框架教学楼结构设计计算书

第一章工程概况1.1工程概况工程名称为**大学某综合楼，建筑层数为四层，层高4.5m，女儿墙高1.4m，室内外高差0.6m，建筑总高度20.0m，建筑面积5550m2，采光等级为二级，屋面防水等级为二级，耐火等级为二级，设计使用年限为50年。该工程为大学综合楼，共有计算机机房12间，实验室4间（物理和化学实验室各2间），教师办公室14间，会议室共5间（大型会议室一间，中型和小型会议室共2间），多媒体教室6间，教室休息室3间。该综合楼可供1200位学生，30位教师使用。结构安全等级为二级，结构类型为钢筋混凝土多层框架结构，抗震等级为二级抗震，设防烈度为7度，基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类场地，特性周期为0.35s，地面粗糙度为B类，室外环境类别为二b类。建筑使用的材料中，每层梁板柱均采用C30的混凝土，梁柱主筋采用HRB400级钢筋，板的受力筋采用HRB400级钢筋。箍筋采用HPB235级钢筋。（1）墙体工程1)“内墙1”水泥砂浆抹面，用于卫生间涂料饰面5厚1：2.5水泥砂浆置面压实赶光素水泥浆一道5厚1：3水泥砂浆（内掺防水剂）扫毛8厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛3厚外加剂专用砂浆打底刮糙2)“内墙2”混合砂浆抹面，用于其它房间涂料饰面5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂浆找平8厚1：1：6水泥石膏砂浆打底扫毛3厚外加剂专用砂浆打底刮糙3)外墙刷混凝土界面解决剂一道6厚1:3水泥砂浆打底扫毛7厚1:2.5水泥砂浆找平扫毛1.5厚聚氨酯胶粘贴50厚发泡聚氨酯块500×300(胶的配比:A料:B料=1:4)7厚聚合物砂浆保护层,配比:胶料:粉料=1:4(重量比)刷外墙涂料（2）地面工程1)“地面1”细实混凝土防潮地面，用于卫生间素土夯实60厚C15混凝土垫层刷素水泥浆一道20厚1:3水泥砂浆找平层水乳型橡胶沥青防水涂料一布(玻纤布)三涂防潮层,撒砂一层粘牢40厚C20细石混凝土刷素水泥浆一道20厚1:2.5水泥砂浆压实抹光2)“地面2”大理石防潮地面，用于楼梯间、走廊素土夯实150厚3:7灰土夯实80厚C15混凝土(表面撒干水泥砂子压实抹光)2.5厚高聚物改性沥青防水涂料(或1.2厚聚氨酯防水涂料),撒砂一层粘牢30厚1:2干硬性水泥砂浆结合层撒素水泥面(洒适量清水)20厚大理石面层,1:1水泥细砂浆擦缝、刷草酸、打蜡3)“地面3”地砖楼防潮地面，用于其它房间内素土夯实60厚C20混凝土垫层水泥浆一道（内掺建筑胶）1：3水泥砂浆找坡层抹平1.5厚聚氨酯防水层20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉8~10厚地砖，干水泥擦缝（3）楼面工程1)“楼面1”细实混凝土防潮楼面，用于卫生间现浇钢筋混凝土楼板刷素水泥浆一道20厚1:3水泥砂浆找平水乳型橡胶沥青防水涂料一布(玻纤布)四涂防水层,撒砂一层粘牢40厚C20细石混凝土4@200双向配筋5厚水泥细砂石压实抹光2)“楼面2”大理石楼面，用于楼梯间、走廊现浇钢筋混凝土楼板刷素水泥浆一道20厚1:2水泥砂浆找平层5厚M907石材胶粘剂粘贴20厚磨光大理石板,稀水泥浆填缝、刷草酸、打蜡3)“地面3”地砖楼防潮地面，用于其它房间内现浇钢筋混凝土楼板水泥浆一道（内掺建筑胶）1：3水泥砂浆找坡层抹平1.5厚聚氨酯防水层20厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉8~10厚地砖，干水泥擦缝（4）屋面工程1)“屋面1”上人屋面铺25厚（300×300）预制水泥砖，粗砂扫缝25厚粗砂垫层无纺聚酯纤维布隔离层25厚挤塑板保温层3厚高聚物改性沥青防水卷材1.2厚合成高分子防水卷材3厚高聚物改性沥青防水涂料1.5厚合成高分子防水涂料25厚1:3水泥砂浆找平层1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%，最薄处40厚现浇钢筋混凝土屋面板（5）顶棚工程“顶棚1”板底涂料顶棚饰面涂料封底漆一道3厚1：0.5：2.5水泥石灰膏砂浆找平5厚1:0.5:3水泥石灰膏砂浆打底扫毛素水泥浆一道甩毛“顶棚2”大型纤维板材吊顶，耐火耐水低面石膏板吊顶饰面满刮2厚面层耐水腻子找平，面板接缝处贴嵌缝带，刮腻子抹平板材用自攻螺丝与龙骨固定，中距≤200，螺钉距板边长≥10，短边≥15C型轻钢覆面横撑龙骨CB60×27，中距≤1200，用挂插件与次龙骨联结C型轻钢覆面次龙骨CB60×27，间距≤400，用吊件与钢筋吊杆联结后找平10号镀锌低碳钢丝吊杆，中距横向≤400，纵向≤800，吊杆上部与预留钢筋吊环固定现浇钢筋混凝土板内预留Φ8钢筋吊环，中距横向≤800，纵向≤800（6）踢脚“踢1”用于除卫生间的其他房间6厚1:2.5水泥砂浆打底扫毛6厚1:2.5水泥砂浆找平扫毛5厚1:1水泥细砂浆贴8-10厚地砖，稀水泥浆擦缝（7）墙裙“裙1”瓷砖墙裙，用于卫生间7厚1:3水泥浆打底扫毛7厚1:3水泥浆找平扫毛8厚1:0.1:2.5水泥石灰膏砂浆结合层贴5厚全瓷釉面砖，白水泥浆擦缝 1.1.4施工及气候水文地质条件（1）该地区施工的材料供应，人员供应可以满足规定。（2）地质条件：根据现场钻探所揭露的地层情况，场地内自上而下土层分布以及承载力特性值见表1.1所示：表1.1土层分布及承载力土层厚度（m）土层描述地基变承载力特性值（kN/m2）0.9杂填土不宜做地基持力层3.0素填土1200.9素填土1002.5素填土1505.5素填土130（3）水文条件：地下水较发育，水位受海水潮汐影响，平均水位在地下1.5m，最大冻土层深度为0.5m，场区不存在液化土层。冬季采暖计算温度为－7℃，室内温度18℃，夏天通风计算温度为+25℃。（4）气象条件：该地区年平均气温15度，最高气温32度，最低气温-8度；年降水量770.4mm，日最大降水量92mm,每小时最大降水量56mm。夏季为东南风，冬季为西北风；基本风压为0.55kN/m2；基本雪压：0.40kN/m2。第二章结构布置2.1结构选型本工程为**大学某综合楼，位于**市**区，总建筑面积为5550，总高度为19.4m，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第一组，根据建筑结构特点及地基承载力基础选为柱下独立基础。2.2结构平面布置根据该工程功能规定柱网采用4.5m*8.4m，6.0m*8.4m柱网布置详见附图1，楼盖结构平面布置，结构承重方式详见附图1，首层的柱高为6.0m其它各层的柱高为4.5m，各层均有52根柱子，各层板、柱、梁混凝土的强度等级为C30(设计强度：=14.3，=1.43).结构设后浇带，不设温度缝。2.3构件尺寸初估2.3.1框架柱截面尺寸初估：柱的截面尺寸采用轴压比来进行控制，该框架结构的抗震等级为二级，查《建筑抗震设计规范》表6.3.6可得，其轴压比限值；ƒc=14.3N/mm2，各层的重力荷载代表值近似取。由平面结构布置图图可知中柱的受荷面积为5.4*6m。根据公式2.1计算：(2.1) 式中kN,a=且取50的倍数。则可得柱截面面积为：取柱截面为正方形，并根据上述计算结果并综合考虑柱距等其他因素，本设计柱截面尺寸取500mm*500mm2.3.2框架梁截面尺寸初估：梁的截面尺寸按梁高为跨度的1/8～1/12，梁宽为梁高的1/2～1/3进行估算。底层梁混凝土强度等级为C30(设计强度：=14.3，=1.43)。KL1KL4:h=(1/8~1/12)×4500=(375~563)mm,取550mmb=(1/2~1/3)×550=(183~275)mm,取250mmKL2:h=(1/8~1/12)×6000=(500~750)mm,取550mmb=(1/2~1/3)×550=(183~275)mm,取250mmKL3:h=(1/8~1/12)×8400=(700~1050)mm,取750mmb=(1/2~1/3)×700=(233~350)mm,取350mm2.3.3板厚尺寸估计：根据《简明钢筋混凝土结构构造手册》中规定，双向板厚度控制在短方向跨度的1/35～1/40，单向板厚度控制在短方向跨度的1/30～1/35,据此可拟定楼面板和屋面板的厚度。板厚t=(1/35~1/40)×6000=(150~171)mm，取t=150mm。表2.1梁柱尺寸登记表（单位：mm)构件梁柱名称KL1KL2KL3KL4Z1Z2位置A-D轴：1-3，4-13轴A-D轴：3-4轴AB/CD:1-13轴BC:1-13轴一层标准层b×h300×600300×700300×750300×500550×550500×5002.4横向框架计算简图的拟定考虑到地下土层因素，该结构采用柱下肚里桩基础，框架柱嵌固于基础顶面。底层框架柱柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为600mm。基础底面标高为-m，基础顶面距室外地面的距离为900mm，故底层框架柱高为4500+600+900=6000mm，其它层框架柱高等于层高为4500mm。框架梁的计算长度取顶层左右相邻框架柱中心线之间的距离。由此可知框架计算简图如图2.1所示。 2.5横向框架梁柱线刚度计算2.5.1框架梁线刚度计算各楼层梁采用层C30的混凝土，则查得Ec=3.0×104mm2，现浇楼面可以做为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性距时，对现浇楼面的中框架取I=2I0，边框架取I=1.5I0，计算过程见表2.2,表2.3所示。表2.2各层框架横梁线刚度计算类别位置b(mm)h(mm)Ec(×104N/mm2)I0=(bh3/12)(mm4)l0(mm)系数i0=(α×EcI0/l0)()边跨1，13AB30075031.055×101084001.55.6520×1010BC30050033.125×10930001.54.688×1010CD30075031.055×101084001.55.652×1010中跨（1）2AB30075031.055×101084001.55.652×1010BC30050033.125×109300026.25×1010CD30075031.055×1010840027.536×1010中跨（2）4，5，9，10AB30075031.055×1010840027.536×1010BC30050033.125×109300026.25×1010CD30075031.055×101084001.55.652×1010中跨（3）其他AB30075031.055×1010840027.536×1010BC30050033.125×109300026.25×1010CD30075031.055×1010840027.536×10102.5.2框架柱线刚度计算各层柱均采用C30混凝土，查得Ec=3.0×104mm2,计算过程见下表2.4所示表2.4柱子线刚度计算ic=(EcI0)/l0层数Ec(×104N/mm2)hc(mm)I0(mm4)l0(mm)ic()4层350045003.472×10103层350045003.472×10102层350045003.472×10101层355060003.813×1010注：经以上计算可得，不同横向框架中梁柱的线刚度如下图所示。（单位:)图2.21，13轴框架梁柱的线刚度图2.32，4，5，9，10轴框架梁柱的线刚度图2.4其他轴框架梁柱的线刚度2.6结构楼层抗侧刚度计算结构楼层的抗侧刚度的计算按公式2.2：(2.2) 式中： ：抗侧刚度修正系数，：柱子的抗侧刚度，：柱子的高度：对于底层采用公式，具体结果见表2.5所示；对于标准层采用公式，具体结果见表2.7，表2.9所示。表2.5底层结构楼层抗侧刚度修正系数计算类别位置i1(×1010)()i2(×1010)()i0(×1010)()Kα边跨1,13A轴/边柱105.6523.8131.4820.568D轴/边柱205.6523.8131.4820.568B轴/中柱15.6524.6883.8132.7120.681C轴/中柱24.6885.6523.8132.7120.681中跨（1）2A轴/边柱105.6523.8131.4820.568D轴/边柱207.5363.8131.9760.623B轴/中柱15.6526.253.8133.1210.707C轴/中柱26.257.5363.8133.6160.733中跨（2）4，5，9，10A轴/边柱107.5363.8131.9760.623D轴/边柱205.6523.8131.4820.568B轴/中柱17.5366.253.8133.6160.733C轴/中柱25.6526.253.8133.1210.707中跨（3）其他A轴/边柱107.5363.8131.9760.623D轴/边柱207.5363.8131.9760.623B轴/中柱17.5366.253.8133.6160.733C轴/中柱26.257.5363.8133.6160.733将表2.5计算出α代入公式，则可得到底层结构楼层抗侧刚度，计算过程见表2.6所示。表2.6底层结构楼层抗侧刚度计算类别位置αi0(×1010)()l0(mm)D（N/mm)数量边跨1,13A轴/边柱10.5683.81360007219.282D轴/边柱20.5683.81360007219.282B轴/中柱10.6813.81360008655.512C轴/中柱20.6813.81360008655.512中跨（1）2A轴/边柱10.5683.81360007219.281D轴/边柱20.6233.81360007918.331B轴/中柱10.7073.81360008985.971C轴/中柱20.7333.81360009316.431中跨（2）4，5，9，10A轴/边柱10.6233.81360007918.334D轴/边柱20.5683.81360007219.284B轴/中柱10.7333.81360009316.434C轴/中柱20.7073.81360008985.974中跨（3）其他A轴/边柱10.6233.81360007918.336D轴/边柱20.6233.81360007918.336B轴/中柱10.7333.81360009316.436C轴/中柱20.7333.81360009316.436合计437514.63表2.7二层结构楼层抗侧刚度修正系数计算类别位置i1(×1010)()i2(×1010)()i3(×1010)()i4(×1010)()i0(×1010)()Kα边跨1,13A轴/边柱105.65205.6523.471.6290.449D轴/边柱205.65205.6523.471.6290.449B轴/中柱15.6524.6885.6524.6883.472.980.598C轴/中柱25.6524.6885.6524.6883.472.980.598中跨（1）2A轴/边柱105.65205.6523.471.6290.449D轴/边柱207.53607.5363.472.1720.521B轴/中柱15.6526.255.6526.253.473.430.632C轴/中柱27.5366.257.5366.253.473.9730.665中跨（2）4，5，9，10A轴/边柱107.53607.5363.472.1720.521D轴/边柱205.65205.6523.471.6290.449B轴/中柱17.5366.257.5366.253.473.9730.665C轴/中柱25.6526.255.6526.253.473.430.632中跨（3）其他A轴/边柱107.53607.5363.472.1720.521D轴/边柱207.53607.5363.472.1720.521B轴/中柱17.5366.257.5366.253.473.9730.665C轴/中柱27.5366.257.5366.253.473.9730.665将表2.7计算出α代入公式，则可得到底层结构楼层抗侧刚度，计算过程见表2.8所示。表2.8二层结构楼层抗侧刚度计算类别位置αi0(×1010)()l0(mm)D（N/mm)数量边跨1,13A轴/边柱10.4493.4745009232.772D轴/边柱20.4493.4745009232.772B轴/中柱10.5983.47450012296.652C轴/中柱20.5983.47450012296.652中跨（1）2A轴/边柱10.4493.4745009232.771D轴/边柱20.5213.47450010713.31B轴/中柱10.6323.47450012995.791C轴/中柱20.6653.47450013674.371中跨（2）4，5，9，10A轴/边柱10.5213.47450010713.34D轴/边柱20.4493.4745009232.774B轴/中柱10.6653.47450013674.374C轴/中柱20.6323.47450012995.794中跨（3）其他A轴/边柱10.5213.47450010713.36D轴/边柱20.5213.47450010713.36B轴/中柱10.6653.47450013674.376C轴/中柱20.6653.47450013674.376合计611850.87经以上计算结果可得，横向框架层间抗侧刚度如表2.11所示。表2.11横向框架层间抗侧刚度（N/mm)层次1234合计437514.63611850.87611850.87611850.87由表2.11可知，∑D1/∑D2=437514.63/611850.87=0.715>0.7，故该框架为规则框架。第3章荷载计算3.1竖向永久荷载标准值的计算3.1.1屋面结构荷载计算上人屋面单位：kN/㎡铺25厚（300×300）预制水泥砖，粗砂扫缝0.025×19.8=0.49525厚粗砂垫层0.025×18=0.455厚挤塑板保温层0.025×0.5=0.01253厚高聚物改性沥青防水卷材0.003×0.3=0.00091.5厚合成高分子防水卷材0.0015×0.3=0.0003625厚1:3水泥砂浆找平层0.025×20=0.51:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%，最薄处40厚0.12×10=1.2150厚现浇钢筋混凝土屋面板0.15×25=3.75合计6.413.12楼面结构计算荷载1“楼面1”细实混凝土防潮楼面，用于卫生间150厚现浇钢筋混凝土楼板0.15×25=3.7520厚1:3水泥砂浆找平0.02×20=0.440厚C20细石混凝土4@200双向配筋0.04×25=15厚水泥细砂石压实抹光0.005×20=0.1合计5.252“楼面2”大理石楼面，用于楼梯间、走廊150厚现浇钢筋混凝土楼板0.15×25=3.7520厚1:2水泥砂浆找平层0.02×20=0.420厚磨光大理石板,稀水泥浆填缝、刷草酸、打蜡0.02×28=0.56合计4.713“地面3”地砖楼防潮地面，用于教室，办公室内150厚现浇钢筋混凝土楼板0.15×25=3.7520厚1：3水泥砂浆找坡层抹平0.02×20=0.420厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉0.02×20=0.48~10厚地砖，干水泥擦缝0.01×25=0.25合计4.83.1.3梁自重的计算根据公式G=b×h×r砼+2×h×l×r灰（b：梁宽；r砼：混凝土容重；r灰：抹灰层容重）具体结果见表3.1所示表3.1各层梁重量编号截面永久荷载值(kN/m)各层总长度（m）各层总重量（kN）首层标准层顶层首层标准层顶层1300×6004.9082402402401177.921177.921177.922300×7005.72631.231.231.2178.65178.65178.653300×5004.09454545183.89183.89183.894300×7506.135218.4218.4218.41544.741544.741544.74合计3085.23085.23085.2注：梁的两侧粉刷按每侧20mm考虑，=25kN/m3，=17kN/m33.1.4柱自重的计算根据公式（b:柱宽；h：柱高；：混凝土容重；：抹灰层容重）具体结果见表3.2所示。表3.2柱自重计算编号截面永久荷载值(kN/m)各层总长度(m)各层总重量(kN)首层标准层顶层首层标准层顶层1550×5508.3105312002592.88002500×5006.93023423401621.621621.62合计2592.881621.621621.62注：柱的粉刷按每侧20mm考虑，=25kN/m3，=17kN/m33.1.5墙体自重的计算1上人屋面的女儿墙240厚加砌混凝土砌块7厚聚合物砂浆保护层配比：胶料：粉料=1：41.5厚聚氨酯胶巾30厚发泡聚氨酯500×3007厚1：2.5水泥砂浆找平扫毛6厚1：3水泥砂浆打底扫毛200毫米钢筋混凝土压顶合计女儿墙长：（8.4×2＋2.4－0.24）×2＋（4.5×4＋6×7＋7.8＋0.24)×2=169.2m女儿墙重：169.2×3.26=551.59kN2外墙荷载计算5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂浆找平0.005×12=0.068厚1：1：6水泥石膏砂浆打底扫毛0.008×12=0.0963厚外加剂专用砂浆打底刮糙0.003×20=0.06240厚加气混凝土砌块0.24×5.5=1.326厚1:3水泥砂浆打底扫毛0.006×20=0.127厚1:2.5水泥砂浆找平扫毛0.007×20=0.1450厚发泡聚氨酯块500×300(胶的配比:A料:B料=1:4)0.05×0.5=0.0257厚聚合物砂浆保护层,配比:胶料:粉料=1:4(重量比)0.007×17=0.119合计1.94内墙荷载计算（1）“内墙1”水泥砂浆抹面，用于卫生间5厚1：2.5水泥砂浆置面压实赶光0.005×20=0.15厚1：3水泥砂浆（内掺防水剂）扫毛0.005×20=0.18厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛0.008×12=0.0963厚外加剂专用砂浆打底刮糙0.003×20=0.06200厚加气混凝土砌块5.5×0.2=1.13厚外加剂专用砂浆打底刮糙0.003×20=0.068厚1：1：6水泥石灰膏砂浆打底扫毛0.008×12=0.0965厚1：3水泥砂浆（内掺防水剂）扫毛0.005×20=0.15厚1：2.5水泥砂浆置面压实赶光0.005×20=0.1合计1.812（2)“内墙2”混合砂浆抹面，用于其它房间5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂浆找平0.005×12=0.068厚1：1：6水泥石膏砂浆打底扫毛0.008×12=0.0963厚外加剂专用砂浆打底刮糙0.003×20=0.06200厚加气混凝土砌块0.2×5.5=1.13厚外加剂专用砂浆打底刮糙0.003×20=0.068厚1：1：6水泥石膏砂浆打底扫毛0.008×12=0.0965厚1：0.5：2.5水泥石膏砂浆找平0.005×12=0.06合计1.532各墙体自重的计算具体结果如下所示（一）外墙折算高度的计算h折：一层：D轴/1-13轴：h折=[61.2×（5.1－0.6）－2.4×（2.7×6+2.4+3.0×2＋1.8×8）]/61.2=2.971mA轴/1-13轴：h折=[61.2×（5.1－0.6）－2.4×（2.7×6＋2.4＋1.8×10）－2.4×3.0×4]/61.2=2.806mAB/CD跨：BC跨：标准层：D轴/1-13轴：A轴/1-13轴：AB/CD跨：BC跨：则外墙的自重计算见表3.4所示。表3.4外墙自重计算序号作法位置折算高度(m)线荷载(kN/m)各层长度（m)各层重量(kN)一层标准层一层标准层一层标准层一层标准层1外墙A轴/1-13轴2.8062.3275.4444.51461.261.8333.173278.9652外墙D轴/1-13轴2.9712.3855.7644.62761.261.8352.757285.9493外墙AB/CD跨4.354.358.4398.43931.431.6264.985266.6724外墙BC跨2.1512.8724.1735.5724.95.020.44827.86合计重量971.36859.45（注：外墙是240厚加气混凝土砌块，外墙面做50mm厚发泡聚氨酯块保温，内墙面为喷涂料）（2）内墙折算高度的计算:一层：B轴/1-12轴：C轴/1-12轴：AB跨：CD跨：标准层：B轴/1-13轴：C轴/1-13轴：AB跨：CD跨：则内墙的自重计算见表3.5所示。表3.5内墙自重计算序号作法位置折算高度(m)线荷载(kN/m)各层长度（m)各层重量(kN)一层标准层一层标准层一层标准层一层标准层1内墙1，2B轴/1-13轴2.9022.7684.4464.24150.361.8223.634262.0942内墙1，2C轴/1-13轴2.7452.8554.2054.37450.350.8211.512222.23内墙1，2AB跨3.6123.755.5345.74562.863.2347.535363.0844内墙1，2CD跨3.753.755.7455.74570.6571.1405.884408.47合计重量1188.571255.854．卫生间墙体自重的计算(1)200高素混凝土重量：内墙:=1\*GB3①[(8.4－0.55)×3＋（7.8-0.55）]×0.20×(24×0.2－1.1)=22.9kN=2\*GB3②[(8.4－0.55)×3＋（6.0-0.55）]×0.20×(24×0.2－1.1)=21.46kN外墙：=1\*GB3①(7.8－0.55)×0.20×(24×0.24－1.32)=6.44kN=2\*GB3②(6.0－0.55)×0.20×(24×0.24－1.32)=4.84kN(2)1.2米以下灰砂砖的重量：内墙:[(8.4－0.55)×3＋(7.8－0.55)]×1.2×(18×0.2－1.1)=92.4kN[(8.4－0.55)×3＋(6.0－0.55)]×1.2×(18×0.2－1.1)=79.34kN外墙：(7.8－0.55)×1.20×(18×0.24－1.32)=26.1kN(6.0－0.55)×1.20×(18×0.24－1.32)=19.62kN卫生间墙体的自重:22.9＋21.46＋6.44＋4.84+92.4+79.34+26.1+19.62=273.1kN5.墙下部3皮砖及上部斜砌灰砂砖的自重计算外墙计算：一层：(61.2+61.2+31.4+4.9)×0.3×(18×0.24－1.32)=142.83kN标准层：(61.8+61.8+31.6+5.0)×0.3×(18×0.24－1.32)=144.18kN内墙计算：一层：(50.3+50.3+62.8+70.65)×0.3×(18×0.2－1.1)=226.09kN标准层：(61.8+50.8+63.2+71.1)×0.3×(18×0.2－1.1)=238.51kN墙内构造柱自重的计算(1）一层构造柱窗下构造柱A轴：B轴：C轴：D轴：填充墙内构造柱：一层构造柱总重量：29.484+8.19+6.552+33.69+79.073=156.989kN(2)二三层构造柱：窗下构造柱：A轴：B轴：C轴：D轴：填充墙内构造柱二三层构造柱总重量：19.207+11.466+6.552+17.185+76.378=130.788kN（3）四层构造柱：窗下构造柱：A轴：B轴：C轴：D轴：填充墙内构造柱四层构造柱总重量：19.207+11.466+6.552+17.185+72.868=127.278kN（4）女儿墙中的构造柱：（23+23+7+7）×0.24×（25×0.24×1.4-3.26）=74.016kN则构造柱的自重计算见表3.6所示表3.6墙内构造柱自重计算（单位：kN)层次位置合计A轴B轴C轴D轴填充墙女儿墙一层29.4848.196.55233.6979.073156.989二层19.20711.4666.55217.18576.378130.788三层19.20711.4666.55217.18576.378130.788四层19.20711.4666.55217.18572.86874.016201.294门窗自重的计算1）一层的计算：(1)门的计算M1（1，8m2.4m)(木门)1.82.412=51.84㎡M2（1.0m×2.4m)(玻璃门）1.02.45=12㎡M3(2.4m2.4m)(玻璃门)2.42.41=5.76M4(0.9m2.4m)(木门)0.92.44=8.64M5(2.0m3.0m)(玻璃门)2.03.02=12M6(2.4m3.0m)(玻璃门)2.43.04=28.8M7(1.0m2.4m)(木门)1.02.44=9.6合计75.08㎡（58.56㎡）门的重量：（2）窗的计算C1(1.8m2.4m)1.82.418=77.76C2(2.7m2.4m)2.72.411=71.28C3(2.4m2.4m)2.42.42=11.52C4(3.0m2.4m)3.02.42=14.4C5(2.1m0.9m)2.10.97=13.23C6(1.8m0.9m)1.80.92=3.24C7(3.6m2.4m)3.62.41=8.64合计200.07㎡窗的重量200.07×0.45=90.032kN二、三、四层的计算(1)门的计算M1（1.8m2.4m)(木门)1.82.413=56.16㎡M2（1.0m×2.4m)(玻璃门）1.02.46=14.4㎡M3(2.4m2.4m)(玻璃门)2.42.41=5.76M4(0.9m2.4m)(木门)0.92.44=8.64M7(1.0m2.4m)(木门)1.02.44=9.6合计74.4㎡（20.16㎡）门的重量：（2）窗的计算C1(1.8m2.4m)1.82.422=95.04C2(2.7m2.4m)2.72.411=71.28C3(2.4m2.4m)2.42.42=11.52C4(3.0m2.4m)3.02.42=14.4C5(2.1m0.9m)2.10.99=17.01C6(1.8m0.9m)1.80.92=3.24合计212.49㎡窗的重量212.49×0.45=95.621kN则门窗的自重计算见表3.7所示。表3.7门窗自重计算(单位：kN)层次类别合计门的自重窗的自重一层41.36890.032131.4二层23.95295.621119.573三层23.95295.621119.573四层23.95295.621119.5738．窗台压顶自重的计算1）一层窗台压顶自重的计算C1(1.8m2.4m)C2(2.7m2.4m)C3(2.4m2.4m)C4(3.0m2.4m)C5(2.1m0.9m)C6(1.8m0.9m)C7(3.6m2.4m)合计83.113㎡2）二、三、四层窗台压顶自重的计算C1(1.8m2.4m)C2(2.7m2.4m)C3(2.4m2.4m)C4(3.0m2.4m)C5(2.1m0.9m)C6(1.8m0.9m)合计90.912㎡则窗台压顶的自重计算见表3.8所示。表3.8窗台压顶的自重计算(单位：kN)层次一层二层三层四层合计83.11390.91290.91290.9123.2竖向可变荷载标准值计算根据《建筑结构荷载规范》表4.1.1和表4.3.1可得活荷载标准值如表3.9所示：表3.9活荷载标准值取值表教室走廊上人屋面2.0kN/m22.0kN/m2楼面2.5kN/m23.5kN/m2根据《建筑结构荷载规范》6.1.1条可知屋面雪荷载标准值计算如下：式中：为屋面积雪荷载分布系数，取=1.0为基本雪压，取=0.4（注：屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时组合。）3.3横向水平风荷载标准值计算3.3.1横向水平风荷载的计算根据《建筑结构荷载规范》7.1.1条可知风荷载标准值计算按公式8.1： (8.1) 式中：—Z高度处的风振系数；—风荷载体型系数；—风压高度变化系数；—基本风压，查《建筑结构荷载规范》可得本地区的基本风压为0.55kN/m2《建筑结构荷载规范》中7.4.1规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋以及基本自振周期的各种高耸结构以及大跨度屋盖结构，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。由于本工程的建筑高度为19.4m<30m，故可以不考虑脉动风压的影响，取βZ=1.0。查《建筑结构荷载规范》的表8.3.1可得风荷载体型系数。如下图3.1所示图3.1风载体型系数表3.10水平风荷载标准值的计算层数高度（z/m)=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③15.11.00.8-0.5-0.71.00.550.44-0.275-0.30829.61.00.8-0.5-0.71.00.550.44-0.275-0.308314.11.1070.8-0.5-0.71.00.550.487-0.304-0.426418.61.2020.8-0.5-0.71.00.550.529-0.331-0.463表3.11水平风荷载计算层数ω（kN/m2）迎风面积(m2)Wiz（kN）Wz(kN)①②③①②③①②③10.44-0.275-0.308328.08328.0897.68144.36-90.22-30.09234.5820.44-0.275-0.308307.35307.3591.35135.23-84.52-28.14219.7530.487-0.304-0.426307.35307.3591.35149.68-93.43-38.92243.1140.529-0.331-0.463249.3249.374.1131.88-82.52-34.31214.4注：迎风面积除顶层外其于各层取上下层各一半，顶层取下一层的一半上部取至女儿墙的顶部。3.3.2横向水平风荷载作用下的侧移计算由公式计算可以得到各层的层间剪力。再由公式可得层间位移以及顶点位移。计算过程见表3.12所示。表3.12水平风荷载作用下的侧移计算层数F（kN）V（kN）ΣDi（N/mm）层间位移Δ（mm）顶点位移ui（mm）层高hi（mm）层间转角θe4214.4214.4611850.870.350.3545001/128573243.11457.51611850.870.7481.09845001/60162219.75677.26611850.871.1072.20545001/40651234.58911.84437514.632.0844.28951001/2159由上表得最大层位移角为01/2159小于1/550=0.0018。满足《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程》第4.6.3条所规定的极限值[θ]=1/550，并且结构顶点位移与总高度之比1/12857小于1/550，因此结构的水平位移满足规定。3.4横向水平地震作用的计算3.4.1楼梯间的荷载计算（1）拟定斜板厚度t：斜板水平投影净长ln1=4.48m,ln2=3.92m斜板斜向净长：,斜板厚度取150mm（2）楼梯间1（主楼梯间）自重计算：表3.13斜板自重的计算荷载各类计算公式结果（kN）锯齿形板的自重1/2×0.32×0.15×15×6.0×25＋0.15×6.0×4.95×25165.38大理石板0.02×28×(6.0×4.48+6.0×4.5)30.1720厚1：2水泥砂浆找平层0.02×20×(6.0×4.48+6.0×4.5)21.55合计217.1表3.14平板自重的计算荷载各类计算公式结果（kN）大理石板0.02×28×(2.23+1.7)×6.013.220厚1：2水泥砂浆找平层0.02×20×(2.23+1.7)×6.09.432现浇钢筋砼板0.15×25×(2.23×1.7)×6.088.43合计111.06楼梯间1自重：217.1+111.06=328.16kN楼梯间2（次楼梯间）自重的计算：表3.15斜板自重的计算荷载各类计算公式结果（kN）锯齿形板的自重1/2×0.28×0.15×15×4.5×25＋0.15×4.5×4.45×25110.53大理石板0.02×28×(4.5×4.48+4.5×4.5)22.6320厚1：2水泥砂浆找平层0.02×20×(4.5×4.48+4.5×4.5)16.16合计149.32表3.16平板自重的计算荷载各类计算公式结果（kN）大理石板0.02×28×(2.23+2.66)×4.512.3220厚1：2水泥砂浆找平层0.02×20×(2.23+2.66)×4.58.8现浇钢筋砼板0.15×25×（2.23+2.66）×4.582.52合计103.64楼梯间2自重：149.32+103.64=252.96kN3.4.2重力荷载代表值计算根据重力荷载代表值的表达式：（1）屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重+0.5雪荷载标准值

（2）楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重+0.5活荷载标准值可计算得各层的重力荷载代表值，计算如下所示。（1）屋顶楼梯间的重力荷载的代表值：=[屋面荷载×S屋+女儿墙的自重+½×Σ屋顶楼梯间柱、墙的自重+Σ屋顶楼梯间梁的自重]+0.5×屋面雪荷载×S屋＋楼梯间的自重（2）第三，二层的重力荷载的代表值G2：,G2=[楼面荷载×S楼+½×Σ三四层柱、墙的自重+Σ三层梁的自重]+0.5×楼面可变荷载×S楼＋楼梯间的自重（3）第一层的重力荷载的代表值：=[楼面荷载×S楼+½×Σ一二层柱、墙的自重+Σ一层梁的自重]+0.5×楼面可变荷载×S楼＋楼梯间的自重经以上计算可得，重力荷载代表值见图3.2所示。图3.2质点的重力荷载代表值3.4.3结构自振周期的计算（1）计算结构的假想顶点侧移：根据上面算出的各楼层的重力荷载代表值Gi，采用假想顶点位移法，计算出结构的假想顶点侧移，计算过程见表3.17所示。表3.17结构假想顶点侧移计算表层数Gi（kN）Vi（kN）ΣDi（N/mm）层间相对侧移Δ（mm）μT(mm)416459.616459.6611850.8726.9322.45317335.633795.2611850.8755.23295.55217335.651130.8611850.8783.57240.32117449.868580.6437514.63156.75156.75注：Vi为上部各楼层Gi的累计，顶点的侧移μT为下部各楼层层间相对侧移Δ的累加（2）计算结构的自振周期T1：《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定：对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架-剪力墙结构和剪力墙结构，其基本自振周期可按公式3.2计算： (3.2) 式中：为基本周期调整系数，查《高层建筑混凝土结构技术规程》可得：考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数，框架结构取0.8~0.9，该框架取0.8。为框架结构的顶点假想位移。本框架的结构的顶点假想位移，代入公式可得3.4.4水平地震作用及楼层地震剪力的计算（1）水平地震作用计算根据《建筑设计抗震规范》规定，对于高度不超过40米，剪切变形为主，且质量和刚度沿着高度方向分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可以采用底部剪力法等简化方法计算抗震作用。由于本框架的高度为20.0m，因此可采用底部剪力法计算抗震作用。本工程的场地为Ⅱ类场地，抗震设防烈度为7度，基本加速度为0.15g，在设计地震分组为第一组情况下，由《建筑设计抗震规范》表5.1.4-1可查得，水平地震影响系数的最大值αmax为0.12。查表5.1.4-2可得特性周期值。结构总水平地震作用标准值应按公式3.3计算，（3.3）（3.4）(3.5)式中—结构总水平地震作用标准值；α1—相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；—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%；质点i水平地震作用标准值；、分别为集中于质点i，j的重力荷载代表值；、分别为质点i，j的计算高度；顶部附加地震作用系数顶部附加地震作用由于T1=0.772s>1.4Tg=1.4×0.35s=0.49s，则应考虑顶点附加地震作用。则顶点的附加水平地震作用为由式子3.4可得到的具体计算过程。见表3.18所示。表3.18Fi计算表层次Hi（m）Gi（kN）GiHi（kN·m）FEK（1-δn）（kN）Fi（kN）Vi（kN）420.916459.6344005.60.3862981.11603.101603.10315.017335.62600340.2922981.1870.482473.58210.517335.6182023.80.2052981.1611.133084.7116.017449.8104698.80.1182981.1351.773433.5（注：考虑局部突出屋顶部分的鞭梢效应，屋顶楼梯间的楼层剪力。）各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布图如图3.3所示。图3.3横向水平地震作用下的位移验算图（单位：kN）水平地震作用下的侧移计算水平地震作用下的层间位移Δ，，顶点的位移计算过程见下表3.19所示。表3.19水平地震作用下的侧移计算表层次层间剪力Vi（kN）层间刚度Di（N/mm）层间位移Δ（mm）顶点位移ui（mm）层高hi（mm）层间转角θe41603.10611850.872.62019.55345001/171832473.58611850.874.04316.933145001/111323084.71611850.875.04212.8945001/89313433.5437514.637.8487.84860001/765由表3.16可知，最大层间弹性位移角发生在第1层，其值为1/765，小于《建筑设计抗震规范》规定的位移极限值，并且结构顶点位移与总高度之比1/1007小于1/550，因此结构的顶点位移满足规定。3）剪重比的计算《建筑设计抗震规范》第5.2.5条，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合公式3.5的规定(3)式中：——第i层相应于水平地震作用标准值的楼层剪力；——剪力系数，查《建筑设计抗震规范》表5.2.5可得到楼层最小地震剪力系数值，本工程的。——第j层的重力荷载代表值。则剪重比的计算表格见表3.20所示。表3.20剪重比计算表层次层间剪力Vi（kN）Gi（kN）∑Gi（kN）剪重比41603.1016459.616459.60.09732473.5817335.633795.20.07323084.7117335.651130.80.06013433.517449.868580.60.050由表中的计算结果可得，第一层的剪重比最小0.050>,满足规范的规定。第4章内力计算与内力组合4.1计算单元与计算简图4.1.1计算单元 取=7\*GB3⑦轴所相应的框架进行计算，见图4.1。该框架受到该单元内屋（楼）面直接传给该框架的荷载，和计算单元范围内的其余楼面荷载通过纵向框架梁以集中荷载的形式传给横向框架，作用于各节点上。4.1横向框架的计算单元4.1.2计算简图选取的=7\*GB3⑦轴的框架的计算简图见图4.2所示。注：首层的抗侧刚度，其余层的抗侧刚度为4.2竖向永久荷载作用下的内力计算由于本工程所采用的板均是双向板，根据双向板的传力性能，板的荷载传到梁上为三角形荷载和次梁传递的集中荷载,计算方法如下。4.2.1竖向永久荷载作用下的线荷载的计算1．屋面CD跨：板传来的荷载（三角形荷载）梁自重（300×750）BC跨：板传来的荷载（三角形荷载）梁自重（300×500）AB跨：板传来的荷载（三角形荷载）梁自重（300×750）2.楼面CD跨：板传来的荷载（三角形荷载）梁自重（300×750）BC板：板传来的荷载（三角形荷载）梁自重（）AB跨：板传来的荷载（三角形荷载）梁自重（300×750）墙体自重竖向永久荷载作用下板传来的线荷载（梯形荷载或三角形荷载）具体结果见下表4.1所示。表4.1永久荷载作用下的梯形荷载或三角形荷载类别位置板传来荷载(kN/m)屋面CD跨26.922BC跨19.23AB跨26.922楼面CD跨20.16BC跨14.13AB跨20.16注：（梯形荷载或三角形荷载=板传来的荷载）竖向永久荷载作用下的均布荷载具体结果见下表4.2所示。表4.2永久荷载作用下的均布荷载类别位置梁自重(kN/m)墙体自重(kN/m)合计(kN/m)屋面CD跨6.13506.135BC跨4.0904.09AB跨6.13506.135楼面CD跨6.1356.82512.96BC跨4.0904.09AB跨6.1356.82512.96注：（竖向永久荷载作用下的均布荷载=梁自重+墙体自重）4.2.2竖向永久荷载作用下的集中荷载的计算1．屋面D轴：板传来的荷载梁自重墙体自重（女儿墙）次梁：板传来的荷载梁自重C轴：板传来的荷载梁自重B轴：板传来的荷载梁自重次梁：板传来的荷载梁自重A轴：板传来的荷载梁自重墙体自重（女儿墙）楼面D轴:板传来的荷载梁自重墙体自重（外墙）次梁：板传来的荷载梁自重C轴：板传来的荷载梁自重墙体自重（内墙）B轴：板传来的荷载梁自重墙体自重（内墙）次梁：板传来的荷载梁自重A轴板传来的荷载梁自重墙体自重（外墙）柱下集中荷载的具体结果见下表4.3所示。表4.3永久荷载作用下的集中荷载类别位置板传来的荷载（kN）纵向梁自重（kN）纵向墙自重（kN）本层柱子自重（kN）合计（kN）屋面D轴52.529.44819.560101.51次梁10529.44800134.45C轴95.7729.44800125.22B轴95.7729.44800125.22次梁10529.44800134.45A轴52.529.44819.560101.51楼面D轴39.