土建毕业设计(税务局办公楼)

湖南工业大学土木工程学院毕业设计说明书
题目：税务局办公楼
学院：土木工程学院
专业：土木工程
学号： 09403100526
姓名：欧阳伟
指导教师：
完成日期： 2013年4月18日
目录
设计资料 (I)
第1章建筑设计 (1)
1.1设计依据 (1)
1.2建筑设计概况 (1)
1.3总平面布局 (1)
1.4建筑施工说明 (1)
1.4.1建筑尺寸及标高 (1)
1.4.2楼地面 (2)
1.4.3屋面 (2)
1.4.4墙面 (2)
1.4.5消防设计 (2)
第2章结构设计 (3)
2.1结构布置 (3)
2.2构件初估 (3)
2.3结构计算简图及梁柱刚度计算 (5)
2.3.1计算简图说明 (5)
2.3.2框架梁柱截面特性 (7)
2.3.3框架梁柱的线刚度计算 (8)
2.4荷载计算 (11)
2.4.1恒载标准值计算 (12)
2.4.2活载标准值计算 (15)
2.5竖向荷载作用下框架受载总图 (16)
2.5.1 A～B,(C～D)轴间框架梁 (16)
2.5.2 B～C轴间框架梁 (17)
2.5.3 A轴柱纵向集中荷载计算 (18)
2.5.4 B柱纵向集中力计算 (19)
2.6水平地震作用计算及内力、位移分析 (22)
2.6.1重力荷载标准值计算 (22)
2.6.2重力荷载代表值计算 (24)
2.6.3等效总重力荷载代表值计算 (26)
2.6.4横向框架侧移刚度计算 (26)
2.6.5横向自振周期计算 (29)
2.6.6水平地震作用及楼层地震剪力计算 (30)
2.6.7水平地震作用下的位移验算 (33)
2.6.8水平地震作用下的框架内力计算 (33)
2.7风荷载作用下的位移验算及内力计算 (39)
2.8迭代法计算竖向荷载作用下框架结构的内力 (47)
2.8.1恒载作用下的内力分析 (48)
2.8.2活载作用下的内力分析 (54)
2.8.3重力荷载代表值作用下的内力分析 (61)
2.9内力组合 (66)
2.10构件截面设计 (66)
2.10.1梁截面设计 (66)
2.10.2柱截面设计 (75)
92.11基础设计与配筋 (91)
2.11.1边柱柱下独立基础设计（非抗震设计） (91)
2.11.2边柱柱下独立基础设计（抗震设计） (94)
2.11.3中柱下基础（非抗震设计） (95)
2.11.4中柱下基础（抗震设计） (97)
2.12板的设计与配筋 (98)
参考文献 (101)
致谢........................................... (102)
附表 (103)
税务局局办公大楼设计
本设计主要进行了结构方案中横向框架4轴框架的抗震设计。

在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而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，是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。

通过对综合楼楼层平面图、剖面图、构造图的绘制和结构的设计，熟悉了设计的全过程，掌握了结构设计计算的基本方法。

同时，对这些年所学的专业知识和基本概念有了更深的理解，从而提高了分析和解决实际问题的能力。

第一章建筑设计说明
1.1.设计依据
设计任务书提供的设计依据。

本设计是为税务局办公楼，拟建办公楼为永久建筑。

符合国家现行有关规范。

1.2.建筑设计概况
本工程位于长沙市主干道五一大道，西北向正对城市主干道，交通方便，常年多西北风，夏季为东南风。

整个地形成长方形，地势平坦。

根据市规划局批准某机关办公楼建设规划报告，该按总建筑面积控制在2
4976.2m，建筑层数五层。

每层层高为3.6m。

1.3.总平面布局
由于本工程为机关办公楼。

属于公共建筑。

瞬时疏散人流较大，所以必须保持与周围道路有便捷联系，保证人流及时疏散和分流。

根据开发区统一规划要求，该办公楼要求有40个停车位，25个停车对内，15个车位对外。

为保证环境的舒适，要求有20%的绿化用地。

1.4、建筑施工说明
1.4.1、建筑尺寸及标高
该办公楼为多跨式多层框架，共二跨边跨6.3m，边跨7.2m；室内首层地面标高±0.000，室内外高差0.450m。

1.4.2、楼地面
顶层屋面及楼层层面均采用现浇板其中A-B、B-C与C-E轴线间楼板厚度为100mm及屋面板的厚度为120mm；除楼梯踏步、休息平台和卫生间外，均铺地面砖，楼梯踏步采用水磨石地面，卫生间贴马赛克。

1.4.3、屋面
屋面为二级防水等级，采用刚性防水屋面，内檐沟有组织排水。

1.4.4、墙面
外墙面采用灰色外墙大理石装饰，铝合金玻璃窗和实木门；内墙面均采用白色墙面涂料，粉刷三度。

1.4.5、消防设计
本办公楼为二级耐火等级，设计上各建筑之间按规范应有足够的防火间距。

各入口可满足疏散要求。

第2章 结构设计
2.1 结构布置
根据建筑功能要求及建筑物可用的占地平面地形，横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构双向布置，即采用双向框架承重方案，具体布置详见图2.1.1。

施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案。

楼盖方案同样采用梁、板、柱整体现浇方案。

电梯井采用钢筋混凝土框架结构，楼梯采用整体现浇板式楼梯。

基础方案采用柱下独立基础。

2.2 构件初估
①根据本项目房屋的结构类型、抗震设防烈度和房屋的高度查表得本建筑的抗震等级为三级。

楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为A-B 、B-C 与C-E 轴线间楼板100mm 及屋面板的厚度为120mm 。

梁柱板混凝土强度等级为采用C35混凝土。

纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，其余钢筋采用HPB335级钢筋。

根据建筑平面布置确定的结构平面布置图可知。

边柱及中柱的承载范围分别为3.15m ×6.6m 、3.6m ×6.6m 和6.75m ×6.6m 估算结构构件尺寸时，楼面荷载近似取为15kN/m 2计算。

②梁截面尺寸估算依据。

框架结构的主梁截面高度及宽度可由下式确定：
h b =(101~181)l b ; b b =(21~3
1)h b 且b b ≥200mm ，其中横梁跨度：l AC =7.2m ，l CE =6.3m ，纵梁l 0=6.6m 。

由此估算的梁截面尺寸如下：
横向主框架梁：AC 、CE 跨：b ×h=300×500
纵向框架梁：沿A 、B 、C 、E 轴b ×h=300×600
③柱截面尺寸估算依据。

根据抗震设计规范（GB50011-2010）第6.3.6条规定，七度抗震区，五层框架结构，框架抗震等级为三级，柱的轴压比应小于轴压比限值的要求：
8.0≤=c
c c c c f A N f h b N C35混凝土：f c =16.7N/mm 2，f t =1.57N/mm 2
求得：
各层柱子： 边柱：3221.31510/ 6.6 3.650.816.7/c N m m m A N mm ⨯⨯⨯⨯⨯≥=⨯173398.20 mm2
中柱： 3221.31510/ 6.75 6.650.816.7/c N m m m A N mm ⨯⨯⨯⨯⨯≥=⨯325121.63 mm2
④柱截面尺寸估算依据: 楼板为现浇双向连续板1()40t l ≥
取AC,CE 跨t=100mm 。

BC 跨取t=100mm
上式中的1.3为荷载分项系数，5表示底层柱子承受其上五层的荷载。

N 按底层中柱的负荷面积考虑。

取住截面为正方形，则边柱，中柱截面边长分别为417mm 、570mm 。

结合实际情况，并综合考虑其他因素，本边柱设计柱截面尺寸为各层为450mm ×450mm 。

本中柱设计柱截面尺寸为各层为6000mm ×600mm 。

纵向受拉钢筋抗震锚固长度aE l =41d ，梁内钢筋伸至边柱内长度
≥0.4aE l =0.4410254.1641=⨯=⨯mm d mm ，故柱子截面满足此抗震构造要
求。

2.3 结构计算简图及梁柱刚度计算
2.3.1 计算简图说明
本设计基础选用柱下独立基础，基础梁顶面标高为+0.000mm。

框架的计算单元如图2.1所示，取13轴上的一榀框架计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。

由于各层柱截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。

底层柱高从基础梁顶面算至二层楼面，底层高度为3.6m，室内外高差0.45mm，各层柱计算高度为3.6m。

图2.1结构平面布置图
2.3.2 框架梁柱截面特征
由构件的几何尺寸、截面尺寸和材料强度，利用结构力学有关截面惯性矩及线刚度的概念计算梁柱截面的特性，如表2.1及表2.2所示。

表2.1 梁截面特性计算表
横向框架梁
表2.2 柱截面特性计算表
2.3.3 框架梁柱的线刚度计算
1.柱子计算 一~五层边柱：
72441~21
3.1510/(0.45)12 2.99103.6kN m m EI
i kN m L
m
⨯⨯
⨯=
==⨯⋅
一~五层中柱：
72443~41
3.1510/(0.6)129.45103.6kN m m EI
i kN m L
m
⨯⨯
⨯=
==⨯⋅
2.梁计算
13轴梁为中框架梁，02I I =，各层梁截面均相同
AC 跨梁: 一~五层梁 72341
2 3.1510/0.30(0.50)212 2.73107.2kN m m m EI
i kN m L
m
⨯⨯⨯⨯⨯==
=⨯⋅中 CE 跨梁:
一~五层梁72341
2 3.1510/0.3(0.5)212 3.13106.3kN m m m EI i kN m L
m
⨯⨯⨯
⨯⨯==
=⨯⋅中 3.相对线刚度计算
令一层边柱线刚度i=1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：
2-5层边柱：i '边柱=4
4
2.99102.9910kN m kN m ⨯⋅⨯⋅=1.0 1-5层中柱：i '中柱=4
49.45102.9910kN m kN m
⨯⋅⨯⋅=3.16 1-5层AC 跨梁：44
2.73100.912.9910kN m i kN m
⨯⋅'==⨯⋅边
1-5层CE 跨梁：443.1310 1.052.9910kN m i kN m
⨯⋅'==⨯⋅中
根据以上计算结果，框架梁柱的相对线刚度如图2.2所示，是计算各节点杆端的弯矩分配系数的依据。

考虑整体现浇梁板结构中，板对梁的有利作用，对中框架取
I =2I 0，对边框架取I =1.5I 0。

I 0为矩形截面框架梁的惯性矩。

注：括号内为边框架相对刚度，括号外为中框架相对线刚度。

图2.2 框架梁柱的相对线刚度
2.4 荷载计算
荷载计算是结构计算中非常重要的基础数据计算。

不能漏算荷载，也不能多计荷载。

要使荷载准确无误，关键应把握荷载的正确传递路径和荷载的正确取值。

荷载的传递路径直接与结构布置相关，有什么样的结构布置就有什么样的荷载传递方式；荷载的正确取值又分
为恒载和活载取值。

此外还应特别注意的是，若考虑功能分隔可以灵活布置的隔墙或考虑二次装修荷载，设计之初隔墙位置或装修位置不能确定时，可将非固定隔墙的自重取每延米墙中（kN/m）的1/3作为楼面活载的附加值（kN/m2）计入，附加值不小于1.0kN/m2。

2.4.1 恒载标准值计算
1.上人屋面恒载
防水层30厚C20细石混凝土防水； 1.0 kN/m2
二毡三油防水层； 0.35 kN/m2 冷底子油热玛蹄脂二道； 0.05 kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层； 0.02×20＝0.4 kN/m2 200mm厚蛭石保温层； 0.2×6.5＝1.3 kN/m2 20厚水泥砂浆找平层； 0.02×20＝0.4kN/m2 120mm厚钢筋混凝土现浇板； 0.12×25＝3kN/m2 粉底； 0.4 kN/m2 120mm厚钢筋混凝土现浇板合计 6.9 kN/m2
2.楼面均布恒载
普通地砖铺贴地面； 0.75 kN/m2 20厚水泥砂浆找平层； 0.02×20＝0.4kN/m2 100mm厚钢筋混凝土现浇板； 0.10×25=2.5kN/m2粉底； 0.4 kN/m2 100mm板共计 4.05kN/m2
3.梁自重
中框架梁：AB、BC、CE跨 b⨯h=300mm⨯500mm
边框架梁： b⨯h=300mm⨯600mm
中框架梁自重： 25kN/m3⨯0.3m⨯(0.5m-0.10m)=3.0 kN/m
边框架梁自重： 25kN/m3⨯0.3m⨯(0.6m-0.10m)=3.75 kN/m
4.基础梁
b⨯h=300mm⨯500mm
梁自重： 25kN/m3⨯0.3m⨯0.4m=3.0 kN/m
5.柱自重
边KZ1： b⨯h=450mm⨯450mm KZ1柱自重： 25kN/m3⨯0.45m⨯0.45m=5.06 kN/m
抹灰层：15厚混合砂浆：17kN/m3⨯0.015m⨯4⨯0.45m=0.46 kN/m
边KZ2合计 5.52kN/m 中KZ2： b⨯h=6000mm⨯600mm KZ2柱自重： 25kN/m3⨯0.6m⨯0.6m=9.0 kN/m
抹灰层：15厚混合砂浆：17kN/m3⨯0.015m⨯4⨯0.6m=0.61 kN/m
KZ2合计 9.61 kN/m
6.墙自重
（1）外纵墙自重 (烧结多孔砖)
标准层：
纵墙 13.3kN/m3⨯3.0m⨯0.24m=9.58kN/m
铝合金窗 0.35kN/m2⨯1.8m =0.63kN/m
外墙面瓷砖饰面 28kN/m3⨯（3.6-1.8）m⨯0.02m=1.01kN/m
内墙面20厚抹灰 17kN/m3⨯0.02m⨯（3.6-1.8）m=0.61kN/m
合计： 11.83 kN/m （2）内纵墙自重及内横墙自重（为加气混凝土砌块，只考虑位置固定的纵横向墙体，其他位置不定的墙体在附加的活荷载中体现,）标准层：
纵墙（横墙） 8kN/m3⨯3.6m⨯0.20m=4.96kN/m
抹灰厚20mm（两侧） 17kN/m3⨯0.02m⨯3.6m⨯2=2.45kN/m
合计 7.41 kN/m (3)女儿墙自重：
墙重及压顶重：
13.3kN/m3⨯1.3m⨯0.24m+25kN/m3⨯0.24m⨯0.1m=4.75kN/m
水泥粉刷内面： 0.36kN/m2⨯1.4m=0.504kN/m
合计 5.25kN/m 2.4.2 活载标准值计算
1.屋面及楼面活载
查规范可得：上人屋面为2.0kN/m2；办公楼楼面为2.0kN/m2；走廊楼面为2.5kN/m2。

综合考虑活动隔墙及二次装修，楼面活载标准值均取为4.0kN/m 2。

2.屋面雪荷载标准值
2k r 0 1.00.35kN m S S μ==⨯=0.35kN/m 2
3.风荷载
《荷载规范》规定，对于高度小于30m ，采用风振系数z β不考虑风压脉动影响，取平面图13轴线横向框架，其负载宽度为 6.6m ， 则沿高度方向分布的风荷载标准值为： ()0/2k z s z i j F h h B βμμω=+; B=6.6m
不考虑风压脉动影响，本设计房屋高度H=19.85m<30m,
表2.3沿房屋高度分布风荷载标准值
2.5 竖向荷载作用下框架受载总图
因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45°线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。

2.5.1 A ～B 轴间框架梁： 屋面板传荷载：
恒载：()()2
3
2
6.9/ 1.65[12 1.65/4.8 1.65/4.8]218.31/kN m m kN m ⨯⨯-⨯+⨯=
活载：()()2
3
2
2/ 1.65[12 1.65/4.8 1.65/4.8]2 5.3/kN m m kN m ⨯⨯-⨯+⨯=
楼面板传荷载：
恒载： ()()2
3
2
4.05/ 1.65[12 1.65/4.8 1.65/6.34.8]218.31/kN m m kN m ⨯⨯-⨯+⨯= 活载： ()()2
3
2
4.0/ 1.65[12 1.65/4.8 1.65/4.8]210.62/kN m m kN m ⨯⨯-⨯+⨯=
梁自重：3.0kN/m
内隔墙自重：27.41/ 4.8m 35.57/kN m kN m ⨯= AB 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：
恒载＝梁自重＋板传荷载
＝3kN/m +18.31kN/m ＝21.31kN/m
活载＝板传荷载＝5.3kN/m 楼面板传荷载：
恒载＝梁自重＋板传荷载+内隔墙自重
＝3kN/m+10.47kN/m+7.41kN/m ＝20.08kN/m
活载＝板传荷载＝10.62kN/m 2.5.2 B ～C 轴间框架梁： 屋面板传荷载：
恒载：256.9/ 1.2210.35/8
kN m m kN m ⨯⨯⨯= 活载：m kN m m kN /328
52.1/22=⨯⨯⨯
楼面板传荷载：
恒载：254.05/ 1.22 6.08/8
kN m m kN m ⨯⨯⨯= 活载：254/ 1.226/8
kN m m kN m ⨯⨯⨯= 梁自重：3kN/m B ～C 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：
恒载＝梁自重＋板传荷载
＝3kN/m +10.35 kN/m ＝13.35kN/m
活载＝板传荷载＝3kN/m 楼面板传荷载：
恒载＝梁自重＋板传荷载
＝3kN/m +6.08kN/m ＝9.08kN/m
活载＝板传荷载＝6.0 kN/m 2.5.3 C ～E 轴间框架梁： 屋面板传荷载：
恒载：()()2
3
2
6.9/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3]220.06/kN m m kN m ⨯⨯-⨯+⨯=
活载：()()2
3
2
2/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3]2 5.8/kN m m kN m ⨯⨯-⨯+⨯=
楼面板传荷载：
恒载：
()()2
3
24.05/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3]211.77/kN m m kN m ⨯⨯-⨯+⨯=
活载：
()()23
24.0/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3]211.63/kN m m kN m ⨯⨯-⨯+⨯=
梁自重：3.0kN/m 内隔墙自重：7.41/kN m C ～E 轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：
恒载＝梁自重＋板传荷载
＝3kN/m+20.06kN/m ＝23.06kN/m
活载＝板传荷载＝5.81kN/m 楼面板传荷载：
恒载＝梁自重＋板传荷载+内隔墙自重
＝3kN/m +11.77kN/m +7.41kN/m ＝22.18kN/m
活载＝板传荷载＝11.63 kN/m 2.5.4 A 轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱：
顶层柱恒载＝女儿墙＋梁自重＋板传荷载+次梁 女儿墙：5.25/(6.60.45) 5.52k /m 1.4m 39.49kN m m N kN ⨯-+⨯= 梁自重：()3.75/ 6.60.4523.06kN m m kN ⨯-= 板传荷载：25 6.9/ 1.65 6.646.968
kN m m m kN ⨯⨯⨯= 次梁:
()()2
3
2 4.82
6.9/ 1.65[12 1.65/4.8 1.65/4.8]2+3 4.82/451.144
m kN m m kN ⨯⨯⨯-⨯+⨯
⨯⨯⨯=
顶层柱恒载=39.49+23.06+46.96+51.14=160.65kN 顶层柱活载＝板传荷载
2232
2/ 1.65[12(1.65/4.8)(1.65/4.8)]
4.8522/ 1.65 6.626.3528
KN m m m KN m m m KN =⨯⨯-⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯= 标准层柱恒载＝外墙自重＋梁自重＋板荷载+次梁 外墙自重：11.83/-72.75kN m m kN ⨯=（6.60.45） 边框梁自重：()3.75/ 6.60.4523.06kN m m kN ⨯-=
板传荷载：25 4.05/ 1.65 6.627.568
kN m m m kN ⨯⨯⨯= 次梁：
()()2
3
2 4.82
4.05/ 1.65[12 1.65/4.8 1.65/4.8]243 4.82/432.99m kN m m kN
⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯=
标准层柱恒载：72.75+23.06+27.56+32.99=156.18kN 标准层柱活载＝板传荷载
22324/ 1.65[12(1.65/4.8)(1.65/4.8)]
4.85
24/ 1.65 6.652.7028
KN m m m KN m m m KN =⨯⨯-⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯= 基础梁顶面荷载＝底层外纵墙自重＋基础梁自重
=1.44/ 6.6-0.45 3.549/(6.60.45)KN m m KN m ⨯+⨯-（）
=12.45KN/m
2.5.4 B 轴纵向集中力计算：
顶层恒载＝梁自重＋板传梁荷载+次梁 梁自重:3.75/ 6.624.75kN m m kN ⨯=
板传荷载=22235
6.9/ 1.65 6.6 6.9/ 1.28
[12(1.2/3.3)(1.2/3.3)] 6.689.80kN m m m KN m m
m KN
⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯+⨯= 次梁:
()()2
3
222 4.82
6.9/ 1.65[12 1.65/4.8 1.65/4.8]24
+6.9/ 1.655/8 6.6m+3/+m/267.67m kN m m kN m m kN m kN
⨯⨯⨯-⨯+⨯
⨯⨯⨯⨯⨯=（2.4 4.8）
顶层恒载:24.75+89.80+67.67=182.22kN 顶层活载=板传荷载=
()()2
3
22/ 1.2[12 1.2/3.3 1.2/3.3] 6.6kN m m m ⨯⨯-⨯+⨯+
252/ 1.2 2.416.028
kN m m m kN ⨯⨯⨯=(活荷载作用B-C 跨) 标准层恒载=墙自重＋梁自重＋板传荷载＋次梁 墙自重：7.41/ 6.648.91KN m m kN ⨯= 梁自重：3/ 6.619.80kN m m kN ⨯= 板传荷载:
22235
4.05/ 1.65 6.6 4.05/ 1.658[12(1.2/3.3)(1.2/3.3)] 6.652.72KN m m m KN m m
m KN
⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯+⨯=
次梁：
()()2
3
222 4.82
4.05/ 1.65[12 1.65/4.8 1.65/4.8]24
+4.05/ 1.655/8 6.6m+3/+m/244.18m kN m m kN m m kN m kN
⨯⨯⨯-⨯+⨯
⨯⨯⨯⨯⨯=（2.4 4.8）
标准柱恒载:48.91+19.80+52.72+44.18=165.61kN 标准层活载＝板传荷载
＝()()2
3
2
4/ 1.2[12 1.2/3.3 1.2/3.3] 6.6kN m m m ⨯⨯-⨯+⨯+
254/ 1.2 2.432.048
kN m m m kN ⨯⨯⨯=
基础顶面恒载=基础梁自重
＝3.75/ 6.6m 24.75kN m kN ⨯= 2.5.5 C 轴纵向集中力计算：
顶层恒载＝梁自重＋板传梁荷载+次梁 梁自重:3.75/ 6.6-0.622.5kN m m kN ⨯=（）
板传荷载=22235
6.9/ 1.65 6.6 6.9/ 1.28
[12(1.2/3.3)(1.2/3.3)] 6.689.80kN m m m KN m m
m KN
⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯+⨯= 次梁:
()()2
3
222
6.32
6.9/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3]24
+6.9/ 1.25/8 2.4m+3/+m/288.67m kN m m kN m m kN m kN
⨯⨯⨯-⨯+⨯
⨯⨯⨯⨯⨯=（2.4 6.3） 顶层恒载:22.5+89.80+88.67=200.97kN 顶层活载=板传荷载=
()()2
3
22/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3] 6.3kN m m m ⨯⨯-⨯+⨯+
252/ 1.65 6.629.928
kN m m m kN ⨯⨯⨯= 标准层恒载=墙自重＋梁自重＋板传荷载＋次梁 墙自重：7.41/ 6.648.91KN m m kN ⨯= 梁自重：3.75/ 6.6-0.622.5kN m m kN ⨯=（） 板传荷载:
22235
4.05/ 1.65 6.6 4.05/ 1.658[12(1.2/3.3)(1.2/3.3)] 6.652.72KN m m m KN m m
m KN
⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯+⨯=
次梁：
()()2
3
222 6.32
4.05/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3]24
+4.05/ 1.25/8 2.4m+3/+m/257.43m kN m m kN m m kN m kN
⨯⨯⨯-⨯+⨯
⨯⨯⨯⨯⨯=（2.4 6.3）
标准柱恒载:48.91+22.5+52.72+57.43=181.55kN 标准层活载＝板传荷载
＝()()2
3
2
4/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3] 6.3kN m m m ⨯⨯-⨯+⨯+
25
4/ 1.65 6.659.848
kN m m m kN ⨯⨯⨯=(活荷载作用在C-E 跨) 基础顶面恒载=基础梁自重
＝3.75/ 6.6-0.6=6.3/2m+7.41 6.3/422.36kN m kN ⨯⨯=（） 2.5.6 E 轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱：
顶层柱恒载＝女儿墙＋梁自重＋板传荷载+次梁 女儿墙：5.25/(6.60.45) 5.52k /m 1.4m 39.49kN m m N kN ⨯-+⨯= 梁自重：()3.75/ 6.60.4523.06kN m m kN ⨯-= 板传荷载：25 6.9/ 1.65 6.646.968
kN m m m kN ⨯⨯⨯= 次梁:
()()2
3
2 6.32
6.9/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3]2+3 6.32/473.104
m kN m m kN ⨯⨯⨯-⨯+⨯
⨯⨯⨯= 顶层柱恒载=39.49+23.06+46.96+73.10=182.61kN 顶层柱活载＝板传荷载
=()()2
3
2
2/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3] 6.3kN m m m ⨯⨯-⨯+⨯+
25
2/ 1.65 6.629.928
kN m m m kN ⨯⨯⨯=
标准层柱恒载＝外墙自重＋梁自重＋板荷载+次梁 外墙自重：11.83/-72.75kN m m kN ⨯=（6.60.45）
边框梁自重：()3.75/ 6.60.4523.06kN m m kN ⨯-=
板传荷载：25 4.05/ 1.65 6.627.568
kN m m m kN ⨯⨯⨯= 次梁：
()()2
3
2 6.32
4.05/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3]24+3 6.32/446.75m kN m m kN
⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯=
标准层柱恒载：72.75+23.06+27.56+46.75=170.12kN 标准层柱活载＝板传荷载
＝()()2
3
2
4/ 1.65[12 1.65/6.3 1.65/6.3] 6.3kN m m m ⨯⨯-⨯+⨯+
254/ 1.65 6.659.848
kN m m m kN ⨯⨯⨯=(活荷载作用在C-E 跨) 基础梁顶面荷载＝底层外纵墙自重＋基础梁自重
11.83/ 6.6-0.45)7.41/ 6.3/43.75/(6.60.45 6.3/4)
KN m KN m m
KN m ⨯+⨯+⨯-+（=113.39KN/m
各楼层的柱子重：一到二五层边柱 3.6m ×5.52kN/m=19.87kN 中柱3.6m ×9.61kN/m=34.60kN 框架在竖向荷载作用下的受力图如下
注：图中各数值的单位为kN，图中数值均为标准值，括号内为活载，括号外为恒载。

图2.3 框架竖向受荷总图
2.6 水平地震作用计算及内力、位移分析
水平地震作用在房屋的纵向和横向，在本设计中，主要计算横向水平地震作用。

对于高度不超过40m，以剪切变形为主、且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法的简化计算方法计算水平地震作用，该方法将结构简化为作用于各楼层位移的多质点葫芦串，，结构底部总剪力与地震影响系数及各质点的重力荷载代表值有关。

为计算各质点的重力荷载代表值，先分别计算各楼面层梁、板、柱的重量，各楼层墙体的重量，然后按以楼层为中心上下各半个楼层的重量集中于该楼层的原则计算各楼层的重力荷载代表值。

水平地震作用计算还涉及结构的自振周期，本设计中采用假想顶点位移法计算。

水平地震作用下的内力及位移均采用D值法进行。

2.6.1 重力荷载标准值计算
1.各层梁、柱、板、自重标准值
各层各层梁、柱、板、自重标准值详见表2.4、表2.5、表2.6。

表2.4 柱重力荷载标准值计算
表2.5 梁重力荷载标准值计算
注：表中KL 表示框架梁，L 表示次梁或其他小梁。

表2.6 板重力荷载标准值计算
2.各层墙自重标准值计算 （1）女儿墙重
总长:32.67(3.30.45)40.4532.6760.457.2 1.0563.24L m m m
m m m m m =-+-⨯-⨯+-=
总重:1
5.25/63.24332.01K G kN m m kN =⨯=
（2）屋顶楼梯间墙自重
总长: 6.612.60.450.618.05L m m m m =+--= 总重:1
12.46/18.05224.90K G kN m m kN =⨯=
（3）标准层墙自重（2-5层）
外墙总长:32.6213.50.45130.672.25L m m m m =⨯+-⨯-=
外墙总重:1
11.83/72.25854.72K G kN m m kN =⨯=
填充墙总长:
32.672 4.85 6.320.450.6697.87L m m m m m m =⨯+⨯+⨯--⨯=
填充墙总重:1
7.41/97.87725.36K G kN m m kN =⨯=
3.各层（各质点）自重标准值计算 （1）二层()+++墙梁板柱
500.51563.07
(854.72725.36)863.481664.784640.432
k G KN KN KN KN KN
+=++++
= （2）三至五层()+++墙梁板柱
(854.72725.36)863.481664.78500.514608.85k G KN KN KN KN KN =++++=
（3）顶层()+++墙梁板柱
500.51332.01863.482729.47(85.01)4510.482
k G KN KN KN KN KN =++++=
（4）顶层楼梯()++梁板柱
64.1383.16(5.52 1.89.612)174.52k G KN KN KN KN =++⨯+⨯=
2.6.2 重力荷载代表值计算
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.1.3条，重力荷载代表值G 取结构和构件自重标准值和可变荷载组合值之和，各可变荷载组合值系数取为①雪荷载：0.5，②屋面活荷载：0.0，③按等效均布荷载计算的楼面活载：0.5 1.二层()+++墙梁板柱
()2214640.430.5373.5820.79 4.0/5429.23G kN m kN m kN =+⨯+⨯=
（注：()0.5=+⨯+⨯上式恒载楼板平面面积楼梯面积活荷载标准值） 2.三至五层()+++墙梁板柱
()2224608.850.5373.5820.79 4.0/5379.59G kN m kN m kN =+⨯+⨯=
（注：()0.5=+⨯+⨯上式恒载楼板平面面积楼梯面积活荷载标准值） 3.顶层()+++墙梁板柱
2254510.850.5373.580.45/4594.54G kN m kN m kN =+⨯⨯=
（注：()0.5=+⨯+⨯上式恒载楼板平面面积楼梯面积雪荷载标准值） 4.屋顶突出楼梯间
226174.520.520.790.45/179.20G kN m kN m kN =+⨯⨯=
集中与各楼层标高处的重力荷载代表值i G 的计算简图如图2.4所示
图2.4 结构重力荷载代表值
2.6.3 等效总重力荷载代表值计算
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第5.1.4条 设计抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类场地，依此查得：水平地震影响系数最大值max 0.08α=，特征周期
值g 0.35s T =，取阻尼比0.05ζ=。

结构总的重力荷载代表值
5429.235379.5934594.54179.20 26341.74i
G kN kN kN kN
kN
=+⨯++=∑ 结构
等效重力荷载代表值
0.8522390.48eq i G G kN ==∑
2.6.4 横向框架侧移刚度计算
地震作用是根据各受力构件的抗侧移刚度来分配的，同时，若采用顶点位移法求解结构的自振周期时也要用到结构的抗侧移刚度。

先计算各楼层的抗侧移刚度。

1.框架柱侧移刚度计算
c
c
2
12i i D h α= （1）2-5层
1）A 轴边柱
0.910.910.912 1.0k +=
=⨯；0.91
0.3120.912
c a ==+
2）C 轴中柱
0.910.91 1.05 1.050.6202 3.16k +++=
=⨯；0.62
0.2360.622
c a ==+
3）E 轴边柱
1.05 1.05 1.052 1.0k +=
=⨯； 1.05
0.3441.052
c a ==+
（2）首层
1）A 轴边柱
0.910.911.0k =
=；0.50.91
0.4840.912
c a +==+ 2）C 轴中柱
1.050.910.623.16k +=
=；0.50.62
0.4272.00.62
c a +==+ 3）E 轴边柱
1.05 1.051.0k =
=；0.5 1.05
0.5081.052
c a +==+ 2.计算结果 计算结果详见表2.7
表2.7 框架柱侧移刚度D 值
边柱A 轴
中柱C 轴
边柱E 轴
表2.9 横向框架层间侧移刚度
2.6.5 横向自振周期计算
1.把6G 折算到主体结构的顶层
63 3.6
(1)179.20 1.3232.96218.00
e G G KN kN =⨯+⨯
=⨯=
结构顶点的假想侧移计算
先计算楼层剪力，再计算层间相对位移，最后计算结构的顶点位移。

k 1n
Gi i V G ==∑
()Gi
i i
V u D ∆=
∑ ()T 1
n
k k u u ==∆∑
计算过程详见表2.10
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）附录C.0.2
条，近似由1 1.7T ψ=系数7.0=ψ，由表2.10可知，0.26T u =
所以，1 1.7 1.70.70.61T s ψ==⨯=
表2.10 结构顶点的假想侧移计算
2.6.6 水平地震作用及楼层地震剪力计算
1.水平地震作用及楼层地震剪力计算
由房屋的抗震设防烈度、场地类别及设计地震分组而确定的地震作用计算参数如下：
max 0.08α=；g 0.35s T =；0.05ζ=
由此计算的相应于结构基本自振周期的水平地震作用影响系数为：
0.9
0.9
10.350.080.080.04910.61Tg T α⎛⎫⎛⎫
=⨯=⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
结构等效总重力荷载为：
22390.48eq G kN =
又因为：
10.61 1.40.49g T s T s =>=
故应考虑顶部附加地震作用，顶部附加地震作用系数为：
10.080.070.1188n T σ=+=
0.04922390.851097.2Ek F kN kN =⨯= 70.11881097.2130.35F kN kN ∆=⨯=
()()11097.210.1188966.85Ek n F kN kN σ-=⨯-=
各质点水平地震作用的标准值；
7
1
966.85
i i
i j
j
i G H F G H
==∑
计算结果详见表2.11以及图
2.5
（a）重力荷载代表值（b）水平地震作用（c）层间剪力分布图2.5 横向水平地震作用即楼层地震剪力表2.11 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
2.6.7 水平地震作用下的位移验算
水平地震作用下框架结构的层间位移i u ∆和顶点位移i u 分别由下列公式计算得出结果。

()1
n
i ij j i
V
u D
=∆=
∑
1
n
i k k u u ==∆∑
其详细计算过程见表2.12，表中还计算了各层的层间弹性位移角：
e i i u h θ=∆
表2.12 横向水平地震作用下的位移验算
由表 2.12可知，最大层间位移发生在第二层，其值为
[]0.0010960.00182e θ<=（满足要求）。

其中[]e θ为钢筋混凝土框架弹性层
间位移角限值。

2.6.8 水平地震作用下的框架内力计算
对第13轴线所在的横向框架进行内力计算。

在水平节点荷载作用下，采用D 值法分析内力。

1.计算依据
由1
n
i k k V F ==∑求得框架第i 层的层间剪力i V 后，
i 层j 柱分配的剪力i V 及该柱上、下端的弯矩u ij M 和b
ij M 分别按下列各式计算：
柱端剪力： 4
1
ij
ij i ij
j D V V D
==
∑
下端弯矩： b
ij ij M V yh = 上端弯矩： ()1u ij ij M V y h =-
上式中： 0123y y y y y =+++
式中：ij D —i 层j 柱的侧移刚度；h 为该层柱的计算高度；y 为反弯点高度；
0y —标准反弯点高比，根据上下梁的平均线刚度b k ，和柱的相对线刚度c k 的比值，总层数m ，该层位置n 查表确定。

1y —上下梁的相对线刚度变化的修正值，由上下梁相对线刚度
比值1α 及i 查表得。

2y —上下层层高变化修正值，
由上层层高对该层层高比值2α及i 查表。

3y —下层层高对该层层高的比值3α及i 查表得。

其中，ij D 、ij D ∑的值取自表2.7、表2.8和表2.9，i V 取自表2.11。

中柱梁： ()l b u l
l r
i M M M i i =
++；()r b u r l r i M M M i i =++ 边柱梁： b u M M M =+
梁端剪力： ()0
b
u i
M M V l +=
2.计算结果
横向水平地震作用下，13轴框架边柱柱端弯矩和建立计算见表2.13，中柱计算结果见表2.14，并根据表2.13及表2.14计算出横
向水平地震作用下的框架梁的弯矩M、剪力V及柱的轴力N（见表2.15及2.16）。

由此所绘的M、V、N图详见图2.6、图2.7、图2.8。

表2.13 横向水平地震作用下○7轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表
表2.14 横向水平地震作用下○7轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表
表2.15横向水平地震作用下○7轴框架各层梁端弯矩及剪力计算表
表2.16 横向水平地震作用下的○7轴框架各层轴力计算表
注：表中轴力负号表示拉力，当为左震时，A、B两柱为拉力，C、E 两柱为压力。

图2.6 左地震弯矩图（kN m
）
图2.7 左地震剪力图（kN）
图2.8 左地震轴力图（kN）
2.7 风荷载作用下的位移验算及内力计算
风荷载已简化为作用于框架上的水平节点力，计算过程类同于水
平地震作用下的情况。

取13轴所在的一榀框架结构作为研究对象。

1.风荷载作用下框架的侧移计算
水平荷载作用下框架的层间位移可按下式计算：
j
j ij
V u D
∆=
∑
式中：j V —第j 层总剪力；
ij
D
∑—第j 层所有柱的抗侧移刚度；
j u ∆—第j 层层间位移。

每一层的层间侧移求出后，就可以计算各楼板标高处的顶点侧移值，各层楼板的顶点侧移值是该层以下各层层间位移之和，顶点侧移是所有各层层间侧移之和。

框架在风荷载作用下的侧移计算结构见表 2.17，其中，
e i i u h θ=∆。

2.风荷载作用下的侧移验算
由表中可知，层间侧移的最大值为[]0.0002451/550e θ<==0.00182，满足要求。

表2.17 风荷载作用下的框架侧移计算
3.风荷载作用下的内力计算
根据各楼层剪力及边柱的抗侧移刚度，可求得分配至各框架柱的剪力，根据
地震作用下内力分析的相同方法可求得柱的反弯点高度，由此可求得各框架柱的柱端弯矩。

边柱的计算结果见表 2.18，中柱的计算结果见表 2.19。

由柱端剪力根据节点的弯矩平衡条件求得各梁端弯矩及梁端剪力，其结果见表2.20，再由节点力的平衡条件求得柱的轴力。

其结果见表2.21。

由此，作风荷载作用下的M、N、V图，详见图2.9、图2.10、图2.11。

表2.18 右风荷载作用下的13轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表
表2.19 右风荷载作用下的13轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表
表2.19 右风荷载作用下的13轴框架各层柱端弯矩及剪力计算表
表2.20 右风荷载作用下的13轴框架各层梁端弯矩及剪力计算表表2.21 右风荷载作用下的13轴框架各层不平衡弯矩分配计算表
表2.21 右风荷载作用下的13轴框架各层轴力计算表
注：表中轴力负号表示拉力，当为左风时，C、E两柱为拉力，A柱为压力。

图2.9 右风弯矩图（kN m
）
图2.10 右风剪力图（kN）
图2.11 右风轴力图（kN）
2.8 迭代法计算竖向荷载作用下框架结构的内力
竖向荷载作用下，框架的侧移量很小，按不考虑侧移的迭代法进行结构的内力分析。

考虑内力组合的需要，对恒载、活载作用于AB 跨、BC 跨、CD 跨，并受重力荷载代表值的作用的框架内力分别进行计算。

根据本设计的实际情况，迭代法的计算按以下步骤具体实施： 1.计算框架的固端弯矩ik M 及节点上的不平衡弯矩i M ： 梁上分布荷载为梯形荷载，根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载简化为等效均布荷载，再计算梁的固端弯矩。

固端弯矩：
2AB BA 12M M ql =-=-； 2BC CB 12M M ql =-=-； 2CE EC 12M M ql =-=-；
依次算得各种荷载作用下的固端弯矩及节点不平衡弯矩，固端弯矩填入杆端，节点不平衡弯矩填入内方框中。

2.计算杆端的弯矩分配系数：
由先前求得的相对线刚度，再根据12ik
ik ik
i i μ=-
∑，求得节点各杆端的弯矩分配系数；将分配系数填入内外方框各对应的杆端处。

汇于同一节点处各杆端的分配系数之和为0.5-。

3.计算各杆端的近端转角弯矩：。