中国矿业大学建筑工程专业毕业设计计算书

中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

表2.25:框架梁内力组合表 截层面内次 位力 置 A M V B左 M V B右 1 C左 M V M V C右 M V D

SGK SQK SWK SEK 1.2SGK+1.26(SQK+SWK) → ← γRE(1.2(SGK+0.5SQK)+1.3SEK)) → 109.06 0.60 -112.33 85.96 11.27 36.95 -121.48 164.35 76.23 26.84 -132.30 100.91 ← 1.35SGK+SQK 1.2SGK+1.4SQK V=γRE〔εlvb(Mb +Mrb)/ln+VGb〕 M V -12.2125.1-4.17 65.29 62.29 -102.23 7 0 32.32 10.87 17.90 34.31 29.93 75.05 -23.4-5.43 47.50 91.06 -94.84 24.88 4 41.16 11.88 17.90 34.31 86.92 41.80 -59.0-10.336.95 70.83 -37.33 -130.44 2 6 92.45 15.42 30.79 59.02 91.58 169.17 -53.9-8.69 36.95 70.83 -122.19 -29.08 1 89.89 14.58 30.79 59.02 165.04 87.45 -12.9-1.92 47.50 91.06 41.84 -77.87 9 57.14 12.68 17.90 34.31 61.99 107.10 -10.1125.1-2.74 65.29 -97.84 66.68 1 0 55.14 13.24 17.90 34.31 105.41 60.29 第44页

-134.89 -20.73 -20.56 76.43 65.24 10.13 54.51 54.01 209.88 -37.08 -35.74 67.45 66.02 -126.84 -90.04 -85.33 167.39 140.23 132.53 104.96 16.63 -81.46 -76.85 33.91 135.94 128.29 -101.35 -19.46 -18.28 102.67 89.82 86.32 94.04 111.65 -16.38 -15.96 25.08 87.68 84.71 中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

跨间 MAB MBC MCD M 205.65 222.06 49.62 74.55 215.18 67.73 61.64 79.95 9.31 -65.56 77.25 -0.21 47.13 -111.79 154.17 37.48 43.55 -105.26 84.20 223.75 66.92 44.78 240.55 207.16 207.86 103.85 52.97 56.45 140.90 56.74 57.24 202.14 A V M B左 V B右 M V C左 2 C右 M V M V D M V MAB 跨MBC 间 MCD 48.80 102.38 -12.6-4.29 52.10 95.63 45.08 -86.20 2 33.22 10.99 14.88 27.32 34.97 72.47 12.62 -5.26 41.66 76.47 -43.96 61.01 40.26 11.76 14.88 27.32 81.88 44.38 -59.5-10.332.40 59.48 -43.57 -125.22 1 0 92.22 15.34 27.00 49.56 95.98 164.02 -55.3-8.94 32.40 59.48 -118.46 -36.81 1 90.12 14.66 27.00 49.56 160.64 92.60 -37.3-7.78 41.66 76.47 -2.08 -107.05 0 64.99 14.60 14.88 27.32 77.63 115.13 -11.8-3.07 52.10 95.63 -83.69 47.59 2 47.29 11.32 14.88 27.32 89.77 52.27 222.24 245.63 49.07 33.39 70.67 88.24 -106.53 -21.33 -21.16 69.68 83.55 16.88 55.84 11.78 66.11 55.26 7.79 64.78 -116.18 -90.64 -85.83 156.66 139.84 132.15 102.21 4.19 -83.61 -78.89 44.64 136.33 128.67 -111.63 -58.14 -55.65 103.92 102.33 81.22 98.42 89.05 -19.02 -18.48 23.83 75.17 72.61 255.73 231.66 229.64 97.01 115.80 51.73 47.11 55.30 47.87 第45页

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A M V B左 M V B右 M V 3 C左 M V C右 M V D M V MAB 跨MBC 间 MCD 4 A

M V -13.0-4.21 46.06 67.83 37.13 -78.96 1 34.72 10.93 13.41 19.67 38.54 72.33 -23.2-5.33 38.41 56.09 -83.01 13.77 6 42.82 11.82 13.41 19.67 83.17 49.39 -61.3-10.229.87 43.62 -48.89 -124.17 1 8 95.44 15.34 24.89 36.35 102.49 165.22 -57.1-8.93 29.87 43.62 -117.41 -42.13 0 93.33 14.66 24.89 36.35 161.83 99.11 -39.2-7.82 38.41 56.09 -8.53 -105.31 2 68.00 14.66 13.41 19.67 83.17 116.96 -11.7-2.93 46.06 67.83 -75.81 40.27 3 48.91 11.26 13.41 19.67 89.77 55.98 202.49 220.28 47.77 67.69 33.81 82.58 -14.7-4.56 42.69 70.32 30.39 -77.20 2 37.85 11.17 12.18 19.81 44.15 74.84 第46页

52.53 19.25 -78.01 71.44 -17.27 65.00 -97.94 142.84 15.87 55.10 -78.01 77.36 209.55 66.38 42.64 53.27 22.42 -79.74 -21.77 -21.50 62.72 31.36 27.97 57.80 56.97 187.19 -36.72 -35.36 69.63 67.93 -102.34 -93.05 -87.97 145.34 144.18 136.00 -12.87 -86.01 -81.02 62.51 140.66 132.52 98.06 -93.50 -60.77 -58.01 98.57 54.26 106.45 102.12 -18.77 -18.18 77.65 33.89 77.29 74.46 229.89 207.06 207.80 88.46 49.93 53.70 93.10 46.79 47.62 -83.86 -24.43 -24.04 186.64 66.19 62.27 61.06 中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

B左 M V M B右 V C左 M V C右 M V D M V MAB 跨MBC 间 MCD M A V 5 B左 M V -23.0-5.08 34.02 54.47 -76.89 8.83 3 44.42 11.58 12.18 19.81 83.24 52.56 -64.7-10.626.46 42.37 -57.78 -124.45 6 4 100.015.59 22.05 35.31 111.96 167.52 8 -56.9-8.27 26.46 42.37 -112.10 -45.43 6 96.18 14.41 22.05 35.31 161.35 105.79 -40.9-8.07 34.02 54.47 -16.44 -102.16 4 71.10 14.78 12.18 19.81 88.59 119.28 -12.2-2.83 42.69 70.32 -72.11 35.48 9 51.20 11.14 12.18 19.81 90.82 60.14 203.08 217.93 47.26 65.70 32.40 78.95 -7.10 -1.02 21.13 44.96 16.81 -36.43 8.88 2.80 5.77 12.27 6.92 21.45 -10.8-1.13 15.20 32.34 -33.62 4.68 7 11.86 2.89 5.77 12.27 25.13 10.60 第47页

-76.12 73.11 -21.76 71.02 -96.29 144.46 12.63 58.17 -80.90 79.80 210.60 65.57 40.33 36.98 -3.07 -41.82 27.13 30.10 29.33 -36.16 -34.74 71.55 69.52 -104.38 -98.07 -92.61 149.05 150.70 141.93 -13.67 -85.16 -79.92 66.43 144.25 135.58 98.38 -93.59 -63.34 -60.43 101.94 110.76 106.01 56.23 -19.43 -18.71 77.86 36.02 80.26 77.04 228.41 206.66 207.46 87.67 49.16 53.15 94.61 45.97 46.88 -50.68 -10.61 -9.95 24.04 14.79 14.57 21.24 0.01 177.69 -15.80 -14.63 18.90 18.27 中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

B右 M V C左 M V C右 M V M D V MAB 跨MBC 间 MCD -35.2-2.13 11.82 25.15 5 56.78 3.07 9.85 20.96 -31.1-1.87 11.82 25.15 3 54.71 2.93 9.85 20.96 -28.8-1.74 15.20 32.34 4 39.61 3.53 5.77 12.27 1.39 -0.90 21.13 44.96 18.62 2.95 5.77 12.27 -30.10 -59.89 59.58 84.41 -8.16 36.31 -53.38 80.46 4.80 28.65 -42.99 34.06 220.82 88.54 51.54 -57.21 -49.73 -45.29 90.89 82.64 -4.33 34.14 79.71 72.42 -54.60 -24.81 81.76 56.94 -43.89 -39.97 76.79 69.76 -17.65 -55.95 44.72 -26.08 33.33 218.89 81.67 52.40 59.25 27.16 18.80 224.50 89.46 75.57 -58.27 -40.67 -37.04 55.77 57.01 52.48 70.37 44.68 0.98 0.41 6.94 28.09 26.48 230.16 220.26 221.01 101.21 87.05 81.81 61.67 84.88 61.99

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目 录

引 言 .................................................................................................. 1 1.建筑设计 .......................................................................................... 2

1.1工程概况 .................................................................................................. 2 1.2设计资料 .................................................................................................. 2 1.3建筑平面设计 .......................................................................................... 4 1.4 建筑立面设计 ......................................................................................... 7 1.5 建筑剖面设计 ......................................................................................... 9

2.结构设计 .......................................................................................... 9

2.1 概述 ......................................................................................................... 9 2.2框架结构平面布置 .................................................................................11 2.3框架结构的计算单元和计算简图 ........................................................ 14

2.3.1计算单元 ..................................................................................... 14 2.3.2确定计算简图 ............................................................................. 15 2.3.3梁柱截面尺寸的确定 ................................................................. 16 2.4荷载作用计算 ........................................................................................ 18 2.5 框架侧移刚度计算 ............................................................................... 24

2.5.1.横向框架侧移刚度计算 ............................................................ 24 2.5.2.纵向框架侧移刚度计算 ............................................................ 26 2.6水平荷载作用下框架结构的内力分析 ................................................ 28

2.6.1.横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 ................ 28 2.6.2 纵向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 ................ 31 2.7 竖向荷载作用下框架结构的内力分析 ............................................... 34

2.7.1 横向框架内力计算 .................................................................... 34 2.7.2 横向框架内力组合 .................................................................... 43 2.8 现浇钢筋混凝土楼板设计 ................................................................. 49

2.8.1 矩形板B1设计 .......................................................................... 49 2.8.2 矩形板B2设计 .......................................................................... 56 2.9 框架梁、柱构件截面设计 ................................................................... 62

2.9.1框架梁截面设计 ......................................................................... 62 2.9.2 框架柱截面设计 ........................................................................ 65 2.9.3框架梁、柱结点构造要求 ......................................................... 74 2.10 现浇钢筋混凝土独立基础设计 ......................................................... 81 2.11现浇钢筋混凝土楼梯设计 .................................................................. 89

结 论 .............................................................................................. 110 参考文献 .......................................................................................... 111

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致 谢 .............................................................................................. 112

中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文） 引 言

三年本科学习马上就是结束，毕业设计作为学习里最后一个环节,毕业设计是至关重要的,它是把在课堂学到的专业知识运用到工作实践上去,为我们在工作岗位作好强实的专业基础。毕业设计和其他学习环节不同，它要求在我们指导老师的指导下，独立系统地完成一项工程设计，解决与之相关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和创新能力具有其他教学环节无法代替的重要作用。

本论文的内容是徐州市森海公司四层框架结构办公楼设计，侧重于结构计算，考虑结构的抗震设计，以此介绍框架结构体系的基本设计计算方法。

框架结构体系一般在商场和办公楼中被广泛应用，其特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙仅起维护作用，其整体性和抗震性均好于混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。需要时可用隔断分隔成小房间，或拆除隔断改成大房间。如果采用轻质隔墙和外墙，就可大大降低房屋自重，节省材料。框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，有时还可以采用现浇柱及预制梁扳得半现浇半预制结构。现浇结构的整体性好，抗震性能好，在地震区应优先采用。

在设计中，一方面要把所学的知识运用到设计、施工中去，熟悉国家有关规范、条例和规程并知道如何去查找规范里的相关条文；另一方面，由于现代化建筑一般都具有密度大，高度高，功能多，设备复杂，装修豪华，防火要求和管理自动化水平高，需要各工种交叉配合。因此，通过这次毕业设计，扩大学生对本专业知识面也是十分重要的。

由于毕业设计是一种初步的尝试，涉及专业比较多，加上条件和水平所限，不可避免地存在疏漏与错误，敬请老师批评指正。

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1.建筑设计

1.1工程概况

一、 设计题目：徐州森海公司办公楼 二、 地点：徐州市南区

三、 设计要求：门厅、值班室、大小办公室、会议室、展示室

1.2设计资料

（一）气象资料

徐州市自然条件及气候条件：

年平均温度 13.9℃ 最热月平均气温 26.8℃ 最高气温 39.8℃ 最冷月平均气温 -0.7℃ 最低气温 -13℃ 土壤冻结最大深度 24cm 年平均降雨量 927cm 日最大降雨量 213.0cm 相对湿度 平均71%（冬季61%，夏季70%） 主导风向 全年主导风向为偏东风 平均风速 3m/s 最大风速 19.3m/s

基本风压值 0.35kN/m 夏季平均风速折算成距地面2m处数值： 2.1m/s

积雪最大厚度 24cm 基本雪压 0.35kN/m2

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中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文） （二）其他条件 抗震设防参数 7度，第一组，设计地震基本加速度值为0.2g 抗震设防类别 丙类 设计使用年限 50年 结构安全等级 二级 结构重要性系数 1.0 环境类别 地面以上一类 设计依据 《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001

《建筑结构荷载规范》GB50009-2006 《建筑抗震设计规范》GB50011-2008 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 《办公楼建筑设计规范》JGJ67-2006 《建筑设计防火规范》GB50016-2006 《民用建筑设计通则》GB50352-2005

（三）基本地形及地质水文资料

（1）气候：具有大陆性气候特点，属温带气候，四季分明，雨量充沛。 （2）气象要素：风向常年以东南风最多，东北风较少，夏季主导风向为东南风。年平均风速3m/s，最大风速18m/s；年平均温度13.9摄氏度左右，最热月为七月，月平均26.8摄氏度左右，最冷月为一月，月平均-0.7摄氏度。

日极端最高温度39.8摄氏度，日极端最低-23摄氏度；年平均结冰期为2个月，从12月到次年的2月；年最大降雪量30-50厘米；年平均降雨量927毫米，年最大降雨量1434.4毫米，一日最大降雨量180.0毫米，一小时最大降雨量75.7毫米。年降雨量以7-8月最多，占全年的60%。

（3）工程地质：对建筑物有较大影响的是第四纪地层，本工程地质条件能满足一般建筑物的要求，需注意冲沟、岩脉，建筑物总平面布置应尽量

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0.3 -1.8 -0.9 0.8 -1.1 0.4 0.4 0.2 -1.9 -0.9 0.3 -2.0 0.2 -1.8 -0.9 0.8 16.9 0.3 18.3 0.3 -1.5 0.2 -1.0 4.7 -1.7 -0.6 0.8 -15.8 0.3 -19.4 0.4 5.0 -1.8 0.2 0.2 -15.3 0.2 -1.2 -0.8 -0.1 26.9 0.3 19.4 10.0 0.2 0.4 -0.9 0.3 29.3 5.3 -1.2 -0.5 -0.1 33.4 0.3 19.9 10.5 5.0 0.4 -0.6 0.3 15.6 5.3 -1.2 0.2 -0.1 14.1 0.2 8.5 0.3 0.2 9.0 -6.2 -0.9 1.4 -0.1 -74.4 0.2 -76.0 7.8 -6.6 0.3 0.5 0.2 -73.8 3.7 2.8 -0.5 -0.4 69.1 0.2 76.0 -13.2 3.9 1.0 0.1 -0.4 67.4 -8.9 3.8 2.0 -0.6 -0.7 0.3 19.9 -17.8 -8.4 1.3 1.9 -0.6 -23.6 -8.9 3.8 0.6 -0.6 -21.9 0.2 -14.3 1.0 -0.5 -13.7 3.6 -0.6 -46.6 0.3 -33.7 -16.9 1.2 -0.6 -16.2 -8.0 5.6 1.8 -1.6 14.8 0.3 33.7 -17.9 -8.5 6.0 0.6 -1.2 12.6 5.9 -1.7 4.9 0.4 18.3 -18.9 -8.8 6.3 3.0 -1.3 -19.7 -9.4 5.9 3.1 -1.7 -19.7 0.3 -15.2 5.0 -1.0 -11.2 1 (b)

层q1` 次 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 活载作用下

表2.22:活载作用下梁的固端弯矩 A B C 右梁 左梁 右梁 左梁 2.50 12.50 12.50 12.50 12.50 右梁 -1.94 -7.78 -7.78 -7.78 -7.78 D 左梁 1.94 7.78 7.78 7.78 7.78 M1 1.03 5.13 4.10 4.10 4.10 M2 1.21 6.03 4.82 4.82 4.82 q2 q2` q2 1.8 1.2 1.8 -1.50 1.50 -2.5 7.2 6 7.2 -5.99 5.99 -12.5 7.2 6 7.2 -5.99 5.99 -12.5 7.2 6 7.2 -5.99 5.99 -12.5 7.2 6 7.2 -5.99 5.99 -12.5 活荷载的弯矩二次分配 5 上柱 0.0 A 下柱 0.4 1.0 B 右梁 0.6 -1.5 左梁 0.4 1.5 上柱 0.0 1.2 下柱 0.3 右梁 0.3 -2.5 第39页

C 左梁 0.3 2.5 上柱 0.0 1.2 下柱 0.3 右梁 0.4 -1.9 左梁 0.6 1.9 D 上柱 0.0 1.0 下柱 0.4 中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.3 0.1 -0.1 0.0 0.0 0.2 0.3 0.6 0.2 -0.2 -0.1 0.1 0.5 0.3 0.6 0.3 -0.3 -0.1 0.1 0.6 0.4 0.2 0.1 0.0 -0.1 0.0 1.3 0.4 5.1 0.3 0.3 -0.2 -0.1 0.0 5.5 0.4 4.1 0.7 0.3 -0.2 -0.2 0.1 4.8 0.3 4.1 0.6 0.3 -0.3 -0.1 0.1 4.8 0.3 0.3 0.0 -0.1 0.0 0.0 -1.3 0.3 -6.0 0.3 0.1 -0.1 0.1 0.0 -5.7 0.3 -6.0 0.6 0.2 -0.2 0.1 0.1 -5.3 0.3 -6.0 0.6 0.2 -0.3 0.0 0.1 -5.4 0.3 -0.1 0.1 0.0 0.0 -0.1 1.4 0.2 6.0 0.1 0.1 0.2 -0.1 0.0 6.3 0.3 6.0 0.4 0.3 0.1 -0.1 -0.1 6.7 0.3 6.0 0.4 0.3 0.0 -0.1 -0.1 6.6 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.2 0.3 6.0 0.1 0.0 0.2 0.0 0.0 6.3 0.2 4.8 0.4 0.1 0.1 0.1 -0.1 5.5 0.3 4.8 0.5 0.2 0.0 0.1 -0.1 5.6 0.3 -0.1 0.1 0.0 0.1 -0.1 0.1 0.3 0.1 0.2 0.3 0.0 0.0 0.6 0.3 0.5 0.2 0.1 0.0 -0.1 0.7 0.3 0.5 0.2 0.0 0.1 -0.1 0.7 0.2 -0.1 -0.2 0.0 0.2 -0.1 -2.7 0.2 -12.5 0.1 -1.3 0.2 0.2 0.0 -13.3 0.2 -12.5 0.3 -1.0 0.1 0.3 -0.1 -12.9 0.2 -12.5 0.3 -1.0 0.0 0.3 0.0 -12.9 0.2 -0.5 0.0 0.4 0.0 0.0 2.3 0.2 12.5 -2.5 0.1 0.3 0.1 -0.1 10.3 0.2 12.5 -2.0 0.2 0.5 0.0 -0.1 11.2 0.2 12.5 -1.9 0.2 0.5 0.0 -0.1 11.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.2 0.3 6.0 -2.8 -0.3 0.4 0.2 -0.2 3.4 0.2 4.8 -2.4 -1.5 0.6 0.2 -0.1 1.7 0.3 4.8 -2.6 -1.3 0.7 0.4 -0.1 1.8 0.3 -0.5 -1.4 0.4 0.2 -0.1 -1.4 0.3 -3.0 -1.2 0.4 0.3 -0.2 -3.6 0.3 -2.7 -1.3 0.7 0.3 -0.2 -3.0 0.3 -2.6 -1.4 0.7 0.2 -0.1 -3.3 0.2 -0.8 0.6 -0.1 -2.2 0.2 -7.8 -2.5 0.3 -0.1 -10.1 0.3 -7.8 -2.5 0.7 -0.2 -9.8 0.3 -7.8 -2.5 0.7 -0.1 -9.7 0.3 -1.8 -0.4 1.5 0.3 -0.5 1.1 0.3 7.8 -3.9 -1.2 0.9 0.2 -0.2 3.5 0.3 7.8 -4.0 -1.3 1.1 0.3 -0.3 3.7 0.3 7.8 -3.8 -1.2 1.1 0.3 -0.3 3.8 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 5.1 -4.3 1.0 -0.2 -3.5 0.3 4.1 -3.7 1.0 -0.3 -3.0 0.3 4.1 -4.0 1.1 -0.3 -3.2 0.4 -1.2 -2.2 1.0 0.5 -0.3 -2.1 0.4 -4.7 -1.9 1.1 0.5 -0.2 -5.2 0.4 -4.2 -2.0 1.2 0.6 -0.3 -4.8 0.3 -4.0 -2.2 1.1 0.6 -0.3 -4.7 0.3 4 3 2 1

第40页

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0.7 0.3 -0.2 -0.2 0.0 0.7

4.1 0.6 -0.2 0.0 0.4 -6.0 0.7 0.2 -0.2 0.1 0.0 -5.2 6.0 0.5 0.3 0.1 -0.1 0.0 6.8 4.8 0.5 0.2 0.1 0.0 0.0 0.9 0.4 0.1 0.0 0.5 -12.5 0.4 -1.0 0.1 0.1 0.0 -12.9 12.5 -2.0 0.2 0.2 0.0 -0.1 10.9 4.8 -2.7 -1.3 0.3 0.3 -0.1 -3.5 -2.2 0.3 -0.1 -2.0 -7.8 -2.6 0.3 -0.1 -2.4 7.8 -4.1 -1.3 1.1 0.2 -0.3 3.4 4.1 -4.3 -2.0 1.2 0.6 -0.3 -4.8 -3.5 1.0 -0.2 -2.7 第41页

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荷载引起剪力 层AB跨 BC跨 CD跨 次 VA=VB VB=VC VC=VD 5 10.37 55.74 29.12 4 41.14 98.13 61.149 3 38.77 94.38 58.452 2 36.74 91.17 56.141 1 36.74 91.17 56.141 层次 5 4 3 2 1 A柱 N顶 169.9 427.4 675.7 917.4 1158 N底 199.7 455 701.3 943 1190 表2.23:恒载作用下梁端剪力及柱轴力 弯矩引起剪力 总剪力 AB跨 BC跨 CD跨 AB跨 BC跨 CD跨 VA=-VB VB=VC VC=VD VA VB VB VC VC VD -1.49 1.032 10.495 8.8786 11.859 56.776 54.712 39.615 18.62 -3.29 1.952 9.9476 37.852 44.423 100.08 96.177 71.096 51.2 -4.05 1.053 9.5457 34.718 42.824 95.437 93.331 67.998 48.91 -3.52 1.05 8.8486 33.22 40.264 92.223 90.124 64.99 47.29 -4.42 1.279 1.0031 32.322 41.162 92.453 89.894 57.144 55.14 柱轴力 B柱 C柱 D柱 N顶 N底 N顶 N底 N顶 N底 242.7 272.5 268.4 298.2 179.6 209.5 622.7 650.2 671.1 698.7 450.5 478 990.4 1016 1062 1088 713 738.6 1347 1375 1441 1467 968.8 994.4 1691 1723 1813 1845 1232 1264 表2.24:活载作用下梁端剪力及柱轴力 层次 5 4 3 2 1

荷载引起剪力 BCAB跨 CD跨 跨 VA=VB VB=VC VC=VD 2.844 3 3.24 11.38 15 12.96 11.38 15 12.96 11.38 15 12.96 11.38 15 12.96 弯矩引起剪力 AB跨 BC跨 CD跨 VA=-VB -0.04 -0.21 -0.44 -0.38 -0.5 VB=VC 0.067 0.592 0.339 0.341 0.418 VC=VD 0.293 1.8189 1.6973 1.6353 -0.283 AB跨 VA 2.8001 11.169 10.934 10.994 10.875 VB 2.8879 11.583 11.818 11.758 11.877 总剪力 BC跨 VB 3.0667 15.592 15.339 15.341 15.418 VC 2.9333 14.408 14.661 14.659 14.582 CD跨 VC 3.533 14.779 14.657 14.595 12.677 VD 2.947 11.14 11.26 11.32 13.24 A柱 N顶=N底 13.06 65.27 117.2 169.3 221.2 柱轴力 B柱 N顶=N底 18.01 93.43 168.8 244.2 319.7 C柱 N顶=N底 18.53 95.95 173.5 251 326.5 D柱 N顶=N底 13.21 65.39 117.7 170.1 224.3 第42页

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2.7.2 横向框架内力组合

⑴结构抗震等级

结构的抗震等级为三级抗震 ⑵框架梁内力组合

考虑四种内力组合，即1.2SGK+1.4SQK, 1.2SGK+0.9×1.4×(SQK+SWK),1.35 SGK+1.0 SQK,及1.2SGE+1.3SEK,各层梁的内力组合结果见下表，表中SGK ，SQK梁列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调幅系数取0.8）。

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层次 Hi/m Gi/KN GiHi/KN·m GiHi/ΣGjHj Fi/KN 5 21.35 2962.32 63245.53 0.12 334.23 4 17.15 8768.05 150372.06 0.29 794.66 3 12.95 11768.05 152396.25 0.29 805.35 2 8.75 10546.90 92285.38 0.18 487.69 1 4.85 13698.96 66439.96 0.13 351.11 ΣGH 524739.17 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图： Vi/KN 334.23 1128.89 1934.24 2421.93 2773.04 F5=334.23KNV5=334.23KNF4=794.66KNV4=1128.89KNF3=805.35KNV3=1934.24KNF2=487.69KNV2=2421.93KNF1=351.11KNV1=2773.04KNa)水平地震作用分布b)层间剪力分布横向水平地震作用及楼层地震剪力⑶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Δui和顶点位移ui分别按式 计算，计算过程见表，还计算各层的层间弹性位移角ζe=Δui/hi

表2.12：横向水平地震作用下的位移验算表 层次 Vi/KN ∑Di/(N/mm) △ui/mm ui/mm hi/mm ζe=△ui/hi 5 334.23 143231.47 2.33 12.16 4550.00 1/1949.88 4 1128.89 692580.01 1.63 9.83 4200.00 1/2576.73 3 1934.24 949943.04 2.04 8.20 3900.00 1/1915.37 2 2421.93 949943.04 2.55 6.16 3900.00 1/1529.68 第29页

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1 2773.04 767600.03 3.61 3.61 4850.00 1/1342.52 由上表可见，最大层间弹性位移角发生在1层，其值1/961<1/550，

满足Δue≤[ζe]h的要求，其中[Δu/h]=1/550,查表得。 ⑷ 水平地震作用下框架内力计算

框架柱端剪力及弯矩分别按式：y=yn＋y1＋y2＋y3

表2.13：各层柱端弯矩及剪力计算 层Hi /m 次 Vi/KN ∑Di/ (N/mm) A柱 Di 8469 7411 Vi1 19.76 12.08 Ｋ 1.481 0.828 0.95 0.951 1.182 B柱 Di 10830 11495 15202.48 15202 10947 y 0.50 0.50 0.50 0.50 0.55 Mbil 44.96 25.37 42.46 53.17 87.92 Mil bMuil 44.96 25.37 42.46 53.17 71.93 Muil 57.49 39.35 60.36 75.58 86.31 5 4.6 334.23 143231 4 4.2 1128.89 692580 3 3.9 1934.24 949943 10694.58 21.78 2 3.9 2421.93 949943 1 4.9 2773.04 767600 层Hi /m 次 Vi/KN ∑Di/ (N/mm) 10695 9123 27.27 32.96 Vi1 25.27 18.74 30.95 38.76 39.55 Ｋ 2.387 1.664 1.690 1.690 2.102 y 0.50 0.50 0.50 0.50 0.55 5 4.6 334.23 143231 4 4.2 1128.89 692580 3 3.9 1934.24 949943 2 3.9 2421.93 949943 1 4.9 2773.04 767600 57.49 39.35 60.36 75.58 105.49

表2.14：梁端弯矩、剪力及柱轴力计算 层l次 Mb 5 44.96 4 70.32 3 67.83 2 95.63 1 125.10 梁A～B rMb l 32.34 6.3 54.47 6.3 56.09 6.3 76.47 6.3 91.06 6.3 梁B～C Vb Mb Mb l 12.27 25.15 25.15 2.4 19.81 42.37 42.37 2.4 19.67 43.62 43.62 2.4 27.32 59.48 59.48 2.4 34.31 70.83 70.83 2.4 lrVb 20.96 35.31 36.35 49.56 59.02 柱子轴力 A B 12.27 8.69 32.08 24.19 51.75 40.87 79.07 63.12 113.38 87.83

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2.6.2 纵向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 （1） 纵向自振周期计算

纵向自振周期T1的计算方法与横向的相同。

表2.15：结构顶点假想侧移计算 层次 Gi/KN VGi/KN ∑Di/(N/mm) △ui/mm 5 2962 2962.32 225114.27 13.16 4 8768 11730.37 470568.25 24.93 3 11768 23498.42 1166817.96 20.14 2 10547 34045.32 1166817.96 29.18 1 13699 47744.28 897096.49 53.22 ψT =0.7，μT=0.141,代入T1=1.7ψTuT计算得： T1=1.7ψTuT＝1.7×0.7×0.141＝0.45s。

（2） 纵向水平地震作用及楼层地震剪力计算： Geg ＝0.85∑Gi＝0.85×39244.28＝40582.64KN

Tg0.90.450.9?1?()?max?()?0.08?0.07

T10.45 FER＝α1×Geg＝0.07×40582.64＝2942.14KN 因1.4Tg=1.4×0.4=0.56s>T1=0.45s

所以不考虑顶部附加地震作用，则各质点的水平地震作用

GHGHFi=nii?FER=2942.14×nii ?GjHj?GjHjj?1j?1ui/mm 140.62 127.47 102.54 82.40 53.22 各楼层地震剪力按式Vi=∑Fk计算。 表2.16：各质点纵向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层GiHi/ΣHi/m Gi/KN GiHi/KN·m Fi/KN Vi/KN 次 GjHj 5 21.350 2962.32 63245.53 0.12 354.61 354.61 4 17.150 8768.05 150372.06 0.29 843.12 1197.73 3 12.950 11768.05 152396.25 0.29 854.47 2052.19 2 8.750 10546.90 92285.38 0.18 517.43 2569.62 1 4.850 13698.96 66439.96 0.13 372.52 2942.14 ΣGH 524739.17 纵向水平地震下各质点水平地震作用及楼层地震剪力分布见图：

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F5=499.98KNV5=499.98KNF4=505.29KNV4=1005.28KNF3=391.08KNV3=1396.36KNF2=431.46KNV2=1827.82KNF1=218.22KNV1=2046.04KNa)水平地震作用分布b)层间剪力分布纵向水平地震作用及楼层地震剪力⑶水平地震作用下的位移验算

表2.17：横向水平地震作用下的位移验算 层次 Vi/KN ∑Di/(N/mm) △ui/mm ui/mm hi/mm ζe=△ui/hi 5 354.61 225114.27 1.58 11.36 4550.00 0.00034621 4 1197.73 470568.25 2.55 9.79 4200.00 0.00060602 3 2052.19 1166817.96 1.76 7.24 3900.00 0.00045097 2 2569.62 1166817.96 2.20 5.48 3900.00 0.00056468 1 2942.14 897096.49 3.28 3.28 4850.00 0.00067621 由上表可见，最大层间弹性位移角发生在1层，其值1/997.75<1/550 满足Δue≤[ζe]h的要求，其中[Δu/h]=1/550 ⑷ 水平地震作用下框架内力计算

以结构图中B轴线横向框架内力计算为例： 各层柱端弯矩及剪力计算见表23： 表2.18：各层柱端弯矩及剪力计算 层Hi/m 次 5 4 3 2 1 Di 4.55 354.61 225114.27 13328 4.20 1197.73 470568.25 4868 3.90 2052.19 1166817.96 12886 3.90 2569.62 1166817.96 12886 4.85 2942.14 897096.49 10024 Vi/KN ∑Di/(N/mm) Di 第32页

Vi/KN ∑Di/(N/mm) Vi1 21.00 12.39 22.66 28.38 32.87 Vi1 层Hi/m 次

边柱 Ｋ 4.05E+00 4.76E-01 1.27E+00 1.27E+00 1.58E+00 中间柱 Ｋ y 0.50 0.50 0.50 0.50 0.55 y Mbil 47.76 26.02 44.19 55.34 87.69 Mbil Muil 47.76 26.02 44.19 55.34 71.75 Muil 中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

5 4 3 2 1 4.55 4.20 3.90 3.90 4.85 354.61 225114.27 15966 25.15 1197.73 470568.25 8165 20.78 2052.19 1166817.96 18564 32.65 2569.62 1166817.96 18564 40.88 2942.14 897096.49 12238 40.14 8.11E+00 9.53E-01 2.54E+00 2.54E+00 3.16E+00 0.50 0.50 0.50 0.50 0.55 57.22 43.64 63.67 79.72 107.06 57.22 43.64 63.67 79.72 87.59 表2.19：框架梁端弯矩、剪力及柱轴力 层次 5 4 3 2 1 Mb 47.76 73.78 70.21 99.53 127.08 l边梁 rMb l Vb 28.61 3.30 23.14 50.43 3.30 37.64 53.66 3.30 37.54 71.70 3.30 51.89 83.66 3.30 63.86 Mb 28.61 50.43 53.66 71.70 83.66 l中梁 rMb l Vb 28.61 3.30 17.34 50.43 3.30 30.56 53.66 3.30 32.52 71.70 3.30 43.45 83.66 3.30 50.70 柱子轴力 边柱 中柱 23.14 -5.80 60.78 -12.88 98.32 -17.90 150.21 -26.33 214.07 -39.49 纵向框架在地震作用下的梁端弯矩、剪力及柱轴力计算： 梁端弯矩、剪力及柱轴力图如下： 116.94104.2187.0157.3123.28116.94104.2187.0157.3123.2832.5246.5717.1339.9359.9028.5486.0828.54109.0864.9476.2764.9462.4072.25100.69107.73100.6972.2583.10107.73126.15107.73142.71154.19③①154.19②a)纵向地震作用下框架弯矩图(KN.m)第33页

116.94104.2187.0157.3123.28116.94104.2187.0157.3123.28155.35134.66116.2077.0332.5246.5786.08109.08107.73126.15

中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文） 9.30 7.76 7.76 0-9.30-1.5422.39 19.10 19.10 0-31.69-4.8333.87 29.00 29.00 0-65.56-9.6939.81 34.74 34.74 -105.370-14.7745.38 38.98 38.98 -150.75-21.1701 23b)梁端剪力及柱轴力图（单位：KN）2.7 竖向荷载作用下框架结构的内力分析 2.7.1 横向框架内力计算

⑴ 计算单元

取③轴线横向框架进行计算,计算明单元宽度为7.2m,如图所示。由

于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。

第34页

中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文） ⑵荷载计算 1） 恒载计算 P1 P2 P5 P3 P6 P4q7 q8q4 q6q5M1 M2 M3 M4 q16300q2q36300A B各层梁上作用的恒载CD上图中,对于1层，q1包括梁自重和其上横墙自重为均布荷载, q1`代表横梁自重，为均布荷载形式，q2、q2`分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，结果为： 第35页 中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

q1＝3.94+4.28*3.9＝20.63KN/m q1`＝2.625KN/m

q2＝3.6×4.4＝15.84KN/m q2`＝2.4×4.4＝10.56KN/m P1 = 5.118*7.2+3.6*1.8*2*4.4+3.15*4.5+4.44*2.4*3.9+(2.1+6.3)/2*1.8*4.4

＝182.87KN

P2= 5.118*7.2+3.6*1.8*2*4.4+3.15*4.5+(2.1+6.3)/2*1.8*4.4+

(3.6+2.4)*1.2/2*4.4+4.44*2.4*3.9＝198.71KN M1＝P1e1＝182.87×0.1＝18.29KN·m M2＝P2e2＝198.71×0.1＝19.88KN·m 其他层同一层计算过程，结果见下表：

表2.20：横向框架恒载汇总表 层楼面恒载 次 5 5.1 4 4.4 3 4.4 2 4.4 1 4.4 q1 3.9375 23.4115 21.9135 20.6295 20.6295 q1` 2.625 2.625 2.625 2.625 2.625 q2 18.36 15.84 15.84 15.84 15.84 q2` 12.24 10.56 10.56 10.56 10.56 p1 161.0046 189.7974 186.0678 182.871 182.871 p2 M1 M2 174.037 16.10046 17.40366 205.637 23.724675 25.704675 201.908 18.60678 20.19078 198.711 18.2871 19.8711 198.711 18.2871 19.8711

2） 活荷载计算

活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如上图所示： 其计算过程和恒载一样,计算过程略,计算结果见表

表2.21：横向框架活载汇总表 层次 5 4 3 2 1

楼面活载 0.5 2 2 2 2 q2 q2` p1 1.8 1.2 10.26 7.2 6 41.04 7.2 6 41.04 7.2 6 41.04 7.2 6 41.04 p2 12.06 48.24 48.24 48.24 48.24 M1 1.026 5.13 4.104 4.104 4.104 M2 1.206 6.03 4.824 4.824 4.824 第36页

中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

⑶ 内力计算

梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。弯矩计算过程如下图：梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得；柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重。

(a) 恒载作用下 层q1 q1` q2 q2` 次 5 3.9375 2.625 18.36 12.24 4 23.4115 2.625 15.84 10.56 3 21.9135 2.625 15.84 10.56 2 20.6295 2.625 15.84 10.56 1 20.6295 2.625 15.84 10.56 A B C D 层右梁 左梁 右梁 左梁 右梁 左梁 M1 次 5 -5.46 5.46 -46.45 46.45 -17.47 17.47 16.10 4 -21.67 21.67 -81.77 81.77 -36.69 36.69 23.72 3 -20.42 20.42 -78.65 78.65 -35.07 35.07 18.61 2 -19.35 19.35 -75.98 75.98 -33.68 33.68 18.29 1 -19.35 19.35 -75.98 75.98 -33.68 33.68 18.29

第37页

M2 17.40 25.70 20.19 19.87 19.87 中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）

恒荷载的弯矩二次分配 上柱 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 -0.7 -2.1 -0.7 -1.0 0.6 -3.9 0.3 0.6 -0.4 -1.5 -0.4 0.5 -1.2 0.3 0.4 A 下柱 0.4 16.1 -4.3 -0.3 -1.9 -0.4 -0.3 8.9 0.4 23.7 -0.7 0.3 -0.8 -0.8 0.6 22.3 0.4 18.6 0.6 0.2 -1.7 -0.9 0.6 17.4 0.3 18.3 0.4 B 右梁 0.6 -5.5 -6.4 5.2 -2.9 1.1 -0.4 -8.9 0.3 -21.7 -0.6 4.0 -0.6 0.0 0.5 -18.4 0.3 -20.4 0.6 5.1 -1.6 -0.5 0.6 -16.3 0.3 -19.4 0.3 左梁 0.4 5.5 10.3 -3.2 2.2 -1.4 0.3 13.6 0.2 21.7 7.9 -0.3 0.1 -0.3 -0.3 28.8 0.3 20.4 10.1 0.3 -0.9 -0.8 0.0 29.1 0.3 19.4 9.5 上柱 0.0 17.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 25.7 8.9 3.5 0.1 0.7 -0.3 38.5 0.2 20.2 9.4 4.8 -0.9 0.1 0.0 33.6 0.3 19.9 10.0 下柱 0.3 7.0 4.4 1.5 0.0 0.2 13.1 0.3 9.6 4.7 0.1 -0.4 -0.3 13.6 0.3 10.6 5.0 -1.0 -0.6 0.0 14.0 0.3 10.0 右梁 0.3 -46.5 6.3 -6.2 1.3 0.8 0.2 -44.1 0.2 -81.8 8.0 -8.3 0.1 1.3 -0.3 -81.0 0.2 -78.7 7.9 -6.6 -0.7 1.5 0.0 -76.6 0.2 -76.0 7.4 左梁 0.3 46.5 -12.4 3.2 1.6 0.7 -0.5 38.9 0.2 81.8 -16.5 4.0 2.5 0.0 -0.6 71.2 0.2 78.7 -13.2 3.9 3.0 -0.4 -0.6 71.4 0.2 76.0 -12.5 上柱 0.0 17.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 25.7 -18.2 -6.8 2.8 0.9 -0.7 3.6 0.2 20.2 -15.8 -9.9 3.6 1.5 -0.8 -1.2 0.3 19.9 -16.8 C 下柱 0.3 -13.7 -9.1 1.8 1.4 -0.6 -20.3 0.3 -19.7 -7.9 3.0 1.8 -0.8 -23.6 0.3 -17.8 -8.4 4.0 1.9 -0.9 -21.2 0.3 -16.8 右梁 0.4 -17.5 -20.3 2.6 -0.9 -36.0 0.2 -36.7 -16.3 2.5 -0.6 -51.2 0.3 -35.1 -17.0 3.8 -0.8 -49.0 0.3 -33.7 -16.0 左梁 0.6 17.5 -20.0 -10.1 12.1 1.3 -2.4 -1.7 0.3 36.7 -18.2 -8.2 5.0 1.2 -1.2 15.4 0.3 35.1 -18.0 -8.5 5.8 1.9 -1.6 14.7 0.3 33.7 -16.7 D 上柱 0.0 16.1 0.0 0.0 0.0 16.1 0.3 23.7 -20.3 5.6 -1.3 7.7 0.3 18.6 -16.7 5.4 -1.5 5.7 0.3 18.3 -17.6 下柱 0.4 -13.5 -10.1 8.2 2.8 -1.6 -14.4 0.4 -22.0 -8.4 6.0 2.7 -1.4 -23.1 0.4 -18.9 -8.8 6.1 3.0 -1.7 -20.4 0.3 -17.6 5 4 3 2

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