教学楼建筑结构设计

滦县一中教学楼建筑结构设计
摘要
本工程为滦县一中教学实验楼，位于唐山市。

该工程为五层钢筋混凝土框架结构，建筑面积为5329.5平方米，建筑物总高度为20.70米。

本设计主要分两部分，一是建筑设计，主要包括总平面设计、平面设计、立面设计、剖面设计。

总平面设计是充分利用建筑空间，提高容积率，提高绿化率，对各类不同性质或功能的建筑进行平面布置，设计出既节约用地，又充分人性化，环境优秀的平面布置。

平面设计主要依据各房间的使用功能及使用面积定出其形状和水平方向各部分的组合关系，按采光通风要求设计各房间的门窗大小和尺寸；立面设计主要考虑实验楼的整体美观；剖面设计则根据使用要求确定层高、窗台高度、窗高及室内外高。

二是结构设计，是在确定结构布置之后，先进行了截面初估，然后进行了荷载统计，接着计算水平及竖向荷载作用下的内力，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梁板柱配筋并绘图。

此外还进行了基础和楼梯设计，完成了基础、楼梯内力和选型计算及施工图绘制。

楼梯采用板式楼梯，基础采用柱下独立基础。

另外运用了PKPM进行框架结构设计计算。

整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。

总之，适用、安全、经济、美观、使用方便是本设计的原则。

关键词：框架结构建筑设计结构设计内力组合
The Architectural and Structural Design of NO.1 Middle School in Luanxian The engineering is Luanxian NO.1 middle school Experiment Building , which is located in Tang Shan city.The engineering is four layer reinforced concreterame structures, which is 5329.5 square meters of the building area. The height of the whole building is 20.70 meters.
The design is made up of two parts, one part is architectural design ,which mainly includes: the overall plan design, plan design, facade design and section design. The overall graphic design go into the layout of the different types of nature or function of buildings,which can take full use of architectural space, enhance the volume and improve the greening rate ,in order to save space, also fully human,make layout of good environmental.The plan design is in the light of the functional area of the rooms and is determined by the relation of combination among all the parts of the building in horizontal plan, and design the room size and dimensions of doors and windows according to ventilation and lighting .The facade design should be based on the overall building appearance .The section design determine the height of every store, windows, windowsill and height gap between outdoors and indoors on the basis of the requirement of function . The other part is structure design,when the structural arrangement is determined, firstly take an advance estimate of the cross section and then proceed to the load statistics, and then calculate internal forces under the horizontal and vertical load, identify the most disadvantaged group, or a combination of several sets of internal forces,then select the results of the most secure and computing and reinforcement of beam ,board,column and drawings. In addition, I design the foundation and stairs, and complete the foundation, the stairs and the selection of internal force calculation and construction of mapping.The stairs are cranked slab stairs, and the foundation is independent foundation under column.I also go into the structural design of the framework calculation by PKPM.
In the design process of the entire structure, I follows the request of the related specialized standard strictly, then refer to correlation data and the related newest national standards standard, then design each link on the synthesis comprehensive scientific nature consideration. In brief, the suitable, the security, the economy, the beauty, easy to operate is this design principle.
Keywords: frame structures; building design; structural design; combination of internal forces
目录
1引言 (1)
2建筑设计概述 (2)
2.1工程概况 (2)
2.1.1设计题目 (2)
2.1.2设计对象 (2)
2.1.3设计资料 (2)
2.2地质条件 (2)
2.3工程做法 (2)
3设计依据 (3)
4结构布置方案及结构选型 (4)
4.1结构承重方案选择 (4)
4.2主要构件选型及尺寸初步估算 (4)
4.2.1主要构件选型 (4)
4.2.2 梁、柱截面尺寸估算 (5)
4.3计算简图及刚度计算 (6)
4.4荷载标准值计算 (8)
4.4.1 恒荷载标准值计算 (8)
4.4.2活荷载标准值计算 (9)
4.5竖向荷载作用下框架荷载总图 (9)
4.6风荷载标准值计算 (11)
5水平地震作用计算 (13)
5.1重力荷载标准值计算 (17)
5.2框架柱的抗侧刚度D和结构自振周期计算 (17)
5.3结构基本自振周期计算 (19)
5.4多遇水平地震作用计算 (19)
6水平地震作用下内力分析 (22)
7风荷载作用下的内力分析 (26)
8竖向荷载下的内力分析 (30)
9荷载效应组合 (41)
10截面设计 (51)
10.1 承载力抗震调整系数 (51)
10.2框架梁截面设计 (51)
10.2.1 横向框架梁截面设计 (51)
10.2.2梁的斜截面强度计算 (53)
10.3框架柱截面设计 (55)
10.3.1轴压比验算及内力调整 (55)
10.3.2柱配筋 (56)
10.3.3斜截面受剪承载力计算 (57)
10.4节点设计 (60)
11板的配筋计算 (62)
11.1 GH跨板的计算 (62)
11.2 HJ跨板的计算 (63)
12楼梯的计算 (65)
12.1楼梯梯段斜板设计 (65)
12.2平台板设计 (66)
12.3平台梁设计 (66)
13基础的配筋计算 (68)
13.1 荷载设计值 (68)
13.2柱J独立基础的计算 (68)
13.2.1初步确定基底尺寸 (68)
13.2.2 基础高度验算 (69)
13.2.3 基础底面配筋计算 (69)
13.3 G、H柱独立基础的计算 (70)
14技术经济分析 (73)
15结论 (74)
谢辞 (75)
参考文献 (76)
1引言
毕业设计是土木工程专业最后的实践性教学环节，是对所学知识的一个综合运用和全面考核，通过毕业设计检验、巩固、深化和扩展所学知识，培养和锻炼综合运用所学专业知识解决工程实际问题的能力、工程素质与争强创新能力。

根据设计材料提供的建筑场地的地质条件及所在地区的抗震烈度，确定出拟建建筑物的抗震等级为二级，建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计两部分。

建筑设计部分：考虑各种因素对建筑物的影响，采用了能够满足多方面使用要求，又比较经济、合理、美观、适用的方案。

在设计过程中，满足了规范对各房间的窗地比、隔音、安全出口、消防、节能等要求。

结构设计部分：分别从结构体系的选择，结构总体布置，屋盖的结构方案，基础方案的选择及结构计算等多方面进行了论述。

结构计算大致分为以下几个步骤：
构件布置：按建筑方案中的平、立、剖面设计，确定各构件的截面及布置，绘出结构计算简图并初选梁、柱截面。

荷载统计：在选截面的基础上，按从上到下的顺序进行，在荷载的取值按各房间的使用功能及位置查找荷载规范，完成恒载及活载的统计，求出重力荷载代表值。

框架水平地震作用下侧移验算：先算出各构件的侧移刚度，在根据顶点位移法计算结构的自振周期，按底部剪力法求水平地震剪力。

横向框架内力分析：分析了横向框架在水平地震作用和风荷载作用下的内力，用D值法法计算弯矩、并计算剪力和轴力。

内力组合：对横向，活载及地震作用下横向框架的内力进行组合，找出最不利内力组合，作为对框架梁、柱进行截面设计和配筋计算的依据。

板的设计：用塑性理论对板进行设计，求出板的配筋。

基础设计：采用钢筋混凝土柱下独立基础进行设计。

计算机应用：使用了AUTO CAD,天正，PKPM软件及EXCEL表格制作和WORD进行了排版设计。

在设计的过程中我们还参考了有关的教材和图籍，房屋建筑学，混凝土结构，抗震等。

但是由于我们的水平有限和经验的缺乏，设计还有许多不合理之处，希望各位老师提出批评指正。

2建筑设计概述
2.1工程概况
2.1.1设计题目
唐山市滦县一中教学实验楼建筑结构设计，建筑面积约5300m 2。

其中主要包括教室，实验室，教师办公室及行政办公室等。

2.1.2设计对象
唐山市滦县一中教学实验楼
2.1.3设计资料
基本风压为W=0.4kN/m 2，基本雪压：S=0.35kN/m 2，场地土类型为中硬场地土，地面粗糙程度为C 类，抗震设防类别为丙类，设防烈度为8度，Ⅱ类场地土，地震分组为第一组，抗震等级为一级抗震，安全等级为二级，耐久等级为二级，耐火等级为二级，设计使用年限50年。

2.2地质条件
根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，无液化土层，标准冻深-0.7米,表面为平均厚度0.5米的杂填土，下层为2米左右的粉质粘土，其承载力的特征值为1972kN/m ,其下为2.9米的中粗砂土层，承载力的特征值为2002
kN/m ,其最下层为圆砾。

地下水位距地表-10米,对建筑物基础无影响。

场地土类型为中硬场地土。

2.3工程做法
工程做法见建筑图及总建筑说明。

3设计依据
(1)设计任务书
(2)建筑设计防火规范（GB50016－2006）
(3)中小学建筑设计规范（JBJ99-86）
(4)05系列建筑设计标准图集（DBJT02-45-2005）
(5)混凝土结构设计规范（GB50010—2010）
(6)建筑抗震设计规范（GB50011—2010）
(7)建筑结构荷载规范（GB50009—2010）
4结构布置方案及结构选型
4.1结构承重方案选择
根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。

图1 梁柱平面布置图
4.2主要构件选型及尺寸初步估算
4.2.1主要构件选型
(1).梁﹑板﹑柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构,梁、柱、楼板混凝土等级均为C30，基础混凝土等级为C30，垫层混凝土等级为C10。

(2).墙体采用：空心砖
(3).墙体厚度：外墙:300mm 内墙:200mm
(4).基础采用：柱下独立基础
4.2.2 梁、柱截面尺寸估算
(1) 梁截面尺寸估算
主梁截面高度：h=（1/12～1/8）L,次梁截面高度h=（1/18 ～1/12）L ，度b=(1/3～1/2)h.
纵梁 L=9000 h=(1/8～1/12)L=1125～750 取h=900mm b=450mm 横梁 L=7200 h=(1/8～1/12)L=900～600 取h=600mm b=300mm 次梁 L=7200 h=(1/18～1/12)L=400～600 取h=500mm b=250mm
(2) 柱截面尺寸估算 用公式3(-0.1)10
c GnF A f ϕμ=⨯ ,A 柱的截面面积㎡,n 为验算截面以上楼层层数, ϕ为地震中边柱的调整系数,8度震区的中柱取1.1, G 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取214kN/m 。

中柱：A ≥321459 4.8 1.10.33m 14.3(0.650.1)10
⨯⨯⨯⨯=⨯-⨯ 取截面尺寸600mm 600mm ⨯
JH 轴柱截面取b h=600mm 600mm ⨯⨯
G 轴柱截面取 b h=400mm 600mm ⨯⨯
柱高：底层：1 3.90.60.6 5.1H m =++=
其它层：2345 3.9H H H H m ====
注：0.6m 为室内外地坪差，0.6m 为基础顶至室外地坪的距离。

为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。

4.3计算简图及刚度计算
框架的计算简图如下图所示
图2 框架计算简图
梁柱线刚度的计算，由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇捣，对于中框架梁取o 2I I =,边框架梁取01.5I I = 3/12o I bh =
表1 中框架梁线刚度i
表2 边框架梁线刚度
表3 H,J柱线刚度i
图3 框架线刚度相对值
i为基准值1，算得说明：括号内为边框架线刚度，括号外为中框架线刚度以
HJ
梁柱的相对线刚度标于上图中
4.4荷载标准值计算
4.4.1 恒荷载标准值计算
屋面恒载
保护层:40厚C20细石混凝土 0.04⨯24=0.962
kN m 保温层:70厚聚苯乙烯泡沫塑料板 0.07×0.5=0.0352
kN m 防水层:高聚物改性沥青卷材防水层 0.42
kN m 找平层:20厚1:3水泥砂浆,砂浆中掺聚丙烯 0.02×20=0.42
kN m 找坡层:1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡,最薄处20 0.02×15=0.32
kN m 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.1⨯25=2.52
kN m
kN m 抹灰层：20厚混合砂浆 0.02×17=0.342
kN m 合计: 4.9352
各层楼面
kN m 30厚水磨石面层 0.652
kN m 100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.52
20厚混合砂浆 0.02×17=0.3442
kN m
kN m 合计： 3.492
梁自重
纵梁(450×900)自重: 0.45×(0.9-0.1)×25=9kN m
梁侧粉刷（20厚）: 2×(0.9-0.1)×0.02×17=0.544kN m
合计: 9.544kN m
横梁(300×600)自重: 0.3×(0.6-0.1)×25=3.75kN m
梁侧粉刷: 2×(0.6-0.1)×0.02×17=0.34kN m
合计: 4.09KN m
次梁(250×500)自重: 0.25×(0.5-0.10)×25=2.5kN m
梁侧粉刷: 2×(0.5-0.1)×0.02×17=0.272kN m
合计: 2.772kN m
柱自重
JH轴柱(600×600)自重: 0.62⨯25=9kN m
(20)厚混合砂浆: 0.64
⨯⨯0.02⨯17=0.816kN m
合计: 9.816kN m
G轴柱(400×600)自重: 0.6⨯0.4⨯25=6kN m
抹灰: （0.4⨯2+0.6⨯2）⨯0.02⨯17=0.68kN m
合计: 6.88kN m
墙自重：
标准层:
①外墙体: 0.25⨯5.5=1.3752
kN m 塑钢窗: 0.42
kN m 外墙面贴瓷砖: 0.52
kN m 内墙面抹灰： 17⨯0.02=0.342
kN m 合计: 2.6152
kN m
kN m
②内墙体: 0.2⨯5.5=1.12
塑钢窗: 0.42
kN m 内墙面抹灰： 17⨯0.02⨯2=0.682
kN m 合计: 2.18kN m
③女儿墙
女儿墙重及压顶重 5.5⨯0.9⨯0.2+25⨯0.2⨯0.3=2.49kN m
外墙面贴瓷砖: 0.5⨯1.2=0.6kN m
水泥粉刷内面： 0.36⨯1.2=0.43kN m
合计: 3.52kN m
4.4.2活荷载标准值计算
(1).屋面和楼面活荷载标准值
2.0kN m
查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为2
2.5kN m
楼梯,门厅，走廊楼面为: 2
不上人屋面均布活荷载标准值为0.5kN/㎡
(2).雪荷载标准值
S=⨯= kN/㎡
1.00.350.35
k
4.5竖向荷载作用下框架荷载总图
确定板传递给梁的荷载时，要分区格考虑。

确定每个板区格上的荷载传递时，先要区分此板区格是单向板，还是双向板，若为单向板，可沿板的短跨作中线，将板上荷载平均分给两长边的梁；若为双向板，可沿四角点作45线，将板区格分为四小块，将每小块板上的荷载传递给与之相邻的梁。

本结构楼面荷载的传递示意图如图。

1、顶层梁柱
（1）恒载计算
Gk G 4.935 1.299.5449 3.529170.9kN =⨯⨯+⨯+⨯=
()2Hk G 4.935 1.299.5449 2.772 3.62 4.9352 3.630.5 1.5 276.85kN
=⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯=
()JH 2G 9.5449 3.529 2.772 3.62 4.9352 3.630.5 1.5255.23kN
=⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯=
横梁GH 4.09kN/m
横梁HJ 4.09kN/m 板传给HJ 梁4.935314.8/m kN ⨯= （2）活载计算
0.5 1.29 5.4kN Gk Q =⨯⨯=
()20.5 1.2922 3.630.5 1.511.93kN Hk Q =⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯=
()20.52 3.630.5 1.5 6.53kN Jk Q =⨯⨯⨯+⨯=
横梁HJ 0.531/m .5kN ⨯= 2、标准层梁柱
（1）恒载计算
Gk G 3.49 1.299.5449 2.61593 6.68 3.9220.25kN =⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯=
()2Hk G 3.49 1.299.5449 2.772 3.62 3.492 3.630.5 1.52.61593
323.92kN
=⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯=
()2Jk G 9.5449 2.772 3.62 3.492 3.630.5 1.59.816 3.9 2.61593
297.98kN =⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯=
横梁GH 4.09kN/m
横梁HJ 4.09 2.183.311.28kN/m +⨯= 板传给HJ 梁 3.49310.48kN/m ⨯= （2）活载计算
2.5 1.2927kN Gk =⨯⨯=Q
()22.5 1.292230.5 1.574.7kN Hk =⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯=Q 3.6
()22230.5 1.547.7kN Jk =⨯⨯⨯+⨯=Q 3.6
横梁HJ 2⨯3=6kN/m
图5 荷载立面简图
4.6风荷载标准值计算
为了简化计算起见，通常将计算单元范围内外墙的均布风荷载，化为等量的作用楼面集中风荷载，则作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值，计算公式如下：
0()2
k z z s i j B w h h βμμω=+
式中 0ω——基本风压，0ω=20.4kN/m 。

z μ——风压高度变化系数，因建设地点位于唐山市，所以地面粗糙
度为C 类。

s μ——风荷载体型系数，本建筑 1.3s μ=。

z
β——风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用
10.08
T n
=（n是建筑层数）估算，大约为0.40.25
>s，应考虑风振系数。

i
h——下层柱高。

j
h——上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍。

B——计算迎风面的宽度
表5 风荷载标准值
5水平地震作用计算
该建筑物的高度为小于40m ，以剪切变形为主，且质量和刚度变形沿高度均布分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用 重力荷载代表值计算
屋面处重力荷载代表值＝结构和构配件的自重标准值＋0.5 雪荷载标准值 楼面处重力荷载代表值＝结构和构配件的自重标准值＋0.5 楼面活荷载标准值
5.1重力荷载标准值的计算
1、各层梁、柱、板自重标准值
表6 柱自重标准值
k 表8 梁自重标准值
2、各层墙自重标准值计算
（1）女儿墙重
总长: L=(48.9+9.6)×2=149.4m 总重: G k1=3.52×149.4=525.89kN
（2）标准层墙重 ①J 外纵墙
外墙： k1G 5.50.25(48.93 1.8 2.1150.636)140.83kN =⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=
塑钢窗： k2
G 30N .24k = 瓷砖： k3G 0.548.9 3.9 1.8 2.1158N .1k 95=⨯
⨯-⨯⨯=（） 外墙抹灰： 40.62kN 合计： 300.84kN ②G 外纵墙 外墙
k1G =5.50.25(48.93 2.4 2.1119 3.60.436)140.83kN ⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯-⨯⨯=
塑钢窗： k2
G 20N .16k = 瓷砖： k3G 0.548.9 3.9 2.4 2.111k 101.75N =⨯
⨯-⨯⨯=（） 外墙抹灰： 49.27kN 合计： 310.03kN ③外横墙
横墙： k1
G 5.50.25(6.62 1.8) 60.kN 64=⨯⨯⨯+= 塑钢窗： k2
G =2.52kN 瓷砖： k3
G =0.59.6 3.9-1.5 2.134.kN 29⨯⨯⨯=（） 外墙抹灰： 15kN 合计： 112.45kN ④总合计
外墙合计: 300.84310.03112.45 723.k 2N 3++= 内墙合计: 346.9kN
墙体合计: 723.32346.91070.N 23k k G =+= （3）首层墙重 外墙 ①J 外纵墙
外墙： k1G 5.50.25(48.9 3.6 1.8 2.1150.636194.54kN =⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=）
塑钢窗： k2
G 0.4 1.8 2.12030kN .24=⨯⨯⨯= 瓷砖： k3G 0.548.9 4.5 1.8 2.115k 108.68N =⨯
⨯-⨯⨯=（） 外墙抹灰： k4G 170.02(48.9 3.6 1.8 2.115k 40.6N )2=⨯⨯⨯-⨯⨯= 合计： 374.08kN
②G 外纵墙
外墙：k1G 5.50.25(48.9 3.62k .4 2.1110.4 3.66)192.56N =⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=
塑钢窗： k2
G 0.4 2.4 2.111 20.1N 6k =⨯⨯⨯= 瓷砖： k3
G 0.548.9 4.5 2.4 2.111k 121.28N =⨯⨯-⨯⨯=（） 外墙抹灰： k4G =170.02(48.9 3.6 2.4 2.111)kN 49.27⨯⨯⨯-⨯⨯= 合计： 383.27kN ③外横墙
横墙： k1G 2 5.50.25(15 3.61k .5 2.1)74.5N =⨯⨯⨯⨯-⨯=
塑钢窗： k2
G 0.4 1.5kN 2.1 2.52=⨯⨯= 瓷砖： k3
G 0.58.4 4.5 1.5 2.46kN 13.5=⨯⨯-⨯=（） 外墙抹灰： k4G 170.02(8.4 3.6 1.5 2.1)k 15N =⨯⨯⨯-⨯= 合计： 127.01kN
外墙合计: 374.08383.27127.01 884.k 6N 3++= 内墙
①H 轴内纵墙
内 墙：
k1G 5.50.2(453 1.20.6101 2.150.635)160k .9N 7=⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=
塑钢窗： k2 G 0.4 1.20.610 5kN .18=⨯⨯⨯= 内墙抹灰：
k3?G 170.022(48.93 1.20.6101 2.150.635)10N 0k =⨯⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=
木门 k4?
G 0.151 2.115 4kN .73=⨯⨯⨯= 合计: 270.88kN ②内横墙
横墙： k1
G 6.6 5.5kN 0.2558.08=⨯⨯⨯= 抹灰 k2
G 170.022kN 6.65 17.96=⨯⨯⨯⨯= 合计: 76.03kN ③内墙合计: 270.88 76.03 346kN .91+= 墙体合计： 884.36346.911231kN .27+=
3、各层(各质点)自重标准值计算
（1）首层(墙+梁+板+柱)
()()k G 1231.271070.23/22471.112200.711207.72923.55/2
6888kN .21=+++++=
（2）标准层(墙+梁+板+柱)
k G 1070.232471.1112200.71923.556665.kN 6=+++= （3）屋面层
k G 525.891070.23/22471.1113084.18923.55/270.7kN 780=++++= （4）屋顶活荷载标准值计算（雪荷载）
()Q 0.357.2 2.kN 448.9219q s =⨯=⨯+⨯= （5）楼面活荷载标准值计算
Q 2.048.97.2937.k 4N 4=⨯⨯= Q 2.5 2.448.9390N 6k .=⨯⨯= 小计: Q 937.44390.61328.k 4N 0=+=
4、重力荷载代表值的计算
顶层自重Ew G =屋面处结构和构件自重+0.35⨯雪荷载标准值
7078.070.52197187.31 kN =+⨯=
标准层自重Ei G 0.5=+⨯楼面处结构和构件自重活荷载标准值
6665.60.51328.047329.6 N 2k =+⨯=
底层自重1E G 0.5=+⨯楼面处结构和构件自重活荷载标准值
6888.210.51328.047552.2 N 2k =+⨯=
图6 重力荷载代表值
5.2框架柱的抗侧刚度D 和结构自振周期计算
1、框架柱抗侧刚度D 的计算
（1）中框架柱抗侧刚度D 的计算 c c 212
αi (kN m)h
D = ①首层
J 轴: 10.991.01b
c
i i i -
=÷==
∑
()()0.51.0121.010.50.205c i i
α-
-
=+÷+=+=
+ H 轴: ()111.30.990.873b c
i i i -
=+÷+==∑（）
()()0.50.87320.870.50523.c i i
α--=+÷+=+=
+
G 轴: 10.661.515b
c
i i i -
=÷==
∑
()()0.51.51521.5150570.52.c i i
α-
-
++÷+==
=+
②标准层 J 轴: ()11(21.3)02.769b c
i i i
-
=+÷⨯==∑ ()0.76920.7690.282c i
i
α--
=÷+==
+
H 轴: (1112)(21.3)1.5382b
c
i
i i -
=++⨯÷⨯==
∑
()1.53821.5380.442c i
i
α--
=÷+==
+
G 轴: (12)(20.86)1.1623b
c
i
i i -
=⨯÷⨯==
∑
()1.16321.1630.372c i
i
α--
=÷+==
+
表9 中框架柱抗侧刚度D的计算
表11 横向框架层间侧移刚度
5.3结构基本自振周期计算
用顶点位移法计算结构基本自振周期。

列表计算顶点位移
表12 顶点位移T μ计算结果
结构基本自振周期考虑非结构墙影响折减系数0.6T ψ=，且0.216T μ= 则结构的基本自振周期为：
0.50.51T 1.71.70.60.2160.474s T T ψμ==⨯⨯=
5.4多遇水平地震作用计算
1、水平地震作用及楼层地震剪力计算
由于该工程所在地区抗震设防烈度为8度，场地土为II 类，设计地震为第一组，由《抗震规范》查得：
max 0.16α= 0.35g T =s
结构的总重力荷载代表值: 7187.317329.6237552.2236728.k 0N 8+⨯+=
结构等效重力荷载代表值:
0.8536728.08312kN 19eq G =⨯= 式中，γ——衰减系数，在15g g T T T <<的区间取0.9，2η取1.0 结构基本自震周期的水平地震影响系数: 由于15g g T T T <<，故12ma 0.9x 1
(0.350.474)0.160.12)2
(g T T γαηα==⨯=／
由于10.4741049.4.g T T ==＜ ,不需考虑顶部附加水平地震作用的影响。

2、对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值：
0.12231219kN 3808.7EK F =⨯=由i i
i EK i i
G H F F G H =∑
表13 i V 的计算
3、水平地震作用下的位移验算
表14 位移的验算
大层间弹性位移角发生在首层,其值为1／570<(1／550), 满足要求。

4、剪重比的验算
为了保证结构的稳定和安全，需进行剪重比验算
表15 各层的剪重比
注：各层的剪重比
1
Ei
n
i
i G =∑均大于0.032，满足剪重比的要求。

图7 横向水平地震标准值
6水平地震作用下内力分析
框架柱剪力和柱端弯矩计算采用D 值法，计算过程和结果见表
表16 J 轴框架柱剪力和柱端弯矩
其中柱剪力：ij
ij i ij
V D
ν=
∑ 上端弯矩：()1c ij M V y h =-上
下端弯矩：c ij M V yh =下
其中：0123y y y y y =+++
表17 H 轴框架柱剪力和柱端弯矩
表19 梁端弯矩的计算
图8 左地震弯矩图(kN.m)
图9 左地震剪力图(kN) 图10 左地震轴力图(kN)
7风荷载作用下的内力分析
1、风荷载作用下的位移验算
表20 风荷载作用下的层间剪力及侧移
2、风荷载作用下的内力分析
柱剪力：ij
ij i ij
D V D
ν=
∑ 上端弯矩：()1c ij M V y h =-上
下端弯矩：c ij M V yh =下
其中：0123y y y y y =+++
表21 J 轴框架柱各层剪力和柱端弯矩
表23 G轴框架柱各层剪力和柱端弯矩
图11 左风荷载下的M图(kN.m)
图12 风荷载下的剪力图（kN）
图13 风荷载下的轴力图（kN）
8竖向荷载下的内力分析
1、恒荷载作用下固端弯矩的计算
HJ 跨的固端弯矩
顶层等效均布荷载: 10.9/m 1kN q =
2
21210.917.21247.13JH M ql =-=-⨯=-／／kN.m
47.137HJ M =kN.m
标准层等效均布荷载: 16.1/m 1kN q = 2
2ql 1216.117.21269.58JH M =-=-⨯=-／／kN.m
69.58HJ M =kN.m
GH 跨的固端弯矩 2
2ql 12 4.09 2.4121.96HG M =-=-⨯=-／／.KN m
1.96GH M =kN.m
2、活荷载作用下固端弯矩的计算
HJ 跨的固端弯矩：
顶层等效均布荷载: 6.85kN /m q =
2
2ql 12 6.857.21229.59JH M =-=-⨯=-／／.KN m
29.85HJ M =kN.m
标准层等效均布荷载: 14.0/m 4kN q = 2
2ql 1214.047.21260.65JH M =-=-⨯=-／／kN.m
60.65HJ M =kN.m
3、荷载的弯矩二次分配
用弯矩二次分配法求解恒载或活载作用下的弯矩，首先将各节点的分配系数填在相应的方框 内，将梁的固端弯矩填写在框架的横梁相应的位置,然后将节点放松，把个节点不平衡的弯矩同时进行分配计算杆端弯矩分配系数 远端固定：
S=4i 梁：4u 44l l l c i i i =+∑ 柱：4u 44c
c l c
i i i =+∑
表25 恒荷载的弯矩二次分配
J H G
--
续表25
J H G
--
续表25
J H G 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱
--
表26 活荷载的弯矩二次分配
J H G
--
续表26
J H G
--
续表26
J H G
--
图14 恒载作用下弯矩图（kN.m）
图15 活载作用下弯矩图（kN.m）
表27 恒载梁端剪力和梁轴力
表28 活载柱端剪力和柱轴力
40.13 38.42
57.57
57.53
57.55
57.27
58.7212.14
58.4410.87 10.92
10.95
11.01
58.42 58.461.20
1.13
1.10
1.05
2.33
图16 恒载作用下剪力图（kN）
24.16
25.168.57 1.25
50.12
50.9710.35
0.53
50.13
50.9610.960.35
50.15
50.94
10.120.30
49.91
51.18
11.22
图17 活载作用下的剪力图（kN）
9荷载效应组合
各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。

当考虑结构塑性重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅。

当有地震作用时，应分别考虑恒荷载和活荷载由可变荷载效应控制的组合、由永久荷载效应控制的组合及竖向荷载与地震作用的组合，并比较三种组合的内力，取最不利者。

由于构件控制截面的内力值应取支座边缘处，为此，进行组合前，应先计算各控制截面处的内力值。

梁支座边缘处的内力按相关公式计算。

梁端剪力和弯矩按下式计算：'()2b V V g p =-+ ''2
b
M M V =-
式中'V ，'M ——梁端截面的剪力和弯矩；
V ，M ——内力计算得到的梁端轴线截面的剪力和弯矩；
g p ，——作用在梁上的竖向分布恒荷载和活荷载。

当计算水平荷载或竖向集中荷载产生的内力时，则'V V =
柱上端控制截面在上层的梁底，柱下端控制截面在下层的梁顶。

按轴线计算简图算得的柱端内力值，宜换算成控制截面出处的值。

为了简化起见，也可采用轴线处内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量微多一点。

横向框架梁的内力组合见下表
表29 横梁内力组合表格（5层）
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表30 框架J柱内力组合表
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续表30
表31 框架H柱内力组合表
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