框架结构设计计算步骤

10框架构造毕业设计内力计算步骤〔仅供参考，配筋计算不在内〕开头开头确定构造方案与构造布置初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级分层计算重力荷载，刚度系数构造周期计算地震作用及位移计算验算是否满足水平位移限值假设不满足，重选构件尺寸，重验算，假设满足，则连续地震作用〔小震〕内力分析竖向荷载计算竖向荷载作用下内力分析内力组合柱轴压比验算梁、柱截面配筋计算是否需要`假设需要进展验算，验算是否满足假设不满足，重选构件尺寸，假设满足，则连续假设不需要薄弱层验算，则连续延性构造措施完毕一．进展构造方案比较，选定构造方案，进展构造布置构造选型：在建筑设计的根底上，从抗震要求方面、房屋总高度、层数、柱最大间距等，说明为何选用框架构造，而不承受框剪构造、内框架构造、剪力墙构造以及砖混构造。楼盖构造方案比较：确定承重方案，进展构造布置，比较选用现浇板及预制板的不同点，画出三种以上构造平面布置草图，比较后全组共同确定一种方案，画出构造平面布置图，进展编号对框架负载面积根本一样的编同一个号“KJ-L-“B-GZ-”表示；预制板放在选板后再补画，其他见构造参考图。二．初步选择梁柱截面尺寸及材料强度等级确定梁柱剪力墙截面尺寸〔1〕梁1〕框架梁：1 1h ( ~

1 1b ( ~ )hb 8 12

b 2 3 b按抗震要求：bbbb 1 200mm b 1 ln4bbbh 4 b

b 2 hc b荷载大〔一般指活荷大或负荷面积大，取大值。2〕连续梁：h (1~1)l

1 1b ( ~ )hb 12

b 2 3 b另外，确定梁宽时，尽量与填充墙厚度一样，可使室内不见梁棱角，纵向框架梁还要考虑下皮最好与窗上口标高一样，以免再设过梁。现浇板及预制板;h

l ；双向板：h l ；柱截面尺寸：

40 50Hb 300mm柱净高与截面高度之比c

n4；hAc

c N ；式中N为首层柱根估算轴力设计值，计算方法如下：对于中柱(0.45~0.55)fc与边柱，分别找出负荷面积最大的柱，算出一层楼面的面荷载，假设屋面荷载同楼面荷载，用此荷载乘以层数再乘以负荷面积，即为所求N。柱自重略去不计，各层Ac宜一样。确定材料强度等级钢筋：按抗震要求，确定纵筋与箍筋级别；混凝土：按抗震要求，并考虑现浇板砼质量，经济确定砼强度等级，考虑首层较高，变形较大，可适当提高砼强度等级。三．分层计算重力荷载代表值确定地震作用计算简图首层计算高度：取根底顶面至首层楼板顶面标高之间距离；其他层取层高。计算重力荷载代表值50%〔查《GB50011-20235.1.3条〕首层墙自重按室外地坪至板顶标高之半计算；板墙自重先求出面荷载，再求总重；梁柱可先求出每米长自重，再求总重。1〕板：每平方米上的荷载屋面： 恒载 钢筋混凝土板厚×25= kN/m2保温层厚×容重= kN/m2防水层= kN/m2抹灰厚×20= kN/m2………………恒载小计 kN/m2活载楼面〔1〕楼面〔2〕………………2〕梁：b×h×2.5+(b+2h)×2.0=

雪载S=ΜS=1.0×0.4 kN/m20使用荷载不与活载组合0.5 kN/m20………………活载小计 kN/m2kN/m 〔包括抹灰重〕1 1 1 1b×h×2.5+(b+2h)×2.0= kN/m 〔包括抹灰重〕2 2 2 2………………3〕柱：b×h×2.5+2(b+h)×2.0=

kN/m 〔包括抹灰重〕1 1 1 1b×h×2.5+2(b+h)×2.0= kN/m 〔包括抹灰重〕2 2 2 2………………4〕墙：300混凝土空心砖外墙200………………四．框架刚度计算〔一〕框架刚度计算1梁柱线刚度计算

kN/m2 〔包括内外抹灰〕kN/m2 〔包括两面抹灰〕截面b截面b×h(m2)梁跨度l(m)矩I0=bh3/12(m4)砼强度E边惯性矩Ib=1.5I0(m4)框架梁中框架梁层号K=EI/lbb惯性矩Ib=2.0I0(m4)K=EI/lbb(kN•m)(kN•m)柱的线刚度计算层层次柱号混凝土强度等级柱截面B×h(m2)H层高(m)惯性矩IC(m4)线刚度KC=EIC/h (kN•m)2 柱抗侧移刚度D值计算首层柱抗侧刚度：柱编号首层柱抗侧刚度：柱编号K∑=kbkα=K12ch2D=αK柱根数n∑D=nD楼层Dic0.5+K2+Kch212中柱边柱标准层柱抗推刚度：标准层柱抗推刚度：柱编号K=∑kbD柱根数n∑D=nD楼层Diα=K2+Kch212c中柱边柱1 1 2 2 3 3 4 4 5 ∑D=根数×D值+根数×D+根数×D+根数×D+根数×1 1 2 2 3 3 4 4 5 五．框架自振周期的计算：顶点位移法i按剪切型震惊由顶点位移法确定自振周期，将Gi看作水平作用后求出层间剪力，除以楼层刚度，得到层间相对位移及顶点位移Δ，并考虑折减系数0.6、0.7。i层次Gi(kN)∑Gi(kN)DiΔ-Δi-1=∑Gi/D(m)ΔG(m)654321GT1.80.6G3B2．阅历公式 T0.330.00069H3B六．横向地震作用计算：底部剪力法：按地震作用7度0.15，II类场地，设计地震分组按一组，则T=0.35αma=0.12,承受底部剪力法计算，构造总水平地震作用标准值为：T 0.9 F g 0.85 GEK T max ii质点上的水平地震作用标准值：GHF i i

F (1 )i nGH EK nj jj1顶点附加地震作用：F n

Fn EK〔F作用在主体的顶层，假设T>1.4T 时，就要考虑F)n 1 g n6层上的剪力：V5=3F5〔3不往下传〕各层地震作用及楼层地震剪力层次hi(m)Hi(m)Gi(kN)GiHIGiHI/∑GiHI F+ΔFi或Fn nVi(kN)654321七．变形验算：层次ui-ui-1=Vi/Dih层间相对层间剪力位移示意图6Vi(kN)Di(m)(m)弹性转角54321八，框架在竖向荷载作用下的内力分析：〔一〕不与地震作用组合的竖向荷载及内力计算竖向荷载计算⑴画图表示所设计框架负荷范围；⑵梁板柱计算有前面的面荷载再求线荷载，集中荷载，先求标准值，荷载组合时再计算设计值；⑶因活荷载较小，不考虑不利布置，先求标准值，荷载组合时再计算设计值；⑷梁上的活荷载折减问题见《荷载标准》第3.1.2条；⑸画出计算简图，包括：计算高度、跨度注：1〕挑檐、偏梁在结点处有一集中力偶作用；2〕计算高度：首层取根底梁顶面至首层楼面距离，其他层取层高。内力计算用弯矩二次安排法画出内力图考虑调幅，可参《抗震》教材。〔二〕与地震作用组合的竖向荷载〔重力荷载代表值〕及内力计算计算过程同上，只是重力荷载代表值的计算不同，可参《抗震标准》第4.1.3条，第20页。构件名称转动刚度构件名称转动刚度S相对转动刚度s梁边跨4kb中跨〔对称跨〕2kb柱首层4kc其他层4kc节点号∑s〔抄自前面表格并求和〕iμ左梁μ上柱节点号∑s〔抄自前面表格并求和〕iμ左梁μ上柱μ下柱μ右梁固端弯矩计算：M=ql2/12 M =ql2/3 调幅系数=0.8对称弯矩二次安排法：μ μ μ μ下柱 右梁 左梁 下柱μ μ μ μ μ μ μ μ左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁μ μ μ μ μ μ μ μ左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁μ μ μ μ μ μ μ μ左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁μ μ μ μ μ μ μ μ左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁最终画出竖向荷载作用下〔恒载和活载〕的弯矩图形竖向荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V竖向荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V剪力设计值层边跨中跨V =1.2V +1.4V次边跨中跨恒活左 右 左 右恒6活恒5活恒4活恒3活恒2活恒1活荷载引起的剪力：VA1=VB1=ql2/2 弯矩引起的剪力：VA左=-VB右=(M左+M右)/l层次截面层次截面楼屋盖恒楼屋盖活荷载 荷载层间填充墙重梁自重柱自重恒载引起活载引起的轴力 的轴力顶6底顶5底顶4底顶3底顶2底顶1底活载引起的轴力由累加楼屋盖活荷载引起的轴力求得6层柱顶恒载引起的轴力等于楼屋盖恒荷载引起的轴力加梁自重66层柱顶恒载引起的轴力加柱自重各层柱顶恒载引起的轴力等于上层柱底恒载引起的轴力加楼屋盖恒荷载加上层填充墙重加梁自重各层柱底恒载引起的轴力等于该层柱顶恒载引起的轴力加柱自重九．框架地震内力计算〔框架编号KJ- 〕地震作用下框架内力计算框架地震剪力在各框架柱间安排〔取一榀框架〕反弯点法计算框架柱轴力与框架梁剪力计算注：内力图中，M，V，N要与同一地震作用方向全都，正负号自定，且在内力图中说明〔内力随地震方向转变而变号〕柱层柱层次层高层剪间力层间刚度框架柱DiiiikIKDI框柱架剪K〔抄自面前表y0(K层m,由及数所M下=M上=hVD刚度DVikhiVik〔m〕 (kN) 〔抄自前〔〔抄自前面表格〕 前面表力Vik=ViXy0格〕hi(1-y0)面表格〕格〕Dik/Din6查表)5边4柱32165中4柱321边跨梁端剪力中跨梁端剪力边跨梁端剪力中跨梁端剪力柱轴力层次l(m)ME左(kNm)ME右(kNm)VE=(ME左+ME右〔kN〕)/l跨长l(m)ME左(kNm)ME右(kNm)VE=(ME左+ME )/l右〔kN〕边柱NE(kN)中柱NE〔kN〕6544321十．框架边柱内力组合框架边柱内力组合工程 静力组合〔恒载加全部活载〕

地震组合〔水平加垂直〕

组合取值内力 恒载 活载

M﹡=1.2MG+1.4MQME 1.2MG

γRE(1.2MG+1.3ME)

Mmax

NmaxG层次截面MG,NGG柱M顶N6柱M底N柱M顶N5柱M底N柱M顶N4柱M底N柱M顶N3柱M底N柱M顶N2柱M底N柱M顶N1柱M底N

MQ,NQ

N﹡=1.2NG+1.4βNQ N E

γRE(1.2NG+1.3NE)

相应N

M框架中柱内力组合〔同框架边柱内力组合〕框架梁内力组合截面部位截面部位恒载加全部活载地震作用加重力荷载代表值产生的内力内力组合取值MG VG1.3MEγRE(1.2MG+1.3ME)γRE(1.3ME-1.2MG)MGE1.2VGbVGb支座支座跨中支座加M 减M M V支边座二左二左中跨中支边座二左二左中跨中承载力抗震调整系数γ 抗弯取0.75，抗剪取0.85〔请查抗震标准〕RE，G G Q G G 2. M=1.2M+1.4M