四层框架结构设计计算书

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1、框架结构课程设计任务书一、设计题目某商业批发楼二、工程概况某商业批发楼为三层全现浇框架结构，建筑面积为1582m2。三、设计条件1、地质情况：地基土由素填土，砂砾石，弱风化基岩组成，第一层土为素 填土，层厚1.7m，地基承载力标准值为120KN/m2，第二层为砂砾石，层厚 8.8m，地基承载力标准值为250KN/m2，第三层为弱风化基岩，地基承载力标准 值为350KN/m2，场地类别为II类，场地地下15.00m深度范围内无可液化土层。 地下水位标高为690m，水质对砼无侵蚀性。拟建场地地形平缓，地面绝对标高 700.00m。2、抗震设防为：8度、0.2g、第一组。3、楼面活荷载标准值为m2。

2、4、基本风压w0 = m2 （地面粗糙度属B类），基本雪压S0 = m2 （n = 50）。5、材料强度等级为：砼强度等级为C25，纵向钢筋为HRB335级，箍筋为 HPB235 级。6、屋面作法：（自上而下）SBS防水层（m2）,30厚细石砼找平（24KN/m3）, 陶粒砼找坡（2%、7KN/m3）,125厚加气砼块保温（7KN/m3）,150厚现浇钢筋砼 板（25KN/m3），吊顶或粉底（m2）。7、楼面作法：（自上而下）水磨石地面（m2），150厚现浇钢筋砼板（25KN/m3）， 吊顶或粉底（m2）。8、门窗作法：均采用铝合金门窗。9、墙体：外墙为250厚加气砼块，外贴面砖内抹灰；内墙为

3、200厚加气砼 块，两侧抹灰。10、室内外高差450mm，初定基础底面标高为2m，初估基础高度为1m， 底层柱高5.5m。四、设计内容1、结构布置及截面尺寸初估；2、荷载计算；3、内力及侧移计算；4、内力组合及内力调整；5、截面设计。第二节框架结构课程设计指导书及实例一、设计资料GB 50010-2002简称砼设计规范GB 50009-2001简称荷载规范GB 50011-2001简称抗震规范97G329 （一）（九）规范：混凝土结构设计规范建筑结构荷载规范建筑结构抗震设计规范 手册：静力计算手册砼结构计算手册抗震设计手册图集：建筑抗震构造图集二、结构方案（一）结构体系考虑该建筑为商业批发楼，

4、开间进深层高较大，根据抗震规范第6.1.1 条，框架结构体系选择大柱网布置方案。（二）结构抗震等级根据抗震规范第6.1.2条，该全现浇框架结构处于8度设防区，总高度 12.84m，因此属二级抗震。（三）楼盖方案考虑本工程楼面荷载较大，对于防渗、抗震要求较高，为了符合适用、经济、 美观的原则和增加结构的整体性及施工方便，采用整体式双向板交梁楼盖。（四）基础方案根据工程地质条件，考虑地基有较好的土质，地耐力高，采用柱下独立基础， 并按抗震规范第6.1.14条设置基础系梁。三、结构布置及梁柱截面初估1、结构布置cmHe?OTli2、各梁柱截面尺寸初估：(1) 框架梁根据抗震规范第6.3.1条，梁宽不

5、小于200mm，梁高不大于4倍梁宽， 梁净跨不小于4倍的梁高，又参考受弯构件连续梁，梁高h= (1/8-1/12) L，梁 宽 b= (1/21/3) h。(2) 框架柱根据抗震规范第6.3.6条，柱截面宽度b不小于300mm，柱净高与截面 高度之比不宜小于4,抗震规范第条，二级抗震等级框架柱轴压比限值为。框架梁，柱截面尺寸板初估。KL h= (1/81/12) L= (825550) mmb= (1/21/3) h=(412275)mm故取梁截面尺寸(300X600) mm柱 KZ N= X 12 XX 6 X 4=2376KNA=N/=189700mm2故柱截面尺寸b X h=600 X

6、600mm板厚 h=(1/401/45) X6000=150133mm故取板厚h=150mm框架梁的计算跨度以柱形心线为准，由于建筑轴线与柱形心线重合，而外墙 面与柱外边线齐平，故轴，轴，A轴，C轴梁及填充墙均为偏心125mm，满 足抗震规范6.1.5条规定。1、屋面荷载标准值SBS防水层30厚细石砼找平层陶粒砼并找坡7X=m150厚现浇钢筋砼板四、荷载计算=m224X=m2+ X /2 X 7=厚加气砼块保温25X=m2吊顶=m2屋面恒载标准值小计=m2屋面活荷载标准值雪荷=m22、楼面荷载标准值：地板砖地面=m2150厚现浇砼板25X=m2吊顶=m2楼面恒载标准值=mz楼面活载标准值=m2

7、3、楼面自重标准值包括梁侧、柱侧抹灰，有吊顶房间梁不包括抹灰。例：L1： bXh=X 净长 6m均布线荷载为25 XX =m;重量为X 6 =27KNZ1： bXh=X 净长；均布线荷载25 XX + X 4=m;Z1重量为X=38荷载汇集计算公式构件四层(屋面)1/2层高=荷载柱XX()X25X24+X(X2+X2)X()X20X24屋盖X38X3837梁XX()X25+X15+XX()X25+X6+6XX X25+ X 16女儿墙XX(+38)X2X25墙XX (4X2+6X5)X8X2+XX3)X2X7可变荷 载屋面可变荷载组合系数 XXX38G4+3837+三层二层层高柱XX()X25

8、X24+X(X2+X2)X()X20X24971屋盖X38X梁XX()X25+X15+XX()X25+X6+6XX X25+ X 16墙XX (4X2+6X5)X8X2+XX3)X2X7可变荷 载屋面可变荷载组合系数X38-XX24)XXG3G2971+一层1/2层高=柱XX( + )X25X24+X(X2+X2)X( + )X20X24屋盖X38X梁XX()X25+X15+XX()X25+X6+6XX X25+ X 16墙X + )X (4X2+6X5)X8X2+XX3)X2X7679可变荷 载屋面可变荷载组合系数X38-XX24)XX1109G1+679+11096237总和G1+G2+G

9、3+G4=+6237242504、墙体自重标准值外墙体均采用250厚加气砼块填充，内墙均采用200厚加气砼块填充。内墙 抹灰，外墙贴面转，面荷载为：250厚加气砼墙：7X+17X+=m2200厚加气砼墙：7X+17XX2=m2240厚砖墙砌女儿墙：18X+17X+=m2JAIJJ五、内力及侧移计算一水平地震作用下框架的侧移计算1、梁、柱的线刚度因本例采用现浇楼盖，在计算框架梁的截面惯性矩时，对边框架梁取1= I。I 。为矩形梁的截面惯性矩；对中框架梁取1=，采用C30混凝土，Ec=X104N/mm2C40 混凝土 Ec= X 104N/mm2I = / bh3= / XX = X 10-3m4

10、012 12Ib=2XX10-3=X10-3m4梁的线刚度为：Kb=ECIb/L= (X104XX10-3) /=X104KNm横梁线刚度计算见表7-4。表7-4横梁线刚度计算表梁 号截面 bXh E跨度m砼标 号惯性矩I0 m4边框架梁中框架梁Ib=Kb=EIb/LIb=2I0Kb=EIb/LKJL1X6C40X10-3X10-3X10411X10-3X104KIL2X4C40X10-3X10-3X10411X10-3X1042柱的线刚度柱的线刚度计算见表7-5。表7-5柱的线刚度表柱号截面bh(m2)柱高(m)惯性矩 Ic= T 所以 a1= (T /T)va = 0.12因为T1 = 0

11、.45 1.4T，所以8 n=0.顶部附加地震作用为：AF =5 F = 0Fek =a G =XX 32985=各质点的水平地震作用标准值、楼层地震作用、地震剪力及楼层间位移计算 过程见表7 8。表中：F =*i F (1 -5 )1 E G H EKni iAU =V/E D表7-8Fi、0和AUe的计算层次h, H, (mG,G.H.(KNm)F. (KN)v, (kn)ndAue(m)45639902000361879020002618790200016237536000n24250横向框架各层水平地震作用地震剪力分布见图7-6。5、横向框架抗震变形验算首层。e= ue/h=1/116

12、0L或x0时，表示最大弯矩发生在支座处，应取x=L或x=0, 1111用 M=RAx-qx2/2-MGAMGa计算 Mgg；表中恒载和活荷载的组合，梁端弯距取调幅后的数值； 表中q值按（恒+活）计算。梁内力组合见表7-18。（二）框架柱内力组合框架柱取每层柱顶和柱底两个控制截面，A柱内力组合见表719。B柱内 力组合见表7 20。表7-18框架梁内力组合层次位置内力荷载类别竖荷组合竖向荷载与地震力组合恒载活载地震+(+)土4A4右M+-147V96B4左M+V跨中M3气右M+V89B2左M+V跨中M AB2气右M+VB2左M13+V48跨中M AB1气右M+VBj左M+V跨中M AB360表7

13、-19 A柱内力组合层次位置内 力荷载类别竖向荷组合竖向荷载与地震力组合恒载活载地荷+(+)土4柱 顶M+76N+290231柱底M+35N+3083262663柱 顶M+N+柱底M+86N+3382柱底M+N408+621643449柱底M+111N+1柱 顶M+N+1029柱底M+326N+675表7-20 B柱内力组合表层次位置内 力荷载类别竖荷组合竖向荷载与地震力组合恒载活载地荷+(+)土4柱顶M00+0N0511482482柱底M00+0N03柱顶M00+0N0柱底M00+0N02柱顶M00+0238238N0836柱底M00+0238238N011309749741柱顶M00+02

14、38238N0168514021402柱底M00+0N01732（三）内力调整1、强柱弱梁要求根据抗震规范6.2.2条，梁柱节点处的柱端弯距设计值应符合下式要求:m =n Mb式中 M 节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯距设计值之和， C上下柱端的弯距设计值，可按弹性分析分配； M 节点左右梁端截面顺时针或反时针方向组合的弯距设计值之和； b门c柱端弯距增大系数，一级取；二级取；三级取。具体计算过程详表7 21。表721梁柱节点处柱端弯距调整计算表节点 八、组合McuMcd McMibMrb门 MM cuM，cdA1G + E0316G E111 235 3460 375450 144

15、 305B1G + E238238476G E 238 238476 31199493 246 246注：表中M =M-cn M ； M，=李十门M，M使杆端顺时针转动为+。 cu c bcd 7 / c bcc2、强剪弱弯的要求为保证梁柱的延性，梁端及柱端的抗剪能力应大于抗弯能力。（1）抗震规范6.2.4条规定：二级框架梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整。V =n b (M; + Mr)/1 + Vb式中：V饥一梁在重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;M；、Mr 一分别为梁左右端反时针或顺时针方向组合的弯距设计值；门姑一梁端剪力增大系数，二级取。具体计算过程详表7 22

16、。表7-22梁端剪力设计值调整计算表杆件组合VGbKNlnmMibKNmMrbKNm门 b (M； + Mr )/lV (KN)左右左右AB 1 1G + EG E 374 311135 135注：V = 1.2(恒+0.5活)l /2，M使杆件顺时针转动为+。(2)抗震规范6.2.5条规定：二级框架柱的剪力设计值应按下式调整。V =n (Mb + Mt)/H式中：Mt、Mb分别为柱的上下端顺时针或反时针方向组合的弯距设计值; cc门vc柱剪力增大系数，二级取；H 柱净高。具体计算过程详表7 23。表723柱端剪力设计值调整计算表杆件组合HnmMtcKNmMbcKNmV =n (Mb + Mt)/H上下A A1 0G + E326G E 303 133 133B B0G + E238148148G E 238 148 148注：M使杆件顺时针转动为+，V使杆件顺时针转动为+。(3)底层柱柱底弯距的调整根据抗震规范6.2.3条二级框架结构的底层，柱下端截面组合的弯距设计值，应乘增大系数。底层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况配置。故 A 柱 G + E： N=X=1344KNG E： N = 675X =B 柱 G + E： N=X =G E： N=X =