一榀框架结构设计计算书1

1、 框架结构设计计算书1.截面尺寸估算图1 结构平面布置图横梁ab轴的截面尺寸为：h=l/12=6000/12=500mm，取500mmb=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轴的截面尺寸为：h=l/12=8100/12=675mm，取700mm b=h/3=700/3=233mm，取300mm次梁的截面尺寸为：h=l/18=8100/12=450mm，取500mm b=h/3=500/3=167mm，取250mm 现浇板厚为： h=l/50=60

2、00/50=120mm柱子的截面尺寸：按层高确定： 底层层高h =3900 mmb =(1/10-1/15)h =390-260 mm按轴压比确定：可根据式估算。各层的平均荷载设计值近似取14 kn/m2，柱的负载面积为（4+3）8.1m2。由公式可得第一层柱截面面积为：acn/fc1.414（4+3）8.13103/14.3=233144mm2 所以b=h482mm，第一、二层柱截面取b=h=500mm 第三层柱截面面积为：acn/fc1.414（4+3）8.1103/14.3= 77714mm所以b=h278mm，取b=h=400mm柱子的高度：首层柱高3.9m，二、三层柱高3.6m2.框

3、架结构计算简图2.1 框架的线刚度计算取楼层中间的一榀框架进行计算。框架的计算单元如图 2，绘出框架计算简图。图2框架计算简图框架梁、柱的混凝土强度等级为c30，计算梁的截面惯性矩：表1 横梁线刚度ib计算表梁编号层次ecbhi0leci0/leci0/l（n/mm2）(mm)(mm)(mm4)(mm)(n.mm)(n.mm)中框架ab133.00e+0425050026041666676000130208333332.60e+10bd133.00e+04300700857500000080003.22e+106.43e+10边框架ab133.00e+042505002604166667600

4、01.30e+101.95e+10bd133.00e+04300700857500000080003215625000048234375000注：为梁刚度调整系数表2 柱线刚度ic计算表层次hc(mm)ec（n/mm2）bh(mm2)ic(mm4)ecic/ hc(n.mm)139003.01045005005.211094.011010236003.01045005005.211094.341010336003.01044004002.131091.781010表3 梁柱相对线刚度i计算（底层柱ic=1.0）中框架iab0.65边框架iab0.048ibd1.60ibd1.20i21.08i

5、21.083i30.44i30.443. 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厚钢筋混凝土板 20厚石灰砂浆 合计 屋面均布恒荷载为： 3.1.2 楼面恒载：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 120厚钢筋混凝土板 20厚水泥砂浆 合计 楼面均布恒荷载为： 3.1.3 屋面活载： 屋面为上人屋面，查建筑结构荷载规范得均布荷载标准值为2.0kn/m2，所以屋面均布荷载标准值为：3.1.4楼面活载：查建筑结构荷载规范楼面均布活载中：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

6、/m2，为便于计算，居室中的隔墙，隔断统一不计，楼面均布荷载统一偏大取为2.5kn/m2。所以楼面均布荷载标准值为：3.1.5 雪荷载标准值 基本雪压为0.4kn/m2 雪荷载标准值查建筑结构荷载规范得： 故雪荷载标准值为： 3.2 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计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)(kn.m-3)(kn.m-1)g(kn.m-1)l(m)ngi(kn)梁120.30.7250.3405.598.112543.35梁bd0.30.7250.345.5985223.60

7、梁ab0.250.5250.2553.3865101.40次梁0.250.5250.2553.388.14109.512g977.861层柱0.50.5250.346.59 3.915385.52 2层柱0.50.5250.346.59 3.615355.86 3层柱0.40.4250.2724.27 3.615230.69 注：1)表中为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）梁长度取计算长度；柱高取层高。内外墙都采用空心砌块，外墙厚250mm，内墙厚200mm，墙体抹灰近似按加厚墙体考虑其重量。单位面积墙体自重： 外墙： 0.296=1.74kn/m2

8、 内墙： 0.246=1.44kn/m2 女儿墙：（8.14+6+8）21.440.8=106.91kn 23层墙体： 外墙：(8.14+6+8) 23.6-8222-21.22 1.74=461.59kn 内墙：(8.124+632)3.6-4212.1 1.44=498.36kn 首层墙体： 外墙：(8.14+14) 23.9-7222-32-21.22 1.74=513.51kn 内墙：(8.124+632)3.9-4212.1 1.44=541.90kn3.3 荷载分层总汇由建筑抗震规范第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

9、载代表值包括，屋面恒载，50%屋面雪荷载，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%楼面活载，纵横梁自重，楼面上、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）0.5+181.440.5+230.690.5+2036.66 +977.86 =3809.01kn（屋面恒载占53.46%）第二层：g2=1791.72+461.59+498.36+11340.5+（230.69+355.86）0.5+977.86 =4591.53 kn（楼面恒载占39.02%，楼

10、面活载占12.35%）第一层：g1=1791.72+（461.59+498.36）0.5+（513.51+541.9）0.5 +11340.5+（355.86+385.52） 0.5 +977.86 =4716.69kn（楼面恒载占37.99%，楼面活载占12.02%）建筑物总重力代表值g=g1+g2+g3=13117.23kn图3重力荷载代表值4. 水平地震力作用下框架的侧移计算框架梁、柱的混凝土取c30等级，混凝土的弹性模量为ec=3107kn/m2。4.1 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值的计算见下表5表7：表5

11、底层横向框架柱的侧移刚度d值编号根数边框架边柱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中框架中柱2-b / 3-b / 4-b2.250.6420466.463d254169.5215表6 二层横向框架柱的侧移刚度d值编号根数边框架边柱1-a / 5-a0.450.187381.4221-d / 5-d1.110.3514354.50

12、2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-b2.080.5120496.373d219329.7915表7 三层横向框架柱的侧移刚度d值编号根数边框架边柱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-

13、d / 4-d3.610.6410600.403中框架中柱2-b / 3-b / 4-b5.080.7111812.523d140333.3015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di。由上表可见，d1/d2=254170/219330 =1.160.7，故该框架为横向规则框架。按顶点位移法计算框架的自振周期式中：a 0 基本周期调整系数。框架结构取a 0 =0.75。 t 框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移，t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 t求出t1，再用t1求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层

14、剪力和结构真正的位移。表8 横向框架顶点位移计算层次gi（kn）gi（kn）di（n/mm）层间相对位移gi /di（mm）层间位移（m）三3809.003809.00140333.300.0270.11二4591.528400.53219329.790.0380.089一4716.6813117.22254169.520.0510.051将t=0.117m代入，得出t1=0.407s4.3 横向地震作用计算本方案结构高度小于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震作用。因为是多质点结构，所以设防烈度按8度考虑，场地土类对应的特征周期值为tg=0.45s，水平地震影响系数

15、最大值，结构阻尼比为0.05，t1tg因为1.4tg=1.40.45=0.63t1=0.407，所以不用考虑顶部附加水平地震作用。各质点的水平地震作用：表9 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次hi（m）gi（kn）gihi（kn）fi（kn）vi （kn）三11.13809.0042280.000.44793.01793.01二7.54591.5234436.460.36645.901438.91一3.94716.6818395.080.19345.021783.94各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图4：图4a纵向水平地震作用分布图4b层间剪力分布4.4 横向框

16、架抗震变形计算水平地震作用下的位移验算-水平地震作用下框架结构的层间位移i和顶点位移i按下式计算： ，各层的层间弹性位移角，计算结果如表8。表10 横向水平地震作用下的位移验算层 次层间剪力vi(kn）层间刚度di （n/mm）层间相对位移ivi /di（mm）层间位移i（mm）hi （mm）三793.01140333.300.00560.0193.6637.06二1438.91219329.790.00650.0133.6548.73一1783.94254169.520.00700.00703.9555.65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,

17、其中/h=1/550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内力计算以3轴线框架内力计算，其余框架计算从略。框架柱端剪力及弯矩按下式计算： ； ；梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式计算： ； ； ；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梁柱内力计算表-柱剪力与反弯点柱层次hi（m）vi （kn）di（n/mm）di（n/mm）di /di剪力vij（kn）反弯点y0a轴柱三3.6793.016959.23140333.300.04939.320.42二3.61438.919274.09219329.790.04260.840.45一3.91

18、783.9413717.00254169.520.05396.270.7b轴柱三3.6793.0111812.52140333.300.08466.750.5二3.61438.9120496.37219329.790.093134.460.5一3.91783.9420466.46254169.520.080143.640.59d轴柱三3.6793.0110600.40140333.300.07559.900.45二3.61438.9117103.02219329.790.077112.200.47一3.91783.9418457.58254169.520.072129.540.62表11b 梁

19、柱内力计算表-柱弯矩层数a轴柱b轴柱d轴柱vij（kn）(knm)(knm)vij（kn）(knm)(knm)vij（kn）(knm)(knm)一层96.27262.83112.64143.64330.53229.69129.54313.24191.99二层60.8498.56120.46134.46242.04242.04112.20189.85214.08三层39.3259.4682.1166.75120.15120.1559.9097.04118.60表11c 梁柱内力计算表-梁剪力与弯矩层数ab轴梁bd轴梁vl（kn）ma(knm)mb(knm)vl（kn）mb(knm)md(knm)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11d 梁柱内力计算表-柱轴力层数d轴柱nl（kn）b轴柱nl（kn）a轴柱nl（kn）一层186.33-67.68-124.70二层96.63-29.78-66.84三层25.51-6.05-19.455.横向框架内力计算图5a框架弯矩图图5b梁端剪力及柱轴力图5.1计算单元取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。由于房间内布