五层框架结构少年宫毕业设计计算书

一部分 建筑设计1 设计要点1.1 建筑平面设计 （1） 依据建筑功能的要求，确定柱网的尺寸，然后，再逐一定出各房间的开间和进深； （2） 根据交通、防火与疏散的要求，确定楼梯间的位置和尺寸； （3） 确定墙体所用的材料和厚度，以及门窗的型号与尺寸；1.2 建筑立面设计 （1） 确定门窗的立面形式。门窗的立面形式一定要与立面整体效果相协调； （2） 与平面图对照，核对雨水管、雨篷等的位置及做法； （3） 确定墙体立面装饰材料做法、色彩以及分格艺术处理的详细尺寸；1.3 建筑剖面设计 （1） 分析建筑物空间组合情况，确定其最合适的剖切位置。一般要求剖到楼梯及有高低错落的部位； （2） 进一步核实外墙窗台、过梁、圈梁、楼板等在外墙高度上的构造关系，确定选用哪种类型的窗台、过梁、圈梁、楼板及其形状和材料； （3） 根据平面图计算确定的尺寸，核对楼梯的在高度方向上的梯段的尺寸，确定平台梁的尺寸。 2 建筑平面设计该青少年宫虽位于抗震设防烈度为6度的区域，但任务书要求按抗震设防烈度为7度进行设计，对抗震要求比较严，所以平面上力求简单、规则、对称，但用地面积有限，从而采用设缝的办法把整个建筑划分为建筑平面的、区，有利于自然采光和自然通风。建筑物平面为南北朝向，建筑物主入口的朝向为南边。、区都为框架结构，在框架结构的平面布置上，柱网是竖向承重构件的定位轴线在建筑平面上所形成的网格，是框架结构的脉络。柱网布置既要满足建筑平面布置和使用功能的要求，又要使结构受力合理，构件种类少，施工方便。柱网布置还应与建筑分隔墙布置互相协调，一般常将柱子设在纵横建筑墙交叉点上，以尽量减少柱网对建筑使用功能的影响。框架结构常见的柱网布置方式有：外廊式、等跨式、对称不等跨式等。本框架结构青少年宫楼采用外廊式柱网布置，也就是中间为活动室，两边走廊的跨度取为2.5m。为了满足青少年宫的使用需要，房间的开间和进深采用多样的开间和进深尺寸。本建筑物要满足7度设防区建筑物长宽比不允许超过6.0的要求。该青少年宫根据使用功能的要求，首层设有门厅、活动室、门卫室，男女卫生间等。作为垂直交通的两个楼梯设在两端位置，能够满足安全疏散距离的要求，又有效的利用了建筑面积。各层平面建筑施工图见建施0206。3 建筑立面设计该青少年宫在建筑立面上采用宽大而明亮玻璃窗，特别是采用柱间弧形造型窗，有效的满足活动室采光的要求，同时可以表现简洁和现代感，还增加了立面的美观效果。建筑立面和竖向剖面上力求规则，避免立面的凹进或突出，使结构的侧向刚度变化均匀，有利于结构抗震。各立面建筑施工图见建施07。4 建筑剖面设计建筑物的剖面图要反映出建筑物在垂直方向上各部分的组合关系。剖面设计的主要任务是确定建筑物各部分应有的高度、建筑物的层数及建筑空间的组合关系。在建筑物的层高上，考虑到建筑空间比例要求，考虑到提供足够的房间净高度，以避免净高低的房间给人压抑的感觉。因此，综合考虑各层的层高均为公共建筑常用的3.9m，室内外高差采用0.45m。根据总建筑面积等各方面的要求，本建筑物为五层，总建筑高度为19.5m，其高宽比满足7度抗震设防烈度区建筑物高宽比不允许超过4的要求。另外从室内采光和通风的角度考虑，窗台的高度取0.8m。屋顶上人，取屋顶女儿墙高度为1.5m。详细的建筑剖面图见建施08。 5 建筑说明（1）本图除特别注明外，标高以米计，尺寸以毫米计。（2）本图根据任务书要求按七度地震区抗震要求设防。楼面（活动室、办公室等）允许活荷载2.0KN/M2，楼面（走廊、厕所）及楼梯允许活荷载2.5KN/M2。房屋正常使用年限为50年。（3）放样：以现场实际为放样依据。（4）设计标高：室外地坪标高-0.450根据工程地质资料设为第一层土素填土的顶面，室内外高差为0.450m。（5）墙身：外廊栏板为120厚钢筋混凝土。墙体为250厚陶粒空心砌块，M10水泥砂浆砌筑。外粉刷及装修：外墙：用水泥沙浆打底后，用100100瓷砖贴面，水泥浆擦缝，缝宽10mm，颜色详见建施07。窗台：用水泥砂浆打底后贴瓷砖，同内、外墙做法。入口雨棚：用浅红色100100瓷砖贴面，缝宽10mm。勒脚：用水泥砂浆打底后贴芝麻灰花岗岩火烧板饰面。 内粉刷及装修：平顶：水泥砂浆打底，纸筋灰粉平，刷白二度。（部分根据实际使用功能做吊顶）内墙：水泥砂浆打底，纸筋灰粉平，刷白二度。踢脚：除门厅、活动室及各层走廊、厕所外，均做深暗红色瓷砖踢脚，详88ZJ501踢脚。门厅、走廊、活动室做1200高200300白色瓷砖墙裙。厕所、盥洗间做1800高白瓷砖墙裙：防水砂浆打底，纯水泥浆粘贴层，200300白瓷砖，白水泥浆擦缝。（6）室内地面：素土夯实+80厚C15混凝土+素水泥浆结合层一道+20厚水泥砂浆找平层+素水泥浆结合层，上做10厚水磨石面层。厕所详88ZJ001地20。（7）楼面：120结构层上，素水泥浆结合层一道+20厚水泥砂浆找平层+素水泥浆结合层，上做10厚水磨石面层。厕所、盥洗间详88ZJ001楼9。（8）屋盖：40厚C25刚性防水层，铺油毛毡隔离层一道，25厚挤塑泡沫成品保温层，高分子防水层1.2厚，20厚1：2水泥砂浆找平，水泥炉渣2%找坡，120厚钢筋混凝土现浇板，20厚纸筋灰石灰打底，V型轻钢龙骨吊顶。（9）基础：详结施图。（10）现浇的板、柱、楼梯等均用C30，梁用C40混凝土。（11）其它： PVC落水管、水斗、弯头等直接从建材市场购得。 砖砌有盖明沟，详88ZJ901明沟。 不露面铁件红丹防锈漆二度；露面铁件红丹防锈漆一度，调和漆二度，银灰色。 门窗五金等配件按要求配齐。 楼梯、门厅台阶面层贴水磨石地面。（12）未尽事宜按国家规范和有关规定办理。第二部分 结构设计本设计为采用框架结构。鉴于毕业设计的时间不多，根据指导老师意见，仅对左边框架结构（也就是轴1-9之间的部分）进行结构设计。1 一般说明1.1 结构设计依据的主要现行设计及施工规范：（1）建筑结构可靠度设计统一标准 （GB50068-2001）（2）建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）（3）混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）（4）建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）（5）建筑地基基础设计规范 （GB50002-2002）（6）混凝土结构工程施工质量验收规范 （GB50204）（7）建筑桩基技术规范 （JGJ94-94）（8）建筑设计防火规范 （JBJ16-87）1.2 本工程为五层框架结构，建筑总高度为19.50米，按抗震设防烈度7度设防，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。建筑物重要性为丙类。框架抗震等级为三级，结构安全等级为二级，结构正常使用年限为50年。1.3 本工程之-0.450相当于绝对标高根据工程地质资料设为第一层土素填土的顶面，室内外高差为0.450m。1.4 图纸中除特别注明外，标高以米计，尺寸以毫米计。1.5 本工程采用中国建科院PKPM系列设计软件（2005年9月版）进行辅助设计。1.6 本工程基本风压按0.30采用，地面粗糙度为C类。1.7 建筑物的耐火等级为二级。1.8 混凝土结构所处环境类别：0.000以下为二（a）类环境，0.000以上为一类环境。1.9 本工程主要楼面屋面设计活载标准值：部 位活载标准值（）会议室、活动室、展览室2.0走廊、厕所、楼梯2.52 地基、基础2.1本工程基础设计依据毕业设计要求提供工程地质资料。2.2本工程场地类型为中软型场地土，场地类别为II类，场地岩土层简要概述如下： 第一层为素填土，厚1.2米 ，桩周土的承载力特征值=0Kpa 第二层为粘土，厚2.5米，桩周土的承载力特征值=28Kpa 第三层为淤泥质粘土，厚5.0米，桩周土的承载力特征值=21Kpa 第四层为粉细砂，厚4.8米，桩周土的承载力特征值=8Kpa 第五层为细砂，厚4.0米，桩周土的承载力特征值=12Kpa 第六层为中砂，未穿透，桩周土的承载力特征值=22Kpa，桩端土的承载力特征值=2500Kpa2.3 本工程基础设计等级为丙级，采用柱下桩基础，以第六层为本工程持力层，基础详细设计见结施图。2.4 钢筋混凝土承台采用C30混凝土， HRB335级钢筋，承台下做混凝土垫层100厚，其每侧比基础承台外边缘各加宽100。3 钢筋混凝土构件部分3.1混凝土等级：梁为C40，板为C30，柱为C30。3.2钢筋强度等级设计值：HPB235为f=210N/mm；HRB335为f=300N/mm；HRB400为f=360N/mm3.3纵向受拉钢筋的锚固长度la若无特殊注明，均按以下要求执行：其中LaE=La 钢筋类型混凝土强度等级C15C20C25C30C35=C40HPB2337d31d27d24d22d20dHRB33539d33d30d27d25d注：当HPB335级钢筋直径25毫米时钢筋锚固长度乘以修正系数1.1，任何情况下钢筋锚固长度不应少于2503.4钢筋连接：（1） 图中除特别注明和直径22毫米的钢筋应采用焊接。（2） 采用焊接时，应按施工图和现行规范要求及构件钢筋接头位置，采用闪光对焊，气压焊，电渣压力焊，电弧搭接焊等焊接方式。（3） 钢筋搭接焊缝长度除图中特别注明外，单面焊不少于10d，双面焊不少于5d.（4） 电弧搭接焊：HPB235级钢筋采用E43焊条，HRB335级钢筋采用E50焊条。（5） 纵向受拉钢筋的绑扎搭接接头面积百分率不大于25%时最小搭接长度按下表，但不应小于300。钢筋类型混凝土强度等级C15C20C25C30C35=C40HPB23（）45d37d32d29d26d24dHRB335（）46d40d36d33d30d注：纵向受拉钢筋的搭接接头面积百分率大于25%，但不大于50%时按表中数值乘以1.2取用。同一连接区段内纵向受力钢筋接头面积的允许百分表接头形式接头面积允许百分率%受拉区受压区绑扎搭接接头梁，板柱宜50宜25宜50焊接接头应50不限注：同一连接区段，绑扎搭接接头为1.30倍的搭接长度，焊接接头为35d且不小于500mm（6）接头位置：梁上（下）部钢筋不得在支座（跨中）处接头，柱应在柱端加密区以外部位接头，梁柱主筋搭接范围内箍筋应加密。3.5柱的有关要求及构造按规范要求做。3.6梁的构造要求详图例，梁平面整体表示法的制图规则详00G101。3.7现浇板 板中通长钢筋采用搭接时应在受力较小处搭接，板面钢筋在跨中1/3范围内搭接，板底在支座处1/3范围内搭接。 板下部纵向受力钢筋伸入支座的锚固长度La不应小于5d。 板边支座负筋应按受拉钢筋锚雇在梁内，柱内或钢筋混凝土内。 全部双向板底筋，短向筋在下，长向筋在上，板内分布筋，除图中特别注明外均为8200。 除图中特别注明者外，楼板开洞小于250mm，板内钢筋从洞边绕过，不另设置附加钢筋。 3.8混凝土构件受力主筋混凝土净保护层厚度室外地面以下室外地面以上基础板梁柱C25C20C25-C45C20C25-C45C20C25-C4540201530253030 注：表中基础系指室外地面以下所有构件。3.9钢筋混凝土构件施工要求部位最大水灰比最小水泥用量最低混凝土强度最大氯离子含量（%）最大碱含量（kg/m3）K0.000以下0.65225C251.0不限制K0.000以上0.60250C200.303.04 其他5.1 走廊砖砌栏板除注明外，顶部设置钢筋混凝土压顶，截面b120（b为栏板墙厚配28纵筋。分布筋6200。挑梁端部设b*120构造柱（b为栏板墙厚）。主筋410，箍筋6200，立柱中间设6500锚筋，每端伸入墙内700。5.2 当楼板面层小于30mm时，结构所注板面标高与建筑标高相同。5.3 女儿墙采用现浇钢筋混凝土。5.4 屋面按建筑所示方向建筑找坡。5.5 预埋件及预留孔详见建筑、水电专业图纸。5.6 避雷针；连接部位详见电施。5.7 结构施工过程中应与有关专业密切配合，若发现有碰撞或遗漏等问题请及时同设计人联系研究解决。5.8 未尽事宜以现行设计及施工规范为准。第三部分 结构设计计算书1 框架结构设计书1.1 工程概况该青少年宫为五层钢筋混凝土框架结构，建筑面积约为7100。建筑物平面为一字形，建筑方案确定，走廊宽度2.5m，各层层高均为3.9m，室内外高差0.45m，框架平面柱网布置如图1所示。图1 框架平面柱网布置 由于时间较短，故只选左边半框架计算（也就是轴线1-9之间的部分）1.2 设计条件 气象条件 基本风压 0.30KN/；基本雪压0.40KN/。 抗震设防 地理位置为6度区，设计要求抗震设防烈度为：7度 工程地质条件该建筑物场地属于荆州市沙市区，地层由素填土、粘土层、淤泥质粘土、粉细砂、细砂和中砂组成。各层厚度及桩端土的承载力特征值如表1所示。根据工程地质资料及荆州市沙市区的地理情况，该场地为II类场地。 屋面及楼面做法屋面做法：40厚C25刚性防水层,铺油毛毡隔离层一道,25厚挤塑泡沫成品保温层,高分子防水卷材一层,20厚1:2.5水泥砂浆找平,水泥炉渣2%找坡,120厚钢筋混凝土板,20厚纸筋灰石灰打底,V型轻钢龙骨吊顶.。楼面做法：水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底），120厚钢筋混凝土现浇板，V型轻钢龙骨吊顶。 材料混凝土强度等级为C30和C40，梁纵筋及基础选HRB335级钢筋，柱纵筋选HRB400级钢筋， 箍筋选HPB235级钢筋。表1 工程地质资料土层底部至深度（m）层号平均厚度（m）桩端土的承载力特征值（Kpa）桩周土的承载力特征值（Kpa）备注1.211.2管径325mm桩径350mm(供参考)3.722.5288.7352113.544.8817.45412未知6未穿透2200221.3 设计任务选择有代表的单元，确定计算简图，导算荷载，进行内力分析和内力组合，对构件进行截面设计及截面配筋设计；根据地址条件，完成基础选型及相应计算。2 框架结构设计计算2.1 梁柱截面、梁跨度及柱高确定 初估截面尺寸柱由经验公式 （柱的混凝土强度等级为C30，=14.3，本房屋的抗震等级为三级，轴压比为0.9，中柱负荷面积，各层G近似取12KN/m。） 得：取矩形柱400mm500mm 走廊的外柱取450mm450mm梁框架梁的宽度考虑墙体的厚度等因素，取250mm；梁高为（1/81/12）跨长，其布置如图2所示。示。图2 框架梁编号其中：KL1 bh =250mm600mmKL2 bh =250mm500mmKL3 bh =300mm800mm 梁的计算跨度 如图3所示，框架梁的计算跨度以柱的形心线为准，则边跨为2500mm，中跨为6900mm 图3 梁的计算跨度 柱高度底层柱高度h=3.9m+0.45m+0.65m=5m （其中3.9m为底层层高，0.45m为室内外高差，0.65m为基础顶面至室外地面的高度。）其它层柱高等于层高，即3.9m ，由此得框架计算简图（图4） 图4 框架结构计算简图及柱编号2.2 荷载计算 楼、屋面活荷载标准值根据荷载规范GB5009-2001第4.1.1条和第4.3.1条，楼、屋面活荷载标准值取值如下： 活动室、展览室、办公室 2.0KN/m2 厕所 2.0 KN/m2 走廊、门厅、楼梯 2.5KN/m2 上人屋面 2.5KN/m2 楼、屋面的建筑做法及恒荷载标准值 屋面均布荷载 40厚C25刚性防水层 250.04=1 KN/m2 铺油毛毡隔离层一道 0.25 KN/m2 25厚挤塑泡沫成品保温层 0.50.025=0.125 KN/m2 高分子防水层1.2厚 0.01 KN/m220厚1：2.5水泥砂浆找平 200.02=0.40 KN/m2水泥炉渣2%找坡 140.072=1.008 KN/m2120厚钢筋混凝土现浇板 250.12=3.00 KN/m220厚纸筋灰石灰打底 160.02=0.32 KN/m2 粉底（或吊顶） 0.25 KN/m2 合计 6.03 KN/m2 楼面均布恒载（除去厕所、盥洗室、楼梯） 水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底） 0.65 KN/m2120厚钢筋混凝土现浇板 250.12=3.00 KN/m2 吊顶（或粉底） 0.25 KN/m2 合计 3.90 KN/m2 厕所、盥洗室均布荷载 瓷砖地面 0.55 KN/m220厚水泥砂浆防水保护层 200.02=0.40 KN/m2120厚钢筋混凝土现浇板 250.12=3.00 KN/m2 地面防水层 0.05 KN/m2 粉底（或吊顶） 0.25 KN/m2 合计 4.25 KN/m2楼梯均布荷载 水磨石地面 0.65 KN/m2 楼梯板重（按250厚钢筋混凝土板等效） 250.25=6.25 KN/m2 合计 6.90 KN/m2雨蓬 二毡三油防水层 0.35 KN/m2 20厚水泥砂浆找平层 200.02=0.40 KN/m2 100厚钢筋混凝土现浇板 250.10=2.50 KN/m2 粉底（或吊顶） 0.45 KN/m2 合计 3.75 KN/m2 梁、柱自重（包括梁侧、梁底、柱摸灰的重量）标准值 梁柱的摸灰近似按加大梁宽及柱宽考虑 比如 KZ1 bh=0.4m0.5m ，长度为5m，每根重量为：0.40.5525=29.7KN。其它梁的线密度，柱自重标准值见表2 ，其中梁长度取净长度，柱长度取层高。表2柱自重标准值, 梁的线密度层次（柱）编号截面（m2）长度（m）根数每根重量（KN）1KZ10.40.55.038 29.7KZ20.450.455.07 30.1KZ33.140.500.50/45.0528.612-4KZ40.40.53.9 3823.17KZ50.450.453.9723.41KZ63.140.500.50/43.9522.32屋面KZ70.450.453.01018.01每层梁的自重标准值（KN）KL1KL2KL31819.56121.30144.60层次（梁）编号截面（m2） 线密度(KN/m)1-4KL10.250.604.72KL20.250.53.99KL30.30.87.23 墙体自重标准值 墙体采用陶粒空心砌块（250mm厚，5KN/m3），外墙面贴瓷砖（0.5KN/m2），内墙面均为20mm厚摸灰。 故外墙体单位面积重量为：0.5+0.255+0.0217=2.09KN/m2 内墙体单位面积重量为：0.255+0.02172=1.93 KN/m2 钢铁门单位面积重量为0.45 KN/m2 ；玻璃门（15mm厚）单位面积重量为25.60.015=0.38 KN/m2 ；铝合金窗单位面积重量为0.4 KN/m2，其中C4造型窗3600mm2100mm按3600mm1800mm等效。则：轴11-13有窗C4 的外纵墙体自重为：底层：0.43.61.8+（5.74.4-3.61.8）2.09=41.47KN24层：0.43.61.8+（5.73.3-3.61.8）2.09=28.36KN 各层墙体自重标准值计算见表3表3 各层墙体自重标准值层次1234自重标准值（KN）1747.491474.291474.291231.83 屋面女儿墙自重标准值 女儿墙采用180mm厚现浇钢筋混凝土，其高度为1500mm，外贴瓷砖（0.5KN/m2）。 各层重力荷载代表值 根据抗震规范GB500112001第5.1.3条，顶层重力荷载代表值包括：屋面及女儿墙自重，屋面活荷载，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。 其它层重力荷载代表值包括：屋面活荷载，50%楼面均布活荷载，纵横梁自重，楼面上、下各半层的柱及墙体自重。 各层重力荷载代表值分别计算如下： 第4层：G4=1231.83+785.7（6.03+0.4050%+2.00.5）+1474.2950%+（1155.93+180.1）50%+2085.46 =10403.06 KN 第3层： G3 =8744.76 KN 第2层 G2=8744.76 KN 第1层： G1 =9044.20 KN 建筑物总重力荷载代表值为： 各质点的重力荷载代表值及质点高度如图5所示： 10403.06KN8744.76KN9044.2KN8744.76KN 图5 各质点重力荷载代表 2.3 地震作用计算 横向框架侧移刚度计算 梁的线刚度计算 梁的线刚度计算见表4。（混凝土强度等级为C40，Ec=3.25107KN/m2） 表4 梁的线刚度层次梁编号截 面跨度m惯性距边框架梁中框架梁 （m）I=1.5I（m）现浇板i=（KNm）I=1.5I（m）现浇板i=（KNm）14KL10.250.656.94.510-36.7510-331793910-3423912.587750117000 柱的线刚度计算 柱的线刚度计算见表5。（混凝土强度等级为C30，Ec=3.0107KN/m2）表5 柱的线刚度层次梁编号截面（m2）高度（m）Ec （KN/m2）（m4）i=（KNm）24KZ10.40.6531074.210-3 25000KZ20.40.53.410-3205031KZ40.40.63.94.210-332308KZ50.40.53.410-326154 横向框架柱侧移刚度 横向框架柱侧移刚度D值计算见表6。表6 横向框架柱侧移刚度D值层次位置K=ib/2ic（一般层）K=ib/ic（底层）=K/(2+K)（一般层）=（ 0.5+K）/（2+K）（底层 ）D=12ic/h2（KN/m)柱根数2-4边框架边柱3.360.63116244边框架中柱3.700.65148916中框架边柱4.470.691284016中框架中柱4.930.711633124Di7332261边框架边柱4.280.768989.24边框架中柱4.780.7811217.66中框架边柱5.710.819512.416中框架中柱6.380.8211815.424Di539026由表6可见D1/D2=539026/733226=0.740.7，故该框架为规则框架。 横向框架自振周期计算由于本框架质量和刚度沿高度比较均匀，所以其平均自振周期可以按高层建筑钢筋混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）附录B.0.2规定计算。 式中：计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移（m）；结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，框架结构取0.60.7；该框架取0.7。 横向框架结构顶点假想位移计算横向框架结构顶点假想位移计算见表7表7 横向框架结构顶点假想位移层次（KN）（KN）D （KN.m）（m）（m）410403.110403.17332260.014190.146938744.719147.87332260.026110.132728744.727892.57332260.038040.106619044.236936.75390260.068520.0685 横向框架自震周期计算根据上述公式得 =s 横向地震作用计算根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第5.1.2条规定，对于高度不超过40m，以简切变形为主，且质量和刚度沿高度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等简化方法计算抗震作用。因此，本框架结构采用底部剪力法计算抗震作用。采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值FEk为： FEk=a1Geq式中：a1相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；Geq结构等效总重力荷载，单质点取总重力荷载代表值；多质点取总重力荷载代表值的85%。在多遇地震作用下，由地震设防烈度为7度，设计的基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组；建筑场地类别为类，由建筑抗震设计规范（GB50011-2001）表5.1.41和表5.1.42可以查得：水平影响系数极大值，max=0.08特征周期值，Tg=0.35s因为T1=0.46 1.4Tg=1.40.35=0.49s，则不需要考虑顶部附加集中作用。即 =0，所以，横向地震影响系数为：对于多质点体系，Geq=0.85=0.8536936.7=31396 KN结构底部总横向水平地震作用标准值为：FEK=1 Geq=0.06331396=1964KN按建筑抗震设计规范（GB50011-2001）式5.2.1-2算得的各层质点上横向水平地震作用标准值见表8。表8 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力层次（m）（KN）（KN.m）（KN）（KN）416.710403.1173731.80.42511.0错误，自查抗规5.2.1条787.3899.3312.88744.7111932.20.2739507.31406.628.98744.777827.80.1904352.61759.215.09044.2452210.1106204.81964.0横向框架各层水平地震作用及地震剪力见图6。V3=1406.6KN64KN204.8KN352.6KN507.3KN787.3KNV1=1964KNV2=1759.2KNV4=899.3KN 图6 横向框架各层水平地震作用及地震剪力 （a）水平地震作用分布；（b）层间地震剪力分布 验算横向框架梁柱截面尺寸及水平位移该框架在地震区，故应同时验算截面的最大承载力及轴压比。梁的混凝土强度等级为C30，钢筋为HRB335级；柱的混凝土强度等级为C30，钢筋为HRB400级。 框架梁框架梁采用同一截面尺寸，故只需对受力较大的楼面梁进行核验。M0= =344.52 KN.mV0= = =199.4KN由于本框架的抗震等级为三级，根据混凝土结构设计规范（GB50010-2002）第11.3.1条，则其受压区高度应符合下列要求。三级抗震等级 x0.35h0即b=0.35，从而知smax=b（1-b）=0.289，因此，Mumax= =0.2891.019.1250（600-35）2 =440.5KN.m 0.8M0 =0.8344.52=275.6KN.m Vumax= =634.79KN =199.4KN说明梁截面尺寸250600mm2满足要求。 框架柱只需对受力最大的底层中柱柱底截面的轴压比进行验算。N=Nmax= =1336.93KN对于抗震等级为三级的框架柱，由混凝土结构设计规范（GB50010-2002）第11.4.16条可知，框架柱的轴压比限值为0.9。而 =0.561 0.9故可满足轴压比的限制要求。 横向框架水平位移验算水平地震作用下横向框架结构的层间位移ui和顶点位移ui计算见表9 表9 横向水平地震作用下的位移验算层次（KN）（KN/m）（m）（m）（m）46713218920.002080.01493.91/18753994.53218920.003090.01283.91/126221219.43218920.003790.00973.91/102911350.02290120.005890.00595.01/849由表9可见，最大层间弹性位移角发生在第1层，其值为1/1004，远小于建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第5.5.1条规定的位移极限e=1/550，故满足要求。结构的顶点位移与总高度之比为：，因此顶点位移满足要求。 纵向框架的计算因其计算方法与横向框架的计算方法相同，这里不赘述。2.4 风荷载计算 横向风荷载作用下框架结构的侧移验算 风荷载标准值风荷载标准值按下列公式计算： 式中： 高度z处的风振系数； 风荷载体型系数； 风压高度变化系数； 基本风压（KN/m2）；建筑结构荷载规范（GB5009-2001）规定，对于高度大于30m，且宽度比大于1.5的结构，应采用风振系数z来考虑风压脉动的影响，但本青少年宫高度小于30m且高宽比也小于1.5，所以不考虑风振系数，也就是z=1.0风压高度变化系数z，可以根据建筑物的高度和地面粗糙类别（本教学楼按B类计算），由建筑结构荷载规范（GB5009-2001）表7.2.1查的。风荷载计算取轴线横向框架，其负荷宽度为5.1m，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程见表10，式中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风荷载面积。 表10 风荷载标准值计算 层次ZSZ（m）ZW0（KN/m2）A（m2）PW（KN）41.01.316.051.160.3017.607.9631.01.312.151.060.3019.898.2221.01.38.251.000.3019.897.7611.01.34.351.000.3021.048.21横向框架结构分析时，各层节点上的集中荷载，如图7所示。 图7 风荷载作用下的结构计算简图 风荷载作用下的水平位移验算 风荷载作用下横向框架结构的层间位移uI和顶点位移uI计算见表11。表11 风荷载作用下横向框架和位移验算层次（KN）（KN/m）（m）（m）（m）47.96583420.000140.00163.91/27857316.18583420.000280.00153.91/13929223.18583420.000410.00123.91/9512132.1542655.20.000750.00085.01/6667 注：表中依据表6中的中框架中柱和中框架边柱的D值得到。 由表11可见，最大层间弹性位移角发生在第1层，其值为1/666，远小于高层建筑钢筋混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）第4.6.3条所规定的极限值e=1/650，而且结构顶点位移与总高度之比u/H=0.0016 /16.7=1/104381/650，因此结构的水平位移满足要求。 纵向风荷载作用下框架的侧移计算纵向风荷载作用下框架的侧移计算方法与横向框架相同，在此不在赘述。2.5 框架结构内力计算与组合 水平地震作用下横向框架结构内力计算以图2中轴线的一部分计算单元的横向框架内力计算为例，说明计算发法。边框架和纵框架的计算，鉴于毕业设计时间不多，有其计算方法与步骤与横向框架相同，因此不再赘述。框架结构内力计算采用D值法，其中D和D取自表6，层间剪力取自表8。具体的柱剪力和弯矩计算过程及结果见表12。表12 横向水平地震作用下框架柱剪力和柱弯矩标准值 柱层次h（m）V（KN）D（KN/m）D（KN/m）V（KN）K（KN.m）（KN.m）43.9899.3733226128400.017515.744.470.4527.6433.7833.91406.6733226128400.017524.634.470.5048.0348.0323.91759.2733226128400.017530.814.470.5060.0760.0715.01964.05390269512.40.017634.665.710.5595.3177.9843.9899.3733226163310.022320.034.930.4535.1542.9633.91406.6733226163310.022331.334.930.5061.0961.0923.91759.2733226163310.022339.184.930.5076.4176.4115.01964.0539026118150.021943.056.380.55118.3996.86梁端弯矩、 剪力及柱轴力的计算过程见表13。其中，梁的线刚度取自表4，表13中柱轴力负号表示拉力，当左震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。表13 地震作用下框架梁端弯矩剪力及柱轴力计算层次边梁走道梁柱抽力l（m）M（KN.m）M（KN.m）Vb（KN）L（m）M（KN.m）M（KN.m）Vb（KN）边柱N（KN）中柱N（KN）42.533.7831.5326.126.911.4311.433.31-26.1222.8132.575.6770.6458.526.925.6025.607.42-84.6473.9122.5108.10100.9383.616.936.5736.5710.6-168.25146.9212.5138.06127.19106.106.946.0846.0813.36-274.35242.42水平地震作用下横向框架框架的弯矩图梁端剪力图以及柱轴力图如图8.和图9.所示。 图 水平地震作用下的框架弯矩图（KNm）图 水平地震作用下的框架梁端弯矩及柱轴力（KN） 风荷载作用下横向框架内力计算 风荷载作用下仍以轴线作为计算单元，计算框架结构的内力。其内力计算过程与水平地震作用下的相同。具体的柱剪力和弯矩计算过程及结果见表14；梁端弯矩、剪力及柱抽力计算过程见表15。 表14 风荷载作用下框架柱剪力和柱弯矩标准值柱层次h（m）V（KN）D（KN/m）D（KN/m）V（KN）K（KN.m）（KN.m）边柱43.97.9658342128400.22011.75194.470.453.073.7633.916.1858342128400.22013.56094.470.56.946.9423.923.9458342128400.22015.26884.470.510.2710.2715.032.1542655.29512.40.22307.16975.170.5519.7216.13中柱43.97.9658342163310.27992.22824.930.453.914.7833.916.1858342163310.27994.52914.930.58.838.8323.923.9458342163310.27996.70134.930.513.0713.0715.032.1542655.2118150.27708.90526.380.5524.4920.04表15 风荷载作用下框架梁端弯矩、剪力及柱抽力计算层次边梁走道梁柱抽力l（m）M（KN.m）M（KN.m）Vb（KN）L（m）M（KN.m）M（KN.m）Vb（KN）边柱N（KN）中柱N（KN）42.53.763.512.506.91.271.270.37-2.52.1332.510.019.357.746.93.393.390.98-10.244.6322.517.2116.0813.326.95.825.821.69-23.567.012.526.4024.3020.286.98.818.812.55-43.8410.73风荷载作用下横向框架的弯矩图、梁端剪力图以及柱抽力如图10和图11所示。 图10 风荷载作用下的框架弯矩图（KNm） 图11 风荷载作用下的框架梁端弯矩及柱轴力（KN） 竖向荷载作用下横向框架结构内力计算竖向荷载作用下仍以轴线的一部分作为计算单元，计算框架结构的内力。在计算单元范围内的纵向框架梁的自重、纵向墙体的自重以及纵向女儿墙的自重以集中力的形式作用于各节点上。（注：走道上的荷载，因长短边之比略小于2，为计算简便，按单向板传力体系考虑。集中荷载是以楼面作为上层柱底与下层柱顶的分界。同时由于偏心弯矩较小，不考虑偏心弯矩作用。） 荷载计算 第4层梁的均布线荷载恒载计算边梁：屋面均布恒载传给梁 6.035.1=30.75KN/m横梁自重（包括抹灰） 0.290.6525=4.71KN/m 合计 35.46KN/m走道梁：屋面均布恒载传给梁 6.035.1=30.75KN/m横梁自重（包括抹灰） 0.290.6525=4.71KN/m 合计 35.46KN/m活载计算 2.05.1=10