结构计算书 - 工民建-毕业设计 - 图文

摘 要

本设计是根据武汉市东西湖开发区某单位的总体建设规划，适应本部门召开有关会议，办培训班使用，同时对外接待一般旅客而新建的。新建宾馆建筑标准为对内宾馆一、二级，中等装修和陈设。总床位数为440个，总建筑面积为11800㎡。

该建筑主体全长37.5米，宽16.5米，该工程主体12层，采用框架结构。本旅馆场地东西长75米，南北长90米，紧邻城市主干道及城市次干道，南对公园，东邻大商场。在总平面图上除宾馆外，还考虑到了车库、花坛及绿地等的布置。

本设计共包括建筑设计和结构设计。建筑设计部分包括平面设计、剖面设计、立面设计，用天正建筑软件进行设计。结构设计部分包括结构布置、结构计算、结构施工图。结构计算分电算手算两方面，其中电算部分我们应用的是PKPM程序进行计算。

本建筑完全符合“适用、安全、经济、美观”的设计原则，满足使用要求及建筑物的防火、排水、抗震、沉降、承载等规范要求。房间功能分区明确，布局合理。梁、柱的布置符合结构要求。

关键词：宾馆设计；建筑设计；结构设计；框架结构

Abstract 目录

第一章 绪论

1.1建筑场地

本高层宾馆是根据武汉市东西湖开发区某单位的总体建设规划，适应本部门召开有关会议，办培训班使用，同时对外接待一般旅客而新建的。它包括单人间、标准客房、服务用房、会议室等。

建筑场地位于内，地段周围环境如图1.1所示。建筑场地东西长75米，南北长90米，紧邻城市主干道及城市次干道，交通便利，南对公园，东邻大商场。

图1.1

1.2基本要求

建筑防火类别：一类 建筑耐火等级：一级 建筑合理使用年限：50年

1.3设计条件

1.3.1气象资料

(1)温度：夏季最高气温：41.3℃；冬季最低气温：-10.9℃；最高月平均气温：31.3℃；最低月平均气温：13.2℃

(2) 相对湿度：最热月平均73%

(3) 主导风向：常年多北风、东北风，平均风速2.8m/s；夏季多东南，平均风速

2.6m/s。由GB 50009-2001《建筑结构荷载规范》查出50年一遇基本风压值为0.35KN/m2；100年一遇基本风压值为0.40KN/m2；

(4)雨雪条件：全年降雨量1203mm，月最大降雨量200mm，小时最大降雨量92mm，雨季在6～8月；最大积雪深80mm。50年一遇基本雪压值为0.50KN/m2；100年一遇基本雪压值为0.60KN/m2； 1.3.2 工程地质条件

(1)地基地质条件：地基土为粘土，地基土层分布及承载力标准值详见附录。 (2)地下水位：地表以下2.0m，水质对混凝土无侵蚀性。

(3)地震设防烈度：7度，设计基本地震加速度为0.1g (g为重力加速度)，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组。 1.3.3 主要建筑材料及材料供应

(1) 混凝土强度等级：现浇构件C20～C40；垫层混凝土C15；细石混凝土C20 (2) 钢筋：梁、柱主要受力钢筋采用Ⅱ级或Ⅲ级钢筋；箍筋、楼板受力钢筋及一般构造钢筋采用Ⅰ级钢筋；直径一应俱全。

(3) 填充墙材料：可用加气砼块或轻质粉煤灰砌块。 三材由建材公司供应，品种齐全。 1.3.4 施工条件

施工条件良好，施工单位设备齐全，技术力量良好。

1.4设计内容

1.4.1建筑部分

按城市规划要求主体部分建筑层数：10～12层。

以一室2床为标准客房类型，客房带卫生间，同时还应集中设置厕所、洗脸间和淋浴间。室内设计因业主另行委托，内装修仅对各部位基层进行处理。

根据宾馆的使用要求、自然条件、建筑造型及建筑技术等因素进行平面布置和空间组合，并妥善解决内部交通、防火、防噪、防水、保温、通风、日照、采光及抗震等问题。具体内容与要求包括： (一) 客房部分(即标准层)

(1) 标准客房设置2床位，应占总客房的80%左右。客房里带卫生间并应有必要的存放行李、书写位置以及放置彩电、电话的位置。 (2) 服务台及服务用房

服务台4～5m2，位置适中，能看清客房门为宜。服务用房包括以下各间：

值班、更衣室：9～12m2(内设1～2床位，衣柜每人一格计算) 电话间：1间/每层 开水间：4～6m2

被褥棉织存放间：8～12m2

洁具间：2～4m2(内设拖布池，也可与开水间合并)，并设置垃圾管道 备用家具杂物间：8～12m2 (3) 标准层公共用房

会议室45～50m2(可作教室用) 洗脸间水龙头、公共厕所适当设置。 (二) 公共用房部分 (1) 门厅

面积以0.1～0.15m2/每床计，包括问询、登记、休息所需面积。 会客20～25m2

(2) 会议厅、餐厅、厨房及其它

按容纳500人就餐计算面积，适当考虑区分会议就餐与散座就餐。 设置一个大会议厅(或多功能厅)，要求与餐厅组合在一栋建筑内考虑。 厨房、客房部分面积参考以下指标设计

备餐间：0.05～0.08m2/座；主、付食热加工间：0.3～0.4m2/座；初加工间：0.25～0.3m2/座；主、付食储藏库：0.15～0.2m2/座；洗碗间：0.03～0.04m2/座；烧火间：0.04～0.06m2/座；办公、休息：0.08～0.15m2/座；浴厕、更衣：0.06～0.12m2/座；其它：小卖部、停车场、庭园绿化等。

(三)建筑施工图纸内容：建筑设计要求完成设计图纸5～6张，内容见下表：

内 容 总平面图 底层或二层平面 标准层平面 屋顶平面 单元放大平面 正立面 背立面 比 例 (1∶1000)； 1∶100 1∶100 1∶100 1∶50 1∶100 1∶100 要 求 布置大厅、功能用房 标注各房间名称，画出厕生洁具 标出排水方向，坡度 立面上标注外装饰材料及颜色

侧立面 剖面1～2个 节点详图2～3个 门窗表

1.4.2结构部分

1∶100 1∶50～100 选择特征位置及楼梯间进行剖切 可选择檐口、天沟、阳台、楼梯、1∶10～20 电梯井、屋顶水箱、门窗、散水、屋面防水、泛水等。 (1) 在初步设计和已完成的建筑设计的基础上进行结构布置，结构选型和基础结构的选型，进一步确定主楼和副楼的结构方案，对于屋盖、楼板、内外墙体等进行结构布置与选型；

(2) 根据所采用的结构方案，按照初步设计提供的资料(见附录)和有关设计规范的规定，对主要结构构件进行设计计算，设计内容及步骤如下：

荷载计算：竖向荷载(包括自重与标准活载)的计算；水平荷载(包括风荷载与地震作用)的计算；

竖向承重结构在水平荷载作用下的内力和侧移计算； 竖向承重结构在竖向荷载作用下的内力计算； 竖向承重结构的荷载效应组合与截面设计； 楼盖设计； 基础结构设计；

利用多层及高层建筑结构空间分析软件TBSA、或PKPM CAD、或GS CAD上机电算。

(3) 结构设计要求

设计计算至少应完成基础、一榀框架结构、一根连续梁和一个楼梯间及其中一层楼（屋）面板的设计；

结构施工图要求完成：

主要楼层的结构平面布置及楼板配筋图(比例1∶100)； 竖向承重结构框架配筋详图(比例1∶50)； 楼盖配筋图(比例1∶50)；

基础平面布置(比例1∶100)及基础配筋详图(比例1∶30或1∶40)； 屋盖结构布置及其它局部构件配筋图(如天沟、雨蓬等)。

第二章 建筑设计总说明

2.1 工程概况

工程名称：某高层宾馆； 工程位置：武汉市东西湖开发区

工程总面积：约11800㎡，一层层高为4.2m，其他层高为3.0m。 工程结构形式：现浇整体框架。

2.2 建筑物的功能与特点

该拟建的建筑位于武汉市东西湖开发区内，设计内容为宾馆。此建筑占地面积983.3㎡，总建筑面积为约11800㎡。 2.2.1 总平面布置

本宾馆位于武汉市东西湖开发区，建筑朝向为南北朝向，紧邻城市主干道及城市次干道，南对公园，东邻大商场，在建筑造型，建筑平面布置上有较高要求。

拟将旅馆主体正立面朝城市主干道，一是符合城市规划要求，二是建筑朝向较好，使客房能获得较好的采光和通风条件。主楼离主干道二十多米，前设集散广场，后设停车场，满足大流量人流的要求，并可以使客房获得安静的环境。

利用集散广场，主楼组成的内庭以及西北角池塘进行绿化，布置建筑小品可以分别为旅客、进餐人群创造舒适和谐的环境。 2.2.2 客房标准层平面布置

本宾馆3~12层为标准层，每层设置一室两床房间（标准间）21间左右，单人间2间，

服务用房一间，按防火规范在中部设一座楼梯。电梯间，服务台及服务员更衣设于楼层中部，避免服务人员交通路线与旅客交通路线相交叉，每层中部还设有会议室一间面积为52㎡左右，必要时亦可作教室用。

房间每套为4.2×7.2＝30.24㎡，其中包括卫生间2.1×2.1＝4.41㎡。服务用房4.8×4.78＝22.94㎡，服务台为2.1×3.0＝6.30㎡，内设2个床位及更衣柜。开水间设在服务用房内部，面积为3.6×2.1＝7.56㎡，与洁具间合并，内设开水炉、洗皿池、茶具柜等，电话间亦设在服务用房内部，每层1间。这种布局设置力求紧凑合理，联系方便，便于管理，节约用地，减少流线交叉，创造一个良好的休息环境。

客房层高3m，客房使用面积25㎡左右，客房均带有专用卫生间，且设有独立衣

柜以存放行李，另设有写字台一张，电视柜一个，床头柜每床1个，电话一部(置于床头柜)，沙发若干，详见房间布置图。

专用卫生间内设洗脸盆、坐式大便器和淋浴，采用人工照明和机械通风，另设有浴盆架、脸巾架、皂盒、便纸盒、镜箱、衣钩等设备。 2.2.3 公共用房部分平面布置

1. 门厅

门厅是宾馆建筑的重要组分，是宾馆人流交通和各类服务设施的集中地，故应使功能明确，流线清晰，能够为旅客提供方便，而且反映宾馆的面貌。

本设计中，门厅置于主干道一侧，设问询处、休息处于大厅右侧，及登记处左侧，另设小卖部在门厅左侧，这样既能够满足旅馆客人的需要，又可满足餐大厅顾客的需求，将楼梯和电梯置于门厅中后显眼部位，方便旅客的出入。

作为旅客集中地和交通枢纽，门厅在满足以上各类功能的前提下，适当布置盆景、雕塑、油画等小景，为其增添生气。

2. 餐厅及会议厅

一层餐厅，面积为约为340㎡，内设六人桌、四人桌等，二层餐厅，面积约为310㎡，内设六人桌、四人桌等，当会议就餐或散座就餐时用屏风分隔，并在二层布置包间，面积为4.8×7.2＝34.56㎡。

大会议厅设置在二层西面，面积约为120㎡，并与楼梯、电梯、厕所等接近，便于使用。会议厅西侧设贵宾休息区。

3. 其他公共用房部分

为满足宾馆旅客的需求，还设置了银行、票务中心、购物中心、各种包厢等辅助配套用房，同时设置了办公室、厨房、配电室、消防控制室等必要区域，详见图纸。

2.2.4 建筑立面设计

外墙采用：300厚加气硂砌块墙体基层（如遇混凝土墙面刷界面处理剂，再刷素水泥浆一道）；墙外侧贴墙面砖；墙里侧抹20厚混合砂浆。建筑力求给人以简约、安逸的感觉。 2.2.5 建筑防火与抗震

建筑防火等级为一级，耐火等级为一级，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧,每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距30m,满足间距要求。

2.2.6 结构选型及结构布置

1. 结构的承重方案

本设计为多功能的旅馆建筑，要求有较大空间的会议室、层数较高(12层)，抗震设防烈度为7°设防，经综合比较确定竖向承重体系采用框架结构，电梯间采用现浇剪力墙(剪力墙按构造配筋)。

2. 楼屋盖的结构型式

为适应温度变化与防止渗漏的要求，屋顶层采用现浇屋盖。其余楼层，因建筑物高度不超过50m，设防烈度为7度，可采用装配整体式楼盖。但为形成整体性强、且刚度大的刚性隔板，以提高房屋的抗风与抗震能力，各层均采用现浇楼盖。

3. 结构的布置

在设计中，力求使结构平面布置有利于抵抗水平和竖向荷载，传力明确，受力清楚，力争均匀对称，减少扭转的影响。本设计中L/B＝2.3≤6.0，,满足规范要求。钢筋混凝土高层建筑根据其高度分为A级和B级，本设计为A级，其高宽比满足H/B＝2.3≤5.0。

具体构件选型如下：

混凝土：现浇构件采用C40；垫层混凝土C15；细石混凝土C20；

钢筋：梁柱主要受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，；箍筋、楼板受力钢筋以及一般构造钢筋采用热轧钢筋HPB235；

填充材料：采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块；

门窗：客房门、楼梯间门采用木门，门厅采用铝合金转门，窗采用钢塑窗； 电梯：电梯选用双台乘客电梯； 2.2.7工程做法

本结构的具体工程做法（包括屋面、标准层楼面、内外墙等）如表2.1所示。 表2.1 具体工程做法 类别 名称 构造做法

屋面 不上①4厚高聚物改性沥青卷材防水层（带砂、小片石，作为保护层） 人屋②20厚1：3水泥砂浆基层（找平层） 面 ③1：6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚 ④50厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 ⑤20厚1：3水泥砂浆基层（找平层） ⑥120厚现浇钢筋混凝土屋面板 ⑦20厚1:1:6混合砂浆，喷白色涂料（抹灰层） 标准大理①大理石面层，水泥砂浆擦缝 层楼石楼②素水泥浆结合层一道 面 面 ③30厚1:3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥 ④120厚现浇钢筋混凝土楼板（结构层） ⑤20厚1:1:6混合砂浆，喷白色涂料两遍（抹灰层） 各层水磨①10厚面层 走廊石地②20厚水泥砂浆打底 楼面 面 ③素水泥砂浆结合层一道 ④120厚现浇钢筋混凝土楼板（结构层） ⑤20厚1:1:6混合砂浆，喷白色涂料两遍 卫生铺地①8厚地砖，素水泥浆擦缝 间楼砖 面 ②4厚水泥胶结合层 ③20厚1:3水泥砂浆找平层，四周抹小八字角 ④素水泥浆结合层一道 ⑤120厚现浇钢筋混凝土楼板 内墙 内隔①240厚加气硂砌块墙体基层（如遇砼墙面刷界面处理剂，再刷墙 素水泥浆一道）； ②两侧各抹20厚水泥砂浆； ③满刮腻子一道； 外墙 面砖①240厚加气硂砌块墙体基层（如遇混凝土墙面刷界面处理剂，墙面 再刷素水泥浆一道）； ②墙外侧贴墙面砖 ③墙里侧抹20厚混合砂浆；

第三章 结构设计计算书

3.1 结构布置及结构计算简图的确定

3.1.1 结构布置

结构平面布置的原则是：

1、应满足建筑使用要求，在布置结构时，应考虑施工上技术先进，提高工业化程度、便于施工、经济合理等因素。

2、应使房屋平面尽可能规则整齐、均匀对称，体型力求简单，以尽可能减小房屋的扭转效应。

3、提高结构的总体刚度减小侧移。除选择合理的结构体系外，还应从平面形状和立面变化等方面考虑减小结构的侧移。

4、考虑沉降、温度收缩及房屋体型复杂等因素对建筑的影响，合理布置和处理沉降缝、伸缩缝。

根据结构布置的上述原则及本建筑设计的特点，该房屋结构的平面布置如图3.1所示。

3.1.2 梁、柱截面尺寸估算

（1）框架梁截面尺寸 根据刚度条件

边跨（AB、CD跨）梁：h＝(1/16～1/8)L＝(1/16～1/8) ×7200＝450mm～900mm 取h＝600mm,b＝250mm；

中跨（BC跨）梁：取h＝500mm,b＝250mm； 边柱（A轴、D轴）连系梁，取h＝600mm,b＝250mm； 中柱（B轴、C轴）连系梁，取h＝500mm,b＝250mm； 2.框架柱截面尺寸 底层柱轴力估算：

假定结构每平方米总荷载设计值为12kN，则底层中柱的轴力设计值约为：

Nc??G?swaNs?sw＝1.2?1.05?4.65?4.2?12?12＝3543.52kN 因采用C40混凝土浇捣，查表可知fc＝19.1N/ mm2 假定柱截面尺寸为b?h＝600mm?600mm，则柱的轴压比为：

?c?3543520Nc＝＝0.52≤0.8 19.1?600?600fcbchc构造要求：hc≥400mm，bc≥350mm，hc/bc≤1.5，适于方柱或圆柱。 控制剪跨比：要求Hc(柱净高)/hc(截面高)= 4200/600＝7≥4（长柱）； 故确定取柱截面尺寸为600mm?600mm。

底层～6层柱截面：600mm?600mm 7层～12层柱截面：500mm?500mm

由于本工程抗震等级为一级，故剪力墙厚度不能小于160mm且不应小于层高的1/20，且按稳定性要求剪力墙高厚比应小于16，经计算可取剪力墙厚：7层～12层为200mm，底层～6层为250mm。

住宅现浇混凝土楼板的厚度应为跨度（即相邻两梁间距离）的1/30, 构造要求：刚度（1/25～1/35）l0 ，

高层住宅：为满足平面内楼板无限刚度，平面外刚度为零的假定要求，板厚不应小于100mm，但为增大楼层净高和减少建筑物自身的重量，楼板厚度满足刚度假定和裂缝挠度要求即可。

现浇楼板厚140mm。

为使结构沿竖向体型变化规则，刚度、强度变化均匀、连续，不产生剧烈的突变，在本设计中混凝土强度等级7层～12层取C30, 5层～9层取C35,底层～4层取C40。

框架梁、柱编号及其尺寸如图3.1所示。

图3.1 结构布置图

3.1.3 计算简图的确定

根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm,室内外高差为450mm，由此求得底层层高为5.15 m。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，边跨梁取I＝1.5I0,中跨梁取I＝2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。

根据本结构的具体布置，分布进行计算梁、柱的刚度，并将过程编制成表格如下：

表3.3 梁线刚度

位置 跨度 截面 13I0?bbhb12边跨 中跨

(m4) Ib?1.5I0i?EIblb Ib?2I0ib?EIb lb(10?3m4) (104kN?m) 10～12 5～9 1～4 (10?3m4) 10～12 10.8 6.2 4.50 8.86 (104kN?m) 5～9 1～4 AB跨 CD跨 BC跨 7.2 2.1 0.25×0.6 0.25×0.5 边跨 5.4 3.1 8.1 4.7 3.38 6.71 3.54 7.05 3.66 7.27 4.73 9.30 4.88 9.60 DE～ HI跨 4.2 0.25×0.6 中跨 0.25×0.5 边跨 5.4 中跨 3.1 8.1 5.79 6.08 6.27 6.2 4.43 4.65 4.80

表3.4 柱线刚度

惯性矩层次 柱截面 混凝土强（m?m） 度等级 层高 h（m） Ic hEcIc h(10?3m4) EIi?b lb5.21 5.21 10.80 10.80 10.80 ic?(10?3m3) 1.74 1.74 3.60 3.60 2.10 (104kN?m) 5.22 5.48 11.34 11.70 6.83 10～12 7～9 5～6 2～4 1 0.5×0.5 0.5×0.5 0.6×0.6 0.6×0.6 0.6×0.6 C30 C35 C35 C40 C40 3.0 3.0 3.0 3.0 5.15

图3.2 计算简图

3.2 荷载的计算

3.2.1 恒荷载标准值计算 1）屋面板面荷载标准

4厚高聚物改性沥青卷材防水层（带砂、小片石，作为保护层） 0.4kN/ m2 20厚1：3水泥砂浆基层（找平层） 0.02×20＝0.4kN/ m2 1：6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚 （0.03+0.165）／2×14＝1.365kN/ m2 50厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.05×0.5＝0.025kN/ m2 20厚1：3水泥砂浆基层（找平层） 0.02×20＝0.4kN/ m2 120厚现浇钢筋混凝土屋面板 0.12×25＝3.0kN/ m 20厚1:1:6混合砂浆，喷白色涂料（抹灰层） 0.02×17＝0.34kN/ m2 屋面恒荷载 5.93kN/ m2 边跨（AB、CD跨）框架梁自重（未粉刷） 0.25×0.6×25＝4.5kN/m 梁侧粉刷 2×（0.6-0.12）×0.02×17＝0.33kN/ m 边跨（AB、CD跨）框架梁自重 4.83kN/ m 中跨(BC跨)框架梁自重（未粉刷） 0.25×0.5×25＝3.75 kN/ m 粱侧粉刷 2×（0.5-0.12）×0.02×17＝0.26 kN/ m 中跨(BC跨)框架梁自重 4.01kN/ m 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为： g12AB1＝ g12CD1＝4.83 kN/ m g12BC1＝4.01 kN/ m

g12AB2＝ g12CD2＝5.93×4.2＝24.91 kN/ m g12BC2＝ 5.93×2.1＝12.45kN/ m 2）楼面框架梁线荷载标准值

大理石面层，水泥砂浆擦缝

素水泥浆结合层一道 1.16kN/ m2 30厚1:3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥

120厚现浇钢筋混凝土楼板（结构层） 0.12×25＝3.0kN/ m2 20厚1:1:6混合砂浆，喷白色涂料两遍（抹灰层） 0.02×17＝0.34kN/ m2 标准层楼面恒荷载 4.5kN/ m2 边跨（AB、CD跨）框架梁自重及梁侧粉刷 4.83kN/ m 边跨填充墙自重（未粉刷） 0.24×（3.0－0.6）×5.5＝3.17 kN/ m

2

墙面粉刷 （3.0－0.5）×0.02×2×17＝1.7 kN/ m 边跨填充墙自重 4.87kN/ m 中跨(BC跨)框架梁自重及粱侧粉刷 4.01kN/ m 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为： gAB1＝ gCD1＝4.84 +4.87＝9.71kN/ m gBC1＝4.02 kN/ m

gAB2＝ gCD2＝4.5×4.2＝18.9kN/ m gBC2＝ 4.5×2.1＝9.45kN/ m 3）屋面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重 0.3×0.6×4.2×25＝18.9 kN 两侧粉刷 4.2×（0.6－0.12）×0.02×2×17＝1.37 kN 女儿墙自重（900高墙，100高混凝土压顶）

0.9×4.2×0.24×5.5+0.1×4.2×0.24×25＝7.51 kN

两侧粉刷 1×4.2×0.02×17×2＝2.86 kN 连系梁传来屋面自重 0.5×4.2×0.5×4.2×5.93＝26.15 kN 顶层边节点集中荷载 G12A ＝ G12D ＝56.79 kN 中柱连系梁自重 0.3×0.5×4.2×25＝15.75 kN 粉刷 4.2×（0.5－0.12）×0.02×2×17＝1.09 kN 连系梁传来屋面自重 0.5×（4.2+4.2－2.1）×1.05×5.93＝19.61 kN 0.5×4.2×0.5×4.2×5.93＝26.15 kN 顶层中节点集中荷载 G12B ＝ G12C ＝62.60 kN 4)7~12层楼面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重及粉刷 18.9+1.37＝20.27 kN 钢窗自重 2.7×1.5×0.45＝1.82 kN 窗下墙体自重 0.24×0.9×（4.2－0.5）×5.5＝4.40 kN

粉刷 0.9×（4.2－0.5）×0.02×2×17＝2.26 kN

窗边墙体自重 0.24×1.5×（4.2－0.5－2.7）×5.5＝1.98 kN 粉刷 2×0.02×1.5×（4.2-0.5－2.7）×17＝1.02 kN 框架柱自重 0.5×0.5×3×25＝18.75 kN

粉刷 〔（0.5－0.24）×2+0.5＋0.5－0.24〕×0.02×3×17＝1.28 kN 连系梁传来楼面自重 0.5×4.2×0.5×4.2×4.5＝19.85 kN

7~12层边节点集中荷载 GA1 ＝ GD1 ＝71.63 kN 中柱连系梁自重 15.75 kN

粉刷 1.09 kN 内纵墙自重 （3.0－0.5）×（4.2－0.5）×0.24×5.5＝12.21 kN

粉刷 （3.0－0.5）×（4.2－0.5）×0.02×2×17＝6.29 kN 扣除门洞重加上门重 －2.1×0.9×（2－0.2）＝－3.4 kN 框架柱自重 0.5×0.5×3×25＝18.75 kN

粉刷 1.28 kN 连系梁传来楼面自重

0.5×（4.2+4.2－2.1）×1.05×4.5＝14.88 kN

0.5×4.2×0.5×4.2×4.5＝19.85 kN 7~12层中节点集中荷载 GB1 ＝ GC1 ＝86.7 kN 5)3~6层楼面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重及粉刷 20.27 kN 钢窗自重 1.82 kN 窗下墙体自重 4.40 kN 粉刷 2.26 kN 窗边墙体自重 1.98 kN 粉刷 1.02 kN 框架柱自重 0.6×0.6×3×25＝27.0 kN

粉刷 〔（0.6－0.24）×2+0.6+0.6－0.24〕×0.02×3×17＝1.71 kN 连系梁传来楼面自重 0.5×4.2×0.5×4.2×4.5＝19.85 kN 3~6层边节点集中荷载 GA2 ＝ GD2 ＝80.31 kN

中柱连系梁自重 15.75 kN

粉刷 1.09 kN 内纵墙自重 （3.0－0.5）×（4.2－0.6）×0.24×5.5＝11.88 kN

粉刷 （3.0－0.5）×（4.2-0.6）×0.02×2×17＝6.12 kN 扣除门洞重加上门重 －2.1×0.9×（2－0.2）＝－3.4 kN 框架柱自重 0.6×0.6×3×25＝27.0 kN

粉刷 1.71 kN

连系梁传来楼面自重

0.5×（4.2+4.2－2.1）×1.05×4.5＝14.88 kN

0.5×4.2×0.5×4.2×4.5＝19.85 kN 3~6层中节点集中荷载 GB2 ＝ GC2 ＝94.88 kN

6)二层楼面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重及粉刷 20.27 kN 钢窗自重 1.82 kN 窗下墙体自重 4.40 kN

粉刷 2.26 kN 窗边墙体自重 1.98 kN 粉刷 1.02 kN 框架柱自重 27.0 kN

粉刷 〔（0.6－0.24）×2+0.6+0.6〕×0.02×3×17＝1.96 kN 连系梁传来楼面自重 0.5×4.2×0.5×4.2×4.5＝19.85 kN 二层边节点集中荷载 GA3＝ GD3 ＝80.31 kN 中柱连系梁自重 15.75 kN

粉刷 1.09 kN 扣除门洞重加上门重 －2.1×1.8×（2－0.2）×0.5＝－3.4 kN 框架柱自重 0.6×0.6×3×25＝27.0 kN 粉刷 1.71 kN 连系梁传来楼面自重

0.5×（4.2+4.2－2.1）×1.05×4.5＝14.88 kN

0.5×4.2×0.5×4.2×4.5＝19.85 kN 二层C轴节点集中荷载 GC3＝76.88 kN 中柱连系梁自重 15.75 kN

粉刷 1.09 kN

内纵墙自重 （3.0－0.5）×（4.2－0.6）×0.24×5.5＝11.88 kN

粉刷 （3.0－0.5）×（4.2－0.6）×0.02×2×17＝6.12 kN

扣除门洞重加上门重 －2.1×0.9×（2－0.2）＝－3.4 kN 框架柱自重 0.6×0.6×3×25＝27.0 kN

粉刷 1.71 kN

连系梁传来楼面自重 0.5×（4.2+4.2－2.1）×1.05×4.5＝14.88 kN 0.5×4.2×0.5×4.2×4.5＝19.85 kN 二层B轴节点集中荷载 GB3＝94.88 kN 7）恒荷载作用下的结构计算简图

恒荷载作用下的结构计算简图如图3.3所示。 3.2.2 楼面活荷载计算

楼面活荷载作用下结构计算简图如图3.4所示。图中各荷载计算如下： 顶层：

p12AB ＝ p12CD＝0.5×4.2＝2.1 kN/ m p12BC ＝ 0.5×2.1＝1.05 kN/ m

集中荷载P12A ＝ P12D＝0.5×4.2×0.5×4.2×0.5＝2.21 kN

集中荷载P12B ＝ P12C＝0.5×(4.2+4.2-2.1) ×0.5+0.25×4.2×4.2×0.5＝3.86 kN 中间层：

pAB ＝ pCD＝2.0×4.2＝8.4 kN/ m PBC ＝ 2.0×2.1＝4.2 kN/ m

集中荷载PA ＝ PD＝0.5×4.2×0.5×4.2×2＝8.82 kN

集中荷载PB ＝ PC＝0.5×(4.2+4.2-2.1) ×1.05×2+0.25×4.2×4.2×2＝15.44 kN

图3.3 恒荷载作用下的结构计算简图

图3.4 活荷载作用下的结构计算简图

3.2.3 风荷载计算

风压标准值计算公式为 wk＝βzμsμzw0

wk——风荷载标准值 w0——基本风压

?s——风荷载体型系数 ?z——风荷载变化系数 ?z——Z高度处的风振系数

按《荷载规范》附录D附表D.4查得武汉地区w0＝0.35 kN/ m2

因结构高度38.15m＞30m，高宽比38.15/16.5＝2.3＞1.5，?z可按下式计算：

z?? H?z?z?1?对于框架剪力墙结构，结构基本周期可取0.07N，N为层数。 T＝0.07×12＝0.84

w0T2＝0.35×0.32×0.842＝0.08kN·s2/ m2 查表得，?＝1.21（地面粗糙度为D类）；?＝0.434

各层标高处?z见表3.1，?z可查荷载规范；对于此建筑平面，?s取1.4。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3.1所示。表中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积。

表3.1 横向风荷载计算

层次 12 11 10 9 8 7 6 5 ?z 1.75 1.72 1.69 1.64 1.57 1.51 1.44 1.37 ?s 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 z(m) 37.65 34.65 31.65 28.65 25.65 22.65 19.65 16.65 ?z 0.70 0.67 0.64 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 w0(kN/ m) 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 2A(m2) 10.50 12.60 12.60 12.60 12.60 12.60 12.60 12.60 PV(kN) 6.30 7.11 6.68 6.28 6.01 5.78 5.51 5.24 zPV(kN.m) 237.20 246.36 211.42 179.92 154.16 130.92 108.27 87.25

4 3 2 1 1.31 1.24 1.17 1.10 1.4 1.4 1.4 1.4 13.65 10.65 7.65 4.65 0.62 0.62 0.62 0.62 0.35 0.35 0.35 0.35 12.60 12.60 12.60 16.07 5.01 4.75 4.48 5.37 68.39 50.59 34.27 24.97 将楼层处集中力按基底弯矩折算成三角形荷载：

M0?q?121qH?H?qH2 2333M03?1533.72??3.16kN/m 22H38.1511V0?qH??3.16?38.15?60.30kN

22

3.2.4 地震作用计算

该建筑物的高度为38.2m＜40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。本设计不考虑竖向地震作用。 （1）重力荷载代表值的计算 1）顶层重力荷载标准值的计算

屋面板： 5.93×（37.26×16.26＋21×16.26）＝ 5617.53kN 女儿墙： 7.51×（21＋21＋16.5＋16.5＋37.5＋37.5）＝1126.5kN 梁： 25×0.3×(0.6－0.12) ×(7.2－0.96) ×32＋25×0.3×(0.5－0.12) ×(4.2－0.6)×20＋25×0.3×(0.5－0.12) ×(3.9＋4.2) ＋25×0.3×(0.6－0.12) ×(4.2－0.6) ×20＋25×0.3×(0.5－0.12) ×(2.1－0.24) ×15＋25×0.3×(0.6－0.12) ×(4.8－0.3) ×2＝1318.26 kN

外墙： ｛（3.0－0.5）×0.24×5.5×[(21－5×0.6) ×2＋(16.5－4×0.6) ×2＋（37.5－9×0.6）×2] －2.1×2.7×0.45×24－2.1×1.2×0.45×3－2.1×4.5×0.45×2＋17×2×0.02×3×（21×2＋16.74×2＋37.75×2）｝÷2＝470.53kN 内墙： ｛（5.5×0.24＋17×0.02×2）×（3－0.5）×〔24×6.24＋（4.2－0.6－0.9）×23＋7.2－0.6－1.8〕＋（5.5×0.24＋17×2×0.02）×（3－2.1）×25｝÷2＝564.15kN

柱： 0.5×0.5×25×(3－0.12) ×54÷2＝486kN 剪力墙： 0.2×14.96×3×25÷2＝112.2kN

顶层 G12＝5617.53＋1126.5＋1318.26＋470.53＋486＋112.2＋564.15＝9695.17 kN

2）7～11层重力荷载标准值计算

楼面板： 4.5×(37.74×16.74＋16.74×21) ＝4424.88 kN 梁： 1318.26 kN 外墙： 470.53×2＝941.06kN 内墙： 564.15×2＝1128.3kN 柱： 0.5×0.5×25×(3－0.12) ×54＝972kN 剪力墙： 112.2×2＝224.4kN 7～11层重力荷载标准值 G7～11＝9008.9kN 3）3～6层重力荷载标准值计算

楼面板： 4424.88 kN 梁： 1318.26 kN 外墙： 470.53×2＝941.06kN 内墙： 564.15×2＝1128.3kN 柱： 0.6×0.6×25×(3－0.12) ×54＝1399.68kN 剪力墙： 0.25×14.96×3×25＝280.5kN 3～6层重力荷载标准值 G7～11＝9492.68kN 4）二层重力荷载标准值计算

楼面板： 4424.88 kN 梁： 1318.26 kN 外墙： 470.53×2＝941.06kN 内墙：

1128.3－（5.5×0.24＋17×0.02×2）×（3－0.5）×（13×6.24＋11×3.6）＝524.7kN

柱： 1399.68kN 剪力墙： 280.5kN 二层重力荷载标准值 G2＝8889.08kN 5）一层重力荷载标准值计算

楼面板： 4424.88 kN 梁： 1318.26 kN

外墙： 941.06÷（3－0.5）×（4.2－0.5）＝1392.77kN 内墙： 524.7÷（3－0.5）×（4.2－0.5）－（5.5×0.24＋17×0.02×2）×（4.2－0.5）×5×6.24＝545.68kN

柱： 1399.68kN 剪力墙： 280.5kN 一层重力荷载标准值 G1＝9361.77kN 6）屋面雪荷载标准值计算

Q雪＝0.5×（37.26×16.26＋21×16.26）＝473.65kN

7）楼面活荷载标准值计算

Q楼面3-12＝2.0×（37.26×16.26＋21×16.26）＝1894.6kN

Q楼面2＝2.0×（37.26×16.26＋21×16.26）＋(16.5×4.2×4＋9.3×4.2) ×(2.5－2.0) ＋7.2×7.8×(4.0－2.0) ＝2165.05kN

Q楼面1＝2.0×（37.26×16.26＋21×16.26）＋4.2×5×16.5×（2.5－2.0）＋7.2×7.2×（4.0－2.0）＝2171.53kN 8)总重力荷载代表值计算

屋面处： GEW＝9695.17＋0.5×473.65＝9932kN 7～11层楼面处： GE7-11＝9008.9＋0.5×1894.6＝9956.2kN 3～6层楼面处： GE3-6＝9492.68＋0.5×1894.6＝10439.98kN 2层楼面处： GE2＝8889.08＋0.5×2165.05＝9971.61kN 底层楼面处： GE1＝9361.77＋0.5×2171.53＝10447.54kN GE＝9932＋9956.2×5＋10439.98×4＋9971.61＋10447.54＝121892.07kN （2）结构基本自振周期计算

多层及高层钢筋混凝土房屋的自振周期，可根据实测，试验，理论计算或经验公式确定。本设计取以下经验公式计算：

T1?0.33?0.00069H2/3B＝0.33＋0.00069×37.652/316.74＝0.71s （3）多遇水平地震作用计算

由于该工程所在地区抗震设防烈度为7度，场地土为II类，设计地震分组为第一组，查得：

?max?0.08 Tg?0.3s5

Geq?0.85GE?0.85?121892.07?103608.26kN

由于Tg?T1?5Tg，故

?1?(TgT1)???2?max

式中：? 1——相应于结构基本自振周期T1的水平地震影响系数；

Tg––––场地的特征周期；

?max––––截面抗震验算的水平地震影响系数最大值；

?、?2——地震影响系数曲线下降段的衰减指数、阻尼调整系数，由《高规》第3.3.8条确定。本工程? 取0.9 ，?2取1.0 。

带入各项数据：

?1?(TgT1)???2?max?(0.350.9)?1.0?0.08?0.04233 0.71T1?0.71s?1.4Tg?0.49s

需要考虑顶部附加水平地震作用的影响，顶部附加地震作用系数：

?n?0.08T1?0.07?0.08?0.71?0.07?0.1268

对于多质点体系，结构底部总水平地震作用标准值：

FEK=α1 Geq＝0.04233×103608.26＝4385.74 kN

附加顶部集中力：

ΔFn=δn FEK＝0.1268×4385.74＝556.11kN

Fi?GiBi?j?1nFEK(1??n)

GjBjFEK(1??n)＝4385.74－556.11＝3829.63kN

楼层各质点水平地震作用计算见表3.2.

表3.2 水平地震作用

层次 Gi(kN) 12 11 10 9 8 9932 9956.2 9956.2 9956.2 9956.2 Bi(m) 38.15 35.15 32.15 29.15 26.15 Gi?Bi(kN?m)378906 349960 320092 290223 260355 GiBi?GBi? Fi(kN) i Vi(kN) FiBi(10kN?m)30.145 0.134 0.122 0.111 0.099 554.13 554.13 511.80 1065.93 468.12 1534.05 424.44 1958.49 380.76 2339.24 21.14 17.99 15.05 12.37 9.96

7 6 5 4 3 2 1 ?

9956.2 23.15 230486 210366 179046 147726 116406 81269 53805 0.088 0.080 0.068 0.056 0.044 0.031 0.021 337.07 2676.32 307.65 2983.97 261.85 3245.81 216.04 3461.85 170.24 3632.09 118.85 3750.94 78.69 3829.63 3829.63 7.80 6.20 4.49 3.06 1.90 0.97 0.41 101.33 10439.98 20.15 10439.98 17.15 10439.98 14.15 10439.98 11.15 9971.61 8.15 10447.54 5.15 121892.07 2618640 1.000 将楼层处集中力按基底弯矩折算成三角形荷载：

M0?121qH?H?qH2 2333M03?101.33?103q???208.87kN/m

H238.152V0?11qH??208.87?38.15?3984.20kN 22

3.3 框架结构的水平位移计算

对于多层和高层框架结构应进行抗震变形验算，抗震变形验算包括弹性变形验算和弹塑性变形验算。要求在地震作用下，框架的弹性位移角和弹塑性位移角应控制在允许范围内，否则会使房屋产生摇晃，甚至导致承重结构或整个房屋结构的破坏。侧移的计算方法有D值法和折算总刚度法。 3.3.1 框架柱抗推刚度计算

框架柱截面、混凝土强度等级等随高度发生变化，应分别加以计算。具体计算结果见下面几个表。

表3.5 横向10～12层框架柱D值计算（层高3米）

轴线 位置 ?ii?2icb i12?? ic?2 h2?i(104kN/m) 12D??ic2h 柱根(104kN?m) 数n

A柱 ○中框架 2?4.52?5.22?0.86 0.30 5.22?1.33=6.94 2.08 7 边框架 2?3.382?5.22?0.65 0.25 6.94 1.74 2 B柱 ○C柱 ○D柱 ○中框架 边框架 2?(8.86?4.5)?2.56 2?5.222?(3.38?6.71)?1.93 2?5.220.56 0.49 0.56 0.49 0.46 0.47 6.94 6.94 6.94 6.94 6.94 6.94 3.89 3.40 3.89 3.40 3.19 3.26 7 2 5 2 2 2 中框架 2.56 边框架 1.93 中框架 边框架 2?(4.5?4.43)?1.71 2?5.222?(3.38?5.79)?1.76 2?5.22边柱 中框架 0.86 边框架 0.65 E～○H柱 ○中框架 4?4.432?5.22?1.70 0.30 0.25 0.46 6.94 6.94 6.94 2.08 1.74 3.19 4 1 2 边框架 4?5.792?5.22?2.22 0.53 6.94 3.68 2 I柱 ○中框架 2?4.432?5.22?0.85 0.30 6.94 2.08 2 边框架 2?5.79?1.11 2?5.220.36 6.94 2.50 2 4m 楼层D?124.18?10kN?

表3.6 7～9层框架柱D值计算（层高3米）

轴线 位置 i?i?2icb ??i 2?i12ic?2 h(104kN/m) 5.48?1.33=7.31 12D??ic2h 柱根(104kN?m) 数n A柱 ○中框架 2?4.73?0.86 2?5.480.30 2.20 7

边框架 2?3.54?0.65 2?5.482?(4.73?9.3)?2.56 2?5.482?(7.05?3.54)?1.93 2?5.480.25 0.56 0.49 0.56 0.49 0.46 0.47 0.30 0.25 0.46 7.31 7.31 7.31 7.31 7.31 7.31 7.31 7.31 7.31 7.31 1.79 4.10 3.59 4.10 3.59 3.36 3.42 2.20 1.79 3.36 2 B柱 ○C柱 ○D柱 ○中框架 边框架 中框架 边框架 中框架 边框架 7 2 5 2 2 2 2.56 1.93 2?(4.73?4.65)?1.71 2?5.482?(3.54?6.08)?1.76 2?5.48边柱 中框架 边框架 E～○H柱 ○中框架 0.86 0.65 4?4.65?1.70 2?5.484 1 2 边框架 4?6.08?2.22 2?5.482?4.65?0.85 2?5.482?6.08?1.11 2?5.480.53 7.31 3.85 2 I柱 ○中框架 0.30 7.31 2.18 2 边框架 0.36 7.31 2.61 2 楼层D?130.69?104kN?m

表3.7 5、6层框架柱D值计算（层高3米）

轴线 位置 i?i?2icb ??i 2?i12ic?2 h(104kN/m) 11.34?1.33=15.12 12D??ic2 h柱根(104kN?m) 数n 中框A柱 ○架 边框架 B柱 ○中框架 2?4.73?0.42 2?11.342?3.54?0.31 2?11.342?(4.73?9.3)?1.24 2?11.340.17 2.57 7 0.13 15.12 1.97 2 0.38 15.12 5.75 7

边框架 中框C柱 ○架 边框架 中框D柱 ○架 边框架 中框边柱 架 边框架 中框E～○H柱 ○架 边框架 中框I柱 ○架 边框架 2?(7.05?3.54)?0.93 2?11.340.32 15.12 4.84 2 1.24 0.38 15.12 5.75 5 0.93 2?(4.73?4.65)?0.83 2?11.340.32 15.12 4.84 2 0.29 15.12 4.38 2 2?(3.54?6.08)?0.85 2?11.340.30 15.12 4.54 2 0.42 0.17 15.12 2.57 4 0.31 4?4.65?0.82 2?11.344?6.08?0.35 2?11.342?4.65?0.41 2?11.340.13 15.12 1.97 1 0.29 15.12 4.38 2 0.35 15.12 5.29 2 0.17 15.12 2.57 2 2?6.08?0.54 2?11.340.21 15.12 3.21 2 4m 楼层D?171.28?10kN?

表3.8 2～4层框架柱D值计算（层高3米）

轴线 位置 i?i?2icb i ??2?i12ic?2 h(104kN/m) D??ic12 h2柱根数n (104kN?m) A柱 ○中框架 2?4.882?11.70?0.42 0.17 11.70?1.33=15.6 2.65 7

边框架 2?3.662?11.70?0.31 0.13 15.6 2.03 2 B柱 ○C柱 ○D柱 ○中框架 边框架 2?(4.88?9.60)?1.24 2?11.702?(7.27?3.66)?0.93 2?11.700.38 0.32 0.38 0.32 0.29 0.30 15.6 15.6 15.6 15.6 15.6 15.6 5.93 4.99 5.93 4.99 4.52 4.68 7 2 5 2 2 2 中框架 1.24 边框架 0.93 中框架 边框架 2?(4.88?4.80)?0.83 2?11.702?(3.66?6.27)?0.85 2?11.70边柱 中框架 0.42 边框架 0.31 E～○H柱 ○中框架 4?4.80?0.82 2?11.700.17 0.13 0.29 15.6 15.6 15.6 2.65 2.03 4.52 4 1 2 边框架 4?6.272?11.70?0.35 0.35 15.6 5.46 2 I柱 ○中框架 2?4.802?11.70?0.41 0.17 15.6 2.65 2 边框架 2?6.272?11.70?0.54 0.21 15.6 3.28 2 楼层D?176.58?104kN?m

表3.9 底层框架柱D值计算（层高5.15米）

轴线 位置 i?i?2icb ??i 2?i12ic?2 h(104kN/m) 12D??ic2 h柱根(104kN?m) 数n 中框A柱 ○架 边框架 B柱 ○中框2?4.88?0.71 2?6.832?3.66?0.54 2?6.832?(4.88?9.60)?2.12 2?6.830.26 6.83?1.33=9.08 9.08 9.08 2.36 7 0.21 0.51 1.91 4.63 2 7

架 边框架 中框C柱 ○架 边框架 中框D柱 ○架 边框架 中框边柱 架 边框架 中框E～○H柱 ○架 边框架 中框I柱 ○架 边框架 2?(7.27?3.66)?1.60 2?6.830.44 9.08 4.00 2 2.12 0.51 9.08 4.63 5 1.60 2?(4.88?4.80)?1.42 2?6.830.44 9.08 4.00 2 0.42 9.08 3.81 2 2?(3.66?6.27)?1.45 2?6.830.42 9.08 3.81 2 0.71 0.26 9.08 2.36 4 0.54 4?4.80?1.41 2?6.834?6.27?1.84 2?6.830.21 9.08 1.91 1 0.41 9.08 3.72 2 0.48 9.08 4.36 2 2?4.80?0.70 2?6.832?6.27?0.92 2?6.830.26 9.08 2.36 2 0.32 9.08 2.91 2 m 楼层D?145.19?104kN?横向楼层总抗侧刚度：

2～12层 ?D?124.18?3?130.69?3?171.28?2?176.58?3?1636.91?104kN/m

4m 底层 D?145.19?10kN?楼层柱平均抗侧刚度：

1D?H?Dihi?i?1121(1636.91?3?145.19?5.15)?148.32?104kN/m 38.15

平均层高h?38.15?3.18m 12框架抗推刚度：

Cf?Dh?148.32?3.18?444.96?104kN

3.3.2 剪力墙刚度计算 1）7层～12层

剪力墙墙厚为200mm，混凝土强度等级为C30。

墙肢面积：A?[2.6?0.1?2.39?0.2?2.2?0.2?2?0.2?(2.39?1.1)]?2?3.388m 由于横向不对称，故x轴离下边界的距离：

2x?0.2?2.2?3?1.3?0.2?4.98?2.5?(4.98?2.2)?0.2?0.1?1.26m

3.388剪力墙惯性矩：

0.2?2.234.98?0.232Iw?(?0.2?2.2?0.16)?3??4.98?0.2?1.042?1212 330.745?0.21.29?0.2(?0.745?0.2?1.262)?2??1.29?0.2?1.262?2.53m41212EIw?3.0?107?2.53?7.59?107kN?m2

2）底层～6层

剪力墙墙厚为200mm，混凝土强度等级为C30。 墙肢面积：

A?[2.4?0.125?2.39?0.25?2.2?0.25?2?0.25?(2.39?1.1)]?2?4.185m2 x?0.25?2.2?3?1.3?0.25?4.98?2.5?(4.98?2.2)?0.25?0.1?1.27m

4.185剪力墙惯性矩：

0.25?2.234.98?0.2532Iw?(?0.25?2.2?0.16)?3??4.98?0.25?1.042?1212 330.745?0.251.29?0.25(?0.745?0.25?1.262)?2??1.29?0.25?1.262?3.17m41212EIw?3.0?107?3.17?9.51?107kN?m2

按层高加权平均：

7.59?107?3?6?9.51?107?3?5?9.51?107?5.15?8.60?107kN?m2 ?EIw?38.153.3.3 框架侧移计算

（1）水平荷载作用下框架的层间位移可按下式计算：

?uj?Vj?D

ij顶层侧移是所有各层层间侧移之和：

u???ujj?1n

具体计算过程如表3.10所示。

表3.10 横向风荷载作用下的水平位移计算

层次 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 nz(m) 37.65 34.65 31.65 28.65 25.65 22.65 19.65 16.65 13.65 10.65 7.65 4.65 Pv(kN) 6.30 7.11 6.68 6.28 6.01 5.78 5.51 5.24 5.01 4.75 4.48 5.37 Vj(kN) 6.30 13.41 20.09 26.37 32.38 38.16 43.67 48.91 53.92 58.67 63.15 68.52 ?D(kN/m) 124.18?104 124.18?104 124.18?104 130.69?104 130.69?104 130.69?104 ?uj(10?4m) ?uj/h(m) 0.0507 1/590000 0.1080 1/280000 0.1618 1/190000 0.2018 1/150000 0.2478 1/120000 0.2920 1/100000 0.2550 1/120000 0.2856 1/110000 0.3054 1/100000 0.3323 0.3576 1.3842 1/90000 1/80000 1/30000 171.28?104 171.28?104 176.58?104 176.58?104 176.58?104 49.50?104 u???uj?3.982?10?4m

j?1本结构最大位移与层高之比在底层，其值为1/30000,满足侧移限值1/550。 （2）水平地震作用下，框架的弹性位移的计算，如下表所示。 表3.11 水平地震作用下层间地震剪力和弹性位移计算

层次 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ?nVi(kN) 554.13 1065.93 1534.05 1958.49 2339.24 2676.32 2983.97 3245.81 3461.85 3632.09 3750.94 3829.63 ?D(104kN/m) 124.18 124.18 124.18 130.69 130.69 130.69 171.28 171.28 176.58 176.58 176.58 145.19 1686.41 ui?Vi Diui hi1/7500 1/3333 1/2500 1/2000 1/1667 1/1500 1/1765 1/1579 1/1500 1/1429 1/1429 1/1154 ??e? 0.0004 0.0009 0.0012 0.0015 0.0018 0.0020 0.0017 0.0019 0.0020 0.0021 0.0021 0.0026 1/550 u???uj?0.0202m

j?1由表数据可知，满足侧移限值要求。

（3）由表3.10和表3.11的比较可见，地震作用下的侧移较大，应对地震作用下的刚重比和剪重比进行验算。

倒三角形荷载作用下，q=208.87kN/m，u=0.0202m，H=38.15m。 等效侧向刚度：

11qH411?208.87?38.154EJd???200.78?107kN/m2

120u120?0.0202EJdH2?Gi?1n200.78?107??9.43?2.7 238.15?121892.07?1.2i故不必考虑重力二阶效应影响。 各层剪重比计算入下表所示。

表3.12 各层剪重比

层号 Gi(kN) 9932 9956.2 9956.2 9956.2 9956.2 9956.2 10439.98 10439.98 10439.98 10439.98 9971.61 10447.54 ?Gj(kN) j?inVEKiVEKi(kN) 554.13 1065.93 1534.05 1958.49 2339.24 2676.32 2983.97 3245.81 3461.85 3632.09 3750.94 3829.63 ?Gj?in j12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 9932 19888.2 29844.4 39800.6 49756.8 59713 70152.98 80592.96 91032.94 101472.92 111444.53 121892.07 0.056 0.054 0.051 0.049 0.047 0.045 0.043 0.040 0.038 0.036 0.034 0.031 由表3.12可见，各层的剪重比均大于0.016，满足对剪重比的要求。

3.4 框架结构的内力计算

框架结构上作用的荷载包括恒载、活载和水平风荷载和地震作用。框架在恒载、活载、风载和地震作用下的内力计算按下列方法：

在恒载作用下的内力采用迭代法计算， 活载作用下的内力采用分层法计算； 风载及地震作用下的内力采用D值法计算。

此处要说明的是在竖向活载作用下，可不考虑楼层折减系数与活荷载的最不利布置，而按满布计算,为了弥补由此而引起的不利影响，梁跨中弯矩应乘以1.1～1.2的系数。

3.4.1 恒荷载作用下的内力计算

(1) 图3.3中梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，在求固端弯矩时，将梯形分布荷载及三角形荷载化作等效均布荷载。

顶层： ??2.1?0.29 27.2g边?gAB1+gAB2(1-2?2+?3) =4.83+24.91?(1-2?0.2922+0.2923) =26.11kN/m55g中?gBC1+gBC2=4.01+?12.45=11.79kN/m

88标准层： ??2.1?0.2912 7.2g边?gAB1+gAB2(1-2?2+?3) =9.71+18.9?(1-2?0.2922+0.2923) =25.86kN/m55g中?gBC1+gBC2=4.02+?9.45=9.93kN/m

88(2) 由于本建筑结构、荷载对称，侧移可忽略不计，故可采用迭代法进行内力计算，并可利用结构的对称性取一半进行计算。由前述的梁柱等的刚度可根据下式求得几点各杆端的弯矩分配系数：

*1iik???uik* 2?iik(i)0同时计算荷载作用下各杆端产生的固端弯矩Mik，并写在相应的各杆端上，求出

汇交于每一节点的各杆固端弯矩之和Mig，把它写在该节点内框中。

?，即： 按下式计算每一杆件的近端转角弯矩Mik??uik(Mig??Mki?) Mik(i)?为汇交于节点i各杆的远端转角弯矩之和。最初可假定为零，按上式式中，?Mki(i)进行演算时，可选择任节点开始(一般从不平衡弯矩最大的节点开始)，循环若干轮，

?值记在相应的杆端直至全部节点上的弯矩值达到要求的精度为止，每次算得的Mik处。

g??Mki? Mik?Mik?2Mik

将固端弯矩及分配系数表示于图3.5中。

图 3.5 各节点固端弯矩及分配系数

为清楚表达，计算结果将各节点分配的最终弯矩制成下表。

表3.13 最终弯矩的分配

层次 节点 1 12 2 3 4 5 11 6 7 8 9 10 10 11 12 13 9 14 15 16 17 8 18 19 20 21 7 22 23 24 6 25 26 左端弯矩 0.00 105.47 10.23 86.32 0.00 104.41 22.64 99.36 0.00 104.82 27.22 92.21 0.00 106.73 25.28 95.93 0.00 105.50 26.04 93.72 0.00 104.71 27.22 92.05 0.00 103.59 上端弯矩 0.00 0.00 0.00 0.00 56.74 -43.36 45.29 -60.35 44.68 -38.60 38.44 -44.01 47.40 -38.27 37.34 -47.64 44.01 -39.67 39.06 -47.02 48.48 -40.25 40.25 -47.96 39.17 -33.69 右端弯矩 -75.95 -50.75 -70.25 0.00 -97.70 -24.38 -104.00 0.00 -92.47 -26.75 -104.84 0.00 -96.49 -28.18 -101.78 0.00 -92.21 -26.17 -104.78 0.00 -92.32 -27.15 -104.82 0.00 -101.23 -24.84 下端弯矩 75.94 -51.73 56.60 -86.24 41.11 -36.79 36.21 -39.24 47.82 -39.34 39.01 -48.21 39.97 -40.30 39.15 -48.43 48.26 -39.64 39.61 -46.79 43.93 -37.27 37.30 -44.20 62.21 -53.93

27 28 29 5 30 31 32 33 4 34 35 36 37 3 38 39 40 41 2 42 43 44 45 1 46 47 48 24.82 101.26 0.00 106.90 16.53 104.79 0.00 107.21 16.69 102.67 0.00 105.08 16.16 104.80 0.00 103.64 16.71 106.78 0.00 105.15 21.90 99.32 33.69 -39.28 55.61 -47.67 47.66 -55.59 49.82 -43.90 43.90 -49.82 53.43 -44.92 44.92 -53.42 49.36 -44.58 44.58 -49.36 68.02 -39.41 39.41 -68.02 -103.58 0.00 -104.80 -16.53 -106.91 0.00 -102.67 -16.69 -107.21 0.00 -104.80 -16.16 -105.08 0.00 -106.78 -16.71 -103.64 0.00 -99.32 -21.90 -105.15 0.00 53.92 -62.14 49.41 -42.65 42.65 -49.43 53.08 -46.54 46.54 -53.08 51.57 -43.94 43.94 -51.57 57.59 -42.31 42.31 -57.59 31.38 -28.71 43.80 -31.38

41.1197.7056.7466.51104.4143.3636.7924.3817.1747.8292.4744.6868.93104.8238.6039.3426.7521.7539.9796.4947.4065.9692.2144.0168.7192.3248.4869.06101.2339.1765.16104.8055.6161.72102.6749.8262.63104.8053.4362.63106.7819.3662.6399.3268.0265.34106.7338.2740.3028.1819.81105.5039.0639.6126.1720.5748.26104.7140.2537.2727.1521.7543.93103.5933.6353.9324.8419.3562.21106.9047.6742.6516.5311.0649.41107.2143.9046.5416.6711.2253.08105.8044.9243.9416.1610.6951.57103.6444.5842.3116.7111.2457.59105.1539.4128.7121.9016.4331.3815.6914.36

图3.6 恒载作用下的弯矩图（单位：kN·m）

75.810.376.510.171.510.171.310.171.010.170.810.170.610.170.610.170.610.170.810.171.010.171.58.860.573.073.173.573.673.873.973.873.673.473.061.2

图3.7恒载作用下的梁的剪力图（单位：kN）

152.1172.8172.73297.1192.83338.0317.13442.2358.03503.2462.23587.5523.23668.24607.53733.0688.43833.2753.03878.5853.23998.0898.531024.51018.31162.61053.211170.41191.311327.11355.811491.91199.111316.11344.811461.81520.211656.61490.511608.81685.311821.31637.511759.61850.011987.41788.312016.11

图3.8 恒载作用下柱的轴力图（单位：kN）

当已知框架M图求V图，以及已知V图求N图时，可采用结构力学取脱离体的方法进行计算。

恒荷载作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如图3.6、图3.7、图3.8所示。 3.4.2 活荷载作用下的内力计算

根据用位移法或力法等解多层跨框架在竖向荷载作用下的计算结果可知，它的侧移是极小的，而且每层梁上的荷载对其它各层梁的影响也很小，故本设计采用分层法计算其内力。由平面图看出，本工程结构及荷载分布比较均匀，可以选取典型

B、○C、○D轴框架平面框架进行计算，这里取横向③轴框架，纵向框架需选取○A、○

进行计算。

采用分层法计算内力时，本设计为了简便起见，假定： 1.在竖向荷载作用下，多层多跨框架的侧移极小而忽略不计。 2.每层梁上的荷载对其它各层梁的影响可以忽略不计。

按上述假定，计算时将各层梁及其上、下柱所组成的框架作为一个独立的计算单元分层计算，用力矩分配法求出各层框架的弯矩图。为减小计算简图带来的误差，令除底层各柱以外，其余各层主柱的线刚度乘以0.9的折减系数，并取传递系数为1/3，底层柱的传递系数取1/2。

分层计算所得的梁弯矩即为其最后的弯矩；因每一层柱属于上、下两层，所以每一柱的弯矩需由上、下两层计算所得的弯矩值迭加得到。

框架节点处的最终弯矩之和常不等于零而接近于零，这是由于分层计算框架所引起的，若欲进一步修正，则可对此节点的不平衡力矩作一次弯矩分配。

此处要说明的是在竖向活载作用下，可不考虑楼层折减系数与活荷载的最不利布置，而按满布计算,为了弥补由此而引起的不利影响，梁跨中弯矩应乘以1.1～1.2的系数（本设计取1.2）。

（1）先计算弯矩分配系数，③轴框架各节点弯矩分配系数计算结果见下表

表 3.14 各节点弯矩分配系数

层数 12 11 10 A轴 下柱 0.511 0.338 0.338 上柱 0.000 0.338 0.338 梁 0.489 0.324 0.324 下柱 0.260 0.206 0.206 B轴 上柱 0.000 0.206 0.206 梁左 0.249 0.198 0.198 梁右 0.491 0.390 0.390

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0.382 0.338 0.338 0.514 0.406 0.411 0.406 0.406 0.307 0.364 0.338 0.338 0.273 0.406 0.398 0.406 0.406 0.473 0.254 0.324 0.324 0.213 0.188 0.191 0.188 0.188 0.220 0.208 0.229 0.229 0.350 0.296 0.322 0.296 0.296 0.215 0.199 0.229 0.229 0.188 0.296 0.290 0.296 0.296 0.331 0.200 0.198 0.198 0.162 0.137 0.139 0.137 0.137 0.153 0.393 0.344 0.344 0.300 0.271 0.249 0.271 0.271 0.301 同样，在求固端弯矩时，将梯形分布荷载及三角形荷载化作等效均布荷载。 顶层： ??2.1?0.29 27.2g,边?gAB(1-2?2+?3) =2.1?(1-2?0.2922+0.2923) =1.79kN/m55g,中?gBC=?1.05=0.66kN/m

88固端弯矩： MAB?MBC?MCB?1，21g边l边??1.79?7.22?7.73kN?m 12121，21g中l中??0.66?1.052?0.97kN?m 331，21g中l中??0.66?1.052?0.49kN?m 66

标准层： ??2.1?0.2912 7.2g,边?gAB(1-2?2+?3) =8.4?(1-2?0.2922+0.2923) =7.18kN/m

55g,中?gBC=?4.2=2.63kN/m

88固端弯矩： MAB?MBC?1，21g边l边??7.18?7.22?31.02kN?m 12121，21g中l中??2.63?1.052?3.87kN?m 33MCB?1，21g中l中??2.63?1.052?1.93kN?m 66（2）弯矩分配的计算过程如图3.9—图3.17所示。

图 3.9 顶层弯矩分配计算过程

图3.10 10—11层弯矩分配计算过程

图3.11 9层弯矩分配计算过程

图3.12 7、8层弯矩分配计算过程

图3.13 6层弯矩分配计算过程

图3.14 5层弯矩分配计算过程

图3.15 4层弯矩分配计算过程

图3.16 2、3层弯矩分配计算过程

图3.17 底层弯矩分配计算过程

（3）分层计算的结果在节点不平衡，因此，还需要再进行一次分配，见下图3.15。

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