第三章框架结构设计集荷载计算

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1、word3 框架结构设计与荷载计算结构布置柱网与层高民用建筑的柱网和层高根据建筑的使用功能确定。柱网布置应该规整，由内廊式和跨度组合式，这里采用跨度组合式如图。层高宜取同一个尺寸，这里采用层高3.6m，对于底层由于市内外地面高差加急出埋深影响为4.7m。框架结构总高度在8度抗震设防时，高度不应大于45m，而此建筑总高度也才22.7m。图3.1 柱网布置图根据楼盖的平面布置和竖向荷载的传递途径，框架的承重方案可以分为向承重方案。横向，纵向与纵横向承重三种方案。此工程采用纵横向承重方案，现浇楼面为双向板纵向承重时因横向刚度较小一般很少采用。 变形缝有温度伸缩缝，沉降缝，和防震缝三种。 伸缩缝是为了

2、防止温度变化和混凝土的收缩产生的盈利是结构产生裂缝，在结构一定长度X围内设置伸缩缝。在伸缩缝处，根底顶面以上的结构与建筑构造完全断开，伸缩缝最大间距见下表3.1。表3.1 伸缩缝的最大间距(m)结构类型施工方法室 内露 天排架结构装 配10070框架结构装 配7550现 浇5535剪力墙结构装 配6540现 浇4530挡土墙地下室墙装 配4030现 浇3020由于此建筑最大长度85.8米，如设置伸缩缝可能不太经济，综合考虑，采取不设置伸缩缝方案，而是采用构造和施工措施，如在顶层，底层和山墙等温度变化大的部位提高配筋率。 沉降缝是为了防止地基不均匀沉降使结构产生裂缝，在结构易产生不均匀沉降的部位

3、设缝，将结构完全分开。此建筑中间局部是6层，两边为4层，房屋高度有一定变化，但考虑到变化不大，可以不设沉降缝。 防震缝，是为了防止在地震作用下，特别不规如此结构的薄弱部位容易造成震害而可用防震缝将结构分为假如干独立抗震单元，使各结构规如此，但目前设计更倾向于不设，而采取加强结构整体性的措施。柱采用C35, 梁采用C30混凝土。梁纵筋用HRB335,柱纵筋用HRB400,箍筋均用HPB235。 梁截面：梁高 h=(1/12-1/8L(单跨用较大值，多跨用较小值或负荷较大时用 上限值且净跨与h比不宜小于4； AB跨h=1/12*7200=600mm 梁宽 b=(1/3-1/2)h,抗震结构b200

4、mm,h/b4; b=300mm 其余尺寸见后梁截面表。 柱截面：N=*F*gE*n AcN/Nfc 柱截面的宽与高一般取1/20-1/15层高，需满足h1/25净高，b 1/30净高。且柱子b*h250*250,抗震结构b不宜小于300mm,柱的 净高于界面高度之比宜大于4，按轴压比限值估算： 估算时，楼层荷载按1114kN/m2计算，本工程边柱按13kN/m2计， 中柱12kN/m2计。二级抗震时轴压比限值N取0.8，考虑地震作用 组合后柱的轴压力增大系数。边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等 跨内柱取1.2。边柱Z1 Ac 边柱Z2 Ac边柱Z3 Ac 假如取柱截面为正方形，得截面高度

5、为： h1=433mm h2=492mm h3=292mm最后初步确定尺寸：1层中柱截面取为550mm*550mm ，边柱截面取为450mm*450mm，2层中柱500*500，其余中柱取为450*450，短跨边柱取为400*400。详细尺寸见后柱截面表。根本假定平面结构假定：该工程为正交布置，可以认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承当，垂直于该方向的抗侧力结构不承当。楼板在自身平面内的刚性假定：各个平面抗侧力结构之间，通过楼板联系而成为整体。楼板假定在自身平面内刚度无限大，在平面外刚度很小可以不予考虑。建筑结构在水平荷载下侧移时，楼板只有刚性位移，即平动和转动，不考虑其变形。不计扭转

6、假定：结构体型规整，并简化计算，不考虑结构的扭转效应。 计算简图用两梁柱的轴线表示，分别取各自的形心线；对钢筋混凝土楼盖整体浇筑的框架梁，一般可以取楼板底面作为梁轴线。对底层柱的下端一般取至根底顶面；当各层柱的截面尺寸不同且形心线不重合时，一般去顶层柱的形心线作为柱子的轴线。图3.2 计算简图框架梁柱的线刚度计算结构计算见图如图3-1所示。在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，对于第一榀和最后一榀与变形风两侧的框架，取I=1.5Ir;中框架取I=2IrIr为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩。梁的线刚度ib=EcIb/l。其中，Ec为混凝土的弹性模量，Ec35=3.15*104N/mm2；Ec

7、30=3.0*104N/mm2；l为梁的计算跨度；Ib为梁截面惯性矩，对装配式楼面，Ib按梁的实际截面计算，对现浇楼面与装配整体式楼面，Ib按下表采用，其中Io为梁截面矩形局部截面的惯性矩。表3.2 梁截面惯性矩取值楼面做法中框架梁边框架梁现浇楼面装配整体式楼面柱的线刚度为ic=EcIc/h, 其中Ic为截面的惯性矩，h为框架柱的计算高度。表 3.3 横梁线刚度ib计算表类别Ec/104mm2b*h/mm*mmIr/109mm4L/mm/N/mm2/N/mm2边横梁300*60066003.682*10104.909*1010走道梁200*40030001.901*10102.534*1010

8、边横梁300*60072003.375*10104.500*1010层次hc/mmEc/(N/mm2)b*h/mm*mmIc/mm4EcIc/hc/N*mm147003.15*104500*5005.208*1093.49*1010147003.15*104450*4503.417*1092.29*10102-636003.15*104450*4503.417*1092.99*10102-636003.15*104400*4002.133*1091.87*1010荷载的聚集竖向荷载1屋面与楼面均布永久荷载标准值屋面上人：2222222楼面：22221-3层楼面恒载标准值4层楼屋面恒载标准值5层

9、楼面恒载标准值6层屋面恒载标准值2屋面与楼面活荷载标准值22222 屋面雪荷载标准值 sk=r*s02注：无论是否为上人屋面，其屋面上的可变荷载均取雪荷载。)1-3层楼面活载标准值4层楼屋面活载标准值楼面屋面5层楼面活载标准值6层屋面活载标准值3梁柱自重荷载标准值(其中=25kN/m2构件bhgLnGiGiL1横梁3006007L2走道梁20045017L330060016L4纵梁30070012Z15505505Z250050071Z345045016Z445045076Z540040016表3.5 梁柱重力荷载标准值注：表中的为考虑梁柱的粉刷层荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构

10、件重力荷载；n为构件的数量；梁长度取净长；柱长度取层高。4墙窗门重力荷载标准值2，内墙面为20厚抹灰，如此外墙单位墙面重力荷2 内墙两侧抹灰均为200厚，如此内墙单位面积重力荷载为2225荷载分层总汇与重力荷载代表值集中于各楼层高处的重力荷载代表值Gi可以计算得到： 重力荷载代表值是指结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和，是表示地震发生是根据遇合概率确定的有效重力。Gi为计算单元X围内各层楼面上的重力荷载代表值与上下各半层的墙、柱的重量。且无论是否为上人屋面，其屋面上的可变荷载均取雪荷载。 各可变荷载的组合值系数按下表采用表3.6 可变荷载的组合值系数表 可变荷载种类 组合值系数雪荷载

11、屋面积灰荷载屋面活荷载按实际情况考虑的楼面活荷载不计入按等效均布荷载考虑楼面活荷载藏书库档案库其他民用建筑吊车悬吊物重力硬钩吊车软钩吊车不计入屋面层： 屋面恒载，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层的柱与纵横墙体自重其他层： 楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵横梁自重，楼面上下各半层的柱与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1层：*26) = 23533.68 kN第2-3层：6093.31+4173.5*0.5+214.99+103.53+536.76+489.47+531.3+(1523.8+253.44)*0.5*2+640.4*(3.6+3.6)*0.

12、5*3.415-0.4*(3*1.8*12+4.8*1.8*12+2.4*1.8*6+1.5*1.8*2)-0.2*(1.5*1.8*4+1.8*1.8*18+2.4*1.8*8+1.0*2.1*26) = 22983.15 kN第4层8101.55+(1889.71+410.178)*0.5+214.99+103.53+536.76+489.47+531.3+(1523.8+253.44)*0.5*2+226.6*(3.6+3.6)*0.5*3.415+413.8*3.6*0.5*3.415-0.4*2.4*1.8*6*0.5-0.2*(1.8*1.8*20+2.4*1.8*2+1.0*2.

13、1*18)*0.5-0.4*(3*1.8*12+4.8*1.8*12+2.4*1.8*6+1.5*1.8*2)*0.5-0.2*(1.5*1.8*4+1.8*1.8*18+2.4*1.8*8+1.0*2.1*26)*0.5 = 15344.88 kN第5层：2758.98+1889.71*0.5+214.99+54.81+268.38+842.03+63.36+226.6*(3.6+3.6)*3.415*0.5-0.4*2.4*1.8*6-0.2*(1.8*1.8*20+2.4*1.8*2+1.0*2.1*18) =10685.47 kN第6层：建筑物总重力荷载代表值为=+2*+质点重力荷载值见图：图3.2 各质点的重力荷载代表值G6=7865.64 kNG5=10685.47 kNG4=15344.88 kNG3=22983.15 kNG2=22983.15 kNG1= 23533.68 kN图3.3 各质点的重力荷载代表值24 / 10