[学士]五层框架结构中学教学楼毕业设计计算书.doc

毕业设计(论文)

天津杨柳青三中教学楼设计

学 号：

姓 名：

专 业：
土木工程
系 别：
土木工程系
指导教师：

讲师

二○一四年六月

摘 要
本工程是天津市杨柳青三中教学楼（天津西青区）的设计，包括建筑布置和结构设计两部分。本建筑为五层钢筋混凝土框架结构，总建筑面积为5159.7m2，总建筑高度为18.900m。其中完成了建筑的平面设计、立面设计及剖面设计。本实验楼的建筑形状采用的是比较常规的矩形。结构计算中考虑了竖向荷载中的恒荷载、活荷载和水平方向荷载中的地震作用，并将水平的荷载分配到结构框架上，分别用D值法和弯矩二次分配法计算活荷载和恒荷载作用下构件的内力，并进行了一榀框架的内力组合、截面设计及配筋。手算过程中运用到了excel软件，来进行数据的计算。最后，还使用了PKPM软件进行电算，并与手算结果进行对比，对配筋进行修改，并绘出各楼层梁、板、柱、基础、楼梯的结构施工图。
关键词：实验楼；框架结构；建筑设计；结构设计

Abstract
The project is in Tianjin Yangliuqing three school buildings ( Tianjinxiqu area ) design, including building layout and structural design in two parts. The five-story building is of reinforced concrete frame structure , with a total construction area of ​​5159.7m2, total building height of 18.900m. Which completed a graphic design architecture, design and facade profile design . The College floor building shape is used more conventional rectangular . Calculation takes into account the structure of the vertical load dead load , live load and horizontal load of earthquake , wind load , and the load level assigned to the structural frame , respectively, with D value method and Moment Distribution Method calculation of wind loads, live loads and internal forces under constant loads member, and a combination of internal forces specimens of the framework, cross-sectional design and reinforcement . Hand counting procedure to excel in the use of software to calculate the data. Finally, the use of the software PKPM Computing , and the results were compared with the hand count of reinforcement to modify , and draw on each floor beams, slabs, columns , foundations, stairs construction drawing .
Keywords : laboratory building ; framework ; architectural design ; structural design

目 录
摘 要 i
Abstract ii
目 录…………………………..………………………………………………………iii
1绪论 6
2建筑说明 8
2.1工程概况 8
2.1.1基本资料 8
2.1.2建筑构造做法 8
2.1.3使用荷载标准值 13
2.1.4自然条件 13
2.1.5抗震设防 13
2.1.6地质勘探资料 13
2.1.7材料 14
2.2设计要求 14
2.2.1计算方法及内容 14
2.2.2计算书 14
2.2.3图纸内容 14
3结构设计流程 16
4结构方案选型与结构布置 17
4.1框架柱 17
4.2框架梁 17
5荷载计算 20
5.1荷载分类计算 20
5.1.1屋面荷载 20
5.1.2楼面荷载 20
5.1.3楼梯间荷载 20
5.1.4墙体荷载 20
5.2重力荷载代表值计算 22
6基本自振周期的计算 26
6.1 结构刚度计算 26
6.1.1框架梁的惯性矩及线刚度 26
6.1.2框架柱的惯性矩及线刚度 26
6.1.3框架柱的抗推刚度： 26
6.2自振周期T1的计算 28
7水平地震作用计算 30
7.1地震作用标准值计算 30
7.1.1水平地震作用影响系数a 30
7.1.2水平地震作用标准值 30
7.1.3框架侧移验算 31
7.1.4框架剪力标准值 33
8水平地震作用下框架内力计算 35
8.1根据柱剪力及反弯点高度计算柱端弯矩 35
8.2计算梁端弯矩及梁剪力 36
8.3根据梁端剪力计算柱轴力 36
8.4绘制内力图 37
9竖向荷载作用下框架内力计算 41
9.1竖向恒载作用下框架内力计算 43
9.2竖向活载作用下框架内力计算 50
10荷载作用效应组合 58
10.1一般规定及计算方法 58
10.1.1梁端负弯矩调幅 58
10.1.2控制截面 58
10.1.3内力换算 59
10.1.4荷载效应组合的种类 59
10.1.5 竖向荷载下的基本组合 60
10.2水平地震作用效应与竖向荷载作用效应的基本组合 67
10.2.1水平地震作用下框架梁内力及跨中弯矩的基本组合 67
10.2.2水平地震作用下的柱端内力的基本组合 69
11 截面设计 74
11.1 框架梁 74
11.1.1框架梁正截面设计 74
11.1.2框架梁斜截面设计 76
11.2 框架柱配筋计算 78
11.2.1轴压比验算 78
11.2.2正截面受弯承载力计算 78
11.2.3斜截面受剪承载力计算 82
12 楼面构件及楼梯设计 85
12.1楼板配筋计算 85
12.1.1 A区格板配筋计算 85
12.2楼梯设计 87
12.2.1斜板计算 87
12.2.2平台板计算 88
12.2.3计算平台梁 89
结论 92
致 谢 93
参考文献 94

100

毕业设计（论文）
1绪论
毕业设计是教学的重要一环，通过毕业设计要达到以下目标:
（1）获得工程师基本训练，培养综合运用所学的理论知识解决实际问题的能力。
（2）掌握设计的程序、方法和步骤，练好基本功。通过对本题目的设计训练，学生能够掌握钢筋混凝土框架结构的受力和变形特点，熟悉建筑和结构设计通用软件（天正和PKPM等），并且能够正确应用设计软件完成建筑和结构设计，绘制建筑和结构施工图。
（3）通过本设计培养学生综合运用所学基础理论、专业知识、基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，在一定程度上缩短理论与实际生产间的距离，为学生走向社会奠定基础。
毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓宽、综合教和学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计，可以将以前学过的知识重温回顾，对疑难知识再学习，对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计，使我们在资料查找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练,具备从事相关工作的基本技术素质和技能。
目前，我国建筑中仍以钢筋混凝土结构为主，钢筋混凝土造价较低，材料来源丰富，且可以浇筑成各种复杂断面形状，节省钢材，承载力相差不大，经过合理设计可以获得较好的抗震性能。今后几十年，钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑史上。框架结构体系的主要特点是平面布置比较灵活，能提供较大的室内空间，对于教学楼是最常用的结构体系。
多层建筑结构的设计，除了要根据建筑高度、抗震设防等级等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面；结构总体布置指结构构件的平面布置和竖向布置。 建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能有决定性的作用。
本次毕业设计为天津滨海中学科学实验楼设计（天津塘沽区）。采用钢筋混凝土框架结构，整体五层,首层层高4.7m，标准层层高3.6 m。此工程设计内容包括：建筑设计和结构设计两部分，它们之间既有分工又相互配合。在设计中应严格按照设计步骤进行：首先熟悉设计任务书，根据自己对任务书的理解，做出一套方案，然后采用PKPM软件对工程建模进而对楼板梁柱进行配筋计算。
在毕业设计前期，我温习了相关的专业课本和规范。在毕业设计中我们通过所学的基本理论、专业知识进行建筑、结构设计。在设计中大家不断交流，一起解决问题，共同进步。在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算，加深了对规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以电算为主，并学习手算理论加以分析。进一步了解了PKPM软件，并在绘图时，掌握了AutoCAD绘图操作，以上这些从不同方面都达到了毕业设计的要求与目的。在毕业设计后期，主要进行设计修改，并得到老师的审批和指正，在此表示衷心的感谢。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。

2建筑说明
2.1工程概况
2.1.1基本资料
天津滨海中学科学实验楼设计（天津塘沽区），建筑平面、立面、剖面图见图1~图3。室内设计标高±0.000相当于绝对标高10.00m，室内外高差600mm。
2.1.2建筑构造做法
建筑构造做法选自华北地区建筑标准设计图集05J1。
楼面及屋面构造做法见表1。
墙体构造做法见表2。墙体材料为陶粒混凝土砌块，外墙厚300mm，内墙厚200mm，容重8.5 kN/m3。
顶棚采用轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（05J1顶7），自重0.14 kN/m2。
门窗采用塑钢窗（0.40 kN/m2）、木门（0.25 kN/m2）

表1 楼面及屋面构造做法
名 称
用 料 做 法
厚度（mm）
使用部位
铺地砖楼面（厚30mm）
05J1-楼10
10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
10
一般楼面
20厚1:4干硬性水泥砂浆结合层
20
素水泥浆结合层一遍

花岗石楼面（厚50mm）
05J1-楼13
20厚花岗石板铺平拍实，水泥浆擦缝
20
走廊,门厅,
楼梯间
30厚1:4干硬性水泥砂浆结合层
30
素水泥浆结合层一遍

铺地砖防水楼面（厚102mm）
05J1-楼27
10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
10
卫生间
25厚1:4干硬性水泥砂浆结合层
25
1.5厚聚胺脂防水涂料

刷基层处理剂一遍

15厚水泥砂浆找平层
15
50厚C15细石砼找坡，最薄处不小于30
50
名 称
用 料 做 法
厚度（mm）
使用部位
上人屋面
05J1-屋6
10厚地砖铺平拍实，缝宽5~8，1:1水泥砂浆填缝
10
上人屋面
25厚1:4干硬性水泥砂浆结合层
25
满铺0.15厚聚乙烯薄膜一层
0.15
高聚物改性沥青防水卷材
3
1:3水泥砂浆找平层
20
聚苯保温板
100
1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20
100
1:3水泥砂浆找平层
20
非上人屋面
05J1-屋6
涂料或粒料

非上人屋面
高聚物改性沥青防水卷材
3
1:3水泥砂浆找平层
20
聚苯保温板
100
1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20
100
1:3水泥砂浆找平层
20

图1 标准层平面图

图2 正立面图

图3 剖面图

表2 墙体构造做法
名 称
用 料 做 法
厚度（mm）
使用部位
面砖墙面
（厚27~30mm）05J1-外墙13
刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水泥浆=1:4
10
所有外墙面
15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰
20
刷素水泥浆结合层一遍

4~5厚1:1水泥砂浆加水重20%建筑胶

8~10厚面砖，1:1水泥砂浆勾缝或水泥浆擦缝

混合砂浆墙面
（厚20mm）05J1-内墙5
刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水泥浆=1:4

除卫生间外
所有内墙面
15厚1:1:6水泥石灰砂浆，分两次抹灰
15
5厚1:0.5:3水泥石灰砂浆
5
秞面砖墙（厚23~24mm）05J1-内墙9
刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水泥浆=1:4
10
卫生间内墙面
15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰
25
3~4厚1:1水泥砂浆加水重20%建筑胶

4~5厚秞面砖，白水泥浆擦缝

2.1.3使用荷载标准值
屋 面：上人屋面2.0kN/m2； 非上人屋面0.5kN/m2；
楼 面：教室，办公室室2.0kN/m2； 走廊、门厅、楼梯、厕所 2.5kN/m2。
2.1.4自然条件
基本风压：0.50kN/m2；基本雪压：0.40kN/m2；最大冰冻深度0.6m。
2.1.5抗震设防
抗震设防烈度为7度（0.15g）；设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类。
2.1.6地质勘探资料
表3 地质资料
层次
土层描述
厚度
（m）
层底深度
（m）
孔隙比
（e）
液性指数
（IL）
地基承载力特征值
fak（kPa）
容重（kN/m3）

素 填 土
1.5
1.5

19.5

粉质粘土
2
.5
0.73
0.7
150
19.63

粉质粘土
5
8.5
0.71
0.48
200
19.92

粉 土
大于5m

0.59
-
280
20.32

2.1.7材料
（1）混凝土：现浇，强度等级为C30；
（2）钢 筋：板内受力主筋采用HPB300级钢筋，直径大于12时采用HRB335级钢筋,板内分布筋采用HPB300级钢筋。
梁柱内受力主筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋。
（3）填充墙：
室内地面以上填充墙为陶粒混凝土砌块砌体，砌块强度等级为MU5；砂浆采用强度等级为M7.5的水泥混合砂浆。
室内地面以下填充墙为普通粘土砖砌体，粘土砖强度等级为MU10，砂浆采用强度等级为M10的水泥砂浆。
2.2设计要求
2.2.1计算方法及内容
（1）确定结构构件尺寸；
（2）用底部剪力法计算水平地震作用下地震剪力。并取一榀框架，计算其内力；
（3）对上述框架用分层法或二次弯矩分配法计算竖向荷载下构件内力，并进行梁弯矩调幅，调幅系数b=0.85；
（4）进行框架内力组合及截面设计；
（5）按弹性理论计算板及次梁的内力，并进行截面设计；
2.2.2计算书
用A4复印纸抄写计算书，字体工整，装订成册。
2.2.3图纸内容
（1）结构平面配筋图
比例1：100；注明轴线号，尺寸，墙厚，主、次梁截面尺寸，钢筋规格。
（2）次梁配筋图
要求绘制，弯矩包络图，纵、横剖面图，抽筋图。
纵剖面：比例1:40，注明跨度；纵筋、架立筋、箍筋编号；钢筋断点位置。
横剖面：比例1:25；注明截面尺寸，钢筋编号，根数，直径，箍筋直径，间距。
（3）框架配筋图
框架立面图：比例1：40；注明跨度、层高、楼面标高、纵筋及箍筋、钢筋断点位置；
梁柱加密区范围，次梁作用处加密箍筋或吊筋规格。
梁柱截面配筋图：比例1:25，注明截面尺寸，钢筋直径、根数，箍筋直径、间距。
（4）基础施工图

3结构设计流程

多层框架结构设计的主要流程如图4。

图4 多层框架结构设计的主要流程
4结构方案选型与结构布置
本工程属于丙类建筑，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第1.0.5条，按本地区设防烈度采取抗震措施。
本建筑高H=18.900m，属多层建筑，采用框架结构，现浇梁、板及柱，现浇板式楼梯；根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第6.2.1条，框架抗震等级为三级。
根据地质报告，拟采用柱独立基础。基础埋深-2.50m，基础顶面标高为-1.30m。
混凝土：主体结构梁、柱、板均采用C30级；构造柱、圈梁及过梁均采用C20级。
钢 筋：HPB300级钢（φ）；HRB400级钢（φ）。
焊 条：采用E43及E50型。
抗震及抗风措施：填充墙在门口标高处设抗震带一道。
4.1框架柱
柱截面尺寸根椐柱的允许轴压比[mc]按下式计算确定。
(4-1)
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第6.3.7条，框架抗震等级为三级时柱的轴压比限值为[mc]=0.85。
为使结构在两个主轴方向的动力特性相近，柱截面采用方柱，柱的轴力设计值Nc按下式估算。
(4-2)
最大负载的柱为4B、4C、5B、5C处，则其最大轴力估算为：
=1.2×1.1×(7.8+3.3)/2×7.2×14×4=2954kN
因此，主楼框架柱截面尺寸确定为：700×700。
4.2框架梁
根据《抗震规范》第6.3.1条和第6.3.6条，梁的截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比小于4；梁净跨与截面高度之比宜大于4。
（1）A~D轴纵向框架梁：
h=(1/8~1/14)l =(1/8~1/14)×7200=900~550
取h=800mm，b=300mm；
（2）1~8轴AB段及CD段横向框架梁：
h=(1/8~1/14)l =(1/8~1/14)×7800 =975~557
取h=800mm，b=300mm；
（3）1~8轴BC段横向框架梁
按与AB段框架梁线刚度相等计算，即
(4-3)

故取h=700mm，b=300mm。
（4）楼面次梁
h=(1/12~1/18)l =(1/12~1/18)×7800=650~433
取h=600mm；b=300mm。
（5）现浇板厚
h=(1/30~1/35)l =(1/30~1/35)×3600= 120~100
取h=110mm；
标准层结构平面布置简图如图5所示。
图5 标准层结构平面布置图

5荷载计算
5.1荷载分类计算
5.1.1屋面荷载
屋面恒载按照构造做法计算，列于表4中。
分析框架结构在竖向荷载作用下的内力时，屋面活载应取均布活载与雪载之间的较大值，即上人屋面取2.0kN/m2，非上人屋面取0.50kN/m2。
抗震计算时，计算屋面重力荷载代表值时不考虑屋面活载，取雪载0.40kN/m2。
5.1.2楼面荷载
楼面恒载按照构造做法计算，列于表5中。
楼面活载：办公室、卫生间取2.0kN/m2；走廊：2.5kN/m2；屋顶设备用房：6.0kN/m2。
5.1.3楼梯间荷载
恒载： 水磨石地面 30厚 1.16×(0.3+0.15)/0.3= 1.74 kN/m2
楼梯踏步板 130厚 (0.13/cosa+0.15/2)×25 = 5.51 kN/m2
板下抹灰 20厚 0.02×20/cosa = 0.45 kN/m2
合 计： 7.70 kN/m2
活载： 2.50 kN/m2
5.1.4墙体荷载
外墙为300厚陶粒混凝土砌块，外侧贴面砖，内侧抹灰。内墙为200厚陶粒混凝土砌块，双侧抹灰。考虑到组砌时在洞口处、墙体底部和顶部混砌部分粘土砖，混砌比例取8:2，粘土砖容重取19kN/m3，则砌体容重为：
g= 8.5×0.8 +19×0.2=10.6kN/m3
计入面层的做法，求得墙体的单位面积重量为：
外墙： qout=0.3×10.6 + 0.55 + 0.02×20=4.13kN/m2
内墙： qin =0.2×10.6 + 2×0.02×20=2.92kN/m2

表4 屋面恒载计算表
名称及部位
用料做法
厚度(mm)
容重(kN/m3)
重量(kN/m2)
恒荷载标准值
上人屋面(19.500)屋6
10厚地砖铺平拍实，缝宽5~8，1:1水泥砂浆填缝
10
20
0.20
6.35
25厚1:4干硬性水泥砂浆结合层
25
20
0.50
高聚物改性沥青防水卷材
3

0.10
1:3水泥砂浆找平层
20
20
0.40
聚苯保温板
100
3.0
0.30
1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20
100
15
1.50
1:3水泥砂浆找平层
20
20
0.40
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底吊顶

0.20
非上人屋面(22.800)屋6
高聚物改性沥青防水卷材
3

0.10
5.65
1:3水泥砂浆找平层
20
20
0.40
聚苯保温板
100
3.0
0.30
1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20
100
15
1.50
1:3水泥砂浆找平层
20
20
0.40
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底吊顶

0.20

表5 楼面恒荷载计算表
名称及使用部位
用 料 做 法
厚度
（mm）
容重
（kN/m3）
重量
（kN/m2）
恒荷载
标准值
铺地砖楼面
（实验室）厚30mm）楼10
10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
10
20
0.20
3.55
20厚1:4干硬性水泥砂浆结合层
20
20
0.40
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底轻钢龙骨吊顶

0.20
花岗石楼面
(走廊、楼梯间)
（厚50mm）
楼13
20厚花岗石板铺平拍实，水泥浆擦缝
20
28
0.56
4.11
30厚1:4干硬性水泥砂浆结合层
30
20
0.60
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底轻钢龙骨吊顶
20
20
0.20
铺地砖防水楼
(卫生间)
（厚102mm）
楼27
10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
10
20
0.20
5.50

25厚1:4干硬性水泥砂浆结合层
25
20
0.50
15厚水泥砂浆找平层
15
20
0.30
50厚C15细石砼找坡，最薄处不小于30
50
25
1.25
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底吊顶

0.50

5.2重力荷载代表值计算
各层重力荷载代表值汇总于表10。将表中恒载与活载求和并除以总面积，可得框架单位面积的重量为w= 12.1kN/m2，说明初选柱截面尺寸时取w= 14kN/m2是合理的。

表6 梁自重计算表格
层层次
构件
b×h
(mm×mm)
γ
（kN/m3）
li
（m）
N(根)
Gi（kN）
ΣGi（kN）
第1-5层
纵向框架梁1
300×800
26
3.6
8
22.5
179.7
纵向框架梁2
300×800
26
4.2
4
26.2
104.8
纵向框架梁3
300×800
26
7.2
24
44.9
1078.3
横向框架梁（AB跨及CD跨）
300×800
26
7.8
20
48.7
973.4
横向框架梁（BC跨边梁）
300×800
26
3.3
2
10.6
41.2
横向框架梁（BC跨中梁）
300×700
26
3.3
8
18.0
144.1
次梁
300×600
26
7.8
12
36.5
438.0

表7 柱的自重计算表格
层次
构件
b×h
(mm×mm)
γ
（kN/m3）
li
（m）
N
(根)
Gi（kN）
ΣGi
（kN）
1
柱
700×700
25
4.2
40
51.5
2058
2
柱
700×700
25
3.6
40
44.1
1835
3
柱
700×700
25
3.6
40
44.1
1835
4
柱
700×700
25
3.6
40
44.1
1835
5
柱
700×700
25
3.6
40
44.1
920

表8 板自重计算表格
层数
构件
板均布自重（KN/m2）
长度（m）
宽度（m）
面积（m2）
板重（KN）
Σ（KN）

1-4
卫生间板
5.5
7.8
3.6
56.16
154.44

4129.33
5.5
7.8
7.2
112.32
617.76
走廊板
4.11
54.6
3.3
180.18
740.54
楼梯板
7.7
7.8
3.6
28.08
216.22
7.7
7.8
4.2
32.76
252.25
教室楼板
3.55
7.8
7.2
56.16
1993.68
5
屋面板
5.65
54.6
18.9
1031.94
5830.46
5830.46

表9 墙体自重计算表格
构件

轴线号
墙体自重（KN/m2）
洞口自重（KN/m2）
长度（m）
高度（m）
洞口面积（m2）
墙体面积（m2）
墙体重（KN）
洞口重（KN）
总重（KN）
Σ（KN）
纵向
外墙
A
4.13
0.1
48.3
2.8
56.7
78
322
5.67
338

2683
D
4.13
0.1
48.3
2.8
56.7
78
322
5.67
338
横向
外墙
1
4.13
0.1
16.8
2.8
3.78
43.26
178.7
0.378
179
10
4.13
0.1
16.8
2.8
3.78
43.26
178.7
0.378
179
纵向
内墙
B
2.92
0.25
48.3
2.9
27.3
113
329
6.83
336
C
2.92
0.25
42.5
2.9
25.2
98.1
286
6.3
293
横向
内墙
AB
2.92
-
7.1
2.8
-
174.72
510.18
-
510.18
CD
2.92
-
7.1
2.8
-
174.72
510.18
-
510.18
女儿墙
-
3
-
147
0.9
-
132.3
396.9
-
396.9
396.9

表10 各层重力荷载代表值计算（kN）
项次
层 号
1
2~4
5
梁自重
纵向框架梁Gbx
1362.5
1362.5
1362.5
横向框架梁Gby
1158.7
1158.7
1158.7
次梁Gby
438.0
438.0
438.0
Gb=Gbx+Gby+Gby

2959.2

2959.2

2959.2
柱自重Gc
2115.0
2058.0
1764.0
楼、屋面恒载Gs
4664.0
4129.3
4129.3
墙重Gw （包括门窗重)
3384.0
2683.0
2683.0
恒 载G =Gb+Gc+Gs+Gw+Gd
13398.7
11829.5
11535.5
楼、屋面活载Q
2451.0
2198.4
2198.4
总重Gi=G +0.5Q
14624.2
12928.7
12634.7

6基本自振周期的计算
6.1 结构刚度计算
6.1.1框架梁的惯性矩及线刚度
先计算矩形截面梁的惯性矩然后考虑楼板的翼缘效应，将梁惯性矩乘以增大系数，即
边梁取Ib=1.5I0，中间梁取Ib=2I0，其中，I0=1/12×bb×hb3。
再求框架梁的线刚度ib=ECIb/l。具体计算结果见表11。
6.1.2框架柱的惯性矩及线刚度
Ic=1/12×bb×hb3，ic=EcIc/h。具体计算结果见表12。
6.1.3框架柱的抗推刚度：

各层框架柱的抗推刚度计算见表11~14表。

表11 梁的线刚度计算
方向
层号
梁号
b
h
I0
Ib
Ec
l
ib=ECIb/l

(mm)
(×10-2 m4)
(×10-2 m4)
(×107kPa)
(m)
(kNm)
横向
1~5
BL1
300
800
1.2800
1.9200
3
7.8
0.7380
BL2
300
800
1.2800
1.9200
3
3.3
1.7450
ZL1
300
800
1.2800
2.5600
3
7.8
0.9850
ZL2
300
700
0.8575
1.7150
3
3.3

1.5590
纵向
1~5
BL1
300
800
1.2800
1.9200
3
7.2
0.8000
ZL1
300
800
1.2800
2.5600
3
7.2
1.0670

表12 柱的线刚度计算
层
砼
b
h(mm)
Ic
Ec (×107kPa)
h (m)
ic=EcIc/h (kNm)
1
C30
700
700
2.00
3
4.7
1.2777
2~4
C30
700
700
2.00
3
3.6
1.6670
5
C30
700
700
2.00
3
3.6
1.6670

表13 首层框架柱的抗推刚度
柱的类型
根数
K=åibj/iC
ac =(0.5+K)/(2+K)
D=ac·12ic/h2(kN/m)
åD(105kN/m)
横向
边框架边柱
4
0.5782
0.4182
0.2901
14.9011
边框架中柱
4
1.9449
0.6198
0.4300
中框架边柱
16
0.7710
0.4587
0.3182
中框架中柱
16
1.9917
0.6242
0.4331
纵向
边框架边柱
4
0.6264
0.4289
0.2975
15.0427
边框架中柱
16
1.2528
0.5389
0.3738
中框架边柱
4
0.8352
0.4709
0.3267
中框架中柱
16
1.6704
0.5913
0.4102

表14 二层~五层框架柱的抗推刚度
柱的类型
根数
K=åibj/(2iC)
ac =K/(2+K)
D=ac·12ic/h2(kN/m)
åD(105kN/m)
横向
边框架边柱
4
0.4429
0.1813
0.2799
20.0755
边框架中柱
4
1.4897
0.4269
0.6591
中框架边柱
16
0.5905
0.2280
0.3519
中框架中柱
16
1.5256
0.4327
0.6681
纵向
边框架边柱
4
0.4798
0.1935
0.2987
20.3377
边框架中柱
16
0.9596
0.3242
0.5006
中框架边柱
4
0.6397
0.2423
0.3741
中框架中柱
16
1.2795
0.3901
0.6023

6.2自振周期T1的计算
采用能量法进行计算，将集中在各楼层标高处的重力荷载代表值，作为水平荷载作用在该质点处，求得相应的质点水平位移ui，然后按公式计算基本自振周期T1，结果见表15、16。其中，填充墙材料为陶粒混凝土，周期折减系数取fT =0.8。从表中可以看出，框架在两个方向的基本自振周期相差不多，即两个方向的动力特性相近，满足抗震设计时的要求。

表15 横向基本自振周期T1
层号
Gi(kN)
Vi(kN)
Di(105kN/m)
di(m)
ui(m)
Gi ui
Gi ui2
T1
5
13891.500
13891.500
20.076
0.007
0.109
1512.452
164.670

4
12634.730
26526.230
20.076
0.013
0.102
1288.192
131.340

3
12634.730
39160.960
20.076
0.019
0.089
1121.247
99.503

2
12634.730
51795.690
20.076
0.026
0.069
874.784
60.567

1
12928.730
64724.420
14.901
0.