包头市民族路小学教学楼建筑结构设计-土木工程系毕业论文.doc

内蒙古科技大学
本科生毕业设计

题 目：包头市民族路小学教学楼建筑结构设计（方案一）
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第一章 结构布置 - 6 -
§1.1设计题目 - 6 -
1.1.1工程概况 - 6 -
1.1.2 地质、水文及资料 - 6 -
§1.2 框架体系结构布置 - 7 -
1.2.1柱网布置 - 7 -
第二章 结构构件截面尺寸的确定 - 9 -
§2.1 框架梁尺寸的初选 - 9 -
2.1.1框架梁截面尺寸初选 - 9 -
2.2 柱截面尺寸初选 - 9 -
§2.3板的尺寸确定 - 11 -
§2.4平面框架承重方案 - 11 -
第三章 材料选取及计算 - 12 -
§3.1材料选取 - 12 -
§3.2 计算单元的选取 - 12 -
§3.3 计算简图的确定 - 12 -
第四章 荷载计算 - 14 -
§4.1 工程做法 - 14 -
4.1.1屋面做法（倒置式不上人） - 14 -
4.1.2 顶棚的做法（石灰砂浆顶棚） - 14 -
4.1.3楼面做法（细石混凝土） - 14 -
4.1.4卫生间做法（水泥砂浆防水楼面） - 15 -
4.1.5 内墙做法 - 15 -
4.1.6外墙做法 - 15 -
4.1.7地面做法（自重1.2） - 16 -
4.1.8女儿墙做法 - 16 -
4.1.9踢脚做法 - 16 -
§4.2 屋面及露面可变荷载标准值 - 17 -
第五章 楼层集中重力荷载代表值计算 - 18 -
§5.1 梁、柱自重 - 18 -
§5.2 各层墙体自重 - 19 -
5.2.1一层墙体重 - 20 -
5.2.2 二～五层墙体重 - 21 -
5.2.3女儿墙自重 - 21 -
5.2.4屋面的自重 - 21 -
5.2.5楼面的自重 - 21 -
5.2.6地面的自重 - 22 -
5.2.7 屋、楼面活荷载 - 22 -
§5.3 各层集中质量 - 22 -
第六章 水平地震作用下框架的侧移验算 - 25 -
§6.1 横梁线刚度 - 25 -
§6.2 横向框架侧移刚度计算 - 25 -
6.2.1横梁线刚度的计算过程见表6.1，混凝土等级为C30 - 25 -
6.2.2 柱线刚度计算 - 26 -
6.2.3柱的侧移刚度D值的计算 - 26 -
§6.3 横向框架自振周期 - 31 -
§6.5 水平地震作用及楼层地震剪力计算 - 32 -
§6.6 水平地震作用下位移计算 - 34 -
§6.7 水平地震作用下横向框架的内力分析 - 35 -
6.7.1横向框架第5轴柱端弯矩及剪力计算 - 35 -
6.7.1水平地震作用下梁端剪力及柱轴力计算 - 36 -
第七章 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算 - 40 -
§7.1 计算单元的选取 - 40 -
§7.2 荷载计算 - 41 -
7.2.1 恒载计算 - 41 -
7.2.2活载计算 - 44 -
§7.3 利用弯矩二次分配法计算框架弯矩 - 50 -
7.3.1固端弯矩的计算及计算简图见表7.3 - 50 -
7.3.2传递系数及分配系数 - 98 -
7.3.3 弯矩分配 - 100 -
7.3.4 梁端剪力及柱轴力计算 - 107 -
第八章 内力组合 - 111 -
§8.1 内力组合： - 111 -
第九章 截面设计 116
§9.1 横向框架梁截面设计 116
9.1.1梁控制截面及内力 116
9.1.2 AB跨梁正截面配筋计算 116
9.1.3 BC跨梁正截面配筋计算 116
9.1.4主梁斜截面设计 116
§9.2 柱截面设计 116
9.2.1 柱正截面承载力计算 116
9.2.2 柱斜截面承载力验算 116
§9.3 节点设计 116
9.3.1 节点核心区受剪水平截面验算 116
9.3.2节点核心区截面抗剪强度验算 116
第十章 楼板设计 116
§10.1 楼板平面布置 116
§10.2 设计资料 116
§10.3 楼板设计 116
第十一章 次梁设计 116
§11.1 计算简图 116
§11.2 次梁设计 116
11.2.1 荷载计算 116
11.2.2 内力计算 116
11.2.3 截面配筋计算 116
第十二章 楼梯设计 116
§12.1 楼梯板设计 116
12.1.1 荷载计算 116
12.1.2配筋计算 116
§12.2 平台板设计 116
12.2.1 荷载计算 116
12.2.2 配筋计算 116
§12.3 平台梁设计 116
12.3.1 荷载计算 116
12.3.2 截面设计 116
12.3.3 平台梁斜截面受剪承载力及箍筋配筋计算 116
第十三章 基础设计 116
§13.1 设计资料 116
§13.2 内力组合 116
§13.3 地基承载力设计值 116
§13.4 验算荷载作用下的基底反力 116
§13.5 抗冲切承载力验算 116
§13.6 配筋计算 116
§13.7 联合基础设计 116
13.7.1 尺寸设计 116
13.7.2 配筋计算 116

第一章 结构布置
§1.1设计题目
包头市民族路小学教学楼建筑结构设计
1.1.1工程概况
本设计是包头市民族路五层现浇钢筋混凝土框架结构小学教学楼，位于包头市团结大街北，建筑总面积为5297.4，本工程为二级抗震等级。
1.1.2 地质、水文及资料
1.冬季采暖室外计算温度为-20℃，绝对最好温度33.4℃，绝对最低温度-30.4℃；
2.年平均降雨日数：91.8天；
3.日最大降雨量：100.8；
4.月最大降雨量：229.2；
5.年最大降雨量：673.4；
6.地下水稳定水位：6.6-8.7；
7.该市标准冻结深度：1.6；
8.夏季主导风向为东南风，冬季为北风，最大风速为25；基本风压为0.55；
9.最大积雪深度210，基本雪压0.25kN/m；
10.冬季相对湿度55%，夏季相对湿度40%；
11.地震设防烈度：8度，抗震设计基本加速度0.25g，抗震设计地震分组为第一组。
12.工程地质概况见表1。

表1 土层分布情况表
土层
厚度
土的名称
承载力标准值（）
1
1.0
杂填土
90
2
4.2
粗砂土
220
3
4.3
粉砂
180
4

岩石层

§1.2 框架体系结构布置
框架结构的优点是：平面布置灵活，既能获得较大的空间，也可分割为较小空间。以适应不同使用功能的需求；建立的立面容易处理。若通过合理的设计，框架可以成为耗能能力强，变形能力大的延性框架。框架结构是高次超净定结构，既能承受竖向荷载，也能承受风荷载或水平地震作用等水平侧向力的作用。
1.2.1柱网布置
1.柱网布置应满足生产工艺的要求：
本设计柱网布置方式采用对称等跨式布置。
2.柱网布置应满足建筑平面布置的要求：
在教学楼与民用建筑中，柱网布置应与建筑分隔墙布置相协调，一般将柱子设在纵横建筑隔墙交叉点上，以尽量减少柱子对建筑使用功能的影响。柱网的尺寸还受梁跨度的限制，梁跨度一般在6-9m之间为宜。同时，在教学楼建筑中，一般是两边为教学楼，中间为走廊；可将柱子布置在走道两侧，或可取消一排柱子，布置成为两跨框架。本设计建筑平面布置为前者。
3.柱网布置要使结构变为合理：
柱网布置时，应考虑到结构在竖向荷载作用下内力分布均匀合理，各构件材料强度均能充分利用。
4.柱网布置应方便施工：
建筑设计在结构布置时应考虑到施工方便，以加快施工进度，降低工程造价。现浇框架结构可不受建筑模数和构件标准的限制，但在结构布置亦应尽量使梁板布置简单规则，以方便施工。
本设计柱网布置如下图：

一般情况下柱在两个方向均应有梁拉结，亦即沿房屋纵横方向均应布置梁系。因此，实际的框架结构是一个空间受力体系。沿建筑物长向的称为纵向框架，分别承受各自方向上的水平力，而楼面竖向荷载则依楼盖结构布置方式的不同而按不同的方式传递；按楼面竖直荷载传递路线不同，承重框架的布置方案有横向框架，纵向框架和纵横向框架混合承重等几种，本设计采用纵横向框架混合承重方案。该方案由于纵横两个方向的框架共同承重，因此结构的空间刚度较大，结构的整体性较好，对结构抗震有利。

第二章 结构构件截面尺寸的确定
§2.1 框架梁尺寸的初选
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)及《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)，梁的几何尺寸宜符合下列各项要求：
（1） 梁截面高度小于或等于800mm，取50为模数；800mm以上取100为模数。
（2） 现浇楼盖中，一般主梁至少要比次梁高50mm，以便施工。
（3） 主梁截面宽度不小于200mm，次梁截面宽度不应小于150mm
一般在横向框架梁设计时，常取梁高h≥l/10,采用横向框架体系。为了防止框架梁发生剪切破坏，梁高h不宜大于1/4净跨。同时框架梁的截面宽度可取b=(1/2～1/3)h,为了使梁的两端节点传力可靠，梁宽不宜小于柱宽的1/2，且不小于250㎜，以满足承载力，刚度和延性的要求。
2.1.1框架梁截面尺寸初选
KL-1: L=8100mm
h=(1/15～1/10)×8100=(540～810)mm 取h=700mm.
b=(1/3～1/2)h=(1/3～1/2) ×700=(233～350) mm 取b=300mm.
KL-2: L=6600mm
h=(1/15～1/12) ×6600=(440～660) mm 取h=600mm.
b=(1/3～1/2)h=(1/3～1/2) ×600=(200～300)mm 取h=300mm.
走道梁： L=3000mm ， 选截面为b×h=300mm×600mm
次梁： L=6600mm
h=(1/18～1/12) ×6600=(367～550)mm 取h=500mm
b=(1/3～1/2)h=(1/3～1/2)×500=(167～250)mm 取b=250mm
2.2 柱截面尺寸初选
1. 按照《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)第6.3.6，6.3.7条规定：
（1） 柱截面的边长不宜小于300㎜；
（2） 柱剪跨比不宜大于2；
（3） 柱截面长边与短边之比不宜大于3；
2. 抗震设计时，要求柱的轴压比满足下式要求：
,
N——地震作用组合下的柱的轴向压力设计值；
F——按简支状态计算的负荷面积；
——折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似12-15kN/㎡;
β——考虑地震作用组合的柱的轴向压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；
n——验算截面以上的楼层层数；
——柱截面面积；
μ——框架柱轴压比限值，对一、二、三级抗震等级分别取0.7，0.8，0.9；
计算柱截面尺寸，只要底层柱的截面满足要求，则其余各层也满足要求。根据《建筑设计抗震规范》表6.1.2及《混凝土结构设计规范》表11.1.4得，本工程二级抗震等级，轴压比限值=0．8。将各层的重力荷载代表值g近似取13 kN/㎡，，根据《混凝土结构设计规范》（GB500100-2002）规定混凝土强度设计值,,由结构平面布置图可知：
中柱的负载面积为：㎡
边柱的负载面积为： ㎡
为了方便施工取边柱与中柱截面相同，因此取二者较大者F=38.88㎡,地震竖向荷载产生的轴力估计值；

取一层柱截面尺寸为： b×h=600×600=360000＞236452.10
取二～五层柱截面尺寸为：b×h=550×550=302500＞235452.10
§2.3板的尺寸确定
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)表10.1.1查得：现浇钢筋混凝土双向板的最小厚度为80㎜，连续板。则初步确定屋面板及楼面板的厚度为120，卫生间的板的厚度为100.
§2.4平面框架承重方案

第三章 材料选取及计算
§3.1材料选取
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)对梁柱，框架节点的要求；按照一级抗震设计时，其混凝土强度不低于C30;按照二．三级抗震等级设计时，混凝土强度等级不低于C20。本工程为二级抗震，初步确定柱混凝土等级一层为C35，2～5层柱混凝土强度等级为C30，梁、板、楼梯的混凝土等级为C30，基础混凝土强度等级为C25。
§3.2 计算单元的选取
取有代表性的5轴作为一榀框架计算单元进行计算。
§3.3 计算简图的确定
根据《建筑地基基础规范》(GB50007-2002)，除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5，基础埋深置于冻结线以下。根据包头市勘察设计研究院岩土公司提供的《勘察报告》，基础可以埋在耕土层以下的粉土。耕土层厚度变化范围为0.4～0.6m。室内外高差0.6 m.底层柱计算高度3.9+0.5+0.6=5.0，其余各层计算高度为3.9 m，荷载计算时，顶层取1/2柱高以上部分，其余各层取上下一半进行计算，计算简图见3.1。

图3.1计算简图

第四章 荷载计算
§4.1 工程做法
4.1.1屋面做法（倒置式不上人）
（1）保护层：C20细石混凝土，内配钢筋网片 0.04×25=1
（2）隔离层：平铺无纺聚酯纤维布一层
（3）保温层：70厚挤塑苯乙烯泡沫料板 0.5×0.07=0.035
（4）防水层：高聚物改性沥青防水涂料
（5）找平层：1：3水泥砂浆中掺聚丙烯或棉纶-6纤维 20×0.02=0.4
（6）找坡层：1：8水泥膨胀珍珠岩找2%坡 10×0.02=0.2
（7）结构层：120厚钢筋混凝土屋面板 0.12×25=3

合计： 4.635
4.1.2 顶棚的做法（石灰砂浆顶棚）
（1）钢筋混凝土板底清理干净
（2）10厚1：1：4水泥石灰砂浆
（3）2厚麻刀（或纸筋）石灰面
（4）表面喷刷涂料另选

合计： 0.24
4.1.3楼面做法（细石混凝土） 自重0.72
（1） 30厚C20细石混凝土随打随抹光
（2） 素水泥砂浆结合层一遍
（3） 18厚1：3水泥砂浆找平
（4） 钢筋混凝土楼板（120㎜厚） 25×0.12=3

合计： 3.72
4.1.4卫生间做法（水泥砂浆防水楼面）
（1） 20厚1：2水泥砂浆抹面压光
（2） 素水泥砂浆结合层一遍
（3） 50厚C15细石混凝土防水层找坡不小于5%，最薄处不小于30厚
（4） 100厚钢筋混凝土楼板 25×0.1=2.5

合计： 1.61+2.5= 4.11
4.1.5 内墙做法
（1） 采用20㎜厚陶粒空心砌块 5×0.2=1.0
（2） 内墙装饰（两面） 0.2×2=0.4

合计： 1.4
4.1.6外墙做法
（1）300㎜厚陶粒空心砌块 5×0.3=1.5
（2）外墙表面清理后，满刷聚氨酯防潮层底漆
（3）70厚无溶剂聚氨酯硬泡保温层 0.17
（4）聚氨酯界面砂浆 0.005×15=0.075
（5）15厚胶粉聚苯颗粒找平层 0.015×0.5=0.0075
（6）4～ 6厚抗裂砂浆复合耐碱网布 0.006×15=0.09
（7）弹性底涂，柔性腻子 0.002×12=0.024
（8）饰面涂料另选 0.2

合计： 2.07
4.1.7地面做法（自重1.2）
（1）8-10厚地砖，干水泥擦缝
（2）20厚1：3干硬水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉
（3）素水泥砂浆结合层一遍
（4）18厚1：3水泥砂浆找平层
（5）60厚C15混凝土 0.06×23=2.58
（6）素土夯实

合计： 3.78
4.1.8女儿墙做法
（1）5厚1：2.5水泥砂浆找平层 20×0.005=0.1
（2）5厚1：1：6水泥石膏沙将扫毛 12×0.005=0.06
（3）6厚1：0.5：4水泥石膏沙浆打底扫毛
12×0.006= 0.072
（4）120厚钢筋混凝土墙 25×0.12=3
（5）20厚水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4
（6）喷刷涂料 0.2

合计： 3.832
4.1.9踢脚做法
（1） 灌20厚1：2.5水泥砂浆
（2） 20厚预制水磨石踢脚板，水泥浆擦缝
§4.2 屋面及露面可变荷载标准值
由《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)知可变荷载如下：
（1）不上人屋面均布活荷载标准值 0.5
（2）屋面雪荷载标准值（包头市50年一遇） 0.25
（3）楼面活荷载标准值（教室，会议室，阅览室，办公室） 2.0
（4）走廊活荷载标准值 2.5
（5）楼梯活荷载标准值 2.5

第五章 楼层集中重力荷载代表值计算
计算集中荷载时，假定各层的重量为本层板自重、梁自重、活荷载以及上下各半层墙、柱自重之和，并集中于该楼（屋）盖处。
§5.1 梁、柱自重
表5.1 各楼层梁、柱重力荷载计算
层次
构件
b
h
γ
β
g

n
G

1层
KL-1
0.3
0.7
25
1.05
5.513
7.5
20
826.88
1401.92
KL-2
0.3
0.6
25
1.05
4.725
6.0
12
340.2
走道梁
0.3
0.6
25
1.05
4.725
2.4
6
68.04
次梁
0.25
0.5
25
1.05
2.280
6.0
10
196.8
柱
0.6
0.6
25
1.1
9.9
5.0
24
1188
1188
2、3、4、5层
KL-1
0.3
0.7
25
1.05
5.13
7.55
20
832.39
1413.34
KL-2
0.3
0.6
25
1.05
4.725
6.05
12
343.05
走道梁
0.3
0.6
25
1.05
4.725
2.45
6
69.46
次梁
0.25
0.5
25
1.05
3.28
6.05
10
198.44
柱
0.55
0.55
25
1.1
8.319
3.9
24
718.76
718.76

附：表中β考虑了梁、柱的粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大，g表示单位长度构件重力荷载代表值kN/m;n为构件数量；=1188；==718.76
§5.2 各层墙体自重
外墙为300厚陶粒空心砌块，内墙为200厚陶粒空心砌块，单位面积墙重前面已计算过，门窗单位重力荷载取值如下表：
表5.2 门窗及数量
名称

材质
尺寸
层次
单位重
所属墙体
1
2
3
4
5
M-1
玻璃
2000×2100
2

0.4
外
M-2
玻璃
1000×2100
4

0.4
内
M-3
木
10000×2100
16
17
17
17
17
0.2
内
C-1
塑钢
1800×2400
19
22
22
22
22
0.4
外
C-2
塑钢
2100×2400
5
5
5
5
5
0.4
外
C-3
塑钢
1500×2400
1

0.4
内
C-4
塑钢
1800×1800
1

0.4
内
C-5
塑钢
1500×1200

1
1
1
1
0.4
外

一层：
外纵墙长：（8.1×5）×2-12×0.6=73.8
外横墙长：2×（2×6.6）+3-8×0.6=24.6
外墙总长：98.4
内纵墙长：（8.1-0.6）×7+3.9-0.3+3.3-0.3+4.8=63.9
内横墙长：（6.6-1.2）×10+6.6×4=86.4
内墙总长：145.5
二～五层：
外纵墙长：（8.1×5）×2-12×0.55=74.4
外横墙长：（2×6.6+3）+2×6.6-8×0.55=25
外墙总长：99.4
内纵墙长：（8.1-0.55）×8+3.9-0.3=64
内横墙长：（6.6-0.55）×10+6.6×3=80.3
内墙总长：144.3
5.2.1一层墙体重
（1）外纵墙
2.07×73.8(5-0.7）-[(2.07-0.4) ×(2.0×2.1+2×1.0×2.1)+(2.07-0.4) ×(18×1.8×2.4+5×2.1×2.4+1.5×2.4)]
=446.91kN
(2) 外横墙
2.07×24.6×（5-0.6）-[(2.07-0.4) ×1.8×2.4]
=224.057-7.21=216.84kN
(3) 内纵墙
1.4×63.9×(5-0.7)-[(1.4-0.2) ×1.0×2.1×16+(1.4-0.4) ×2.0×2.1]=340.16kN
（4）内横墙
1.4×86.4×(5.0-0.6)-(1.4-0.4) ×1.8×1.8=528.98kN
一层墙体总重：
=461.91+216.84+340.16+528.98=1547.89kN
5.2.2 二～五层墙体重
（1） 外纵墙
2.07×84.4×（3.9-0.7）-[(2.07-0.4) ×(1.8×2.4×21+2.1×2.4×5+1.5×1.2)]=297.11kN
(2) 外横墙
2.07×25×（3.9-0.6）-[(2.07-0.4) ×1.8×2.4]
=155.25-7.21=148.04kN
(3) 内纵墙
1.4×64×（3.9-0.87-[（1.4-0.2）×1.0×2.1×17]
=268.72-42.84=243.88
（4）内横墙
1.4×80.3×(3.9-0.6)=370.99kN
二～三层墙体重：
==279.11+148.04+243.88+370.99=1060.02kN
5.2.3女儿墙自重
=3.832×97.2×0.6=222.78
5.2.4屋面的自重
=4.635×40.5×16.2=3041.02kN
5.2.5楼面的自重
（1） 楼面自重
（3.72+0.24）×[（40.5-0.55）×（16.2-0.55）-4.2×6.6-3.9×6.6]=3.96×571.76=2264.16
（2）楼梯板重
1.4×3.72×(6.6-0.55)(4.2-0.275)=123.67kN
（3）用水房间楼面重
6.6×3.9×4.11=105.79kN
由此可知：=2264.16+123.67+105.79=2493.62kN
=2264.16+105.79+123.67/2=2413.79
5.2.6地面的自重
3.78×40.5×16.2=2480.6
5.2.7 屋、楼面活荷载
（1）屋面活荷载取活荷载0.25
=40.5×16.2×0.25=164.03
（2） 楼面活荷载
① 教室、会议室、阅览室（楼面活荷载取2.0）
[(8.1-0.55)×(6.6-0.55)×9+(3.9-0.275)×(6.6-0.55)]×2.0=866.06
② 走廊及楼梯活荷载取2.5
[（4.2-0.275）×（6.6-0.55）+3.0×40.5] ×2.5
=145.25 ×2.5=363.13
可得：=866.06+363.13=1229.19
§5.3 各层集中质量
表5.3 各层集中质量
层数
恒载（）
活荷载（）
合计（）
五层
+1/2×（）++
=1413.08+1/2×（1060.24+718.76）+222.78+3041.02=5566.12

1/2×164.03
=82.00

5648.12
四层
+1/2×（+）+
=1413.08+1/2×（1060.24+718.76+1060.24+718.76）+2431.79=5623.87
1/2×1129.19
=614.60

6238.47
三层
+1/2×（+）+
=1413.08+1/2×（1060.24+718.76+1060.24+718.76）+2431.79=5623.87
1/2×1129.19
=614.60

6238.47
二层
+1/2×（++）+
=1413.08+1/2×（1060.24+718.76+1060.24+718.76）+2431.79=5623.87
1/2×1129.19
=614.60

6238.47
一层
+1/2×（++）+
=1413.08+1/2×（1547.89+1188+1060.24+718.76）+2480.6=6139.97
1/2×1129.19
=614.60

6754.57
恒荷载取全部，活荷载取50%，各层重力荷载集中于楼盖标高处，其代表值见图5.1：

图5.1 重力荷载代表值

第六章 水平地震作用下框架的侧移验算
§6.1 横梁线刚度
框架柱一层采用C35，二～五层框架柱采用C30混凝土，框架梁均采用C30混凝土。
C35混凝土；C30混凝土，包头地区抗震设防烈度为八度，基本地震加速度为0.20g.
在框架结构中，现浇楼面的楼板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小梁的侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取，对中框架取。其中为矩形梁截面惯性矩。
§6.2 横向框架侧移刚度计算
6.2.1横梁线刚度的计算过程见表6.1，混凝土等级为C30
表6.1 横梁线刚度
类别
层次

b×h

l

KL-2
1～5

300×600
5.4×10
6600
2.45×10

走道梁
1～5

300×600
5.4×10
3000

附：表格中单位为；单位为；单位为；b、h与l单位均为。
6.2.2 柱线刚度计算
柱的线刚度计算过程见表6.2，混凝土等级为一层C35，其余为C30。
表6.2 柱的线刚度
层次

b×h

1
5000

600×600

2～5
3900

550×550

附：表格中单位为；单位为；单位为；单位为；b、h与l单位均为。
6.2.3柱的侧移刚度D值的计算
（1） 计算方法
柱的侧移刚度D值按D=计算，计算方法如表6.3
表6.3 柱的D值计算方法
位置
边柱
中柱

一般层

底层
（固结）

（2） 中框架柱侧移刚度计算
计算简图如图6.1，计算过程见表6.4

图6.1 中框架计算简图

表6.4 中框架D值的计算
首层柱D值计算
D

D=（）

中柱
（8根）

=21281
=(21281+146550)×8=287488
边柱
（8根）

=14655

2～5层柱D值的计算
D

D=
（）

中柱
（8根）
=2.684

=22042

=(22042+13615)×8=285256
边柱
（8根）
=
0.838

=13615
(3) 边框架柱侧移刚度计算
计算简图如图6.2，计算过程见表6.5

图6.2 边框架柱计算简图
表6.5 边框架柱D值的计算
首层D值计算
D

D=
（）

中柱
（4根）

边柱
（4根）

2～5层柱D值计算
D

D=
（）

中柱
（4根）

边柱
（4根）

（3） 楼梯间框架柱侧移刚度计算
计算简图如图6.3，计算过程见表

图6.3 楼梯间柱计算简图

表6.6 楼梯间框架柱侧移刚度计算
层次
D
（）

（）
D=
（）

1
1根

13350
2～5
1
根

11031
（4） 各楼层框架柱总的侧移刚度
将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加即得框架各层间侧移刚度，计算结果见表6.7
表6.7 各层框架间纵向柱总的侧移刚度
层次
1
2
3
4
5

422314
423181
423181
423181
423181
由上表可知=422314/423181=0.998＞0.7,则该框架为规则框架。
§6.3 横向框架自振周期
按质点位移法计算框架的自振周期，先求出顶点的水平位移△T按照公式,计算框架基本周期。计算过程见表6.14
——基本周期调整系数，考虑填充墙对框架刚度的影响，取0.7；

表6.14 横向框架顶点位移
层次

层间相对位移

△T
（）
5
5648.12
5648.12
423181
0.0133
0.2155
4
6238.47
11886.59
423181
0.0281
0.2022
3
6238.47
18125.06
423181
0.0428
0.1741
2
6238.47
24363.53
423181
0.0576
0.1313
1
6238.47
31118.1
423181
0.0737
0.0737
=1.7×0.7
§6.5 水平地震作用及楼层地震剪力计算
本设计中，建筑高度为20.6不超过40，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。
本设计位于包头市八度抗震区，抗震设防第一组Ⅱ类场地，基本地震加速度为0.25，查表得结构地震周期值，地震影响系数最大值取。
结构总水平地震作用标准值按公式计算，由

因＞1.4=1.4×0.35=0.49，所以应考虑顶部附加水平地震作用，顶部附加地震作用系数，由公式得：

顶部附加地震作用
△
其余各质点水平地震作用按来计算，简化后的计算公式为：，各层地震剪力按式来计算，具体计算见表6.15：
表6.15 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
层次
h

5
3.9
20.6
5648.12
116351.27
0.2986
748.75
748.75
4
3.9
16.7
6238.47
104182.45
0.2674
670.52
1419.27
3
3.6
12.8
6238.47
79852.42
0.2049
513.80
1933.07
2
3.9
8.9
623847
55522.38
0.1425
357.33
2290.40
1
3.9
5.0
6754.57
33772.85
0.086
217.40
2507.80
=33772.85+55522.38+79852.42+104182.45+116351.27
=389681.37
各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度分布见图6.11
图6.11 地震作用和层间剪力
§6.6 水平地震作用下位移计算
水平地震作用下位移计算见表6.16
表6.16 水平地震作用下位移计算
层次
层间剪力

层间刚度

层间

层间相对转角

查表得：钢筋混凝土框架梁弹性层间位移角限值=，根据变形验算，层间最大位移发生在第一层，其值
满足要求。
5
748.75
423181
0.0018
3.9

4
1419.27
423181
0.0033
3.9

3
1933.07
423181
0.0046
3.9

2
2290.40
423181
0.0054
3.9

1
2507.80
422314
0.0059
5.0

§6.7 水平地震作用下横向框架的内力分析
6.7.1横向框架第5轴柱端弯矩及剪力计算
用D值法计算，求得框架第层的层间剪力后，i层j柱分配到的剪力以及该层柱上下端的弯矩和，分别按下列各式计算：其中柱端剪力按式来计算，框架柱段弯矩按式=和=来计算，反弯点高度按计算。式中为层柱的侧移刚度，为该层柱的计算高度，为框架柱的反弯点高度比，为框架柱的标准反弯点高度比，查“倒三角形分布水平荷载下各层柱标准反弯点高度比”，为上、下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值，，为上、下层层高变化时反弯点