【某学校6层教学楼建筑结构设计25000字（论文）】

苏州大学怀德学院本科生毕业设计（论文）第第页共103页某学校6层教学楼建筑结构设计目录TOC\o"1-3"\h\u14806第一章绪论 1186671.1工程概况 16272第二章结构布置 1162432.1基础方案 194632.2结构构件截面尺寸的初步确定 1212442.2.1主梁和次梁截面尺寸 192592.2.2柱截面尺寸的确定 2312552.2.3楼板类型及厚度 2190322.3确定结构计算简图 261962.4梁、柱线刚度计算 352982.5柱侧移刚度计算 418231第三章荷载计算 5269093.1恒载标准值计算 56943.1.1恒载面荷载标准值计算 5299493.1.2框架梁恒载线荷载 5271753.1.3框架节点集中恒载标准值 6192303.2活载标准值计算 8147293.2.1屋面框架梁线活载标准值 85793.2.2框架节点集中活载标准值 8215843.3风荷载标准值计算 9248093.3.1风荷载标准值 9236973.3.2风荷载作用下框架侧移计算 10184783.4地震荷载标准值计算 11247783.4.1重力荷载代表值计算 11243303.4.2框架自振周期的计算 12155503.4.3水平地震作用下的剪力计算 13184903.4.4地震荷载作用下框架侧移计算 1328206第四章内力计算 14165224.1恒荷载作用下的内力计算 14257314.1.1弯矩分配系数计算 14123834.1.2恒载作用下固端弯矩计算 16191094.1.3恒载作用下弯矩二次分配过程 1721173图4.2恒载作用下的弯矩图(kN·m) 2011624.1.4恒载作用下梁柱剪力的计算 20258394.1.5恒载作用下柱子轴力计算 2397974.2活载作用下的内力计算 25118084.2.1活载作用下固端弯矩计算 2563104.2.2活载作用弯矩二次分配过程 26250254.2.3活载作用下梁柱剪力的计算 29326704.2.4活载作用柱子轴力计算 32166194.3风荷载作用下的内力计算 34227934.3.1风荷载作用下柱子剪力计算 34139674.3.2风荷载作用下柱子弯矩计算 35160154.3.3风荷载作用下梁端弯矩计算 37200364.3.4风荷载作用下梁剪力及柱轴力计算 38193834.4地震作用下的内力计算 4188614.4.1地震作用下柱剪力计算 41290234.4.2地震作用下柱子弯矩计算 4218364.4.3地震作用下梁端弯矩计算 4326184.4.4地震作用下梁剪力及柱轴力计算 435019第五章内力组合 46245845.1竖向荷载弯矩调幅 4683185.2框架梁内力组合 4839915.3框架柱内力组合 543021第六章截面设计 62270946.1框架梁截面设计 6226056.1.1框架梁正斜截面配筋计算 6288346.2框架柱截面设计 77131616.2.1框架柱正截面压弯配筋计算 77248816.2.2框架柱斜截面压弯配筋计算 7711213第七章板的设计 87122387.1区格板计算 8764657.1.1设计基本信息 87229677.1.2A区格板弯矩计算 88190297.2区格板配筋计算 89105357.2.1A区格板配筋计算 8926273第八章基础设计 9073118.1A轴柱下独立基础设计 90315238.1.1基础设计信息 90153638.1.2确定基础底面面积 9026838.1.3持力层强度验算 91140738.1.4基础冲切验算 91184968.1.5基础配筋计算 9229910第九章楼梯设计 9481299.1梯段板设计 94223139.1.1荷载计算 94271109.2平台板设计 9588379.2.1荷载计算 9548839.2.2配筋计算 95274779.3平台梁设计 96146559.3.1荷载计算 9636149.3.2配筋计算 9619354参考文献 981绪论 1.1工程概况本教学楼主体6层，建筑总高度为22.05m。根据楼盖的平面布置及竖向荷载的传递路径，框架的承重方案可分为横向承重、纵向承重和纵横向承重三种。本教学楼采用大柱网，层高为3.6m。采用横向框架承重方案，主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。这种方案的优点是主梁和柱可行成横向框架，横向侧移刚度大，各榀横向框架间由纵向的次梁相连，房屋的整体性好。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，高度小于24m（考虑女儿墙），确定本结构抗震等级为三级。1.2设计原始资料气象条件：主导风向东南偏东，基本风压0.40kN/m2，基本雪压0.35kN/m2。荷载取值：楼面均布活荷载标准值取2.5kN/m2，走廊均布活荷载标准值取3.5kN/m2。地质条件：场地内未发现全新活动断层通过，本地区的区域地壳稳定性等级属基本稳定区。场地内未见有滑坡、岩溶、采空区地面塌陷及地面沉降等影响场地稳定性的不良地质作用与地质灾害。场地稳定，作为学校拟建场地是较适宜的。本地区抗震设防烈度7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.10g，场地类别为II类，设计特征周期为0.35s。本工程的场地内各地层的工程特性指标如下表所示。土层名称状态承载力特征值fak(kPa)压缩模量ES(MPa)变形模量Eo(MPa)土层厚度（m）Qml人工填土①稍密状1003.590.810Qal+pl粉质黏土②可塑1706.5181.980C1c全风化粉砂岩③130≤N＜5035012.0653.870强风化粉砂岩③2N≥50450/120/1.3课题研究的意义“百年大计，教育为本”，教育是关系到一个国家生存和发展的重要部分。而教学楼是主要的教育场所，因此教学楼的设计和建造，体现了一个社会的文化特征。教学楼是学生学习的主要场所，对学生的健康发展起着关键作用。教学楼设计与其他建筑设计有很多共同点，但是也有一些特殊部分仍然欠缺。第一，教学楼具有较好的紧凑性，教室以及其他房间的设置应该科学紧凑合理；第二，教学楼还应具有易接近性，各种功能房间的规划要合理，也应有明确的导引系统；第三，教学楼应该具有较好的舒适性，学生数量较多，人口密度大，容易造成温度、光线以及采光等方面的问题，建筑设计工作者应该充分考虑到这一点，并采取有效建筑措施；第四，教学楼应该遵循经济性的原则，我国教育经费紧张，应该把有限的资金用到最需要的地方，设置性价比最高的建筑形式；第五，教学楼应该有较高的安全性，这一点是重中之重，学生大多未成年，发生事故缺乏逃生技能，所以教学楼应该把安全设施做到首位。此次设计运用所学的理论知识付诸于实际的结构设计中，培养自己的综合运用能力，树立自己正确的设计思想，严谨的科学态度和对学习的认真态度。熟练掌握设计原理，熟悉建筑与设计方面的国家标准规范，对教学楼设计会有更进一步的认识，为以后的工作打下牢固的基础。1.4国内外研究现状在国内，大力发展职业教育，加大职业教育投资力度，全面改善办学条件，加快人力资源开发，是落实科教兴国战略和人才强国战略，推进我国走新型工业化道路、解决“三农”问题、促进就业再就业的重大举措；是全面提高国民素质，把我国巨大人口压力转化为人力资源优势，提升我国综合国力，构建和谐社会的重要途径；是贯彻党的教育方针，遵循教育规律，实现教育事业全面协调可持续发展，落实科教兴国、人才强国战略的必然要求。因此，加大实验实习设备以及实训基地建设的投资，不断更新设备势在必行。由于经济发展以及教育发展较一些发达国家慢的因素我国新型教学楼的研究其实才起步没多久。在我国校园建筑集约化发展已逐渐成为一种趋势，钢筋混凝土框架结构得到了广泛的运用。因而框架结构一直是现在建筑结构的主要建筑形式。基础设施的建设与改造是大学教学、科研、产业发展的不可或缺的部分。在国外，高等院校校园规划与建筑设计，都应该树立可持续发展的观念，既要满足今天的需要，又要能适应未来发展的可持续性，是高校建筑设计中面临的任务，这在很大程度上是维持和保护各种生态平衡思想的继续和发展。早在30年代，美国建筑大师赖特设计的流水别墅，在完成的《自然的住宅》一书中，强调了人、自然和建筑整体概念的重要性，认为建筑必须同所在的场所，建材以及使用者的生活有机地融为一体．这种朴素的生态建筑意识和思想，现已发展成为建筑上的一个重要流派。教学建筑无时无刻不在影响着人们的日常生活，已然作为教学、科研、产业发展的不可或缺的部分。合理有效的设计，会对社会产生积极有效的作用。相比其他建筑来讲学校建筑设计的主要特点1、重视安全性任何建筑的设计环节，安全性都是基本的关注重点。而学校建筑的安全性，一方面是建筑本身结构稳定性和可靠性，另一方面是指学生教师在学习、生活和活动时建筑能够提供的安全保障。2、空间灵活性强，如今学校的教育理念和模式都在逐步发生变化，课堂教学面临着更丰富、更开放的要求。3、人文气息浓厚，学校是教师教书育人、学生学习知识的主要场所，这种场所自然拥有较为典型的人文气息。4、讲究和谐感，和谐性是建筑设计专业领域中较为高级的特点，也就是需要保证建筑色彩搭配、外观造型、细节设计足够和谐，不突兀。5、功能性追求，具体来讲，学校建筑分为教学建筑、宿舍建筑以及活动建筑等，这些建筑都需要满足相应的功能性需求。总之，学校作为一个教师教书育人、学生学习生活的场所，其建筑的设计需要满足多方面的需求。我们在做学校建筑设计时，要抓住学校建筑的主要特点。2结构布置2.1基础方案该建筑场地和地基条件简单，荷载分布均匀，建筑共6层，根据《建筑地基基础设计规范》第3.0.1条规定，该建筑的地基属于丙级地基。本建筑采用柱下独立基础和联合基础。根据场地的地质条件，选择粉质黏土层为持力层，地基承载力特征值=170kPa，本工程采用柱下独立基础。2.2结构构件截面尺寸的初步确定2.2.1主梁和次梁截面尺寸梁的截面应满足承载力、刚度及延性要求。截面高度一般取梁跨度L的1/8-1/12，当梁的负载面积较大或荷载较大时，宜取上限值。为防止梁产生剪切脆性破坏，梁的跨度与截面高度之比不宜小于4。梁截面宽度可取1/3-1/2梁高，同时不宜小于1/2柱宽。所以a.A~B轴向框架梁l0=7200mm,h=（1/12~1/8）l0=600.00mm~900.00mm,取h=750mmb=(h/3~h/2)=250.00mm~375.00mm,取b=300mmb.B~C轴向框架梁l0=3000mm,h=（1/12~1/8）l0=250.00mm~375.00mm,取h=500mmb=(h/3~h/2)=166.67mm~250.00mm,取b=300mmc.C~D轴向框架梁l0=7200mm,h=（1/12~1/8）l0=600.00mm~900.00mm,取h=750mmb=(h/3~h/2)=250.00mm~375.00mm,取b=300mmd.纵向框架梁l0=8400mm,h=（1/12~1/18）l0=700.00mm~1050.00mm,取h=850mmb=(h/3~h/2)=283.33mm~425.00mm,取b=350mme.横向次梁l0=7200mm,h=（1/12~1/18）l0=400.00mm~600.00mm,取h=600mmb=(h/3~h/2)=200.00mm~300.00mm,取b=250mm2.2.2柱截面尺寸的确定框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值按下列公式计算：N：柱组合的轴力设计值；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；F：按简支状态计算的柱的负载面积；：折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取12-15kN/m2；n：验算截面以上楼层层数；Ac：柱截面面积；fc：混泥土轴心抗压强度设计值；μN：框架柱轴压比限值；该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值为[μN]=0.85，初估框架柱截面尺寸，以A柱(C30混凝土)为例F=8.4×7.2/2=30.24kN(2.1)N=βFgEn=1.3×30.24×14×6=3302.21kN(2.2)Ac=N/µN×fc=3302.21/(0.85×14.3)=271674.87mm2(2.3)如取柱子截面为正方形。根据上述结果，并综合考虑其它因素，本设计柱截面尺寸取值柱为600mm×600mm。2.2.3楼板类型及厚度根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010，9.1.1规定对于四边支承的板：当长边与短边长度之比大小于2.0时，应按双向板计算；当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算；当长边与短边长度之比不小于3.0时宜按短边方向受力的单向板计算，并应按长边方向布置构造钢筋。根据规范《混凝土结构设计规范GB50010-2010》9.1.2，连续单向板板厚h≥l/30，连续双向板板厚h≥l/35，其中l为板的短边跨度，所以本工程中h≥4200/35=120mm，综合考虑本工程取屋面板厚为120mm，楼面板厚为120mm。2.3确定结构计算简图根据工程地质条件，基础底标高为-1.6m，基础高度0.6m，则底层柱计算高度为3.6+1.6-0.7=4.5m，其他层柱高度同层高,框架计算简图见图2.1。图2.12.4梁、柱线刚度计算构件惯性矩公式：(2.4)其中平行于弯矩平面的截面宽度定义为h，中框架梁取I=2Ib，边框架梁取I=1.5Ib，线刚度计算公式。梁混凝土等级为C30，弹性模量Ec=3×107kPa，柱混凝土等级为C30，弹性模量Ec=3×107kPa。框架梁柱线刚度：ib=Ebbh3/12l(2.5)AB梁线刚度：ib=Ebbh3/12l=1.5×3×107×0.3×0.421875/12×7.2=65918kN·mBC梁线刚度：ib=Ebbh3/12l=2×3×107×0.3×0.125/12×3=62500kN·mCD梁线刚度：ib=Ebbh3/12l=1.5×3×107×0.3×0.421875/12×7.2=65918kN·m标准层柱的线刚度：ib=Ebbh3/12l=3×107×0.6×0.216/12×3.6=90000kN·m底层柱的线刚度：ib=Ebbh3/12l=3×107×0.6×0.216/12×4.5= 72000kN·m2.5柱侧移刚度计算标准层刚度计算：，(2.6)底层刚度计算：，，(2.7)表2.1横向框架各层侧向D值层号层高(m)柱号柱截面(m)ic=Ec*Ic/hiKaDij=12*a*ic/h^2ΣDibh标准层3.6A0.60.6900000.730.2722283.27114051.483.6B0.60.6900001.430.4234742.473.6C0.60.6900001.430.4234742.473.6D0.60.6900000.730.2722283.27首层4.5A0.60.6720000.920.4920748.8692968.624.5B0.60.6720001.780.6025735.454.5C0.60.6720001.780.6025735.454.5D0.60.6720000.920.4920748.863荷载计算3.1恒载标准值计算3.1.1恒载面荷载标准值计算（1）屋面面荷载计算40厚C20细石混凝土刚性层25×0.04=1.00kN/㎡防水卷层一道0.20kN/㎡20厚1：2水泥砂浆抹平砂浆找平层20×0.02=0.40kN/㎡70厚挤塑聚苯板保温层0.07×30=0.25kN/㎡120厚钢筋混凝土现浇板25×0.12=3.00kN/㎡板底抹灰涂料20×0.02=0.4kN/㎡合计5.25kN/㎡（2）楼面面荷载计算地砖楼面0.45kN/㎡120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0kN/㎡板底抹灰涂料20×0.02=0.4kN/㎡合计3.85kN/㎡3.1.2框架梁恒载线荷载屋面框架梁线荷载计算AB梁、CD梁自重： 0.3×(0.75-0.12)×25=4.73AB梁、CD梁抹灰： (0.3+(0.75-0.12)×2)×20×0.02= 0.62合计： 5.35kN/mBC梁自重： 0.3×(0.5-0.12)×25=2.85BC梁抹灰： (0.3+(0.5-0.12)×2)×20×0.02=0.424合计： 3.27kN/m 楼面框架梁线荷载计算AB梁、CD梁自重： 0.3×(0.75-0.12)×25=4.73AB梁、CD梁抹灰： (0.3+(0.75-0.12)×2)×20×0.02= 0.624AB梁、CD梁上墙自重： 0.2×(3.6-0.75)×5.5=3.135AB梁、CD梁上墙抹灰： 20×(3.6-0.75)×0.02×2=2.28合计： 10.76kN/m BC梁自重： 0.3×(0.5-0.12)×25=2.85BC梁抹灰： (0.3+(0.5-0.12)×2)×20×0.02=0.424合计： 3.27kN/m 板传给顶层框架梁恒载线荷载AB跨、CD跨梯形板恒载线荷载：8.4×5.25×2/4=22.05kN/mBC跨三角形板恒载线荷载：3×5.25×2/2=15.75kN/m板传给标准层框架梁恒载线荷载AB跨、CD跨梯形板恒载线荷载：8.4×3.85×2/4=16.17kN/mBC跨三角形板恒载线荷载：3×3.85×2/2=11.55kN/m3.1.3框架节点集中恒载标准值A轴、D轴柱顶层集中恒载连系梁自重：8.4×(0.85-0.12)×25×0.35=53.66连系梁抹灰：8.4×(0.85-0.12)×0.02×20×2=4.91女儿墙自重：8.4×0.8×0.2×5.5=7.39女儿墙抹灰：8.4×0.8×0.02×20×2=5.38板传给连系梁：8.4×7.2×5.25/4＋8.4×8.4×5.25/16=102.53次梁传给连系梁：0.25×(0.6-0.12)×25×7.2/2=10.80次梁抹灰：(0.25+(0.6-0.12)×2)×20×0.02×7.2/2=1.74合计： 186.40kN B轴、C轴柱顶层集中恒载连系梁自重：0.35×(0.85-0.12)×25×8.4=53.66连系梁抹灰：(0.85-0.12)×0.02×20×8.4×2=4.91次梁传给连系梁：0.25×(0.6-0.12)×25×7.2/2=10.80次梁抹灰：(0.25+(0.6-0.12)×2)×20×0.02×7.2/2=1.74板传给连系梁：8.4×7.2×5.25/4＋8.4×8.4×5.25/16＋8.4×3×5.25/2-3×3×5.25/4=156.87合计： 227.97kN A轴、D轴柱标准层集中恒载柱抹灰：0.02×(3.6-0.85)×20×0.6×4=2.64柱自重：0.36×(3.6-0.85)×25=24.75连系梁自重：8.4×(0.85-0.12)×25×0.35=53.66连系梁抹灰：8.4×(0.85-0.12)×0.02×20×2=4.91连系梁墙自重：0.2×(3.6-0.85)×5.5×8.4=25.41连系梁墙抹灰：0.02×(3.6-0.85)×20×8.4×2=18.48板传给连系梁：7.2×8.4×3.85/4＋8.4×8.4×3.85/16=75.19次梁传给连系梁： 0.25×(0.6-0.12)×25×7.2/2=10.80次梁抹灰：(0.25+(0.6-0.12)×2)×20×0.02×7.2/2=1.74合计： 217.57kN B轴、C轴柱标准层集中恒载连系梁自重：8.4×(0.85-0.12)×25×0.35=53.66连系梁抹灰：(0.85-0.12)×0.02××20×2=4.91连系梁墙自重：0.2×(3.6-0.85)×5.5×8.4=25.41连系梁墙抹灰：0.02×(3.6-0.85)×20×8.4×2=18.48板传给连系梁：8.4×7.2×3.85/4+8.4×8.4×3.85/16＋8.4×3×3.85/2-3×3×3.85/4=115.04次梁传给连系梁：0.25×(0.6-0.12)×25×7.2/2=10.80次梁抹灰： (0.25+(0.6-0.12)×2)×20×0.02×7.2/2=1.74柱抹灰： 0.02×(3.6-0.85)×20×0.6×4=2.64柱自重： 0.36×(3.6-0.85)×25=24.75合计： 257.42kN 图3.1恒载作用下结构计算简图3.2活载标准值计算3.2.1屋面框架梁线活载标准值根据屋面的使用功能查询《建筑结构荷载规范GB50009-2012》5.1.1，不上人屋面0.5kN/m²，教学楼楼面活荷载:2.5kN/m²，走廊活荷载:3.5kN/m²。板传给顶层框架梁活载线荷载AB跨、CD跨梯形板活载线荷载 8.4×0.5×2/4=2.10kN/mBC跨三角形板活载线荷载 0.5×3×2/2=1.50kN/m板传给标准层框架梁活载线荷载AB跨、CD跨梯形板活载线荷载 8.4×2.5×2/4=10.50kN/mBC跨三角形板活载线荷载 3.5×3×2/2= 10.50kN/m3.2.2框架节点集中活载标准值A轴、D轴柱顶层集中活荷载板传给连系梁：8.4×7.2×0.5/4＋8.4×8.4×0.5/16= 9.77kN合计：9.77kN B轴、C轴柱顶层集中活荷载板传给连系梁：8.4×7.2×0.5/4＋8.4×8.4×0.5/16＋8.4×3×0.5/2-3×3×0.5/4=14.94kN合计：14.94kN A轴、D轴柱标准层集中活荷载板传给连系梁：8.4×7.2×2.5/4＋8.4×8.4×2.5/16= 48.83kN合计：48.83kN B轴、C轴柱标准层集中活荷载板传给连系梁：8.4×7.2×2.5/4＋8.4×8.4×2.5/16＋8.4×3×3.5/2-3×3×3.5/4= 85.05kN合计：85.05kN 图3.2活载作用下结构计算简图3.3风荷载标准值计算3.3.1风荷载标准值为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在框架节点处的等效集中荷载替代，即基本风压与受风面积以及相应系数的乘积，作用在框架节点处的集中风荷载标准值计算公式为：(3.1)式中为风阵系数，βz=1.0；为风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得=1.3；风压高度变化系数，查表并使用线插法计算；为基本风压；hi为节点下层柱高,对底层为底层层高与室内外高差之和；hj为节点上层柱高；为迎风面宽度，为简化计算取计算框架两边框架之间距离的一半。表3.1风荷载计算取值（kN）层次βzμsμzω0hihj(hi+hj)/2BWk611.31.230.43.600.802.608.413.97511.31.130.43.603.603.608.417.77411.31.130.43.603.603.608.417.77311.31.130.43.603.603.608.417.77211.310.43.603.603.608.415.72111.310.44.053.603.838.416.71图3.3框架受风荷载作用图（kN）3.3.2风荷载作用下框架侧移计算 水平风荷载作用下的层间侧移可按下式计算：(3.2)其中为第i层的总剪力；为第i层的侧移刚度和，当迎风面宽度只计算一榀框架时只取一榀框架的侧移刚度；为第i层的层间侧移，如表3.2所示：层间侧移最大值发生在第一层，1.07﹤8.1818(满足要求)。表3.2风荷载作用下框架层间侧移侧移计算层次hi(m)Vi(KN)D(KN/m)Δue=Vi/D(m)[θe]hi(m)63.613.97114051.480.126.545553.631.74114051.480.286.545543.649.51114051.480.436.545533.667.28114051.480.596.545523.683114051.480.736.545514.599.7192968.621.078.18183.4地震荷载标准值计算3.4.1重力荷载代表值计算顶层集中荷载：186.4×2＋227.97×2=828.74顶层梯形板传递的恒荷载：2×((7.2-8.4/2)+7.2)×22.05/2= 224.91顶层三角形板传递的恒荷载：15.75×3/2=23.63边跨框架梁传递的恒荷载：5.35×7.2×2= 77.04中跨框架梁传递的恒荷载：3.27×3= 9.81合计： 828.74＋224.91＋23.63＋77.04＋9.81=1164.13顶层梯形板传递的活荷载：2×((7.2-8.4/2)+7.2)×8.4/2×0.35/2= 14.99顶层三角形板传递的活荷载：0.35×3×3/2=1.58合计： 14.99+1.58= 16.57顶层重力荷载标准值：1164.13＋16.57×0.5= 1172.42标准层集中荷载：217.57×2＋257.42×2= 949.98标准层梯形板传递的恒荷载：2×((7.2-8.4/2)+7.2)×16.17/2=164.93标准层三角形板传递的恒荷载：11.55×3/2= 17.33边跨框架梁传递的恒荷载：10.76×7.2×2=154.94中跨框架梁传递的恒荷载：3.27×3= 9.81合计： 949.98＋164.93＋17.33＋154.944＋9.81= 1296.99标准层梯形板传递的活荷载：2×((7.2-8.4/2)+7.2)×10.5/2=107.10标准层三角形板传递的活荷载：10.5×3/2=15.75合计： 107.1+15.75=122.85 标准层重力荷载标准值：1296.994＋122.85×0.5=1358.42kN图3.4各质点的重力荷载代表值3.4.2框架自振周期的计算；； (3.3)表3.3结构顶点的假想侧移计算层次Gi(kN)Vgi(kN)ΣDi(kN/m)Δui(m)uT(m)61172.421172.42114051.480.010.2651358.422530.84114051.480.020.2541358.423889.26114051.480.030.2231358.425247.68114051.480.050.1921358.426606.10114051.480.060.1411358.427964.5292968.620.090.09由计算公式：(3.4)计算基本周期取ΨT=0.7，由表可知0.26m，所以：T1=0.60s3.4.3水平地震作用下的剪力计算根据本工程抗震设防烈度为7度(0.10g)，场地类别为二类场地，设计地震分组为第一组，查《建筑抗震设计规范》特征周期0.35s，αmax=0.08α1=(Tg/T)γη2αmax=0.08×(0.35/0.6)^0.9=0.05(3.5)结构等效总重力荷载：Geq=0.85GL=(5×1358.42＋1172.42)×0.85= 6769.84kN(3.6)由于：T1＞1.4Tg=1.4×0.35=0.49s(3.7)因此顶部附加地震作用系数δn=0.12EQ∆Fn=δn·FEK=39.87kN(3.8)框架横向水平地震作用标准值为：(结构底部)(3.9)(顶层)(3.10)(其他层)(3.11)表3.4各质点横向水平地震剪力计算层次hi(m)Gi(kN)GiHi(kN·m)Fi(kN)Vi(kN)63.61172.424220.7181.1581.1553.61358.424890.3147.83128.9843.61358.424890.3147.83176.8133.61358.424890.3147.83224.6423.61358.424890.3147.83272.4714.51358.426112.8959.79332.263.4.4地震荷载作用下框架侧移计算水平风荷载作用下的层间侧移可按下式计算：(3.12)其中为第i层的总剪力；为第i层的侧移刚度和；为第i层的层间侧移，如表3.3.2所示：层间侧移最大值发生在第一层，3.57﹤8.1818(满足要求)。表3.5地震荷载作用下框架层间侧移侧移计算层次hi(m)Vi(KN)楼层DΔui=Vi/楼层D[θe]hi63.681.15114051.480.716.545553.6128.98114051.481.136.545543.6176.81114051.481.556.545533.6224.64114051.481.976.545523.6272.47114051.482.396.545514.5332.2692968.623.578.18184内力计算4.1恒荷载作用下的内力计算4.1.1弯矩分配系数计算·图4.1各杆件在该节点的转动刚度弯矩分配系数计算公式：(4.1)(4.2)A6节点弯矩分配系数： 下柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(90000＋65918)= 0.58右梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(65918＋90000)= 0.42B6节点弯矩分配系数： 左梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(65918＋90000＋62500)= 0.30下柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(65918＋90000＋62500)= 0.41右梁μ=Si/ΣSi=4×62500/4×(65918＋90000＋62500)= 0.29C6节点弯矩分配系数： 左梁μ=Si/ΣSi=4×62500/4×(62500＋90000＋65918)= 0.29下柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(62500＋90000＋65918)= 0.41右梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(62500＋90000＋65918)= 0.30D6节点弯矩分配系数： 下柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(65918＋90000)= 0.58左梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(65918＋90000)= 0.42A5、A4、A3、A2节点弯矩分配系数： 上柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(90000＋90000＋65918)= 0.37下柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(90000＋90000＋65918)= 0.37右梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(90000＋90000＋65918)= 0.27B5、B4、B3、B2节点弯矩分配系数： 左梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(65918＋62500＋90000＋90000)= 0.21上柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(65918＋62500＋90000＋90000)= 0.29下柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(65918＋62500＋90000＋90000)= 0.29右梁μ=Si/ΣSi=4×62500/4×(65918＋62500＋90000＋90000)= 0.20C5、C4、C3、C2节点弯矩分配系数： 左梁μ=Si/ΣSi=4×62500/4×(65918＋62500＋90000＋90000)= 0.20上柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(65918＋62500＋90000＋90000)= 0.29下柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(65918＋62500＋90000＋90000)= 0.29右梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(65918＋62500＋90000＋90000)= 0.21D5、D4、D3、D2节点弯矩分配系数： 左梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(90000＋90000＋65918)= 0.27上柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(90000＋90000＋65918)= 0.37下柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(90000＋90000＋65918)= 0.37A1节点弯矩分配系数： 上柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(90000＋72000＋65918)= 0.39下柱μ=Si/ΣSi=4×72000/4×(90000＋72000＋65918)= 0.32右梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(90000＋72000＋65918)= 0.29B1节点弯矩分配系数： 左梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(65918＋90000＋72000＋62500)= 0.23上柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(65918＋90000＋72000＋62500)= 0.31下柱μ=Si/ΣSi=4×72000/4×(65918＋90000＋72000＋62500)= 0.25右梁μ=Si/ΣSi=4×62500/4×(65918＋90000＋72000＋62500)= 0.22C1节点弯矩分配系数： 左梁μ=Si/ΣSi=4×62500/4×(65918＋90000＋72000＋62500)= 0.22上柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(65918＋90000＋72000＋62500)= 0.31下柱μ=Si/ΣSi=4×72000/4×(65918＋90000＋72000＋62500)= 0.25右梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(65918＋90000＋72000＋62500)= 0.23D1节点弯矩分配系数： 左梁μ=Si/ΣSi=4×65918/4×(90000＋72000＋65918)= 0.29上柱μ=Si/ΣSi=4×90000/4×(90000＋72000＋65918)= 0.39下柱μ=Si/ΣSi=4×72000/4×(90000＋72000＋65918)= 0.324.1.2恒载作用下固端弯矩计算将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩的等效原则折算成均布荷载：1.梯形荷载折算公式：qe=(1-2α12+α13)q其中:α1=(l01/l02)/2;q为梯形分布荷载最大值。2.三角形荷载折算公式：qe=5q/8其中:q为三角形分布荷载最大值。以顶层AB跨梁(梯形等效)和BC跨梁(三角形等效)为例折算均布荷载：①顶层AB跨梁折算均布荷载：α1=0.5×8.4/(2×7.2)= 0.29qe=(1-2α12+α13)q=(1-0.292+0.293)×22.05=18.88kN②顶层BC跨梁折算均布荷载：qe=5q/8=5×15.75/8=9.84kN恒载作用下梁固端计算顶层AB跨、CD跨均布荷载：-5.35×7.2×7.2/12=-23.11梯形荷载：-18.85×7.2×7.2/12= -81.43合计： -104.54kN·m顶层BC跨均布荷载：-3.27×3×3/12=-2.45三角形荷载：-9.84×3×3/12=-7.38合计： -9.83kN·m 标准层AB跨、CD跨均布荷载：-10.76×7.2×7.2/12=-46.48梯形荷载：-13.82×7.2×7.2/12=-59.70合计： -106.19kN·m 标准层BC跨： 均布荷载：-3.27×3×3/12= -2.45三角形荷载：-7.22×3×3/12= -5.42合计： -7.87kN·m 4.1.3恒载作用下弯矩二次分配过程弯矩二次分配过程见表4.1。表4.1恒载作用下弯矩二次分配过程计算上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱60.580.420.300.410.290.290.410.300.420.58-104.54104.54-9.839.83-104.54104.5460.3444.20-28.58-39.02-27.1027.1039.0228.58-44.20-60.3419.43-14.2922.10-14.3513.55-13.5514.35-22.1014.29-19.43-2.97-2.17-6.43-8.78-6.106.108.786.432.172.9776.81-76.8191.63-62.15-29.4829.4862.15-91.6376.81-76.8150.370.370.270.210.290.290.200.200.290.290.210.270.370.37-106.19106.19-7.877.87-106.19106.1938.8638.8628.46-21.01-28.69-28.69-19.9219.9228.6928.6921.01-28.46-38.86-38.8630.1719.43-10.5114.23-19.51-14.359.96-9.9619.5114.35-14.2310.51-30.17-19.43-14.31-14.31-10.482.072.822.821.96-1.96-2.82-2.82-2.0710.4814.3114.3154.7243.98-98.71101.47-45.38-40.22-15.8715.8745.3840.22-101.4798.71-54.72-43.9840.370.370.270.210.290.290.200.200.290.290.210.270.370.37-106.19106.19-7.877.87-106.19106.1938.8638.8628.46-21.01-28.69-28.69-19.9219.9228.6928.6921.01-28.46-38.86-38.8619.4319.43-10.5114.23-14.35-14.359.96-9.9614.3514.35-14.2310.51-19.43-19.43-10.38-10.38-7.600.961.311.310.91-0.91-1.31-1.31-0.967.6010.3810.3847.9147.91-95.83100.36-41.72-41.72-16.9216.9241.7241.72-100.3695.83-47.91-47.9130.370.370.270.210.290.290.200.200.290.290.210.270.370.37-106.19106.19-7.877.87-106.19106.1938.8638.8628.46-21.01-28.69-28.69-19.9219.9228.6928.6921.01-28.46-38.86-38.8619.4319.43-10.5114.23-14.35-14.359.96-9.9614.3514.35-14.2310.51-19.43-19.43-10.38-10.38-7.600.961.311.310.91-0.91-1.31-1.31-0.967.6010.3810.3847.9147.91-95.83100.36-41.72-41.72-16.9216.9241.7241.72-100.3695.83-47.91-47.9120.370.370.270.210.290.290.200.200.290.290.210.270.370.37-106.19106.19-7.877.87-106.19106.1938.8638.8628.46-21.01-28.69-28.69-19.9219.9228.6928.6921.01-28.46-38.86-38.8619.4320.97-10.5114.23-14.35-15.239.96-9.9614.3515.23-14.2310.51-19.43-20.97-10.94-10.94-8.011.151.571.571.09-1.09-1.57-1.57-1.158.0110.9410.9447.3548.89-96.24100.55-41.46-42.35-16.7416.7441.4642.35-100.5596.24-47.35-48.8910.390.320.290.230.310.250.220.220.310.250.230.290.390.32-106.19106.19-7.877.87-106.19106.1941.9333.5430.71-22.32-30.47-24.37-21.1621.1630.4724.3722.32-30.71-41.93-33.5419.430.00-11.1615.36-14.350.0010.58-10.5814.350.00-15.3611.16-19.430.00-3.27-2.61-2.39-2.63-3.59-2.87-2.492.493.592.872.632.393.272.6158.0930.93-89.0396.59-48.41-27.25-20.9420.9448.4127.25-96.5989.03-58.09-30.9316.77A-12.19B12.19C-16.77D图4.2恒载作用下的弯矩图(kN·m)4.1.4恒载作用下梁柱剪力的计算竖向荷载作用下梁左右端剪力按计算公式：(4.3)(4.4)其中，分别为梁简支状态下的梁左右端剪力；，为梁左右端弯矩，为梁的计算跨度。柱子剪力按计算公式：(4.5)其中，为柱上下端弯矩，为柱的计算高度。恒载作用下梁简支状态下的支座反力计算：顶层AB跨、CD跨均布荷载： 5.35×7.2/2=19.26梯形荷载： 18.85×7.2/2= 67.86合计： 87.12kN 顶层BC跨均布荷载： 3.27×3/2=4.91三角形荷载： 9.84×3/2=14.76合计： 19.67kN 标准层AB跨、CD跨均布荷载： 10.76×7.2/2=38.74梯形荷载： 13.82×7.2/2=49.75合计： 88.49kN 标准层BC跨均布荷载： 3.27×3/2=4.91三角形荷载： 7.22×3/2=10.83合计： 15.74 kN 表4.2恒载作用下AB框架梁剪力(kN)层次V左V右687.12-(-76.81＋91.63)/7.2=85.06-87.12-(-76.81＋91.63)/7.2=-89.18588.488-(-98.71＋101.47)/7.2=88.1-88.488-(-98.71＋101.47)/7.2=-88.87488.488-(-95.83＋100.36)/7.2=87.86-88.488-(-95.83＋100.36)/7.2=-89.12388.488-(-95.83＋100.36)/7.2=87.86-88.488-(-95.83＋100.36)/7.2=-89.12288.488-(-96.24＋100.55)/7.2=87.89-88.488-(-96.24＋100.55)/7.2=-89.09188.488-(-89.03＋96.59)/7.2=87.44-88.488-(-89.03＋96.59)/7.2=-89.54表4.3恒载作用下BC框架梁剪力(kN)层次V左V右619.67-(-29.48＋29.48)/3=19.67-19.67-(-29.48＋29.48)/3=-19.67515.74-(-15.87＋15.87)/3=15.74-15.74-(-15.87＋15.87)/3=-15.74415.74-(-16.92＋16.92)/3=15.74-15.74-(-16.92＋16.92)/3=-15.74315.74-(-16.92＋16.92)/3=15.74-15.74-(-16.92＋16.92)/3=-15.74215.74-(-16.74＋16.74)/3=15.74-15.74-(-16.74＋16.74)/3=-15.74115.74-(-20.94＋20.94)/3=15.74-15.74-(-20.94＋20.94)/3=-15.74表4.4恒载作用下CD框架梁剪力(kN)层次V左V右687.12-(-91.63＋76.81)/7.2=89.18-87.12-(-91.63＋76.81)/7.2=-85.06588.488-(-101.47＋98.71)/7.2=88.87-88.488-(-101.47＋98.71)/7.2=-88.1488.488-(-100.36＋95.83)/7.2=89.12-88.488-(-100.36＋95.83)/7.2=-87.86388.488-(-100.36＋95.83)/7.2=89.12-88.488-(-100.36＋95.83)/7.2=-87.86288.488-(-100.55＋96.24)/7.2=89.09-88.488-(-100.55＋96.24)/7.2=-87.89188.488-(-96.59＋89.03)/7.2=89.54-88.488-(-96.59＋89.03)/7.2=-87.44表4.5恒载作用下A、B轴柱剪力(kN)层次A柱B柱6-(76.81＋54.72)/3.6=-36.54-(-62.15＋-45.38)/3.6=29.875-(43.98＋47.91)/3.6=-25.53-(-40.22＋-41.72)/3.6=22.764-(47.91＋47.91)/3.6=-26.62-(-41.72＋-41.72)/3.6=23.183-(47.91＋47.35)/3.6=-26.46-(-41.72＋-41.46)/3.6=23.112-(48.89＋58.09)/3.6=-29.72-(-42.35＋-48.41)/3.6=25.211-(30.93＋16.77)/4.5=-10.60-(-27.25＋-12.19)/4.5=8.76表4.6恒载作用下C、D轴柱剪力(kN)层次A柱B柱6-(62.15＋45.38)/3.6=-29.87-(-76.81＋-54.72)/3.6=36.545-(40.22＋41.72)/3.6=-22.76-(-43.98＋-47.91)/3.6=25.534-(41.72＋41.72)/3.6=-23.18-(-47.91＋-47.91)/3.6=26.623-(41.72＋41.46)/3.6=-23.11-(-47.91＋-47.35)/3.6=26.462-(42.35＋48.41)/3.6=-25.21-(-48.89＋-58.09)/3.6=29.721-(27.25＋12.19)/4.5=-8.76-(-30.93＋-16.77)/4.5=10.60图4.3恒载作用下的剪力图(kN)4.1.5恒载作用下柱子轴力计算恒载作用下的柱轴力按下列公式：(4.6)(4.7)其中F为前面计算的框架柱节点荷载；为柱子右端梁剪力；为柱子左端梁剪力。表4.7恒载作用下A轴柱轴力(kN)层次柱顶轴力柱底轴力60+186.4—0+85.06=271.46271.46+0.6×0.6×3.6×25=303.865303.86+217.57—0+88.1=609.53609.53+0.6×0.6×3.6×25=641.934641.93+217.57—0+87.86=947.36947.36+0.6×0.6×3.6×25=979.763979.76+217.57—0+87.86=1285.191285.19+0.6×0.6×3.6×25=1317.5921317.59+217.57—0+87.89=1623.051623.05+0.6×0.6×3.6×25=1655.4511655.45+217.57—0+87.44=1960.461960.46+0.6×0.6×4.5×25=2000.96表4.8恒载作用下B轴柱轴力(kN)层次柱顶轴力柱底轴力60+227.97—-89.18+19.67=336.82336.82+0.6×0.6×3.6×25=369.225369.22+257.42—-88.87+15.74=731.25731.25+0.6×0.6×3.6×25=763.654763.65+257.42—-89.12+15.74=1125.931125.93+0.6×0.6×3.6×25=1158.3331158.33+257.42—-89.12+15.74=1520.611520.61+0.6×0.6×3.6×25=1553.0121553.01+257.42—-89.09+15.74=1915.261915.26+0.6×0.6×3.6×25=1947.6611947.66+257.42—-89.54+15.74=2310.362310.36+0.6×0.6×4.5×25=2350.86表4.9恒载作用下C轴柱轴力(kN)层次柱顶轴力柱底轴力60+227.97—-19.67+89.18=336.82336.82+0.6×0.6×3.6×25=369.225369.22+257.42—-15.74+88.87=731.25731.25+0.6×0.6×3.6×25=763.654763.65+257.42—-15.74+89.12=1125.931125.93+0.6×0.6×3.6×25=1158.3331158.33+257.42—-15.74+89.12=1520.611520.61+0.6×0.6×3.6×25=1553.0121553.01+257.42—-15.74+89.09=1915.261915.26+0.6×0.6×3.6×25=1947.6611947.66+257.42—-15.74+89.54=2310.362310.36+0.6×0.6×4.5×25=2350.86表4.10恒载作用下D轴柱轴力(kN)层次柱顶轴力柱底轴力60+186.4—-85.06+0=271.46271.46+0.6×0.6×3.6×25=303.865303.86+217.57—-88.1+0=609.53609.53+0.6×0.6×3.6×25=641.934641.93+217.57—-87.86+0=947.36947.36+0.6×0.6×3.6×25=979.763979.76+217.57—-87.86+0=1285.191285.19+0.6×0.6×3.6×25=1317.5921317.59+217.57—-87.89+0=1623.051623.05+0.6×0.6×3.6×25=1655.4511655.45+217.57—-87.44+0=1960.461960.46+0.6×0.6×4.5×25=2000.96图4.4恒载作用下的轴力图(kN)4.2活载作用下的内力计算4.2.1活载作用下固端弯矩计算将梯形或三角形分布荷载按固端弯矩的等效原则折算成均布荷载：1.梯形荷载折算公式：qe=(1-2α12+α13)q其中:α1=(l01/l02)/2;q为梯形分布荷载最大值。2.三角形荷载折算公式：qe=5q/8其中:q为三角形分布荷载最大值。以顶层AB跨梁(梯形等效)和BC跨梁(三角形等效)为例折算均布荷载：①顶层AB跨梁折算均布荷载：α1=0.5×8.4/(2×7.2)= 0.29qe=(1-2α12+α13)q=(1-0.292+0.293)×2.1=1.80kN②顶层BC跨梁折算均布荷载：qe=5q/8=5×1.5/8=0.94kN活载作用下梁固端计算顶层AB跨、CD跨梯形荷载=-1.79×7.2×7.2/12= -7.73kN·m顶层BC跨三角形荷载=-0.94×3×3/12= -0.71kN·m标准层AB跨、CD跨梯形荷载=-8.97×7.2×7.2/12=-38.75kN·m标准层BC跨三角形荷载=-6.56×3×3/12=-4.92kN·m4.2.2活载作用弯矩二次分配过程弯矩分配过程见表4.11。表4.11活载作用弯矩二次分配过程计算上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁左梁上柱下柱60.580.420.300.410.290.290.410.300.420.58-7.737.73-0.710.71-7.737.734.463.27-2.12-2.90-2.012.012.902.12-3.27-4.467.09-1.061.63-4.941.01-1.014.94-1.631.06-7.09-3.48-2.550.690.950.66-0.66-0.95-0.692.553.488.07-8.077.94-6.89-1.051.056.89-7.948.07-8.0750.370.370.270.210.290.290.200.200.290.290.210.270.370.37-38.7538.75-4.924.92-38.7538.7514.1814.1810.39-7.23-9.87-9.87-6.866.869.879.877.23-10.39-14.18-14.182.237.09-3.625.19-1.45-4.943.43-3.431.454.94-5.193.62-2.23-7.09-2.09-2.09-1.53-0.48-0.65-0.65-0.450.450.650.650.481.532.092.0914.3219.18-33.5136.24-11.97-15.46-8.808.8011.9715.46-36.2433.51-14.32-19.1840.370.370.270.210.290.290.200.200.290.290.210.270.370.37-38.7538.75-4.924.92-38.7538.7514.1814.1810.39-7.23-9.87-9.87-6.866.869.879.877.23-10.39-14.18-14.187.097.09-3.625.19-4.94-4.943.43-3.434.944.94-5.193.62-7.09-7.09-3.87-3.87-2.830.270.360.360.25-0.25-0.36-0.36-0.272.833.873.8717.4117.41-34.8136.98-14.44-14.44-8.098.0914.4414.44-36.9834.81-17.41-17.4130.370.370.270.210.290.290.200.200.290.290.210.270.370.37-38.7538.75-4.924.92-38.7538.7514.1814.1810.39-7.23-9.87-9.87-6.866.869.879.877.23-10.39-14.18-14.187.097.09-3.625.19-4.94-4.943.43-3.434.944.94-5.193.62-7.09-7.09-3.87-3.87-2.830.270.360.360.25-0.25-0.36-0.36-0.272.833.873.8717.4117.41-34.8136.98-14.44-14.44-8.098.0914.4414.44-36.9834.81-17.41-17.4120.370.370.270.210.290.290.200.200.290.290.210.270.370.37-38.7538.75-4.924.92-38.7538.7514.1814.1810.39-7.23-9.87-9.87-6.866.869.879.877.23-10.39-14.18-14.187.097.65-3.625.19-4.94-5.243.43-3.434.945.24-5.193.62-7.09-7.65-4.07-4.07-2.980.330.450.450.32-0.32-0.45-0.45-0.332.984.074.0717.2017.76-34.9637.05-14.35-14.66-8.038.0314.3514.66-37.0534.96-17.20-17.7610.390.320.290.230.310.250.220.220.310.250.230.290.390.32-38.7538.75-4.924.92-38.7538.7515.3012.2411.21-7.68-10.48-8.39-7.287.2810.488.397.68-11.21-15.30-12.247.090.00-3.845.60-4.940.003.64-3.644.940.00-5.603.84-7.090.00-1.28-1.03-0.94-0.98-1.34-1.07-0.930.931.341.070.980.941.281.0321.1111.21-32.3235.70-16.76-9.46-9.499.4916.769.46-35.7032.32-21.11-11.216.12A-4.19B4.19C-6.12D图4.5活载作用下的弯矩图(kN·m)4.2.3活载作用下梁柱剪力的计算活载作用下梁简支状态下的支座反力计算顶层AB跨、CD跨梯形荷载=1.79×7.2/2=6.44kN顶层BC跨三角形荷载=0.94×3/2=1.41kN标准层AB跨、CD跨梯形荷载=8.97×7.2/2=32.29kN标准层BC跨