六层框架结构图书馆毕业设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——六层框架结构图书馆毕业设计：本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，先进行了层间荷载代表值的计算，接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载、活荷载以及雪荷载）作用下的结构内力，结合EXCEL软件进行验算，并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及施工图绘制）、楼盖的设计（完成了板的配筋和梁的配筋）、基础的设计等。：框架结构结构计算抗震设计

:Thepurposeofthedesignistodotheanti-seismicdesigninthelongitudinalframesofaxis③.Whenthedirectionsoftheframesisdetermined,firstlytheweightofeachflooriscalculated.Thenthevibratecycleiscalculatedbyutilizingthepeak-displacementmethod,thenmakingtheamountofthehorizontalseismicforcecanbegotbywayofthebottom-shearforcemethod.Thenseismicforcecanbeassignedaccordingtotheshearingstiffnessoftheframesofthedifferentaxis.Thentheinternalforce(bendingmoment,shearingforce,axialforce6m-16m为粘土层，承载能力标准值f=210KPa,二类场地。

地下水位：场地地下水位在自然地面以下15m地下水性质：对各种混凝土无侵蚀性。地震烈度：7度

主导风向：南风、西南风基本风压力：0.35KN/m基本雪压力：0.25KN/m2

2

2.3施工技术条件及建筑材料供应

施工技术条件及预制构件的能力，依照本地区条件，建筑材料供应，以本地区原材料为主，外地材料为辅。

2.4设计内容及要求

2.4.1建筑设计部分

2.4.1.1建筑设计任务和要求

①、设计中要表达与贯彻“功能适用、经济合理、造型美观、环境适合〞的原则;

②、把握各类建筑的特别功能要求;

③、建筑功能合理，造型表达建筑自身特点.2.4.1.2建筑部分完成图纸内容：

总平面图、设计总说明（3000字）、图纸目录、门窗表（A11:500）底层、标准层平面图（A11:100）

正立面、侧立面（A11:100）、剖面图（A21:100）电梯井道详图、电梯机房详图（A31:100）

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?是折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m。

Ns2

为验算截面以上的楼层层数

unfc（2）Ac?N

注：un为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》可知其应为0.8。

fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。

计算过程：

中柱：Nc??1??2??G???S?Ns?1.0?1.05?1.25?14?36?6?3969(KN)

Ac?Nunfc?3969?1030.8?14.3?346940.56(mm)

2边柱：Nc??1??2??G???S?Ns?1.0?1.05?1.25?14?18?6?1984.5(KN)

Ac?Nunfc?1984.5?1030.8?14.3?173470.28(mm)

2角柱：Nc??1??2??G???S?Ns?1.3?1.05?1.25?14?27?6?3869.775(KN)

Ac?Nunfc?3969.775?1030.8?14.3?338267.05(mm)2

Nc??1??2??G???S?Ns?1.3?1.05?1.25?14?9?6?1289.925(KN)

Ac?Nunfc?1289.925?1030.8?14.3?112755.68(mm)

2综合以上计算结果并考虑其他因素。取边柱、中柱、角柱截面为600mm?600mm。

5.框架侧移刚度的计算

梁柱线刚度计算：

各个大跨中梁的惯性矩为：Ib?柱的惯性矩为：Ic?1bh3112bh3?1123?300?60093?5.4?10mm4941212根据公式i?EI/l,l为计算长度；

?1?600?600?10.8?10mm

考虑板对梁刚度的影响边框架梁取2.0I0，中框架梁取1.5I0；柱计算长度底层取1.0H?500；

其余各层为1.25H；柱的线刚度除底层柱外都乘以0.9。

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5.1横梁线刚度i的计算：

b类别Ecb?hIb(mm4l)EcIb/l1.5EcIb/l2EcIb/l（N/mm2）?mm?mm?N?mm（N?mm）（N?mm）（N?mm）任一跨3.0×104300×6005.4×10960002.7×10104.05×10105.4×10105.2纵梁线刚度i的计算：

b类别Ecb?hIb(mm4l)EcIb/l1.5EcIb/l2EcIb/l2（N/mm）?mm?mm?4N?mm（N?mm）（N?mm）（N?mm）9101010任一跨3.0×10300×6005.4×1060002.7×104.05×105.4×105.3柱线刚度i的计算：

c层次12--6hc(mm)Ec(N/mm)b?h(mm?mm)3Ic(mm)4EcIc/hc(N?mm)470036003.0×1043.0×104600×600600×60010.8×10910.8×1096.89×10109.0×10105.4各层横向侧移刚度计算（D值法）

1、底层

①、A-1、A-10、G-1、G-10（4根）

K?5.4/6.89?0.784

?c??0.5?K??2?K??0.461

Di1??c?12?ich?0.461?12?6.89?1021047002?17254.6

②、B~F-1、B~F-10、A-2~9、G-2~9、B-5、B-6、C-4、C-7、D-5、D-6（32根）

K??5.4?5.4?/6.89?1.567

?c??0.5?K??2?K??0.579

Di2??c?12?ich2?0.579?12?6.89?101047002?21671.2

③、B~D-2、B~D-3、B~D-8、B~D-9、E-2~9、F-2~9（28根）

K??4.05?4.05?/6.89?1.176

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?c??0.5?K??2?K??0.528

Di3??c?12?ich2?0.528?12?6.89?101047002?19762.3

④、B-4、B-7、D-4、D-7（4根）

K??4.05?5.4?/6.89?1.372

?c??0.5?K??2?K??0.555

Di4??c?12?ich2?0.555?12?6.89?101047002?20778.9

?D1??17254.6?20778.9??4?21671.2?32?19762.3?28?1398956.8

2、二层至六层

①、A-1、A-10、G-1、G-10（4根）

K?5.4?2/9.0?2?0.6

?c?K?2?K??0.231

2Di1??c?12?ich?0.231?12?9.0?101036002?19250

②、B~F-1、B~F-10、A-2~9、G-2~9、B-5、B-6、C-4、C-7、D-5、D-6（32根）

K??5.4?5.4??2/9.0?2?1.2

?c?K?2?K??0.3752

10Di2??c?12?ich?0.375?12?9.0?1036002?31250

③、B~D-2、B~D-3、B~D-8、B~D-9、E-2~9、F-2~9（28根）

K??4.05?4.05??2/9.0?2?0.9

?c?K?2?K??0.310

2Di3??c?12?ich?0.310?12?9.0?101036002?25862.1

④、B-4、B-7、D-4、D-7（4根）

K??4.05?5.4??2/9.0?2?1.05

?c?K?2?K??0.344

2Di4??c?12?ich?0.344?12?9.0?101036002?28688.5

?D

2?6??19250?28688.5??4?31250?32?25862.1?28?1915892.8

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顶层

①、G-2~4、G-7~9（6根）

K?5.4?2/9.0?2?0.6

?c?K?2?K??0.231

2Di1??c?12?ich?0.231?12?9.0?101036002?19250

②、F-2~4、F-7~9（6根）

K?4.05?2/9.0?2?0.45

?c?K?2?K??0.1842

10Di2??c?12?ich?0.184?12?9.0?1036002?15306

?D顶?19250?6?15306?6?207336

由上计算得，横向框架梁的层间侧移刚度为：层次∑Di（N/mm）层次∑Di（N/mm）11398956.841915892.821915892.851915892.861915892.831915892.8顶207336∑D1/∑D2=1398956.8/1915892.8=0.73>0.7,故该框架为规则框架。

6.重力荷载代表值的计算

6.1楼屋面永久荷载标准值

根据建筑类别（框架图书馆）查05J1—05J12工程做法P6表查得屋面防水等级为Ⅱ级，15年。根据平屋面和上人屋面要求选择以下屋面、楼面做法：屋面做法：选用05J1—05J12工程做法P18屋28，查《荷载规范》可取：上人屋面：

40厚C25刚性防水层25×0.04=1KN/m2铺油毛毡隔离层一道0.25KN/m225厚挤塑泡沫成品保温层0.5×0.025=0.125KN/m2高分子防水卷材一层≥1.2厚0.01KN/m220厚1：3水泥砂浆找平20×0.02=0.4KN/m水泥炉渣2%找坡14×0.072=1.008KN/m2150厚钢筋混凝土板25×0.15=3.0KN/m220厚纸筋灰石灰打底16×0.02=0.32KN/mV型轻钢龙骨吊顶0.2KN/m2

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合计：6.31KN/m2楼面做法：选用05J1—05J12工程做法P78屋18，查《荷载规范》可取：花岗岩面层10厚（20厚1：3水泥砂浆找平）25×0.03=0.75KN/m2150厚钢筋混凝土板25×0.15=3.0KN/m220厚纸筋灰石灰打底16×0.02=0.32KN/mV型轻钢龙骨吊顶0.2KN/m2合计：4.27KN/m2

2

6.2屋面及楼面可变荷载标准值

查《建筑荷载规范GB50009-2023》

①、上人屋面均布活荷载标准值2.0KN/m2②、楼面活荷载标准值2.0KN/m2③、屋面雪荷载标准值SK??rS0[1]?1.0?0.25?0.25KN/m

2（式中?r为屋面积雪分布系数）

6.3墙、门、窗重力荷载计算

①外墙300厚空心砌块（5.0KN/m3），外墙涂料，内墙20mm抹灰，则外墙重力荷载为：50×0.3+17×0.02=1.84KN/m2②内墙200厚空心砌块（5.0KN/m），双面抹灰各20mm，

则内墙重力荷载为：50×0.2+17×0.02=1.68KN/m2③木门单位面积重力荷载：0.2KN/m2④铝合金窗单位面积重力荷载：0.4KN/m

2

3

6.4梁、柱计算

6.4.1梁柱平面布置图（见图6.1）6.4.2梁、柱重力荷载计算（见表6.1）

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6.1梁、柱重力荷载计算表b?h层次构件?3g?LiNGi?Gi（mm）（KN/m）25252525252525(KN/m)(mm)(根)（KN）（KN）1.054.56000561.054.56000601.054.5600061.054.5600081.051.051.05999151216203510162216横梁300×6001-6纵梁300×600横梁300×600顶层纵梁300×60012-6顶层

柱柱柱600×600600×600600×6004700682876.43600682203.25468．4360012388．8注：顶层“#〞字梁楼盖不另作计算，将其中抽掉的柱子折算成#字梁近似计算。12

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6.5各质点重力荷载代表值计算

第一层

上半部分

内墙厚200mm，外墙厚300mm，1、横墙

计算长度5400mm（数量12+24）、5800mm（数量2）和2900mm（数量2）计算高度4700×1/2-600=1750mm

内墙面积：5.4×1.75=9.45m2,数量：24（5400mm）、2（5800mm）、2（2900mm）外墙面积：5.4×1.75=9.45m,数量：12（5400mm）。门窗：

窗户面积：3.0×2.5=7.5m2,（数量外窗12）、2.1×2.0=4.2m2,（数量内窗2）

门面积：2.4×2.1=5.04m,（数量4）、1.1×2.1=2.31m,（数量6）内外横墙总重

[(9.45×24+5.8×1.75×2+2.9×1.75×2-4.2×2-4.2×2-5.04×4-2.31×6)×1.68+(9.45×12-7.5×12)×1.84+(7.5×12+4.2×2)×0.4+(5.04×4+2.31×6)×0.2]=436.0224KN2、纵墙

计算长度5400mm（数量18+10）、3000mm、2500mm和1800mm(数量各2)。计算高度4700×1/2-600=1750mm内墙面积：5.4×1.75=9.45mm2,数量：10（5400mm）、2（3000mm、2500mm、1800mm）外墙面积：5.4×1.75=9.45mm2,数量：18（5400mm）。门窗：

窗户面积：3.0×2.5=7.5m2,（数量外窗13）、

门面积：2.4×2.1=5.04m2,（数量外门3+内门4）、1.1×2.1=2.31m2,（内门4）内外纵墙总重：

[9.45×10+(3.0+2.5+1.8)×1.75×2-(5.04+2.31)×4]×1.68+(9.45×18-7.5×13-5.04×3)×1.84+7.5×13×0.4+(5.04×7+2.31×4)×0.2=305.9592KN

3、楼板和活载（卫生间按普通楼板近似计算，楼梯间折算为1.5倍板厚）楼板面积：[6.0×6.0-4×(0.15×0.15)]×5=35.91×5=179.55m2(普通板)[6.0×6.0-2.7×2.7-3×(0.15×0.15)]×2=28.6425×2=57.285m2(卫生间)书库面积：[6.0×6.0-4×(0.15×0.15)]×10=35.91×10=359.1m阅览室面积：[6.0×6.0-4×(0.15×0.15)]×11=35.91×11=395.01m2楼梯间面积：[6.0×3.3-(2×0.15×0.15)]×4=19.755×4m2=79.02走廊面积：

[6.0×6.0-4×(0.15×0.15)]×16+[2.7×6.0-(2×0.15×0.15)]×4

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2

2

2

2

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=35.91×16+64.62=639.18m2阅览室2.0KN/㎡，书库5.0KN/㎡，走廊楼梯2.5KN/㎡总荷载：

[(179.55+57.285)×(4.27+2.0×0.5)+359.1×(4.27+5.0×0.5)+395.01×(4.27+2.0×0.5)+79.02×1.5×(4.27+2.5×0.5)+639.18×(4.27+2.5×0.5)]=9943.49KN

4、梁和柱（参考表6.1）

梁：3132KN

柱：2876.4×0.5=1438.2KN梁柱总重：3132+1438.2=4570.2KN

综合以上得到一层上半部分总重：

436.0224+305.9592+9943.49+4570.2=15255.67KN其次层：

内墙厚200mm，外墙厚300mm，1、横墙

计算长度5400mm（数量12+8）、5800mm（数量4）和2700mm（数量2）计算高度3600×1/2-600=1200mm（上半部分）

3600×1/2=1800mm（下半部分）

内墙面积：上半部分：5.4×1.2=6.48m,数量：8（5400mm）、4（5800mm）、2（2700mm）下半部分：5.4×1.8=9.72m2,数量：8（5400mm）、4（5800mm）、2（2700mm）外墙面积：上半部分：5.4×1.2=6.48m2,数量：12（5400mm）。下半部分：5.4×1.8=9.72m,数量：12（5400mm）。门窗：

窗户面积：上半部分：3.0×1.2=3.6m2,（数量外窗12）下半部分：3.0×1.8=5.4m,（数量外窗12）门面积：上半部分：1.1×1.2=1.32m2,（数量2）

222

下半部分：1.1×1.8=1.98m2,（数量2）内外横墙总重：上半部分：

=(6.48×8+5.8×1.2×4+2.7×1.2×2-1.32×2)×1.68+[(6.48-3.6)×12]×1.84+3.6×12×0.4+1.32×2×0.2=140.3136+63.5804+17.28+0.528=221.712KN下半部分：

=(9.72×8+5.8×1.8×4+2.7×1.8×2-1.98×2)×1.68+[(9.72-5.4)×12]×1.84+5.4×12×0.4+1.98×2×0.2=210.4704+95.3856+25.92+0.792=332.568KN

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2、纵墙

计算长度5400mm（数量18+4）、3000mm(2)、2700mm(4)、6000mm(3)。计算高度3600×1/2-600=1200mm（上半部分）

3600×1/2=1800mm（下半部分）

内墙面积：

上：5.4×1.2=6.48m2,数量：4（5400mm、2700mm）、3（6000mm）、2（3000mm）下：5.4×1.8=9.72m2,数量：4（5400mm、2700mm）、3（6000mm）、2（3000mm）外墙面积：上半部分：5.4×1.2=6.48m,数量：18（5400mm）。下半部分：5.4×1.8=9.72m2,数量：18（5400mm）门窗：

窗户面积：上半部分：3.0×1.2=3.6m,（数量外窗16）下半部分：3.0×1.8=5.4m2,（数量外窗16）

22

门面积：上半部分：2.4×1.2=2.88m2,（数量3）

下半部分：2.4×1.8=4.32m2,（数量3）内外纵墙总重：

上半部分：

=(6.48×4+6.0×1.2×3+2.7×1.2×4+3.0×1.2×2-2.88×3)×1.68+(6.48×18-3.6×16)×1.84+3.6×12×0.4+2.88×3×0.2=104.0256+108.6336+17.28+1.728=231.67KN下半部分：

=(9.72×4+6.0×1.8×3+2.7×1.8×4+3.0×1.2×2-4.32×3)×1.68+(9.72×18-5.4×16)×1.84+5.4×12×0.4+4.32×3×0.2=152.4096+162.9504+25.92+2.592=343.87KN

3、楼板和活载总重=9943.49KN4、梁和柱（参考表6.1）梁：3132KN

上、下柱：2203.2×0.5=1101.6KN

综合以上得：

二层上半部分总重=221.712+231.67+9943.49+3132+1101.6=14630.47KN二层下半部分总重=332.568+343.87+1101.6=1778.04KN第三、四、五与其次层一致。六层：

其他都一样只有屋面楼板为上人屋面。楼板和活荷载总重为：总荷载：

=(179.55+57.285)×(6.31+2.0×0.5)+359.1×(6.31+5.0×0.5)

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+395.01×(6.31+2.0×0.5)+79.02×1.5×(6.31+2.5×0.5)+639.18×(6.31+2.5×0.5)=13510.75KN

六层上半部分总重=221.712+231.67+13510.75+3132+1101.6=18197.73KN六层下半部分总重=332.568+343.87+1101.6=1778.04KN顶层：

内墙厚200mm，外墙厚300mm，

1、横墙

计算长度5400mm（数量6）、5800mm（数量2）计算高度3600×1/2-600=1200mm（上半部分）

3600×1/2=1800mm（下半部分）

内墙面积：上半部分：5.4×1.2=6.48m2,数量：6（5400mm）2（5800mm）下半部分：5.4×1.8=9.72m2,数量：6（5400mm）2（5800mm）门窗：

门面积：上半部分：1.1×1.2=1.32m2,（数量2）

下半部分：1.1×1.8=1.98m2,（数量2）内外横墙总重：上半部分：

=(6.48×6+5.8×1.2×2-1.32×2)×1.68+1.32×2×0.2=86.064+0.528=86.59KN下半部分：

=(9.72×6+5.8×1.8×2-1.98×2)×1.68+1.98×2×0.2=129.096+0.792=129.89KN2、纵墙

计算长度5400mm（数量4+2）、2700mm（数量2）计算高度3600×1/2-600=1200mm（上半部分）

3600×1/2=1800mm（下半部分）

外墙面积：上半部分：5.4×1.2=6.48m2,数量：4（5400mm）下半部分：5.4×1.8=9.72m2,数量：4（5400mm）

内墙面积：上半部分：5.4×1.2=6.48m,数量：2（5400mm）2（2700mm）下半部分：5.4×1.8=9.72m2,数量：2（5400mm）2（2700mm）门窗：

2

2

2

窗面积：上半部分：3.0×1.2=3.6m,（数量2）2.5×1.2=3.0m,（数量2）

下半部分：3.0×1.8=5.4m2,（数量2）2.5×1.8=4.5m2,（数量2）内外横墙总重：

上半部分：

=(6.48×2+2.7×1.2×2)×1.68+(6.48×4-3.6×2-3.0×2)×1.84+3.6×2×0.4+3.0×2×0.4

16

某省某市某大学毕业设计

=39.9168+23.4048+5.28=68.6KN下半部分：

=(9.72×2+2.7×1.8×2)×1.68+(9.72×4-5.4×2-4.5×2)×1.84+5.4×2×0.4+4.5×2×0.4=48.9888+35.1072+7.92=92.0KN

3、楼板面积：[6.0×6.0-4×(0.15×0.15)]×4=35.91×4=143.64m楼板荷载：143.64×6.31=906.37KN4、梁和柱（参考表6.1）梁：378KN

上、下柱：388.8×0.5=194.4KN

综合以上得：

顶层上半部分总重=86.59+68.6+906.37+378+194.4=1633.96KN顶层下半部分总重=129.89+92.0+194.4=416.29KN

集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi的计算结果如下：

17

2

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7.横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

7.1横向自振周期的计算

横向自振周期的计算采用结构顶点的假象位移法。结构顶点假想位移依照以下公式计算：

h2?3.62???Ge?Gn?1?1?3?1??1633.96?1?3???1969.45KNH3.6?6?4.7????

基本自振周期T1?s?可按下式计算：

T1?1.7?TuT

注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移

?T结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6

uT按以下公式计算：

VGi??G?VGiG

??u?iuT??Dkij

???u?

注：?Dij为第i层的层间侧移刚度；

??u?i为第i层的层间侧移；??u?k为第k层的层间侧移；

s为同层内框架柱的总数。

结构顶点的假想侧移计算过程见下表7.1，其中第六层的Gi为Ge与G6之和。

表7.1结构顶点的假想侧移计算

层次654

Gi（KN）VGi（KN）?Di（N/mm）?ui（mm）ui（mm）10.74419.30827.872213.168202.424183.11620583.4716408.5116408.5120583.4736991.9853400.4918

1915892.81915892.81915892.8某省某市某大学毕业设计

续表7.1层次321Gi（KN）VGi（KN）?Di（N/mm）?ui（mm）ui（mm）36.43745.00173.806155.244118.80773.80616408.5116408.5117033.7169809.0086217.51103251.221915892.81915892.81398956.8则：T1?1.7?TuT?1.7?0.6?0.213168?0.471?s?。

7.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算

本图书馆结构高度未超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：1、结构等效总重力荷载代表值：Geq

Geq?0.85?Gi?0.85??17033.71?16408.51?4?18614.02?1633.96??87478.37KN2、计算水平地震影响系数a1

查《建筑抗震规范》得二类场地二组的特征周期值为：Tg?0.4s。设防烈度为7度的amax?0.08

a1??TgT1?0.9amax??0.40.471?0.9?0.08?0.069

3、结构总的水平地震作用标准值FEK

FEK?a1Geq?0.069?87478.37?6036.01KN

因1.4Tg?1.4?0.4s?0.56s?T1?0.471s，所以无须考虑顶部附加水平地震作用。由式Fi?GiHinFEKj得各层楼层水平地震作用标准值：

?Gj?1njH由式Vi??F得地震作用下各楼层水平地震层间剪力：

ii?1计算过程如下表7.2：

表7.2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表

KN?N）GiH（GiHi层次Hi（m）Gi（KN）i?GjHjFi（KN）Vi（KN）6526.322.719.11633．9642973.150.0300.2920.217181.08181.0818614.02422538.2516408.51313402.541762.511943.591309.813253.4019

某省某市某大学毕业设计

续表7.2KN?N）GiH（GiHi层次Hi（m）Gi（KN）i?GjHjFi（KN）Vi（KN）4321∑15.511.98.34.716408.51254331.9116408.51195261.2716408.51136190.6317033.7180058.441444756.190.1760.1350.0940.0551062.344315.74814.865130.60567.395697.99331.986029.97各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：

具体数值见上表

7.3多遇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??u?i和顶点位移ui分别按以下公式计算：

??ui??Vi?Dij

ui????u?k

各层的层间弹性位移角?e???u?ihi，根据《建筑抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限制??e??1550。计算过程如下表7.3：

20

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表7.3横向水平地震作用下的位移验算

层次654321Vi?KN??Di?Nui（mm）hi（mm）?e???u?ihi??u?i（mm）mm?1.0141.6982.2532.6782.9744.31014.92713.91312.2159.9627.2844.3103600360036003600360047001/35501/21201/15981/13441/12101/10901943.593253.404315.745130.605697.996029.971915892.81915892.81915892.81915892.81915892.81398956.8由此可见，最大层间弹性位移角发生在其次层，1/1210某省某市某大学毕业设计

表7.4a各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）

层m）Vi?KNh（i次???NDimm边柱?Di1?Nmm?Vi1?KN?kyMbi1?KN?m?Mui1?KN?m?63.61943.591915892.81925053.63253.401915892.81925043.64315.741915892.81925033.65130.601915892.81925023.65697.991915892.81925019.5280.6032.6890.6043.3630.6051.5500.600.300.400.450.4521.0947.0770.2583.5149.2170.6185.86102.0782.44136.3357.2510.600.55+0.05=0.60123.6614.76029.971398956.817254.674.3730.7840.66-0.05=0.61213.23以第六层边柱的计算为例：

Di?19250，k?0.60

Vi1?19250?1943.591915892.8?19.528?KN?

查表：y=y0=0.30（无需修正）

MMbi1ui1?19.528?0.30?3.6?21.09KN?m

?19.528??1?0.30??3.6?49.21KN?m二层修正值：y1?0，y3?0.05一层修正值：y2??0.05

表7.4b各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）

层h（m）Vi?KNiD??中柱i次?Nmm?Di2?Nmm?Vi1?KN?kyMbi1?KN?m?Mui1?KN?m?63.61943.591915892.825862.126.2360.9053.63253.401915892.825862.143.9170.9043.64315.741915892.825862.158.2570.9033.65130.601915892.825862.169.2570.900.350.450.450.4533.0671.1594.38112.2061.3986.96115.35137.13124.61164.1523.65697.991915892.825862.176.9160.900.50+0.05=0.55152.2914.76029.971398956.819762.385.1821.1760.64-0.05=0.59236.21以第六层边柱的计算为例：

Di?25862.1，k?0.90

Vi1?25862.1?1943.591915892.8?26.236?KN?

查表：y=y0=0.35（无需修正）

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MMbi1ui1?26.236?0.35?3.6?33.06KN?m

?26.236??1?0.35??3.6?61.39KN?m二层修正值：y1?0，y3?0.05一层修正值：y2??0.05

2、梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：

MMlbrbl?ibM?ibMr?bi?j,jbi?j,j?M?Mrbni,jni,j??ilblb?ib?ib

rr????i?Vb?MNi??ni,j?Mlb?l

r??V?Vb?k

以第六层为例：

边梁：Mbl?M6u?49.21KN?m

Mrb?61.39?5.45.4?4.05?35.08KN?m

中间梁：Mbl?Mbr?61.39?35.08?26.31KN?m

Vb?M?lb?Mrb?l??49.21?35.08?6?14.05KN

边柱：N?0?14.05??14.05KN中柱：N?14.05?21.93??7.88KN具体计算过程见下表7.5

表7.5梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算边梁层次Mlb中间梁l柱轴力VbMrbVbMlbMrbl边柱N中柱N649.2135.086.014.0526.3126.316.08.77-14.05-5.28591.7068.586.026.7151.4451.446.017.15-40.76-14.844132.93106.576.039.9279.9379.936.026.64-80.68-28.123172.32132.296.050.7699.2299.2206.033.07-131.44-45.812165.95135.326.050.21101.49101.496.033.83-181.65-62.191259.99180.826.073.47135.62135.626.045.21-255.12-90.45

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8.竖向荷载作用下框架结构的内力计算

（横向框架内力计算）

8.1计算单元确定

取③轴线横向框架进行计算，如下图（图8.1）所示，计算单元宽度为6.0m，由于房间内布置有梁（b×h=300mm×600mm），故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。计算单元范围内的其余楼面荷载则通过主梁和纵向框架梁以集中力的形式传递给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框墙的中心线与纵向梁、柱的中心线不重合，对梁有扭矩，进而对框架节点上还作用有集中力矩。

8.2荷载计算

8.2.1恒载作用

荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图（图8.2）所示：

（1）对于第6层

q1代表横梁自重，为均布荷载形式。q1?0.3?0.6?25?1.05?4.725KN/m

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q2为屋面板传给横梁的三角形荷载，由图（图8.1）关系可得：

q2?6.31KN/m?6.0m?42.37KN/m2

p1、p2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括屋面板自重、纵梁自

重、女儿墙自重等重力荷载，计算如下：

p1???3?32??2?6?32??6.31?板??4.5?6?纵梁??0.12?0.5?18?6?女儿墙??147.06KNp2???3?32??2?6?32??3?3/2??2?6?3/2??6.31?板??4.5?6?纵梁??254.16KN女儿墙（图8.3）对梁扭矩T

T?Ge??0.12?0.5?18?6?KN?0.24m?1.5552KN?m?1.56KN?m

梁对柱节点的弯矩M1?12T?2?1.56KN?m中纵梁上无女儿墙，梁对柱不偏心，所以M2?0（2）、对于1-5层：

为均布荷载，其它荷载的计算方法同第6层一致。q1包括横梁自重和上横墙自重，

q1?4.725?3.0?1.84?9.765KN/mq2为楼面板传给横梁的三角形荷载。

q2?4.27KN/m?6.0m?30.12KN/m2

p1、p2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括楼面板自重、纵梁自

重、女儿墙自重等重力荷载，计算如下：

p1???3?32??2?6?32??4.27?板??4.5?6?纵梁??5.4?3.0?1.84?外横墙p2???3?32??2?6?32??3?3/2??2?6?3/2??4.27?板??4.5?6?纵梁?5.4?3.0?1.68?1/2?内横墙??147.17KN???5.4?3.0?1.68?内纵墙??248.54KN

边纵墙对边纵梁偏心矩e?0.15m.如图（图8.4）边纵墙重=?5.4?3.0?1.8?3??1.84?19.87KN所以边纵梁对梁的扭矩T?19.87?0.15?2.98KN?m梁对边柱M1?1/2T?2?2.98KN?m

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中纵墙对边纵梁偏心e?0.20m。如图（图8.5）

中纵墙重=?5.4?3.0?1.1?2.1??1.68?23.34KN

所以边纵梁对梁的扭矩T?23.34?0.2?4.67KN?m梁对边柱M1?1/2T?2?4.67KN?m

8.2.2活载作用：

活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图（图8.6）所示

（1）、对于第6层（活动荷载2.0KN/㎡）

q2?2.0KN/m?3m?6KN/m2

p1???3?32??2?6?32??2.0?36.0KNp2???3?32??2?6?32??3?3/2??2?6?3/2??2.0?72.0KN

梁对柱不偏心，M1?M2?0

同理，在屋面雪荷载（取0.25KN/㎡）的作用下：

q2?0.25KN/m?3m?0.75KN/mp1?1/2?36.0?18.0KN2

p2?1/2?72.0?36.0KN

梁对柱不偏心，M1?M2?0

（1）、对于第1-5层（活动荷载5.0KN/㎡）

q2?5.0KN/m?3m?15KN/m2

p1???3?32??2?6?32??5.0?90.0KNp2???3?32??2?6?32??3?3/2??2?6?3/2??5.0?180KN

梁对柱不偏心，M1?M2?0

将以上计算结果汇总如表8.1、表8.2

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表8.1横向框架恒载汇总表层次q1(KN/m)q2(KN/m)p1(KN)61-5层次61-54.7259.76542.3730.12147.06147.17p2(KN)M1(KN?m)M2(KN?m)254.16248.541.562.9804.67表8.2横向框架活载汇总表q2(KN/m)p1(KN)p2(KN)M1(KN?m)M2(KN?m)6（0.75）36.0(18.0)72.0(36.0：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用状况。

8.3内力计算

梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分派法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。弯矩计算过程如图（8.8），所得弯矩图如图（8.9）。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩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。计算过程还应考虑柱自重，如表（8.3）表（8.4）所列。梁端、柱端弯矩的计算：梁、柱线刚度如图（8.6）所示；

分布荷载转化成等效荷载如图（8.7）

以第六层A轴为例：

刚度分派：梁柱

梁端弯矩MrAB5.4?4.055.4?4.05?5.4?95.4?95.4?4.05?5.4?9?0.310

?0.6902

?26.48??6122?ql212??q1?q2E?l12??4.725）

93.61KN?m

（注：q2E?

58?42.37?26.48KN/m29

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梁端剪力和柱轴力的计算：

以第5、6层恒载作用（表8.3）为例说明计算过程（注意：计算剪力时三角形荷载按实际大小计算）：

第六层：

荷载引起的剪力：VAB跨?1?6?42.37??4.725??65.92KN?2?2?

VBC跨?1?6?6??42.37?4.725??129.47KN?2?2?

弯矩引起的剪力：AB跨：

Mlb?Mlrb?70.34?104.926??5.76KNBC跨：Mbl?Mbr?0?0总剪力：AB跨：VA?65.92?5.76?60.16KNVB?65.92?5.76?71.68KNBC跨：VC?VB?129.47KN

柱轴力：A柱：N顶?P1?VA?147.06?65.92?212.98KNA柱重G柱?0.6?0.6?3.6?25?32.4KNN底?N顶?G柱?212.98?32.4?245.38KN

B柱：N顶?P2?VB?254.16?71.68?129.47?455.31KN

B柱重G柱?0.6?0.6?3.6?25?32.4KNN底?N顶?G柱?455.31?32.4?487.71KN

第五层：

荷载引起的剪力：VAB跨?1?6?30.12??9.765??50.06KN?2?2?

VBC跨?1?6?6??30.12?9.765??95.24KN?2?2?

弯矩引起的剪力：AB跨：

Mb?Mbllr?79.47?92.166??2.12KN

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某省某市某大学毕业设计BC跨：Mbl?Mbr?0?0总剪力：AB跨：VA?50.06?2.12?47.94KNVB?50.06?2.12?52.18KNBC跨：VB?VC?92.24KN

柱轴力：A柱：N顶?P1?VA?N底（6层）?147.17?50.06?245.38?442.61KNA柱重G柱?0.6?0.6?3.6?25?32.4KNN底?N顶?G柱?442.61?32.4?475.01KN

B柱：N顶?P2?VB?VC?N底（6层）?248.54?52.18?95.24?487.71?883.67KNB柱重G柱?0.6?0.6?3.6?25?32.4KNN底?N顶?G柱?883.67?32.4?916.07KN

表8.3恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）（计算过程见表前）荷载引起的弯矩引起的剪力层次AB跨BC跨AB跨BC跨VB?VCVB?VCVA?VBVA?VB剪力总剪力AB跨VA柱轴力A柱N顶BC跨VB?VCB柱N顶VBN底N底654321

65.92129.47-5.7650.0695.24-2.1250.0695.24-2.4650.0695.24-2.3850.0695.24-2.4650.0695.24-2.4200000060.1671.68129.47212.98245.38455.31487.7147.9452.1895.24442.61475.01883.67916.0747.6052.5295.24672.24704.641312.371344.7747.6852.4495.24901.87934.271740.991773.3947.6052.5295.241131.51163.92169.692202.0947.6452.4895.241361.131393.532598.352630.7535

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表8.4活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）荷载引起的弯矩引起的剪力层次剪力AB跨VAVB总剪力BC跨VB?VC柱轴力A柱N顶AB跨BC跨AB跨BC跨VB?VCVA?VBVB?VCVA?VBB柱N底9.018.0-0.3708.639.3718.044.63(19.23)99.37(39.28)6(1.13)(2.25)(0.1)-0.59(1.23)(1.03)(2.25)21.91023.0945.0156.54(131.59)347.46(286.92)(22.36)(22.64)000022.3722.3722.3722.2722.6345.0268.91(243.96)595.09(534.28)22.6345.0381.28(356.33)842.72(781.91)22.6345.0494.65(468.70)1090.35(1029.54)22.7345.0606.92(468.60)1338.08(1277.27)5432122.545.0(-0.14)22.545.022.545.022.545.022.545.0-0.13-0.13-0.13-0.23注：括号内为屋面作用雪荷载（0.25KN/m2）时对应的内力，V向上为正9.横向框架内力组合

9.1结构抗震等级

查《建筑抗震规范》可知本工程框架为二级抗震等级。

9.2框架梁内力组合

本设计考虑三种内力组合，即1.2?SGK?0.5Sqk??1.3SEK，1.35SGk?Sqk及

1.2SGk?1.4SEk。各层梁内力组合结果见表：

考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当

?vb降低梁端弯矩，进行调幅（幅度系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。

梁端剪力增大系数，二级抗震取1.2。

rRE为承载力调整系数，具体取值见表9.1

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表9.1承载力调整系数rRE的取值正截面承载力计算结构构件类别梁rRE斜截面承载力计算梁、柱以及框架节点0.85偏心受压柱0.80.75注：轴压比小于0.15的偏心受压柱，rRE取0.75。

9.2.1框架梁内力组合(表9.2)

第一层AB跨梁，说明计算方法和过程。

（1）截面A（竖向荷载作用下M调幅系数0.8）

恒载M??72.68?0.8??58.14KN?m（图8.9a）V?47.64KN（表8.3）活载M??25.38?0.8??20.3KN?m（图8.9b）V?22.27KN（表8.4）地震M??259.99KN?m（图4.3a）V?73.47KN（表7.5）

（2）跨间最大弯矩的计算：

计算理论：根据梁端弯矩的组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。三角形分布荷载和均布荷载作用下，如下图（9.1）

VA???MA?MlB??q1l2?q2l4

q2xl2x可由下式解得：VA?q1x?（其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离）

可得跨间最大正弯矩值：

Mmax?MA?VAx?q1x22?q2x3l3

第1层AB跨梁：

q1?1.2?9.765?11.72KN/mq2?1.2??30.12?0.5?15??45.14

左震：MMBA?192.03/0.75?256.04KN?m

??252.34/0.75??336.45KN?m

VA???MA?MlB??q12?q2l4???256.04?336.45?6?11.72?62?45.14?64?4.12?0

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VA?q1x?q2xl2?45.146q1x222x?11.72x?4.12?0?x?0.3m

Mmax?MA?VAx??q2x3l3?256.04?4.12?0.3?11.72?0.322?45.14?0.33?63?255.40KN?mrREMmax?0.75?255.40?191.55KN?m

右震：MMBA??314.95/0.75??419.93KN?m

?100.26/0.75?133.68KN?m

VA???MA?MlB??q12?q2l42???419.93?133.68?6?11.72?62?45.14?64?183.42

VA?q1x?q2xl2?45.146q1x22x?11.72x?183.42?0?x?4.22m

Mmax?MA?VAx??q2x3l3??419.93?4.12?4.22?11.72?4.2222?45.14?4.223?63?61.28KN?mrREMmax?0.75?61.28?45.96KN?m

（3）梁端剪力的调整：

抗震设计中，二级框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5，其梁端剪力设计值应按下式调整：

V?rRE??vbMbl?M?ln??rb??VGb???对于第六层，

AB跨：受力如图9.1所示：

梁上荷载设计值：q1?1.2?9.765?11.72KN/m

q2?1.2??30.12?0.5?15??45.14

AB净跨ln?6.0?0.6?5.4m

q1、q2产生的剪力VGb?ln?1?1?6??q1ln?q2???11.72?6?45.14???102.87KN2?2?2?2?

左震：Vbl??16.45/0.85??19.35KN

Vb?126.81/0.