第一-五章荷载计算

前 言

本设计是按照湖南文理学院土木建筑工程学院毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“常德市天鹰写字楼设计”。内容包括建筑设计、结构设计两部份。

写字楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面，选择写字楼建筑和结构设计，从而掌握办公楼设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。

框架结构的设计始于欧美，二十世纪厚得到了世界各地大范围的使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大。延性较好。其具有良好的抗震能力。对写字楼有重要建筑结构非常适用。能满足其较大的使用面积要求。

框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法，对水平荷载采用了D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。

本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种不错的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。

这次设计是在结构教研室各位老师的悉心指导下完成的，在此向你们表示衷心的感谢！

鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。

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第1章 设计基本资料

§1.l 初步设计资料

一. 工程名称：常德市天鹰写字楼。

二. 工程概况：建筑面积5322.24㎡，建筑总高为23.2m,主体大楼为六层，室内外高差为0.45m.

三. 温度：最热月平均36℃，最冷月平均2.8℃；

夏季极端最高温度39.8℃，极端最低温度为－8℃.

四. 相对湿度：最热月平均78％

五. 相对风向：全年西北风，夏季为东南风，基本风压0.35KN/㎡. 六. 雨雪条件：最大积雪深度8.9㎝,雪荷载0.30 KN/㎡。 七. 年降雨量1876㎜，日最大降水强度361mm/日。 八. 水文资料：经勘探未发现地下水 九. 地质条件：

1. 地震烈度：本工程地震设防烈度为7度，近震，

场地类型： I类。

2. 地质资料：见表1－1

表1－1 地质资料

地基土静荷载标准值基底埋深（m） 土层厚度（m） 0.60 1.70 2.50 4.0 1.70 2.50 4.0 - 岩土名称 （Kpa） 回填土 粉质回填土 亚粘土 风化混合岩 80 130 200 300 十. 材料使用：

1. 混凝土：梁柱板均使用C30混凝土。

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2. 钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335,其余采用热轧钢筋

HPB300。

3. 墙体：

a. 外纵墙采用240厚灰砂砖（18KN/m3），一侧墙体为水刷石墙面

（0.5KN/㎡）,一侧为20㎜厚抹灰（17KN/㎡）；

b. 内隔墙采用200厚蒸压粉煤灰加气砼砌块（5.5KN/m3）,两侧均

为20mm厚抹灰。

c. 卫生间隔墙采用200厚蒸压粉煤灰加气砼砌块（5.5KN/m3），两

侧贴瓷砖（0.5KN/㎡）。

d.女儿墙采用240厚加气砼砌块（5.5KN/m3）两侧均为200厚抹灰，

墙高900mm。

4. 窗：均为钢框玻璃窗（0.45KN/m）

2

5. 门：除大门和接待室为玻璃门（0.45KN/m2），办公室均为铝塑

门(10.2KN/m2).

§1.2 结构选型

一. 结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。

二. 屋面结构：采用现浇混凝土肋型屋盖，刚柔性结合的屋面，屋面板厚100mm。

三. 楼面结构：采用现浇混凝土肋型屋盖，板厚100mm。 四. 楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。

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第2章 结构布置及计算简图

§2.1 结构布置及梁,柱截面尺寸的初选

§2.1.1梁柱截面尺寸初选

主体结构共6除首层层高为4.2m外，其余各层层高均为3.6m，内外

墙的做法：内墙做法：内外墙均砌240厚空心砌块砖，门窗详见门窗表，楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。

板厚取100 mm： h100l/403300/4082.5 一.梁截面尺寸的估算：

1.AB和CD跨：

(1).横向主梁：L=6600㎜

1h81b21L750mm500mm,取600㎜ 121L300mm3200mm，取300㎜

纵向主梁：L=6000 h=750mm-500mm,取h=600mm b=300mm

故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=300㎜×600㎜

(2).次梁：L=6000㎜

1 h81L333mm500mm,取450㎜，b取250㎜ 12故框架次梁的截面尺寸为b×h=250㎜×400㎜

2.BC跨：

(1).主梁：L=2400㎜

1h81b2

200mm,取450㎜

1L300mm121L225mm150mm，取250㎜ 3故框架梁的截面尺寸为b×h=250㎜×450㎜

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表2-1估算梁的截面尺寸（㎜）及各层混凝土强度等级

层数 混凝土 强度等级 纵梁（b×h） AB,CD跨 BC跨 横梁 （b×h） 次梁 （b×h） 1～6 C30 300×600 250×450 300×600 250×450 二.柱截面尺寸的估算

框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，按下式计算：

1.柱组合的轴压比设计值按照公式1－1计算：

NFgn (1－1)

式中：

：为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2,不等跨取1.25；

F: 为按照简支状态计算柱的负荷面积；

g：为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取14KN/m2;

n: 为验算截面以上楼层层数；

2.框架柱验算

N0.8 (1－2) bchcfc由计算简图2－1可知边柱和中柱的负载面积可知： 中柱：（6.6＋6.6）/2×(6+2.4)/2=6.6×4.2㎡ 边柱：（6.6＋6.6）/2×6/2=6.6×3㎡

mm2 边柱：Ac1.2N/f(1.21.36.631410006)/14.30.8226800072 中柱：Ac1.2/fc(1.21.256.64.21410006)/14.30.83053mm根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计柱的尺寸为600㎜×600㎜＝360000mm2>305307mm2，为计算简便中柱和边柱的尺寸相同，均为600㎜×600㎜。 故初选柱的尺寸为600㎜×600㎜； ：

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DCBA

图2-1 边柱和中柱的负荷面积简图

§2.1.2 结构布置

如图2-2 所示：

L1L1L1L1L1L1L1L1L1DL1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L1L3L1L3L1L3L1L1L3L1L1L3L1L1L3L1L1L3L1L1L3L1L1L3L1L1L3L1CBL1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L2L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1图2-2 结构平面布置图

注：梁的尺寸：

L1=300㎜×600㎜, L2=250㎜×450㎜,

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L3=250㎜×450㎜

边柱、内柱的尺寸均为：600㎜×600㎜

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§2.2框架结构的计算简图

图2-3 框架结构梁，柱尺寸

注：

室内外高差0.45m,基础埋深0.5m,h=4.2+0.45+0.5=5.15m

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第3章 重力荷载代表值的计算

§3.1荷载计算

§3.1.1屋面及楼面恒荷载计算 一.屋面

防水层（刚性）30厚C20细石混凝土 1.0KN/㎡

找平层：20厚1:2.5水泥砂浆 0.020m×20KN/m3＝0.4 KN/㎡ 隔热层：50厚膨胀珍珠岩 0.050*3KN/m=0.15

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25KN/m3＝2.5KN/㎡ 抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3＝0.17KN/㎡ 合计 4.22 KN/㎡

二.各层走廊楼面：水磨石楼面： 10㎜面层

20㎜水泥砂浆打底0.65 KN/㎡ 素水泥砂浆结合层一道

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25KN/m3＝2.5KN/㎡ 抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3＝0.17KN/㎡ 合计：2.67 KN/㎡

三.标准层楼面：大理石楼面 大理石面层，水泥砂浆擦缝

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

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25KN/m3＝2.5KN/㎡ 抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3＝0.17KN/㎡ 合计：3.83 KN/㎡

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四.楼梯，水泥砂浆楼面 构造层：0.5KN/㎡

结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m×25KN/m3＝2.5KN/㎡ 抹灰层：10厚混合砂浆0.01m×17KN/m3＝0.17KN/㎡ 合计：3.17 KN/㎡

§3.1.2．屋面及楼面活荷载计算 一. 根据《荷载规范》查得 ： 上人屋面：2.0KN/㎡

楼 面：2.0KN/㎡(办公楼) 走廊 阳台: 2.5KN/㎡ 门厅 会议室：2.5KN/㎡

二.雪荷载

Sk=1.0×0.3 KN/㎡=0.3 KN/㎡

屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者.

§3.1.3．梁，柱，墙，门窗重力荷载的计算 一.梁自重：

1.边横梁，纵梁：b×h=300㎜×600㎜

梁自重： 25KN/m3×0.3m×(0.6m-0.1m)=3.75 KN/㎡ 抹灰层10厚混合砂浆：

0.01m×[(0.6m-0.1m)×2+0.3m]×17KN/m3=0.221KN/㎡

合计：3.97KN/㎡

2．中横梁：b×h=250㎜×450㎜

梁自重：25 KN/m3×0.25m×(0.45m-0.1m)=2.1875KN/m 抹灰层10厚混合砂浆：

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0.01m×[(0.45m-0.1m)×2+0.25m]×17KN/m3=0.1615 KN/㎡

合计：2.35 KN/㎡

3.次梁：b×h=250㎜×450㎜

梁自重：25KN/m3×0.25m×(0.45m-0.1m)=2.1875 KN/m 抹灰层10厚混合砂浆：

0.01m×[(0.45m-0.1m)×2+0.25m]×17KN/m3=0.1615 KN/㎡

合计：2.35 KN/㎡

4.基础梁：b×h=250㎜×450㎜

梁自重：25 KN/m3×0.25m×0.45m=2.5KN/m

二.柱自重：

1.柱：b×h=600㎜×600㎜

柱自重：25 KN/m3×0.6m×0.6m=9KN/m

抹灰层10厚混合砂浆： 0.01m×0.6m×4×17KN/m3=0.408 KN/㎡

合计：9.408 KN/㎡

2.构造柱：b×h=240㎜×240㎜

柱自重：25 KN/m3×0.24m×0.24m=1.44KN/m 抹灰层10厚混合砂浆：

0.01m×0.24m×4 m×17KN/m3=0.16 KN/㎡

合计：1.6 KN/㎡

三.外纵墙自重： 标准层

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纵墙：1.2m×0.24m×18KN/m3=5.18 KN/m 铝合金窗：0.35 KN/㎡×1.8m=0.63 KN/m

水刷石外墙面：（3.6m-1.8m）×0.5 KN/㎡=0.9 KN/m 水泥粉刷墙面：（3.6m-1.8m）×0.36 KN/㎡=0.648KN/m

合计：7.36KN/㎡ 底层：

纵墙 （5.15m-1.8m-0.6m-0.45m）×0.24m×18KN/m3=9.936 KN/m 铝合金窗：0.35 KN/㎡×1.8m=0.63 KN/m

水刷石外墙面：（4.2m-1.8m）×0.5 KN/㎡=1.2 KN/m 石灰粗沙刷那墙面：（4.2m-1.8m）×0.36 KN/㎡=0.864KN/m

合计：12.63KN/㎡ 四.内纵墙自重： 标准层

纵墙：（3.6m-0.6m）×0.24m×18KN/m3=12.96 KN/m 水泥粉刷内墙面：3.0m×0.36 KN/㎡×2=2.16 KN/m

合计：15.12 KN/㎡ 底层：

纵墙：（5.15m-0.6m）×0.24m×18KN/m3=19.656 KN/m 水泥粉刷内墙面：4.55m×0.36 KN/㎡×2=3.276 KN/m

合计：22.93/㎡ 五.内隔墙自重： 标准层：

内隔墙：1.2×0.24m×9.6KN/m3=2.76KN/m 铝合金窗：0.35 KN/㎡×1.8m=0.63 KN/m

水泥粉刷内墙面：1.2×0.36 KN/㎡×2=0.864 KN/m

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合计：4.254 KN/㎡ 底层：

内隔墙：（5.15m-1.8m-1.0m）×0.24m×9.6KN/m3=5.41 KN/m 铝合金窗：0.35 KN/㎡×1.8m=0.63 KN/m

水泥粉刷内墙面：(5.15m-1.8m-1.0m)× 0.36 KN/㎡×2=1.692 KN/m

合计：7.74 KN/㎡

第4章 框架侧移刚度的计算横向框架梁柱的线刚度计算

§4.1框架梁柱的线刚度计算

§4.1.1 框架梁柱的线刚度计算

框架梁柱的相对线刚度如图4－1所示，作为计算各节点弯矩分配的依据.

在框架结构中，现浇楼板的楼可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取I=2 Io（Io为梁的截面惯性矩）

I0bh3/12 （4－1）

梁采用C30混凝土，Ec3.0107kN/m2。

由于左跨梁＝右跨梁：

7kNm/22i边梁＝EI/L=3.01010.3m12(0.6m3)/65.44/10m4

中跨梁：

i中跨梁＝

EI/L=3.0107kN/m22底层柱：（A～D轴）

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1120.25m0.45m3/2.44.75104/m4

湖南文理学院毕业设计

i底柱＝EI/L=3.0107kN/m21/120.6m4/5.15m6.291104m4

其余各层柱：（A～D轴）

7kNm/22i余柱：＝EI/L=3.0101(0.6m4)/m3.69410/m4 12令i余柱＝1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：

i边梁＝

5.4104/m49104/m40.609

i中跨梁＝4.75104/m49104/m40.528 i底柱＝6.291104/m49104/m4=0.699

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图4－1框架梁柱的相对线刚度

§4.1,2. 梁柱的线平均刚度比 一.底层

kkb/kc (4-2)

0.5k (4-3) 2k由公式（4－2）、（4－3）可求梁柱线刚度为： 1.A, D梁柱线刚度k为： k

0.609=0.871 0.699c0.5k2k0.477 DC12ich20.478126.291105.152413861.67kN/M

2.B,C梁柱的线刚度k为：

K0.6090.5281.627

0.699c0.5k2k0.586 Dc12ich2120.5866.2911045.15216688.86

二.标准层：

kkb/2kc (4-4)

k (4-5) 2k由公式（4－2）、（4－3）可求梁柱线刚度为： 1. A, D梁柱的线刚度k为：k0.60920.609 2112ic120.2339104k19416.67 c0.233 Dc222kh3.62. B,C梁柱的线刚度k为： k0.6090.5280.569

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c

k2k0.221 Dc12ich2120.21191043.6217583.33 （KN/M）

故横向框架的侧移刚度见表4－1，4－2

表4－1 横向框架2～6层D值

构件名称 A柱 B柱 C柱 D柱 D值（KN/M） 19416.67 17583.33 17583.33 19416.67 数量 9 9 9 9

表4－2 横向框架底层D值

构件名称 A柱 B柱 C柱 D柱 D值（KN/M） 13861.67 16688.86 16688.86 13861.67 数量 9 8 8 9

D（KN/M） 174750.03 158249.97 158249.97 174750.03 666000  D（KN/M） 110893.36 133510.88 133510.88 124755.03 502670.15  15

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第5章 横向水平作用下荷载作用下框架内力和侧移计算

§5.1 水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算

§5.1.1.墙自重

外纵墙 ：采用240厚灰砂砖18KN/m,一侧水刷石墙面10.5 KN/m,

3

3

另一侧为20mm厚的抹灰（17 KN/m3）， 则墙面单位面积的重力荷载为：

18KN/m30.24m17KN/m30.02m0.5KN/m25.16KN/m2

一. 底层：

1. A轴线上的纵墙面积：

（5.150.6)(6.60.6)m81.8m1.8m101.2m1.5m23.63.022.42.4155.04m2

2.D轴线上纵墙的面积：

5.15m0.6m6.60.6m81.8m1.8m121.21.54131.37m2

3. 1－9 轴线上纵墙的面积：

（5.15m-0.6m)60.6m42.4m22.1m1.5m2113.82m

2

合计：155.04m2+131.37m2+113.82m2=400.23m2

则底层外墙自重为：5.16KN/m2×400.23m2 =2065.1868KN 二.二层：

1. A轴线上的纵墙面积：

3.60.66.60.681.8m1.8m103.0m1.8m41.2m1.5m286.4m2

2.D轴线上纵墙的面积：

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3.60.66.60.681.8m1.8m121.2m1.5m2101.52m2

3.1～9 轴线上纵墙的面积：

（3.6m-0.6m)60.6m42.4m21.2m1.5m275.6m

2合计：101.52m2+86.4m2+75.6m2=263.52m2

则二层外墙自重为：5.16KN/m2×263.52m2=1359.7632KN 三. 标准层：

1.A轴线上的纵墙面积：

3.60.66.60.681.8m1.8m141.2m1.5m295.04m2

2. D轴线上纵墙的面积：

3.60.66.60.681.8m1.8m141.2m1.5m295.04m2

3. 1～9 轴线上纵墙的面积：

（3.6m-0.6m)60.6m42.4m21.2m1.5m275.6m

2

合计：95.04m2+95.04m2+75.6m2=265.68m2

则顶层外墙自重为：5.16KN/m2×265.68m2=1370.9088KN 四. 内隔墙

采用200厚蒸压加气砼砌块（5.5 KN/m3）,两侧均为20mm厚抹灰，墙面单位面积荷载为：

5.5KN/m30.2m17KN/m30.02m21.78KN/m2

1. 底层：

(1).B轴线上的横墙面积：

5.15m0.6m6.60.6m62.1m1.2m22.1m1.5m2152.46m2

(2). C轴线上横墙的面积：

5.15m0.6m6.60.6m62.1m0.9m62.1m1.5m22.1m0.8m2142.8m2

(3). 1～9轴线上横墙的面积：

5.15m0.6m60.6m132.1m0.9m22.1m1.5m347.972

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-------------------------------------------------------- 合计；347.97m2+142.8m2+152.46m2=643.23m2

则底层内隔墙自重为：1.78KN/m2××643.23m2=1144.9494KN 2. 二层：

(1). B轴线上的横墙面积：

3.6m0.6m6.60.6m62.1m1.2m32.1m1.5m294,.14m2

(2). C轴线上横墙的面积：

3.6m0.6m6.60.6m82.1m0.9m52.1m1.2m12.1m1.5m3122.58m2

(3). 1～9轴线上横墙的面积：

3.6m0.6m60.6m132.1m0.9m3204.93m2

―――――――――――――――――――――――――――― 合计；122.58m2+94.14m2+204.93m2=421.65m2

则二层内隔墙自重为：1.78KN/m2×421.65m2=750.537KN 3. 标准层：

(1). B轴线上的横墙面积：

3.6m0.6m6.60.6m82.1m1.2m22.1m1.5m5123.21m2

(2). C轴线上横墙的面积：

3.6m0.6m6.60.6m82.1m0.9m52.1m1.2m12.1m1.5m3122.58m2

(3). 1～9轴线上横墙的面积：

3.6m0.6m60.6m142.1m0.9m3221.13m2

合计： 123.21m2+122.58m2+221.13m2=466.92m2

则顶层的内隔墙自重为：1.78KN/m2×163.464m2＝831.1176KN 五.卫生间隔墙：

采用200厚蒸压粉煤灰加气砼砌块（5.5KN/m3）, 两侧贴瓷砖 （0.5 KN/m3）,墙面单位面积重力荷载为为：

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5.5KN/m30.2m0.5KN/m321.6KN/m2

1. 底层：

5.150.2460.24267.875

――――――――――――――――――――――――――――― 则底层卫生间隔墙自重为：1.78KN/m2×67.875m2=120.819KN 2. 标准层：

3.60.2460.24241.196

则标准层卫生间隔墙自重为：1.78KN/m2×41.196m2=73.328KN 六.女儿墙自重：

采用240厚加气砼砌体，15.5KN/m3,两侧均为200mm厚抹灰，墙高900mm，墙面单位面积的重力荷载为:

5.5KN/m30.24m17KN/m320.02m2KN/m2

1. 六层女儿墙

1.0m52.8m14.4m2134.4m2

――――――――――――――――――――――――――――― 则女儿墙的自重：2KN/m2×134.4m2=268.8KN

§5.1.2 梁，柱，墙，板，门窗重力荷载标准值汇总 一.梁重力荷载标准值汇总表：

表5-1 梁重力荷载标准值汇总

构件 横梁 层次 1～6 b/m 0.3 h/m 0.6 g/KN Li/m Gi×Li 26.202 n 16 Gi/KN 419.232 走道梁 1～6 次梁 1～6 0.25 0.25 0.45 0.45 2.35KN/m 2.4 2.35KN/m 6 5.64 14.1 16 16 90.24 225.6 3.97KN/m 6.6 19

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纵梁 1～6 0.3 0.6 3.97KN/m 6 23.82 18 428.76 二. 门重力荷载标准值汇总表：

(除大门为玻璃门0.45KN/m2，办公室为木门0.2KN/m2)

表5-2 门重力荷载标准值汇总

底层： 门标号 M0921 M1221 M1522 M1821 尺寸 0.9m×2.1m 1.2m×2.1m 1.5m×2.1m 2.4m×2.4m 数量 6个 3个 4个 1个 荷载标准值 GM1=0.2×0.9m×2.1m×6=2.268KN GM2=0.2×1.2m×2.1m×3=1.512KN GM3=0.2×1.5m×2.1m×4=2.526KN GM4=0.45×2.4m×2.4m×1=0.2592KN ∑=4.5652KN

二层： 门标号 M0921 M1221 M1522 尺寸 0.9m×2.1m 1.2m×2.1m 1.5m×2.1m 数量 7个 4个 5个 荷载标准值 GM1=0.2×0.9m×2.1m×7=2.646KN GM2=0.2×1.2m×2.1m×4=2.016KN GM3=0.2×1.5m×2.1m×5=3.15KN ∑=7.812KN

标准层 门标号 M0921 M1221 M1522 尺寸 0.9m×2.1m 1.2m×2.1m 1.5m×2.1m 数量 8个 3个 8个 荷载标准值 GM1=0.2×0.9m×2.1m×8=3.024KN GM2=0.2×1.2m×2.1m×3=1.512KN GM3=0.2×1.5m×2.1m×8=5.04KN ∑=9.576KN

三.窗自重： 均为钢框玻璃窗0.45KN/m2

表5-3窗重力荷载标准值汇总

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底层： 门标号 C1215 C1818 C3630 尺寸 1.2m×1.5m 1.8m×1.8m 3.0m×3.6m 数量 6个 24个 2个 荷载标准值 GC1=0.45×1.2m×1.5m×6=4.86KN GC5=0.45×1.8m×1.8m×24=34.992KN GC6=0.453.03.629.72 ∑=49.572KN

二层： 门标号 C1215 C1818 C1830 尺寸 1.2m×1.5m 1.8m×1.8m 1.8m×3.0m 数量 8个 24个 4个 荷载标准值 GC1=0.45×1.2m×1.5m×8=6.48KN GC3=0.45×1.8m×1.8m×24=34.992KN GC4=0.453.01.849.72 ∑=51.192KN

标准层： 门标号 C1818 C1215 尺寸 1.8m×1.8m 1.2m×1.5m 数量 28个 8个 荷载标准值 GC1=0.45×1.8m×1.8m×28=40.824KN GC3=0.45×1.2m×1.5m×8=6.48KN ∑=47.304KN

§5.1.3 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi

根据《抗震规范》（GB50011—2001）第5.1.3条：，顶层的荷载代表值包括：屋面荷载、50%的屋面雪荷载、顶层纵墙框架自重、顶层半层墙柱自重。

其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载、50%楼面均布荷载、该层纵墙框架横梁自重、该层上下各半层柱及墙体自重。 各楼层重力荷载代表值Gi确定如下： 顶层：

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梁：G=横梁＋次梁＋走道梁＝419.232+90.24+225.6+428.76=1163.832 柱：G＝承重柱/2+构造柱/2=9.4083.63621.650/2142670.64KN 墙：女儿墙＋外纵墙/2+内隔墙/2＋卫生间隔墙/2＝ =268.8KN /2+1370.9088KN

/2+831.1176KN /2+73.328KN/2＝1238.60KN 板：G＝4.2252.814.43208.550KN 门：G=9.576KN 窗：G=47.304KN

雪荷载：0.3KN/m2×52.8m×14.4m=228.096KN 雪荷载组合系数为0.5，则顶层重力荷载代表值为：

∑＝=1163.832+1238.60KN+670.64KN+3208.55KN+9.576KN+47.304KN＋

228.0967/2KN＝6452.55KN

合计： ∑＝6452.55KN 标准层：

梁：G=横梁＋次梁＋走道梁＝419.232+90.24+225.6+428.76=1163.832

柱：G＝承重柱/2+构造柱/2=9.4083.63621.650/2649.64kN 墙：外纵墙/2+内隔墙/2＋卫生间隔墙/2＝

1370.9088/2+831.1176/2+73.328/2＝1137.677KN 板：G＝

52.8-13.2623.8313.263.1752.80.242.6713.263.832403.65

门：G=9.576KN 窗：G=47.403KN

则六层重力荷载代表值为： ∑

＝

1163.932KN+649.64KN+2403.65KN+1137.6774KN+9.576KN47.403KN ＝5411.88KN

可变荷载：G＝0.5×0.3×6×14.4×2+0.5×2.0×52.8×14.4=1129.071KN

＋

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合计： ∑＝5411.88KN＋1129.071KN＝6540.949KN 二层:

梁：G=横梁＋次梁＋走道梁＝419.232+90.24+225.6+428.76=1163.832

柱：G＝承重柱/2+构造柱/2= 9.4083.6351.6413.61421.568

墙：G=女儿墙＋外纵墙/2+内隔墙/2＋卫生间隔墙/2

＝1359.7632/2+750.537/2+73.328/2 ＝1091.814KN

板

：

G

＝

52.8-13.2623.8313.263.1752.80.242.6713.263.832403.65

门：G=7.812KN 窗：G=51.192KN ∑

=1163.832KN

+1421.568KN+1091.814KN+2403.65KN+7.812KN+51.192=6139.868KN 可变荷载：G＝0.5×0.3×6×14.4×2+0.5×2.0×52.8×14.4=1129.071KN 合计： ∑＝1129.071KN＋6139.868KN＝7268.939KN 底层：

梁：G=横梁＋次梁＋走道梁＝419.232+90.24+225.6+428.76=1163.832

柱：G＝承重柱/2+构造柱/2

=9.4085.15341.65.15421993.42KN

墙：女儿墙＋外纵墙/2+内隔墙/2＋卫生间隔墙/2＝ 2065.1868/2+1144.9494/2+120.819/2＝1165.48KN 板

：

G

＝

52.8-13.2623.8313.263.1752.80.242.6713.263.832403.65KN

门：G=4.5652KN 窗：G=49.572KN

∑=1163.832KN +1993.42KN +1165.48KN +2403.65KN +4.5652KN

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+49.572KN =6780.519KN

可变荷载：G＝0.5×0.3×6×14.4×2+0.5×2.0×52.8×14.4=1129.071KN 合计： ∑＝1129.07KN＋6780.519KN＝7909.59KN

§5.2 水平地震作用下框架内力合侧移的计算

§5.2.1横向自振周期 1.质点重力荷载见图5-1：

图5－1 结构质点重力荷载（单位：KN）

2. 水平地震力作用下框架的侧移验算

按顶点位移法计算框架的自振周期

顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周

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期：

结构顶点假想位移UT可以由下列公式计算，计算过程， 如表5-4：

VGiGk （5-1）(u)iVci/Dij （5-2）

j1nnVT(u)i （5-3）T1.7TT （5-4）

k1n式中：

基本周期调整系数。考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数，T：

框架结构取0.6—0.7，该框架取0.7。

T：框架结构的顶点假想位移。在未求出框架的周期前，无法求出

框架的地震力及位移，T是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由T求出T1，再用T1求出框架结构的底部剪力。进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。

Dij：第i层第j跟柱的抗侧移刚度；

表5－4 结构顶点的假想侧移计算

层次 6 5 4 3 2 1 Gi (KN) Vai ∑Di 666000 666000 666000 666000 666000 502670.15 △Ui 0.0097 0.0194 0.0293 0.0391 0.0500 666000 Ui 0.2296 0.2199 0.2004 0.1711 0.132 666000 6452.55 6540.949 6540.949 6540.949 7268.939 7909.592 6452.55 12993.499 19534.448 26075.397 33344.336 41253.928 按公式（5－4）计算基本周期T,其中Ut量纲为m，取T0.7

T11.70.70.22960..570

3.横向地震作用计算

根据《建筑设计抗震规范》（GB50011—2001）第5.1.2条规定，对于高度不超过40米，以剪切变形为主，且质量和刚度沿着高度方向分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可以采用底部剪力法

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等简化方法计算抗震作用。因此本框架采用底部剪力法计算抗震作用。

在Ⅱ类场地，8度设防区，设计地震分组为第二组情况下，由《建筑设计抗震规范》（GB50011—2001）表5.1.4—1和表5.1.4—2可查得： 结构的特征周期Tg和水平地震影响系数最大值max（8度，多遇地震作用）为：

Tg=0.35s max=0.16

(1).结构总水平地震作用标准计算：

Geq1Gi (5-5)

FnnFEK (5-6) Fi(FEKFn)GiHiGiHi (5-6)

j1n式中：

1： 结构基本自振周期的水平地震影响系数值；

Geq：结构等效总重力荷载，多质点可取总重力荷载代表值的85％； Fn：顶部附加水平地震作用；

n： 顶部附加地震作用系数；

FEK：结构总水平地震作用标准值；

Hi,Hj：分别为质点i,j的计算高度； 结构等效总重力荷由公式（5－5）计算得：

由于T10.570 s>1.4 Tg=1.4 0.35=0.49 s，故考虑顶部附加水平地震作用，取n=0.160.570+0.01=0.101。 结构底部剪力为： FEK(TgT1)max0.85Gi

0.9i15 =（0.35/0.570）0.90.160.8541253.928=3617.246kN 顶点附加地震作用为：

FnnFEK=0.1013617.246=365.342 kN

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FiGiHiGHii15FEK(1n)=3251.90

iGHGHi6ii1ii，计算结果列于表9

FEKFn41253.928365.940888.028KN

各质点的水平地震作用按公式（5－6）计算： 将FEK，F，代入式：

各楼层地震剪力按:ViFK 计算：

Kjn各质点横向水平地震作用，各楼层地震剪力及楼层间位移计算表

表5－5 各质点横向水平地震作用，各楼层地震剪力及楼层间位移计算表 G iHi/mGiHi (KN.m) GiHj Vi/KN GiHii15GiHi Fi D (KN) ui/m 6 6452.55 5 6540.949 4 6540.949 3 6540.949 2 7268.939 1 7909.592 23.15 19.55 15.95 12.35 149376.53 127875.55 104328.14 80780.72 566698.559 566698.559 566698.559 566698.559 566698.559 566698.559 857.17 0.264 857.17 666000 0.0013 0.0024 0.0033 0.0247 0.0040 0.0065 1590.96 2189.63 2654.65 3019.63 3253.38 0.226 733.79 666000 0.184 598.67 666000 0.143 465.02 666000 8.75 63603.22 5.15 40734.40 0.112 364.98 666000 0.072 233.75 502670.15 最大位移发生在第一层，其楼层最大位移与楼层高之比：

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0.006510.00130.0018，小于《建筑设计抗震规范》（GB50011—2001）5.15550第5.5.1条规定的位移极限值[e]=1/550满足位移要求。

§5.2.3.水平地震作用下框架内力计算

ub 一. 框架第Ⅰ层J柱分配的剪力Vij以及该柱上，下端的弯矩Mij和Mij分

别按下列各式计算:

VijDijDj1nVi （5-5）

ijbMijVij.yh （5-6）

uMijVij(1y)h （5-7）

yy0y1y2y3 （5-8）

其中，y0为标准反弯点高度比，可由查表得。本设计中，底层柱只需考虑修正值y2;第二层柱需考虑修正值y3，其余各柱均无修正，具体计算过程及结果见表5－7，表5－8。

表5－6 所查反弯点高度表摘要

M 6 6 5 4 3 2 1 n 0.6 0.25 0.35 0.40 0.45 0.5 0.7 0.7 0.30 0.40 0.40 0.45 0.5 0.7 0.8 0.30 0.40 0.45 0.45 0.5 0.65

k 0.9 0.35 0.40 0.45 0.45 0.5 0.65 1.0 0.35 0.40 0.45 0.45 0.5 0.65 2.0 0.40 0.45 0.45 0.5 0.5 0.55 从上表可得各层反弯点高度比y,由于K值界于二者之间，则可以由插值取值。

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二.框架柱剪力和柱端弯矩计算采用D值法， 计算过程见下表5－7

表5－7 框架柱K值和y值表

层 A柱 k 6 5 4 3 2 1 0.609 0.609 0.609 0.609 0.609 0.871 y 0.35 0.4 0.45 0.45 0.5 0.65 B柱 k 0.569 0.569 0.569 0.569 0.569 1.627 y 0.25 0.35 0.40 0.45 0.5 0.60

表5－8 各层中柱A(D))柱端弯矩及剪力计算

层次 6 5 4 3 2 1 3.6 857.17 666000 C柱 k 0.569 0.569 0.569 0.569 0.569 1.627 y 0.25 0.35 0.40 0.45 0.5 0.60 D柱 k 0.609 0.609 0.609 0.609 0.609 0.871 y 0.35 0.4 0.45 0.45 0.5 0.65 Hi/mVi/KN D Dim Vim k y b Miju Mij19416.67 24.99 0.609 0.35 31.49 19416.67 46.38 0.609 0.4 66.79 58.48 100.19 3.6 1590.96 666000 3.6 2189.63 666000 3.6 2654.65 666000 3.6 3019.63 666000 19416.67 63.84 0.609 0.45 103.42 126.40 19416.67 77.39 0.609 0.45 125.38 153.24 19416.67 88.03 0.609 0.5 158.46 158.46 4.2 3253.38 502670.15 13861.67 89.72 0.871 0.65 244.94 131.89 三.梁端弯矩，剪力及轴力分别按下式计算：

libubMlr(MijMij) (5.9 )

ibibLbribubMlr(MijMij) (5.10)

ibibub2M1MbbVbL (5.11)

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Ni(VbLVbr)k (5.12)

kin由计算简图5－3,5－4计算得,具体过程见表5－9

表5－8 各层中BC端弯矩及剪力计算

层次 6 5 4 3 2 1 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.2 Hi/m Vi/KN D 857.17 1590.96 2189.63 2654.65 3019.63 3253.38 666000 666000 666000 666000 666000 Dim 17583.33 17583.33 17583.33 17583.33 17583.33 Vim k y b Miju Mij22.63 42.00 57.81 70.09 79.72 108.01 0.569 0.25 0.569 0.35 0.569 0.40 0.569 0.45 0.569 0.5 1.627 0.60 20.37 52.92 83.25 113.54 143.50 272.19 61.10 98.29 124.87 138.77 143.50 181.46 502670.15 16688.86

表5－9 梁端弯矩，剪力及柱轴力的计算

层 6 5 4 3 2 1 边梁 l Mb走道梁 柱轴力 Mbr 32.73 63.56 95.23 119.00 137.77 174.18 L 6 6 6 6 6 6 Vb 15.20 32.54 48.07 62.61 70.27 77.42 l MbMbr 28.37 55.10 82.56 L 2.4 2.4 2.4 Vb 23.64 45.92 68.8 85.85 99.39 边柱 -15.20 -47.74 -95.81 -158.42 -228.69 中柱 8.44 21.82 42.55 65.79 94.91 143.14 58.48 131.68 193.19 256.66 283.84 290.35 28.37 55.10 82.56 103.02 103.02 2.4 119.27 119.27 2.4 150.78 150.78 2.4 125.65 -306.11 30

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注：

（1）柱轴力中的负号表示拉力，当为地震作用时候，两侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。

lr（2）表中Mb分别表示节点在右梁的弯矩单位为KN.m ,Mblr（3）.式中，ib,ib.分别为节点在左，右梁的线刚度，单位为KN.m

（4）.N单位为单位为KN，L单位为m，Vb单位为KN

图5-2 横向水平地震作用及楼层地震剪力

M`bMb``Vb图5-3 梁端弯矩，剪力计算简图

Vb

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Mib1,jiLriMLbbbMuij

图5－4 梁端弯矩，剪力计算简图

30

Mrb

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图5-5 地震作用下的框架弯矩图

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注：下端受拉为“＋”，

图5-6 框架结构梁端剪力，轴力图

注：剪力逆时针为“－”

§5.3横向风荷载作用下框架结构内力和侧移的计算

5.1 .1 风荷载标准值/设计值计算 基本风压：w0=0.35

风振系数z：因房屋总高小于30.0m，所以z=1.0 风载体型系数：s=0.8-（-0.5）=1.3 风压高度系数：按C类地区，查表13

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表13 风压高度系数

离地高度/m 5 0.74 10 0.74 15 0.84 20 1.00 Z

根据：FwkwikBh，（其中wikzszw0），则

表14 风荷载标准值/设计值

设计离 地 层 高 度 Z 值 各层柱顶集中风荷载标准值（kN） （×1.4） 22.65 6 19.05 0.88 F61.01.30.880.351.03.6/23.33.70 5.17 5 0.82 F51.01.30.820.353.63.34.43 F4=1.0×1.3×0.75×0.35×3.6×6.21 15.45 4 0.75 5.67 3.3=4.05 11.85 0.74 F3=1.0×1.3×0.74×0.35×3.6×5.59 3.3=3.40 8.25 0.74 F2=1.0×1.3×0.74×0.35×3.6×5.59 3.3=3.40 4.65 0.74 F1=1.0×1.3×0.74×0.35×（3.6+4.65）6.42 /2×3.3=4.58 3 2 1

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2.8.5.2 柱的侧移刚度

表15 中框架一榀柱侧移刚度

项 目 柱 层 类 型 Ki2icb（一般k（一2k12ic 根2h数 （kN/m） D般层）层）Kib(底ic0.5k(底2k层) D 层) 中框架 底 层 中框架 中柱 中框架 其 边柱 他 中框架 层 中柱 边柱 5.4/6.291=0.80.475 58 60342 13520.1 2 (4.755.4)/6.291=1.61 5.4×2/（9×2）0.585 16651.1 2 0.23 =0.6 （4.75+5.4）×0.36 2/（9×2）=1.13 19230.8 2 98514 30026.0 2

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5.3 荷载作用下的侧移验算

表16 侧移值及侧移限值

n层 FWK 5.17 11.38 17.05 22.64 28.23 34.65 Di i1ujFwk0.85Dii1n u h1/60000 1/25714 1/18000 1/13333 1/10588 1/6250 限值 6 5 4 3 2 1 顶点 98514 98514 98514 98514 98514 60342 0.00006 0.00014 0.00020 0.00027 0.00034 0.00068 0.00147 1/500 1/650

5.4 风荷载作用下框架柱剪力和柱端弯矩设计值

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表17 风荷载作用下框架柱剪力和柱端弯矩设计值

Vi h 柱 层 (m) ） m 9856 3.6 5.17 14 11.35 4 边 3 柱 2 3.6 3 34.61 5.15 5 5.16 3.6 7 11.5 中 柱 3 3.6 64 28.2 3.6 23 34.1 5.15 65 42 1 14 6030 16651.0.276 9.56 1.61 9 5 9 0.514 9850 30026.0.305 8.61 1.13 9 29.09 20.14 3.6 05 22.14 9850 30026.0.305 6.90 1.13 6 0.5 2 15.41 15.43.6 38 17.14 9850 30026.0.305 5.20 1.13 5 0.411.414 9850 30026.0.305 3.47 1.13 1 0.48.42 0 13.410.342 9851 30026.0.305 1.58 1.13 14 6038 13520.0.224 7.75 0.858 5 0.37 0.45.12 7.37 2.10 3.58 4 6 0.625.913.93.6 4 28.214 9858 19230.0.195 5.50 0.6 3.6 5 22.614 9858 19230.0.195 4.41 0.6 5 0.5 9.9 9.9 3.6 8 17.014 9858 19230.0.195 3.32 0.6 0 0.47.14 8.73 9858 19230.0.195 2.20 0.6 5 0.44.78 7.17 19230.0.195 1.01 0.6 5 0.32.77 5.15 （kND kN/Vik D kN/m D （kNDk yo M下 kN/m M上 kN/m ） 0.20.91 2.73 36

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5.5 荷载作用下框梁柱剪力和柱柱轴力设计值

表18 荷载作用下框梁柱剪力和柱柱轴力设计值

AB跨梁端剪力 L 层 (mkN/m ) 6 5 4 3 2 1

6 6 6 6 6 6 2.73 6.06 9.94 1.92 5.08 8.27 0.77 1.86 3.03 4.20 5.24 9.16 2.4 2.4 2.4 1.66 4.39 7.15 1.66 4.39 7.15 1.38 3.66 5.96 8.44 10.40 13.80 ME左 ME右 VEMElMEllBC跨梁端剪力 L ME左 ME右 VEMElMEll柱轴力 边柱 NE kN 0.77 2.63 5.66 9.86 中柱 NE kN 0.61 2.41 5.34 9.58 kN/m （kN） (m) kN/m kN/m （kN） 13.51 11.70 17.04 14.42 35.84 19.12 2.4 10.13 10.13 2.4 12.49 12.49 2.4 16.56 16.56 15.1 14.74 24.26 19.38

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