土木工程公寓宿舍毕设完整

本科毕业设计(论文)

题目：陕西商贸学院学生公寓设计

院 （系）： 建筑工程学院 专 业： 土木工程 班 级： 110715 学 生： 马政 学 号： 110709113 指导教师： 王海荣

2015年6月

前言

毕业设计是学生在校学习的最后一部分内容，是锻炼学生创新能力、综合运用所学知识、分析和解决实际问题的重要环节。通过毕业设计完善，可以对四年来所学的基本理论和专业知识进行综合的应用，从而加深对专业知识的掌握和理解。同时对建筑设计和结构设计有整体性和全面性的认识。在设计过程中，查阅各种资料和建筑规范等，完成本工程的建筑设计，结构选型，结构布置，结构计算及建筑、结构施工图的绘制，进而巩固了对基础知识和专业知识的掌握程度以及综合运用的实际能力。

本毕业设计题目为《陕西商贸学院学生公寓设计》。在设计本工程的前期，我温习了《混凝土结构设计》、《结构力学》、《房屋建筑学》、《结构抗震设计》等知识，并借阅了《荷载规范》、《抗震规范》、《混凝土设计规范》等相关最新应用规范。在设计中期，我们运用所学的基本理论和专业知识进行建筑、结构设计并绘制初步的建筑图。在设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入，使我更熟练的掌握了office办公软件。在绘图时熟练掌握了AutoCAD及天正软件的应用，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。在完成毕业设计的过程中我得到了王海荣老师耐心的审批和指正，使我能顺利的完成了毕业设计任务，在此表示衷心的感谢。

二零一五年六月十日

I

毕业设计（论文）任务书

系（部） 建工系 专业 土木工程 班级 110715 姓名 马政 学号 110709113 1.毕业设计（论文）题目： 陕西商贸学院学生公寓设计 2.题目背景和意义：本设计为陕西商贸学院学生公寓设计，位于西安桃园路，总建筑面积4000 平方米，拟建5层，主体结构为钢筋混凝土框架结构。 本设计的意义主要有以下几个方面：（1）通过本设计，可以使学生对四年来所学的基本理论和专业知识进行综合的应用，加深对专业知识的掌握和理解，同时对建筑设计和结构设计有整体和全面性的认识。（2）通过查阅各种资料和建筑规范等完成本工程的建筑设计，结构选型，结构布置，结构计算及建

筑、结构施工图的绘制，进而巩固对基础知识和专业知识的掌握程度以及综合运用的实际能力。 3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：

（1） 建筑部分 根据任务书进行建筑方案及建筑施工图设计，以施工图为主，具体要求如下： 计算机绘制，达施工图深度，要求完成图纸内容：①主要平面图（底层平面图、标准层平面图等）；②正立面图及侧立面图；③剖面图一个（剖楼梯间）；④节点详图2～3个（自选），但应画出檐口

详图；⑤屋面排水图；⑥门窗明细表；⑦说明主要部分的构造做法，如墙体、地面、门窗等。 （2）结构部分 ①结构方案设计：包括柱网布置、结构平面布置、构件的初步估算、基础形式及埋置深度的确定。②结构计算：选一具有代表性的框架进行计算。包括：确定框架计算简图，荷载计算，恒荷载作用下的内力计算，活荷载作用下的内力计算，水平地震作用下的内力计算，内力组合，框架截面设计（配筋计算），基础设计与计算，自选构件设计和计算（现浇板或楼梯）。③绘制施工图，结构图纸要求完成内容：结

构平面布置图，一榀框架配筋图，自选构件配筋图。④编写设计说明书和结构计算书（装订成册）。

工程地质条件：场地总体地形较平坦，地面标高介于377.20～377.77m之间，相对最大高差为0.57m 。勘探深度范围内地基土分为2层，第1层为杂填土，厚约0.5m；1层以下为黄土。拟建场地属非自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。勘察期间场地内地下水稳定水位埋深-7.61～-6.18m，地下水位年变幅在1.0～2.0m。拟建场地范围内没有发现地裂缝及其它不良地质作用。地基处理建议采用换土垫层法，垫层材料可选用3：7灰土，地基承载力标准值为180kPa 。

建筑结构安全等级：二级；耐火等级：二级；建筑结构设计使用年限：50年；地震基本烈度为8度，设计地震分组为第一组，场地类别Ⅱ类 ；湿陷性黄土地区建筑物分类：丙类；结构环境类别：一类环境。

气象条件：冬季室外计算温度-9℃，夏季室外计算温度+30℃。最热月平均气温为+27℃，最冷月平均气温为-0.2℃。 年总降水量631.8mm,一日最大降水量为109.6mm，一小时最大降水量为79mm。

II

全年主导风向为东北风，基本风压0.35kN/m。土壤最大冻结深度为18cm,最大积雪厚度为20cm，基本雪压为0.25kN/m。 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：

（1）设计的基本要求:1>要有良好的城市景观，要求建筑造型美观、大方 2>设计方案合理，计算方法正确，计算数据准确。

3>计算书格式应符合标准，书写工整，文字简练，条理清楚。 4>施工图须符合制图标准，能正确、准确表达设计意图，图面布 置协调、清楚、整洁。

（2）进度安排:

2

2

建筑设计 13-14（1）第10周-第12周

结构选型、结构方案及布置 13-14（1）第13周-第14周 荷载计算 13-14（1）第15周-第19周 结构计算 13-14（2）第1周-第4周

整理说明书、绘制施工图 13-14（2）第5周-第8周 答辩 13-14（2）第9周 5.毕业设计（论文）的工作量要求

① 图纸（幅面和张数）： 建筑图6张,结构图4张 ②其他要求：论文字数： 20000字 左右

外文翻译字数： 3000字 参考文献篇数： 15篇以上

指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系主任审批： 年 月 日 说明：1本表一式二份，一份由各系集中归档保存，一份学生留存。

2 带*项可根据学科特点选填。

*

III

陕西商贸学院学生公寓设计

摘要

通过本设计，可以对四年来所学的基本理论和专业知识进行综合的应用，加深对专业知识的掌握和理解，同时对建筑设计和结构设计有整体和全面性的认识。通过查阅各种资料和建筑规范等完成本工程的建筑设计，结构选型，结构布置，结构计算及建筑、结构施工图的绘制，进而巩固对基础知识和专业知识的掌握程度以及综合运用的实际能力。

本设计为陕西商贸学院学生公寓设计，位于西安桃园路，总建筑面积4000m2，建5层，主体结构为钢筋混凝土框架结构，抗震要求为8度设防。

设计内容包括建筑设计和结构设计，结构设计时取第②轴横向框架进行计算。 论文设计包括以下内容： 1. 结构方案的确定。

2. 荷载计算，包括恒载、活载和地震作用。 3. 横向框架内力计算、内力组合及截面设计。 现浇板；楼梯和基础的计算。 关键词： 建筑设计 结构设计 钢筋混凝土框架结构 荷载 内力 截面设计

IV

Design of the student apartment of Shaanxi province Business College

Abstract

Through this design, can be applied for the basic theory and professional knowledge learned in four years, deepen the expertise to grasp and understand,and have an overall andcomprehensive understanding of the architectural design and structural design. Through access to a variety of materials and building codes,building design, the structure of this project selection, structure arrangement,structure calculation and construction drawing, structure construction drawing, and then consolidate the basic knowledge and practical ability of professionalknowledge and comprehensive application.

This article is the Design of the administrative student apartment of Shaanxi Business College, located in the southern of Xi'an,the total construction area is 4000m2, The proposed 5 layer, the main structure is reinforced concrete frame structure, the seismic requirements for 8 degree fortification.

The design includes architectural design and structural design,when structural design take the transverse frame of second axis to Calculate.

The main program,including the following parts: 1、Determination of the structure.

2、The calculation of Load,including dead load,live load and earthquake load.

3、Interior force calculation and consititute of the lateral frame and the cross sections design of the components.

4、The structural design of foundation ,stair and slabs.

Keywords： architectural design structural design reinforced concrete frame structure

load interior force cross sections’ design

V

目录

前言 .....................................................................................................(I) 毕业设计（论文）任务书 ............................................................... (II) 摘要 .................................................................................................. (IV) Abstract ............................................................................................. (V) 主要符号表 ......................................................................................... (I) 1 工程概况及建筑设计 .................................................................. (1)

1.1工程概况 ................................................................................................. (1)

1.1.1气象条件 ....................................................................................... (1) 1.1.2抗震设防 .................................................................................................... (1) 1.1.3工程地质条件 ............................................................................... (1) 1.2建筑设计 ................................................................................................. (1)

1.2.1结构选型 ....................................................................................... (1) 1.2.2平面设计 ....................................................................................... (2) 1.2.3立面设计 ....................................................................................... (2) 1.2.4剖面设计 .................................................................................................... (2)

2 结构布置及计算简图 .................................................................. (3)

2.1柱网布置 ................................................................................................. (3) 2.2框架结构承重方案的选择 ..................................................................... (3) 2.3梁、柱截面尺寸的初步确定 ................................................................. (4)

2.3.1梁截面尺寸的初步估算 ............................................................. （4) 2.3.2框架柱的截面尺寸的初步估算 ................................................. （5)

3 重力荷载代表值计算 .................................................................. (6)

3.1恒荷载标准值计算 ............................................................................... （6) 3.2活荷载标准值计算 ............................................................................... （6) 3.3梁、柱、墙、门和窗重力荷载值计算 ............................................... （7)

I

3.4各层重力荷载值计算 ........................................................................... （7) 3.5荷载分类 ............................................................................................... （9) 3.6重力荷载代表值 ................................................................................... （9)

4 框架侧移刚度计算 .................................................................... (11)

4.1横向框架侧移刚度计算 ..................................................................... （11)

4.1.1横梁线刚度ib的计算 ................................................................. (11) 4.1.2柱线刚度ic的计算 ..................................................................... (11) 4.1.3柱侧移刚度计算 ......................................................................... (11)

5 水平地震作用下框架结构内力和侧移计算 ........................... (14)

5.1横向水平地震作用下框架结构内力和侧移计算 ............................... (14)

5.1.1横向自振周期计算 ..................................................................... (14) 5.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算 ......................................... (14) 5.1.3水平地震作用下的位移验算 ..................................................... (16) 5.1.4横向水平地震作用下框架内力计算 ......................................... (16)

6 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 ................................... (19)

6.1横向框架内力计算 ............................................................................... (19)

6.1.1计算单元选取 ............................................................................. (19) 6.1.2荷载计算 ..................................................................................... (20) 6.2内力计算 ............................................................................................... (23)

6.2.1横向框架弯矩计算 ..................................................................... (23) 6.2.2横向框架内力组合 ..................................................................... (28)

7 截面设计 .................................................................................... (38)

7.1框架梁 ................................................................................................... (38)

7.1.1梁的正截面受弯承载力计算 ..................................................... (38) 7.1.2梁的斜截面受剪承载力计算 ..................................................... (42) 7.2框架柱 ................................................................................................... (43)

7.2.1剪跨比和轴压比验算 ................................................................. (43) 7.2.2柱正截面承载力计算 ................................................................. (43)

II

7.2.3柱斜截面受剪承载力计算 ......................................................... (48) 7.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算 ................................................... (51)

8 楼梯设计 .................................................................................... (52)

8.1设计参数 ............................................................................................... (52) 8.2楼梯板计算 ........................................................................................... (52) 8.3平台板计算 ........................................................................................... (53) 8.4平台梁计算 ........................................................................................... (54)

9 楼板设计 .................................................................................... (56)

9.1设计参数 ............................................................................................... (56)

9.1.1楼板平面布置图如下 ................................................................. (56) 9.1.2荷载统计与计算 ......................................................................... (56) 9.2按塑性绞线法理论计算 ....................................................................... (57)

9.2.1弯矩计算 ..................................................................................... (57) 9.2.2配筋计算 ..................................................................................... (59)

10 基础设计 .................................................................................. (61)

10.1设计资料 ............................................................................................. (61) 10.2基础截面确定 ..................................................................................... (61)

10.2.1基础梁高 ................................................................................... (61) 10.2.2翼板厚度 ................................................................................... (61) 10.2.3基础长度 ................................................................................... (61) 10.2.4基础的底面宽度 ....................................................................... (62) 10.3基础梁内力计算 ................................................................................. (62) 10.4 基础配筋计算 .................................................................................... (64)

11 设计心得 .................................................................................. (67) 致 谢 .............................................................................................. (68) 参考文献 .......................................................................................... (69) 毕业设计（论文）知识产权声明 ................................................. (69)

III

附录 外文原文及翻译 .................................... (错误！未定义书签。)

外文原文 ............................................................ (错误！未定义书签。) 翻译 ................................................................... (错误！未定义书签。)

IV

主要符号表

SGk 永久荷载效应的标准值； SQk 可变荷载效应的标准值； γG 永久荷载的分项系数； γQ 可变荷载的分项系数； T fy、fy' as、as' b bf、bf' d e、e' e0 ea ei h h0 hf、hf' As、As' α1

结构自振周期；

普通钢筋的抗拉、抗压强度设计值；

纵向非预应力受拉钢筋合力点、纵向非预应力受压钢筋合力点至截面

近边的距离；

矩形截面宽度、T 形、I 形截面的腹板宽度； T形或I形截面受拉区、受压区的翼缘宽度； 钢筋直径或圆形截面的直径；

轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点的距离； 轴向力对截面重心的偏心距； 附加偏心距； 初始偏心距； 截面高度； 截面有效高度；

T形或I形截面受拉区、受压区的翼缘高度； 受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面面积；

受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的

比值；

I

ρ 纵向受力钢筋的配筋率；

ρsv 竖向箍筋、水平箍筋或竖向分布钢筋、水平分布钢筋的配筋率； ρv 箍筋的体积配筋率；

FEk 结构总水平地震作用标准值；

Geq 地震时结构（构件）的重力荷载代表值、等效总重力荷载代表值； αmax 水平地震影响系数最大值； γRE 承载力抗震调整系数；

∑Mc 节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上下

柱端的弯矩设计值 ,可按弹性分析分配;

∑Mb 节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值; HRB400级钢筋;

HPB300

级钢

II

西安工业大学毕业设计（论文） 1 工程概况及建筑设计

1.1工程概况

本设计为陕西商贸学院学生公寓设计，位于西安桃园路，总建筑面积4000m2，5层，主体结构为钢筋混凝土框架结构。建筑抗震：抗震等级为框架二级，地震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组，场地类别II类，设计基本加速度值0.2g

1.1.1气象条件

冬季室外计算温度-9℃，夏季室外计算温度+30℃。最热月平均气温为+27℃，最冷月平均气温为-0.2℃。 年总降水量631.8mm,一日最大降水量为109.6mm，一小时最大降水量为79mm。全年主导风向为东北风，基本风压0.35kN/m2。土壤最大冻结深度为18cm,最大积雪厚度为20cm，基本雪压为0.25kN/m2。 1.1.2抗震设防

建筑结构安全等级：二级；耐火等级：二级；建筑结构设计使用年限：50年；地震基本烈度为8度，设计地震分组为第一组，场地类别Ⅱ类 ；湿陷性黄土地区建筑物分类：丙类；结构环境类别：一类环境。 1.1.3工程地质条件

场地总体地形较平坦，地面标高介于377.20～377.77m，相对最大高差为0.57m。勘探深度范围内的地基土分为2层，第一层为杂填土，厚约0.5m；1层以下为黄土。拟建场地属非自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。勘察期间场地内地下水稳定水位埋深-7.61～-6.18m，地下水位年变幅在1.0～2.0m。拟建场地范围内没有发现地裂缝及其它不良地质作用。地基承载力标准值为180kPa。

1.2建筑设计

对于建筑造型与平面布置的选择，必须考虑结构因素，以有利于结构受力；立面和平面形状应简单、对称、规则，以减少地震灾害的影响。所以根据设计原则，本设计采用“一”字形结构体系，这种结构体系符合简单、对称、规则的原则。建筑方案设计的宗旨在满足建筑的主要功能要求，依据建筑规范进行平、立、剖面的设计。同时，保证安全、适用、经济、美观效果。 1.2.1结构选型

1

西安工业大学毕业设计（论文） 本设计为陕西商贸学院学生公寓设计，位于西安桃园路，总建筑面积4000m2，拟建5层

①主体结构选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。 ②屋面结构：屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼屋面。

③楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，板厚100mm。 ④楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯。 1.2.2平面设计

本建筑平面布置根据平面布置相关规范，走廊宽度、门厅面积、房间开间、进深都符合模数及采光要求，房间面积等符合学生生活使用要求。根据本建筑物的使用功能要求，确定采用三跨框架，边跨为7.2米，中跨为3.0米。每层平面两侧各设一道双跑板式楼梯，楼梯设置需满足建筑防火疏散的要求。 1.2.3立面设计

建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。根据本建筑的建筑功能，每层学生公寓设3.3米的层高。建筑总高度17.4米。 1.2.4剖面设计

室内外高差为0.45米，可防止室外流水流入和墙身受潮。

根据采光设计标准及结构布置要求，确定标准层房间窗高到框架梁底 ，主要窗宽为2.1米，高为1.5米，门宽1.0米，门高2.1米。标准层走廊两端设置玻璃窗，以便空气流通和采光。屋面排水采用有组织外排水方式，用外装塑料空心管作为落水管，屋面坡度2%。

2

西安工业大学毕业设计（论文） 2 结构布置及计算简图

根据该学生公寓楼的使用功能及建筑设计的要求，进行建筑平面的设计，主体结构共五层。

2.1柱网布置

柱网布置如图2.1：

图2.1柱网布置图

2.2框架结构承重方案的选择

竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。

根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本学生公寓框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。

基础选用柱下条形基础，基础埋深取1.8m。 室内外高差取450mm。 A1=7.2×(1.2+3.6)=34.56m2 A2=7.2×3.6=25.92m2

横向框架计算简图如图2.2所示。取底层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底，底层柱高度从基础顶面取至一层板底：h=3.3+0.45+0.6=4.35m

3

西安工业大学毕业设计（论文）

图2.2 横向框架组成的空间结构

2.3梁、柱截面尺寸的初步确定

2.3.1梁截面尺寸的初步估算

梁截面高度一般取梁跨度的1/12～1/8且不小于400mm。本方案AB跨梁L=7200mm，h=(1/12～1/8)L=(1/12～1/8)×7200=600mm～900mm，取650mm。 矩形截面梁的高宽比h/b一般取2.0～3.0，故截面宽度

b=(1/3～1/2)h=(1/3～1/2)×650=217mm～325mm，且不小于250mm，取b=300mm,所以AB跨、CD跨梁的截面初步定为b×h=300mm×650mm， BC跨梁截面

h=(1/12～1/8)L=(1/12～1/8)×2400=200mm～300mm， b=(1/3～1/2)h 考虑施工方便性且满足实际设计值取b×h=300mm×400mm

纵梁：h=(1/12～1/8)L=(1/12～1/8)×7200=600mm～900mm，取h=650mm。 b=(1/3～1/2)h=(1/3～1/2)×650=216.7mm～325mm，取b=300mm。 故纵梁的截面初步定为b×h=300mm×650mm。 次梁的截面高度一般取梁跨度的1/15～1/12，h=(1/15～1/12)×7200=480mm～600mm。取h=500mm，b=(1/4～1/2)h=(1/4～1/2)×500=125mm～250mm，取b=250mm，故次梁 b×h=250mm×500mm。

表2.1估算梁的截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级

层数 1～5 混凝土 强度等级 C35 横梁（b×h） AB、CD跨 300×650 BC跨 300×400 纵梁 （b×h） 300×650 次梁 （b×h） 250×500 4

西安工业大学毕业设计（论文） 注：C35混凝土轴心抗压强度设计值fc=16.7N/mm2 ，抗拉强度设计值ft=1.57N/mm2。

2.3.2框架柱的截面尺寸的初步估算

框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：

柱组合的轴压力设计值N=βFgEn 注：N为柱组合的轴压力设计值；

β为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25；

F为按简支状态计算柱的负载面积；

gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取12—15KN/m2； n为验算截面以上的楼层层数。 Ac≥N/[μN]fc

注：Ac为柱截面面积；

[μN]为框架柱轴压比限值，本方案为抗震8度设防，二级抗震等级，

查《抗震规范》可知取为[μN]=0.75；

fc为混凝土轴心抗压强度设计值，对C35，查得16.7N/mm2。 各层重力荷载可近似取14KN/m2。由图2.2可知边柱及中柱的负载面积分别为A1=34.56㎡和A2=25.92㎡ 对于边柱：

Ac=a2≥1.3×25.92×14×103×5/（0.75×16.7）=188321（mm2） 对于中柱：

Ac=a2≥1.25×34.56×14×103×5/（0.75×16.7）=241437（mm2）

取截面为正方形，则边柱和中柱的截面高度分别为434mm和491mm，根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值为：

表2.2柱截面尺寸（mm）

层次 1 2～5 混凝土强度等级 C35 C35 b×h 650×650 550×550

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西安工业大学毕业设计（论文） 3 重力荷载代表值计算

3.1恒荷载标准值计算

查《建筑结构荷载规范》可取： (1)屋面的永久荷载标准值(不上人)

30厚细石混凝土保护层 22×0.03=0.66KN/㎡ SBS改性沥青卷材 0.4KN/㎡ 20厚水泥砂浆找平 0.02×20=0.4KN/㎡ 80厚矿渣水泥保温层 0.08×14.5=1.16KN/㎡ 100厚钢筋混凝土板 25×0.1=2.5KN/㎡ 10厚混合砂浆抹灰层 17×0.01=0.17KN/㎡ 合计： 5.29KN/㎡ （2）1～5楼面

水磨石地面：10mm面厚，20mm水泥砂浆打底 0.65KN/㎡ 素水泥浆结合层一道

100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m×25 KN/m3=2.5KN/㎡ 10厚混合砂浆 0.01m×17KN/m3=0.17KN/㎡ 合计: 3.32KN/㎡ 楼面和走廊荷载值设计一样

3.2活荷载标准值计算

（1）屋面和楼面活荷载标准值 查《建筑结构荷载规范》可得：

不上人屋面： 0.5KN/㎡ 楼面活荷载标准值： 2.0KN/㎡ 走廊： 2.5KN/㎡ （2）雪荷载：sk?urs0=1.0×0.25=0.25KN/㎡ （3）基本风压： 0.35KN/㎡

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西安工业大学毕业设计（论文） 3.3梁、柱、墙、门和窗重力荷载值计算

门：玻璃门 γ=0.45 KN/㎡

木门 γ=0.2KN/㎡ 窗：钢塑窗，γ=0.4 KN/㎡

外墙：240厚粘土空心砖，内墙面为水泥粉刷墙面，外墙面为拉毛墙面。则外墙单位面积重力荷载为：

0.7+15×0.24+0.36=4.66KN/㎡

内墙：240厚粘土空心砖，两侧墙面为水泥粉刷墙面，单位面积重力荷载值为：

15×0.24+0.36×2=4.32KN/㎡

房间隔断墙，C型轻钢龙骨隔墙（四层12mm直面石膏板，中填50mm岩棉保温板 γ=0.54 KN/㎡）

屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值 。

表3.1 梁、柱重力荷载计算结果

b 层数 构件 /m 边横梁 走道梁 1 纵梁 0.3 0.65 25 1.05 5.12 次梁 0.3 0.3 0.25 /m 0.65 0.4 0.5 25 25 25 h γ /KN/m 1.05 1.05 1.05 3β g /KN/m 5.12 3.15 3.28 Li /m 6.45 1.85 7.27 6.5 6.55 4.35 6.65 1.85 7.27 6.65 3.3 n 16 8 14 8 20 Gi /KN 528.38 46.62 333.84 266.24 670.72 ∑ Gi/ KN 1845.8 柱 边横梁 走道梁 2-5 次梁 纵梁 柱 0.65 0.3 0.3 0.25 0.3 0.55 0.65 0.65 0.4 0.5 0.65 0.55 25 25 25 25 25 25 1.10 1.05 1.05 1.05 1.05 1.10 11.62 5.12 3.15 3.28 5.12 8.32 32 16 8 14 28 32 1617.51 544.77 46.62 1617.51 1878.57 333.84 953.34 878.49 878.49 说明：β为考虑梁柱粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数；n为构件数量；g表示单位长度构建荷载，即g=β×b×h×γ ；Gi=g×l×n

3.4各层重力荷载值计算

7

西安工业大学毕业设计（论文） 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi，为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等重量。 第一层窗

C1 2100×1650 数量 23 1.65×2.1×0.4×23=31.88KN C2 1500×1.25 数量 2 1.5×1.25×0.4×2=1.5KN C3 1200×1500 数量 1 1.2×1.2×0.4×1=0.72KN 合计： 30.78KN 第一层门

M1 1000×2100 数量 23 1.0×2.1×0.2×23=9.66KN M2 1500×2100 数量 2 1.5×2.1×0.45×2=2.835KN M3 2400×2100 数量 3 2.4×2.1×0.20×3=3.024KN M4 1800×2100 数量 2 1.8×2.1×0.45×2=3.402KN 合计： 18.92KN 第二～五层窗

C1 2100×1650 数量 25 1.65×2.1×0.4×25=34.65KN

C2 1500×1.25 数量 2 1.5×1.25(1.65)×0.4×2=1.5(0.75)KN C3 1200×1500 数量 1 1.2×1.2×0.4×1=0.72KN C4 1500×1500 数量 2 1.5×1.5×0.4×2=1.8KN 合计： 35.10KN 第二～五层窗

M1 1000×2100 数量 25 1.0×2.1×0.2×25=10.5KN M3 2400×2100 数量 3 2.4×2.1×0.20×3=3.024KN 合计： 13.524KN 楼板和活载计算 一～五层楼面板 恒载 3.82×（50.4+0.55）×（16.8×0.55）=3376.8KN 活载

2.0×（50.4+0.55）×（16.8+0.55）=1767.96KN 屋面板

恒载

5.29×（50.4+0.55）×（16.8+0.55）=4676.27KN 活载

0.5×（50.4+0.55）×（16.8+0.55）=4676.27K 900女儿墙

4.66×0.9×2×（50.4+0.55+16.8）=568.287KN 一层外墙自重

｛〖6.45×（4.35-0.65）×2+1.85×（4.35-0.4）〗2+6.5×（4.35-0.65）×4+6.55

8

西安工业大学毕业设计（论文） 5 水平地震作用下框架结构内力和侧移计算

5.1横向水平地震作用下框架结构内力和侧移计算

5.1.1横向自震周期计算

对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，其自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。

横向框架顶点的假想位移计算过程见下表5.1：

表5.1横向框架顶的假想位移表

层次 5 4 3 2 1 Gi（KN） 9826.58 11189.81 11275.36 11275.36 12383.75 VGi（KN） 9826.58 21016.39 32291.75 43567.11 55950.86 ∑D i（KN/mm） △ui（mm） ui（mm） 859398.16 859398.16 859398.16 859398.16 961379.96 11.43 24.45 37.57 50.69 58.20 182.34 170.91 146.46 108.89 58.20 对于框架结构，uT按以下公式计算

VGi=∑Gk

(△u)i= VGi /∑DI

uT=∑(△u)k

注：∑D ij 为第i层的层间侧移刚度。 （△u）i为第i层的层间侧移。 （△u）k为第k层的层间侧移。

VGi为把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载得到的带i层间剪力。 Gk为集中在k层楼面处的重力荷载代表值。 基本自振周期T1可按下式计算：

T1?1.7?TuT 注：uT为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移（m），即

假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶

点位移；

ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.7。 T1?1.7?TuT=1.7×0.7×0.18234=0.508s 5.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算

本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可

14

西安工业大学毕业设计（论文） 用底部剪力法计算水平地震作用。

结构总水平地震作用标准值Geq Geq=0.85∑G i=0.85×（9826.58+11189.81+11275.36×2+12383.75） =47558.23KN

查资料得，在II类场地，8度近震区，基本地震加速度值为0.2g，在多遇地震时，结构的特征周期Tg=0.35s和地震影响系数amax=0.16。 T1=0.75s＞1.4Tg=1.4×0.35=0.49s,

所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加平地震作用系数δn： δn=0.08T1+0.07=0.08×0.508+0.07=0.11 地震影响系数：

?Tg α1=??T?1?0.9?0.35?0.9?α=0.16=0.114 ?×max??0.508??? FEK=α1Geq=0.114×47558.23=5421.64kN ΔF5=δn×FEK= 0.1308×4808.4=596.38kN Fi=FEK(1-δn)

GiHi GH?ii表5.2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表

层数 5 4 3 2 1 Hi 17.55 14.25 10.95 7.65 4.35 Gi 9826.58 11189.81 11275.36 11275.36 12383.75 GiHi 172456.48 159454.79 123465.19 86256.50 53869.31 GiHi/?GjHj j?16Fi 1990.88 1293.20 998.80 694.80 453.57 Vi 1990.88 3284.08 4282.88 4977.68 5431.25 0.289 0.68 0.207 0.144 0.090 横向框架各层水平地震作用和地震剪力见下图

图5.1水平地震作用分布 图5.2层间剪力分布

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西安工业大学毕业设计（论文） 5.1.3水平地震作用下的位移验算

水平地震作用下框架结构的层间位移△ui和顶点位移u i分别按下列公式计算：

△ui=Vi/∑Dij ui=∑△uk

各层的层间弹性位移角ζe=△ui/hi，根据《建筑结构抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架,层间弹性位移角限值[ζe]<1/550。 横向水平地震作用下的位移验算如下表5.3

表5.3横向水平地震作用下的位移验算

层间剪力层次 层间刚度结构顶点位移 ui/mm 22.561 20.245 16.424 11.441 5.649 层间相对弹性转角?e=△ui /hi 1/1427 1/870 1/662 1/571 1/775 层间位移 Δui 2.316 3.821 4.983 5.792 5.649 层高 hi/mm 3300 3300 3300 3300 4350 Vi(kN) 1990.88 3284.08 4282.88 4977.68 5431.25 Di(N/mm) 859398.16 859398.16 859398.16 859398.16 961379.96 5 4 3 2 1

由此可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，ζe=1/571<1/550，满足规范要求。 5.1.4横向水平地震作用下框架内力计算

框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：

第i层j柱分配到的剪力Vij以及该柱上、下端的弯矩Miju 和Mijb分别按下列公式计算：

Vij= （Dij /∑Dij ）×Vi ， Miju = Vij yh ， Mijb= Vij (1-y)h y=yn+y1+y2+y3

注：Dij为i层j柱的侧移刚度；

h为该层柱的计算高度； y为框架柱的反弯点高度比， yn为框架柱的标准反弯点高度比；

y1为上、下层梁线刚度变化时反弯点高度比修正值; y2、y3表示上下层层高变化时反弯点高度比修正值；

本工程中，底层柱需考虑修正值y2；第2层柱需考虑修正值y1和y3；其余无修正。以②轴线横向框架内力计算为例：

表5.4 各层柱端弯矩及剪力计算

16

西安工业大学毕业设计（论文） 层次 5 4 3 2 1 层次 5 4 3 2 1 hi /m 3.3 3.3 3.3 3.3 4.35 hi /m 3.3 3.3 3.3 3.3 4.35 Vi /KN 1990.88 3284.08 4282.88 4977.68 5431.25 Vi /KN 1990.88 3284.08 4282.88 4977.68 5431.25 ?Dij Di1 23246 23246 23246 23246 28092 Di1 32925 32925 32925 32925 33249 Vi1 53.85 88.83 115.80 134.60 158.70 Vi2 76.27 125.80 164.07 190.70 187.83 边柱 /(N/mm) 859398.16 859398.16 859398.16 859398.16 961379.96 K 0.83 0.83 0.83 0.83 0.56 y 0.315 0.400 0.450 0.500 0.720 中柱 y 0.370 0.460 0.470 0.500 0.610 Mi1b 55.98 117.26 171.96 222.09 497.05 Mi2b 93.12 174.36 254.47 314.66 498.40 Mi1u 121.73 175.88 210.18 222.09 193.30 Mi2u 158.57 240.78 286.96 314.66 318.65 ?Dij /(N/mm) 859398.16 859398.16 859398.16 859398.16 961379.96 K 1.42 1.42 1.42 1.42 0.95

以5层中柱计算为例： Di1=23246，K =0.83

Vi1=（23246/859398.16）×1990.88=53.85kN 查表：y=0.315 Mi1b= Vi1yh

=253.85×0.315×3.3=53.98kN Mi1u= Vij (1-y) =53.85×（1-0.315）×3.3=121.73kN 其他计算同理。

梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：

u Mbl=ibl（Mib?1,j+Mij）/（ibl+ibr） Mbr=ibr（Mbi+1，j +M uij）/（ibl+ibr）

u Mbj=Mib?1,j+Mij l Vb=（Mb+Mbr）/l

Ni??(Vbl?Vbr)k以5层计算为例：

①边横梁：

17

西安工业大学毕业设计（论文） l

Mb=121.73kN·m； Mbr=6.0/(6.0+4.2 )×158.57=93.27 kN·m；

V b=(121.73+93.27)/7.2=29.86 kN ②走道梁：

l

Mb=Mbr=4.2/(6.0+4.2 )×158.57=65.29 kN·m； V b=(65.29+65.29)/2.4=54.41kN ③边柱N=0-29.86=-29.86kN 中柱N=29.86-54.41=-24.55kN 其他计算同理。

表5.5梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算

层次 5 4 3 2 1 lMb 边横梁 走道横梁 V b 29.86 59.48 83.23 100.49 109.43 lMb 柱轴力 V b 54.41 114.56 158.30 199.70 217.31 边柱N -29.86 -89.34 -172.57 -273.06 -382.49 中柱N -24.55 -79.63 -154.70 -253.91 -361.79 Mbr 93.27 196.41 271.36 329.49 372.54 L 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 Mbrb 65.29 137.49 189.96 239.64 260.77 L 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 121.73 231.86 327.44 394.05 415.39 65.29 137.49 189.96 239.64 260.77

图5.3框架弯矩图（KN?m） 图5.4梁端剪力及柱轴力图

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西安工业大学毕业设计（论文） 中跨，总均布荷载： (5/8)×4.8=3kN/m b杆的固端弯矩的计算

①两端固支：MAB=-ql2/12 MBA= ql2/12

②一端固支，一端滑动：MAB=-ql2/3 MBA= -ql2/6 c分配系数的确定 u=si/(Σs)

转动刚度S：远端固定：S=4i 远端滑动：S=i

图6.4各层梁柱刚度示意图

24

西安工业大学毕业设计（论文） 表6.3弯矩二次分配法（恒载作用下）

上柱 分配系数 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 下柱 右梁 分配系分配系数 数 偏心矩 0.550 0.450 20.320 -91.930 39.386 32.225 20.050 -5.208 -8.163 -6.679 51.273 -71.593 左梁 分配系数 上柱 分配系数 0.390 91.930 -10.416 16.112 -1.488 96.138 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 下柱 右梁 分配系分配系数 数 偏心矩 0.470 0.140 -21.310 -4.940 -30.870 -9.195 -16.894 4.598 -1.793 -0.534 -49.557 -10.072 0.353 40.101 19.693 -8.997 50.796 0.353 0.294 12.980 -126.580 40.101 33.398 20.050 -14.255 -8.997 -7.494 51.154 -114.930 0.270 0.320 0.320 126.580 -17.110 -28.509 -33.789 -33.789 16.699 -15.435 -16.894 2.937 3.481 3.481 117.707 -45.742 -47.202 0.090 -3.880 -9.503 4.752 0.979 -7.652 0.353 40.101 20.050 -9.124 51.028 0.353 12.980 40.101 20.050 -9.124 51.028 0.294 -126.580 33.398 -14.255 -7.599 -115.035 0.270 0.320 0.320 0.090 126.580 -17.110 -3.880 -28.509 -33.789 -33.789 -9.503 16.699 -16.894 -15.934 4.752 3.072 3.641 3.641 1.024 117.842 -47.042 -46.082 -7.608 0.353 40.101 20.050 -8.072 52.080 0.353 12.980 40.101 16.260 -8.072 48.289 0.294 -126.580 33.398 -13.445 -6.723 -113.349 0.270 0.320 0.320 0.090 120.580 -17.110 -3.880 -26.889 -31.869 -31.869 -8.963 16.699 -16.894 -13.825 4.752 2.503 2.966 2.966 0.834 112.892 -45.797 -42.728 -7.257 0.300 0.450 0.250 18.180 -126.580 32.520 48.780 27.100 20.050 -11.356 -2.608 -3.912 -2.174 49.962 44.868 -113.010

0.230 0.280 0.410 0.080 126.580 -23.950 -3.880 -22.713 -27.650 -40.488 -7.900 13.550 -15.934 3.950 -0.360 -0.438 -0.642 -0.125 117.057 -44.023 -41.129 -7.955 22.434 -20.565 25

西安工业大学毕业设计（论文） 表6.4弯矩二次分配法(活载作用下)

上柱 分配系数 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 下柱 右梁 分配系分配系数 数 偏心矩 0.550 0.450 1.010 -6.910 3.245 2.655 4.165 -5.208 0.573 0.469 7.984 -8.994 左梁 分配系数 上柱 分配系数 0.390 6.910 -10.416 1.328 0.614 -1.565 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 下柱 分配系数 偏心矩 0.470 -1.460 -2.392 -3.258 0.740 -4.910 右梁 分配系数 0.140 -0.360 -0.713 0.356 0.220 -0.496 0.090 -1.440 -1.832 0.916 0.006 -2.350 0.353 8.331 1.623 -1.073 8.880 0.353 0.294 4.050 -27.650 8.331 6.938 4.165 -2.749 -1.073 -0.894 11.423 -24.354 0.270 27.650 -5.497 3.469 0.018 25.640 0.320 -6.515 -1.196 0.022 -7.689 0.320 -5.850 -6.515 -3.258 0.022 -9.751 0.353 0.353 4.050 8.331 8.331 4.165 4.165 -1.971 -1.971 10.526 10.526 0.294 -27.650 6.938 -2.749 -1.641 -25.101 0.270 27.650 -5.497 3.469 0.575 26.197 0.320 0.320 -5.850 -6.515 -6.515 -3.258 -3.258 0.682 0.682 -9.091 -9.091 0.090 -1.440 -1.832 0.916 0.192 -2.165 0.353 0.353 4.050 8.331 8.331 4.165 3.297 -1.664 -1.664 10.832 9.964 0.294 -27.650 6.938 -2.749 -1.386 -24.846 0.270 27.650 -5.497 3.469 0.377 25.999 0.320 0.320 -5.850 -6.515 -6.515 -3.258 -2.523 0.446 0.446 -9.326 -8.592 0.090 -1.440 -1.832 0.916 0.126 -2.231 0.300 0.250 -27.650 6.594 5.495 4.165 -2.072 -0.628 -0.942 -0.523 10.131 8.949 -24.751

0.450 5.670 9.891 0.230 27.650 -4.145 2.748 -0.048 26.204

0.280 0.410 0.080 -8.190 -1.440 -5.046 -7.388 -1.442 -3.258 0.721 -0.059 -0.086 -0.017 -8.362 -7.475 -2.178 4.475 -3.737 26

西安工业大学毕业设计（论文） 梁端剪力和柱轴力计算

例：在恒载作用下: 第五层：

①荷载引起的剪力： AB跨：VA =VB=1/2q1l =1/2×21.28×7.2=55.75 kN BC跨：VB=VC =1/2q1l =1/2×10.29×2.4=12.35kN ②弯矩引起的剪力：

AB跨：VA =-VB =(75.772-80.939)/7.2=-0.72 kN BC跨：VB=VC =0

③总剪力：

AB跨：VA=76.61-0.72=75.89kN BC跨：VB=VC=12.35kN VB=76.61+0.72=77.33kN

④A柱轴力：

N顶=P1+VA=162.57+75.89=238.46kN A柱重：[(25×0.55×0.55+4×0.01×0.55×17]×3.3=26.19kN N底=238.46+26.19=264.65kN B柱轴力：

N顶=P2+VB+VB,=170.46+77.33+12.35=260.14kN B柱重：26.19kN

N底=260.14+26.19=286.33kN

表6.3 恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算表

层 次 VA=VB VB=VC VA=-VB VB=VC 5 4 3 2 1 -0.72 -0.41 -0.43 -0.48 -0.59 0 0 0 0 0 荷载引起剪力 AB跨 BC跨 弯矩引起剪力 AB跨 BC跨 总剪力 AB跨 BC跨 A柱 柱轴力 B柱 N底 N顶 N底 VA VB VB=VC N顶 264.65 499.79 734.91 969.98 1215.06 76.61 105.48 105.48 105.48 9.71 9.71 9.71 9.71 9.71 75.89 105.07 105.05 105.00 104.89 77.33 105.89 12.35 9.71 9.71 9.71 9.71 238.46 473.60 708.72 943.79 1178.75 260.14 538.81 817.50 1096.24 1375.09 286.33 565.00 843.69 1122.43 1411.4 105.91 105.96 106.07 105.48 27

西安工业大学毕业设计（论文）

表6.4 活荷载作用下梁端剪力及柱轴力计算表

荷载引起剪力 层 次 VA= VB VB= VC AB跨 BC跨 弯矩引起剪力 AB跨 BC跨 VB =VC 0 0 0 0 0 总剪力 AB跨 BC跨 A柱 柱轴力 B柱 VA = -VB VA VB VC N顶= N底 N顶= N底 5 4 3 2 1 5.76 23.04 23.04 23.04 23.04 0.9 3.6 3.6 3.6 3.6 -0.03 -0.18 -0.15 -0.16 -0.20 5.73 22.86 22.89 22.88 22.84 5.79 23.22 23.19 23.20 23.24 0.9 3.6 3.6 3.6 3.6 13.82 69.08 124.37 234.95 290.23 17.58 91.20 164.82 238.42 312.06

6.2.2横向框架内力组合

(1)结构的抗震等级

根据《抗震规范》，结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素确定，本工程的框架为二级抗震等级。 （2）内力组合

本工程考虑三种内力组合，即1.2SGK+1.4SQK、1.35SGK+1.0SQK及

1.2SGE+1.3SEK。各层梁的内力组合结果见表6.5，其中SGK、SQK中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调幅系数取0.8）, 以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。εvb梁端剪力增大系数，二级取1.2。 承载力抗震调整系数?RE：见下表

表6.5 承载力抗震调整系数取值

受弯梁 0.75 偏压柱 轴压比<0.15 0.75 轴压比>0.15 0.80 受剪 受拉 0.85 28

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