五层中学教学楼设计计算书

本科毕业设计论文
题目：昆仑中学教学楼设计
（B方案）
院、系：建筑工程学院
学科专业：土木工程
学生：许磊
学号： 080704124
指导教师：马爱民
2012年 06月
本科毕业设计论文
题目：昆仑中学教学楼设计
（B方案）
院、系：建筑工程学院
学科专业：土木工程
学生：许磊
学号： 080704124
指导教师：马爱民
2012年 06月
西安工业大学毕业设计（论文）任务书 院（系） 建工学院 专业 土木工程 班 080704姓名 许磊 学号 080704124
1.毕业设计（论文）题目：昆仑中学教学楼设计B 方案
2.题目背景和意义：该建筑位于西安市泾阳县，建筑场地平坦，无不良土质现象，场地类别为二类。

该处地表有0.4—0.9m 的回填土，fk=50～60kPa ；其下为黄土状土（粉质粘土），可塑，局部硬塑，不具湿陷性，属中压塑性土，厚2.7—
3.9米，地基容许承载力fk=200KPa ；其下为粉砂粉细砂，未穿透，厚度大于25米，fk=180KPa ，Es=1
4.5MPa 。

常年地下水位低于
-9.5m ，对混凝土无腐蚀性。

土壤平均容重：3/5.19m KN =γ；土壤最大冻结深度为45cm 。

设防烈度为8度，设计基本加速度值为0.20g ，设计地震分组为第一组，特征周期为0.35s 。

根据《西安市抗震设防区划》（1997）划定，截面强度演算反应谱参数15.0max =α，s T g 50.0=，变形验算反应谱参数为
80.0max =α，s T g 70.0=。

基本雪压：0.20kn/2m ，基本风压0.35KN/2m ，地面粗糙度：B 级。

该建筑拟采用框架结构，独立柱基础，基础埋
深2.5米，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007——2002）有关规定，拟建建筑物地基基础设计等级为丙级。

其它荷载请查《荷载规范》。

室内外高差：600。

通过昆仑中学教学楼设计，运用学生所学过的基础理论和专业知识，锻炼学生查阅相关规范和资料进行建筑方案设计和框架结构在抗震设防烈度为8度、场地类别为二类时的结构计算，熟悉工程设计的内容和程序，提高学生分析和解决工程实际问题及绘制施工图的能力。

3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：
1:建筑设计1>根据使用要求确定各个房间的位置，交通疏散符合防火规范。

建筑造型和建筑立面美观、大方，反映时代特色。

2>并完成以下建筑设计图：底层平面图；标准层平面图；屋面图；正立图面；侧立面图；剖面图。

2:结构设计1>进行结构布置(结构布置要合理,满足相应的规范要求)
2>根据建筑物的抗震等级确定:构件的截面尺寸；建筑物的计算要求(活荷载、水平地震力、重力)；建筑物的构造要求。

3>绘制下列图纸:
标准层结构平面布置图(包括板及次梁);一榀横向框架的配筋详图(包括框架梁、框架柱); 标准层楼板配筋图，楼梯配筋图，基础图。

4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：
设计的基本要求:
1>．要有良好的城市景观，要求建筑造型美观、大方，体现建筑自身特征。

2>．设计方案合理，计算方法正确，计算数据准确。

3>．计算书格式应符合标准，书写工整，文字简练，条理清楚。

4>.施工图符合制图标准，能正确、准确表达设计意图，图面布置协调、清楚、整洁。

进度安排:
毕业实习第1周-第2周
建筑设计第3周-第5周
各层房屋的结构选型、结构方案及布置第6周-第7周
荷载计算第8周-第 9周
结构计算第10周-第14周
绘制施工图第15周-第17周
答辩第18周
5.毕业设计（论文）的工作量要求
① 实验（时数）*或实习（天数）：实习2周
② 图纸（幅面和张数）*：建筑图8张,结构图5张
③ 其他要求：论文字数： 20000字
外文翻译字数: 3000字
参考文献篇数：15篇以上
指导教师签名：年月日
学生签名：年月日
系（教研室）主任审批：年月日
说明：1本表一式二份，一份由学生装订入附件册，一份教师自留。

2 带*项可根据学科特点选填。

毕I-2
昆仑中学教学楼设计（B方案）
摘要
该毕业设计题目是《昆仑中学教学楼设计》，建筑面积5000m2左右，共5层：层高4.2m。

该设计主要包括建筑设计和结构设计两部分。

其中建筑设计部分主要从建筑物功能与形式的关系、建筑与地形的关系等几个方面进行了探索，主要完成了建筑平面设计、立面设计和剖面设计，并确定了详细的构造和装修做法。

结构设计部分选择结构方案中3轴横向框架进行设计。

在确定框架布局之后，先进行了重力荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。

接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，最终找出最不利的一组或几组内力组合，选取最安全的结果计算配筋并绘图。

此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计，完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。

关键词：框架；建筑设计；结构设计；抗震设计
The kunlun secondary school buildings design
Abstract
This graduate design is < The kunlun secondary school buildings design>, the Construction area of which is around 5000m2 with five floors, and each floor is 4.2m high. This article contains construction design and structural design. In the architecture design parts, the relationships between function and form、building and site are considered in the scheme design. Designs of plan 、front elevation、section plane are completed in architecture design phase, details of decoration and conformation are also determined in this part. The purpose of the design is to do the design in the longitudinal frames of axis 3. When the directions of the frames is determined, firstly the weight is calculated ,then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method, the seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.
Keywords：frames; building design；structural design；anti-seismic design
目录
中文摘要 (I)
英文摘要 (II)
主要符号表 (i)
前言 (1)
1工程概况 (2)
2尺寸估算及计算简图 (4)
2.1梁截面尺寸估算 (4)
2.2柱截面尺寸估算 (4)
2.3板截面尺寸估算 (4)
2.4框架计算简图 (5)
3 框架侧移刚度的计算 (6)
i的计算 (6)
3.1横梁线刚度
b
3.3各层横向侧移刚度计算 (6)
3.3.1底层横向侧移刚度计算 (6)
3.3.2二~五层横向侧移刚度计算 (6)
4 竖向荷载计算 (8)
4.1恒荷载标准值计算 (8)
4.1.1屋面 (8)
4.1.2各层走廊楼面 (8)
4.1.3标准层楼面 (8)
4.1.4梁自重 (8)
4.1.5柱自重 (9)
4.2活荷载标准值计算 (9)
4.2.1屋面和楼面活荷载标准值 (9)
4.2.2雪荷载 (9)
4.3重力荷载代表值的计算 (9)
4.3.1第一层 (9)
4.3.2第二到五层 (12)
4.3.3重力荷载代表值 (14)
5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 (15)
5.1计算结构的侧移 (15)
5.2按顶点位移法计算基本周期 (15)
5.3水平地震作用及楼层地震剪力的计算 (15)
5.3.1计算等效总重力荷载eq G (15)
5.3.2计算底部总剪力EK F (15)
5.3.3计算各质点的水平地震作用i F (16)
5.3.4多遇水平地震作用下的位移验算 (16)
5.3.5水平地震作用下框架内力的计算 (17)
6 竖向荷载作用下框架结构内力计算 (19)
6.1计算单元 (19)
6.2荷载计算 (20)
6.2.1恒载计算 (20)
6.2.2活荷载计算 (21)
6.3内力计算 (22)
6.4梁端剪力和柱轴力的计算 (25)
6.5框架的内力组合 (26)
6.5.1框架梁的内力组合 (26)
6.5.2跨间最大弯矩和截面剪力设计值的计算 (28)
6.5.3梁端剪力调整 (29)
6.5.4框架柱的内力组合 (29)
6.5.5柱端弯矩设计值的调整 (32)
6.5.6柱端剪力组合和设计值的调整 (33)
7 截面设计 (35)
7.1框架梁 (35)
7.1.1梁的最不利内力 (35)
7.1.2梁正截面受弯承载力计算 (35)
7.1.3梁斜截面受剪承载力计算 (36)
7.2框架柱 (38)
7.2.1柱截面尺寸验算 (38)
7.2.2柱正截面承载力计算 (39)
7.2.3柱斜正截面承载力计算 (41)
7.2.4框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 (44)
8 楼梯设计 (48)
8.1设计参数 (48)
8.1.1楼梯结构平面布置图： (48)
8.1.2设计参数 (48)
8.2楼梯板计算 (48)
8.2.1荷载计算： (48)
8.2.2截面设计 (49)
8.3平台板计算 (49)
8.3.1荷载计算： (49)
8.3.2截面设计： (49)
8.4平台梁计算 (50)
8.4.1荷载计算： (50)
8.4.2截面设计： (50)
9 楼板设计 (51)
9.1设计参数 (51)
9.1.1楼板平面布置图如下： (51)
9.1.2设计参数 (51)
9.2按塑性理论计算 (51)
9.2.1中间区格板A (51)
9.2.2区格板C (52)
9.2.3区格板B、D是单向板 (52)
10 基础设计 (54)
10.1 设计资料 (54)
10.2 基础截面确定 (54)
10.2.1基础梁高 (54)
10.2.2翼板厚度 (54)
10.2.3基础长度 (54)
10.2.4基础的底面宽度 (54)
10.3 基础梁内力计算 (54)
10.3.1翼缘板计算（按每米长计） (55)
10.3.2用弯距分配法计算基础弯距 (55)
结论 (59)
参考文献 (60)
致谢 (61)
毕业设计（论文）知识产权声明 (62)
毕业设计（论文）独创性声明 (63)
附录 (64)
主要符号表
γG永久荷载的分项系数；
γQ可变荷载的分项系数；
S GK永久荷载效应的标准值；
S QK可变荷载效应的标准值；
T 结构自振周期；
F Ek结构总水平地震作用标准值；
G eq地震时结构（构件）的重力荷载代表值、等效总重力荷载代表值；
αmax水平地震影响系数最大值；
f y普通钢筋的抗拉强度设计值；
f’y普通钢筋的抗强度设计值；
b 矩形截面宽度、T 形、I 形截面的腹板宽度；
b f T 形或 I 形截面受拉区的翼缘宽度；
b’f T 形或 I 形截面受压区的翼缘宽度；
d 钢筋直径或圆形截面的直径；
c 混凝土保护层厚度；
h 截面高度；
h0截面有效高度；
h f T 形或 I 形截面受拉区的翼缘高度；
h’f T 形或 I 形截面受压区的翼缘高度；
A S受拉区纵向非预应力钢筋的截面面积；
A’S受压区纵向非预应力钢筋的截面面积；
A cor箍筋内表面范围内的混凝土核心面积；
e 轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离；
e’轴向力作用点至纵向受压钢筋合力点的距离；
e0 轴向力对截面重心的偏心距；
e a 附加偏心距；
e i 初始偏心距；
V CS构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；
a S纵向非预应力受拉钢筋合力点至截面近边的距离；
a S’纵向非预应力受压钢筋合力点至截面近边的距离；
η偏心受压构件考虑二阶弯矩影响的轴向力偏心距增大系数；
λ计算截面的剪跨比；
ρ纵向受力钢筋的配筋率；
ρsv竖向箍筋、水平箍筋或竖向分布钢筋、水平分布钢筋的配筋率；
ρv间接钢筋或箍筋的体积配筋率；
∑M C节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可，按弹性分析分配；
∑M b节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和。

前言
前言
毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。

我的毕业设计题目为《西安东方建材公司科研楼设计》，内容包括建筑设计、结构设计两部份。

在毕业设计前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并查阅了《结构抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。

在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。

这期间我碰到过各种各样的问题，但是在导师的指导和自己的反复查阅资料之后，问题都得到了解决。

在毕业设计后期，我主要进行设计手稿的电子排版整理和图纸的修改，并得到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢。

毕业设计的两个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、建筑平面和结构图绘制、结构论文撰写以及外文的翻译，使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。

在绘图时熟练掌握了各种建筑制图软件，以及多种结构设计软件。

以上所有这些使我从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。

框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。

由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正。

工程概况
1工程概况
该建筑位于西安市泾阳县，建筑场地平坦，无不良土质现象，场地类别为二类。

该处地表有0.4—0.9m 的回填土，fk=50～60kPa ；其下为黄土状土（粉质粘土），可塑，局部硬塑，不具湿陷性，属中压塑性土，厚2.7—3.9米，地基承载力特征值fk=200KPa ；其下为粉砂粉细砂，未穿透，厚度大于25米，fk=180KPa ，Es=14.5MPa 。

常年地下水位低于
-9.5m ，对混凝土无腐蚀性。

土壤平均容重：3
/5.19m KN =γ；土壤最大冻结深度为45cm 。

设防烈度为8度，设计基本加速度值为0.20g ，设计地震分组为第一组，特征周期为0.35s
根据《西安市抗震设防区划》（1997）划定，截面强度演算反应谱参数15.0max =α，s T g 50.0=，变形验算反应谱参数为80.0max =α，s
T g 70.0=。

基本雪压：0.20kn/2
m
基本风压0.35KN/2
m ，地面粗糙度：B 级 该建筑拟采用框架结构，独立柱基础，基础埋深2.5米，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007——2002）有关规定，拟建建筑物地基基础设计等级为丙级。

墙体：内外墙采用240mm 厚的加气混凝土砌块。

门窗：大门为玻璃门，办公室均为木门。

塑钢玻璃窗。

门窗详见1.1表。

柱网与层高：本办公楼采用柱距为5.1m 的内廊式大柱网，边跨为7.8m ，中间跨为2.7m ，层高取4.2m ，如图1.1所示：
西安工业大学毕业设计（论文）
图1.1
尺寸估算及计算简图
2尺寸估算及计算简图
2.1梁截面尺寸估算
AB 、CD 跨
h=(1/8~1/10)*l=(1/8~1/10)*7800mm=780mm~975mm 取800mm b=(1/2~1/4)*h=(1/2~1/4)*800mm=200mm~400mm 取300mm BC 跨
h=(1/8~1/10)*l=(1/8~1/10)*2700mm=270mm~337.5mm 取500mm b=(1/2~1/4)*h=(1/2~1/4)*800mm=200mm~400mm 取300mm 横向次梁
h=1/12*l=1/12*7800mm=650mm 取650mm
b=（1/2~1/4）*h=(1/2~1/4)*650mm=162.5mm~325mm 取300mm 纵向框架梁
h=(1/8~1/10)*l=(1/8~1/10)*5100mm=510mm~637.5mm 取600mm b=（1/2~1/4）*h=(1/2~1/4)*600mm=150mm~300mm 取300mm
2.2柱截面尺寸估算
框架柱选用c30混凝土，2/3.14mm N f c =,抗震设防烈度为8度，框架抗震等级为二级，轴压比75.0=μN ，
c c c c
N h b A f N
=≤μ
对于边柱
N=1.3×19.89×14×5=1809.99KN
23
64.1687633
.1475.01099.1809mm A c =⨯⨯≥
对于内柱
N=1.25×26.78×14×5=2343.25KN
23
85.2184843
.1475.01025.2343mm A c =⨯⨯≥
一层柱取700mm ×700mm
二层及以上柱取600mm ×600mm
2.3板截面尺寸估算
单向板h=(1/25~1/30)*2550mm=85mm~102mm
西安工业大学毕业设计（论文）
双向板h=(1/40~1/45)*2700mm=60mm~67.5mm
统一取100mm
2.4框架计算简图
图2.1
框架侧移刚度的计算
3 框架侧移刚度的计算
3.1横梁线刚度b i 的计算
3.3各层横向侧移刚度计算
3.3.1底层横向侧移刚度计算 A 、D 柱
65.032.1138.7_
==i ，43.065
.0265.05.0=++=c α，2079453001032.111243.0122
10211=⨯⨯⨯==h I D c α B 、C 柱
26
.132
.1188
.638.7_
=+=
i ，
54
.026
.1226
.15.0=++=
c α，
2611453001032.111254.02
10
12
=⨯⨯⨯=D
3.3.2二~五层横向侧移刚度计算 A 、D 柱
96.071.738.7_
==i ,32.096
.0296.0=+=c α,1678442001071.71232.021021=⨯⨯⨯=D
B 、
C 柱
西安工业大学毕业设计（论文）
85.171.788.638.7_
=+=i ，48.085.1285.1=+=c α，251764200
1071.71248.02
10
22=⨯⨯⨯=D 三、四、五层与二层相同
该框架为横向承重框架，不计算纵向侧移刚度。

∑1
D /∑2
D
=93816/83920>0.7故该框架为规则框架。

竖向荷载计算
4 竖向荷载计算
4.1恒荷载标准值计算
4.1.1屋面
防水层（刚性）30厚c20细石混凝土防水 1.0KN/m2 防水层（柔性）三毡四油铺小石子 0.4KN/m2找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×20KN/m3=0.30KN/m2
找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×20KN/m3=0.30KN/m2
找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3‰找平 0.04m×14KN/m3=0.56KN/m2
保温层：80厚矿渣水泥 0.08m×14.5KN/m3=1.16KN/m2
结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m×25KN/m3=2.5KN/m2
抹灰层：10厚混凝土砂浆 0.01m×17KN/m3=0.17KN/m2
合计： 6.39KN/m2 4.1.2各层走廊楼面
10mm面层
水磨石地面 20mm水泥砂浆打底 0.65KN/m2素水泥浆结合层一道
结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m×25KN/m3=2.5KN/m2
抹灰层：10厚混凝土砂浆 0.01m×17KN/m3=0.17KN/m2
合计： 3.32KN/m2 4.1.3标准层楼面
大理石面层，水泥砂浆擦缝
30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撤2厚素水泥1.16KN/m2
水泥浆结合层一道
结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m×25KN/m3=2.5KN/m2
抹灰层：10厚混凝土砂浆 0.01m×17KN/m3=0.17KN/m2
合计： 3.83KN/m2 4.1.4梁自重
b×h=300mm×800mm
梁自重 25KN/m3×0.3m×（0.8m-0.1m）=5.25KN/m 抹灰层：10厚混合砂浆（0.6+1.6-0.2）m×0.17KN/m2=0.34KN/m 合计： 5.59KN/m b×h=300mm×500mm
梁自重 25KN/m3×0.3m×（0.5m-0.1m）=3KN/m 抹灰层：10厚混合砂浆（0.6+1.6-0.2）m×0.17KN/m2=0.34KN/m 合计： 3.34KN/m b×h=300mm×650mm
梁自重 25KN/m3×0.3m×（0.65m-0.1m）=4.13KN/m 抹灰层：10厚混合砂浆（0.6+1.3-0.2）m×0.17KN/m2=0.29KN/m 合计： 4.42KN/m b×h=300mm×600mm
梁自重 25KN/m3×0.3m×（0.6m-0.1m）=3.75KN/m 抹灰层：10厚混合砂浆（0.6+1.2-0.2）m×0.17KN/m2=0.27KN/m 合计： 4.02KN/m 4.1.5柱自重
b×h=700mm×700mm
柱自重 25KN/m3×0.7m×0.7m=12.25KN/m
抹灰层：10厚混合砂浆 0.7m×4×0.17KN/m2=0.48KN/m 合计： 12.73KN/m 柱自重
b×h=600mm×600mm
柱自重 25KN/m3×0.6m×0.6m=9KN/m
抹灰层：10厚混合砂浆 0.6m×4×0.17KN/m2=0.41KN/m 合计： 9.41KN/m
4.2活荷载标准值计算
4.2.1屋面和楼面活荷载标准值
不上人屋面：0.5KN/m2
楼面：教室2.0KN/m2
走廊2.5KN/m2
4.2.2雪荷载
1.0×0.2KN/m2=0.2KN/m2
s
k=
屋面活荷载与雪荷载取大值。

4.3重力荷载代表值的计算
4.3.1第一层
（1）、梁、柱
（2）、内外填充墙重计算
横墙：
AB、CD跨墙：墙厚240mm,计算长度7100mm，计算高度5300-800=4500mm 单跨体积：0.24×7.1×4.5=7.7m3
单跨重量：5.5×7.7=42.35KN
数量：16
总重：677.6KN
BC跨墙：墙厚240mm,计算长度2000mm，计算高度5300-500=4800mm
单跨体积：0.24×(2×4.8-1.5×2.1)=1.55m3
单跨重量：5.5×1.55=8.5KN
数量：2
总重：17KN
横墙总重：677.6+17=694.6KN
纵墙：
教室外纵墙：
面积：（5.1-0.7）×（5.3-0.6）-3.6×2.4=12.04m2
重量：5.5×0.24×12.04×16=254.28KN
教室内纵墙：
面积：（5.1-0.7）×（5.3-0.6）-1×2.1-0.9×2.1=16.69m2
重量：5.5×0.24×16.69×16=352.49KN
厕所纵墙：
面积：4.4×4.7×2-1.8×2.4-1×2.1=34.94m2
重量：5.5×0.24×34.94×2=92.24KN
教休室纵墙：
面积：4.4×4.7×2-1.8×2.4-1×2.1=34.94m2
重量：5.5×0.24×34.94=46.12KN
楼梯间纵墙：
面积：4.4×4.7-3.6×2.4=12.04m2
重量：5.5×0.24×12.04×2=31.79KN
大厅纵墙：
面积：4.4×4.7-1.8×2.1=16.9m2
重量：5.5×0.24×16.9=22.31KN
纵墙总重：254.28+352.49+92.24+46.12+31.79+22.31=799.23KN （3）窗户计算（钢框玻璃窗）
C
窗
1
尺寸：3600mm×2400mm
自重：0.4KN/m2
数量：18
重量：0.4×3.6×2.4×18=62.21KN
窗
C
2
尺寸：1800mm×2400mm
自重：0.4KN/m2
数量：3
重量：0.4×1.8×2.4×3=5.18KN
C
窗
3
尺寸：2100mm×900mm
自重：0.4KN/m2
数量：16
重量：0.4×2.1×0.9×16=12.1KN
总重：62.21+5.18+12.1=79.49KN
（4）门重计算
木门
M
1
尺寸：1000mm×2100mm
自重：0.15KN/m2
数量：19
重量：0.15×1×2.1×19=5.99KN
铁门
M
2
尺寸：1500mm×2100mm
自重：0.4KN/m2
数量：2
重量：0.4×1.5×2.1×2=2.52KN
铁门
M
3
尺寸：1800mm×2100mm
自重：0.4KN/m2
数量：1
重量：0.4×1.8×2.1×1=1.51KN
总重：5.99+2.52+1.51=10.02KN
小计：（2）+（3）+（4）=1583.34KN
（5）楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）
面积：（7.8×2+0.7）×（56.1+0.7）+2.7×（56.1+0.7）=925.84+153.36=1079.2m2恒载：3.83×925.84+3.32×153.36=4055.12KN
活载：2×925.84+2.5×153.36=2235.08KN
4.3.2第二到五层
（1）、梁、柱
（2）、内外填充墙重计算
横墙：
AB、CD跨墙：墙厚240mm,计算长度7100mm，计算高度4200-800=3400mm
单跨体积：0.24×7.1×3.4=5.8m3
单跨重量：5.5×5.8=31.9KN
数量：16
总重：510.4KN
BC跨墙：墙厚240mm,计算长度2000mm，计算高度4200-500=3700mm
单跨体积：0.24×(2×3.7-1.8×1.2)=1.26m3
单跨重量：5.5×1.26=6.93KN
数量：2
总重：13.86KN
横墙总重：510.4+13.86=524.26KN
纵墙：
教室外纵墙：
面积：（5.1-0.7）×（4.2-0.6）-3.6×2.4=7.2m2
教室内纵墙：
面积：（5.1-0.7）×（4.2-0.6）-1×2.1-0.9×2.1=11.85m2
重量：5.5×0.24×11.85×16=250.27KN
厕所纵墙：
面积：4.4×3.6×2-1.8×2.4-1×2.1=25.26m2
重量：5.5×0.24×25.26×2=66.69KN
教休室纵墙：
面积：4.4×3.6×2-1.8×2.4-1×2.1=25.26m2
重量：5.5×0.24×25.26=33.34KN
楼梯间纵墙：
面积：4.4×3.6-3.6×2.4=7.2m2
重量：5.5×0.24×7.2×2=19.01KN
休息平台纵墙：
面积：4.4×3.6-1.8×1.2=13.68m2
重量：5.5×0.24×13.68=18.06KN
纵墙总重：152.06+250.27+66.69+33.34+19.01+18.06=539.43KN （3）窗户计算（钢框玻璃窗）
C
窗
1
尺寸：3600mm×2400mm
自重：0.4KN/m2
数量：19
重量：0.4×3.6×2.4×19=65.66KN
窗
C
2
尺寸：1800mm×2400mm
自重：0.4KN/m2
数量：3
重量：0.4×1.8×2.4×3=5.18KN
窗
C
3
尺寸：2100mm×900mm
自重：0.4KN/m2
数量：16
重量：0.4×2.1×0.9×16=12.1KN
窗
C
4
尺寸：1800mm×1200mm
自重：0.4KN/m2
数量：2
重量：0.4×1.8×1.2×2=1.73KN
（4）、门重计算
M
木门
1
尺寸：1000mm×2100mm
自重：0.15KN/m2
数量：19
重量：0.15×1×2.1×19=5.99KN
小计：（2）+（3）+（4）=1154.35KN
（5）、二到四层楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）
面积：（7.8×2+0.7）×（56.1+0.7）+2.7×（56.1+0.7）=925.84+153.36=1079.2m2
恒载：3.83×925.84+3.32×153.36=4055.12KN
活载：2×925.84+2.5×153.36=2235.08KN
（6）、第五层楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）
面积：（7.8×2+0.7）×（56.1+0.7）+2.7×（56.1+0.7）=925.84+153.36=1079.2m2
恒载：6.39×1079.2=6896.09KN
活载：0.5×1079.2=539.6KN
女儿墙：0.24×0.7×（56.1+18.3）×5.5+25×0.1×0.24×（56.1+18.3）+（1.6+0.24）×0.5×（56.1+18.3）=181.83KN
4.3.3重力荷载代表值
第一层重力荷载代表值为：952.56+80.16+663+778.36+4055.12+0.5×2235.08+0.5×（3238.56+1896.96+1583.34+1154.35）=11583.35KN
第二、三、四层重力荷载代表值为：
952.56+80.16+663+778.36+4055.12+0.5×2235.08+1896.96+1154.35=10698.05KN
第五层重力荷载代表值为：952.56+80.16+729.3+778.36+6896.09+0.5×539.6+0.5×（1896.96+1154.35）+181.83=11413.76KN
图4.1各层楼面重力荷载代表值图
横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧翼计算
5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算
5.1计算结构的侧移
将各楼层重力荷载代表值水平作用于结构各楼层出处，用静力法计算各楼层剪力及相应位移
5.2按顶点位移法计算基本周期
s s T bs T 47.0158.07.07.17.11=⨯⨯=∆=ψ
5.3水平地震作用及楼层地震剪力的计算
本结构高度不超过40m ，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即： 5.3.1计算等效总重力荷载
eq
G
KN
KN
G G i
i i eq 57.46827)11413.7610698.0510698.0510698.0511583.35(85.01
=++++⨯==∑=λ
5.3.2计算底部总剪力EK F
s T g 35.0=，结构阻尼比05.0=ξ，0.12=η，9.0=λ，16.0max =α，
123.016.047.035.09
.0max
21=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛=αηαγ
T
T g
KN
KN G F eq EK 79.575957.46827123.01=⨯==α
5.3.3计算各质点的水平地震作用
i
F
EK n
j j
j
i
i i F H
G H G F ∑==
1
图5.1横向水平地震作用及楼层地震剪力
5.3.4多遇水平地震作用下的位移验算
最大层间弹性位移角在第二层，1/798<1/550，满足规范要求。

5.3.5水平地震作用下框架内力的计算 取○
6轴框架单元为例，所用公式有： i i
ij ij V D D V =
，3210y y y y y +++=，h y V M ij t ij )1(-=，yh V M ij b
ij =
)(t
c
u
c
br
bl bl bl M M
i i i M ++=
，)(t
c u c br
bl br br M M i i i M ++=
，l M M V r b l
b b +=，∑-=)(r b l b V V N
图5.2梁端剪力及柱轴力图（kN）
图5.3框架弯矩图
竖向荷载作用下框架结构内力计算
6 竖向荷载作用下框架结构内力计算
6.1计算单元
取○6轴线横向框架进行计算，如下图所示：
图6.1计算单元
计算单元宽度为5.1m，由于房间内布置有次梁（b×h=300mm×650mm），故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。

计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。

由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。

6.2荷载计算
6.2.1恒载计算
图6.2
在上图中，1q 、'1q 代表横梁自重，为均布荷载形式，对于第5层 ,
2q 和'
2q 分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载
m KN q /29.1655.239.62=⨯=,m KN q /25.177.239.6'
2
=⨯= 1P 、2P 分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算如下：
集中力矩：
对于2～4层,包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载。

其它荷载计算方法同第5层 , ,
对第1层 ,
6.2.2活荷载计算
图6.3 对于第5层
,
同理在屋面上的雪荷载作用下
,
对于2～4层
,
对于第1层
,
将以上结果汇总，见下表
注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。

6.3内力计算
三角形荷载叠加
恒载：第5层，
1～4层，
活载：第5层,
1～4层，
雪载：第5层,
表6.3恒载作用下弯矩
表6.4活载作用下弯矩
表6.5屋面雪荷载作用下弯矩6.4梁端剪力和柱轴力的计算
荷载引起的剪力：
AB跨：，BC跨：
弯矩引起的剪力：
表6.7活载作用下梁端剪力及柱轴力
6.5框架的内力组合
6.5.1框架梁的内力组合
根据《抗震规范》，本方案为二级抗震等级，本方案考虑了四种内力组合，即1.2+1.4,1.2+0.9×1.4(+)，1.35 +1.0及 1.2+1.3。

因风荷
载相对过小，对结构设计不起控制作用，故不考虑，所以无。

考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，应对、进行弯矩调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。

梁端剪力增大系数，二级取1.2。

表6.8承载力抗震调整系数
RE
[1.2×
）
+1.3+V=
+ +
说明：M 以下部受拉为正，V 以向上为正。

一项中括号内的数值表示屋面作用雪荷载时
对应的内力。

6.5.2跨间最大弯矩和截面剪力设计值的计算
图6.4
以第5层AB 跨梁为例，说明计算方法和过程。

计算理论：根据梁端弯矩的组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。

均布和梯形荷载下
左震
=-(30.28/0.75+134.79/0.75)/7.8+0.5×6.71×7.8+0.5×20.32×7.8=77.2KN>0 X=77.2/(6.71+20.32)=2.86m
=30.28/0.75+77.2×2.86-0.5×(6.71+20.32) ×2.86×2.86=150.62KN ·m 右震
=-(-144.91/0.75+7.09/0.75)/7.8+0.5×6.71×7.8+0.5×20.32×7.8=128.98KN>0 X=128.98/(6.71+20.32)=4.77m
=-144.91/0.75+128.98×4.77-0.5×(6.71+20.32) ×4.77×4.77=114.52KN·m 其它跨间的最大弯矩计算结果见下表：
6.5.3梁端剪力调整
第5层AB净跨
=7.8-0.6/2-0.3=7.2m
左震
=63.57/0.85=74.79KN,=112.54/0.85=132.4KN
=30.28/0.75+74.79×0.3=62.81KN·m
=-134.79/0.75+132.4×0.3=-140KN·m
右震
=107.57/0.85=126.55KN,=80.62KN
=-144.91/0.75+126.55×0.3=-155.25KN·m
=-7.09/0.75+80.62×0.3=14.73KN·m
+=62.81+140=202.81>155.25+14.73=169.98KN·m
=(6.71×7.2+20.46×(7.2+7.2)/2)/2=97.81KN
则
=1.2×169.98/7.2+97.81=126.14KN
=1.2×202.81/7.2+97.81=131.61KN
=0.85×126.14=107.22KN
=0.85×131.61=111.87KN
剪力调整方法同上，结果见上表各层梁的内力组合梁端剪力调整表
6.5.4框架柱的内力组合
取每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果如下表：
表6.11横向框架A柱弯矩和轴力组合
说明：表中M以左侧受拉为正，单位kN·m，N以受压为正，单位kN 。

一列中括号内的数值为屋面作用雪荷载、其他楼层作用活荷载对应的内力值。

说明：表中M 以左侧受拉为正，单位kN ·m ，N 以受压为正，单位kN 。

6.5.5柱端弯矩设计值的调整 A 柱
第5层，按《抗震规范》，无需调整。

第4层，柱顶轴压比[u N ]= N/A c f c =397.36×103/14.3/6002
=0.077<0.15，无需调整。

柱底轴压比[u N ]= N/A c f c =436.88×103/14.3/6002
=0.085<0.15，无需调整。

第3层，柱顶轴压比[u N ]= N/A c f c =604.87×103/14.3/6002
=0.12<0.15，无需调整。

柱底轴压比[u N ]= N/A c f c =644.39×103/14.3/6002
=0.13<0.15，无需调整。

第2层，柱顶轴压比[u N ]= N/A c f c =812.32×103/14.3/6002
=0.16>0.15，需调整。

可知，一、二层柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求： ΣM c =ηc ΣM b
注：ΣM c 为节点上下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值 之和，上下柱端的弯矩设计值可按弹性分析分配。

ΣM b 为节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值 之和。

ηc 柱端弯矩增大系数，二级取1.2。

第2层：=393.42×1.2/2=236.05KN ·m,=415.82×1.2×7.71/(7.71+11.32)=202.16KN ·m 第1层：
=415.82×1.2×11.32/(7.71+11.32)=296.82KN ·m,=400.04×1.25=500.05KN ·m
说明：表中弯矩为相应于本层柱净高上、下两端的弯矩设计值。

B柱
第5层，按《抗震规范》，无需调整。

第4层，柱顶轴压比[u
N ]= N/A
c
f
c
=476.56×103/14.3/6002 =0.093<0.15，无需调整。

柱底轴压比[u
N ]= N/A
c
f
c
=516.08×103/14.3/6002 =0.1<0.15，无需调整。

第3层，柱顶轴压比[u
N ]= N/A
c
f
c
=715.85×103/14.3/6002 =0.139<0.15，无需调整。

柱底轴压比[u
N ]= N/A
c
f
c
=755.37×103/14.3/6002 =0.147<0.15，无需调整。

第2层，柱顶轴压比[u
N ]= N/A
c
f
c
=955.2×103/14.3/6002 =0.19>0.15，需调整。

第2层：
=（336.08+252.65）×1.2/2=353.24KN·m,
=（358.53+272.73）×1.2×7.71/(7.71+11.32)=306.91KN·m 第1层：
=（358.53+272.73）×1.2×11.32/(7.71+11.32)=450.61KN·m, =433.44×1.25=541.8KN·m
说明：表中弯矩为相应于本层柱净高上、下两端的弯矩设计值。

6.5.6柱端剪力组合和设计值的调整
例：第5层：恒载S
Gk =（M
上
+M
下
）/h=（-62.79-43.85）/4.2=-25.39kN
活载S
Qk =（M
上
+M
下
）/h=（-5.25-8.21）/4.2=-3.2kN
S’
QK
= (-1.33-8.16)/4.2=-2.26kN
地震作用S
Ek =（M
上
+M
下
）/h=（89.84+48.38）/4.2=32.91kN
调整：0.85×1.2×（144.70+90.31）/4.2=57.07kN
6.15横向框架A柱剪力组合与调整（KN）
说明：表中V以绕柱端顺时针为正。

说明：表中V以绕柱端顺时针为正。

截面设计
7 截面设计
7.1框架梁
以第1层AB跨框架梁的计算为例
7.1.1梁的最不利内力
经以上计算可知，梁的最不利内力如下：
跨间： M
max
=273.91kN·m
支座A：M
max
=415.82kN·m
支座B
l ：M
max
=358.53kN·m
调整后剪力：V=193.2kN
7.1.2梁正截面受弯承载力计算
抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量。

跨中正弯矩按T形截面计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，依据上述理论，得：
支座弯矩：
M
A
=415.82/0.75-179.14/0.85×(0.7-0.6/2)=470.13 kN·m
γRE M A=0.75×470.13=352.6kN·m
M
B
=358.53/0.75-181.21/0.85×（0.7-0.6/2）=392.76kN·m
γRE M B=0.75×392.76=294.57kN·m
跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩。

可求得相应的剪力：
V=1.3×82.41-(76.57+0.5×19.56)=20.78kN
则支座边缘处
M
max
=273.91/0.75-20.78×0.4=356.9kN·m
γRE M max=0.75×356.9=267.68kN·m
（1）AB 跨：
考虑跨间最大弯矩处：
按T形截面设计，翼缘计算宽度b
f
，按跨度考虑，取
b
f
，=l/3L=7.8/3=2.6m=2600mm，
梁内纵向钢筋选HRB400级钢筋，（f
y =f
y
，=360N/mm2），
h
=h-a=800-35=765mm，因为
αc f c b f，h f，（h0- h f，/2）=1.0×14.3×2600×100×（765-100/2）
=2658.37kN·m>267.68kN·m
属第一类T形截面。

下部跨间截面按单筋T形截面计算：
αs=M/（α1f c b f’h02）=267.68×106/14.3/2600/7652=0.012
ξ=1-（1-2αs）1/2=0.012
A
s
=ξα1f c b f，h0/f y=0.012×1.0×14.3×2600×765/360=948.09mm2
实配钢筋418，（A
s
=1017mm2）
ρ=1017/(300×765)=0.44%>ρmin=0.2%，满足要求。

（2）考虑两支座处：
将下部跨间截面的418钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，A
s
，=1017mm2，
再计算相应的受拉钢筋A
s
，即
支座A上部，
αs=[M- f y, A s，(h0-a,)]/（α1f c bh02）
=[352.6×106-360×1017×(765-35) ]/14.3/300/7652
=0.034
ξ=1-（1-2αs）1/2=0.035<2a,
s /h
o
=70/765=0.092
可近似取
A
s =M/f
y
/(h
-a,)=352.6×106/360/（765-35）=1341.71mm2
实配钢筋422，A
s
=1520mm2。

ρ=1520/(300×765)=0.66%>ρmin=0.2%，又A s，/ A s=1017/1520=0.67>0.3，满足梁的抗震构造要求。

支座B
l
上部：
A
s =M/f
y
/(h
-a,)=294.57×106/360/（765-35）=1120.89mm2
实配钢筋422，A
s
=1520mm2。

ρ=1520/(300×765)=0.66%>ρmin=0.2%，又A s，/ A s=1017/1520=0.67>0.3，满足梁的抗震构造要求。

7.1.3梁斜截面受剪承载力计算
（1）验算截面尺寸：
h w =h
=765mm
h
w
/b=765/300=2.55<4,属厚腹梁。

0.25f
c bh
=0.25×14.3×300×765=820.46KN>V=193.2KN
可知，截面符合条件。

（2）箍筋选择及梁斜截面受剪承载力计算：
AB跨：
梁端加密区箍筋取2肢Ф8@100，箍筋用HPB235级钢筋（f
yv
=210N/mm2）, 则。