五层框架结构教学楼计算书

风荷载标注值作用下计算简图
6
d.各柱的反弯点高度 2—5 层均在各柱的中点处： y 1.95m 1 层取底层柱高 2 ，即 y 5.4 3.6m 3 3 e.柱剪力分配系数： 因柱截面一样，剪力平均分配，即 y A y B yC y D 0.25 f.从第五层开始计算，求各柱的剪力
k
0.74 0.74 0.74 0.74 2.37

c
Di
16509 16509 16509 16509 15141
D
i
5 4 3 2 1
0.178 0.178 0.178 0.178 0.50
0.27 0.27 0.27 0.27 0.657
54786 54786 54786 54786 53328
b.框架梁 边横梁， l 7200mm, h
跨中横梁， l 3000 mm , 取 h 500 mm , b 250 mm 纵梁， l 4500 mm , 取 h 500 mm , b 250 mm 次梁， l 7200 mm, h c.柱截面尺寸 当选择基础标高为-1.200m 时，则一层柱的高度为 4.2m+1.2m=5.4m，按
bc H 15 3600 mm ，又框架主梁 b=300mm，则初选柱截面宽度 bc 500mm ， 1 1 ~ l , 取h 600mm, b 250mm 12 18
故中柱截面初选尺寸 b c h c 500 mm 500 mm 简单验算： 假定楼层各层荷载设计值为 16 kN / m 2 ，则底层中柱的轴力近似为
某中学教学楼结构设计计算书
Ⅰ、构件截面尺寸选择和荷载计算 （1）设计基本资料 按设计任务规定的组别，选择开间尺寸为 7200mmx9000mm，纵向有 12 跨， 每跨 4500mm,横向有 3 跨，边跨尺寸 7200mm，中间跨尺寸 3000mm。按此参数和 建筑设计中已经进行平面布置。 （2）主要设计参数 根据设计任务书的要求及有关规定，确定如下主要的设计参数： ①抗震设防烈度：8 度；抗震设计分组：第一组；房屋高度低于 30m，可知框 架的抗震等级为二级。 ②基本风压： W0 0.35kN / m 2 ，C 类粗糙度 ③雪荷载标准值： S K 0.5kN / m 2 ④设计使用年限：50 年；本建筑为一般民用建筑，安全等级二级；在抗震设 计时是丙类建筑 ⑤基础顶面设计标高的确定：建筑标高±0.000，建筑绝对标高 57.50m，室 外地坪标高-0.450m。根据地质勘察报告，基础持力层可以设计在粉质粘土上， 选择独立基础时，基础顶面标高可设在-1.0m—-1.6m 之间 ⑥活荷载标准值及相应系数：按房屋的使用要求，可查得教学楼露面活荷载 标准值 qk 2.0 kN / m 2 ，组合值系数 c 0.7 ，准永久值系数 q 0.5 （2）材料的选择 ①混凝土 除基础垫层混凝土选择 C15 外，基础及以上各层混凝土强度均选 C25。 ②钢筋 框架梁、柱等主要构件纵向受力筋选择 HRB335 级钢筋，构造钢筋、板筋及 箍筋选择 HPB 级钢筋。 （3）结构构件截面尺寸的选择 ①结构平面布置方案 主体结构为 5 层，底层高度 4.2m，其余各层 3.9m。
bh (mm mm)
4 Ic (mm )
l (N m)
EC IC
1 2—5
2.8 10 4
500 500 500 500
0.52 1010 0.52 1010
2.70 1010 3.73 1010
2.8 10 4
b.梁、柱相对相对线刚度（取中框架） 假设边横梁的相对线刚度为 1，则中横梁的相对线刚度为 0.73，,2—5 层柱 的相对线刚度为 1.12，底层相对线刚度为 0.81 c.风荷载作用计算简图
b、风荷载标准值作用下框架侧移计算 考虑到正常使用情况下梁、柱的塑性变形，现浇框架在求侧移时整体引入刚 度抗剪系数 0.85，则相对层间侧移为
u
j


F wk
N 16 7.2 4.5 12 0.5 3110.4kN
N 3110 .4kN，H 5.4m, l0 1.0 H 5.4m, l0 b 10.8, 查表得 0.97
3 N f c A 3110 .4 10 11 .9 500 500 0.9 ' AS 0.9 0.97 1959.6mm 2 fy 300
P4 0.35 54 0.5 (3.9 3.9) 73.7 kN P5 0.39 54 0.5 3.9 41.1kN
每榀框架各层所受风荷载标准值
F1 F3 F5
P 1 6.54kN 12 P3 5.97 kN 12 P5 3.43kN 12
1.0 1.0 1.0
6.04 5.62 1.08
Ⅲ、水平风荷载的计算 ①风荷载标准值计算
P 1 0.34 54 0.5 ( 4.65 3.9) 78.5kN P2 0.34 54 0.5 (3.9 3.9) 71.6kN
P3 P2 71.6kN
7
风荷载作用下弯矩和剪力图
8
风荷载作用下梁的剪力和柱的轴力图 ③、风荷载作用下框架侧移的验算
9
a、中框架柱侧移刚度 D 值计算
（N / mm） 中框架柱侧移刚度 D 值
楼 层
边柱（A,D）
中柱(B,C)
k
0.43 0.43 0.43 0.43 0.595

c
Di
10884 10884 10884 10884 11523
EC I 0
l ( N m)
2 EC I 0
2.8 10 4
8.575 109
3.33 1010 3.43 1010
6.66 1010 4.86 1010
2.8 10 4
250 250
2.604 109
5
柱线刚度计算表 楼层
hc (mm)
5400 3900
2 Ec (N / mm )
Hale Waihona Puke Baidu V
2
2
F2 F3 F4 F5 28.8kN
VA VB VC VD 7.2kN F1 F2 F3 F4 F5 37.5kN
VA VB VC VD 9.38kN
g、根据柱剪力和梁分配系数，求柱弯矩图
计算略，弯矩图和剪力图如下：
1
外墙 240mm，内墙 120mm，隔墙 100mm，门窗布置见门窗洞口总表。 ②构件截面尺寸的选择 a. 根 据 平 面 布 置 ， 双 向 板 短 向 跨 度 l 4.5m ， 取 板 厚 h=150mm,
h 150 1 1 ,满足要求。 l 4500 30 35 1 1 1 1 ~ l 取h 700mm, b ~ h b 300mm 8 14 2 3
0.5 kN
/ m2
2
0.55 kN / m
25 0.15 3.75 kN / m 2
4.525 kN / m
2
合计
3
活荷载标准值 按“教学楼”一栏，取 2.0 kN / m 2 （3）梁、柱重力荷载 梁、柱重力荷载标准值 构件 边横梁 中横梁 纵梁 次梁 底层柱 标准层柱 b(m) 0.3 0.25 0.25 0.25 0.5 0.5 h(m) 0.7 0.5 0.5 0.6 0.5 0.5
'
22 0.03 0.66 kN / m 2
0.4 kN
/ m2
22 0.02 0.4 kN / m 2
5 0.1 0.5 kN / m 2
25 0.15 3.75 kN / m 2 110.015 0.255 kN / m 2
5.965 kN/ m
2
合计 活荷载标准值 不上人屋面应考虑雪荷载 （2）屋面荷载 瓷砖地面 150 厚钢筋砼板
（4）墙体荷载 墙体重力荷载标准值 使用 楼层 墙体 1 2 底层 3 4 5 1 标准 层 2 3 外纵墙 外横墙 内纵墙 内横墙 内隔墙 外纵墙 外横墙 内纵墙 层 高 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 3.9 3.9 3.9 荷载标准值（kN/m） （8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42 )+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42= （8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.7-0.42 )+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42= （8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42 )+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42= （8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42 )+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42= （8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42 )+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42= （8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42 )+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42= （8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42 )+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42= （8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42 )+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42= 11.68 11.09 6.92 6.56 6.10 10.73 10.15 6.39 门窗洞口形式 0.7 1.0 0.7 1.0 1.0 0.7 1.0 0.7
4
8.17 11.09 4.84 6.56 6.10 7.51 10.15 4.48
4 5 屋顶 1
内横墙 内隔墙 女儿墙
（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42 6.04 )+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42= （8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.6-0.42 3.9 5.62 )+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42= 3.9 0.5 （8x0.12+0.6+0.4)x0.5= 1.08
2
V V V
4
5
F5 4.6kN
VA VB VC VD 0.25 4.6 1.15kN F4 F5 12.8kN
VA VB VC VD 3.2kN
3
F3 F4 F5 20.8kN
VA VB VC VD 5.2kN
F2 F4
P2 5.97 kN 12 P4 6.15kN 12
②、内力计算 a.梁、柱线刚度计算
横梁线刚度计算表 类别 边横梁 中横梁
2 Ec (N / mm )
bh (mm mm) 300 700
4 I0 (mm )
l (mm)
7200 mm
3000 mm
l ( N m)
r (kN / m 3 )

g (kN / m)
25 25 25 25 25 25
1.05 1.05 1.05 1.05 1.10 1.10
5.51 3.28 3.12 3.00 6.875 6.875
注：1）表中 为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g 表示单位长 度构件的重力荷载。 2）梁长取净长；柱长度取层高
A S 0.78% 3%, 满足要求 bc hc
边柱承受轴力较小，但承受弯矩相对较大，按轴心受压验算，取 1.5N，有
'
N 16 7.2 4.5 12 1.5 0.5 46656kN
2
3 N 4665 .6 10 fc A 11 .9 500 500 0.9 ' 0 . 9 0 . 97 AS 7897.8mm 2 fy 300
A S 1.24% 3%, 满足要求 bc hc
故中柱取 b c h c 500 mm 500 mm 边柱取 b c h c 500 mm 500 mm Ⅱ、竖向荷载的计算 （1）屋面恒荷载标准值 30 厚细石砼保护层 三毡四油防水层 20 厚水泥砂浆找平层 100 厚水泥蛭石保温层 150 厚钢筋砼板 15 厚板底抹灰