山东建筑大学土木工程专业毕业设计建筑结构说明书

本科毕业设计说明书
题目：某高校教学楼设计
（方案五）
院（部）：土木工程学院
专业：土木工程
班级：土木143
姓名：
学号：
指导教师：夏风敏
完成日期：2018年5月26日
目录
摘要--------------------------------------------------------------------------------------- V 1 建筑设计 ---------------------------------------------------------------------------- - 1 -
1.1建筑设计概况 ---------------------------------------------------------------------------------- -1-
1.2建筑平面设计 ---------------------------------------------------------------------------------- -1-
1.3建筑立面设计 ---------------------------------------------------------------------------------- -2-
1.4建筑构造与做法 ------------------------------------------------------------------------------- -3-
1.4.1 一层地面做法 ---------------------------------------------------------------------------- - 3 -
1.4.2 二~五层楼面做法------------------------------------------------------------------------ - 3 -
1.4.3 内、外墙面做法 ------------------------------------------------------------------------- - 4 -
1.4.4 台阶、散水及屋面做法 ---------------------------------------------------------------- - 4 -
2 结构选型及结构布置 ------------------------------------------------------------- - 5 -
2.1材料选择----------------------------------------------------------------------------------------- -5-
2.2板、梁、柱截面尺寸估算 ------------------------------------------------------------------- -6-
2.2.1 板厚确定 ---------------------------------------------------------------------------------- - 6 -
2.2.2 梁尺寸确定 ------------------------------------------------------------------------------- - 6 -
2.2.3 柱截面确定 ------------------------------------------------------------------------------- - 6 -
2.3结构计算简图 ---------------------------------------------------------------------------------- -8-
2.3.1 计算简图的确定 ------------------------------------------------------------------------- - 8 -
2.3.2 截面参数计算 ---------------------------------------------------------------------------- - 8 -
3 荷载计算 ---------------------------------------------------------------------------- - 9 -
3.1构件自重计算 ---------------------------------------------------------------------------------- -9-
3.1.1 板 ------------------------------------------------------------------------------------------- - 9 -
3.1.2 梁 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 10 -
3.1.3 墙 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 10 -
3.1.4 柱 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 10 -
3.2.1 恒荷载计算 ------------------------------------------------------------------------------- 11 -
3.2.2 活荷载计算 ----------------------------------------------------------------------------- - 12 -
3.3横向荷载计算 --------------------------------------------------------------------------------- -13-
3.3.1 风荷载计算 ----------------------------------------------------------------------------- - 13 -
3.3.2 地震作用计算 -------------------------------------------------------------------------- - 15 -
4 6轴框架内力计算 -------------------------------------------------------------- - 18 -
4.1恒荷载作用下结构内力计算 --------------------------------------------------------------- -18-
4.1.1 分层法计算梁端、柱端弯矩 -------------------------------------------------------- - 18 -
4.1.2 梁端、柱端剪力计算 ----------------------------------------------------------------- - 28 -
4.1.3 柱轴力计算 ----------------------------------------------------------------------------- - 31 -
4.2活荷载作用下结构内力计算 --------------------------------------------------------------- -33-
4.1.1 分层法计算梁端、柱端弯矩 -------------------------------------------------------- - 33 -
4.1.2 梁端剪力计算 -------------------------------------------------------------------------- - 40 -
4.1.3柱轴力计算 ------------------------------------------------------------------------------ - 43 -
4.3风荷载作用下结构内力计算 --------------------------------------------------------------- -44-
4.3.1 反弯点法计算柱端弯矩 -------------------------------------------------------------- - 44 -
4.3.2 计算梁端弯矩、剪力及柱轴力 ----------------------------------------------------- - 45 -
4.4水平地震作用下结构内力计算 ------------------------------------------------------------ -50-
5 ⑥轴框架内力组合 --------------------------------------------------------------- - 55 -
5.1梁端弯矩调幅 --------------------------------------------------------------------------------- -55-
5.2内力组合---------------------------------------------------------------------------------------- -55-
5.2.1 非地震工况下框架梁的内力组合 -------------------------------------------------- - 56 -
5.2.2 非地震工况下框架柱的内力组合 -------------------------------------------------- - 61 -
5.2.3 地震工况下框架梁的内力组合 ----------------------------------------------------- - 65 -
5.2.4 地震工况下框架柱的内力组合 ----------------------------------------------------- - 68 -
6 框架截面设计 --------------------------------------------------------------------- - 73 -
6.1.1 选取承载力设计值 -------------------------------------------------------------------- - 74 -
6.1.2 正截面受弯承载力计算 -------------------------------------------------------------- - 74 -
6.1.3 斜截面受剪承载力计算 -------------------------------------------------------------- - 75 -
6.2框架柱截面设计 ------------------------------------------------------------------------------ -78-
6.2.1 轴压比验算 ----------------------------------------------------------------------------- - 78 -
6.2.2 截面尺寸复核 -------------------------------------------------------------------------- - 79 -
6.2.3 正截面受弯承载力计算 -------------------------------------------------------------- - 79 -
6.2.4 垂直于弯矩作用平面的受压承载力验算 ----------------------------------------- - 80 -
6.2.5 斜截面受剪承载力计算 -------------------------------------------------------------- - 81 -
6.2.6 裂缝宽度验算 -------------------------------------------------------------------------- - 81 -
7 楼板计算 --------------------------------------------------------------------------- - 83 -
7.1楼板内力计算 --------------------------------------------------------------------------------- -83-
7.2楼板配筋计算 --------------------------------------------------------------------------------- -88-
8 基础设计 --------------------------------------------------------------------------- - 91 -
8.1设计参数---------------------------------------------------------------------------------------- -91-
8.2B、G轴柱下独立基础设计 ----------------------------------------------------------------- -91-
8.2.1 地基承载力验算 ----------------------------------------------------------------------- - 92 -
8.2.2 基础高度验算 -------------------------------------------------------------------------- - 93 -
8.2.3 基础配筋验算 -------------------------------------------------------------------------- - 93 -
8.2.4 抗震验算 -------------------------------------------------------------------------------- - 93 -
8.3D、E轴柱下独立基础设计 ----------------------------------------------------------------- -95-
8.2.1 地基承载力验算 ----------------------------------------------------------------------- - 95 -
8.2.2 基础高度验算 -------------------------------------------------------------------------- - 96 -
8.2.3 基础配筋验算 -------------------------------------------------------------------------- - 96 -
8.2.4 抗震验算 -------------------------------------------------------------------------------- - 96 -
9 楼梯设计 --------------------------------------------------------------------------- - 98 -
9.1.1 荷载统计 -------------------------------------------------------------------------------- - 98 -
9.1.2 截面设计 -------------------------------------------------------------------------------- - 98 -
9.2平台板设计------------------------------------------------------------------------------------- -99-
9.2.1 荷载统计 -------------------------------------------------------------------------------- - 99 -
9.2.2 截面设计 -------------------------------------------------------------------------------- - 99 -
9.3平台梁设计----------------------------------------------------------------------------------- -101-
9.3.1 荷载统计 ------------------------------------------------------------------------------- - 101 -
9.3.2 截面设计 ------------------------------------------------------------------------------- - 101 -
9.2.3 裂缝验算 ------------------------------------------------------------------------------- - 102 -
9.2.4 挠度验算 ------------------------------------------------------------------------------- - 103 -
9.4梯柱设计-------------------------------------------------------------------------------------- -103-谢辞--------------------------------------------------------------------------------- - 105 -参考文献 ---------------------------------------------------------------------------- - 106 -
摘要
本计算书的主要内容包括了该建筑的建筑设计与结构设计。

教学楼为五层现浇钢筋混凝土框架结构。

长74.1 m，宽22.8 m，高21.15 m。

考虑7度烈度设防，场地为二类，抗震设计分组为第二组，结构为三级抗震框架，基础采用柱下钢筋混凝土独立基础。

在“建筑设计”部分中，确定并简要介绍了最终建筑设计方案，继而确定其具体建筑构造、建筑材料。

在“结构设计”部分中，首先选择一榀框架进行计算，确定其计算简图与各个计算参数；然后根据建筑做法确定其所受荷载，计算梁、柱、板与基础的内力；最后分别进行各构件的配筋计算。

关键字：毕业设计；教学楼；框架结构
1 建筑设计
1.1 建筑设计概况
本建筑为教学楼，依据其功能要求设计成五层的钢筋混凝土框架结构，建筑总高21.15m，建筑占地面积为1360m2,，总建筑面积为6801m2,
1.2 建筑平面设计
教学楼标准层高度统一取3.9m，根据教学楼的功能要求，教室是主要用房，每层安排6个普通教室，2个大教室。

主要交通疏散通道走廊宽4.8m，同时设置三部楼梯以满足相关规范要求。

图1.1 建筑平面设计图
1.3 建筑立面设计
为了增加立面层次的变化，所有外墙柱部分露出，体现建筑外观的丰富。

具体的建筑平面图以及立面图如下图所示：
图1.2 建筑立面设计图
1.4 建筑构造与做法
1.4.1 一层地面做法
1、教室、办公室：
10厚瓷砖铺平拍实，水泥浆擦缝
20厚1：4干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥
素水泥浆结合层一遍
100厚C10混凝土
素土夯实
2、走廊、门厅：
10厚水磨石地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
20厚1：4干性水泥砂浆，面上撒素水泥
素水泥浆结合层一遍
100厚C10混凝土
素土夯实
3、卫生间：
10厚小瓷砖铺平拍实，水泥浆擦缝
20厚1：4干性水泥砂浆，面上撒素水泥
素水泥浆结合层一遍
100厚C10混凝土
素土夯实
1.4.2 二~五层楼面做法
1、走廊、门厅：
10厚水磨石地砖铺平拍实、水泥浆擦缝
20厚1：4干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥
素水泥浆结合层一遍
120厚现浇混凝土楼板
20厚水泥砂浆抹灰
2、教室及其他功能用房：
10厚瓷砖铺平压实，水泥浆擦缝
20厚1：4干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥
素水泥浆结合层一遍
120厚现浇混凝土楼板
20厚水泥砂浆抹灰
2、卫生间：
10厚小瓷砖铺平压实，水泥浆擦缝
20厚1：4干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥
素水泥浆结合层一遍
120厚现浇混凝土楼板
20厚水泥砂浆抹灰
1.4.3 内、外墙面做法
1、内墙面：
15厚1：3水泥砂浆
5厚1：2水泥砂浆
满刮腻子
刷或滚乳胶漆二遍
2、外墙面：
12厚1:3水泥砂浆
8厚1:2.5水泥砂浆
喷或滚刷涂料二遍
1.4.4 台阶、散水及屋面做法
1、室外台阶：
20厚花岗岩踏步及踢脚板，水泥浆擦缝
30厚1:4干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥
素水泥砂浆结合一遍
60厚C15混凝土台阶（不包括台阶三角形部分）
300厚三七灰土
素土夯实
2、散水：
60厚C15混凝土，面上加5厚1:1水泥砂浆随打随抹光
150厚三七灰土
素土夯实，向外坡4%
3、屋面：
20厚1：3水泥砂浆抹平压光1×1m分格
4厚（一层）高聚物改性沥青卷材防水层（SBS、APP）
满涂胶粘剂一层，用量0.3-0.4kg/m2
3厚高聚物改性沥青二布四涂防水层
30厚1：3水泥砂浆φ4@200双向配筋，6×6分格，缝宽10，油膏嵌缝
100厚憎水膨胀珍珠岩块保温层（密度小于等于250kg/m3）
1：8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚
120厚现浇钢筋混凝土屋面板
20厚水泥砂浆抹灰
2 结构选型及结构布置
采用钢筋混凝土现浇框架结构，7度抗震设防，设计地震分组为第二组，由于双向布置比单向板具有较好的抗震性能，故区隔均采用双向板。

具体构件尺寸及板、梁、柱布置方案参见结构布置图。

2.1 材料选择
框架梁、板、柱均采用现浇钢筋土构件。

混凝土强度等级：
柱C40：f c=19.1N/mm2,f t=1.71N/mm2,E c=3,25×104N/mm2
梁、板、基础C35：f c=16.7N/mm2,f t=1.57N/mm2,E c=3.14×104N/mm2 钢筋：
柱、梁、基础中主要受力钢筋、箍筋以及其他构造钢筋采用HRB400：
f y=f y’=360N/mm2
内外填充墙：
采用加气混凝土砌块砌筑，容重5.5kN/m3
2.2 板、梁、柱截面尺寸估算
2.2.1 板厚确定
所有楼板均为现浇双向板。

板厚一般最少为板的短向跨度的1/40，双向板最小厚度不小于80mm。

板的短边跨度从3m到4.8m不等，故统一选取板厚为120mm。

2.2.2 梁尺寸确定
框架梁跨度有2500-6300不等，统一取6300
h=(1/10~1/18)×6300=630~350 取h=600
b=(1/2~1/3)×600=200~300 取b=300
连系梁跨度有4500、5400、6300、6600不等
对跨度4500、5400的连系梁，为连系梁一
h=(1/10~1/18)×5400=540~300 取h=400
b=(1/2~1/3)×400=200~133 取b=200
对跨度6300~6600的连系梁，为连系梁二
h=(1/10~1/18)×6600=630~350 取h=600
b=(1/2~1/3)×600=200~300 取b=300
2.2.3 柱截面确定
根据轴压比要求
其中
μN：框架柱的轴压比，抗震等级为三级时轴压比限值0.9
A：框架柱的截面尺寸
f c：柱混凝土抗压强度设计值f c=19.1N/mm2
N：柱轴向压力设计值
柱轴向压力设计值可初步按下式估算：
其中
γG：竖向荷载分项系数，取1.25
q：每个楼层上单位面积的竖向荷载，取14kN/m2
S：柱一层的荷载面积，保守起见支撑面积取最大值S=25mm2
n：柱的荷载楼层数，取5
α1：考虑水平力产生的附加系数，三级抗震时取1.15
α2：边角柱轴向力增大系数，保守起见取角柱的增大系数1.2
得:
A≥1.25×14×103×25×5×1.15×1.2/(19.1×0.9)=175611mm2
b≥A0.5=1756110.5=419mm2
取b=h=500mm2
验算框架柱截面尺寸是否满足构造要求
①建筑物属于多层框架结构，在抗震设计中，框架柱的截面高度和宽度不宜小300mm。

满足要求。

②为避免柱产生剪贴破坏，柱净高与截面长边之比应大于4，取底层层高4350mm,H/h=3900/500=8.7,满足要求。

③框架柱截面高度和宽度一般可取层高1/10~1/15，取底层层高4350mm, h=500＞(1/10~1/15)×4350=290~435,满足要求。

2.3 结构计算简图
2.3.1 计算简图的确定
图2.1 一榀框架计算简图
2.3.2 截面参数计算
梁柱截面惯性矩计算：
边跨梁：I=1.5I0=1.5×bh3/12=1.5×300×6003/12=8.1×109
中跨梁：I=2I0=2×bh3/12=2×300×6003/12=1.08 ×1010
柱子：I=I0=bh3/12=5004/12=5.21×109mm4
梁柱截面线刚度计算：
边梁：i c=EI/l=3.15×104×8.1×109/(6.3×103)=3.89×109
中跨梁：i c=EI/l=3.15×104×1.08×1010/(4.8×103)=7.09×109
底层柱：i c=EI/l=3.25×104×5.21×109/(4.35×103)=3.89×109
中间层柱：i c=EI/l=3.25×104×5.21×109/(3.9×103)=4.34×109
3 荷载计算
楼面活荷载：教室及其他功能用房取2 kN/m2，走廊及门厅取2.5 kN/m2，屋面取2 kN/m2，厕所取2.5 kN/m2。

3.1 构件自重计算
3.1.1 板
1、二~五层走廊、门厅楼板
10厚水磨石地砖楼面0.01×31=0.31kN/m2
20厚水泥砂浆打底0.02×17=0.34kN/m2
120厚现浇钢筋混凝土楼板0.12×25=3kN/m2
20厚水泥砂浆抹灰0.02×17=0.34kN/m2
小计 3.99 kN/m2
2、二~五层教室及其他功能用房楼板
10厚瓷砖楼面0.01×20=0.2 kN/m2
20厚水泥砂浆打底0.02×17=0.34 kN/m2
120厚现浇钢筋混凝土楼板0.12×25=3kN/m2
20厚水泥砂浆抹灰0.02×17=0.34kN/m2
小计 3.88 kN/m2
3、二~五层卫生间楼板
10厚小瓷砖楼面0.01×20=0.2 kN/m2
20厚水泥砂浆打底0.02×17=0.34 kN/m2
120厚现浇钢筋混凝土楼板0.12×25=3kN/m2
20厚水泥砂浆抹灰0.02×17=0.34kN/m2
小计 3.88 kN/m2
4、顶层屋面板
20厚1：3水泥砂浆0.02×17=0.34 kN/m2
4厚高聚物改性沥青卷材0.046kg/m2
30厚1：3水泥砂浆0.03×17=0.51 kN/m2
100厚憎水膨胀珍珠岩块保温层0.1×2=0.2kg/m2
1：8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚0.12×2=0.48kg/m2
120厚现浇钢筋混凝土屋面板0.12×25=3kN/m2
20厚水泥砂浆抹灰0.02×17=0.34 kN/m2
小计 4.55 kN/m2
3.1.2 梁
1、框架梁、连系二（已除去楼板重量）
(0.6-0.12)×0.3×25+(0.6-0.12)×0.02×2×17=3.93 kN/m2
2、连系梁一（已除去楼板重量）
(0.4-0.12)×0.2×25+(0.4-0.12)×0.02×2×17=1.59 kN/m2
3.1.3 墙
1、填充墙（统一取墙高3900-400-120=3380mm）
3.38×0.2×5.5+2×3.38×0.02×17=6.02 kN/m2
2、女儿墙
0.2×1.1×5.5+0.2×0.1×25+(1.2×2+0.2)×0.02×17=2.59 kN/m2
3.1.4 柱
1、框架柱
0.5×0.5×25+0.5×4×0.02×17=6.93 kN/m2
3.2 竖向荷载计算
板上均布荷载按双向板塑性铰分配，采用等效均布荷载法，取⑥轴框架进行计算。

3.2.1 恒荷载计算
1、BD轴间框架梁
屋面板传荷：4.55×(1-2×0.362+0.363)×2.25×2=16.12kN/m
楼面板传荷：3.88×(1-2×0.362+0.363)×2.25×2=13.75kN/m
梁自重：3.93kN/m
故BD轴间梁均布荷载
屋面梁：3.93+16.12=20.05kN/m
楼面梁：3.93+13.75=17.68kN/m
2、DE轴间框架梁：
屋面板传荷：4.55×(1-2×0.472+0.473)×2.25×2=13.55kN/m
楼面板传荷：3.99×(1-2×0.472+0.473)×2.25×2=11.89kN/m
梁自重：3.93kN/m
故BD轴间梁均布荷载
屋面梁：3.93+13.55=17.48kN/m
楼面梁：3.93+11.89=15.82kN/m
3、EG轴间框架梁
同BD轴框架梁，略。

4、B轴柱
顶层柱：2.59×4.5+1.59×(4.5-0.5)+4.55×5/8×2.25×4.5=46.81kN/m
中间层柱：1.59×(4.5-0.5)+6.02×4.5+3.88×5/8×2.25×4.5=58.00kN/m
5、D轴柱
顶层柱：1.59×(4.5-0.5)+4.55×5/8×2.25×4.5×2=63.95kN/m
中间层柱：6.02×4.5+1.59×(4.5-0.5)+(3.88+3.99)×5/8×2.25×4.5=83.25kN/m
6、E轴柱
同D轴柱，略。

7、G轴柱
同B轴柱，略。

图3.1 框架在恒荷载作用下受荷总图：（单位：kN·m）3.2.2 活荷载计算
1、BD轴间梁均布荷载
屋面梁：2×(1-2×0.362+0.363)×2.25×2=7.09kN/m
楼面梁：2×(1-2×0.362+0.363)×2.25×2=7.09kN/m
2、BD轴间梁均布荷载：
屋面梁：2×(1-2×0.472+0.473)×2.25×2=5.56kN/m
楼面梁：2.5×(1-2×0.472+0.473)×2.25×2=7.45kN/m
3、EG轴间框架梁
同BD轴框架梁，略。

4、B轴柱
顶层柱：2×5/8×2.25×4.5=12.66kN/m
中间层柱：2×5/8×2.25×4.5=12.66kN/m
5、D轴柱
顶层柱：2×5/8×2.25×4.5×2=25.31kN/m
中间层柱：(2+2.5)×5/8×2.25×4.5=28.48kN/m
6、E轴柱
同D轴柱，略。

7、G轴柱
同B轴柱，略。

图3.2 框架在恒荷载作用下受荷总图：（单位：kN·m）
3.3 横向荷载计算
取⑥轴框架进行计算。

3.3.1 风荷载计算
为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可以近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。

因H/B=21.25/9=2.35>1.5，故应该考虑风压脉动系数对结构产生顺向风振的影响。

作用在屋面梁和楼面梁节点和楼面梁节点出的集中荷载值为
其中，ω0=0.45kN/m
B=4.5m
μ=1.3
βz=1+ενφz/μz
其中ε=1.46，ν=0.5028
其余项查荷载规范可知，计算结果如下：
表3.1 风荷载计算表
图3.3 框架在风荷载作用下受荷总图：（单位：kN·m）
3.3.2 地震作用计算
1、重力荷载标准值计算
屋面板自重：4.55×17.4×4.5=356.27kN
女儿墙自重：2.59×4.5×2=23.31kN
楼面板自重：3.88×6.3×2+3.99×4.8×4.5=306.18kN
中间层墙体自重：6.02×(4×4+5.8×2)=166.15kN
楼面板在活荷载作用下的竖向荷载：
(2.5×4.8×4.5+2×6.3×4.5×2)×0.5=83.7kN
屋面板在雪荷载作用下的竖向荷载：0.3×17.4×4.5×0.5=11.75kN
中间层柱自重：6.93×3.9=20.03kN
底层柱自重：6.93×4.35=30.15kN
故每层的重力荷载代表值：
G5=356.27+87.93+20.03+116.15/2+23.31+11.75=582.37kN
G4=306.18+87.93+20.03+116.15+83.7=663.99kN
G3=306.18+87.93+20.03+116.15+83.7=663.99kN
G2=306.18+87.93+20.03+116.15+83.7=663.99kN
G1=306.18+87.93+(20.03+30.15)×0.5+116.15+83.7=669.04kN
ΣGi=G1+G2+G3+G4+G5=582.37+663.99×3+669.04=3243.38kN
2、柱的侧移刚度计算
柱的线刚度比：
一般层边柱i=(i1+i2)/(2i)c=4.05/4.34=0.93
一般层中柱i=(i1+i2)×2/(2i c)=(4.05+7.09)/4.34=2.57
底层边柱i=i1/i c=4.05/3.89=1.04
底层中柱i=(i1+i2)/i c=(4.05+7.09)/3.89=2.86
柱的侧向刚度修正系数：
一般层边柱αc=i/(2+i)=0.93/(2+0.93)=0.32
一般层中柱αc=i/(2+i)= 2.57/(2+2.57)=0.56
底层边柱αc=(0.5+i)/(2+i)= (0.5+1.04)/(2+1.04)=0.51
底层中柱αc=(0.5+i)/(2+i)= (0.5+2.86)/(2+2.86)=0.69 梁柱的侧向刚度：
一般层边柱D= 12i cαc/h2=0.32×12×4.34×1010/(3.9×103)2=10957
一般层中柱D= 12i cαc/h2=0.56×12×4.34×1010/(3.9×103)2=19175
底层边柱D= 12i cαc/h2=0.51×12×4.34×1010/(3.9×103)2=12581
底层中柱D= 12i cαc/h2=0.69×12×4.34×1010/(3.9×103)2=17022 验证楼层与上部相邻楼层的侧向刚度比γ1不宜小于0.7
γ1=(12581+17022)/(10957+19175)=0.98>0.7
3、结构基本自振周期计算
每层剪力：
V G5=G5=582.37kN
V G4=G5+G4=582.37+663.99=1246.36kN
V G3=G5+G4+G3=582.37+663.99×2=1910.35kN
V G2=G5+G4+G3+G2=582.37+663.99×3=2574.34kN
V G1=G5+G4+G3+G2+G1=582.37+663.99×3+669.04=3243.38kN 层间位移：
(Δμ)1=3243.38×103/((12581+17022)×2)=54.78mm
(Δμ)2=2574.34×103/((10957+19175)×2)=42.72mm
(Δμ)3=1910.35×103/((10957+19175)×2)=31.70mm
(Δμ)4=1246.36×103/((10957+19175)×2)=20.68mm
(Δμ)5=582.37×103/((10957+19175)×2)=9.66mm
μT=Σ(Δμ)= 54.78+42.72+31.70+20.68+9.66=159.54mm 则结构的基本自振周期T1=1.7ψTμT0.5,其中ψT取0.7
T1=1.7×0.7×0.159540.5=0.48s
4、水平地震作用及楼层地震剪力计算
由T g>T1，得α1=( T g/T1)γη2αmax
其中，γ=0.9，η2=1，αmax=0.08
得α1=(0.4/0.48)0.9×0.09=0.068
结构的总水平地震作用标准值：
F EK=α1
G eq=0.85α1ΣG i=0.85×0.068×3243.38=187.47kN 每层地震剪力：
由T1=0.48s<1.4T g=0.4×1.4=0.56s
故顶部附加地震作用δn=0
F
i G
i
H
i
F
E K
1δ
G
i
H
i
G1H1=669.04×4.35=2910
G2H2=663.99×(3.9+4.35)=5478
G3H3=663.99×(3.9×2+4.35)=8067
G4H4=663.99×(3.9×3+4.35)=10659
G5H5=582.37×(3.9×4+4.35)=11618
ΣG i H i=2910+5478+8067+10659+11618=38731
F1=2910/38731×187.47=14.09kN
F2=5478/38731×187.47=26.51kN
F3=8067/38731×187.47=39.05kN
F4=10659/38731×187.47=51.58kN
F5=11618/38731×187.47=56.24kN
验算是否满足剪重比的要求
F
G
其中λ取0.016
λ1=(56.24+51.58+39.09+26.51+14.09)/3243.38=0.096
λ2=(56.24+51.58+39.09+26.51)/(582.37+663.99×3)=0.086
λ3=(56.24+51.58+39.09)/(582.37+663.99×2)=0.076
λ4=(56.24+51.58)/(582.37+663.99)=0.067
λ5=56.24/582.37=0.097
均满足要求
荷载图如下图所示：
图3.4 框架在地震作用下受荷总图：（单位：kN·m）
4 6轴框架内力计算
4.1 恒荷载作用下结构内力计算
4.1.1 分层法计算梁端、柱端弯矩
弯矩计算采用分层法，因结构对称，因此取半结构进行计算，其中对称处为竖向滑动支座支撑。

除底层外其他各层柱的弯矩传递系数取为1/3。

顶层边跨梁支座弯矩M=ql2/12=66.32kN·m
顶层边跨梁跨中弯矩M=ql2/8=99.43kN·m
顶层中跨梁支座弯矩M=ql2/12=33.56kN·m
顶层中跨梁跨中弯矩M=ql2/8=50.34kN·m
一般层边跨梁支座弯矩M=ql2/12=58.48kN·m
一般层边跨梁跨中弯矩M=ql2/8=87.71kN·m
一般层中跨梁支座弯矩M=ql2/12=30.37kN·m 一般层中跨梁跨中弯矩M=ql2/8=45.56kN·m 1、弯矩分配
表4.1 顶层弯矩分配表
图4.1 顶层弯矩图
表4.2 中层弯矩分配表
图4.2中层弯矩图：（单位：kN·m）
表4.3底层弯矩分配表
图4.3底层弯矩图：（单位：kN·m）4、对顶层柱的传递弯矩进行重分配
图4.4 顶层相对线刚度
M AC=37.76+7.09-7.09×0.518=41.18 kN·m
M AB=-37.76-7.09×0.482=-41.18 kN·m
M BA=-70.76+2.78×0.261=71.49 kN·m
M BD=-14.12-2.78+2.78×0.281=-16.12 kN·m M BE=-56.65+2.78×0.458=-55.38 kN·m
5、对三、四层柱的传递弯矩进行重分配
图4.5 三、四层相对线刚度
M AC=21.28-6.71+7.09=21.66 kN·m
M AE=21.28-6.71+12.58=27.15 kN·m
M AB=-42.54-6.24=-48.78 kN·m
M BA=60.63+1.53=62.16 kN·m
M BG=-43.96+2.68=-41.28 kN·m
M BF=-8.33-4.71+1.64=-11.4 kN·m
M BD=-8.33-2.78+1.64=-9.47 kN·m 6、对二层柱的传递弯矩进行重分配
图4.5二层相对线刚度
M AC=21.28+7.09-4.84=23.53 kN·m
M AE=21.28+7.09-4.84=23.53 kN·m
M AB=-42.54-4.5=-47.04 kN·m
M BA=60.63+1.13=61.76 kN·m
M BG=-8.33-2.78+1.22=-9.89 kN·m
M BF=-8.33-2.78+1.22=-9.89 kN·m
M BD=-43.96+1.99=-41.97 kN·m 7、对底层柱的传递弯矩进行重分配
图4.6 一层相对线刚度
M AC=19.8-2.25=17.55 kN·m
M AE=22.1+7.09-2.51=26.68 kN·m M AB=-41.89-2.34=44.23 kN·m
M BA=60.75+0.58=61.33 kN·m
M BG=-7.71+0.56=-7.15 kN·m
M BF=-44.43+1.02=-43.41 kN·m
M BD=-8.61-2.78+0.62=-10.77 kN·m
图4.7 恒载作用下的弯矩图：（单位：kN·m）
4.1.2 梁端、柱端剪力计算
恒载作用下，梁端弯矩引起的剪力计算结果如下：
五层：BD跨V B=V D=-(-41.18+71.49)/6.3=-4.81 kN
DE跨V D=V E=-(-55.38+55.38)/4.8=0 kN 三~四层：BD跨V B=V D=-(-48.78+62.16)/6.3=-2.12 kN
DE跨V D=V E=-(-41.28+41.28)/4.8=0 kN 二层：BD跨V B=V D=-(-47.04+61.76)/6.3=-2.34 kN
DE跨V D=V E=-(-41.97+41.97)/4.8=0 kN 一层：BD跨V B=V D=-(-44.23+61.33)/6.3=-2.71 kN
DE跨V D=V E=-(-43.41+43.41)/4.8=0 kN 梁上荷载引起的剪力：
顶层：BD跨V B=V D=0.5×20.05×6.3=63.16 kN
DE跨V D=V E=0.5×17.48×4.8=41.95 kN 一般层：BD跨V B=V D=0.5×17.68×6.3=55.69 kN
DE跨V D=V E=0.5×17.48×4.8=37.97 kN 总剪力：
五层：BD跨V B=63.16-4.81=58.35 kN
V D=-63.16-4.81=-67.97 kN
DE跨V D=41.95 kN
V E=-41.95 kN
三~四层：BD跨V B=-2.12+55.69=53.57 kN
V D=-2.12-55.69=-57.81 kN
DE跨V D=37.97 kN
V E=-37.97 kN
二层：BD跨V B=-2.34+55.69=53.35 kN
V D=-2.34-55.69=-58.03 kN
DE跨V D=37.97 kN
V E=-37.97 kN
一层：BD跨V B=-2.71+55.69=52.98 kN
V D=-2.71-55.69=58.4 kN
DE跨V D=37.97 kN
V E=-37.97 kN
柱端剪力计算：
一层B柱N=(17.55+8.78)/4.35=6.05 kN
D柱N=(7.15+3.58)/4.35=2.47 kN 二层B柱N=(23.53+26.88/3.9=12.87 kN
D柱N=(9.89+10.77/3.9=5.3 kN 三层B柱N=(21.66+23.53/3.9=11.59 kN
D柱N=(9.47+9.89)/3.9=4.96 kN 四层B柱N=(21.66+27.15)/3.9=12.52 kN
D柱N=(9.47+11.4)/3.9=5.35 kN 五层B柱N=(41.18+27.15/3.9=15.71 kN
D柱N=(16.12+11.4)/3.9=6.33 kN
图4.8恒载作用下梁端与柱端剪力图：（单位：kN·m）
4.1.3 柱轴力计算
五层B柱上N=46.81+58.35=105.16 kN
D柱上N=63.95+67.97+41.95=173.20 kN
B柱下N=105.17+6.93×3.9=132.19 kN
D柱下N=173.87+6.93×3.9=205.90 kN 四层B柱上N=132.19+58.00+53.57=243.76 kN
D柱上N=205.90+83.25+57.81+37.97=379.93 kN
B柱下N=243.75+27.03=270.79 kN
D柱下N=379.93+27.03=406.96 kN
三层B柱上N=270.79+58+53.57=382.36 kN
D柱上N=406.96+83.25+57.81+37.97=585.99 kN
B柱下N=382.36+27.03=409.39 kN
D柱下N=585.99+27.03=613.02 kN
二层B柱上N=409.39+58.00+53.35=520.74 kN
D柱上N=613.02+83.25+58.03+37.97=792.27 kN
B柱下N=520.74+27.03=547.77 kN
D柱下N=792.27+27.03=819.3 kN
一层B柱上N=547.77+52.98+58=658.75 kN
D柱上N=819.3+83.25+58.4+37.97=998.92 kN
B柱下N=658.75+27.03=685.78 kN
D柱下N=998.92+27.03=1025.95 kN
图4.8恒载作用下柱端轴力图：（单位：kN·m）
4.2 活荷载作用下结构内力计算
4.1.1 分层法计算梁端、柱端弯矩
顶层边跨梁支座弯矩M=ql2/12=23.45 kN·m
顶层边跨梁跨中弯矩M=ql2/8=35.18kN·m
顶层中跨梁支座弯矩M=ql2/12=11.44kN·m
顶层中跨梁跨中弯矩M=ql2/8=17.16kN·m
一般层边跨梁支座弯矩M=ql2/12=23.45kN·m
一般层边跨梁跨中弯矩M=ql2/8=35.18kN·m
一般层中跨梁支座弯矩M=ql2/12=14.30kN·m
一般层中跨梁跨中弯矩M=ql2/8=21.46kN·m
1、顶层弯矩分配
表4.1 顶层弯矩分配表
当时法国kN·m）
②中间层弯矩分配
中间层弯矩图
：
8.46
8.46 -16.92 24.71 柱下端传递弯矩(kN·m)
2.82 2.82
（单位：kN·m ） ③底层弯矩分配
底层弯矩图：（单位：kN·m ）
4、对顶层柱的传递弯矩进行重分配
M AC=13.39+2.82-2.82×0.518=14.75 kN·m M AB=-13.39-2.82×0.482=-14.75 kN·m
M BA=24.93+0.96×0.261=25.18 kN·m
M BD=-5.21-0.96+0.96×0.281=-5.81 kN·m
M BE=-19.77+0.96×0.458=-19.33 kN·m
5、对三、四层柱的传递弯矩进行重分配
M AC=8.46+2.82-(2.82+4.46)×0.341=8.80 kN·m
M AE=8.46+4.46-(2.82+4.46)×0.3411=10.44 kN·m M AB=-16.92-(2.8+4.46)×0.318=-19.23 kN·m
M BA=24.71+1.71×2×0.204=25.41 kN·m
M BG=-18.97+1.71×2×0.358=-17.75 kN·m
M BF=-2.87-1.71+1.71×2×0.219=-3.83 kN·m
M BD=-2.87-1.71+1.71×2×0.219=-3.83 kN·m
6、对二层柱的传递弯矩进行重分配
M AC=8.46+2.83-2.83×0.341=9.36 kN·m M AE=8.46+2.83-2.83×0.341=9.36 kN·m M AB=-16.92-2.82×2×0.318=-18.72 kN·m M BA=24.71+0.96×2×0.204=25.10 kN·m M BG=-18.97+0.96×2×0.358=-18.28 kN·m M BF=-2.87+0.96×2×0.219=-3.41 kN·m M BD=-2.87+0.96×2×0.219=-3.41 kN·m
7、对底层柱的传递弯矩进行重分配
M AC=8.78+2.82-2.82×0.353=12.60 kN·m
M AE=7.87-2.82×0.317=6.98 kN·m
M AB=-16.65-2.82×0.33=-15.48 kN·m
M BA=24.78+0.96×0.209=24.98 kN·m
M BG=-19.15-0.96+0.96×0.366=-19.89 kN·m
M BF=--2.97+0.96×0.224=-2.62 kN·m
M BD=-2.66+0.96×0.201=-2.47 kN·m
恒载作用下的弯矩图：
4.1.2 梁端剪力计算
恒载作用下，梁端弯矩引起的剪力计算结果如下：
顶层：BD跨V B=V D=-(-13.75+25.18)/6.3=-1.66 kN
DE跨V D=V E=0 kN
三~四层：BD跨V B=V D=-(-19.23+25.41)/6.3=-0.98 kN
DE跨V D=V E=0 kN
二层：BD跨V B=V D=-(-18.72+25.10)/6.3=-1.01 kN
DE跨V D=V E=0 kN
底层：BD跨V B=V D=-(-15.48+24.98)/6.3=-1.51 kN
DE跨V D=V E=0 kN
梁上荷载引起的剪力：
顶层：BD跨V B=V D=0.5×7.09×6.3=22.33 kN
DE跨V D=V E=0.5×7.09×4.8=14.30 kN 一般层：BD跨V B=V D=0.5×7.09×6.3=22.33 kN
DE跨V D=V E=0.5×7.45×4.8=17.88 kN 总剪力：
顶层：BD跨V B=-1.66+22.33=58.35 kN
V D=-1.66-22.33=-23.99 kN
DE跨V D=14.30 kN
V E=-14.30 kN
三~四层：BD跨V B=-0.98+22.33=21.35 kN
V D=-0.98-22.33=-23.31 kN
DE跨V D=17.88 kN
V E=-17.88 kN
二层：BD跨V B=-1.01+22.33=21.32 kN
V D=-1.01-22.33=-23.34 kN
DE跨V D=17.88 kN
V E=-17.88 kN
底层：BD跨V B=-1.51+22.33=20.82 kN
V D=-1.51-22.33=-23.84kN
DE跨V D=17.88 kN
V E=-17.88 kN
柱端剪力计算：
一层B柱N=(6.98+3.49)/4.35=2.41 kN
D柱N=(2.47+1.24)/4.35=0.85 kN 二层B柱N=(9.36+12.6/3.9=5.63 kN
D柱N=(3.41+2.62)/3.9=1.55N 三层B柱N=(8.8+9.36)/3.9=4.66 kN
D柱N=(3.82+3.41)/3.9=1.85 kN 四层B柱N=(8.8+10.44)/3.9=4.93 kN
D柱N=(3.82+3.82)/3.9=1.96 kN 五层B柱N=(14.75+10.44)/3.9=6.46 kN
D柱N=(5.81+3.82)/3.9=2.47 kN
柱端、梁端剪力图：
4.1.3柱轴力计算
五层B柱N=12.66+20.67=33.33 kN
D柱N=25.31+23.99+14.3=63.60 kN 四层B柱N=33.33+12.66+21.35=67.34 kN
D柱N=63.60+28.48+23.31+17.88=133.27 kN 三层B柱N=67.34+12.66+21.35=101.35 kN
D柱N=133.27+28.48+23.31+17.88=202.94 kN 二层B柱N=101.35+21.32+12.66=135.33 kN
D柱N=202.94+28.48+23.34+17.88=272.64 kN 一层B柱N=135.33+12.66+20.82=168.81 kN
D柱N=272.64+28.48+23.84+17.88=342.84 kN 柱轴力图
4.3 风荷载作用下结构内力计算
4.3.1 反弯点法计算柱端弯矩
查表得框架柱修正后的反弯点高度比
每层层间剪力：
V1=16.45+17.53+14.42+12.41+11.63=72.44 kN
V2=16.45+17.53+14.42+12.41=60.81 kN
V3=16.45+17.53+14.42=48.41 kN
V4=16.45+17.53=33.98 kN
V5=16.45 kN
一层抗侧刚度：ΣD=(12581+17022)×2=59206
其他层抗侧刚度：ΣD=(10957+19175)×2=60264
每层柱分配的剪力：
V1B=12581×72.44/59206=15.39 kN
V1D=17022×72.44/59206=20.83 kN
V2B=10957×60.81/60264=11.06 kN
V2D=19175×60.81/60264=19.35 kN
V3B=10957×48.41/60264=8.8 kN
V3D=19175×48.41/60264=15.4 kN
V4B=10957×33.98/60264=6.18 kN
V4D=19175×33.98/60264=10.81 kN
V5B=10957×16.45/60264=2.99 kN
V5D=19175×16.45/60264=5.23 kN
柱端弯矩计算（以一层为例）：
一层B轴柱柱顶M=15.39×(1-0.645)×4.35=23.77 kN·m
柱底M=15.39×0.645×4.35=43.18 kN·m。