综合教学楼结构设计-大学.doc

西安石油大学毕业设计（论文）
1 建筑设计
1.1 工程概况
河南信阳师范学院为适应高校扩招的需求，在河南省政府的大力支持下，拟建一栋综合教学楼 。
中国人民银行（06）字第03号文件下达了“综合教学楼”的计划任务，此综合教学楼已经过城市规划局审核定点，位于校内图书馆东侧。
1.1.1 设计要求
（1） 建筑结构部分：该综合楼系教学、办公于一体，建筑面积7043㎡左右，总投资850万元，本建筑为“L”型，要求开间3.6m，进深6m，走廊2.4m。底层高4.2m，标准层高3.9m，主楼共六层，裙楼二层，层高设置与主楼相同。采用钢筋混凝土框架结构体系，主楼一—二层分布有教室、实验室、计算机室、电教室等；裙楼一层设有一个小会议室（三开间），功能报告厅（四开间），教师办公室；二层设有一个大会议室（四开间），教师办公室等。三—六层均为教室。除一层设管理室（一开间）而外，一—六层各设教师休息室一个（一开间）东西头各设厕所一个，地面采用水磨石，教室设吊灯。
（2） 水暖电部分：全楼采用热水供暖，散热器设罩，电器照明电路暗敷，除门厅、走廊、厕所、等用吸顶灯外，其他房间均为日光灯照明，各房间按要求设置电源插座，教室设吊风扇。
1.1.2 施工条件
施工由中建一公司承包，该公司技术力量雄厚，施工机械设备齐全，能从事各种民用建筑的施工。工程所需的各种门窗、中小型钢筋混凝土预制构件以及钢筋，水泥，砂，石等材料均可按实际要求保证供应；施工用水、用电可就近在主干道旁接入，劳动力可满足施工需要。工期：2007年2月12日至2007年8月20日。
1.2 原始材料
1.2.1 气候资料
（1） 气温 冬季取暖室外计算温度-9℃，夏季室外计算温度31℃。
（2） 基本风压0.4kN/㎡，最大风级7-8级，全年主导风向东北风，夏季主导风向为南风。基本雪压0.35kN/㎡，年降水量1200mm，日最大降水量160mm，每小时最大降水量为40mm/h，最大积雪深度为25cm。相对湿度 冬季49%，夏季56%。
1.2.2 地质资料
建筑场地平坦，土层分布比较规律，地下水位深约7m，在一般季节施工可不考虑地下水的影响，土的物理指标：γ=19kN/m，=25.5%，=9.5，e=0.683，Ⅲ类场地，=150kN㎡/，冻土深度为18cm。地震烈度7度。
1.3 总平面设计
1.3.1 房屋的室外使用要求
保证满足建筑物周围人行或车辆通行必要的道路面积，满足建筑物之间对声响、光线的要求。
1.3.2 日照、通风等卫生要求
主要考虑成排建筑物前后阳光遮挡情况及通风条件。
1.3.3 建筑防火规范要求
钢筋混凝土结构属Ⅱ级防火要求，防火间距不小于6m。建筑防火规范规定：对于耐火等级一、二级，房门至外部出口或封闭楼梯间的最大间距为40m，本设计满足要求。规范对于九层及九层以下的住宅和建筑物不超过24m的其他民用建筑以及建筑高度超过24m的单层公共建筑，最大允许长度150m，每层最大允许建筑面积2500㎡。本设计也满足要求。
1.4 单体设计
本设计开间3.6m，进深6m.教室为三开间，面积10.8×6=64.8㎡，可以做合班教室使用；教师休息室为一开间，面积3.6×6=21.6㎡；男女厕所各为一开间，面积21.6㎡，地面比同层地面低20mm，每层东西各设一个。主楼底层设四开间的多媒体教室，面积为14.4×6=86.4㎡；实验室，电教室均为10.8×6=64.8㎡，设在南面，因考虑实验仪器和电教设备的安全均设在底层；群楼底层设一小会议室三开间，面积10.8×6=64.8㎡；多功能报告厅四开间，面积14.4×6=86.4㎡，因多功能报告厅为阶梯教室，应设在底层；另设教师办公室一个，面积7.2×6=43.2㎡以及管理室一个，面积3.6×6=21.6㎡；二层设大会议室一个四开间，面积为14.4×6=86.4㎡；二层设配电室一开间，面积3.6×6=21.6㎡；储物间在一、二层分别设置一个；计算机室设在主楼二层，均为三开间，面积10.8×6=64.8㎡；二层以上均为教室。
1.5 交通部分平面设计
交通部分可分为：水平交通联系的走廊、过道等；垂直交通联系的楼梯、坡道、电梯、自动梯等；交通联系枢纽的门厅、过厅等。交通联系部分设计的主要要求：①交通路线简洁明确，联系通行方便。②人流通畅，紧急疏散时迅速安全。③满足一定的采光通风条件。④力求节省交通面积，同时考虑空间处理等造型问题。
1.5.1 过道设计
过道是连接各个房间、楼梯和门厅等各部分，以解决房屋中的水平联系和疏散问题。过道的宽度应符合人流通畅和建筑防火要求。本设计走道宽度2.4m，净宽1.8m，满足使用要求；根据防火规范，走廊宽度在耐火等级为二级，层数﹥4情况下为1.0/人，每次最多按350人计算，满足防火要求。
1.5.2 楼梯设计
楼梯设计主要根据使用要求和人流通行情况确定梯段和休息平台宽度。二层以上设两部楼梯，人流分两股，一—二层在裙楼另设一部楼梯，人流可分为三股，满足使用要求。
1.5.3 门厅设计
门厅是建筑物主要出入口处的内外过渡、人流集散的交通枢纽，设计中应考虑以下几个方面问题：①门厅对外出入口的总宽度应不小于通向该门厅的过道、楼梯宽度总和。人流较集中的公共建筑物，门厅对外出入口的宽度，一般按100人0.6m计算。②外门的开启方式及门厅面积大小。③门厅设计应导向性明确，避免交通路线过多的交叉和干扰是门厅设计中的重要问题。④门厅设计要给人以大方、简洁的感觉，在设计中也应加以考虑。
1.6 剖面设计
剖面设计主要分析各部分应有的高度、建筑层数、建筑空间的组合和利用，以及建筑剖面中的结构、构造关系等。
1.6.1 房间净高确定
本设计中的房间多数使用人数较多，面积较大，如教室、多媒体教室、多功能报告厅等。故在此设计中将多功能报告厅放在底层，即考虑其为阶梯教室，也考虑自重大，层高为4.2m；其他层为3.9m来设计。
1.6.2 采光、通风要求
本设计中房间均采用单侧采光，窗上沿离地面高度为进深的一半，满足要求。窗台高度为900mm，桌子的高度（约800mm）人坐时视平线高度（约1200mm），配合关系比较恰当。通风方面，在内墙开设高窗，或者在门上设置亮子，使气流通过内外墙窗户，组织室内通风。
1.6.3 房屋高度确定
底层层高4.2m，其他层高3.9m；为防止室外雨水流入室内，并防止墙身受潮，室内地坪高出室外600mm。
1.6.4 屋面设计
屋面排水，该屋面排水为女儿墙内檐沟排水，排水坡度为2%，屋面做法见节点详图。女儿墙高1.2m，其中0.7m为墙体，0.5m为上部栏杆高。
1.6.5 楼地面设计
（1） 教室地面设计，参见详图。
（2） 楼面设计，参见详图。
（3） 散水做法，参见详图。
1.6.6 墙体设计
本设计中+0.000m以下用MU10粘土实心砖，+0.000m以上用加气混凝土空心砌块，墙体均为240墙。
1.6.7 装饰工程
本设计外墙底层窗台下做剁斧石饰面，以上为浅色瓷砖贴面，东西立面涂乳砂涂料；平台面及台阶踏步均为水磨石面；室内装饰门厅为花岗岩，电教室和计算机室铺防静电活动地板，卫生间铺地砖，其余为水磨石；内墙面采用石灰砂装饰，刷乳胶漆，卫生间墙面贴釉面砖；顶棚在门厅和走廊采用装饰石膏板，多功能报告厅采用矿棉吸声板，卫生间为PVC板，其余为纸筋石灰装饰。

2 结构设计
2.1 结构体型的选择
本设计为六层建筑，对于一座建筑的设计，首先应该进行结构形式、结构体系的选择，在其满足使用要求的前提下，尽可能经济合理、技术先进的要求。
2.1.1 结构形式的选择
结构选型是一项综合性的技术程序，建筑物在满足使用要求的同时，还要考虑精神方面，即人们对建筑物的审美要求，还要考虑基地环境，群体规划等外界因素的影响。建筑物有三种结构形式：砖石结构、钢筋混凝土结构、钢结构。砖石结构特点：建筑物刚度低，结构抗剪能力差，且劳动量大，不适于本设计；钢筋混凝土结构有比较高的强度，抗震性好，工业化，机械化高，适用范围广等特点，建筑用钢量不大，耐火性好，多层建筑一般采用钢筋混凝土结构；钢结构强度高，塑性好，施工期短，但其耐腐蚀性差，耐热不耐火，主要用于超高层结构中。
2.1.2 结构类型选择
高层建筑常用的结构类型有：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系和筒体结构体系等。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架结构形成灵活布置的建筑空间、使用方便。框架结构侧移刚度小，在水平力作用下将产生较大侧向位移，抗震性能不理想，但相对于砖石结构而言，其抗震性大有加强，综合各方面因素考虑，本设计采用框架结构体系。
2.2 框架类别的选择
框架结构采用多种不同的结构布置方案，根据施工方法之异可分为现浇式、装配式和装配整体式。本设计采用现浇式，其更好地与柱、梁形成统一整体，一定程度上弥补了框架结构抗震性能不理想的缺点。
2.3 基础形式的选择
建筑物的基础是整个结构的重要组成部分，关系整个建筑结构的安全与经济。基础形式选择应该考虑建筑场地的地质条件，水文冻土等条件，以及上部结构形式、荷载特点、施工条件等因素综合确定。基础类型按所采用的材料和受力特点分为刚性基础和非刚性基础，按构造形式分为条形基础、独立基础、箱形基础、十字交叉基础、桩基等。本设计采用十字交叉基础，此类基础增加了对上部荷载的支承面积，增强结构的整体稳定性和刚度，减少建筑物的不均匀沉降。
2.4 结构布置
在确定结构形式和类别的基础上，进一步确定结构布置成为本设计的又一关键环节。
2.4.1 柱网布置
本设计采用内廊式框架，柱网布置也采用内廊式柱网，且南北柱网对称布置，柱距6m，房间进深3.6m，走廊宽2.4m，柱网布置简单规整，分布均匀。
2.4.2 承重框架的布置
承重框架的布置有以下三种形式：横向承重、纵向承重、纵横向承重。本设计采用横向承重方案，此方案可以有效提高建筑物横向抵抗侧力的强度和刚度，纵向设有连系梁用以加强纵向刚度。
2.4.3 缝的设置
为保证建筑物的变形敏感部位在各种条件下不被破坏，预先留出一定缝隙将建筑物垂直分割开来，此缝称之为变形缝。变形缝种类有三种：伸缩缝、沉降缝、防震缝。
伸缩缝是当建筑物长度超过一定限度时，建筑平面变化较多或结构类型变化较大时，为防止建筑物因热胀冷缩而产生开裂所设的温度缝。根据《钢筋混凝土结构设计规范》GB10—89第6.1.1条“钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距，对于框架现浇式为55m。沉降缝是为了预防建筑物各部分由于不均匀沉降引起的破坏而设置的变形缝。本建筑为“L”型，主楼“一”字型为六层，裙楼为二层，需设沉降缝，宽度为120mm，设在主楼与裙楼的过道处。防震缝是防止地震对建筑物的影响而设的变形缝。因本设计主楼与裙楼建筑立面高差为15.6m﹥6m，且主楼高度为26.7m﹥15m，处于7度地区，所以防震缝宽度设为110mm。针对以上各变形缝的综合考虑，本设计采用三缝合一，宽度为120mm，设在主楼与群楼之间的连通处。
2.5 选材
钢筋：Ⅰ级（Φ）fy=210N/㎡，Ⅱ级（Φ）fy=300N/㎡。型刚刚板：Q235A。 焊条：E43型（3号钢，Ⅰ级钢筋的焊接），E50型（Ⅱ级钢筋，Ⅰ级钢筋与Ⅱ级钢筋的焊接）。砼强度等级：均为C30。砌体材料强度等级：MU5加气混凝土空心砌块。

3 框架结构设计计算
3.1 框架结构设计任务
3.1.1 工程概况
综合教学楼为六层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约7043 m。建筑物平面为“L”形，主楼为“一”字形，建筑场地范围为90m×30m。建筑方案确定，房间开间3.6m,进深6.0m，走廊宽2.4m。底层层高4.2m,其他层层高3.9m。
填充墙采用240mm厚的加气混凝土砌块砌筑，外窗为塑钢窗，窗口尺寸C-1为2100mm×2400mm，C-2为1500×2100mm,C-3为2400mm×2100mm。双扇门尺寸为1800 mm×2100 mm，单扇门尺寸为900 mm×2100 mm，门厅门尺寸为2400mm×3000mm。
楼面及屋盖均为现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm，梁截面高度按梁跨度的1/12～1/8估算，梁截面宽度可取1/3～1/2梁高，各层梁柱板的混凝土强度：C30(f=14.3N/mm,f=1.43N/mm)；屋盖为柔性上人屋面。
3.1.2 设计资料
3.1.2.1 水文、气象资料
（1）气温 冬季取暖室外计算温度-9℃，夏季室外计算温度31℃
（2）基本风压0.4kN/㎡，最大风级7-8级，全年主导风向东北风，夏季主导风向为南风。基本雪压0.35kN/㎡，年降水量1200mm，日最大降水量160mm，每小时最大降水量为40mm/h，最大积雪深度为25cm。
（3）相对湿度 冬季49%，夏季56%
3.1.2.2 抗震设防
地震烈度7度
3.1.2.3 工程地质条件
建筑场地平坦，土层分布比较规律，地下水位深约7m，在一般季节施工可不考虑地下水的影响，土的物理指标：γ=19kN/m，=25.5%，=9.5，e=0.683，Ⅲ类场地，=150kN/m，冻土深度为18cm 。
3.1.2.4 屋面及楼面做法
屋面做法：防水层（柔性）：三毡四油防水层
冷底子油热玛蹄昵二道
200mm厚水泥蛭石保温层
20mm厚水泥砂浆找平
100mm厚现浇板
20mm厚1:3石灰膏砂浆粉底

楼面做法：20mm厚水磨石地面
20mm厚1：3水泥砂浆找平
100厚现浇钢筋混凝土楼板
20mm厚1:3石灰膏砂浆粉底
3.1.3 设计内容
（1） 确定梁柱截面尺寸及框架计算简图；
（2） 荷载计算；
（3） 水平地震力作用下框架侧移计算；
（4） 水平地震作用下框架内力分析；
（5） 横向风荷载下框架结构和侧移验算；
（6） 竖向荷载作用下横向框架内力分析；
（7） 内力组合；
（8） 截面设计；
（9） 节点验算及构造说明。

3.2 框架结构计算
3.2.1 框架平面柱网布置图
图3.1 框架柱网及梁平面布置图
3.2.2 梁柱截面确定
3.2.2.1 初估截面尺寸
（1） 梁编号见上图3.1
L1 b×h=350mm×700mm
L2 b×h=350mm×700mm
L3 b×h=350mm×900mm
L4 b×h=350mm×900mm
L5 b×h=350mm×800mm
L6 b×h=350mm×750mm
L7 b×h=200mm×400mm
（2） 柱截面初估尺寸柱截面尺寸根据式，估算，由于该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值=0.9，各层重力载荷代表值近似取12kN/m，由得第一层柱截面积为：
边柱Z4 AC≥177312mm2
边柱Z6 AC≥239005mm2
中柱Z5 AC≥416317mm2
本设计柱截面尺寸取如下：
Z1 、Z4 b×h=600mm×600mm
Z2、 Z5 b×h=650mm×650mm
Z3、 Z6 b×h=650mm×650mm
3.2.2.2 柱高度
底层柱高h=4.2m+0.6m+0.5m=5.3m,其中4.2m为底层层高，0.6m为室内外高差，0.5m为基础顶面到室外地面的高度，其它柱高等与层高，即3.9m。由此得框架计算简图3.2。.

图3.2 框架计算简图
3.2.3 荷载计算
3.2.3.1 屋面均布恒载
按屋面做法逐项计算均布荷载，计算时注意：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶粉底为相同重量。
屋面（上人）：
三毡四油防水层 0.4kN/m
冷底子油热玛蹄昵二道 0.05kN/m
200mm厚水泥石保温层 0.2×6.5=1.3kN/m2
20mm厚水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4kN/m2
100厚钢筋混凝土楼板 25kN/m

吊顶或粉刷 0.5kN/m
合计 5.15kN/m
屋面恒荷载标准值：(16×3.6+0.24) ×(6×2+2.4+0.24) ×5.15=4600.4kN
3.3.3.2 楼面均布恒载
按楼面做法逐项计算：
水磨石地面（10mm厚面层，20mm厚水泥砂浆打底，素水泥浆结合曾一道） 0.65kN/m
100厚钢筋混凝土楼板 25 kN/m
吊顶或粉底 0.5kN/m²
合计 3.65kN/m2
楼面恒荷载标准值：(16×3.6+0.24) ×(6×2+2.4+0.24) ×3.65=3260.5kN
3.2.3.3 屋面均布活荷载
六层屋面活荷载标准值： 2.0kN/m²
六层屋面雪荷载标准值： 0.35kN/m
合 计 2.35kN/m
屋面均布活荷载标准值为：
2.35×(16×3.6+0.24) ×(6×2+2.4+0.24) =2099.22kN
3.2.3.4 楼面均布活荷载
楼面均布活荷载对教学办公楼的一般房间为1.5kN/m，会议室、走廊、楼梯、门厅、教室等处为2.0kN/m，为计算方便，此处偏安全的统一取均布活荷载为2.0kN/m。
楼面均布活荷载标准值为：
(16×3.6+0.24) ×(6×2+2.4+0.24) ×2.0=1795.05kN
3.2.3.5 梁柱自重
（包括梁侧、梁底、柱的抹灰重量）
梁侧、梁底抹灰，柱周抹灰，近似按加大梁宽和柱宽考虑。
例：L1 b×h=300mm×700mm,长度6.0m
每根重量为：0.34×0.74×6×25=32.72kN 其他梁柱自重计算结果列于表3.1

表3.1 梁柱自重
编号
截面
长度（m）
根数
每根重量(kN)
L1
0.3×0.7
6
4×6=24
32.72kN
L2
0.3×0.7
2.40
2×6=12
11.3kN
L3
0.3×0.6
6
15×12=180
28.05kN
L4
0.3×0.4
2.40
15×6=90
10.54kN
L5
0.3×0.6
3.60
16×4=64
15.81kN
L6
0.3×0.45
3.60
16×4×5=320
11.86kN
Z1
0.6×0.6
5.3
17×4=68
53.4kN
Z2
0.6×0.6
3.9
17×4×3=204
39.31kN
Z3
0.5×0.5
3.9
17×4×2=136
27.69kN
3.2.3.6 墙体的重力荷载计算
墙体为240mm厚加气砼砌块，外墙面瓷砖（0.5kN/m²），内墙面20mm厚抹灰，外墙单位面积上墙体重量为：0.24×19+0.02×18+0.5=5.22kN/m²。
内墙为240mm加气砼砌块，两侧均为20mm厚抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量，则单位面积上墙体重量为：（0.24+2×0.2）×19=5.32kN/m²，
墙体自重见表3.2。

表3.2 墙体自重
墙体
每片面积
片数
重量（kN）
底层外纵墙
3.0×4.8
32
2434
底层内纵墙
3.0×4.8
27
2093
底层横墙
5.28×4.8
18
2448
其它层外纵墙
3.0×3.56
32
1786
其它层内纵墙
3.0×3.56
32
1821
其它层横墙
5.28×3.56
18
1719
双扇门尺寸：1.8m×2.1m；单扇门尺寸：0.9m×2.1m；窗洞尺寸：2.1m×2.4m。
塑钢窗：0.35kN/m²。木门：0.2kN/m²。
2093-5.32×0.9×2.1×17-5.32×1.6×2.1×5+0.2×0.9×2.1×17+5×0.2×1.6×2.1=1842kN
（以上为底层内纵墙开门）
底层外纵墙开窗：2434-5.22×2.1×2.4×32+0.35×2.1×2.4×32=1648kN
底层横墙：2448kN
其它层横墙：1719kN
其它层内纵墙开门：1821-5.32×0.9×2.1×23+0.2×0.9×2.1×23=1599kN
其它层外纵墙开窗：1786-5.22×2.1×2.4×32+0.35×2.1×2.4×32=1000kN
2×8×0.54×0.54×3×25+2×0.1×25×3.6×7.2+4×5.32×6.7×3+2×5.32×3.1×3+2×5.32×3.1×3-2×5.32×1.2×2.4+2×0.2×1.2×2.4=1077kN（屋面楼梯间自重）
屋面女儿墙自重：墙高700mm，100厚的混凝土压顶
0.24×0.7×19+25×0.1×0.24=2.88kN/m 则其重量为：
[2×（16×3.6+0.7）+2×14.9] ×2.88=420kN。
3.2.3.7 荷载分层总汇
顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪荷载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。
其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活载，纵横梁自重，楼面上下各半层的柱及纵、横墙体自重。
将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：
G=1077kN（第七层）
G=4600+0.5×1795+4×32.7+11.3×2+30×28.05+15×10.54+64×11.86+0.5×27.69×68+0.5×1719+0.5×1599+0.5×1000=10505.52kN（第六层）
G=3261+0.5×1795+4×32.7+11.3×2+30×28.05+15×10.54+64×11.86+0.5×27.69×68+0.5×27.69×68+1719+1599+1000=12312.46kN（第五层）
G=3261+897.5+130.8+22.6+841.5+158.1+759.04+0.5×39.31×68+0.5×27.69×68+1719+1599+1000=12702.54 kN（第四层）
G3=3261+897.5+130.8+22.6+841.5+158.1+759.04+0.5×39.31×68+0.5×39.31×68+1719+1599+1000=13097.62kN（第三层）
G2=13097.62kN（第二层）
G1=3261+897.5+4×32.7+11.3×2+30×28.05+15×10.54+0.5×39.31×68+0.5×53.4×68+0.5×1719+0.5×1599+0.5×1000+0.5×2448+0.5×1842+0.5×1648=14603.48kN（第一层）建筑物总重力荷载代表值为：
=1077+10505.52+12312.46+12702.54+13097.62+13097.42+14603.48=77396.24kN质点重力荷载值见图3.3：

图3.3 质点重力荷载图
3.2.4 水平地震力作用下框架的侧移验算
3.2.4.1 横梁线刚度
混凝土C30，E=3×10kN/m
在框架结构中，现浇楼面或预制楼板，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇搂面的边框架取I=1.5I0 (I0为梁的截面惯性矩)；对中框架梁取I=2.0I0。
横梁线刚度计算结果列于下表3.3：

表3.3 横梁线刚度

梁 号
L

截面
b×h
(m)

跨度
L
(m)

惯性矩
(m)
边框架梁
中框架梁

（m）

(kN·m)
Ib=2.0I0

(m)
K=
(kN·m)
L1
0.3×0.7
5.5
8.58×10-3
12.87×10-4
5.56×104

L2
0.3×0.7
1.9
8.58×10-3
12.87×10-4
14.52×104

L3
0.3×0.6
5.5
5.4×10-3

10.8×10-3
4.67×104
L4
0.3×0.4
1.9
1.6×10-3

3.2×10-3
3.61×104
L5
0.3×0.6
3.1
5.4×10-3
8.1×10-3
6.75×104
10.8×10-3
9×104
L6
0.3×0.45
3.1
2.28×10-3
3.42×10-3
2.85×104
4.56×10-3
3.8×104
3.2.4.2 横向框架柱的侧移刚度D值
柱线刚度列于表3.4，横向框架柱侧移刚度D值计算见表3.5。

表3.4 柱线刚度
柱号
（Z）
截面
（㎡）
柱高度
（m）
惯性矩IC=(m4)
线刚度K=（kN·m）
Z1
0.6×0.6
5.3
10.8×10-3
6.11×104
Z2
0.6×0.6
3.9
10.8×10-3
8.31×104
Z3
0.5×0.5
3.9
5.21×10-3
4.01×104

表3.5 横向框架侧移刚度D值计算
项目

柱类型

层
（一般层）

=（底层）
（一般层）
（底层）

D=（kN·m）

根
数

底

层
边框架边柱

0.484
12633
4
边框架中柱

0.716
18689
4
中框架边柱

0.457
11929
30
中框架中柱

0.554
14460
30

916958

二

三

四

层
边框架边柱

0.251
16465
4
边框架边柱

0.547
35883
4
中框架中柱

0.219
14366
30
中框架中柱

0.332
21779
30

1293742

五

六

层
边框架边柱

0.409
12937
4
边框架中柱

0.715
22615
4
中框架边柱

0.367
11608
30
中框架中柱

0.507
16036
30

971528

/﹥0.7，此框架为规则框架。
3.2.4.3 横向框架自震周期
按顶点位移法计算框架的自震周期。
顶点位移法是求结构基频的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化成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，就可按下式求得结构的基本周期：T1=1.7
式中——基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自震周期减小的影响，取0.6。
——框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力
及位移，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。然后由求出T1,再用T1求得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。
横向框架顶点位移见下表3.6。
把第七层重力荷载折算到主体结构的顶层，即Ge=1288kN

表3.6 横向框架顶点位移
层数

（kN）

（kN）

（kN/m）
层间相对位移

6
11794
11794
971528
0.012
0.235
5
12312
24106
971528
0.025
0.223
4
12703
36809
1293742
0.028
0.198
3
13098
49898
1293742
0.038
0.170
2
13098
62996
1293742
0.048
0.132
1
14603
77599
916958
0.084
0.084
T1=1.7×0.6×=0.494s
3.2.4.4 横向地震作用计算
在Ⅲ类场地，7度近震区，结构的特征周期Tg和地震影响系数为Tg=0.45(s)
由于T1=0.494s〈1.4T=0.63s,所以不必考虑顶点附加地震作用。
按底部剪力法求得基底剪力：
结构横向总水平地震作用标准值：
F=（）0.9××0.85
=（）0.9×0.08×0.85×77599
=4852kN
各层横向地震剪力计算见表3.7

表3.7 各层横向地震作用及楼层地震剪力

层数

h

H

G

GH
GH/

F

3.0
26.7
1077
29941
0.026
126.151
126.151
6
3.9
24.8
10505
260524
0.230
1115.96
1242.111
5
3.9
20.9
12312
257321
0.227
1101.404
2343.515
4
3.9
17
12703
215951
0.191
926.732
3270.247
3
3.9
13.1
13098
171584
0.151
732.652
4002.899
2
3.9
9.2
13098
120502
0.106
514.312
4517.211
1
5.3
5.3
14603
77396
0.068
329.936
4847.147
注：表中第六层Fi加入了F7。
横向框架各层水平地震作用和地震剪力见下图3.4
图3.4 横向框架各层水平地震作用和地震剪力
3.2.4.5 横向框架抗震变形验算
多遇地震下，层间弹性位移验算见下表3.8。

表3.8 横向变形验算

层次

层间剪力

（kN）

层间刚度

（kN）
层间位移 （m）

层高

（m）

层间相对弹性角
6
1242.111
971528
0.00128
3.9
1/3046
5
2343.515
971528
0.00241
3.9
1/1618
4
3270.247
1293742
0.00253
3.9
1/1541
3
4002.899
1293742
0.00309
3.9
1/1262
2
4517.211
1293742
0.00349
3.9
1/1117
1
4847.147
916958
0.0053
5.3
1/1000
层间弹性相对转角均满足要求 。
3.2.4.6 纵向框架柱侧移刚度D值
纵向框架柱侧移刚度D值计算见下表3.9。

表3.9 纵向框架柱侧移刚度D值计算
项目

柱类型
层
（一般层）
=（底层）
（一般层）
（底层）

D=（kN·m）

根
数

底

层
边框架边柱

0.517
13494
4
边框架中柱

0.644
16810
30
中框架边柱

0.568
14826
4
中框架中柱

0.697
18193
30

1163370

二

层
边框架边柱

0.224
14686
4
边框架中柱

0.366
23995
30
中框架边柱

0.277
18160
4
中框架中柱

0.435
28519
30

1706804

三四
层
边框架边柱

0.146
9572
4
边框架中柱

0.255
16718
30
中框架边柱

0.186
12194
4
中框架中柱

0.314
20586
30

1206184

五

六

层
边框架边柱

0.264
8353
4
边框架中柱

0.415
13131
30
中框架边柱

0.322
10188
4
中框架中柱

0.487
15409
30

930364

3.2.4.7 纵向框架自振周期
表3.10 纵向框架顶点位移计算

层数

（kN）

（kN）

（kN/m）
层间相对位移

6
11794
11794
930364
0.013
0.215
5
12312
24106
930364
0.026
0.202
4
12703
36809
1206184
0.031
0.176
3
13098
49898
1206184
0.041
0.145
2
13098
62996
1706804
0.037
0.104
1
14603
77599
1163370
0.067
0.067
T1=1.7×0.6×=0.473S<1.4Tg=0.63S,故无需考虑顶点附加地震作用。
3.2.4.8 纵向地震作用计算
结构纵向水平地震作用标准值为：
FK=
=0.9×0.08×0.85×77599
=5043kN
各层纵向地震剪力计算见下表3.11，其中： FK
表3.11 各层纵向地震作用及层间剪力

层数

h

H

G

GH
GH/

F

3.0
27.8
1077
29941
0.026
131