高度如图3.4所示。

图5.4 各质点的重力荷载代表值及质点高度
2. 框架自振周期的计算
框架结构的自振周期，对于民用框架和框架抗震墙房屋，可按下列经验公式计算：
210.330.00069/T H =+式中，H —房屋主体结构的高度（m ），H=12.6m ；
B --房屋振动方向的长度（m ）
，在计算横向水平地震作用时，为房屋宽度取19.8m ；在计算纵向水平地震作用时，为房屋的长度取60.00m 。

对于横向振动：210.330.0006912.6/0.374T s =+⨯=。

3. 多遇水平地震作用标准值及位移的计算
由设防烈度为7度，近震，场地类别为Ⅱ类,由《建筑抗震设计规范》查得:
max 0.08α=,0.3g T s =,则横向地震影响系数:
()
()0.9
0.9
11max /0.3/0.3740.080.066
g T T αα===⨯=
10.374 1.40.42g T s T s =<=,不考虑顶层附加作用。

结构底部总横向水平地震作用标准值:
10.0660.8534735.33012.54Ek eq F G kN α==⨯⨯=。

表5.5 横向
同理可算得纵向自振周期10.358T s =,纵向地震影响系数:10.068α=,由于
10.358 1.40.42
g T s T s =<=
,故不考虑顶部附加地震作用系数。

图5.5 框架横向地震作用简图 图5.6 框架纵向地震作用简图
纵向结构底部总水平地震作用标准值
:
10.0680.8535874.12073.53Ek eq F G kN α=
=⨯⨯=。

按抗震规范算得作用于各质点上纵向水平地震作用标准值如表5.6所示。

表5.6
纵向
框架横向地震作用简图如图5.5所示，框架纵向地震作用简图如图5.6所示。

4. 地震作用下框架侧移验算
横向框架的侧移刚度D 的计算见表5.2 表5.3 纵向框架的侧移刚度D 的计算如表5.8，表5.9所示
表5.8 纵向2-4层D 值的计算
表5.9 纵向底层D
值的计算
在地震作用下框架侧移的计算结果见表5.7。

表5.7 地震作用下框架侧移计算
横向框架:顶点位移:/0.009/12.61/14001/550
u H==<(满足要求)；纵向框架:顶点位移:/0.0139/12.61/9061/550
u H==<(满足要求)。

第6章 内力分析
6.1内力计算
为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况： （1） 恒载作用
（2） 活载作用（按满跨布置）
（3） 风荷载作用（从左向右，或从右向左） （4） 横向水平地震作用（从左向右，或从右向左） （5） 纵向水平地震作用（从左向右，或从右向左） （6） 与地震作用相结合的重力荷载代表值作用。

对于（1）、（2）、（6）等三种情况，框架在竖向荷载作用下，采用分层法，并利用其对称性。

采用分层法计算时，假定上、下柱的远端为固定则与实际情况有出入。

因此，除底层外其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数且传递系数由1/2改为1/3。

对于（3）、（4）、（5），框架水平荷载作用下，采用D 值法计算。

在内力分析前，应计算节点各杆的弯矩分配系数及在各荷载作用下各杆端的固端弯矩。

6.1.1 恒载作用下的内力计算
由前述的刚度比可根据下式求得节点各杆端的弯矩分配系数，如图3.7所示。

()
/2ik ik ik
i u i i =-∑、
均布恒载和集中荷载偏心引起得固端弯矩构成节点不平衡弯矩：
，Fe M -＝集中荷载，集中荷载均载梁固端＝M M M +，
将固端弯矩填入相应的节点中，进行分层计算，当节点不平衡时应采用弯矩二次分配，使节点弯矩平衡。

计算过程见图6.2-图6.4。

恒载作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图6.5-图6.7所示。

2
12
1ql M -
＝均载
图6.1 各杆端弯矩分配系数
图6.2 恒载作用下顶层弯矩分层法计算图
图6.3 恒载作用下标准层弯矩分层法计算图
图6.4 恒载作用下底层弯矩分层法计算图
图6.5 恒荷载作用下的M图(单位：kN•m)。