中學教學樓設(shè)計方案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。中學教學樓設(shè)計方案1、建筑設(shè)計中學教學樓設(shè)計方案摘 要華中科技大學土木工程專業(yè)2005級畢業(yè)設(shè)計的題目是“某中學教學樓設(shè)計”。本計算書的主要內(nèi)容包括了該建筑的建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計。教學樓為五層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。長92.02 m，寬16.20 m，高20.6 m?？紤]7度烈度設(shè)防，場地為二類，抗震設(shè)計分組為第一組，結(jié)構(gòu)為三級抗震框架，基礎(chǔ)采用柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。在“建筑設(shè)計”部分中，確定并簡要介紹了最終建筑設(shè)計方案，繼而確定其具體建筑構(gòu)造、建筑材料。在“結(jié)構(gòu)設(shè)計”部分中，首先選擇一榀框架進行手算，

2、確定其計算簡圖與各個計算參數(shù)；然后根據(jù)建筑做法確定其所受荷載，計算梁、柱、板與基礎(chǔ)的內(nèi)力；最后分別進行各構(gòu)件的配筋計算。在計算書的最后部分進行了PKPM電算驗算，以保證計算成果的可靠性。對手算與電算的結(jié)果進行了對比，并做了簡單的分析。關(guān)鍵字：畢業(yè)設(shè)計，教學樓，框架結(jié)構(gòu)，PKPM 目錄摘 要I1、建筑設(shè)計01.1 建筑設(shè)計概況01.2 建筑平面設(shè)計01.3 建筑立面設(shè)計11.4 建筑構(gòu)造與做法62、結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置102.1 材料選擇102.2 板、梁、柱截面尺寸估算102.3 結(jié)構(gòu)計算簡圖143、荷載計算173.1 構(gòu)件自重計算173.2 恒荷載計算213.3 活荷載計算253.4 風荷載計

3、算283.5 水平地震荷載計算303.6 抗震變形驗算364、軸框架內(nèi)力計算374.1 恒荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算374.2 活荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算504.3 風荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算634.4 水平地震荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算745、內(nèi)力組合825.1 彎矩調(diào)幅825.2 內(nèi)力調(diào)整845.3 內(nèi)力組合895.4 地震作用效應調(diào)整1006、框架截面設(shè)計1096.1 框架梁截面設(shè)計1096.2 框架柱截面設(shè)計1177、部分板及次梁的設(shè)計1397.1 二五層樓面板設(shè)計1397.2 二五層樓面板次梁設(shè)計1477.3 屋面板設(shè)計1617.4 屋面板次梁設(shè)計1647.5 配筋構(gòu)造要求1708、基礎(chǔ)設(shè)計17

4、18.1 設(shè)計參數(shù)、資料、方法1718.2 D、A軸邊柱柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計1728.3 C、B軸中柱柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計1788.4 基礎(chǔ)構(gòu)造1849、樓梯設(shè)計1859.1 梯段板設(shè)計1859.2 平臺板設(shè)計1879.3 平臺梁設(shè)計1889.4 構(gòu)造要求19110、電算校核19210.1 PKPM電算19210.2 電算、手算結(jié)果比較與分析1952222221、建筑設(shè)計1.1 建筑設(shè)計概況本建筑為教學樓，依據(jù)其功能要求設(shè)計成五層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑總高20.6m，建筑占地面積為：，總建筑面積為，滿足總建筑面積在以上的要求。教學樓結(jié)構(gòu)左右對稱，功能用房的布置依據(jù)所給出的建筑功能和相關(guān)規(guī)范要求，具

5、體設(shè)計如下：1.2 建筑平面設(shè)計教學樓的標準層高度統(tǒng)一取3.9m，主要是考慮到在教學樓裝修過程中需要吊頂以鋪設(shè)管線，中央空調(diào)通道等。根據(jù)教學樓的功能要求，教室是主要用房，按照每個班55-60人計算，每層安排12個普通教室，如圖1.1所示，同時考慮到當今教育現(xiàn)代化，信息化的普及，在每層安排了一個多功能教室，包括多媒體教室，計算機室，實驗室等，可以滿足至少兩個班級同時上課的要求。圖1.1 容納一個班的普通教室在其他位置的設(shè)計中，前門大廳作為主要的交通疏散通道，采用了6.6×9.6m的大空間布置，考慮到防火要求在兩側(cè)走廊都設(shè)置了側(cè)門，防止在遇到緊急情況時，在大門出現(xiàn)擁堵的現(xiàn)象。同時在教學樓

6、中設(shè)置了四部樓梯以滿足相關(guān)規(guī)范的要求。由于教學樓處于二類場地，設(shè)計地震分組為第一組，抗震設(shè)防烈度為7度，為三級框架，并且教學樓的縱向長度大于55m，故按照抗震規(guī)范要求設(shè)置防震縫110mm。1.3 建筑立面設(shè)計 為了呈現(xiàn)建筑物立面貼面效果，同時考慮到教學樓內(nèi)部走廊不宜有柱子突出阻礙，因此所有立面柱子均內(nèi)縮。由于第一層采用了變截面柱，在保證軸線一致的情況下，一層外墻柱有部分露出，增加了立面層次的變化，體現(xiàn)了建筑外觀的豐富。中間兩部樓梯樓梯間以及每層大廳正立面采用通長全玻璃幕墻采光，并且在屋頂采用了構(gòu)件突出以加強教學樓立體效果，使整體感覺上更莊嚴，肅穆。具體的建筑平面圖及立面圖如下所示。1.4 建筑

7、構(gòu)造與做法建筑細部構(gòu)造做法大部分選自中南地區(qū)通用建筑標準設(shè)計建筑配件圖集（上冊），所有未注明單位處均為毫米。1.4.1 一層地面做法1、教室及其他功能用房：地19，陶瓷地磚地面，總厚度135mm8-10厚地磚鋪實拍平，水泥漿擦縫25厚1:4干硬水泥砂漿，面上撒素水泥素水泥漿結(jié)合層一遍100厚度C10混凝土素土夯實2、走廊、樓梯間及門廳：地21，大理石地面，總厚度150mm20厚大理石鋪實拍平，水泥漿擦縫30厚1:4干硬性水泥砂漿，面上撒素水泥素水泥漿結(jié)合層一遍100厚C10混凝土素土夯實3、衛(wèi)生間：地80，陶瓷地磚衛(wèi)生間地面，總厚度162mm8-10厚地磚鋪實拍平，水泥漿擦縫25厚1:4干硬性

8、水泥砂漿，面上撒素水泥1.5厚聚氨酯防水涂料，面上撒黃沙，四周沿墻翹上150高刷基層處理劑一遍15厚1:2水泥砂漿找平50厚C20細石混凝土找0.5%-1%坡，最薄處不小于2060厚C10混凝土素土夯實一層地面采用三種做法，厚度不一，將走廊、樓梯間及門廳地面C10混凝土墊層厚度調(diào)整至142mm，教室及其他功能用房地面C10混凝土墊層厚度調(diào)整至157mm厚，使兩者地面標高齊平并高于衛(wèi)生間地面標高30mm。1.4.2 二五層樓面做法1、教室及其他功能用房：樓10，陶瓷地磚樓面，0.7+0.3=1.0，總厚度150mm，8-10厚地磚鋪實拍平，水泥漿擦縫25厚1:4干硬水泥砂漿，面上撒素水泥素水泥漿

9、結(jié)合層一遍15厚水泥1:2水泥砂漿找平鋼筋混凝土樓板2、走廊、樓梯間及門廳：樓11，大理石樓面，總厚度150mm，1.1620厚大理石鋪實拍平，水泥漿擦縫30厚1:4干硬性水泥砂漿，面上撒素水泥素水泥漿結(jié)合層一遍鋼筋混凝土樓板3、衛(wèi)生間：樓27，陶瓷地磚衛(wèi)生間樓面，總厚度152mm，2.268-10厚地磚鋪實拍平，水泥漿擦縫25厚1:4干硬性水泥砂漿，面上撒素水泥1.5厚聚氨酯防水涂料，面上撒黃沙，四周沿墻翹上150高刷基層處理劑一遍15厚1:2水泥砂漿找平鋼筋混凝土板二五層樓面采用三種做法，厚度不一，教室及其他功能用房樓面水泥砂漿層加厚15mm，使教室及其他功能用房樓面標高與走廊、樓梯間及門

10、廳標高一致。同時將衛(wèi)生間樓面結(jié)構(gòu)層標高較其他位置樓面結(jié)構(gòu)層標高降低80mm，使衛(wèi)生間樓面標高低于走廊、樓梯間及門廳樓面標高30mm。1.4.3 內(nèi)、外墻面及頂棚做法1、內(nèi)墻面：乳膠漆內(nèi)墻面，總厚度20mm15厚1:3水泥砂漿5厚1:2水泥砂漿滿刮膩子刷或滾乳膠漆二遍2、非衛(wèi)生間內(nèi)墻面踢腳：踢28，大理石踢腳（粘貼法），120mm高，總厚度31mm15厚1:3水泥砂漿5-6厚1:1水泥砂漿加水重20%801膠鑲貼10厚大理石板，水泥漿擦縫3、衛(wèi)生間墻裙：裙5，釉面磚墻裙，墻裙高度為自衛(wèi)生間樓/地面起1.5m，總厚度25-26mm17厚1:3水泥砂漿刷素水泥漿3-4厚1:1水泥砂漿加水重20%80

11、1膠粘貼4-5厚釉面磚，白水泥漿擦縫4、外墻面：外墻22，涂料外墻面（一），總厚度20mm12厚1:3水泥砂漿8厚1:2.5水泥砂漿噴或滾刷涂料二遍5、頂棚：頂7，輕鋼龍骨紙面石膏板吊頂，總高度66mm，自重0.14輕鋼龍骨標注骨架：主龍骨中距900-1000次龍骨中距450橫撐龍骨中距9009厚900×2700紙面石膏板，自攻螺釘擰牢，孔眼用膩子填平刷防潮涂料一遍1.4.4 臺階、散水及屋面做法1、室外臺階：臺7，花崗巖石板貼面臺階20厚花崗巖踏步及踢腳板，水泥漿擦縫30厚1:4干硬性水泥砂漿，面上撒素水泥素水泥砂漿結(jié)合一遍60厚C15混凝土臺階（不包括臺階三角形部分）300厚三七

12、灰土素土夯實2、散水：散1，混凝土散水，總厚度210mm60厚C15混凝土，面上加5厚1:1水泥砂漿隨打隨抹光150厚三七灰土素土夯實，向外坡4%3、屋面防水：屋11（級防水），高聚物改性瀝青卷材防水屋面（不上人，有保溫層和隔熱層），總厚度409mm（以最薄處計算），自重3.61，35厚490×490，C20預制鋼筋混凝土板（鋼筋雙中距150，1:2水泥砂漿填縫）M2.5砂漿砌筑120×120磚三皮，雙中距5004厚SBS改性瀝青防水卷材，表面帶頁巖保護層刷基層處理劑一遍 20厚1:2.5水泥砂漿找平層20厚（最薄處）1:8水泥加氣混凝土碎渣找坡1.5%干鋪150厚加氣砼砌

13、塊 鋼筋砼屋面板，表面清掃干凈2、結(jié)構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，7度抗震設(shè)防，設(shè)計地震分組為第一組，由于雙向板布置比單向板具有較好的抗震性能，故區(qū)隔均采用雙向板。具體構(gòu)件尺寸及板、梁、柱布置方案參見結(jié)構(gòu)布置圖。2.1 材料選擇框架梁、板、柱均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)件?；炷翉姸鹊燃墸褐鵆40：板、梁C30：基礎(chǔ)C20：鋼筋：柱、梁、基礎(chǔ)中的主要受力鋼筋采用HRB335：板鋼筋、箍筋以及其他構(gòu)造鋼筋采用HPB235：內(nèi)外填充墻：采用水泥空心磚砌筑，規(guī)格為，容重9.6(建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001)。 2.2 板、梁、柱截面尺寸估算2.2.1 板厚確定所有樓板均為現(xiàn)澆雙向

14、板。板厚一般最少為板的短向跨度的1/50，雙向板最小厚度不小于80mm。板的短邊跨度從3m到4.8m不等，故統(tǒng)一選取板厚為100mm。2.2.2 梁尺寸確定:1、框架梁橫向主梁:,取,取橫向走道梁: 考慮同一榀框架內(nèi)梁寬度一致，取縱向主梁：縱向主梁跨度從3.3m，4.8m6.6m不等，考慮施工方便，故統(tǒng)一按跨度6.6m估算。取取 2、次梁縱向次梁：考慮到雙向版區(qū)隔以35m較經(jīng)濟，增設(shè)次梁?？v向主梁跨度從3.3m，4.8m6.6m不等，考慮施工方便，故統(tǒng)一按跨度6.6m估算。取取 樓梯梁：考慮到樓梯荷載較大，故取考慮到構(gòu)造要求，次梁的寬度不宜小于150mm，故取2.2.3 柱截面尺寸確定1.按軸

15、壓比估算框架柱尺寸，其中，所有邊柱，角柱，中柱均按荷載較大位置計算： ，其中 （2-1）豎向荷載分項系數(shù)（已包含活載），取1.25每個樓層上單位面積的豎向荷載標準值，取14柱一層的受荷面積，柱承受荷載的樓層數(shù)，取考慮水平力產(chǎn)生的附加系數(shù)：風荷載或四級抗震時，1.05；三一級抗震等級時，1.051.15；邊柱，角柱軸向力增大系數(shù)，邊柱 =1.1，角柱=1.2，中柱=1.0；柱軸壓比限值，由建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB 50011-2001表6.3.7可查得柱混凝土強度等級為C40，角柱 角柱取為正方形截面，邊柱 邊柱取為正方形截面，中柱 邊柱取為正方形截面，角柱雖然承受面荷載較小，但由于角柱承受雙向偏

16、心荷載作用，受力復雜，考慮到橫梁尺寸，因此在25層統(tǒng)一選取柱截面為。同時，考慮連續(xù)剛度條件要求，底層柱截面擴大為400×500mm。 2.校核框架柱截面尺寸是否滿足構(gòu)造要求。（1）建筑物屬于多層框架結(jié)構(gòu)，在抗震設(shè)計中，框架柱的截面高度和寬度不宜小于300mm。（2）未避免發(fā)生剪切破壞，柱凈高與截面長邊之比宜大于4， 取層高 （3）框架柱截面高度和寬度一般可取層高， 取底層柱高， （4）考慮抗震構(gòu)造要求，縱向受拉鋼筋抗震錨固長度=29d，梁內(nèi)鋼筋伸至邊柱內(nèi)長度0.4=0.4×29d=0.4×29×25mm=290mm，假設(shè)縱向鋼筋為HRB335，d=25m

17、m。根據(jù)以上四項構(gòu)造要求，柱截面尺寸均滿足?；A(chǔ)選用柱下獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面距室外地面為550mm。2.3 結(jié)構(gòu)計算簡圖2.3.1 計算簡圖確定取編號軸框架進行計算。以框架柱的幾何中心軸線作為框架柱的軸線，梁軸線取至樓板頂即梁頂面，梁跨度為柱幾何中心軸線距離，25層柱高即為層高，取3.9m；底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板頂，即h13.9+0.45+0.554.9m。計算簡圖如下圖:圖2.1 軸框架計算簡圖2.3.2 截面參數(shù)計算中間層框架柱：（400mm×400mm，C40，）底層框架柱：（400mm×500mm，C40，）邊跨梁：（650mm×300mm，C30，

18、）由于結(jié)構(gòu)是現(xiàn)澆構(gòu)件，考慮翼緣板效應中跨梁：（600mm×300mm，C30，）由于結(jié)構(gòu)是現(xiàn)澆構(gòu)件，考慮翼緣板效應3、荷載計算3.1 構(gòu)件自重計算3.1.1 板1、二五層走廊，門廳樓板 50厚大理石樓面 1.16100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 輕鋼龍骨紙面石膏板吊頂 0.14小計 3.82、二五層普通教室及其他功能用房樓板：50厚陶瓷地磚樓面 1.0100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 輕鋼龍骨紙面石膏板吊頂 0.14小計 3.643、二五層衛(wèi)生間樓板：102厚陶瓷地磚樓面 2.26100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 輕鋼龍骨紙面石膏板吊頂 0.14小計 4.94、頂層屋面板：409mm（最薄處）防水屋面

19、 3.61100厚鋼筋混凝土樓板 輕鋼龍骨紙面石膏板吊頂 0.14小計 6.253.1.2 梁1、橫向框架梁（已除去樓板重量）：1) 長跨，650×300mm：鋼筋混凝土梁 2) 短跨，600×300mm：鋼筋混凝土梁 2、縱向框架梁（已除去樓板重量）：1) 邊梁（中間層），650×300mm：鋼筋混凝土梁 外墻涂料 0.65×0.02×200.26 內(nèi)墻涂料 (0.65-0.1)×0.02×200.22小計 4.6052) 邊梁（頂層），650×300mm：鋼筋混凝土梁 梁頂女兒墻 0.3×1.1

20、15;9.61.168內(nèi)/外墻涂料 (0.55+0.65+1.1×2+0.25)×0.02×201.46小計 7.753) 走廊兩側(cè)中梁，650×300mm：鋼筋混凝土梁 內(nèi)墻涂料 (0.65-0.1)×0.02×20×20.44小計 4.5653、次梁500×250mm（已除去樓板重量）：鋼筋混凝土梁 3.1.3 柱1、中間層框架柱：鋼筋混凝土柱 外墻涂料 內(nèi)墻涂料 小計 17.3162、底層框架柱：鋼筋混凝土柱 外墻涂料 內(nèi)墻涂料 小計 27.2443.1.4 墻1、水泥空心磚內(nèi)/外填充墻，橫向框架長跨梁下橫墻

21、：（250mm）砌體 內(nèi)墻涂料 小計 10.42、水泥空心磚內(nèi)/外填充墻，橫向框架短跨梁下橫墻：（250mm）砌體 內(nèi)墻涂料 小計 10.563、水泥空心磚內(nèi)/外填充墻，縱向框架梁下縱墻：（250mm）砌體 內(nèi)墻涂料 小計 10.43.2 恒荷載計算板自重按雙向板塑性鉸線分配，如下圖3.2圖3.2 板荷傳導方式示意圖圖3.3 軸框架附近二五層結(jié)構(gòu)平面布置圖3.2.1 軸框架中間層梁、柱恒載計算：1、橫向框架梁邊跨荷載計算：橫向框架邊跨梁荷載邊跨梁自重次梁重板重，由此可知梁上分布荷載為邊跨梁自重均布荷載，次梁集中荷載和板三角形荷載的疊加次梁受荷面積：次梁自重：次梁集中荷載：板三角形荷載最大值：邊

22、跨梁自重均布荷載：4.1252、橫向框架梁中跨荷載計算：橫向框架中跨梁荷載中跨梁自重板重，由此可知梁上分布荷載為邊跨梁自重均布荷載和板三角形荷載的疊加板三角形荷載最大值：中跨梁自重均布荷載：3.753、邊柱集中力計算：邊柱集中力邊柱自重縱向框架梁的傳力（偏心0.05m），其中，縱向框架梁傳力部分板重+縱向框架梁自重外墻重部分板重： 縱向框架梁自重：墻重：邊柱自重：17.315邊柱豎向集中力：邊柱集中彎矩：4、中柱集中力計算：中柱集中力中柱自重縱向框架梁的傳力（偏心0.05m），其中，縱向框架梁傳力部分板重+縱向框架梁自重內(nèi)墻重部分板重： 縱向框架梁自重：墻重：中柱自重：17.315中柱豎向集中

23、力：中柱集中彎矩：中間層恒載分布圖如下：圖3.4 軸框架中間層恒載分布圖3.2.2 軸框架頂層梁、柱恒載計算：1、橫向框架梁邊跨荷載計算：橫向框架邊跨梁荷載邊跨梁自重次梁重板重，由此可知梁上分布荷載為邊跨梁自重均布荷載，次梁集中荷載和板三角形荷載的疊加次梁受荷面積：次梁自重：次梁集中荷載：板三角形荷載最大值：邊跨梁自重均布荷載：4.1252、橫向框架梁中跨荷載計算：橫向框架中跨梁荷載中跨梁自重板重，由此可知梁上分布荷載為邊跨梁自重均布荷載和板三角形荷載的疊加板三角形荷載最大值：中跨梁自重均布荷載：3.753、邊柱集中力計算：邊柱集中力縱向框架梁的傳力（偏心0.05m），其中，縱向框架梁傳力部分

24、板重+縱向框架梁自重外墻重部分板重： 縱向框架梁自重：邊柱豎向集中力：邊柱集中彎矩：4、中柱集中力計算：中柱集中力縱向框架梁的傳力（偏心0.05m），其中，縱向框架梁傳力部分板重+縱向框架梁自重內(nèi)墻重部分板重： 縱向框架梁自重：中柱豎向集中力：中柱集中彎矩：頂層恒載分布圖如下：圖3.5 軸框架頂層恒載分布圖3.3 活荷載計算本次計算所要用到的活載類型匯總?cè)缦?，表中所有?shù)值取自建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB500092001（以下簡稱荷載規(guī)范）表3.1 活荷載匯總類型標準值（kN/m2）組合值系數(shù)c頻遇值系數(shù)f準永久值系數(shù)q普通教室2.0 0.7 0.6 0.5 廁所2.0 0.7 0.5 0.4 走廊

25、2.5 0.7 0.6 0.5 屋面活載0.5 0.7 0.5 0 注：1、屋面活載按“不上人屋面”確定；2、不考慮“積灰荷載”；“雪荷載”同“屋面活載”不同時考慮。3.3.1 軸框架頂層梁、柱活荷載計算：不上人屋面活載取0.5，雪荷載取，因兩者不同時考慮，最終屋面活載取值為0.51、橫向框架梁邊跨荷載計算：次梁受荷面積：次梁集中荷載：板三角形荷載最大值：2、橫向框架梁中跨荷載計算：板三角形荷載最大值：3、邊柱集中力計算：邊柱豎向集中力： 邊柱集中彎矩：4、中柱集中力計算：中柱豎向集中力： 中柱集中彎矩：頂層活荷載分布如下： 圖3.6 軸框架頂層活載分布圖3.3.2軸框架中間層梁、柱活荷載計算

26、：軸框架所在的位置為走廊和普通教室，普通教室活荷載標準值為2.0，走廊活荷載標準值為2.5。1、橫向框架梁邊跨荷載計算：次梁受荷面積：次梁集中荷載：板三角形荷載最大值：2、橫向框架梁中跨荷載計算：板三角形荷載最大值：3、邊柱集中力計算：邊柱豎向集中力： 邊柱集中彎矩：4、中柱集中力計算：中柱豎向集中力： 中柱集中彎矩： 圖3.7 軸框架中間層活載分布圖3.4 風荷載計算垂直于建筑物表面上的風荷載標準值當計算主要承重結(jié)構(gòu)時按下式來計算： （3-1）式中，風荷載標準值（）高度Z處的風振系數(shù)風荷載體型系數(shù)風壓高度變化系數(shù)基本風壓（）由荷載規(guī)范，取，地面粗糙度為B類。風載體型系數(shù)由荷載規(guī)范第7.3節(jié)查

27、得： =0.8（迎風面）和=-0.5（背風面）。荷載規(guī)范規(guī)定，對于高度大于30m，且高寬比大于1.5的房屋結(jié)構(gòu)，應采用風振系數(shù)來考慮風壓脈動的影響。本設(shè)計中，房屋高度，則不需要考慮風壓脈動的影響，取=1.0。將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載公式為： （3-2）A為一榀框架各層節(jié)點的受風面積，取上層的一半和下層的一半之和，頂層取到女兒墻頂，底層只取到一層的一半。底層的計算高度從室外地面開始取。頂層 中間層 底層 計算結(jié)果匯總?cè)缦卤恚罕?.2.風荷載計算層號Z(m)51.019.951.250.3514.648.338.3341.016.051.160.3518.729.8818.21

28、31.012.151.060.3518.729.0327.2421.08.251.000.3518.728.5235.7611.04.351.000.3519.809.0144.77 圖3.8 風荷載分布圖3.5 水平地震荷載計算3.5.1 重力荷載代表值計算恒載×可變荷載 （3-3） 組合值系數(shù)，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準（GB50068-2001）選取，具體如下：頂層重力荷載代表值包括：屋面恒載，50%屋面活荷載（據(jù)“荷載規(guī)范”，不計入屋面活載，計入雪荷載），縱、橫梁自重，次梁重，半層柱自重，半層縱、橫墻體自重。中間層重力荷載代表值包括：樓面恒載， 50%樓面均布活荷載，縱、

29、橫梁自重，次梁重，樓面上下各半層柱及縱、橫墻體自重。實際計算取軸框架所在的兩條防震縫之間的部分計算。1、頂層重力荷載代表值：2、中間層重力荷載代表值3、底層重力荷載代表值3.5.2 柱側(cè)移剛度計算1、底層柱高度4.9m，截面尺寸為400mm×500mm，混凝土強度等級C40，彈性模量，線剛度，邊跨橫梁線剛度，中跨橫梁線剛度邊柱：中柱：底層D值總計為：2、一般層柱高度3.9m，截面尺寸為400mm×400mm，混凝土強度等級C40，彈性模量，線剛度，邊跨橫梁線剛度，中跨橫梁線剛度邊柱：中柱：一般層D值總計：3、剛度連續(xù)條件驗算中間層與底層剛度比例為：因此，完全滿足剛度連續(xù)條件

30、要求3.5.3 結(jié)構(gòu)自振周期計算結(jié)構(gòu)自振周期按照頂點位移法計算，考慮填充墻剛度對框架剛度的影響，取基本周期調(diào)整系數(shù)，計算公式為，式中為頂點位移（m），按照D值法計算，見下表3.3表3.3 橫向框架頂點位移計算層次層間相對位移56697.326697.32369655.740.01810.277446837.8213535.14369655.740.03660.259336837.8220372.96369655.740.05510.222726837.8227210.78369655.740.07360.167617016.5634227.34369655.740.09400.09403.5.

31、4 橫向地震作用計算由任務書可知，本教學樓設(shè)計地震分組為II類一組，查表建筑抗震設(shè)計規(guī)范表5.1.4-2得特征周期，上部結(jié)構(gòu)按7度設(shè)防設(shè)計，多遇地震下水平地震影響系數(shù)最大值。此建筑高度不超過40m，質(zhì)量和剛度分布比較均勻，采用底部剪力法進行計算。又有，因此應考慮頂點附加地震作用，取等效重力荷載 結(jié)構(gòu)水平地震作用頂點附加地震作用質(zhì)點i的水平地震作用為各品框架剛度完全一致，因此軸框架分擔的水平地震作用為總體的1/11，由此可得： 圖3.9 水平地震荷載分布圖3.6 抗震變形驗算由抗震規(guī)范可知，各類結(jié)構(gòu)應進行多遇地震作用下的抗震變形驗算，樓層間最大的彈性層間位移應符合下式要求： （3-4）表3.4

32、層間相對位移計算層次層間剪力層間剛度層間相對位移層高層間相對位移轉(zhuǎn)角5564.03369655.740.001483.91/26354861.57369655.740.002333.91/167431102.95369655.740.002983.91/130921270.26369655.740.003443.91/113411365.84364032.900.003754.91/1307由上表可知，樓層間最大的彈性層間位移應符合要求4、軸框架內(nèi)力計算在本章中，內(nèi)力符號約定如下（特別說明的除外）：桿端彎矩以繞桿端順時針轉(zhuǎn)為正，逆時針轉(zhuǎn)為負，梁跨中彎矩以使梁底面受拉為正，彎矩圖畫在桿件受拉纖維

33、一側(cè)。剪力以繞微段隔離體順時針轉(zhuǎn)為正，逆時針轉(zhuǎn)為負軸力以受拉為正，受壓為負4.1 恒荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算圖4.1 軸框架中間層恒載分布圖圖4.2 軸框架頂層恒載分布圖4.1.1 等效均布荷載轉(zhuǎn)換：框架橫梁上荷載分布較為復雜，需轉(zhuǎn)化成具有相同支座彎矩的等效均布荷載計算，由建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊可得：1、次梁集中荷載轉(zhuǎn)化：中間層邊跨：頂層邊跨：2、雙向板三角形荷載轉(zhuǎn)化： 邊跨橫梁上有連續(xù)兩段段相同三角形荷載分布，建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊中轉(zhuǎn)換公式如下：全梁滿布兩段三角形荷載時：，則：中間層邊跨：中間層中跨：頂層邊跨：頂層中跨：因此，恒載等效均布荷載值為：中間層邊跨：中間層中跨：頂層邊跨：頂層中跨：4.

34、1.2 分層法計算梁端、柱端彎矩彎矩計算采用分層法，因結(jié)構(gòu)對稱，因此取半結(jié)構(gòu)進行計算，其中對稱處為豎向滑動支座支撐。除底層外，其他柱線剛度乘以0.9計算彎矩分配系數(shù)。固定端的轉(zhuǎn)動剛度為4i，滑動支座處的轉(zhuǎn)動剛度為i。除底層外其他各層柱的彎矩傳遞系數(shù)取為1/3。1、頂層梁端、柱端彎矩計算圖4.3 軸框架頂層恒載梁端、柱端彎矩計算簡圖半結(jié)構(gòu)固端彎矩為：邊跨兩端：中跨左端：中跨跨中：彎矩分配結(jié)果如下表表4.1 軸框架頂層恒載梁端、柱端彎矩計算邊柱邊跨梁左邊跨梁右中柱中跨梁左中跨跨中分配系數(shù)0.2040.7960.4710.1210.408節(jié)點荷載-3.3294.184固端彎矩-117.65117.6

35、5-11.60-5.80力矩分配傳遞23.3291.0045.5-34.71-69.41-17.84-60.1360.137.0827.6313.82-3.26-6.51-1.67-5.645.640.672.591.30-0.31-0.61-0.16-0.530.530.060.25框架內(nèi)力31.13-34.46101.74-19.66-77.9060.50邊柱底端彎矩：中柱底端彎矩： 圖4.4 軸框架頂層恒載桿端彎矩圖2、中間層梁端、柱端彎矩計算圖4.5 軸框架中間層恒載梁端、柱端彎矩計算簡圖半結(jié)構(gòu)固端彎矩為：邊跨兩端：中跨左端：中跨跨中：彎矩分配結(jié)果如下表表4.2 軸框架中間層恒載梁端、

36、柱端彎矩計算下邊柱邊跨梁左上邊柱邊跨梁右下中柱中跨梁左上中柱中跨跨中分配系數(shù)0.1700.6600.1700.4200.1080.3640.108節(jié)點荷載-4.2475.188固端彎矩-78.6678.66-6.70-3.35力矩分配傳遞12.6549.1112.6524.56-19.18-38.36-9.86-33.24-9.8633.243.2612.663.266.33-1.33-2.66-0.68-2.30-0.682.300.230.880.23框架內(nèi)力16.14-36.5216.1468.53-10.54-42.24-10.5432.19邊柱底/頂端彎矩：中柱底/頂端彎矩：圖4.6

37、 軸框架中間層恒載桿端彎矩圖3、底層梁端、柱端彎矩計算圖4.7 軸框架底層恒載內(nèi)力計算簡圖半結(jié)構(gòu)固端彎矩為：邊跨兩端：中跨左端：中跨跨中：彎矩分配結(jié)果如下頁表表4.3 軸框架底層恒載梁端、柱端彎矩計算下邊柱邊跨梁左上邊柱邊跨梁右下中柱中跨梁左上中柱中跨跨中分配系數(shù)0.2610.5880.1510.3900.1730.3370.100節(jié)點荷載-4.2475.188固端彎矩-78.6678.66-6.70-3.35力矩分配傳遞19.4243.7511.2421.88-17.29-34.57-15.34-29.88-8.8729.884.5110.172.615.09-2.79-1.99-0.88-

38、1.72-0.511.720.260.590.15框架內(nèi)力24.19-42.4414.0069.07-16.22-38.30-9.3828.25邊柱頂端彎矩：邊柱底端彎矩：中柱頂端彎矩：中柱底端彎矩：圖4.8 軸框架底層恒載桿端彎矩圖4.1.3 恒載作用下軸框架彎矩計算將各層分層法求得的彎矩圖疊加，可得整個框架結(jié)構(gòu)在恒載作用下的彎矩圖。由于疊加后節(jié)點彎矩不平衡，對不平衡彎矩再次進行分配，但是不傳遞。結(jié)果見圖4.9?？缰袕澗赜嬎阌蓪嶋H分布荷載作用下（如圖4.1、4.2）按簡支梁計算的跨中彎矩，疊加求得的支座彎矩在跨中產(chǎn)生的彎矩而得，具體計算如下由建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊可查得，簡支梁在連續(xù)兩跨三角形

39、荷載作用下跨中彎矩計算公式為，在單跨三角形荷載作用下計算公式為，在次梁集中荷載作用下彎矩計算公式為，均布荷載作用下公式為，列表計算如下：表4.4 恒載作用下軸框架邊跨跨中彎矩計算層數(shù)梁左端彎矩梁右端彎矩三角形荷載次梁集中荷載均布荷載跨中彎矩5-38.74103.3920.02576.2194.125119.024-46.9272.7612.0149.09 4.12568.74 3-43.6271.4812.0149.094.12571.03 2-43.15 71.3212.0149.094.12571.34 1-45.60 70.4412.0149.094.12570.56表4.5 恒載作用下

40、軸框架中跨跨中彎矩計算層數(shù)梁端彎矩三角形荷載均布荷載跨中彎矩5-76.47 18.75 3.75 -58.19 4-38.58 11.43.75-25.81 3-39.6811.43.75-26.91 2-39.82 11.4 3.75 -27.05 1-37.1211.43.75-24.35 圖4.9 軸框架恒載彎矩圖4.1.4 恒載作用下軸框架剪力計算梁端剪力仍根據(jù)梁上實際荷載計算，由豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力兩部分組成：荷載引起的剪力： （4-1）為均布荷載，為三角形荷載，為次梁集中荷載彎矩引起的剪力： （4-2）柱端剪力全部由彎矩引起： （4-3）梁柱剪力分別列表計算如下：

41、表4.6 恒載作用下軸框架梁端剪力計算層數(shù)彎矩剪力荷載剪力總剪力左端右端左端右端左端右端邊跨梁5-9.80-9.8085.75-85.7575.95-98.554-3.92-3.9257.98-57.9854.06-61.903-4.22-4.2257.98-57.9853.76-62.202-4.27-4.2757.98-57.9853.71-62.251-3.76-3.7657.98-57.9854.22-61.74中跨梁50.000.0019.69-19.6919.69-19.6940.000.0014.18-14.1814.18-14.1830.000.0014.18-14.1814.

42、18-14.1820.000.0014.18-14.1814.18-14.1810.000.0014.18-14.1814.18-14.18表4.7 恒載作用下軸框架柱剪力計算層數(shù)下端彎矩上端彎矩層高柱剪力邊柱523.8435.413.9-15.19419.6918.843.9-9.11319.8119.693.9-10.13218.5719.103.9-9.66112.1022.794.9-7.12中柱5-16.00-22.753.99.944-13.29-11.953.96.473-13.33-13.293.96.832-12.84-12.953.96.611-8.11-15.614.94

43、.84圖4.10 軸框架恒載剪力圖（剪力在梁上分布情況僅為示意）4.1.5 恒載作用下軸框架軸力計算柱的軸力計算：頂層柱頂軸力由節(jié)點剪力和節(jié)點集中力疊加得到，柱底軸力為柱頂軸力加上柱的自重。其余層軸力計算同頂層，但需要考慮該層上部柱的軸力的傳遞。梁軸力的計算：梁軸力可由柱剪力通過節(jié)點平衡求得梁柱軸力列表計算如下：表4.8 恒載作用下軸框架柱軸力計算層數(shù)左梁剪力右梁剪力集中荷載柱頂軸力柱自重柱底軸力邊柱50.00 75.9566.584 -142.53 17.316 -177.16 40.00 54.06 102.256 -333.48 17.316 -350.79 30.00 53.76102

44、.256 -506.81 17.316 -524.12 20.00 53.71 102.256 -680.09 17.316 -697.40 10.00 54.22102.256 -853.88 27.244 -881.12 中柱5-95.55 19.69 83.284 -198.92 17.316 -216.24 4-61.90 14.18 121.066 -413.39 17.316 -430.70 3-62.20 14.18 121.066 -628.15 17.316 -645.46 2-62.25 14.18 121.066 -842.96 17.316 -860.27 1-61.74 14.18 121.066 -1057.26 27.244 -1084.50 表4.9 恒載作用下軸框架梁軸力計算層數(shù)邊柱剪力邊框架軸力中柱剪力中跨梁軸力5-15.19-15.19 9.9