学士某层框架公寓楼结构设计计算书

榆林学院17#公寓楼榆林学院毕业设计152-153-摘要该建筑物是榆林学院17#公寓楼。根据提供的地形图和及功能要求的规定，进行建筑设计。它的占地面积约835㎡，建筑面积约5007㎡。建筑物最高高度为21m。此建筑物采用钢筋混凝土框架结构，结构设计是六度设防，设计地震是第一组，场地为Ⅱ类，粗糙度为B类。其设计内容包括结构布置、构件估算、内力分析、构件截面设计和基础设计几部分。采用整体现浇式，建筑整体刚度较好并进行了进行了地震作用、风荷载和竖向荷载的内力分析，采用了多种荷载组合方式。钢筋混凝土是一种延性材料，为了充分利用这种材料的特性，根据建筑三级抗震的要求，进行梁端弯矩调幅，柱端弯矩调整，剪力调整等计算，同时注意节点的设计，使得建筑的设计达到强柱弱梁，强剪弱弯的要求，增加建筑的延性，以提高建筑的使用性能。在此次设计中，多层框架结构分析是采用底部剪力法进行地震荷载下的内力分析；采用弯矩二次分配法进行竖向荷载的内力分析，整个结构的设计均依据规范来计算。关键词：框架;荷载;抗震;钢筋混凝土AbstractThisbuildingislocatedYulinamultilayeredframestudentapartmentof17#.Accordingtotopographicdiagramwhichprovidesandfunctionrequeststipulation,carriesonthearchitecturaldesign.Itsareaapproximately835m2,floorspaceapproximately5,007m2.Buildinghighis21m。Thisbuildingusesthereinforcedconcreteportalframeconstruction,thestructuraldesignissixgarrisons,thedesignearthquakeisthefirstgroup,thelocationisIIkind,roughnessisBkind.Itsdesigncontentincludingthestructuralarrangement,thecomponentestimate,theplaneunitchoice,theendogenicforceanalysis,thecomponentsectiondesignandthefoundationdesignsseveralparts.Usedplacement,theconstructionoverallrigidityisbetterandcarriesonhascarriedontheearthquakeload,thewindloadandtheverticalloadendogenicforceanalysis,hasselectedthemanykindsofloadscombinationmethod。Thereinforcedconcreteisonekindofductilitymaterial,inordertofullyusesthiskindofmaterialthecharacteristic,accordingtothebuildingthreelevelsofearthquakeresistancesrequests,carriesontheLiangendmomentamplitudemodulation,thecolumnendmomentadjustment,computationandsoonshearingforceadjustment,simultaneouslypaysattentiontothepitchpointthedesign,causesthebuildingthedesigntoachievestrongcolumnweakLiang,stronglycutstheweakcurvedrequest,theincreaseconstructionductility,enhancestheconstructiontheoperationalperformance。Inthisdesign,themultilayerportalframeconstructionanalysisisusesthebaseshearingforcelawtocarryonundertheearthquakeloadtheendogenicforceanalysis;Usesbaseshearingforcelawtocarryontheverticalloadtheendogenicforceanalysis,theentirestructuredesigncalculatesbasedonthestandard。Keywords:Frame;Load;Earthquakeresistances;Reinforcedconcrete目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc232951842"1.工程概况-1-HYPERLINK\l"_Toc232951843"2.结构布置及计算简图-2-HYPERLINK\l"_Toc232951844"2.1建筑平面设计-2-HYPERLINK\l"_Toc232951845"2.2建筑剖面设计-2-HYPERLINK\l"_Toc232951846"2.3建筑立面设计-2-HYPERLINK\l"_Toc232951847"3.重力荷载计算-9-HYPERLINK\l"_Toc232951848"3.1层面及楼面的永久荷载标准值-9-HYPERLINK\l"_Toc232951849"3.2层面及楼面可变荷载标准值-9-HYPERLINK\l"_Toc232951850"3.3梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算-9-HYPERLINK\l"_Toc232951851"3.4重力荷载代表值-12-HYPERLINK\l"_Toc232951852"4.框架侧移刚度计算-15-HYPERLINK\l"_Toc232951853"4.1横向框架侧移刚度计算-15-HYPERLINK\l"_Toc232951854"4.2纵向框架侧移刚度计算-16-HYPERLINK\l"_Toc232951855"5.横向水平荷载作用下框架结构内力和侧移计算-18-HYPERLINK\l"_Toc232951856"5.1横向水平地震作用下框架结构内力和侧移计算-18-HYPERLINK\l"_Toc232951857"5.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算-23-HYPERLINK\l"_Toc232951858"6.纵向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算-28-HYPERLINK\l"_Toc232951859"6.1纵向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算-28-HYPERLINK\l"_Toc232951860"6.2纵向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算-32-HYPERLINK\l"_Toc232951861"7.竖向荷载作用下框架结构的内力计算-35-HYPERLINK\l"_Toc232951862"7.1横向框架内力计算-35-HYPERLINK\l"_Toc232951863"7.2横向框架内力组合-47-HYPERLINK\l"_Toc232951864"7.3纵向框架内力计算-60-HYPERLINK\l"_Toc232951865"7.4纵向框架内力组合-70-HYPERLINK\l"_Toc232951866"8.截面设计-74-HYPERLINK\l"_Toc232951867"8.1框架梁-74-HYPERLINK\l"_Toc232951868"8.2框架柱-81-HYPERLINK\l"_Toc232951869"8.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算-85-HYPERLINK\l"_Toc232951870"9.基础设计-86-HYPERLINK\l"_Toc232951871"9.1基础底面积的确定-86-HYPERLINK\l"_Toc232951872"9.2基础梁、板内力分析-88-HYPERLINK\l"_Toc232951873"9.3配筋计算-92-HYPERLINK\l"_Toc232951874"结论-95-HYPERLINK\l"_Toc232951875"参考文献-96-HYPERLINK\l"_Toc232951876"致谢-98-1.工程概况榆林学院17#公寓楼为6层钢筋混凝土框架结构，框架梁、柱、板均采用现浇混凝土，建筑物安全等级为Ⅱ级，建筑面积5007㎡。拟建房屋所在地区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，基本风压为ω0=0.40kN/㎡，基本雪压S0=0.25kN/㎡。地面粗糙类型为B类，极端最高气温为+38℃，极端最低气温为-20℃。该地区最大降雨量为415.5㎜/年，不考虑地下水的影响，该地区地基承载力标准值为200kPa,该场地已经人工平整，地型平坦，地面高程为5.0m。2.结构布置及计算简图根据此公寓楼的功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、剖面和立面图设计。2.1建筑平面设计本结构采用三跨内郎式框架结构，边跨为5.7m，中跨为2.4m，柱距为7.2m，跨度分别为2.4m和5.7m。其中房间的开间为3.6m，进深为5.7m。楼梯的两跑楼梯，左右各一部，共两部。建筑平面布置图见图2.1。2.2建筑剖面设计本结构为钢筋混凝土框架结构公寓楼，层高均为3.3m，垂直交通采用楼梯，过道宽度根据人流量计算得出，门、窗的尺寸均符合设计要求，窒内外高差为0.6m，台阶为四阶，高为150㎜，宽为300㎜，均满足构造要求。建筑剖面图见图2.2。2.3建筑立面设计本结构高为21m，其中女儿墙高为1.2m，落水管为塑料管，窗均为铝合金窗。外部采用水刷石墙面，下部布1.2m高的瓷砖。建筑正立面图见图2.3。建筑侧立面图见2.4。填充墙采用240㎜厚的粘土空心砖砌筑。门为木门，门洞尺寸为0.9m×2.1m。窗为铝合金窗，洞口尺寸为1.5m×1.8m，水房和卫生间的窗户尺寸为1.5m×1.2m，一楼的两个主门为折叠门，门洞尺寸为2.4m×2.7m，两边两侧门为两扇平开门，门洞尺寸为1.5m×2.7m。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100㎜。梁截面高度按梁跨度的1/12—1/8估算，梁截面可取1/3—1/2梁高，同时不宜小于1/2柱宽，且不应小于250㎜，梁的净跨度与截面高度之比不宜小于4，由此估算的梁截面尺寸见表2.1，各层梁、柱和板的混凝土强度等级见表2.1。其设计强度:C35(=16.7N/㎜2,=1.57N/㎜2),C30(=14.3N/㎜2,=1.43N/㎜2)。底层平面图标准层平面图顶层平面图图2.1建筑平面面布置图图2.2建筑剖面面图图2.3建筑正立立面图表2.1梁截面面尺寸及各各层混凝土土强度等级级（㎜）层次混凝土强度等级横梁（b×h）纵梁（b×h）次梁（b×h）AB梁、CD梁BC梁2-6C30300×5500300×4000300×6000300×50001C35350×5500350×4000350×6000350×5000柱截面尺寸可根根据公式：：N=βFgEn,AC≥估算，根根据资料及及数据可得得此框架结结构的抗震震等级为三三级，其轴轴压比限值值[]=0..9。各层的的重力荷载载代表值近近似值13kkN/㎡，由图图2.1可知知边柱及中中柱的负载载面积分别别为7.2××3.0㎡和7.2××3.9㎡,由上述条条件可得第第一层柱截截面面积分分别为边柱ACC≥=1455725㎜2中柱ACC≥=1822157㎜2取柱截面为正方方形,则边柱和和中柱截面面高度分别别为385㎜和430㎜。根据综合条件，此此设计中1层柱截面面取650××650㎜2。同理，根据上述述条件此设设计中2—6层柱截面面面积取550××550㎜2。基础选选用肋梁式式筏板基础础，基础埋埋深取2..0m，肋肋梁高度取取1.0mm，框架结结构计算简简图如图22.5，取取顶层柱的的形心线作作为框架柱柱的轴线，梁梁轴线取至至板底2—4层柱高度度即为层高高，取3..3m，底底层柱高度度从基础顶顶面一层取取至一层板板底，取h1=3.3＋0.6＋2.2－1.0－0.1==5.0mm。图2.4建筑侧立立面图图2.5框架结结构计算简简图3.重力荷荷载计算3.1层面及楼楼面的永久久荷载标准准值屋面（上人）30厚细石混凝土保保护层2200.03==0.666kN//㎡三毡四油防水层层0.4kN/㎡20厚水泥砂浆找平平层2200.002=0..40kkN/㎡100厚水泥蛭蛭石保温层层50.100=0.550kNN/㎡100厚钢筋混混凝土板250.110=2..5kNN/㎡20厚混合砂浆天棚棚抹灰1700.02==0.344kN/㎡合计44.8kkN/㎡1—5层楼面10厚水磨地面0.655kN//㎡20厚水泥砂浆找平平层20×00.02==0.4kN/㎡100厚钢筋混混凝土板25××0.100=2.55kN//㎡20厚混合砂浆天棚棚抹灰17××0.022=0.334kNN/㎡合计3..89kkN/㎡3.2层面及楼楼面可变荷荷载标准值值上人屋面均布活活荷载标准准值22.0kkN/㎡楼面活荷载标准准值22.0kkN/㎡屋面雪荷载标准准值kN/㎡3.3梁、柱、墙墙、窗、门门重力荷载载计算梁、柱可根据截截面尺寸，材材料容重粉粉刷等计算算出单位长长度上的重重力荷载；；对墙、门门、窗等可可计算单位位面积上的的重力荷载载。对现浇板肋梁楼楼盖，因板板的自重已已计入楼面面（屋面）的的恒载之中中，故计算算梁自重时时梁截面高高度应取梁梁高度减去去板厚，梁梁两侧的面面层也计入入板内。3.3.1一层层梁自重边横梁b×h==350㎜×550㎜边横梁自重225×0..35×((0.555－0.1))=3.99375kN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆0.022×[(00.55－0.1))×2＋0.355]×177=0.4425kkN/㎡合计44.36225kNN/㎡中横梁b×h==350㎜×400㎜边横梁自重25×00.35××(0.44－0.1))=2.6625kkN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆0.002×[((0.4－0.1))×2＋0.355]×177=0.3323kkN/㎡合计2.9448kNN/㎡纵梁bb×h=3350㎜×600㎜纵梁自重255×0.335×(00.6－0.1))=4.3375kkN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆0.002×[((0.6－0.1))×2＋0.355]×177=0.4459kkN/㎡合计4.8334kNN/㎡次梁bb×h=3350㎜×500㎜次梁自重255×0.335×(00.5－0.1))=3.5kNN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆0.022×[(00.5－0.1))×2＋0.355]×177=0.3391kkN/㎡合计3.8991kNN/㎡3.3.2一层层柱自重柱b×hh=6500㎜×650㎜柱自重255×0.665×0..65=110.56625kkN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆数0.002×0..65×44×17==0.8884kNN/㎡合计111.44465kkN/㎡3.3.3二至至六层梁自自重边横梁b×h==300㎜×550㎜边横梁自重25×00.3×((0.55－0.1))=3.3375kkN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆0.022×[(00.55－0.1))×2＋0.3]]×17==0.4008kNN/㎡合计3.7883kNN/㎡中横梁b×h==300㎜×400㎜中横梁自重25×00.3×((0.4－0.1))=2.225kNN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆草0.022×[(00.4－0.1))×2＋0.3]]×17==0.3006kNN/㎡合计2.5556kNN/㎡纵梁b×hh=3000㎜×600㎜纵梁自重25×00.3×((0.6－－0.1))=3.775kNN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆0..02×[[(0.66－0.1))×2＋0.3]]×17==0.4442kNN/㎡合计4.1992kNN/㎡次梁b×h==300㎜×500㎜次梁自重225×0..3×(00.5－0.1))=3kkN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆数0.002×[((0.5－－0.1))×2＋0.3]]×17==0.3774kNN/㎡合计3.3774kNN/㎡3.3.4二至至六层柱自自重柱b×hh=5500㎜×550㎜柱自重25×00.55××0.555=7.55625kN/㎡抹灰层：20厚厚混合砂浆浆数0.002×0..55×44×17==0.7448kNN/㎡合计8.33105kN/㎡3.3.5外墙墙自重墙体为240㎜㎜厚粘土空空心砖，外外墙面为水水刷石外墙墙面（0.5kN/㎡），内内墙面为20厚抹灰，则则外墙单位位墙面重力力荷载为：：0.5＋15××24＋17×00.02==4.444kN//㎡3.3.6内墙墙自重内墙为240㎜㎜厚粘土空空心砖,两侧均为20厚抹灰.则内墙单单位面积重重力荷载为为:15×0.244＋17×00.02××2=4..28kkN/㎡3.3.7门自自重木门单位面积重重力荷载为为0.2kN/㎡钢铁门单位面积积重力荷载载为0.455kN//㎡铝合金门单位面面积重力荷荷载为0.4kN/㎡3.3.8窗自自重铝合金窗单位面面积重力荷荷载为0.4kN/㎡3.4重力荷载载代表值集中于各质点的的重力荷载载,为计算单单元范围内内各层楼面面上的重力力荷载代表表值及上下下各半层的的墙、柱等等重量。由以下计算的数数据可得此此结构的重重力荷载代代表值如图图3.1。每层结构中构件件参数如表表3.1。表3.1结构构构件参数层次构件g/(kN/㎡㎡)/mn/kN1边横梁4.36255.00018392.62551.05中横梁2.9481.750946.4311.05次梁3.8915.60016348.63441.05纵梁4.8346.550321013.20061.05柱11.446555.000362060.3771.102-6边横梁3.7835.15018350.68441.05中横梁2.5561.850942.5571.05次梁3.3745.65016305.01001.05纵梁4.1926.65032892.05881.05柱8.31053.30036987.28771.10数据计算：1-5层楼面自自重：14.335×588.15××3.899=32446.022kN屋面自重：14.335×588.15××4.800=40005.377kN1层梁柱自重:梁：18900.9411kN柱：22666.4077kN2-6层梁自重重：梁：16699.8244kN柱：10866.0166kN1层结构外墙自重重：[（7.2－0.655）×16××(3.33－0.6))＋5.0××4×(33.3－0.555)＋1.7550×2××(3.33－0.4)－1.5××1.8××26－2.4××2.7××2－1.5××2.7××2－1.5××1.2××4]×44.44＋1.5××1.8××26×00.4＋2.4××2.7××0.455＋1.5××2.7××2×0..4＋1.5××1.2××4×0..4=11148.4478kkN2-6层结构外外墙自重：：[（7.2－0.55）×16××(3.33－0.6))＋5.155×4×((3.3－0.555)＋1.855×2×((3.3－0.4)－1.5××1.8××30－1.5××1.2××4]×4.444＋1.5××1.8××30×00.4＋1.5××1.2××4×0..4=12218.3362kkN1层结构内墙自重重:[5.66×16××(3.33－0.5)＋5.0××14×((3.3－0.555)＋6.555×14××(3.33－0.6)－0.9××2.1××28]×4.228＋0.9××2.1××27×00.2=22741..060kN2-6层结构内内墙自重:[5.665×166×(3..3－0.5)＋5.155×14××(3.33－0.555)＋6.655×15××(3.33－0.6)－0.9××2.1××30]×4.228＋0.9××2.1××29×00.2=22852..968kN女儿墙自重:4.444×(588.15＋13.88)×2××1.2=5575.0024kkN屋面活荷载:22.0×114.355×58..15=11668..905kN楼面活荷载:22.0×114.355×58..15=11668..905kN屋面雪荷载:00.25××14.335×588.15==208..613kN取屋面活荷载和和屋雪荷载载中较大值值。=3246.022＋18900.9411＋22666.4077×＋10866.0166×＋11488.4788×＋12188.3622×＋27411.0600×＋28522.9466×＋16688.9055×1.00=124462.5512KKN====3246.002＋16699.8244＋10866.0166×＋10866.0166×＋12188.3622×＋12188.3622×＋28522.9688×＋28522.9688×＋16688.9055×1.00=117742.0095KN=4005.337＋16699.8244＋10866.0166×＋12188.3622×＋28522.9688×＋575..024＋16688.9055×1.00=104497.7796KKN图3.1各质点点重力荷载载代表值4.框架侧侧移刚度计计算4.1横向框架架侧移刚度度计算横梁线刚度计算算：，其中：为混凝土土弹性模量量；为梁的的计算跨度度，边横梁梁为5700㎜，中横横梁为2400㎜；为梁截面面惯性矩。横横梁线刚度度见表4.1，柱线刚刚度见表4.2。表4.1横梁线线刚度计算算表类型层次kN/㎡b×h㎜×㎜mm4N·㎜N·㎜N·㎜边横梁13．15×104350×55004.853×11092.682×110104.023×110105.364×110102-63．0×104300×55004.159×11092.189×110103.284×110104.378×11010走道梁13．15×104350×40001.867×11092.450×110103.675×110104.900×110102-63．0×104300×40001.600×11092.000×110103.000×110104.000×11010柱线刚度计算::其中:为混凝土弹性模模量；为柱柱的截面惯惯性矩；为为框架的计计算高度表4.2柱线刚刚度计算表表层次/㎜/N×㎜2b×h/㎜×㎜/㎜4/N·㎜150003．15×104650×65001.488×110109.374×110102-633003．15×104550×55000.763×110106.936×11010柱的侧移刚度按按式计算,其中表示侧侧移刚度修修正值，根根据梁柱线线刚度比的的不同，图图2.1中的的柱可分为为中框架中中柱和边柱柱，边框架架中柱和边边柱以及楼楼梯等。根据公式及上述述各项数据据可得，中中框架侧移移刚度刚度度值，见表4.3。边框架侧侧移刚度值值，见表4.4。楼梯间框框架侧移刚刚度刚度值值，见表4.5。表4.3中框架架侧移刚度度刚度值（N/㎜）层次边柱（A-2至至A-8，D-3至D-7共12根）中柱（B-2至至B-8，C-3至C-7共12根）3-60.6310.240183431.2080.3772881456588420.7020.230175791.2720.3892973156772010.5720.417187631.0950.51523173503232表4.4边框架架侧移刚度度刚度值（N/㎜）层次A-1,A-99,D-11,D-99B-1,B-99,C-11,C-993-60.4730.191145980.9060.3182430515561220.5270.209159741.0080.3352560416631210.4290.317142630.8210.46821058141284表4.5楼梯间间框架侧移移刚度刚度度值（N/㎜）层次C-2,C-88D-2.D-883-60.8920.308235400.3160.136103946786820.9930.332253750.3510.149113887352610.8090.466209680.2860.2821268967314注:在中框架中，在在边框架中中，在楼梯梯间中将上述不同情况况下同层框框架柱侧移移刚度值相相加即得到到框架各层层层间侧移移刚度，见见表4.66表4.6横向框框架层间侧侧移刚度（N/㎜）层次123456711830807558789364789364789364789364由表4.6可见见/=7111830//8075558=00.8811＞0.7,故该框架架为规则框框架.4.2纵向框架架侧移刚度度计算柱在纵向侧移刚刚度除与柱柱沿纵向的的截面特性性有关外，还还与纵梁的的线刚度有有关。纵梁梁的线刚度度计算表见见表4.77，柱线刚刚度见表44.8。表4.7纵梁线线刚度计算算表类型层次kN/㎡b×h㎜×㎜mm4㎜N·㎜N·㎜N·㎜纵梁13．15×104350×60006.3×109972002.756×110104.134×110105.512×110102-63．0×104300×60005.4×10992.250×110103.375×110104.500×11010表4.8柱线刚刚度计算表表层次/㎜/N×㎜2b×h/㎜×㎜/㎜4/N·㎜150003．15×104650×65001.488×110109.374×110102-633003．15×104550×55000.763×110106.936×11010纵向框架柱亦可可分中框架架中柱和边边柱,边框架中中柱和边柱柱等,其侧移刚刚度值分别别见表4..9、表4.110,纵向框架架各屋间侧侧移刚度值值见表4..11。表4.9纵向中中框架(B,C列)边柱和中中柱侧移刚刚度值（N/㎜）层次B-1,B-99,C-11,C-99中柱(B-2至B--8，C-4至C-6共10根)C-2,C-33,C-77,C-883-60.6490.245194131.2980.394301131.1350.3622766840945420.7220.265202541.4440.419320241.2630.3872957851956810.5880.420188981.1760.528237571.0290.50522723404054表4.10纵向向边框架(A,D列)边柱和中中柱侧移刚刚度值（N/㎜）层次A-1,A-99,D-11,D-99中柱(A-2至A--8，D-4至D-6共10根)D-2,D-33,D-77,D-883-60.4870.196149800.9730.327249930.8110.2892208839820220.5410.213162801.0830.351268270.9020.3112377042847010.4410.385173230.8820.480215980.7350.45220338366624表4.11纵向向框架层间间侧移刚度度（N/㎜）层次123456770678948038807656807656807656807656由表4.11可可见,/=7700678//9480038=00.8133＞0.7所以为纵纵向规则框框架.5.横向水水平荷载作作用下框架架结构内力力和侧移计计算5.1横向水水平地震作作用下框架架结构内力力和侧移计计算5.1.1横向向自振周期期计算结构顶点的假想想侧移由公公式,,计算得出,其中:为集中在在层楼面的的重力荷载载代表值；；为第层的层层间侧移刚刚度；、分别为、层的层间间侧移，为为同层内框框架柱的总总数。计算算过程见表表5.1。表5.1结构顶顶点的假想想的侧移计计算层次kNkNN/㎜㎜㎜610497.779610497.779678936413.30311.85511742.009522239.889178936428.17298.55411742.009533981.998678936443.05270.38311742.009545724.008178936457.93227.33211742.009557466.117680755871.16169.40112462.551269928.668871183098.2498.24按式计算周期，其其中的量纲纲单位为m，取=0..7则=。5.1.2水平平地震作用用及楼层地地震剪力计计算在此结构中，结结构高度不不超过400m，质量量和刚度沿沿高度分布布比较均匀匀，变形以以剪切型为为主，故可可用底部剪剪力法计算算水平地震震作用。结结构总水平平地震作用用标准式计计算。=0.85=00.85××(104497.7796＋117442.0995×4＋124662.5112)=0.885×699928..688==594339.3885kNN=×0.04=00.0233=0.023××594339.3885=13367.111kNN因=1.4×0..35=00.49ss＜=0.666s，所以应应考虑顶部部附加水平平地震作用用。顶部附附加地震作作用系数按按以下公式式计算，得得：=0.08＋00.07==0.088×0.666＋0.077=0.11228=0.12288×13667.111=1677.88KN各质点的水平地地震作用按按式,计算。将将上述和代入可得得=（1－0.12228）×13667.111×=11199.22×计算过过程见表55.2，各各楼层地震震剪力按式式计算结果果见表5..2。表5.2各质质点横向水水平地震作作用及楼层层地震剪力力计算表层次mKNKNKNKN621.510497.7796225702..6140.248297.40297.40518.211742.0095213706..1290.235281.81579.21414.911742.0095174957..2160.192230.25809.25311.611742.0095136208..3020.150179.88988.3428.311742.009597459.33890.107128.311116.65515.012462.551262312.55600.06881.551198.022各质点水平地震震作用及楼楼层地震剪剪力沿房屋屋高度分布布见图5.1。A．水平地震作用用分布BB．层间剪剪力分布图5.1横向水水平地震作作用楼层地地震剪力5.1.3水平平地震作用用下的位移移计算水平地震作用下下框架结构构的层间位位移和顶点点位移分别别按式，。其中：：为作用在k层楼面处处的水平荷荷载，计算算过和见表表5.3，表表中θ表示各层层层间弹性性位移角表5.3横向水水平地震作作用下的位位移验算层次KNN/㎜㎜㎜㎜6297.407893640.376.4433001.12×100-45579.217893640.736.0733002.21×100-44809.257893641.035.3433003.12×100-43988.347893641.254.3133003.79×100-421116.6558075581.383.0633004.18×100-411198.0227118301.681.6850003.36×100-4由表5.3可见见，最大层层间弹性位位移角发生生在第2层，其值值为4.188×10--4＜=18..18×110-4。满足足式的要求求，其中由由附表查得得。5.1.4水平平地震作用用下框架内内力计算以⑤轴线横向框架内内力计算为为例，框架架柱端剪力力及弯矩分分别按式和和公式以及及公式计算算。各柱反弯点高度度比y按式确定，各层柱端端弯矩及剪剪力计算见见表5.4。其中：为上下层层梁线刚度度变化时反反弯点高度度比的修正正值。，为上下层层层高变化化时反弯点点高度比的的修正值。为框框架柱的标标准反弯点点高度比。表5.4各层柱端端弯矩及剪剪力计算mKNN/㎜边柱y63.3294.40789364183436.840.6310.3006.7715.8053.3579.217893641834313.460.6310.40017.7726.6543.3809.467893641834318.810.6310.45027.9334.1433.3988.347893641834322.970.6310.50037.9037.9023.31116.6558075581757924.310.7020.59647.8132.4115.01198.0227118301876331.580.5720.706111.4846.74层次mKNN/㎜中柱y63.3294.407893642881410.751.2080.36012.7723.4153.3579.217893642881421.141.2080.45031.3938.3743.3809.467893642881429.551.2080.46044.8652.6633.3988.347893642881436.081.2080.50059.5359.5323.31116.6558075582973141.111.2720.54674.0761.5915.01198.0227118302317339.001.0950.637124.215570.79注:表中M量纲为kN/mm。V单位为kN。梁端弯矩、剪力力及柱轴力力分别按以以下公式进行计算算：，，，。式中：：、分别表示示节点左右右梁的线刚刚度；，分别表示示节点左右右梁的弯矩矩；为柱在i层的轴力力，以受压压力为正。梁梁线刚度取取自表4..1，具体体过程见表表5.5。表5.5梁端弯弯矩、剪力力及柱轴力力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N615.8012.235.74.9211.1811.182.49.83-4.92-4.91533.4226.725.710.5524.4224.422.420.35-15.47-14.71451.9143.925.716.8140.1340.132.433.44-32.28-31.34365.8354.555.721.1249.8449.842.441.53-53.40-51.75270.3163.295.723.4457.8357.832.448.19-76.84-76.50194.5575.705.729.8769.1669.162.457.63-106.711-104.266其中：①柱轴力力中的负号号表示拉力力，当为左左地震时左左侧两根柱柱为拉力，对对应的右侧侧两根柱为为压力。②表中M单位为N/m，V单位为kN，N单位为kN，单位为m。水平地震作用下下框架的弯弯矩图，梁梁端剪力图图及柱轴力力图如图55.2。A．框架弯矩图（kN·m）BB．梁端剪剪力及柱轴轴力图图5.2左地震作作用下框架架弯矩图、梁梁端剪力及及柱轴力图图5.2横向风荷荷载作用下下框架结构构内力和侧侧移计算5.2.1风荷荷载标准值值风荷载标准值按按式计算。其其中：为基基本风压（kN/㎡），不不得小于0.3kN/㎡；为风荷荷载体型系系数，为风风压高度变变化系数。为高度Z处的风振系数。基本风压=0..4kNN/㎡，风荷荷载体型系系数根据建建筑物的体体型查得==1.3。地面粗粗糙类型为为B类，。脉动动影响系数数=0.442；=0.666s,==0.4××0.666s=0..174kkN·s22/㎡，=1.228。由式得合仍取⑤⑤轴线横向向框架，其其负载宽度度为7.22m。由式式得沿房屋屋高度的分分布风荷载载标准值，，数据见见表5.6。表5.6沿房屋高高度分布风风荷载标准准值层次mkN/mkN621.51.0001.281.4166.78617.30518.20.8471.211.3736.22020.53414.90.6931.141.3245.65118.35311.60.5401.0451.2754.98816.4628.30.3861.001.2064.51514.9015.00.2331.001.1244.20817.46风荷载沿房屋高高度的分布布图，等效效节点集中中风荷载见见图5.33《荷载规范》规规定，对于于高度大于于30m且宽宽度比大于于1.5的房屋结结构应用风风振系数来来考虑风压压脉影响。本本结构中房房屋高度H=21..5m＜30m且所以不考考虑风压脉脉动影响。A．风荷载沿房屋屋高度的分分布（kN/m）BB．等效节节点集中风风荷载（kN）图5.3框架上的的风荷载5.2.2风荷荷载作用下下水平位移移验算根据图5.3中中等效节点点集中荷载载图所示的的水平荷载载，由式计计算层间剪剪力，然后后依据以上上数据求出出⑤轴线框架架的层间侧侧移刚度。再再按式和计算。各各层的相对对侧移和绝绝对侧移计计算见表5.7。表5.7风荷载作作用下框架架层间剪力力及侧移计计算层次123456kN17.4614.9016.4618.3520.5317.30105.0087.5472.6456.1837.8317.30N/㎜838729462094314946209462094620㎜1.250.930.770.600.400.18㎜1.252.182.953.553.954.132.5×10--42.82×100-42.33×100-41.81×100-41.21×100-40.55×100-4由以上计算可得得，风荷载载作用下框框架的最好好大层间位位移角为2.822×10--4远小于于=18..18×110-4，满足足规范要求求。5.2.3风荷荷载作用下下框架结构构内力计算算风荷载作用下框框架结构内内力计算过过程与水平平地震作用用下相同，以以⑤轴线横向向框架为例例，框架柱柱端剪力及及弯矩分别别按式和公公式以及公公式计算。各各柱反弯点点高度比y按式确定。各层层柱端弯矩矩及剪力计计算见表5.8。其中：为上下层层梁线刚度度变化时反反弯点高度度比的修正正值。，为上下层层层高变化化时反弯点点高度比的的修正值。为框框架柱的标标准反弯点点高度比。表5.8各层柱柱端弯矩及及剪力计算算层次mKNN/㎜边柱y63.317.3094314183433.360.6310.2662.958.1453.337.8394314183437.360.6310.3668.8915.8843.356.18943141834310.930.6310.40014.4321.6433.372.64943141834314.130.6310.45020.9825.6523.387.54946201757916.260.7020.54629.3034.3615.0105.00838721876323.490.5720.70682.9234.53层次mKNN/㎜中柱y63.317.3094314288145.291.2080.3606.2811.7153.337.83943142881411.561.2080.41015.6422.5143.356.18943142881417.161.2080.45025.4831.1533.372.64943142881422.191.2080.46033.6839.5423.387.54946202973127.511.2720.54649.5741.2215.0105.00838722317329.011.0950.64192.9852.07注:表中M量纲为kN/mm。V单位为kN。梁端弯矩、剪力力及柱轴力力分别按以以下公式计算：，，，。式中：：、分别表示示节点左右右梁的线刚刚度；，分别表示示节点左右右梁的弯矩矩；为柱在i层的轴力力，以受压压力为正。梁梁线刚度取取自表4..1，具体体过程见表表5.9。表5.9梁端弯弯矩、剪力力及柱轴力力计算层次边梁走道梁柱轴力边柱N中柱N68.145.845.72.455.335.332.44.44-2.45-1.99518.8315.045.75.9413.7513.752.411.46-8.39-7.51430.5324.455.79.6522.3422.342.418.62-18.04-16.48340.0833.985.712.9931.0431.042.425.87-31.04-29.36245.3439.145.714.8235.7635.762.429.80-45.85-44.34163.8353.185.720.5348.5248.522.440.43-66.38-64.24其中：①柱轴力力中的负号号表示拉力力，当为左左地震时左左侧两根柱柱为拉力，对对应的右侧侧两根柱为为压力。②表中M单位为N/m，V单位为kN，N单位为kN，单位为m。风荷载作用下框框架的弯矩矩图，梁端端剪力图及及柱轴力图图如图5.4。A．框架弯矩图B．梁端剪力力及柱轴力力图图5.4横向框架架在水平荷荷载作用下下的弯矩、梁梁端剪力和和柱轴力6.纵向水水平荷载作作用下框架架结构的内内力和侧移移计算6.1纵向水平平地震作用用下框架结结构的内力力和侧移计计算6.1.1纵向向自振周期期计算纵向自振周期的的计算方法法与横向相相同，各质质点的重力力荷载代表表值见图3.2，结构构顶点假想想侧移计算算过程见表表6.1，表表中各层间间侧移刚度度取自表44.11。公式为：：,,第六层：=㎜第五层：=㎜第四层：=㎜第三层：=㎜第二层：=㎜第六层：=㎜表6.1结构顶点点的假想的的侧移计算算层次kNkNN/㎜㎜㎜610497.779610497.779680765613.00290.58511742.009522239.889180765627.54277.58411742.009533981.998680765642.07250.04311742.009545724.008180765656.61207.97211742.009557466.117694803860.62151.36112462.551269928.668877067890.7490.74因为此结构为框框架结构，所所以取=00.7按式计算周周期，其中中=0.22906量纲单位位为m，则=。6.1.2纵向向水平地震震作用及楼楼层地震剪剪力计算=0.85=00.85××(104497.7796＋117442.0995×4＋124662.5112)=00.85××699228.6888=599439..385kN=×0.04=00.0233=0.023××594339.3885=13367.111kNN因=1.4×0..35=00.49ss＜=0.664s，所以应应考虑顶部部附加水平平地震作用用。顶部附附加地震作作用系数按按附表计算算，得：=0.08＋00.07==0.088×0.664＋0.077=0.11212=0.12122×13667.111=1655.69kN各质点的水平地地震作用按按式,计算。将将上述和代入可得得=（1－0.12212）×13667.111×=12011.42××。计算如下：=12462..512××5.0＋117442.0995×8..3＋117442.0995×111.6＋117442.0995×144.9＋117442.0995×188.2＋104997.7996×211.5=6623122.56＋＋974559.399＋1362208.330＋1749957.222＋2137706.113＋2257702.661=91103466.21第一层：H=55.0m=122462..512kkN==124662.5112×5..0=622312..56==12201.442×0..068==81.770kN第二层：H=88.3m=111742..095kkN==117442.0995×8..3=977459..36==12201.442×0..107=128..55kNN第三层：H=111.6mm=111742..095kkN==117442.0995×111.6=11362008.300==12201.442×0..150==180..21kNN第四层：H=114.9mm=111742..095kkN==117442.0995×144.9=11749557.222==12201.442×0..192==230..67kNN第五层：H=118.2mm=111742..095kkN==117442.0995×188.2=22137006.133==12201.442×0..235==282..33kNN第六层：H=21.5mm=100497..796kkN==104997.7996×211.5=22257002.611==12201.442×0..248==297..95kNN具体计算过程及及结果见表表6.2表6.2各质点点纵向水平平地震作用用及楼层地地震剪力计计算表层次mKNKNKNKN621.510497.7796225702..610.248297.40297.95518.211742.0095213706..130.235282.33580.28414.911742.0095174957..220.192230.67810.95311.611742.0095136208..300.150180.21991.1628.311742.009597459.3390.107128.551119.71115.012462.551262312.5560.06881.701201.411纵向水平地震作作用下各质质点水平地地震作用及及楼层地震震剪力沿房房屋高度分分布见图66.1。6.1.3纵向向水平地震震作用下的的位移验算算纵向水平地震作作用下框架架结构的位位移计算方方法与横向向水平地震震作用下的的相同，计计算过程见见表6.3表6.3纵向水平平地震作用用下的位移移验算层次KNN/㎜㎜㎜㎜6297.958076560.376.0633001.12×100-45580.288076560.725.6933002.18×100-44810.958076561.004.9733003.03×100-43991.168076561.233.9733003.73×100-421119.7119480381.182.7433003.38×100-411201.4117706781.561.5650003.12×100-4由表6.3可见见，最大层层间弹性位位移角发生生在第3层，其值值为3.733×10--4＜=18..18×110-4。满足足式的要求求，其中由由附表查得得。A．水平地震作用用分布B．层间剪剪力分布图6.1纵向水水平地震作作用及层间间剪力分布布图6.1.4纵向向水平地震震作用下框框架内力计计算纵向水平地震作作用下框架架内力计算算方法与横横向相同。以B轴线为例，B轴线纵向框架各层柱端弯矩及剪力计算过程见表6.4。表6.4纵向地震震作用下各各层柱端弯弯矩及剪力力计算层次mKNN/㎜边柱(B-1,,B-9))y63.3297.95807656194137．160.6490.3007.0916.5453.3580.288076561941313.950.6490.40018.4127.6243.3810.958076561941319.490.6490.45028.9435.3733.3991.168076561941323.820.6490.45035.3743.2323.31119.7119480382025423.920.7220.54643.1035.8415.01201.4117706781889829.460.5880.698102.8244.48层次mKNN/㎜中柱(B-2,,B-8))y63.3297.958076563011311.111.2980.36513.3823.2853.3580.288076563011321.641.2980.45032.1439.2843.3810.958076563011330.241.2980.46546.4053.3933.3991.168076563011336.951.2980.50060.9760.9723.31119.7119480383202437.821.4440.54668.1456.6615.01201.4117706782375737.031.1760.633117.2067.95注:表中M量纲为kN/mm。V单位为kN。梁端弯矩、剪力力及轴力计计算过程见见表6.5。表6.5纵向框架架在地震作作用下的梁梁端弯矩、剪剪力及柱轴轴力计算层次边跨梁中间跨梁柱轴力①⑨轴柱②⑧轴柱③⑦轴柱616.5411.647.23.9111.6411.647.23.233.910.680534.7126.337.28.4826.3326.337.27.3112.391.850453.7842.777.213.4142.7742.777.211.8825.803.380372.1753.697.217.4853.6953.697.214.9143.285.950271.2158.827.218.0658.8258.827.216.3461.347.670187.5868.057.221.6268.0568.057.218.9082.9610.390注：柱轴力用“＋”表示压力,用“－”表示拉力力。表中柱柱轴力符号号表示地震震时情况。M量纲为kN/mm，V和N量纲为kN，量纲为m。6.2纵向风荷荷载作用下下框架结构构的内力和和侧移计算算6.2.1风荷荷载标准值值因该房屋沿纵向向的高度比比=0.3373＜1.5，所以风风振系数==1.0其余计算算与横向相相同。仍计计算B轴纵向框框架，其负负载宽度为为=4.055m，得到沿房房屋高度的的分布荷载载标准值==风荷载体体型系数取取1.3。取表示迎迎风面的风风压力与背背风面风吸吸力之和。按按静力等效效原理将分分布风荷载载折算为节节点集中为为。及的计算结结果见表66.6。沿高度的的分布见图图6.2。表6.6风荷载载标准值计计算层次mkN/mkN621.51.2802.6966.875518.21.2102.5488.408414.91.1402.4017.923311.61.0452.2017.26328.31.0002.1066.95015.01.0002.1068.740A．风荷载沿房屋屋高度的分分布（kNN/m）BB．等效节节点集中风风荷载（kN）图6.2框架上的的风荷载6.2.2纵向向风荷载作作用下的水水平位移验验算纵向风荷载作用用下的水平平位移验算算结果可知知，风荷载载作用下水水平位移较较小，满足足规范要求求；又由于于纵向风荷荷载比横向向风荷载小小的多，所所以纵向风风荷载不必必进行水平平位移验算算。6.2.3纵向向风荷载作作用下框架架结构内力力计算以B轴线纵向框架为为例进行计计算，各层层柱端弯矩矩和剪力计计算过程见见表6.7。其中标标准反弯点点高度比近近似取均布布荷载作用用下的相应应值。梁端端弯矩、剪剪力及柱轴轴力计算结结果见表66.8。表6.7纵向框架架在风荷载载作用下各各层柱端弯弯矩及剪力力计算层次mKNN/㎜边柱(B-1,B-99)y63.36.875249617194130.5350.6490.2750.4861.28053.315.283249617194131.1890.6490.3751.4712.45243.323.206249617194131.8050.6490.4002.3833.57433.330.469249617194132.3700.6490.4503.5194.30223.337.419264676202542.8630.7220.5465.1594.28915.046.159204095188984.2740.5880.69814.9166.454层次mKNN/㎜中柱(B-2,B-88)y63.36.875249617301130.8291.2980.3650.9991.73753.315.283249617301131.8441.2980.4152.5253.56043.323.206249617301132.7991.2980.4504.1575.08033.330.469249617301133.6761.2980.4655.6416.49023.337.419264676320244.5271.4440.5468.1576.78215.046.159204095237575.3731.1760.62416.76410.101表6.8纵向框架架在风荷载载作用下的的梁端弯矩矩、剪力及及柱轴力计计算层次边跨梁中间跨梁柱轴力①⑨轴柱②⑧轴柱③⑦轴柱61.2800.8697.20.2980.8690.8697.20.2410.2980.057052.9382.2807.20.7252.2802.2807.20.6301.0230.152045.0453.8037.21.2293.8033.8037.21.0562.2520.325036.6855.3247.21.6685.3245.3247.21.4793.9200.514027.8086.2127.21.9476.2126.2127.21.7265.8670.7350111.6139.1297.22.8819.1299.1297.22.5368.7481.080注:柱轴力用“+”表示压力力，用“-”表示拉力力。柱轴力力符号表示示风荷载时时的情况。M量纲为kN/m，V和N量纲为kN，量纲为m。7.竖向荷荷载作用下下框架结构构的内力计计算7.1横向框架架内力计算算7.1.1计算算单元取⑤轴线横向框架计计算，计算算单元宽度度为7.22m，如图图7.1所示示。由于房房间内布置置有次梁，故故直接传给给该框架的的楼面荷载载如图中水水平阴影所所示。计算算单元范围围内的其余余楼面荷载载则通过次次梁和纵向向框架梁以以集中力的的形式传给给横向框架架，作用于于各节点上上。由于纵纵向框架梁梁的中心线线与柱的中中心线不重重合，因此此要框架节节点上还作作用有集中中力矩。7.1.2荷载载计算7.1.2.11恒载计算算要在图7.2中中，、代表横梁梁自重，为为均布荷载载形式，对对于第6层=3.783kN/mm==2.5556kNN/m、分别为房间和走走道板传给给横梁的梯梯形荷载和和三角形荷荷载，由图图7.2所示示几何关系系可得：=4.8×1..8×2==17.228kNN/m=44.8×11.2×22=11..52kkN/m图7.1横向框框架计算单单元图7.2各层梁梁上作用的的恒载、分别为由纵梁边边纵梁边纵纵梁，中纵纵梁直接传传给柱的恒恒载，它包包括梁自重重，楼板自自重如女儿儿墙等重力力荷载，计计算如下。=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×]×44.8＋4.1992×7..2＋3.3774×＋4.444×0.99×7.22=1333.37kN=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×＋(3.6＋2.4))×1.22××2]]×4.88＋3.3774×＋4.1992×7..2=1339.166kN集中力矩:===16.667kNN·m==17..40kkN·m对2-5层，包括括自重和其其上横墙自自重为均布布荷载，其其它荷载计计算方法同同第6层。结果果为：=3.783＋＋4.288×(3..30－0.500)=155.7677kN//m=2.556kN/mm=3.89×11.8×22=14..00kkN/m=3.89×11.2×22=9.334kNN/m=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×]×33.89＋4.1992×7..2＋3.3774×＋4.444×[(77.2－0.555)×(33.3－0.600)－1.5××1.8××2]＋0.4××1.5××1.8××2=1550.222kN=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×＋(3.6＋2.4))×1.22××2]]×3.889＋3.3774×＋4.1992×7..2＋4.288×(3..3－0.600)×(7.2－0.555)=1977.17kN集中力矩:===18.778kNN·m==24.665kNN·m对第1层=3.363＋＋4.288×(3..30－0.555)=166.1333kN//m=2.948kN/mm=3.89×11.8×22=14..00kkN/m=3.89×11.2×22=9.334kNN/m=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×]×33.89＋4.8334×7..2＋3.8991×＋4.444×[(77.2－0.655)×(33.3－0.600)－1.5××1.8××2]＋0.4××1.5××1.8××2=1555.111kN=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×＋(3.6＋2.4))×1.22××2]]×3.889＋3.8991×＋4.8334×7..2＋4.288×(3..3－0.600)×(77.2－0.655)=2002.111kN集中力矩:===23.227kNN·m==30..32kkN·m7.1.2.22活荷载计计算活荷载作用下各各层框架梁梁上的荷载载分布如图图7.3对于第6层=1.8×2××2=7..2kNN/m=1.2×2××2=4..8kNN/m=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×]×22=27..00kkN=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×＋(3.6＋2.4))×1.22××2]]×2=441.400kN集中力矩:===3.388kN··m==5.188kN··m图7.3各层梁梁上作用活活荷载同理在雪荷载作作用下=1.8×2××0.255=0.990kNN/m=1.2×2××0.255=0.660kNN/m=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×]×00.25==3.388kN=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×＋(3.6＋2.4))×1.22××2]]×0.225=5..18kkN集中力矩:===0.422kN··m==0.665kNN·m对于2-5层=1.8×2××2=7..2kNN/m=1.2×2××2=4..8kNN/m=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×]×22=27..00kkN=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×＋(3.6＋2.4))×1.22××2]]×2=441.400kN集中力矩:===3.388kN··m==5.118kNN·m对于第1层=1.8×2××2=7..2kNN/m=1.2×2××2=4..8kNN/m=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×]×22=27..00kkN=[(3.6××1.8××)×2＋(2.1＋5.7))×1.88×＋(3.6＋2.4))×1.22××2]]×2=441.400kN集中力矩:===4.055kN··m==6.221kNN·m将以上计算结果果汇总见表表7.1和表表7.2。表7.1横向框架架恒载汇总总表层次kN/mkN/mkN/mkN/mkNkNkN·mkN·m63.7832.55617.2811.52133.37139.1616.6717.402-515.7672.55614.009.34150.22197.1718.7824.65116.1332.94814.009.34155.11202.1123.2730.32表7.2横向框架架恒载汇总总表层次kN/