教学楼框架结构设计带计算书

目录摘要2
绪论3
1建筑设计理念与设计依据3
1.1设计理念3
1.2工程概况4
1.3设计依据5
2 建筑设计5
2.1平面设计5
2.2立面设计7
2.3建筑剖面设计7
2.4其它部分详细做法和说明7
3 截面尺寸初步估计8
3.1柱截面设计8
3.2梁的截面设计9
4 框架侧移刚度的计算9
4.1横梁线刚度I B的计算10
4.2柱线刚度I C的计算10
4.3各层横向侧移刚度计算11
5 竖向荷载与其力计算13
5.1计算单元的选择确定13
5.2竖向荷载统计13
5.3竖向荷载力计算15
5.2重力荷载代表值计算与荷载汇总27
6 水平荷载计算29
6.1风荷载计算29
6.2地震荷载计算32
7框架的力组合37
7.1梁柱的力组合37
7.2柱端弯矩设计值的调整44
8 截面设计45
8.1框架梁截面设计45
8.2框架柱截面设计47
8.3楼板设计53
9 楼梯计算56
9.1示意图56
9.2荷载计算56
10 基础设计57
10.1荷载设计值57
10.2A、D柱独立基础的计算58
10.3B、C柱基础配筋61
毕业设计总结63
致错误!未定义书签。

摘要
根据教学楼设计规和其它相关标准，以与设计要求和提供的地质资料，设计该框架结构教学楼。

按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。

主要容包括：设计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以与其它部分的设计说明；结构平面布置与计算简图确定、荷载计算、力计算、力组合、主梁截面设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、次梁截面设计配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计，基础设计等。

其中附有风荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；纵向和横向地震荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；恒荷载和活荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图以与梁柱的力组合表。

关键词：框架、重力荷载代表值；现浇钢筋混凝土结构；力组合；弯矩调幅。

Abstract
According：to building design specifications and other relevant standards and design requirements and provide geological data, the design of the framework of the classroom building. After the first building in accordance with the structure and layout of the overall after the first local node design steps design. Main contents include : design, architectural design of the total shows that the construction of the plane, Facade, profile design specifications, , and other parts of the design; structural layout and schematic calculation of identification, load, stress, the combination of internal forces, Main beam reinforcement design and calculation, frame-section design and reinforcement, meeting beam reinforcement design, floor and roof design, stair design, infrastructure design. Enclosing wind load under the framework moment, shear and axial bid; vertical and horizontal seismic loads under the framework of the moment, shear and axial bid; Constant load
and live load under the framework moment, shear and axial trying to internal forces and the combination of beam-column table.
Key Words：frame, Gravity load charecter value , cast-in-place reinforced concrete structure , internal force make up , curved square amplitude modulation.
绪论
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。

本组毕业设计题目为——大学土木工程学院教学楼。

在毕设前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土设计》、《建筑结构抗震设计》等书籍，并借阅了《抗震规》、《混凝土规》、《荷载规》等规。

在毕设中期，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。

在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感。

毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以与外文的翻译，加深了对新规、规程、手册等相关容的理解。

巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。

在进行力组合的计算时，进一步了解了Excel。

在绘图时熟练掌握了AutoCAD、天正、探索者等绘图软件，以上所有这些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，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。

1 建筑设计理念与设计依据
1.1 设计理念
教学楼是为人们学习提供最为良好环境的建筑。

纵观教学建筑的发展历史，无不体现着人类文化、文明的历史进程和时代特征。

教学楼建筑设计同设计其他类型建筑一样有许多共同点，也有许多不同的特点和要求。

随着时代的发展，办公楼的容和形式都在不断发生变化。

因此，我对教学楼的设计过程和设计方法进行了详细研究，经过一番思考，我认为本设计应该具有以下
特点：（1）弹性。

从设计、结构到服务功能都应做到开放性，以适应时空的变化。

（2）紧凑性。

教室以与其它辅助用房的空间布置要做到紧凑合理。

（3）易接近性。

从楼外到楼，从入口到各个部门，要规划得合理，要设计一个良好的导引系统。

（4）可扩展性。

在未来扩展时可灵活延伸，将损失减小到低程度。

（5）舒适性。

在环境、通风、温湿度、光线等方面要柔和、
协调，尽量借用外部的自然环境。

（6）环境的稳定性。

（7）安全性。

建筑安全防护措施做到不仅满足规要求而且更加人性化。

（8）济性。

把建设和维护一座教学楼所需要的经费和人员控制在最低限度。

在整个设计过程中，我本着“安全，适用，经济，美观”的原则，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，完成了建筑设计这一环节，合理的选择框架，并为以后的结构设计打下了良好的基础。

1.2 工程概况
本设计教学楼位于市，用地755方米，红线围为50m×20m。

该地段地势平坦，环境较好，在选址和环境营造方面，注意自然景色的优美，也重学习环境各交通条件的因素，更强调人与自然环境的协调统一，比较适合教学楼功能的充分利用。

根据设计资料的规划要求，本教学楼建筑要求的主要功能有：门卫室，教师休息室，大教室，小教室，多媒体教室等。

设计标高：室外高差：450mm。

墙身做法：墙身采用250厚的加气混凝土块。

粉刷为混合沙浆浆底，纸筋抹灰面，厚20mm, 墙涮两度涂料,外墙贴砖。

楼面做法：楼面（石楼面），100厚现浇钢筋砼楼板，20厚板底抹灰。

屋面做法（上人屋面）：见建筑设计部分。

门窗做法：塑钢窗和木门。

地质资料：工程地质和水文地质
建筑场地的地质钻孔资料如下表：
表1 地质资料
岩土名称土层厚度（m）层底高程（m）承载力特征值ƒaka（Kpa）
杂填土0.5 -0.5 80
粘土 1.3 -1.8 280
场地土的特征周期（卓越周期）为0.30s，勘测时间，勘测围未见地下水。

地震烈度：7度，设计基本地震加速度为0.1g，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，抗震等级三级。

基本风压： 0 =0.40KN/m2
雪压：0.30 KN/m2，地面粗糙度类别为B类。

上人屋面活荷为2.0KN/m2，走廊、楼梯活荷载为 2.5KN/m2，卫生间楼面活荷载为 2.0KN/ KN/m2，教室楼面活荷为2.0KN/ KN/m2。

1.3设计依据
(1) 大学土木工程教学楼毕业设计（论文）任务书
(2) 大学土木工程教学楼毕业论文开题报告
(3) 相关建筑设计规
2 建筑设计
2.1 平面设计
该建筑物总长度为42.4m，总宽度为17.8m，共五层，总建筑面积为3773.6m2,主体结构采用现浇钢筋混凝土框结构。

图2-1 建筑平面图
2.1.1 使用部分的平面设计
使用房间面积的大小，主要由房间部活动的特点，使用人数的多少以与设备的因素决定的，本建筑物为教学楼，主要使用房间为教室，各主要房间的具体设置在下表一一列出，如下表：
表2-1 房间设置表
序号房间名称数量单个面积
1 大教室29 64.8
2 小教室 5 43.2
3 教师休息室 5 43.2
4 门房 1 10.8
5 储藏室 1 10.8
7 洗手间 5 43.2
2.1.2 门的宽度、数量和开启方式
房间平面中门的最小宽度是由通过人流多少和搬进房间家具设备的大小决定的，如果室人数多于50人，或房间面积大于60 m2时，按照防火要求至少要设两个门，分别设在两端，以保证安全疏散，在进出人流频繁的地方，应使用弹簧门。

教室设置两扇900宽的门，门扇开向室外。

为了在发生危险时便于疏散，正面大门采用两扇宽为1.8m的双扇门，走廊两端的采用0.75m的双扇门，均向外开。

2.1.3 窗的大小和位置
房间中窗的大小和位置主要是根据室采光通风要求来考虑。

采光方面，窗的大小直接影响到室照明是否充足。

各类房间照明要由室使用上直接影响到室是用上精确细密的程度来确定的。

通常以窗口透光部分的面积和房间地面的采光面积比来初步确定或检验面积的大小。

教室采光面积比为1/6~1/8，走廊和楼梯间大于1/10。

教室采光面积比为1.8 1.8
0.33
3.3 3.0
⨯
=
⨯
，在围之
楼梯间: 1.8 1.2
0.22 3.3 3.0
⨯
=
⨯
均满足要求。

2.1.4 辅助房间的平面设计
通常根据各种建筑物的使用特点和是用人数的多少，先确定所需设备的个数，建筑物中公共服务的卫生间应设置前室，这样使得卫生间比较隐藏，又有利于改善通向卫生间的走廊或过厅的卫生条件。

为了节省交通面积，并使管道集中，采用套间布置。

在本设计中，每层大约有400人上课，按规规定:
男卫生间：大便器 5具/80人，设5具；小便器1具/40人，设10具；
女卫生间：大便器1具/40人，设10具；
洗手盆：1具/200人，设2具。

2.1.5交通部分的平面设计
走廊的应符合人流通畅和建筑防火要求，通常单股人流的通行宽度约为500~600mm。

由于走廊两侧设房间，走廊宽度采用3000mm，根据建筑物的耐火等级为二级，层数五层，走廊通行人数为60人，防火要求最小宽度为1m,符合要求。

楼梯是房屋个层间的垂直交通部分，各楼层人流疏散的必经通路。

楼梯设计主要根据使用要求和人流通行情况确定梯段和休息平台的宽度，梯段的宽度通常不小于1100mm~1200mm。

2.2 立面设计
结构韵律和虚实对比，是使建筑立面富有表现力的重要设计手法。

建筑立面上结构构件或门窗作用有规律的重复和变化，给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律变化的感受效果。

在本设计中，正立面中所有的窗尺寸都是一样的，给人以特别整齐的感觉！
房屋外部形象反映建筑类型部空间的组合特点，美观问题紧密地结合功能要求，同时，建筑物所在地区的气候、地形、道路、原有的建筑物以与绿化等基地环境，也是影响建筑物立面设计的重要因素。

2.3 建筑剖面设计
为防止室外雨水流入室，并防止墙身受潮，将使地坪提高到室外地坪450mm。

首层、标准层与顶层层高均为3.3m。

2.4 其它部分详细做法和说明
根据《设计规》，采用如下设计
(1). 基础（墙基）防潮层：
在－0.045以下基础两侧均用防水水泥砂浆防潮,20厚的1：2水泥砂浆掺5％避水浆，位置一般在－0.045标高处,适用于砖墙墙身。

(2)．地面：人造石板地面
20厚1：2水泥砂浆找平层
100厚C30混凝土
100厚素土夯实
(3)．楼面：人造石板地面
20厚1：2水泥砂浆找平层
100厚钢筋混凝土楼板
20厚底板抹灰
(3)．踢脚台度做法：
釉面瓷砖踢脚台度
5厚釉面砖（白瓷砖）水泥擦缝
5厚1：1水泥细砂结合层
12厚1：3水泥砂浆打底
(4)．墙面做法：
水泥砂浆粉面：刷（喷）墙涂料
10厚1：2水泥砂浆抹面
15厚1：3水泥砂浆打底
(5)．外墙面：
用15厚1：3水泥沙浆找平，200×60高级无釉质瓷砖饰面。

(6)．a 、五层上人屋面做法： 小瓷砖面层
高聚物改性沥青防水层 1:8水泥砂浆找坡层 20厚1：2水泥砂浆找平层 150厚水泥蛭石保温层
20厚底板抹灰 (7)． 水泥台阶：
花岗岩面层 20厚1：25水泥砂浆抹面压实抹光
素水泥浆一道70厚C15号混凝土（厚度不包括踏步三角部分）台阶面向外坡1% 200厚碎石或碎砖石灌M2.5号混合砂浆 素土夯实（坡度按工程设计） (8)．散水做法：
20厚1：2水泥砂浆抹面、压实抹光 60厚C15混凝土 素土夯实向外坡4%
备注：①散水宽度应在施工图中注明
②每隔6m 留伸缩缝一道，墙身与散水设10宽，沥青砂浆嵌缝。

③宽600～900mm ④坡度3～5%
(9)．主体为现浇钢筋混凝土框架结构，楼盖与屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。

整个设计过程中，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，同时遵循“安全，适用，经济，美观”的 原则，结构布置合理，房间利用率比较高，适用性很强，同时又不失美观。

3 截面尺寸初步估计
3.1柱截面设计
该结构选用C30的混凝土214.3/c f N mm =，选用二级钢筋HRB3352300/y f N mm =。

结构抗震等级为三级，由公式
Afc
N
=
λ (3-1) 式中 λ取0.8
fc 取14.3×103 kN/m
2
N=15×A （其中15为面荷载） 从而得到 N=15×3×（21×7.2＋2
1
×3.0）=230KN 可得 A=
nN fc λ=3
23050.814.310
⨯⨯⨯=0.101m 2 =101000mm 2
b=h=取b=h=400mm.
3.2梁的截面设计
梁的截面宽度b: 框架梁取300mm,楼面连系梁取200mm 。

梁的截面高度h 取值如下：
框架梁： h 1=（81~121
）L (3-2)
AB 、CD 跨: h 1=121L=7200
12
=600mm 取h 1=600mm
BC 跨：在AB 和CD 之间，考虑到整体性，故也取h 1=600mm 连系梁： H2≥
121L h 2=121L=300012
=250mm,k 取h 2=400mm 。

综上可知，各梁的截面如下：
框架梁： b 1×h 1=300mm×6000mm（AB 跨、BC 跨、CD 跨） 连楼面系梁： b 3×h 3=200mm×400mm
4 框架侧移刚度的计算
根据规可知，对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正：
边框架梁 I =1.50I
中框架梁 I =20I
取结构图中5号轴线的一榀框架进行计算
图4－1 框架示意图4.1 横梁线刚度i b的计算
表4－1 横梁线刚度i
b
计算表
类别
E
c
(N/mm2)
b
(mm)
h
(mm)
I
(mm4)
l
(mm)
E
c
I
/l
(kN·m)
1.5E
c
I
/l
(kN·m)
2E
c
I
/l
(kN·m)
AB、CD跨 3.0⨯104300 600 5.4⨯1097200 2.25⨯1010 4.5⨯1010 BC跨 3.0⨯104300 400 1.6⨯1093000 1.6⨯1010 3.2⨯1010
4.2 柱线刚度i c的计算
表4－2 柱线刚度i
c
计算表
层次
E
c
(N/mm2)
b
（mm）
h
（mm）
h
c
（mm）
I
c
（mm4）
E
c
I
o
/l
（kN·m）
1 3.0⨯104400 400 4500 2.1⨯109 1.4⨯1010 2~4 3.0⨯104400 400 3300 2.1⨯109 1.9⨯1010
图4－2 线刚度示意图4.3各层横向侧移刚度计算
4.3.1 底层
A、D柱
i=2.37
α
c
=(0.5+i)/(2+i)=0.66
D11=α
c ×12×i
c
/h2
=0.66×12×1.9×1010/33002 =13818
B，C柱
i=(4.5+3.2)/1.9=6.18
α
c
=(0.5+i)/(2+i)=0.82
D12=α
c ×12×i
c
/h2
=0.82×12×1.9×1010/33002 =17168
4.3.2 第二层
1，4号柱
i =4.5×2/（1.9×2）=2.37 αc =i/(2+i)=0.54 D21=αc ×12×i c /h 2
=0.54×12×1.9×1010/33002 =11305
2，3号柱
i =4.5×2+3.2×2/（1.9×2）=4.05 αc =i/(2+i)=0.67 D22=αc ×12×i c /h 2
=0.67×12×1.9×1010/33002 =14028
4.3.3 三、四、五层
三层，四层和五层的计算结果与二层一样 D31=D34=11305 D32=D33=14028
D41=D44=11305 D42=D43=14028
D51=D54=11305 D52=D53=14028
表4-3横向侧移刚度统计表
层次
1
2
3 4 5 ∑D i （N/mm ） 61972×15=929580 50666×15=759990
759990
759990
759990
该框架为横向承重框架，不计算纵向侧移刚度。

∑D 1/∑D 2=929580/759990>0.7，故该框架为规则框架。

5 竖向荷载与其力计算
5.1计算单元的选择确定
5 5－1 计算单元
计算单元宽度为7.2m， 4轴线至6轴线间，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。

5.2竖向荷载统计
5.2.1 屋面与楼面恒载
屋面：
小瓷砖层： 0.55 kN/m2
高聚物改性沥青防水层： 0.5 kN/m2
20厚水泥砂浆找平：0.02×20=0.4 kN/m2
1:8水泥砂浆找坡层: 1.44 kN/m2
150厚水泥蛭石保温层: 0.15×5=0.75 kN/m2
100厚钢筋混凝土结构层: 0.1×25=2.5 kN/m2
20厚底板抹灰：0.02×17=0.34 kN/m2
∑=48.6kN/m2
楼面：
12厚人造石板面层0.012×28=0.336 kN/m2
100厚砼板：0.10×25=2.5 kN/m2
20厚板底抹灰： 0.34 kN/m2
∑=567
.3 kN/m
5.2.2 屋面与楼面活载
楼面活载：教室： 2.0 kN/m2
厕所： 2.0 kN/m2
走廊、门厅、楼梯: 2.5 kN/m2 屋面活载：上人屋面: 2.0 kN/m2
雪载：本题目基本雪压：S
=0.3 kN/m2 ,屋面积雪分布系数μr =1.0
屋面水平投影面积上的雪荷载标准值为：S
K
=μr S0 =1.0×0.3=0.3 kN/m2 5.2.3 梁荷载标准值
框架梁 b
1×h
1
=300×600 mm2
梁自重0.3×（0.60-0.1）×25=3.75kN/m
10厚水泥石灰膏砂浆0.01×（0.6-0.1）×2×14=0.14 kN/m
3.89
=
∑kN/m
纵向连系梁 b
2×h
2
=200×400 mm2
梁自重0.2×（0.4-0.1）×25=1.50 kN/m
10厚水泥石灰膏砂浆0.01×（0.4-0.1）×2×14=0.084 kN/m
1.58
=
∑kN/m
5.2.4墙荷载标准值
外： 250mm厚加气混凝土砌块0.25 ×7 =1.75 kN/m2 20厚底板抹灰：0.02×17=0.34 kN/m2
6厚外墙贴面砖0.006×19.8 =0.1188 kN/m2
2.21
=
∑ kN/m2
： 250mm厚加气混凝土砌块0.25 ×7 =1.75 kN/m2
20厚底板抹灰：0.02×17=0.34 kN/m 20厚水泥粉刷墙面0.02×17=0.34 kN/m2
2.43
=
∑ kN/m2
女儿墙：
6厚水泥砂浆罩面0.006×20=0.12 kN/m2 12水泥砂浆打底0.012×20=0.24 kN/m2
240粘土空心砖0.24×11=2.64 kN/m2
6厚外墙贴砖 0.006×19.8 =0.119 kN/m2
∑=119
.3 kN/m2
门,窗与楼梯间荷载
门窗荷载标准值：
塑钢玻璃窗单位面积取0.4 KN/m2 ，木门取0.2 KN/m2
塑钢玻璃门取0.40KN/m2。

楼梯荷载标准值：
楼梯底板厚取为100㎜，平台梁截面尺寸为200㎜×400㎜
楼梯板自重0.5×（0. 074＋0.15＋0.074）×0.3×25÷0.3=3.73KN/m2
人造理石面层（0.3＋0.15）×0.336÷0.3=0.504 KN/m2
板底20厚纸筋抹灰0.34×0.02×12÷0.3=0.36 KN/m2
合计 4.594 KN/m2
平台梁两端搁置在楼梯间两侧的梁上，计算长度取l=3300－300=3000㎜，其自重=0.3×0.2×3.0×25=4.5KN，
5.3竖向荷载力计算
图5－2 荷载示意图
5.3.1 恒载作用下柱的力计算
恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：
图5-3 恒荷载作用下的荷载分布图
对于第5层，
q
1
″表横梁自重，为均布荷载形式。

q
1
=3.89KN/m
q
2
分别上人屋面板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。

q
2
=6.48×3.0=19.44KN/m
P
1、P
2
分别由边纵梁、中纵梁、边纵梁直接传给柱的恒载，P
E
是由纵向次梁直接传给横向
主梁的恒载，它们包括主梁自重、次梁自重、楼板重、与女儿墙等重力荷载，计算如下：
P
1
= (1.5×1.5×1/2)×2×3.567+1.58×3.0+3.119×3.0×1.4=25.87
P
2
=(1.5×1.5×1/2)×4×3.567 +1.58×3.0=20.79 KN
集中力矩M
1=P
B
e
B
=25.87×（0.4-0.2）/2 =2.59 KN·m
M
2=P
D
e
D
=20.79×（0.4-0.2）/2 =2.08 KN·m
对于1-4层，
q
1
″是包括梁自重和其上部墙重,为均布荷载，其它荷载的计算方法同第5层。

q
1
=3.89KN/m
q
2、q
2
″和q
2
，分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。

q
2
，=3.567×3.0=10.70 KN/m
外纵墙线密度[（3.0×2.9-1.8×1.8）×2.21+1.8×1.8×0.4]/3.0=4.45 KN/m 纵墙线密度[（3.0×2.9）×2.43]/3.0=7.05 KN/m
P 1= P 4= (1.5×1.5×1/2)×2×3.567+1.58×3.0+4.45×3.0=26.12 P 2 = P 3 =(1.5×1.5×1/2)×4×3.567 +1.58×3.0+7.05×3.0=41.94 KN 集中力矩M 1=P B e B
=26.12×（0.4-0.2）/2 =2.61 KN·m M 2=P D e D
=41.94×（0.4-0.2）/2 =4.19 KN·m
5.3.2 恒荷载作用下梁的固端弯矩计算
等效于均布荷载与梯形、三角形荷载的叠加。

梯形：q=（1-2α²+α³）q 2 本设计中AB,CD 跨α=1.5/7.2=0.21 q=0.92q 2 三角形：q=0.625 q 2， 对于第5层，
AB,CD 跨梁： q=0.92×19.44+3.89=21.77KN/m BC 跨：q ″=0.625×19.44+3.89=16.04KN/m AB,CD 跨梁端弯矩：-M AB = M B A =ql 2AB /12 =21.77×7.22/12 =94.05 （KN.m ） BC 跨梁端弯矩：-M BC = M CB =ql 2AB /12
=21.77×3.02/12 =16.33 （KN.m ） 对于第1-4层，
AB,CD 跨梁： q=0.92×10.70+3.89=13.73KN/m BC 跨：q ，=0.625×10.70+3.89=10.58KN/m AB,CD 跨梁端弯矩：-M BD = M DB =ql 2BD /12 =13.73×7.22/12 =59.31 （KN.m ） BC 跨梁端弯矩：-M BC = M CB =ql 2AB /12 =10.58×3.02/12 =7.94 （KN.m ）
5.3.3恒载作用下框架的弯矩计算
分配系数的计算:i
i
S i S
μ=∑
其中i S 为转动刚度
采用分成法计算时，假定上下柱的远端为固定时与实际情况有出入。

因此，除底层外，其余各层的线刚度应乘以0.9的修正系数，其传递系数由0.5改为0.33。

图5-4恒载作用下弯矩分配图
图5-5 恒载弯矩图
5.4.4 活载作用下柱的力计算
活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：
图5-6 活荷载作用下的荷载分布图对于第5层，
q
1
=2.0×3.0=6.0 KN/m
P
1
= (1.5×1.5×1/2)×2×2.0+1.58×3.0=9.24 KN
P
2
=(1.5×1.5×1/2)×4×2.0 +1.58×3.0=13.74 KN
集中力矩M
1= M
4
=P
B
e
B
=9.24×（0.4-0.2）/2 =0.92 KN·m
M
2= M
3
=P
D
e
D
=13.74×（0.4-0.2）/2 =1.37 KN·m
同理，在屋面雪荷载的作用下：
q
1
=0.3×3.0=0.9 KN/m
P
1
= (1.5×1.5×1/2)×2×0.3+1.58×3.0=5.42 KN
P
2
=(1.5×1.5×1/2)×4×0.3 +1.58×3.0=6.09 KN
集中力矩M
1 =P
B
e
B
=5.42×（0.4-0.2）/2
=0.54 K N·m
M
2 =P
D
e
D
=6.09×（0.4-0.2）/2 =0.61 KN·m
对于第1-4层，
q
1
=2.0×3.0=6.0 KN/m
q
2
=2.5×3.0=7.5 KN/m
P
1
= (1.5×1.5×1/2)×2×2.0+1.58×3.0=9.24 KN
P
2
=(1.5×1.5×1/2)×2×2.0+(1.5×1.5×1/2)×2×2.5+1.58×3.0=14.87 KN
集中力矩M
1=P
B
e
B
=9.24×（0.4-0.2）/2
=0.92 KN·m
M
2=P
D
e
D
=14.87×（0.4-0.2）/2 =1.49 KN·m
将计算结果汇总如下两表：
表5-1 横向框架恒载汇总表
层次
q1
KN/m
q2
KN/m
P1P4
KN
P2 P3
KN
M1 M4
KN·
m
M2 M3
KN·
m
5 3.89 19.44 25.8
7 20.7
9
2.59 2.08
1-4 3.89 10.70 26.1
2
41.9
4
2.61 4.19 表5-2 横向框架活载汇总表
层次
q1
KN/m
q2
KN/m
P1P4
KN
P2 P3
KN
M1 M4
KN·
m
M2 M3
KN·
m
5 6.0 6.0 9.2
4 13.7
4
0.92 1.37
1-4 6.0 7.5 9.2
4
14.7
8
0.92 1.48
5.4.5 活荷载作用下梁的力计算
对于第5层，
AB,CD跨梁：q=0.92×6.0=5.52KN/m
BC跨：q″=0.625×6.0=3.75KN/m
AB,CD跨梁端弯矩：-M
AB = M
B A
=ql2
AB
/12
=5.52×7.22/12
=23.85 （KN.m）
BC跨梁端弯矩：-M
BC = M
CB
=ql2
AB
/12
=3.75×3.02/12
=2.81 （KN.m）对于第1-4层，
AB,CD跨梁：q=0.92×6.0=5.52KN/m
BC跨：q，=0.625×7.5=4.69KN/m
AB,CD跨梁端弯矩：-M
BD = M
DB
=ql2
BD
/12
=5.52×7.22/12
=23.85 （KN.m）
BC跨梁端弯矩：-M
BC = M
CB
=ql2
AB
/12
=4.69×3.02/12
=3.52 （KN.m）
图5-7 活载作用下弯矩分配图
图5-8 活载弯矩图
5.4.6 跨中弯矩计算
恒载作用下梁的跨中弯矩，按实际荷载利用两端带弯矩的简支求得。

以下结果为弯矩调幅后的结果。

对于5层：M AB 中 =M 0-（M 左+ M 右）×0.8/2=96.16KN·m M BC 中=M 0-（M 左+ M 右）×0.8/2=-26.51KN·m 对于4层：M BD 中 =52.54KN·m M E =-7.48KN·m
对于3层：M BD 中 =53.88KN·m M E =-7.98KN·m
对于2层：M BD 中=65.88KN·m M E =-7.98KN·m
对于1层：M BD 中 =55.19KN·m M E =-8.53KN·m
对梁弯矩进行调幅，调幅系数为β，取0.8。

调幅后：梁端弯矩M’1 =βM 1 M’2=βM 2 跨中弯矩：M’中=M 中-(M’1 + M’2）/2
注：这里弯矩带正负号，梁上边受拉为负，下边受拉为正。

活荷载作用下的梁跨中弯矩，利用两端带弯矩的简支求得。

对于5层：M AB 中 =M 0-（M 左+ M 右）×0.8/2=24.27KN·m M BC 中=M 0-（M 左+ M 右）×0.8/2=-5.27KN·m 对于4层：M BD 中 =21.52KN·m M E =-2.91KN·m
对于3层：M BD 中 =21.66KN·m M E =-2.96KN·m
对于2层：M BD 中=21.66KN·m M E =-2.96KN·m
对于1层：M BD 中 =22.19KN·m M E =-3.18KN·m
又考虑荷载最不利位置，将跨中弯矩乘以1.1，计算结果如下： 对于5层：M AB 中 = 24.27×1.1=26.70KN·m M BC 中= -5.27×1.1=-5.80KN·m
对于4层：M BD 中 =21.52×1.1=23.68KN·m M E =-2.91×1.1=-3.20KN·m
对于3层：M BD 中 =21.66×1.1=23.82KN·m M E =-2.96×1.1=-3.26KN·m
对于2层：M
BD中
=21.66×1.1=23.82KN·m
M
E
=-2.96×1.1=-3.26KN·m
对于1层：M
BD中
=22.19×1.1=24.41KN·m
M
E
=-3.18×1.1=-3.50KN·m
5.4.7梁端剪力和柱轴力的计算
恒载作用下：
表5-3 恒载作用下梁端剪力与柱轴力（KN）
层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力
AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱
V A=V B V B=V C V A=-V B V B=V C V A V B V B=V C N u N b N u N b
578.37224.06-5.04073.3383.4124.0699.20112.00128.26141.06 449.4315.87-1.61047.8251.0415.87185.94198.74234.09246.89 349.4315.87-1.95047.4851.3815.87272.34285.14340.26353.06 249.4315.87-1.95047.4851.3815.87358.74371.54446.43459.23 149.4315.87-2.23047.20 51.66 15.87444.86 457.66 552.88 565.68
表5-4 活载作用下梁端剪力与柱轴力（KN）
层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力
AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱
V A=V B V B=V C V A=-V B V B=V C V A V B V B=V C N u N b N u N b
519.87 5.63-1.18018.69 21.05 5.6327.93 40.73 40.42 53.22 419.877.04-0.77019.10 20.64 7.0469.07 81.87 95.77 108.57 319.877.04-0.81019.06 20.68 7.04110.17 122.97 151.16 163.96 219.877.04-0.81019.06 20.68 7.04151.27 164.07 206.55 219.35 119.877.04-0.92018.95 20.79 7.04192.26 205.06 262.05 274.85
5.2 重力荷载代表值计算与荷载汇总
5.2.1 第一层重力荷载代表值计算与荷载汇总
梁、柱：
表5－5 梁重力统计
类别净跨
（mm）
截面
（mm）
荷载标准
值（KN/m2）
数量
(根)
单重
（KN）
总重
（KN）
横梁7200 300×600 3.89 30 28.01 840.3 3000 300×600 3.89 15 11.67 175.05
纵向连系梁3000 200×400 1.58 56 4.74 256.44 合计1271.49
表5－6 柱重力统计
类别计算高度
（mm）
截面
（mm）
密度
（KN/m3）
体积
（m3）
数量
（根）
单重
（KN）
总重
（KN）
柱3200 400×400 25 0.512 60 12.8 768 合计768
外填充墙重的计算：
表5－7 柱重力统计
类别总计算长度
（m）
墙计算高度
（m）
墙厚计算值
（m）
荷载标准值
（KN/m2）
总重
（KN）
外墙120.4 2.7 0.25 7 568.89
墙
86.4 2.7 0.25 7 408.24
72.8 2.9 0.25 7 369.46
合计1346.59
楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板的1.2倍计算）：
楼板面积：42.4×17.8 –6.0×7.2–7.2×3.0×2=668.32（m2）
楼梯面积: 6.0×7.2+3.0×7.2×2=86.4（m2）
恒载=楼梯恒载+楼板恒载:86.4×3.567×1.2 + 668.32×3.567=2753.7KN
活载： 2.5×（ 6.0×7.2+3.0×7.2×2）×1.2+2.0×（542.4×17.8 –6.0×7.2–7.2×3.0×2） =1595.84KN
由以上计算可知，一层重力荷载代表值为
G
1=G
恒
+0.5×G
活
=768×1.05 + 1271.49 +1346.59 + 2753.7 + 1595.84×0.5= 6976.1KN 注：柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。

5.2.2 第二层至第四层重力荷载代表值计算与荷载汇总
第二层至四层的重力荷载代表值同第一层的计算差异不大,仅多一面墙 ,所以：二层、三层、四层的重力荷载代表值为
G
2=7006.55KN G
3
=7006.55KN G
4
=7006.55KN
5.2.3 第五层重力荷载代表值计算与荷载汇总
梁重力荷载（同一层）：1271.49KN
柱重力荷载（同一层）：768KN
外填充墙与女儿墙重的计算：
表5-8 墙重力统计
类别总计算长度
（m）
墙计算高度
（m）
墙厚计算值
（m）
荷载标准值
（KN/m2）
总重
（KN）
女儿墙120.4 1．4 0．24 11 445.00
外墙120.4 2.7 0.25 7 568.89
墙
86.4 2.7 0.25 7 408.24
78.8 2.9 0.25 7 399.91
合计1822.04 屋面板与楼板恒载、活载计算同一～四层
楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板的1.2倍计算）：
楼板面积：42.4×17.8 –6.0×7.2–7.2×3.0×2=668.32（m2）
楼梯面积: 6.0×7.2+3.0×7.2×2=86.4（m2）
恒载=楼梯恒载+楼板恒载:86.4×3.567×1.2 + 668.32×6.48=4638.9KN
活载： 2.5×（ 6.0×7.2+3.0×7.2×2）×1.2+2.0×（542.4×17.8 –6.0×7.2–7.2×3.0×2） =1595.84KN
雪载：403.2×0.4=161.28KN
由以上计算可知，五层重力荷载代表值为
G
5=G
恒
+0.5×G
活
=768.00×1.05 + 1271.49 + 1458.78 + 4638.9 + 1595.84×0.5= 9336.75KN 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G
i
的计算结果如下图所示：
图5-9 重力荷载代表值
6 水平荷载计算
6.1风荷载计算
垂直作用在建筑物表面的风荷载 按下式计算：
k W =z βs μz μo W (6-1)
式中 k W —风荷载标准值（kN/m 2）；
z β —高度z 处的风振系数；
μs —风荷载体型系数；
z μ—风压高度变化系数；
o W —基本风压 （kN/m 2）。

根据所给条件：基本风压 W o =0.4 kN/m 2 。

则
风压高度变化系数μz 由《建筑结构荷载规》确定 横向风荷载的标准值W k 为： W k =β
z
μs
μ
z
W o
表6-1 W k 值计算表
离地高度 Uz Bs Us Wo hi hj Wk 16.50
0.77
1.75
1.3
0.40
3.30
2.80
6.411405
13.20 0.74 1.62 1.3 0.40 3.30 3.30 6.187896 9.90 0.74 1.47 1.3 0.40 3.30 3.30 5.593302 6.60 0.74 1.31 1.3 0.40 3.30 3.30 4.998708
3.30
0.74
1.16
1.3
0.40
3.30
3.30
4.404114
图6-1 风荷载示意图
表6-2 侧移值计算表
框架柱端剪力与弯矩分别按下列公式计算： V ij =D ij V i /∑D ij (6-3)
M b
ij =V ij ×yh (6-4)
M u ij =V ij （1-y ）h(6-5) y=y n +y 1+y 2+y 3(6-6)
注：y n 框架柱的标准反弯点高度比。

y 1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。

y 2、y 3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。

y 框架柱的反弯点高度比。

第1层A 、D 柱的反弯点高度为：
Wk Vj ED △u △u/h 6.411405 6.41 50666.00 0.00013 0.000008 6.187896 12.60 50666.00 0.00025 0.000019 5.593302 18.19 50666.00 0.00036 0.000036 4.998708 23.19 50666.00 0.00046 0.000069 4.404114
27.59
61972.00
0.00045
0.000135
查表得 y
0=0.55 y
1
=0 y
2
=0 y
3
=0
所以y=0.55
同理可算出各层的反弯点高度，各层的反弯点高度详见弯矩计算表中。

表6-3 A、D柱弯矩计算表
层号hi /m K V ∑Dij Di/∑Dij Di Vi y yh Mc上Mc下Mb总5 3.3 2.37 6.41 50666 11305 0.223 1.43 0.42 1.39 2.74 1.98 14.78 4 3.3 2.37 12.60 50666 11305 0.223 2.81 0.45 1.49 5.10 4.17 7.09 3 3.3 2.37 18.19 50666 11305 0.223 4.06 0.50 1.65 6.70 6.70 10.87 2 3.3 2.37 23.19 50666 11305 0.223 5.17 0.50 1.65 8.54 8.54 15.23 1 3.3 2.37 27.59 61972 13818 0.223 6.15 0.55 1.82 9.14 11.17 17.67
表6-4 B、C柱弯矩计算表
层号hi /m K V ∑Dij Di/∑Dij Di Vi y yh Mc上Mc下Mb总5 3.3 4.05 6.41 50666 14028 0.277 1.77 0.45 1.49 3.22 2.64 3.22 4 3.3 4.05 10.46 50666 14028 0.277 2.90 0.50 1.65 4.78 4.78 7.41 3 3.3 4.05 14.51 50666 14028 0.277 4.02 0.50 1.65 6.63 6.63 11.41 2 3.3 4.05 18.56 50666 14028 0.277 5.14 0.50 1.65 8.48 8.48 15.11 1 3.3 6.18 24.74 61972 17168 0.277 6.85 0.55 1.82 10.18 12.44 18.66
表6-5 风载作用下柱端剪力和轴力计算图
层次
AB,CD梁剪力计算BC梁剪力计算柱轴力计算
M1M2l V
A,D M
3M4l V
B,C A,D柱轴力B,C柱轴力
5 2.74 1.887.20.64 1.34 1.3430.89-0.64-0.25 47.09 4.337.2 1.59 3.08 3.083 2.06-2.23-0.72 310.87 6.667.2 2.44 4.75 4.753 3.16-4.66-1.45 215.238.827.2 3.34 6.29 6.293 4.19-8.00-2.30 117.6710.907.2 3.977.767.763 5.18-11.97-3.51
图6-2 风荷载作用下框架的弯矩剪力与轴力图6.2 地震荷载计算
6.2.1 横向自振周期的计算
横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。

基本自振周期T
1
（s）可按下式计算：
T 1=1.7ψ
T
（u
T
）1/2 (6-7)
注：u
T 假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值G
i
作为水平荷载而算得的结构顶点位
移。

ψ
T
结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6。

u
T
按以下公式计算：
V Gi =∑G
k
(6-8)
（△u）
i = V
Gi
/∑D
ij
(6-9)
u T =∑（△u）
k
(6-10)
注：∑D
ij
为第i层的层间侧移刚度。

（△u）
i
为第i层的层间侧移。

（△u）
k
为第k层的层间侧移。

s为同层框架柱的总数。

结构顶点的假想侧移计算过程见下表，其中第四层的G
i 为G
4
和G
e
之和。

表6-6 结构顶点的假想侧移计算
层次G i（KN）∑D i（N/m）△u i（m）u i（m）5 9336.75 759990 12.28×10－347.44×10－3 4 7006.55 759990 9.22×10－335.16×10－3 3 7006.55 759990 9.22×10－325.94×10－3 2 7006.55 759990 9.22×10－316.72×10－3 1 6976.10 929580 7.50×10－37.50×10－3
T
1=1.7ψ
T
（u
T
）1/2
=1.7×0.6×(47.44×10－3)1/2
=0.222(s)
6.2.2 水平地震作用与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：
结构等效总重力荷载代表值G
eq
G
eq =0.85∑G
i
=0.85×（9336.75+7006.55×3+6976.10）
=31732.63（KN）
计算水平地震影响系数а
1
查表得二类场地近震特征周期值T
g
=0.35s。

查表得设防烈度为7度的а
max
=0.08
结构总的水平地震作用标准值F
Ek
F
Ek =а
1
G
eq
=0.08×31732.63
=2538.61（KN）
因1.4T
g =1.4×0.35=0.49s＞T
1
=0.216s，所以不考虑顶部附加水平地震作用。

各质点横向水平地震作用按下式计算：
F
i =G
i
H
i
F
Ek
（1-δn）/（∑G
k
H
k
） (6-11)
地震作用下各楼层水平地震层间剪力V
i
为
V
i =∑F
k
（i=1，2，…n） (6-12)
计算过程如下表：
表6-7 各质点横向水平地震作用与楼层地震剪力计算表
层次H
i （m）G
i
（KN）G
i
H
i
（KN·m）G
i
H
i
/∑G
j
H
j
F
i
（KN）V
i
（KN）
5 16.5 9336.75 154056.3
8 0.404
1025.3
6
1025.3
6
4 13.2 7006.55
92486.46 0.242 615.56 1640.9 2
3 9.9 7006.55
69364.85 0.182 461.67 2102.6 0
2 6.6 7006.55
46243.23 0.121 307.78 2410.3 8
1 3.3 6976.10
23021.13 0.060 153.22 2563.6 0
∑
381418.1 6
各质点水平地震作用与楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：
图6-3
水平地震剪力作用分布
6.3.3 多遇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（△u）
i 和顶点位移u
i
分别按下列公式计算：
（△u）
i = V
i
/∑D
ij
(6-13)
u i =∑（△u）
k
(6-14)
各层的层间弹性位移角θ
e =（△u）
i
/h
i
，根据《抗震规》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框
架，层间弹性位移角限值[θ
e
]<1/550。

计算过程如下表：
表6－8 横向水平地震作用下的位移验算
层次V i（KN）∑D i（N/mm）△u i（m）u i（m）h i（m）θe=（△u）i/h i
5
1025.36 759990
0.0013
5
0.0122
1
3.3
1/2446
4
1640.92 759990
0.0021
6
0.0108
6
3.3
1/1528
3
2102.60 759990
0.0027
7
0.0087
3.3
1/1193
2
2410.38 759990
0.0031
7
0.0059
3
3.3
1/1040
1
2563.60 929580
0.0027
6
0.0027
6
3.3
1/1197
由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/1040<1/550，满足规要求。

6.3.4 水平地震作用下框架力计算
计算5号轴线横向框架的力：
表6-9 各层柱端弯矩与剪力计算（A、D柱）
层次 h i（m）V i
（KN）
∑D ij
（N/mm）
1,4号柱
D i1
（N/mm）
V i1
（KN）
k
y
（m）
M上
（KN·m）
M 下
（KN·m）
5 3.3 1025.3
6
759990 11305
19.22173
2.37 0.42
29.19 21.14
4 3.3 1640.9
2
759990 11305
33.68042
2.37 0.45
44.30 36.25
3 3.3 2102.6
759990 11305
44.52444
2.37 0.50
51.61 51.61
2 3.
3 2410.3759990 11305 51.75378 2.37 0.50 59.16 59.16
8
1 3.3
2563.60
929580
13818
55.31332
2.37
0.55
56.59
69.16
表6-10 各层柱端弯矩与剪力计算（B 、C 柱）
层
次 h i
（m ） V i
（KN ） ∑D ij
（N/mm ） 2，3号柱
D i2 （N/mm ） V i2 （KN ） k y
（m ） M 上
（KN·m） M 下（KN·m） 5 3.3 1025.36 759990
14028 18.93 4.05 0.45 34.35 28.1
1 4 3.3 1640.9
2 759990
14028 30.29 4.05 0．50 49.98 49.98 3 3.3 2102.60 759990
14028 38.81 4.05 0.50 64.04 64.04 2 3.3 2410.38 759990
14028 44.49 4.05 0．50 73.41 73.41 1 3.3
2563.60
929580
17168
47.35
4.05
0.55
70.31
85.93
梁端弯矩、剪力与柱轴力分别按以下公式计算：
M l b =i l b （M b i+1，j + M u i ，j ）/（i l b + i r b ） (6-15) M r b =i r b （M b i+1，j + M u i ，j ）/（i l b + i r b ） (6-16) V b =（M l b + M r b ）/ l (6-17) N i =∑（V l b - V r b ）k (6-18 ) 具体计算过程见下表：
表6-11 梁端弯矩、剪力与柱轴力的计算
层次 AB 梁 BC 梁 BC 梁
柱轴力 M1b
M2b
l Vb M3b
M4b
l Vb 边柱N 中柱N 5 29.19 20.06 7.2 6.84
14.29 14.29
3 9.53 -6.8
4 -2.69 4 65.44 45.60 7.2 15.42 32.48 32.48 3 21.6
5 -22.2
6 -8.92 3 87.85 66.58 7.2 21.45 47.43 47.43
3 31.62 -43.71 -19.09 2 110.77 80.27
7.2 26.53 57.18 57.18 3 38.12 -70.25 -30.67 1
115.75
83.93
7.2
27.73 59.79 59.79
3
39.86
-97.98
-42.80
图6-4 地震荷载作用下框架的弯矩剪力与轴力图
7框架的力组合
结构抗震等级：
根据《抗震规》，本方案为三级抗震等级。

框架梁力组合：
本方案考虑了七种力组合，即 1.2S Gk+1.4S Qk ,1.2*S Gk+1.4*S Wk, 1.2*S Gk+1.4*0.9*(S Qk+S Wk), 1.2*S Gk+1.3*S Ek, 1.35*S Gk+1.4*(0.7*S QK+0.6*S WK) , 考虑到钢筋混凝土结构具有塑性力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。

ηvb梁端剪力增大系数，三级取1.1。

7.1 梁柱的力组合。