三层框架厂房结构设计计算书.doc

目 录

一、 工程概况 2
1．工程概况 2
2．设计条件 2
3．结构平面布置及构件尺寸确定 3
二、荷载计算（标准值） 4
1．恒载计算 4
2．活荷载计算 11
3．风荷载计算 14
4. 地震荷载计算 16
三、框架内力计算与内力组合 18
1. 恒载作用下的内力计算（采用分层法） 18
2. 活载作用下的内力计算 21
3. 风载作用下的内力计算 26
4. 水平地震作用下的内力计算 29
5. 内力组合 33
6. 内力调整 37
四、构件设计 39
1. 框架梁设计 39
2. 框架柱设计 43
3. 单向板设计 52
4. 双向板设计（按弹性理论设计） 53
5. 次梁设计 55
6. 楼梯设计 56
7. 基础设计 58

一、 工程概况
1．工程概况
（1） 建设地点：该生产厂房位于浦东新区三鲁公路北侧，详见总平面图。
（2） 建筑层数：三层生产厂房。
（3） 建筑层数：均为3.8米。
（4） 建筑面积：约为1310平方米。
（5） 结构形式：上部结构采用现浇钢筋混凝土框架，装配式或整体式屋盖及楼盖，下部结构采用钢筋混凝土条形基础。
（6） 设计标高：建筑物底层室内设计标高为±0.000米，相当于绝对标高5.450米，室外设计标高为-0.45米，相当于绝对标高5.000米。

2．设计条件
1）场区工程地质条件
（7） 自然地坪标高：实测勘察点地面标高在4.75~4.90米之间，高差0.15米。
（8） 地下水位（潜水）：区内地下水的静止水位埋深为0.70米，相应标高为4..08~4.14米。
（9） 土的容重以18KN/m3作为计算依据。
（10） 土层竖向分布及其主要物理学性质指标见附表。
２） 工程地质条件分析与评价：
（1） 从勘察结果来看，该建筑物所处的是属于天然地基条件一般的地段，有利条件是区内褐黄色粉质黏土层的土质较好，且分布较稳定，可作为所建厂房的天然地基基础持力层，
（2） 场地内未发现暗浜分布，但普通分布着一层杂填土，其土质松散，极不均匀，不宜作为地基持力层
（3） 褐黄色粉质粘土层的承载力标准值110KN/m2
（4） 第三层灰色淤泥质粘土较软弱，应作软弱下卧层验算。

３） 抗震设防
本工程场地类别为IV类，设防烈度为7度，设计地震分组为第一组。

４） 材料强度等级
柱、梁、板均为C25
钢筋：纵筋为：HRB335 fy=300N/mm2
其他为：HPB235 fy=210N/mm2

3．结构平面布置及构件尺寸确定
１） 结构平面布置
２） 确定计算单元受荷范围
取第六榀框架作为计算单元，计算单元受荷范围见上图所示
３） 结构计算简图
４） 构件尺寸
主梁：h= (1/8~1/12)*6000=750~500mm. (取h=600mm)
b= (1/2~1/3)*600=300~200mm. (取b =250mm)
次梁：h= (1/12~1/18)*6000=500~333mm. (取h=400mm)
b= (1/2~1/3)*450=275~150mm. (取b =200mm)
楼梯平台梁：取b* h=200 mm*300mm
连续板厚：h= (1/35~1/40)*2000=57.14~50 mm，（取h=100mm）
楼梯平台板厚：h=70 mm
楼梯段（乙楼梯）斜板：h≥L/30=2860/30=95.33 mm (取h =120mm)
柱子：b*h=450mm*450mm

二、荷载计算（标准值）
1．恒载计算
１）屋面（不上人）
三毡四油防水 0.45 KN/m2
珍珠岩隔热层 0.11*2.5=0.28 KN/m2
20厚水泥砂浆找平 0.02*20=0.4 KN/m2
100厚钢筋砼板 0.1*25=2.5 KN/m2
20厚混合砂浆纸筋石灰面 0.02*18=0.36 KN/m2
gk=3.99 KN/m2
２）二、三层楼板面
30厚1：2水泥砂浆找平层 0.03*20=0.60 KN/m2
100厚钢筋砼板 0.1*25=2.5 KN/m2
20厚混合砂浆纸筋石灰面 0.02*18=0.36 KN/m2
gk=3.46 KN/m2
３）楼梯板平台板
水磨石面层 0.65 KN/m2
70厚钢筋砼板 0.07*25=1.75 KN/m2
20厚板底抹灰 0.02*17=0.34 KN/m2
gk=2.74 KN/m2

楼梯斜板 tgα=158.3/260=0.609, cosα=0.854
水磨石面层 （0.1583+0.26）*0.65/0.26=1.046KN/m
三角形踏步 1.0*0.5*0.26*0.1583*25/0.26=1.98 KN/m
120厚斜板 0.12*25/0.854=3.51KN/m
20厚板底抹灰 0.02*17/0.854=0.398 KN/m
gk=6.93KN/m

平台梁荷载
钢筋砼梁（200*300）及粉刷 0.2*（0.3-0.07）*25+(0.3-0.07)*0.02*2*17=1.31 KN/m
TL1荷载
平台板传来荷载 2.9*1.8/2=2.61 KN/m
梯段斜板传来荷载 6.93*2.86/2=9.91 KN/m

gk1=1.31+2.61=3.92KN/m
gk2=9.91+3.92=13.83KN/m

TL2荷载
平台板传来荷载 2.90*1.34/2=1.94 KN/m
梯段斜板传来荷载 9.91 KN/m
平台梁自重及粉刷 1.31 KN/m
gk=13.16KN/m

4）墙体荷载
外墙
200厚砼砌块墙及粉刷 3.0 KN/m2
gk=3.0 KN/m2

内墙
200厚砼砌块及粉刷 3.0 KN/m2
gk=3.0 KN/m2
100厚砼砌块及粉刷 2.0 KN/m2
gk= 2.0 KN/m2
5）窗荷载 gk= 0.45KN/m2
6）木门荷载 gk= 0.2KN/m2
7）第六榀框架梁上荷载计算
⑤~⑥轴间恒载
a) 作用在顶层KJ-8 、KJ-10框架梁上分布荷载
屋面板传来恒载 3.99*（1/2*2）=3.99 KN/m
梁自重（250*600）及粉刷 （0.6-0.1）*0.25*25+（0.6-0.1）0.02*17*2=3.47 KN/m
600高女儿墙 0.6*3=1.8 KN/m
gk= 9.26 KN/m
b) 作用于一、二层KJ-8、KJ-10框架梁上的线荷载
楼板传来荷载 3.46*1/2*2=3.46 KN/m
梁自重及粉刷 （0.6-0.1）*0.25*25+（0.6-0.1）*0.02*17*2=3.47 KN/m
墙重 ［（6-0.45）*（3.8-0.6）*3-4.9*1.5*3］/6=5.21 KN/m
窗自重 （4.9*1.5*0.45）/6=0.55 KN/m
gk= 12.69 KN/m
c) 作用于顶层KJ-9的线荷载
屋面板传来荷载 3.99*2=7.88 KN/m
梁自重及抹灰（250*600） 3.47 KN/m

gk= 11.35 KN/m
d) 作用在一、二层KJ-9上的线荷载
楼板传来的荷载 3.46*2=6.92 KN/m
梁自重及抹灰（250*600） 3.47 KN/m

gk= 10.39KN/m
e) KJ-8、KJ-9、KJ-10传给KJ-6的集中力
屋面 KJ-8=KJ-10传来的集中力 R=9.26*3=27.78KN
KJ-9 传来的集中力 R=11.35*3=34.05KN
层楼面 KJ-8=KJ-10传来的集中力 R=12.69*3=38.07KN
KJ-9 传来的集中力 R=10.39*3=31.17KN
f) 作用在LL-1、LL-2、LL-3、LL-4上的线荷载
作用在屋面LL-1~LL-4的恒载
屋面传来的荷载 3.99*2=7.98 KN/m
梁自重及粉刷（200*400） 1.7 KN/m
gk= 9.08KN/m

作用在二、三层楼面LL-1~LL-4的恒载
楼板传来的荷载 3.46*2=6.92 KN/m
梁自重及粉刷（200*400） （0.4-0.1）*0.2*25+（0.4-0.1）*0.02*17*2=1.7KN/m
gk= 8.62KN/m
g) LL-1~LL-4传给KJ-6的集中力
二、三层楼面 LL-1=LL-2=LL-3=LL-4=R=8.62*3=25.86KN
屋面 LL-1=LL-2=LL-3=LL-4=R=9.68*3=29.04KN

⑥~⑦轴线间恒载
a) 作用在L3梁上的恒载
作用在二、三层楼面L3上的恒载
梁自重及抹灰（200*300） 0.2*（0.3-0.1）*25+(0.3-0.1)*0.02*17*2=1.14 KN/m
100厚墙自重 （3.8-0.3）*2=7 KN/m
gk= 8.14KN/m
板传来三角形荷载 3.46*3=10.38 KN/m

L3传给KJ-8、KJ-9的集中力 R1=R3=（10.38*0.625*3）/2+（8.14*3）/2=21.94 KN
L3传给L2的集中力 R2=2R1=43.88 KN

作用在屋面L3上的恒载
梁自重及粉刷（200*300） 1.14KN/m
三角形荷载 3.99*3=11.97KN/m
L3传给KJ-8、KJ-9的集中荷载 R1=R3=（11.97*0.625*3）/2+（1.14*3）/2=12.93 KN
L3传给L2的集中力 R2=2R1=2*12.93=25.86 KN

b) 作用在L2梁上的恒载
二、三层楼面
L2梁自重及粉刷（200*500） 0.2*（0.5-0.1）*25+(0.5-0.1)*0.02*17*2=2.27KN/m
100厚隔墙 [（3.8-0.5）*（6-0.45）*2-0.8*2.4*2*2]/6=4.83 KN/m
木门 （0.8*2.4*2*0.2）/6=0.13 KN/m
gk= 7.23KN/m

三角形荷载 3.46*3=10.38 KN/m
L2传给KJ-6的集中力 R1 =（10.38*0.625*6+7.23*6+43.88）/2=63.09KN

屋面
L2梁自重及粉刷 2.27KN/m
三角形荷载 3.99*3=11.97KN/m
L2传给KJ-6的集中荷载 R1=1/2*(2.27*6+11.97*0.625*6+25.86)=42.18 KN

c) 作用在L1梁上的恒载
二层楼面处
梁自重及粉刷（200*500） 0.2*（0.5-0.1）25+(0.5-0.1)*0.02*17*2=2.27KN/m
200厚墙重 (4.2-0.1+0.26)*（3.8-0.5）=14.39 KN/m
gk= 16.66KN/m
梯形荷载 3.46*1.5=5.19 KN/m
传给KJ-6的集中力，梯形荷载等效为均布荷载
pc=(1-2a12+a13)p’=(1-2*0.252+0.253)*5.19=4.62 KN/m
R1 =16.66*6/2+4.62*6/2+19.74*(2.86+1.8)/6+19.74*1.8/6=84.72KN

三层楼面处
传给KJ-6的集中荷载 R1=16.66*6/2+4.62*6/2+8.93*1.8/6=66.52 KN

屋面处
梁自重及粉刷（200*500） 2.27KN/m
梯形荷载 3.99*3=11.97KN/m
传给KJ-6的集中力，梯形荷载等效为均布荷载
pc=(1-2a12+a13)p’=(1-2*0.252+0.253)*11.97=10.66 KN/m
R1 =2.27*6/2+10.66*6/2=38.79KN

d) 作用在二、三层KJ-8上的恒载
作用在二、三KJ-8上的恒载
梁自重及粉刷（250*600） 3.47KN/m
200厚砼砌块墙 （5.55*3.2-1.2*1.5*2）*3/6=7.08 KN/m
窗自重 （1.2*1.5*2*0.45）/6=0.27KN/m
gk= 10.82KN/m
三角形荷载 3.46*1.5=5.19 KN/m
KJ-8传给KJ-6的集中力 R1 =（5.19*0.625*6+10.28*6+21.94）/2=51.54KN
作用在顶层KJ-8的恒载
梁自重及粉刷（250*600） 3.47KN/m
女儿墙自重 0.6*3=1.8KN/m
gk= 5.27KN/m

三角形荷载 3.99*1.5=5.99KN/m
KJ-8传给KJ-6的集中荷载 R1=1/2*(5.99*0.625*6+5.27*6+12.93)=33.51 KN

e) 作用在KJ-9上的恒载
作用在二、三层KJ-9上的恒载

梁自重及粉刷 3.47KN/m
200厚内墙 （5.55*3.2-0.9*2.4*2）*3/6=6.72 KN/m
gk= 10.19KN/m
三角形荷载 3.46*1.5=5.19 KN/m
梯形荷载 3.46*1.5=5.19 KN/m
传给KJ-6的集中力

R1 =[（1-2*0.252+0.253）*5.19+10.19+5.19*0.625]*6/2+21.94/2=65.13KN

作用在顶层KJ-9上的恒载
梁自重及粉刷 3.47KN/m
三角形荷载 3.99*1.5=5.99KN/m
梯形荷载 3.99*1.5=5.99KN/m
KJ-9传给KJ-6的集中荷载
R1= (3.47+5.99*0.89+5.99*0.625)*6/2+12.93/2=44.10KN

f) 作用在KJ-10上的恒载
作用于二层KJ-10的恒载
梁自重及粉刷 3.47KN/m
200厚砼砌块墙 (6-0.45)*(3.8-0.6)*3/6=8.88KN/m
gk= 12.35KN/m

传给KJ-6的集中力
R1 =[19.74*(2.86+1.8)/6+19.74*1.8+12.35*6*3]/6=45.53KN

作用在三层KJ-10上的恒载
传给KJ-6的集中荷载 R1=8.93*1.8/6+12.35*6*3/6=39.73 KN

作用于屋面KJ-10的恒载
梁自重及粉刷 3.47KN/m
梯形荷载 3.99*1.5=5.99KN/m
传给KJ-6的集中力 R1 =3.47*6/2+0.89*5.99*6/2=26.4KN

作用在第六榀梁上线荷载
顶层梁上的均布荷载；梁自重及粉刷 3.47 KN/m
二、三层梁上线荷载
梁自重及粉刷 3.47 KN/m
墙体 （3.8-0.6）*3=9.6 KN/m
gk= 13.07KN/m

2．活荷载计算
不上人屋面活载标准值 0.5 KN/m2
楼梯间活载标准值 3.5 KN/m2
办公室、卫生间活载标准值 2.5 KN/m2
仓库活载标准值 5 KN/m2
车间活载标准值 4 KN/m2

1) ⑤~⑥轴间活载计算（计算方法同恒载）
a) 顶层 KJ-8，KJ-10所受活载
屋面板传来 0.5*1=0.5KN/m
gk= 0.5KN/m
b) 二、三层 KJ-8，KJ-10所受活载
楼面板传来 4*1=4KN/m
gk= 4KN/m
c) 顶层 KJ-9所受活载
屋面板传来 0.5*2=1KN/m
gk= 1KN/m
d) 二、三层 KJ-9所受活载
楼面板传来 4*2=8KN/m
gk= 8KN/m
e) KJ-8、KJ-9、KJ-10传给KJ-6的活载
二、三层楼面 KJ-8=KJ-10传来的集中力 R=4*3=12KN
KJ-9传来的集中力 R=8*3=24KN
屋面 KJ-8=KJ-10传来的集中力 R=0.5*3=1.5KN
KJ-9传来的集中力 R=1*3=3KN

f) LL-1、LL-2、LL-3、LL-4所受活载
i. 二、三层楼面LL-1、LL-2、LL-3、LL-4所受活载
楼面板传来 4*2=8 KN/m
qk=8 KN/m
ii. 屋面LL-1、LL-2、LL-3、LL-4所受活载
屋面板传来 0.5*2=1KN/m
qk=1KN/m
iii. LL-1、LL-2、LL-3、LL-4所受活载

二、三层楼面LL-1=LL-2=LL-3=LL-4所受的活载传来的集中力 R=8*3=24KN
屋面 LL-1=LL-2=LL-3=LL-4所受的活载传来的集中力 R=1*3=3KN
2) ⑥~⑦轴间活载计算
a) 作用在L3上的活载
作用在屋面L3上的活载 qk=0.5*3=1.5KN/m
L3传给KJ-8、KJ-9、L2的集中力
R1=R2=1.5*0.625*3/2=1.41KN传给KJ-8、KJ-9）
R3=2R1=2*1.41=2.82KN（传给L2）

作用在二、三层L3上的活载 qk=2.5*3=7.5KN/m
L3传给KJ-8、KJ-9、L2的集中力
R1=R2=7.5*0.625*3/2=7.03KN（传给KJ-8、KJ-9）
R3=2R1=2*7.03=14.06KN（传给L2）
b) 作用在KJ-8上的活载
作用于屋面KJ-8上的活载 qk=0.5*1.5=0.75KN/m
KJ-8传给KJ-6的集中力 R1=0.75*0.625*6*3/6=141KN
作用在二、三层KJ-8上的活载 qk=2.5*1.5=3.75KN/m
KJ-8传给KJ-6的集中力 R1=3.75*0.625*6/2=7.03KN
c) 作用在L2上的活载
①作用在屋面L2上的活载 qk=0.5*3=1.5KN/m
L2传给KJ-6的集中力 R1=1.5*0.625*6/2+2.82/2=4.22KN
②作用在二、三层L2上的活载 qk=2.5*3=7.5KN/m
L2传给KJ-6的集中力 R1=7.5*0.625*6/2+14.06/2=21.09KN

d) 作用在KJ-9上的活载
i. 作用于屋面KJ-9上的活载 qk1（三角形）=0.5*1.5=0.75KN/m
qk2（梯形）=0.5*1.5=0.75KN/m
KJ-9传给KJ-6的集中力 R1=0.75*0.89*6/2+0.75*0.625*6/2+1.41/2=4.11KN
ii. 作用在二、三层KJ-9上的活载 qk1（三角形）=2.5*1.5=3.75KN/m
qk2（梯形）=2.5*1.5=3.75KN/m
KJ-9传给KJ-6的集中力 R1=3.75*0.89*6/2+3.75*0.625*6/2+7.03/2=20.56KN

e) 作用在L1上的活载
i. 作用于屋面L1上的活载 qk（梯形）=0.5*1.5=0.75KN/m

L1传给KJ-6的集中力 R1=0.75*0.89*6/2=2.0KN
ii. 作用在二层L1上的活载 qk（梯形）=2.5*1.5=3.75KN/m
L1传给KJ-6的集中力
R1=3.75*0.89*6/2+10.77*4.66/6+10.77*1.8/6=21.61KN
iii. 作用在三层L1上的活载 qk（梯形）=2.5*1.5=3.75KN/m
L1传给KJ-6的集中力 R1=3.75*0.89*6/2+1.8*6.6/6=11.99KN
f) 作用在KJ-10上的活载
i. 作用于屋面KJ-10上的活载 qk（梯形）=0.5*1.5=0.75KN/m
KJ-10传给KJ-6的集中力 R1=0.75*0.89*6/2=2.0KN
ii. 作用在三层KJ-10上的活载 qk（梯形）=10.37KN/m
KJ-10传给KJ-6的集中力 R1=10.37*1.8/6=3.11KN/m
iii. 作用在二层KJ-10上的活载 qk1=10.77KN/m
qk2=10.77KN/m
KJ-10传给KJ-6的集中力 R1=10.77*4.66/6+10.77*1.8/6=11.59KN

3．风荷载计算
1) 基本条件：基本风压：上海地区 ω0=0.55KN/m2
风载体形系数：μs
迎风面： μs=0.8 背风面： μs=-0.5
风振系数：βz=1.0
计算宽度：B=6m
该地区地面粗糙度为B类
2) 风压高度系数 μz
标高（m）
12.45
11.85
8.05
4.25
μz
1.07
1.06
0.93
0.76

3) 作用在建筑物表面单位面积上风载计算（ω=βz*μs*μz*ω0）
标高（m）
位置
μs
μz
ωk (KN/m2)
4.25
迎风面
0.8
0.76
0.334
背风面
-0.5
0.76
-0.209
8.05
迎风面
0.8
0.93
0.409
背风面
-0.5
0.93
-0.256
11.85
迎风面
0.8
1.06
0.466
背风面
-0.5
1.06
-0.292
12.45
迎风面
0.8
1.07
0.471
背风面
-0.5
1.07
-0.294
4) 各标高处均布荷载
标高（m）
迎风面(KN/m)
背风面(KN/m)
12.45
q4=0.471*6=2.83
q4= -0.294*6= -1.76
11.85
q3=0.466*6=2.80
q3= -0292*6= -1.75
8.05
q2=0.409*6=2.45
q2= -0.256*6= -1.54
4.25
q1=0.334*6=2
q1= -0.209*6= -1.25
女儿墙处风荷载化为顶部集中力ω=（2.83+1.76）*0.6=2.75KN
作用在各层层高处风荷载
ω3=ω+1/2*（q3-q3’）*h3=2.75+1/2*(2.8+1.75)*3.8=11.40KN
ω2=1/2*（q3-q3’）*h3+1/2*（q2-q2’）*h2=1/2*(2.8+1.75)*3.8+1/2*(2.45+1.54)*3.8=16.23KN
ω1=1/2*（q2q2’）*h2+1/2*（q1-q1’）*h1=1/2*(2.45+1.54)*3.8+1/2*(2+1.25)*4.80=15.38KN

4. 地震荷载计算
1) 各楼层恒载计算
屋面：屋面板 3.99*6*12=287.28KN
KJ自重及粉刷 3.47*5.55*3+3.47*11.1=96.30KN
连续梁自重 1.7*3*4=20.4KN
L1、L2、L3自重 2.27*3*2+1.14*6=20.46KN
柱自重 0.452*1.9*25*3+0.02*0.452*1.9*20*3=29.32KN
女儿墙自重 3*0.6*6*2=21.6KN
半层墙自重 2*3*（1.9*2-0.3-0.5）=18KN
200厚内墙重 3*11.1*1.3+3*3*1.3=54.99KN
外墙重 3*（6-0.45）*（1.9-0.6）*2=43.29KN
窗重 2.1*2*1.3*0.45=2.46KN
小计 594.1KN

二层：楼面板 3.46*3*12+3.46*3*9=217.98KN
KJ自重及粉刷 3.47*3*3+3.47*12+3.47*3*3=104.1KN
连续梁自重 1.7*3*4=20.4KN
L1、L2、L3自重 2.27*3*2+1.14*6/2=17.04KN
柱自重 0.452*3.8*25*3=57.71KN
墙重 3*（3*3.2-2.1*1.5）*2=38.7KN
3*5.55*3.2=53.28KN
3*（5.55*3.2-1.5*2.4）=42.48KN
3*（3.2*2.8-1.2*1.5）=21.48KN
2*（3.2*2.85-0.8*2.4）=14.97KN
2*3.5*0.4/2=1.4KN
3*3.2*2.8=26.88KN
3*3.5*2.9*2=60.9KN
门重 0.2*1.5*2.4+0.2*（0.9*2.4+0.8*2.4）=1.54KN
楼梯板重 6.28*1.33*2.86/2=11.94KN
窗重 2.1*2*1.3*0.45=2.46KN
小计 693.26KN

一层：楼面板 3.46*3*12+3.46*3*9=217.98KN
KJ自重及粉刷 3.47*3*3+3.47*12+3.47*3*3=104.1KN

连续梁自重 1.7*3*4=20.4KN
L1、L2、L3自重 2.27*3*2+1.14*6/2=17.04KN
柱自重 0.452*4.3*25*3=65.31KN
墙重 3*（3*3.7-2.1*1.5）*2=47.7KN
3*5.55*3.7=61.61KN
3*（5.55*3.7-1.5*2.4）=50.81KN
3*（3.7*2.8-1.2*1.5）=25.68KN
2*（2.7*2.85-0.8*2.4）=11.55KN
2*4*5.8/2=23.2KN
3*3.7*2.8=31.08KN
3*3.85*2.9*2=66.99KN
门重 0.2*1.5*2.4+0.2*（0.