多层厂房框架结构设计.docx

第一章 设计任务及要求
1.1工程概况
该厂是专门生产机床电器开关的专业厂,模具车间是其中主要车间之一,专门生产开关零件的冷冲模和成型模构件，该车间正立项建设，厂区位于上海市嘉定区南翔镇。车间内多为小型机床，为节省土地，缩短工艺流程，可采用多框架结构，既四层二跨框架，其柱网布置图见图1。
1-4层的建筑层高分别为5m、4.4 m、4.4 m、4.0 m。1-4层的结构层标高分别为5.8m、4.4 m、4.4 m、4.0 m。
车间内工作人员约为150人左右，故车间二头设有二部楼梯，并在一头设有办公室若干间及厕所一间，男女隔层设置，在两面还设有2t客货梯一台。结构采用现浇RC四层框架，楼板大部分采用预制板，局部在楼梯间及其附近采用现浇楼板结构，柱下采用片筏基础。

图1.1 柱网布置图
1.2设计资料
1.2.1工程地质条件
根据地质勘查报告说明，场地内地下水位平均深度为0.4m，对砼无侵蚀性，勘查范围内未见不良地质现象。土质构成自地表向下依次为：
1) 填土层：厚度约为0.5m，承载力标准值Fk=80kpa。
2) 粘土层：厚度约为2.0m，承载力标准值Fk=80kpa。
3) 淤质粘土：厚度约为2.0m，承载力标准值Fk=80kpa。
4) 粉砂土：厚度约为2.0m，承载力标准值Fk=72kpa。
5) 淤质粘土：厚度约为6.0m，承载力标准值Fk=72kpa。
6) 粉砂土：厚度约为2.5m，承载力标准值Fk=80kpa。
7) 粘土：厚度约为12.0m，承载力标准值Fk=80kpa。
第2层褐黄色粘土层，虽然它呈可一软塑状况，具高压缩性，但仍可作为甲类建筑物的天然地基；第8层绿色粘土层是理想的桩基持力层。
又根据不同手段测试所得地基土承载力不同，个别相差较大，所以勘查单位建议土层的计算强度采用：
二层：100 kN/m2 ；三层：80 kN/m2； 四层：75 kN/m2；
五层：60 kN/m2 ；六层：80 kN/m2； 七层：85 kN/m2 ； 八层：190 kN/m2
1.2.2气象资料
1) 基本雪压值 0.25KN/m2 0.20KN/m2 无
2) 基本风压值 0.40KN/m2 0.55KN/m2 0.70KN/m2
3) 主导风向 东南
1.2.3抗震设防烈度
抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，建筑场地图类别为二类，场地特征周期为0.35s，设计地震分组为第一组。但不进行抗震计算。
1.2.4材料
梁、板、柱的混凝土均选用C30，梁、柱主筋选用HRB400，箍筋选用HPB235，板受力钢筋选用HRB335。
1.3设计任务及要求
1.3.1建筑设计任务及要求
根据初步设计方案与生产工艺对建筑用料及装修等要求进行该车间建筑技术设计。包括平、主、剖面图，部分节点大样及装修要求等。
1.3.1.1底层、柱标准层（楼层）平面图要求
1) 标注建筑纵横轴线及其编号，各层平面柱高；
2) 标注平面三道尺寸及三道尺寸尚未标清的细部尺寸,总尺寸要表明总长和总进,注意标清轴线尺寸；
3) 底层平面应包括室内外联系部分,如出入口,平台踏步等,二楼平面应表示雨蓬及其位置；
4) 平面图上要标清门窗编号及门的开放方式；
5) 楼梯要画出梯段，踏步，休息平台及栏杆扶手,并标注上下行箭头；
6) 厕所间给出蹲位，小便池，洗手盆及污水池等位置；
7) 在底层平面上应标明剖面指示线及其编号；
8) 注明各房间使用名称(本参考图缺)隔墙及隔断位置，注明图名，比例及局部说明。
1.3.1.2顶层平面图要求
1) 标注各转角部位定位轴线；
2) 标注局部面各部分的标高；
3) 绘出屋面排水方向，坡度及各坡面交线，排水沟，沟内坡度，出水口位置等；
4) 绘出屋面四周出檐或女儿墙位置，注明图名及比例。
1.3.1.3立面图(南立面、北立面、侧立面)要求
1) 表明建筑外形，门窗、雨蓬、外廊及雨水管的形式与位置，外轮廓线画中粗线，地坪线画粗实线，其余画细实线、门窗 画洞口、窗应分扇，以单线表示；
2) 标注二道尺寸，即总高(从室外地坪至屋顶最高处)和各层间尺寸；
3) 表明立面二端边的轴线号；
4) 对局部装饰绘制大样或另加说明；
5) 注明各立面名称及比例。
1.3.1.4剖面图
1) 剖面图不少于2个有代表性的剖面,要求;
2) 剖面尺寸应标注总高尺寸(室外地面至房屋最高处尺寸,如女儿墙压顶上皮),层间尺寸(室外地坪，各层楼面到楼面)；
3) 内外墙及柱轴线；
4) 楼地面，屋面等的构造做法；
5) 标注室外地坪，地面，各层楼面，女儿墙顶的标高；
6) 标注屋面的排水坡度及排水方向；
7) 剖到楼梯的应将楼梯踏步,休息平台等标清；
8) 应反映建筑物内部空间关系和结构体系,以及屋面檐口,墙身的构造设计或绘节点大样；
9) 注明剖面名称及比例。
1.3.1.6节点详图要求
可在楼梯间、女儿墙、檐口、窗台、墙身、雨蓬等自选2～3个体节点详图。主要说明建筑物构造和各种装修要求，及施工注意要点等，务求中心突出，与平面图或剖面图要有联系，和圈节点编号相对应。必要时可绘在有关剖面图的外围空挡内，并辅以文字说明。内容较多时，可集中起来另绘节点详图，并注明图及比例。
1.3.2结构设计任务及要求
根据所确定的建筑设计平、立剖面图方案及所绘的结构设计资料进行结构选型及布置，初步拟定结构构件的截面尺寸，并选择施工方案。按照所采用的结构方案，进行结构平面布置，选定某一部分的主要承重结构，包括某榀框架(粱、柱)、楼板、纵向连系粱、基础、楼梯、雨蓬等构件中的设计计算。结构按地震烈度为7度设防，最后绘制施工图。
1.3.2.1图纸具体要求
1) 基础总平面图及结构总说明；
2) 基础详图；
3) 各层楼面的结构平面布置图（预制板、现浇板、框架、纵向粱等的编号、布置)必要的大样图,并附构件索引表；
4) 一榀框架施工图；
5) 楼梯结构平面布置图及施工图；
6) 其他构件施工图。
施工图要符合制图标准，要求图面整洁匀称，正确体现设计意图，构造合理，尺寸齐全，说明清晰，字体端正。
1.3.2.2结构设计计算说明书具体要求
说明书要求写整齐，文字简练，思路清晰，条理清楚，计算依据要明确，计算方法要合理，计算数据要准确，计算步骤要尽量格式化，并配有必要的计算简图，内力图及配筋简图。
1.3.3进度安排
1) 第1周：阅读相关的文献、资料，撰写文献综述、开题报告。
2) 第2周-第4周：进行建筑设计 并绘制建筑施工图。
3) 第5周-第6周：结构布置 ，竖向荷载、地震、风荷载计算。
4) 第7-8周：一层楼板内力配筋计算，次梁内力及配筋计算。
5) 第9-10周：地震、风荷载作用下的一榀框架的侧移及内力计算。
6) 第11周：竖向荷载作用下的一榀框架的内力计算。
7) 第12周：框架配筋计算；计算机软件校核内力及配筋。
8) 第13周：结构施工图绘制。
9) 第14周：基础内力计算及配筋
10) 第15周：毕业设计答辩。
第二章 建筑设计总说明
2.1平面设计
2.1.1总平面布置
上海嘉定机床厂模具车间位于上海市嘉定区南翔镇，该地主导风向为东南，因此考虑厂房定为西南走向，有利于厂房的通风。
厂房平面形状规则，符合厂房的建筑风格，方便施工，同时便于室内设备的布置，且有利于结构抗震。建筑风格与厂区原有建筑相协调，并且建筑占地不影响厂区原有交通联系。
本厂房采用钢筋混凝土框架结构，采用横向称重方案。框架结构有点在于建筑平间布置灵活，如采用轻质隔断材料，可降低建筑物的自重，经过合理设计，框架结构延性好，抗震能力强。横向承重框架刚度好，以纵向连系梁连接构成整幢建筑。

图2.1 总平面布置图
2.1.2建筑结构方案
为节约工业用地，缩短工艺流程，拟采用多层结构。由于各层生产工艺有差别，平面布置有较大差异，且楼面荷载大，厂房宽度较大，因此决定采用多层现浇钢筋混凝土框架结构而非砖混结构。框架结构的优点在于其平面布置灵活，可用隔断分隔成小房间，也可拆除隔断改为大房间，其自重轻，通过合理设计，延性好，具有较好的抗震性能。同时由于填充墙不承重，应此可以在其上开较大门洞，有利于采光通风。
2.1.3柱网布置
柱网的选择应满足生产工艺的需要。柱网尺寸的确定应符合《建筑模数协调统一标准》（GBJ2—86）和《厂房建筑模数协调标准》（GBJ6—86）的要求。同时，柱网的布置还应考虑厂房的结构形式，采用的建筑材料和其在经济上的合理性及施工上的可能性。基于以上原则，同时结合生产工艺要求作出调整，该建筑柱网布置如图1.1。
2.1.4平面组合
本建筑各个楼层的平面组合基于满足该楼层生产工艺要求的原则，并且把生产用房间列为主要房间，置于各个楼层中间部位，其余房间如办公室、厕所等置于各个楼层两侧，同时为分散人流，将楼梯间亦置于各个楼层两端。
车间底层为大型机床间及精密机床间。底层平面布置形式采用内廊式，这种布置形式适宜于各工段面积不大，生产上既需要相互紧密联系，但又不希望相互干扰的工段。精密机床间需要恒温条件，因此在底层车间中间分隔出一个恒温室，并且吊顶。
车间二、三层布置各种车、钳、刨、铣床等小型设备。由于生产工段需要大面积，各工序之间联系紧密，不宜使用隔断分隔成房间，因此平面布置形式采用统间式，这种布置形式对流水线操作比较有利。同时，为满足生产所需,在三层楼板下A、B轴线间设有5KN单轨悬挂吊车一台。
车间四层布置电脉冲加工机床和线切割机床，采用内廊式布置形式。
2.1.5交通组织及防火疏散设计
各个楼层中间均设有走廊，两端设有楼梯，同时设有一台2T客货电梯。走廊的宽度应符合人流通畅和建筑防火要求。考虑到生产需要及人流通畅的原则，走廊宽度满足最小宽度的要求。本建筑房屋耐火等级为二级，走廊宽度（米/100人）满足《建筑设计防火规范》GBJ16—87（修订本）的要求，同时房间门至外部出口或楼梯间的最大距离亦满足规范要求。
楼梯间布置于各个楼层两端，能很好起到分流作用，楼梯间宽度满足最小宽度的要求，同时楼梯间有天然采光。楼梯采用双跑形式，中间设有休息平台。
2.1.6采光通风
多层厂房宽度较小，因此采用自然采光与通风，由于是框架结构，外墙上可以开较大洞口，因此除底层恒温室一侧外，其余外墙上均安装有宽度较大，高度较高的窗，有利于车间采光均匀，通风良好。
第三章 结构方案设计说明
3.1结构方案的确定
结构方案的确定首先应该结合生产工艺及层数的要求，其次还应该考虑建筑材料的供应、当地的施工安装条件、构配件的生产能力以及基地的自然条件等。
本厂房采用钢筋混凝土框架结构，采用横向称重方案。框架结构有点在于建筑平间布置灵活，如采用轻质隔断材料，可降低建筑物的自重，经过合理设计，框架结构延性好，抗震能力强。横向承重框架刚度好，以纵向连系梁连接构成整幢建筑。
3.2基础类型的确定
基础类型的确定随建筑物上部结构形式、荷载大小及地基土质情况而定。上部结构形式直接影响基础的型式，当上部荷载增大，且地基承载能力有变化时，基础形式也随之改变。本厂房采用筏形基础，这种基础大大减少了土方工作量，且适用于上部荷载较大、地基较弱的情况。
3.3结构布置
3.3.1柱网布置图
图3.1 柱网布置图
3.3.2梁布置图
图3.2梁布置图
3.3.3楼板布置图
图3.3楼板布置图
3.4 框架结构承重方案的选择
竖向荷载的传力路径：楼板的均布活载和恒载经过次梁间接或者直接传递至主梁，再由主梁传递至框架柱，最后传递至地基。
根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载额传力路径，本多层工业厂房的承重方案为横向框架承重方案，这样可以由横向框架承担竖向荷载以及平行于建筑横向的水平荷载，框架沿主梁布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架跨数较多，且仅需要按照构造要求布置较小的连系梁，这样有利于建筑物室内的采光和通风。
3.5确定计算简图
基础采用筏形基础，基础埋深采用天然地基时，可以不小于建筑高度的1/12，因室外标高为-0.300m，所以基础埋深为 19m（房屋总高度）/12+0.3=1.88m
(自室内地坪算起)，取屋顶柱的形心线作为框架的轴线，各层柱轴线重合，梁柱轴线取在板底处，底层柱计算高度从基础梁顶面取至一层楼板底面高度，即，2~4层取计算高度为4.4m、4.4m、4.0m。
取1轴线横向框架计算简图：
图3.4 1号轴线结构计算简图
3.6梁柱截面尺寸的初步确定
3.6.1框架梁柱截面尺寸估计
所有梁柱均采用C30混凝土。梁的截面尺寸宜符合以下要求：截面的宽度不宜小于200mm，截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度比不宜小于4。
梁截面一般采用下面的方法估计：
1) 框架梁：h=（1/12--1/8）L,b=(1/3—1/2)h,b>=250;
2) 次梁：h=(1/18-1/15)L;
3) 纵梁：承重梁：h=（1/12-1/8）L;非承重梁：h=(1/18-1/15)L;
根据上述规定，对结构进行估算，结果如下。
主梁：（即AB跨、 CD跨）
=(1/12—1/8)×7000=583~875 mm 取750mm
=（1/3~1/2）×750=250~375 mm 取300mm
次梁：
=(1/18~1/15)×6000=333~400 mm 取400mm
=（1/3~1/2）×400=133~200 mm 取200mm
纵梁：
=750mm；=300mm
由此可得各梁截面数据，见表3.1。
表3.1 各梁截面尺寸表
混凝土等级
横梁(b×h)
纵梁（b×h）
次梁（b×h）
①-②轴线
外伸部分的横梁
C30
300×750
300×750
200×400
300×400

3.6.2框架柱截面尺寸估计
3.6.2.1柱的截面尺寸宜符合下列各项要求
1) 矩形截面柱在非抗震设计设计时，边长不宜小于250mm，剪跨比宜大于2，截面长边与短边的边长比不宜小于3；
2) 柱子的轴压比按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），即抗震等级分别为一、二、三的框架结构，柱的轴压比限值分别为0.7、0.8、0.9。
根据柱的轴压比限值按照下列公式计：

为考虑地震荷载组合时柱的轴力设计值，可进行初步估算，;C为弯矩对框架柱轴力的影响，中柱扩大系数取1.1，边柱1.2；
=（12~14）KN/m ×S,S为该柱承担的楼面荷载面积；
为框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查规范取0.9；
为混凝土轴心抗压强度设计值，C30 混凝土为14.3N/mm。
3.6.2.1计算过程
1) 第一层
底层边柱：
=14×（1.25×6×3.5×4）×1.2=1764KN
=1.2××10=137063mm
所以可以取400×500=200000 mm>137063 mm
底层中柱：
=1.1××10=215385mm
所以可以取：500×600 mm>215385 mm

2) 第二、三层
二、三层边柱：
=1.2××10=102797mm
所以可以取：500×500=250000 mm>102797 mm
二、三层中柱：
=1.1××10=161538mm
所以可以取：500×500=250000 mm>161538 mm
3) 第四层：
四层边柱：
=1.2××10=34266mm
所以可以取：400×400=160000 mm>34266 mm
四层中柱：
=1.1××10=53846mm
所以可以取：400×400=160000 mm>53846 mm
4) 底层小柱（①-②轴线间）：
底层小柱：
=1.2××10=22420mm
所以可以取：250×250=875000 mm>22420 mm
综合以上计算，各柱截面尺寸取值如表3.2。
表3.2 各柱截面尺寸表
层次
底层（b×h）
第二、三层
（b×h）
第四层（b×h）
混凝土等级
边柱（A、C柱）
500×500
500×500
400×400
C30
中柱（B柱）
500×600
500×500
400×400
①-②轴线外伸部分的横梁
250×350
250×350
250×350

第四章 重力荷载代表值计算
本设计的建筑高度为18m<40m，以剪切变形为主，且质量和高度均匀分布，故可用底部剪力法计算水平地震作用。首先需要计算重力荷载代表值。
屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5*屋面雪荷载标准值
楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5*楼面雪荷载标准值
其中结构和够配件自重取楼面上、下各半层层高范围内（屋面处取顶层的1/2）的结构及构配件自重。
4.1屋面均布恒荷载
1) 100厚现浇混凝土板 0.1×25=2.5KN/m2
2) 保温层 0.40KN/m2
3) 35厚架空隔热板 0.035×25=0.875 KN/m2
合计 3.775 KN/m2
4.2楼面做法
1) 10厚水泥渣粉面
20厚水泥砂浆打底 0.65 KN/m2
2) 120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25=3.00 KN/m2
3) 12mm厚天花抹灰 0.12×16=0.192KN/m2
合计 3.842KN/m2
4.3屋面及楼面均布活荷载
1) 上人的屋面 2.0KN/m2
2) 雪荷载 0.25KN/m2
3) 各楼层活荷载 8KN/m2
4.4墙、门窗重力荷载计算
1) 外墙采用MU10机制三孔砖（240×115×90），重度为19KN/m。M2.5混合砂浆砌筑。外墙采用1:3砂浆刮糙，1:3白水泥砂浆粉光：19×0.24+17×0.02=4.9 KN/m。
2) 内墙200厚加气硅酸盐砌块，重度为5 KN/m。用1:1:6混合砂浆括糙纸筋灰面罩，喷白色涂料。5×0.2+17×0.02×2=1.68 KN/m。
3) 木门单位面积重力荷载：0.2 KN/m。
4) 铝合金窗单位面积重力荷载：0.4 KN/m。
4.5 梁柱重力荷载计算
表4.1 梁柱重力荷载计算表
层
次
构件
b·h
(mm)
β
γ

g
KN/m

(m)
N
根

（KN）

第
一
到
四
层
主梁AB轴线间）
300·750
1.05
25
5.906
6.25
8
295.3
1476.11
主梁BC轴线间
300·750
1.05
25
5.906
4.25
9
225.9
纵梁(①⑦轴线间）
300·750
1.05
25
5.906
5.5
19
617.18
纵梁(⑦⑧轴线间）
300·750
1.05
25
5.906
4.925
3
87.26
次梁(①⑦轴线间）
200·400
1.05
25
2.1
5.5
19
219.45
次梁（⑦⑧轴线间）
200·400
1.05
25
2.1
4.925
3
31.03
第
一
层
边柱 （AC柱）
500·500
1.05
25
6.56
5.8
16
608.77
1000.82
中柱 （B柱）
500·600
1.05
25
7.88
5.8
8
465.4
①②轴线外伸小柱
250·350
1.05
25
2.297
5.8
2
26.65
第
二
三
层
边柱 （AC柱）
500·500
1.05
25
6.563
4.4
16
462.04
713.26
中柱 （B柱）
500·500
1.05
25
6.563
4.4
8
231.02
①②轴 外伸小柱
250·350
1.05
25
2.297
4.4
2
20.2
第
四
层
边柱 （AC柱）
400·400
1.05
25
4.2
4
16
268.8
421.58
中柱 （B柱）
400·400
1.05
25
4.2
4
8
134.4
①②轴线 外伸小柱
250·350
1.05
25
2.297
4
2
18.38
4.6 荷载分层汇总
1) 各层重力荷载代表值计算公式
=第四层上半部分总重量=屋面恒载+50%活载+纵横梁重+半层柱重+半层墙重+门重
=第四层下半部分总重量+第三层上半部分总重量=楼面恒载+50%楼面均布活载+纵横梁重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体重+门重
=第三层下半部分总重量+第二层上半部分总重量=楼面恒载+50%楼面均布活载+纵横梁重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体重+门重
=第二层下半部分总重量+第一层上半部分总重量=楼面恒载+50%楼面均布活载+纵横梁重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体重+门重
2) 各层重力荷载代表值估算
楼板面积
12×35.5+14.9×6.2-2.9×5.42-3.2×5.48-3.6×2.54=476.1 m
楼梯间面积
2.93×5.42+3.2×5.48+3.6×2.54=42.36 m
=内外横墙重+内外纵墙重+门重+楼板重+50%活荷载=7512.7
=内外横墙重+内外纵墙重+门重+楼板重+50%活荷载=7108.6
=内外横墙重+内外纵墙重+门重+楼板重+50%活荷载=7108.6
=内外横墙重+内外纵墙重+门重+楼板重+50%活荷载=6314.4
=内外横墙重+内外纵墙重+门重+楼板重+50%活荷载=1350.6
注：卫生间按普通楼板近似考虑，楼梯间折算为1.5倍板厚，活荷载取组合值系数为0.5。
集中于各个楼层标高处得重力荷载代表值的计算结果如下：
=6314.4KN
=7108.6+1350.6=8459.2KN
=7108.6+1350.6=8459.2KN
=1350.6+7512.7=8863.3KN
总计=32096.1 KN
图4.1质点重力荷载代表值

第五章 梁、柱线刚度及D值计算
5.1框架梁、柱线刚度的计算（）
考虑现浇楼板对梁柱刚度的加强作用，故对中框架梁的惯性矩乘以2.0，对边跨框架梁的惯性矩乘以1.5。框架梁的线刚度计算详见表5.1，框架柱的线刚度计算详见表5.2。
表5.1 梁线刚度计算
类别

N/mm
B·h (mm·mm)
(mm)
L（mm）

(Nmm)
（Nmm）
2（Nmm）
AB跨横梁
3.0e4
300·750
1.05e9
6750
4.67e10
7.01 e10
9.34 e10
BC跨横梁
3.0e4
300·750
1.05 e9
5120
6.15 e10
9.23 e10
12.3 e10
纵梁
3.0e4
300·750
1.05 e9
6000
5.25 e10
7.88 e10
10.5 e10
次梁
3.0e4
200·400
1.07 e9
6000
5.35 e10
8.03 e10
10.7 e9
A1-A跨横梁
3.0e4
300·400
1.6 e9
2365
2.02 e10
3.04 e10
4.04 e10
表5.2 各柱线刚度
类 别

N/mm
B·h
(mm·mm)
(mm)
（mm）

（Nmm）
底层边柱
（AC柱）
3.0e4
500·500
5.21e9
5800
2.69 e10
底层中柱（B柱）
3.0e4
500·600
9 e9
5800
4.66 e10
底层①②轴线 外伸小柱
3.0e4
250·350
0.89 e9
5800
3.55 e10
2~3层边柱（AC柱）
3.0e4
500·500
5.21 e9
4400
3.55 e10
2~3层中柱（B柱）
3.0e4
500·500
5.21 e9
4400
0.46 e10
2~3层①②轴线 外伸小柱
3.0e4
250·350
0.89 e9
4000
0.67 e10
第四层边柱（AC柱）
3.0e4
400·400
2.13 e9
4000
1.6 e10
第四层中柱（B柱）
3.0e4
400·400
2.13 e9
4000
1.6 e10
5.2各层横向抗侧刚度计算
考虑梁柱的线刚度比，用D值法计算框架柱的侧翼刚度，计算过详见下表。
表5.3 底层柱抗侧刚度

底
层

(KN×m)

根 数

(N/mm)
A1-1柱
0.67e10
6.609
0.826
1355.06
1
219459.3
A-1柱
3.55e10
3.736
0.739
7086.44
1
B-1，B-8柱
3.55e10
3.485
0.727
12084.97
2
C-1，C-8柱
3.91e10
3.431
0.724
6947.3
2
A1-2柱
0.67e10
8.783
0.861
1412.65
1
A-2柱
3.55e10
4.974
0.785
7531.68
2
B-2~7柱
3.55e10
4.644
0.774
12866.25
6
C-2~7柱
3.91e10
4.572
0.772
7407.9
6
A-3~7柱
3.91e10
4.472
0.726
6966.49
5
A-8柱
3.91e10
2.606
0.674
6467.51
1
表5.4 第二、三层柱抗侧刚度
二
、
三
层

(KN×m)

根 数

(N/mm)
A1-1柱
0.67e10
4.537
0.694
2882.1
1
359670.3
A-1柱
3.55e10
2.83
0.586
12894.4
1
B-1，B-8柱
3.55e10
4.575
0.696
15314.9
2
C-1，C-8柱
3.91e10
2.6
0.565
12432.3
2
A1-2柱
0.67e10
6.03
0.751
3118.4
1
A-2柱
3.55e10
3.769
0.653
14368.7
2
B-2~7柱
3.55e10
6.096
0.753
16569.1
6
C-2~7柱
3.91e10
3.465
0.634
13950.6
6
A-3~7柱
3.91e10
2.631
0.568
12498.3
5
A-8柱
3.91e10
1.975
0.497
10933.9
1
表5.5 第四层柱抗侧刚度

四
层

(KN×m)

根 数

(N/mm)
A1-1柱
0.67e10
6.609
0.826
3487.4
1
246383.5
A-1柱
1.6e10
3.736
0.739
9102
1
B-1，B-8柱
1.6e10
3.485
0.727
10024.8
2
C-1，C-8柱
1.6e10
3.431
0.724
8916
2
A1-2柱
0.67e10
8.783
0.861
3773.3
1
A-2柱
1.6e10
4.974
0.785
9684
2
B-2~7柱
1.6e10
4.644
0.774
10452
6
C-2~7柱
1.6e10
4.572
0.772
9522
6
A-3~7柱
1.6e10
4.472
0.726
8937.6
5
A-8柱
1.6e10
2.606
0.674
8239.2
1

第六章 水平荷载作用下框架的侧移及内力计算
6.1地震作用下框架结构的内力和侧移计算
6.1.1结构基本自振周期的计算
采用能量法计算结构基本自振周期。计算公式为：

和 的计算过程列于表6.1，表6.2。
式中
——质点i的重力荷载代表值；
——各质点的重力荷载代表值作为一组水平荷载时，结构质点i处的水平位移m；
g——重力加速度，；
——考虑非承重墙影响的折减系数，框架结构可取0.6—0.7；框架剪力墙结构可取0.7—0.8；剪力墙结构可取0.9—1.0。
表6.1结构顶点位移计算
层次
（KN）
（KN）
（N/mm）
（mm）
（mm）
4
6314.4
6314.4
246383.5
25.63
278.44
3
8459.2
14773.6
359670.3
41.10
252.81
2
8459.2
23232.8
359670.3
65.59
211.71
1
8863.3
32096.1
219659.3
146.12
146.12

表6.2 能量法计算结构基本自振周期
层次
（KN）
（m）

4
6314.4
0.2784
1757.9
489.4
3
8459.2
0.2528
2138.5
540.6
2
8459.2
0.2117
1790.8
379.1
1
8863.3
0.1461
1294.2
189.2
总计
6981.4
1598.3
本设计中，取=0.65，将上述计算结果代入计算公式：

6.1.2水平地震作用以及楼层地震剪力计算
本多层厂房结构高度未超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切变形为主（房屋高宽比小于4），采用底部剪力法计算横向水平地震作用。
1) 结构等效重力荷载代表值
=0.85=0.85×32096.1=27281.7KN
2) 计算水平地震影响系数
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）得到二类场地第一组特征周期值 =0.35s，由抗震设防烈度为7度得=0.08
由于<<5,所以==（0.35/0.624）×0.08=0.04754
3) 结构总的水平地震作用标准值
==0.04754×27281.7=1297.0KN
4) 由于/=0.624/0.35=1.78>1.4 故需要考虑顶部附加水平地震作用
顶部附加地震作用系数：=0.08+0.07=0.08×0.624+0.07=0.1199
==0.1199×1297.0=155.5KN
（1-）=(1-0.1199)×1297.0=1141.5KN
则各质点的地震作用可由下式计算：

地震作用下各楼层水平地震层间剪力:=（i=1,2,3,4）
表6.3 各楼层地震剪力计算
层次
(m)

(KN×m)

(KN)

(KN)
4
18
6314.4
113659.2
364703.4
0.31165
355.75
355.75
3
14
8459.2
118428.8
0.32473
370.68
726.43
2
9.6
8459.2
81208.3
0.22270
254.22
980.65
1
5.8
8863.3
51407.1
0.14092
160.86
1141.51
6.1.3多遇水平地震作用下位移验算
水平地震作用下框架结构层间位移和顶点位移分别按照下列公式计算：
；

各层的层间弹性位移角，根据《建筑抗震规范》考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹塑性位移角值<1/550。各层层间弹性位移角计算如表6.4。

表6.4各层层间弹性位移角计算
层次

（mm）

4
355.75
246383.5
1.444
11.388
4000
3.61×10
3
726.43
359670.3
2.020
9.944
4400
4.591×10
2
980.65
359670.3
2.727
7.924
4400
6.198×10
1
1141.51
219659.3
5.197
5.197
5800
8.9×10
由此可见，最大层间弹性位移角发生在第一层。
由于8.9×10<1/550=1.1818×10,层间弹性相对转角均满足规范，所以侧移限值满足规范要求。
6.1.4横向框架在水平地震作用下的内力计算
横向框架在水平地震作用下的内力计算采用D值法。下面以1轴线横向框架为例，进行水平地震作用下的框架内力计算。
框架柱端剪力以及弯矩分别按照下列公式计算：
；
；

y=+++;
注：1.为框架柱的标准反弯点高度比；
2. 为上下层梁的线刚度变化时反弯点高度比的修正值；
3. 为上下层高度发生变化时反弯点高度比的修正值；
4.框架柱的反弯点高度比
下面以1轴线框架内力计算为例。
6.1.4.1确定反弯点高度
水平地震作用下的反弯点高度按照倒三角水平力考虑，查表可以得到标准反弯点高度比，以及修正系数、、从而可以算出反弯点高度。计算过程见表6.5。
表6.5 各柱反弯点高度计算
楼层
K

y
h
yh
(1-y)h
A1
轴
4
6.63
0.45
0
0
0
0
1.1
0
0.45
4
1.8
2.2
3
6.63
0.5
0
0
0.909
0
1
0
0.5
4.4
2.2
2.2
2
6.63
0.5
0
0
1
0
1.3
0
0.5
4.4
2.2
2.2
1
6.63
0.55
0
0
0.759
0
0
0
0.55
5.8
3.19
2.61
A
轴
4
8.36
0.45
0
0
0
0
1.1
0
0.45
4
1