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现浇混凝土框架结构设计计算书
1、设计资料
1. 某学生宿舍采用框架结构，其建筑平面图和剖面图如图1和图2。建设地点为某城市郊区，底层为食堂，层高4.5m，2~4层为学生宿舍，层高3.9m，室内外高差为0.6m。基本风压为 。不考虑抗震设防。
2. 楼面和屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构，板厚120mm。
3. 屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为，屋面为上人屋面，活荷载标准值为。
4. 楼面构造层的恒载标准值为，楼面活荷载标准值为。
5. 墙体采用灰砂砖，重度，外墙贴瓷砖，墙面重，内墙采用水泥粉刷，墙面重。
6. 木框玻璃窗重，木门重。
7. 梁的混凝土等级为C30，柱的混凝土等级为C30，钢筋为HRB335。

图1 建筑平面图

图2 建筑剖面图
小组号
(m)
(m)
(m)
(m)
1
7.2
6
2.4
5.0（4.2）
2
7.2
5.7
2.4
5.0（4.2）
3
6.6
6
2.1
5.0（4.2）
4
6.6
5.7
2.1
5.0（4.2）
5
7.2
6
2.4
4.5（3.9）
6
7.2
5.7
2.4
4.5（3.9）
7
6.6
6
2.1
4.5（3.9）
8
6.6
5.7
2.1
4.5（3.9）

2、结构布置及结构计算简图的确定
结构平面布置图见图3
边跨梁：AB跨：，
CD跨：，
取，。
中跨（BC跨）梁：取，。
边柱：A轴连系梁：，
D轴连系梁：
取，。
中柱（B轴、C轴）连系梁：取，。
1层柱截面：。
2-4层柱截面：。
结构计算简图见图4
图3结构平面布置图

图4 结构计算简图 （图中线刚度单位为：
求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取，各梁柱线刚度标在结构计算简图图4中。
AB跨梁：
CD跨梁：
BC跨梁：
上部柱：
底层柱：
3、荷载计算
3.1.恒载计算
（1）屋面框架梁线荷载标准值：
120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12×25=3.0
构造层 3.24
15mm厚纸筋石灰抹底 0.015×16=0.24
屋面恒荷载：
边跨框架梁自重 0.3×0.6×25=4.5
梁侧粉刷 2×﹙0.6-0.12﹚×0.36=0.35
中跨框架梁自重 0.4×0.25×25=2.5
梁侧粉刷 2×﹙0.4-0.12﹚×0.36=0.20
因此，作用在顶层框架梁上的线荷载：

（2）楼面框架梁线荷载标准值：
120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12×25=3.0
构造层 1.56
15mm厚纸筋石灰抹底 0.015×16=0.24

楼面恒荷载
边跨框架梁及梁侧粉刷 4.85
边跨填充墙自重 0.18×﹙3.9-0.6﹚×18=10.69
墙面粉刷 2×﹙3.9-0.6﹚×0.36=2.38
中跨框架梁及梁侧粉刷 2.70
因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：

（3）屋面框架节点集中荷载标准值：
边柱连系梁自重 0.25×0.5×6×25=18.75kN
粉刷 2×（0.5-0.12）×6×（0.5+0.36）/2=1.96kN
0.9m高女儿墙自重 0.9×0.24×6×18=23.33 kN
女儿墙外瓷砖 2×0.9×6×0.5=5.4kN
AB连系梁传来屋面自重 6/2×6/2×6.48=58.32kN
CD连系梁传来屋面自重 （6+6-5.7）/2×5.7/2×6.48=58.17kN

因此，顶层边节点集中荷载
中柱连系梁自重 0.4×0.25×6×25=15kN
粉刷 2×﹙0.4-0.12﹚×6×0.36=1.21kN
AB连系梁传来屋面自重 6/2×6/2×6.48+ 0.5×（6+6-2.1）×2.1/2×6.48=92kN
CD连系梁传来屋面自重 6/2×6/2×6.48+ 0.5×（6+6-5.7）×5.7/2×6.48=91.85kN
因此，顶层中节点集中荷载

（4）楼面框架节点集中荷载标准值
边柱连系梁自重 18.75kN
粉刷 1.96kN
木框玻璃窗自重 3.6×2.4×0.3=2.59kN
墙体面积 （6-0.4）×（3.9-0.5）-3.6×2.4=10.4m2
墙体自重 10.4×0.24×18=44.93kN
内粉刷+外瓷砖 10.4×﹙0.36+0.5﹚×0.5=8.94kN
框架柱自重 0.4×0.45×3.9×25=17.55kN
内粉刷+外瓷砖 0.4×3.9×（0.5+0.36）=1.34kN
连系梁传来楼面自重 6/2×6/2×4.8=43.2kN
（6+6-5.7）/2×5.7/2×4.8=43.09kN
因此，中间层边节点集中荷载
中柱连系梁自重 15kN
粉刷 1.21kN
内纵墙自重 ﹙6-0.4﹚×﹙3.9-0.5﹚×0.18×18=61.69kN
粉刷 2×﹙6-0.4﹚×（3.9-0.5）×0.36=14.77kN
扣除门洞加门重 -2.4×1.2×﹙18×0.18-0.2﹚= - 8.76kN
框架柱自重 17.55kN
粉刷 1.34kN
连系梁传来楼面自重 6/2×6/2×4.8+0.5×（6+6-2.1）×2.1/2×4.8=68.15kN
6/2×6/2×4.8+0.5×（6+6-5.7）×5.7/2×4.8=68.04kN
因此，中间层中节点集中荷载
恒荷载作用下的结构计算简图见图5。

图5 恒荷载内力计算简图

3.2.活载计算

活载作用下的结构计算简图见图6。

图6 活荷载内力计算简图

3.3.风荷载计算
计算公式 ，左风荷载作用下的结构计算简图见图7。
因结构高度为16.2m＜30m，可取=1.0，对于矩形平面=1.3，
计算过程见表1，z为框架节点至室外地面高度，A为一榀框架各层节点的受风面积。
风载计算表（表1）
层次

（m）

（）

（）
4
1.0
1.3
16.2
1.180
0.5
17.1
13.12
3
1.0
1.3
12.3
1.081
0.5
23.4
16.44
2
1.0
1.3
8.4
1.0
0.5
23.4
15.21
1
1.0
1.3
4.5
1.0
0.5
25.2
16.38

图7 左风载作用下结构计算简图

4、内力计算
4.1 恒荷载作用下的内力计算
中间层：
把梯形（及三角形）荷载化作等效均布荷载
边跨梁AB:
中跨梁BC：

边跨梁CD：

弯矩分配计算见表2。
弯矩分配计算表（表2）
节点
A
B
C
D
杆端
上柱
下柱
右梁
左梁
上柱
下柱
右梁
左梁
上柱
下柱
右梁
左梁
上柱
下柱
分配系数
0.23
0.23
0.54
0.38
0.16
0.16
0.3
0.28
0.15
0.15
0.42
0.58
0.21
0.21
固端弯矩

-123.71
123.71

-3.31
3.31

-97.23
97.23

分配传递
28.45
28.45
66.81
33.41

-29.23
-58.45
-24.61
-24.61
-46.14
-23.07

6.72
6.72
15.79
7.90

16.38
32.76
17.55
17.55
49.13
24.57

-4.62
-9.24
-3.88
-3.88
-7.28
-3.64

-35.52
-70.64
-25.58
-25.58
1.06
1.06
2.5
1.25

5.46
10.92
5.84
5.84
16.36
8.18

-1.28
-2.56
-1.07
-1.07
-2.01
-1.01

-2.37
-4.74
-1.72
-1.72
0.29
0.29
0.7
0.35

0.47
0.94
0.51
0.51
1.42
0.71

-0.16
-0.31
-0.13
-0.13
-0.25
-0.13

-0.21
-0.41
-0.15
-0.15
杆端弯矩
36.52
36.52
-73.2
96.06
-29.43
-29.43
-36.68
20.08
23.9
23.9
-68.22
54.9
-27.45
-27.45
柱端弯矩
12.17
12.17
-24.4
32.02
-9.81
-9.81
-12.23
6.69
7.97
7.97
-22.74
18.3
-9.15
-9.15

分层法算得的弯矩与结构力学求解器求得的弯矩存在很小的差距，相对偏小。但是对整个结构基本没影响，因而用结构力学求解器求得的弯矩可以用于后面的设计计算。结构力学求解器求得的恒荷载的弯矩图见图8、剪力图见图9、轴力图见图10。

图8 恒荷载作用下的弯矩图

图9 恒荷载作用下的剪力图

图10 恒荷载作用下的轴力图

4.2楼面活荷载作用下的内力计算
活荷载作用下的内力计算也采用分层法，故不再具体计算。用结构力学求解器求得的活荷载的弯矩图见图11、剪力图见12、轴力图见13。

图11 活荷载作用下的弯矩图

图12 活荷载作用下的剪力图

图13 活荷载作用下的轴力图

4.3风荷载作用下内力计算
风荷载作用下的内力计算采用D值法。左风作用与右风作用的内力值大小一样，方向相反。因此计算了左风荷载来代表。用D值法计算得到的结果见表3，用结构力学求解器求得的左风荷载的弯矩图见图14、剪力图见图15、轴力图见图16。
D值法计算内力表（表3）

K

V（kN）
y0

M上（）
M下()
第4层
A
2.11
0.51
2.81
0.406
6.51
4.45
B
3.74
0.65
3.58
0.45
7.68
6.28
C
4.06
0.67
3.69
0.45
7.92
6.48
D
2.43
0.55
3.03
0.422
6.83
4.99
第3层
A
2.11
0.51
6.12
0.456
12.98
10.88
B
3.74
0.65
7.8
0.5
15.21
15.21
C
4.06
0.67
8.04
0.5
15.68
15.68
D
2.43
0.55
6.6
0.472
13.59
12.15
第2层
A
2.11
0.51
9.38
0.456
19.9
16.68
B
3.74
0.65
11.95
0.5
23.3
23.3
C
4.06
0.67
12.32
0.5
24.02
24.02
D
2.43
0.55
10.11
0.472
20.82
18.61
第1层
A
1.97
0.62
13.61
0.55
30.62
37.43
B
3.49
0.73
16.02
0.55
36.05
44.01
C
3.76
0.74
16.24
0.55
36.54
44.66
D
2.27
0.65
14.27
0.55
32.11
39.24

图14 左风荷载作用下的弯矩图

图15 左风荷载作用下的剪力图

图16 左风荷载作用下的轴力图

5、内力组合
根据前面内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，梁的控制截面为梁端柱边及跨中；柱的为柱顶和柱底。梁控制截面上的内力组合见表4，柱控制截面上的内力组合见表5。

层次
截面位置
内力
恒载
活载
风载左
风载右
恒×1.2
恒×1.2+活×1.4
恒×1.2+活×1.4+左风×1.4×0.6
恒×1.2+活×1.4+右风×1.4×0.6
最不利组合
4
A
M
-32.36
-7.74
5.93
-5.93
-38.832
-49.668
-44.6868
-54.6492
-54.6492
V
79.15
19.96
-1.96
1.96
94.98
122.924
121.2776
124.5704
124.5704
AB梁跨中
M
84.3
21.62
-0.15
0.15
101.16
131.428
131.302
131.554
131.554
B左
M
-54.37
-13.52
-6.23
6.23
-65.244
-84.172
-89.4052
-78.9388
-89.4052
V
-86.25
-21.83
-1.96
1.96
-103.5
-134.062
-135.708
-132.416
-135.708
B右
M
-29.36
-7.6
0.89
-0.89
-35.232
-45.872
-45.1244
-46.6196
-46.6196
V
15.11
3.63
-1.05
1.05
18.132
23.214
22.332
24.096
24.096
BC梁跨中
M
-19.44
-5.16
0
0
-23.328
-30.552
-30.552
-30.552
-30.552
C左
M
-19.88
-5.23
-0.9
0.9
-23.856
-31.178
-31.934
-30.422
-31.934
V
-3.96
-0.84
-1.05
1.05
-4.752
-5.928
-6.81
-5.046
-6.81
C右
M
-34.5
-8.78
6.18
-6.18
-41.4
-53.692
-48.5008
-58.8832
-58.8832
V
79.24
20.45
-2.28
2.28
95.088
123.718
121.8028
125.6332
125.6332
CD梁跨中
M
72.54
18.92
0.13
-0.13
87.048
113.536
113.6452
113.4268
113.6452
D
M
-23.96
-5.74
-5.91
5.91
-28.752
-36.788
-41.7524
-31.8236
-41.7524
V
-75.26
-19.3
-2.28
2.28
-90.312
-117.332
-119.247
-115.417
-119.247
3
A
M
-62.14
-12.85
15.9
-15.9
-74.568
-92.558
-79.202
-105.914
-105.914
V
100.1
19.89
-4.55
4.55
120.12
147.966
144.144
151.788
151.788
AB梁跨中
M
83.74
16.28
1.79
-1.79
100.488
123.28
124.7836
121.7764
124.7836
B左
M
-96.53
-19.09
-12.31
12.31
-115.836
-142.562
-152.902
-132.222
-152.902
V
-111.19
-21.9
-4.55
4.55
-133.428
-164.088
-167.91
-160.266
-167.91
B右
M
-55.02
-10.22
9.55
-9.55
-66.024
-80.332
-72.31
-88.354
-88.354
V
15.64
3.35
-11.13
11.13
18.768
23.458
14.1088
32.8072
32.8072
BC梁跨中
M
-41.63
-8.13
0.09
-0.09
-49.956
-61.338
-61.2624
-61.4136
-61.4136
C左
M
-41.45
-8.31
-9.36
9.36
-49.74
-61.374
-69.2364
-53.5116
-69.2364
V
0.34
-1.11
-11.13
11.13
0.408
-1.146
-10.4952
8.2032
-10.4952
C右
M
-66.73
-14.2
12.63
-12.63
-80.076
-99.956
-89.3468
-110.565
-110.565
V
98.81
20.63
-5.5
5.5
118.572
147.454
142.834
152.074
152.074
CD梁跨中
M
68.29
13.99
-1.94
1.94
81.948
101.534
99.9044
103.1636
103.1636
D
M
-47.42
-10.19
-16.51
16.51
-56.904
-71.17
-85.0384
-57.3016
-85.0384
V
-91.52
-19.12
-5.5
5.5
-109.824
-136.592
-141.212
-131.972
-141.212
2
A
M
-64.97
-12.81
28.28
-28.28
-77.964
-95.898
-72.1428
-119.653
-119.653
V
103.32
20.43
-8.61
8.61
123.984
152.586
145.3536
159.8184
159.8184
AB梁跨中
M
90.9
17.99
1.59
-1.59
109.08
134.266
135.6016
132.9304
135.6016
B左
M
-79.36
-15.7
-25.1
25.1
-95.232
-117.212
-138.296
-96.128
-138.296
V
-107.97
-21.36
-8.61
8.61
-129.564
-159.468
-166.7
-152.236
-166.7
B右
M
-24.52
-4.9
11.58
-11.58
-29.424
-36.284
-26.5568
-46.0112
-46.0112
V
12.72
3.06
-13.42
13.42
15.264
19.548
8.2752
30.8208
30.8208
BC梁跨中
M
-15.73
-3.19
0.17
-0.17
-18.876
-23.342
-23.1992
-23.4848
-23.4848
C左
M
-15.89
-3.49
-11.24
11.24
-19.068
-23.954
-33.3956
-14.5124
-33.3956
V
-2.58
-1.41
-13.42
13.42
-3.096
-5.07
-16.3428
6.2028
-16.3428
C右
M
-52.6
-11.19
26.27
-26.27
-63.12
-78.786
-56.7192
-100.853
-100.853
V
95.88
20.1
-10.57
10.57
115.056
143.196
134.3172
152.0748
152.0748
CD梁跨中
M
74.68
15.58
-1.75
1.75
89.616
111.428
109.958
112.898
112.898
D
M
-48.79
-10.02
-29.76
29.76
-58.548
-72.576
-97.5744
-47.5776
-97.5744
V
-94.44
-19.95
-10.57
10.57
-113.328
-141.258
-150.137
-132.379
-150.137
1
A
M
-60.26
-11.95
44.01
-44.01
-72.312
-89.042
-52.0736
-126.01
-126.01
V
102.75
20.32
-13.07
13.07
123.3
151.748
140.7692
162.7268
162.7268
AB梁跨中
M
93.85
18.53
3.49
-3.49
112.62
138.562
141.4936
135.6304
141.4936
B左
M
-78.18
-15.5
-37.02
37.02
-93.816
-115.516
-146.613
-84.4192
-146.613
V
-108.54
-21.47
-13.07
13.07
-130.248
-160.306
-171.285
-149.327
-171.285
B右
M
-26.64
-5.27
18.08
-18.08
-31.968
-39.346
-24.1588
-54.5332
-54.5332
V
13.37
3.16
-20.92
20.92
16.044
20.468
2.8952
38.0408
38.0408
BC梁跨中
M
-16.89
-3.44
0.3
-0.3
-20.268
-25.084
-24.832
-25.336
-25.336
C左
M
-16.92
-3.7
-17.49
17.49
-20.304
-25.484
-40.1756
-10.7924
-40.1756
V
-1.93
-1.31
-20.92
20.92
-2.316
-4.15
-21.7228
13.4228
-21.7228
C右
M
-51.79
-11.03
38.73
-38.73
-62.148
-77.59
-45.0568
-110.123
-110.123
V
96.59
20.23
-16.03
16.03
115.908
144.23
130.7648
157.6952
157.6952
CD梁跨中
M
77.36
16.09
-3.74
3.74
92.832
115.358
112.2164
118.4996
118.4996
D
M
-44.23
-9.16
-46.22
46.22
-53.076
-65.9
-104.725
-27.0752
-104.725
V
-93.74
-19.52
-16.03
16.03
-112.488
-139.816
-153.281
-126.351
-153.281

柱控制截面内力组合表（表5）
层次
截面位置
内力
恒载
活载
风载左
风载右
恒×1.2
恒×1.2+活×1.4
恒×1.2+活×1.4+左风×1.4×0.6
恒×1.2+活×1.4+右风×1.4×0.6
最不利组合
4
A柱
M上
-42.11
-10.35
5.52
-5.52
-50.532
-65.022
-60.3852
-69.6588
-69.6588
M下
36.5
7.84
-3.25
3.25
43.8
54.776
52.046
57.506
57.506
N
-192.25
-39.31
1.96
-1.96
-230.7
-285.734
-284.088
-287.38
-287.38
V
-23.82
-5.51
2.66
-2.66
-28.584
-36.298
-34.0636
-38.5324
-38.5324
B柱
M上
36.18
8.86
6.96
-6.96
43.416
55.82
61.6664
49.9736
61.6664
M下
-28.47
-6.28
-6.54
6.54
-34.164
-42.956
-48.4496
-37.4624
-48.4496
N
-217.15
-55.73
-0.91
0.91
-260.58
-338.602
-339.366
-337.838
-339.366
V
18.47
4.33
3.86
-3.86
22.164
28.226
31.4684
24.9836
31.4684
C柱
M上
-27.59
-6.99
6.97
-6.97
-33.108
-42.894
-37.0392
-48.7488
-48.7488
M下
21.43
4.89
-6.59
6.59
25.716
32.562
27.0264
38.0976
38.0976
N
-199.32
-51.68
1.23
-1.23
-239.184
-311.536
-310.503
-312.569
-312.569
V
-14.01
-3.4
3.88
-3.88
-16.812
-21.572
-18.3128
-24.8312
-24.8312
D柱
M上
34.37
8.53
5.55
-5.55
41.244
53.186
57.848
48.524
57.848
M下
-29.51
-6.58
-3.47
3.47
-35.412
-44.624
-47.5388
-41.7092
-47.5388
N
-188.7
-38.76
-2.28
2.28
-226.44
-280.704
-282.619
-278.789
-282.619
V
19.36
4.58
2.73
-2.73
23.232
29.644
31.9372
27.3508
31.9372
3
A柱
M上
-33.6
-6.39
10.95
-10.95
-40.32
-49.266
-40.068
-58.464
-58.464
M下
35.32
6.93
-8.93
8.93
42.384
52.086
44.5848
59.5872
59.5872
N
-438.43
-78.54
6.51
-6.51
-526.116
-636.072
-630.604
-641.54
-641.54
V
-20.89
-4.04
6.03
-6.03
-25.068
-30.724
-25.6588
-35.7892
-35.7892
B柱
M上
26.17
4.96
15.99
-15.99
31.404
38.348
51.7796
24.9164
51.7796
M下
-31.27
-6.06
-13.77
13.77
-37.524
-46.008
-57.5748
-34.4412
-57.5748
N
-522.49
-111.26
5.67
-5.67
-626.988
-782.752
-777.989
-787.515
-787.515
V
16.41
3.15
8.5
-8.5
19.692
24.102
31.242
16.962
31.242
C柱
M上
-19.51
-3.92
16.21
-16.21
-23.412
-28.9
-15.2836
-42.5164
-42.5164
M下
23.28
4.78
-14.17
14.17
27.936
34.628
22.7252
46.5308
46.5308
N
-476.55
-103.81
-4.4
4.4
-571.86
-717.194
-720.89
-713.498
-720.89
V
-12.23
-2.49
8.68
-8.68
-14.676
-18.162
-10.8708
-25.4532
-25.4532
D柱
M上
26.83
5.35
11.42
-11.42
32.196
39.686
49.2788
30.0932
49.2788
M下
-28.31
-5.79
-9.54
9.54
-33.972
-42.078
-50.0916
-34.0644
-50.0916
N
-426.55
-77.34
-7.78
7.78
-511.86
-620.136
-626.671
-613.601
-626.671
V
16.71
3.37
6.35
-6.35
20.052
24.77
30.104
19.436
30.104
2
A柱
M上
-38.29
-7.62
16.55
-16.55
-45.948
-56.616
-42.714
-70.518
-70.518
M下
39.99
7.94
-13.33
13.33
47.988
59.104
47.9068
70.3012
70.3012
N
-687.84
-118.32
15.12
-15.12
-825.408
-991.056
-978.355
-1003.76
-1003.76
V
-23.72
-4.71
9.05
-9.05
-28.464
-35.058
-27.456
-42.66
-42.66
B柱
M上
36.16
7.12
23.06
-23.06
43.392
53.36
72.7304
33.9896
72.7304
M下
-37.26
-7.32
-21.65
21.65
-44.712
-54.96
-73.146
-36.774
-73.146
N
-821.68
-165.96
10