土木工程5层音乐学院教学楼计算书

黑龙江东方学院本科毕业设计

哈尔滨音乐学院教学楼设计

摘 要

本工程是教学楼,共五层，底层4.2m，其他层高均为3.6m，建筑面积为5177.12m2,建筑总体布置为一字形，结构为现浇钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为6度，抗震等级为三级。结构设计时取一榀具有代表性的框架进行设计，活荷载计算采用三种不利组合，水平地震作用采用底部剪力法计算。内力计算中恒荷载作用采用迭代法进行计算，活荷载采用分层法进行计算，水平荷载作用采用D值法进行计算，内力组合考虑非抗震组合和抗震组合。截面设计时考虑“强柱弱梁、强剪弱弯”的原则进行内力调整，最后进行了楼梯设计。

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的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。 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。

关键词： 框架；结构设计；抗震设计

I

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Abstract

This is a teaching building of a university. It has five stories, and the height of the every storey is 3.9 meters. The building area of this engineering is5177.12 square meter, height is 19.8 meter. Building the intake workinteger arranges for L form, the structure is now to sprinkle the steel concrete framing structure, anti- the earthquake establishes to defend strong kilowatt hour as 7 kilowatt hour, anti- earthquake order is x-rated. Structural design the hour take a has the representative framing proceeds the design. In the calculation of internal forces,permanent load function uses iterative method o carry on the computation , while variable load uses the delamination to carry on the computation，level quake function adoption the bottom shearing force logarithm of timw fitting method logt computes, inner force computation inside perpendicular lading function adoption the layering logarithm of timw fitting method logt proceeds the computation, the level lading function adopts the worth logarithm of timw fitting method logt in D proceeds the computation, inner force articulation consider not anti- earthquake combine to shake the articulation with anti-.Cutting the hour of design considers\strong stanchion is weak curved\Finally to the stair way design

When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.

Keywords : frames, structural design, anti-seismic design

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目 录

摘 要 ........................................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................................... II 第1章 建筑设计说明书 ....................................................................................................... 1 1.1 场地图 .......................................................................................................................... 1 1.2 工程概况 ...................................................................................................................... 1 1.2.1 工程名称 哈尔滨音乐学院教学楼 .................................................................... 1 1.2.2 工程类型 多层教学建筑 ...................................................................................... 1 1.2.3 工程规模 .............................................................................................................. 1 1.2.4 自然条件 ................................................................................................................ 1 1.3设计意图 ....................................................................................................................... 2 1.4 建筑设计说明 .............................................................................................................. 2 1.4.1 平面设计 ................................................................................................................ 2 1.4.2立面设计 ................................................................................................................. 2 1.4.3剖面设计 ................................................................................................................. 2 1.4.4屋面设计 ................................................................................................................. 2 1.4.5门窗设计 ................................................................................................................. 3 1.4.6墙体 ......................................................................................................................... 3 1.4.7建筑做法 ................................................................................................................. 3 第2章 教学楼结构设计说明书 ........................................................................................... 7

2.1 工程概况 ...................................................................................................................... 7 2.1.1 本工程是一五层教学楼综合建筑 ...................................................................... 7 2.1.2 本工程采用框架结构 .......................................................................................... 7 2.1.3 本工程抗震设防烈度为7度。 .......................................................................... 7 2.2 设计依据 ...................................................................................................................... 7 2.2.1 岩土工程勘察报告提供地基承载力特征值为210Kpa .................................... 7 2.2.2 采用相关规范 ........................................................................................................ 7 2.2.3 建筑物楼面均布荷载标准值及永久系数 .......................................................... 8 第3章 结构计算书 ............................................................................................................... 9

3.1 设计资料 ...................................................................................................................... 9 3.1.1 年降雨量 ................................................................................................................ 9 3.1.2 最热最冷月平均温度 .......................................................................................... 9 3.1.3 全年主导风向 ........................................................................................................ 9 3.1.4 基本雪压0.45KN/m2; .......................................................................................... 9 3.1.5 基本风压0.55KN/m2; ........................................................................................... 9 3.2 结构选型 ...................................................................................................................... 9 3.2.1 结构体系选型 ........................................................................................................ 9 3.2.2 其他结构选型 ........................................................................................................ 9 3.4 楼板及屋面板的设计 ............................................................................................... 13 3.4.1 荷载统计 .............................................................................................................. 13

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3.4.3 板的配筋计算 ...................................................................................................... 18 3.5 框架结构荷载标准值计算 (取一榀框架为计算单元) ........................................ 21 3.5.1 恒荷载标准值G .............................................................................................. 21 3.5.5 核算框架梁柱截面尺寸及框架水平位移 .......................................................... 28 3.6 内力计算 (所有荷载值均取用荷载标准值) ............................................................ 31 3.6.1 恒荷载作用下的内力计算 .................................................................................. 31 3.6.2 活荷载作用下的内力计算 .................................................................................. 39 3.6.3风荷载作用下的内力计算 ................................................................................... 57 3.7 内力组合 ................................................................................................................... 58 3.7.1 考虑梁端弯矩调幅 .............................................................................................. 59 3.7.2 按强剪弱弯要求对柱端、梁端剪力进行调整 .................................................. 61 3.7.3 框架内力组合 .................................................................................................... 65 3.8内力调整 ..................................................................................................................... 66 3.8.1强柱弱梁的要求 ................................................................................................... 66 3.8.2 强剪弱弯的要求 .................................................................................................. 67 3.9 梁、柱截面配筋计算 ................................................................................................ 69 3.9.1 梁截面设计 .......................................................................................................... 69 3.9.2 柱截面设计 .......................................................................................................... 75 3.10 楼梯设计 ............................................................................................................... 75 3.10.1梯段斜板设计 ..................................................................................................... 79 3.10.2 平台板设计 ........................................................................................................ 80 第4章 基础计算 ................................................................................................................. 84

4.1 承台一 ...................................................................................................................... 84 4.1.1示意图： ............................................................................................................... 84 4.1.2 基本资料 ............................................................................................................ 84 4.1.3 控制内力 ............................................................................................................ 85 4.1.4 承台自重和承台上土自重标准值 Gk： ............................................................ 85 4.1.5 承台验算 ............................................................................................................ 86 4.2 承台二 ...................................................................................................................... 93 4.2.1 示意图： ............................................................................................................ 93 4.2.2 基本资料 ............................................................................................................ 93 4.2.3 控制内力 ............................................................................................................ 94 4.2.4 承台自重和承台上土自重标准值 Gk： ......................................................... 94 4.2.5 承台验算： ........................................................................................................ 95 4.2.5.1 承台受弯计算 ................................................................................................. 95 参考文献 ............................................................................................................................... 102 致 谢 ..................................................................................................................................... 103

IV

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第1章 建筑设计说明书 1.1 场地图

图1.1 建筑场地平面图

1.2 工程概况

1.2.1 工程名称 哈尔滨音乐学院教学楼 1.2.2 工程类型 多层教学建筑

1.2.3 工程规模 总建筑面积5177.12m2，层数5层，底层柱高4.2m,其他层高均为3.6m，室内外高差为0.6 m；东西长65.7m，南北长为17.7m，钢筋混凝土框架结构，呈长方形平面。 1.2.4 自然条件

（1）温度：最热月平均310C,最冷月平均2.80C,夏季极端最高39.80C,冬季极端最低-80C。

（2）相对湿度：最热月平均78%。

（3）主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压w0=0.35KN/m2。（查荷载规范）

（4）风雪条件：雪荷载=0.45KN/m2。

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1.3设计意图 据设计任务书的要求及规范规定，本着设计标准化、构建生产标准化、施工机械化的原则，本方案设计尽可能采用标准图集，考虑施工方便，采用长方形柱网布置，柱网尺寸为8.4m×7.2m，8.4m×3.3m，7.2m×5.1m，5.1m×3.3m四种开间进深，钢筋混凝土框架结构。

1.4 建筑设计说明

1.4.1 平面设计

⑴房间安排：沿横向、纵向各房间大致对称布置，值班室、楼梯、大厅设在中央，会议室、活动室等置于两侧，左右侧设置辅助楼梯；

⑵楼梯：根据规范，耐火等级为二级的建筑，位于四个外部出口或楼梯之间的房间至外部出口或封闭楼梯间的最大距离为13.5m，本建筑设四部楼梯，分散布置，均为双跑。楼梯分别为：中间楼梯踏步宽度300mm，踏步高度150mm，12跑；两侧楼梯踏步宽度为300mm，踏步高度为150mm,12跑。

⑶厕所：最远房间距厕所的距离小于规范规定50m，满足使用要求； ⑷门厅：门厅与走廊、中部楼梯相通，面积97.2m2； ⑸采光：所有房间窗地比均大于1/5，满足采光要求； 1.4.2立面设计

⑴设计思路：该建筑立面采用竖向线条，用柱分割以凸显洁净整齐感觉，门窗居

中设置，整齐统一，以凸显轻巧、整洁感；

⑵外部处理：墙外贴灰白色面砖，柱子用白水泥浆粉刷。 1.4.3剖面设计

⑴窗台高度：普通房间窗台高0.9m，靠走廊处设高窗，窗台高1.8m，楼梯窗台高0.9m，

厕所窗台高0.9m；

⑵采光通风：按窗地比大小规定设置窗户尺寸，走廊内墙设高窗，走廊两段设落窗

以满足走廊内采光要求，门窗相对，利用穿堂风解决自然通风问题； 1.4.4屋面设计

⑴屋面排水：采用有组织排水，按2%排水坡度把屋面降水有组织地排到天沟，通过

落水管排到地面，防水材料采用聚氨酯防水涂料。

⑵保温隔热：保温层采用水泥膨胀蛭石，2%找坡，最薄处60厚。

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1.4.5门窗设计 ⑴门：大厅门口及底层走廊尽头均采用玻璃门，其余房间采用普通玻璃木门。

⑵窗：均采用铝合金推拉窗。 1.4.6墙体

全部采用加气混凝土砌块填充墙，外墙和内墙厚度均为240mm。 1.4.7建筑做法

⑴ 散水：混凝土水泥散水 素土夯实

150厚小毛石垫层（粗砂灌缝） 60厚C15混凝土 刷素水泥浆一道

10厚1:2.5水泥砂浆压实抹光 备注：宽600mm,流水坡4％ ⑵地面：

①楼过道地面：大理石防潮地面 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光抹光）

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 ② 室内地面及卫生间地面：铺地砖防潮地面 素土夯实

150厚3:7灰土夯实

60厚C15混凝土随打随抹（表面撒1:1干水泥砂子压实抹光） 2.5厚高聚物改性沥青防水材料，撒砂一层粘牢 20厚1:3水泥砂浆找平层 刷素水泥浆一道

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25厚1:2干硬性水泥砂浆结合层 撒素水泥面（洒适量清水） 8-10厚铺地砖地面，稀水泥浆填缝 ⑶楼面：

①楼过道楼面：大理石楼面 现浇钢筋混凝土楼板120厚 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

②室内楼面：铺地砖楼面 现浇钢筋混凝土楼板120厚 刷素水泥浆一道

25厚1:2干硬性水泥砂浆结合层 撒素水泥面（洒适量清水） 8-10厚铺地砖，稀水泥浆填缝 ③卫生间楼面：陶瓷锦砖（马赛克）防水楼面

现浇钢筋混凝土楼板100厚 刷素水泥浆一道

20厚1:2水泥砂浆找平层

1.5厚聚氨酯防水涂料（刷三遍），撒干砂一层粘牢 40厚C20细石混凝土随捣随抹 刷素水泥浆一道

15厚1:2干硬性水泥砂浆 撒素水泥面（洒适量清水）

5厚1:1水泥细砂浆粘贴彩色釉面地瓷砖，稀水泥浆填缝 ⑷内墙：楼过道及室内内墙（包括洗手间、楼梯间） 混合砂浆抹面（加气混凝土墙） 刷混凝土界面处理剂一道 8厚1:3水泥砂浆打底扫毛

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8厚1:1:6水泥石灰膏砂浆扫毛 7厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆压实抹光 喷内墙涂料或刷油漆 ⑸外墙：贴面砖墙面

刷ML908界面处理剂一道 6厚1:3水泥砂浆打底扫毛 12厚1:0.2:2水泥石灰膏砂浆结合层

3厚T920瓷砖胶粘剂贴6-12厚面砖，用J924砂质勾缝剂勾缝 ⑹踢脚：地砖踢脚（用于室内、楼过道及楼梯间） 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

⑺墙裙：瓷砖墙裙（仅用于卫生间，高1500mm） 刷混凝土界面处理剂一道

7厚2:1:8水泥石灰膏砂浆打底扫毛 7厚1:1:6水泥石灰砂浆找平扫光 7厚1:0.1:2.5水泥石灰膏砂浆结合层

5厚1:1水泥砂浆粘贴瓷砖，稀白水泥砂浆擦缝 ⑻顶棚：

①涂料顶棚（用于楼梯间）

钢筋混凝土现浇板底用水加10％火碱清洗油腻 腻子刮平

四周阳角用1:0.3:3水泥白灰膏砂浆勾缝 喷（刷）涂料三遍

②吊顶：铝合金天花板吊顶（用于楼过道、室内、卫生间） 钢筋混凝土板内预留

钢筋环，双向吊点（中距900-1200）

钢筋螺栓吊杆,双向吊点(中距900-1200)

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轻钢大龙骨（不上人）槽型45×15×1.2（吊点附吊挂）,中距小于1200(不上 人)

轻钢中龙骨凹形27×60×0.63中距等于板材宽度 84C、84R、84B型铝合金天花板用XY401胶粘贴 ⑼屋面：现浇钢筋混凝土屋面板 1:10~12(容重290~330 1:3水泥砂浆找平20厚 1:3水泥砂浆抹面20厚 120厚楼板 SBS防水卷材 ⑽其它：

墙体砂浆采用M5等级，所有墙体均采用加气混凝土砌块，厚度490mm，施工时

应注意构造柱的设置及与混凝土柱的拉结，卫生间地面标高比其它部分低20mm。

小结 ：本章为建筑说明

)水泥膨胀蛭石找坡1.5%,最薄处60厚

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第2章 教学楼结构设计说明书

本建筑总建筑面积5177.12m2。总体布置为长方形，楼梯、大厅设在中央，休息室及配电间、置于两侧，会议室设在五层，每层设置两部主楼梯和两部辅助楼梯且均为双跑楼梯。每层设男女卫生间各两个，现浇混凝土框架结构，抗震设防烈度按6度考虑。计算中采用手算，取④轴处一榀框架进行结构分析。由于采用手算，仅考虑横向框架单向的受力。计算中竖向荷载作用下的框架内力计算恒载采用迭代法、活载采用分层法进行计算，水平荷载作用下的框架内力计算采用D值法。

2.1 工程概况

2.1.1 本工程是一五层教学楼综合建筑

主体共五层，底层4.2m，其他各层层高均为3.6m。 2.1.2 本工程采用框架结构

屋面为不上人屋面，基础为柱下桩基础。 2.1.3 本工程抗震设防烈度为7度。

2.2 设计依据

2.2.1 岩土工程勘察报告提供地基承载力特征值为210Kpa 2.2.2 采用相关规范

建筑结构荷载规范 GB 50009—2001 建筑地基基础设计规范 GB 50007—2002 建筑抗震设计规范 GB 50011—2001 混凝土结构设计规范 GB 50010—2002 砌体结构设计规范 GB 50003—2001

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2.2.3 建筑物楼面均布荷载标准值及永久系数 屋面（不上人） 0.5 类别 标准值教学楼 走廊 楼梯 厕所 2.0 2.5 2.5 2.0 小结：本章为结构设计说明

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第3章 结构计算书

3.1 设计资料

3.1.1 年降雨量

620.80mm，日最大降雨量为94.1mm，1小时最大降雨量为54.1mm； 3.1.2 最热最冷月平均温度

最热月平均温度39.8摄氏度，最冷月平均温度-8摄氏度； 3.1.3 全年主导风向

东南风，平均风速2m/s； 3.1.4 基本雪压0.45KN/m2; 3.1.5 基本风压0.55KN/m2;

3.2 结构选型

3.2.1 结构体系选型

采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。

对于五层教学楼，可选用钢筋混凝土框架结构、混合结构、底层框架或内框架砖房结构。该建筑物开间和跨度较大，要求灵活布置。 3.2.2 其他结构选型

（1）楼层、屋面结构：全部采用现浇混凝土板结构，屋面板按不上人屋面的使用荷 载选用。

(2）楼梯结构：由于楼梯梯段水平投影长度约为3m，故采用钢筋混凝土板式楼梯。 （3）天沟：采用现浇天沟。

(4）过梁：窗过梁及门过梁均采用钢筋混凝土过梁，同时部分利用连系梁兼做窗过梁3-3结构布置及结构计算简图的确定

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黑龙江东方学院本科毕业设计 图3-1 结构平面布置图

框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，由于基础埋深尚未确定，故取基础顶面至室外地坪1.25m，室内外高差定为0.6m，故底层柱高为5.15m。其余各层柱高为层高3.90m。由此，可绘出框架的计算简图如图3.2所示：假定

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图3-2 框架计算简图

多层框架为超静定结构，在内力计算之前，要预先估算梁、柱的截面尺寸及结构所采用的材料强级，以求得框架中各杆件的线刚度及其相对线刚度。

混凝土强度等度等级：Ｃ25(

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)

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框架梁：边跨

。

为了便于施工，中跨梁的尺寸与边跨的尺寸一致。

连系梁：主要考虑连系梁兼做窗过梁，确定梁高为600mm，外纵墙厚为240mm，确定梁宽

为240mm，即：b×h=240 mm×600mm。

框架柱：底层柱的柱高H=5150mm, 由于为现浇楼盖，则其他层柱的柱高H=3900mm，计算高度

则

线刚度及其相对线刚度： 框架梁：边跨梁：

，取

,其

中跨梁：

底层柱：

其余各层柱：

各个梁柱的线刚度如下图：

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图3-3 梁的线刚度 3.4 楼板及屋面板的设计

3.4.1 荷载统计

⑴屋面荷载 统计

室内吊顶 0.1 kN/m2 120厚钢筋混凝土楼板 3.0 kN/m2 1:3水泥砂浆找平20厚 0.4kN/m2

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刷高聚物改性沥青涂料隔气 0.05kN/m2 40厚水泥膨胀蛭石找坡最薄处 0.80kN/m2 保温层（憎水型） 0.30kN/m2 40厚轻质保温板 0.0056kN/m2 SBS防水卷材 0.35kN/m2 合计： g=5.00kN/m2

屋面载设计值为P=1.35g+1.4q=1.35×5.00+1.4×0.5=7.45 kN/m2 ⑵楼面荷载统计 室内楼板荷载统计：

铝合金天花板 0.1 kN/m2

现3.0kN/m2

25厚1:2干硬性水泥砂浆结合层 0.5 kN/m2 8-10厚铺地砖,稀水泥浆填缝 0.198 kN/m2 合计： g=3.798 kN/m2

室内楼板荷载设计值：P=1.2g+1.4q=1.2×3.798+1.4×2=7.36 kN/m2 楼过道楼板荷载统计：

铝合金天花 0.1 kN/m2 现浇钢筋混凝土楼板120厚 3.0 kN/m2 5厚M907石材胶粘剂粘贴20厚磨光大理石板 0.56 kN/m2 合计： g=4.06 kN/m2

楼过道楼板荷载设计值为：P=1.2g+1.4q=1.2×4.06+1.4×2.5=7.772 kN/m2

⑶卫生间楼板荷载统计：

铝合金天花板吊顶 0.1 kN/m2

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浇钢筋混凝土楼板120厚

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现浇钢筋混凝土楼板120厚 3.0 kN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平层 0.4 kN/m2 40厚C20细石混凝土随捣随抹 0.8 kN/m2 15厚1:2干硬性水泥砂浆 0.3 kN/m2 5厚1:1水泥细砂浆粘贴彩色釉面地瓷砖 0.1 kN/m2 陶瓷锦砖 0.12kN/m2

合计: g=4.82 kN/m2

卫生间楼板荷载设计值: ： P=1.2 g+1.4q=1.2×4.82+1.4×2.0=8.584kN/m2 3.4.2 板的内力计算 （1）板的区格划分

图3-4 板的布置

根据板的尺寸和荷载条件，将板划分为如上图所示的6种板，全部为双向板。

（2）内力计算

双向板应用的计算公式为：

（3.1）

（3.2）

（3.3）

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（3.4）

表3-1 屋面板（双向板）的内力计算表

板区格 （

尺寸

（

） ）

系数

-0.1095 1 5.1 7.2 0.6 0.0496 0.0129

2 3.3 5.1 0.65 0.0368 0.0076 -0.0796 -0.0572 7.53

3 7.2 8.4 0.63 0.0374 0.0069

4 3.3 8.4 0.63 0.0354 0.0087 -0.0803 -0.0572 7.937

3.788

-0.0803

-0.0782 -0.0572

()

20.057 20.076

弯矩

()

9.157 3.629 9.234

()

-16.082 -5.126 -13.441 -5.384

()

-11.485 -3.683 -9.574 -3.835

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黑龙江东方学院本科毕业设计 表3-2 屋面板（双向板）的内力计算表 板区格 (尺寸 ( 系数 弯矩 -17.659 -13.022 -5.216 -3.677 -0.1055 -0.0778 21.610 10.831 -0.0810 -0.0571 7.924 3.483 ) ) 5 6 5.1 7.2 0.63 0.0468 0.0147 3.3 5.1 0.61 0.0381 0.0062

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3.4.3 板的配筋计算

表3.3 屋面双向板跨中配筋

实际

截面

格

区

方向

（

）

（） 20.057 9.157 7.53 3.629 20.076 9.234 7.937 3.788 21.610 10.831 7.924 3.483

（）

配筋

（）

ф14@120 ф12@200 ф12@200 ф8@200 ф14@120 ф12@200 ф12@200 ф8@200 ф14@120

1283.0 565.0 565.0 251.0 1283.0 565.0 565.0 251.0 1283.0

1

2

100 90 100 90

1005.4 510.0 377.4 202.1 1006.3 514.3 397.8 211.0 1083.2

100

3 跨中

4

5

6

90 90 100 90 100 100

90

603.2 397.2 194.0

ф10@120 ф12@200 ф8@200

654.0 565.0 251.0

18

黑龙江东方学院本科毕业设计

表3-4 屋面双向板支座配筋

截面

区格方向

（

）

（）

100

-11.485 -16.082 -3.835 -13.441 -3.068 -17.659 -3.835

575.7

ф10@120 ф12@120 ф8@200 ф12@140 ф8@200 ф12@120 ф12@120

（

）

配筋

实际

1-2 654.0

1-3 100 806.1 942.0

2-4

支座

100 192.2 251.0

3-3 100 673.7 808.0

4-4 100 153.8 251.0

3-5 100 885.2 942.0

4-6 100 806.1 942.0

19

黑龙江东方学院本科毕业设计

表3-5楼面双向板的跨中配筋

截面 区格 方向

（

2

3

跨中

4

90 100

4.064 23.785 11.941 8.443 3.752

226.3 1192.2

ф8@200 ф14@120

251.0 1283.0

90 100 90 100

3.903 18.909 8.779 8.466

217.4 947.8 488.9 424.4

ф8@200 ф14@120 ф12@200 ф12@200

251.0 1283.0 565.0 565.0

） 100

（） 8.013

（） 401.7

ф12@200 配筋

（

）

实际

565.0

5

6

90 100 90

665.1 423.2 209.0

ф10@120 ф12@200 ф8@200

654.0 565.0 251.0

20

黑龙江东方学院本科毕业设计 表3-6 楼面板的支座配筋

截面

向

2-4 区格方

（

） 100

（

） -4.310

（

）

实际

配筋

(

ф8@200

ф6/8@80

ф10@75

ф8@200 ф8/10@80

) 251.0

216.0

3-4

支座

4-6 3-5

100 -9.456 474.0 491.0

100 -20.347 1019.9 1047.0

100 -4.310 216.0 251.0

5-6 100 -15.005 752.1 805.0

3.5 框架结构荷载标准值计算 (取一榀框架为计算单元)

3.5.1 恒荷载标准值G

⑴屋面框架梁线荷载标准值

屋面恒荷载 5.00×8.4=42.0kN/m

框架梁自重 0.3×0.75× 25=5.625kN/m

= 74.625kN/m

⑵楼面框架梁线荷载标准值

楼面恒荷载 3.798×8.4=31.9kN/m 框架梁自重 0.3×0.75×25=5.625kN/m

墙体重量 0.24×3.15×6.5=4.91kN/m

=31.9+5.625+4.91=42.44kN/m

21

黑龙江东方学院本科毕业设计

=31.9+5.625=37.525kN/m ⑶屋面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重： 0.24×0.6×8.4×25=30.24kN 粉刷： 0.02×（0.6-0.1）×2×8.4×17=2.856kN 0.9m高女儿墙自重： 19×0.9×0.24× 8.4=34.4736kN

粉刷： 17×0.9×0.02×2×8.4=5.1408kN

连系梁传来屋面自重： 1/2×8.4×1/2×8.4×5.00=88.2kN

顶层边节点集中荷载： 160.91kN

中柱连系梁自重： 0.24×0.6×8.4×25=30.24kN 粉刷： 0.02×（0.6-0.1）×2×8.4×17=2.856kN

连系梁传来屋面自重： 1/2×8.4×1/2×8.4×2×5.00 =176.4kN 顶层中节点集中荷载 ⑷楼面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重： 30.24KN 边柱连系梁粉刷： 2.856KN

铝合金窗自重： 2.4×2.1×0.45=2.268kN 墙体自重： 37.21kN

墙体粉刷： 5.549kN

框架柱自重： 0.5×0.5×3.9×25=24.38kN 框架柱粉刷： （0.5×4-0.24×3.15）×0.02×3.9×17= 2.18kN 连系梁传来楼面自重： 1/2×8.4×1/2×8.4×3.798=67kN

209.5KN

22

黑龙江东方学院本科毕业设计

中间层边节点集中荷载 171.58KN

中柱连系梁自重： 30.24KN 中柱连系梁粉刷： 2.856KN 墙自重： （8.4-0.5）×（3.9-0.6）×0.39×19=117.3744KN 墙粉刷： （8.4-0.5）×（3.9-0.6）×0.02×2×17= 17.5KN 扣除门窗重： -26.41KN 铝合金窗重： 2.4×2.1×0.45= 2.268 KN

连系梁传来楼面自重：（1/2×8.4×1/2×8.4+3.9×1.2-1.2×1.2）×

3.798=79.302KN

框架柱及粉刷重： 0.5×0.5×3.9×25+2.18=27.28KN 中间层中节点集中荷载：

3.5.2 活荷载标准值

=250.41KN

屋面：雪荷载标准值为0.25kN/m2；不上人的屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，两者不同时考虑，取较大值。

楼面：楼面活荷载标准值为2.0kN/m2，走廊活荷载标准值为2.50kN/m2，准永久值系数

.

作用于顶层框架梁上的线荷载： 8.4=4.2kN/m

作用于中间层框架梁上的线荷载： 8.4=17.6kN/m

作用于顶层边节点的集中荷载： 0.5=8.82kN

作用于顶层中间节点的集中荷载：

=（1/2×8.4×1/2×8.4+1.2×8.4-1.2×1.2）×0.5=13.14kN

作用于中间层边节点的集中荷载： 2.0=35.28kN

23

=0.5×

=2.0×

=1/2×8.4×1/2×8.4×

=1/2×8.4×1/2×8.4×

黑龙江东方学院本科毕业设计

作用于中间层中间节点的集中荷载： =（1/2×8.4×1/2×8.4+1.2×8.4-1.2×1.2）×2.0=52.56kN

3.5.3 风荷载标准值计算 风荷载标准值计算公式为

（3.5）

风压高度变化系数按地面粗糙度C类取用，因结构高度H=22.3m<30m，可取对于矩形平面

=1.3；

可查荷载规范，当查得的

>1.0时，取

=1.0；

=1.0。将风荷载

换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表所示（表中A为一榀框架各层节点的受风面积）。

表3-7 风荷载的换算

层次

Z(m) 20.75 16.85 12.95 9.05

0.84 0.74 0.74 0.74 0.74

A(m) 23.94 32.76 32.76 32.76 35.28

2

(kN/m)

0.45

2

(kN) 9.15 11.14 11.14 11.14 12.0

5 1.0 1.3

4 1.0 1.3 0.45

3 1.0 1.3 0.45

2 1.0 1.3 0.45

1 1.0 1.3 5.15 0.45

结构计算简图

24

黑龙江东方学院本科毕业设计

图3-5 风荷载作用下结构计算简图

3.5.4 地震荷载计算

25

黑龙江东方学院本科毕业设计

本建筑高度为19.8m,梁和刚度沿高度均匀分布，仅考虑水平地震作用即可，可采用底部剪力法来计算水平地震作用力。

⑴作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为

屋面梁处：

楼面梁处：

=结构和构件自重+50%雪荷载

=结构和构件自重+50%活荷载

其中结构和构件自重取楼面上、下1/2层高范围内（屋面梁处取顶层的一半）的结构及构件自重（包括纵、横梁自重，楼板结构层及构造层，纵、横墙体及柱等自重）。 结构各层的总重力荷载代表值计算如下： 屋面梁处：G5=结构及构件自重+0.5*雪荷载

=(59.626+63.298+210.6+73.71+9.792+14.4)×2+0.5×(4.2×7.2+4.2×

1.5+8.82+13.14) ×2 =962.65 KN

楼面梁处：G4=G3=G2=结构及构件自重+0.5×活荷载

= (101.29+112.24+28.16×7.2+23.48×1.5)×2+0.5×[9. (7.2+1.5)+11.52+20.16]×2

=1137.98 KN

结构各层的总重力荷载代表值： 顶层：962.65×10=962.65 KN 其他层：1137.98×10=11379.8KN

⑵框架自振周期的计算：

框架抗震结构房屋自振周期，按下列经验公式计算： 式中 H——房屋主体结构的高度（m）；

B——房屋振动方向的长度（m）；

⑶地震力的计算

由设防烈度为6度、近震；场地土为Ⅲ类，设计地震分组为第二组， 由《建筑抗震设计规范》可查得

，

，则横向地震影响系数：

26

黑龙江东方学院本科毕业设计

T1=0.34<1.4Tg=0.56s,不需考虑顶部附加水平地震作用系数。 结构总的重力荷载代表值为：9626.5+11379.8×4=55945.7 KN 结构水平地震作用的标准值为： 0.093×0.85×55945.7=4422.5KN

每榀框架所承受的总水平地震力为：Fek1=4422.5/10=442.251KN 每榀框架所承受的地震力可按下式计算各节点处的地震力：

(i=1,2,3,4,5) （3.6） 表3-8 楼层地震剪力计算表

楼层

（）

5 4

9626.5 11379.8

20.75 16.85

19.06×18.09× 13.66× 9.22×4.78×

0.2941 0.2791

130.07 123.43

3 2 1

11379.8 11379.8 11379.8

12.95 9.05 5.15

0.2104

0.1423 0.0738

93.23 62.93 32.64

27

黑龙江东方学院本科毕业设计

图3-9 横向水平地震作用结构计算简图

3.5.5 核算框架梁柱截面尺寸及框架水平位移

本建筑在地震区，故应同时验算截面的最大承载力。钢筋采用Ⅱ级，梁的混凝土为C25， 验算结果如下： ⑴框架梁

框架梁采用同一截面尺寸，故只需对受力较大的楼面梁进行核算。

由于本建筑地处6度地震区，且高度≤30m，由《混凝土结构设计规范》可知框架的抗震等级为三级，要求x≤0.35h0，即

，

，故

（满足）。

（满足）。

28

黑龙江东方学院本科毕业设计

⑵框架水平位移验算

表3-9 横向2～5层D值的计算

构件名称 中柱(20根) 边柱(18根)

2(1.667+0.344)/（2×1.0）=2.011

2×0.344/（2×1.0）=0.344

0.501

12269.38

0.147 3600.00

ΣD=12269.38×20+3600.00×18=310187.6 KN/m

表3-10 底层D值的计算

构件名称 中柱根(20根) 边柱根(18根)

K=(i1+i2)/ ic （1.667+1.000）/0.257=10.377

0.344/0.257=1.339

α=（0.5+K）/(2+K)

D=α× 12 ic/h2(KN/m)

2152.65

0.879

0.551 1349.39

ΣD=2152.65×20+1349.39×18=67342.02 KN/m

29

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⑶框架侧移验算

横向地震作用下的框架侧移验算如表3.11所示：

表3-11 横向水平地震作用下框架侧移计算

层次 5

130.07

130.07

310187.6 310187.6 310187.6 310187.6 67342.02

0.0006

限值

4 123.43 253.50 0.0008

3 93.23 346.73 0.0009 1/450

2 62.93 409.66 0.0010

1 32.64 442.30 0.005

层间位移： 底层

二层

顶点位移 满足。

30

黑龙江东方学院本科毕业设计

风荷载作用下框架侧移计算如表3.12所示：

表3-12 风荷载作用下框架横向侧移计算

层次 5

9.15

9.15

263659.46 263659.46 263659.46 263659.46 57240.72

0.000033 0.000050 0.000066 0.000083 0.00044

限值

4 11.14 20.29

3 11.14 31.43

2 11.14 42.57

1 12.0 54.57

层间位移： 底层

二层

顶点位移：满足。

3.6 内力计算 (所有荷载值均取用荷载标准值)

3.6.1 恒荷载作用下的内力计算

用迭代法进行计算

图中梁上分布荷载由梯形和三角形两部分组成，在求固端弯矩时先将梯形和三角形分布荷载，化为等效均布荷载如图3.7所示。

31

黑龙江东方学院本科毕业设计

图3-7 恒荷载作用下结构计算简图

⑴把梯形和三角形荷载化作等效均布荷载

将梁上的荷载等效为均布荷载 ②转化公式为：顶层：

边跨梁：

=0.32

中跨梁： 中间层： 边

跨

梁

：

中跨梁：

32

（3.7）

=0.32

黑龙江东方学院本科毕业设计

⑵梁柱的相对线刚度（取边跨梁的线刚度为1.0，中跨取一半时①计算角变分配系数和侧移分配系数 节点

）见上图

节点 A2 ：

节点A5

节点

节点B2

33

黑龙江东方学院本科毕业设计

节点A5

⑶固端弯矩和节点的不平衡弯矩（注于图1-2节点小圈内） 节点：

节点:

节点:

节点:

34

黑龙江东方学院本科毕业设计

节点A5

节点:

⑷ 角变弯矩

① 首先假定

，用公式

求节点A：

其它节点照此运算，其运算结果均注于图3.9相应的杆端。 ②

的第二次近似计算，按顺序A

Ｃ

E

B

D

F计算。

的第一次近似值。

（3.8）

节点C：需分配的总不平衡弯矩

35

黑龙江东方学院本科毕业设计

其它节点照此运算，其运算结果均注于图3.9相应的杆端。 进行五次运算之后，计算结果比较接近精确值。

图3-9恒荷载的计算图

36

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⑸杆端的最后弯矩 节点A:

（3.9）

节点C:

节点E:

节点B:

节点D:

节点F:

37

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节点: 节点: 节点: 节点: 节点:

图3-10 杆端的最后弯矩图

38

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根据弯矩图可以得到恒荷载作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如下： 3.6.2 活荷载作用下的内力计算

本章中单位统一为：弯矩kN?m，剪力kN，轴力kN。

根据前面内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中，由于对称性，每层梁取5个控制截面。柱分为边柱和中柱，每根柱有2个控制截面。

梁内力组合 1 计算过程见下页表中

弯矩以下部受拉为正，剪力以沿截面顺时针为正

注：（1）地震作用效应与重力荷载代表值的组合表达式为：

39

黑龙江东方学院本科毕业设计

其中，SGE为相应于水平地震作用下重力荷载代表值效应的标准值。而重力荷载代表值表达式为：

Gk——恒荷载标准值；

Qik——第i个可变荷载标准值；

ΨQi——第i个可变荷载的组合之系数，屋面活荷载不计入，雪荷载和楼面活荷载均为0.5。

考虑到地震有左震和右震两种情况，而在前面第八章计算地震作用内力时计算的是左震作用时的内力，则在下表中有1.2(①+0.5②)+1.3⑤和1.2(①+0.5②)-1.3⑤两列，分别代表左震和右震参与组合。

（2）因为风荷载效应同地震作用效应相比较小，不起控制作用，则在下列组合中风荷载内力未参与，仅考虑分别由恒荷载和活荷载控制的两种组合，即1.35①+1.4×0.7③和1.2①+1.4③两列。

梁内力组合计算表

②活荷载

①恒荷载

楼层

截面

M

1

-32.58

75.53

-46.9

-21.82

-14.23

V 60.19 — -65.37

13.55 —

(屋面布雪载) M -4.46

7.43

-5.53

-2.14

-1.4

40

③活荷载 (屋面布活载)

④风荷载(左风) M -9.51 30.07 -14.72

-7.63 -4.46

V 19.36 — -21.23

4.32 —

M 6.08

1.11

-3.86

3.49

0

V -1.51

-1.51

-2.91

—

V 6.41

— -6.81

1.41

—

2

五 3

4

5

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1图3.12

1

-76.42

118.02

-13.6

15.75

-4.11

恒载剪力

图

-14.8

19.83

轴力图 9.76

四

2

125.89

-88.81

-26.76

-20.17

-77.56

124.52

-89.64

-26.23

-19.61

-77.67

124.52

-89.53

-26.28

-— -122.5

14.02 — 118.07

— -122.45

14.02 — 118.11

— -122.41

14.02 —

25.44

-16.58

-5.45

-2.66

-14.19

24.67

-16.98

-5.25

-2.43

-14.21

24.67

-16.97

-5.26

-41

2.18

-11.39

10.22

0 25.57

3.95

-17.68

15.9

0 35.14

4.73

-25.69

23.02

0

— -4.11

-8.51

— -6.55

— -6.55

-13.25

— -9.22

— -9.22

-19.18

—

— -20.83

5.41

— 19.76

— -20.8

5.41

— 19.8

— -20.79

5.41

—

23.88 -17.39

-5.05 -2.2 -14.19

24.67 -16.98

-5.25 -2.43 -14.21

24.67 -16.97

-5.26 -2

— -20.76

5.41 — 19.76 — -20.8 5.41 — 19.8 — -20.79

5.41 —

3

4

5

1

2

三 3

4

5

1

2

二

3

4 5

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19.67 1

-71.44

130.74

-81.37

-27.55

-21.32

117.77

— -121.39

13.84 —

2.44 -13.11

24.66

-15.54

-5.4

-2.75

52.76

7.77

-37.22

33.03

0

-13.74

— -13.74

-28.11

—

19.83

— -20.7

5.37

—

.44 -13.11

24.66 -15.54

-5.4 -2.75

19.83 — -20.7 5.37 —

2

一 3

4

5

⑤地震作用

楼层

截面

(左震) M

1

41.86 7.65 -26.57 24.01 0 96.48 12.74 -71.01 63.

V -10.37 — -10.37 -20

1.2(①+0.5②)+1.3⑤ M 12.65 105.04 -94.14 3.75 -17.92 25.56 182.89 -208.83 47.3

V 62.59 — -96.01 -8.89 — 120.49 — -192.49 -48.

1.2(①+0.5②)-1.3⑤ M -96.19 85.15 -25.06 -58.68 -17.92 -225.29 149.77 -24.21 -11

V 89.56 — -69.05 43.11 — 186.47 — -126.50 88.

2

五 3

4

5 — -25.38 — -25.38 -53

1

2

四

3 4

42

黑龙江东方学院本科毕业设计 61 5

0 159.63 25.32 -109 98.06 0 193.69 25.76 -142.17 127.36

0 243.73 41.09 -161.56 145.61

0

.01 — -40.7 — -40.7 -81.72 — -50.89 — -50.89 -106.13

— -61.41 — -61.41 -121.34

—

1 -25.80 105.93 197.14 -259.46 92.85 -24.99 150.07 197.71 -302.44 130.88 -25.07 223.26 225.10 -317.00 152.99 -27.23

43

84 — 100.63 — -212.33 -86.17 — 87.46 — -225.52 -117.90 — 73.39 — -237.92 -137.91 —

8.08 -25.80 -309.11 131.31 23.94 -162.10 -24.99 -353.53 130.74 67.20 -200.26 -25.07 -410.44 118.27 103.06 -225.59 -27.23

98 — 206.45 — -106.51 126.31 — 219.77 — -93.21 158.04 — 233.06 — -78.26 177.57 —

1

2

三 3

4

5

1

2

二 3

4

5

1

2

一 3

4

5

黑龙江东方学院本科毕业设计

梁内力组合计算表（续） 1.35①

楼层

截面

M

1

-53.30

131.43

-77.74

-36.93

-23.58

-117.67

193.35

-136.94

-41.08

-29.39

-118.61

192.28

-137.65

-40.56

V 100.23

— -109.05

22.53 — 178.76

— -185.72

24.23 — 178.76

— -185.69

24.23

M -52.41

132.73

-76.89

-36.87

-23.32

-112.42

184.50

-130.92

-39.18

-27.28

-112.94

183.96

-131.34

-38.83

44

+1.4×0.7③

1.2①+1.4③

ax

Mm 12.65

132.73

-25.06

3.75

-17.92

25.56

193.35

-24.21

47.31

-25.80

105.93

197.14

23.94

92.85

n

Mmi -96.19

85.15 -94.14

-58.68

-23.58

-225.29

149.77

-208.83

-118.08

-29.39

-309.11

131.31

-259.46

-162.10

|Vmax|

100.23

— 109.05

43.11

— 186.47

— 192.49

88.98

— 206.45

— 212.33

126.31

V 99.33 — -108.17

22.31 — 169.39

— -176.06

24.40 — 169.35

— -176.06

24.40

2

五 3

4

5

1

2

四 3

4

5

1

2

三

3

4

黑龙江东方学院本科毕业设计

5

-28.85

-118.78

192.28

-137.50

-40.63

-28.95

-109.29

200.67

-125.08

-42.48

-31.48

— 178.85

— -185.63

24.23 — 178.42

— -184.16

23.95 —

-26.93

-113.10

183.96

-131.19

-38.90

-27.02

-104.08

191.41

-119.40

-40.62

-29.43

— 169.45

— -176.00

24.40 — 169.09

— -174.65

24.13 —

-24.99

150.07

197.71

67.20

130.88

-25.07

223.26

225.10

103.06

152.99

-27.23

-28.85

-353.53

130.74

-302.44

-200.26

-28.95

-410.44

118.27

-317.00

-225.59

-31.48

— 219.77

— 225.52

158.04

— 233.06

— 237.92

177.57

—

1

2

二 3

4

5

1

2

一 3

4

5

2．根据上表计算所得的弯矩值计算Vb，并同上表的结果比较得梁剪力设计值V，计算过程见下表

计算公式为：

45

黑龙江东方学院本科毕业设计

梁剪力设计值计算表 楼层

梁 AB 五

C A

四 B BC A

三 B BC A

二 B BC A

一 B BC B

Mbl 12.65

3.75

25.56

47.31

105.93

92.85

150.07

130.88

223.26

152.99

Mbr 94.14

58.68

208.83

118.08

259.46

162.10

302.44

200.26

317.00

225.59

ln 6.60

2.40

6.60

2.40

6.60

2.40

6.60

2.40

6.60

2.40

VGb 85.10

18.88

163.10

17.23

162.96

17.23

162.96

17.23

162.96

17.23

Vb

V

102.90 109.05

47.09

202.17

93.03

223.86

134.08

238.38

169.00

253.00

190.75

47.11

202.17

93.03

223.86

134.08

238.38

169.00

253.00

190.75

（二）柱内力组合

1．计算过程见下表，弯矩以顺时针为正，轴力以受压为正

46

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