郑州市高新开发区
办公楼设计
院 系 土木工程学院
专 业 建筑工程技术
姓 名 王 孔
学 号
准考证号
指导教师
前 言
毕业设计是大学教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本组毕业设计题目为《某办公楼设计》。在毕设前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设完成过程中，我主要主要进行手绘设计的优化，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。
毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。
二零一二年九月二十日
内容摘要
本设计主要进行了结构方案中横向框架2、3、7、8轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。 是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。
关键词： 框架 结构设计 抗震设计
Abstract
The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、7、8. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.
Keywords : frames, structural design, anti-seismic design
目 录
第一部分：毕业设计任务书
第二部分：工程概况
第三部分：框架侧移刚度的计算
第四部分：重力荷载代表值的计算
第五 部分：横向水平荷载作用下框架
结构的内力和侧移计算
第六部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算
（横向框架内力计算）
第七部分：截面设计
第八部分：楼板设计
第九部分：楼梯设计
第十部分：设计心得
参考资料
第一部分 工程概况
一 建筑概况
1、工程名称：郑州高新区办公楼。
2、建设地点：郑州市高新开发区文化大道北，场地平面示意图见附图。
3、建筑规模：本工程本工程地上五层，建筑面积5600m2，基底面积1100m2；地上五层为办公室，每层高为3.9m，室内外高差0.6m。
4、结构形式：框架结构。
5、建筑结构安全等级为二级，建筑耐火等级为二级，屋面防水等级为二级。
6、功能布置：
a.底层布置门厅、接待室、值班室、配电间、消防控制室。
b.二、三层每层各设100 m2会议室1间，60 m2间办公室2间。
c.顶层布置200 m2活动室，其余为普通办公室。
d.其它各层房间为普通办公室。
e.各层均布置男女卫生间，并设前室。
f.屋面为上人屋面。
7、建筑设备：
本办公楼采用集中空调，水、电由市政提供。
8、建筑装修及材料：
a.外墙面：外墙涂料。
b.内墙面：内墙涂料。卫生间及前室内墙面选用面砖。
c.顶棚：吊顶部分用轻钢龙骨矿棉吸音板吊顶，其余采用内墙涂料。
d.楼、地面：地板砖。
9、墙体材料：
外墙采用250厚加气混凝土砌块，内墙采用200厚加气混凝土砌块，标高-1.450以下墙体为250厚钢筋混凝土墙。
10、门窗：
a.建筑外窗抗风压性能为3级、气密性能为4级、水密性能3级、保温性能为3级、 隔声性能为3级。
b.门窗制作安装应遵照《全国通用建筑标准设计》92SJ704。
二 建筑参考资料
《房屋建筑制图统一标准》GB/T 50001-2001、《建筑工程设计文件编制深度规定》（2003版）、《民用建筑设计通则》GB 50352-2005、《办公建筑设计防火规范》GB 50016-2006、《05系列工程建设标准设计图集》（05YJ）、《建筑结构制图标准》GB/T 50105-2001等。
第二部分 结构设计要求
一 结构方案的选择
1、确定结构体系；
2、确定结构楼屋盖的类型及基本形式；
3、根据工程地质条件及上部结构形式确定基础类型及埋深；
4、确定变形缝的设置及划分；
5、确定结构其它承重构件的类型。
二 结构平面布置
1、确定柱网尺寸及梁、板的平面布置；
2、确定基础平面布置；
三 结构计算
1、框架计算：
（1）确定框架结构计算简图；
（2）初步确定结构构件的截面尺寸；
（3）荷载计算：注意传力途径，防止少算和漏算；
（4）竖向荷载作用下的内力计算；
（5）水平风荷载作用下的内力计算；
（6）内力组合，确定各构件控制截面上的控制内力；
2、基础设计计算
3、自选构件的设计计算
四 绘制结构施工图
1、基础平面布置图及基础配筋详图；
2、结构平面布置图；
3、框架梁、柱配筋图；
4、自选构件配筋详图
五 结构设计计算书书写整理
六 结构设计部分参考资料
（1）现行国家规范、规程，主要有：
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001、《建筑抗震设防分类标准》GB 50223-2004、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)、《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001、《02系列结构标准设计图集》DBJT19-01-2002、《钢筋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修订版等。
（2）建筑结构综合设计手册，中国建筑工业出版社。
（3）各种教材及参考书。
七 建设场地工程地质概况
1、地形、地貌：拟建场地地貌属山前冲洪积平原。
2、地质构成：根据岩土工程勘察报告，按地层的成因、时代及物理力学性质差
异，勘探深度范围内从上到下场地地质构成如下：
1）耕土，层厚0.40～0.70m；
2）粉质粘土，层厚3.20～3.70m，承载力标准值fk160kPa；
3）粉质粘土，层厚0～2.50m，承载力标准值fk170kPa；
4）粉质粘土，层厚3.60～4.60m，承载力标准值fk200kPa。
3、水文概况：场地地下水类型为孔隙潜水，勘察期间测得地下水位埋深4.50m，
场地水位年变幅1.0～1.5m。
4、岩土工程评价
根据地质勘察结果，场地地形平坦，由于场区地基土层层面坡度均小于10％，地基土的物理力学性能差异不大，因此地基属均匀性地基。郑州地区属非自重湿陷性黄土地区。
八 建设场地附图
m
第一部分：工程概况
建筑地点：郑州市
建筑类型：五层办公楼，框架结构。
建筑介绍：建筑底面积约1030平方米，建筑总面积5150平方米，楼盖及屋盖均
采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用空心砖粉和加气混凝土砌块。
门窗使用：大门采用钢门，门洞尺寸为3.4m×2.7m，窗为塑钢窗，洞口尺寸为2.1m
×2.1m。
地质条件：根据地质勘察结果，场地地形平坦，厂区地基土层层面坡度均小于10%
地基土的物理力学性能差异不大，地基属于均匀性地基。设防烈度为Ⅶ度。
柱网与层高：本办公楼采用柱距为6.6m的柱网，边跨为6.3m，中间跨为2.4m，
层高取3.9m，如下图所示：
柱网布置图
框架结构承重方案的选择：
竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，
再由主梁传至框架柱，最后传至地基。
根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。
框架结构的计算简图：
框架结构的计算简图
纵向框架组成的空间结构
横向框架组成的空间结构
本方案中，需近似的按纵横两个方向的平面框架分别计算。
梁、柱截面尺寸的初步确定：
1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。本方案取1/12×7200=600mm，截面宽度取600×2/3=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=400*600。 2、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： （1）柱组合的轴压力设计值N=βFg E n
注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。 F按简支状态计算柱的负载面积。
g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m。 n为验算截面以上的楼层层数。
（2）c
2
A≥N/uNfc
可知取为0.8。
fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm。
2
注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》
3、计算过程： 对于边柱：
N=βFg E n=1.3×25.92×14×6=2830.464（KN）
Ac≥N/uNfc=2830.464×10/0.8/14.3=247418.18（mm） 取700mm×700mm 对于内柱：
N=βFg E n=1.25×34.56×14×6=3628.8（KN）
Ac≥N/uNfc=3628.8*10/0.8/14.3=317202.80（mm） 取700mm×700mm
梁截面尺寸（mm）
柱截面尺寸（mm）
3
2
3
2
第二部分：框架侧移刚度的计算
一、 横梁线刚度i b的计算：
二、
纵梁线刚度i b的计算：
三、 柱线刚度i c的计算：I=bh/12 3
四、各层横向侧移刚度计算： (D值法)
1、底层
①、A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8（9根） K=0.352
αc=(0.5+K)/(2+K)=0.362 Di1=αc×12×ic/h
2
=0.362×12×12.77×10/4700
102
=25112
②、A-1、A-4、A-6、A-9、D-1、D-5、D-6、D-9 （8根） K=3.38/12.77=0.266 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.338 Di2=α2
c×12×ic/h
=0.338×12×12.77×1010/47002
=23447
③、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根） K=（2.5+3.38）/12.77=0.460 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.390 Di3=αc×12×ic/h
2
=0.390×12×12.77×1010/47002
=27055
④、B-2、C-2、B-3、C-3、C-4、B-7、C-7、B-8、C-8 （9根）
K=（3.34+4.5）/12.77=0.614 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.426 Di4=α2
c×12×ic/h
=0.426×12×12.77×1010/47002
=29552
⑤、B-4、B-6、C-5、C-6 （4根） K=（3.34+3.38）/12.77=0.526 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.406 Di5=αc×12×ic/h
2
=0.406×12×12.77×10/4700
102
=28165 ⑥、B-5 （1根） K=3.34/12.77=0.262 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.337 Di6=αc×12×ic/h
2
=0.337×12×12.77×10/4700
102
=23378
∑D1=25112×9+23447×8+27055×4+29552×9+28165×4+23378 =923810 2、第二层：
①、A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8 （9根）
K=4.5×2/（12.4×2）=0.363 αc=K/(2+K)=0.154 Di1=αc×12×ic/h
2
=0.154×12×12.4×10/3600
102
=17681
②、A-1、A-9、D-1、D-5、D-6、D-9 （6根） K=3.38×2/（12.4×2）=0.273 αc=K/(2+K)=0.120 Di2=αc×12×ic/h
2
=0.120×12×12.4×10/3600
102
=13778
③、A-5 （1根） K=4.5/7.233=0.622 αc=（0.5+K）/(2+K)=0.428 Di3=αc×12×i2
c/h
=0.428×12×7.233×1010/83002
=5392
④、A-4、A-6 （2根）
K=（4.5+3.8）/（12.4*2）=0.318 αc=K/(2+K)=0.137 Di4=αc×12×ic/h
2
=0.137×12×12.4×1010/36002
=15730
⑤、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根） K=（2.5+3.38）×2/（12.4×2）=0.474 αc=K/(2+K)=0.192 Di5=αc×12×i2
c/h
=0.192×12×12.4×1010/36002
=22044
⑥、B-2、B-3、C-2、C-3、C-4、B-7、B-8、 C-7、C-8 （9根）
K=（3.34+4.5）×2/（12.4×2）
=0.632
αc=K/(2+K)=0.240 Di6=αc×12×ic/h
2
=0.240*12*12.4*10/3600
102
=27556
⑦、B-4、B-6 （2根）
K=（3.34×2+4.5+3.38）/（12.4×2）=0.587 αc=K/(2+K)=0.227 Di7=αc×12×ic/h
2
=0.227×12×12.4×10/3600
102
=26063
⑧、C-5、C-6 （2根）
K=（3.34+3.38）×2/（12.4×2）=0.542 αc=K/(2+K)=0.213 Di8=αc×12×ic/h
2
=0.213×12×12.4×10/3600
102
=24456 ⑨、B-5 （1根）
K=3.34×2/（12.4×2）=0.269 αc=K/(2+K)=0.119 Di9=αc×12×ic/h
2
=0.119×12×12.4×10/3600
102
=13663
∑D2=17681×9+13778×6+5392+15730×2+22044×
4+27556
×9+26063×2+24456×2+13663 =729530
3、第三层至第六层：
①、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8 （12根）
Di1=17681
②、A-1、A-9、D-1、D-9、D-5、D-6 （6根） Di2=13778
③、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根） Di3=22044
④、B-2、B-3、B-4、B-5、C-2、C-3、C-4、B-6、B-7、B-8、C-7、C-8 根）
Di4=27556
⑤、C-5、C-6 （2根） Di5=24456
∑D3-6=17681×12+13778×6+22044×4+27556×12+24456×2 =762600 4、顶层：
①、D-5、D-6 （2根） K=3.38×2/（12.4×2）=0.273 αc=K/(2+K)=0.120 Di1=αc×12×i2
c/h
=0.120×12×12.4×1010/36002
=13778
②、C-5、C-6 （2根）
12（
K=（3.38×2+3.34）/（12.4×2）=0.407 αc=K/(2+K)=0.169 Di2=αc×12×ic/h
2
=0.169×12×12.4×10/3600
102
=19404
∑D顶=13778×2+19404×2=66364 由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为：
∑D1/∑D2=923810/729530>0.7，故该框架为规则框架。
五、各层纵向侧移刚度计算： 同理，纵向框架层间侧移刚度为：
∑D1/∑D2=1035634/935623>0.7，故该框架为规则框架。
第三部分：重力荷载代表值的计算
一、资料准备： 查《荷载规范》可取：
①、屋面永久荷载标准值（上人）
30厚细石混凝土保护层 22×0.03=0.66KN/m 三毡四油防水层 0.4 KN/m
20厚矿渣水泥找平层 14.5×0.02=0.29 KN/m 150厚水泥蛭石保温层 5×0.15=0.75 KN/m 120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3.0 KN/m V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m （二层9mm纸面石膏板、有厚50mm的岩棉板保温层） 合计 5.35 KN/m ②、1-5层楼面：
木块地面（加防腐油膏铺砌厚76mm） 0.7 KN/m
2 22
22
2
2
2
120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3.0 KN/m V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m
2
2
合计 3.95 KN/m ③、屋面及楼面可变荷载标准值：
上人屋面均布活荷载标准值 2.0 KN/m楼面活荷载标准值 2.0 KN/m
2
2
2
屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.0×0.2=0.2 KN/m
2
（式中ur为屋面积雪分布系数） ④、梁柱密度25 KN/m
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5KN/m
3
2
二、重力荷载代表值的计算： 1、第一层： （1）、梁、柱：
（2）、内外填充墙重的计算： 横墙：
AB跨、CD跨墙：墙厚240mm，计算长度6500mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：0.24×6.5×3=4.68m 单跨重量：4.68×5.5=25.74KN 数量：17
总重：25.74×17=437.58KN
BC跨墙：墙厚240mm，计算长度1700mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：（1.7×3-1.5*2.4）×0.24=0.36m 单跨重量：0.36×5.5=1.98KN 数量：2
总重：1.98×2=3.96KN
3
3
厕所横墙：墙厚240mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度3600-120=3480mm。 体积：0.24×4.8×3.48=4.009m 重量：4.009×5.5=22.0495KN
横墙总重：437.58+3.96+22.0495=463.5895KN
纵墙：
①②跨外墙：单个体积：[（6.5×3.0）-（1.8×2.1×2）] ×0.24=2.8656 m
数量：12
总重：2.8656×12×5.5=189.1296KN
厕所外纵墙：体积：6.5×3.0-1.8×2.1=15.72 m
总重：15.72×5.5=86.46KN
楼梯间外纵墙：体积：3.5×3.0-1.8×2.1=6.72 m
总重：6.72×5.5=36.96KN
门卫外纵墙：体积：3.5×3.0-1.2×2.4=7.62m
总重：7.62×5.5=41.91KN
内纵墙：单个体积：(6.5×3.0-1.2×2.4*2) ×0.24=13.74m 单个重量：13.74×5.5=75.57KN
数量：12
总重：75.57×12=906.84KN
厕所纵墙：单个体积：0.24×（3.6-0.12）×4.93=4.1175m 单个重量：4.1175×5.5=22.6463KN
数量：2
总重：22.6463×2=45.2926KN
正门纵墙：总重：（1.8×6.5-1.8×2.1）×0.24×5.5=10.4544KN
33
3
33
3
3
纵墙总重：189.1296+86.46+36.96+41.91+906.84+45.2926+10.4544
=1317.0466KN
（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）： 走廊窗户：
尺寸：1800mm×2100mm
自重：0.4KN/m 数量：26
重量：1.8×2.1×0.4×26=39.312KN
办公室窗户：
尺寸：1500mm×2100mm
自重：0.4KN/m 数量：2
重量：1.5×2.1×0.4×2=2.52KN
总重：39.312+2.52=41.832KN
（4）、门重计算：
木门：尺寸：1200mm×2400mm 自重：0.15KN/m 数量：26.25
重量：1.2×2.4×0.15×26.25=11.34KN
铁门：尺寸：6500mm×3000mm 自重：0.4KN/m 数量：0.5
重量：6.5×3*0.4×0.5=3.9KN
总重：11.34+3.9=15.24KN
2 2 2 2
（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：48.4416×13+117.4176+30.24=777.3984（m） 恒载：3.95×777.3984=3070.7237KN 活载：2.0×777.3984=1554.7968KN 由以上计算可知，一层重力荷载代表值为
2
G1=G 恒+0.5×G活
=（497.25+38.25）×1.05+（819+63）×1.05+1587.6×1.05+463.5895+1317.0466+41.832
+15.24+（3070.7237+1554.7968）×0.5 =9618.5836KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。 2、第二层： （1）、梁、柱
横梁：
AB跨：300mm×600mm 29.25KN×18根=526.5KN BC跨：250mm×400mm 4.25KN×9根=38.25KN
纵梁：
819+63=882KN
柱：
（2）、内外填充墙重的计算：
横墙总重：463.5895KN 纵墙：
比较第二层纵墙与第一层的区别有： 大厅：一层有铁门
二层A④⑤、B④⑤、B⑤⑥跨有内墙。 比较异同后，可得第二层纵墙总重为：
1317.0466+（3.0×6.55-2×1.8×2.1）×0.24×5.5-3.9+（1.5×6.55-1.5×1.2）×0.24×5.5+（1.5×3.55-1.5×1.2）×0.24×5.5 =1317.0466+15.9588-3.9+10.593+4.653 =1344.3514KN
（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）： 第一类：
尺寸：1800mm×2100mm
自重：0.4KN/m 数量：29
重量：1.8×2.1×0.4×29=43.848KN
第二类：
尺寸：1500mm×2100mm
自重：0.4KN/m 数量：2
重量：1.5×2.1×0.4×2=2.52KN
总重：43.848+2.52=46.368KN
（4）、门重计算：
木门：尺寸：1200mm×2400mm 自重：0.15KN/m 数量：27.25
2
2 2
重量：1.2×2.4×0.15×27.25=11.772KN
（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：777.3984+11.16×6.96=855.072（m） 恒载：3.95×855.072=3377.5344KN 活载：2.0×855.072=1710.144KN 由以上计算可知，二层重力荷载代表值为
2
G2=G 恒+0.5×G活
=（526.5+38.25）×1.05+882×1.05+1368.9×1.05+463.5895+1344.3514+46.368 +11.772+（3377.5344+1710.144）×0.5 =9910.1918KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。
3、第三层至第五层：
比较其与第三层的异同，只有B④⑤、B⑤⑥不同，可得三到五重力荷载代表值为：
G3-5=9910.1918-10.593-4.653+（3.0×10.1-2×1.2×2.4）×0.24×5.5 =9927.3386KN
屋面恒载、活载计算：
恒载：855.072×5.35=4574.6352KN
活载：855.072×2.0=1710.144KN 雪载：855.072×0.2=171.0144KN
由以上计算可知，五层重力荷载代表值为 G6=G 恒+0.5×G活
=（564.75+882+798.525）×1.05+231.7948+680.7491+23.184+4.4145+4574.6352 +（1710.144+171.0144）×0.5 =9753.4748KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。
5、顶端重力荷载代表值的计算：
横梁：29.25×2=58.5KN 纵梁：15.75×2=31.5KN 柱：38.025×4=152.1KN 横墙：25.74×2=51.48KN 纵墙：
（3.0×3.55-1.2×2.4）×0.24×5.5+（3.0×3.55-1.8×2.1）×0.24×5.5 =19.3248KN
木门：1.2×2.4×0.15=0.432KN 窗：1.8×2.1×0.4=1.512KN 楼板恒载、活载计算：
面积：4.2×7.2=30.24m 恒载：30.24×5.35=161.784KN
活载：30.24×2.0=60.48KN
雪载：30.24×0.2=6.048KN
由以上计算可知，顶端重力荷载代表值为 G顶=G 恒+0.5×G活
=58.5+31.5+51.48+19.3248+152.1+0.432+1.512+161.784+(60.48+6.048) ×0.5 =543.1608KN
集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i的计算结果如下图所示：
2
第四部分：横向水平荷载作用下框架
结构的内力和侧移计算
一、横向自振周期的计算：
横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。
按式Ge=Gn+1（1+3×h1/2/H）将突出房屋重力荷载代表值折算到主体结构的顶层，即：
Ge=543.1608×[1+3×3.6/（3.6×5+4.7）] =650.8153（KN）
基本自振周期T1（s）可按下式计算：
T1=1.7ψT （uT）
1/2
注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算
得的结构顶点位移。
ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6。 uT按以下公式计算：
VGi=∑Gk
（△u）i= VGi/∑D ij
T
u=∑（△u）k
注：∑D ij 为第i层的层间侧移刚度。 （△u）i为第i层的层间侧移。 （△u）k为第k层的层间侧移。 s为同层内框架柱的总数。
结构顶点的假想侧移计算过程见下表，其中第六层的Gi为G6和Ge之和。
31
结构顶点的假想侧移计算
T1=1.7ψT （uT） =1.7×0.6×(0.265989)=0.526(s)
二、水平地震作用及楼层地震剪力的计算：
本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：
1、结构等效总重力荷载代表值Geq Geq=0.85∑Gi
=0.85×（9618.5836+9910.1918+9927.3386×3+9753.4748+543.1608） =50666.3128（KN）
2、计算水平地震影响系数а
1
1/2
1/2
查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.30s。 查表得设防烈度为8度的аа1=（Tg/T1）а
32
0.9
max
max
=0.16
=（0.3/0.526）×0.16 =0.0965
3、结构总的水平地震作用标准值FEk
FEk=а1Geq
=0.0965×50666.3128 =4890.5658（KN）
因1.4Tg=1.4×0.3=0.42s
δn=0.08T1+0.07=0.08×0.526+0.07=0.1121 △F6=0.1121×4890.5658=548.2324KN
各质点横向水平地震作用按下式计算： Fi=GiHiFEk（1-δn）/（∑GkHk） =4342.333（KN）
地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为 Vi=∑Fk（i=1，2，„n）
计算过程如下表：
各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
0.9
33
各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：
（具体数值见上表） 三、多遇水平地震作用下的位移验算：
水平地震作用下框架结构的层间位移（△u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：
（△u）i = Vi/∑D ij u i=∑（△u）k
各层的层间弹性位移角θe=（△u）i/hi，根据《抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值[θe]
计算过程如下表：
34
横向水平地震作用下的位移验算
由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/639
四、水平地震作用下框架内力计算：
1、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：
Vij=DijV i /∑Dij M
bij
=Vij*yh M
uij
=Vij（1-y）h
y=yn+y1+y2+y3
注：yn框架柱的标准反弯点高度比。
y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y框架柱的反弯点高度比。
底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱均无修正。 下面以②③⑦⑧轴线横向框架内力的计算为例：
35
各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）
例：第五层边柱的计算：
Vi1=17681×1241.908/762600=28.794（KN） y=y n=0.18（m） （无修正）
M i1=28.794×0.18×3.9=18.66（KN*m） M i1=28.794×（1-0.18）×3.9=85.00（KN*m
）
各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）
36
ub
2、梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算： M b=i M b=i
r l
l
b r
（Mi+1，j + M i，j）/（i（Mi+1，j + M i，j）/（i
r b
u
b u l
b
+ i+ i
r b
） ）
l
b
r b
b
V b=（M b+ M b）/ l Ni=∑（V b- V b）k
具体计算过程见下表：
梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算
l
r
l
例：第五层：
边梁 M b= M 6=85.00 KN·m
M b=113.08*4.5/（4.5+3.34）=64.91 KN·m 走道梁 M b =M b=113.08-64.91=48.17 KN·m
边柱N=0-20.82=-20.82 KN
中柱N=20.82-40.14=-19.32 KN
37
l
r
r l
u
②③⑦⑧轴线横向框架梁剪力图（KN） ②③⑦⑧轴线横向框架柱轴力图（KN）
38
第五部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算
（横向框架内力计算）
一、计算单元的选择确定：
取③轴线横向框架进行计算，如下图所示：
计算单元宽度为6.6m，由于房间内布置有次梁（b×h=400mm×600mm），故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和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。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。 二、荷载计算：
1、恒载作用下柱的内力计算：
（1）、对于第5层，
q1、q1代表横梁自重，为均布荷载形式。 q1=0.3×0.6×25=4.5 KN/m q1=0.25×0.4×25=2.5KN/m
q2、和q2分别为屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 q2=5.35×3.9=19.26 KN/m q2=5.35×1.8=9.63 KN/m
P1、P2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括主梁自重、次梁自重、楼板重等重力荷载，计算如下：
P1=[（3.6×2.4/2）×2+（2.4+7.2）×1.8/2] ×5.35+4.5×7.2
+0.2×0.4×25×7.2=132.95 KN
39
，
，
，
，
P2=[（3.6×2.4/2）×2+（2.4+7.2）×1.8/2+（2.7+3.6）×2×1.2
/2] ×5.35+4.5×7.2+0.2×0.4×25×7.2=173.39 KN 集中力矩M1=P1e1
=132.95×（0.65-0.3）/2 =23.27 KN·m M2=P2e2
=173.39×（0.65-0.3）/2 =30.34 KN·m
（2）、对于2-5层，
包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载的计算方法同第6层。 q1=4.5+0.24×3.0×5.5=8.46 KN/m
q1=0.25×0.4×25=2.5KN/m
q2、和q2分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 q2=3.95×3.6=14.22 KN/m q2=3.95×1.8=7.11 KN/m
外纵墙线密度 [（7.2×3.0-1.8×2.1×2）×0.24×5.5+2×1.8×2.1×
0.4]/7.2=2.99 KN/m
P1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×3.95+（4.5+2.99）×7.2+0.2×0.4×25×7.2 =130.28 KN
P2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×3.95+8.46×7.2+0.15×0.3×25×7.2 =167.13 KN 集中力矩M1=P1e1
=130.28×（0.65-0.3）/2 =22.80 KN·m M2=P2e2
40
，
，
，
=167.13×（0.65-0.3）/2 =29.25 KN·m
（3）、对于第1层，
柱子为700mm×700mm，其余数据同2-5层，则 q1=4.5+0.24×3.0×5.5=8.46 KN/m q1=0.25×0.4×25=2.5KN/m
q2、和q2分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 q2=3.95×3.9=14.22 KN/m q2=3.95×1.8=7.11 KN/m
外纵墙线密度 [（7.2×3.0-1.8×2.1×2）×0.24×5.5+2×1.8×
2.1*0.4]/7.2=2.99 KN/m
P1=（3.9×2.4+9.6×0.9）×3.95+（4.5+2.99）×7.2+0.2×0.4×25×7.2 =130.28 KN
P2=（3.9×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×3.95+8.46×7.2+0.2×0.4×25×7.2 =167.13 KN 集中力矩M1=P1e1
=130.28×（0.70-0.3）/2 =26.06 KN·m M2=P2e2
=167.13×（0.70-0.3）/2 =33.43 KN·m
2、活载作用下柱的内力计算：
活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：
41
，
，
，
（1）、对于第5层，
q2=2.0×3.9=7.8 KN/m q2=2.0×1.8=3.6 KN/m
P1=（3.9×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56 KN
P2=（3.9×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68 KN 集中力矩M1=P1e1
=34.56×（0.65-0.3）/2 =6.05 KN·m M2=P2e2
=49.68×（0.65-0.3）/2 =8.69 KN·m 同理，在屋面雪荷载的作用下： q2=0.2×3.6=0.72 KN/m q2=0.2×1.8=0.36 KN/m
P1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×0.2=3.456 KN
P2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×0.2=4.968 KN 集中力矩M1=P1e1
=3.456×（0.65-0.3）/2 =0.605 KN·m M2=P2e2
=4.968×（0.65-0.3）/2 =0.869 KN·m
（2）、对于第2-5层，
q2=2.0×3.6=7.2 KN/m q2=2.0×1.8=3.6 KN/m
42
，，，
P1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56 KN
P2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68 KN 集中力矩M1=P1e1
=34.56*（0.65-0.3）/2 =6.05 KN·m M2=P2e2
=49.68*（0.65-0.3）/2 =8.69 KN·m
（3）、对于第1层，
q2=2.0×3.6=7.2 KN/m q2=2.0×1.8=3.6 KN/m
P1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56 KN
P2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68 KN 集中力矩M1=P1e1
=34.56×（0.70-0.3）/2 =6.91 KN·m M2=P2e2
=49.68×（0.70-0.3）/2 =9.94 KN·m
将计算结果汇总如下两表：
横向框架恒载汇总表
43
，
横向框架活载汇总表
注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。
3、恒荷载作用下梁的内力计算：
恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：
等效于均布荷载与梯形、三角形荷载的叠加。α=a/l=2.4/7.2=1/3 （1）、对于第5层，
-MAB=q1l1/12+q2l1（1-2α+α）
=4.5×7.2/12+19.26×7.2×[1-2×（1/3）+（1/3）]/12 =87.24 （KN*m） -MBC=q1l2/12+5q2l2/96
=2.5×2.4/12+5×9.63*2.4/96 =4.09 （KN·m） （2）、对于第1-4层，
-MAB=q1l1/12+q2l1（1-2α+α）
=8.46×7.2/12+14.22×7.2×[1-2×（1/3）+（1/3）]/12 =86.60 （KN·m）
44
2
2
2
3
2
2
2
3
2
2
，2
，22
2
2
3
2
2
2
3
-MBC=q1l2/12+5q2l2/96
=2.5×2.4/12+5×7.11×2.4/96 =3.33 （KN·m）
4、活荷载作用下梁的内力计算： 对于第1-5层，
-MAB=q2l1（1-2α+α）
=7.2×7.2×[1-2×（1/3）+（1/3）]/12 =25.34 （KN·m） -MBC= 5q2l2/96 =5×3.6×2.4/96 =1.08 （KN·m）
三、内力计算：
梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架，
四、梁端剪力和柱轴力的计算：
1、恒载作用下：
例：第5层：荷载引起的剪力：VA=VB=（19.26×4.8+4.5×7.2）/2 =62.42 KN
VB=VC=（9.63×1.2+2.5×2.4）/2 =8.78 KN
本方案中，弯矩引起的剪力很小，可忽略不计。 A柱： N顶=132.95+62.42=195.37 KN 柱重：0.65×0.65×3.6×25=38.02 KN
45
2
，2
2
2
3
2
2
3
2
2
，2
，2
N底= N顶+38.02=233.39 KN B柱： N顶=173.39+64.42+8.78=246.59 KN 恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）
2、活载作用下：
例：第5层：荷载引起的剪力：AB跨：VA=VB=6.6×4.8/2=17.28 KN BC跨：VB=VC=2.1×1.2/2=2.16 KN A柱：N顶= N底=34.56+17.28=51.84 KN B柱：N顶= N底=49.68+17.28+2.16=69.12 KN
活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）
46
五、框架梁的内力组合：
1、结构抗震等级：
根据《抗震规范》，本方案为二级抗震等级。 2、框架梁内力组合：
本方案考虑了三种内力组合，即1.2SGk+1.4SQk，1.35 SGk +1.0 SQk
及1.2SGE+1.3SEk。
考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。
η
vb
梁端剪力增大系数，二级取1.2。
各层梁的内力组合和梁端剪力调整结果如下表：
47
3、跨间最大弯矩的计算：
48
以第一层AB跨梁为例，说明计算方法和过程。
计算理论：根据梁端弯矩的组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。
1）均布和梯形荷载下，如下图：
VA= -（MA+MB）/l+q1l/2+（1-a）lq2/2
若VA-（2q1+q2）al/2≤0，说明x≤al，其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离，则x可由下式求解：
VA-q1x-xq2/（2al）=0
将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值： Mmax=MA+VAx-q1x/2-xq2/（6al） 若VA-（2q1+q2）al/2>0，说明x>al，则 x=（VA+alq2/2）/（q1+q2） 可得跨间最大正弯矩值：
Mmax=MA+VAx-（q1+ q2）x/2+alq2（x-al/3）/2 若VA≤0，则Mmax=MA
2）同理，三角形分布荷载和均布荷载作用下，如下图：
VA= -（MA+MB）/l+q1l/2+q2l/4 x可由下式解得： VA=q1x+xq2/l
49
2
2
2
3
2
可得跨间最大正弯矩值：Mmax=MA+VAx-q1x/2-xq2/3l
第1层AB跨梁：
梁上荷载设计值：q1=1.2×8.46=10.15 KN/m
q2=1.2×（14.22+0.5×7.2）=21.38 KN/m 左震： MA=270.47/0.75=360.63 KN·m MB=-367.14/0.75=-489.52 KN·m
VA= -（MA-MB）/l+q1l/2+（1-a）lq2/2
=-（360.63+489.52）/7.2+10.15×7.2/2+21.38×7.2/3 =-30.22 KN
则Mmax发生在左支座， Mmax =1.3MEk-1.0MGE
=1.3×347.06-（65.86+0.5×19.19） =375.72 KN·m γ
Remax
2
3
M=0.75×375.72=281.79 KN·m
右震： MA=-406.29/0.75=-541.72 KN·m
MB=226.48/0.75=301.97 KN·m
VA= -（MA-MB）/l+q1l/2+（1-a）lq2/2
=（541.72+301.97）/7.2+10.15×7.2/2+21.38×7.2/3 =205.03 KN
由于205.03-（2×10.15+21.38）×2.4/2=155.01>0，故x>al=l/3=2.4m x=（VA+alq2/2）/（q1+q2）
=（205.03+1.2×21.38）/（10.15+21.38） =5.73m
Mmax=MA+VAx-（q1+q2）x/2+alq2（x-al/3）/2
=-541.72+205.03×5.73-（10.15+21.38）×（5.73）/2
50
2
2
郑州市高新开发区
办公楼设计
院 系 土木工程学院
专 业 建筑工程技术
姓 名 王 孔
学 号
准考证号
指导教师
前 言
毕业设计是大学教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本组毕业设计题目为《某办公楼设计》。在毕设前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土》、《建筑结构抗震设计》等知识，并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设完成过程中，我主要主要进行手绘设计的优化，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。
毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。
二零一二年九月二十日
内容摘要
本设计主要进行了结构方案中横向框架2、3、7、8轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，。 是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。
关键词： 框架 结构设计 抗震设计
Abstract
The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 2、3、7、8. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.
Keywords : frames, structural design, anti-seismic design
目 录
第一部分：毕业设计任务书
第二部分：工程概况
第三部分：框架侧移刚度的计算
第四部分：重力荷载代表值的计算
第五 部分：横向水平荷载作用下框架
结构的内力和侧移计算
第六部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算
（横向框架内力计算）
第七部分：截面设计
第八部分：楼板设计
第九部分：楼梯设计
第十部分：设计心得
参考资料
第一部分 工程概况
一 建筑概况
1、工程名称：郑州高新区办公楼。
2、建设地点：郑州市高新开发区文化大道北，场地平面示意图见附图。
3、建筑规模：本工程本工程地上五层，建筑面积5600m2，基底面积1100m2；地上五层为办公室，每层高为3.9m，室内外高差0.6m。
4、结构形式：框架结构。
5、建筑结构安全等级为二级，建筑耐火等级为二级，屋面防水等级为二级。
6、功能布置：
a.底层布置门厅、接待室、值班室、配电间、消防控制室。
b.二、三层每层各设100 m2会议室1间，60 m2间办公室2间。
c.顶层布置200 m2活动室，其余为普通办公室。
d.其它各层房间为普通办公室。
e.各层均布置男女卫生间，并设前室。
f.屋面为上人屋面。
7、建筑设备：
本办公楼采用集中空调，水、电由市政提供。
8、建筑装修及材料：
a.外墙面：外墙涂料。
b.内墙面：内墙涂料。卫生间及前室内墙面选用面砖。
c.顶棚：吊顶部分用轻钢龙骨矿棉吸音板吊顶，其余采用内墙涂料。
d.楼、地面：地板砖。
9、墙体材料：
外墙采用250厚加气混凝土砌块，内墙采用200厚加气混凝土砌块，标高-1.450以下墙体为250厚钢筋混凝土墙。
10、门窗：
a.建筑外窗抗风压性能为3级、气密性能为4级、水密性能3级、保温性能为3级、 隔声性能为3级。
b.门窗制作安装应遵照《全国通用建筑标准设计》92SJ704。
二 建筑参考资料
《房屋建筑制图统一标准》GB/T 50001-2001、《建筑工程设计文件编制深度规定》（2003版）、《民用建筑设计通则》GB 50352-2005、《办公建筑设计防火规范》GB 50016-2006、《05系列工程建设标准设计图集》（05YJ）、《建筑结构制图标准》GB/T 50105-2001等。
第二部分 结构设计要求
一 结构方案的选择
1、确定结构体系；
2、确定结构楼屋盖的类型及基本形式；
3、根据工程地质条件及上部结构形式确定基础类型及埋深；
4、确定变形缝的设置及划分；
5、确定结构其它承重构件的类型。
二 结构平面布置
1、确定柱网尺寸及梁、板的平面布置；
2、确定基础平面布置；
三 结构计算
1、框架计算：
（1）确定框架结构计算简图；
（2）初步确定结构构件的截面尺寸；
（3）荷载计算：注意传力途径，防止少算和漏算；
（4）竖向荷载作用下的内力计算；
（5）水平风荷载作用下的内力计算；
（6）内力组合，确定各构件控制截面上的控制内力；
2、基础设计计算
3、自选构件的设计计算
四 绘制结构施工图
1、基础平面布置图及基础配筋详图；
2、结构平面布置图；
3、框架梁、柱配筋图；
4、自选构件配筋详图
五 结构设计计算书书写整理
六 结构设计部分参考资料
（1）现行国家规范、规程，主要有：
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001、《建筑抗震设防分类标准》GB 50223-2004、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001(2006年版)、《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001、《02系列结构标准设计图集》DBJT19-01-2002、《钢筋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修订版等。
（2）建筑结构综合设计手册，中国建筑工业出版社。
（3）各种教材及参考书。
七 建设场地工程地质概况
1、地形、地貌：拟建场地地貌属山前冲洪积平原。
2、地质构成：根据岩土工程勘察报告，按地层的成因、时代及物理力学性质差
异，勘探深度范围内从上到下场地地质构成如下：
1）耕土，层厚0.40～0.70m；
2）粉质粘土，层厚3.20～3.70m，承载力标准值fk160kPa；
3）粉质粘土，层厚0～2.50m，承载力标准值fk170kPa；
4）粉质粘土，层厚3.60～4.60m，承载力标准值fk200kPa。
3、水文概况：场地地下水类型为孔隙潜水，勘察期间测得地下水位埋深4.50m，
场地水位年变幅1.0～1.5m。
4、岩土工程评价
根据地质勘察结果，场地地形平坦，由于场区地基土层层面坡度均小于10％，地基土的物理力学性能差异不大，因此地基属均匀性地基。郑州地区属非自重湿陷性黄土地区。
八 建设场地附图
m
第一部分：工程概况
建筑地点：郑州市
建筑类型：五层办公楼，框架结构。
建筑介绍：建筑底面积约1030平方米，建筑总面积5150平方米，楼盖及屋盖均
采用现浇钢筋混凝土框架结构，楼板厚度取120mm，填充墙采用空心砖粉和加气混凝土砌块。
门窗使用：大门采用钢门，门洞尺寸为3.4m×2.7m，窗为塑钢窗，洞口尺寸为2.1m
×2.1m。
地质条件：根据地质勘察结果，场地地形平坦，厂区地基土层层面坡度均小于10%
地基土的物理力学性能差异不大，地基属于均匀性地基。设防烈度为Ⅶ度。
柱网与层高：本办公楼采用柱距为6.6m的柱网，边跨为6.3m，中间跨为2.4m，
层高取3.9m，如下图所示：
柱网布置图
框架结构承重方案的选择：
竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，
再由主梁传至框架柱，最后传至地基。
根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。
框架结构的计算简图：
框架结构的计算简图
纵向框架组成的空间结构
横向框架组成的空间结构
本方案中，需近似的按纵横两个方向的平面框架分别计算。
梁、柱截面尺寸的初步确定：
1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。本方案取1/12×7200=600mm，截面宽度取600×2/3=300mm，可得梁的截面初步定为b×h=400*600。 2、框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算： （1）柱组合的轴压力设计值N=βFg E n
注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。 F按简支状态计算柱的负载面积。
g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m。 n为验算截面以上的楼层层数。
（2）c
2
A≥N/uNfc
可知取为0.8。
fc 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm。
2
注：uN 为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查《抗震规范》
3、计算过程： 对于边柱：
N=βFg E n=1.3×25.92×14×6=2830.464（KN）
Ac≥N/uNfc=2830.464×10/0.8/14.3=247418.18（mm） 取700mm×700mm 对于内柱：
N=βFg E n=1.25×34.56×14×6=3628.8（KN）
Ac≥N/uNfc=3628.8*10/0.8/14.3=317202.80（mm） 取700mm×700mm
梁截面尺寸（mm）
柱截面尺寸（mm）
3
2
3
2
第二部分：框架侧移刚度的计算
一、 横梁线刚度i b的计算：
二、
纵梁线刚度i b的计算：
三、 柱线刚度i c的计算：I=bh/12 3
四、各层横向侧移刚度计算： (D值法)
1、底层
①、A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8（9根） K=0.352
αc=(0.5+K)/(2+K)=0.362 Di1=αc×12×ic/h
2
=0.362×12×12.77×10/4700
102
=25112
②、A-1、A-4、A-6、A-9、D-1、D-5、D-6、D-9 （8根） K=3.38/12.77=0.266 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.338 Di2=α2
c×12×ic/h
=0.338×12×12.77×1010/47002
=23447
③、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根） K=（2.5+3.38）/12.77=0.460 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.390 Di3=αc×12×ic/h
2
=0.390×12×12.77×1010/47002
=27055
④、B-2、C-2、B-3、C-3、C-4、B-7、C-7、B-8、C-8 （9根）
K=（3.34+4.5）/12.77=0.614 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.426 Di4=α2
c×12×ic/h
=0.426×12×12.77×1010/47002
=29552
⑤、B-4、B-6、C-5、C-6 （4根） K=（3.34+3.38）/12.77=0.526 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.406 Di5=αc×12×ic/h
2
=0.406×12×12.77×10/4700
102
=28165 ⑥、B-5 （1根） K=3.34/12.77=0.262 αc=(0.5+K)/(2+K)=0.337 Di6=αc×12×ic/h
2
=0.337×12×12.77×10/4700
102
=23378
∑D1=25112×9+23447×8+27055×4+29552×9+28165×4+23378 =923810 2、第二层：
①、A-2、A-3、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8 （9根）
K=4.5×2/（12.4×2）=0.363 αc=K/(2+K)=0.154 Di1=αc×12×ic/h
2
=0.154×12×12.4×10/3600
102
=17681
②、A-1、A-9、D-1、D-5、D-6、D-9 （6根） K=3.38×2/（12.4×2）=0.273 αc=K/(2+K)=0.120 Di2=αc×12×ic/h
2
=0.120×12×12.4×10/3600
102
=13778
③、A-5 （1根） K=4.5/7.233=0.622 αc=（0.5+K）/(2+K)=0.428 Di3=αc×12×i2
c/h
=0.428×12×7.233×1010/83002
=5392
④、A-4、A-6 （2根）
K=（4.5+3.8）/（12.4*2）=0.318 αc=K/(2+K)=0.137 Di4=αc×12×ic/h
2
=0.137×12×12.4×1010/36002
=15730
⑤、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根） K=（2.5+3.38）×2/（12.4×2）=0.474 αc=K/(2+K)=0.192 Di5=αc×12×i2
c/h
=0.192×12×12.4×1010/36002
=22044
⑥、B-2、B-3、C-2、C-3、C-4、B-7、B-8、 C-7、C-8 （9根）
K=（3.34+4.5）×2/（12.4×2）
=0.632
αc=K/(2+K)=0.240 Di6=αc×12×ic/h
2
=0.240*12*12.4*10/3600
102
=27556
⑦、B-4、B-6 （2根）
K=（3.34×2+4.5+3.38）/（12.4×2）=0.587 αc=K/(2+K)=0.227 Di7=αc×12×ic/h
2
=0.227×12×12.4×10/3600
102
=26063
⑧、C-5、C-6 （2根）
K=（3.34+3.38）×2/（12.4×2）=0.542 αc=K/(2+K)=0.213 Di8=αc×12×ic/h
2
=0.213×12×12.4×10/3600
102
=24456 ⑨、B-5 （1根）
K=3.34×2/（12.4×2）=0.269 αc=K/(2+K)=0.119 Di9=αc×12×ic/h
2
=0.119×12×12.4×10/3600
102
=13663
∑D2=17681×9+13778×6+5392+15730×2+22044×
4+27556
×9+26063×2+24456×2+13663 =729530
3、第三层至第六层：
①、A-2、A-3、A-4、A-5、A-6、A-7、A-8、D-2、D-3、D-4、D-7、D-8 （12根）
Di1=17681
②、A-1、A-9、D-1、D-9、D-5、D-6 （6根） Di2=13778
③、B-1、C-1、B-9、C-9 （4根） Di3=22044
④、B-2、B-3、B-4、B-5、C-2、C-3、C-4、B-6、B-7、B-8、C-7、C-8 根）
Di4=27556
⑤、C-5、C-6 （2根） Di5=24456
∑D3-6=17681×12+13778×6+22044×4+27556×12+24456×2 =762600 4、顶层：
①、D-5、D-6 （2根） K=3.38×2/（12.4×2）=0.273 αc=K/(2+K)=0.120 Di1=αc×12×i2
c/h
=0.120×12×12.4×1010/36002
=13778
②、C-5、C-6 （2根）
12（
K=（3.38×2+3.34）/（12.4×2）=0.407 αc=K/(2+K)=0.169 Di2=αc×12×ic/h
2
=0.169×12×12.4×10/3600
102
=19404
∑D顶=13778×2+19404×2=66364 由此可知，横向框架梁的层间侧移刚度为：
∑D1/∑D2=923810/729530>0.7，故该框架为规则框架。
五、各层纵向侧移刚度计算： 同理，纵向框架层间侧移刚度为：
∑D1/∑D2=1035634/935623>0.7，故该框架为规则框架。
第三部分：重力荷载代表值的计算
一、资料准备： 查《荷载规范》可取：
①、屋面永久荷载标准值（上人）
30厚细石混凝土保护层 22×0.03=0.66KN/m 三毡四油防水层 0.4 KN/m
20厚矿渣水泥找平层 14.5×0.02=0.29 KN/m 150厚水泥蛭石保温层 5×0.15=0.75 KN/m 120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3.0 KN/m V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m （二层9mm纸面石膏板、有厚50mm的岩棉板保温层） 合计 5.35 KN/m ②、1-5层楼面：
木块地面（加防腐油膏铺砌厚76mm） 0.7 KN/m
2 22
22
2
2
2
120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3.0 KN/m V型轻钢龙骨吊顶 0.25 KN/m
2
2
合计 3.95 KN/m ③、屋面及楼面可变荷载标准值：
上人屋面均布活荷载标准值 2.0 KN/m楼面活荷载标准值 2.0 KN/m
2
2
2
屋面雪荷载标准值 SK=urS0=1.0×0.2=0.2 KN/m
2
（式中ur为屋面积雪分布系数） ④、梁柱密度25 KN/m
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 5.5KN/m
3
2
二、重力荷载代表值的计算： 1、第一层： （1）、梁、柱：
（2）、内外填充墙重的计算： 横墙：
AB跨、CD跨墙：墙厚240mm，计算长度6500mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：0.24×6.5×3=4.68m 单跨重量：4.68×5.5=25.74KN 数量：17
总重：25.74×17=437.58KN
BC跨墙：墙厚240mm，计算长度1700mm，计算高度3600-600=3000mm。 单跨体积：（1.7×3-1.5*2.4）×0.24=0.36m 单跨重量：0.36×5.5=1.98KN 数量：2
总重：1.98×2=3.96KN
3
3
厕所横墙：墙厚240mm，计算长度7200-2400=4800mm，计算高度3600-120=3480mm。 体积：0.24×4.8×3.48=4.009m 重量：4.009×5.5=22.0495KN
横墙总重：437.58+3.96+22.0495=463.5895KN
纵墙：
①②跨外墙：单个体积：[（6.5×3.0）-（1.8×2.1×2）] ×0.24=2.8656 m
数量：12
总重：2.8656×12×5.5=189.1296KN
厕所外纵墙：体积：6.5×3.0-1.8×2.1=15.72 m
总重：15.72×5.5=86.46KN
楼梯间外纵墙：体积：3.5×3.0-1.8×2.1=6.72 m
总重：6.72×5.5=36.96KN
门卫外纵墙：体积：3.5×3.0-1.2×2.4=7.62m
总重：7.62×5.5=41.91KN
内纵墙：单个体积：(6.5×3.0-1.2×2.4*2) ×0.24=13.74m 单个重量：13.74×5.5=75.57KN
数量：12
总重：75.57×12=906.84KN
厕所纵墙：单个体积：0.24×（3.6-0.12）×4.93=4.1175m 单个重量：4.1175×5.5=22.6463KN
数量：2
总重：22.6463×2=45.2926KN
正门纵墙：总重：（1.8×6.5-1.8×2.1）×0.24×5.5=10.4544KN
33
3
33
3
3
纵墙总重：189.1296+86.46+36.96+41.91+906.84+45.2926+10.4544
=1317.0466KN
（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）： 走廊窗户：
尺寸：1800mm×2100mm
自重：0.4KN/m 数量：26
重量：1.8×2.1×0.4×26=39.312KN
办公室窗户：
尺寸：1500mm×2100mm
自重：0.4KN/m 数量：2
重量：1.5×2.1×0.4×2=2.52KN
总重：39.312+2.52=41.832KN
（4）、门重计算：
木门：尺寸：1200mm×2400mm 自重：0.15KN/m 数量：26.25
重量：1.2×2.4×0.15×26.25=11.34KN
铁门：尺寸：6500mm×3000mm 自重：0.4KN/m 数量：0.5
重量：6.5×3*0.4×0.5=3.9KN
总重：11.34+3.9=15.24KN
2 2 2 2
（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：48.4416×13+117.4176+30.24=777.3984（m） 恒载：3.95×777.3984=3070.7237KN 活载：2.0×777.3984=1554.7968KN 由以上计算可知，一层重力荷载代表值为
2
G1=G 恒+0.5×G活
=（497.25+38.25）×1.05+（819+63）×1.05+1587.6×1.05+463.5895+1317.0466+41.832
+15.24+（3070.7237+1554.7968）×0.5 =9618.5836KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。 2、第二层： （1）、梁、柱
横梁：
AB跨：300mm×600mm 29.25KN×18根=526.5KN BC跨：250mm×400mm 4.25KN×9根=38.25KN
纵梁：
819+63=882KN
柱：
（2）、内外填充墙重的计算：
横墙总重：463.5895KN 纵墙：
比较第二层纵墙与第一层的区别有： 大厅：一层有铁门
二层A④⑤、B④⑤、B⑤⑥跨有内墙。 比较异同后，可得第二层纵墙总重为：
1317.0466+（3.0×6.55-2×1.8×2.1）×0.24×5.5-3.9+（1.5×6.55-1.5×1.2）×0.24×5.5+（1.5×3.55-1.5×1.2）×0.24×5.5 =1317.0466+15.9588-3.9+10.593+4.653 =1344.3514KN
（3）、窗户计算（钢框玻璃窗）： 第一类：
尺寸：1800mm×2100mm
自重：0.4KN/m 数量：29
重量：1.8×2.1×0.4×29=43.848KN
第二类：
尺寸：1500mm×2100mm
自重：0.4KN/m 数量：2
重量：1.5×2.1×0.4×2=2.52KN
总重：43.848+2.52=46.368KN
（4）、门重计算：
木门：尺寸：1200mm×2400mm 自重：0.15KN/m 数量：27.25
2
2 2
重量：1.2×2.4×0.15×27.25=11.772KN
（5）、楼板恒载、活载计算（楼梯间按楼板计算）： 面积：777.3984+11.16×6.96=855.072（m） 恒载：3.95×855.072=3377.5344KN 活载：2.0×855.072=1710.144KN 由以上计算可知，二层重力荷载代表值为
2
G2=G 恒+0.5×G活
=（526.5+38.25）×1.05+882×1.05+1368.9×1.05+463.5895+1344.3514+46.368 +11.772+（3377.5344+1710.144）×0.5 =9910.1918KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。
3、第三层至第五层：
比较其与第三层的异同，只有B④⑤、B⑤⑥不同，可得三到五重力荷载代表值为：
G3-5=9910.1918-10.593-4.653+（3.0×10.1-2×1.2×2.4）×0.24×5.5 =9927.3386KN
屋面恒载、活载计算：
恒载：855.072×5.35=4574.6352KN
活载：855.072×2.0=1710.144KN 雪载：855.072×0.2=171.0144KN
由以上计算可知，五层重力荷载代表值为 G6=G 恒+0.5×G活
=（564.75+882+798.525）×1.05+231.7948+680.7491+23.184+4.4145+4574.6352 +（1710.144+171.0144）×0.5 =9753.4748KN
注：梁柱剩上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。
5、顶端重力荷载代表值的计算：
横梁：29.25×2=58.5KN 纵梁：15.75×2=31.5KN 柱：38.025×4=152.1KN 横墙：25.74×2=51.48KN 纵墙：
（3.0×3.55-1.2×2.4）×0.24×5.5+（3.0×3.55-1.8×2.1）×0.24×5.5 =19.3248KN
木门：1.2×2.4×0.15=0.432KN 窗：1.8×2.1×0.4=1.512KN 楼板恒载、活载计算：
面积：4.2×7.2=30.24m 恒载：30.24×5.35=161.784KN
活载：30.24×2.0=60.48KN
雪载：30.24×0.2=6.048KN
由以上计算可知，顶端重力荷载代表值为 G顶=G 恒+0.5×G活
=58.5+31.5+51.48+19.3248+152.1+0.432+1.512+161.784+(60.48+6.048) ×0.5 =543.1608KN
集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i的计算结果如下图所示：
2
第四部分：横向水平荷载作用下框架
结构的内力和侧移计算
一、横向自振周期的计算：
横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。
按式Ge=Gn+1（1+3×h1/2/H）将突出房屋重力荷载代表值折算到主体结构的顶层，即：
Ge=543.1608×[1+3×3.6/（3.6×5+4.7）] =650.8153（KN）
基本自振周期T1（s）可按下式计算：
T1=1.7ψT （uT）
1/2
注：uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算
得的结构顶点位移。
ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6。 uT按以下公式计算：
VGi=∑Gk
（△u）i= VGi/∑D ij
T
u=∑（△u）k
注：∑D ij 为第i层的层间侧移刚度。 （△u）i为第i层的层间侧移。 （△u）k为第k层的层间侧移。 s为同层内框架柱的总数。
结构顶点的假想侧移计算过程见下表，其中第六层的Gi为G6和Ge之和。
31
结构顶点的假想侧移计算
T1=1.7ψT （uT） =1.7×0.6×(0.265989)=0.526(s)
二、水平地震作用及楼层地震剪力的计算：
本结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即：
1、结构等效总重力荷载代表值Geq Geq=0.85∑Gi
=0.85×（9618.5836+9910.1918+9927.3386×3+9753.4748+543.1608） =50666.3128（KN）
2、计算水平地震影响系数а
1
1/2
1/2
查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.30s。 查表得设防烈度为8度的аа1=（Tg/T1）а
32
0.9
max
max
=0.16
=（0.3/0.526）×0.16 =0.0965
3、结构总的水平地震作用标准值FEk
FEk=а1Geq
=0.0965×50666.3128 =4890.5658（KN）
因1.4Tg=1.4×0.3=0.42s
δn=0.08T1+0.07=0.08×0.526+0.07=0.1121 △F6=0.1121×4890.5658=548.2324KN
各质点横向水平地震作用按下式计算： Fi=GiHiFEk（1-δn）/（∑GkHk） =4342.333（KN）
地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为 Vi=∑Fk（i=1，2，„n）
计算过程如下表：
各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
0.9
33
各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图：
（具体数值见上表） 三、多遇水平地震作用下的位移验算：
水平地震作用下框架结构的层间位移（△u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：
（△u）i = Vi/∑D ij u i=∑（△u）k
各层的层间弹性位移角θe=（△u）i/hi，根据《抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值[θe]
计算过程如下表：
34
横向水平地震作用下的位移验算
由此可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/639
四、水平地震作用下框架内力计算：
1、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算：
Vij=DijV i /∑Dij M
bij
=Vij*yh M
uij
=Vij（1-y）h
y=yn+y1+y2+y3
注：yn框架柱的标准反弯点高度比。
y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 y框架柱的反弯点高度比。
底层柱需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y1和y3，其它柱均无修正。 下面以②③⑦⑧轴线横向框架内力的计算为例：
35
各层柱端弯矩及剪力计算（边柱）
例：第五层边柱的计算：
Vi1=17681×1241.908/762600=28.794（KN） y=y n=0.18（m） （无修正）
M i1=28.794×0.18×3.9=18.66（KN*m） M i1=28.794×（1-0.18）×3.9=85.00（KN*m
）
各层柱端弯矩及剪力计算（中柱）
36
ub
2、梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算： M b=i M b=i
r l
l
b r
（Mi+1，j + M i，j）/（i（Mi+1，j + M i，j）/（i
r b
u
b u l
b
+ i+ i
r b
） ）
l
b
r b
b
V b=（M b+ M b）/ l Ni=∑（V b- V b）k
具体计算过程见下表：
梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算
l
r
l
例：第五层：
边梁 M b= M 6=85.00 KN·m
M b=113.08*4.5/（4.5+3.34）=64.91 KN·m 走道梁 M b =M b=113.08-64.91=48.17 KN·m
边柱N=0-20.82=-20.82 KN
中柱N=20.82-40.14=-19.32 KN
37
l
r
r l
u
②③⑦⑧轴线横向框架梁剪力图（KN） ②③⑦⑧轴线横向框架柱轴力图（KN）
38
第五部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算
（横向框架内力计算）
一、计算单元的选择确定：
取③轴线横向框架进行计算，如下图所示：
计算单元宽度为6.6m，由于房间内布置有次梁（b×h=400mm×600mm），故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和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。由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，所以在框架节点上还作用有集中力矩。 二、荷载计算：
1、恒载作用下柱的内力计算：
（1）、对于第5层，
q1、q1代表横梁自重，为均布荷载形式。 q1=0.3×0.6×25=4.5 KN/m q1=0.25×0.4×25=2.5KN/m
q2、和q2分别为屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 q2=5.35×3.9=19.26 KN/m q2=5.35×1.8=9.63 KN/m
P1、P2分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括主梁自重、次梁自重、楼板重等重力荷载，计算如下：
P1=[（3.6×2.4/2）×2+（2.4+7.2）×1.8/2] ×5.35+4.5×7.2
+0.2×0.4×25×7.2=132.95 KN
39
，
，
，
，
P2=[（3.6×2.4/2）×2+（2.4+7.2）×1.8/2+（2.7+3.6）×2×1.2
/2] ×5.35+4.5×7.2+0.2×0.4×25×7.2=173.39 KN 集中力矩M1=P1e1
=132.95×（0.65-0.3）/2 =23.27 KN·m M2=P2e2
=173.39×（0.65-0.3）/2 =30.34 KN·m
（2）、对于2-5层，
包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载，其它荷载的计算方法同第6层。 q1=4.5+0.24×3.0×5.5=8.46 KN/m
q1=0.25×0.4×25=2.5KN/m
q2、和q2分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 q2=3.95×3.6=14.22 KN/m q2=3.95×1.8=7.11 KN/m
外纵墙线密度 [（7.2×3.0-1.8×2.1×2）×0.24×5.5+2×1.8×2.1×
0.4]/7.2=2.99 KN/m
P1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×3.95+（4.5+2.99）×7.2+0.2×0.4×25×7.2 =130.28 KN
P2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×3.95+8.46×7.2+0.15×0.3×25×7.2 =167.13 KN 集中力矩M1=P1e1
=130.28×（0.65-0.3）/2 =22.80 KN·m M2=P2e2
40
，
，
，
=167.13×（0.65-0.3）/2 =29.25 KN·m
（3）、对于第1层，
柱子为700mm×700mm，其余数据同2-5层，则 q1=4.5+0.24×3.0×5.5=8.46 KN/m q1=0.25×0.4×25=2.5KN/m
q2、和q2分别为楼面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载。 q2=3.95×3.9=14.22 KN/m q2=3.95×1.8=7.11 KN/m
外纵墙线密度 [（7.2×3.0-1.8×2.1×2）×0.24×5.5+2×1.8×
2.1*0.4]/7.2=2.99 KN/m
P1=（3.9×2.4+9.6×0.9）×3.95+（4.5+2.99）×7.2+0.2×0.4×25×7.2 =130.28 KN
P2=（3.9×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×3.95+8.46×7.2+0.2×0.4×25×7.2 =167.13 KN 集中力矩M1=P1e1
=130.28×（0.70-0.3）/2 =26.06 KN·m M2=P2e2
=167.13×（0.70-0.3）/2 =33.43 KN·m
2、活载作用下柱的内力计算：
活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：
41
，
，
，
（1）、对于第5层，
q2=2.0×3.9=7.8 KN/m q2=2.0×1.8=3.6 KN/m
P1=（3.9×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56 KN
P2=（3.9×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68 KN 集中力矩M1=P1e1
=34.56×（0.65-0.3）/2 =6.05 KN·m M2=P2e2
=49.68×（0.65-0.3）/2 =8.69 KN·m 同理，在屋面雪荷载的作用下： q2=0.2×3.6=0.72 KN/m q2=0.2×1.8=0.36 KN/m
P1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×0.2=3.456 KN
P2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×0.2=4.968 KN 集中力矩M1=P1e1
=3.456×（0.65-0.3）/2 =0.605 KN·m M2=P2e2
=4.968×（0.65-0.3）/2 =0.869 KN·m
（2）、对于第2-5层，
q2=2.0×3.6=7.2 KN/m q2=2.0×1.8=3.6 KN/m
42
，，，
P1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56 KN
P2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68 KN 集中力矩M1=P1e1
=34.56*（0.65-0.3）/2 =6.05 KN·m M2=P2e2
=49.68*（0.65-0.3）/2 =8.69 KN·m
（3）、对于第1层，
q2=2.0×3.6=7.2 KN/m q2=2.0×1.8=3.6 KN/m
P1=（3.6×2.4+9.6×0.9）×2.0=34.56 KN
P2=（3.6×2.4+9.6×0.9+6.3×1.2）×2.0=49.68 KN 集中力矩M1=P1e1
=34.56×（0.70-0.3）/2 =6.91 KN·m M2=P2e2
=49.68×（0.70-0.3）/2 =9.94 KN·m
将计算结果汇总如下两表：
横向框架恒载汇总表
43
，
横向框架活载汇总表
注：表中括号内数值对应于屋面雪荷载作用情况。
3、恒荷载作用下梁的内力计算：
恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示：
等效于均布荷载与梯形、三角形荷载的叠加。α=a/l=2.4/7.2=1/3 （1）、对于第5层，
-MAB=q1l1/12+q2l1（1-2α+α）
=4.5×7.2/12+19.26×7.2×[1-2×（1/3）+（1/3）]/12 =87.24 （KN*m） -MBC=q1l2/12+5q2l2/96
=2.5×2.4/12+5×9.63*2.4/96 =4.09 （KN·m） （2）、对于第1-4层，
-MAB=q1l1/12+q2l1（1-2α+α）
=8.46×7.2/12+14.22×7.2×[1-2×（1/3）+（1/3）]/12 =86.60 （KN·m）
44
2
2
2
3
2
2
2
3
2
2
，2
，22
2
2
3
2
2
2
3
-MBC=q1l2/12+5q2l2/96
=2.5×2.4/12+5×7.11×2.4/96 =3.33 （KN·m）
4、活荷载作用下梁的内力计算： 对于第1-5层，
-MAB=q2l1（1-2α+α）
=7.2×7.2×[1-2×（1/3）+（1/3）]/12 =25.34 （KN·m） -MBC= 5q2l2/96 =5×3.6×2.4/96 =1.08 （KN·m）
三、内力计算：
梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架，
四、梁端剪力和柱轴力的计算：
1、恒载作用下：
例：第5层：荷载引起的剪力：VA=VB=（19.26×4.8+4.5×7.2）/2 =62.42 KN
VB=VC=（9.63×1.2+2.5×2.4）/2 =8.78 KN
本方案中，弯矩引起的剪力很小，可忽略不计。 A柱： N顶=132.95+62.42=195.37 KN 柱重：0.65×0.65×3.6×25=38.02 KN
45
2
，2
2
2
3
2
2
3
2
2
，2
，2
N底= N顶+38.02=233.39 KN B柱： N顶=173.39+64.42+8.78=246.59 KN 恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）
2、活载作用下：
例：第5层：荷载引起的剪力：AB跨：VA=VB=6.6×4.8/2=17.28 KN BC跨：VB=VC=2.1×1.2/2=2.16 KN A柱：N顶= N底=34.56+17.28=51.84 KN B柱：N顶= N底=49.68+17.28+2.16=69.12 KN
活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）
46
五、框架梁的内力组合：
1、结构抗震等级：
根据《抗震规范》，本方案为二级抗震等级。 2、框架梁内力组合：
本方案考虑了三种内力组合，即1.2SGk+1.4SQk，1.35 SGk +1.0 SQk
及1.2SGE+1.3SEk。
考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（调幅系数取0.8），以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。
η
vb
梁端剪力增大系数，二级取1.2。
各层梁的内力组合和梁端剪力调整结果如下表：
47
3、跨间最大弯矩的计算：
48
以第一层AB跨梁为例，说明计算方法和过程。
计算理论：根据梁端弯矩的组合值及梁上荷载设计值，由平衡条件确定。
1）均布和梯形荷载下，如下图：
VA= -（MA+MB）/l+q1l/2+（1-a）lq2/2
若VA-（2q1+q2）al/2≤0，说明x≤al，其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离，则x可由下式求解：
VA-q1x-xq2/（2al）=0
将求得的x值代入下式即可得跨间最大正弯矩值： Mmax=MA+VAx-q1x/2-xq2/（6al） 若VA-（2q1+q2）al/2>0，说明x>al，则 x=（VA+alq2/2）/（q1+q2） 可得跨间最大正弯矩值：
Mmax=MA+VAx-（q1+ q2）x/2+alq2（x-al/3）/2 若VA≤0，则Mmax=MA
2）同理，三角形分布荷载和均布荷载作用下，如下图：
VA= -（MA+MB）/l+q1l/2+q2l/4 x可由下式解得： VA=q1x+xq2/l
49
2
2
2
3
2
可得跨间最大正弯矩值：Mmax=MA+VAx-q1x/2-xq2/3l
第1层AB跨梁：
梁上荷载设计值：q1=1.2×8.46=10.15 KN/m
q2=1.2×（14.22+0.5×7.2）=21.38 KN/m 左震： MA=270.47/0.75=360.63 KN·m MB=-367.14/0.75=-489.52 KN·m
VA= -（MA-MB）/l+q1l/2+（1-a）lq2/2
=-（360.63+489.52）/7.2+10.15×7.2/2+21.38×7.2/3 =-30.22 KN
则Mmax发生在左支座， Mmax =1.3MEk-1.0MGE
=1.3×347.06-（65.86+0.5×19.19） =375.72 KN·m γ
Remax
2
3
M=0.75×375.72=281.79 KN·m
右震： MA=-406.29/0.75=-541.72 KN·m
MB=226.48/0.75=301.97 KN·m
VA= -（MA-MB）/l+q1l/2+（1-a）lq2/2
=（541.72+301.97）/7.2+10.15×7.2/2+21.38×7.2/3 =205.03 KN
由于205.03-（2×10.15+21.38）×2.4/2=155.01>0，故x>al=l/3=2.4m x=（VA+alq2/2）/（q1+q2）
=（205.03+1.2×21.38）/（10.15+21.38） =5.73m
Mmax=MA+VAx-（q1+q2）x/2+alq2（x-al/3）/2
=-541.72+205.03×5.73-（10.15+21.38）×（5.73）/2
50
2
2