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1、目 录第1章 设计资料及说明31.1 设计概况31.2 设计资料31.3 材料3第2章 结构布置32. 1 结构布置方案及结构选型32.1.1 结构承重方案选择32.1.2 主要构件选型32.1.3 初估梁柱截面尺寸（10轴）32.2 确定结构计算简图42.3 梁、柱线刚度计算4第3章 荷载计算53.1 材料做法53.2 恒载标准值计算53.3 竖向荷载作用下框架的受荷计算73.4 活荷载标准值计算83.4.1 竖向活荷载计算83.4.2 板传活荷载计算8第4章 荷载内力计算及分析94.1 风荷载作用下框架内力分析94.1.1 左风荷载标准值计算94.1.2 左风荷载作用下的内力计算94.2
2、恒载作用下框架内力分析134.2.1 恒载作用下框架的弯矩计算134.2.2 恒载作用下梁、柱的剪力计算154.3 活载作用下框架内力分析164.3.1 活载作用下框架的弯矩计算164.3.2 活载作用下梁、柱剪力计算184.3.3 活载作用下柱轴力计算18第5章 框架的内力组合195.1 荷载效应的基本组合195.2 梁的内力组合205.3 柱的内力组合20第6章 框架梁、柱的配筋计算206.1 梁截面的设计及配筋表206.1.1 梁的配筋206.1.2 框架梁斜截面受剪承载力计算216.2 框架柱配筋226.3 框架柱抗剪承载力计算24第7章 板的计算257.1 按弹性理论方法计算25第8
3、章 板式楼梯设计288.1 梯段板计算288.2 平台板计算288.3 平台梁计算29第1章 设计资料及说明1.1 设计概况设计项目名称: 东湖中学教学楼1.2 设计资料气象资料:基本风压为0.5 kN/m2(B类场地)基本雪荷载为0.3kN/m2抗震设防要求:六度四级设防,基本地震加速度为0.05g地坪标高为0.000,相当于黄海高程3.000m1.3 材料柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。基础采用C20，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。第2章 结构布置2. 1 结构布置方案及结构选型2.1.1 结
4、构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图,本工程确定采用框架承重方案,框架梁、柱布置参见结构平面图。2.1.2 主要构件选型（1）梁、板、柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（2）墙体采用：多孔粘土砖（3）墙体厚度：内外墙均为240mm2.1.3 初估梁柱截面尺寸（10轴）(1)横向框架梁AC跨：L=8000mm,h=(1/81/12)L=666mm1000mm,且h115取h=700mm b=（1/21/3）h=200mm350mm,取b=300mmCD跨：L=2400mm，h=（1/81/12）L=171mm300mm,取h=550mm b=（1/21/3）h=233mm350mm。取
5、b=300mmDF跨：L=8000mm,h=(1/81/12)L=666mm1000mm,且h115取h=700mm b=（1/21/3）h=200mm350mm,取b=300mm(2)纵向框架梁 L=4200mm，h=（1/81/14）L=250mm450mm。取h=450mm b=（1/21/3）h=150mm225mm.取b=250mm(3)框架柱由经验公式可得： =1.24.74.5(12-16)1035/14.71060.95=109044145392mm2,即330381mm故柱子的截面取b=h=400mm 底层高度h=3+0.5+0.5=5.0m(其中3.0m为底层层高，0.5m
6、为室内外高差，0.5m为基础顶面到室外地面的高度)其他柱高即层高均为3.0m。2.2 确定结构计算简图三个假设：(1)平面结构假设：认为每一个方向的水平力只由该方向的抗侧结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；(2)板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；(3)考虑水平荷载作用下的扭转作用；计算见图根据结构平面布置图以第10轴作为计算单元，如图2.1所示2.3 梁、柱线刚度计算(1)惯性矩 主要框架梁：KL1 Ib=bh3/12=3007003/12=8.57109mm4 KL2 Ib=bh3/12=3005503/12=1.898109mm4中框架梁： I=2Ib=21.8
7、98109mm4=3.796109mm4 I=2Ib=28.575109mm4=17.15109mm4框架柱： Ib=bh3/12=4004003/12=2.13109mm4(2)线刚度 主要框架梁根据公式 ib=EI/Lib=EI/L=E3.796109mm4/2400=15.82105Eib=EI/L=E17.15109mm4/8000=21.44105E (3)梁、柱相对线刚度计算以为基准值，梁柱相对线刚度如图2.2所示第3章 荷载计算3.1 材料做法(1)设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差500 mm。(2)墙身做法：墙身采用粘土多孔砖，用M5混合砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆，
8、厚20mm；外粉刷为1:3水泥砂浆底，厚20mm，高级涂料二度罩面。(3)楼面做法：花岗岩面层10厚，20 厚1：2.5 水泥砂浆找平，现浇板；楼板底面为20mm 厚纸筋灰石灰打底，涂料两度。(4)屋面做法：20 厚1：3水泥砂浆找平， 60180厚的憎水膨胀珍珠岩预制块隔热层(2%找坡)，20 厚1：2.5水泥砂浆找平，4厚SBS改性沥青卷材防水层。(5)门窗做法：门厅处为铝合金门窗，其他均为木门，钢窗。3.2 恒载标准值计算 (1)屋面恒载40厚C20细石混凝土随捣随抹 0.0425=1.00kN/m2 SBS改性沥青防水卷材一道 0.3 kN/m2 20厚1:3水泥砂浆找平层 0.022
9、0=0.40kN/m240厚硬泡聚氨酯 0.0425=0.40kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.40kN/m21:8水泥膨胀珍珠岩找坡，最薄处30mm厚 0.1410=1.4kN/m2 100厚现浇混凝土楼板 0.1025=2.5kN/m2 10厚板底抹灰层 0.0120=0.20kN/m2合计 6.1kN/m2(2)楼面恒载400*400地砖（包含水泥砂浆层共25厚） 0.5 kN/m2 20厚1：2.5水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m2100厚现浇混凝土楼板 0.1025=2.5kN/m210厚板底纸筋石灰抹灰 0.0120=0.07kN/m2合计 3.
10、6kN/m2 (3) KL1梁自重 bh=300700梁自重（顶层） （0.7-0.1）0.325=4.5kN/m粉刷10厚 20 0.01（0.7-0.1）2+0.3=0.3kN/m 合计 4.8kN/m梁自重（一至三层） （0.7-0.1）0.325=4.5kN/m粉刷10厚 20 0.01（0.7-0.1）2+0.3=0.3kN/m 合计 4.8kN/m(4) KL2梁自重 bh=550300梁自重（顶层） （0.55-0.1）0.325=2.19kN/m粉刷10厚 20 0.01（0.55-0.1）2+0.3=0.19kN/m 合计 = 2.38kN/m梁自重 bh=300550梁自重
11、（一至三层） （0.55-0.1）0.3525=2.19kN/m粉刷10厚 20 0.01（0.55-0.1）2+0.35=0.19kN/m 合计 =2.38kN/m(3)柱自重标准层柱 0.40.425=4kN/m粉刷10厚 20 0.01（0.55-0.1）+0.5=0.19kN/m 合计 = 4.24kN/m(4)外纵墙自重：外纵墙自重一至四层 11.80.24（3-0.7-1.5）=2.27kN/m外侧瓷砖贴面 0.50.7=0.35kN/m铝合窗 0.41.5=0.6kN/m内测水泥砂浆抹面 20 0.01（3-0.7-1.5）=0.16kN/m 合计 =3.38 kN/m (5)内
12、墙自重内墙自重 11.8 0.24（3-0.7）=6.514kN/m两侧水泥砂浆抹面各10厚 20 0.02（3-0.7）=0.92kN/m合计 =7.434 kN/m 女儿墙自重女儿墙自重 11.8 0.90.12=1.274kN/m两侧水泥砂浆抹面各10厚 20 0.020.9=0.36kN/m 合计 =1.634kN/m 3.3 竖向荷载作用下框架的受荷计算（1） A-C轴间的框架梁均布荷载计算 屋面板传荷载 6.14.2=25.62kN/m 楼面板传荷载 3.64.2=15.12kN/mA-C轴间的框架梁均布荷载为 屋面梁=梁自重+ 屋面板传荷载 4.8+6.14.2=30.42kN/
13、m 楼面梁=梁自重+ 楼面板传荷载 4.8+3.64.2=19.92kN/m（4） A轴柱的集中荷载计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙自重 =4.8（4.2-0.4）+6.10.44.2+1.634 =30.12kN一至三层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=3.38（4.2-0.4）+4.8（4.2-0.4）+3.64.20.42 =45.58kN3.4 活荷载标准值计算查荷载规范：不上人屋面： 0.5 kN/m2 走廊楼梯： 2.5 kN/m2 教室： 2.0 kN/m2雪荷载 SK= K S0=1.01.3=0.3 kN/m2 注 屋面雪荷载与活荷载不同时考虑，两者取大值3.4.1
14、 竖向活荷载计算 (1) A-C轴间的框架梁荷载计算 屋面荷载 0.54.2=2.1kN/m 楼面荷载 2.04.2=8.4kN/mC-D轴间的框架梁荷载计算 屋面荷载 0.52.4=1.2kN/m 楼面荷载 2.52.4=6.0kN/mD-F轴间的框架梁荷载计算 屋面荷载 0.54.2=2.0kN/m 楼面荷载 2.04.2=8.4kN/m3.4.2 板传活荷载计算 （1）传至A轴柱 屋面 0.51/22.14.2=2.21kN/m 楼面 2.01/22.14.2=8.82kN/m传至C轴柱 屋面 0.51/2（1.8+4.2）1.2+2.21=4.01kN/m 楼面 0.51/2（1.8+
15、4.2）1.2+8.82=16.02kN/m传至D轴柱 屋面 0.51/2（1.8+4.2）1.2+2.21=4.01kN/m 楼面 0.51/2（1.8+4.2）1.2+8.82=16.02kN/m传至F轴柱 屋面 0.51/22.14.2=2.21kN/m 楼面 2.01/22.14.2=8.82kN/m恒荷载作用下框架的荷载简图,如图3.2所示第4章 荷载内力计算及分析4.1 风荷载作用下框架内力分析4.1.1 左风荷载标准值计算风压标准值计算公式为，基本风压=0.50kN/m2，由建筑的结构高度H=20.6m30m，可取=1.0；对于矩形平面=1.3；可查荷载规范，当查得的1.0时，可
16、取=1.0。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表4-1所示：表4.1 风荷载计算过程（表中A为一榀框架各层节点的受风面积）层次Z(m)P(kN)41.01.313.01.0960.500.7127.1831.01.310.01.030.500.6698.7021.01.37.00.9640.500.6277.6311.01.34.00.8980.500.5849.81 P4=4.2(0.9+3/2) 0.712=7.18kNP3=4.2(0.712+0.669)/2 3=8.70KNP2=4.2(0.584+0.627) 3=7.63kNP1=4.2(3+1) 0.584
17、=9.81kN4.1.2 左风荷载作用下的内力计算 采用D值法计算框架内力(1)修正后的柱抗侧刚度 标准层：A柱 K=ib/2i=4.032/1.332=3.03 =K/K+2=3.03/(2+3.03)=0.604C柱 K=ib/2i=(4.03+2.97) 2/(1.332)=5.26 =K/K+2=5.26/(2+5.26)=0.604 D柱 K=ib/2i=(4.03+2.97) 2/(1.332)=5.26 =K/K+2=5.26/(2+5.26)=0.604F柱 K=ib/2i=4.032/1.332=3.03 =K/K+2=3.03/(2+3.03)=0.604 底 层：A柱 K
18、=ib/2i=4.03/1=4.03 =(0.5+K)/(K+2)=(4.03+0.5)/(2+4.03)=0.75 C柱 K=ib/2i=(4.03+2.97)/1=7 =(0.5+K)/(K+2)=(7+0.5)/(2+7)=0.83 D柱 K=ib/2i=(4.03+2.97)/1=7 =(0.5+K)/(K+2)=(7+0.5)/(2+7)=0.83F柱 K=ib/2i=4.03/1=4.03 =(0.5+K)/(K+2)=(4.03+0.5)/(2+4.03)=0.75 (2)修正后的柱的反弯点高度 由于A、B、D柱的上下梁刚度相等，故不考虑反弯点高度比修正值y1表4.2 左风荷载作
19、用下框架反弯点和剪力计算层数柱号Ky02y23y3yh/mV(kN)4A3.030.6040.45101.351.64C5.260.720.45101.351.95D5.260.720.45101.351.95F3.030.6040.45101.351.643A3.030.6040.5010101.53.62C5.260.720.5010101.54.32D5.260.720.5010101.54.32F3.030.6040.5010101.53.622A3.030.6040.50101.301.55.36C5.260.720.50101.301.56.39D5.260.720.50101.3
20、01.56.39F3.030.6040.50101.301.55.361A4.030.750.550.7502.27.91C7.000.830.550.7502.28.75D7.000.830.550.7502.28.75F4.030.750.550.7502.27.91 表中y0为标准反弯点高度比，y2 、y3为层高变化对反弯点的影响 经修正后，柱底至反弯点的高度为， 式中： 第j层第i柱的剪力； 第j层第i柱的侧移刚度D值; 第j层所有柱的D值总和； 第j层由外荷载引起的总剪力。(3)柱端和梁端的弯矩计算对柱的计算：第四层柱计算A柱 下端弯矩MA3A4 1.641.35=2.21 kNm
21、上端弯矩MA4A3 1.64(3-1.35）=2.71 kNmC柱 下端弯矩MC3C4 1.951.35=2.63 kNm 上端弯矩MC4C3 1.95(3-1.35）=3.22 kNmD柱 下端弯矩MD3D4 1.951.35=2.63 kNm 上端弯矩MD4D3 1.95(3-1.35）=3.22 kNmF柱 下端弯矩MF3F4 1.641.35=2.21 kNm 上端弯矩MF4F3 1.64(3-1.35）=2.71 kNm对梁的计算：第四层梁计算 MA4C4 = M A3A4=2.71 kNmMC4A4 =4.03/(4.03+2.97) MC4C3=1.85 kNmMC4D4 =2.
22、79/(2.79+1.62) MC4C3=1.37 kNmMD4C4 =2.79/(2.79+1.62) MD4D3=1.37 kNmMD4F4 =4.03/(4.03+2.97)MD4D3=1.37 kNmMF4D4 = MF4F3=2.71 kNm 其他层计算方法同上表4.3 梁、柱固端弯矩计算（kNm）层数柱号柱端弯矩梁端弯矩上端下端MA右MC左MC右MD左MD右MF左4A2.712.212.71C3.222.621.851.37D3.222.621.371.85F2.712.212.713A5.435.437.64C6.486.485.243.87D6.486.483.875.24F5
23、.435.437.642A8.048.0413.47C9.5859.5859.256.82D9.5859.5856.829.25F8.048.0413.471A6.32817.114.37C6.85619.259.466.98D6.85619.256.989.46F6.32817.114.37右风荷载作用下的框架的弯矩与左风荷载作用下的框架的弯矩，数值相等，方向相反 风荷载作用下框架的弯矩图，如图4.2所示（4）梁、柱的剪力计算 梁的剪力：Q A4C4 = Q C 4A4 = -(2.71+1.85) / 8=-0.57 kNm Q A3C3= Q C3A3= -(7.48+5.24) / 8
24、=-1.61 kNmQ A2C2 = Q C2A2 = -(13.47+9.25) / 8=-2.84 kNm Q A1C 1 = Q C1A1= -(14.37+9.46) / 8=-2.98 kNm其余梁的剪力计算方法同上柱的剪力：Q A4A3 = Q A3A4 = -(2.71+2.21) /3=1.64 kNmQ A3A2= Q A2A3= -(5.43+5.43) / 3=3.62 kNmQ A2A1 = Q A1A2 = -(8.04+8.04) /3=5.36 kNmQ A0A2 = Q A1A0 = -(6.328+17.4) / 4=5.93 kNm 右风荷载作用下的框架的剪
25、力与左风荷载作用下的框架的剪力，数值相等，方向相反。左风荷载作用下框架的剪力图，如图4-3所示。（5）柱的轴力计算 A柱：NA4= -0.57KNNA3=-0.57-1.15=-1.72KNNA2=-1.72-1.66=-3.38KNNA1=-3.38-1.44=-4.38KN其余柱的轴力计算方法同上 右风荷载作用下的框架的轴力与左风荷载作用下的框架的轴力，数值相等，方向。左风荷载作用下框架的轴力图，如图4-4所示4.2 恒载作用下框架内力分析4.2.1 恒载作用下框架的弯矩计算恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用弯矩二次分配法。在求固端弯距时可直接根据图示荷载结合结构静力计算手册计算，也可根
26、据固端弯距相等的原则。(1)梁的固端弯矩计算跨间层间AC跨CD跨DF跨MA(kNm)MC(kNm)MC(kNm)MD(kNm)MD(kNm)MF(kNm)四层-85.7485.74-3.343.34-85.7485.74三层-61.0961.09-2.442.44-61.0961.09二层-61.0961.09-2.442.44-61.0961.09一层-61.0961.09-2.442.44-61.0961.09偏心作用下亮的最终固端弯矩计算四层：MA=-1.51+（-85.74）=-87.25 kNm MC=（46.860.05）+（85.74）=88.08kNm MD=（46.860.0
27、5）+（85.74）=-88.08 kNm MF=-1.51+（-85.74）=87.25 kNm一至三层： MA=（-43.580.05）+（-61.09）=-63.27 kNmMC=（68.810.05）+（61.09） =64.53 kNmMD=（68.810.05）+（61.09） =-64.53 kNmMF=（-43.580.05）+（-61.09）=63.27 kNm (2)采用二次弯矩分配法计算框架弯矩梁端调幅85%，跨中不调，并将梁端节点弯距换算至梁端柱边弯距值，以备内力组合时用。恒载作用下的弯矩二次分配见附表A.1(3)恒载作用下梁跨中弯矩计算由结构力学求解器求得恒载作用下框
28、架梁的跨中弯矩(1)A-C轴框架梁跨中弯矩 MA4C4=259.40 kNmMA3C3=183.12 kNmMA2C2=183.12 kNmMA1C1=183.12 kNm(2)C-D轴框架梁跨中弯矩MC4D4=11.97 kNmMC3D3=8.75 kNmMC2D2=8.75 kNmMC1D1=8.75 kNm(3)D-F轴框架梁跨中弯矩MD4F4=259.40 kNmMD3F3=183.12 kNmMD2F2=183.12 kNmMD1F1=183.12 kNm恒载作用下AC跨最终中弯矩计算(1)A-C轴框架梁跨中弯矩MA4C4=259.40 (26.74+49.94)/2=221.06k
29、NmMA3C3=183.12 (39.64+42.82)/2=141.87kNmMA2C2=183.12 (32.39+42)/2=145.93kNmMA1C1=183.12 (27.25+36.69)/2=151.15kNm(2)C-D轴框架梁跨中弯矩MC4D4=11.97(28.75+28.97)/2 = -16.89kNmMC3D3=8.75(14.75+14.75)/2 = - 6 kNmMC2D2=8.75(15.36+15.36)/2 = - 6.61 kNmMC1D1=8.75(17.4+17.4)/2 = - 8.65 kNm(3) D-F轴框架梁跨中弯矩 MD4F4=259.
30、40 (26.74+49.94)/2=221.06kNmMD3F3=183.12 (39.64+42.82)/2=141.87kNmMD2F2=183.12 (32.39+42)/2 =145.93kNmMD1F1=183.12 (27.25+36.69)/2=151.15kNm恒载作用下的弯矩图（调幅后的弯矩图）,如图4-9所示4.2.2 恒载作用下梁、柱的剪力计算(1)梁的剪力：根据力的平衡条件求梁的剪力 梁的剪力：Q A4C4 = 108.94 kN Q C 4A4 = 108.94 kN Q A3C3 = 77.96 kN Q C3A 3 = 77.96 kNQ A2C2 = 77.9
31、6 kN Q C2A2 = 77.96 kN Q A1C 1 = 77.96 kN Q C 1A1 = 77.96 kN其余梁的剪力计算方法同上(2)柱的剪力柱的剪力： Q A4A3 = Q A3A4 = -(31.46+22.58) /3= -18.01 kNm Q A3A2= Q A2A3= -(18.06+18.89) / 3= -12.32 kNmQ A2A1 = Q A1A2 = -(19.21+21.00 /3= -13.40 kNm Q A0A2 = Q A1A0 = -(11.05+5.33) / 4= -4.10 kNmQ C4C3 = Q C3C4 = -(24.82+17
32、.6) /3= -14.14 kNm Q C3C2= Q C2C3= -(15.72+15.59) / 3= -10.44 kNmQ C2C1 = Q C1C2 = -(15.75+16.83) /3= -10.86 kNm Q C0C2 = Q C1C0 = -(16.83+4.69) / 4= -5.38 kNm由于框架对称，其余D，F轴柱的剪力计算方法同上恒载作用下框架的剪力图,如图4.12所示(3)柱的轴力标准柱自重G标=12.69 kN， 底层柱自重G底=16.92 kNA柱：NA4A3 = 30.10+108.94=139.06 kNmN A3A4 = 139.06+12.69=
33、151.75 kNm N A3A2=151.75+43.58+77.96=273.29 kNmN A2A3= 273.29+12.69= 285.98 kNmN A2A1 =285.98+43.58+77.96=409.52 kNmNA1A2 = 409.52+12.69=422.21 kNm N A1A0 = 422.21+43.58+77.96=543.75 kNmN A0A1 = 543.75+16.92=560.67 kNmNC4C3 = 48.86+(108.94+6.48)=164.28 kNmNC3C4 =164.28+12.69= 176.97 kNm N C3C2=176.9
34、7+68.81+(77.96+12.37)=336.11 kNmN C2C3= 336.11+12.69= 348.8 kNmNC2C1 =348.8+68.81+(77.96+12.37)=507.94 kNmNC1C2 =507.94+12.69=520.63 kNm NC1C0 = 520.63+68.81+(77.96+12.37)=679.77 kNmNC0C1 =679.77 +16.92=696.69 kNm由于框架的对称性其余D,F柱的轴力计算方法同上恒载作用下框架的轴力图，如图4.13所示4.3 活载作用下框架内力分析 活载作用下的内力计算采用弯矩二次分配法，考虑到活荷载分布
35、的最不利组合，运用满布荷载法，且在所求框架梁的跨中弯矩乘以1.15的系数予以增大。4.3.1 活载作用下框架的弯矩计算(1)梁的固端弯矩计算同时具有均布荷载和集中荷载的固端弯矩为以上两种弯矩的叠加表4.4 活在作用下的固端弯矩计算跨间层间AC跨CD跨DF跨MA(kNm)MC(kNm)MC(kNm)MD(kNm)MD(kNm)MF(kNm)四层-33.9933.99-2.662.66-33.9933.99三层-65.0465.04-4.104.10-65.0465.04二层-65.0465.04-4.104.10-65.0465.04一层-65.0465.04-4.104.10-65.0465.04偏心作用下梁的最终固端弯矩计算四层：MA=2.210.05+（34.99）=-34.88 kNm MC=（4.010.05）+（34.99）=35.19 kNm MD= -35.19 kNm MF= 34.88 kNm一至三层： MA=（-8.820.05）+（-6
