蓝田县西寨中学宿舍楼-毕业设计说明书

PAGEPAGE1西京学院本科生毕业设计说明书题目：蓝田县西寨中学宿舍楼教学单位：西京学院专业：土木工程摘要本设计为一幢钢筋混凝土框架结构体系宿舍楼，主体结构为五层。本设计主要进行建筑设计和结构设计两部分，建筑部分包括平、立、剖面的设计，结构部分主要以第④号轴线的一品框架进行结构设计。该工程抗震设防烈度为7度，在确定框架结构布局之后，先进行了重力荷载代表值的计算，接着利用顶点位移法求出自振周期，按底部剪力法计算水平地震作用下侧移大小，进而利用D值法求出在水平荷载作用下结构内力。接着用弯矩二次分配法计算竖向荷载（恒载、活载）作用下的结构内力并进行内力组合，找出最不利的一组或几组内力组合。然后进行梁、板、柱截面设计。同时进行了楼梯的设计，并完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的设计。关键词：框架重力荷载地震作用弯矩分配内力组合AbstractThisdesignisareinforcedconcreteframestructurebuilding,therearefivestoriesinmainstructure.Thisdesignincludtwoparts,theyarethemainarchitecturaldesignandstructuraldesign.Constructionpartincludetheflat,verticalandsectiondesign.ThemajorcalculatofstructurepartisNo.④structuralframeworkofaproductdesign.

Theprojectearthquakeintensityis7degrees,indeterminingthestructureandlayoutoftheframework,thefirstcarriedoutonbehalfofgravityloadcalculation,thenusemethodvertexdisplacementfromvibrationperiod,calculatedbythebottomshearunderhorizontalearthquakelateralsize,thencalculatedusingDvaluemethodattheleveloftheinternalforceloads.ThencalculatedusingMomentDistributionverticalload(deadload,liveload)underthecombinationofinternalforceandinternalforces,identifythemostunfavorableinternalforcesofagrouporseveralgroupsofcombinations.Thenthedesignsectionofbeam,slab,andcolumn.Thedesignofthestairsatthesametime,andcompletedtheplatformboard,benchplates,beamsandothercomponentsofthedesignplatform.Inaddition,forthefoundationdesign.

Thedesignofmanualcalculationsfirst,thenwithPKPMsoftwaresystemfortheentirestructureofcomputing,includingthecalculationandconstructionofmapping.

Keywords:framegravityloadgeologicalprocessmomentdistributioninternalforcecombinationstressdesign目录1工程概况 12结构体系选择与结构平面布置 22.1框架结构体系的优缺点 22.2承重方案的选择 22.3结构布置 22.3.1结构平面布置原则 22.3.2结构竖向布置原则 32.4房屋适用的最大高度 32.5结构的抗震等级 32.6结构总体布置 43构件截面尺寸确定及计算简图 63.1框架梁尺寸确定 63.1.1主梁尺寸确定 63.1.2次梁尺寸确定 53.2柱的尺寸选择 73.3板的尺寸选择 93.4材料选择 104重力荷载设计 114.1工程做法 114.1.1屋面做法 114.1.2楼面做法 114.1.3卫生间做法 114.1.4外墙做法 124.1.5内墙做法 125楼层荷载代表值计算 135.1梁、柱自重 135.2各层墙体自重 145.3屋面自重 185.4楼面自重 185.5楼梯板自重 185.6卫生间自重 185.7屋楼面活荷载 185.8各层重力荷载代表值 186水平地震作用下框架的侧移刚度验算 206.1横梁的线刚度 206.2横向框架侧移刚度计算 206.2.1横梁线刚度计算 206.3柱线刚度计算 216.4柱的侧移刚度D值计算 236.5横向框架自震周期 246.6水平地震作用下的位移验算 266.7水平地震作用下，横向框架的内力计算 276.7.1水平地震作用下框架边柱剪力和柱端弯矩标准值 286.7.2水平地震作用下梁端弯矩，剪力以及柱轴力计算 297竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 347.1计算单元的选取 347.2荷载计算 357.2.1恒荷载计算 357.2.2活荷载计算 377.3内力计算 407.3.1固端弯矩 407.3.2弯矩分配 427.4梁端剪力及柱轴力计算 478内力组合 498.1横向框架内力组合 498.1.1结构抗震等级 498.1.2框架内力组合 498.2内力的组合方法 569梁截面设计 599.1框架梁设计 599.1.1承载力抗震调整系数 599.1.2梁控制截面及内力计算 609.2 梁截面配筋计算 619.2.1BC跨正截面配筋计算 619.2.2CD跨正截面配筋计算 639.3主梁斜截面设计 659.3.1BC跨. 6510柱截面设计 6710.1柱的构造要求 6710.2柱的轴压比、剪跨比验算 6810.3柱正截面承载力计算 6910.4柱正截面配筋计算 7110.5柱斜截面配筋计算 7710.5.1柱斜截面承载力验算 7711次梁设计 8011.1荷载设计值计算 8011.1.1正截面承载力计算 8111.2次梁斜截面受剪承载力计算 8212楼板设计 8312.1楼板布置图 8312.2楼板计算示意图 8312.3截面尺寸急荷载计算 8312.3.1荷载设计值 8312.4截面设计 8512.5单向板计算 8613楼梯设计 8813.1楼梯板设计 8813.1.1荷载计算 8913.1.2截面计算 9013.2平台板设计 9013.2.1荷载计算 9013.2.2截面设计 9013.3平台梁设计 9113.3.1荷载计算 9113.3.2截面设计 91西京学院本科毕业设计（论文）1工程概况该工程为蓝田县西寨中学学生宿舍楼工程。占地面积约为700㎡，建筑面积为3658.2。建筑总高度18m，室内地平标高m，室内外高差450mm。各层层高均为3.6m，该工程主体为五层框架。使用年限为50年。内、外墙体材料陶粒混凝土空心砌块，门窗采用塑钢窗和实木门。该工程设计资料：场地类别：Ⅱ类抗震设防烈度：7度抗震设计基本加速度0.15g，建筑防火等级：二级(1)气象资料夏季最高气温40℃，冬季室外气温最低-20℃。年最大降雨量：500mm该市标准冻结深度：25cm基本风压：0.35基本雪压：0.20(2)地质条件建筑场地地形平坦，粘性土层，不考虑地下水对建筑物的影响2结构体系选择与结构平面布置结构体系应该满足使用功能要求，尽可能的与建筑形式相一致，有足够的承载力，刚度和延性，施工简便，经济合理。该工程选用的结构体系为框架体系。2.1框架结构体系的优缺点（1）建筑平面布置灵活，能获得较大空间，易于满足多功能的使用要求。（2）建筑立面容易处理。墙体只起维护作用，结构自重较轻。（3）计算理论较成熟，在一定的高度范围内造价较低，施工简便。（4）在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计，可以具有较好的延性。（5）其缺点是结构抗侧刚度较小，在地震作用下侧向位移较大。因此，框架结构体系一般适用于非地震地区、或层数较少的高层建筑。在抗震设防烈度较高的地区，其建筑高度应严格控制。2.2承重方案的选择根据楼盖的平面布置及竖向荷载传力途径。框架承重方案分为：横向框架承重、纵向框架承重和纵横向承重等几种。在实际工程中，一般采用横向承重方案是在横向布置框架承重梁。因房屋横向较短，柱数量较少，当采用横向承重方案时，横向框架梁的截面高度大，可增加框架横向侧移刚度。当柱网平面接近正方形时，现浇楼面为双向板，此时，宜采用纵横向框架承重。本设计采用的是纵横向承重方案。2.3结构布置2.3.1结构平面布置原则结构平面形状宜简单、规则、对称刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状。结构的主要抗侧力构件应对称布置，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，避免地震时引起结构扭转及局部应力集2.3.2结构竖向布置原则结构竖向布置应使体型规则、均匀，避免有较大的外挑和内收，质量沿高度方向均匀分布，结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变.2.4房屋适用的最大高度根据国内外震害调查和工程设计经验，为使建筑达到即安全有经济合理的要求，现浇高筋混凝土房屋高度不宜建的太高。房屋适宜的最大高度于房屋的结构类型、设防烈度、场地类别等因素有关。《建筑抗震设计规范》规定表2.1钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）结构类型烈度6789框架60554525框架—抗震工程为框架结构，抗震设防烈度为7度，总高度为18.0m，满足要求。2.5结构的抗震等级《建筑抗震设计规范》根据结构类型、设防烈度、房屋高度和场地类别将框架结构、框架—抗震墙结构和抗震墙结构划分为不同的抗震等级，见表2-2表2.2现浇高筋混凝土房屋的抗震等级结构类型烈度6789框架结构高度（m）≤30＞30≤30＞30≤30＞30≤25框架四三三二二一一剧场、体育馆等大跨度公共建筑三二一一框架-抗震墙结构高度（m）≤＞≤＞≤＞≤框架四三三二二一一抗震墙三二一一一根据表2-2的规定，本工程为框架结构，设防烈度为7度，总高度为18.0m,故本设计采用三级抗震等级。2.6结构总体布置多层建筑中控制侧向位移成为结构设计的首要问题。在设计中通常通过控制高宽比来实现。在工程中，高宽比H/B＜3，满足要求。柱网布置尺寸还受梁跨比限制，梁跨比一般在6~9之间为宜。本工程采用内廊式柱网布置，见下图图2.1柱网布置3构件截面尺寸确定及计算简图3.1框架梁尺寸确定框架梁的截面尺寸宜符合下列各项要求：梁的截面宽度不宜小于200mm梁的截面高宽比不宜大于4为了防止梁发生剪切脆性破坏，梁高不宜大于1/4，梁净跨。符合模数的要求，当梁高h≤800mm时，h为50mm的倍数，当h＞800mm时，h为100mm的倍数，在高烈度区，纵向框架的高度也不宜太小，一般取h≥L/12，且不宜小于500mm。3.1.1主梁尺寸确定主梁设计：h=(1/8—1/12)L其中L为梁的跨度，梁截面尺寸应满足承载力，刚度及延性要求纵框架梁6.6m跨:h=(1/12—1/8)x6600=(550~825)取h=700b=(1/2~1/3)x700=(233~350)取h=3003.6m跨:h=(1/12—1/8)x3600=(300~450)取h=700b=(1/2~1/3)x700=(233~350)取h=300横框架梁7.5m跨:h=(1/12—1/8)x7500=(625~937.5)取h=700b=(1/2~1/3)x700=(233~350)取h=3002.6m跨:h=(1/12—1/8)x2600=(216.6~325)取h=450b=(1/2~1/3)x450=(225~150)取h=3003.1.2次梁尺寸确定次梁设计：h=(1/12—1/18)L其中L为梁的跨度，梁截面尺寸应满足承载力，刚度及延性要求进深:7.5m跨:h=(1/12—1/18)x7500=(625~416.6)取h=600b=(1/2~1/3)x600=(200~300)取h=250表3.1梁截面尺寸及各层混凝土强度等级梁截面尺寸及各层混凝土强度等级层次砼强度等级主梁次梁走道梁2~5C30300x700250x600300x4501C30300x700250x600300x4503.2柱的尺寸选择（1）根据《建筑抗震设计规范》第6.3.6和6.3.7，柱的截面尺寸宜符合下列要求：柱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；柱的轴压比不宜超过0.8。框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算：其中N——柱组合的轴压力设计值；β——考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2；gE——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际计算，也可近似取12～15kN/m2；n——验算截面以上楼层层数；F——案简支状态计算的柱的负载面积；Ac——柱截面面积；[μN]——框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级分别取0.7、0.8、0.9；f——混凝土轴心抗压强度设计值；计算底层柱截面尺寸：本工程为三级抗震等级，轴压比限值[μN]=0.7,各层重力荷载代表值近似取12.0KN/m2，柱的混凝土强度等级不低于C30，本设计柱采用C30混凝土，fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2。柱子负载面积如下图：边柱中柱：截面分别为439mm和500mm根据以上计算结果并考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值如下：每层：600mm×600mm（中、边柱）3.3板的尺寸选择当时，可按单向板计算，单向板常用跨度1.7~2.5，一般不超过3m,板厚与跨度最小比值，走道板，按单向板计算，取100板厚。板厚应在满足建筑功能和方便施工的条件下尽可能薄，现浇板的厚度一般以100mm为模数，其厚度应根据使用环境、受力情形、跨度等条件综合确定。现浇板最小厚度为80mm，故取板厚为100mm，其中屋面、楼面、楼梯平台板的厚度均为100mm，卫生间的板厚为100mm。3.4材料选择本工程抗震等级为三级，故混凝土等级不宜低于C20，则梁、柱采用C30，板、楼梯均采用C30。根据《钢筋混凝土设计规范》，结构构件中的纵向受力钢筋宜选用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，箍筋宜选用Ⅰ、Ⅱ级钢筋。根据《建筑抗震设计规范》，普通钢筋宜选用延性、韧性和可焊性较好的钢筋，故本设计中梁、柱的受力钢筋选用HRB335级钢筋，箍筋选用HRB235级钢筋。3.5计算简图的确定计算单元选取④轴横线三跨的一榀框架作为计算单元。计算简图：本工程竖向五层，计算跨度以轴线距离为准（即形心线距离为准），梁轴线取至板底，2~5层柱高即为层高3.6m；底层柱高度从基础顶面算起，即=3.6+0.45++0.5=4.55m，如下图：4重力荷载设计4.1工程做法4.1.1屋面做法(1)屋面均布恒载二毡三油防水层(绿豆砂保护层)0.35kN/㎡冷底子油热玛蹄脂0.05kN/㎡20mm厚1：2水泥砂浆找平0.02×20=0.4kN/㎡100～140厚(2%坡度)膨胀珍珠岩(0.1+0.14)×7/2=0.84kN/㎡100mm厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25=2.5kN/㎡15mm厚纸筋石灰抹底0.015×16=0.24kN/㎡共计4.38kN/㎡4.1.2楼面做法按楼面做法逐项计算25厚水泥砂浆找平0.025×20=0.05kN/㎡100厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25=2.5kN/㎡15厚纸筋石灰抹灰0.015×16=0.24kN/㎡共计3.24kN/㎡4.1.3卫生间做法地砖防水楼面：2.0kN/㎡100mm现浇钢筋混凝土板：0.1×25=2.5kN/㎡15mm厚顶棚抹灰：0.21kN/㎡合计：4.71kN/㎡4.1.4外墙做法外墙1．300厚混凝土陶粒砌块，陶粒砌块的容重=7.0kg0.3×7.0=2.1kN/㎡合计2.1KN/㎡4.1.5内墙做法1．采用200mm陶粒空心砌块7X0.2=1.4KN/㎡2．内墙装饰（两面）2mm厚纸巾石灰罩面（双面）16×0.002=0.064kN/㎡12mm厚1：3：9水泥石灰砂浆打底分开抹平（双面）20×0.012=0.48kN/㎡合计1.944KN/㎡5楼层荷载代表值计算计算集中荷载时，假定各层的重量为本层自重、梁自重、活荷载的50%以及上、下各层墙、柱自重之和，并集中于该楼（屋）盖处。5.1梁、柱自重表5.1各楼层梁、柱重力荷载计算层次构件bhgn一层横梁7.50.30.7251.055.517.516661.51612.01纵梁6.60.30.7251.055.516.620727.32纵梁3.60.30.7251.055.513.68158.69横梁2.60.30.45251.053.942.6764.50次梁0.250.6251.054.596.6101192.831192.83柱0.60.6251.19.94.55321441.441441.44二至五层横梁7.50.30.7251.055.517.5642644.806448.04纵梁6.60.30.7251.055.516.6802909.28纵梁3.60.30.7251.055.513.632634.75横梁2.60.30.45251.053.943.628286.83次梁0.250.6251.054.596.6404771.314771.31柱0.60.6251.19.93.61284561.924561.92注：1）表中为考虑梁、柱粉刷层重力荷载而使用系数：g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量。2）梁长度取净长；柱长取层高（底层5.1m）。3）b、h单位为：m；T、g单位为：kN/㎡；Ｇ单位为：kN。5.2各层墙体自重表5.2各层墙体计算表层次类型单位面积荷载自重（kN/㎡）面积（）总荷载（kN）一层填充外墙7×0.3=2.1[(7.5-0.6)×(3.6-0.7)×4]+[(6.6-0.6)×(3.6-0.7)×12]-[（2.1x2.0）×20]-[(3.3-2.7)×(3.6-0.7)x2]=201.16422.44填充内墙7×0.2=1.4[(7.5+0.1)×(3.6-0.6)]×10+[(6.6-0.7)×(3.6-0.7)]×12-[(0.9x2.1)×18-(1.5×2.4)×2-(3.3-0.6)(3.3-0.7))×4]=362.94508.12外墙饰面0.544201.16109.43内墙饰面0.544362.94197.44塑钢窗C-10.4(2.1×2.0)×2084C-2(2.1×1.0)×24.2C-3(2.0×2.0)×28.0木门M-10.2(2.7×2.7)×214.58M-2(1.0×2.1)×1837.80M-3(1.5×2.4)×27.2合计1393.21层次类型单位面积荷载自重（kN/㎡）面积（）总荷载（kN）标准层填充外墙7×0.3=2.1[(7.5-0.6)×(3.6-0.7)×4]+[(6.6-0.6)×(3.6-0.7)×12]-[（2.1x2.0）×22]-[(2.0x2.0)×2]=188.24395.30填充内墙7×0.2=1.4[(7.5+0.1)×(3.6-0.6)]×10+[(6.6-0.7)×(3.6-0.7)]×12-[(0.9x2.1)×20-(1.5×2.4)×2-(3.3-0.6)(3.6-0.7))×2]=372.66521.72外墙饰面0.544188.24102.4内墙饰面0.544372.66202.73塑钢窗C-10.4(2.1×2.0)×2084C-2(2.1×1.0)×24.2C-3(2.0×2.0)×28.0木门M-10.2M-2(1.0×2.1)×2042M-3(1.5×2.4)×27.2合计1367.55·层次类型单位面积荷载自重（kN/㎡）面积（）总荷载（kN）五层填充外墙7x0.3=2.1[(7.5-0.6)×(3.6/2-0.7)×4]+[(6.6-0.6)×(3.6/2-0.7)×12]-[（2.1x2.0）×20]-[(2.0x2.0)×2]=17.5636.88填充内墙7x0.2=1.4(7.5+0.1)×(3.6/2-0.6)]×10+[(6.6-0.7)×(3.6/2-0.7)]×12-[(0.9x2.1)×20-(1.5×2.4)-2x(3.3-0.6)×(3.6/2-0.7))×2]=124.68174.55外墙饰面0.54436.8820.06内墙饰面0.544174.5594.96塑钢窗C-10.4(2.1×2.0)×2084C-2(2.1×1.0)×24.2C-3(2.0×2.0)×28.0M-2(1.0×2.1)×204.2M-3(1.5×2.4)×27.2合计434.055.3屋面自重4.38×17.6×39.6=3052.68KN5.4楼面自重3.24×17.6x39.6=2258.15KN5.5楼梯板自重楼梯板自重按投影面积算，板厚取100mm，装饰与楼面相同。1.5×3.24×2×7.5×3.3=120.29KN5.6卫生间自重4.71×1.2×7.5x3.3×2=279.77KN5.7屋楼面活荷载1）屋面活荷载（屋面活荷载取雪荷载0.25KN/㎡39.6×17.6×0.25=174.24KN2)楼面活荷载：2.0KN/㎡一层（2.6×7.5×2)×2+(6.6×6)×2.0=1393.92KN二至四层：（（2.6×7.5×2)×2+(6.6×6)×2.0=1393.92KN5.8各层重力荷载代表值表5.3各层集中质量层次楼层面梁1/2下柱1/2上柱1/2上墙1/2下墙楼梯总荷载Ｇ一3052.682804.8871570709684120.38811.78二3052.682804.8570570684684120.38485.78三3052.682804.8570570684684120.38485.78四3052.682804.8570570684684120.38485.78五3052.682804.85706847111.48注:Ｇ单位为：kN图5.1重力荷载代表值6水平地震作用下框架的侧移刚度验算6.1横梁的线刚度框架柱（一~五层）采用C30，框架梁均采用C30混凝土；C30混凝土为3.00×N/，本工程为蓝田县，抗震烈度为7度，基本地震加速度为015g（场地类别为‖类），在框架结构中，考虑板对梁的刚度有利影响，即板作为梁的翼缘参加工作，梁均按矩形截面计算，其惯性矩为,然后乘以增大系数，中框架取I=2,边框架取I=1.5,6.2横向框架侧移刚度计算6.2.1横梁线刚度计算1.横梁的线刚度计算梁的线刚度：式中：混凝土弹性模量梁的计算跨度梁截面惯性矩梁矩形部分的截面惯性矩表6.1横梁的线刚度ib类别层次b×hI0l0ib1.5ib2.0ib边框架中框架AB跨梁1~53.00×104300×7008.58×10975003.43×10105.15×10106.86×1010CD跨梁1~53.00×104300×7008.58×10975003.43×10105.15×10106.86×1010走道梁1~53.00×104300×4502.28×10926002.63×10103.95×10105.26×1010注：EC单位为：kN/mm2；ib单位为：KN．mm；b、h、l0单位为：mm；I0单位为mm46.3柱线刚度ic计算主线刚度计算见表6.2。混凝土强度等级均为C30柱的线刚度=式中：柱截面惯性距柱的计算高度表6.2柱线刚度kc计算层次b×h145503.00×600×6001.08×7.12×2~436003.00×600×6001.08×9.00×536003.00×600×6001.08×9.00×附：单位为，ic单位为KN.mm，b，hc，l单位均为mm图6.1一榀边框架梁柱线刚度6.2一榀中框架梁柱线刚度6.4柱的侧移刚度D值计算计算公式：式中：柱侧移刚度修正系数，=(一般层)，=（底层）.表示梁柱线刚度之比，（一般层），（底层）表6.3侧移刚度计算表层次柱D=12根数底层边柱A柱0.80.4714961.942481467.02B柱2.770.6921965.402C柱2.770.6921965.402D柱0.800.4714961.942中柱A柱1.090.5116235.295B柱3.700.7423557.095C柱3.700.7423557.095D柱1.090.5116235.295二~五层边柱A柱0.570.2220870.3721039296.44B柱1.950.4944462.962C柱1.950.5044462.962D柱0.570.2220870.372中柱A柱0.760.2825407.415B柱1.600.5751722.225C柱2.630.5751722.225D柱0.760.2825407.4156.5横向框架自震周期抗震设计地震分组为第一组，Ⅱ类场地，本框架结构的特征周期，设防烈度为7度抗震，按顶点位移计算框架的自震周期，先求出顶点的水平位移，公式：，计算框架的基本周期，周期折减系数0.7，为假想位移。表6.4横向框架考虑的顶点位移层次（KN）（KN）（KNm）层间相对位移（m）57111.487111.4810392960.0070.16648485.7815597.310392960.0200.15938485.7824083.0410392960.0230.13928485.7832568.8210392960.0300.11618811.7841380.64814670.0860.086=0.48S水平地震作用及楼层地震剪力计算场地类别为Ⅱ类,7度设防烈度时,结构的特征周期=0.35s和水平地震影响系数=0.12因为=0.48s＜１.４＝１.４×０.３５＝0.49s，故不考虑顶部附加地震作用.（多质点应取总重力荷载代表值的85%）。=（×0.12×0.85×41380.6=4336.26kN表6.5各项质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表（单位：kN）层次（m）(m)（kN）(kN)53.67111.4818.95134762.50.231172.21172.243.68485.7815.35130256.70.191049.12226.333.68485.7811.7599707.90.15800.83027.123.68485.788.1569159.10.10600.63627.714.558811.784.5540092.20.06360.43988.1注）：1.表中=；２.Ｇi单位为kN；各质点水平地震作用及楼层剪力沿房屋高度的分布见下图：图6.3水平地震作用和层间剪力示意图单位（kN）6.6水平地震作用下的位移验算弹性变形验算，为防止框架结构中的非结构构件再多与地震作用（或风荷载）下出现过重破坏，应限制房屋的层间位移（按弹性方法计算）表6.6水平地震作用下的位移计算层数层间剪力（KN）层间刚度（KN/m）层高层间位移角限值51177.210392960.00123.60.0003342226.310392960.00213.60.0006033027.110392960.00303.60.0008123627.710392960.00343.60.0009713988.14814670.00834.550.0018附：抗震变形验算查表得钢筋混凝土框架弹性层间位移角限制，根据验算层间最大位移角发生在第二次层0.0018＜1/550，满足要求。水平地震作用下，横向框架内力计算6.7水平地震作用下，横向框架的内力计算横向框架第4轴柱端弯矩及剪力计算：选4轴一榀框架进行柱端弯矩剪力计算，用D值法计算，求得第i层的层间剪力以及该层柱上下端弯矩分别按下式计算6.7.1水平地震作用下框架边柱剪力和柱端弯矩标准值表6.7水平地震作用下框架边柱剪力和柱端弯矩标准值层数边柱y53.61177.2538222106523.2960.350.22520.4470.4143.62226.36463901263943.530.320.2132.91123.833.63027.16463901263959.190.320.2144.75168.3423.63627.76463901263970.930.320.2153.62201.7214.553988.15248801159588.10.550.30140.08326.85表6.8水平地震作用下框架中柱剪力和柱端弯矩标准值层数中柱y53.61177.25382221986135.720.560,2131.34107.9643.62226.36463901986168.410.560.2151.72194.5633.63027.16463901986193.010.560.2170.32264.5223.63627.764639019861111.460.560.2184.26316.9914.553988.152488013857105.290.950.30167.41390.636.7.2水平地震作用下梁端弯矩，剪力以及柱轴力计算梁端弯矩、剪力及柱轴力按下式计算：分别表示节点左、右梁的线刚度分别表示节点左、右梁的弯矩表示柱在i层的轴力梁端剪力的计算：表6.9梁的剪力计算层次边横梁走道梁(KN·m)(KN·m)L(m)(KN·m)(KN·m)(KN·m)L(m)(KN·m)570.4162.617.521,1145.3545.352.637.74144.24131.07.543.6994.8994.892.679.03201.25183.47.561.06132.84132.842.6110.72246.47224.67.574.77162.7162.72.6135.61380.47321.37.5111.39231.37231.372.6192.7表6.10水平地震作用下柱轴力层数N轴力（KN）边柱中柱5-21.11-16.594-64.8-51.93-125.86-101.542-200.63-162.371-312.02-243.68注：柱轴力中的负号表示拉力，当为左震作用时，左侧两根柱子为拉力，对应的右震两根柱为压力。地震作用下梁端弯矩M见图6.4地震作用下梁柱V及N见下图6.5及6.6图6.4左震作用下的框架弯矩图（KN/M）图6.5左震作用下粱端剪力图（KN）图6.6竖向荷载作用下柱端轴力图（KN）7竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算取④轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为6.6m，由于各层布置有次梁，故直接传给该框架的荷载如图中的水平阴影线所示，在竖向荷载作用下梁端弯矩可以考虑塑性内力重分布。7.1计算单元的选取取一榀框架框架第4轴进行计算，计算单元如下图7.1④轴框架计算单元根据支座弯矩相等条件在梯形荷载作用下，计算等效荷载图7.2荷载等效图我国的《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）对钢筋混凝土板有以下规定：当时，可按沿短跨方向受力的单向板计算；当时，宜按双向板计算，如仍按单向板设计，应加强短边支座的构造钢筋；当时，应按单向板设计。本设计符合第二种情况，所以遵守双向板荷载传递方式，如图7.2所示。7.2荷载计算7.3恒荷载作用计算简图7.2.1恒荷载计算（1）五层恒荷载计算代表横梁自重，为均布荷载形式=1.05（为考虑梁的粉刷自重）=0.3×0.7×25×1.05=5.513为房间板传给横梁的线荷载=4.38×3.3=13.01、、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒荷载。它包括次梁自重、楼板重和内墙等的重力荷载。集中力矩（2）1~4荷载计算,代表横梁自重，均为线荷载形式。=5.51KN/M=5.51KN/M代表房间和走道梁传给横梁的梯形荷载=3.24×3.3=10.69KN/M=10.69KN/M、、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒荷载。它包括次梁自重、楼板重和内墙等的重力荷载。集中力矩7.2.2活荷载计算7.4梁上活荷载作用计算简图五层：活载活载（取均布荷载标准值）（不考虑地震作用，活载取屋面活载和雪荷载中的最大值）不上人屋面0.5雪荷载0.20、、分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒荷载。它包括次梁自重、楼板重和内墙等的重力荷载。=3.3×0.5=1.65KN/m对于二~四层楼板=2.0×3.3=6.6KN/M将以上恒荷载计算结果汇总见表7.1，活载见表7.2表7.1横向框架恒载汇总表层次()KN55.1513.01132.63175.2319.8926.281~45.1510.69169.76198.49825.4629.77表7.2横向框架活载汇总表层次KN51.657.2911.611.091.741~46.629.1631.324.3744.698恒、活荷载计算简图见下图图7.5恒荷载作用下计算简图（集中荷载：KN均布荷载：KN/m力偶：KN·m）图7.6活荷载作用下计算简图（集中荷载：KN均布荷载：KN/m力偶：KN·m）7.3内力计算梁端弯矩采用弯矩二次分配法计算。梁端、柱端采用弯矩二次分配法计算，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而得，注意计算柱底轴力还需考虑柱的自重。7.3.1固端弯矩计算梁承受的均布荷载产生的的固端弯矩：（1）恒载五层：A~B跨：B~C跨：一到四层：A~B跨：B~C跨：（2）活载五层A~B跨：一到四层：B~C跨：分配系数见表7.3表7.3弯矩分配系数节点线刚度分配系数左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁A5——93.1212.12——0.740.26A4—99.3.1221.87—0.410.450.14A3A—9.9.3.1222.62—0.430.430.14A1—9.7.123.6420.01—0.490.330.18B53.12—92.2614.380.21—0.630.16B43.1299.2.2624.130.130.370.40.09B3B23.129.9.2.2624.880.140.390.390.09B13.649.7.122.6222.630.160.430.290.127.3.2弯矩分配1、将各个节点不平衡弯矩进行第一次分配2、将所有杆端的分配弯矩向远端传递，传递系数：远端固定传递取C=1/23、将各个节点因传递弯矩而产生的新的不平衡弯矩进行二次分配，使各个节点处于平衡状态4、将各个杆端的固定弯矩，非配玩具和传递弯矩相加，即得到杆端弯矩。5、做弯矩图将杆端弯矩按比例画在杆件的受拉一侧且AB跨中弯矩为BC跨中弯矩为恒、活载作用下的弯矩分配过程见图7.77.8图7.7恒载作用下弯矩分配过程（）图7.8恒载作用下弯矩分配过程（）图7.9恒载作用下4轴线框架弯矩图（调幅0.85）()图7.10活载作用下4轴线框架弯矩图（调幅0.85）()7.4梁端剪力及柱轴力计算梁端剪力：式中：——梁上荷载引起的剪力，——梁端弯矩引起的剪力，柱轴力：;式中：V——梁端剪力；P——节点集中力及柱轴力；竖向恒荷载作用下4轴梁端剪力，柱轴力计算；（顶层柱自重35.64,标准层柱自重35.64，底层柱自重52.47）表7.4恒载作用下4轴梁端剪力，柱轴力计算表层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱565.397.72-0.72064.6766.117.72197.3232.94241.34276.98455.887.72-0.07055.8155.957.72464.7500.31534.2569.84355.887.72-0.12055.76567.72725.8761.47824.34859.98255.887.72-0.10055.7855.987.72987.011022.651114.41150.1155.887.72-0.37055.5156.257.721247.91300.391404.81457.3表7.5活载作用下6轴梁端剪力，柱轴力计算表层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱==54.8510-0.6804.165.53011.4517.14418.270-0.34017.9318.61058.5467.04318.270-0.34017.9318.610105.6389218.270-0.34017.9318.610152.72138.93118.270-0.34017.9318.610199.81188.86注:单位：N（kN.），V(kN)，8内力组合8.1横向框架内力组合8.1.1结构抗震等级结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素来确定。由设计资料：房屋高度H<30m，抗震设防烈度为7度，结构为框架结构，综合考虑各方面因素，确定本框架结构工程为三级抗震等级，做到经济合理。8.1.2框架内力组合(1)为了便于施工及提高框架结构的延性，通常对竖向荷载作用下的梁端负弯矩进行调幅，对现浇框架结构，调幅系数取0.8.梁支座负弯矩调幅后，跨中弯矩应按调幅后的支座弯矩及相应荷载作用平衡条件求得。(2)《建筑抗震设计规范》规定：表中恒载、活载两列中的梁端弯矩是经过调整的弯矩，调整系数为0.85。⑶本设计不考虑风荷载参与的组合，则本工程考虑了以下两种内力组合：1、地震作用效应与重力荷载代表值的组合相应与水平地震作用下重力荷载代表值效应的组合；恒载+50%活载；水平地震作用标准值；承载力抗震调整系数，取值见下表8.1承载力抗震系数材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75轴压比小于0.15的柱偏压0.75轴压比大于0.15的柱偏压0.8各类构件受剪、偏压0.85竖向荷载效应由恒载产生的内力标准值；由活载产生的内力标准值。在上述两种荷载组合中取最不利情况作为截面设计时用的内力设计值。⑷由《荷载规范》可知，在梁和柱内力组合时，考虑计算截面以上各楼层活荷载不总是同时满布而对楼面均布荷载的一个折减，成为活荷载按楼层的这间系数，见下表：表8.2活荷载按楼层的折减系数墙、柱、基础计算截面以上的层数12-34-56-8计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00（0.9）0.850.70.65注：当楼面梁的从属面积超过25㎡时，应采用括号内的系数值。对于本设计考虑到结构的安全性，将底层也取为0.85，则本设计结构所有折减系数均取为0.85.⑸梁的内力不利组合梁端负弯矩，取下式两者较大值梁端正弯矩按下式确定梁端剪力，取下式两者较大值跨中正弯矩，取下式两者较大值—由地震作用在梁内产生的弯矩标准值—由重力荷载代表值在梁内产生的弯矩标准值—由恒载在梁内产生的弯矩标准值—由活载在梁内产生的弯矩标准值—由地震作用在梁内产生的剪力标准值—由活载在梁内产生的剪力标准值—由恒载在梁内产生的剪力标准值—结构重要性系数。对于安全等级为一、二、三级的结构构件分别为1.1、1.0、0.9。—梁端剪力增大系数，一级框架为1.3，二级框架为1.2三级框架为1.1。截面位置内力SGkSQkSek1.2（SGk+0.5SQk）+1.3SEkγREγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQk→←→←AM-48.48-4.0970.4130.90-152.160.823.18-114.12-69.54-63.90V64.674.61-21.1152.93107.810.944.9991.6491.9184.06B左M-52.99-4.29-62.61-147.5615.230.8-110.6711.42-75.83-69.59V55.815.5321.1197.7342.850.983.0736.4280.8774.71B右M-9.61-0.1945.3547.31-70.600.835.48-52.95-13.16-11.80V-7.720.00-37.70-58.2739.750.9-49.5333.78-10.42-9.26跨间MAB0.000.000.000.000.000.00MBC0.000.000.000.000.000.00AM-47.28-14.85144.24121.87-253.160.891.40-189.87-78.68-77.53V-55.8117.93-43.69-113.010.580.9-96.060.50-57.41-41.87B左M-47.71-14.97-131.00-236.53104.070.8-177.4078.05-79.38-78.21V55.9518.6143.69135.1021.510.9114.8418.2894.1493.19B右M-3.991.2694.89119.33-127.390.889.49-95.54-4.13-3.02V17.9318.61-79.00-70.02135.380.9-59.52115.0742.8247.57跨间MAB0.000.000.000.000.000.00MBC0.000.000.000.000.000.00AM-46.08-15.12201.25197.26-325.990.8147.94-244.49-77.33-76.46V55.7617.93-61.06-1.71157.050.9-1.45133.4993.2192.01B左M-46.82-15.06-183.40-303.64173.200.8-227.73129.90-78.27-77.27V56.0018.6161.06157.74-1.010.9134.08-0.8694.2193.25B右M-4.920.89132.84167.32-178.060.8125.49-133.55-5.75-4.66V7.720.00-110.70-134.65153.170.9-114.45130.2010.429.26跨间MAB0.000.000.000.000.000.00MBC0.000.000.000.000.000.00AM-46.18-15.14246.47255.91-384.910.8191.93-288.68-77.48-76.61V55.7817.93-74.77-19.51174.900.9-16.58148.6693.2392.04B左M-46.82-15.09-224.60-357.22226.740.8-267.91170.06-78.30-77.31V55.9818.6174.77175.54-18.860.9149.21-16.0394.1893.23B右M-4.92-0.86162.70205.09-217.930.8153.82-163.45-7.50-7.11V7.720.00-135.60-167.02185.540.9-141.96157.7110.429.26跨间MAB0.000.000.000.000.000.00MBC0.000.000.000.000.000.00AM-44.38-14.43380.47432.70-556.530.8324.52-417.39-74.34-73.46V55.5117.93-111.39-67.44222.180.9-57.32188.8592.8791.71B左M-46.71-14.75-321.30-482.59352.790.8-361.94264.59-77.81-76.70V56.2518.61111.39223.47-66.140.9189.95-56.2294.5593.55B右M-5.40-1.56231.27293.24-308.070.8219.93-231.05-8.85-8.66V7.720.00-192.70-241.25259.770.9-205.06220.8110.429.26跨间MAB0.000.00332.26272.690.000.00MBC0.000.00272.70220.850.000.00注:单位：M（kN.m），V(kN)，A柱柱端弯矩及轴力内力组合层次截面位置内力SGkSQkSek1.2（SGk+0.5SQk）+1.3SEkγREγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQk→←→←5层柱顶M-40.70-4.03-70.41-142.7940.280.75-107.0930.21-58.98-54.48N197.3011.45-21.11216.19271.070.75162.14203.30277.81252.79柱底M21.626.0320.4456.132.990.7542.102.2435.2234.39N232.9411.45-21.11258.96313.840.75194.22235.38325.92295.564层柱顶M-11.11-8.17-123.80-179.17142.710.75-134.38107.03-23.17-24.77N464.7058.54-64.80508.52677.000.75381.39507.75685.89639.60柱底M16.137.3332.9166.54-19.030.7549.90-14.2729.1129.62N500.3158.54-64.80551.26719.740.75413.44539.80733.96682.333层柱顶M-16.00-7.19-168.34-242.36195.330.8-193.88156.26-28.79-29.27N725.80105.63-125.86770.721097.960.8616.58878.361085.461018.84柱底M15.637.0644.7581.17-35.180.864.93-28.1528.1628.64N761.47105.63-125.86813.521140.760.8650.82912.611133.611061.652层柱顶M-16.63-7.50-201.72-286.69237.780.8-229.35190.22-29.95-30.46N987.01152.72-200.631015.231536.860.8812.181229.491485.181398.22柱底M20.819.4653.62100.35-39.060.880.28-31.2537.5538.22N1022.65152.72-200.631057.991579.630.8846.391263.701533.301440.991层柱顶M-9.20-4.23-326.85-438.48411.330.8-350.79329.06-16.65-16.96N1247.90199.81312.022022.991211.740.81618.39969.391884.481777.21柱底M4.602.11140.08188.89-175.320.8151.11-140.258.328.47N1300.39199.81-312.021274.732085.980.81019.781668.781955.341840.20注:单位：M（kN.m），V(kN)，B柱柱端弯矩及轴力内力组合层次截面位置内力SGkSQkSek1.2（SGk+0.5SQk）+1.3SEkγREγRE[1.2(SGk+0.5SQk)+1.3SEk]1.35SGk+SQk1.2SGk+1.4SQk→←→←5层柱顶M-18.91-3.44-107.96-165.10115.590.75-123.8386.69-28.96-27.51N241.3417.14-16.59278.33321.460.75208.74241.09342.94313.60柱底M16.025.3731.3463.19-18.300.7547.39-13.7226.9926.74N276.9817.14-16.59321.09364.230.75240.82273.17391.06356.374层柱