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学生宿舍楼五层结构设计混凝土框架结构计算书

对于一个学生宿舍楼五层的结构设计，采用混凝土框架结构进行计算和设计是一项重要的任务。在编写这种混凝土框架结构的设计计算书时，需要涵盖多个关键方面以确保建筑的安全性与稳定性。

1.设计依据

首先，需要明确设计所遵循的标准和规范，如《混凝土结构设计规范》、《建筑设计防火规范》等。这将作为整个设计的基础依据。

2.建筑物概况

描述宿舍楼的基本信息常用电气计算实例，包括层数、总高度、建筑面积等，并介绍框架结构的选择理由。

3.框架柱和梁的截面尺寸选择

根据计算得到的荷载情况（如恒载、活载、风载、雪载等），通过计算确定框架柱和梁的截面尺寸。此步骤需确保满足承载力、变形及稳定性要求。

4.结构分析与验算

结构整体刚度：使用有限元软件进行整体结构分析，以验证其是否符合规范要求。

内力计算：通过弹性方法或塑性设计方法分别进行内力分析。

构件承载能力验算：针对柱、梁等主要受力构件进行承载力计算。

5.配筋设计

根据内力计算结果，确定框架柱和梁的配筋数量。确保其能满足受拉、受压以及弯矩作用下的承载要求。

6.施工详图绘制

基于上述设计内容完成施工图纸，包括结构平面图、剖面图及节点详图等。

7.结论与建议

总结整个设计过程中发现的问题，并给出改进建议。同时确认所有计算结果均符合相关规范要求。

需要注意的是，在实际编写时还需详细记录每一个步骤中的具体数据和计算过程，确保计算书的完整性和准确性。此外，考虑到学生的宿舍特性，还需要特别关注防火、防震等方面的设计要求。

在求得梁端支座弯矩后，欲求梁跨中弯矩，则需根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布按平衡条件计算而不能按等效分布荷载计算。框架梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩如图3.15所示。

图3.13 框架在恒荷载作用下的弯矩图（KN·m）

图3.14 框架在恒荷载作用下的梁剪力、轴力图（KN）

考虑结构塑性内力重分布的影响，在内力组合之前，对竖向作用下的荷载的内力进行调幅，将杆端弯乘以0.9，支座剪力相应改变。考虑梁端弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩以便内力组合使用，如下图：

图3.16 框架恒荷载条幅并算至柱边截面弯矩图

3.3.2 活荷载作用下的内力计算

活荷载作用下的内力计算采用分层法。由抗震规范，对于一般民用建筑不考虑活荷载的不利布置，梁跨中弯矩乘以增大系数1.2。同样采用弯矩分配法计算，考虑弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算成梁端柱边弯矩值。计算过程同恒荷载内力计算。

活荷载（竖向荷载）作用下内力采用分层法。

由图3.18取出中间任一层进行分析，结构计算简图如图(a)所示，图中除底层柱外其余柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。

图3.17(a)中梁上分布荷载梯形组成，根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载如图3.17(b)所示，等效均布荷载的计算公式如图3.17所示。

图3.17 荷载的等效

图3.18 分层法计算简图

把梯形荷载化作等效均布荷载

= 6.6=5.60

6=3.75

图3.19示结构内力可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：

=5.60=13.608

3.75=1.8

3.75=0.9

图3.19 弯矩分配法计算过程

图3.20两边跨满布的梁柱弯矩图（KN·m）

(括号内为梁端弯矩经调幅并折算至柱边截面的弯矩)

图3.21 弯矩分配法计算过程

图3.22 中跨满布梁柱弯矩图

(括号内为梁端弯矩经调幅并折算至柱边截面的弯矩)

图3.23 弯矩分配法计算过程

由图中取出顶层进行分析，结构计算简图如图(a)所示，图中除底层柱外其余柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。

把梯形荷载化作等效均布荷载

=1.40

图示结构内力可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：

=1.4=3.4

0.75=0.36

0.75=0.18

弯矩分配法计算过程如下图所示，计算所得结构弯矩图见图（a）。

图3.25 弯矩分配法计算过程

图3.26 两边跨满布梁柱弯矩图

(括号内为梁端弯矩经调幅并折算至柱边截面的弯矩)

图3.27 中跨满布弯矩分配法计

图3.28中跨满布梁柱弯矩图（KN·m）

(括号内为梁端弯矩经调幅并折算至柱边截面的弯矩)

图3.29左边加中跨弯矩分配法计算过程

图3.30 边跨加中跨满布作用下弯矩图（KN·m）

(括号内为梁端弯矩经调幅并折算至柱边截面的弯矩)

把梯形荷载化作等效均布荷载

= 6.6=5.60

6=3.75

图示结构内力可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：

=5.60=13.608

3.75=1.8

3.75=0.9

弯矩分配法计算过程如下图所示，计算所得结构弯矩图见图

图3.31 两边跨满布弯矩分配法计算过程

图3.32 两边跨满布梁柱弯矩图

(括号内为梁端弯矩经调幅并折算至柱边截面的弯矩)

图3.33 中跨满布弯矩分配法计算过程

图3.34 中跨满布梁柱弯矩图（KN·m）

(括号内为梁端弯矩经调幅并折算至柱边截面的弯矩)

图3.35 左边加中跨弯矩分配法计算过程

图3.36 左边加中跨满布梁柱弯矩图（KN·m）

(括号内为梁端弯矩经调幅并折算至柱边截面的弯矩)

3.4.1 重力荷载代表值计算

总重力荷载代表值为总重力荷载代表值 为：

=371.36kN + 516.48kN + 516.48kN + 531.54kN =1935.86kN

3.4.2抗侧刚度D值计算

抗侧刚度D值计算过程及计算结果见下表

表3.4.1 抗侧刚度D值计算表

⑶结构自振周期计算（顶点位移法）

按顶点位移法，将结构各层重力荷载代表值作为水平作用，施加到各层质点上，计算结构顶点位移。计算过程见下表3.4.2

. 表3.4.2

考虑到填充墙对结构刚度的贡献，取周期折减系数=0.7，计算公式为：=1.8×=1.8×0.7× =0.33 s

水平地震作用系数：7度抗震设防，设计地震分组为第一组，二类场地，设计基本地震加速度值为0.10g

=0.08，=0.35 s

由于=0.33 s =0.35 s 且 =1.0

由于=0.33 s <1.4=0.49 s，故无需考虑顶部附加水平地震作用。

水平地震作用下结构基底剪力标准值为：

=0.08×0.85×1935.86=131.64kN

按底部剪力法，各层水平地震作用标准值可以用以下公式计算：

=531×3.6×131.641/（531×3.6+516.48×6.9+516.48×10.2+515.01×13.5） =14.22kN

=516.48×6.9×131.64/（531×3.6+516.48×6.9+516.48×10.2+515.01×13.5） =26.51kN

=516.48×10.2×131.64/（531×3.6+516.48×6.9+516.48×10.2+515.01×13.5）=39.20kN

=371.36×13.5×131.64/（531×3.6+516.48×6.9+516.48×10.2+515.01×13.5） =37.30kN

各层水平地震作用力计算结果如图所示。

图3.37水平地震作用

⑷楼层最小地震剪力验算

根据《抗震规范》5.2.5条，结构任一楼层的水平地震剪力应符合式＞λ的要求。

由《抗震规范》5.2.5可知，λ=0.016。

=14.22kN ＞0.016×371.36kN =5.94kN

=14.22kN + 26.51kN =40.70kN ＞0.016×833.84kN =13.34kN

车削加工零件制作=40.70kN + 39.20kN =79.9kN ＞0.016×1350.32kN =21.60kN

=79.9kN + 37.30kN =117.2kN ＞0.016×1881.8kN =30.10kN

⑸多遇地震作用下的框架弹性侧位移验算

根据《抗震规范》5.2.1条要求，钢筋混凝土框架梁弹性层间位移1550。验算过程及结果见表3.4.3。

3.4.3水平地震力作用下框架梁层间侧位移计算表

经验算龙门架安装与拆除，结构层间最大侧位移1/1565﹤1/550，满足要求。

3.4.3地震作用下内力计算