四层框架结构设计计算书毕业设计Word文件下载.docx
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600）mm
柱KZN=1.25PkF=1.25×
12×
6.6×
6×
4=2376KN
A=N/0.75fc=189700mm2
故柱截面尺寸b×
h=600×
600mm
板厚h=（1/40~1/45）×
6000=150~133mm
故取板厚h=150mm
框架梁的计算跨度以柱形心线为准，由于建筑轴线与柱形心线重合，而外墙面与柱外边线齐平，故①轴，⑧轴，A轴，C轴梁及填充墙均为偏心125mm，满足《抗震规范》6.1.5条规定。
四、荷载计算
1、屋面荷载标准值
SBS防水层 =0.40KN/m2
30厚细石砼找平层 24×
0.03=0.72KN/m2
陶粒砼并找坡0.03+（0.03+0.02×
7.8）/2×
7=0.0.756KN/m2
125厚加气砼块保温 7×
0.125=0.875KN/m
150厚现浇钢筋砼板 25×
0.15=3.75KN/m2
吊顶 =0.40KN/m2
屋面恒载标准值小计 =6.91KN/m2
屋面活荷载标准值《雪荷》 =0.80KN/m2
2、楼面荷载标准值：
地板砖地面 =0.60KN/m2
150厚现浇砼板 25×
楼面恒载标准值 =4.75KN/m2
楼面活载标准值 =4.50KN/m2
3、楼面自重标准值
包括梁侧、柱侧抹灰，有吊顶房间梁不包括抹灰。
例：
L1：
b×
h=0.3×
0.6净长6m
均布线荷载为25×
0.3×
0.6=4.5KN/m;
重量为4.5×
6=27KN
Z1：
h=0.6×
0.6净长4.2m;
均布线荷载25×
0.6×
0.6＋0.02×
4=9.08KN/m;
Z1重量为4.2×
9.08=38
荷载汇集
计算公式
构件
四层（屋面）1/2层高=2.1m
荷载
柱
（2.1-0.6）×
25×
24+0.02×
（0.64×
2+0.6×
2）×
20×
24
359.7
屋盖
13.2×
38×
7.651
3837
梁
[5.4×
（0.6-0.15）×
25+0.4]×
15+[3.4×
6+[6×
（0.6-0.15）×
25+0.4]×
16
683.1
女儿墙
0.9×
0.1×
（13.2+38）×
2×
25
230.4
墙
0.25×
2.1×
[[（4×
2+6×
5）-0.6×
8]×
2+（6.6×
2-0.6×
3）×
2]×
7
327.8
可变荷载
屋面可变荷载组合系数0.5×
0.8×
38
200.64
G4
359.7+3837+683.1+230.4+327.8+200.64
5638.6
三层二层层高4.2m
（4.2-0.15）×
971
5.5
2759.8
4.2×
655.6
屋面可变荷载组合系数0.5[13.2×
38-（0.6×
24）]×
4.5×
0.5
1117.7
G3G2
971+2759.8+683.1+655.6+1117.7
6187.2
一层1/2层高=2.25
（2.25+2.1-0.15）×
1007.2
2758.8
（2.25+2.1）×
679
1109
G1
1007.2+2758.8+683.1+679+1109
6237
总和
G1+G2+G3+G4=5638.6+6187.2+6187.2+6237
24250
4、墙体自重标准值
外墙体均采用250厚加气砼块填充，内墙均采用200厚加气砼块填充。
内墙抹灰，外墙贴面转，面荷载为：
250厚加气砼墙：
7×
0.25+17×
0.02+0.5=2.59KN/m2
200厚加气砼墙：
0.2+17×
0.02×
2=2.28JKN/m2
240厚砖墙砌女儿墙：
18×
0.24+17×
0.02+0.5=5.16KN/m2
五、内力及侧移计算
〈一〉水平地震作用下框架的侧移计算
1、梁、柱的线刚度
因本例采用现浇楼盖，在计算框架梁的截面惯性矩时，对边框架梁取I=1.5I0〈I0为矩形梁的截面惯性矩〉；
对中框架梁取I=2.0I0，采用C30混凝土，Ec=3.00×
104N/mm2
C40混凝土Ec=3.25×
104N/mm2
I0=
bh3=
×
0.63=5.5×
10-3m4
Ib=2.0I0=2×
5.4×
10－3=10.8×
10－3m4
梁的线刚度为：
Kb=ECIb/L=（3.25×
104×
10.8×
10－3）/6.6=5.3×
104KNm
横梁线刚度计算见表7－4。
表7--4横梁线刚度计算表
号
截面
h
㎡
跨度
m
砼
标号
惯性矩
I0
m4
边框架梁
中框架梁
Ib=1.5I0
Kb=EIb/L
Ib=2I0
KJL1
0.6
6
C40
5.5×
10－3
8.25×
4.4×
104
11×
5.9×
KIL2
4
6.7×
10-3
8.9×
〈2〉柱的线刚度
柱的线刚度计算见表7-5。
表7-5 柱的线刚度表
截面
bh（m2）
柱高
（m）
惯性矩 Ic=
bh3（m4）
线刚度Kc
（KNm）
KZ1
4.5
0.63=10.8×
6.05×
10
KZ2
4.2
8.3×
2.横向框架柱侧向刚度
横向框架柱侧向刚度计算见表7－6。
表7-6横向框架柱侧向刚度D值计算
层
类
型
一般层
（底层）
一般层
（KN/M）
根
数
二三四
边框架
边柱
（4.4×
2）/（2×
8.3）=0.5
0.5/（2+0.5）=0.2
11.3×
103
中柱
（4×
4.4）/（2×
8.3）=1.06
1.06/（2+1.06）=0.346
19.5×
103
2
中框架
（2×
5.9）/（2×
8.3）=0.71
0.71/（2+0.71）=0.5
28.2×
12
8.3）=1.42
1.42/（2+1.42）=0.42
80×
ΣD
902×
底层
2/6.05=1.45
（0.5+1.45）/（2+1.45）=0.56
4/6.05=2.9
（0.5+2.9）/（2+2.9）=0.69
24×
5.9/6.05=1.9
（1.5+1.9）/（2+1.9）
=0.61
21×
4×
5.9/6.05=3.9
（1.5+3.9）/（2+3.9）
=0.74
26×
536×
3、横向框架自振周期
按顶点位移法计算框架的自振周期
式中:
—考虑填充墙影响的周期调整系数,取0.6～0.7,本工程中横墙较少取0.6；
---框架的顶点位移。
横向框架顶点位移的计算见表7－7。
表7-7横向框架顶点位移计算
层次
Gi（KN）
ΣGi
层间相对位移
Δi
ΣGi/ΣD
5639
9.02×
105
0.062
0.123
3
6187
11826
0.013
0.058
18013
0.019
0.045
1
5.36×
0.026
4.横向地震作用
由《抗震规范》5.1.4条查得，在Ⅱ类场地，8度区，结构的特征周期Tg和地震影响系数
为：
（S）
因为
所以
因为
，所以δn=0.顶部附加地震作用为：
=0.12×
0.85×
32985=2473.5KN
各质点的水平地震作用标准值、楼层地震作用、地震剪力及楼层间位移计算过程见表7－8。
表中：
表7-8
、
和
的计算
hi（m）
Hi（m）
Gi
GiHi（KNm）
Fi（KN）
vi（kn）
Δue
17.1
96426.9
923.99
902000
0.001
12.9
79812.3
764.78
1688.77
0.002
8.7
53826.9
515.78
2204.55
0.003
28066.5
268.94
2473.49
536000
0.005
Σ
258132.6
横向框架各层水平地震作用地震剪力分布见图7-6。
5、横向框架抗震变形验算
首层θe=Δue/hi=0.01/5.8=1/1160≤[θe]=1/550
层间相对位移的限制满足规范要求
同理可进行纵向框架变形验算，在此略
（二）水平地震作用下，横向框架的内力计算
以③轴横向框架为例进行计算。
在水平地震作用下，框架柱剪力及弯矩计算采用D值法，其计算结果见表7－9。
表7-9水平地震作用③轴框架剪力及弯矩标准值
柱号
层高
层间剪力Vi
层间刚度ΣDi
各柱刚度Dim
K
y
M下
M上
A柱
933
28200
0.031
28.92
0.71
0.45
54.65
66.8
1689
0.031
52.36
0.71
0.42
92.36
127.55
2205
68.36
0.71
0.47
134.94
152.17
2473
21000
0.039
96.45
1.9
0.55
238.71
195.31
B柱
80000
0.088
82.1
1.42
155.17
189.65
0.088
148.63
280.9
343.34
194.04
0.5
407.48
26000
0.048
118.7
3.9
293.78
240.37
注：
表中Vik—第I层第K号柱的剪力
y—反弯点高度系数，y=y0+y1+y2+y3，y0、y1、y2、y3均查表求得，y值计算见表7－10。
M下--柱下端弯矩，M下=Vikyh
M上--柱上端弯矩。
M上=Vik（1-y）h
表7-10y值计算
y0
α1
Y1
α2
Y2
α3
Y3
0.45
-
1.31
0.55
0.764
表7-11地震力作用下框架梁端弯矩，剪力及柱轴力
AB跨
BC跨
柱轴力
L
M左
M右
（KNm
Vb
（KN）
Vb
（kN）
NA
Nb
Nc
6.6
68.5
43.2
15.45
49.5
58.21
13.58
-10.59
16.48
89.66
60.4
22.74
-22.74
201.4
141
51.88
140.9
-74.62
74.62
319
205.3
79.44
-154.06
154.06
注：
轴力拉为－，压为＋。
（三）恒载作用下的内力计算
恒载作用下的内力计算采用弯矩二次分配法，由于框架梁上的分布荷载由矩形（gi‘）和梯形荷载（gi“）两部分组成，根据固端弯距相等的原则，先将梯形荷载化为等效均匀荷载，等效均匀的计算公式见《静力计算手册》。
计算简图见图7-8。
1.框架梁上梯形荷载化为等效均布荷载
qid=（1-2α2+α3）q;
α=a/L=4/6.6=0.455
四层q3d=g3’+（1-2×
α2+α3）g3”=4.06+（1-2×
0.4552+0.4553）×
41.7=32.46KN/m
三层q2d=g2’+（1-2×
α2+α3）g2”=4.06+（1-2×
28.8=23.64KN/m
二层q2d=g2’+（1-2×
一层q1d=g1’+（1-2×
α2+α3）g1”=23.64KN/m
2、恒载作用下的杆端弯矩
本工程框架结构对称，荷载对称，故可利用对称性进行计算。
（1）固定端弯矩的计算
MFA3B3=-MFB3A3=-1/12q3dL2=-1/12×
32.46×
6.62=-117.83KNm
MFA2B2=-MFB2A2=-1/12q2dL2=1/12×
23.64×
6.62=-85.81KNm
MFA1B1=-MFB1A1=MFA2B2=-85.81KNm
（2）分配系数：
分配系数计算见表7-12。
表7-12分配系数μ
节点
A3
A2
A1
杆件
A3A2
A3B3
A2A3
A2B2
A2A1
A1A2
A1B1
A1A0
Si=4i
0.715
=2.86
=4
0.546
=2.186
ΣSi
6.86
9.72
8.372
0.417
0.583
0.294
0.411
0.316
0.442
0.242
（3）杆端弯矩计算（计算过程见图7-9）
（4）恒载作用下的框架弯矩图
欲求梁跨中弯矩，则需根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布（如图8a）按平衡条件计算，而不能按等效分布荷载计算
简支梁：
均布荷载下跨中弯距＝qL2/8=4.06×
6.62/8=22.11KNm
梯形荷载下跨中弯距＝qL2/24（3-4α2）=41.7×
6.62（3-4×
0.4552）/24=164.22KNm
合计跨中弯距＝164.22＋22.11＝186.33KNm
四层：
MAB=-56.5×
0.8=-45.44KNm;
MBA=148.5×
0.8=-118.8KNm
跨中弯距＝186.33-（45.44+118.8）/2=186.33-82=104.33KNm
同理：
二、三层跨中弯距＝71.08KNm;
一层跨中弯距＝73.62KNm
3、梁端剪力计算
恒载作用下梁端剪力计算过程见表7－13。
表7-13恒载作用下梁端剪力计算
qd
〈KN/M〉
〈M〉
〈KN〉
ΣM/L
总剪力〈KN〉
VA=
-ΣM/L
VB=
+ΣM/L
32.46
107.12
11.12
96
118.24
23.64
78.01
3.32
74.69
81.33
5.88
72.13
83.89
b为柱截面高度
4、柱轴力计算
柱轴力计算见表7-14。
表7-14恒载作用下柱轴力计算
横梁剪力
纵梁传来
柱自重
ΔN
柱轴力N
C柱
柱顶
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