刘涛 毕业设计计算书 (精选范文)

1建筑设计

1.1设计内容

本工程为办公楼设计，其中一层～二层为行政办公用房，在一层设接待室和传达室各一间，第三层为业务管理用房，四层以上为设计科研用房，其中每层均设会议室一间，男女厕所各一个。

设计标准采用一般标准的公用建筑。

1.2设计的要求与相关数据

本工程的总建筑面积为4577.76 m2，层数为5层，采用钢筋混凝土框架结构，各层的层高均为3.6 m，其中室内外高差为0.5 m，基础顶面至室外地坪的距离为0.7 m。 年降雨量：平均年降雨量为580.40 mm；

气温：最热月平均气温为26.50℃，最冷月平均气温为－1.40℃；

主导风向：夏季西南风，冬季东北风；

基本风压：ωo=0.35 KN/m2；

基本雪压：S0=0.20 KN/m2；

耐火等级：二级；

地震基本烈度：7度，Ⅱ类场地；

地质条件：杂填土0.6 m，粉土0.6～6 m（地基承载力特征值为210 Kpa），6 m以下为砾石层；

最大冻深：0.5 m；

地下水位：常年地下水位为－6.60 m，无侵蚀性。

1.3 建筑设计说明

1.3.1 平面设计

1.房间安排：办公用房布置在过道两侧，接待室布置在大厅旁边，厕所布置在靠近建筑中间的部位，二层以上大厅位置为活动空间，可自由布置；

2.卫生间：卫生间距离最远的房间的距离＜40 m，满足使用要求；

3.楼梯布置：每层均布置4个楼梯，都布置在北侧（阴面），所有的楼梯采用双跑式楼梯。其中两个楼梯布置在建筑物的中间部位，另外两个楼梯布置在靠近建筑物的两端，且各房间到最近楼梯的距离均满足使用要求，火灾发生时，不会影响安全疏散。

1.3.2 立面设计

1.设计思路：立面采用竖线条，体现挺拔、简洁、整齐的感觉；

2.墙外侧处理：贴浅灰蓝色面砖。

1.3.3 剖面设计

1.构件尺寸：该建筑采用横向框架承重体系，横向边跨梁截面尺寸为300 mm×600 mm，横向中跨梁截面尺寸为300 mm×600 mm，纵向布置的连系梁截面尺寸为300 mm×600 mm，柱的截面尺寸为400 mm×400 mm；

2.通风采光：整个建筑物的形状基本为长条形，南侧中间门厅部位有突出部分，走道为东西走向，并且在走道的两端留有门，二层以上为落地窗，以便自然通风和采光。

1.3.4 屋面设计

屋面（卷材防水膨胀珍珠岩保温屋面）:从上往下

1.

2.

3.

4. 喷刷带色的苯丙乳液一遍保护层，配比:苯丙乳液:水:颜料=1:2:0.3 4厚高聚物改性沥青卷材防水层 高聚物改性沥青涂膜一遍 30厚1:3水泥砂浆找平

5. 120厚1:10水泥膨胀蛭石保温层（密度290-330Kg/m3,憎水型）

6. 1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚

7. 刷高聚物改性沥青涂料二遍隔气层

8. 120厚现浇钢筋混凝土屋面板

1.3.5 门窗设计

1.门：室内大部分的门为实木门，底层部分采用玻璃门，走道两端采用玻璃门，门厅大门为玻璃门；

2.窗：所有的窗均采用铝合金窗。

1.3.6 墙体设计

内外墙均采用240厚的墙体，采用加气混凝土砌块砌筑。

1.3.7 混凝土和钢筋种类

1.混凝土：主体部分的混凝土（框架梁、柱、板）采用C30，基础、楼梯等部分的混凝土采用C20，基础垫层采用C10；

2.钢筋：受力钢筋采用HRB335级（Ⅱ），构造筋、箍筋、分布筋以及板内钢筋均采用HPB235级（Ⅰ）。

1.4 总体设计意图

1. 根据对任务书的分析及规范的相关规定，本着设计标准化、构件生产工厂化、施工机械化的设计原则，在整个设计过程当中，尽可能采用标准图。通过设计多层框架结构的办公楼，即可以加强自己对以前所学的专业理论知识的更好掌握和深入理解，又能增强自己独立动手进行设计的能力。从而在设计中达到理论知识和实际操作的相互联系和融汇贯通。通过本次毕业设计，进一步明确建筑设计及结构设计的相关内容知识和要点，学习建筑设计、施工工艺、方法和结构构造，同时也培养了自己的动手能力，提高自己独立设计的能力，培养新的设计理念，为毕业设计之后走上工作岗位奠定良好的基础。

2结构设计

2.1 工程概况

本设计名称为文远办公楼设计，总建筑面积为4577.76 m2，其中占地面积为915.55 m2 ，层数为5层，采用钢筋混凝土框架结构，梁、柱、板均为现浇，各层层高均为3.6 m 。室内外高差为0.6 m，基础顶面至室外地坪高度为0.6m，整个建筑物的外形为倒立的?凸‖字型，其中东西长度为54.24 m，南北长度为20.04 m。屋顶采用平屋顶，并设女儿墙（0.9 m）。基础为柱下独立基础，本工程的抗震设防烈度为7度，Ⅱ类场地。

2.2 设计依据

2.2.1 采用的相关规范

建筑结构荷载规范：GB50009-2001

建筑抗震设计规范：GB50011-2001

混凝土结构设计规范：GB50010-2002

2.2.2采用的标准图集

土木工程制图[M]

建筑做法说明(DBJT14-2)[S]

常用建筑结构节点设计施工详图图集[M]

房屋建筑制图统一标准(GB20001-2001)[S]

混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（03G101-1）

2.3 设计资料

1.设计标高：室内标高为±0.000，室外地坪标高为－0.600

2.墙身做法：墙体为非承重墙，采用加气混凝土砌块、粉煤灰空心砖，砂浆采用M5.0混合砂浆砌筑，并贴浅灰蓝色面砖。

内墙(加气混凝土墙-水泥砂浆抹面):从室内往室外方向

1. 喷内墙涂料

2. 6厚1:2.5水泥砂浆压实抹光

3. 9厚1:1:6水泥石灰砂浆打毛

4. 5厚1:3水泥砂浆打底扫毛

5. 刷混凝土界面处理剂一道

外墙(加气混凝土墙-贴面砖): 从室内往室外方向

1. 刷混凝土界面处理剂一道

2. 6厚1:3水泥砂浆打底扫毛

3. 12厚1:0.2:2水泥石膏砂浆结合层

4. 3厚T920瓷砖胶粘剂贴6-12厚面砖,用J924砂质勾缝剂勾缝

3.楼面做法：

楼面(铺地砖隔音楼面):从上往下

1. 8厚铺地砖,稀水泥砂浆填缝

2. 撒素水泥面(撒适量清水)

3. 20厚1:2干硬性水泥砂浆结合层

4. 10厚聚合物水泥砂浆

5. 30厚加气混凝土填充层(≤700 Kg/m3)

6. 5厚刷素水泥浆一道

7. 120厚现浇钢筋混凝土楼板

4.屋面做法：

屋面（卷材防水膨胀珍珠岩保温屋面）:从上往下

1. 喷刷带色的苯丙乳液一遍保护层，配比:苯丙乳液:水:颜料=1:2:0.3

2. 4厚高聚物改性沥青卷材防水层

3. 高聚物改性沥青涂膜一遍

4. 30厚1:3水泥砂浆找平

5. 120厚1:10水泥膨胀蛭石保温层（密度290-330Kg/m3,憎水型）

6. 1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚

7. 刷高聚物改性沥青涂料二遍隔气层

8. 120厚现浇钢筋混凝土屋面板

5.降雨量：年平均降雨量为580.40 mm

6.气温：当地最热月平均气温为26.50℃，最冷月平均气温为－1.40℃

7.主导风向：夏季西南风，冬季东北风

8.基本风压：ωo=0.35 KN/m2

9.基本雪压：S0=0.20 KN/m2

10.耐火等级：二级

11.地震基本烈度：7度，第一组，Ⅱ类场地

12.最大冻深：0.5 m

13.地下水位：常年地下水位为－6.30 m，无侵蚀性

14.地质条件：由上至下：杂填土0.6 m，粉土0.6～6 m（地基承载力特征值为210 Kpa），6 m以下为砾石层

15.活荷载

①楼梯间部分

根据建筑结构荷载规范：GB50009-2001，办公楼的楼梯间活荷载取2.5 KN/m2

②屋面部分

根据建筑结构荷载规范：GB50009-2001，民用建筑不上人屋面活荷载取0.5 KN/m2 ，上人屋面活荷载取2.0 KN/m2 ，本工程为不上人屋面，所以屋面活荷载取0.5 KN/m2

③阳台部分

根据建筑结构荷载规范：GB50009-2001，办公楼有密集人群时的阳台活荷载取3.5 KN/m2 ，一般情况下取2.5 KN/m2，本办公楼阳台活荷载取2.5 KN/m2

④走道部分

根据建筑结构荷载规范：GB50009-2001，办公楼走道活荷载取2.5 KN/m2

⑤其他部分

根据建筑结构荷载规范：GB50009-2001，办公楼会议室、卫生间等其他房间的活荷载标准值取2.0 KN/m2 。

2.4柱网布置

本办公楼的纵向柱距大部分为4.5 m，两端柱距为3.6 m，中间的主楼梯间柱距为4.2 m；横向柱距分别为7.2 m、3.0 m、7.2 m，柱网平面布置图如下图所示：

图2.1 柱网平面布置图（单位：mm）

2.5框架计算简图的确定

取3-3轴的一榀框架进行计算。设计内容包括框架计算单元、框架计算简图的确定，框架受到的各种荷载计算以及各种荷载作用下框架的内力计算、内力组合、内力调整和截面配筋计算。框架计算时，如果采用结构设计软件PKPM进行整体结构设计时是采用双向框架的设计方法，即同时考虑纵向框架和横向框架的设计，对于手工计算时考虑到计算工作量及时间因素，本次毕业设计只采用平面框架（横向）进行设计。框架计算简图采用梁、柱的轴线表示，梁、柱的轴线分别取各自的形心线，框架梁的跨度取相邻柱轴线之间的距离，框架柱的高度取相应的建筑层高，但底层框架柱的高度取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离，即底层框架柱的高度H=3.6+0.6+0.6=4.8 m。由于整个结构为钢筋混凝土现浇结构，故梁柱之间的节点为刚节点。

2.6框架梁、柱的截面尺寸的确定

2.6.1 梁截面尺寸的确定

边跨横梁（BC跨和DE跨）

梁高h =（1/8～1/12）L =（1/8～1/12)×6300 =（525～788）mm，取h =600 mm 梁宽b =（1/2～1/3）h =（1/2～1/3）×600 =（200～300）mm，取b =300 mm

中跨横梁（CD跨）

梁高h =（1/8～1/12）L =（1/8～1/12)×3000 =（250～375）mm，取h =600 mm

梁宽b =（1/2～1/3）h =（1/2～1/3）×600 =（200～300）mm，按构造要求取b =300 mm 连系梁

为了减少计算工作量和施工方便以及偏于安全考虑，连系梁的截面尺寸一律按最大柱距L =6000 mm来确定。

梁高h =（1/8～1/12）L =（1/8～1/12)×6000 =（500～750）mm，取h =600 mm

梁宽b =（1/2～1/3）h =（1/2～1/3）×600=（200～300）mm，取h =300 mm

2.6.2 柱截面尺寸的确定

底层框架柱的高度H=3.6+0.6+0.6=4.8 m，由于采用现浇钢筋混凝土楼盖，则其计算高度为h1 =1.0H =1.0×4.8 =4.8 m,同样为现浇楼盖条件下的其他柱计算高度h2 =1.25H=1.25×3.6 =4.5 m

b=300+50=350

b=(1/10～1/15) ×3600=240～360,取b =400 mm

2.6.3 梁、柱线刚度的计算

在计算框架梁截面惯性矩I时，应考虑到楼板的影响，对于本次设计采用的是现浇楼盖，边跨梁的截面惯性矩I扩大为原来的1.5倍，中跨梁的截面惯性矩I扩大为原来的2.0倍，计算过程如下：

BC跨或DE跨梁：i1 =1.5EI/H = 1.5×E×1/12×0.3×0.63/6.3 =12.96×10-4E（m3）

CD跨梁：i2 = 2.0×E×1/12×0.3×0.63/3.0 =36.00×10-4E（m3）

上部各层柱：i3 = E×1/12×0.4×0.43/3.6 = 5.93×10-4E（m3）

底层柱：i4 = E×1/12×0.4×0.43/4.8 = 4.44×10-4E（m3）

图2.2 框架各杆件线刚度

2.7 荷载标准值的计算

2.7.1恒荷载标准值Gk的计算

参照《建筑结构荷载规范》对材料及有关建筑做法的取法，分层分部计算出有关恒荷载标准值。

1.屋面框架线荷载标准值

4厚高聚物改性沥青卷材防水层 0.004×10.5 = 0.042 KN/m2

30厚1:3水泥砂浆找平 0.03×20 = 0.6KN/m2

120厚1:10水泥膨胀蛭石保温层 0.12×15 = 1.8 KN/m2

1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%最薄处40厚 0.12×15 = 1.8 KN/m2

20厚水泥沙浆找平层 0.2×20 = 3.0 KN/m2

120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12×25=3.0 KN/m2

3厚素水泥沙浆 0.003×20 = 0.06 KN/m2

6厚1：0.5：1水泥石膏沙浆打底 0.006×12 = 0.072 KN/m2

7厚1：3：9水泥石膏沙浆抹平 0.007×12 = 0.084 KN/m2

2

屋面恒荷载： 7.906 KN/m2

框架梁自重： 边跨梁：0.30 ×（0.6-0.12）×25 = 3.6 KN/m

中跨梁：0.30×（0.6-0.12）×25 = 3.6 KN/m

粉刷层自重： 边跨梁：0.02 ×（0.6-0.12）×2×17+0.02 ×0.3×17 = 0.4284 KN/m

中跨梁：0.02×（0.6-0.12）×2×17+0.02×0.3×17 = 0.4284 KN/m

作用在顶层框架梁上的线荷载如下：

边跨梁自重产生的线荷载：g5边 = 3.6+0.4284 =4.0284 KN/m

中跨梁自重产生的线荷载：g5中 = 3.6+0.4284 = 4.0284 KN/m

屋面板传给框架梁的均布线荷载：g5 = 7.906×（4.2/2+6.0/2） =40.3206 KN/m

2.楼面框架梁线荷载标准值

8厚铺地砖,稀水泥砂浆填缝 0.008×20 = 0.16 KN/m2

20厚1:2干硬性水泥砂浆结合层 0.02×20 = 0.40 KN/m2

10厚聚合物水泥砂浆 0.01×20 = 0.2 KN/m2

30厚加气混凝土填充层(≤700 Kg/m3) 0.03×7.0 = 0.21 KN/m2

5厚素水泥沙浆 0.005×20 = 0.1 KN/m2

120厚现浇钢筋混凝土板 0.12×25 = 3.0 KN/m2

3厚素水泥沙浆 0.003×20 = 0.06 KN/m2

6厚1：0.5：1水泥石膏沙浆打底 0.006×12 = 0.072 KN/m2

7厚1：3：9水泥石膏沙浆抹平 0.007×12 = 0.084 KN/m2

2 楼面恒荷载标准值 4.334 KN/m2

框架梁自重： 边跨梁：0.30 ×（0.6-0.12）×25 = 3.6 KN/m

中跨梁：0.30×（0.6-0.12）×25 = 3.6 KN/m

粉刷层自重： 边跨梁：0.02 ×（0.6-0.12）×2×17 = 0.3264 KN/m

中跨梁：0.25×（0.6-0.12）×2×17+0.02 ×0.3×17 = 0.4284 KN/m

恒向填充墙体自重：边跨梁：0.24×（3.6－0.6）×7.0＋0.02（3.6－0.6）×2×17 = 7.08 KN/m 中跨梁：0

作用在中间层框架梁上的线荷载如下：

边跨梁、墙体自重产生的线荷载：g边 = 3.6+0.3264+7.08 = 11.0064 KN/m

中跨梁、墙体自重产生的线荷载：g中 = 3.6+0.4284+0 = 4.0284 KN/m

楼面板传给框架梁的均布线荷载：g = 4.334×（4.2/2+6.0/2） = 22.1034 KN/m

3.屋面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重： 0.30×0.6×（4.2/2+6.0/2）×25 =22.95 KN

边柱粉刷层自重：0.02×（0.6－0.12）×2×（4.2/2+6.0/2）×16 = 1.6646 KN

女儿墙自重（高900 mm，240厚）：0.24×0.9×（4.2/2+6.0/2）×16= 17.6256 KN

女儿墙粉刷层自重：0.02×0.9×2×（4.2/2+6.0/2）×17 =.3745 KN

屋面连系梁传来自重：[1/2×（4.2/2）×（4.2/2）+1/2×（6.0/2）×（6.0/2）] ×17= 53.0097

顶层边节点集中荷载 G5B = G5E = 95.6244 KN

中柱连系梁自重： 0.30×0.6×(4.2/2+6.0/2)×25 = 22.95 KN

中柱连系梁粉刷层自重：0.02×（0.6－0.12）×2×(4.2/2+6.0/2)×17 = 1.6646 KN

3×

顶层中间节点集中荷载 G5C = G5D = 72.4657 KN

4.楼面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重： 0.30×0.6×(4.2/2+6.0/2)×25 =22.95 KN

边柱粉刷层自重： 0.02×（0.6－0.12）×2×(4.2/2+6.0/2)×17 = 1.665 KN

铝合金窗自重：(2.4×1.8/2+3.0×1.8/2)×0.45 = 2.1870 KN

窗下墙体自重：[(4.2/2+6.0/2)－0.4]×0.24×0.9×7.0 = 7.1064 KN

窗间墙体自重：0.24×1.8×[(4.2/2+6.0/2)－3.0/2－2.4/2－0.4）×7.0= 6.0480 KN

窗上部墙体自重：0.24×（3.6－0.9－1.8－0.6）×[(4.2/2+6.0/2)－0.4]×7.0 = 2.3688 KN 墙体粉刷层总重：{[0.02×[(4.2/2+6.0/2)－0.4]×0.9 + 0.02×[(4.2－2.4)/2+(6.0－3.0/2)－0.4] + 0.02×[(4.2/2+6.0/2)－0.4]×（3.6－0.9－1.8－0.6）} ×2×17 = 5.9160 KN

框架柱自重：0.4×0.4×3.6×25 = 14.4 KN

框架柱粉刷层自重：0.02×3.6×[0.4 + （0.4－0.24）×3] ×17 = 0.588 KN

连系梁传来楼面自重：[1/2×（4.2/2）×（4.2/2）+1/2×（6.0/2）×（6.0/2）]×4.334=29.0595

中间层边跨节点集中荷载 GB = GE= 92.2887 KN

中柱连系梁自重： 0.30×0.6×(4.2/2+6.0/2)×25 =22.95KN

中柱连系梁粉刷层自重：0.02×（0.6－0.12）×2×(4.2/2+6.0/2)×17 =1.6646 KN

内纵墙传来的自重（包括门）：[(4.2/2+6.0/2－0.4)×（3.6－0.6）－0.6×(1.39+1.69)] ×0.24×7+0.6×(1.39+1.69)×0.45 = 21.4150 KN

内墙粉刷自重（扣除门窗）：0.02×[(4.2/2+6.0/2－0.4)×（3.6－0.5）－0.6×(1.39+1.69)] ×2×17 = 8.3314 KN

框架柱自重：0.4×0.4×3.6×25 = 14.4 KN

框架柱粉刷层自重：0.02×3.6×[0.4 + （0.4－0.24）×3] ×17 = 0.588 KN

连系梁传来楼面自重：1/2×

（1/2×2.1×2.1+1/2×0.6+1/2×1.5×1.5+1/2×3.0×3.0+1/2×1.5×1.5）×4.3340 = KN 中间层中跨节点集中荷载 GC = G D = 84.5288 KN

在恒载作用下框架的计算简图如下图所示：

土木建筑学院 土木0704班 李世铎 毕业设计 第10页 共114页

图2.3 框架结构在恒荷载作用下的计算简图

2.7.2 活荷载标准值 Qk的计算

由已知条件可知，该屋面为不上人屋面，其活荷载标准值取0.5 KN/m2。当地雪荷载标准值为0.2 KN/m2，两者不应同时考虑，应取其中较大值2.0 KN/m2，楼面活荷载标准值取2.0 KN/m2，走道上的活荷载标准值取2.5 KN/m2。计算结果如下：

顶层活载标准值： q5边 = q5中 =2.0×(4.2/2+6.0/2) = 10.2 KN/m

中间层边跨活载标准值：q边 =[（ 12.84×5.1－6.54×2.1）×2.0+6.54×2.1×2.5]= 10.7248 KN/m

中间层中跨活载标准值：q中 = 2.5×(4.2/2+6.0/2) =12.75 KN/m

集中荷载标准值：

顶层集中荷载标准值：P5边 = （1/2×2.1×2.1+1/2×3.0×3.0）×2.0 =27.9225 KN

P5中=

[（1/2×2.1×2.1+0.6×0.5+1/2×1.5×1.5+1/2×3.0×3.0+1.5×1.5+1/2×1.5×1.5）]×2.0 =

11.5050 KN

中间层集中荷载标准值：P边 =（1/2×2.1×2.1+1/2×3.0×3.0）×2.0 = 22.41 KN

P中 =

[（1/2×2.1×2.1+0.6×0.5+1/2×1.5×1.5+1/2×3.0×3.0+1.5×1.5+1/2×1.5×1.5）]×2.5 =

14.3813KN

活荷载标准值计算简图如下图所示：

图2.4 框架结构在活荷载作用下的计算简图

2.7.3 风何载标准值的计算

风荷载标准值的计算公式：ωk =βz·μs·μz·ωo

其中当地基本风压ωo = 0.35 KN/m2

查风荷载体形系数表可知μs = 0.8－（-0.5） = 1.3

本建筑的总高度为3.6×5 + 0.9 = 18.9 m＜30 m，且高宽比18.9/20.04 =0.943＜1.5，故可不考虑风振系数，取βz = 1.0当地地面的粗糙程度为C类，查风压高度变化系数表可求得相应楼层高度处的风压高度变化系数μz。

第一层的顶点高度Z1 = 3.6 + 0.6 = 4.2 m,查风压高度变化系数表μz = 0.74，该层节点的

2受风面积A1=( 4.2 + 3.6)/2×（4.2/2+6.0/2）=19.89 m

风荷载 P1 =βz·μs·μz·ωo·A1 = 1.0×1.3×0.74×0.35×19.89 = 6.6970 KN

第二层的顶点高度Z2 = 4.2+ 3.6 = 7.8m,查风压高度变化系数表μz = 0.74，该层节点的受风面积 A2=( 3.6+ 3.6)/2×（4.2/2+6.0/2） = 18.36m2

风荷载 P2 =βz·μs·μz·ωo·A2 = 1.0×1.3×0.74×0.35×18.36= 6.1818 KN

第三层的顶点高度Z3 = 4.2 + 3.6 + 3.6 = 11.4 m,查风压高度变化系数表μz = 0.74，该层节点的受风面积 A1=( 3.6+ 3.6)/2×（4.2/2+6.0/2） = 18.36 m2

风荷载 P3 =βz·μs·μz·ωo·A1 = 1.0×1.3×0.74×0.35×18.36 = 6.1818KN

第四层的顶点高度Z4 = 4.2 + 3.6 + 3.6 + 3.6 = 15.0 m,查风压高度变化系数表μz = 0.74，该层节点的受风面积 A4 =( 3.6+ 3.6)/2×（4.2/2+6.0/2） = 18.36 m2

风荷载 P4=βz·μs·μz·ωo·A4 = 1.0×1.3×0.74×0.35×18.36= 6.1818 KN

第五层的顶点高度Z5 =4.2 + 3.6 ×4 = 18.6 m,查风压高度变化系数表（μz－0.74）/（18.6－15）= （0.84－0.74）（/20－15），得μz = 0.812，该层节点的受风面积 A5=( 0.9 + 3.6/2)×

2（4.2/2+6.0/2）= 13.77 m

风荷载 P5=βz·μs·μz·ωo·A5 = 1.0×1.3×0.812×0.35×13.77= 5.0875 KN

计算结果如下表所示：

图2.5 风荷载作用下的结构计算简图

2.7.4 地震荷载标准值的计算

地震作用可分为水平地震和竖向地震作用，由于水平地震作用最为突出，对建筑物的影响最为明显，所以本设计只考虑水平地震作用，并采用底部剪力法进行计算水平地震作用力。为求各层框架柱在地震作用下的剪力，先要计算各层结构的总重力荷载代表值，计算公式如下：

GE = DK + ∑ψi·Lki (2.1)

1.顶层重力荷载代表值包括屋面恒载 + 50％的屋面活载 + 纵横梁自重 + 半层柱自重 + 半层墙体自重 + 部分门窗自重

顶层屋面恒载：（54.24×15.84） ×7.906 = 6792.5316 KN

顶层雪荷载：（54.24×15.84） ×0.2 = 171.8323 KN

女儿墙自重：（15.84 +54.04）×2×0.9×0.24 ×16 = 484.3930 KN

女儿墙粉刷自重：0.02×0.9×0.24×2×（15.84 +54.04） ×17 = 20.5867KN

框架横梁自重：[0.3×（0.6－0.12）×6.3×2 + 0.3×（0.60－0.12）×3] ×25×12+0.3×(0.6－

0.12) ×4.2×4×2.5= 734.4 KN

框架横梁粉刷自重：[0.02×（0.6－0.12）×2×6.3×2 + 0.02×（0.60－0.12）×2×3] ×17×14 +0.3×(0.6－0.12) ×4.2×4×17= 63.8434 KN

连系梁自重：0.3×（0.6－0.12）×54.24×25×4 =781.0560 KN

连系梁粉刷自重：0.02×（0.6－0.12）×2×54.24×17×4 =70.8157 KN

框架柱自重：0.4×0.4×3.6×25×(12×4+4)= 748.8 KN

框架柱粉刷自重：0.02×[0.4 + （0.4－0.24）×3] ×3.6×17×(12×4+4) = 56.0105 KN

半层墙体总重（不考虑门窗）：[6.3×16×1.8+4.2×2.0×1.8 +6.0×8.0×1.8+4.5×2.0×1.8 +（54+15.6）×2×1.8－239.4－69.7×0.3]×0.24×7 =327.21 ×0.24×7=549.7128KN

墙体粉刷自重（不考虑门窗）：327.21×2×0.02×17 =222.5028 KN

门窗过梁自重：[（2.4+2×0.5）×8+（1.8+2×0.5）×5 + （0.9+2×0.5）×15]×0.24×0.3×25 =125.46 KN

过梁粉刷自重：69.7×2×0.02×0.3×17=14.2188 KN

半层铝合金窗自重：

[(3.0×9+2.4×9+2.1×2+3.6×5)×1.2+(2.4×8+1.8×5)+15×0.9×0.3]=239.4×0.45=107.73 KN 顶层重力荷载代表值：GE5 =6792.5316 +1/2×484.3930+20.5867 +734.4+63.8434+781.056

70.81571/2×(748.8+56.0105)+549.7128+222.5028+107.73+125.46+14.2188=10455.5722 KN

2.中间层重力荷载代表值

中间层重力荷载代表值 = 楼面恒荷载 + 50％楼面活荷载 + 纵横梁自重（包括门窗过梁） + 楼面上下各半层柱自重 + 楼面上下各半层纵横墙自 重

楼面恒荷载：(54.24×15.84) ×4.334=3723.6064

楼面活荷载：(54.24×12.84－4×4.2×6.3) ×2.0 +2.5×3.0×54.24+4×4.2×6.3×2.5=1852.6032 KN

框架横梁自重： 734.4KN

框架横梁粉刷层自重： 63.8434 KN

连系梁自重： 781.0560 KN

连系梁粉刷层自重： 70.8157 KN

框架柱自重： 748.8KN

框架柱粉刷层自重： 56.0105 KN

门窗过梁自重： 125.46 KN

门窗过梁粉刷层自重： 14.2188 KN

墙体实重： [6.3×16+4.2×2+6×8+4.2×5+(54+15.6)×2] ×3.6－294.39－69.7×0.3=1175.04－294.39－20.9=859.74KN

墙体粉刷层自重： 859.74×2×0.02×17=584.6232 KN

铝合金窗自重：

[(3×9+2.4×9+1.5+2.1×2+3.6×5)×2.1+(2.4×8×+1.8×5)×0.6+1.5×0.9]

×0.45=294.39×0.45=132.4755 KN

中间层重力荷载代表值： GE4 = GE3 = GE2 = 3723.6064 +1/2×1852.6032 +734.4+63.8434+781.056+70.8157+125.46+14.2188+748.8+56.0105+1444.3632+584.6232+132.4755=9405.9743 KN

3.底层重力荷载代表值

楼面恒荷载： 3723.6064 KN

楼面活荷载： 1852.6032 KN

框架横梁自重： 734.4KN

框架横梁粉刷层自重： 63.8434 KN

连系梁自重： 781.056 KN

连系梁粉刷层自重： 70.8157 KN

门窗过梁自重： 125.46 KN

框架柱自重： 0.4×0.4×4.8×25×(12×4+4)=998.4KN

框架柱粉刷层自重： 0.02×[0.4+(0.4－0.24) ×3.0] ×(3.6+0.6)×17×(12×4+4) =65.3453 KN

墙体实重： 1621.57－（4.2－0.4）×0.24×（3.6－0.5）×1/2×7 = 1611.67 KN 墙体粉刷层实重： 1444.3632×(4.8－3.6）/3.6 =1925.8176 KN

铝合金窗自重：584.6232+17×0.02×0.6×(54.24×2－4.5×2－4.2+15.84×2=610.5230 KN 底层重力荷载代表值：GE1 = 3723.6064 +1/2×1852.6032 +781.0560 +70.8157 +125.46+14.2188+1925.8176+610.593 +192.4755 +998.4+65.3453=10172.2633 KN 利用经验公式可求得该结构的基本自振周期：

T1 = 0.22 + 0.035×H/ B1/3，H = 4.8 + 3.6×4 = 19.2 m，B = 6.3×2 + 3.0 = 15.6 m，T1 = 0.22 + 0.035×19.2/ 15.61/3 = 0.4889 s

该地区的设防烈度微度，查表可知，水平地震影响系数最大值αmax = 0.08 第一地震分组的Ⅱ类场地条件下，查表可知，特征周期 Tg = 0.35s，由于Tg＜T1 ＜ 5Tg ,

0.9所以地震影响系数α1=（0.35/0.4889）×αmax，

令该建筑结构的阻尼比ξ= 0.05，γ = 0.9，

α1=（0.35/0.4889）0.9×0.08 = 0.0592 (2.2)

该结构的总重力荷载代表值为GE = 10455.5722+9405.9743×3+10172.2633 =48845.7584 KN

由底部剪力法计算公式可知，底部总剪力为

FEK =α1×GEq =α1×0.85×GE = 0.0592×0.85×48845.9584=2457.9186KN (2.3)

每榀框架所承受的总水平地震力：

FEK1 = 1/12×FEK = 2457.9186×1/12 =204.8265 KN

因为T1 = 0.4889 s＜1.4×Tg = 1.4×0.35 = 0.49 s，δn=0，所以可不考虑结构顶层附加作用，每榀框架所承受的地震力可按下式计算至各层节点处：

Fi =Gj?Hj

?G

j?15× FEK1， (2.4) j?Hj

计算过程如下：

H1 = 4.8 m, GE1 =900.254 KN

H2 = 4.8+ 3.6 = 8.4 m, GE2 =748.7502 KN

H3 = 8.4 + 3.6 = 12.0 m, GE3 = 748.7502 KN

H4 = 12.0 + 3.6 = 15.6 m, GE4 = 748.7502KN

H5 = 15.6 + 3.6 = 19.2 m, GE5 = 913.4682 KN

G1×H1 = 900.254×4.8 = 4321.2192 KN·

M

G2×H2 = 748.7502×8.4 = 6289.5017 KN·M

G3×H3 = 748.7502×12.0 =8985.0024 KN·M

G4×H4 = 748.7502×15.6= 11680.5031 KN·M

G5×H5 = 913.4682×19.2 = 17538.5894 KN·M

∑Gj×Hj =4321.2192 + 6289.5017 + 8985.0024 + 11680.5031 + 17538.5894 = 48814.8158 KN·M (j = 1、2、3、4、5)

因为FEK1 =204.2978KN，所以作用在各层节点处的地震剪力如下：

F1 = （4321.2192/48814.8158）×204.2978 = 18.0850 KN

F2 = （6289.5017/48814.8158）×204.2978= 26.3226 KN

F3 = （8985.0024/48814.8158）×204.2978 = 37.6037 KN

F4 = （11680.5031/48814.8158）×204.2978 = 48.8848 KN

F5 = （17538.5894/48814.8158）×204.2978 = 73.4018 KN

计算结果如下表所示：

：

图2.6 地震荷载作用下的结构计算简图

2.8 水平荷载作用下框架填充墙结构的变形验算

2.8.1 横向框架柱的抗侧移刚度计算

框架各构件的线刚度如下图所示：

图2.7 梁柱线刚度

各梁柱的线刚度如下：

i1 =12.96，i2 = 36.00，i3 = 5.93，i4 = 4.44，单位（10-4E）

其中i3c = EI/h = 3.0×104×(400×4003)/(12×3600) = 1.778×104 KN·M

i4c = EI/h = 3.0×104×(400×4003)/(12×4800) = 1.3333×104 KN·M

用D值法计算柱的侧向刚度

除底层柱外，其余层柱的D值如下：

边柱：K = (i1 + i1)/(2×i3 )= (12.96 +12.96)/ (2×5.93) =2.1855

K 修正系数α= = 0.5222 2?K

D5边 = 12αi3c/h2 = (12×0.5222×1.7778×104)/3.62 =13251.1944 KN/m

中柱：由K = (i1 + i2 + i1 + i2)/(2×i3 )= (12.96+ 36.00 +12.96 +36.00)/ (2×5.93) =8.2563

K修正系数α= = 0.8050 2?K

D5中 = 12αi3c/h2 = (12×0.8050×1.7778×104)/3.62 =13251.1944 KN/m

底层柱的D值：

边柱：K = i1/i4 = 12.96/4.44 =2.9189

0.5?K 修正系数α= = （0.5 + 2.9189）/（2 + 2.9189）=0.6951 2?K

D1边 = 12αi3c/h12 = (12×0.6951×1.3333×104)/4.82 =4826.9627 KN/m

中柱：由K = （i1 + i2)/i4= (12.96+ 36.00)/4.44 =11.0270

0.5?K 修正系数α= = （0.5 + 11.0270）/（2 + 11.0270）=0.8849 2?K

D1中 = 12αi3c/h12 = (12×0.8849×1.3333×104)/4.82 = 6144.9853 KN/m

框架各层的抗侧翼刚度如下：

K1 = 2×（D1边 + D1中）= 2×（4826.9627+ 6144.9853）= 21943.8960 KN/m

K2 = K3 = K4 = K5 = 2×（D5边 + D5中）= 2×（8595.3311 +13251.1944）=43693.0510 KN/m

2.8.2 风荷载作用下的水平位移的弹性验算

1.层间位移验算

底层： Δu1 =( P1+P2+P3+P4+P5)/K1 =

(6.6970+6.1818+6.1818+6.1818+5.0875)/2194.3896 =30.3299/21943.8960 m

11 Δu1/H1 = 0.001382156/ 4.8=＜，满足要求 5003473

二层： Δu2 =( P2+ P3+ P4+ P5)/K2 =(6.1818+6.1818+6.1818+5.0875)/43693.0510 = 0.000548884m

11 Δu2/H2 =0.000548884/3.6 =＜，满足要求 5006656

同理，三、四、五层均满足要求。

2.顶点位移验算

U =Δ