教学楼设计计算书

1、山东建筑大学成人教育学院 毕业设计0山东建筑大学成人教育学院建筑工程技术专业二 0 一四级 结构设计计算书设计题目：济南中学综合办公楼结构设计计算 设计时间：2012 年 9 月 3 日11 月 5 日班 级： 姓 名： 陈永杰指导老师：孔军山东建筑大学成人教育学院 毕业设计11 建筑设计.11.1 工程名称.11.2 毕业设计的要求与数据.11.3 总体构思说明.22 结构设计.32.1 设计资料.32.2 柱网布置（见图施工图）.42.3 梁柱尺寸初定.42.4 楼面板设计.42.5 框架结构计算.62.5.1 计算框架梁柱的线刚度 .62.5.2 荷载标准值的计算 .62.5.4 框架结

2、构内力计算 .92.5.5 横向水平荷载作用下框架结构的侧移计算 .272.5.6 内力组合 .272.5.7 梁的正截面设计 .342.5.9 梁的斜截面设计 .362.5.10 柱的截面设计 .372.6 楼梯设计.452.6.1.梯段斜板的设计 .452.6.2 平台板设计 .462.6.3 平台梁设计 .472.7 基础设计.472.7.1 确定基础底面积 .482.7.2 基础高度计算 .482.7.3 基础底板配筋计算 .492.7.4 确定基础底面积 .502.7.5 基础高度计算 .50故基础高度满足要求。 .512.7.6 基础底板配筋计算 .511 建筑设计1.1 工程名称

3、 工程名称：济南中学综合办公楼1.2 毕业设计的要求与数据1.2.1 设计要求总建筑面积约 5340 m2，层数为 5 层，采用钢筋混凝土框架结构，一层4。2 米，其余各层的层高均为 3.9 m，其中室内外高差为 0.45 m。1.2.2 设计内容设语文科研室 3 间、数学科研室 3 间、外语科研室 3 间、物理科研室 2间、化学科研室 1 间等等。山东建筑大学成人教育学院 毕业设计2设计标准：一般标准的公用建筑1.2.3 工程技术条件气象条件（1）基本风压 0.45 KN/m2 （2）雨雪条件：年平均降雨量 600mm，。，基本雪压 0.30 KN/m2 （3）最大冻土深度：0.4m 工程地

4、质条件 建设地点：济南市历下区，在学校 2 号楼东，停车场西。场地平整，东西长 54 米左右，南北宽 38 米左右。 地基土的容许承载力：表面为平均厚度 0.8 米左右的杂填土，=18kN/立方米;以下为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粘土层，其空隙比 e 及液性指数 I 均小于 0.85，其承载力的特征值为 200KN/每平方米，=18.5kN/立方米，可作为天然地基持力层。1.3 总体构思说明1.3.1 总体设计 本教学楼设计采用“L”字形方案，大部分科研室及会议室布置在南向，采光和通风效果较佳。材料采用钢筋混凝土、加气混凝土砌块等，易于取材，有利于降低建筑成本。1.3.2 平面设计 整个建

5、筑采用框架结构，共五层，柱网布置为3.2m、2.9m、7.5m、9.0m、4.0m 等。建筑物没有里出外进的情况，高宽比满足要求，对抗震有利，且有良好的通风和日照条件。由于教学楼人流大，在建筑物两边各设一部楼梯，在走廊西端布置一对卫生间。卫生间设在端部确保空气流通，以免产生异味。 1、教室：开间与进深各不相同，考虑到防火要求，教室门采用内开式，合堂教室采用内开式，各教室的窗地比为 0.22、0.23、0.22、0.23，均满足要求。 2、卫生间：开间 3.2 米，进深 4.7 米，窗地比为 0.11，满足要求，男女卫生间均包括厕所和盥洗间两部分, 女生厕所按每 25 人设一个大便器，男生厕所按

6、每 50 人设一个大便器和每 36 人设一个小便器；男女卫生间均按每 90人设一个洗手盆。设计得出：女生厕所大便器数量为一间 6 个；男生厕所大便器数量为 3 个，小便器数量为 4 个；男女厕所洗手盆数量为一间一个。均满足要求。其地面的高度比其它房间低 20mm。3、走廊：走廊是水平交通空间，它联系着各个房间，本教学楼走廊的宽度考虑了人流通行、安全疏散和空间感受，其净宽度达到了 2.5 米，满足了要求。4、大厅及楼梯：大厅设在显眼的位置，开间和进深都较大，正对大厅是一部主要楼梯，在建筑物西侧还设有一部楼梯，满足了垂直疏散人流的作用。1.3.3 立面设计 从外表看本教学楼的整体效果简洁明快而不失

7、活泼生动，立面是由许多构部件组成的，如门、窗、墙、柱、雨篷、屋顶、檐口、台阶、勒脚、窗套、线条等，与总体协调、与内容统一、与内部空间相呼应。教学楼的处理采用了大面积基调的选择和墙面上不同色彩构图这两个方面。山东建筑大学成人教育学院 毕业设计31.3.4 屋面设计保温与隔热（1）.排水与防水：屋面排水为有组织排水，材料找坡，设雨水管。防水采用高分子防水卷材。（2）.保温：采用 100 厚 1：10 水泥膨胀蛭石找坡保温层。1.3.5 门窗设计门：室内大部分的门为实木门，只有走道两端采用铝塑门，门厅大门为玻璃门；窗：所有的窗均采用铝合金窗。1.3.6 墙体设计内外墙均采用 240 厚的墙体，采用加

8、气混凝土砌块砌筑。2 2 结构设计结构设计2.1 设计资料 2.1.1 房屋使用要求：一层层高为 4.2m，其余各层为 3.9m,室内外高差为0.45m。 2.1.2 工程地质条件：根据工程地质资料勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度 0.5 米左右的杂填土，=16kN/立方米;以下为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粘土层，其空隙比 e 及液性指数 I 均小于 0.85，其承载力的特征值为200KN/每平方米，=18kN/立方米，可作为天然地基持力层。 2.1.3 屋面做法 采用屋面为：硬脂聚胺卷材防水膨胀蛭石保温层屋面： 20 厚 1：3 水泥砂浆抹平压光并分格； 4 厚（一层）高聚物改

9、性沥青卷材防水层（SBS） 100 厚 1：10 水泥膨胀蛭石找坡保温层 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 120 厚现浇钢筋混凝土板 铝合金龙骨吊顶2.1.4 楼面做法 20 厚磨光大理石板（稀水泥填缝，刷草酸、打蜡） 5 厚 M907 石材胶结剂 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 10 厚刷素水泥砂浆一遍 120 厚现浇钢筋混凝土板 铝合金龙骨吊顶2.1.5 墙：外墙面采用加气混凝土砌块，并采用面砖装饰，内墙面粉刷。2.16 地震烈度：设防烈度为 6 度，不考虑抗震设计。2.1.7 风荷载：本工程位于大城市市区边缘，基本风压 0.45 KN/m22.1.8 雪荷载：年降雨量 600mm 基

10、本雪压 0.3 KN/m2，2.1.9 活荷载：楼面活荷载标准值：教室、厕所为 2.0 KN/m2；走廊、楼梯间为 2.5 KN/m2；不上人钢筋混凝土屋面为 0.5 KN/m22.2 柱网布置（见图施工图）山东建筑大学成人教育学院 毕业设计42.32.3 梁柱尺寸初定梁柱尺寸初定2.3.1 横向框架梁：梁高 h =（1/121/8）L =（1/121/8)7200=（600800）mm，取 h =700mm；梁宽 b =（1/31/2）h =（1/31/2）700=（233350）mm，取 b =250mm2.3.2 纵向框架梁：为了减少计算工作量和施工方便以及偏于安全考虑，连系梁的截面尺寸

11、一律按最大柱距 L =5400 mm 来确定。梁高 h =（1/121/8）L =（1/121/8)5400=（450675）mm，取 h =600mm；梁宽 b =（1/31/2）h =（1/31/2）600=（200300）mm，取 h =250mm2.3.3 框架柱：底层层高为 4200mm，室内外高差为 450mm，考虑到待建地的地质条件及气候因素，设定其基础顶面距室外地坪 550mm，故：底层柱高为： H=4200+450+550=5200mm； 由于先浇注楼盖，则：l=1.0H=5200mm； 其它层柱高 H=3900mm，同样为现浇楼盖条件下的计算高度l=1.25H=1.2539

12、00=4875mm，采用等截面柱，从限制细长柱考虑，要求： b l/30 =5200/30 =173.33 mmh l/25 =5200/25 =208mm截面尺寸可按下列公式估算：b=H/15=5200/15=346.67mm，取 b=450mm框架柱截面一般都采用方形截面以利于抗震，故取 h=450mm。2.4 楼面板设计2.4.1 设计资料楼面做法：20 厚磨光大理石板（稀水泥填缝，刷草酸、打蜡） 5 厚 M907 石材胶结剂 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 10 厚刷素水泥砂浆一遍 120 厚现浇钢筋混凝土板 铝合金龙骨吊顶楼面荷载：教室及卫生间均布活荷载标准值 2.0 KN/m2

13、走廊及楼梯间均布活荷载标准值 2.5 KN/m2材料：混凝土强度等级 C25；板受力钢筋及其它钢筋采用 HRB235 钢筋2.4.2 楼板的结构平面布置：取板厚为 120mm楼面板采用现浇钢筋混凝土双向板楼盖（区格板 B1、 B2 、 B3 、 B4均为双向板），对此楼面板按弹性小挠度理论进行设计。2.4.3 双向板的设计荷载设计值 恒荷载分项系数为 1.2，活荷载分项系数为 1.4，得 教室及卫生间：g=1.24.39=5.44 KN/m2 q1=1.42.00=2.80 KN/m2 q1/2=1.4 KN/m2 g+ q1/2=6.84 KN/m2山东建筑大学成人教育学院 毕业设计5 g+

14、 q1=8.24 KN/m2 走廊： g=1.24.39=5.44 KN/m2q2=1.42.50=3.5 KN/m2 q2/2=1.75 KN/m2g +q2/2=7.19 KN/m2 g +q2=8.94 KN/m2计算跨度：由于板在各个区格（包括边跨）均为与梁整体现浇， l。=lc(轴线间距离) 2.4.4 弯矩计算跨中最大弯矩为 g +q/2 作用下（内支座固定）的跨中弯矩值，与 q/2 作用下（内支座铰支）的跨中弯矩值之和。混凝土泊松比取 0.2，支座最大负弯矩为 g +q 作用下（内支座固定）的支座弯矩。截面设计对于 B2中的角区格板，不折减 对于 B1区格板，lb/l0 =5.4

15、/8.1 = 0.671.5，折减系数为 0.8 对于 B2中边跨区格板，lb/l0 =4.5/8.1 = 0.561.5，折减系数为 0.8对于 B3区格板和 B4中间跨区格板，折减系数为 0.8对于 B4中边跨区格板，lb/l0 =3.3/4.5=0.731.5，折减系数为 0.8截面有效高度：l01方向跨中截面的 h01=100mm，l02方向跨中截面的h02=90 mm，支座截面的 h0=100mm相邻区格的支座弯矩取绝对值较大者，配筋计算时近似取为 s =0.95；As =m/(0.95 h0 fy)，fy=210 KN/m2，截面配筋计算如表 2.2 所示表 2.2 按弹性理论设计

16、的楼面板截面配筋截面区格方向h0（mm）M (KNM)As (mm2)配筋实际配筋面积 As (mm2)L0110010.270.8=8.22412.038100503B1L02905.110.8=4.09227.798200251L011008.06404.018100503B2（角区格板）L02903.00167.088200251L011008.060.8=6.45323.318150335B2（边跨）L02903.000.8=2.40133.678200251L011004.610.8=3.69184.968200251B3L02901.980.8=1.5888.008200251跨中

17、B4L011003.940.8=3.15157.898200251山东建筑大学成人教育学院 毕业设计6L02902.280.8=1.82101.36820025111100-13.70686.721010078512100-13.70686.721010078513100-18.12908.2712100113122100-9.53477.69810050324100-13.52677.691010078533100-7.67384.46810050334100-7.67384.468100503中支座44100-6.96348.878100503B1短边100-18.12908.271210

18、01131B2短边100-13.52677.6910100785B2长边100-9.53477.698100503边支座B4短边100-6.96348.8781005032.5 框架结构计算2.5.1 计算框架梁柱的线刚度在计算框架梁截面惯性矩 I 时，应考虑到楼板的影响，对于本次设计采用的是现浇楼盖，边跨梁的截面惯性矩 I 扩大为原来的 1.5 倍，中跨梁的截面惯性矩 I 扩大为原来的 2.0 倍，计算过程如下：采用的混凝土强度等级为：梁 C25（EC=28.5106 KN/m2） 柱 C30（EC=30.0106 KN/m2）横向框架梁：跨 AB、CD：i1 =1.5EI/L=（1.528

19、.51061/120.250.73）/7.2=42.42103 KNM跨 BC：i2 =2.0EI/L=（228.51061/120.250.73）/3.3=123.43103 KNM上层柱：i3 =EI/L=（30.01061/120.450.453）/3.9=26.29103 KNM底层柱：i4=EI/L=（30.01061/120.450.453）/5.2=19.71103 KNM令 i1=1，则各杆的相对线刚度为： I1=42.42/42.42=1.0山东建筑大学成人教育学院 毕业设计7 I2=123.43/42.42=2.91I3=26.29/42.42=0.62I4=19.71/4

20、2.42=0.472.5.2 荷载标准值的计算 1、恒荷载标准值的计算参照建筑结构荷载规范对材料及有关建筑做法的取法，分层分部计算出有关恒荷载标准值。(1).屋面线荷载标准值20 厚 1：3 水泥砂浆抹平压光并分格 200.02=0.4 KN/m2 4 厚（一层）高聚物改性沥青卷材防水层（SBS） 0.00410.5=0.042 KN/m2 100 厚 1：10 水泥膨胀蛭石找坡保温层 0.115=1.5 KN/m2 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2 120 厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.0 KN/m2 铝合金龙骨吊顶 0.12 KN/m2屋面恒荷载

21、5.862 KN/m2框架梁自重： 0.25（0.7-0.12）25=3.625 KN/m框架梁粉刷： 0.03（0.7-0.12）217=0.59 KN/m作用在顶层框架梁上的线荷载 g51=3.625+0.59=4.215 KN/m屋面板传给框架梁的均布线荷载： g52 =5.8625.4=31.65 KN/m（2）楼面线荷载标准值20 厚磨光大理石板 0.0228 = 0.56 KN/m2 5 厚 M907 石材胶结剂 0.00510 = 0.05 KN/m2 20 厚 1：3 水泥砂浆找平层 0.0220 = 0.4 KN/m2 10 厚刷素水泥砂浆一遍 0.0120 =0.2 KN/

22、m2 120 厚现浇钢筋混凝土板 0.1225 = 3.0 KN/m2 铝合金龙骨吊顶 0.12KN/m2楼面恒荷载合计： 4.39 KN/m2框架梁自重： 0.25（0.7-0.12）25=3.625 KN/m 框架梁粉刷： 0.03（0.7-0.12）217=0.59 KN/m恒向填充墙体自重： 0.24(3.9-0.7) 7.0=5.38 KN/m恒向填充墙体粉刷： 0.03(3.9-0.7) 217=3.26 KN/m 作用在中间层框架梁上的线荷载为： 边跨梁（跨 AB、CD）、墙体自重产生的线荷载：g边 = 3.625+0.59+5.38+3.26 = 12.86KN/m中跨梁（跨

23、BC）、墙体自重产生的线荷载：g中 = 3.625+0.59= 4.22 KN/m 楼面板传给框架梁的均布线荷载： g = 4.395.4 = 23.71 KN/m（3）.屋面框架节点集中荷载标准值节点 A、D边柱连系梁自重： 0.250.65.425 = 16.88 KN山东建筑大学成人教育学院 毕业设计8边柱连系梁粉刷层 0.03（0.60.12）25.417 = 2.64 KN0.6m 挑檐自重： (0.20.6+0.060.6) 5.425 =21.06 KN屋面连系梁传来自重： 1/25.41/25.45.862 = 42.73KN 顶层边节点 A、D 集中荷载 83.31 KN节点

24、 B、C中柱连系梁自重： 0.250.65.425 = 16.88KN中柱连系梁粉刷层： 0.03（0.60.12）25.417 = 2.64 KN屋面连系梁传来自重：1/25.41/25.45.862+5.4-3.3)+5.4 1.651/25.862=79.00 KN顶层中间节点 B、C 集中荷载 98.52 KN(4).楼面框架节点集中荷载标准值节点 A、D边柱连系梁自重： 16.88KN边柱连系梁粉刷： 2.64 KN铝合金窗自重： 3.92.10.45 = 3.686 KN窗下墙体自重： 0.2413.97.0 = 6.552 KN窗下墙体粉刷： 0.0313.9217=3.978

25、KN 0.24（3.90.6）1.057.0 = 5.82 KN窗间墙体粉刷： 0.03（3.90.6）1.05217=3.53 KN框架柱自重： 0.450.453.925 = 19.74 KN框架柱粉刷： 0.03 （0.45 2+0.21 2）（3.9-0.12）17 = 2.54 KN连系梁传来楼面自重： 1/25.41/25.44.39 = 32.00 KN中间层边跨节点 A、D 集中荷载 97.37KN节点 B、C中柱连系梁自重： 16.88 KN中柱连系梁粉刷： 2.64KN高窗自重： 1.50.60.45 =0.41 KN窗下墙体自重： 0.242.71.57.0 =6.80

26、KN窗下墙体粉刷： 0.032.71.5217=4.13 KN窗间墙体自重： 0.24（3.9-0.6）1.147.0=6.32 KN窗间墙体粉刷： 0.03（3.9-0.6）1.14217=3.84 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计9KN门上墙体自重： 0.241（3.9-2.7）7.0=2.02 KN门上墙体粉刷： 0.031（3.9-2.7）217=1.22 KN门自重： 12.70.2=0.54 KN框架柱自重： 19.74KN框架柱粉刷： 2.54KN楼面连系梁传来自重：1/25.41/25.44.39+(5.4-3.3)+5.4 1.65 1/2 4.39=59.17 KN 中间

27、层中跨节点 B、C 集中荷载 126.25KN 2 活荷载标准值 Qk的计算由荷载规范查得：屋面活荷载标准值取 0.5 KN/m2（不上人屋面）雪荷载标准值为 0.2 KN/m2，两者不应同时考虑，取两者较大值 0.5 KN/m2楼面活荷载标准值：教室、卫生间为 2.0 KN/m2 走道、楼梯间为 2.5 KN/m2顶层活载标准值（屋面）： qAB = qCD = qBC =0.55.4 =2.7 KN/m中间层边跨活载标准值(教室)：qAB = qCD = 2.05.4 = 10.8 KN/m中间层中跨活载标准值（走廊）：qCD = 2.54.5 = 13.5 KN/m集中荷载标准值：顶层集

28、中荷载标准值：PA= PD =1/25.41/25.40.5 = 3.65 KNPB= PC = 1/25.41/25.40.5+(5.4-3.3)+5.4 1.651/20.5=6.74 KN中间层集中荷载标准值：PA= PD = 1/25.41/25.42.0 = 14.58 KNPB= PC = 1/25.41/25.42.0+(5.4-3.3)+5.4 1.651/22.5=30.05 KN3 风何载计算风荷载标准值的计算公式：k =zszo其中：基本风压：o = 0.35 KN/m2 本建筑的总高度为 20.1m30 m，且高宽比 20.1/19.5=1.031.5，故风振系数：z

29、= 1.0风载体形系数：s = 0.8（-0.5） = 1.3 地面的粗糙程度为 C 类，查风压高度变化系数表可求得相应楼层高度处的风压高度变化系数 z。 节点风荷载：Pi=kA计算如表 2.3 所示表 2.3 风荷载计算过程层数zsZi (m)zo (KN/m2)k (KN/m2)Ai (m2) Pi (KN)五层1.01.319.950.840.450.3813.775.23四层1.01.316.050.760.450.3521.067.37山东建筑大学成人教育学院 毕业设计10三层1.01.312.150.740.450.3421.067.16二层1.01.38.250.740.450.

30、3421.067.16一层1.01.34.350.740.450.3422.287.582.5.4 框架结构内力计算（一）恒载作用下的内力计算1 荷载等效恒荷载为竖向荷载，内力计算可采用弯矩二次分配法进行计算,恒荷载作用下的框架计算简图如图 2.6 所示。内力计算过程如下（单位：KNM） 将梯形及三角形分布荷载等效为均布荷载其等效公式如下图所示： 图 2.10 三角形及梯形分布荷载等效为均步荷载示意图计算过程如下表 2.5 所示表 2.5 恒荷载的等效过程楼层梁g1(KN/M)g2(KN/M)1=lo1/(2lo2)g0=(1-212 +13)(KN/M)g1=g1+g0(KN/M)顶层4.2

31、1531.650.33325.8030.02中间层边跨12.8623.710.33319.3332.19楼层梁g1(KN/M)g2(KN/M)g0=5/8 g2(KN/M)g1=g1+g0(KN/M)顶层4.21531.6519.7824.00中间层中跨4.2223.7114.8219.04因为框架对称，荷载也对称，中跨中节点无转角，故只须计算一半即可。框架各杆件的相对线刚度比如下图所示：（注意：中跨梁的相对线刚度须乘以 1/2 的修正系数）1.梁、柱的弯矩计算计算各梁端的固端弯矩，把各梁柱的节点看作是固端支座（相当于附加刚臂）计算结果如下：顶层边跨：M5 边 A = M5 边 B= M5 边

32、 C = M5 边 D = (1/12) 30.028.12 = 164.13 KNM顶层中跨：M5 中 B = M5 中 C = (1/12) 243.32 =21.78KNM中间层边跨： M边 A = M边 B= M边 C = M边 D = (1/12) 32.197.22 = 176.00 山东建筑大学成人教育学院 毕业设计11KNM中间层中跨： M中 B = M中 C = (1/12) 19.043.32 = 17.28 KNM 采用弯矩二次分配法进行计算，计算过程如下：跨中弯矩按下式计算：M中 = 1.02 Mo （1/2）（Ml + Mr），其中，Mo =gl2o，Ml 、Mr81

33、分别为梁左端与右端处调幅后的弯矩值，调幅系数取 = 0.15 顶层： 边跨梁：M5AB= M5CD =1.021/830.027.22-1/20.85(92.53+158.97) = 144.24 KNM中跨梁：M5BC= 1.021/8243.32 -1/20.85(108.2+108.2)= -58.65 KNM 中间层：边跨梁：M4AB = M4CD =1.021/832.198.12-1/20.85(139.24+171.28)= 137.31KNM中跨梁：M4BC = 1.021/819.043.32 -1/20.85(84.77+84.77)=-45.62 KNM边跨梁：M3AB

34、= M3CD =1.021/832.198.12-1/20.85(135.66+170.98)= 138.96KNM中跨梁：M3BC = 1.021/819.043.32 -1/20.85(85.27+85.27)=-46.04KNM边跨梁：M2AB = M2CD =1.021/832.198.12-1/20.85(136.35+164.31)= 141.50KNM中跨梁：M2BC = 1.021/819.043.32 -1/20.85(96.16+96.16)=-55.30 KNM边跨梁：M1AB = M1CD =1.021/832.198.12-1/20.85(120.61+160.53)

35、= 149.80KNM中跨梁：M1BC = 1.021/819.043.32 -1/20.85(106.33+106.33)=-63.94KNM2.梁柱的剪力计算(1).梁的剪力：顶层：边跨梁：其计算简图如下图所示： 图 2.14 顶层边跨由MB = 08.1V1 135.1278.6530.028.14.05 = 0山东建筑大学成人教育学院 毕业设计12 V1 = 114.61 KN V2 = 128.55 KN 中跨梁：其计算简图如下图所示：图 2.15 顶层中跨由MC = 03.3V1 91.9791.97243.31.65 = 0 V1 = V2= 39.6KN 同理得：第四层边跨梁：

36、V1 =127.01 KN V2= 133.73KN第四层中跨梁：V1 = V2= 31.42KN第三层边跨梁：V1 =126.66 KN V2= 134.08KN第三层中跨梁：V1 = V2= 31.42KN第二层边跨梁：V1 =127.44 KN V2= 133.30KN第二层中跨梁：V1 = V2= 31.42KN第一层边跨梁：V1 =126.18 KN V2= 134.56KN第一层中跨梁：V1 = V2= 31.42KN(2).柱的剪力： 顶层： 边柱的剪力: V = (92.53+73.92)/3.9 = 42.68 KN 中柱的剪力：V =（50.77+43.78）/3.9 =

37、24.24 KN 第四层： 边柱的剪力: V = (65.31+67.83)/3.9 = 34.14 KN 中柱的剪力：V =（42.56+42.77）/3.9 = 21.88 KN 第三层： 边柱的剪力: V = (67.83+67.34)/3.9 = 34.66 KN 中柱的剪力：V =（42.77+47.43）/3.9 = 23.13 KN 第二层： 边柱的剪力: V = (69.01+78.79)/3.9 = 37.90 KN 中柱的剪力：V =（47.99+51.80）/3.9 = 25.59 KN 第一层： 边柱的剪力: V = (41.82+20.91)/4.9 = 12.80

38、KN 中柱的剪力：V =（30.04+15.02）/4.9 =9.20 KN 在恒荷载作用下的剪力图如下图所示： 3.梁、柱的轴力计算：顶层边柱轴力：柱顶轴力计算简图如下图所示：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计13 N5 上V1 图 2.17 顶层边柱柱顶轴力G5A N5 上 = G5A V1 = 83.31+114.61 = 197.92 KN柱底轴力计算简图如下图所示： N5 下V1GxG5A图 2.18 顶层边柱柱底轴力N5 下 = G5A V1 Gx (其中，Gx代表柱重墙重门窗自重粉刷层自重) Gx = 19.7+12.56+3.69+2.15 = 38.23 KN N5 下 =

39、G5A V1 Gx = 83.31+114.61+38.23 = 236.15 KN 中柱轴力：柱顶轴力计算简图如下图所示： V1N5 上V2G5B图 2.19 顶层中柱柱顶轴力 N5 上 = G5B V1 V2 = 98.52+128.55+39.6 = 266.67 KN柱底轴力计算简图如下图所示：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计14 V1N5 下V2G5B图 2.20 顶层中柱柱底轴力GyN5 下 = G5B V1 V2 Gy (其中，Gy代表柱重纵墙自重门窗自重粉刷层自重) Gy = 19.74+14.85+1.49+2.15=38.23 KN N5 下 = V1V2 G5BGy =

40、 128.55+39.6+98.52+38.23= 304.9 KN 第四层边柱轴力：柱顶轴力计算简图如下图所示： N4 上V1Gz NNN5 下N5 下图 2.21 第四层边柱柱顶轴力N4 上 = N5 下 V1 Gz (其中，Gz代表边柱连系梁自重粉刷层自重连系梁传来楼面自重) Gz = 16.20+2.64+32.00 = 50.84 KN N4 上 = N5 下 V1 Gz = 236.15+127.0+50.84 = 414.00KN 柱底轴力计算简图如下图所示： N4 下 Gx图 2.22 第四层边柱柱底轴力N4 上 N4 下 = N4 上 Gx = 414.0+38.23 = 4

41、52.23 KN中柱轴力：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计15柱顶轴力计算简图如下图所示： N4 上V1V2Gp NNN5 下N5 下图 2.23 第四层中柱柱顶轴力N4 上 = V1 V2 N5 下Gp (其中，Gp代表中柱连系梁自重粉刷层自重连系梁传来楼面自重) Gp = 16.2+2.64+59.17 = 78.01 KN N4 上 = V1 V2 N5 下Gp = 133.73+31.42+304.9+78.01 = 548.06 KN 柱底轴力计算简图如下图所示： N4 下 Gy图 2.24 第四层中柱柱底轴力N4 上 N4 下 = N4 上 Gy = 548.06+38.23=

42、586.29KN第三层边柱轴力：柱顶轴力计算简图如下图所示： N3 上V1Gz NNN5 下N4 下图 2.25 第三层边柱柱顶轴力 N3 上 = N4 下 V1 Gz = 452.23+126.66+50.84 = 629.73 KN柱底轴力计算简图如下图所示：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计16 N3 下 Gx图 2.26 第三层边柱柱底轴力N3 上 N3 下 = N3 上 Gx = 629.73+38.23 = 667.96 KN中柱轴力：柱顶轴力计算简图如下图所示： N3 上V1V2Gp NNN5 下N4 下图 2.27 第三层中柱柱顶轴力 N3 上 = V1 V2 N4 下Gp =

43、 134.08+31.42+586.29+78.01 =829.8 KN柱底轴力计算简图如下图所示： N3 下 Gy图 2.28 第三层中柱柱底轴力N3 上 N3 下 = N3 上 Gy = 829.8+38.23 = 868.03KN第二层边柱轴力：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计17柱顶轴力计算简图如下图所示： N2 上V1Gz NNN5 下N3 下图 2.29 第二层边柱柱顶轴力 N2 上 = N3 下 V1 Gz = 667.96+127.44+50.84 = 846.24KN柱底轴力计算简图如下图所示： N2 下 Gx图 2.30 第二层边柱柱底轴力N2 上 N2 下 = N2 上

44、 Gx = 846.24+38.23 = 884.47 KN中柱轴力：柱顶轴力计算简图如下图所示： N2 上V1V2Gp NNN5 下N3 下图 2.31 第二层中柱柱顶轴力 N2 上 = V1 V2 N3 下Gp = 133.3+31.42+868.03+78.01 = 1110.76 KN柱底轴力计算简图如下图所示：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计18 N2 下 Gy图 2.32 第二层中柱柱底轴力N2 上 N2 下 = N2 上 Gy = 1110.76+38.23 = 1148.99KN第一层边柱轴力：柱顶轴力计算简图如下图所示： N1 上V1Gz NNN5 下N2 下图 2.33

45、第一层边柱柱顶轴力 N1 上 = N2 下 V1 Gz = 884.47+126.18+50.84 = 1061.49 KN柱底轴力计算简图如下图所示： N1 下 Gx图 2.34 第一层边柱柱底轴力N1 上 N1 下 = N1 上 Gx = 1061.49+38.23 = 1099.72 KN中柱轴力：柱顶轴力计算简图如下图所示：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计19 N1 上V1V2Gp NNN5 下N2 下图 2.35 第一层中柱柱顶轴力 N1 上 = V1 V2 N2 下Gp = 134.56+31.42+1148.99+78.01 = 1392.98 KN柱底轴力计算简图如下图所示：

46、 N1 下 Gy图 2.36 第一层中柱柱底轴力N1 上 N1 下 = N1 上 Gy = 1392.98+38.23 = 1431.21KN经计算可知，梁的轴力同柱的轴力相比非常小，对梁的截面设计不起控制作用，故可忽略不计，则该框架柱在恒荷载作用下的轴力图如下图所示：（二）活载作用下的内力计算1 荷载等效，计算过程见表 2.6 所示表 2.6 活荷载的荷载等效过程楼层梁q(KN/M)1=lo1/(2lo2)g0=(1-212 +13)q(KN/M)顶层2.260.3331.84中间层边跨10.800.3338.80楼层梁q(KN/M)q0=5/8 q(KN/M)顶层2.261.41中间层中跨

47、13.508.441.梁、柱的弯矩计算在本次设计中，屋面活荷载与楼面活荷载同恒荷载相比，其值要小得多，所以在本次毕业设计就不考虑活荷载的最不利布置，采用近似的活荷载满跨山东建筑大学成人教育学院 毕业设计20布置进行内力计算，计算时仍采用弯矩二次分配法，各梁在活荷载作用下的固端弯矩如下：顶层：边跨梁：M5 边 A = M5 边 B= M5 边 C = M5 边 D = (1/12) 1.848.12 = 10.06 KNM中跨梁：M5 中 B = M5 中 C = (1/12) 1.413.32 = 1.28 KNM中间层： 边跨梁：M边 A = M边 B= M边 C = M边 D = (1/1

48、2) 8.88.12 = 48.11 KNM 中跨梁：M中 B = M中 C = (1/12) 8.443.32 = 7.66 KNM 将各梁端弯矩进行调幅，调幅系数取 = 0.15，跨中弯矩按下式计算，M中 = 1.02 Mo （1/2）（Ml + Mr），其中，Mo =gl2o，Ml 、Mr分别81为梁左端与右端处调幅后的弯矩值，考虑到活荷载最不利的布置影响，将跨中弯矩乘以 1.1 的提高系数顶层： 边跨梁：M5AB= M5CD =1.021/81.848.12-1/20.85(8.82+10.56) = 7.16 KNM中跨梁：M5BC= 1.021/81.413.32 -1/20.85

49、(5.33+5.33)= -2.57 KNM 中间层：边跨梁：M4AB = M4CD =1.021/88.808.12-1/20.85(34.82+46.71)= 38.96KNM中跨梁：M4BC = 1.021/88.443.32 -1/20.85(26.3+26.3)=-10.64 KNM边跨梁：M3AB = M3CD =73.61-1/20.85(36.88+47.35) = 37.81KNM中跨梁：M3BC = 11.72 -1/20.85(25.25+25.25)=-9.74KNM边跨梁：M2AB = M2CD =73.61-1/20.85(37.07+47.38) = 37.72K

50、NM中跨梁：M2BC = 11.72 -1/20.85(25.2+25.2)=-9.7 KNM边跨梁：M1AB = M1CD =73.61-1/20.85(32.76+46.55) = 39.9KNM中跨梁：M1BC = 11.72 -1/20.85(27.71+27.71) =-11.83KNM2.梁、柱的剪力计算(1).梁的剪力：顶层边跨梁： 其计算简图如下图所示： 图 2.41 顶层边跨由MB = 0 8.1V1 8.98-7.5-1.84 8.14.05= 0 得 V1 = 7.27 KNV2 = 7.63 KN山东建筑大学成人教育学院 毕业设计21 中跨梁：其计算简图如下图所示：图

51、2.42 顶层中跨由MC = 0 3.3V1 4.53-4.53-1.413.31.65 = 0 得 V1 = V2 =2.33 KN 同理得：第四层边跨梁：V1 =34.39 KN V2= 36.89KN第四层中跨梁：V1 = V2= 13.93KN第三层边跨梁：V1 =34.54 KN V2= 36.74KN第三层中跨梁：V1 = V2= 13.93KN第二层边跨梁：V1 =34.56 KN V2= 36.72KN第二层中跨梁：V1 = V2= 13.93KN第一层边跨梁：V1 =34.19 KN V2= 37.09KN第一层中跨梁：V1 = V2= 13.93KN(2).柱的剪力：顶层：

52、边柱的剪力: V = (8.82+14.93)/3.9 = 6.09 KN 中柱的剪力：V =（5.23+8.91）/3.9 = 3.63 KN 第四层： 边柱的剪力: V = (19.89+18.44)/3.9 = 9.83 KN 中柱的剪力：V =（11.5+11.05）/3.9 = 5.78 KN 第三层： 边柱的剪力: V = (18.44+18.31)/3.9 = 9.42 KN 中柱的剪力：V =（11.05+11.03）/3.9 = 5.66 KN 第二层： 边柱的剪力: V = (18.76+21.42)/3.9 = 10.3 KN 中柱的剪力：V =（11.16+12.08）

53、/3.9 = 5.96 KN第一层： 边柱的剪力: V = (11.34+5.67)/4.9 = 3.47 KN 中柱的剪力：V =（6.76+3.38）/4.9 = 2.07 KN 3.梁、柱的轴力计算顶层： 边柱轴力：边柱轴力计算简图如下图所示：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计22 N5V1 图 2.44 顶层边柱轴力P5A N5 = P5A V1 = 3.65+7.27 = 10.92 KN中柱轴力：中柱轴力计算简图如下图所示： V1N5V2图 2.45 顶层中柱轴力P5B N5 = P5B V1 V2 = 67.4+7.63+2.33= 77.36 KN第四层： 边柱轴力：边柱轴力计

54、算简图如下图所示： N4V1P4A NN5 下N5图 2.46 第四层边柱轴力 N4 = P4A V1 N5 = 14.58+34.39+10.92 = 59.89 KN中柱轴力：中柱轴力计算简图如下图所示：山东建筑大学成人教育学院 毕业设计23 N4V1V2P4B NNN5 下N5图 2.47 第四层中柱轴力N4 = P4B V1 V2 N5 = 30.05+36.89+13.93+77.36 =158.23 KN第三层： 边柱轴力：边柱轴力计算简图如下图所示： N3V1P3A NN5 下N4图 2.48 第三层边柱轴力 N3 = P3A V1 N4 = 14.58+34.54+59.89

55、= 109.01 KN中柱轴力：中柱轴力计算简图如下图所示： N3V1V2P3B NNN5 下N4图 2.49 第三层中柱轴力 N3 = P3B V1 V2 N4 = 30.05+36.74+13.93+158.23 = 238.95 KN山东建筑大学成人教育学院 毕业设计24 第二层：边柱轴力：边柱轴力计算简图如下图所示： N2V1P2A NN5 下N3图 2.50 第二层边柱轴力 N2 = P2A V1 N3 = 14.58+34.56+109.01 = 158.15 KN中柱轴力：中柱轴力计算简图如下图所示： N2V1V2P2B NNN5 下N3图 2.51 第二层中柱轴力 N2 = P

56、2B V1 V2 N3 = 30.05+36.72+13.93+238.95 = 319.65 KN第一层： 边柱轴力：边柱轴力计算简图如下图所示： N1V1P1A NN5 下N2图 2.52 第一层边柱轴力 N1 = P1A V1 N2 = 14.58+34.19+158.15=206.92 KN山东建筑大学成人教育学院 毕业设计25中柱轴力：中柱轴力计算简图如下图所示： N1V1V2P1B NNN5 下N2图 2.53 第一层中柱轴力 N1 = P1B V1 V2 N2 = 30.05+37.09+13.93+319.65=400.72 KN由计算可知，梁上的轴力与柱子的轴力相比非常小，对

57、梁的截面设计不起控制作用，可忽略不计。则框架结构在活荷载作用下的轴力图如下图所示： 图 2.54 活荷载作用下的框架轴力图（单位：KN)(三) 风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的内力计算采用 D 值法， （1）把各层的层间总剪力 Vj 分配给该层的各个柱子，各层的总剪力值分别如下：V5 = P5 =5.23 KNV4 = P4 V5 = 7.37+5.23=12.6 KNV3 = P3 V4 = 7.16+12.6=19.76 KNV2 = P2 V3 = 7.16+19.76=26.92 KNV1 = P1 V2 = 7.58+26.92=34.50 KN风荷载作用下的剪力计算过程如表 2

58、.7 所示表 2.7 风荷载作用下柱的剪力计算过程楼层PW（KN）柱号KDjk=12ic/hj2DjkVjk边柱1.410.410.41(12 ic/ h52)0.925 层5.23中柱6.130.750.75(12 ic/ h52)2.32(12ic/ h52)1.69边柱1.410.410.41(12 ic/ h42)2.234 层12.60中柱6.130.750.75(12 ic/ h42)2.32(12ic/ h42)4.07边柱1.410.410.41(12 ic/ h32)3.493 层19.76中柱6.130.750.75(12 ic/ h32)2.32(12ic/ h32)6.

59、392 层26.92边柱1.410.410.41(12 ic/ h22)2.32(12ic/ h22)4.76山东建筑大学成人教育学院 毕业设计26中柱6.130.750.75(12 ic/ h22)8.70边柱1.800.610.61(12 ic/ h12)7.211 层34.5中柱7.700.850.85(12 ic/ h12)2.95(12ic/ h12)10.04（2）求反弯点高度。由计算简图知风荷载分布较接近于均布荷载，故yy0可由表查得，本设计中各层横梁线刚度相同，层高除底层外均相同，则y1=y2=y3=0，因此柱底至反弯点高度=y0hy（3）风荷载作用下的框架内力计算过程。求得各

60、柱的反弯点高度 y0h 和杆端剪力 Vjk 后即可求出各杆端弯距，再根据节点平衡条件得梁端弯距，并进而求出各梁端剪力和各柱轴力。计算过程如表 2.9表 2.8 柱反弯点高度楼层层高（m）柱号Ky0=y0hy边柱1.410.3711.4475 层3.9中柱6.130.4501.755边柱1.410.4211.6404 层3.9中柱6.130.5001.950边柱1.410.4711.8353 层3.9中柱6.130.5001.950边柱1.410.5001.9502 层3.9中柱6.130.5001.950边柱1.800.5702.7931 层4.9中柱7.700.5502.695表 2.9 柱