[江苏]6层混凝土框架结构中学教学楼毕业设计（word187页）

1、高等学校土木工程专业毕业设计指导用书混凝土框架结构设计主编徐秀丽参编韩丽婷刘子彤张国华等主审叶燕华 内容提要本书为土木工程专业系列选修课教材中的土木工程专业毕业设计指导用书，主要内容包括建筑结构的选型与布置、结构计算简图确定、框架结构内力计算方法、荷载组合及内力组合原则、框架梁柱截面设计、板设计、楼梯结构设计、基础设计、PKPM软件在框架结构设计中的应用、结构施工图绘制、单位工程施工组织设计，由一翔实完整的工程结构设计实例贯穿全书，其间穿插结构设计各阶段的知识要点和计算分析方法，突出重点、难点，并附有符合现行设计表达要求的用平法表示的主要结构构件施工图。全书安排内容满足土木工程专业的教学计划要

2、求，且符合社会发展对土木工程专业房屋建筑方向毕业生的具体需要，可供高等院校全日制本、专科毕业设计用书，也可作为土木工程设计、施工、教学人员参考。前言目前土木工程专业房屋建筑工程方向本科毕业生虽然有相当一部分都直接从事建筑工 程施工工作， 但大多数学校仍将框架结构设计作为毕业设计的主要选题， 主要是框架结构的 结构类型在建筑结构中具有代表性， 难度及工作量也较适宜于一般学生的学习水平。 通过结 构设计的全过程训练， 帮助学生对建筑结构的基本概念、 一般构造要求进行系统全面的梳理， 对今后无论是从事设计、 施工还是其它相关工作的毕业生都具有指导作用。 为符合面向经济 建设、结合生产实际的具体需求，

3、使学生能更快地适应具体工作，编者认为应对毕业设计内 容进行相应调整，宜以结构设计为主要内容，手算分析与专业软件分析相结合，并加入部分 施工组织设计工作。 本指导书的编写体系采用两条平行路线， 一部分为结构设计的基本概念、 设计方法和计 算步骤， 另一部分为一非常翔实完整的工程结构设计实例。 每一章都先对该部分要掌握的知 识要点和计算分析方法进行简要阐述，突出重点、难点，在此基础上再通过设计实例提供具 体的实施方法和步骤，使理论与实际充分融合。两部分内容互相穿插，可有目的地引导学生 学习结构设计的基本理论知识和方法，有效避免对例题的生搬硬套。 本书第一章至七章、第九章由徐秀丽、韩丽婷编写，第八章

4、由刘子彤编写，第十章由范 苏榕、徐秀丽编写，第十一章由张国华编写，全书由徐秀丽统稿，叶燕华主审。本书书稿自 2003 年开始一直作为南京工业大学毕业设计内部指导教材，每年都根据使用过程中指导教 师和学生提出的意见建议进行修改完善， 先后有多位研究生及本科生对本书的设计实例进行了累计十多遍的计算修改，力求每一个数据的准确性，使本教材更具参考性。他们是 99 级 专升本函授生无锡设计院的杨志诚工程师，02 级研究生于兰珍、戴家东，02 级本科生王海 洋，05 级研究生马文静，06 级研究生马静静，特别是 05 级研究生徐士云，从本科毕业设计 开始的近三年中，一直都在帮助完善设计实例，并完成了部分插

5、图及排版工作，为此投入了 大量的精力。刘伟庆教授、王曙光教授对本书的编写内容也提出了一些建设性建议，衷心感 谢为本书付出辛勤劳动的同仁和同学们。 在撰写本书的过程中参考了较多的教材、 专业设计手册及国家规范， 但由于编写时间较 长，有些资料已难以列出，在此一并向有关作者表示感谢。 由于水平有限，书中错误及不当之处在所难免，敬请读者、专家指正，以便及时修正和完善。编者2007年10 月目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc418474478 第一章结构选型与布置 PAGEREF _Toc418474478 h 1 HYPERLINK l _Toc41847447

6、9 1.1结构选型 PAGEREF _Toc418474479 h 1 HYPERLINK l _Toc418474480 1.2结构布置 PAGEREF _Toc418474480 h 1 HYPERLINK l _Toc418474481 1.3 设计例题已知条件 PAGEREF _Toc418474481 h 3 HYPERLINK l _Toc418474482 第二章确定计算简图 PAGEREF _Toc418474482 h 10 HYPERLINK l _Toc418474483 2.1基本理论 PAGEREF _Toc418474483 h 10 HYPERLINK l _To

7、c418474484 2.2设计例题 PAGEREF _Toc418474484 h 16 HYPERLINK l _Toc418474485 2.2.1确定计算简图 PAGEREF _Toc418474485 h 16 HYPERLINK l _Toc418474486 2.2.2梁、柱截面尺寸 PAGEREF _Toc418474486 h 17 HYPERLINK l _Toc418474487 2.2.3材料强度等级 PAGEREF _Toc418474487 h 17 HYPERLINK l _Toc418474488 2.2.4荷载计算 PAGEREF _Toc418474488

8、h 17 HYPERLINK l _Toc418474489 第三章框架内力计算 PAGEREF _Toc418474489 h 24 HYPERLINK l _Toc418474490 3.1计算方法 PAGEREF _Toc418474490 h 24 HYPERLINK l _Toc418474491 3.1.1竖向荷载作用下框架内力计算 PAGEREF _Toc418474491 h 24 HYPERLINK l _Toc418474492 3.1.2框架活荷载不利布置 PAGEREF _Toc418474492 h 26 HYPERLINK l _Toc418474493 3.1.3

9、水平荷载作用下框架内力计算 PAGEREF _Toc418474493 h 27 HYPERLINK l _Toc418474494 3.2例题计算 PAGEREF _Toc418474494 h 30 HYPERLINK l _Toc418474495 3.2.1恒载作用下的框架内力 PAGEREF _Toc418474495 h 30 HYPERLINK l _Toc418474496 3.2.2活载作用下的框架内力 PAGEREF _Toc418474496 h 36 HYPERLINK l _Toc418474497 3.2.3风荷载作用下的位移、内力计算 PAGEREF _Toc41

10、8474497 h 51 HYPERLINK l _Toc418474498 3.2.4地震作用下横向框架的内力计算 PAGEREF _Toc418474498 h 54 HYPERLINK l _Toc418474499 第四章框架内力组合 PAGEREF _Toc418474499 h 61 HYPERLINK l _Toc418474500 4.1荷载组合 PAGEREF _Toc418474500 h 61 HYPERLINK l _Toc418474501 4.2控制截面及最不利内力 PAGEREF _Toc418474501 h 62 HYPERLINK l _Toc4184745

11、02 4.2.1控制截面 PAGEREF _Toc418474502 h 62 HYPERLINK l _Toc418474503 4.2.2最不利内力组合 PAGEREF _Toc418474503 h 63 HYPERLINK l _Toc418474504 4.4例题计算 PAGEREF _Toc418474504 h 63 HYPERLINK l _Toc418474505 第五章框架梁柱截面设计 PAGEREF _Toc418474505 h 69 HYPERLINK l _Toc418474506 5.1理论基础 PAGEREF _Toc418474506 h 69 HYPERLI

12、NK l _Toc418474507 5.2例题计算 PAGEREF _Toc418474507 h 71 HYPERLINK l _Toc418474508 第六章楼梯结构计算设计 PAGEREF _Toc418474508 h 76 HYPERLINK l _Toc418474509 6.1基本理论 PAGEREF _Toc418474509 h 76 HYPERLINK l _Toc418474510 6.1.1板式楼梯 PAGEREF _Toc418474510 h 76 HYPERLINK l _Toc418474511 6.1.2梁式楼梯 PAGEREF _Toc418474511

13、 h 78 HYPERLINK l _Toc418474512 6.2例题设计 PAGEREF _Toc418474512 h 79 HYPERLINK l _Toc418474513 第七章现浇楼面板设计 PAGEREF _Toc418474513 h 82 HYPERLINK l _Toc418474514 7.1计算方法 PAGEREF _Toc418474514 h 82 HYPERLINK l _Toc418474515 7.1.1单向板肋形楼盖 PAGEREF _Toc418474515 h 82 HYPERLINK l _Toc418474516 7.1.2双向板肋形楼盖 PAG

14、EREF _Toc418474516 h 85 HYPERLINK l _Toc418474517 7.2例题计算 PAGEREF _Toc418474517 h 86 HYPERLINK l _Toc418474518 7.2.1跨中最大弯矩 PAGEREF _Toc418474518 h 87 HYPERLINK l _Toc418474519 7.2.2求支座中点最大弯矩 PAGEREF _Toc418474519 h 87 HYPERLINK l _Toc418474520 第八章基础设计 PAGEREF _Toc418474520 h 91 HYPERLINK l _Toc41847

15、4521 8.1柱下独立基础设计 PAGEREF _Toc418474521 h 91 HYPERLINK l _Toc418474522 8.1.1按持力层强度初步确定基础底面尺寸 PAGEREF _Toc418474522 h 91 HYPERLINK l _Toc418474523 8.1.2抗震承载力验算 PAGEREF _Toc418474523 h 93 HYPERLINK l _Toc418474524 8.1.3地基软卧层强度验算 PAGEREF _Toc418474524 h 93 HYPERLINK l _Toc418474525 8.1.4地基变形验算 PAGEREF _

16、Toc418474525 h 94 HYPERLINK l _Toc418474526 8.1.5确定基础高度 PAGEREF _Toc418474526 h 94 HYPERLINK l _Toc418474527 8.1.6基础底板配筋 PAGEREF _Toc418474527 h 96 HYPERLINK l _Toc418474528 8.2基础设计例题 PAGEREF _Toc418474528 h 97 HYPERLINK l _Toc418474529 8.2.1荷载计算 PAGEREF _Toc418474529 h 97 HYPERLINK l _Toc418474530

17、8.2.2确定基础底面积 PAGEREF _Toc418474530 h 97 HYPERLINK l _Toc418474531 8.2.3地基变形验算 PAGEREF _Toc418474531 h 101 HYPERLINK l _Toc418474532 8.2.4基础结构设计 PAGEREF _Toc418474532 h 103 HYPERLINK l _Toc418474533 第九章 PKPM软件在框架结构设计中的应用 PAGEREF _Toc418474533 h 107 HYPERLINK l _Toc418474534 9.1PKPM软件介绍 PAGEREF _Toc41

18、8474534 h 107 HYPERLINK l _Toc418474535 9.2框架结构设计在PKPM系列软件中的实施 PAGEREF _Toc418474535 h 107 HYPERLINK l _Toc418474536 9.2.1PMCAD全楼结构模型建立 PAGEREF _Toc418474536 h 107 HYPERLINK l _Toc418474537 9.2.2PK模块分析单榀框架内力 PAGEREF _Toc418474537 h 114 HYPERLINK l _Toc418474538 9.2.3TAT-8空间框架分析及平法配筋施工图绘制 PAGEREF _To

19、c418474538 h 120 HYPERLINK l _Toc418474539 9.3软件分析结果与手算结果分析比较 PAGEREF _Toc418474539 h 128 HYPERLINK l _Toc418474540 第十章施工图绘制 PAGEREF _Toc418474540 h 131 HYPERLINK l _Toc418474541 10.1结构施工图的表示方法 PAGEREF _Toc418474541 h 131 HYPERLINK l _Toc418474542 10.2各类结构构件的平法施工图 PAGEREF _Toc418474542 h 133 HYPERLI

20、NK l _Toc418474543 10.2.1柱平法施工图 PAGEREF _Toc418474543 h 133 HYPERLINK l _Toc418474544 10.2.2梁平法施工图 PAGEREF _Toc418474544 h 134 HYPERLINK l _Toc418474545 10.2.3板平法施工图 PAGEREF _Toc418474545 h 134 HYPERLINK l _Toc418474546 10.2.4楼梯平法施工图 PAGEREF _Toc418474546 h 135 HYPERLINK l _Toc418474547 10.2.5基础平法施工

21、图 PAGEREF _Toc418474547 h 135 HYPERLINK l _Toc418474548 10.2.6标准构件详图 PAGEREF _Toc418474548 h 135 HYPERLINK l _Toc418474549 10.3例题部分施工图 PAGEREF _Toc418474549 h 135 HYPERLINK l _Toc418474550 第十一章单位工程施工组织设计 PAGEREF _Toc418474550 h 144 HYPERLINK l _Toc418474551 11.1单位工程施工组织设计概述 PAGEREF _Toc418474551 h 1

22、44 HYPERLINK l _Toc418474552 11.1.1单位工程施工组织设计的编制依据 PAGEREF _Toc418474552 h 145 HYPERLINK l _Toc418474553 11.1.2单位工程施工组织设计的编制程序和基本内容 PAGEREF _Toc418474553 h 145 HYPERLINK l _Toc418474554 11.2单位工程施工组织设计指导 PAGEREF _Toc418474554 h 146 HYPERLINK l _Toc418474555 11.2.1工程概况 PAGEREF _Toc418474555 h 146 HYPE

23、RLINK l _Toc418474556 11.2.2施工准备 PAGEREF _Toc418474556 h 147 HYPERLINK l _Toc418474557 11.2.3施工方案 PAGEREF _Toc418474557 h 148 HYPERLINK l _Toc418474558 11.2.4施工进度计划 PAGEREF _Toc418474558 h 149 HYPERLINK l _Toc418474559 11.2.5资源需要量计划 PAGEREF _Toc418474559 h 150 HYPERLINK l _Toc418474560 11.2.6施工现场平面图

24、 PAGEREF _Toc418474560 h 151 HYPERLINK l _Toc418474561 11.2.7技术措施 PAGEREF _Toc418474561 h 152 HYPERLINK l _Toc418474562 11.3某中学教学楼施工组织设计实例 PAGEREF _Toc418474562 h 152 HYPERLINK l _Toc418474563 11.3.1工程概况 PAGEREF _Toc418474563 h 152 HYPERLINK l _Toc418474564 11.3.2施工准备工作 PAGEREF _Toc418474564 h 153 H

25、YPERLINK l _Toc418474565 11.3.3施工方案 PAGEREF _Toc418474565 h 156 HYPERLINK l _Toc418474566 11.3.4施工进度计划 PAGEREF _Toc418474566 h 166 HYPERLINK l _Toc418474567 附录1规则框架承受均布及倒三角形分布水平力作用时标准反弯点的高度比 PAGEREF _Toc418474567 h 170 HYPERLINK l _Toc418474568 附录2 双向板弯矩、挠度计算系数 PAGEREF _Toc418474568 h 175 HYPERLINK

26、l _Toc418474569 主要参考文献 PAGEREF _Toc418474569 h 179第一章结构选型与布置结构设计的主要内容包括：结构选型、结构布置、确定计算简图、选择合理简单的计算方法进行各种荷载作用下的内力计算、荷载效应组合、截面配筋设计（计算、构造）、绘施工图。1.1结构选型结构选型是一个综合性问题，应选择合理的结构形式。根据结构受力特点，常用的建筑结构形式有：混合结构、框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构（一般剪力墙结构、筒体剪力墙结构、筒中筒剪力墙结构）等。混和结构主要是墙体承重，由于取材方便，造价低，施工方便，我国广泛地应用于多层民用建筑中，但砌体结构强度低、自重大、

27、抗震性能较差，一般用于7层及7层以下的建筑。框架结构是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构，框架结构的特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙体起维护作用，其整体性和抗震性均好于混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型，但随着层数和高度的增加，构件截面面积和钢筋用量增多，侧向刚度越来越难以满足设计要求，一般不宜用于过高的建筑，现浇框架结构适用最大高度见表1-1。框架剪力墙结构是在框架中设置一些剪力墙，既能满足平面布置灵活，又能满足结构抗侧力要求，一般常用于1025层的建筑中。剪力墙结构是依靠剪力墙承受竖向及水平荷载，整体性好、刚度大、抗震性能好，常用于2050层

28、的高层建筑。现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度(m)表1-1结构体系设防烈度6789框架结构60554525结构选型时需充分了解各类结构型式的优缺点、 应用范围、 结构布置原则和大致的构造尺寸等， 根据建筑物高度及使用要求，结合具体建设条件，进行综合分析，从而做出最终的决定。结构设计 中，选择合理科学的建筑结构体系非常重要，是达到既安全可靠又经济合理的重要前提。 实际工程中，多层与小高层常采用框架结构体系。在我国，由于经济水平及其它条件的限制， 混凝土框架结构比钢框架结构应用要广，因此本书以现浇钢筋混凝土框架结构作为分析实例。1.2结构布置进行混凝土框架结构布置的主要工作是合理地确定梁、柱的位置

29、及跨度。其基本原则是：(1)结构平面形状和立面体型宜简单、规则，使刚度均匀对称，减小偏心和扭转。(2)控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移，钢筋混凝土框架结构高宽比限值为：非抗震设防时为5，6度、7度抗震设防时为4，8度抗震设防时为3，9度抗震设防时为2。(3)尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化梁设计及施工。框架结构的柱网尺寸，即平面框架的柱距(开间、进深)和层高，首先要满足生产工艺和其他使用功能的要求，柱网布置方式可分为内廊式、等跨式、不等跨式等几种，见图1-1；其次是满足建筑平面功能的要求，如图1-2；此外，平面应尽可能简单规则、受力合理，使各构件跨度、内力分布均衡，如图1-3

30、。工程实践中常用的梁、板跨度：主梁（与框架柱相连且承担楼面板主要荷载的梁）跨度58m，次梁跨度46m，单向板跨1.72.5m，一般不得超过3m，双向板跨4m左右，荷载较大时宜取较小值，因为板跨直接影响板厚，而板的面积较大，板厚度的增加对材料用量及结构自重增加影响较大。(4)房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时，伸缩缝将房屋分成若干温度区段。伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋产生裂缝而设置的。在伸缩缝处，基础顶面以上的结构和建筑全部分开。现浇钢筋混凝土框架结构的伸缩缝最大间距为55m。确定层高、柱网尺寸后，应选择合理的结构平面布置方案，即选择合理的楼盖类型

31、。详见第7章。1.3 设计例题已知条件题目：江苏省南京市六合区某中学教学楼根据建筑方案图，本工程结构为四层钢筋混凝土框架，建筑面积约2800m2，建筑一层平面图、南立面图、东立面图及剖面图分别见图1-4、1-5、1-6、1-7，结构标准层平面及剖面简图如图1-8、1-9所示，其它条件如下：1.气象资料（1）基本风压值：W0=0.40kN/m2（2）基本雪压值：S0=0.65kN/m22.水文地质资料场地条件：拟建场地地表平整，现场地标高变化范围在6.72-7.25m，土层分布见图1-10。场地地下水类型上层滞水，水位在地表下1.8m。场地土层等效剪切波速为145m/s，3mdov50m。场地为

32、稳定场地,类别类。场地土层物理力学指标见表：土层号天然含水量(%)天然重度(KN/m3)天然孔隙比e塑性指数IP液性指数IL抗剪强度指标压缩指标ES1-2承载力特征值fak(kPa)Ck(kpa)k()/17.2/27.619.30.80313.10.6130.110.77.512035.917.81.14713.91.2415.76.42.56528.319.30.80512.90.6334.811.28.61603.抗震设防烈度：七度。（假定场地覆盖层厚度大于9m，小于80m。）4.荷载资料（1）教学楼楼面活载，查建筑结构荷载规范(GB500092001)，确定楼面活载标准值为2kN/m2

33、；（2）不上人屋面：活载标准值为0.7kN/m2；（3）屋面构造：35厚490490的C20预制钢筋混凝土架空板、防水层、20厚1:3水泥砂浆找平层，现浇钢筋混凝土屋面板、12厚纸筋石灰粉平顶；（4）楼面构造：水泥楼面：10厚1:2水泥砂浆面层压实抹光、15厚1:3水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、12厚纸筋石灰粉平顶；（5）围护墙：围护墙采用200厚非承重空心砖（19019090,容重3.6kN/m2），M5混合砂浆砌筑，双面粉刷(容重3.6kN/m2)，每开间采用33002100（bh）通长塑钢窗。本工程采用全现浇框架结构，由于开间较小，双向板的跨度超过经济跨度不多，同时考虑使用要求，

34、在楼面不设次梁。第二章确定计算简图2.1基本理论实际建筑结构是三维空间结构，且结构材料和结构荷载都具有随机性，使结构精确分析十分困难。在没有计算机辅助设计的情况下，当结构布置规则、荷载分布均匀时，我们通常将空间框架简化为平面框架采用手算进行分析，其中计算模型和受力分析都必须进行不同程度的简化。要计算出框架结构中梁柱内力，必须首先确定框架结构简化后的计算简图，即需确定框架的计算单元、框架的跨度、层高、构件截面、框架承受荷载等。1.计算单元一般取中间具有代表性的一榀框架进行分析，见图25（a）；现浇框架梁柱的连接节点简化为刚接，框架柱与基础的连接简化为固结。2.跨度、层高结构计算中，杆件用其轴线来

35、定位，框架梁跨度取柱子轴线之间的距离，当上下层柱截面尺寸变化时，一般以最小截面的形心线来确定。框架层高，底层取基础顶面到二层楼板结构顶面的距离，其余层取下层结构楼面到上层结构楼面的距离。此阶段由于基础设计还未进行，可初步估算基础顶面的位置：根据地基土层的分布情况，初步确定基础的形式、基础高度和持力层位置，即可估算出基础顶面的位置，如图2-1所示。当基础埋置较深，若采用刚性地面，也可直接采用h1=底层层高+0.5m进行计算。3.构件材料选择1）混凝土选择混凝土强度等级时要根据混凝土结构的环境类别，满足混凝土耐久性要求；当采用HRB335钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20；当采用HRB400和R

36、RB400钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。抗震设计时，现浇框架梁、柱、节点的混凝土强度等级按一级抗震等级设计时，不应低于C30；按二四级和非抗震设计时，不应低于C20。现浇框架梁的混凝土强度等级不宜大于C40；框架柱的混凝土强度等级：抗震设防烈度为9度时不宜大于C60，抗震设防烈度为8度时不宜大于C70。为便于施工，梁、柱混凝土最好采用相同强度等级，常用C30C40。2）钢筋结构构件中的普通纵向受力钢筋宜选用HRB400、HRB335钢筋；箍筋宜

37、选用HRB335、HRB400、HPB235钢筋。对于钢筋混凝土框架梁、柱等主要结构构件的纵向受力钢筋，通常采用HRB400或HRB335钢筋，构造钢筋及箍筋可采用HPB235；对于钢筋混凝土板、墙等构件的受力钢筋，可采用HPB235或HRB335，构造钢筋采用HPB235钢筋。4.构件截面估算及弯曲刚度的确定1）柱柱的截面尺寸，宜符合下列各项要求：矩形截面柱在非抗震设计时，边长不宜小于250mm，抗震设计时截面的宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱直径不宜小于350mm；剪跨比宜大于2；截面长边与短边的边长比不宜大于3。若采用横向或纵向承重框架，框架柱宜采用矩形截面，若采用纵横向承重框架，则

38、宜采用方形截面。柱轴压比不宜超过建筑抗震设计规范（GB50011-2001）表6.3.7的规定，即抗震等级分别为一、二、三的框架结构，柱轴压比限值分别为0.7、0.8、0.9。轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。在初步估算柱截面面积时，应满足下式：式中Nc：考虑地震荷载组合时柱的轴力设计值，可进行初步估算，NCNc；C：弯矩对框架柱轴力的影响，中柱扩大系数取1.1，边柱1.2； SmkNN2/)1412(，S为该柱承担的楼面荷载面积，近似按1/2柱距划分；：轴压比，柱轴压比不宜超过建筑抗震设计规范的规定。2）梁梁的截面尺寸，宜符合下列各项要求：截面

39、宽度不宜小于200mm；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4。梁截面一般可先按下列方法估算：（1）框架主梁：h=(1/121/8)l，b=(1/21/3.5)h，bbc/2，250（2）框架纵梁、承重梁：h=(1/121/8)l；非承重梁：h=(1/181/15)l（3）次梁：h=(1/181/15)l在初步确定梁尺寸后，可按全部荷载的0.60.8作用在框架梁上，按简支梁进行抗弯、抗剪截面校核，验算梁截面尺寸的合理性。（4）现浇板：连续单向板hl/40，连续双向板hl/50，h80；其中h为梁截面高度，b为梁截面宽度，bc为柱截面宽度，l为梁的跨度。框架结构中，当梁柱有偏心时，梁

40、中线与柱中线之间的偏心矩不宜大于柱宽的1/4。在计算梁、柱弯曲刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的截面惯性矩取I=2I0；边框架梁取I=1.5I0；在装配整体式楼盖中，中框架梁的截面惯性矩取I=1.5I0；边框架梁取I=1.2I0，I0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。框架柱的惯性矩按实际截面尺寸确定。梁、柱抗弯线刚度按lEIi计算，式中E为混凝土弹性模量，l为梁、柱长度，I为梁、柱截面惯性矩。5.荷载框架结构一般承担的荷载主要有：楼（屋）面恒载、使用活荷载、风荷载、地震作用及框架自重。1）楼（屋）面恒载：包括楼（屋）面板自重、建筑面层自重、天花板自重，恒载标准值等于构

41、件的体积乘以材料的自重。构件材料的自重可从建筑结构荷载规范(GB50009-2001)中查得。2）楼（屋）面活荷载：活荷载根据建筑结构的使用功能由建筑结构荷载规范（GB50009-2001）查出，活荷载为面荷载。多、高层建筑中的楼面活荷载，不可能以荷载规范所给的标准值同时满布在所有的楼面上，所以在结构设计时可考虑楼面活荷载折减。对于住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的楼面梁，当其负荷面积大于25m2时，折减系数为0.9。对于墙、柱、基础，则需根据计算截面以上楼层数的多少取不同的折减系数，如表2-1所示。活荷载按楼层数的折减表2-1墙，柱，基础计算截面以上层数12-34-56-8

42、9-2020计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00（0.9）0.850.700.650.600.55注：当楼面梁的从属面积超过25m2时，采用括号里的系数。楼（屋）面恒、活荷载的传递路线：楼面竖向荷载楼板梁（主梁、次梁）柱基础地基图2-2(a)框架结构，不同的楼面结构布置，其荷载传递路线亦不相同：（a）横向布置空心板：横向框架承重，楼面竖向荷载楼板横向框架梁柱基础地基；（b）竖向布置空心板：纵向框架承重，楼面竖向荷载楼板纵向框架梁柱基础地基；（c）现浇单向板肋梁楼盖，设如图2-2b次梁，AB、BC跨近似为单向板肋梁楼盖，荷载传递路线为：楼面竖向荷载楼板次梁主梁(横向框架梁）柱基础地基。

43、填充墙自重直接传递至支承梁上。（d）双向板肋梁楼盖：现浇楼面板的长短边之比小于2时为双向板，否则为单向板，图2-2a结构楼面若采用现浇板，不设次梁，则为双向板。此时楼面竖向荷载的荷载传递路线为：楼面竖向荷载楼板纵、横向框架梁柱基础地基，双向板传向框架梁的路线如图2-3。3）风荷载主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按下式计算：式中：kw为风荷载标准值(kNm2)；0w为基本风压(kNm2)；z为风压高度变化系数；s为风荷载体型系数；z为z高度处的风振系数。式中各参数由建筑结构荷载规范7.1(GB50009-2001)中查得。计算时，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，范围

44、是上下各半层、左右各1/2跨的风压总和，如图2-4。4）地震作用高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法简化计算地震作用。采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值，应按下列公式确定：FEk结构总水平地震作用标准值；Geq结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%；Fi质点i的水平地震作用标准值；Gi，Gj分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值，重力荷载代表值应取结构自重标准值和各可变荷载组合值之和，各可变荷载的组合系数见建筑抗震设计规范（GB50011-2001）表2-2。各层重力荷

45、载代表值中的恒载为整个楼层的以楼面上下各半层高度范围内的恒载，与单榀框架恒载的计算范围不同，如图2-6。组合值系数表2-2Hi，Hj分别为质点i、j的计算高度；1相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值见图2-7；建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值应按表2-3采用；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表2-4采用,计算8、9度罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。建筑结构地震影响系数曲线(图2-7)的阻尼调整和形状参数应符合下列要求：除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，地震影响系数曲线的阻尼调整系数应

46、按1.0采用，形状参数应符合下列规定：1)直线上升段，周期小于0.1s的区段。2)水平段，自0.1s至特征周期区段，应取最大值(max)。3)曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减指数应取0.9。4)直线下降段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率调整系数应取0.02。n顶部附加地震作用系数，多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按建筑抗震设计规范（GB50011-2001）表2-5采用，多层内框架砖房可采用0.2；其他房屋可采用0.0；Fn顶部附加水平地震作用。T1为结构基本自振周期，对于质量、刚度沿竖向分布比较均匀的框架结构，可按下式计算基本自振周期：为考虑非承重墙体刚度对结构周期的调整系数，

47、当采用实砌填充砖墙时取0.60.7；当采用轻质墙、外挂墙板时或仅有纵墙时，取0.8，无纵墙时取0.9。T为结构顶点的假想位移值，是以各质点的重力荷载代表值iG作为水平荷载求得的结构顶点水平位移。采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递,但与该突出部分相连的构件应予计入。计算水平荷载（风荷载、地震作用）作用下的侧移可采用D值法（详见第3章），水平荷载作用下框架弹性侧移应满足规范所规定的限值：结构顶点总侧移需满足：楼层层间相对侧移需满足： 侧移限值见下表：若水平侧移不满足规定要求，应重新确定截面尺寸，增大结构刚度。2.2设计例题2.

48、2.1确定计算简图本工程横向框架计算单元取图1-8中斜线部分所示范围，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，查抗震规范可判断该场地为类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层粉质粘土层上，基底标高为设计相对标高2.10m（图8-5）。柱子的高度底层为：h1=3.6+2.10.5=5.2m（初步假设基础高度0.5m），二四层柱高为h2h4=3.6m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：l=6000、2400、6000。计算简图见图2-8。2.2.2梁、柱截面尺寸(1)框架柱：、轴边柱，、轴与A轴相

49、交的边柱由构造定为400500，其余均为400400；(2)梁：横向框架梁AB跨、CD跨：250600，BC跨：250400。纵向连系梁：250500。2.2.3材料强度等级混凝土：均采用C20级钢筋直径12mm的采用HRB335钢筋，其余采用HPB235钢筋。2.2.4荷载计算本例题以轴线横向框架为计算分析对象。1.屋面横梁竖向线荷载标准值恒载（图2-9a）屋面恒载标准值：35厚架空隔热板 0.03525=0.875kN/m2防水层 0.4kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4kN/m2120(100)厚钢混凝土现浇板 0.1225=3kN/m2（AB，CD跨板厚取120

50、； BC跨取100） (0.1025=2.5kN/m2) 12厚纸筋石灰粉平顶 0.01216=0.192kN/m2 屋面恒载标准值： 4.87kN/m2（4.37kN/m2）梁自重边跨AB、CD跨： 0.250.625=3.75kN/m 梁侧粉刷： 20.6-0.12）0.0217=0.33kN/m4.08kN/m中跨BC跨： 0.250.425=2.5kN/m 梁侧粉刷： 2（0.4-0.1）0.0217=0.19kN/m2.69kN/m作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自重：g4AB1=g4CD1=4.08kN/m，g4BC1=2.69kN/m板传来的荷载： g4AB2=g4CD2

51、=4.874.5=21.9kN/mg4BC2=4.372.4=10.49kN/m（2）活载（图2-9b）作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为：q4AB=q4CD=0.74.5=3.15kN/mq4BC=0.72.4=1.68kN/m2.楼面横梁竖向线荷载标准值（1）恒载（图2-9a）25厚水泥砂浆面层 0.02520=0.50kN/m2120(100)厚钢混凝土现浇板 0.1225=3kN/m2(0.1025=2.5kN/m2) 12厚板底粉刷 0.01216=0.192kN/m2楼面恒载标准值： 3.692kN/m2（3.192kN/m2)边跨（AB，CD跨）框架梁自重： 4.08kN/m中

52、跨（BC跨）梁自重： 2.69kN/m作用在楼面层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自重： gAB1=gCD1=4.08kN/mgBC1=2.69kN/m板传来荷载： gAB2=gCD2=3.6924.5=16.61kN/mgBC2=3.1922.4=7.66kN/m （2）活载（图2-9b）楼面活载：qAB=qCD=24.5=9.0kN/mqBC=22.4=4.8kN/m3.屋面框架节点集中荷载标准值：（图2-10）（1）恒载边跨连系梁自重： 0.250.504.525=4.06kN粉刷： 2(0.50-0.12)0.024.517=1.16kN1.3m高女儿墙： 1.34.53.6=21.06

53、kN粉刷： 1.320.024.517=3.98kN 连系梁传来屋面自重：0.54.50.54.54.87=24.65kN顶层边节点集中荷载： G4A=G4D=64.91kN中柱连系梁自重： 0.250.54.525=14.06kN粉刷：(0.50-0.12)+(0.50-0.10)0.024.517=1.19kN连系梁传来屋面自重： 1/24.51/24.54.87=24.65kN 0.5(4.5+4.5-2.4)2.4/24.37=17.31kN顶层中节点集中荷载： G4B=G4c=57.21kN（2）活载：Q4A=Q4D=1/24.51/24.50.7=3.54kNQ4B=Q4c=1/2

54、4.51/24.50.7+1/2(4.5+4.5-2.4)2.4/20.7=6.32kN4.楼面框架节点集中荷载标准值：（图2-11）（1）恒载：边柱连系梁自重 14.06kN粉刷： 1.16kN 连系梁传来楼面自重： 1/24.51/24.53.692=18.69kN33.91kN中间层边节点集中荷载：GA=GD=33.91kN框架柱自重： GA=GD=0.40.43.625=14.4kN中柱连系梁自重： 14.06kN粉刷： 1.19kN连系梁传来楼面自重： 1/24.51/24.53.692=18.69kN 1/2(4.5+4.5-2.4)24./23.192=12.64kN46.58k

55、N中间层中节点集中荷载：GB=Gc=46.59kN柱传来集中荷载： GB=Gc=14.4kN(2)活载：QA=QD=1/24.51/24.52.0=10.125kNQB=QC=1/24.51/24.52.0+1/2(4.5+4.5-2.4)2.4/22.0=18.05kN5.风荷载已知基本风压W0=0.40kN/m2，本工程为市郊中学，地面粗糙度属B类，按荷载规范ozszkWW。风载体型系数s：迎风面为0.8；背风面为0.5，因结构高度H=16.6m30m（从室外地面算起），取风振系数0.1z，计算过程如表2-7所示，风荷载图见图2-12：6.地震作用1)建筑物总重力荷载代表值Gi的计算（a）

56、集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G450%雪载：0.50.651545=219.4kN层面恒载：4.874562+4.37452.4=3101.76kN横梁：（4.0862+2.692.4）11=609.58kN纵梁：（14.06+1.16）102+（14.06+1.19）102=609.4kN女儿墙：1.33.6（45+15）2=561.6kN柱重：0.40.5251.87+0.40.4251.837=329.4kN横墙：3.61461.8+（2.41.8-1.52.1/2）2=564kN纵墙：（4.51.8-3.32.1/2）203.6+4.51.83.618=858.6kN（忽略内纵墙的

57、门窗按墙重量算）钢窗：203.32.11/20.4=27.72kNGE4=6881kN（b）集中于三、四层处的质点重力荷载代表值G3G250%楼面活载：0.52.01545=675kN楼面恒载：3.6924562+3.192452.4=2338.4kN横梁：609.58kN纵梁： 609.4kN柱重： 329.42=658.8kN横墙：5642=1128kN纵墙：858.62=1717.2kN钢窗：27.722=55.44kNG3=G2=791.8kN（c）集中于二层处的质点重力荷载标准值G150%楼面活载：675kN楼面恒载：2338.4kN横梁：609.58kN纵梁：609.4kN柱重：0

58、.40.525（2.6+1.8）7+0.40.425（2.6+1.8）37=805.2kN横墙：564+5642.6/1.8=1378.7kN纵墙：858.6+858.62.6/1.8=2098.8kN钢窗：27.722=55.44kNG1=8570.5kN2)地震作用计算：（1）框架柱的抗侧移刚度在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I=2I0；边框架梁取I=1.5I0；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I=1.5I0；边框架梁取I=1.2I0，I0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。每层框架柱总的抗侧移刚度见表2-9:底层：D=4（3.

59、17+3.61）+113.41+75.54+183.81=171.96kN/mm二四层：D=4（6.81+8.71）+117.80+710.76+189.61=396.26kN/mm（2）框架自振周期的计算则自振周期为：（3）地震作用计算根据本工程设防烈度7、类场地土，设计地震分组为第一组，查抗震规范特征周期Tg=0.35sec，max=0.08结构等效总重力荷载：T11.4Tg=1.40.35=0.49sec，故需考虑框架顶部附加集中力作用框架横向水平地震作用标准值为：结构底部：各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表2-11计算列出。第三章框架内力计算3.1计算方法框架结构一般承担的荷载主要有

60、恒载、使用活荷载、风荷载、地震作用，其中恒载、活荷载一般为竖向作用，风荷载、地震则为水平方向作用，手算多层多跨框架结构的内力（M、N、V）及侧移时，一般采用近似方法。如求竖向荷载作用下的内力时，有分层法、弯矩分配法、迭代法等；求水平荷载作用下的内力时，有反弯点法、改进反弯点法（D值法）、迭代法等。这些方法采用的假设不同，计算结果有所差异，但一般都能满足工程设计要求的精度。本章主要介绍竖向荷载作用下无侧移框架的弯矩分配法和水平荷载作用下D值法的计算。在计算各项荷载作用效应时，一般按标准值进行计算，以便于后面荷载效应的组合。3.1.1竖向荷载作用下框架内力计算1.弯矩分配法在竖向荷载作用下较规则的