土木工程毕业设计 - 房屋设计计算书

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1 引 言到了大学四年级下学期后，我们就开始了最后的工作毕业设计,毕业

设计是土木工程专业本科培养计划中间的最后一个重要的环节，也是最重要的综合性实践环节，目的是通过毕业设计这一个时间较长的专门环节，培养我们综合应用所学公共基础课、专业基础课及专业课知识和解决具体工程设计问题所需的综合能力和创新能力。

毕业设计要求我们在指导老师的指导下，独立系统地完成一项工程设计，解决与之相关的问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强等显著特点。因而能培养我们的综合素质、增强我们的工程意识和创新能力，体现了在我们平时学习中无法代替的重要作用。

毕业设计不仅是对大学四年所学知识的总结，也是对我们能力的一次考验.这对我们以后的工作有很大的帮助。本次我所选做的毕业设计的课题是《中学实验楼设计》在老师的指导下，我进行了本次毕业设计。

建筑设计说明中详细阐述了建筑要求，满足了建筑功能要求，采用了合理的技术措施，具有良好的经济效果。建筑设计在整体工程设计中起着主导和先进的作用，除考虑上述各种要求，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以较少的材料、劳动力、投资和时间来实现各种要求，使建筑达到适用、坚固、美观的要求。

结构设计说明归纳了结构计算的程序，包括设计依据、设计原则、主体工程设计、结构设计方案及布置、施工材料及其它要求。

结构设计计算根据建筑设计选择可行的结构方案，进行结构计算及构件设计、结构布置及构造设计等。结构计算书中详细阐述了荷载计算和内力组合、抗震计算、柱下独立基础设计、墙体的高厚比验算、雨篷设计等。

在本设计中主要进行了框架设计、基础设计以及其它构件设计，基本上是一个内容比较全面、难度比较适宜的设计。在设计中运用了AutoCAD、PKPM等一系列计算机辅助设计软件，这也对自己的计算机知识和软件运用能力有了一定帮助。

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本设计从建筑到结构是一个较为完整的设计过程，通过毕业设计复习和巩固了以前所学知识，把主要原本分散的知识联系成一个完整的体系，并运用于设计中；本次毕业设计培养了我进行独立设计的基本能力，为我以后的学

习与学习打下了坚实的基础。

鉴于设计书的实践性强、质量高，因此，本设计书力求扩大知识面；力求综合运用所学学科的基本理论和知识，以满足设计任务；力求理论联系实际；力求符合新规范、新标准和有关技术法规；着重结构计算。

本设计书在编写时，内容上尽量符合设计需要；文字上简明扼要，并附有相应的表格和图形，通俗易懂。

由于毕业设计时间仓促，本设计内容繁多，本人能力和经验均有一定的局限，本书中难免会有失稳妥之处，还望老师批评指正，提出宝贵意见，本人不胜感激。

在本次毕业设计中，我的指导老师在百忙之中倾注了大量时间和精力，给予了重要的指导，在此表示衷心的感谢。

2 建筑设计说明

2.1 工程概况

要求设计占地面积为1500㎡，建筑面积约5000㎡。建筑设计要求建筑物造型美观、新颖，满足各项使用功能要求，功能组合合理；结构设计要求结构布置合理，构件设计经济合理。

2.2 工程设计依据

2.2.1 工程设计原始资料.

基本雪压S0=0.35kN/㎡, 基本风压ω0=0.35kN/㎡ 抗震设计烈度：7度，第一组。 2.2.2 规范

国家相关建筑设计规范标准

2.3 建筑设计的目的和要求

通过毕业设计初步了解民用建筑设计原理，熟悉应用建筑规范和建筑标准图集。初步掌握建筑设计的基本方法和步骤，了解建筑各细部的构造做法。本着“布

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局合理，功能齐全，技术先进，美观大方，经济合理”的原则设计一座实用，经济，坚固，美观的现代化教育建筑。

2.4 建筑剖面设计

剖面设计确定建筑物各部分高度，建筑层数，建筑空间组合与利用以及建筑剖面中的结构，构造关系。设计内容应包括：

第一：确定房间的剖面形状、尺寸及比例关系； 第二：确定房间的层数各部分的标高；

第三；确定天然采光自然、通风、保温、隔热、屋面排水及选择建筑构造方案；

第四：确定主体结构及围护结构的方案； 第五：进行房间竖向空间的组合。 2.4.1 房间的剖面形状

中学实验楼的剖面形状都采用矩形。这是因为矩形剖面简单、规整、便于竖向空间的组合，易于获得简洁而完整的体形，同时结构简单，施工方便。同时也能满足使用要求。同时矩形的剖面的形状规整、简洁、有利于梁板式结构的布置。 2.4.2 房间各部分高度的确定

房间的净高和层高：

确定试验楼间的净高和层高的因素： 第一：实验楼中教学设备及学生活动的要求； 第二：实验楼采光和通风的要求；

第三：实验楼的结构高度及布置方式的要求； 第四：建筑经济效果； 第五：试验室内空间的比例。

设计中根据实验楼净高一般为3.30m-3.60m的规定采用实验室的净高为3.60m，办公室的净高采用与实验室相同的高度。同时这样的高度也能够符合建筑采光及通风的要求。

窗台的高度：

对于实验楼的窗台过高，课桌椅将全部或大部分处于阴影处，影响使用效果。因此一般取高度为900-1000mm，这样窗台距离桌面的高度控制在100mm-200mm。

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因此设计中外墙窗台高度设计为1000mm。内墙采用高窗，窗台必须高一点，这样避免走道内的行人对实验室内的影响。

室内外地面高差设计：

为了防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，一般民用建筑常把室内地坪适当提高，以使建筑物室内外形成一定的高差，该高差主要由以下的因素确定：

第一：内外联系方便；

第二：防水、防潮要求；地形及环境要求； 第三：建筑物性格特点。

综合考虑各种因素和中学实验楼的特点室内外的高差确定为450mm。台阶高度采用150mm高，三阶台阶。室内地面标高为+0.000m，室外地面的标高为-0.450m。

2.4.3 房屋的层数确定

选择中学实验楼的层数时综合考虑了它的使用要求，建筑结构，材料和施工的要求，建筑基地环境与城市规划的要求。即教学实验楼的层数要满足使用人数的要求并保证其人员活动的安全。同时有利于一般的建筑结构形式的实现。教学楼的高度也考虑到学校整体环境的适应问题。综合这些要求试验楼的层数确定为教学部分五层。

2.5 建筑体型和立面的设计

建筑不仅要满足人们的物质功能的要求，而且要满足人们精神文化方面的要求。为此，不仅要赋予建筑实用性，同时也要赋予建筑美观的属性。建筑的美观主要是通过内部空间和外部造型的艺术处理来体现，同时也涉及到建筑的群体空间布局，而其中建筑物的外部形象广泛的被人们所接触，对人们的精神感受上产生的影响尤为深刻。

2.5.1 影响体型和立面的因素

第一：使用功能； 第二：物质技术条件； 第三：城市规划及环境条件； 第四：社会经济条件。

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2.5.2 体型设计

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选择教学实验楼体型时主要考虑到基地环境和使用功能的要求。要求建筑物不单调，要有艺术感，那么建筑体型就不能采用单一的体型，要采用复杂的体型。复杂体型一般由两个以上体量组合而成，体型丰富。中学实验楼兼有实验和办公两种功能，将教学与办公分别置于两种单独的体型中，再将他们相互的组合，这样就充分优化了教学实验楼的功能区分，避免了相互的干扰。设计中将办公部分置于中间，两边对称布置实验室，这样也使整个建筑看起来均衡、稳重。尤其采用对称的均衡更使整个实验楼显得稳重。同时不高的室内外高差又使教学实验楼不失亲切感。 2.5.3 立面设计

进行实验楼立面设计时主要通过虚实与凹凸的对比来使建筑的立面丰富。 南立面中大面积的窗户形成了“虚”，而窗户间的墙体则形成了“实”。大面的“虚”配以小面积的“实”使建筑获得轻巧、开朗的效果。南立面中上下窗户间的墙体上做银灰色的铝合金的装饰骨架，使墙体部分的视觉感受更加丰富。北立面外凸的柱子上下贯通给人以挺拔、高耸、向上的感觉。墙体部分使用黄色高级外墙涂料则使教学楼在轻巧、开朗中透出一份宁静。东西立面是大面积的墙体，容易造成呆板的感觉，因此利用线条将大面积的墙体分成小块。设计中通过合理的利用玻璃幕墙来装饰立面，从而使采光效果更好，通过屋顶的装饰使建筑的造型给人一种积极向上的感觉。

2.6 构造设计

构造设计主要解决建筑各组成部分的构造原理和构造方法。它是建筑设计中不可缺少的一部分，其任务是根据建筑的功能、材料、性能、受力情况、施工方法和建筑艺术等要求选择经济合理的构造方案，并作为建筑设计中综合解决技术问题及进行施工图设计的依据。 2.6.1 影响建筑构造设计的因素

第一：外部作用里的影响； 第二：气候条件的影响； 第三：认为因素的影响； 第四：建筑技术的影响；

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第五：建筑标准的影响。 2.6.2 建筑构造设计的原则：

第一：坚固实用； 第二：技术先进； 第三：经济合理； 第四：美观大方。 2.6.3 墙体和基础设计

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本设计为框架结构，墙体都为填充墙。由于填充墙不承受外来的荷载，且本身的重量还要由楼板和梁来承受，因此设计应使用墙自重轻，厚度薄，便于施工，有一定的隔声能力，同时还要能够满足特殊使用部位如实验室、卫生间等处的防水、防火、防潮的要求。

综合以上的要求本设计中所有的教室、办公室的墙体都采用240厚的蒸压灰砂砖，卫生间的墙体采用实心砖。

本设计的地基情况良好，可以采用柱下独立基础。 2.6.4 楼地面设计

楼地层包括楼板层和地平层，是水平方向分隔房间空间的承重构件，楼板分割上下楼层的空间，地坪层分隔大地与底层的空间。由于他们所处的位置不同、受力不同，因而结构层有所不同。楼板层的结构层为楼板；地坪层的结构层为垫层。

楼板层的设计要求：

第一：具有足够的刚度和强度； 第二：满足隔声，防火的要求； 第三：满足建筑经济的要求。

地坪层与楼板层一样，是人们日常生活、工作、生产直接接触的地方，根据不同房间对面层的不同要求，面层应坚固耐磨、表面平整、光洁、不起尘、易清洗。对于居住和人们长时间停留的房间，要求有较好的蓄热性和弹性；浴室、厕所要求耐潮湿、不透水；厨房、锅炉房要求防水、耐火；实验室要求耐酸碱、耐腐蚀。

本设计的房间用途主要是试验室和办公室。人流量较大，因此采用水磨石地面。因为水磨石地面具有良好的耐磨性、耐久性、防水防火性，并具有质地美观、

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表面光洁、不起尘、易清洗等优点，而且经济性好。 2.6.5 屋顶设计

屋顶一般可以分为平屋顶和坡屋顶。屋顶的设计应该考虑满足功能、结构、建筑三方面的要求。屋顶是建筑物的围护结构，应能抵御自然界各种环境因素对建筑的不利影响。其次屋顶还应具有抵御气温的影响。屋顶还要承受风、雨、雪的荷载及自身的重量，上人屋面还要承受人和设备的重量。因此必须具备一定的强度和刚度。屋顶是建筑的外部形体的重要组成部分，屋顶的造型对建筑的造型具有影响。

同时屋顶的设计应该利于迅速的排水。屋顶的排水方式分为有组织排水和无组织排水两大类。排水方式的选择应该满足下列要求：

第一：高度较低的建筑为了控制造价，宜采用无组织排水。 第二：积灰多的屋面应采用无组织排水。

第三：有腐蚀性介质的工业建筑也不宜采用有组织排水。 第四：在降雨量大的地区或房屋较高的地区应采用有组织排水。 第五：临街建筑的排水向人行道时宜采用有组织排水。

本设计为中学试验楼，地处合肥地区，属于丘陵地带，雨水量一般。采用不上人屋面。不上人屋面的做法采用标准做法可见施工说明。屋顶的排水采用有组织排水，利用结构进行找坡。屋面采用刚性防水，防水效果好、耐久性好，同时屋面刚性防水的耐磨性好。

3 结构设计说明

钢筋混凝土框架结构广泛应用于教学、住宅、办公、商业、旅馆等民用建筑。这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同房间造型。因此这次设计的中学实验楼采用钢筋混凝土框架结构。

3.1 结构体系的选择

3.1.1 框架结构组成

框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。整个房屋采用这种结构形式称为框架

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结构或纯框架结构。 3.1.2 框架结构种类

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框架结构根据施工方法的不同分为整体式、装配式和装配整体式三种。整体式又称全现浇框架，它由现场支模浇筑而成，整体性好，抗震能力强。本次设计的工程采用现浇整体式框架。 3.1.3 框架结构布置

按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承重和纵横向承重三种布置方案。

本次设计的试验楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由横向框架承担，楼板为预制板时应沿横向布置，楼板为现浇板时，一般需设置次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要承受横向的水平风载和地震荷载。在房屋的纵向则设置连系梁与横向框架连接，这些联系梁与柱实际上形成了纵向框架，承受平行于房屋纵向的水平风荷载和地震荷载。

3.2 构件初估

3.2.1 柱截面尺寸的确定

柱截面高度可以取h=(1/12-1/6)H，H为层高；柱截面宽度可以取为b??1?2/3?h。选定柱截面尺寸为450mm×450mm 3.2.2 梁尺寸确定

框架梁按梁跨度的1/12～1/8估算，宽度按梁高的1/4～1/2估算；次梁高为跨度的1/18～1/12估算，宽为高的1/3～1/2由此估算。该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定横向框架梁350mm×800mm，走道梁300mm×600mm，纵向框架梁300mm×600mm。 3.2.3 楼板厚度

楼板为现浇双向板，根据经验板厚取100mm。

3.3 基本假定与计算简图

3.3.1 基本假定

第一：平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。

第二：由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转

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影响。

3.3.2 计算简图

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在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后面所述。

3.4 荷载计算

高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和风力。地震作用计算方法按《建筑结构抗震设计规范》进行，对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。在本次毕业设计过程中水平方向只要考虑地震作用。

竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。

3.5 内力计算及组合

3.5.1 竖向荷载下的内力计算

竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。 3.5.2 水平荷载下的计算

利用D值法计算出框架在水平荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力按照该榀框架各柱的刚度比进行分配，算出各柱的剪力，再求出柱端的弯矩，利用节点平衡求出梁端弯矩。 3.5.3 内力组合

第一：荷载组合。荷载组合简化如下： （1）恒荷载+活荷载 （2）恒荷载+地震荷载

（3）恒荷载+地震荷载+活荷载。

第二：控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。

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框架梁控制截面及不利内力为：支座截面?Mmax，?Vmax跨中截面Mmax。 框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的N、V，Nmax及相应M、V，Nmin及相应M、V。

3.6 基础设计

根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用经济性好，受力较好的独立基础。

3.7 施工材料

第一：本工程中所采用的钢筋箍筋为Ⅰ级钢，fy=210N/mm2,主筋为Ⅱ级钢， fy=300N/mm2。

第二：柱梁钢筋混凝土保护层为35mm,板为15mm。 第三：钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。 第四：本工程所有混凝土强度等级均为C30。

第五：墙体外墙及疏散楼梯间采用240厚蒸压灰砂砖。

3.8 施工要求及其他设计说明

第一：本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载（均布），当外荷载达到3.0kN/m时，应采取可靠措施予以保护。

第二：本工程女儿墙压顶圈梁为240mm×100mm，内配4φ8，φ6@250，构造柱为240mm×240mm，内配4φ10，φ6@250，间隔不大于2000mm

第三；施工缝接缝应认真处理，在混凝土浇筑前必须清除杂物，洗净湿润，在刷2度纯水泥浆后，用高一级的水泥砂浆接头，再浇筑混凝土。

第四：未详尽说明处，按相关规范执行。

4 设计计算书

4.1设计原始资料

基本风压WO=0.35 kN/m2

抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组，设计基本地震加速度值为0.15g。

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地质条件：二类 Tg=0.35s

4.2 结构布置及计算简图

根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求，进行了建筑平面、立面、及剖面设计其各层建筑平面剖面示意图如建筑设计图，主体结构5层，层高均为3.6m。

填充墙面采用240 mm厚的灰砂砖砌筑，门为木门，窗为铝合金窗，门窗洞口尺寸见门窗表。

楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm，主梁截面高度按梁跨度的1/12～1/8估算，宽度按梁高的1/4～1/2估算；次梁高为跨度的1/18～1/12估算，宽为高的1/3～1/2由此估算的梁截面尺寸见表1，表中还给出柱板的混凝土强度等级。C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）

梁截面尺寸 表4.1

横梁（b?h） 层次 砼强度 AC跨 1-5 C30 350?800 CD跨 300?600 DF跨 350?800 300?600 纵梁(b?h) 截面尺寸可根据式 Ac?N/nfc估算 表2查得该框架结构在24m以下，抗震等级为三级，其轴压比值n =0.85，柱尺寸取450mm×450mm

抗震等级分类 表4.2

烈 度 结构类型 6 高度/m 框架结构 框架 大跨度框架 ≤24 四 三 ＞24 三 ≤24 三 二 7 ＞24 二 ≤24 二 一 8 ＞24 一 9 ≤24 一 一

表3 轴压比限值

抗 震 等 级 结构类型 一 框架结构 0.65 二 0.75 三 0.85 11

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基础采用柱下独立基础，基础底面距离室外地平0.5m，室内外高差为0.45m,框架结构计算简图如图所示，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-5层柱高度即为层高3.6m，底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h1=3.6+0.45+0.5=4.55m。

4.3 荷载计算

4.3.1 恒载标准值计算 （1）屋面：（不上人）

找平层：20mm厚水泥砂浆 0.02?20=0.4 kN/m2 防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 0.4 kN/m2 找坡层：40mm 厚水泥石灰焦渣砂浆找平 0.04?14=0.56 kN/m2 保温层：120mm厚膨胀珍珠岩 0.12?7=0.84kN/m2 结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.10?25=2.5kN/m2 装饰层:10厚石灰抹底 0.01?17=0.17 kN/m2 合 计

4.87kN/m2

（2）标准层楼面

水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆素水泥浆结合一道） 0.65kN/m2 结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.10?25=2.5kN/m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01?17=0.17kN/m2 合 计 3.41kN/m2 ( 3 ) 梁自重

边跨横梁 b×h=350×800mm 0.35×(0.8-0.10)×25=5.95 kN/m 10mm厚砂浆抹灰层 0.01×(0.8-0.10+0.35)×2×17=0.35 kN/m 合 计 6.30 kN/m 中跨横梁 b×h=300×600mm 0.35×(0.6-0.10)×25=3.60 kN/m 10mm厚砂浆抹灰层 0.01×(0.6-0.10+0.35)×2×17=0.14 kN/m

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合 计 3.74 kN/m 中跨横梁 b×h=300×600mm 0.35×(0.6-0.10)×25=3.60 kN/m 10mm厚砂浆抹灰层 0.01×(0.6-0.10+0.35)×2×17=0.14 kN/m 合 计 3.74 kN/m 基础梁 b×h=250×400mm

梁自重 0.25×0.4×25=2.5kN/m 合 计 2.5kN/m （4） 柱自重 b×h=450×450mm 0.45×0.45×25=5.06 kN/m 10mm混合砂浆 0.01×0.45×4×17=0.31 kN/m 合 计 5.37 kN/m （5）外纵墙自重 标准层

纵墙 （3.6-1.8-0.6）×0.24×18=5.184kN/m 铝合金窗 0.35×1.8=0.63kN/m 水泥刷外墙面 0.5×(3.6-1.8)=0.9kN/m 水泥刷内墙面 0.36×(3.6-1.8)=0.648kN/m 合 计 7.33kN/m 底层

纵墙 （4.6-1.8-0.5-0.6）×18×0.24=7.35kN/m 铝合金窗 0.35×1.8=0.63kN/m 瓷砖外墙面 0.9×19.8=17.82kN/m 水泥刷内墙面 0.5×(3.6-1.8)=0.9kN/m 合 计 26.7kN/m（6）内纵墙自重 标准层

纵墙（240灰砂砖） 0.24×18×（3.6-0.6）=12.96kN/m 水泥刷墙面 0.36×2×（3.6-0.6）=2.16kN/m 合 计 15.12kN/m 底层

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纵墙 （4.6-0.6）×18×0.24=17.28kN/m 水泥刷墙面 0.36×2×（4.6-0.6）=2.88 kN /m 合 计 20.16kN/m 4.3.2 活载标准值计算

1、屋面和楼面活荷载标准值 不上人屋面 楼面: 教室 走廊

0.5kN/m2

2.0kN/m2

2.5kN/m2

4.3.3 竖向荷载作用下框架受荷载

1)A-1/A轴间框架梁 屋面板传荷载：

图4.1 荷载的传递示意图

板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载、荷载的传递示意图见图 恒载： 活载：

5.37kN/m2×2.25m×0.625×2＝18.53kN/m 2kN/m2×2.25m×0.625×2＝5.63kN/m

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楼面板传荷载： 恒载： 活载： 梁自重

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3.82kN/m2×2.25m×0.625×2＝10.74kN/m 2kN/m2×2.25m×0.625×2＝5.63kN/m

6.3kN/m

A-1/B轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁 恒载＝梁自重＋板传恒载

＝6.3kN/m＋18.53kN/m＝24.83kN/m

活载＝板传活载＝5.63kN/m 楼面梁 恒载＝梁自重＋板传荷载

＝6.3kN/m+10.74kN/m＝17.04kN/m

活载＝板传活载 ＝5.63kN/m 2)1/B-C轴间框架梁同A-1/B轴间框架梁 3)C-D轴间框架梁 屋板传荷载： 恒载： 活载：

6.98kN/m2×1.25m×5/8×2＝10.30kN/m 2kN/m2×1.25m×5/8×2=3.13kN/m

楼面板传荷载： 恒载： 活载： 梁自重

3.32kN/m2×1.25m×5/8×2＝5.97kN/m 2kN/m2×1.25m×5/8×2＝3.13kN/m

3.74kN/m

C-D轴间框架梁均布荷载为：

屋面梁 恒载＝梁自重＋板传恒载

＝3.74kN/m+10.30kN/m＝14.04kN/m

活载＝板传活载＝3.13kN/m 楼面梁 恒载＝梁自重＋板传荷载

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＝ 3.74kN/m+5.97kN/m＝9.71kN/m

活载＝板传活载＝3.13kN/m

4）D-1/D轴间框架梁均布荷载同1/B-C轴间框架梁均布荷载 5）1/D-F轴间框架梁均布荷载同A-1/B轴间框架梁均布荷载 6）A轴柱纵向集中荷载的计算 顶层柱

女儿墙自重：（做法：墙高900mm，100mm的混凝土压顶）

0.24m×1.1m×18kN/m3+25kN/m3×0.1m×0.24m+（1.2m×2m+0.24m）× 0.5kN/m2= 6.67kN/m

顶层柱恒载＝女儿墙自重＋梁自重＋板传荷载

=6.67kN/m×6m+3.74kN/m×（6m-0.45m）+6.59kN/m2×4.5/2m×0.77m×（6m-0.45m）

=40.02kN+20.76kN+63.37kN=124.15kN 顶层柱活载＝板传荷载

=2.0kN/m×4.5/2m×0.77×（6m-0.45m）=19.23kN

2标准层柱恒载＝外纵墙自重+梁自重+板传荷载

＝7.33kN/m×（6m-0.45m）+3.74kN/m×（6m-0.45m）+3.82

kN/m2×4.5/2m×0.77×（6m-0.45m）

=98.17kN

标准层柱活载＝板传活载

＝2.0kN/m2×4.5/2m×0.77×（6m-0.45m）=19.23kN

基础顶面恒载＝底层外纵墙自重+基础梁自重

＝26.70kN/m×（6m-0.45m）+2.5kN/m×（6m-0.45m） ＝160.6kN

7) C轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载＝梁自重+板传荷载

16

第17页 共85 页

＝3.74kN/m×（6m-0.45m）+6.59kN/m2×4.5/2m×0.77×（5m-0.45m）

1.2521.253??+6.59kN/m2×1.25m×?1?2?()?()?×（6m-0.45m）＝125.

66??顶层柱活载＝板传活载

＝2.0kN/m2×4.5/2m×0.77×（6m-0.45m）+2.0kN/m2×1.25m

1.2521.253??×?1?2?()?()?×（6m-0.45m）

66??=32.27kN

标准层柱恒载＝梁自重+内纵墙自重+板传荷载

＝3.74kN/m×（6m-0.45m）+15.12kN/m×（6m-0.45m）

+3.82kN/㎡×1.25×0.94×(6m-0.45m)+3.82kN/㎡×4.5/2×(6m-0.45)

= 20.76kN+83.92kN+24.91kN+36.73Kn =166.32kN

标准层柱活载＝板传活载

＝2.0kN/m2×4.5/2m×0.77×（6m-0.45m）+2.0kN/m2×

1.25m×0.94×（6m-0.45m）

＝32.27kN

基础顶层恒载＝基础梁自重+底层内纵向墙自重

＝2.5kN/m×（6m-0.45m）+20.16kN/m×（6m-0.45m） ＝124.63kN

8)D轴与C轴柱相同 9)F轴与A轴柱相同

10)1/B轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载＝梁自重+板传荷载

＝3.74kN/m×（6m-0.45m）+6.59kN/m2×4.5/2m×0.77×

（6m-0.45m）

17

＝147.49kN

顶层柱活载＝板传活载

第18页 共85 页

＝2.0kN/m2×4.5/2m×0.77×（6m-0.45m）=38.46kN

标准层柱恒载＝梁自重+板传荷载

＝3.74kN/m×（6m-0.45m）+3.82kN/m×4.5×0.77×

(6m-0.45m)

=93.56kN

标准层柱活载＝板传活载

＝2.0kN/m2×4.5×0.77×（6m-0.45m）＝38.46kN

11）1/D轴柱纵向集中荷载与1/B轴柱纵向集中荷载相同

18

第19页 共85 页

3.133.133.133.13图4.2 竖向受荷总图

19

4.4 荷载计算

4.4.1各层重力荷载代表值

第20页 共85 页

顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面活载，纵横墙自重，半层柱

自重，半层墙体自重

其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面活载，纵横墙自重，楼面

上下各半层柱及墙体自重

每层面积约1047㎡

（a）顶层集中于屋盖处重力代表值G5

50%屋面活载 0.5×2×1047=1047 kN 屋面恒载 6.59×1047=6899.3 kN 纵梁 3.74×54×2+3.74×44×2+3.74×(44+36)=1032.24 kN 横梁 （6.3×9×2+3.74×2.5）×7+(6.3×6×2+3.74×2.5)×4=1199.05 kN 女儿墙 6.67×（54+20.5）=430.215 kN 柱重 5.37×1.8×48=463.97 kN 横墙 15.12×1/2×(9×10+6×2)+7.33×14.5×1/2×2=877.405 kN 纵墙 7.33×2×1/2×54+15.12×1/2×46×2=1091.34 kN 合 计 G5=13041 kN （b）集中于二、三、四层处的重力代表值G2～G4

50%屋面活载 0.5×2×1047=1047 kN屋面恒载 3.82×1047=3999.54 kN横梁 (6.3×9×2+3.74×2.5)×7+(6.3×6×2+3.74×2.5)×4=1199.05 kN纵梁 3.74×54×2+3.74×44×2+3.74×(44+36)=1032.24 kN柱重 5.37×1.8×48×2=927.94 kN横墙 877.405×2=1754.81 kN纵墙 1091.34×2=2182.68 kN 合 计 12143 kN （c）集中于底层处的重力代表值G1

50%屋面活载 0.5×2×1047=1047kN 屋面恒载 3.82×1047=3999.54kN

20

第21页 共85 页

横梁 (6.3×9×2+3.74×2.5)×7+(6.3×6×2+3.74×2.5)×4=1199.05 kN纵梁 3.74×54×2+3.74×44×2+3.74×(44+36)=1032.24 kN柱重 5.37×48×(1.8+2.3)=1056.82 kN横墙 877.405+877.405×2.3/1.8=1998.53 kN纵墙 1091.34+1091.34×2.3/1.8=2485.83 kN 合 计 12819 kN 建筑物总重力荷载代表值∑G为

∑G = 13041 + 12143×3 + 12819 = 62289 kN 质点重力代表值见图

图4.3 各质点的重力荷载代表值 （kN）

梁线刚度计算

边框架梁：边跨350×800mm Ec=3×107kN/m ib=2E×

112×0.35×0.83/9=9.96×104kN·m 边跨300×600mm

i1b=2E×

12×0.3×0.63/2.5=12.96×104kN·m 柱线刚度计算

底层柱线刚度：i1c=E×

12×0.45×0.453/4.6=2.2×104kN·m 21

其它层柱线刚度：ic=E×

第22页 共85 页

134

×0.45×0.45/3.6=2.9×10kN·m12令标准层柱i?=1.0,则其余各杆件的相对线刚度为

i?左边跨梁=9.96/2.9=3.43 i?右边跨梁=9.96/2.9=3.43 i?中跨梁=12.96/2.9=4.47 i?底层柱=2.2/2.9=0.76

3.431.03.431.03.431.03.431.03.431.04.471.04.471.03.431.04.471.03.431.04.471.03.431.03.431.04.473.431.00.760.760.760.76ACDF 图4.4 梁柱相对线刚度

横向框架柱侧移刚度D值 表4.1

层次 ?iK?K? K(一般层) ??（一般层）2ic2?Kb ?ibic12D??cic2 0.5?K(底层) ??（底层）h2?K 0.77 0.88 0.87 0.93 9600 10980 10860 11600 N 底层 边框架边柱 边框架中柱 中框架边柱 中框架中柱 4.53 10.4 9.1 20.8 4 4 18 22 22

第23页 共85 页

?D 标准层 边框架边柱 边框架中柱 中框架边柱 中框架中柱 9600×4+10980×4+10860×18+11600×22=533000kN/m 1.72 3.95 3.44 7.9 0.46 0.66 0.63 0.80 12350 17720 16920 21480 4 4 18 22 ?D 12350×4+17720×4+16920×18+21480×22=897400kN/m 4.4.2 结构基本自振周期计算

用假想顶点位移法计算结构基本自振周期,假想顶点位移UT计算结果如下： 表4.2

层次 Gi?KN? 13041 12143 12143 12143 12819 ?G?KN? i?D?KN/m? 894.4 894.4 894.4 894.4 533.0 ?UiG? ??DiUi?mm? 283.26 255.20 213.60 172.00 116.87 5 4 3 2 1 13041 25184 37327 49470 62289 14.53 28.06 41.60 55.13 116.87 结构基本自振周期考虑非结构墙折减系数?0=0.6，则结构的基本自振周期 T1?1.7?0.6?0.283?0.542s 4.4.3 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I类，设计地震分组为第2组，由《抗震规范》查得：

?max=0.08（用于设计基本地震加速度为0.15g和0.3g的地区）

Tg=0.35s Geq?0.85GL?0.85?62289?52945.65kN

?Tg???由于Tg?T1?5Tg，故1???2?max

?T1?r纵向地震影响系数:

23

r第24页 共85 页

?Tg?0.35??1????2?max?????1.0?0.08?0.054 T0.542???1?0.9T1?0.542s?1.4?Tg?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?0.542?0.07?0.113

如图示,对于多质点体系,结构底部总受纵向水平地震作用

表4.3 层G(kN) Hi(m) 号 iFi?Fn??Fn(kN)GiHi 楼层剪力Fi? 5 4 3 2 1 13041 12143 12143 12143 12819 19.0 15.4 11.8 8.2 4.6 234738.0 174859.2 143287.4 99572.60 58967.40 GiHiFEK?1??n?(kN)?GiHi836.77 623.32 510.77 354.95 210.20 Vi(kN) 836.77 1460.09 1970.86 2325.81 2536.01 ∑GiHi=711424.6kN

FEK?1??n?=2859.1×(1-0.113)=2536kN

?Fn=0.113×2859.1=323.08kN

24

第25页 共85 页

图4.5水平地震作用分布 图4.6层间剪力分布

4.4.4 水平地震作用下的横向框架内力分析

（1）求各柱剪力值：以结构图中⑨轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法：

梁柱刚度计算 表4.4

类别 边横梁 走道梁 低层柱 其他柱 线刚度i 9.96×10 12.96×102.2×102.9×104 4相对线刚度i? 3.43 4.47 0.76 1.0 4 4

横向2～5层柱的侧移刚度的计算 表4.5

构件名称 K??i2icb ?c?K 2?KD?ac12ic 2h25

A轴柱 C轴柱 D轴柱 F轴柱 第26页 共85 页

0.63 16617 2?9.96?104kN?m?3.43 42?2.9?10kN?m2?(9.96?104?12.96?104）kN?m?14.3 2?2.9?104kN?m2?(9.96?104?12.96?104）kN?m?14.3 42?2.9?10kN?m0.88 23630 0.88 23630 2?9.96?104kN?m?3.43 42?2.9?10kN?m0.63 16917 ∑D = 84095 KN/m

横向底层柱的侧移刚度的计算 表4.6 构件名称 A轴柱 C轴柱 D轴柱 F轴柱 K??iicb ?c?0.5?K 2?KD?ac 12ich29.96?104kN?m?4.50 2.2?104kN?m9.96?104kN?m?12.96?104kN?m?10.402.2?104kN?m 0.77 9607 0.87 10855 9.96?104kN?m?12.96?104kN?m?10.40 42.2?10kN?m0.87 10855 9.96?104kN?m?4.50 42.2?10kN?m0.77 9607 ∑D = 40924KN/m

26

第27页 共85 页

各柱剪力值的计算过程 表4.7

A轴柱 第五K?3.43层 C轴柱 D，F轴柱 K?14.316.92＝15.78kN897.4 V?836.77kN?V?833.77kN?21.48＝20.03kN897.4 同A，C轴柱 第16.9221.48四V?1460.09kN?＝27.53kNV?1460.09kN?＝34.95kN897.4897.4层 第16.9221.48三V?1970.86kN?＝37.16kNV?1970.86kN?＝47.17kN897.4897.4层 K?3.43K?14.3第16.9221.48二V?2325.81kN?＝43.85kNV?2325.81kN?＝55.97kN897.4897.4层 K?3.43K?14.3同A，C轴柱 K?3.43K?14.3同A，C轴柱 同A，C轴柱 27

第28页 共85 页

同A，C轴柱 K?4.5K?10.4第10.8611.60一V?2536.01kN?＝43.43kNV?2536.01kN?＝55.19kN533.0533层 （2）求各柱反弯点高度y 根据总层数m，该柱所在的层n，梁柱线刚度比K，查表得标准反弯点系数根据上下横梁线刚度比值i查表得修正值y1；根据上下层高度变化查表得修y0；

正值y2、y3；各层反弯点高度y＝(y0?y1?y2?y3)

反弯点计算过程 表4.8 A轴柱 C轴柱 D，F轴柱 K?3.43 y0?0.45 第五层 K?14.3 y0?0.45 a1?1 y1?0 a3?1 y3?0 y?0.45 a1?1 y1?0 同A，C轴柱 a3?1 y3?0 y?0.45?0?0?0.45 K?3.43 y0?0.45 K?14.3 y0?0.50 a1?1 y1?0 第四层 a1?1 y1?0 a2?1 y2?0 同A，C轴柱 a2?1 y2?0 a3?1 y3?0 y?0.45?0?0?0.45 a3?1 y3?0 y?0.50?0?0?0.50 28

K?3.43 y0?0.50 第29页 共85 页

K?14.3 y0?0.50 a1?1 y1?0 第三层 a1?1 y1?0 a2?1 y2?0 同A，C轴柱 a2?1 y2?0 a3?1 y3?0 y?0.50?0?0?0.50 a3?1 y3?0 y?0.50?0?0?0.50 K?3.43 y0?0.50 K?14.3 y0?0.50 a1?1.14?2.51?1 y1?0 1.14?2.51同A，C轴柱 a1?1 y1?0 第二层 a2?1 y2?0 a2?1 y2?0 a3?1 y3?0 y?0.50?0?0?0.50 a3?1 y3?0 y?0.50?0?0?0.50 K?4.50 y0?0.55 第一层 K?4.50 y0?0.55 a2?1 y2?0 y?0.55?0?0?0.55 a2?1 y2?0 y?0.55?0?0?0.55 同A，C轴柱 由下面的公式求出各层柱上、下两端弯矩 上端：M上＝V(1?y)h 下端：M下＝Vyh 再由节点平衡条件和梁的线刚度比求得各梁端弯矩

libM?(M?M)lr

ib?iblbucdcribM?(M?M)lr

ib?ibrbucdc式中 Mcu、Mcd——分别表示节点上、下两端柱的弯矩

l

Mb、Mbr——分别表示节点左右两端梁的弯矩

29

第30页 共85 页

l ib、ibr——分别表示节点左梁和右梁的线刚度

各层柱上、下两端以及梁端弯矩的计算结果表

表4.9 层次 A轴柱弯矩 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端

31.24 25.46 54.5 44.60 66.89 66.89 78.93 78.93 106.54 130.73 C轴柱弯矩 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 上端 下端 32.45 31.24 39.66 69.20 80.06 56.62 84.91 111.49 84.91 100.21 145.47 100.21 114.24 185.47 139.31 93.11 121.34 121.34 93.11 185.47 80.38 104.74 104.74 80.38 145.47 61.45 80.08 80.08 61.45 111.49 47.27 61.59 61.59 47.27 80.06 14.09 18.36 18.36 14.09 31.24 A右 C左 C右 D左 D右 F左 5 4 3 2 1 30

第31页 共85 页

4.7水平地震作用下的弯矩图

31

第32页 共85 页

图4.8地震荷载作用下的梁端剪力图（单位：kN）图4.9 地震荷载作用下的柱轴力图（单位：kN）

32

4.5 分层法计算框架内力

第33页 共85 页

1．采用分层法进行内力计算，可作如下假定：

（1）框架的侧移忽略不计，即部考虑框架的侧移对内力的影响；

（2）每层梁上的荷载对其它层的梁、柱内力的影响忽略不计，仅考虑对本层梁、

柱内力的影响。 2．计算的步骤如下：

① 将原框架分为五个敞口框架，除底层外的柱线刚度均乘以折减系数0.9 ② 用弯矩分配法计算每一个敞口框架的杆端弯矩，利用对称性取半跨，底层柱弯矩传递系数取

11，其余各层柱弯矩传递系数取;

32③ 将分层法所得的弯矩图叠加，得到弯矩图，由于各节点的弯矩不平衡，采用弯矩二次分配法进行再次分配，使得各节点平衡。弯矩二次分配法的具步 （1）因框架结构和作用荷载对称，仅取半跨进行分析，这时中跨梁的相对

线刚度应乘以修正系数2；

（2）计算竖向荷载作用下各跨梁的固端弯矩，并将各节点不平衡弯矩进行

第一次分配；

（3）将所有杆端的分配弯矩向运端传递，传递系数均为1/2；

（4）将各节点因传递而产生的新的不平衡弯矩进行第二次分配，使各节点

处于平衡状态；

（5）将各杆端的固端弯矩分配弯矩和传递弯矩相加，即得各杆端弯矩。 2、用弯矩二次分配法计算每一敞口框架的杆端弯矩。

多层框架中等结点不平衡弯距对相邻节点影响较大，对其他节点影响较小，因而可以假定某一不平衡弯距对该节点相邻的各杆件远端有影响，这样可以使弯距分配次数减少到两次，即为弯距的二次分配。 （1）恒载作用下的弯矩二次分配计算 对于顶层：

MAC=-MCA=-

1×24.83 kN/m×92 -147.79×4.53／92 =-333.53KN 121MCD=-MDC=-×14.04 kN/m×2.52 =-7.31KN

1233

对于标准层：

第34页 共85 页

1×17.04 kN/m×92 -93.56×4.53／92 =-220.28KN 1212

MCD=-MDC=-×9.71 kN/m×2.5 =-5.06KN

12MAC=-MCA=-

（2）活载作用下的弯矩二次分配计算 对于顶层：

1×5.63 kN/m×92 -38.46×4.53／92 =-81.27KN 1212

MCD=-MDC=-×3.13 kN/m×2.5 =-1.63KN

12MAC=-MCA=-

对于标准层：

1×5.63 kN/m×92 -38.46×4.53／92 =-73.27KN 121MCD=-MDC=-×3.13 kN/m×2.52 =-1.63KN

12MAC=-MCA=-

杆件刚度分配系数 表4.10

层次 结点 杆件 右梁 线刚度i 3.43 4.33 下柱 左梁 1.0×0.9=0.9 3.43 4.47 1.0×0.9=0.9 4.47 3.43 1.0×0.9=0.9 3.43 4.33 下柱 上柱 4层 1.0×0.9=0.9 0.9 0.9 3.43 0.9 14.93 5.23 0.208 0.172 0.172 0.656 0.101 34

?i ??i?i 0.792 0.208 0.523 13.33 0.340 0.137 0.340 13.33 0.523 0.137 0.792 A5 C5 5层 右梁 下柱 左梁 右梁 下柱 左梁 D5 F5 A4 下柱 右梁 C4 上柱

下柱 左梁 右梁 上柱 第35页 共85 页

0.101 0.459 0.299 0.101 0.101 14.93 0.299 0.459 0.172 5.23 0.172 0.656 0.172 5.23 0.172 0.656 0.101 0.101 14.93 0.459 0.299 0.101 0.101 14.93 0.299 0.459 0.172 5.23 0.172 0.656 0.172 5.23 0.172 0.656 0.101 14.93 0.101 35

0.9 3.43 4.47 0.9 0.9 4.47 3.34 0.9 0.9 3.43 0.9 0.9 3.43 D4 下柱 左梁 右梁 上柱 F4 下柱 左柱 上柱 A3 下柱 右梁 上柱 0.9 0.9 3.43 4.47 0.9 0.9 4.47 3.43 0.9 0.9 3.43 0.9 0.9 3.43 0.9 0.9 C3 下柱 左梁 右梁 上柱 3层 下柱 左梁 右梁 上柱 D3 F3 下柱 左梁 上柱 A2 2层 下柱 右梁 C2 上柱 下柱

左梁 右梁 上柱 第36页 共85 页

0.459 0.299 0.101 0.101 14.93 0.299 0.459 0.172 5.23 0.172 0.656 0.193 5.19 0.146 0.661 0.135 0.102 14.85 0.462 0.301 0.135 0.102 14.85 0.301 0.462 0.193 5.19 0.146 0.661 3.43 4.47 0.9 0.9 4.47 3.43 0.9 0.9 3.43 1.0 0.76 3.43 1.0 0.76 3.43 4.47 1.0 0.76 4.47 3.43 1.0 0.76 3.43 D2 下柱 左梁 右梁 上柱 F2 下柱 左梁 上柱 A1 下柱 右梁 上柱 下柱 左梁 右梁 上柱 C1 1层 D1 下柱 左梁 右梁 上柱 F1 下柱 左梁

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第37页 共85 页

图4.10恒载作用下的分层法弯矩分配图（单位 kN/m）

(a) 顶层 (b) 二、三、四层 (c) 底层

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图4.11恒载作用下最终弯矩图（单位:kN?m）

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第39页 共85 页

①．恒载作用下梁端剪力及柱轴力计算 梁端剪力 V= Vp+Vq+Vm

式中 Vq-------梁上均布荷载引起的剪力。Vq =ql/2 Vp-------梁上均布荷载引起的剪力。Vp=p/2

Vm-------梁端弯矩引起的剪力。Vm =(M 左-M右)/l

柱轴力 N=V+P集?P柱

式中 V------- 梁端剪力 P集-------节点集中力 P柱-------柱自重 恒载作用下AC跨梁端剪力计算如下： AC跨梁上的均布荷载为： 一层 q=17.04kN/m 二层 q=17.04kN/m 三层 q=17.04kN/m 四层 q=17.04kN/m 五层 q=24.83kN/m AC跨梁上的集中荷载为： 一层 p=93.56kN 二层 p=93.56kN 三层 p=93.56kN 四层 p=93.56kN 五层 p=149.79kN

A轴柱集中荷载 一层 q=98.17kN 二层 q=98.17kN 二层 q=98.17kN 四层 q=98.17kN 五层 q=124.15kN

C轴柱集中荷载

一层 q=166.32kN 二层 q=166.32kN 三层 q=166.21kN 四层 q=166.32kN 五层 q=125.96kN

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计算过程如下（弯矩可以在最终弯矩图上读出）： 一层：VA1=-(179.98-104.02)/9=-8.44KN

VA2=(ql+p)/2=(17.04×9+93.56)/2=123.46KN VC1=-(179.98-104.02)/9=-8.44KN

VC2=(ql+p)/2=(17.04×9+93.56)/2=123.46KN 二层：VA1=-(185.94-117.87)/9=-7.56KN

VA2=(ql+p)/2=(17.04×9+93.56)/2=123.46KN VC1=(185.94-117.87)/9=7.56KN

VC2=(ql+p)/2=(17.04×9+93.56)/2=123.46KN 三层：VA1=-(185.22-116.45)/9=-7.64KN

VA2=(ql+p)/2=(17.04×9+93.56)/2=123.46KN VC1=（185.22-116.45)/9=-7.64KN

VC2=(ql+p)/2=(17.04×9+93.56)/2=123.46KN

四层：VA1=-(190.24-126.44)/9=-7.09KN

VA2=(ql+p)/2=(17.04×9+93.56)/2=123.46KN VC1=（190.24-126.44）/9=7.09KN

VC2=(ql+p)/2=(17.04×9+93.56)/2=123.46KN 五层：VA1=-(259.44-93.3)/9=-18.36KN

VA2=(ql+p)/2=(24.83×9+149.79)/2=185.63KN VC1=（259.44-93.3）/9=18.36KN

VC2=(ql+p)/2=(24.83×9+149.79)/2=185.63KN 恒载作用下CD跨梁端剪力计算如下： Vq-------梁上均布荷载引起的剪力。Vq =ql/2 CD跨梁上的均布荷载为： 一层 q=9.71kN/m 二层 q=9.71kN/m 三层 q=9.71kN/m 四层 q=9.71kN/m 五层 q=14.04kN/m

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