宾馆建筑与结构设计计算书

摘要

摘 要

本毕业设计题目是青岛××宾馆建筑及结构设计，该宾馆的总建筑面积大约是5469.984平方米，共6层，建筑高度为23.4米。该宾馆采用的主体是框架结构，柱子是主要的承重构件，结构形式强度较高、刚度较大、整体性能好。

建筑设计是在总体规划的前提下，考虑基地的地理位置、房间的使用功能、建筑的外观设计、建筑的经济情况等问题，按照相关的规范，合理的进行建筑物的平面设计、立面设计、以及相关部位的剖面设计，着重解决建筑物的重要细部结构，使得建筑物做到适用、经济、美观。

结构设计主要根据建筑设计的可行的方案，进行建筑的相关设计，具体计算包括：框架梁、柱、板截面尺寸的确定；荷载的计算；框架侧移刚度的计算;框架侧移刚度的计算；

横向水平荷载作用下的框架内力计算;横向水平荷载作用下的框架内力计算横

向水平荷载作用下的框架内力计算；竖向荷载作用下的框架内力计算；配筋计算;框架的基础计算。

在建筑设计和结构设计分工与合作下，整体的建筑得到了呈现。各个方面的结合最终构成一个完整建筑物的施工依据。

关键词：建筑设计；内力组合；截面设计；配筋计算；基础设计；

I

英文摘要

Abstract

This graduation design topics is lingshui river hotel in Dalian province, the hotel with a total construction area of about 5469.98 square meters, a total of six layers, height of 23.4 meters. The main body of the hotel is the use of frame structure，the structure have High structure strength, big stiffness, good overall performance

The architectural design is under the premise of the overall planning, according to the requirements of the design task book, considering the base environment, the using function of the house, construction equipment, Construction exterior design and economy. Focus on related standard, the graphical design of reasonable advance building,as well as the section plane design of related spot ..

The structural design mainly acts according to the architectural design the feasible plan, carries on the related design of construction, the concrete computation includes: Definite frame beam, column and board section size. Load calculation, Stiffness calculation of frame side, Calculation of frame internal force under horizontal load, Calculation of internal forces of frame under vertical loads, The combination of internal forces, Calculation of frame beams, columns, plates, reinforcement, Framework based computing.

Both the division between the two building design and structure design, and cooperation, to form a unified whole. Combined with the various aspects of the finally formed the basis for construction of a complete building

Keywords: Architectural design; the combination of internal forces; section design; reinforcement; foundation design

II

目录

目录

摘 要............................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... II 目录.............................................................................................................................. III 第一章 建筑设计说明............................................................................................. - 1 -

1.1 工程名称.................................................................................................... - 1 - 1.2 工程概况.................................................................................................... - 1 - 1.3 设计基本资料............................................................................................ - 1 -

1.3.1 气温................................................................................................. - 1 - 1.3.2 降雨量............................................................................................. - 1 - 1.3.3 工程地质概况................................................................................. - 1 - 1.3.4 荷载................................................................................................. - 2 - 1.3.5 设计材料及说明............................................................................. - 2 - 1.5 建筑总平面设计........................................................................................ - 3 -

1.5.1 建筑总平面说明............................................................................. - 3 - 1.5.2 建筑平面设计................................................................................. - 4 - 1.5.3 建筑体型及立面设计..................................................................... - 4 - 1.5.4 建筑剖面设计................................................................................. - 5 - 1.5.5 重要部件构造做法......................................................................... - 6 -

第二章 结构设计说明............................................................................................. - 9 -

2.1 结构体系的选择和确定............................................................................ - 9 -

2.1.1 结构类型......................................................................................... - 9 - 2.1.2 结构体系......................................................................................... - 9 - 2.1.3 框架结构布置................................................................................. - 9 -

第三章 框架构件尺寸确定................................................................................... - 11 -

3.1 框架梁截面尺寸的确定.......................................................................... - 11 - 3.2 框架柱截面尺寸的确定.......................................................................... - 11 - 3.3 楼板和屋面板.......................................................................................... - 13 - 3.4结构计算单元的选取............................................................................... - 13 - 第四章 荷载计算................................................................................................... - 15 -

4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值计算...................................................... - 15 - 4.2 屋面及楼面的可变荷载标准值计算...................................................... - 16 - 4.3 梁柱重力荷载标准值计算...................................................................... - 16 - 4.4 墙体重力荷载标准值计算...................................................................... - 17 - 4.5 门窗重力荷载标准值计算...................................................................... - 18 - 4.6 楼面及屋面横载与活载标准值计算...................................................... - 19 - 4.7 女儿墙自重标准值计算.......................................................................... - 19 - 4.8 重力荷载代表值计算.............................................................................. - 19 - 第五章 框架侧移刚度的计算............................................................................... - 23 -

5.1框架梁线刚度计算................................................................................... - 23 - 5.2框架柱线刚度计算................................................................................... - 23 -

III

目录

5.3框架柱抗侧移刚度计算........................................................................... - 24 - 第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算............................... - 26 -

6.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算............................... - 26 - 6.2横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算................................... - 33 -

6.2.1 计算风荷载标准值....................................................................... - 33 - 6.2.2 计算风荷载作用下层间位移....................................................... - 35 - 6.2.3计算风荷载作用下框架内力........................................................ - 36 -

第七章 竖向荷载作用下的结构内力计算........................................................... - 40 -

7.1计算单元的选取....................................................................................... - 40 - 7.2竖向荷载计算........................................................................................... - 40 - 7.3内力计算................................................................................................... - 41 -

7.3.1 计算框架的恒载与活载竖向荷载............................................... - 41 - 7.3.2 使用弯矩的二次分配法计算框架弯矩....................................... - 46 -

第八章 内力组合................................................................................................... - 55 -

8.1内力调整................................................................................................... - 55 - 8.2框架梁、柱内力组合............................................................................... - 56 - 第九章 框架梁、板、柱配筋计算....................................................................... - 63 -

9.1框架柱配筋计算....................................................................................... - 63 -

9.1.1框架柱截面设计（以边柱截面为例）........................................ - 63 - 9.2框架梁配筋计算....................................................................................... - 66 -

9.2.1框架梁正截面受弯承载力计算（首层为例）............................ - 66 - 9.2.2 框架梁斜截面受剪承载力计算（首层为例）........................... - 67 - 9.3框架板配筋计算....................................................................................... - 68 -

9.3.1 楼板的材料选用........................................................................... - 68 - 9.3.2 楼面恒载的计算........................................................................... - 69 - 9.3.3 板的配筋计算............................................................................... - 69 -

第十章 框架基础计算......................................................................................... - 73 -

10.1基础截面计算......................................................................................... - 73 - 10.2地基承载力及基础的冲切验算............................................................. - 74 - 10.3基础底板配筋计算................................................................................. - 75 - 结 束 语................................................................................................................. - 77 - 致 谢................................................................................................................... - 78 - 参 考 文 献........................................................................................................... - 79 -

IV

第一章 建筑设计说明

第一章 建筑设计说明

1.1 工程名称

青岛××宾馆建筑及结构设计

1.2 工程概况

本工程建设地点位于青岛市市南区，耐火等级为二级，抗震设防裂度为6度(0.10g)， 屋面防水等级为二级，设计使用年限：50年。建筑物占地面积为6452.784平方米 ,总建筑面积为:5469.984平方米，建筑物高度为23.4米，主要结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，柱下独立柱基础，蒸压粉煤灰加气混凝土砌块为填充墙。建筑一共分为6层，1-2层根据宾馆的使用要求设有接待厅、超市、餐厅、健身房、咖啡厅等，3-6楼为客房层，根据使用人数的情况分为单人间、双人间、三人间和四人间，单人间和双人间设有单独的卫生间，其余使用公共卫生间。

1.3 设计基本资料

1.3.1 气温

月 份 平均气温/℃ 平均最低气温/℃ 1 -5 -8 2 -2 -5.5 3 4 -1 4 13 5 18 6 20 7 24 8 28 9 24 10 20 11 13 -1 12 -3 -5

1.3.2 降雨量

全年平均降雨量550mm，小时最大降雨量为30mm。 1.3.3 工程地质概况

（1）地形平坦，自然地表标高36.0m。

（2）根据勘察报告，场区土层按自上而下顺序表述如下：

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第一章 建筑设计说明

含沙粘土，土层平均厚度0.4m，可塑，标准地基承载力特征值fak =150kPa，不宜作为天然地基持力层；

残积土，土层平均厚度0.5m，可塑，标准地基承载力特征值fak =180kPa，不宜作为天然地基持力层；

全风化角砾岩，土层平均厚度2.1m，遇水软化，地基承载力特征值fak =220kPa，可作为天然地基持力层；

强风化角砾岩，土层平均厚度2.2m，遇水不易软化，地基承载力特征值fak =400kPa，良好的地基持力层和下卧层；

中风化角砾岩，土层厚度大，遇水不软化，地基承载力特征值fak =1000kPa，良好的地基持力层和下卧层。

（3）拟建场地地下水为基岩裂隙水，勘查期间在勘探深度内各孔均未见地下水。 （4）地基基础方案分析：宜采用天然地基，全风化角砾岩、强风化角砾岩或中风化角砾岩为地基持力层，建议采用-1.0m～－3.0m柱下独立基础。

（5）抗震设防烈度为6度，拟建场地土类型为中硬场地土，场地类别为II类。 （6）最大冻土深0.5m. 1.3.4 荷载

基本雪压：0.60kN/m2 基本风压：0.20 kN/m2 1.3.5 设计材料及说明 1．建筑设计荷载

房间：2.0 kN/m2 女儿墙：2.0 kN/m2

上人屋面：2.0 kN/m2 楼梯板：2.5 kN/m2

2．建筑墙体：该建筑的外墙采用的是240厚的粉煤灰加气混凝土砌块，外层采用20mm厚的抹灰层，最外层采用高弹外墙贴面，以保证墙体的实用性和美观性；内墙采用的240厚的粉煤灰加气混凝土砌块，20mm厚的抹灰层，根据

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第一章 建筑设计说明

实际需要内墙涂料可刷一层大白腻子。该建筑是框架结构所有的墙体均不承重。

3．屋面设计：屋面的排水形式为女儿墙外排水，排水坡度为2％，根据排水的相关规范在建筑物的正面和背面分别设置4个和2个排水管。屋面的形式采用平屋顶。女儿墙的高度为1300mm，采用240厚的粉煤灰加气混凝土砌块，两侧涂20mm厚的抹灰，在顶部设置混凝土盖板。屋面的保温层采用聚苯乙烯，防水层采用沥青防水卷材（各层构造具体见平面详图）。

4．门窗设计：该建筑为6层的宾馆，考虑到人流较大，大门采用2个1.8米宽，2.1米高的转门，在东侧开一小门，方便宾客和工作人员的出入，宾馆的咖啡厅、理发室、酒吧、健身房等场所采用推拉门，会议室和标准间采用平开门（具体的门窗的形式和个数见门窗表）。

5．卫生间设计：采用15厚的花岗岩地面，20厚的水泥砂浆找平，120厚的钢筋混凝土楼板，20厚的砂浆粉刷。

6．楼梯设计：中间主楼梯和侧楼梯都采用双跑式楼梯（具体形式见楼梯平面

详图）。

7．基础设计：基础采用现浇混凝土柱下独立基础，基础形式为阶梯型。

1.4 建筑总平面设计

1.4.1 建筑总平面说明

1．本工程总建筑面积5469.984 m2，长54.0m，宽22.5m,位于青岛市市南区，十字路处，交通便利，人流量较大。 2．功能分区：

建筑基地的面积为79×55m，基地的形状为矩形，根据建筑基地的布置要求，建筑物主体形状采用矩形，宾馆的南面是主要的人流通道，因而在南面设置花坛和一定面积的草坪，同时在靠近公路的西面和南面设置一定的停车场，保证宾客的正行方便的出行。

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第一章 建筑设计说明

1.4.2 建筑平面设计

框架结构是当代多层乃至高层所采用的一种主要的结构形式，框架结构的基本组成单是梁和柱，全部的竖向荷载和水平荷载由梁和柱承担，墙体只起到填充的作用，因而框架结构的建筑平面布置比较灵活，可以用隔墙来分隔空间，以适应不同的功能要求。该建筑的柱网大多为7.8m符合一般建筑的柱距要求。 1．平面设计内容

从民用建筑的组成平面各部分组成的使用性质来分析，可以分为使用部分和交通联系部分。该宾馆的使用部分是主要的使用房间，包括:餐厅、接待室、会议室、客房间等，交通联系部分主要就是中间的走廊，以及电梯间、楼梯间等。 2．主要房间的设计

该宾馆的设计主要房间有餐厅、接待室、会议室、客房间。根据《宾馆建筑设计标准JGJ 62-90》宾馆的客房类型分为：套间、单床间、双床间(双人床间)、多床间，天然采光的客房间，其采光窗洞口面积与地面面积之比不应小于1∶8。宾客的生活需要的房间要求安静，少干扰，因此在3-6层全部为客房层公共活动房间设置在1-2层，主要针对人流量较大，出入频繁的特点。

该宾馆的房间形状采用的是矩形，矩形的平面体型简单，墙体平直，便于家具和设备的安排；结构布置简单，便于施工；同时有利于平面和空间的组合。 1.4.3 建筑体型及立面设计

建筑体型和立面设计是整个建筑设计的重要组成部分。外部体型和立面反应内部空间的特征，但绝不能简单的理解体型和立面设计只是内部空间的最后加工，而应该与平、剖面设计同时进行，并贯穿整个设计的始终。

该建筑的首层有大厅及其他公共房间，因而首层层高设置为4.2米，其他层同一设置为3.6米，室内外高差为0.45米。建筑总高度为23.4米，其中女儿墙高度为1.3米。

一栋建筑物从整体到立面由不同的部分，不同的材料组成，各个部分既有区别又有联系，它们通过一定的规律组成一栋完整的建筑物。这些规律包含有建筑构图中的统一与变化、均衡与稳定、韵律、对比、比例和尺寸等法则。

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第一章 建筑设计说明

1.4.4 建筑剖面设计

剖面设计的目的是确定建筑物各部分高度、建筑层数、建筑空间的竖向组合与利用、构造关系等。房间的剖面形状主要是根据使用要求和特点来确定，同时也要结合具体的物质技术、经济条件及特定的艺术构思来考虑，使之既能满足使用又能达到一定的艺术效果。

楼梯处的剖面图如1.4所示：

图1.2 剖面图

该剖面为宾馆1-1处剖面，总层数为六层，首层4.2m。其他层3.6m，女儿墙高1.3m。所示楼梯为双跑式，阶梯高宽及详细做法见重要部件构造。

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第一章 建筑设计说明

1.4.5 重要部件构造做法 1．屋面设计

该建筑的屋顶采用的是平屋顶，排水坡度为2％，屋顶的构造应该满足功能要求，结构要求，以及建筑艺术要求。屋顶是建筑物的维护结构，能够抵御自然界各种环境的因素对建筑物的不利影响；上人屋顶还要承受人和设备的荷载，所以屋顶也是承重结构，应该有一定额=的强度和刚度，以保证建筑物结构的安全。

（1）屋面的构造层次（上人屋顶）：

1)保护层：设置保护层的目的是保护防水层，使得卷材不至于因关照和气候的作用迅速老化，防止沥青的过热流淌。该建筑采用20厚1；3的水泥砂浆作为保护层。

2)防水层：该建筑的防水层采用的是4层SBS改性沥青防水卷材，能很好的起到防水的目的。

3)保温层：平屋顶因屋顶的坡度平缓，适合将保温层放在屋顶的结构层上，防水层之上，该建筑采用40厚的聚苯乙烯作为保温层。

4)找平层：防水卷材应铺设在平整、干燥的平面上，以防止卷材凹陷或断裂，因此应在防水层下面设找平层，该建筑采用20厚的1；3的水泥砂浆找平。

5)找坡层：平屋面找坡层，是指按照所设计的排水方向垒出一定的缓坡来，以将屋面雨水有组织的疏导到建筑物和城市的雨水排放系统中去，该建筑采用40厚的水泥珍珠岩找坡。

屋顶结构如图1.5所示：

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第三章 框架构件尺寸确定

1、《房屋建筑抗震设计规范》第6.3.6条，柱截面尺寸，宜符合下列各项要求：

（1）截面的宽度和高度均不宜小于300mm；圆柱直径不宜小于350mm （2）剪跨比宜大于2

（3）截面长边与短边比不宜大于3

2、查表可知，该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值[?N`]=1.0，柱的尺寸可以根据柱的轴压比按公式3-1和3-2计算：

N??FgEn (3-1)

Ac?N (3-2) fUNc式中 N—为柱组合的轴压力设计值；

F—按简支状态计算的负载面积；

gE—折算在单位面积上的重力荷载代表值，可近似的取10kN/ m2； β—为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2；

n—为验算截面以上楼层层数；n =6 Ac—柱截面面积；

fc—混凝土轴心抗压强度设计值；本案例为C30混凝土，则取fc为14.3 kN/ m；

3、计算过程： 对于边柱：

N??fgEn?1.3?(7.8?7.8?2)?10?6?2372.76kN

Ac?N=2372.76?103?0.8?14.3=207409.1mm2 UNfc对于内柱：

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第三章 框架构件尺寸确定

N??fgEn?1.2??7.8?(7.8?3)?2??10?6?3032.64kN

Ac?N.64?103?0.8?14.3?265090.9mm2 =3032UNfc因此：取柱子b ?h=550mm ?550mm即可满足设计要求

3.3 楼板和屋面板

板厚根据下列条件确定：

表3-3-1 板的最小厚度hmin（mm）

一般楼层 现浇板 板内无预留暗管时 板内有预留暗管时 顶层楼板 表3-3-2 工程经验

板形式 屋盖 楼盖 梁距（m） 2.0 表3-3-3 挠度控制

板形式 单向板肋形楼盖 双向板肋形楼盖 简支条件（h/l短跨） 1/35～1/25 1/45～1/30 板厚h（mm） 60～80 80～100 80 100 120 本设计计算单元板厚h=（1/35～1/25）×3900=（111.4～156）mm，根据经验及使施工方便，可以近似的取h=120mm。

3.4结构计算单元的选取

该工程选取6号轴线上的一榀框架作为计算分析对象，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线至板底，柱子底层的高度h=4.2+0.45=4.65m，其中4.2m为底层层高，0.45m为室内外高差。其它的柱高等于层高3.6m。

由此可得框架结构的计算简图3-4-1

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第三章 框架构件尺寸确定

框架结构的计算简图3-4-1

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第四章 荷载计算

第四章 荷载计算

4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值计算

1. 屋面：

20厚1：3水泥砂浆保护层 0.020×20=0.40 kN/m2 4层SBS改性沥青防水卷材 0.28 kN/m2 40厚聚苯乙烯保温层 0.040×0.5=0.02 kN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层 0.020×20=0.40 kN/m2 40厚1：8水泥水泥珍珠岩找坡 0.04×4=0.16 kN/m2 120厚板自重 25×0.12=3.00kN/m2 20厚天棚抹灰 17×0.02=0.34 kN/m2 合计 4.600 kN/m2 2. 一般楼面：

瓷砖地面 0.55 kN/m2 120厚钢筋混凝土板自重 25×0.12=2.50 kN/m2 20厚水泥砂浆找平层 20×0.02=0.40 kN/m2 20厚粉刷 17×0.02=0.34kN/m2

合计 3.790 kN/m2 3. 卫生间：

15厚花岗岩地面 28×0.015=0.42 kN/m2 20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.40 kN/m2 120厚钢筋混凝土板 0.12×25=3.00 kN/m2 120厚水泥砂浆粉刷 0.20×20=0.40 kN/m2

合计 4.220

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第四章 荷载计算

kN/m2

4.2 屋面及楼面的可变荷载标准值计算

1. 上人屋面活载标准值： 2.0 kN/m2 2. 楼面活载标准值： 会议室 2.0 kN/m2 卫生间 2.5 kN/m2 咖啡厅 3.5 kN/m2 健身房 4.0 kN/m2 厨房 2.0 kN/m2 理发室 3.5 kN/m2 厨房 2.0 kN/m2 超市 3.5 kN/m2 3. 屋面雪载标准值：

S?ukN/ms?1.0?0.4?0.42 r?04.3 梁柱重力荷载标准值计算

1．梁的重力荷载标准值的计算 主梁（b×h=300mm×650mm）

自重： 0.3m×0.65m×25 kN/m2=4.88 kN/m

20mm厚的混合砂浆粉刷：2×（0.65m-0.12m）×0.02×17 kN/m2=0.36 kN/m

合计 5.24 kN/m

次梁（b×h=250mm×500mm）

自重： 0.25m×0.50m×25 kN/m2=2.5 kN/m 20mm厚的混合砂浆粉刷：2×（0.5m-0.12m）×0.02×17 kN/m2=0.26 kN/m

合计 2.760 kN/m 每层一榀框架中： 主梁长度：7.8×3×2+3=49.8m

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第四章 荷载计算

次梁长度：7.8×4=31.2m

主梁自重：5.24 kN/m×49.8m=260.95 kN

次梁自重：2.760 kN/m×31.2m=86.11 kN 2．柱的重力荷载标准值的计算 单个柱（550mm×550mm）：

首层：0.55m×0.55m×25.65m×25

kN/m2+2×0.55m×0.02m×5.65m×17

kN/m2×5.65m=44.84 kN

2-6

层;

0.55m×0.55m×3.60m×25

kN/m2+2×0.55m×0.02m×5.65m×17

kN/m2×3.60m=28.57 kN

综上所述：首层柱子总重：44.84 kN×4=179.36 kN

2-6层柱子总重：28.57 kN×4=114.28 kN

4.4 墙体重力荷载标准值计算

1. 外墙：

240mm厚的粉煤灰加气混凝土砌块 0.24m×5.5 kN/m3=1.32 kN/m2 20mm厚的抹灰层 2×0.02m×17kN/m3=0.68 kN/m2

外墙瓷砖+保温 1.1 kN/m2

合计 3.00 kN/m 2. 内墙：

240mm厚的粉煤灰加气混凝土砌块 0.24m×5.5 kN/m3=1.32 kN/m2 20mm厚的抹灰层 2×0.02m×17kN/m3=0.68 kN/m2

内墙涂料（刷大白腻子） 1.1 kN/m2

合计 2.22 kN/m 综上所述： 墙体的重力荷载： （1）首层

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第四章 荷载计算

B轴和E轴的外墙重：???4.2?0.12??7.8?1.2?1.5?2???3.0kN/m?2?169.344kN C轴和D轴的内墙重：???4.2?0.12??7.8?1.8?2.1???2.22kN/m?2?124.52kN C轴和D轴的内墙重：7.8??4.2?0.12??1.78?56.55kN

合计 350.41 kN

（2）二层

B轴和E轴的外墙重：???3.6?0.12??7.8?1.2?1.5?2???3.0kN/m?2?141.26kN C轴和D轴的内墙重：???3.6?0.12??7.8?1.8?2.1???2.22kN/m?2?103.74kN

合计 245.00 kN

（2）3-6层

B轴和E轴的外墙重：???3.6?0.12??7.8?1.2?1.5?2???3.0kN/m?2?141.26kN C轴和D轴的内墙重：???3.6?0.12??7.8?1.8?2.1???2.22kN/m?2?103.74kN 横向内墙重;7.8×（3.6-0.12）×2.22=60.26 kN

合计 305.26 kN

4.5 门窗重力荷载标准值计算

根据相关规范值

玻璃门 0.45 kN/m2 木门 0.2 kN/m2 铝合金门 0.35kN/m2 综上所述： 墙体的重力荷载：

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第四章 荷载计算

（1）首层

B轴和E轴的门窗重：（1.2×1.5）×0.35×2×2=2.52 kN C轴和D轴的内墙重：（1.8×2.1）×0.2×2=1.51 kN

合计 4.03 kN

（2）2-6层

B轴和E轴的门窗重：1.2×1.5×0.35×2×2=2.52 kN C轴和D轴的门窗重：（1.8×2.1）×0.2×2=1.51 kN

合计 4.03 kN

4.6 楼面及屋面横载与活载标准值计算

一层： 恒载：7.8×7.8×3.79+7.8×3×7.8+7.8×7.8×3.79=549.61kN 活载：7.8×7.8×3.50+7.8×3×3.5+7.8×7.8×3.50=5007.78kN 二层： 恒载：7.8×7.8×3.79+7.8×3×3.78+7.8×7.8×3.79=549.62kN 活载：7.8×7.8×3.50+7.8×3×3.5+7.8×7.8×4.0=538.20kN 3-5层： 恒载：7.8×7.8×3.74+7.8×3×7.8+7.8×7.8×3.74=543.54kN 活载：7.8×7.8×2.0+7.8×3×3.5+7.8×7.8×2.00=325.26kN 顶层： 恒载：（7.8×2+3）×6.6×4.6=564.70kN 活载：（7.8×2+3）×6.6×2.0=245.52kN

4.7 女儿墙自重标准值计算

240mm厚的粉煤灰加气混凝土砌块： 0.24×5.5=1.32 kN/m2

20mm厚抹灰： 17×0.02×2=1.32 kN/m2 合计 2.00 kN/m

4.8 重力荷载代表值计算

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第四章 荷载计算

计算地震作用时，房屋的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和，并按下式计算：

GE?GK???iQKi； (3-1)

式中 GE—体系质点重力荷载代表值(kN)；

GK—结构构件、配件的永久荷载标准值(kN)；

（G上柱?G下柱）? GK=

11?（G上层墙?G下层墙）??G当前层楼板?G门窗?G主次梁 22QKi—结构或构件第i可变荷载标准值(kN)；

?i—可变荷载的组合值系数，可按表3-3采用。

表3-3可变荷载组合值系数 可变荷载种类 雪荷载 屋面积灰荷载 屋面活荷载 按实际情况计算的楼面活荷载 按等效均布荷载计算的楼面活荷载 藏书库、档案库 其它民用建筑 组合值系数 0.5 0.5 不计入 1.0 0.8 0.5 该建筑不考虑屋面积灰荷载，屋面雪荷载组合系数取0.5，屋面活荷载不计入，楼面活荷载按等效均布荷载计算，组合系数取0.5。计算每层的重力荷载代表值：

1. 集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G6

0.5×雪载 0.5×122.76×0.4 kN/m2=26.14 kN 0.5×上人屋面 0.5×122.76×2 .0kN/m2=122.76 kN 屋面恒载 564.70kN 梁347.06kN

女儿墙 1.3×7.8×2×1.75= 35.49 kN

重

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第四章 荷载计算

0.5×柱重 114.28×1/2=57.14 kN 0.5×墙重 305.26×1/2=188.50 kN 门窗重 4.03×0.5=2.02kN

—————————————————————————————————

合计： 1341.79kN

2．集中于5-3层处的质点重力荷载代表值

0.5×楼面活载 0.5×325.96=162.98 kN 楼面恒载 543.54 kN 梁重 347.06 kN 墙重 213.17×1/2+213.17×1/2=213.17 kN 柱重 114.28×1/2=57.14 kN 门窗重 4.03 kN

—————————————————————————————————

合计： 1324.42kN

3．集中于二层处的质点重力荷载代表值G2

0.5×楼面活载 0.5×538.20=269.1kN 楼面恒载 549.62 kN 梁重 347.06 kN 柱重 114.28×1/2+114.28×1/2=114.28 kN

墙重 305.26×1/2+245.00×1/2=275.13 kN

门窗重 4.03 kN

—————————————————————————————————

合计： 1479.59kN

4．集中于底层处的质点重力荷载代表值G1

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第四章 荷载计算

0.5×楼面活载 0.5×507.78=253.89kN 楼面恒载 549.61 kN 梁重 347.06 kN 柱重 179.36×1/2+114.28×1/2=146.82 kN

墙重 350.41×1/2+245×1/2=297.71 kN 门窗重 4.03 kN

——————————————————————————————— 合计： 1517.18kN 各楼层标高处的重力荷载代表值如图4.1所示：

图4.1各楼质点重力荷载代表值

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第五章 框架侧移刚度的计算

第五章 框架侧移刚度的计算

5.1框架梁线刚度计算

利用梁的截面惯性矩Ib=?I0，I0=b×h3/12即可求出，?的值按表5-1选取。

表5-1 梁截面惯性矩调整系数β取值

楼面做法 现浇楼板 装配整体式楼面 中框架梁 2.0 1.5 边框架梁 1.5 1.2

本工程横梁线刚度具体计算如下表5-2:

采用现浇楼板，中跨梁的β取2.0，边跨梁的β取1.5，材料为C30混凝土，Ec＝3.00×104N/mm2

表5-2横梁线刚度具体计算 L 杆件 EC (mm) 边跨梁 中跨梁 3×104 7800 b×h （mm×mm） 300×650 I0 （mm4） Ib （mm4） i= ECIb/L （N·m） 6.87×109 1.03×1010 3.97×107 3×104 3000 300×650 6.87×109 1.37×1010 1.03×108 5.2框架柱线刚度计算

框架柱材料为C30混凝土，Ec＝3.00×104N/mm2 框架柱的线刚度计算如下：

表5-3 框架柱的线刚度计算

杆件 EC L b×h I0 ic=ECI0/L

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第五章 框架侧移刚度的计算

(N/ mm4) 2-6层 底层 3×104 3×104 (mm) 3600 5650 （mm×mm） 550×550 550×550 （mm4） （N·m） 7.63×109 7.63×109 6.36×107 4.05×107 令底层边柱的i=1.0则其他梁柱的相对线刚度如下图5-4所示：

图5-4梁柱的相对线刚度

5.3框架柱抗侧移刚度计算

柱的侧移刚度D值法按下式计算：

D=a12icch2

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(5-1) 第五章 框架侧移刚度的计算

式中，ac为柱侧移刚度修正系数 ，对不同情况按表5-3计算，其中K表示梁柱线刚度比。

表5-5 柱侧移刚度修正系数?c 边柱 位置 简图 K 中柱 简图 K ac 一般层 i2+i4 2ici1+i2+i3+i4 2icK 2+K 底层 i2 ic i1+i2 ic 0.5+K 2+K以低层的边柱为例计算侧移刚度如下：

K?i1?i20.98??0.98 ic1.00.5?K0.5?0.98??0.50 2?K2?0.98??12ic12?4.05?107D???2?0.5??7.61kN/mm 2h5.65根据上述方法计算出框架柱的侧移刚度D值见表5-6。

表5-6 框架柱的侧移刚度计算表(kN/mm)

层数 框架柱的位置 K 0.62 1.25 0.98 3.52 ac 0.24 0.58 0.38 0.73 Dij 14.13 2.38 7.61 11.11 边柱（2根） 2～6层 中柱（2根） 边柱（2根） 底层 中柱（2根）

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

6.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算

1. 框架自振周期计算

用经验公式计算框架结构的基本周期：

T1?1.4?0.274?0.00058H2?3B

?H—房屋的主体高度（m）

B—房屋的宽度（m），也就是震动方向的长度。

? ?1.4??T1?1.4?0.274?0.00058H20.27?43B

?230.00?05823.4?5.s 46?0.642. 水平地震作用及楼层地震剪力计算

理论分析表明，对于质量和刚度分布比较均匀，高度不超过40m，以剪切变形为主的结构，采用底部剪力法对水平地震作用下内力的近似计算。

振动时有以下特点：

（1） 水平位移以基本振型为主 （2） 基本振型接近直线 采用底部剪力法计算过程如下： (1)计算水平地震作用标准值FEK FEK??1Geq

式中 FEK—水平地震作用标准值（kN）

?1—结构基本自振的水平地震影响系数值；

Geq—为结构等效总重力荷载，Geq=0.85G,

查阅相关规范及结构的条件知：

该框架结构处于7度区，水平地震影响系数最大值?max如下： 地震影响

6度 7度 8度 9度

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

多遇地震 0.04 无

0.08（0.12） 0.16（0.24）

0.90（1.20）

0.32 1.4

罕遇地震 0.50（0.72）

图6-1水平地震影响系数最大值?max 本结构处于罕遇地震，?max值取0.08；

因为本次设计地震分组为第二组，场地土类别为二类场地，查表得Tg?0.40s 故计算如下：

?Tg????T?1????60.9?0.4?×?max=?0.08=0.052 ?×

?0.64?0.9（1517.18+1479.59+1324.42×3+1341.79）=7065.05 kN Geq???Gi=0.85×

i?17065.05kN=367.38 kN FEK??1Geq=0.052×

因为T1?0.64s?1.4Tg?1.4?0.40s?0.56s，故需要考虑顶部附加地震作用的修正

?n （顶部附加地震作用系数），查表的：

?n=0.08T1+0.01=0.061

?Fn??n?FEK?0.06?1367.?38kN 2各层质点的水平地震作用为：

Fi?GiHi?GHjj?16 (1??n)FEK，?GjHj=119351.76 kN，剪力计算过程如表6-2：

j?1j6表6-2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层数 Hi Gi ?Gj j?16GiHi （kN·m） 31733.33 26554.6GiHi?GiHi 0.27 0.22 Fi (kN) Vi （kN） （m） （kN） （kN） 6 5 23.65 20.05 1341.71341.79 9 93.14 75.89 93.14 169.03 1324.42666.2

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

2 4 16.45 1 4 21786.71 17018.80 0.11 37.95 317.37 0.14 48.30 279.42 0.18 62.09 231.12 1324.43990.62 3 3 12.85 1324.45315.02 5 2 9.25 1479.56794.613686.29 1517.18 4 8311.82 1 8572.07 1 5.65 0.07 24.15 341.52 3.水平地震力作用下的位移验算

水平地震力作用下的框架结构的层间位移?ui和顶点位移u以及各层的层间弹性位移分别按下式计算：

?ui?SVi

?Dijj?1

u??(?u)KK?1n

θe=?ui/hi

计算过程见表6-3

表6-3 横向地震作用下的位移计算

层 数 6 5 4 3 2 Hi/m 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 Vi/kN 93.14 169.03 231.12 279.42 317.37 ?Di?ui/mm 1.27 2.31 3.17 3.83 4.35 ui/mm 24.03 22.76 20.45 17.28 13.45 ?e （kN/mm) 73.02 73.02 73.02 73.02 73.02 1/2834 1/1558 1/1135 1/939 1/867

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

1 5.65 341.52 37.45 9.12 9.12 1/619 根据《结构抗震规范》规定，对于钢筋混凝土框架结构，?e≤1/550，由上表可见，最大层间位移值为1/619，故满足要求。 4.水平地震力作用下的内力计算

(1)框架柱端剪力及弯矩

分别按式（6-1）和（6-2）计算，其中各柱反弯点高度比y按式（6-3）确定。

Vij?DijVi （6-1）

?Dj?1sijb下端弯矩 Mij?Vij.yh下端弯矩 M?Vij.(1?y)huij （6-2）

y?y0?y1?y2?y3 （6-3）

式子中：

h—为该层柱的计算高度；

Dij—i层j柱的侧移刚度；

y—为框架柱的反弯点高度比； y0—为框架柱的标准反弯点高度比；

y1—为上、下层梁线刚度比修正值； 具体计算过程及结果见表6-4所示。

表6-4 在横向地震作用下框架柱端剪力及弯矩计算

层 数 6 3.6 93.14 73.02 14.13 5 3.6 169.03 73.02 14.13 4 3.6 231.12 73.02 14.13 3 3.6 279.42 73.02 14.13 2 3.6 317.37 73.02 14.13 1 5.65 341.52 37.45 7.61 hi（m） Vi（kN） ?D（kN/mm） i边柱 Di1

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

Vi1 17.90 0.25 48.33 16.11 22.38 28.55 0.35 66.81 35.97 32.48 0.35 76.00 40.92 22.38 51.81 0.4 111.91 74.61 44.41 0.40 95.93 63.95 22.38 70.84 0.45 140.26 114.76 53.69 0.45 106.31 86.98 22.38 85.64 0.45 169.57 138.75 60.98 0.45 120.74 98.79 22.38 97.27 0.500 175.09 175.09 69.40 0.65 137.24 254.87 11.11 101.13 0.55 257.12 312.59 y Mct Mcb Di1 Vi1 中柱 y Mct Mcb 注： (1) M的单位为kN·m，V的单位为kN；

(2) 计算框架梁端的弯矩。

根据节点平衡，求梁端弯矩：对于中柱，左、右梁端弯矩可由上、下柱端弯矩之和按左、右梁的线刚度比例分配

Mbl?iblbt（Mc?Mc)，

ibr?ibl对边柱节点： Mb?Mcb?Mct （3）计算框架梁端的剪力

根据框架梁隔离体的平衡条件，Vb?（4）计算框架柱的轴力

对于中柱，每个节点左、右梁端剪力之差，即为柱的该层层间轴向力； 对于边柱，节点一侧的梁端剪力即为柱的该层层间轴向力； 梁段弯矩及柱轴力计算见表6-5和6-6：

表6-5 框架梁端弯矩计算表

层 数 6

Mbl?Mbr l边 跨 梁 Mbl Mbr l 7.8 Vb 8.59 Mbl 48.10 中 跨 梁 Mbr 48.10 l 3 Vb 32.07 48.33 18.71 第1页

第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

5 4 3 2 1

92.11 41.41 136.85 60.16 170.26 79.61 207.92 87.87 7.8 7.8 7.8 7.8 17.12 106.47 106.47 25.26 154.71 154.71 32.03 204.72 204.72 37.92 225.96 225.96 45.78 311.19 311.19 3 3 3 3 3 70.98 103.14 136.48 150.64 207.46 236.03 121.02 7.8 表6-6 框架梁端弯矩计算表

层数 N（边柱） N（中柱） 6 8.59 23.48 5 25.71 77.34 4 50.97 131.20 3 83.00 235.65 2 120.92 348.37 1 166.70 510.05 注： M的单位为kN·m，V的单位为kN；

地震荷载作用下梁端弯矩、剪力及柱的轴力计算可根据节点平衡和刚度分配原则得到。地震荷载作用下的弯矩图和剪力图如图6-7和图6-8所示。

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

图6-7 框架弯矩图

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

图6-8 地震作用下的剪力图

注： 1)弯矩的量纲为kN·m，剪力的量纲为kN，轴力的量纲为kN；

2)柱轴力中正号号表示压力。

6.2横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

6.2.1 计算风荷载标准值

现行国建标准《建筑结构荷载规范》GB50009规定垂直于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值wk按下式计算：

wk??z?s?zw0 式中 wk－风荷载标准值（kN/m2）；

?s－风荷载体型系数；

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

?z－z高度处的风振系数；

?z－风压高度变化系数；

w0－基本风压（kN/m）。

2

根据任务书知道，该建筑的基本风压w0?0.40kN/m2，矩形平面,建筑高度为不考虑风压脉动的影响，取?z=1.0。由《建筑结构荷载规范》查得，?s?0.8（迎风面）和?s??0.5（背风面）,则?s?0.8?(?0.5)?1.3，根据静力等效原理将分布荷载转化为各楼层处的集中荷载，如下表6-9所示。

表6-9 风载及楼层处的集中力

层数 6 5 4 3 2 1 βz 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 μZ 0.89 0.84 0．77 0.74 0.74 0.74 μs 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 1.30 Hi （m） 23.65 20.05 16.45 12.85 9.25 5.65 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 wk Fi 13.00 12.27 11.24 10.81 10.81 16.96 等效楼层节点集中荷载如图6-10。

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第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

图6-10 框架上的等效节点集中荷载图(kN) 6.2.2 计算风荷载作用下层间位移

6由式Vi??Fk计算出每层的剪力Vi，再按式?ui?k?1Vi?Di和式?u???ui计算

各层的相对侧移和绝对侧移，计算过程见表6-11。

表6-11 风荷载作用下框架层间位移

层数 6 5 4 3

FiVi ?D i?ui?u（kN） （kN） 13.00 12.27 11.24 10.81 13.00 25.27 36.51 47.32 （kN/mm） 73.02 73.02 73.02 73.02 第1页

（mm） 0.18 0.35 0.5 0.65 （mm） 4.49 4.32 3.96 3.46 ?e??ui hi1/20000 1/10285 1/7200 1/5538 第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算

2 1 10.81 16.96 58.13 75.09 73.02 73.02 0.80 2.01 2.81 2.01 1/4500 1/2810 根据规范规定，对于钢筋混凝土框架结构，?e≤1/550，由上表可见，最大层间位移值为1/2810，故满足要求。 6.2.3计算风荷载作用下框架内力

框架柱端剪力及弯矩分别按式（6-1）和（6-2）计算，其中各柱反弯点高度比y按式（6-3）确定。

Vij?DijVi （6-1）

?Dj?1sijb下端弯矩 Mij?Vij.yhu下端弯矩 Mij?Vij.(1?y)h （6-2）

y?y0?y1?y2?y3 （6-3）

各层柱端剪力及弯矩的计算结果如表6-12下

表6-12 各层柱端剪力及弯矩计算

层 数 6 3.6 13.00 73.02 14.13 2.52 0.25 6.80 5 3.6 25.27 73.02 14.13 4.89 0.35 11.44 4 3.6 36.51 73.02 14.13 7.07 0.40 15.27 3 3.6 47.32 73.02 14.13 9.16 0.45 18.14 2 3.6 58.13 73.02 14.13 11.25 0.45 22.28 1 5.65 75.09 37.45 7.61 15.26 0.65 30.18 hi（m） Vi（kN） ?D（kN/mm） iDi1 Vi1 边柱 y Mc t

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