一榀框架结构设计计算书1(DOC 12页)

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1、框架结构设计计算书1 截面尺寸估算横梁AB轴的截而尺寸为：h=L/12=6000/12=500mm,取 500mm b=h/3=500/3=167mm 取 250mm 横梁BD轴的截面尺寸为：h=L/12=8000/12=666mm,取 700mm b=h/3=700/3=233mm,取 300mm 纵梁1-2轴的截而尺寸为：h=L/12=8100/12=675mm,取 700mm b=h/3=700/3=233mm,取 300mm 次梁的截而尺寸为：h=L/18=8100/12=450mm,取 500mm b=h/3=500/B=167mm 取 250mm 现浇板厚为：h=L；50=6000

2、/50=120mm柱子的截而尺寸：按层髙确定：底层层髙H =3900 mmb =(1/10-1/15) X H =390-260 mm按轴压比确定：可根据式A。估算。各层的平均荷载设讣值近似取14 kN/m2,柱的负载面积为（4+3） X8.1m2o由公式可得第一层柱截而而积为：AcN/fcl.4X14X (4+3) X8.1 X3X 103/14.3=233144mm2所以b=h482mm,第一、二层柱截而取b=h=500mm第三层柱截而而积为：AcN/fcl.4X14X (4+3) X8.1 X 103/14.3= 77714mm 所以 b=h 2278mm 取 b=h=400mm柱子的高

3、度：首层柱高3.9m,二、三层柱髙3.6m2. 框架结构计算简图2.1框架的线刚度计算取楼层中间的一棉框架进行计算。框架的讣算单元如图2,绘岀框架讣算简图。图2框架计算简图框架梁、柱的混凝土强度等级为C30,计算梁的截而惯性矩：表1横梁线刚度ib讣算表梁编号层次Ec(N/mm2)b(mm)h(mm)Io(mm4)L(mm)Eclo/L(Nmm)a Eclo/L(N-mm)中框AB133.00E+04250500260416666760002.60E+10架BD133.00E+04300700857500000080003.22E+106.43E+10边框AB133.00E+0425050026

4、0416666760001.30E+101.95E+10架BD133.00E+0430070085750000008000注：a为梁刚度调整系数表2柱线刚度ic计算表层次heEcbXhIcEJc/ (mm)(N/mm2)(mm2)(mm4)(Nemm)139003.0 X104500X5005.21 X1094.01 X1O10236003.0 X104500X5005.21 X1094.34 X1O10336003.0 X104400X4002.13 X1091.78 X1O10表3梁柱相对线刚度i计算（底层柱ic=1.0）iab0.65iab0.048中框架ibd1.60边框架ibd1.2

5、0i21.08i21.083i30.44i30.443. 荷载计算3.1荷载标准值计算3.1.1屋面恒载（上人）20厚水泥砂浆找平层150厚水泥蛭石保温层120厚钢筋混凝上板20厚石灰砂浆合计屋而均布恒荷载为：3.1.2楼面恒载：瓷砖地而（包括水泥粗砂打底）120厚钢筋混凝土板20厚水泥砂浆 合计楼而均布恒荷载为：3.13屋而活载：20x0.02 = 0.40kN/m25.0x0.15 = 0.75kN/nr25x0.12 = 3kN/nr17xO.O2 = O.34kN/m2 4.49kN/m2(8.1x4)x(6x2 + 2)x 4.49 = 2036.66kN0.55kN/nr25x0.

6、12 = 3kN/nr20x0.02 = 0.40kN/nr3.95kN/nr(8.1 x 4) x (6 x 2 + 2) x 3.95 = 1791.72kN屋而为上人屋而，查建筑结构荷载规得均布荷载标准值为2.0kN/m2,所以屋而均布荷 载标准值为：（& 1 x4）x（6x2 + 2）x2.0 = 907.20kN3.1.4楼面活载：查建筑结构荷载规楼而均布活载中：办公室、阅览室、会议活动室为2.0kN/m2,餐厅为2.5kN/m2,走廊、门庭、楼梯为2.5kN/m2,为便于计算，居室中的隔墙，隔断统一不计，楼而均布荷载 统一偏大取为2.5kN/m2o所以楼而均布荷载标准值为：(8.1

7、 x 4) x (6 x 2 + 2) x 2.5 = 1134.00kN3.1.5雪荷载标准值基本雪压为0.4kN/m2雪荷载标准值Sk =/r-S0查建筑结构荷载规得：“=1.0 Sk=0.2kN/m2故雪荷载标准值为：(8.1x4)x(6x2 + 2)x0.4 = 181.44kN3.2 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截而尺寸、材料容重及粉刷等汁算出单位长度上的重力荷载。具体计算过程从略，计 算结果见表3所示：表4梁、柱恒荷载标准值构件b(m)h(m)Y(kW)B (kW)g(kNem:)LGi(kN)(m)n梁120.30.7250.3405.598.112543.35梁B

8、D0.30.7250.345.5985223.60梁AB0.250.5250.2553.3865101.40次梁0.250.5250.2553.388.14109.512EG977.861层柱0.50.5250.346.593.915385.522层柱0.50.5250.346.593.615355.863层柱0.40.4250.2724.273.615230.69注：2)表中B为10mm厚水泥砂浆抹灰的线密度：g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量2)梁长度取汁算长度：柱髙取层高。外墙都采用空心砌块，夕卜墙厚250mm,墙厚200mm，墙体抹灰近似按加厚墙体考虑英重量。单位 面积墙体自重：

9、外墙：0.29X6=1.74kN/m2墙：0.24X6=1.44kN/m2女儿墙：(8.1 X4+6+8) X2X1.44X0.8=106.91kN23层墙体：外墙:(8.1 X4+6+8) X2X3.6-8X2X2X2-2X1.2X2 X 1.74=461.59kN墙：(8.1X2X4+6X3X2)X3.6-4X2X1X2.1 X 1.44=498.36kN首层墙体：外墙：(8.1X4+14) X2X3.9-7X2X2X2-3X2-2X 1.2X2 X 1.74=513.51kN墙：(8.1X2X4+6X3X2)X3.9-4X2X 1X2.1 X 1.44=541.90kN3.3荷载分层总汇

10、由建筑抗丧规第5.1.3条可知，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可 变荷载组合值之和：顶层重力荷载代表值包括，屋而恒载，50%屋而雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自 重。其他层重力荷载代表值包括，楼面恒载，50%楼而活载，纵横梁自重，楼而上、下各半层的柱子 及纵横墙体自重。将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下。第三层：G3=106.91+ (461.59+498.36) X 0.5+181.44 X 0.5+230.69 X 0.5+2036.66 +977.86=3809.01kN (屋而恒载占 53.46%)第二层：G2=1791.72+461

11、.59+498.36+1134 X 0.5+ (230.69+355.86) X 0.5+977.86=4591.53 kN (楼而恒载占39.02%,楼面活载占12.35%)第一层：Gl=1791.72+ (461.59+498.36) X0.5+ (513.51+541.9) X0.5 +1134X0.5+ (355.86+385.52)X0.5 +977.86=4716.69kN (楼而恒载占37.99%,楼而活载占12.02%)建筑物总重力代表值G=Gl+G2+G3=13117.23kN3809.OlkN4591. 53kN4716. 69kN图3重力荷载代表值4. 水平地震力作用下框

12、架的侧移计算框架梁、柱的混凝上取C30等级，混凝上的弹性模量为Ec=3X107kN/m2o4.1梁、柱线刚度计算详见章节1.2.1,此处不再赘述。4.2横向框架柱的侧移刚度D值横向框架柱的侧移刚度D值的il算见下表5表7：表5底层横向框架柱的侧移刚度D值编号 lc0.5 + /a =厂2 + in 12h；根数边框架边柱1-A/5-A0.480.3912548.2021-D/5-D1.200.5316810.322边框架中柱1-B/5-B1.690.5918764.642中框架边柱2-A/3-A/4-A0.650.4313717.0032-D/3-D/4-D1.600.5818457.583中

13、框架中柱2-B/3-B/4-B2.250.6420466.463ZD254169.5215表6二层横向框架柱的侧移刚度D值编号Ia =n 12 D = a 根数孔2 + /hc边框架边柱1-A/5-A0.450.187381.4221-D/5-D1.110.3514354.502边框架中柱1-B/5-B1.560.4317618.732中框架边柱2-A/3-A/4-A0.600.239274.0932-D/3-D/4-D1.480.4217103.023中框架中柱2-B/3-B/4-B2.080.5120496.373SD219329.7915表7三层横向框架柱的侧移刚度D值/c12编号l_b

14、a =根数2 + /he边框架边柱1-A/5-A1.090.355836.2821-D/5-D2.710.579475.852边框架中柱1-B/5-B3.810.6510796.272中框架边柱2-A/3-A/4-A1.460.426959.2332-D/3-D/4-D3.610.6410600.403中框架中柱2-B/3-B/4-B5.080.7111812.523SD140333.3015将上述不同情况下同层框架侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度2： Dio由上表可见，SDVS D2=254170/219330 =1.160.7,故该框架为横向规则框架。按顶点位移法汁算框架的自振周期T

15、| =17q（）VKF式中：a0 一基本周期调整系数。框架结构取a=0.7。AT框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求岀框架的地震力及位移，AT是将 框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由AT求出T， 再用T,求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。表8横向框架顶点位移计算层次GiSGiSDi层间相对位移层间位移(kN)(kN)(N/mm)SGi/SDi (mm)(m)三3809.003809.00140333.300.0270.11二4591.528400.53219329.790.0380.089一4716.6813117.22254169

16、.520.0510.051将AT=0.117m 代入T, =1.7Z0/Af 得出 Ti=0.407s4.3横向地震作用计算本方案结构髙度小于40m,质量和刚度沿高度分布较均匀，可用底部剪力法计算水平地底作用。因为是 多质点结构，所以Gcq = 0.85 E = 0.85 x (3807.47 + 459.80 + 4714.95) = 11145.38WN设防烈度按8度考虑，场地丄III类对应的特征周期值为045s,水平地震影响系数最大值amax = 0.16,结构阻尼比为0.05,: 3=2%=16Fek = afieq = 06x11145.39 = 1783.26因为1.4Tg=1.4

17、X0.45=0.63Ti=0.407,所以不用考虑顶部附加水平地後作用。各质点的水平地震作用：F严弹Ml -即 X Fek = 1783.26亠址丿】J-I表9各质点横向水平地箴作用及楼层地後剪力汁算表层次Hi(m)Gi(kN)GiHi(kN)GH gHjFi (kN)Vi (kN)11.13809.0042280.000.44793.01793.01二7.54591.5234436.460.36645.901438.91一3.94716.6818395.080.19345.021783.94各质点水平地丧作用及楼层地谡剪力沿房屋髙度的分布如下图4：V3V2VI图4a纵向水平地谡作用分布图4b

18、层间剪力分布4.4横向框架抗震变形计算水平地震作用下的位移验算-水平地丧作用下框架结构的层间位移厶山和顶点位移M按下式il算:(“)才/皿“ = (“)，j=lk=lk各层的层间弹性位移角q = 丛/h讣算:结果如表8。表10横向水平地箴作用下的位移验算层次层间剪力Vi(kN)层间刚度SDi(N/mm)层间相对位移ApiVi /S Di (mm)层间位移Pi(mm)hi(mm)q = w hi三793.01140333.300.00560.0193.6637.06二1438.91219329.790.00650.0133.6548.73一1783.94254169.520.00700.0070

19、3.9555.65由表可见，最大层间弹性位移角发生在第二层，其值1/549,等于1/550,满足要求，其中 p/h=l/550 是由弹性层间位移角限值查得。4.5横向框架水平地震作用下力计算以3轴线框架力计算，英余框架计算从略。框架柱端剪力及弯矩按下式计算：Edjj=iM% = Yj x yh ;M汁 V/l-y) h梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式计算:您=宀(Mhj+MQ ；*b +lb +1bV严窖:n(W + v;)；k=ik经查标准反弯点修正值表知：文中所有柱子均无需修正。计算结果见表9。表11a梁柱力计算表柱剪力与反弯点柱层 次Hi(m)Vi (kN)Di(N/mm)SDi(N/m

20、m)Di/SDi剪力Vij(kN)反弯点yoA三3.6793.016959.23140333.300.04939.320.42轴二3.61438.919274.09219329.790.04260.840.45柱一3.91783.9413717.00254169.520.05396.270.7B三3.6793.0111812.52140333.300.08466.750.5轴二3.61438.9120496.37219329.790.093134.460.5柱一3.91783.9420466.46254169.520.080143.640.59D三3.6793.0110600.40140333

21、.300.07559.900.45轴二3.61438.9117103.02219329.790.077112.200.47柱一3.91783.9418457.58254169.520.072129.540.62表Mb梁柱力汁算表-“柱弯矩A轴柱B轴柱D轴柱层数MbhMlMb.jMbtimuhVq (kN)Vij (kN)1JjVij (kN)(kN m)(kN m)(kN m)(kN m)(kN m)(kN m)一层96.27262.83112.64143.64330.53229.69129.54313.24191.99二层60.8498.56120.46134.46242.04242.041

22、12.20189.85214.08三层39.3259.4682.1166.75120.15120.1559.9097.04118.60表11C梁柱力计算表梁剪力与弯矩AB轴梁BD轴梁层数VLMaMbVLMbmd(kN)(kN m)(kN m)(kN)(kN m)(kN m)一层57.86211.20135.9689.70335.77381.84二层47.38179.93104.3971.11257.80311.12三层19.4582.1134.6325.5185.52118.60表lid梁柱力il算表-柱轴力层数D轴柱Nl(kN)B轴柱Nl(kN)A轴柱Nl(kN)一层186.33-67.68

23、-124.70二层96.63 29.78-66.84三层25.51-6.05-19.455横向框架力计算图5a框架弯矩图图5b梁端剪力及柱轴力图 3118.60 ” 12015 *82.11,214. OSCl242.04”120.46-ir25.5125.51IHI19.456.05-19.453 d户91.20.1X.6959. 16-II96.63S9.747.384738卜-29.78-66.8483一(01二8S0196IO.EB42.2465691S6.33313.24i777330.53W/262.83 / 丁77TIl-Il57.86 ”-67.6S-124.7TTT5计算单元

24、取3轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为8.1m,如图9所示。由于房间布置有次梁，故直接 传给该框架的楼而荷载如图中的水平阴影线所示，汁算单元【洞的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁 以集中力的形式传给横向框架，作用于各肖点上。由于纵向框架的中心线与柱的中心线不重合，因此在 框架节点上还作用有集中力矩。5.1.2荷载计算5.1.2.1恒荷载计算7图6横向框架汁算单元?01600020006000图7各层梁上作用的恒荷载示意图顶层:qn qs为梁的自重,q讦q尹5.989 kNm= q?为房间板传给横梁的三角形荷载, q2=4.49X6=26.94kN-m1Pl. P2分别为由边纵梁直接传给柱与

25、中间次梁传CD主梁的恒载。它包括梁自重、楼板重和女儿墙等的重力荷载，汁算如下:P =5.597x8.1x1+1.44x8.1x0.8x1+13.47x(3x1 + 2x丄)x2 = 123.36KN2 2 2 2R =5.597x8.1x- + 13.47x(3x- + 2.1x 丄) + 4.49x8x1x2 = 15040KN 2 2 2 2集中力矩为柱子与梁偏心引起的附加弯矩M,= P&严123.36 x 6-()? = 18.50KN m 2一-二层，q】包括梁自重和貝上横墙自重，为均布荷载其它荷载讣算方法同第三层：q讦 1.44 X 3.6+5.989=11.71 kN-m1q2=3

26、.95 X 6=23.7kN m1 q3=5.989 kN-m1Pt = 5.597 x8.1+ 1.74x8. lx 3.6 +11.85x(3 +2.1) = 156.51KNP2 =5.597x8+ 1.44x36x8l +11.85x(3 + 2) +3.95x8.1 = 179.76KN集中力矩为柱子与梁偏心引起的附加弯矩M, = Pie, = 156.51 x 06()-3 = 23.48KN - m5.1.2.2活荷载计算活载作用图与恒载相同，见上图。顶层：qi=q3=0, q2为屋面板传给横梁的三角形荷载，q2=2X6=12kN m；P】、P2分别为由边纵梁直接传给柱与中间次梁

27、传C-D主梁的活载，计算如下：耳=6x(3 + 2.1) = 30.6KNP2 =6x(3 +2.1)+ 2x8.1 =46.8KN集中力矩为柱子与梁偏心引起的附加弯矩M, = P,e, = 30.6x= 4.59KN - m212层，qi=q3=0, q2为楼面板传给横梁的三角形荷载，q2=2.5 X 6=15kN,m1P】=2.5 x 3x(3 +2.1) = 38.25KN P2 = 2.5x3x(3 + 2.1) + 2.5x8.1 = 58.5KN集中力矩为柱子与梁偏心引起的附加弯矩M, = P.e, = 38.25x= 5.74KN -m2在雪荷载作用下:qi= q3=0, q2 =0.2X6=1.2kNm 1R =02x3x(3 + 2l) = 306KNP2 =0.2x3x(3 + 2.1) + 0.2x8.1 =4.68KNM = P&严 3.06x= 0.46KN m