建筑设计、结构设计和施工组织设计毕业设计计算说明书

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1、 1 前 言在此次毕业设计中，设计内容包括建筑设计、结构设计和施工组织设计三部分。建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。结构设计是土木工程毕业设计的重要阶段，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。结构计算的目的在于保证所设计的结构和结构构件在施工和工作过程中能满足预期的安全性和使用性要求。施工组织设计是毕业设计的实践阶段，通过四年的学习，把学到的理

2、论知识能够灵活的运用到实践中去，锻炼学生的实践能力和组织能力。本毕业设计题目为章丘煤炭培训中心工程。在设计前期，我温习了土建工程制图、房屋建筑学、钢结构、混凝土结构、结构力学、土力学、基础工程、建筑结构抗震设计、土木工程施工、高层建筑施工新技术等知识，并借阅了钢结构规范、混凝土规范、荷载规范、砌体规范、建筑地基基础设计规范、抗震规范等规范。在网上搜集了不少资料，并做了笔记。在建筑设计中，通过查找各种资料并结合自己工程本身的功能和特点初步确定建筑方案。在设计过程中，要考虑它的使用功能，建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物

3、做到适用，经济，坚固，美观。在结构设计中，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行计算和分析(主要包括结构的布置和选型、一榀框架的设计、楼梯的设计、楼板的设计、雨蓬的设计)。在结构设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入和手画图和PKPM及AUTUCAD计算出图。在施工组织设计中，我通过所学的基本理论和专业知识进行网络图和施工组织总平面图的绘制。 在设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、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

4、，PKPM等专业软件。以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求,其目的与要求就是让我们在将来的工作岗位中能够胜任本职工作。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。 2 建筑设计建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。建筑设计在整

5、个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观2.1 设计任务和设计要求2.1.1 设计任务本设计的主要内容是培训中心的设计，作为一个办公及学习的空间设计，要在平面规划中自始至终遵循实用、功能需求和人性化管理充分结合的原则。在设计中，既结合办公需求和工作流程，科学合理的划分职能区域，也要考虑教员与学生之间、职能区域之间的相互交流。材料运用简洁,大方,耐磨,环保的现代材料,在照明采光上使用全局照明,能满足办公的需要。经过精心设计,在满足各种

6、办公及学习需要的同时,又简洁,大方,美观,能充分体现出培训中心的形象与现代感.2.1.2 设计要求建筑法规、规范和一些相应的建筑标准是对该行业行为和经验的不断总结，具有指导意义，尤其是一些强制性规范和标准，具有法定意义。建筑设计除了应满足相关的建筑标准、规范等要求之外，原则上还应符合以下要求： 满足建筑功能要求； 符合所在地规划发展的要求并具有良好的视觉效果； 采用合理的技术措施； 提供在投资计划所允许的经济范畴内运作的可行性。2.2 建筑物所处的自然条件2.2.1 气象条件建设地区的温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等是建筑设计的重要依据，例如：炎热地区的建筑应考虑隔热、通风、遮阳、建筑处理

7、较为开敞；在确定建筑物间距及朝向时，应考虑当地日照情况及主要风向等因素。2.2.2 地形、地质及地震烈度基地的地形，地质及地震烈度直接影响到房屋的平面组织结构选型、建筑构造处理及建筑体型设计等。地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在6度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不做抗震计算，9度以上地区，地震破坏力很大，一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时7、8、9度地震烈度的地区。本工程为六度设防，在设计过程中不用考虑抗震设防各方面的要求。2.2.3 水文水文条件是指地下水位的高低及地下水的性质，直接影响到建筑物基础及地下室。一般应根据地下水位的高低及底下

8、水位性质确定是否在该地区建筑房屋或采用相应的防水和防腐措施。本工程地下水位埋深为10.20m10.90m，对建筑物的影响很小，可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀。2.3 建筑物功能与特点该拟建的建筑位于济南章丘市。设计内容：此楼为综合楼，以办公和培训为主，此建筑总建筑面积为5000。2.3.1 平面设计建筑朝向为南北向，平面布置满足长宽比小于5，采用纵向4.5m12、7.5 m、横向7.2m、3.0m、7.2m的柱距，满足建筑开间模数和进深的要求。2.3.2 立面设计该建筑立面为了满足采光和美观需求，除门厅部分外采用统一的铝合金窗，门厅部分上部各层采用组合窗。外墙面根据建筑做法说明选用涂料墙面，不

9、同分隔区采用不同的颜色区隔，以增强美感。2.3.3 防火防火等级为二级，安全疏散距离满足房门至外部出口或封闭楼梯间最大距离小于35m，大房间设前后两个门，小房间设一个门，满足防火要求；室内消火栓设在走廊两侧,每层两侧及中间设3个消火栓，最大间距25m,满足间距50m的要求。2.3.4 抗震建筑的平立面布置规则，建筑的质量分布和刚度变化均匀，楼层没有错层，满足抗震要求。3 结构设计3.1 结构方案选型及布置3.1.1 柱网布置柱网尺寸首先应最大限度地满足建筑使用功能的要求,然后根据造价最省得原则,充分考虑加工,安装条件等因素综合确定。由于钢结构承载能力高而质量轻，与钢筋混凝土结构相比，钢结构应采

10、用较大柱网尺寸，在节约造价的同时提高房屋的利用率。综合考虑以上条件，柱网尺寸取纵向4.5米，横向7.2+3.0米。3.1.2 结构形式选择建筑物的结构形式应满足传力可靠，受力合理的要求。对多层钢结构建筑，可采用纯钢结构形式，框架应双向刚接。如果结构刚度要求较高，纯框架难以满足要求，可采用支撑框架形式。由于本工程位于6度抗震设防区，结构只有5层，高度只有20.4米（含女儿墙），结构形式又比较规则，结构刚度要求不太高，纯框架形式很容易满足，经济性能优于框架支撑体系，故采用刚框架结构形式。3.1.3 楼板形式选择楼板的方案选择首先要满足建筑设计的要求、自重小，保证楼盖有足够的刚度要求。常见形式有钢筋

11、混凝土现浇楼板、预制楼板、压型钢板等。预制楼板整体刚度较差，非组合型压型钢板的楼板较厚，造价高，组合型压型钢板必须进行防火处理，而喷涂防火涂料造价较高。综合考虑造价、施工水平及室内顶棚抹灰等，选择钢筋混凝土现浇楼板较为合适。3.1.4 各层结构平面布置本工程平面为狭长形，且水平和竖向均为规则布置，没有大的刚度突变，可采用横向承重方案，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，楼面竖向荷载由横向梁传至柱而在纵向布置联系梁。而纵向框架则按构造要求布置较小的联系梁，这有利于房屋室内的采光与通风。各层的结构平面布置图如图3.1和图3.2所示。图3.1 标准层结构平面布置图图3.2 顶层结构平面布置

12、图3.2 荷载统计根据结构方案的特点，可取一榀典型框架作为计算单元。这里取轴框架进行计算。柱底标高取-1.1m，在确定计算简图时柱子截面高度中柱取400mm，边柱取350mm，梁截面高度边跨取500mm，中跨取250mm，由于截面调整所引起得轴线偏差很小，对结构内力的影响可以忽略。图中结构层标高为梁高度中心线标高。如一层标高为3.900.60.5-0.1-0.054.85m。式中3.90为楼面建筑标高，0.6为室内外高差，0.5为冻土深度，0.1为平均厚度为100mm的钢筋混凝土楼板，0.05为楼面装修层。计算简图如图3.3所示。图3.3 结构计算简图3.2.1 荷载统计3.2.1.1恒荷载标

13、准值 屋面: 100mm厚C20钢筋混凝土板: 0.125=2.540厚1：8水泥膨胀珍珠岩： 0.042.50.10 60厚现场喷涂硬质发泡聚氨酯保温防水层： 0.50.060.0320mm厚1:3防水砂浆找平层: 0.0220=0.4顶棚及吊挂荷载： 0.3合计： 3.33 楼面：100mm厚C20钢筋混凝土板: 0.125=2.520mm厚1:3防水砂浆找平层: 0.0220=0.43mm厚T910地砖： 0.0319.8=0.06顶棚及吊挂荷载： 0.3合计： 3.30 内墙： 200 mm厚加气混凝土砌块: 0.205.5=1.108mm厚1:3水泥砂浆打底扫毛: 0.008202=

14、0.328mm厚1:3石灰膏砂浆找平: 0.008122=0.1923mm厚麻刀（纸筋浆）灰面层： 0.0031620.096合计： 1.708内墙自重为(偏于安全地取3900mm高) 1.7083.906.66 kN/m 外墙：6mm厚1:3水泥砂浆打底扫毛: 20.006200.247mm厚1:2.5水泥砂浆找平扫毛: 0.0072020.28 1.5mm厚聚氨酯胶粘貼30厚发泡聚氨酯块500300,（胶的配比： A料：B料1:4 ） 0.030.050.00157mm厚 聚合物砂浆保护层，配比：胶料：粉料：1：4（重量比） 0.0071720.238合计： 0.76 外墙自重为(偏于安全

15、地取3900m高) 0.763.902.96 kN/m女儿墙:按外墙做法,高度为900mm,自重为 0.760.900.69 kN/m3.2.1.2 活荷载标准值 教室楼面 2.0走廊、楼梯、厕所楼面 2.5 不上人屋面 0.70 3.2.1.3 风压标准值风压标准值(按50年一遇济南地区值) 0.453.2.1.4 雪荷载标准值雪荷载标准值 (按50年一遇济南地区值) 0.3准永久分区II 雪荷载不与活荷载同时组合,取其中的最不利组合.由于本工程雪荷载较小,荷载组合时直接取活荷载进行组合,而不考虑与雪荷载的组合。3.2.1.5 地震作用本工程抗震设防烈度为6度(0.05g),设计地震分组为第

16、二组,在计算中不考虑地震作用,仅从构造上予以考虑。3.2.2 竖向荷载计算根据以上荷载情况和荷载布置图,荷载按下面原则取值：楼板的恒载和活载按照双向板的导荷方式（转化为均布荷载）传给主梁，墙上的荷载以均布荷载的形式传给主梁，主梁再把该荷载及其自重导在框架柱上；板的恒载和活载按照双向板的导荷方式传给连系梁，连系梁再把该荷载及其自重以集中力的形式导在节点上；荷载以集中力的形式导在节点上。3.2.2.1 屋面恒荷载3.33 屋面框架梁线荷载标准值：边跨框架梁自重 0.896 kN/m中跨框架梁自重 0.297 kN/m边跨承受屋面传来的荷载为 3.33 4.514.985 kN/m中跨承受屋面传来的

17、荷载为 3.3339.99 kN/m 屋面框架节点集中荷载标准值： 边柱连梁自重 0.7654.53.45kN 900 mm女儿墙自重 0.694.53.11 kN边柱连梁承受屋面板传来的荷载为 1/24.51/24.53.3316.86 kN顶层边节点集中荷载为 3.453.1116.8623.42 kN偏心距 e（0.35-0.2）/20.075m弯矩 M23.420.075=1.76 中柱连梁自重 0.7654.53.45 kN中柱连梁承受屋面板传来的荷载为 3.331/24.54.5/2+1/2（1.5+4.5）3/231.85 kN 顶层中间节点集中荷载为 31.85+3.4535.

18、3 kN偏心距 e（0.4-0.2）/20.1m弯矩 M35.30.13.533.2.2.2 楼面恒荷载3.30 楼面线荷载标准值： 边跨框架梁自重 0. 896kN/m中跨框架梁自重 0.297 kN边跨承受楼面传来的荷载 3.34.514.85 kN/m中跨承受楼面传来的荷载 3.33.09.90 kN/m边跨填充墙自重 1.708（3.9-0.5）5.81 kN/m作用在中间层边跨框架梁上的线荷载 0.8965.816.71 kN/m作用在中间层中跨框架梁上的线荷载 0.297 kN/m 楼面框架节点集中荷载标准值： 边柱连梁自重 0.7654.53.45 kN 边柱连梁承受楼板传来的荷

19、载 3.301/24.51/24.516.7 kN外纵墙自重扣除窗洞口及过梁所占的自重窗重+过梁自重 0.76(4.5-0.35)(3.9-0.45)-2.13.00.76+0.452.13.0-0.760.25 3.5+0.250.2253.512.64 kN Z1自重 1.373.95.343 kN中间层边节点集中荷载为 3.45+16.71+12.64+5.34338.14 kN 偏心距 e（0.35-0.2）/20.075 m弯矩 M（16.71+12.64+3.45）0.0752.46 中柱连梁自重 0.7654.53.45 kN中柱连梁承受板传来的荷载为 3.31/24.51/24

20、.51/2（4.5-3+4.5）3/231.56 kN内纵墙子中扣除门欲创洞口及国梁体积等效为内墙的自重再加上门与窗及过梁的自为 1.708(3.9-0.45)(4.5-0.4)-1.80.91.708-12.71.708-2.30.20.251.708-1.50.20.251.708+1.80.90.45+0.212.7+（2.3+1.5）0.20.2525=22.485 kN框架Z2自重为 1.723.96.708 kN则中间层中节点集中荷载为 3.45+31.56+22.48+6.70864.198 kN偏心距 e（0.4-0.2）20.0010.1m弯矩 M（3.45+31.56+22

21、.48）0.15.753.2.2.3 屋面活荷载为0.7边跨承受板传来的荷载为 0.74.53.15kN/m中跨承受板传来的荷载为 0.732.1kN/m边柱连梁承受屋面板传来的荷载为 0.71/24.51/24.53.55kN中柱连梁承受屋面板传来的荷载为 0.71/24.54.52+（1.5+4.5）3/26.70kN3.2.2.4 楼面活荷载为2.0，走廊活荷载为2.5边跨承受板传来的荷载为 24.59kN/m中跨承受板传来的荷载为 2.53.07.5kN/m边柱连梁承受楼面板传来的荷载为 21/24.51/24.510.125kN中柱连梁承受楼面板传来的荷载为 2.51/2（4.5+1

22、.5）3/2+（1/24.54.52）2.021.275kN边节点产生的弯矩为 M10.125（0.35-0.2）0.76中节点产生的弯矩为 M21.375（0.4-0.2）2.14楼面恒荷载作用下的计算简图如图3.4所示：图3.4 楼面恒荷载作用下的计算简图则楼面活荷载作用下的计算简图如图3.5所示。图3.5 楼面活荷载作用下的计算简图3.2.3 风荷载计算风压标准值计算公式 因为结构高度H3.94+4.8520.45m30m且 H/B20.45/17.41.181.5所以1.0，对于H/B1.184的矩形平面，风荷载体形系数1.30；查荷载规范，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中力，

23、如表3.1所示。其中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，结果如图3.6所示。表3.1 风荷载计算层次( m )( m)(KN) 51.01.319.951.2480.4512.8259.3741.01.316.051.1630.4517.5511.9431.01.312.151.0600.4517.5510.8821.01.38.251.0000.4517.5510.2711.01.34.351.0000.4518.5610.86图3.6 风荷载作用下的计算简图3.3 内力分析框架梁柱承受的荷载都比较大,故在材料选用时应优先考虑强度较高的钢材，但本工程的内力不算太大可

24、相应的取强度低点的钢材。主梁和柱子采用Q235钢材材料性能应能满足(GB/T1591)的要求。焊接材料应于相适用。手工焊采用E43系列焊条，满足(GB/T5118)的要求，自动焊和半自动焊的焊丝应满足(GB/T14957)的要求。3.3.1 截面初选3.3.1.1主梁工字形梁的截面高而窄,在主轴平面内截面模量较大,楼板可以视为刚性铺板,没有整体稳定性问题,截面只需满足强度，刚度和局部稳定的要求故本工程的主次梁截面均采用工字形截面，并优先采用窄翼缘H型钢（HN系列），其经济性好。本工程梁的跨度分别为7200mm和3000mm,高跨比取1/121/20,即为360mm600mm和150250mm,

25、取边跨梁高为500mm，中跨梁高250mm。查热轧H型钢和剖分T型钢(GB/T11263) 选用HN5002001016和HN25012569的主梁，HN450200914的连系梁。3.3.1.2 框架柱柱截面可以通过预先假定柱子的长细比来实现。设计时可以先估算柱在竖向荷载作用下的轴力N，以1.2N作为设计轴力按照轴心受压构件来确定框架柱的初始截面。计算的从属单元如图3.7所示。图3.7 计算的从属单元柱的从属面积为（3.6+1.5）4.522.95，各层的重力荷载代表值近似取12kN/，则N1.21222.9551652.4kN，受压构件的容许长细比为150，100，则L/4350/1004

26、3.5，为保证弱轴方向的抗弯能力,选择宽翼缘HW系列，所以边柱取HW3503501219，中柱取HW4004001321。3.3.2 内力计算3.3.2.1 竖向荷载标准值作用下 恒载作用下的内力计算手算结果 在竖向荷载作用下,多层框架的侧移较小,且各层荷载对其他各层的水平构件的内力影响不大,可忽略侧移的影响,把每层按无侧移框架用分层法进行计算。非底层的柱，其实际的约束条件并非完全固定，而是弹性约束，故对非底层的柱，其线刚度乘以0.9的修正系数，同时其传递系数为1/3。边柱Z1的线刚度为 中柱Z2的线刚度为 底层边柱Z1的线刚度为 底层中柱Z2的线刚度为 边跨梁的线刚度为中跨梁的线刚度为顶层：

27、把梯形荷载转化为均布荷载为：kN/m把三角形荷载转化为均布荷载为： 5/89.996.24kN/m 则边跨框梁承受的均布荷载为 0.896+12.51613.412kN/m中跨框梁承受的均布荷载为 0.297+6.2446.541kN/m中间层：把梯形荷载转化为均布荷载为：kN/m把三角形荷载转化为均布荷载为： 5/89.906.19kN/m则边跨框梁承受的均布荷载为 12.403+6.7119.113kN/m中跨框梁承受的均布荷载为 0.297+6.196.485kN由于结构对称，所以可按照对称结构进行计算。 顶层A节点1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩： B节点 1）

28、 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩： 则顶层的力矩分配计算结果和顶层的弯矩图如图3.8和图3.9所示。图3.8 恒载作用顶层图3.9 顶层弯矩图 中间层：E节点1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩： F节点 1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩： 则标准层的力矩分配计算结果和标准层的弯矩图如图3.10和图3.11所示。图3.10 恒载作用中间层图3.11 标准层弯矩图 底层M节点1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩：N节点1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩 则底层的力矩分配计算结果和底层的弯矩图

29、如图3.12和图3.13所示。图3.12恒载作用底层图3.13 底层弯矩图 求梁跨中最大弯矩：以顶层边跨为例来说明做法。梁端弯矩产生的剪力（利用力的平衡求） （44.352-56.382）/7.2-1.671kN -1.671kN荷载产生的梁端剪力 0.8967.21/2+14.9852.71/2+1/22.2514.98540.31kN-40.313kN则40.313-1.67138.642kN，-40.313-1.671-41.984kN剪力为零的点距A端为X，由于-1/2（2+）2.2519.7680，故X2.25m 则X（38.642+1/214.9852.25）（0.896+14.9

30、85）3.5m 则 =38.6423.5-44.352-15.88123.53.5+14.98522.25(3.5-2.253)39.984这样依次用该种方法求出其他各层的跨中最大弯矩，其最大弯矩如下表3.2所示：表3.2各层的跨中弯矩最大值层数AB跨跨中最大弯矩（）BC跨跨中最大弯矩()539.9841.366448.7221.852349.2471.798249.1291.808151.9931.514由于用分层法求柱端弯矩和梁端弯矩有误差，经过一次分配后，节点不平衡，需再重先分配，下面的弯矩图是经过重新分配得到的。则恒载作用下的总弯矩图如图3.14所示。 求梁端剪力：其方法是把一个梁杆件

31、单独拿出来，在实际的荷载作用下，荷载引起的剪力，与利用分层法求出的梁端弯矩根据力的平衡求出梁两端的剪力之和。其剪力如下表3.3所示： 表3.3 梁端剪力层数荷载引起的剪力（kN）弯矩引起的剪力kN总剪力（kN）AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨540.3137.938-1.671038.642-41.9847.938-7.938460.8957.871-1.535059.360-62.4307.871-7.871360.8957.871-1.535059.360-62.4307.871-7.871260.8957.871-1.53059.365-62.4257.871-7.871160.89

32、57.871-1.7059.195-62.5957.871-7.871 求柱端剪力：其方法是把一个杆件单独拿出来，利用分层法求出的柱端弯矩，根据力的平衡，求出柱端的剪力，其剪力如表3.4所示：表3.4 柱端剪力层数左边柱弯矩引起的剪力（kN）左中柱弯矩引起的剪力（kN）柱上端柱下端柱上端柱下端5-20.213-20.21321.59921.5594-17.752-17.75218.09518.0953-17.891-17.89118.34518.3452-19.368-19.36820.03920.0391-9.507-9.5079.9419.941右柱弯矩引起的剪力其符号与左柱相反。则在恒载

33、作用下的剪力图如图3.15所示。 求梁的轴力：其方法是拿出一个节点，根据柱的剪力，利用平衡条件求出梁的轴力，其轴力如表3.5所示：表3.5 梁的轴力层数左边跨梁的轴力（kN）中间跨梁的轴力（kN）5-20.2131.34642.461-1.0033-0.1390.1112-1.4950.19919.879-0.237由于结构对称，右边跨梁的轴力与左边跨梁的轴力相同。 求柱的轴力：其方法是拿出一个节点，根据梁端的剪力和节点上的集中力，利用力的平衡条件，即可求出柱的轴力。则顶层边柱轴力为N23.42+38.64262.062（受压）顶层中柱轴力为N41.984+35.3+7.93885.222（受

34、压）这样依次求出柱的轴力。则柱的轴力如表3.6所示：表3.6 柱的轴力层数左边柱（kN）总轴力（kN）左中柱（kN）总轴力（kN）边节点集中力边跨梁左端剪力上柱的轴力中节点集中力边跨梁右端剪力中跨梁左端剪力上柱的轴力523.4238.6420-62.06235.3041.9847.9380-85.222438.1459.36062.062-159.56264.19862.4307.87185.222-219.721338.1459.365159.562-257.06264.19862.4307.871219.721-354.22238.1459.365257.062-354.56764.198

35、62.4257.871354.22-488.714138.1459.195354.567-451.90264.19862.5957.871488.714-623.378由于结构对称，右面柱的轴力与左面柱的轴力相同。则在恒载作用下的轴力图如图3.16所示。 3.14 恒载作用下的弯矩图3.15 恒载作用下的剪力图3.16 恒载作用下的轴力图 楼面活荷载作用下的内力计算中间层：把梯形荷载转化为均布荷载为：kN/m把三角形荷载转化为均布荷载为： 5/87.54.688kN/m则边跨框梁承受的均布荷载为 7.517kN/m中跨框梁承受的均布荷载为 4.688kN/m由于结构对称，所以可按照对称结构进行

36、计算。 中间层：E节点1） 求转动刚度：2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩： F节点 1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩： 图3.17 楼面活荷载作用中间层图3.18 中间层弯矩图 底层M节点1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩：N节点1） 求转动刚度：2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩 图3.19 楼面活荷载作用底层图3.20 底层弯矩图 在活荷载作用下求梁跨中最大弯矩：（与恒载求法相同），其最大弯矩如下表3.7所示：表3.7 活荷载作用下梁跨中最大弯矩层数AB跨跨中最大弯矩（）BC跨跨中最大弯矩()420.9942.206320.0612.03

37、8220.0182.042121.1241.907由于用分层法求柱端弯矩和梁端弯矩有误差，经过一次分配后，节点不平衡，需再重先分配，下面的弯矩图是经过重新分配得到的。则楼面活荷载作用下的弯矩图如图3.21所示。 求梁端剪力：其方法是把一个梁杆件单独拿出来，在实际的荷载作用下，荷载引起的剪力，与利用分层法求出的梁端弯矩根据力的平衡求出梁两端的剪力之和。其剪力如表3.8所示：表3.8 活荷载作用下的梁端剪力层数荷载引起的剪力（kN）弯矩引起的剪力（kN）总剪力（kN）AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨5000.07300.0730.07300 续表3.8422.2755.625-0.704021

38、.571-22.9795.625-5.625322.2755.625-0.652021.623-22.9275.625-5.625222.2755.625-0.649021.626-22.9245.625-5.625122.2755.625-0.723021.552-22.9985.625-5.625 求柱端剪力：其方法是把一个杆件单独拿出来，利用分层法求出的柱端弯矩，根据力的平衡，求出柱端的剪力，其剪力如表3.9所示：表3.9 活荷载作用下的柱端剪力层数左边柱弯矩引起的剪力（kN）左中柱弯矩引起的剪力（kN）柱上端柱下端柱上端柱下端5-3.303-3.3033.163.164-7.47-7.

39、477.3517.3513-7.052-7.0526.8916.8912-7.641-7.6417.3917.3911-3.746-3.7463.7363.736右柱弯矩引起的剪力其符号与左柱相反。则在楼面活荷载作用下的剪力图如图3.22所示： 求梁的轴力：其方法是拿出一个节点，根据柱的剪力，利用平衡条件求出梁的轴力，其轴力如表3.10所示。表3.10 活荷载作用下梁的轴力层数左边跨梁的轴力（kN）中间跨梁的轴力（kN）5-3.303-0.1434-4.1670.02430.418-0.0422-0.589-0.08913.8950.24由于结构对称，右边跨梁的轴力与左边跨梁的轴力相同。 求柱

40、的轴力：其方法是拿出一个节点，根据梁端的剪力和节点上的集中力，利用力的平衡条件，即可求出柱的轴力。如：则四层边柱轴力为N10.125+21.571+0.07331.769（受压）四层中柱轴力为N22.979+21.375+5.625+0.07350.052（受压）这样依次求出柱的轴力。则柱的轴力如表3.11所示。表3.11 活荷载作用下柱的轴力层数左边柱（kN）总轴力（kN）左中柱（kN）总轴力（kN）边节点集中力边跨梁左端剪力上柱的轴力中节点集中力边跨梁右端剪力中跨梁左端剪力上柱的轴力500.0730-0.07300.07300-0.073410.12521.5710.073-31.7692

41、1.37522.9795.6250.073-50.052310.12521.62331.769-63.51721.37522.9275.62550.052-99.979210.12521.62663.517-95.26821.37522.9245.62599.979-149.903110.12521.55295.268-126.94521.37522.9985.625149.903-199.901由于结构对称，右面柱的轴力与左面柱的轴力相同。则在楼面活荷载作用下的轴力图如图3.23所示。 3.21 楼面活荷载作用下的弯矩图图3.22 楼面活荷载作用下的剪力图图3.23 楼面活荷载作用下的轴力图

42、 屋面活荷载作用下的内力计算顶层：把梯形荷载转化为均布荷载为：KN/m把三角形荷载转化为均布荷载为： 5/82.11.313KN/m 则边跨框梁承受的均布荷载为 2.631KN/m中跨框梁承受的均布荷载为 1.313KN/m 顶层A节点1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩： B节点 1） 求转动刚度： 2） 求分配系数： 3） 求固端弯矩： 3.24 屋面活荷载作用顶层3.25 屋面活荷载作用顶层弯矩图屋面活荷载作用时，其梁端的剪力、柱端剪力、梁的轴力、柱的轴力其求法与恒载作用时相同，这里不再详细计算。其计算结果如图3.26，3.27，3.28所示：3.26 屋面活荷载作用

43、弯矩图 3.27 屋面活荷载作用剪力图3.28 屋面活荷载作用轴力图3.3.2.2 风荷载作用下的内力计算风荷载作用下的计算简图及线刚度如图3.29所示：图3.29 风荷载作用下的计算简图及线刚度因为梁柱的线刚度比3，所以风荷载的计算方法宜用D值法，因为篇幅原因这里计算只选用第5层的计算过程。 则本层内： 弯矩：对1，4柱： 则 对2，3柱： 则抗侧刚度 表3.12 风荷载作用下的计算楼层剪力（kN）A柱剪力(kN)B柱剪力(kN)A柱()B柱弯矩()则左风荷载作用下的弯矩图，剪力图及轴力图如图3.30，3.31，3.32所示。图3.30 左风荷载作用下的弯矩图图3.31 左风荷载作用下的剪力

44、图图3.32 左风荷载作用下的轴力图3.4 荷载组合在进行荷载组合时，不考虑地震组合，也不考虑活荷载的不利布置，而是采用满布荷载法，故将活荷载下的内力乘以1.15的放大系数。根据建筑结构荷载规范（GB5009）的规定，设计教室楼面梁时，教室楼面梁的从属面积为7.24.5=32.450，故不用采取折减系数。设计柱和基础时，楼面梁的从属面积为7.24.5=32.450,故不用采取折减系数。该工程考虑以下五种荷载组合：可变荷载效应控制的组合：=1.2恒载+1.4活载=1.2恒载+1.4风载=1.2恒载+0.91.4（活载+风载）永久荷载效应控制的组合：=1.35恒载+0.71.4活载+0.61.4风

45、载=1.0恒载+0.71.4活载+0.61.4风载按上述原则这里对柱和梁进行内力组合，表示边柱，表示中柱，表示边梁，表示中梁组合结果见表3.13。表3.13 内力组合构件与截面编号恒载活载风载楼面屋面左风吹右风吹柱1标准值M26.34410.3830.002-19.79819.798N-451.902-126.945-11.00630.992-30.992V-9.507-3.746-0.00111.646-11.646组合选项M1.2+0.91.41.15(+)+71.606N-781.223V-31.512组合选项上M1.0+1.410.04端N-616.49截V6.06面组合选项M1.0+1.4-1.373N-408.513V6.797组合选项M1.35+1.40.71.15(+)+0.663.899N-791.572V-26.840标准值M15.015.9140.001-36.68536.685N-451.902-126.945-11.00630.992-30.992V-9.507-3.736-0.00111.646-11.646组合选项M1.2+0.91.41.15(+)+72.806N-781.223V-31.512组合选项下M1.0+1.4