框架结构手算计算书.doc

2008届毕业设计商场组一、建筑抗震设计“一般规定”的检查一、 规范第6.1.1条规定 ：现浇钢筋混泥土房屋的结构类型和最大高度应符合表6.11的要求。对于平面及竖向均不规则的结构或建造于类场地的结构，适用的最大高度应适当降低。本工程为框架结构，地震设防烈度为8度，房屋高度为16.900m，满足规范要求。二、 规范第6.1.2条规定 ：钢筋混泥土房屋应根据烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造要求，丙类建筑的抗震等级应按表6.1.2确定。本工程为地震烈度为8度，房屋高度为16.69m，小于30.0m的框架结构，故抗震等级定为二级。三、 规范第6.1.4条规定 ：高层钢筋混泥土房屋宜避免采用第3.4节规定的不规则建筑结构方案，不设防震缝，当需要设置时，应符合下列规定：框架结构房屋的防震缝宽度，当高度不超过15.0m时可采用70mm；超过10.0m时，6度、7度、8度和9度地区相应每增加高度5 m、4m、3m和2m，宜加宽20mm，本工程结构形式规则，故不设防震缝，只需加强构造措施。四、 规范第6.1.5条规定 ：框架结构和框架抗震墙结构中，框架和抗震墙均应双向设置，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4，本工程均满足要求。 五、规范第6.1.15条规定 ：框架的填充墙应符合本规范第13章规定：1.混泥土结构的非承重墙体应优先采用轻质墙体材料，墙体与主体结构应有可靠拉结，应能适应主体结构不同方向的层间位移，79度 时基本为脆性材料制作的幕墙及各类幕墙的连接，79度时，电梯提升设备的锚固件，高层建筑上的电梯构件及其锚固，需进行抗震验算。2.填充墙应沿框架柱全高每隔500设26拉结筋，并伸入墙内不小于1.2m。3.填充墙应在平面和竖向的布置，宜对称均匀，避免出现薄弱层或短柱。4.砌体的砂浆强度等级不应低于M5，墙顶应与框架密切结合。5.墙长大于5m时，墙顶与梁宜有拉结，墙长超过层高的2倍时，宜设置钢筋混泥土构造柱，本工程均满足要求。二、荷载清理 、变形验算和内力计算2.1结构平面布置图如下：楼盖结构布置图 屋盖结构布置图2.2利用层高估算柱的截面：1、 取Hmax=5.1+0.15+0.5=5.75mh=b=(1/121/15)Hmax=0.380.48 中柱取bh=700700,边柱取bh=7007002、梁的截面：因h=(1/8112)l=(1/81/12)7.2=0.60.9m则取h=0.70m=700mm b=(1/21/3)h=233355mm 取b=350mm（横向）b=300mm（纵向）3、板厚 b=80mm2.3荷载计算：屋面活荷：不上人屋面均布活荷载标准值0.5KN/mm(使用年限n=50年)。基本雪压0.45KN/mm,基本风压0.55KN/mm。楼面活荷载：3.5KN/mm屋面恒荷载： SBS卷材防水层4mm 0.35KN/m 30厚细石混凝土找平层 KN/m 80厚聚苯板保温层 KN/m 1:6水泥炉渣2%坡,最薄处为30 KN/m 80厚C25混凝土结构板 0.0825=2KN/m吊顶 0.12 KN/m 4.544 KN/m楼面恒荷载：8厚地砖 KN/m30厚13干硬性水泥沙浆结合层 KN/m60厚d7.5集料混凝土垫层 KN/m80厚钢筋混凝土楼板 KN/m吊顶： 0.12KN/m2 楼面恒荷载： 2.9804KN/m2外墙体： 外墙段高 8厚面砖 KN/m贴面砖沙浆 0.5 KN/m12厚水泥石灰膏沙浆 KN/m陶粒空心砌块 KN/m18厚水泥沙浆 KN/m6厚水泥沙浆 KN/m 计：2.9317 KN/m外墙段总重（未扣除洞口）： KN外墙段上应扣除的洞口： 洞口面积：（前） KN/m （后） mD m mm扣除货梯（外墙）： KN外墙实际总重： KN内墙段：、 卫生间 8厚面砖 KN/m贴面砖沙浆 0.5 KN/m18厚水泥沙浆 KN/m陶粒空心砌块 KN/m12厚水泥石灰膏沙浆 KN/m6厚水泥沙浆 KN/m 计：3.083 KN/m、 其他房间及封闭楼梯处所砌隔墙： 24厚水泥石灰膏沙浆 KN/m12厚水泥沙浆 KN/m 陶粒空心砌块 KN/m 计：2.388 KN/m门洞面积：封闭楼梯处： m隔墙重量（房门及楼梯）： 货梯处：内墙：普通砖 KN/m 外墙： 8厚面砖 KN/m贴面砖沙浆 0.5 KN/m12厚水泥石灰膏沙浆 KN/m6厚水泥沙浆 KN/m普通砖 KN/m30厚聚苯板保温层 KN/m 计：6.3877 KN/m货梯处墙重：主梁：横向：纵向： 计：1596.56KN次梁：边跨（前） 中跨（中） 边跨（后） 横向： 计：652.31KN柱：隔板：封闭楼梯处纵墙：清理恒荷载： 女儿墙（实心砖） 8厚面砖 KN/m贴面砖沙浆 0.5 KN/m12厚水泥石灰膏沙浆 KN/m30厚水泥沙浆 KN/m普通砖 KN/m30厚聚苯板保温层 KN/m 计：3.5377 KN/m女儿墙：外墙： 屋盖：封闭楼梯纵墙：次梁：652.31KN主梁：1596.56KN隔板：柱：外墙实际重量：393.08KN内墙实际重量：258.02KN：楼面荷载： 内墙： a：卫生间： b：其他： c：隔板： d：楼梯处：外墙：1134.63KN柱：次梁：652.31KN主梁：1596.56KN楼面荷载： 外墙：1134.63KN内墙： a：卫生间： b：其他： c：隔板： d：楼梯处：柱：次梁：652.31KN主梁：1596.56KN2.4风荷载： 计算公式 ：1、 确定各系数的值：H30m 2、 高宽比：H/B=16.9/24.0=0.701.5取，本结构为矩形，可知（风压高度变化系数） 风压高度系数：（按B类地区，查GBJ-9-87查表6.21得下表）层数H（m）316.951.181.029.451.001.014.951.001.0 转化为集中风荷载：风荷载作用下柱的剪力计算：公式边柱： 中柱： 风荷载作用下柱的弯矩计算：公式：（柱上端 ） （柱下端）计算结果见下表：层号边柱（KN.m）中柱(KN.m)3上端1.812.72下端0.671.462上端3.165.34下端2.594.371上端3.505.85下端8.198.772.5梁柱刚度及D值计算梁采用C25混凝 E=2.8104N/ 截面bh= 0.350.70（） 跨度7.8m矩形截面惯性矩:边框架：中框架：柱采用C30混凝土 E=3.0104N/ 截面bh= 0.350.70（）一层柱：层数混凝土强度层高断面bh惯性矩Ic=bh3/12(m4)线刚度Kc=EIc/h(KN.m)K=Kb/Kc=k/(2+k)D=12Kc/h2二 三层C304.50.7 0.72.010-291891.890.4490.3860.109首层C305.550.70.72.0101020000.0.3860.3860.140二、三层柱：框架梁柱D值计算见下表：边框架柱层数混凝土强度层高断面bh惯性矩Ic=bh3/12(m4)线刚度Kc=EIc/h(KN.m)K=Kb/Kc=k/(2+k)D=12Kc/h2二 三层C304.50.70.72.010-391891.890.8980.4820.184首层C305.550.70.729960.4990.175中框架柱子各层数边柱中柱3K=0.449 D=0.109 K=0.898 D=0.184 2K=0.449 D=0.109 K=0.898 D=0.184 1K=0.449 D=0.140 K=0.996 D=0.175 2.6用底部剪力法计算水平地震作用力自震周期计算用能量法计算结构基本周期：层次Gi（KN）D(KN.m)38230.854.1020.0225290.1465211205.99176.70211606.0314.1020.0500530.1239921439.05178.43112316.8824.410.0739390.073939910.7069.3432153.760.1465213605.74424.47有以上计算可知:横向地震作用下的计算 地震作用按8度设计基本地震加速度0.30g，设计地震分组为第二组，类场地，Tg =0.4s, 所以，应考虑顶部附加地震作用：由公式：得以下计算结果： 框架层间变形验算层次层间剪力Vi (KN)层间刚度Di(KN.m)i-i-1=Vi/Di层高hi(m)层间相对弹性转角ueeh31570.1654.1020.003754.50.008223099.4454.1020.007414.50.008213995.6994.410.008885.550.010 由以上的计算可知：ue/he=1/550，变形验算满足条件。各柱反弯点位置的确定：层号边柱中柱3n=3 j=3k=0.449 y=0.27 n=3 j=3k=0.898 y=0.35 2n=3 j=2k=0.449 y=0.45 n=3 j=2k=0.898 y=0.45 1n=3 j=1k=0.449 y=0.70 n=3 j=1k=0.996 y=0.60 地震作用下柱的剪力计算：公式边柱： 中柱： 地震作用下柱的弯矩计算：公式：（柱上端 ） （柱下端）计算结果见下表：层号边柱（KN.m）中柱(KN.m)3上端137.05206.01下端50.69110.932上端203.84344.10下端166.78281.541上端197.31328.86下端460.39493.29 2.9水平地震作用时的计算简图梁端弯矩Mb(KNm)地震作用下框架梁柱弯矩图：地震作用下框架梁剪力图：2.10活荷载作用下的框架内力分析作用：利用分层法计算。. 屋面活荷载作用下的计算简图：因为屋面活荷载为0.5KN/，雪活荷载为0.45 KN/，所以取活荷载q=0.5KN/m2，并且屋面荷载满跨布置。计算：P3=7.22.40.7=12.01KN(2)中间层边跨作用有集中力:计算简图如下:P2=40772.47.2=81.22KN(3)底层边跨作用集中荷载P2=7.22.43.5=81.22KN（4）.中间层中间跨作用有集中荷载计算简图见下：（4）底层中间跨作用有集中荷载 计算简图见下：2.11恒荷载下框架内力分析作用：由于结构基本对称，在竖向荷载作用下的框架侧移可忽略不计，其内力采用弯矩分配法。在竖向内力作用下梁端可以考虑内力重分布，去弯矩调幅系数0.8，楼面竖向荷载分别按恒荷载及全部活荷载计算。下图为竖向荷载作用框架计算简图：P1=5.097.22.4+0.350.25257.2+0.650.35252.4=115.1KNP2=4.777.22.4+0.350.25257.2+0.650.35252.4=110.4KNP1=4.777.22.4+0.350.25257.2+0.650.35252.4+3.6(4.5-0.45)-2.10.27+2.4(4.5-0.45)0.27/4=147.1 KNM3=(0.650.35257.2+5.097.21.2+0.90.27.27+0.10.127.225)0.150=-14.9 KN.mM2=0.650.35257.2+4.771.27.2+1.950.36.57+1.956.5(0.5+0.0220)+1.86.50.45=-19.45 KN.mM3=0.650.35257.2+4.771.27.2+(4.5-0.75)6.5-1.81.80.37+1.81.80.45+0.120.17.2250.150=20.18 KN.m恒荷载作用下框架梁柱弯矩的图 ：（单位：KN.m）框架结构在水平荷载作用下的内力：2.12 D值法求解风荷载作用框架内力计算简图如下：1、梁柱线刚度计算截面惯性矩Ib()线刚度i=EI/L(KNm)相对线刚度中框梁2.4610-310.2510412、3层柱20.110-314.451041.41底层柱20.110-312.251041.19柱的剪力值：第三层边柱CD中柱BCK=（2+1）/2*1.41=0.71K=1.42D=1.91（12/4.52)D=0.71*1.42*(12/4.52/(2+0.71)=0.37（12/4.52)D=1.42/(2+1.41)*1.41*(12/4.52)=0.585*(12/4.5*4.5)V=12.0*0.585/1.91=2.32KNV=12.0*0.585/1.9=3.68KN第二层柱BC柱GFK=0.71K=(2*1.33+2)/(2*0.67)=3.471.91（12/4.52)D=0.71*1.42*(12/4.52/(2+0.71)=0.37（12/4.52)D=1.42/(2+1.41)*1.41*(12/4.52)=0.585*(12/4.5*4.5)V=(12.0+17.14)*(0.37/1.91)=5.64KN(12.0+17.14)*(0.585/1.91)=8.93KN第一层柱AB柱EFK=0.811.621.74（12/5.12)D=0.81*1.19(12/5.12)/（2+0.81）=0.34（12/5.12)D=1.62/(2+1.62)*1.19*（12/5.12)=0.53（12/5.12)V=（12.0+17.14+18.57）*（0.34/1.74）=9.32KNV=(12.0+17.14+18.57)*(0.53/1.74)=14.53KN三、屋盖、楼盖的设计3.1屋盖的设计1：屋面板 按塑性内力重分布的方法设计，刚性条件下的板厚为l/40=2400/40=60mm,构造要求及抗震要求板的最小厚度为100mm。次梁截面尺寸为400*250mm2,主梁的尺寸为750*350mm板的几何尺寸7200*2400*100mm。板的几何尺寸和计算简图见下图：250300250250250350240024002400240024006501001、 荷载计算 屋面板： 恒载：gk=5.09KN/m2 活载：qk=0.7KN/m2 荷载组合设计值：g+q=1.2 gk+1.4 qk=1.2*5.09+1.4*0.7=7.09 KN/m2 g+q=1.35 qk+1.4*0.7*qk=1.35*5.09+1.4*0.7*1.0=7.09KN/m2 有以上计算可知：取大值q+g=7.09KN/m22、 内力计算取1m的板带作为计算单元，各垮的计算跨度为：中间跨：l0=ln=2.4-0.25=2.15m边跨： l0=ln+t/2=2.4-0.275=2.10m取lo=2.15m(2.15-2.10)/2.10=0.012=1.2%10% 即边跨与中间跨相差小于10%，故可按等跨连续板计算。楼面板的弯矩计算截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座边支座弯矩系数1/14-1/111/16-1/14-1/16M=(g+q)l2(KN/m)2.38-3.182.18-2.50-2.183、 板正截面承载力计算取板的有效高度为h0=100-15=85mm，各截面的计算见下表：屋面板正截面承载力计算 截面边跨中第一内支座中间跨中 中间支座边支座 在平面图的位置M2.38-3.182.181.744-2.502.0-2.180=M/(bh02fc)0.0320.0410.0280.0220.0320.0260.0280=0.5(1+1-20)0.9840.9790.9860.9860.9840.9870.986As=M/(0h0fy) (mm2)142190130104150120130选择配筋8200820082008200820082008200实配钢筋(mm2)251.0251.0251.0251.0251.0251.0251.0 注：表中轴间板带的中间跨中与中间支座考虑 板的内拱作用弯矩降低20。 3.2楼面板设计、 按塑性内力重分布的方法设计，刚性条件下的板厚为l/40=2400/40=60mm,构造要求及抗震要求板的最小厚度为100mm。次梁截面尺寸为450*250mm2,主梁的尺寸为750*350mm板的几何尺寸7200*2400*100mm。板的几何尺寸和计算简图见下图：250300250250250350240024002400240024006501001 、荷载计算恒载：gk=4.77KN/m2 活载：qk=4.7KN/m2 荷载组合设计值：g+q=1.2 gk+1.4 qk=1.2*4.77+1.4*4.7=12.304 KN/m2 g+q=1.35 qk+1.4*0.7*qk=1.35*4.77+1.4*0.7*4.7=11.05KN/m2 有以上计算可知：取大值q+g=12.304 KN/m2、内力计算取1m的板带作为计算单元l0=ln=2.4-0.0.25=2.15中间跨：l0=ln=2.4-0.25=2.15m边跨： l0=ln+t/2=2.4-0.3=2.10m取lo=2.15m(2.15-2.10)/2.10=0.012=1.2%10% 即边跨与中间跨相差小于10%，故可按等跨连续板计算。楼面板的弯矩计算截面边跨中第一内支座中间跨中中间支座边支座弯矩系数-1/161/14-1/111/16-1/14M=(g+q)l2(KN/m)-3.293.88-4.933.55-4.064、 板正截面承载力计算取板的有效高度为h0=100-15=85mm，各截面的计算见下表：屋面板正截面承载力计算 截面边跨中第一内支座中间跨中 中间支座边支座 在平面图的位置M-3.293.88-4.933.552.84-4.063.250=M/(bh02fc)0.0390.0450.0570.0390.0310.0450.0360=0.5(1+1-20)0.9610.9780.9710.9610.9840.9780.982As=M/(0h0fy) (mm2)195.6206.5245.8216.7171.3219.3185.9选择配筋8200820082008200820082008200实配钢筋(mm2)251.0251.0251.0251.0251.0251.0251.0 注：表中轴间板带的中间跨中与中间支座考虑 板的内拱作用弯矩降低20。3.3 连系梁的设计1、屋面连梁的设计取主梁的梁高h=750mm,b=350mm次梁的截面尺寸与支承情况如下图：1、 次梁荷载计算1、 屋盖次梁：2、 恒荷载： 由板传来： 5.09*2.4=12.216KN/m2 次梁自重： 25*0.25*（0.4-0.1）=1.875KN/m- gk=14.09 KN/m活荷载： qk =0.7*2.4=1.68 KN/mg+q=1.2 gk+1.4qk=1.2*14.09+1.4*1.68=19.26 KN/mg+q=1.35 gk+1.4*0.7*qk=1.35*14.09+1.4*0.7*1.68=20.67 KN/m有以上计算可知：g+q=20.67 KN/m2、 内力计算按塑性内力重分布方法计算次梁。 计算跨度：中间跨：l0=ln=7.2-0.35=6.85m边跨： l0=ln+t/2=6.85-0.1/2=6.9m(6.9-6.85)/6.85=0.0072=0.72%118.79 KN/m，故属于第一类型的T型截面。支座截面按矩形截面计算：h0=400-35=365mm屋盖次梁正截面承载力计算截面边支座边跨中第一内支座中间跨中中间支座M(KN.m)_-41.0070.29-89.4660.62-69.280=M/(bh02fc)0.1030.1770.2260.1550.103=1-1-200.1090.200.260.170.1090=0.5(1+1-20)0.9450.9020.8700.9200.945As=M/(0h0fy) (mm2)392647913558687选择配筋218318418316218实配钢筋(mm2)402763964.5656.5402屋盖次梁斜截面承载力计算截面边支座第一内支座第二内支座中间支座V(KN)71.3178.4478.4477.870.25ch0fc(N)_326218.7v326218.7v326218.7v326218.7v0.7ftbh0(N)91341v91341v9134191341v箍筋肢数、直径26262626Asv=nAsn (mm2)2*28.356.656.656.6S=(1.25fyvAsvh0)/(V-0.7ftbh0)构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋实配箍筋间距s(mm)2002002002002、楼面连粱的设计次梁的截面尺寸与支承情况如下图：4、 次梁荷载计算、屋盖次梁：恒荷载： 由板传来： 4.77*2.4=11.45KN/m2 次梁自重： 25*0.25*（0.45-0.1）=1.87KN/m- gk=12.33 KN/m活荷载： qk =4.7*2.4=11.28KN/mg+q=1.2 gk+1.4qk=1.2*12.33+1.4*11.28=30.59 KN/mg+q=1.35 gk+1.4*0.7*qk=1.35*12.33+1.4*0.7*11.28=27.7KN/m有以上计算可知：g+q=30.59KN/m5、 内力计算按塑性内力重分布方法计算次梁。 计算跨度：中间跨：l0=ln=7.2-0.35=6.85m边跨： l0=ln+t/2=6.85+0.1/2=6.9m(6.9-6.85)/6.85=0.0072=0.72%118.79 KN/m，故属于第一类型的T型截面。支座截面按矩形截面计算：h0=450-35=415mm屋盖次梁正截面承载力计算截面边支座边跨中第一内支座中间跨中中间支座M(KN.m)_-62.9107.8130.589.7102.050=M/(bh02fc)0.1020.1750.210.160.166=1-1-200.1080.350.1940.350.210.350.160.350.166v370906v370906v370906v0.7ftbh0(N)103854v103854v103854v103854v箍筋肢数、直径26262626Asv=nAsn (mm2)2*28.356.656.656.6S=(1.25fyvAsvh0)/(V-0.7ftbh0)构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋实配箍筋间距s(mm)200200200200四、框架梁、柱及楼梯、雨篷的设计4.1主梁的设计首先是梁的正截面承载力计算（主梁的配筋），通过查钢筋混凝土结构计算手册可得.1、 顶层边跨梁截面 梁左端梁右端梁中间M(KN.m)347.0377.7163.2As(mm2%）0.560.610.25min（%）0.30.30.3max（%）2.52.52.5x/h00.150.160.07As, (mm2)152616451017实配钢筋618418+220418实配钢筋面积(mm2)15261645101472.顶层中跨梁截面 梁左端梁右端梁中间M(KN.m)692.4769.3280.2As(mm2)328035681181（%）1.251.450.45min（%）0.30.30.3max（%）2.52.52.5x/h00.360.410.12As,9561082.1As, (mm2)3186.63506.71181实配钢筋As12561256实配钢筋面积(mm2)420420实配钢筋As,357335731256实配钢筋面积(mm2)625+220625+2204203.中间层边跨梁截面 梁左端梁右端梁中间M(KN.m)849.7725.3290.3As(mm2)420035401225（%）1.61.350.47min（%）0.30.30.3max（%）2.52.52.5x/h00.380.320.11As, (mm2)1008588669.9As420实配钢筋面积(mm2)1256As725+320625+220420实配钢筋面积(mm2)423635731256.中间层中间跨梁截面 梁左端梁右端梁中间M(KN.m)294293126As(mm2)12301230525（%）0.480.480.2min（%）0.30.30.3max（%）2.52.52.5x/h00.110.110.05实配钢筋518518220实配钢筋面积As, (mm2)127212726285.底层边跨梁截面 梁左