六层框架综合楼计算书.doc

毕业设计书
第一部分：工程概况
一、建筑地点：江苏省
二、建筑类型：六层综合楼，框架填充墙结构。
三、建筑介绍：建筑面积5893.36平方米，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取100mm，填充墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。
四、门窗使用：大门采用玻璃门，其它为木门，窗为铝合金窗。
五、地质条件：经地质勘察部门确定，此建筑场地为二类近震场地，设防烈度为7度。
六、柱网与层高：本综合楼采用柱距为7.2m的内廊式小柱网，边跨为7.2m，中间跨为2.4m，层高取4.2m和3.3m，如下图所示：

柱网布置图

七、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，本办公楼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。
八、框架结构的计算简图：

框架结构计算简图

横向框架组成的空间结构
本方案中，需近似的按横向的平面框架分别计算。本方案中，需近似的按横向的平面框架分别计算。
九、梁、柱截面尺寸的初步确定：
1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12～1/8。本方案取700mm，截面宽度取700×（1/2～1/3）=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=300*700。
2、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算：
（1）柱组合的轴压力设计值N=βF gE n
注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。
F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14KN/m2。
n为验算截面以上的楼层层数。
（2）Ac≥N/uNfc
注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.8。
fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。
3、计算过程：
对于边柱：
N=βF gE n=1.3×25.92×14×6=2830.464（KN）
Ac≥N/uNfc=2830.464×103/0.8/14.3=247418.18（mm2）
取600mm×600mm
对于内柱：
N=βFg E n=1.25×34.56×14×6=3628.8（KN）
Ac≥N/uNfc=3628.8*103/0.8/14.3=317202.80（mm2）
取600mm×600mm
梁截面尺寸（mm）
混凝土等级
横梁（b×h）
纵梁（b×h）
AB跨、CD跨
BC跨
C30
300×700
250×400
300×700

柱截面尺寸（mm）
层次
混凝土等级
b×h
1
C30
600×600
2-6
C30
600×600

第二部分：重力荷载代表值的计算
一、资料准备：
查《荷载规范》可取：
、屋面永久荷载标准值（不上人）
4mm厚APP改性沥青防水卷材防水层（上带细砂保护层） 10×0.004=0.04KN/m2
20厚1：2水泥找平层 20×0.02=0.4 KN/m2
1：10水泥砂浆珍珠岩找坡，最薄处30厚 20×0.03=0.6 KN/m2
100厚阻燃型苯乙烯泡抹塑料保温板 0.5×0.1=0.05 KN/m2
20厚1：3水泥砂浆找平层，上刷聚氨酯防水涂料一层 20×0.02=0.25 KN/m2
100厚钢筋混凝土板 25×0.10=3.0 KN/m2
10厚混合砂浆刮大白 17×0.01=0.17 KN/m2

合计 4.16 KN/m2
、1-5层楼面：
10厚1：1水泥砂浆 20×0.01=0.2 KN/m2
20厚大理石 28×0.02=0.56 KN/m2
20厚1：3水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4 KN/m2
100厚钢筋混凝土板 25×0.10=2.5 KN/m2
20厚1：3水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4 KN/m2
10厚混合砂浆刮大白 17×0.01=0.17 KN/m2

合计 4.23 KN/m2
、屋面及楼面可变荷载标准值：
上人屋面均布活荷载标准值 2.0 KN/m2
楼面活荷载标准值 2.0 KN/m2
屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.0×0.35=0.35 KN/m2
（式中ur为屋面积雪分布系数）
、梁柱密度25 KN/m2
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5KN/m3
二、重力荷载代表值的计算：
1、第一层：
（1）、梁：
类别
净 跨
（mm）
截 面
（mm）
密 度（KN/m3）
体 积
（m3）
数 量
(根)
单 重
（KN）
总 重
（KN）
横梁
6600
300×700
25
1.39
16
34.75
556
1800
250×400
25
0.18
8
4.5
36
纵梁
7200
300×700
25
1.51
14
37.75
528.5
柱：
类别
计算高度（mm）
截 面
（mm）
密 度（KN/m3）
体 积
（m3）
数 量
（根）
单 重
（KN）
总 重
（KN）
柱
4200
600×600
25
1.51
40
37.75
1510
（2）、内外填充墙重的计算：
横墙：
AB跨、CD跨墙：墙厚370mm，计算长度6600mm，计算高度4200-700=3500mm。
单跨体积：0.37×6.6×3.5=8.55m3
单跨重量：8.55×5.5=47.01KN
数量：4
总重：47.01×4=188.03KN
AB跨、CD跨墙：墙厚240mm，计算长度6600mm，计算高度4200-700=3500mm。
单跨体积：0.24×6.6×3.5=5.54m3
单跨重量：5.54×5.5=30.49KN
数量：20
总重：30.49×20=609.84KN
BC跨墙：墙厚370mm，计算长度1800mm，计算高度4200-700=3500mm。
单跨体积：（1.8×3.5-1.5×2.1）×0.37=1.17m3
单跨重量：1.17×5.5=6.41KN
数量：2
总重：6.41×2=12.82KN
厕所横墙：墙厚240mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度4200-100=4100mm。

单跨体积：0.24×4.8×4.1=4.72m3
单跨重量：4.72×5.5=25.98KN
数量：2
总重：25.98×2=51.96KN
横墙总重：188.03+609.84+12.82+51.96=862.65KN
纵墙：
外墙：
单个体积：[（7.2×3.5）-（2.7×1.7×2）] ×0.37=5.93m3
数量：12
总重：5.93×12×5.5=391.21KN
厕所外纵墙：体积：（7.2×3.5-1.8×1.9）×0.24=5.23 m3
总重：5.23×5.5×2=57.50KN
内纵墙：单个体积：(7.2×3.5-1×2.1×2) ×0.24=5.04m3
单个重量：5.04×5.5=27.72KN
数量：15
总重：27.72×15=415.80KN
纵墙总重：391.21+57.50+415.80=864.51KN
（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）：
办公室窗户：
尺寸：2700mm×1700mm
自重：0.4KN/m2

数量：23
重量：2.7×1.7×0.4×23=42.23KN
（4）、门重计算：
木门：尺寸：1000mm×2100mm
自重：0.15KN/m2
数量：9
重量：1×2.1×0.15×9=2.84KN
木门：尺寸：1500mm×2100mm
自重：0.15KN/m2
数量：9
重量：1.5×2.1×0.15×9=4.25KN
玻璃门：尺寸：5400mm×3000mm
自重：0.4KN/m2
数量：3
重量：5.4×3×0.4×3=19.44KN
总重：2.84+4.25+19.44=26.53KN
（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）：
面积：16.8×54.6=917.28（m2）
恒载：4.23×917.28=3880.09KN
活载：2.0×917.28=1834.56KN
由以上计算可知，一层重力荷载代表值为
G1=G 恒+0.5×G活
=（556+36）×1.05+528.5×1.05+1510×1.05+862.65+864.51+26.53+3880.08+1834.56×0.5=9243.075KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。
2、第二～五层：
（1）、梁：
类别
净 跨
（mm）
截 面
（mm）
密 度（KN/m3）
体 积
（m3）
数 量
(根)
单 重
（KN）
总 重
（KN）
横梁
6600
300×700
25
1.39
16
34.75
556
1800
250×400
25
0.18
8
4.5
36
纵梁
7200
300×700
25
1.51
14
37.75
528.5
柱：
类别
计算高度（mm）
截 面
（mm）
密 度（KN/m3）
体积
（m3）
数 量
（根）
单 重
（KN）
总 重
（KN）
柱
3300
600×600
25
1.188
40
29.7
1188
（2）、内外填充墙重的计算：
横墙：
AB跨、CD跨墙：墙厚370mm，计算长度6600mm，计算高度3300-700=2600mm。
单跨体积：0.37×6.6×2.6=6.35m3
单跨重量：6.35×5.5=34.92KN
数量：4
总重：34.92×4=139.68KN
AB跨、CD跨墙：墙厚240mm，计算长度6600mm，计算高度3300-700=2600mm。

单跨体积：0.24×6.6×2.6=4.12m3
单跨重量：4.12×5.5=22.65KN
数量：22
总重：22.65×22=498.33KN
BC跨墙：墙厚370mm，计算长度1800mm，计算高度3300-700=2600mm。
单跨体积：（1.8×2.6-1.5×1.7）×0.37=0.79m3
单跨重量：0.79×5.5=4.33KN
数量：2
总重：4.33×2=8.67KN
厕所横墙：墙厚240mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度3300-100=3200mm。
单跨体积：0.24×4.8×3.2=3.69m3
单跨重量：3.69×5.5=20.28KN
数量：2
总重：20.28×2=40.55KN
横墙总重：139.68+498.33+8.67+40.55=687.28KN
纵墙：
外墙：
单个体积：[（7.2×2.6）-（2.7×1.7×2）] ×0.37=3.53m3
数量：14
总重：3.53×14×5.5=271.79KN

厕所外纵墙：体积：（7.2×2.6-1.8×1.9）×0.24=5.01m3
总重：5.01×5.5×2=55.11KN
内纵墙：单个体积：(7.2×2.6-1×2.1×2) ×0.24=4.82m3
单个重量：4.82×5.5=26.53KN
数量：16
总重：26.53×16=424.51KN
纵墙总重：271.79+55.11+424.51=751.41KN
（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）：
办公室窗户：
尺寸：2700mm×1700mm
自重：0.4KN/m2
数量：28
重量：2.7×1.7×0.4×28=51.41KN
（4）、门重计算：
木门：尺寸：1000mm×2100mm
自重：0.15KN/m2
数量：15
重量：1×2.1×0.15×15=4.725KN
木门：尺寸：1500mm×2100mm
自重：0.15KN/m2
数量：9
重量：1.5×2.1×0.15×9=4.25KN
总重：4.725+4.25=8.975KN
（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）：
面积：16.8×54.6=917.28（m2）
恒载：4.23×917.28=3880.09KN
活载：2.0×917.28=1834.56KN
由以上计算可知，二～五层重力荷载代表值为
G2=G 恒+0.5×G活
=（556+36）×1.05+528.5×1.05+1188×1.05+687.28+751.41+51.41 +8.975+3880.09+1834.56×0.5=8720.73KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。
3、第六层重力荷载代表值的计算：
（1）、梁：
类别
净 跨
（mm）
截 面
（mm）
密 度（KN/m3）
体 积
（m3）
数 量
(根)
单 重
（KN）
总 重
（KN）
横梁
6600
300×700
25
1.39
16
34.75
556
1800
250×400
25
0.18
8
4.5
36
纵梁
7200
300×700
25
1.51
14
37.75
528.5
柱：
类别
计算高度（mm）
截 面
（mm）
密 度（KN/m3）
体积
（m3）
数 量
（根）
单 重
（KN）
总 重
（KN）
柱
3300
600×600
25
1.188
40
29.7
1188
（2）、内外填充墙重的计算：横墙：

AB跨、CD跨墙：墙厚370mm，计算长度6600mm，计算高度3300-700=2600mm。
单跨体积：0.37×6.6×2.6=6.35m3
单跨重量：6.35×5.5=34.92KN
数量：4
总重：34.92×4=139.68KN
AB跨、CD跨墙：墙厚240mm，计算长度6600mm，计算高度3300-700=2600mm。
单跨体积：0.24×6.6×2.6=4.12m3
单跨重量：4.12×5.5=22.65KN
数量：22
总重：22.65×22=498.33KN
BC跨墙：墙厚370mm，计算长度1800mm，计算高度3300-700=2600mm。
单跨体积：（1.8×2.6-1.5×1.7）×0.37=0.79m3
单跨重量：0.79×5.5=4.33KN
数量：2
总重：4.33×2=8.67KN
厕所横墙：墙厚240mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度3300-100=3200mm。
单跨体积：0.24×4.8×3.2=3.69m3
单跨重量：3.69×5.5=20.28KN
数量：2
总重：20.28×2=40.55KN

横墙总重：139.68+498.33+8.67+40.55=687.28KN
纵墙：
外墙：
单个体积：[（7.2×2.6）-（2.7×1.7×2）] ×0.37=3.53m3
数量：14
总重：3.53×14×5.5=271.79KN
厕所外纵墙：体积：（7.2×2.6-1.8×1.9）×0.24=5.01m3
总重：5.01×5.5×2=55.11KN
内纵墙：单个体积：(7.2×2.6-1×2.1×2) ×0.24=4.82m3
单个重量：4.82×5.5=26.53KN
数量：16
总重：26.53×16=424.51KN
纵墙总重：271.79+55.11+424.51=751.41KN
（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）：
办公室窗户：
尺寸：2700mm×1700mm
自重：0.4KN/m2
数量：28
重量：2.7×1.7×0.4×28=51.41KN
（4）、门重计算：

木门：尺寸：1000mm×2100mm
自重：0.15KN/m2
数量：15
重量：1×2.1×0.15×15=4.725KN
木门：尺寸：1500mm×2100mm
自重：0.15KN/m2
数量：9
重量：1.5×2.1×0.15×9=4.25KN
总重：4.725+4.25=8.975KN
（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）：
面积：16.8×54.6=917.28（m2）
恒载：4.16×917.28+0.9×0.24×146.16=3847.45KN
活载：2.0×917.28=1834.56KN
雪载：0.35×917.28=321.05KN
由以上计算可知，六层重力荷载代表值为
G2=G 恒+0.5×G活
=（556+36）×1.05+528.5×1.05+1188×1.05+687.28+751.41+51.41 +8.975+3847.45+（1834.56+321.05）×0.5=8848.615KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。

集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i的计算结果如下图所示：

各质点的重力荷载代表值

第三部分：框架侧移刚度的计算
一、 横梁线刚度i b的计算：
类别
Ec
（N/mm2）
b×h
（mm×mm）
I0
（mm4）
l
（mm）
EcI0/l（N·mm）
1.5EcI0/l（N·mm）
2EcI0/l（N·mm）
AB跨、CD跨
3.0×104
300×700
8.57×109
7200
3.57×1010
5.36×1010
7.14×1010
BC跨
3.0×104
250×400
1.33×109
2400
1.67×1010
2.50×1010
3.34×1010
二、 柱线刚度i c的计算：I=bh3/12
层次
hc（mm）
Ec（N/mm2）
b×h
（mm×mm）
Ic
（mm4）
EcIc/hc
（N·mm）
1
4200
3.0×104
600×600
1.08×1010
7.71×1010
2--6
3300
3.0×104
600×600
1.08×1010
9.82×1010

三、各层横向侧移刚度计算： (D值法)
1、底层
A，D：
K=5.36/9.82=0.54
αc=(0.5+K)/(2+K)=0.41
Di6=αc×12×ic/h2
=0.41×12×7.71×1010/42002
=21475
B，C：
K=（5.36+3.34）/7.71=1.13
αc=(0.5+K)/(2+K)=0.52
Di6=αc×12×ic/h2
=0.52×12×7.71×1010/42002
=27286
∑D1=21475×2+27286×2=97523
2、第二～六层：
A，D：
K=5.36×2/（9.82×2）=0.546
αc=K/(2+K)=0.214
Di1=αc×12×ic/h2
=0.214×12×9.82×1010/33002 =23198

B，C：
K=（5.36+3.34）/9.82=0.88
αc=K/(2+K)=0.31
Di6=αc×12×ic/h2
=0.31×12×9.82×1010/33002
=33544
∑D2=23198×2+33544×2=113484
∑D1/∑D2=97523/113484=0.86>0.7，故该框架为规则框架。

第四部分：横向水平荷载作用下框架
结构的内力和侧移计算
一、横向自振周期的计算：
横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。
基本自振周期T1（s）可按下式计算：
T1=1.7ψT （uT）1/2
注：uT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0.6。
uT按以下公式计算：
VGi=∑Gk
（△u）i= VGi/∑D ij
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。
s为同层内框架柱的总数。
结构顶点的假想侧移计算过程见下表：
结构顶点的假想侧移计算
层次
Gi（KN）
VGi（KN）
∑D i（N/mm）
△ui（mm）
ui（mm）
6
8848.615
8824.615
97523
9.049
181.323
5
8720.43
17545.045
97523
17.991
172.274
4
8720.43
26265.475
97523
26.933
154.283
3
8720.43
34985.905
97523
35.875
127.35
2
8720.43
43706.335
97523
44.816
91.475
1
9243.75
52950.085
113484
46.659
46.659
T1=1.7ψT （uT）1/2
=1.7×0.6×(0.181323)1/2
=0.434(s)
二、水平地震作用及楼层地震剪力的计算：
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，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：
1、结构等效总重力荷载代表值Geq
Geq=0.85∑Gi=0.85×（8848.615+8720.73×4+9243.73）
=45028.975（KN）

2、计算水平地震影响系数а1
查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.40s。
查表得设防烈度为7度的аmax=0.08
а1=（Tg/T1）0.9аmax
=（0.4/0.434）0.9×0.08
=0.0743
3、结构总的水平地震作用标准值FEk
FEk=а1Geq
=0.0743×45028.975
=3347.30KN）
因1.4Tg=1.4×0.4=0.56s<T1=0.434s，所以不考虑顶部附加水平地震作用。
各质点横向水平地震作用按下式计算：
Fi=GiHiFEk（1-δn）/（∑GkHk）
地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为
Vi=∑Fk（i=1，2，…n）
各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：

三、多遇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（△u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：
（△u）i = Vi/∑D ij
u i=∑（△u）k
各层的层间弹性位移角θe=（△u）i/hi，根据《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[θe]<1/550。
四、水平地震作用下框架内力计算：
1、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：
Vij=DijV i /∑Dij
M bij=Vij*yh M uij=Vij（1-y）h
y=yn+y1+y2+y3
注：yn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的修正值。
y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。
y框架柱的反弯点高度比。
底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱均无修正。
计算过程如下表：

1、各层柱端弯矩、剪力及轴力计算：
杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力

-- 柱(上面为柱下端,下为柱上端)--
1 -120.61 92.79 -38.83 -42.79 -92.79 38.83 2 -146.07 267.75 -56.58 -91.69 -267.75 56.58
3 -146.07 -267.75 -56.58 -91.69 267.75 56.58
4 -120.61 -92.79 -38.83 -42.79 92.79 38.83
5 -35.37 74.11 -23.07 -42.42 -74.11 23.07 6 -108.77 183.85 -64.69 -104.98 -183.85 64.69
7 -108.77 -183.85 -64.69 -104.98 183.85 64.69 8 -35.37 -74.11 -23.07 -42.42 74.11 23.07
9 -35.60 55.12 -23.27 -43.09 -55.12 23.27 10 -86.91 110.76 -54.08 -91.99 -110.76 54.08
11 -86.91 -110.76 -54.08 -91.99 110.76 54.08 12 -35.60 -55.12 -23.27 -43.09 55.12 23.27
13 -29.66 37.09 -20.88 -41.07 -37.09 20.88 14 -69.94 57.59 -44.63 -77.76 -57.59 44.63
15 -69.94 -57.59 -44.63 -77.76 57.59 44.63 16 -29.66 -37.09 -20.88 -41.07 37.09 20.88
17 -21.66 21.13 -17.55 -37.47 -21.13 17.55 18 -49.73 24.26 -33.41 -60.87 -24.26 33.41
19 -49.73 -24.26 -33.41 -60.88 24.26 33.41 20 -21.66 -21.13 -17.55 -37.47 21.13 17.55
21 -9.79 8.53 -12.08 -30.55 -8.53 12.08 22 -23.92 -10.92 -18.26 -36.57 10.92 18.26
23 -23.92 10.92 -18.26 -36.57 -10.92 18.26 24 -9.79 -8.53 -12.08 -30.55 8.53 12.08

2、梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算：
杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力
1 75.64 11.98 19.86 67.36 -11.98 -19.86 2 131.99 0.00 109.99 131.99 0.00 -109.99
3 67.36 -11.98 19.86 75.64 11.98 -19.86 4 73.86 -6.63 19.81 68.75 6.63 -19.81
5 120.38 0.00 100.31 120.38 0.00 -100.31 6 68.75 6.63 19.81 73.86 -6.63 -19.81
7 68.46 -5.03 18.43 64.23 5.03 -18.43 8 94.52 0.00 78.77 94.52 0.00 -78.77
9 64.23 5.03 18.43 68.46 -5.03 -18.43 10 59.32 -5.02 16.05 56.25 5.02 -16.05
11 68.46 0.00 57.05 68.46 0.00 -57.05 12 56.25 5.02 16.05 59.32 -5.02 -1