风荷载作用下框架结构的内力计算

第三章 框架内力计算3.1计算方法框架结构一般承担的荷载主要有恒载、使用活荷载、风荷载、地震作用，其中恒载、活荷载一般为竖向作用，风荷载、地震则为水平方向作用，手算多层多跨框架结构的内力（M 、N 、V ）及侧移时，一般采用近似方法。

如求竖向荷载作用下的内力时，有分层法、弯矩分配法、迭代法等；求水平荷载作用下的内力时，有反弯点法、改进反弯点法（D 值法）、迭代法等。

这些方法采用的假设不同，计算结果有所差异，但一般都能满足工程设计要求的精度。

本章主要介绍竖向荷载作用下无侧移框架的弯矩分配法和水平荷载作用下D 值法的计算。

在计算各项荷载作用效应时，一般按标准值进行计算，以便于后面荷载效应的组合。

1. 弯矩分配法在竖向荷载作用下较规则的框架产生的侧向位移很小，可忽略不计。

框架的内力采用无侧移的弯矩分配法进行简化计算。

具体方法是对整体框架按照结构力学的—般方法，计算出各节点的弯矩分配系数、计算各节点的不平衡弯矩，然用进行分配、传递，在工程设计中，每节点只分配两至三次即可满足精度要求。

相交于同一点的多个杆件中的某一杆件，其在该节点的弯矩分配系数的计算过程为： （1）确定各杆件在该节点的转动刚度杆件的转动刚度与杆件远端的约束形式有关，如图3-1：（a ）杆件在节点A 处的转动刚度 （b ）某节点各杆件弯矩分配系数图 3-1 A 节点弯矩分配系数（图中lEI i ）（2）计算弯矩分配系数μ（3）相交于一点杆件间的弯矩分配弯矩分配之前，还需先要求出节点的固端弯矩，这可查阅相关静力计算手册得到。

表3-1为常见荷载作用下杆件的固端弯矩。

在弯矩分配的过程中，一个循环可同时放松和固定多个节点（各个放松节点和固定节点间间隔布置，如图3-2），以加快收敛速度。

计算杆件固端弯矩产生的节点不平衡弯矩时，不能丢掉由于纵向框架梁对柱偏心所产生的节点弯矩。

具体计算可见例题。

常见荷载作用下杆件的固端弯矩 表3-1注：梯形和三角形分布荷载下的固端弯矩以及反力：图 3-2 弯矩分配过程中放松和固定节点顺序图3-3 分层法的计算单元划分2.分层法分层法是弯矩分配法的进一步简化，它的基本假定是：1.框架在竖向荷载作用下的侧移忽略不计；2.可假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本楼层的梁以及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，而对其他楼层的框架梁和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。

结构计算书要求：设计南昌市七星机械厂办公楼工程概况：本建筑为南昌七星机械厂办公楼，位于南昌市，六层刚框架结构，总建筑面积5930.56m2，底层高4.2m，其他层高3.0m，室内外高差0.45m。

满足防火要求，设俩个双跑楼梯和一个双分平行楼梯，墙体采用双层聚氨酯嘉芯墙板，屋面为不上人屋面，采用改进沥青防水，夹板保温。

结构形式为钢框架结构，设计基准期50年，雪荷载0.40kN/m^2，基本风压0.45kN/m^2，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.15g一、（1）结构布置：采用焊接工字形截面的框架梁和箱型柱，楼板采用压型钢板钢筋混凝土组合结构。

（2）工程地质条件：拟建场地地形平坦，地下水位距天然地面-1.8m处，土质分布具体情况见表1，II类场地，地震设防烈度为6度。

建筑地层一览表表1：（3）施工条件：材料为：Q235钢、16Mn钢（Q345）、钢筋：HPB235-HRB400，水泥32.5-42.5级普通硅酸盐水泥。

二、截面初选：主梁截面高度500mm,腹板宽度20mm，厚度均为20mm；次梁截面高度450mm,腹板宽度16mm，厚度均为16mm；柱截面为焊接箱形柱截面，规格为500mmX500mm，厚度为20mm。

梁柱截面图：截面特性见下表：注：t为梁翼缘厚度、箱形柱厚度。

三、结构方案概述1、设计依据本设计依据以下现行国家规范及规程设计《建筑结构荷载规范》GB 5009-2001《钢结构设计规范》GB 50017-2003《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010《建筑地基基础设计规范》GB 50007-20022、结构形式及布置采用钢框架结构，框架梁采用焊接工字型截面，框架柱采用焊接箱型截面，楼板采用压型钢板钢筋混凝土组合结构，楼梯为现浇混凝土楼梯，基础采用柱下独立基础，结构布置如下图所示：3、材料选用所有构件及零件均采用Q235B，组合楼板混凝土强度等级C20，基础混凝土强度等级C25，钢筋为HRB335级及HPB235。

第七章--风荷载作用下的内力和位移计算第7章 风荷载作用下的内力和位移计算由设计任务资料知，该建筑为五层钢筋混凝土框架结构体系，室内外高差为0.45m 基本风压20m /4.0KN =ω，地面粗糙度为C 类，结构总高度19.8+0.45=20.25m （基础顶面至室内地面1m ）。

计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下式计算，即oz s z k w w μμβ=1、因结构高度H=20.25m<30m,高宽比20.25÷18.2=1.11＜1.5,故可取0.1z =β；2、s μ为风荷载体型系数，本设计按《建筑结构荷载规范》（GB50009--2012）中规定，迎风面取0.8，背风面取0.5，合计s μ=1.3。

3、z μ为风压高度变化系数，本设计的地面粗糙度类别为C 类，按下表选取风压高度变化系数。

7.1 横向框架在风荷载作用下的计算简图6轴线框架的负荷宽度B=（6.6+6.6）/2=6.6m。

各层楼面处集中风荷载标准值计算如表7.1：表7.1层号离地面高度Z（m）zμzβsμW0(KN/m2)h下(m)h上(m)(+)/2i z s zF w B h hβμμ=下上（kN）1 4.650.65 1.0 1.30.4 4.65 3.99.54 28.550.65 1.0 1.30.4 3.9 3.98.70 312.450.65 1.0 1.30.4 3.9 3.98.70 416.350.65 1.0 1.30.4 3.9 3.98.70 520.250.74 1.0 1.30.4 3.9 1.0 6.22根据表7.1，画出6轴框架在风荷载作用下的计算简图，如图7.2所示：图7.2 框架在风荷载作用下的计算简图7.2 位移计算7.2.1框架梁柱线刚度计算考虑现浇楼板对梁刚度的加强作用，故对6轴线框架（中框架梁）的惯性矩乘以2.0，框架梁的线刚度计算：跨度为7.3m 的梁（b ×h=250mm ×600mm ）：)(109126.0250.0212bh 24333m I -⨯=⨯⨯=⨯= m KN L I E c b /105.33.7109108.2i 437b ⨯=⨯⨯⨯==- 跨度为3.3m 的梁 (b ×h=200mm ×400mm ）：）（43-33m 101.2124.02.0212bh 2⨯=⨯⨯=⨯=I m KN L I E c b /109.13.31013.2108.2i 437b ⨯=⨯⨯⨯==- 7.2.1.1 框架柱的线刚度 1、底层柱：A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==-B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==-2、上层柱：A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=四A0.875 0.30 9467 44180B 1.35 0.40 12623C 1.35 0.40 12623D 0.875 0.30 9467 三A0.875 0.30 9467 44180 B 1.35 0.40 12623 C 1.35 0.40 12623 D 0.875 0.30 9467 二A0.875 0.30 9467 44180 B 1.35 0.40 12623 C 1.35 0.40 12623 D 0.875 0.30 9467 首层A1.17 0.53 7056 30354 B 1.80 0.61 8121 C 1.80 0.61 8121 D1.170.537056风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即有：∑=∆ijjj D V u式中 jV ------第j 层的总剪力标准；∑ijD--------第j 层所有柱的抗侧刚度之和；ju ∆--------第j 层的层间侧移。

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）论文题目：高层综合办公楼姓名李冠鹏学号074171210专业建筑工程班级07级2班指导教师石玉环学部建筑工程学部答辩日期2011年4月15日高层综合办公楼摘要本设计题目是拟在哈尔滨建造一幢综合性高层办公楼，建筑面积为9500㎡（设计误差允许±5％范围内）。

在老师的指导下，首先根据设计任务书及高层综合办公楼建筑功能要求进行了建筑方案设计，并结合钢筋混凝土结构的特点，采用CAD、天正等软件对建筑平面，立面，剖面施工图的绘制，并设计了楼梯，大墙剖面等主要建筑大样图。

本设计采用框架结构方案。

在确定框架布局之后，取一榀框架，先计算水平风荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力），接着求出在竖向荷载（恒荷载和活荷载）作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。

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并绘图。

此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。

完成了平台板，梯段板，平台梁等结构的内力和计算及施工图的绘制。

最后对双向板和单向板的设计和计算及施工图的绘制。

本工程地基基础采用干作业成孔灌注桩基础，承台采用锥形承台。

本设计培养学生综合运用所学钢筋混凝土结构基础理论和专业知识解决实际问题的能力。

从建筑方案设计，建筑施工图设计，结构计算书到结构施工图，地基基础设计到施工图这一整套设计。

是学生受到全面的训练，能独立完成规定任务，掌握建筑工程设计的主要过程及内容，为今后的工作打下良好的基础。

关键词：建筑；结构；地基基础Building high-level synthesisAbstractThis topic is designed to be built in Harbin in a comprehensive high-rise office building construction area of 9500 square meters (design error allowed±5％)。

5 风荷载计算风荷载标准值主体结构计算时，为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代，垂直于建筑物表面的风荷载标注值按公式5-1计算。

0k z s z ωβμμω⋅⋅⋅= （5-1）式中：k ω——风荷载标准值；s μ——风荷载体型系数；z μ——风压高度变化系数；0ω——基本风压值，本设计中的基本风压取30.00=ω； z β——高度z 处的风振系数；根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第条规定：地面粗糙度可分为四类：A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇；C 类指有密集建筑群的城市市区；D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

本设计中地面粗糙度取C 类。

高度z 处的风振系数z β的计算式见公式5-2。

1zz z ξνϕβμ=+（5-2）ξ——脉动增大系数；ν——脉动影响系数；z ϕ——振型系数；z μ——风压高度变化系数。

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第节可知：对于框架结构的基本自振周期可以近似按照()10.08~0.10T n n =（n 为建筑层数）估算，应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响,本设计中自振周期取10.090.0960.54T n s ==⨯=，经过计算，21200.300.54=0.087T ω=⨯。

风载体型系数由《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第节续表可以查得：8.0=s μ（迎风面）和5.0-=s μ（背风面）。

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第条规定：当结构基本自振周期s T 25.0≥时，以及对于高度超过30m 且高宽比大于1.5 的高柔房屋，由风引起的结构振动比较明显，而且随着结构自振周期的增长，风振也随之增强。

因此在设计中应考虑风振的影响，而且原则上还应考虑多个振型的影响。

由于本工程总高度为，自振周期虽已超过,但不属于高耸结构和大跨度结构，所以根据荷载规范，本工程不考虑顺风向风振的影响。

第4章内力计算4.1风荷载作用下框架内力计算由D值法计算结构在风荷载作用下的内力，计算过程及结果见表4-1。

表4-1风荷载作用下柱端弯矩表(kN·m)梁端风荷载弯矩、剪力、轴力见表4-2,其中λ=K R/（K R+K L）。

4.2水平地震作用下框架内力计算以12轴横向框架为例进行计算，在水平地震作用下的框架住弯矩计算采用D值法，其计算过程见表4-3。

表4-2梁端风荷载弯矩(kN·m)、剪力(kN)、轴力(kN)续表4-2层次边柱处中柱处剪力轴力∑M c∑M c1-λλ∑M c右∑M c左AB BC边柱中柱5 3.27 3.72 0.31 0.69 2.57 1.15 0.82 2.14 0.82 1.324 9.74 10.45 0.31 0.69 7.21 3.24 2.40 6.01 3.22 4.933 12.59 18.60 0.31 0.69 12.83 5.77 3.40 10.69 6.62 12.222 22.56 25.85 0.31 0.69 17.84 8.01 5.66 14.87 12.28 21.431 34.68 38.00 0.31 0.69 26.22 11.78 8.60 21.85 20.88 34.68 风荷载作用下框架的弯矩、剪力、轴力图见图4-1,4-2。

图4-1风荷载作用下的框架弯矩（单位KN.m）图4-2风荷载作用下的剪力、轴力(单位KNm)表4-3水平地震作用下框架柱弯矩计算柱层次层剪力总刚度各柱刚度D/∑D Vi k yh M下M上边柱5 748.61 1102920 16870 0.0153 11.45 2.93 0.447 15.34 19.01 4 1366.51 1102920 16870 0.0153 20.91 2.93 0.45 28.23 34.50 3 1847.60 1102920 16870 0.0153 28.27 2.93 0.5 42.41 42.41续表4-3 2 2191.89 1102920 16870 0.0153 33.54 2.93 0.5 50.31 50.31 1 2470.07 409920 6230 0.0152 37.55 4.46 0.55 93.97 76.88中柱5 748.61 1102920 19280 0.0175 13.10 4.24 0.4517.69 21.62 4 1366.51 1102920 19280 0.0175 23.91 4.24 0.5 35.87 35.87 3 1847.60 1102920 19280 0.0175 32.33 4.24 0.5 48.50 48.50 2 2191.89 1102920 19280 0.0175 38.36 4.24 0.5 57.54 57.54 1 2470.07 409920 6670 0.0163 40.26 6.45 0.55 100.75 82.43水平地震作用下框架剪力、轴力计算见表4-4。

摘要本设计是武汉地区一大学宿舍楼。

该工程占地40002m，共六层，层高均为3m;结构形式为钢筋混凝土框架结构；抗震要求为六度设防。

本结构设计只选取一榀有代表性的框架（8号轴对应的框架）进行计算。

本设计包括以下内容：一、开题报告，即设计任务，目的要求；二、荷载计算，包括恒荷载，活载，风荷载；三、内力计算和内力组合；四、框架梁柱配筋计算；五、现浇板，楼梯和基础计算；六、参考文献，结束语和致谢。

该设计具有以下特点：一、在考虑建筑结构要求的同时考虑了施工要求及可行性；二、针对不同荷载特点采用多种不同计算方法，对所学知识进行了全面系统的复习；三、框架计算中即运用了理论公式计算又运用了当前工程设计中常用的近似计算方法。

AbstractThis article is to explain a design of a 6-storey-living building in Wuhan. The building is to use frame structure with steel and concrete with the seismic requirements for the minimum security 7.The structural design only selected the framework on the 7th axis for calculation. Throughout the design, it mainly used some basic concept such as the structural system selection, the structure of planar and vertical layout, columns and beams section to determine, load statistics, combination of internal forces, together with the methods of construction and structure.On the preliminary design stage, in order to determine or estimate the structure of layout elements cross-section size, it requires the use of some simple approximate calculation methods, in order to solve the problem quickly and provincially. Therefore, in the designing, the use of a framework structure similar to hand-counting methods, including the role of vertical load under the hierarchical method, the level of seismic shear and D value method to master the basic methods of structural analysis to establish the structure of mechanical behavior of the basic concepts; in the design of the foundation, foundation bearing capacity of soil is an important basis for the design. Bearing capacity of foundation soil is not only related to the nature of soil, but also based on the form and size of upper part. I selected the reinforced concrete foundation which has a better shear capacity and bending capacityKeywords: frame structure, load statistics, combination of internal forces, shear method, carrying capacity1 绪论我所学的专业是土木工程，偏向建筑结构方向，专业的主要课程是力学和结构两大类，注重培养学生侧重于力学理论在结构工程中的应用；可以熟练地对建筑结构进行计算并应用所学的力学理论对计算结果进行分析。

框架结构计算时应重视的几个问题提要：框架结构计算时，框架梁梁端弯矩的调幅，对有震组合与无震组合的比较及风荷载作用下柱的剪力和梁的最大弯矩等容易出错的问题进行讨论，供应试及设计人员参考。

关键词：框架结构,弯矩,剪力随着我国近些年经济的快速发展，框架结构房屋普遍采用，但框架结构计算的工具书及相关资料，对框架结构设计中部分问题的做法和要求存在差异，因此在框架计算时，应引起设计者的高度重视，本文重点讨论这类问题。

通过几个例题进行说明，有助于设计人员对规范条文的理解，供应试及设计人员参考。

一、关于梁端弯矩的调幅框架结构为超静定结构，在作结构方案时本着“强剪弱弯，强柱弱梁”的原则，对于框架梁来说，是通过弯矩的调幅的作法实现上述目标。

在一般的情况下，作结构方案时按塑性设计考虑塑性内力重分布，在竖向荷载作用下对梁端负弯矩进行调幅。

规范规定(JGJ3-2010、5.2.3条)，现浇框架的调幅系数为0.8~0.9，装配式框架的调幅系数为0.7~0.8，但同时规定，只有在竖向荷载作用下梁端弯矩才允许调幅，而水平荷载作用下梁端弯矩不作调幅。

而有的资料做法是，在内力组合前对梁端弯矩不作调幅，而配筋计算时将内力组合设计值调幅，这样一来在水平荷载作用下的弯矩也进行了调幅，不符合规范要求。

正确的做法应该先将竖向荷载产生的弯矩进行调幅(同时剪力也应该作相应变化)，然后与水平荷载产生的弯矩组合。

梁端弯矩作调幅计算时可采用两种方法，一是先将梁端的固端弯矩作调幅后，再进行力矩分配，另一种方法是将力矩分配法得到的梁端负弯矩直接乘以调幅系数。

二、梁的柱边处弯矩计算梁端的实际最大弯矩(包括正、负弯矩)在柱边进行柱边处梁的弯矩计算时，应考虑梁端弯矩及剪力设计值的实际状态，计算公式应为：M=M‘ V’ (a)式中：M为柱边处梁的弯矩设计值：M‘为梁端弯矩设计值：V’为与M ‘对应的剪力设计值;b为柱宽。

有的资料介绍，梁端弯矩按(a)式计算取正号，计算结果M有时比M’值小，有时比M‘值大，这就要明确研究对象;判断对整个构件是有利状态;不利状态。

1 .单层或多层混凝土结构课程设计任务书1.1设计任务1.1.1设计题目：某大学学生宿舍框架结构设计1.1.2设计条件7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L1=5.4m（5.7m、6m），H1=4.2m（4.5m）。

楼面和屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构；屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24 kN/㎡；屋面为上人屋面，活荷载标准值为 2.0kN/㎡（3kN/㎡、4kN/㎡）；楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/㎡；楼面活荷载标准值为2.0kN/㎡（2.5kN/㎡、3kN/㎡）；墙体采用灰砂砖，重度γ=18kN/m3，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/㎡，内墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/㎡；木框玻璃窗重0.3kN/㎡,木门重0.2kN/㎡；混凝土强度等级和钢筋级别请自行选择。

建设地点位于某城市郊区，底层为食堂，层高5.0m，2～7层为学生宿舍，层高4.2m，室内外高差ω=0.5kN/㎡（0.45kN/㎡、0.4kN/㎡）。

试对该结构0.6m，基础顶面标高-1.500m。

基本风压进行结构设计，不考虑抗震设防。

图1-1 标准层平面图1.1.2 设计内容（1）确定构件截面尺寸、材料选用；（2）荷载计算；（3）对一榀框架进行内力分析、计算及组合；（4）框架构件截面设计。

图1-2 I—I剖面图2 .计算书某大学7层学生宿舍楼，采用钢筋混凝土框架结构，没有抗震设防要求，设计年限为50年，试设计该结构(限于篇幅，本例仅介绍 轴框架结构的设计)。

2.1设计资料7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L1=6m，H1=4.5m。

(1)设计标高：室内设计标高土0.000相当于绝对标高4.400m，室内外高差600mm。

=18kN/m3，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/㎡，内(2)墙身做法：墙体采用灰砂砖，重度墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/㎡。

1. 工程概况黑龙江省某市兴建六层商店住宅，建筑面积4770平方米左右，拟建房屋所在地震动参数08.0max =α，40.0T g =，基本雪压-20m 6KN .0S ⋅=，基本风压-20m 40KN .0⋅=ϖ，地面粗糙度为B 类。

地质资料见表1。

表1 地质资料2. 结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图纸。

主体结构共6层，层高1层为3.6m ，2～6层为2.8m 。

填充墙采用陶粒空心砌块砌筑：外墙400mm ；内墙200mm 。

窗户均采用铝合金窗，门采用钢门和木门。

楼盖及屋面均采用现浇钢筋砼结构，楼板厚度取120mm ，梁截面高度按跨度的1/812/1～估算，尺寸见表2，砼强度采用)mm 43N .1f ,mm 3KN .14f (C -2t -2c 30⋅=⋅=。

屋面采用彩钢板屋面。

表2 梁截面尺寸（mm ）柱截面尺寸可根据式cN f ][NA c μ≥估算。

因为抗震烈度为7度，总高度30m <，查表可知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值8.0][N =μ；各层的重力荷载代表值近似取12-2m KN ⋅，由图2.2可知边柱及中柱的负载面积分别为2m 35.4⨯和2m 8.45.4⨯。

由公式可得第一层柱截面面积为边柱 32c 1.3 4.5312106A 98182mm 0.814.3⨯⨯⨯⨯⨯≥=⨯ 中柱 23c m m 51049114.38.0610128.45.425.1A =⨯⨯⨯⨯⨯⨯≥如取柱截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为371mm 和389mm 。

根据上述计算结果并综合考虑其它因素，本设计框架柱截面尺寸取值均为600mm 600mm ⨯，构造柱取400mm 400mm ⨯。

基础采用柱下独立基础，基础埋深标高-2.40m ，承台高度取1100mm 。

框架结构计算简图如图1所示。

框架钢结构内力计算对于本结构，考虑如下受荷情况：（1）恒载作用；（2）活荷载满跨布置；（3）风荷载作用（从左向右，或从右向左）；（4）横向水平地震作用（从左向右。

或从右向左）。

对于（1）、（2）情况，框架在竖向荷载作用下，采用力矩分配法计算；对于（3）、（4）情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法计算。

5.1恒荷载标准值作用下的内力计算5.1.1顶层力矩分配如下：-127.6945.55-8.0113.004-84.147129.8522.775-16.0221.502-0.955137.1574.13-29.81-10.4274.57738.47-74.14-14.905-20.8542.289-1.243-108.843顶层-10.544-8.757三层5.1.3二层力矩分配如下：-11.212-9.203二层0.174.50.185.48.4760.1420.21500.326.265.39-193.8428.684-7.4521.297-171.311214.6814.342-14.9050.649-0.240214.526114.81-18.451-9.7092.08788.737-114.81-9.226-19.4181.044-0.313-142.72382.4253.72686.15142.455-27.815-0.449-28.264-26.5183.00-23.518底层-42.825-0.691-43.516-21.758-40.854.62-36.23-18.11453.7412.42955.85818.724-9.422-7.83928.99-28.99叠加可得到最终的梁端、柱端弯矩。

其次求各层梁的最大弯矩，由于各层梁的最大弯矩求法相同，故此处列举顶层梁AC做实例。

由力矩分配法已求得：第一个集中力处剪力同理在顶梁AC段，第二个集中荷载处，剪力变号，故此处弯矩最大。

同理可求得其它梁的最大弯矩及梁端剪力，列表如下：梁剪力表层号 4 3 2 1 AC跨69.98 117.48 114.67 115.3566.95 101.83 100.62 101.3019.35 38.39 37.18 37.86 16.45 23.45 23.77 24.45 -32.15 -39.99 -39.67 -38.99 -34.19 -55.64 -53.72 -53.04 -81.79 -119.08 -117.16 -116.48 -84.55 -133.30 -129.93 -129.25CD跨62.91 96.97 93.99 92.50 59.88 81.32 79.94 78.45 12.28 17.88 16.50 15.01 9.38 2.94 3.10 1.61 -38.22 -60.50 -60.34 -61.83 -41.26 -76.15 -74.39 -75.88（注：表中单位为kN）梁跨最大弯矩，柱轴力计算如下表：层号4 上146.14 220.49 117.42101.05 48.96 下154.23 228.57 125.503 上401.64 536.69 331.59137.85 65.51 下408.84 543.90 338.212 上647.40 843.20 537.07134.70 64.06 下654.60 850.40 544.271 上893.84 1147.53 744.036132.41 62.77 下907.62 1161.31 757.82柱的剪力可根据平衡方程求出。

钢筋钢筋混凝土结构课程设计任务书一、题目：钢筋混凝土结构设计（框架结构）二、设计地址：长春市三、设计任务：钢筋混凝土框架结构设计四、设计内容：一、计算简图的确信：确信计算模型及相应的计算参数。

二、荷载计算：竖向荷载考虑竖向恒荷载、竖向活荷载，不考虑竖向活荷载不利布置。

3、框架结构内力分析及内力组合：选取一榀有代表性的框架在应考虑荷载作用下的内力和位移；别离对框架梁、柱进行内力组合。

4、一榀框架梁、柱，截面设计并知足相应的抗震方法。

五、计算书上画出相应结构施工图。

五、设计条件：一、该建筑为多层办公楼，，地形平坦，Ⅱ类场地；二、建筑平、剖面图的尺寸如图一、2所示。

3、学生承担的具体设计组号见表一4、荷载:(1)永久荷载——2,板底、梁底、梁側采纳20厚混合砂浆抺灰，自重为17kN/m3，钢筋混凝土自重为25kN/m3。

屋盖自重：按2取用（未计入荷载分项系数）。

(2)可变荷载——活、风、雪荷载查标准。

五、材料：混凝土强度品级为不低于C30,梁、柱的主筋采纳HRB400级，其余钢筋均采纳HPB235级。

六、内、外墙别离采纳200mm、300mm厚陶砾混凝土，室内外高差为450mm，土壤冻结深度为，屋面檐口处混凝土女儿墙高600mm平均厚为80mm。

图1图2六、设计功效：结构设计计算书一份：要求有封皮、、目录、详细的计算内容；并在计算书里绘出相应的结构施工图。

计算书（第七组）一、工程概况与设计条件（一）工程概况与结构选型1.该工程为长春市某办公楼，地面以上为3层办公楼，首层层高m,标准层层高为3.6m，室内外地面高差为0.45m，建筑物总高度为3.9+3.6*2+0.45=m，建筑物沿X方向的宽度为33m，沿Y方向的宽度为14.1m。

2.依照建筑的利用功能，衡宇的高度和层数，地质条件，结构材料和施工技术等因素综合考虑，抗侧力结构拟采纳现浇钢筋混凝土框架结构体系。

（二）设计依据本工程依据以下现行国家标准或行业标准进行结构设计：一、《建筑结构靠得住度设计统一标准》GB50068----2001二、《建筑结构荷载标准》（2006版）GB50009----20013、《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223---20204、《建筑抗震设计标准》GB50011----2020五、《混凝土结构设计标准》GB50010----2002六、《高层建筑混凝土结构技术进程》JGJ3---2002（三）设计的大体条件1.建筑结构的设计利用年限、平安品级及建筑抗震设防类别本工程为一般多层民用办公楼，属于一样的建筑物。

结构计算书某六层框架结构，建筑平面图、剖面图如图1所示，采用钢筋混凝土全现浇框架结构设计。

1．设计资料（1）设计标高：室内设计标高±0.000 m，室内外高差450mm。

（2）墙身做法：墙身为普通机制砖填充墙，M5水泥砂浆砌筑。

内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚20mm，“803”内墙涂料两度。

外粉刷为1：3水泥砂浆底，厚20mm，马赛克贴面。

（3）楼面做法：顶层为20mm厚水泥砂浆找平，5mm厚1：2水泥砂浆加“107”胶水着色粉面层；底层为15mm厚纸筋面石灰抹底，涂料两度。

（4）屋面做法：现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层（檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向中间找坡），1：2水泥砂浆找平层厚20mm，二毡三油防水层。

（5）门窗做法：门厅处为铝合金门窗，其它均为木门，钢窗。

（6）地质资料：属Ⅲ类建筑场地。

（7）基本风压：ωo=0.55 KN/m2（地面粗糙度属B类）。

（8）活荷载：屋面活荷载2.0 KN/m2，办公楼楼面活荷载2.0KN/m2，走廊楼面活荷载2.0KN/m2。

建筑剖面图建筑平面图结构平面布置图2.结构布置及结构计算简图的确定边跨（AB、CD跨）梁：取h=1/12L=1/12X6000=500mm,取b=250mm. 中跨（BC跨）梁：取h=400mm,b=250mm边柱（A轴、D轴）连系梁：取b×h =250mm×500mm中柱（B轴、C轴）连系梁：取b×h=250mm×400mm柱截面均为b×h=300mm×450mm现浇楼板厚100mm。

结构计算简图如图3所示。

根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为450mm，由此求得底层层高为4.5m。

各梁柱构件的线刚度经计算后列于图3。

其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I o（I o为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。

边跨（AB、CD）梁：i=2E c×1/12×0.25×0.503／6.0=8.68×10-4E c (m3)边跨（BC）梁：i=2E c×1/12×0.25×0.43／2.5=10.67×10-4E c (m3)上部各层柱：i=E c×1/12×0.30×0.453／3.6=6.33×10-4E c (m3)底层柱：i=E c×1/12×0.30×0.453／4.5=5.06×10-4E c (m3)注：图中数字为线刚度，单位：x10-4E c m33.恒荷载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值：20mm厚水泥砂浆找平0.02×20=0.4KN/m2 100厚～140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩(0.10+0.14)／2×7=0.84KN/m2100厚现浇钢筋混凝土楼板0.10×25=2.5KN／m2 5mm厚纸筋面石灰抹底0.015×16=0.24KN／m2 _________________________________________________________________________________________ 屋面恒荷载 3.98 KN／m2边跨（AB、CD）框架梁自重0.25×0.50×25=3.13KN／m 梁侧粉刷2×(0.5-0.1) ×0.02×17=0.27KN／m 中跨（BC）框架梁自重0.25×0.40×25=2.5KN／m 梁侧粉刷2×(0.4-0.1) ×0.02×17=0.2KN／m 因此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为：G6AB1=g6CD1=3.13+0.27=3.4KN／mG6BC1=2.5+0.2=2.7KN／mG6AB2=g6CD2=3.98×3.6=14.33KN／mG6BC2=3.98×2.5=9.95KN／m(2)楼面框架梁线荷载标准值荷载计算同上（略），作用在中间层框架上的线荷载为：25mm厚水泥砂浆面层0.025×20=0.50KN/m2 100mm厚现浇钢筋混凝土楼板0.10×25=2.5 KN/m2 15mm厚纸筋石灰抹底0.015×16=0.24 KN/m2 —————————————————————————————楼面恒荷载 3.24 KN/m2 边跨框架梁及梁侧粉刷 3.4KN/m 边跨填充墙自重0.24×（3.6-0.5）×19=14.14 KN/m 墙面粉刷（3.6-0.5）×0.02×2×17=2.11 KN/m 中跨框架梁及梁侧粉刷 2.7 KN/m 因此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为：g AB1=g CD1=3.4+14.14+2.11=19.65 KN/mg BC1=2.7 KN／mg AB2=g CD2=3.24×3.6=11.66 KN／mg BC2=3.24×2.5=8.1 KN／m(3)屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重0.25×0.50×3.6×25=11.25KN 梁侧粉刷0.02×（0.50-0.10）×3.6×2×19=1.09KN 1m高女儿墙自重1×3.6×0.24×19=16.42KN 粉刷1×0.02×2×3.6×17=2.45(KN) 连系梁传来屋面自重1／2×3.6×1／2×3.6×3.98=12.90(KN) __________________________________________________________ 顶层边节点集中荷载G6A=G6D=44.11KN中柱连系梁自重0.25×0.40×3.6×25=9.0KN 粉刷0.02×(0.40-0.10) ×2×3.6×17=0.73KN 连系梁传来屋面自1／2×(3.6+3.6-2.5) ×1.25×3.98=11.69KN1／2×3.6×1.80×3.98=12.90KN 顶层中节点集中荷载34.32KN ④楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重11.25KN 粉刷 1.09KN窗下墙体自重 0.24×1.3×3.3×19=19.56KN 粉刷2×0.02×1.3×3.3×17=2.20KN 窗边墙体自重 0.60×1.8× 0.24×19=4.92KN 粉刷0.60×1.8×2×0.02×17=0.73KN 框架梁自重0.30×0.45×3.6×25=12.15KN 粉刷0.75×0.02×3.6×17=0.918KN 连系梁传来楼面自重 1 /2×3.6×1/2×3.6×3.24=10.50KN 中间层边节点集中荷载G A=G D =65.02KN中柱连系梁自重 9.0KN 粉刷 0.73KN 内纵墙自重 3.3×（3.6-0.4）×0.24×19=48.15KN 粉刷 3.3×（3.6-0.4）×2×0.02×17=7.18KN 连系梁传来楼面自重1/2×（3.6+3.6-2.5）×1.25×3.24=9.14KN—————————————————————————————间层中节点集中荷载：G B=G C=84.70KN （5）恒荷载作用下的结构计算简图4.楼面活荷载计算活荷载作用下的结构计算简图如图5所示。

内力计算为简化计算，考虑下面5种受荷情况：①恒载作用②恒载满跨布置③与地震作用相组合的重力荷载代表值计算④风荷载作用（从左到右，或从右到左）⑤横向水平地震作用（从左到右，或从右到左）。

对于①②③三种情况，采用迭代法计算，④⑤两种情况，采用D 值法计算。

6.1 恒荷载标准值作用下的内力计算（1）恒载引起的屋面梁的固端弯矩和不平衡弯矩g ww B A M ，=（-3×62/92×177.3-3×62/92×177.3-（1/12）×1.39×92）kN ·m=-482.2kN ·m=g w w A B M ，g w w B C M ，=g w w C B M ，=482.2kN ·m（2）标准层楼面的固端弯矩：gAb M =（-3×62 /92×140.1-3×62 /92×140.1-（1/12）×7.27×92）kN · m=-422.7kN · m g w w B C M ，=g w w C B M ，=422.7kN ·m（3）恒载引起的节点不平衡弯矩gAbM =-482.2kN ·m Bw M =0Cw M =482.2kN ·mb A M =-422.7kN ·m b B M =0b C M =422.7kN ·m叠加过程与内力结构图略。

6.2活荷载标准值作用下的内力计算活荷载与恒载的比值小于1，故可采取满跨布置，求得的内力在支座处与按最不利荷载位移法求得的内力很相近。

可直接进行内力组合，梁的跨中弯矩应乘以1.2的系数予以增大。

（1）屋面梁处gw w B A M ，=-（3×62/92）×60-（32×6/92）×60 =-120kN ·m=gw w A B M ，g w w C B M ，=g w w B C M ，=120kN ·m标准层楼面梁处；gAbM =-120kN ·m g w w C B M ，=gw w B C M ，=120kN ·m活荷载引起的固端不平衡弯矩w A M =-120kN ·mw B M =0b A M =-120kN ·m Bb M =0 Cb M =120kN ·m叠加过程与内力结构图略。

第8章 一榀框架计算8.7框架内力计算框架结构承受的荷载主要有恒载、活载、风荷载、地震作用。

其中恒载、活载为竖向荷载,风荷载和地震为水平作用。

手算多层多跨框架结构的内力和侧移时，采用近似方法。

求竖向荷载作用下的内力采用分层法，求水平荷载作用下的内力采用反弯点法、D 值法。

在计算各项荷载作用下的效应时,一般按标准值进行计算，然后进行荷载效应组合。

8.7.2框架内力计算1。

恒载作用下的框架内力 (1）计算简图将图8-12（a ）中梁上梯形荷载折算为均布荷载。

其中a=1。

8m ，l=6.9m ，=1800/69000.26a α==,顶层梯形荷载折算为均布荷载值:232312+=120.26+0.2621.31=18.8kN m q αα-⨯-⨯⨯（）（），顶层总均布荷载为18.8+4.74=23.54kN m 。

其他层计算方法同顶层，计算值为21.63kN m 。

中间跨只作用有均布荷载,不需折算。

由于该框架为对称结构,取框架的一半进行简化计算,计算简图见8-19。

（2）弯矩分配系数节点A 1:101044 1.18 4.72A A A A S i ==⨯=111144 1.33 5.32A B A B S i ==⨯=12120.940.94 1.61 5.796A A A A S i =⨯=⨯⨯=()0.622 1.3330.84415.836AS =++=∑1010 4.720.29815.836A A A A AS S μ===∑图8-19 恒载作用下计算简图（括号内数值为梁柱相对线刚度）1111 5.320.33615.836A B A B AS S μ===∑1212 5.7960.36615.836A A A A AS S μ===∑ 节点B 1:11112 1.12 2.24B D B D S i ==⨯=18.076BS =∑1111 5.320.29418.076B A B A BS S μ===∑1010 4.720.32118.076B B B B BS S μ===∑ 1212 5.7960.32118.076B B B B BS S μ===∑1111 2.240.12418.076B D B D BS S μ===∑节点A 2:()210.94 1.610.4170.94 1.610.776 1.33A A μ⨯⨯==⨯⨯++230.940.7760.20113.91A A μ⨯⨯==224 1.330.38213.91A B μ⨯==节点B 2:224 1.330.3294 1.330.94 1.61+0.940.7762 1.12B A μ⨯==⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯210.94 1.610.35916.15B B μ⨯⨯==212 1.120.13916.15B C μ⨯==230.940.7760.17316.15B B μ⨯⨯==节点A 3 、A 4、A 5与A 2相同B 3、B 4、B 5与B 2相同。

、摘要本工程为某综合楼，主体六层，钢筋混凝土框架结构，局部七层。

梁板柱均为现浇，建筑面积约为6500m2，宽18.84米，长为62.22米，建筑方案确定，房间开间4.0米，进深6.3米，底层层高5.0米，其它层高3.6米，室内外高差为0.6米。

建筑分类为乙类公共类建筑，二类场地，抗震等级三级。

关键词：钢筋混凝土框架结构设计内力计算目录第一章框架结构设计任务书 (1)1.1工程概况 (1)1.2设计资料 (2)1.3设计内容 (2)第二章框架结构布置及结构计算图确定 (2)2.1梁柱界面确定 (2)2.2结构计算简图 (2)第三章荷载计算 (5)3.1恒荷载计算： (5)3.1.1屋面框架梁线荷载标准值 (5)3.1.2楼面框架梁线荷载标准值 (5)3.1.3屋面框架节点集中荷载标准值 (6)3.1.4楼面框架节点集中荷载标准值 (7)3.1.5恒荷载作用下结构计算简图 (8)3.2活荷载标准值计算 (9)3.2.1屋面框架梁线荷载标准值 (9)3.2.2楼面框架梁线荷载标准值 (9)3.2.3屋面框架节点集中荷载标准值 (9)3.2.4楼面框架节点集中荷载标准值 (10)3.2.5活荷载作用下的结构计算简图 (10)3.3风荷载计算 (11)第四章结构内力计算 (15)4.1恒荷载作用下的内力计算 (15)4.2活荷载作用下的内力计算 (25)4.3风荷载作用下内力计算 (33)第五章内力组合 (34)5.1框架横梁内力组合 (38)5.2柱内力组合 (46)第六章配筋计算 (60)6.1梁配筋计算 (60)6.2 柱配筋计算 (75)6.3楼梯配筋计算 (80)6.4基础配筋计算 (84)第七章电算结果 (80)7.1结构电算步骤 (86)7.2结构电算结果 (87)参考文献 (112)一框架结构设计任务书1.1 工程概况：某综合楼，主体六层，钢筋混凝土框架结构，局部七层。

梁板柱均为现浇，建筑面积约为6500m2，宽18.84米，长为62.22米，建筑方案确定，房间开间4.0米，进深6.3米，底层层高5.0米，其它层高3.6米，室内外高差为0.6米。

第7章 风荷载作用下的内力和位移计算由设计任务资料知，该建筑为五层钢筋混凝土框架结构体系，室内外高差为基本风压20m /4.0KN =ω，地面粗糙度为C 类，结构总高度+=（基础顶面至室内地面1m ）。

计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下式计算，即o z s z k w w μμβ=1、因结构高度H=<30m,高宽比÷=＜,故可取0.1z =β；2、s μ为风荷载体型系数，本设计按《建筑结构荷载规范》（GB50009--2012）中规定，迎风面取，背风面取，合计s μ=。

3、z μ为风压高度变化系数，本设计的地面粗糙度类别为C 类，按下表选取风压高度变化系数。

横向框架在风荷载作用下的计算简图6轴线框架的负荷宽度B=（+）/2=。

各层楼面处集中风荷载标准值计算如表：表根据表，画出6轴框架在风荷载作用下的计算简图，如图所示：图 框架在风荷载作用下的计算简图位移计算框架梁柱线刚度计算考虑现浇楼板对梁刚度的加强作用，故对6轴线框架（中框架梁）的惯性矩乘以，框架梁的线刚度计算： 跨度为的梁（b ×h=250mm ×600mm ）：)(109126.0250.0212bh 24333m I -⨯=⨯⨯=⨯= m KN L I E c b /105.33.7109108.2i 437b ⨯=⨯⨯⨯==- 跨度为的梁 (b ×h=200mm ×400mm ）：）（43-33m 101.2124.02.0212bh 2⨯=⨯⨯=⨯=I m KN L I E c b /109.13.31013.2108.2i 437b ⨯=⨯⨯⨯==- 框架柱的线刚度 1、底层柱： A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- 2、上层柱： A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.49.31021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.49.31021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- 侧移刚度D 计算框架柱刚度修正系数计算公式见表: 表表 各层柱侧向刚度计算风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即有：∑=∆ijjj DV u式中 jV ------第j 层的总剪力标准；∑ijD --------第j 层所有柱的抗侧刚度之和；ju ∆--------第j 层的层间侧移。