一榀框架结构计算设计说明
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H ～M 轴交⑨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H ～M 轴交⑨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：mm l h 550660012
1
121=?==
, 取h=600mm, b=250mm ，
短跨横向框架梁（楼道）：11
27002701010
h l mm ==?=，取h=400mm ，b=250mm 。 （2）纵向框架梁：mm l h 375450012
1
121=?==
，由于纵向布置窗，所以纵向框架梁兼过梁，取h=500mm ，b=250mm 。
1.2柱的选择
根据梁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mm mm 500500?方柱。经验算可满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 mm 120。
第二章 ⑨号轴线框架计算
2.1 计算任务
计算作用于H ～M 轴交⑨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 。梁截面高度按跨度的l )8
1
121(-估算，而且梁的截面尺寸应满足承载力、刚度以及延性的要求。梁截面宽度可取。h )2131(-梁高，同时不宜小于2
1
柱宽，且不应小于250mm 。
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： E N Fg n β= []c N c
N
A f μ≥
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；E g 为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取18KN/2
m ；β为考虑地震作用组合后柱的轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨柱取
1.25；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[]N μ＝0.8。
图2.1 框架结构几何尺寸简图
1、梁的截面计算 （1）横向框架梁：
长边跨：mm l h 550660012
1
121=?==，取h=600mm, b=250mm ； 短边跨（楼道）：11
27002701010
h l mm ==?=，取h=400mm ，b=250mm 。
（2）纵向框架梁：
mm l h 375450012
1
121=?==
，则取 h=500mm ，b=250mm 。
2、柱截面计算
边柱：
3
2
1.3 4.5 3.318105
130048.65
0.816.7
Ac mm
?????
≥=
?
，取mm
mm500
500?；
3
2
1.3 4.5 1.3518105
53201.72
0.816.7
Ac mm
?????
≥=
?
，取mm
mm400
400?；
中柱：
3
2
1.25 4.5 4.6518105
176202.28
0.816.7
Ac mm
?????
≥=
?
，取500500
mm mm
?
2.3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
/
88
.0
04
.0
22m
KN
=
?
150厚水泥蛭石保温层（兼做找坡）2
m
/
75
.0
15
.0
5KN
=
?
1.5厚合成高分子防水涂料2
m
/
11
.0
015
.0
7KN
=
?
20厚水泥砂浆找平层2
m
/
4.0
02
.0
20KN
=
?
120厚钢筋混凝土板2
m
/
3
12
.0
25KN
=
?
15厚天棚抹灰2
m
/
26
.0
015
.0
17KN
=
?
小计：2
/
4.5m
KN
（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
m
/
65
.0KN
120厚钢筋混凝土2
m
/
3
12
.0
25KN
=
?
15厚天棚抹灰2
m
/
26
.0
015
.0
17KN
=
?
小计：2
m
/
91
.3KN
2、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
表中β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；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H～M轴交⑨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。
外墙体为240mm厚粉煤灰砖（3
kN m，厚20mm）。
17/
18.0/
kN m），外墙面两侧均粉石灰砂浆（3
则外墙单位墙面的重力荷载为：
2
?+??=
0.241817.00.0225/
kN m
墙体为240mm厚粉煤灰砖（3
kN m，厚20mm）。，
17/
18.0/
kN m），墙面两侧均粉石灰砂浆（3
则墙单位墙面的重力荷载为：
2
?+??=
0.241817.00.0225/
kN m
木门单位面积重力荷载为2
kN m
0.4/,
0.2/,
kN m铝合金窗单位面积荷载为2
2.3.2 恒载计算
取H～M轴交⑨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
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，计算单元围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：1q 、1'q 分别代表横梁自重，为均布荷载形式, 2q 、2'q 分别代表各板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载；1Q 、2Q 为等效均布荷载。 由图2.2中的几何关系可得： 1、对于屋面梁： 1 3.15/q kN m = '1 1.838/q kN m =
()232 5.41-20.33+0.33 4.519.88/Q kN m =???=
25
' 5.4 2.79.11/8
Q kN m
=??=
15 5.4 2.25+2.494+5 4.567.898P kN ??=???= ???
()2325
2.75.4 2.25+2.494+1-20.33+0.33 5.4 4.572.2382P kN ??=??????=????
()233 2.71-20.33+0.33 5.4+2.494+5 4.560.562P kN ??
=????=????
集中力矩： ()11167.890.50.50.258.49M Pe kN m ==??-=? ()22272.230.50.50.259.03M Pe kN m ==??-=? 2、对于第1-4层框架梁：
1 3.155(4.20.6)21.15/q kN m =+?-=
'1 1.838/q kN m =
()232 3.911-20.33+0.33 4.514.40/Q kN m =???=
25
' 3.91 2.7 6.6/8
Q kN m =??=
1P 、2P 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。
15 3.91 2.25+2.494+5 3.7 4.5119.228P kN
??=????= ???
()2325 2.73.91 2.25+2.494+1-20.33+0.33 3.91+5 3.7 4.5138.6582P kN
??=???????=????
()233 2.71-20.33+0.33 3.91+2.494+5 4.538.092P kN ??
=????=????
集中力矩： ()111119.220.50.50.2514.9M Pe kN m ==??-=? ()222138.650.50.50.2517.33M Pe kN m ==??-=?
表2.2 横向框架恒载汇总表
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：
市屋面雪载标准值 20.5/kN m
不上人屋面均布活荷载标准值 20.5/kN m 楼面均布活荷载标准值 22.0/kN m 走廊、门厅、楼梯均布活荷载 22.5/kN m 厕所、盥洗室 22.5/kN m 2、活载计算
2q 、2'q 分别代表各板传给横梁的梯形活荷载和三角形活荷载，2Q 、2'Q 为等效均布荷载。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