#五层框架结构教学楼计算书

1某中学教学楼结构设计计算书Ⅰ、构件截面尺寸选择和荷载计算（1）设计基本资料按设计任务规定的组别，选择开间尺寸为7200mmx9000mm，纵向有12跨，每跨4500mm,横向有3跨，边跨尺寸7200mm，中间跨尺寸3000mm。按此参数和建筑设计中已经进行平面布置。（2）主要设计参数根据设计任务书的要求及有关规定，确定如下主要的设计参数：①抗震设防烈度：8度；抗震设计分组：第一组；房屋高度低于30m，可知框架的抗震等级为二级。②基本风压：20/5.30mkNW，C类粗糙度③雪荷载标准值：2m/.50kNSK④设计使用年限：50年；本建筑为一般民用建筑，安全等级二级；在抗震设计时是丙类建筑⑤基础顶面设计标高的确定：建筑标高±0.000，建筑绝对标高57.50m，室外地坪标高-0.450m。根据地质勘察报告，基础持力层可以设计在粉质粘土上，选择独立基础时，基础顶面标高可设在-1.0m—-1.6m之间⑥活荷载标准值及相应系数：按房屋的使用要求，可查得教学楼露面活荷载标准值0.2kq2/mkN，组合值系数7.0c，准永久值系数5.0q（2）材料的选择①混凝土除基础垫层混凝土选择C15外，基础及以上各层混凝土强度均选C25。②钢筋框架梁、柱等主要构件纵向受力筋选择HRB335级钢筋，构造钢筋、板筋及箍筋选择HPB级钢筋。（3）结构构件截面尺寸的选择①结构平面布置方案主体结构为5层，底层高度4.2m，其余各层3.9m。2外墙240mm，内墙120mm，隔墙100mm，门窗布置见门窗洞口总表。②构件截面尺寸的选择a.根据平面布置，双向板短向跨度ml5.4，取板厚h=150mm,3513014500150lh,满足要求。b.框架梁边横梁，l7200mm,mmbhbmmhlh30031~21,700141~81取跨中横梁，mmbmmhmml250,500,3000取纵梁，mmbmmhmml250,500,4500取次梁，mmbmmhlhmml250,600,181~121,7200取c.柱截面尺寸当选择基础标高为-1.200m时，则一层柱的高度为4.2m+1.2m=5.4m，按mmHbc360015，又框架主梁b=300mm，则初选柱截面宽度mmbc500，故中柱截面初选尺寸mmmmhbcc500500简单验算：假定楼层各层荷载设计值为162/mkN，则底层中柱的轴力近似为kNN.43110.5012.54.27167.90,8.10,4.50.1,4.54.311000查表得，blmHlmHkNN满足要求%,3%8.70.619593005005009.1197.09.010.43110.90'23'ccSycShbAmmfAfNA边柱承受轴力较小，但承受弯矩相对较大，按轴心受压验算，取1.5N，有kNN46656.50.5112.54.27163满足要求%,3%24.1.878973005005009.1197.09.010.64665.90'23'ccSycShbAmmfAfNA故中柱取mmmmhbcc500500边柱取mmmmhbcc500500Ⅱ、竖向荷载的计算（1）屋面恒荷载标准值30厚细石砼保护层6.603.00222/mkN三毡四油防水层0.42/mkN20厚水泥砂浆找平层.402.00222/mkN100厚水泥蛭石保温层.50.1052/mkN150厚钢筋砼板5.735.10252/mkN15厚板底抹灰55.20015.0112/mkN合计5.9652/mkN活荷载标准值不上人屋面应考虑雪荷载0.52/mkN（2）屋面荷载瓷砖地面0.552/mkN150厚钢筋砼板5.735.10252/mkN合计4.5252/mkN活荷载标准值按“教学楼”一栏，取2.02/mkN（3）梁、柱重力荷载4梁、柱重力荷载标准值构件b(m)h(m))/(3mkNr)/(mkNg边横梁0.30.7251.055.51中横梁0.250.5251.053.28纵梁0.250.5251.053.12次梁0.250.6251.053.00底层柱0.50.5251.106.875标准层柱0.50.5251.106.875注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件的重力荷载。2）梁长取净长；柱长度取层高（4）墙体荷载墙体重力荷载标准值使用楼层墙体层高荷载标准值（kN/m）门窗洞口形式底层1外纵墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42=11.680.78.172外横墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.7-0.42)+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42=11.091.011.093内纵墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.920.74.844内横墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.561.06.565内隔墙4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42=6.101.06.10标准层1外纵墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42)+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42=10.730.77.512外横墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42=10.151.010.153内纵墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.390.74.484内横墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.041.06.045内隔墙3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.6-0.42)+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42=5.621.05.62屋顶1女儿墙0.5（8x0.12+0.6+0.4)x0.5=1.081.01.085Ⅲ、水平风荷载的计算①风荷载标准值计算kNP.578).935.64(.50544.301kNP.671).93.93(.50544.302kNPP.67123kNP.773).93.93(.50545.304kNP.141.93.50549.305每榀框架各层所受风荷载标准值kNPF4.561211kNPF7.951222kNPF7.951233kNPF.1561244kNPF3.431255②、内力计算a.梁、柱线刚度计算横梁线刚度计算表类别)/(2mmNEc)(mmmmhb)(40mmI)(mml)(0mNlIEC)(20mNlIEC边横梁410.8270030091075.58mm720010103.3310106.66中横梁410.8225025091004.62mm300010103.4310106.84柱线刚度计算表楼层)(mmhc)/(2mmNEc)(mmmmhb)(4cmmI)(mNlIECC15400410.8250050010102.5010100.722—53900410.8250050010102.5010103.736b.梁、柱相对相对线刚度（取中框架）假设边横梁的相对线刚度为1，则中横梁的相对线刚度为0.73，,2—5层柱的相对线刚度为1.12，底层相对线刚度为0.81c.风荷载作用计算简图风荷载标注值作用下计算简图d.各柱的反弯点高度2—5层均在各柱的中点处：my95.11层取底层柱高32，即my6.3324.5e.柱剪力分配系数：因柱截面一样，剪力平均分配，即25.0DCBAyyyyf.从第五层开始计算，求各柱的剪力kNVVVVkNFVDCBA15.16.425.06.4557kNVVVVkNFFVDCBA.23.812544kNVVVVkNFFFVDCBA.25.8205433kNVVVVkNFFFFVDCBA.27.82854322kNVVVVkNFFFFFVDCBA8.39.537543212g、根据柱剪力和梁分配系数，求柱弯矩图计算略，弯矩图和剪力图如下：8风荷载作用下弯矩和剪力图9风荷载作用下梁的剪力和柱的轴力图③、风荷载作用下框架侧移的验算a、中框架柱侧移刚度D值计算中框架柱侧移刚度D值）（mmN/楼层边柱（A,D）中柱(B,C)iDkciDkciD50.430.178108840.740.2716509547861040.430.178108840.740.27165095478630.430.178108840.740.27165095478620.430.178108840.740.27165095478610.5950.50115232.370.6571514153328b、风荷载标准值作用下框架侧移计算考虑到正常使用情况下梁、柱的塑性变形，现浇框架在求侧移时整体引入刚度抗剪系数0.85，则相对层间侧移为nijiwkjDFu185.0风荷载标准值作用下框架侧移计算楼层)(kNFwk）（mmNDniji/1）（mmujjjhu限值53.43547860.0631/619051/40049.57547860.1751/22286315.54547860.2841/13732225.51547860.4661/8369132.05533280.6011/8985顶点589.1ju1/135301/500Ⅲ、水平地震作用下的框架内力计算①、基本计算参数的确定抗震设防烈度：7度；抗震设计分组：第一组；房屋高度低于30m，可知框架的抗震等级为三级。②、场地和周期特征值场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，查得特征周期值gTg35.0。③、重力荷载代表值（取中框架计算）11恒荷载取100%，楼面活荷载取50%，屋面荷载不考虑。屋面荷载平均值965.5q2/mkN屋顶女儿墙自重G=1.3×(17.4+9)=34.22/mkN楼面荷载平均值q=4.525+2×50%=5.5252/mkN标准层自重G=7.51×9+10.15×14.4=213.75kN底层墙自重G=8.17×9+10.09×14.4=233.2kN梁自重G=5.51×6.72×2+3.28×2.5=82.03kN底层柱自重G=6.875×5.4×4=148.5kN标准层柱自重G=6.875×3.9×4=107.3kN竖向荷载面积A=17.4×4.5=78.32m将楼层及该层墙体自重集中于该楼层的标高处，可得各层重力荷载代表值iGkNG5.9709.31073.0825.7213.37865.95.2345kNGGG5.5658.31073.0825.7213.378525.5432kNG5.1719.51483.082.2233.378525.51④、结构自振周期采用经验法计算sBHT04.50.4172135.002.2035.002.20331⑤、地震影响系数576.008.0,504.0,35.0max9.01max1TTsTsTgg查得，则由地震影响系数曲线由⑥、水平地震作用标准值计算利用底部剪力法公式：12kNFkNGF