1、1第一章 结构选型及布置本次设计采用全现浇钢筋混凝土框架结构，结构平面布置简图见附图。本次毕业设计结构计算要求手算一榀框架。针对本教学楼的建筑施工图纸，选择 HM 轴交 轴横向框架为手算对象。本计算书除特别说明外，所有计算、选型、材料、图纸均为 HM 轴交轴横向框架数据。梁、柱、板的选择如下：1.1 梁的有关尺寸（1）长跨横向框架梁： ,mlh50612取 h=600mm, b=250mm，短跨横向框架梁（楼道）： ，取 h=400mm，b=250mm 。72l（2）纵向框架梁： ，由于纵向布置窗，所以纵向框架梁兼过梁，取lh354012h=500mm，b=250mm 。1.2 柱的选择根据梁
2、的截面选择及有关屋面、楼面的做法，可初略确定柱的尺寸为 方柱。经验算可满m50足有关轴压比的要求。1.3 板的选择采用全现浇板，可根据荷载以及梁的尺寸确定板的厚度为 。m120第二章 号轴线框架计算2.1 计算任务计算作用于 HM 轴交 轴线的恒载、活载、风荷载以及由这些荷载引起的各层梁、柱的内力。恒载、活载作用下梁端弯矩计算采用弯矩两次分配法；风载作用下的内力计算采用 D 值法；地震作用采用底部剪力法。2.2 计算简图的几何尺寸的确定该房屋主体结构共 5 层，一到五层层高 4.2m。该框架结构的计算简图如图 3.1 所示。屋盖和楼盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板厚度取 120mm。梁截面高度按
3、跨度的 估算，而且梁的截面尺寸应满足承载力、l)812(刚度以及延性的要求。梁截面宽度可取 梁高，同时不宜小于 柱宽，且不应小于 250mm。h)213(框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式计算：ENFgncNcAf式中：N 为柱组合的轴压力设计值； F 为按简支状态计算的柱的负载面积； 为折算在单位建筑面积上的重力Eg荷载代表值，近似取 18KN/ ； 为考虑地震作用组合后柱的轴压力增大系数，边柱取 1.3，不等跨内柱取2m1.25；n 为验算截面以上的楼层层数。由于该框架结构抗震等级为二级，其轴压比限值 0.8。N2图 2.1 框架结构几何尺寸简图1、梁的截面计算（1）横向框架
4、梁：长边跨： ，取 h=600mm, b=250mm ；mlh50612短边跨（楼道）： ，取 h=400mm，b=250mm 。72l（2）纵向框架梁：，则取 h=500mm，b=250mm。lh3540122、柱截面计算3边柱： ，取 ；321.345.180548.667Ac mm50，取 ；. 1.74中柱： ，取321.254.18056.867c502.3 荷载计算2.3.1 自重计算1、屋面及楼面永久荷载标准值（1）屋面（不上人）：40 厚细石混凝土保护层 2/8.04.2mKN150 厚水泥蛭石保温层（兼做找坡） 7511.5 厚合成高分子防水涂料 720 厚水泥砂浆找平层 2
5、/.0.120 厚钢筋混凝土板 32515 厚天棚抹灰 61小计： /4.mKN（2）2-5 层楼面：12 厚 1：2 水泥砂浆石子磨光（包括水泥砂浆结合层） 18 厚 1：3 水泥砂浆找平层（包括素水泥砂浆结合层）共重： 2/65.0120 厚钢筋混凝土 2/31.15 厚天棚抹灰 6.07KN小计： 2m/9.KN2、梁、柱、墙、门、窗重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，其计算过程详见表 2.1。表 2.1 梁、柱重力荷载标准值构件 /bm/h3/kNm/gkNm/ln/iGkN/ik长跨横梁 0.25 0.48 25 1.05 3.150 5.9
6、70 5 94.03短跨横梁 0.25 0.28 25 1.05 1.838 2.250 5 20.67纵梁 0.25 0.38 25 1.05 2.494 4.000 15 149.64264.341 层柱 0.50 0.50 25 1.10 6.875 5.200 1 35.7525 层柱 0.50 0.50 25 1.10 6.875 4.200 4 115.51 层柱 0.40 0.40 25 1.10 44 5.200 1 22.8825 层柱 0.40 0.40 25 1.10 4.4 4.200 4 73.92248.05表中 为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数
7、；n 表示构件数量；g 表示单位长度构件的重力荷载；梁的长度取净长；柱长度取层高。仅对第 HM 轴交轴线的横向框架进行计算，计算单元宽度为 4.5m。因板的自重已计入楼面（屋面）的恒荷载之中，故计算梁的自重时梁的截面高度应取梁的原高度减去板厚。4外墙体为 240mm 厚粉煤灰砖（ ） ，外墙面两侧均粉石灰砂浆（ ，厚318.0/kNm317/kNm） 。则外墙单位墙面的重力荷载为：20m2.4187.025/内墙体为 240mm 厚粉煤灰砖（ ） ，内墙面两侧均粉石灰砂浆（ ，厚318.0/k 317/k） 。 ，则内墙单位墙面的重力荷载为：202.4187.025/Nm木门单位面积重力荷载为
8、 铝合金窗单位面积荷载为.,k 20.4/,kNm2.3.2 恒载计算取 HM 轴交轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为 4.5m，如图 2.2 所示。图 2.2 横向框架计算单元5图 2.3 双向板导荷示意图直接传给该框架的楼面荷载如图中水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于该层纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在该层框架节点上还有集中力矩的作用。各梁上作用的恒载如图 2.4 所示。图 2.4 各梁上作用的恒载计算图该图中： 、 分别代表横梁自重，为均布荷载形式, 、 分别代表各板传给横梁的梯形荷载1q 2q和三角
9、形荷载； 、 为等效均布荷载。1Q2由图 2.2 中的几何关系可得：1、对于屋面梁： 13.5/qkNm8232.4-0.+.4.5198/QkNm5.791/8k15.42+.954.6789PkN232 .7.42+.-0.+. .3P k 33 71-0.5.4.954.60N 集中力矩： 167.890.28.Mekm627.305.29.03MPekNm2、对于第 1-4 层框架梁： 13.5(4.6)1./qk8/kNm232.9-0.+.4.50/QNm53.1.76/8k、 分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载：包括梁自重、楼板重、外墙等地重力荷载。1P253.9+2.45.
10、419.28 kN232 .7.1-0.+.+53.418.65kN 233 71-0.+.9.45.809P k集中力矩： 1.20.214.MPe Nm238673k表 2.2 横向框架恒载汇总表层次 1q12Q21P23P1M25 3.15 1.838 19.88 9.11 67.89 72.23 60.56 8.49 9.031-4 21.15 1.838 14.40 6.6 119.22 138.65 38.09 14.9 17.33恒载图如下所示：7图 2.5 恒载图（P：KN，Q：KN/m）2.3.3 活载计算1、屋面及楼面可变荷载标准值如下：常 德 市 屋 面 雪 载 标 准
11、值 20.5/kNm不 上 人 屋 面 均 布 活 荷 载 标 准 值 楼 面 均 布 活 荷 载 标 准 值 .走 廊 、 门 厅 、 楼 梯 均 布 活 荷 载 2/厕 所 、 盥 洗 室 .5k2、活载计算、 分别代表各板传给横梁的梯形活荷载和三角形活荷载， 、 为等效均布荷载。q2 2Q如图 2.6 所示。活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下：图 2.6 各梁上作用的活载计算图由图 2.2 中的几何关系可得：（1）对于屋面梁： 2321-0.+.4.501.8/QkNm8250.7084/QkNm15.4.3168P232 2.70.2+-0.0548.1kN 33 71-.54.9
12、k集中力矩： 1.60.20.35MPe m281kN同理在屋面雪荷载的作用下： 2321-.+.4.1.8/Qk50.708/k150.24.53168PkN232 2.7.+-0.0548.1kN 233 71-0.54.9k集中力矩： 1.60.20.35MPe m281kN（2）对于第 1-4 层框架梁： 2321-.+.4.29.0/Qk5.0.7/8k152.04.128PkN32 2.7.+-0.0458.2kN 233 271-0.4.51k集中力矩： 15.80.98MPe m2423kN将以上计算结果汇总，得到表 2.3。表 2.3 横向框架活载汇总表9层次 2Q 2 1p
13、 2 3p 1M 251.84（1.84）0.84（0.84）3.16（3.16）8.81（8.81）2.49（2.49）0.395（0.395）1.10（1.10）1-4 9.2 4.22 15.82 28.24 12.42 1.98 3.53活载图如下所示：图 2.7 活载图（P：KN，Q：KN/m）2.3.4 风荷载计算垂直于建筑物表面上的风荷载应按下式计算：基本风压 0kzs0.4由于该教学楼位于城市中心，地面粗糙度为 C 类地区。迎风面 ，背风面 。0.8s0.5s忽略梁的轴力，合并得 。由于建筑物总高度 H 不超过 30m，所以 。查荷载规范1.3s =1z得 值：一至三层 ，四至五层 。z=074z=0.89z一至三层： 22.4/m.35/ks KN四至五层： 0136z10风荷载的线荷载标准值 : qK一至三层： 2=4.5m038/4.5m=173/KkNKN四至五层： 608框架结构分析时，为简化计算，按静力等效原理将均布风荷载转化为节点集中荷载，如图所示。2.8其计算过程如下： 5.0/m2.1+05.42FKNkN442.88.73. .m.0/1.3/8.022Kk24.m1.7/7.FKNkN1.4.65.3/+1.3/7.22kN图 2.8 等效节点集中风荷载（单位：KN）2.3.5 地震荷载
