唐山建设集团有限公司办公楼设计毕业设计计算书

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1、 HEBEI UNITED UNIVERSITY毕毕业业设设计计说说明明书书GRADUATE DESIGN设计题目：设计题目：唐山建设集团有限公司办公楼设计唐山建设集团有限公司办公楼设计学生姓名：学生姓名： 专业班级：专业班级：09 土木土木 1 班班学学 院：建筑工程学院院：建筑工程学院指导教师：指导教师： 2013 年年 5 月月 31 日日摘要-I-摘要这次毕业设计为唐山市建设集团有限公司办公楼设计，总建筑面积为 2602 。耐久年限为 50 年，设防烈度按 8 度设计，结构体系是钢筋混凝土框架结2m构，用加气混凝土砌块做填充墙。本设计分为三部分：建筑设计、结构设计、施工组织设计。建筑设

2、计应满足规范要求和用户需求，另外，还要有艺术的美感，要有时代气息。结构设计主要进行了结构方案中横向框架 3 轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了重力荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自振周期，按底部剪力法计算水平地震作用下地震力大小，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。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。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算。还进行了基础和楼板的设计。施工组织设计：科学的依据分项工程，依次施工的方法，合理安排施

3、工顺序，注意安全措施，力求经济效益。关键词关键词：框架结构设计抗震设计；建筑设计；结构设计；施工设计Abstract-II-AbstractThis graduation design is the design of Tangshan City Construction Group Limited company office building, with a total construction area of 2602 . Durable 2mlife of 50 years, the seismic fortification intensity of 8 degree in desi

4、gn, architecture is the frame structure of reinforced concrete, aerated concrete block filler wall to do.The design is divided into three parts: organization design architectural design, structure design, construction. The architectural design should meet the requirements of the standards and requir

5、ements of the user, in addition, but also has the beauty of art, must have the spirit of the times.Major structural design of the horizontal seismic design of frame structure scheme of 3 axis framework. In determining the distribution framework, first calculate the representative value of the gravit

6、y load, and then obtained from vibration cycle use vertex from the displacement method, calculation of horizontal earthquake size according to the bottom shear method, then calculate the internal force of the structure under the horizontal loads (bending moment, shear, axial force). Then calculate v

7、ertical load (constant load and live load) under the internal forces. To find one or several sets of the most adverse combination of internal forces. Select the best safety results of the reinforcement and drawing. In addition, the design of the stairs is also carried out. Completion of the platform

8、 boards, boards of the ladder, platform and other components of the beam internal force calculation and reinforcement. Also design foundation and floor.The construction organization design: the scientific basis sub-item project, flow construction method, the reasonable arrangement of construction sc

9、hedule, safety first, strive for economic benefits.KeywordsKeywords: frame structure seismic design; architectural design; structure design; construction design目录-III-目录目录摘要摘要.I IABSTRACTABSTRACT.IIII第一章绪论第一章绪论.1 11.1 前言.11.2 建筑设计概况.11.2.1 题目：唐山市建设集团有限公司办公楼设计 .11.2.2 结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构 .11.2.3 目的要求： .

10、11.2.4 应完成的设计工作量 .21.3 结构设计概况.21.3.1 设计资料 .21.3.2 设计内容 .31.3.3 图纸内容 .31.3.4 计算书 .3第二章建筑部分设计第二章建筑部分设计.5 52.1 总平面设计.52.2 平面设计.52.2.1 使用房间设计 .52.2.2 辅助房间设计 .52.2.3 交通联系空间的设计 .62.2.4 门窗的设计 .62.3 立面设计.6第三章结构部分设计第三章结构部分设计.7 73.1 工程概况.73.1.1 基本数据 .73.1.2 建筑环境 .73.2 结构布置及计算简图.73.3 重力荷载计算.93.3.1 屋面及楼面的永久荷载标准

11、值 .93.3.2 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算 .103.3.3 各质点重力荷载代表值 .133.4 框架侧移刚度计算.143.4.1 横向框架侧移刚度计算 .143.4.2 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 .153.5 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算.203.5.1 计算单元 .203.5.2 荷载计算 .21目录-IV-3.5.3 内力计算 .243.5.4 横向框架内力组合 .303.5.5 框架柱内力组合 .383.6 截面设计.383.6.1 框架梁 .383.6.2 框架柱 .423.6.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 .453.7 楼梯设计.463.7.

12、1 材料 .463.7.2 楼梯板的计算 .463.7.3 平台板的计算 .473.7.4 平台梁的计算 .483.8 楼板设计.493.8.1 楼板类型及设计方法的选择 .493.8.2 基本数据 .503.8.3 荷载设计值 .503.8.4 计算跨度 .503.8.5 弯矩计算 .513.8.6 截面设计 .513.9 基础设计.533.9.1 修正地基承载力 .533.9.2 确定基础尺寸 .533.9.3 验算承载力 .533.9.4 基础抗冲切验算 .543.9.5 基础受弯计算及配筋 .55第四章第四章 施工部分设计施工部分设计.57574.1 工程概况 .574.1.1 工程特

13、点.574.1.2 建筑环境.574.1.3 工程量计算 .574.2 施工部署.594.2.1 施工方案 .594.2.2 施工顺序 .604.3 施工准备工作.604.3.1 现场准备 .604.3.2 技术准备 .614.3.3 施工用水、生活用水、施工用电.614.3.4 劳动力组织 .614.4.2 基础工程 .624.4.3 钢筋工程 .634.4.4 混凝土工程 .654.4.5 模板工程 .664.4.6 砌筑工程 .664.4.7 屋面工程 .67目录-V-4.4.8 装饰工程 .674.4.9 脚手架工程.674.5 质量安全措施.684.5.1 质量措施 .684.5.2

14、 安全措施 .68体体 会会.7070谢谢 辞辞.7171参考文献参考文献.72第 1 章 绪论-1-第一章绪论1.1 前言本着适用、安全、经济、美观的方针，根据任务书的要求，综合考虑基地环境、使用功能、建筑造型、建筑经济等问题，恰当确定建筑物的面积、体型、平面、立面、剖面、节点构造等，恰当确定结构选型，合理选择建筑材料故需制定合理的方案。此建筑是唐山市建设集团有限公司办公楼设计，建筑层数为四层，建筑面积为 2602。此建筑的设防烈度 8 度，抗震等级二级，建筑物安全等级二级；2m在设计中力求通风、采光、保温、防水较好，充分提高面积利用率，特别要做好装修采光、消防等方面的工作。通过本框架结构办

15、公楼的设计，充分体会了建筑设计的全过程，通过综合运用以往所学的理论和专业知识，分析和解决土建工程设计和施工组织等实际问题，自己具备了必备的建筑、结构、施工的全局观点和经济观点，并锻炼了自己调查研究、查阅资料、综合分析的能力。1.2 建筑设计概况1.2.1 题目：唐山市建设集团有限公司办公楼设计1.2.2 结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构1.2.3 目的要求：使学生通过毕业设计，在教师知道下，独立完成工程项目设计，培养学生综合运用以往所学的理论和专业知识，分析和解决土建工程设计和施工组织等实际问题能力，培养学生建立理论联系实际、勤奋、严谨、求实、创新的科学作风，以及土建工程技术人员必备的建筑、结

16、构、施工的全局观点和经济观点，培养学生调查研究、查阅资料、综合分析能力。具体要求如下：1、建筑基地：唐山市市区2、主要功能：为唐山建设集团有限公司办公楼设计，功能安排见方案图。河北联合大学建筑工程学院-2-3、气象、水文、地质资料A、温度：最热月平均 25.4，最冷月平均-8.8。最热日平均 29.4，极端最高 39.6。B、相对湿度：最热月平均 78%，最冷月平均 54%。C、主导风向：夏季东、东南向冬季西、西北向D、降水量：年平均620 毫米年最大951 毫米E、最大降雪深度：190 毫米F、最大冰冻深度：800 毫米G、地震设防烈度：8 度H、地基承载力标准值：180KN/m21.2.4

17、 应完成的设计工作量1、编写设计说明书，内容包括设计依据：建筑学、结构方案；综述；主要经济指标和主要装饰做法及材料等。2、建筑施工图A、总平面图（1：500）B、各层平面图（1：100）C、屋顶平面图（1：100）D、立面图正立面图、侧立面图（1：100）E、剖面图1-1、2-2 剖面（1：100）F、楼梯详图平面及剖面（1：50）G、墙身大样（1：20）H、卫生间大样图（1：50）3、图面要求A、布局匀称、图面整洁、线条圆滑、符号正确、符合建筑制图标准 、尺寸完善。B、计算正确、说明清楚、词语简练、用词恰当、字迹工整。1.3 结构设计概况1.3.1 设计资料1、设防烈度 8 度；抗震等级二级

18、；场地类别二类；抗震设防类别丙类；建筑物安全等级二级。第 1 章 绪论-3-2、场地土类型中软场地土；最大冻结深度 0.6 米；地基承载力标准值；持力层为粉质粘土。kpa160fk3、参考资料：建筑抗震设计规范 ；混凝土结构设计规范 ；建筑结构荷载规程 ；建筑地基基础设计规程 。1.3.2 设计内容1、结构构件的布置及构件尺寸的初定。2、统计荷载（1） 、面荷载的统计；（2） 、梁上线荷载的统计；（3） 、重力荷载代表值的统计。3、内力计算（1） 、水平地震作用的计算；（2） 、水平地震作用下的内力计算（D 值法） ；（3） 、竖向荷载作用下的内力计算（分层法或弯矩二次分配法） ，恒载与活载要

19、分别计算。4、内力组合 5、配筋设计 6、基础设计 7、楼梯设计8、楼板设计1.3.3 图纸内容1、结构平面布置图，不少于 2 张；（1：100）2、框架配筋图；（立面 1：50；截面 1：20）3、基础布置图及配筋图；（平面图 1：100；详图 1：30）4、楼梯配筋图。 （1：50）1.3.4 计算书1、计算书清晰工整；2、至少有 2 篇外文翻译；3、要有中英文摘要；4、要列出参考文献。河北联合大学建筑工程学院-4-第 2 章 建筑部分设计-5-第二章 建筑部分设计2.1 总平面设计本工程为公司办公楼，位于唐山市市区，主体四层。总建筑面积约为 2602。2m在建筑设计过程中兼顾安全，适用，

20、经济，美观四个原则，并依据建筑设计资料集进行详细说明。总平面设计要求综合总体规划，基地环境等具体条件合理分区，妥善解决平面各组成部分之间的相互关系，选择合适的交通联系方式。并且简捷明快，管理方便，满足人在心理，视觉和其它各种使用上的要求，按照建筑性质，规划和基地，确定平面形式，使布局紧凑，节约用地，并且为立面设计创造有利条件，考虑合理性及经济。本设计采用“一”字形平面布置，依据房间定额面积及合理性布置，并同时考虑走廊交通，采用内廊设计，更加的贴近办公的特点，让人更加的舒适。并采用三部楼梯作为垂直交通使用，一个主入口。见建筑施工图。2.2 平面设计2.2.1 使用房间设计根据办公建筑设计规范规定

21、和任务书使用要求的具体情况，确定小会议室开间 6m；中会议室开间 12m；多功能厅开间 24m；总裁办公室和综合办公室开间 9m,其他普通办公室按照使用要求开间分别为 6m 和 3m，所有房间进深均为 7.2m，内廊柱距 2.4m。2.2.2 辅助房间设计本办公楼辅助房间主要为卫生间。卫生间根据要求，应设置在隐蔽又便于寻找的部位，距最远工作点应不大于 50 米，应有天然采光和通风。男女卫生间应尽量设置在一起，且上下楼层尽可能对齐，以便供水和排水。卫生间的面积、尺寸大小应根据室内卫生器具的数量、布置方式以及人体使用需要的基本尺寸来确定。卫生器具数量要求为：男卫生间每 40 人一具大便器，每 30

22、 人一具小便器；女卫生间每 20 人一具大便器，每 40 人要求洗手器具一具。根据使用要求在办公楼两边分别设置一座男女卫生间。在主楼梯旁边设置男女卫生间各一河北联合大学建筑工程学院-6-座,其中男卫生间设置大便器 5 个，小便器 5 个，女卫生间设置大便器 5 个，单排设置,男女卫生间内各设置洗手盆 2 个，污水池 1 个。2.2.3 交通联系空间的设计交通联系部分主要包括走道、楼梯和门厅。（1）走道设计走道宽度根据人流通行、安全疏散、走道性质、空间感受以及走道侧面门的开启方向来确定。由规范及防火、通行等原因综合考虑，内廊走道轴线间的距离设计为 2.4m，净宽 2.2m。并在楼道尽头开窗以满足

23、照明要求。（2）楼梯设计楼梯是建筑中的垂直交通联系构件，它起着联系上下层空间和供人流疏散的作用，在设计过程中要妥善解决好楼梯的形式、位置、数量以及楼梯宽度、坡度等问题。本设计共安置 3 部楼梯，主楼梯在门厅正前方，两个侧楼梯分别布置在楼道两侧尽头，均为双跑楼梯。这样设计简单美观且能满足防火要求。楼梯间尺寸确定：楼梯的位置应布置均匀，导向明确，显明易找，楼梯应靠外墙设置，以便采光。各部楼梯踏步宽度 300mm，踏步高度 150 mm，踏步数量 24 级，其中主楼梯梯井 200 mm,梯段宽度 2350 mm；分楼梯梯井 80 mm,梯段宽度 1350 mm。梯段长度均为 3300 mm，高度均为

24、 1800 mm，中间平台取2100 mm。2.2.4 门窗的设计门的设计根据规范要求，小办公室门、接待室门、卫生间外门均设计为宽 1.0、m高 2.1m 的单扇门。中会议室和多功能厅门宽为 1.8m 的双扇门，次要出入口为门宽 2.4m 的双扇平开门，大门厅为 2.4m 宽的四扇平开门，开启方式均为内开。窗的设计充分考虑采光和通风的作用，窗设计为 18002100，楼梯休息平台上2mm的窗户选择 18001500。2mm2.3 立面设计本办公楼设计简洁、美观、大方，外墙装饰以贴瓷砖为主，门窗布置比较匀称和规则，看上去比较明朗美观。外墙的瓷砖采用暗红暗黄两种颜色交替布第 2 章 建筑部分设计-

25、7-置，在正门周边则采用白色瓷砖，让建筑本身看起来更灵动。 -8-第三章结构部分设计3.1 工程概况本办公楼设计为四层，建筑面积 2602，建筑高度 15.1m，层高 3.6m,室2m内外高差 450mm。3.1.1 基本数据拟建房屋所在地的设计地震动参数，特征周期值；基max0.16g0.35sT 本雪压,雪荷载分布系数；基本风压；200.35kN/Smr1.0200.40kN/wm地面粗糙度为 B 类。3.1.2 建筑环境1.建筑基地：唐山市内2.主要功能：为框架结构办公楼设计。3.气象、水文、地质资料：温度，最热月平均 25.4，最冷月平均8.8；最热日平均 29.4，极端最高 39.6

26、；相对湿度，最热月平均78%，最冷月平均 54%；主导风向，夏季东、东南向，冬季西、西北向；降水量，年平均620 毫米，年最大951 毫米；最大降雪深度，190 毫米；最大冰冻深度，800 毫米；地震设防烈度，8 度；地基承载力标准值：180Kpa。4.设防烈度 8 度，第一组；抗震等级二级；场地类别 II 类；5.抗震设防类别为丙类；建筑物安全等级为二级。6.场地土类型中软场地土；最大冻结深度 0.6 米；7.地基承载力标准值 fk=160Kpa；持力层为粉质粘土。8.设计使用年限 50 年。3.2 结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其标

27、准层结构平面示意图见图 3-1。主体结构共四层，层高均为 3.6m。填充墙外墙采用 250mm 厚的加气混凝土砌块，内墙为 200 厚加气混凝土砌块。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取 120mm。梁截面高度按照梁的跨度的 1/12-1/8 估算，由此估算的梁截面尺寸见表 3-1，表中还给出第 3 章 结构部分设计-9-了各层梁、柱和板的混凝土强度等级。其设计强度C30（fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2） 。图 3-1 标准层平面布置图表表 3-13-1 梁截面尺寸（梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级）及各层混凝土强度等级横梁（bh）层次混凝土强度等级AB 跨

28、、CD 跨BC 跨纵梁（bh）次梁（bh）2-4C303006503004003006003005001C30350650350400350600300500柱截面尺寸根据下面式（3.1） ， （3.2）估算： （3.1）12=GNwsn （3.2）cc/NANf（）由题意知该框架结构的抗震等级为二级，轴压比限值=0.8；各层的重N力荷载代表值近似值取为 12kN/。由图 3-1 可知边柱及中柱的负荷面积分别2m为 63.6和 64.8，由上面公式得第一层柱截面面积为：2m2m边柱：=1555203cA1.3 6 3.6 12 104 1.1 1.20.8 14.3 （）（）2mm中柱：159

29、5083cA1.2 6 4.8 12 104 1.10.8 14.3 （）（）=2mm若柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为 394mm 和 399mm。根据以上结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸为 -10-1 层 600600,2 至 4 层 500500本设计基础选用柱下独立基础，基础顶面标高为-0.95m（室外地坪以下0.5m） 。取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，梁的跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。一层层高为 3.6+0.95-0.12=4.43m，2 到 4 层层高为 3.6m。计算简图见图 3-2图 3-2 框架结

30、构计算简图3.3 重力荷载计算3.3.1 屋面及楼地面的永久荷载标准值1.屋面（上人）：10 厚地砖20.01 200.2/kN m25 厚 1:4 水泥砂浆结合层20.025 200.5/kN m4 厚高分子卷材20.004 120.05/kN m20 厚 1:3 水泥砂浆找平层20.02 200.4/kN m100 厚聚苯保温板20.10 40.4/kN m20 厚 1:3 水泥砂浆找平层20.02 200.4/kN m80 厚 1:6 水泥焦渣找坡层20.08 151.2/kN m120 厚钢筋混凝土楼板20.12 253/kN m第 3 章 结构部分设计-11-板底 20 厚粉刷抹平

31、20.02 170.34/kN m合计 6.50kN/2m2.1-3 层楼面：10 厚地砖面层20.01 200.2/kN m20 厚 1：4 水泥砂浆结合层20.02 200.4/kN m20 厚 1：3 水泥砂浆找平层20.02 200.4/kN m120 厚钢筋混凝土楼板20.12 253/kN m板底 20 厚粉刷层20.02 170.34/kN m合计 4.34kN/2m3.屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值 2.0kN/2m楼面活荷载标准值 2.0kN/2m屋面雪荷载标准值2kr1.0 0.350.35kN/oSSm3.3.2 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根

32、据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面上的重力荷载。具体计算过程从略，计算结果见表 3-2 如下：表表 3-23-2 梁、柱重力荷载标准值梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mr/（kN/m3）g/(kN/m）li/mnGi/kNGi边横梁0.350.65251.055.9726.2218668.625中横梁0.350.4251.053.6752.217137.445次梁0.30.5251.053.9386.9815412.309纵梁0.350.6251.055.5135.432952.6462171.021柱0.60.6251.109.94.4

33、3381956.241956.24 -12-边横梁0.30.65251.055.1196.4218591.551中横梁0.30.4251.053.152.217117.81次梁0.30.5251.053.9386.9815412.309纵梁0.30.6251.054.7255.532831.61953.272-4柱0.50.5251.106.8753.638940.5940.5注：1.表中 为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其荷载的增大系数；g 表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量；2.梁长度取净长；柱长度取层高。墙体外墙为 250mm 厚加气混凝土空心砌块（11.8kN/m3）,外墙面贴瓷砖

34、（0.5kN/） ，内墙面为 30mm 厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：2m0.5+11.80.25+0.0317=3.842kN/。2m内墙为 200mm 厚加气混凝土空心砌块，两侧均为 20mm 厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为：11.80.2+0.02172=3.04kN/。2m木门单位面积重力荷载为 0.2kN/；铝合金窗户单位面积重力荷载取2m0.4kN/。2m1.以下是门、窗、墙的荷载统计：（1）窗荷载：第 1 层：C1，24 个，18002100，1.82.124=90.722mC2，2 个，12001500，1.21.52=3.62m合计：（90.72+3.6）0.4=37.

35、728KN第 2-4 层：C1，28 个，18002100，1.82.128=105.842mC2，2 个，12001500，1.21.52=3.62mC3，4 个，18001800,1.81.84=12.962m合计：（105.84+3.6+12.96）0.4=48.96KN（2）门荷载：第 1 层：M1，14 个，10002100，12.114=29.72mM2，2 个，9002100，0.92.12=3.782mM3，4 个，12002400，1.22.44=11.522m合计：（29.7+3.78+11.52）0.2=450.2=9kN第 3 章 结构部分设计-13-第 2-3 层：M

36、1，15 个，10002100，12.115=31.52mM2，2 个，9002100，0.92.12=3.782m合计：(31.5+3.78)0.2=35.280.2=7.056kN第 4 层：M1，14 个，10002100，12.114=29.42mM2，2 个，9002100，0.92.12=3.782m合计：(29.4+3.78)0.2=33.180.2=6.636kN（3）墙体荷载：第 1 层：外墙:3.6（45.24+17.04）2=448.416，2m448.416-94.32-11.52=342.576，342.5763.842=1316.177kN2m内墙:（7.216+3

37、24）3.6=673.92，2m673.92-29.7-3.78=604.44，604.443.04=1837.498kN2m合计：3153.675kN第 2-3 层外墙:448.416-122.4=326.016，326.0163.842=1252.553kN2m2 层内墙:691.2-35.28=655.92，655.923.04=1993.997kN2m合计：3246.55kN3 层内墙:717.12-35.28=681.84，681.843.04=2072.794kN2m合计：3325.347kN第 4 层：外墙:448.416-122.4=326.016，326.0163.842=1

38、252.553kN2m内墙:639.36-33.18=606.18，606.183.04=1842.787kN2m合计：3095.34kN2.楼面恒活载统计1-3 层楼面：恒载：16.8484.34=806.44.34=3499.776kN活载：卫生间 7.262.5=43.22.5=108kN楼梯 37.243.5=302.4kN走廊（2.4-0.2）（48.24-0.48）2.5=105.0722.5=262.68kN其它楼面（806.4-43.2-105.072-37.24）2.0=571.7282.0=1143.456kN活载合计：108+302.4+262.68+1143.456=1

39、816.536kN4 层屋面：恒载：806.46.5=5241.6kN -14-女儿墙 0.7（48.24+17.04）211.80.24=258.822kN恒载合计：5241.6+258.822=5500.422kN活载：上人 2806.4=1612.8kN，雪荷载 0.35806.4=282.24kN活载合计：1612.8+282.24=1895.04kN3.3.3 各质点重力荷载代表值10.5GGG活恒3499.7763153.6752171.025 1666.56637.72890.5 1816.53611426.038kN20.5GGG活恒 =3499.7760.5 1816.536

40、3264.55 1953.27 1354.3248.967.05611018.2kN30.5GGG活恒 3499.7760.5 1816.536 1953.27940.548.967.0563325.34710683.177kN 40.5GGG活恒5500.4220.5 1895.04 1953.27940.53095.3448.966.63613499.892kN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 Gi结果如图 3-3 所示.图 3-3 重力荷载代表值第 3 章 结构部分设计-15-3.4 框架侧移刚度计算3.4.1 横向框架侧移刚度计算横梁线刚度 ib计算过程见表 3-3；柱线刚度 ic计

41、算过程见表 3-4。表表 3-33-3 横梁线刚度横梁线刚度 ib计算表计算表类别层次Ec/（N/mm2）Bh/mmmmI0/mm4l/mmEcI0/l/Nmm1.5EcI0/l/Nmm2EcI0/l/Nmm13.01043506508.011093.3310105.0010106.671010边横梁2-43.01043006506.86610972002.8610104.2910105.72101013.01043504001.8761092.3310103.5010104.661010走道梁2-43.01043004001.60010924002.0010103101041010表表 3-

42、43-4 柱线刚度柱线刚度 ic计算表计算表层次hc/mmEc/（N/mm2）Bh/mmmmIc/mm4EcIc/hc/Nmm144303.01046006001.0810107.31410102-436003.01045005005.2089104.341010柱的侧移刚度按下式计算： 2c12i / hcD（3.3）式中，为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按规定所列公式计算。根据c梁、柱线刚度比的不同，图 3-1 结构平面布置图中的柱子分为中框架柱和边柱、边框架中柱和边柱等。现以第二层 C-3 柱的侧移刚度为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果见表 3-5、3-6、3-7。第二层

43、 C-3 柱及与其相连的梁的相对线刚度如图 3-4 所示，图中的数据取自表 3-3 和表 3-4。由柱侧移刚度修正系数表可查得：44.6686.6765.722 4.342.427K （）（）c/ 22.42722.4270.548Kk（）（）由得：2c12i / hcD1020.548 12 4.34 10360022021N/Dmm -16-图 3-4 柱及与其相连梁的线刚度表表 3-53-5 中框架柱侧移刚度中框架柱侧移刚度 D D 值（值（N/mm）边柱（19 根）中柱（19 根）层次Kc1 iDKc2iD3-41.3180.397159532.240.5282122921.4270.

44、416167332.4270.5482202110.9120.485216861.550.57725805注：4 层的边柱和中柱均为 18 根。将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度Di，见表 3-6。表表 3-63-6 横向框架层间侧移刚度（横向框架层间侧移刚度（N/mm）层次1234Di902310736326706458669276由表可见，D1/D2=902310/736326=1.230.7，故该框架为规则框架。3.4.2 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算（1）横向自振周期计算表表 3-73-7 结构顶点的假想侧移计算结构顶点的假想侧移计算层次Gi

45、/kNVGi/kNDi/（N/mm）ui/mmui/mm413499.89213499.89266927620.2153.9310683.17724183.06970645834.2133.7211018.235201.26973632647.899.5111426.03846627.30790231051.751.7按下式计算基本周期 T1，其中 uT的量纲为 m，取 T0.7，则第 3 章 结构部分设计-17-1TT1.712Tu（）1.7 0.7120.1539（）0.47s（）（2）水平地震作用及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

46、主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，结构总水平地震作用标准值按下式计算： EkFGeq（3.4）式中，为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值；Geq为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点应取总重力荷载代表值的 85。即：eqiG0.85G0.8511426.03811018.210683.17713499.892（）0.85 46627.35239633.249kN0.90.9g1max/0.35/0.470.160.123TT（）（）ek0.123 39633.2494874.89kNFG因，所以不用考虑顶部附加水平地震作用。g11.41.4 0.350.49s0.

47、47sTT各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力具体计算过程见表 3-8。表表 3-83-8 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi/mGi/kNGiHi/kNmGiHi/GjHjFi/kNVi/kN415.2313499.892205603.30.4382135.22135.2311.6310683.177124245.3490.2651291.8342728.0311018.288476.1460.189921.44348.414.4311426.03850617.3480.108526.54874.7各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房

48、屋高度的分布见图 3-5。 -18-图 3-5 横向水平地震作用和楼层地震剪力（3）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 ui和定点位移 ui分别按下式计算： u/iiijVD（3.5） kUu （）（3.6）计算过程见表 3-9。表中还计算了各层间弹性位移角。eii/uh 表表 3-93-9 横向水平地震作用下的位移验算横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/kNDi/（N/mm）ui/mmui/mmhi/mme=ui/hi42135.26692763.1919.3536001/1129334277064584.8516.1636001/74224348.47363265

49、.9111.3136001/60914874.99023105.405.4044301/820由表 3-9 可见，最大层间弹性位移角发生在第 2 层，其值为1/6091/550，满足的要求，其中u/h=1/550 由规定查得。eeuh （4）水平地震作用下框架内力计算以图 3-2 中轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算从略。第 3 章 结构部分设计-19-框架柱端剪力及弯矩分别按下式计算： /i jii ji jVV DD（3.7） biji jMV yh（3.8） V 1uiji jMyh（）（3.9）其中，取自表 3-5，取自表 3-6，层间剪力取自表 3-8。i jD

50、i jD各柱反弯点高度比 y 按下式确定： 0123yyyyy（3.10）其中可查表得出，为框架柱的标准反弯点高度比；位上、下层梁线刚0y1y度变化时反弯点高度的修正值；、为上、下层层高变化时反弯点高度比的2y3y修正值。在此，底层柱需考虑修正值，第 2 层柱需考虑修正值和，其余2y1y3y柱均无修正。具体计算过程及结果见表 3-10。表表 3-103-10 各层柱端弯矩及剪力计算各层柱端弯矩及剪力计算边柱层次hi/mVi/kNDij/（N/mm）Di1Vi1KyMi1bMi1u43.62135.26692761595350.91.3180.41676.23107.0133.634277064

51、581595377.391.3180.45125.37153.2323.64348.473632616733102.991.4270.5185.382185.38214.434874.990231021685117.160.9120.65337.36181.65表表 3-103-10 续表续表中柱层次hi/mVi/kNDij/（N/mm）Di1Vi1KyMi1bMi1u -20-43.62135.26692762122967.72.240.45109.67134.04633.6342770645821229102.982.240.46170.53200.19323.64348.47363262

52、2021130.042.4270.5234.072234.07214.434874.990231025805139.411.550.59364.37253.21注：表中 M 量纲为 kNm，V 量纲为 kN。两端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式计算： lbullrb1,ijbbb/ijMMMiii（）（）（3.11） rburlrbi 1,jijbbb/MMMiii（）（）（3.12） 12bbV/bMMl（）（3.13） LRibbkNVV （）（3.14）其中，梁线刚度取自表 3-3，具体计算过程见表 3-11。表表 3-113-11 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算梁端弯矩、剪力及柱轴力计算边横梁

53、走道梁柱轴力层次MblMbrlVbMbl=MbrlVb边柱 N中柱 N4107.0178.827.225.8155.232.446.035-25.81-20.223229.46182.207.257.18127.662.4106.38-82.99-69.422310.752237.917.276.20166.72.4138.92-159.19-132.141367.032286.777.290.81200.512.4167.09-250-208.42注：1.柱轴力中的负号表示拉力，当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。2.表中 M 单位为 kNm，V 单位为 kN，N 单

54、位为 kN，l 单位为 m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图 3-6 所示。水平地震作用下框架弯矩图第 3 章 结构部分设计-22- -23-梁端剪力及轴力图 3-6 左地震作用下框架弯矩图（单位：kNm）3.5 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算3.5.1 计算单元取图 3-2 中轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为 6m，如图 3-7 所示。第 3 章 结构部分设计-24-由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框架梁的中心线不重合，因

55、此在框架节点上还作用有集中力矩。图 3-7 横向框架计算单元 -25-3.5.2 荷载计算图 3-8 各层梁上作用的恒载和活载1.恒载计算在图 3-10 中，和代表横梁自重，为均布荷载形式。1q1q对于第 4 层：=5.119kN/m，=3.15kN/m。1q1q和分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角荷载，由图 3-9 所2q2q示几何关系可得：=6.53=19.5kN/m，=6.52.4=15.6kN/m2q2q、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板1P2P重和女儿墙等的荷载，计算如下：=（32.40.5）2+（2.4+7.2）0.51.56.5+4.7256+3

56、.941P7.20.5+3.8420.76=152.27kN=（32.40.5）2+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.22P26.5+4.7256+3.9387.20.5=173.57kN集中力矩：=152.27（0.5-0.3）0.5=15.23kNm11 1MPe=173.57（0.5-0.3）0.5=17.36kNm22 2MPe对于 2-3 层，包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载。其它荷载计算1q方法同第 4 层，结果为：=5.119+3.04（3.6-0.65）=14.09kN/m，1q=3.15kN/m1q=4.343=13.02kN/m，2q=4.342.

57、4=10.42kN/m2q=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.54.34+4.7256+3.9381P第 3 章 结构部分设计-26-3.6+3.842（5.53.6-1.82.14）+0.41.82.14=128.96kN=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.222P4.34+3.9383.6+4.7256+3.04（5.53.6-12.13）+0.212.13=172.32kN=128.96（0.5-0.3）0.5=12.9kNm11 1MPe=172.32（0.5-0.3）0.5=17.23kNm22 2MPe对 1 层：=5.972+3

58、.04（3.6-0.65）=14.94kN/m，1q=3.675kN/m1q=4.343=13.02kN/m，2q=4.342.4=10.42kN/m2q=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.54.34+5.5136+3.9381P3.6+3.842（5.43.6-2.11.84）+0.42.11.84=132.3kN=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.222P4.34+5.5136+3.9383.6+3.04（5.43.6-12.13）+0.212.13=175.95kN=132.3（0.6-0.35）0.5=16.54kNm11 1MPe=

59、175.95（0.6-0.35）0.5=21.99kNm22 2MPe2.活载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图 3-8 所示。对于第 4 层：=2.03=6kN/m，2q=2.02.4=4.8kN/m2q=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.52.0=28.8kN1P=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.222.0=40.32kN2P=28.8（0.5-0.3）0.5=2.88kNm11 1MPe=40.32（0.5-0.3）0.5=4.03kNm22 2MPe3.同理，在屋面雪荷载作用下：=0.353=1.05kN/m，2q=0.35

60、2.4=0.84kN/m2q=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.50.35=5.04kN1P=32.40.52+（2.4+7.2）0.51.5+（3+1.8）0.51.222P0.35=7.056kN第 3 章 结构部分设计-27-=5.04（0.5-0.3）0.5=0.504kNm11 1MPe=7.056（0.5-0.3）0.5=0.706kNm22 2MPe对于 2-3 层：=6kN/m，=4.8kN/m；2q2q=28.8kN，=40.32kN；1P2PM1=2.88kNm，M2=4.03kNm对于 1 层：=6kN/m，=4.8kN/m；2q2q=28.8kN，=40.3

61、2kN；1P2PM1=28.8（0.6-0.35）0.5=3.6kNm，M2=40.32（0.6-0.35）0.5=5.04kNm将以上计算结果汇总，见表 3-12 和表 3-13。表表 3-123-12 横向框架恒载汇总表横向框架恒载汇总表层次q1/（kN/m）q1/（kN/m）q2/（kN/m）q2/（kN/m）P1/kNP2/kNM1/kNmM2/kNm45.1193.1519.515.6152.27173.5715.2317.362-314.093.1513.0210.42128.96172.3212.917.23114.943.67513.0210.42132.3175.9516.5

62、421.99表表 3-133-13 横向框架活载汇总表横向框架活载汇总表层次q2/（kN/m）q2/（kN/m）P1/kNP2/kNM1/kNmM2/kNm46（1.05）4.8（0.84）28.8（5.04）40.32（7.056）2.88（0.504）4.03（0.706）2-364.828.840.322.884.03164.828.840.323.65.04注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。3.5.3 内力计算1.梁端、柱端弯矩计算梁端、柱端弯矩采用二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可采用半框架。弯矩计算过程如图 3-9，所得弯矩图如图 3-10。梁端剪力可根据梁

63、上竖向荷载引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重，如表 3-14 和表 3-15 所列。第 3 章 结构部分设计-69-（a）恒载作用下上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.430.570.5170.3920.0912.88-21.1221.124.03-1.447.8410.40-8.09-6.13-1.423.92-4.055.20-3.070.050.07-1.10-0.84-0.1911.82-14.7017.13-10.04-3.060.3010.3010.3980.3710.2820.2820.0652.88-21.1221.124.0

64、3-1.445.495.497.26-5.81-4.41-4.41-1.022.752.75-2.903.63-2.21-2.21-0.78-0.78-1.030.290.220.220.057.467.46-17.7919.23-6.40-6.40-2.410.3010.3010.3980.3710.2820.2820.0652.88-21.1221.124.03-1.445.495.497.26-5.81-4.41-4.41-1.022.752.75-2.903.63-2.21-2.21-0.78-0.78-1.030.290.220.220.057.467.46-17.7919.23-6

65、.40-6.40-2.410.2370.3990.3640.3420.2230.3750.063.6-21.1221.125.04-1.444.156.996.38-5.01-3.26-5.49-0.882.083.50-2.503.19-1.63-2.75-0.73-1.22-1.120.410.270.450.075.509.26-18.3619.71-4.63-7.79-2.25 -28-（b）活载作用下图 3-9 二次分配法上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.430.570.5170.3920.0912.88-21.1221.124.03-1.447.8410.40-8.09-6.13-1

66、.423.92-4.055.20-3.070.050.07-1.10-0.84-0.1911.82-14.7017.13-10.04-3.060.3010.3010.3980.3710.2820.2820.0652.88-21.1221.124.03-1.445.495.497.26-5.81-4.41-4.41-1.022.752.75-2.903.63-2.21-2.21-0.78-0.78-1.030.290.220.220.057.467.46-17.7919.23-6.40-6.40-2.410.3010.3010.3980.3710.2820.2820.0652.88-21.1221.124.03-1.445.495.497.26-5.81-4.41-4.41-1.022.752.75-2.903.63-2.21-2.21-0.78-0.78-1.030.290.220.220.057.467.46-17.7919.23-6.40-6.40-2.410.2370.3990.3640.3420.2230.3750.063.6-21.1221.125.04-1.444.156.