框架教學樓結構設計計算書

第一章工程概況1.1工程概況工程名稱為**大學某綜合樓，建筑層數為四層，層高4.5m，女兒墻高1.4m，室內外高差0.6m，建筑總高度20.0m，建筑面積5550m2，采光等級為二級，屋面防水等級為二級，耐火等級為二級，設計使用年限為50年。該工程為大學綜合樓，共有計算機機房12間，實驗室4間（物理和化學實驗室各2間），教師辦公室14間，會議室共5間（大型會議室一間，中型和小型會議室共2間），多媒體教室6間，教室休息室3間。該綜合樓可供1200位學生，30位教師使用。結構安全等級為二級，結構類型為鋼筋混凝土多層框架結構，抗震等級為二級抗震，設防烈度為7度，基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類場地，特征周期為0.35s，地面粗糙度為B類，室外環(huán)境類別為二b類。建筑使用的材料中，每層梁板柱均采用C30的混凝土，梁柱主筋采用HRB400級鋼筋，板的受力筋采用HRB400級鋼筋。箍筋采用HPB235級鋼筋。（1）墻體工程1)“內墻1”水泥砂漿抹面，用于衛(wèi)生間涂料飾面5厚1：2.5水泥砂漿置面壓實趕光素水泥漿一道5厚1：3水泥砂漿（內摻防水劑）掃毛8厚1：1：6水泥石灰膏砂漿打底掃毛3厚外加劑專用砂漿打底刮糙2)“內墻2”混合砂漿抹面，用于其它房間涂料飾面5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂漿找平8厚1：1：6水泥石膏砂漿打底掃毛3厚外加劑專用砂漿打底刮糙3)外墻刷混凝土界面處理劑一道6厚1:3水泥砂漿打底掃毛7厚1:2.5水泥砂漿找平掃毛1.5厚聚氨酯膠粘貼50厚發(fā)泡聚氨酯塊500×300(膠的配比:A料:B料=1:4)7厚聚合物砂漿保護層,配比:膠料:粉料=1:4(重量比)刷外墻涂料（2）地面工程1)“地面1”細實混凝土防潮地面，用于衛(wèi)生間素土夯實60厚C15混凝土墊層刷素水泥漿一道20厚1:3水泥砂漿找平層水乳型橡膠瀝青防水涂料一布(玻纖布)三涂防潮層,撒砂一層粘牢40厚C20細石混凝土刷素水泥漿一道20厚1:2.5水泥砂漿壓實抹光2)“地面2”大理石防潮地面，用于樓梯間、走廊素土夯實150厚3:7灰土夯實80厚C15混凝土(表面撒干水泥砂子壓實抹光)2.5厚高聚物改性瀝青防水涂料(或1.2厚聚氨酯防水涂料),撒砂一層粘牢30厚1:2干硬性水泥砂漿結合層撒素水泥面(灑適量清水)20厚大理石面層,1:1水泥細砂漿擦縫、刷草酸、打蠟3)“地面3”地磚樓防潮地面，用于其它房間內素土夯實60厚C20混凝土墊層水泥漿一道（內摻建筑膠）1：3水泥砂漿找坡層抹平1.5厚聚氨酯防水層20厚1：3干硬性水泥砂漿結合層，表面撒水泥粉8~10厚地磚，干水泥擦縫（3）樓面工程1)“樓面1”細實混凝土防潮樓面，用于衛(wèi)生間現澆鋼筋混凝土樓板刷素水泥漿一道20厚1:3水泥砂漿找平水乳型橡膠瀝青防水涂料一布(玻纖布)四涂防水層,撒砂一層粘牢40厚C20細石混凝土4@200雙向配筋5厚水泥細砂石壓實抹光2)“樓面2”大理石樓面，用于樓梯間、走廊現澆鋼筋混凝土樓板刷素水泥漿一道20厚1:2水泥砂漿找平層5厚M907石材膠粘劑粘貼20厚磨光大理石板,稀水泥漿填縫、刷草酸、打蠟3)“地面3”地磚樓防潮地面，用于其它房間內現澆鋼筋混凝土樓板水泥漿一道（內摻建筑膠）1：3水泥砂漿找坡層抹平1.5厚聚氨酯防水層20厚1：3干硬性水泥砂漿結合層，表面撒水泥粉8~10厚地磚，干水泥擦縫（4）屋面工程1)“屋面1”上人屋面鋪25厚（300×300）預制水泥磚，粗砂掃縫25厚粗砂墊層無紡聚酯纖維布隔離層25厚擠塑板保溫層3厚高聚物改性瀝青防水卷材1.2厚合成高分子防水卷材3厚高聚物改性瀝青防水涂料1.5厚合成高分子防水涂料25厚1:3水泥砂漿找平層1:8水泥膨脹珍珠巖找坡2%，最薄處40厚現澆鋼筋混凝土屋面板（5）頂棚工程“頂棚1”板底涂料頂棚飾面涂料封底漆一道3厚1：0.5：2.5水泥石灰膏砂漿找平5厚1:0.5:3水泥石灰膏砂漿打底掃毛素水泥漿一道甩毛“頂棚2”大型纖維板材吊頂，耐火耐水低面石膏板吊頂飾面滿刮2厚面層耐水膩子找平，面板接縫處貼嵌縫帶，刮膩子抹平板材用自攻螺絲與龍骨固定，中距≤200，螺釘距板邊長≥10，短邊≥15C型輕鋼覆面橫撐龍骨CB60×27，中距≤1200，用掛插件與次龍骨聯結C型輕鋼覆面次龍骨CB60×27，間距≤400，用吊件與鋼筋吊桿聯結后找平10號鍍鋅低碳鋼絲吊桿，中距橫向≤400，縱向≤800，吊桿上部與預留鋼筋吊環(huán)固定現澆鋼筋混凝土板內預留Φ8鋼筋吊環(huán)，中距橫向≤800，縱向≤800（6）踢腳“踢1”用于除衛(wèi)生間的其他房間6厚1:2.5水泥砂漿打底掃毛6厚1:2.5水泥砂漿找平掃毛5厚1:1水泥細砂漿貼8-10厚地磚，稀水泥漿擦縫（7）墻裙“裙1”瓷磚墻裙，用于衛(wèi)生間7厚1:3水泥漿打底掃毛7厚1:3水泥漿找平掃毛8厚1:0.1:2.5水泥石灰膏砂漿結合層貼5厚全瓷釉面磚，白水泥漿擦縫 1.1.4施工及氣候水文地質條件（1）該地區(qū)施工的材料供應，人員供應能夠滿足要求。（2）地質條件：根據現場鉆探所揭露的地層情況，場地內自上而下土層分布以及承載力特征值見表1.1所示：表1.1土層分布及承載力土層厚度（m）土層描述地基變承載力特征值（kN/m2）0.9雜填土不宜做地基持力層3.0素填土1200.9素填土1002.5素填土1505.5素填土130（3）水文條件：地下水較發(fā)育，水位受海水潮汐影響，平均水位在地下1.5m，最大凍土層深度為0.5m，場區(qū)不存在液化土層。冬季采暖計算溫度為－7℃，室內溫度18℃，夏天通風計算溫度為+25℃。（4）氣象條件：該地區(qū)年平均氣溫15度，最高氣溫32度，最低氣溫-8度；年降水量770.4mm，日最大降水量92mm,每小時最大降水量56mm。夏季為東南風，冬季為西北風；基本風壓為0.55kN/m2；基本雪壓：0.40kN/m2。第二章結構布置2.1結構選型本工程為**大學某綜合樓，位于**市**區(qū)，總建筑面積為5550，總高度為19.4m，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g，地震分組為第一組，根據建筑結構特點及地基承載力基礎選為柱下獨立基礎。2.2結構平面布置根據該工程功能要求柱網采用4.5m*8.4m，6.0m*8.4m柱網布置詳見附圖1，樓蓋結構平面布置，結構承重方式詳見附圖1，首層的柱高為6.0m其它各層的柱高為4.5m，各層均有52根柱子，各層板、柱、梁混凝土的強度等級為C30(設計強度：=14.3，=1.43).結構設后澆帶，不設溫度縫。2.3構件尺寸初估2.3.1框架柱截面尺寸初估：柱的截面尺寸采用軸壓比來進行控制，該框架結構的抗震等級為二級，查《建筑抗震設計規(guī)范》表6.3.6可得，其軸壓比限值；?c=14.3N/mm2，各層的重力荷載代表值近似取。由平面結構布置圖圖可知中柱的受荷面積為5.4*6m。根據公式2.1計算：(2.1) 式中kN,a=且取50的倍數。則可得柱截面面積為：取柱截面為正方形，并根據上述計算結果并綜合考慮柱距等其他因素，本設計柱截面尺寸取500mm*500mm2.3.2框架梁截面尺寸初估：梁的截面尺寸按梁高為跨度的1/8～1/12，梁寬為梁高的1/2～1/3進行估算。底層梁混凝土強度等級為C30(設計強度：=14.3，=1.43)。KL1KL4:h=(1/8~1/12)×4500=(375~563)mm,取550mmb=(1/2~1/3)×550=(183~275)mm,取250mmKL2:h=(1/8~1/12)×6000=(500~750)mm,取550mmb=(1/2~1/3)×550=(183~275)mm,取250mmKL3:h=(1/8~1/12)×8400=(700~1050)mm,取750mmb=(1/2~1/3)×700=(233~350)mm,取350mm2.3.3板厚尺寸估計：根據《簡明鋼筋混凝土結構構造手冊》中規(guī)定，雙向板厚度控制在短方向跨度的1/35～1/40，單向板厚度控制在短方向跨度的1/30～1/35,據此可確定樓面板和屋面板的厚度。板厚t=(1/35~1/40)×6000=(150~171)mm，取t=150mm。表2.1梁柱尺寸統(tǒng)計表（單位：mm)構件梁柱名稱KL1KL2KL3KL4Z1Z2位置A-D軸：1-3，4-13軸A-D軸：3-4軸AB/CD:1-13軸BC:1-13軸一層標準層b×h300×600300×700300×750300×500550×550500×5002.4橫向框架計算簡圖的確定考慮到地下土層原因，該結構采用柱下肚里樁基礎，框架柱嵌固于基礎頂面。底層框架柱柱高從基礎頂面算至二層樓面，室內外高差為600mm?；A底面標高為-m，基礎頂面距室外地面的距離為900mm，故底層框架柱高為4500+600+900=6000mm，其它層框架柱高等于層高為4500mm?？蚣芰旱挠嬎汩L度取頂層左右相鄰框架柱中心線之間的距離。由此可知框架計算簡圖如圖2.1所示。 2.5橫向框架梁柱線剛度計算2.5.1框架梁線剛度計算各樓層梁采用層C30的混凝土，則查得Ec=3.0×104mm2，現澆樓面可以做為梁的有效翼緣，增大梁的有效剛度，減少框架側移。為考慮這一有利作用，在計算梁的截面慣性距時，對現澆樓面的中框架取I=2I0，邊框架取I=1.5I0，計算過程見表2.2,表2.3所示。表2.2各層框架橫梁線剛度計算類別位置b(mm)h(mm)Ec(×104N/mm2)I0=(bh3/12)(mm4)l0(mm)系數i0=(α×EcI0/l0)()邊跨1，13AB30075031.055×101084001.55.6520×1010BC30050033.125×10930001.54.688×1010CD30075031.055×101084001.55.652×1010中跨（1）2AB30075031.055×101084001.55.652×1010BC30050033.125×109300026.25×1010CD30075031.055×1010840027.536×1010中跨（2）4，5，9，10AB30075031.055×1010840027.536×1010BC30050033.125×109300026.25×1010CD30075031.055×101084001.55.652×1010中跨（3）其他AB30075031.055×1010840027.536×1010BC30050033.125×109300026.25×1010CD30075031.055×1010840027.536×10102.5.2框架柱線剛度計算各層柱均采用C30混凝土，查得Ec=3.0×104mm2,計算過程見下表2.4所示表2.4柱子線剛度計算ic=(EcI0)/l0層數Ec(×104N/mm2)hc(mm)I0(mm4)l0(mm)ic()4層3500520833333345003.472×10103層3500520833333345003.472×10102層3500520833333345003.472×10101層3550762552083360003.813×1010注：經以上計算可得，不同橫向框架中梁柱的線剛度如下圖所示。（單位:)圖2.21，13軸框架梁柱的線剛度圖2.32，4，5，9，10軸框架梁柱的線剛度圖2.4其他軸框架梁柱的線剛度2.6結構樓層抗側剛度計算結構樓層的抗側剛度的計算按公式2.2：(2.2) 式中： ：抗側剛度修正系數，：柱子的抗側剛度，：柱子的高度：對于底層采用公式，詳細結果見表2.5所示；對于標準層采用公式，詳細結果見表2.7，表2.9所示。表2.5底層結構樓層抗側剛度修正系數計算類別位置i1(×1010)()i2(×1010)()i0(×1010)()Kα邊跨1,13A軸/邊柱105.6523.8131.4820.568D軸/邊柱205.6523.8131.4820.568B軸/中柱15.6524.6883.8132.7120.681C軸/中柱24.6885.6523.8132.7120.681中跨（1）2A軸/邊柱105.6523.8131.4820.568D軸/邊柱207.5363.8131.9760.623B軸/中柱15.6526.253.8133.1210.707C軸/中柱26.257.5363.8133.6160.733中跨（2）4，5，9，10A軸/邊柱107.5363.8131.9760.623D軸/邊柱205.6523.8131.4820.568B軸/中柱17.5366.253.8133.6160.733C軸/中柱25.6526.253.8133.1210.707中跨（3）其他A軸/邊柱107.5363.8131.9760.623D軸/邊柱207.5363.8131.9760.623B軸/中柱17.5366.253.8133.6160.733C軸/中柱26.257.5363.8133.6160.733將表2.5計算出α代入公式，則可得到底層結構樓層抗側剛度，計算過程見表2.6所示。表2.6底層結構樓層抗側剛度計算類別位置αi0(×1010)()l0(mm)D（N/mm)數量邊跨1,13A軸/邊柱10.5683.81360007219.282D軸/邊柱20.5683.81360007219.282B軸/中柱10.6813.81360008655.512C軸/中柱20.6813.81360008655.512中跨（1）2A軸/邊柱10.5683.81360007219.281D軸/邊柱20.6233.81360007918.331B軸/中柱10.7073.81360008985.971C軸/中柱20.7333.81360009316.431中跨（2）4，5，9，10A軸/邊柱10.6233.81360007918.334D軸/邊柱20.5683.81360007219.284B軸/中柱10.7333.81360009316.434C軸/中柱20.7073.81360008985.974中跨（3）其他A軸/邊柱10.6233.81360007918.336D軸/邊柱20.6233.81360007918.336B軸/中柱10.7333.81360009316.436C軸/中柱20.7333.81360009316.436合計437514.63表2.7二層結構樓層抗側剛度修正系數計算類別位置i1(×1010)()i2(×1010)()i3(×1010)()i4(×1010)()i0(×1010)()Kα邊跨1,13A軸/邊柱105.65205.6523.471.6290.449D軸/邊柱205.65205.6523.471.6290.449B軸/中柱15.6524.6885.6524.6883.472.980.598C軸/中柱25.6524.6885.6524.6883.472.980.598中跨（1）2A軸/邊柱105.65205.6523.471.6290.449D軸/邊柱207.53607.5363.472.1720.521B軸/中柱15.6526.255.6526.253.473.430.632C軸/中柱27.5366.257.5366.253.473.9730.665中跨（2）4，5，9，10A軸/邊柱107.53607.5363.472.1720.521D軸/邊柱205.65205.6523.471.6290.449B軸/中柱17.5366.257.5366.253.473.9730.665C軸/中柱25.6526.255.6526.253.473.430.632中跨（3）其他A軸/邊柱107.53607.5363.472.1720.521D軸/邊柱207.53607.5363.472.1720.521B軸/中柱17.5366.257.5366.253.473.9730.665C軸/中柱27.5366.257.5366.253.473.9730.665將表2.7計算出α代入公式，則可得到底層結構樓層抗側剛度，計算過程見表2.8所示。表2.8二層結構樓層抗側剛度計算類別位置αi0(×1010)()l0(mm)D（N/mm)數量邊跨1,13A軸/邊柱10.4493.4745009232.772D軸/邊柱20.4493.4745009232.772B軸/中柱10.5983.47450012296.652C軸/中柱20.5983.47450012296.652中跨（1）2A軸/邊柱10.4493.4745009232.771D軸/邊柱20.5213.47450010713.31B軸/中柱10.6323.47450012995.791C軸/中柱20.6653.47450013674.371中跨（2）4，5，9，10A軸/邊柱10.5213.47450010713.34D軸/邊柱20.4493.4745009232.774B軸/中柱10.6653.47450013674.374C軸/中柱20.6323.47450012995.794中跨（3）其他A軸/邊柱10.5213.47450010713.36D軸/邊柱20.5213.47450010713.36B軸/中柱10.6653.47450013674.376C軸/中柱20.6653.47450013674.376合計611850.87經以上計算結果可得，橫向框架層間抗側剛度如表2.11所示。表2.11橫向框架層間抗側剛度（N/mm)層次1234合計437514.63611850.87611850.87611850.87由表2.11可知，∑D1/∑D2=437514.63/611850.87=0.715>0.7，故該框架為規(guī)則框架。第3章荷載計算3.1豎向永久荷載標準值的計算3.1.1屋面結構荷載計算上人屋面單位：kN/㎡鋪25厚（300×300）預制水泥磚，粗砂掃縫0.025×19.8=0.49525厚粗砂墊層0.025×18=0.455厚擠塑板保溫層0.025×0.5=0.01253厚高聚物改性瀝青防水卷材0.003×0.3=0.00091.5厚合成高分子防水卷材0.0015×0.3=0.0003625厚1:3水泥砂漿找平層0.025×20=0.51:8水泥膨脹珍珠巖找坡2%，最薄處40厚0.12×10=1.2150厚現澆鋼筋混凝土屋面板0.15×25=3.75合計6.413.12樓面結構計算荷載1“樓面1”細實混凝土防潮樓面，用于衛(wèi)生間150厚現澆鋼筋混凝土樓板0.15×25=3.7520厚1:3水泥砂漿找平0.02×20=0.440厚C20細石混凝土4@200雙向配筋0.04×25=15厚水泥細砂石壓實抹光0.005×20=0.1合計5.252“樓面2”大理石樓面，用于樓梯間、走廊150厚現澆鋼筋混凝土樓板0.15×25=3.7520厚1:2水泥砂漿找平層0.02×20=0.420厚磨光大理石板,稀水泥漿填縫、刷草酸、打蠟0.02×28=0.56合計4.713“地面3”地磚樓防潮地面，用于教室，辦公室內150厚現澆鋼筋混凝土樓板0.15×25=3.7520厚1：3水泥砂漿找坡層抹平0.02×20=0.420厚1：3干硬性水泥砂漿結合層，表面撒水泥粉0.02×20=0.48~10厚地磚，干水泥擦縫0.01×25=0.25合計4.83.1.3梁自重的計算根據公式G=b×h×r砼+2×h×l×r灰（b：梁寬；r砼：混凝土容重；r灰：抹灰層容重）詳細結果見表3.1所示表3.1各層梁重量編號截面永久荷載值(kN/m)各層總長度（m）各層總重量（kN）首層標準層頂層首層標準層頂層1300×6004.9082402402401177.921177.921177.922300×7005.72631.231.231.2178.65178.65178.653300×5004.09454545183.89183.89183.894300×7506.135218.4218.4218.41544.741544.741544.74合計3085.23085.23085.2注：梁的兩側粉刷按每側20mm考慮，=25kN/m3，=17kN/m33.1.4柱自重的計算根據公式（b:柱寬；h：柱高；：混凝土容重；：抹灰層容重）詳細結果見表3.2所示。表3.2柱自重計算編號截面永久荷載值(kN/m)各層總長度(m)各層總重量(kN)首層標準層頂層首層標準層頂層1550×5508.3105312002592.88002500×5006.93023423401621.621621.62合計2592.881621.621621.62注：柱的粉刷按每側20mm考慮，=25kN/m3，=17kN/m33.1.5墻體自重的計算1上人屋面的女兒墻240厚加砌混凝土砌塊7厚聚合物砂漿保護層配比：膠料：粉料=1：41.5厚聚氨酯膠巾30厚發(fā)泡聚氨酯500×3007厚1：2.5水泥砂漿找平掃毛6厚1：3水泥砂漿打底掃毛200毫米鋼筋混凝土壓頂合計女兒墻長：（8.4×2＋2.4－0.24）×2＋（4.5×4＋6×7＋7.8＋0.24)×2=169.2m女兒墻重：169.2×3.26=551.59kN2外墻荷載計算5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂漿找平0.005×12=0.068厚1：1：6水泥石膏砂漿打底掃毛0.008×12=0.0963厚外加劑專用砂漿打底刮糙0.003×20=0.06240厚加氣混凝土砌塊0.24×5.5=1.326厚1:3水泥砂漿打底掃毛0.006×20=0.127厚1:2.5水泥砂漿找平掃毛0.007×20=0.1450厚發(fā)泡聚氨酯塊500×300(膠的配比:A料:B料=1:4)0.05×0.5=0.0257厚聚合物砂漿保護層,配比:膠料:粉料=1:4(重量比)0.007×17=0.119合計1.94內墻荷載計算（1）“內墻1”水泥砂漿抹面，用于衛(wèi)生間5厚1：2.5水泥砂漿置面壓實趕光0.005×20=0.15厚1：3水泥砂漿（內摻防水劑）掃毛0.005×20=0.18厚1：1：6水泥石灰膏砂漿打底掃毛0.008×12=0.0963厚外加劑專用砂漿打底刮糙0.003×20=0.06200厚加氣混凝土砌塊5.5×0.2=1.13厚外加劑專用砂漿打底刮糙0.003×20=0.068厚1：1：6水泥石灰膏砂漿打底掃毛0.008×12=0.0965厚1：3水泥砂漿（內摻防水劑）掃毛0.005×20=0.15厚1：2.5水泥砂漿置面壓實趕光0.005×20=0.1合計1.812（2)“內墻2”混合砂漿抹面，用于其它房間5厚1：0.5：2.5水泥石膏砂漿找平0.005×12=0.068厚1：1：6水泥石膏砂漿打底掃毛0.008×12=0.0963厚外加劑專用砂漿打底刮糙0.003×20=0.06200厚加氣混凝土砌塊0.2×5.5=1.13厚外加劑專用砂漿打底刮糙0.003×20=0.068厚1：1：6水泥石膏砂漿打底掃毛0.008×12=0.0965厚1：0.5：2.5水泥石膏砂漿找平0.005×12=0.06合計1.532各墻體自重的計算詳細結果如下所示（一）外墻折算高度的計算h折：一層：D軸/1-13軸：h折=[61.2×（5.1－0.6）－2.4×（2.7×6+2.4+3.0×2＋1.8×8）]/61.2=2.971mA軸/1-13軸：h折=[61.2×（5.1－0.6）－2.4×（2.7×6＋2.4＋1.8×10）－2.4×3.0×4]/61.2=2.806mAB/CD跨：BC跨：標準層：D軸/1-13軸：A軸/1-13軸：AB/CD跨：BC跨：則外墻的自重計算見表3.4所示。表3.4外墻自重計算序號作法位置折算高度(m)線荷載(kN/m)各層長度（m)各層重量(kN)一層標準層一層標準層一層標準層一層標準層1外墻A軸/1-13軸2.8062.3275.4444.51461.261.8333.173278.9652外墻D軸/1-13軸2.9712.3855.7644.62761.261.8352.757285.9493外墻AB/CD跨4.354.358.4398.43931.431.6264.985266.6724外墻BC跨2.1512.8724.1735.5724.95.020.44827.86合計重量971.36859.45（注：外墻是240厚加氣混凝土砌塊，外墻面做50mm厚發(fā)泡聚氨酯塊保溫，內墻面為噴涂料）（2）內墻折算高度的計算:一層：B軸/1-12軸：C軸/1-12軸：AB跨：CD跨：標準層：B軸/1-13軸：C軸/1-13軸：AB跨：CD跨：則內墻的自重計算見表3.5所示。表3.5內墻自重計算序號作法位置折算高度(m)線荷載(kN/m)各層長度（m)各層重量(kN)一層標準層一層標準層一層標準層一層標準層1內墻1，2B軸/1-13軸2.9022.7684.4464.24150.361.8223.634262.0942內墻1，2C軸/1-13軸2.7452.8554.2054.37450.350.8211.512222.23內墻1，2AB跨3.6123.755.5345.74562.863.2347.535363.0844內墻1，2CD跨3.753.755.7455.74570.6571.1405.884408.47合計重量1188.571255.854．衛(wèi)生間墻體自重的計算(1)200高素混凝土重量：內墻:=1\*GB3①[(8.4－0.55)×3＋（7.8-0.55）]×0.20×(24×0.2－1.1)=22.9kN=2\*GB3②[(8.4－0.55)×3＋（6.0-0.55）]×0.20×(24×0.2－1.1)=21.46kN外墻：=1\*GB3①(7.8－0.55)×0.20×(24×0.24－1.32)=6.44kN=2\*GB3②(6.0－0.55)×0.20×(24×0.24－1.32)=4.84kN(2)1.2米以下灰砂磚的重量：內墻:[(8.4－0.55)×3＋(7.8－0.55)]×1.2×(18×0.2－1.1)=92.4kN[(8.4－0.55)×3＋(6.0－0.55)]×1.2×(18×0.2－1.1)=79.34kN外墻：(7.8－0.55)×1.20×(18×0.24－1.32)=26.1kN(6.0－0.55)×1.20×(18×0.24－1.32)=19.62kN衛(wèi)生間墻體的自重:22.9＋21.46＋6.44＋4.84+92.4+79.34+26.1+19.62=273.1kN5.墻下部3皮磚及上部斜砌灰砂磚的自重計算外墻計算：一層：(61.2+61.2+31.4+4.9)×0.3×(18×0.24－1.32)=142.83kN標準層：(61.8+61.8+31.6+5.0)×0.3×(18×0.24－1.32)=144.18kN內墻計算：一層：(50.3+50.3+62.8+70.65)×0.3×(18×0.2－1.1)=226.09kN標準層：(61.8+50.8+63.2+71.1)×0.3×(18×0.2－1.1)=238.51kN墻內構造柱自重的計算(1）一層構造柱窗下構造柱A軸：B軸：C軸：D軸：填充墻內構造柱：一層構造柱總重量：29.484+8.19+6.552+33.69+79.073=156.989kN(2)二三層構造柱：窗下構造柱：A軸：B軸：C軸：D軸：填充墻內構造柱二三層構造柱總重量：19.207+11.466+6.552+17.185+76.378=130.788kN（3）四層構造柱：窗下構造柱：A軸：B軸：C軸：D軸：填充墻內構造柱四層構造柱總重量：19.207+11.466+6.552+17.185+72.868=127.278kN（4）女兒墻中的構造柱：（23+23+7+7）×0.24×（25×0.24×1.4-3.26）=74.016kN則構造柱的自重計算見表3.6所示表3.6墻內構造柱自重計算（單位：kN)層次位置合計A軸B軸C軸D軸填充墻女兒墻一層29.4848.196.55233.6979.073156.989二層19.20711.4666.55217.18576.378130.788三層19.20711.4666.55217.18576.378130.788四層19.20711.4666.55217.18572.86874.016201.294門窗自重的計算1）一層的計算：(1)門的計算M1（1，8m2.4m)(木門)1.82.412=51.84㎡M2（1.0m×2.4m)(玻璃門）1.02.45=12㎡M3(2.4m2.4m)(玻璃門)2.42.41=5.76M4(0.9m2.4m)(木門)0.92.44=8.64M5(2.0m3.0m)(玻璃門)2.03.02=12M6(2.4m3.0m)(玻璃門)2.43.04=28.8M7(1.0m2.4m)(木門)1.02.44=9.6合計75.08㎡（58.56㎡）門的重量：（2）窗的計算C1(1.8m2.4m)1.82.418=77.76C2(2.7m2.4m)2.72.411=71.28C3(2.4m2.4m)2.42.42=11.52C4(3.0m2.4m)3.02.42=14.4C5(2.1m0.9m)2.10.97=13.23C6(1.8m0.9m)1.80.92=3.24C7(3.6m2.4m)3.62.41=8.64合計200.07㎡窗的重量200.07×0.45=90.032kN二、三、四層的計算(1)門的計算M1（1.8m2.4m)(木門)1.82.413=56.16㎡M2（1.0m×2.4m)(玻璃門）1.02.46=14.4㎡M3(2.4m2.4m)(玻璃門)2.42.41=5.76M4(0.9m2.4m)(木門)0.92.44=8.64M7(1.0m2.4m)(木門)1.02.44=9.6合計74.4㎡（20.16㎡）門的重量：（2）窗的計算C1(1.8m2.4m)1.82.422=95.04C2(2.7m2.4m)2.72.411=71.28C3(2.4m2.4m)2.42.42=11.52C4(3.0m2.4m)3.02.42=14.4C5(2.1m0.9m)2.10.99=17.01C6(1.8m0.9m)1.80.92=3.24合計212.49㎡窗的重量212.49×0.45=95.621kN則門窗的自重計算見表3.7所示。表3.7門窗自重計算(單位：kN)層次類別合計門的自重窗的自重一層41.36890.032131.4二層23.95295.621119.573三層23.95295.621119.573四層23.95295.621119.5738．窗臺壓頂自重的計算1）一層窗臺壓頂自重的計算C1(1.8m2.4m)C2(2.7m2.4m)C3(2.4m2.4m)C4(3.0m2.4m)C5(2.1m0.9m)C6(1.8m0.9m)C7(3.6m2.4m)合計83.113㎡2）二、三、四層窗臺壓頂自重的計算C1(1.8m2.4m)C2(2.7m2.4m)C3(2.4m2.4m)C4(3.0m2.4m)C5(2.1m0.9m)C6(1.8m0.9m)合計90.912㎡則窗臺壓頂的自重計算見表3.8所示。表3.8窗臺壓頂的自重計算(單位：kN)層次一層二層三層四層合計83.11390.91290.91290.9123.2豎向可變荷載標準值計算根據《建筑結構荷載規(guī)范》表4.1.1和表4.3.1可得活荷載標準值如表3.9所示：表3.9活荷載標準值取值表教室走廊上人屋面2.0kN/m22.0kN/m2樓面2.5kN/m23.5kN/m2根據《建筑結構荷載規(guī)范》6.1.1條可知屋面雪荷載標準值計算如下：式中：為屋面積雪荷載分布系數，取=1.0為基本雪壓，取=0.4（注：屋面均布活荷載，不應與雪荷載同時組合。）3.3橫向水平風荷載標準值計算3.3.1橫向水平風荷載的計算根據《建筑結構荷載規(guī)范》7.1.1條可知風荷載標準值計算按公式8.1： (8.1) 式中：—Z高度處的風振系數；—風荷載體型系數；—風壓高度變化系數；—基本風壓，查《建筑結構荷載規(guī)范》可得本地區(qū)的基本風壓為0.55kN/m2《建筑結構荷載規(guī)范》中7.4.1規(guī)定，對于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋以及基本自振周期的各種高聳結構以及大跨度屋蓋結構，均應考慮風壓脈動對結構發(fā)生順風向風振的影響。由于本工程的建筑高度為19.4m<30m，故可以不考慮脈動風壓的影響，取βZ=1.0。查《建筑結構荷載規(guī)范》的表8.3.1可得風荷載體型系數。如下圖3.1所示圖3.1風載體型系數表3.10水平風荷載標準值的計算層數高度（z/m)=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③15.11.00.8-0.5-0.71.00.550.44-0.275-0.30829.61.00.8-0.5-0.71.00.550.44-0.275-0.308314.11.1070.8-0.5-0.71.00.550.487-0.304-0.426418.61.2020.8-0.5-0.71.00.550.529-0.331-0.463表3.11水平風荷載計算層數ω（kN/m2）迎風面積(m2)Wiz（kN）Wz(kN)①②③①②③①②③10.44-0.275-0.308328.08328.0897.68144.36-90.22-30.09234.5820.44-0.275-0.308307.35307.3591.35135.23-84.52-28.14219.7530.487-0.304-0.426307.35307.3591.35149.68-93.43-38.92243.1140.529-0.331-0.463249.3249.374.1131.88-82.52-34.31214.4注：迎風面積除頂層外其于各層取上下層各一半，頂層取下一層的一半上部取至女兒墻的頂部。3.3.2橫向水平風荷載作用下的側移計算由公式計算可以得到各層的層間剪力。再由公式可得層間位移以及頂點位移。計算過程見表3.12所示。表3.12水平風荷載作用下的側移計算層數F（kN）V（kN）ΣDi（N/mm）層間位移Δ（mm）頂點位移ui（mm）層高hi（mm）層間轉角θe4214.4214.4611850.870.350.3545001/128573243.11457.51611850.870.7481.09845001/60162219.75677.26611850.871.1072.20545001/40651234.58911.84437514.632.0844.28951001/2159由上表得最大層位移角為01/2159小于1/550=0.0018。滿足《高層建筑鋼筋混凝土結構技術規(guī)程》第4.6.3條所規(guī)定的極限值[θ]=1/550，而且結構頂點位移與總高度之比1/12857小于1/550，因此結構的水平位移滿足要求。3.4橫向水平地震作用的計算3.4.1樓梯間的荷載計算（1）確定斜板厚度t：斜板水平投影凈長ln1=4.48m,ln2=3.92m斜板斜向凈長：,斜板厚度取150mm（2）樓梯間1（主樓梯間）自重計算：表3.13斜板自重的計算荷載各類計算公式結果（kN）鋸齒形板的自重1/2×0.32×0.15×15×6.0×25＋0.15×6.0×4.95×25165.38大理石板0.02×28×(6.0×4.48+6.0×4.5)30.1720厚1：2水泥砂漿找平層0.02×20×(6.0×4.48+6.0×4.5)21.55合計217.1表3.14平板自重的計算荷載各類計算公式結果（kN）大理石板0.02×28×(2.23+1.7)×6.013.220厚1：2水泥砂漿找平層0.02×20×(2.23+1.7)×6.09.432現澆鋼筋砼板0.15×25×(2.23×1.7)×6.088.43合計111.06樓梯間1自重：217.1+111.06=328.16kN樓梯間2（次樓梯間）自重的計算：表3.15斜板自重的計算荷載各類計算公式結果（kN）鋸齒形板的自重1/2×0.28×0.15×15×4.5×25＋0.15×4.5×4.45×25110.53大理石板0.02×28×(4.5×4.48+4.5×4.5)22.6320厚1：2水泥砂漿找平層0.02×20×(4.5×4.48+4.5×4.5)16.16合計149.32表3.16平板自重的計算荷載各類計算公式結果（kN）大理石板0.02×28×(2.23+2.66)×4.512.3220厚1：2水泥砂漿找平層0.02×20×(2.23+2.66)×4.58.8現澆鋼筋砼板0.15×25×（2.23+2.66）×4.582.52合計103.64樓梯間2自重：149.32+103.64=252.96kN3.4.2重力荷載代表值計算根據重力荷載代表值的表達式：（1）屋面處重力荷載代表值=結構和構配件自重+0.5雪荷載標準值

（2）樓面處重力荷載代表值=結構和構配件自重+0.5活荷載標準值可計算得各層的重力荷載代表值，計算如下所示。（1）屋頂樓梯間的重力荷載的代表值：=[屋面荷載×S屋+女兒墻的自重+?×Σ屋頂樓梯間柱、墻的自重+Σ屋頂樓梯間梁的自重]+0.5×屋面雪荷載×S屋＋樓梯間的自重（2）第三，二層的重力荷載的代表值G2：,G2=[樓面荷載×S樓+?×Σ三四層柱、墻的自重+Σ三層梁的自重]+0.5×樓面可變荷載×S樓＋樓梯間的自重（3）第一層的重力荷載的代表值：=[樓面荷載×S樓+?×Σ一二層柱、墻的自重+Σ一層梁的自重]+0.5×樓面可變荷載×S樓＋樓梯間的自重經以上計算可得，重力荷載代表值見圖3.2所示。圖3.2質點的重力荷載代表值3.4.3結構自振周期的計算（1）計算結構的假想頂點側移：根據上面算出的各樓層的重力荷載代表值Gi，采用假想頂點位移法，計算出結構的假想頂點側移，計算過程見表3.17所示。表3.17結構假想頂點側移計算表層數Gi（kN）Vi（kN）ΣDi（N/mm）層間相對側移Δ（mm）μT(mm)416459.616459.6611850.8726.9322.45317335.633795.2611850.8755.23295.55217335.651130.8611850.8783.57240.32117449.868580.6437514.63156.75156.75注：Vi為上部各樓層Gi的累計，頂點的側移μT為下部各樓層層間相對側移Δ的累加（2）計算結構的自振周期T1：《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》中規(guī)定：對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結構、框架-剪力墻結構和剪力墻結構，其基本自振周期可按公式3.2計算： (3.2) 式中：為基本周期調整系數，查《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》可得：考慮填充墻對框架自振周期影響的折減系數，框架結構取0.8~0.9，該框架取0.8。為框架結構的頂點假想位移。本框架的結構的頂點假想位移，代入公式可得3.4.4水平地震作用及樓層地震剪力的計算（1）水平地震作用計算根據《建筑設計抗震規(guī)范》規(guī)定，對于高度不超過40米，剪切變形為主，且質量和剛度沿著高度方向分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可以采用底部剪力法等簡化方法計算抗震作用。由于本框架的高度為20.0m，因此可采用底部剪力法計算抗震作用。本工程的場地為Ⅱ類場地，抗震設防烈度為7度，基本加速度為0.15g，在設計地震分組為第一組情況下，由《建筑設計抗震規(guī)范》表5.1.4-1可查得，水平地震影響系數的最大值αmax為0.12。查表5.1.4-2可得特征周期值。結構總水平地震作用標準值應按公式3.3計算，（3.3）（3.4）(3.5)式中—結構總水平地震作用標準值；α1—相應于結構基本自振周期的水平地震影響系數；—結構等效總重力荷載，單質點應取總重力荷載代表值，多質點可取總重力荷載代表值的85%；質點i水平地震作用標準值；、分別為集中于質點i，j的重力荷載代表值；、分別為質點i，j的計算高度；頂部附加地震作用系數頂部附加地震作用由于T1=0.772s>1.4Tg=1.4×0.35s=0.49s，則應考慮頂點附加地震作用。則頂點的附加水平地震作用為由式子3.4可得到的具體計算過程。見表3.18所示。表3.18Fi計算表層次Hi（m）Gi（kN）GiHi（kN·m）FEK（1-δn）（kN）Fi（kN）Vi（kN）420.916459.6344005.60.3862981.11603.101603.10315.017335.62600340.2922981.1870.482473.58210.517335.6182023.80.2052981.1611.133084.7116.017449.8104698.80.1182981.1351.773433.5（注：考慮局部突出屋頂部分的鞭梢效應，屋頂樓梯間的樓層剪力。）各質點水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布圖如圖3.3所示。圖3.3橫向水平地震作用下的位移驗算圖（單位：kN）水平地震作用下的側移計算水平地震作用下的層間位移Δ，，頂點的位移計算過程見下表3.19所示。表3.19水平地震作用下的側移計算表層次層間剪力Vi（kN）層間剛度Di（N/mm）層間位移Δ（mm）頂點位移ui（mm）層高hi（mm）層間轉角θe41603.10611850.872.62019.55345001/171832473.58611850.874.04316.933145001/111323084.71611850.875.04212.8945001/89313433.5437514.637.8487.84860001/765由表3.16可知，最大層間彈性位移角發(fā)生在第1層，其值為1/765，小于《建筑設計抗震規(guī)范》規(guī)定的位移極限值，而且結構頂點位移與總高度之比1/1007小于1/550，因此結構的頂點位移滿足要求。3）剪重比的計算《建筑設計抗震規(guī)范》第5.2.5條，抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震剪力應符合公式3.5的要求(3)式中：——第i層對應于水平地震作用標準值的樓層剪力；——剪力系數，查《建筑設計抗震規(guī)范》表5.2.5可得到樓層最小地震剪力系數值，本工程的?！趈層的重力荷載代表值。則剪重比的計算表格見表3.20所示。表3.20剪重比計算表層次層間剪力Vi（kN）Gi（kN）∑Gi（kN）剪重比41603.1016459.616459.60.09732473.5817335.633795.20.07323084.7117335.651130.80.06013433.517449.868580.60.050由表中的計算結果可得，第一層的剪重比最小0.050>,滿足規(guī)范的要求。第4章內力計算與內力組合4.1計算單元與計算簡圖4.1.1計算單元 取=7\*GB3⑦軸所對應的框架進行計算，見圖4.1。該框架受到該單元內屋（樓）面直接傳給該框架的荷載，和計算單元范圍內的其余樓面荷載通過縱向框架梁以集中荷載的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點上。4.1橫向框架的計算單元4.1.2計算簡圖選取的=7\*GB3⑦軸的框架的計算簡圖見圖4.2所示。注：首層的抗側剛度，其余層的抗側剛度為4.2豎向永久荷載作用下的內力計算由于本工程所采用的板均是雙向板，根據雙向板的傳力性能，板的荷載傳到梁上為三角形荷載和次梁傳遞的集中荷載,計算方法如下。4.2.1豎向永久荷載作用下的線荷載的計算1．屋面CD跨：板傳來的荷載（三角形荷載）梁自重（300×750）BC跨：板傳來的荷載（三角形荷載）梁自重（300×500）AB跨：板傳來的荷載（三角形荷載）梁自重（300×750）2.樓面CD跨：板傳來的荷載（三角形荷載）梁自重（300×750）BC板：板傳來的荷載（三角形荷載）梁自重（）AB跨：板傳來的荷載（三角形荷載）梁自重（300×750）墻體自重豎向永久荷載作用下板傳來的線荷載（梯形荷載或三角形荷載）詳細結果見下表4.1所示。表4.1永久荷載作用下的梯形荷載或三角形荷載類別位置板傳來荷載(kN/m)屋面CD跨26.922BC跨19.23AB跨26.922樓面CD跨20.16BC跨14.13AB跨20.16注：（梯形荷載或三角形荷載=板傳來的荷載）豎向永久荷載作用下的均布荷載詳細結果見下表4.2所示。表4.2永久荷載作用下的均布荷載類別位置梁自重(kN/m)墻體自重(kN/m)合計(kN/m)屋面CD跨6.13506.135BC跨4.0904.09AB跨6.13506.135樓面CD跨6.1356.82512.96BC跨4.0904.09AB跨6.1356.82512.96注：（豎向永久荷載作用下的均布荷載=梁自重+墻體自重）4.2.2豎向永久荷載作用下的集中荷載的計算1．屋面D軸：板傳來的荷載梁自重墻體自重（女兒墻）次梁：板傳來的荷載梁自重C軸：板傳來的荷載梁自重B軸：板傳來的荷載梁自重次梁：板傳來的荷載梁自重A軸：板傳來的荷載梁自重墻體自重（女兒墻）樓面D軸:板傳來的荷載梁自重墻體自重（外墻）次梁：板傳來的荷載梁自重C軸：板傳來的荷載梁自重墻體自重（內墻）B軸：板傳來的荷載梁自重墻體自重（內墻）次梁：板傳來的荷載梁自重A軸板傳來的荷載梁自重墻體自重（外墻）柱下集中荷載的詳細結果見下表4.3