【《某5层办公楼结构的框架截面尺寸及线刚度计算案例》1900字】

某5层办公楼结构的框架截面尺寸及线刚度计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u21090某5层办公楼结构的框架截面尺寸及线刚度计算案例 1267561建筑设计说明 1235161.1设计资料 1300261.2工程概况 1206181.3建筑设计任务与要求 26091.4结构设计任务与要求 2131932框架截面尺寸及线刚度计算 2224512.1楼板厚度 2248942.2梁截面尺寸 2193802.3柱截面尺寸 3316152.4计算框架及计算单元 4208092.5线刚度计算 61建筑设计说明1.1设计资料本设计课题为：南宁市某办公楼结构设计，建筑设计说明如下：结构选型：钢筋混凝土框架结构；填充墙材料：粉煤灰加气混凝土砌块；建筑高度：共有5层，其中层高首层为3600mm，其它层均为3600mm，室内外高差为450mm，基础顶到地面高度初定为1000mm；进深选定：AB跨7200mm，BC跨2700mm，CD跨7200mm。1.2工程概况1、气象资料最冷月平均8.3℃，最热月平均29.5℃，极端最高40.0℃，极端最低2.4℃。2、基本风压：w0=0.35kN/m2，基本雪压：s0=0kN/m2，地面粗糙度为B类。常年主导风向，东南风。3、该工程项目的抗震设防烈度为7度（0.1g），I1类场地，设计地震分组为第一组，三级抗震等级。4、土层信息第一层：杂填土厚1m，容重17kN/m3；第二层：黏土层、黄褐色、含铁矿结核，质较硬，粘状结构，厚6.5m左右，容重18.5kN/m3，fak=280kPa；第三层：微风化杂质花岗岩，已风化fak=4000kPa。5、场地情况：施工场地开阔，交通方便。6、施工条件：中等水平的施工单位。7、设计时采用C30型号混凝土，纵筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HRB335钢筋。1.3建筑设计任务与要求1)任务：根据建筑方案完成施工图设计，包括各层建筑物的平、立、剖，绘制成电子版的施工图。2)要求：利用所学知识精确地描述出建筑物的功能，从而更进一步的设计与计算。1.4结构设计任务与要求1)任务：在初步完成建筑物的设计后，对建筑物进行承载力的验算，进行建筑物各正截面与斜截面的验算。2)要求：根据所学过的专业知识进行构件的计算，验证建筑物是否可以满足所需求的功能、抗震要求、使用年限等。2框架截面尺寸及线刚度计算2.1楼板厚度楼板采用现浇楼板，钢筋混凝土单向板跨厚比不大于30，双向板不大于40，且板的最小厚度应取80mm，故楼面板厚度取100mm，屋面板厚度为120mm。2.2梁截面尺寸主梁截面高度h为跨度的1/18~1/10，宽度b=(1/2~1/4)h；次梁截面高度h取梁跨度的1/18~1/12，宽度b=(1/2~1/4)h，对于该工程实例，选取eq\o\ac(○,3)号轴线对应一榀框架进行计算，则梁截面尺寸选取如下：AB梁：h=(1/18~1/10)×lAB=(1/18~1/10)×7200mm，取h=600mm；b=(1/4~1/2)×h=(1/4~1/2)×600mm，取b=250mm。BC梁：h=(1/18~1/10)×lBC=(1/18~1/10)×2700mm，取h=400mm；b=(1/4~1/2)×h=(1/4~1/2)×400mm，取b=250mm。CD梁：h=(1/18~1/10)×lCD=(1/18~1/10)×7200mm，取h=600mm；b=(1/4~1/2)×h=(1/4~1/2)×600mm，取b=250mm。纵梁：h=(1/18~1/10)×l=(1/18~1/10)×7200mm，取h=600mm；b=(1/4~1/2)×h=(1/4~1/2)×600mm，取b=250mm。次梁：h=(1/18~1/12)×l=(1/18~1/12)×7200mm，取h=500mm；b=(1/4~1/2)×h=(1/4~1/2)×500mm，取b=250mm。由上述计算可知：AB梁：b×h=250mm×600mmBC梁：b×h=250mm×400mmCD梁：b×h=250mm×600mm纵梁：b×h=250mm×600mm次梁：b×h=250mm×500mm2.3柱截面尺寸柱截面尺寸可根据轴压比公式计算，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.3.6规定，三级抗震等级的框架结构，柱的轴压比限值为0.85，各层重力荷载可近似取14kN/m2。其中柱的轴压力设计值：A柱：N=1.3×((7200/1000+7200/1000)/2×7200/1000/2)×14×5=2358.72kNA≥2358.72×1000/(0.85×14.3)=194053.48mm2B柱：N=1.25×((7200/1000+7200/1000)/2×(7200/1000+2700/1000)/2)×14×5=3118.50kNA≥3118.50×1000/(0.85×14.3)=256561.09mm2C柱：N=1.25×((7200/1000+7200/1000)/2×(7200/1000+2700/1000)/2)×14×5=3118.50kNA≥3118.50×1000/(0.85×14.3)=256561.09mm2D柱：N=1.3×((7200/1000+7200/1000)/2×7200/1000/2)×14×5=2358.72kNA≥2358.72×1000/(0.85×14.3)=194053.48mm2截面形式采用正方形截面，故对各柱的面积进行开方取最大值，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.3.5规定柱截面尺寸，四级抗震时或楼层层数不超过2层时不宜小于300mm，一、二、三级抗震时且楼层层数超过2层时不宜小于400mm。同时为方便计算，ABCD柱尺寸保持一致，同时为满足规范中上下层侧向刚度不宜小于0.7，故底层柱截面尺寸为：b×h=650mm×650mm，其余各层柱截面均为b×h=500mm×500mm。为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比应大于4。层高最低为3600mm，H/h=3600/650=5.538461538，满足要求。2.4计算框架及计算单元取eq\o\ac(○,3)号轴为一榀框架。图2.1计算框架简图根据建筑设计资料，首层柱高应为楼层高度3600mm、室内外高差450mm以及基础顶到地面高度1000mm三者之和，所以可得底层柱高为5050mm根据塑性铰线法，将各角点沿着45度方向的塑性铰线连接在一起，将板分成不同区格，从而形成计算单元简图，一榀框架的重力荷载计算部分如图2.2虚线区域所示，即是框架与框架之间的一半。图2.2计算单元简图2.5线刚度计算对于现浇结构，在计算框架梁的截面惯性矩时，考虑现浇楼板与梁连接对梁的惯性矩的有利影响，在设计时考虑一定的放大系数：中框架梁的截面惯性矩I=2.0I0，对于边框架梁的截面惯性矩I=1.5I0。I0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。（详见《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）第5.2.2条文说明）。梁柱线刚度按下式进行计算：1）梁线刚度：其中对于中间框架：I=2.0I0，边框架：I=1.5I0。2）柱线刚度：由于本文选择eq\o\ac(○,3)号轴线对应框架作为计算框架，该框架为中间框架，计算过程如下：AB梁：ib=2EI0/l=2×3×10^4×250×600^3/12/7200=3.75×10^10N·mmBC梁：ib=2EI0/l=2×3×10^4×250×400^3/12/2700=2.96×10^10N·mmCD梁：ib=2EI0/l=2×3×10^4×250×6