框架结构体系结构设计第一章建筑设计1.1 设计资料建筑设计使用年限50年。
年均气温27.6度，最高气温39度，最低气温4.3度。
东北风为主导风向，基本风压0.35kN/m2，基本雪压0kN/m2。
年降雨量1002.3mm，最大雨量135.6mm/d。
拟建建筑场地已经人工填土平整，地形平坦，地面高程为2.4m。
土质构成自地表向下依次为：①杂填土：厚度约为0.6m，承载力特征值fak=85kPa，天然重度16.2kN/m2。
②灰色粘土：厚度约为1.8m，承载力特征值fak=120kPa，天然重度18.4kN/m2。
③褐色粉质粘土：厚度约为1.6m，少量粉砂，含粘粒，饱和，松散稍密状。
承载力特征值fak=220kPa，天然重度19.4kN/m2。
④中砂：厚度约为6.7m，以中粗砂为主，饱和，属密实状态，承载力特征值为240kPa，工程地质性质良好，可作为持力层。
场地地下水水位高程约为2.3m。
经取水样进行水质分析，判定该地下水对混凝土无侵蚀性。
经地质勘察部门确定，场地地震基本烈度为7度，设计基本地震的加速度为0.1g，框架抗震等级为三级。
建筑场地为Ⅱ类，设计地震分组为第三组，场地特征周期为0.45s。
梁、板、柱的混凝土均选用C30，梁、柱主筋选用HRB400，箍筋选用HPB300，板受力钢筋选用HRB335。
1.2 建筑设计方案一个设计应满足到适用、耐久、美观三大要求。
首先，应考虑场地的环境、使用功能、结构施工、材料设备、建筑经济及建筑艺术等问题，同时，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料、劳动力、投资和时间来实现各种要求。
该工程为多层住宅楼，根据设计任务书的要求，该住宅楼层m左右。
数为6层，建筑面积470021.3 结构设计说明本工程采用，框架抗震等级为三级。
本工程耐火等级为二级，其建筑构件的耐火极限及燃烧性能均按民用建筑设计规范执行.全部图纸尺寸除标高以米为单位外均以毫米为单位。
本工程结构图中所注标高均为结构标高。
1.4 结构设计年均气温27.6度，最高气温39度，最低气温4.3度。
东北风为主导风向，基本风压0.35kN/m2，基本雪压0kN/m2。
年降雨量1002.3mm，最大雨量135.6mm/d。
场地地下水水位高程约为2.3m。
经取水样进行水质分析，判定该地下水对混凝土无侵蚀性。
经地质勘察部门确定，场地地震基本烈度为7度，设计基本地震的加速度为0.1g，框架抗震等级为三级。
建筑场地为Ⅱ类，设计地震分组为第三组，场地特征周期为0.45s。
.第二章 结构方案选择与结构布置2.1 结构设计方案 截面尺寸以及框架计算简图 2.2 梁截面尺寸梁截面高度跨度的1/12至一般取梁1/8本方案取(1/12～1/8)×5100=(425～637)mm ，截面宽度取500×(1/3～1/2)=(166～250)mm ，可得梁的截面初步定为b ×h=300mm ×500mm 。
2.3 框架柱的截面尺寸 （1）柱组合的轴压力设计值n Fg N E β=注：β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。
F 按简支状态计算柱的负载面积。
g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取14KN/m 2。
n 为验算截面以上的楼层层数。
C N c f N A μ/≥N μ为框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查《抗震规范》可知取为0.8。
c f 为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得14.3N/mm2。
（2） 计算过程对于边柱：KN 684.150********.26.31.33=⨯⨯⨯⨯⨯==n Fg N E β 232.1125513.14/8.0/10684.1503/mm f N A C N c =⨯=≥μ 取600mm×600mm对于中柱：n Fg N E β==1.25×4.45×3.9×12×310×6=1561.95KN 2343.1169133.14/8.0/1095.1561/mm f N A C N c =⨯=≥μ 取600mm×600mm表2.1梁截面尺寸(mm)及各层混凝土等级强度2～6层柱高为2.5m,底层柱高度从基础顶面取至一层底板4.00m,2.4框架结构计算简图本设计取6号轴线一榀框架，如图2.1图2.1 框架结构计算简图第三章 荷载计算3.1荷载计算3.1.1 荷载标准值计算（1）屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面(上人)30厚细石混凝土保护层 22×0.03=0.66KN/2m 三毡四油防水层 0.4KN/2m 20厚1：3的水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4KN/2m 150厚水泥蛭石保温层 5×0.15=0.75KN/2m 120厚钢筋混凝土板 25×0.12=3.0KN/2m V 型轻钢龙骨吊顶 0.25KN/2m 合计 5.46KN/2m 1-6层楼面:松木地板地面 0.18KN/2m 120mm 厚钢筋混凝土楼板 25×0.12=3.0KN/2m V 型轻钢龙骨吊顶 0.25KN/2m 合计 3.43KN/2m （2）屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值 0.5KN/2m 楼面活荷载标准值 2.0KN/2m （3）墙重力荷载计算外墙厚240mm 采用加气混凝土砌块，外墙面石灰粗砂粉刷(0.34KN/2m )。
内墙面为200mm 厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为:0.34+6×0.24+17×0.02=3.08KN/2m内墙为200mm 厚加气混凝土砌块,两侧均为20mm 厚抹灰,则内墙单位面积重力荷载为:2/88.1202.0172.06m kN =⨯⨯+⨯木门单位面积重力荷为0.2KN/2m ,铝合金窗单位面积重力荷载取0.4KN/2m ,钢铁门单位面积重力荷载取0.4KN/2m .（4） 梁,柱自重重力荷载表3.1 梁,柱重力荷载表3.1.2 重力荷载代表值计算 （1）墙体自重 首层10道横墙：16.488x （12x10+2.1x2）=2079.11 KN 内纵墙：16.488（6x17+6x17）=3414.96KN 外纵墙：16.488ｘ6ｘ10=1004.4KN 隔墙：9.336ｘ4ｘ6＝730.11 KN合计 7228.6KN 标准层10道横墙：14.628x （12x10+2.1x2）=1844.57 KN 内纵墙：14.628ｘ（6x17+6x17）=3029.72KN 外纵墙：14.628ｘ6ｘ10=891.09KN 隔墙：8.093ｘ4ｘ6＝632.90KN合计 5544.5KN （2）梁自重 1~6层KJL ：KN 1.56710)1.262(022.4=⨯+⨯⨯L4：KN 238196)3.0202.0173.025.025(=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯ L11：KN 95.2423.002.01725.025.025=⨯⨯⨯+⨯⨯ L2：KN 33.1816321.002.017.01.025.025=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯合计 1249.6KN 顶层：横向： 567.1KN 纵向： 292ｘ4=1176KN合计 1743.1KN （3）屋面恒载KN 3.34169)69.25.205.7(2617.4=⨯+⨯⨯⨯ （4）屋面活载：KN 07.38541.145.0=⨯⨯（5）楼面恒载KN 62.2512541.143.3=⨯⨯（6）楼面活载KN 35.1563665.2541.25.235172=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯ （7）柱自重 2-6层G= 4.022KN/m ×2.5m ×32+3.2176ｘ2.5ｘ16=547.5KN1层G= 4.022KN/m ×4m ×32+3.2176ｘ4ｘ16=379.04KN荷载分层总汇：顶层重力荷载代表值包括；屋面恒载，50%屋面均布活载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活载，纵横梁自重，楼面上下各半层柱自重、墙等自重按上面方法叠加，则多层重力荷载代表值如下：屋顶重力荷载代表值：G 0=3416.3+1743.1+0.5ｘ254.4=5286.6KN1层重力荷载代表值：G1=1249.6+2512.6+(7228.6+5544.5+790.3+547.5)Ｘ0.5=8533.5KN 2、3、4、5、层荷载代表值：2G =543G G G ===5544.5+547.5+2512.6+1249.6+1597.5ｘ0.5=8139.7KN 6层重力荷载代表值：G6=3416.3+1743.1+380.7+449.5+449.5+0.5（5544.5+547.5）+28.96=6061.7KN 质点重力荷载代表值见下图：图3.1 重力荷载代表值3.1.3 竖向荷载计算图3.2 框架计算单元取⑥轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为6.3m ，如图所示，由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载，如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。
在图3.3中1q ,2q ,3q 中代表横梁自重为均布荷载形式，对于第6层1q =3.938KN ·m -1 2q =3.938KN ·m -1 3q =3.938KN ·m -14q ,5q ,6q 为房间AB,BC,CD 传给横梁的梯形荷载和三角形荷载4q =6q =5.46×3.3=19.656KN ·m -15q =5.46×2.7=14.742KN ·m -121,P P ,43,P P 分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，包括梁自重、楼板重等的重力荷载，计算如下图3.3 各层梁上作图用的荷载框架计算单元330033001350P1P2q q q 6q5q4q4P3P 2P1P 4M1M()kNp 6.1136.69.008.321.5281.36.6938.346.565.121.58.125.065.13.31=⨯⨯+⨯+⨯+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯++⨯⨯⨯= ()kNp 28.12422.4281.36.6938.346.5235.123.395.165.1221.49.025.065.13.33=⨯+⨯+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯++⨯++⨯⨯⨯=()kNp 88.1036.69.008.322.4281.36.6938.346.565.1221.49.025.065.13.34=⨯⨯+⨯+⨯+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯++⨯⨯⨯= m KN e P M ⋅=⨯=-⨯==02.1715.046.11323.06.046.11311m KN e P M ⋅=⨯==58.1515.088.10344对于1～5层，1q ,2q ,3q 包括梁自重和其上横墙自重为均布荷载，其它荷载计算方法同第6层1q =3q =3.938+1.88×2.5=8.638KN ·m -1 2q =3.938+1.88×2.5=8.638KN ·m -14q =6q =3.43×3.3=11.32KN ·m -1 26.97.243.35=⨯=q KN ·m -1()()[]kNp 70.10625.15.14.025.15.15.26.06.608.321.5281.36.6938.343.365.121.58.125.065.13.31=⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯-⨯+⨯+⨯+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯++⨯⨯⨯= ()()kNp 97.11629.02.029.06.06.65.288.121.5281.36.6938.343.3235.123.395.165.121.58.125.065.13.32=⨯⨯+⨯--⨯+⨯+⨯+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯++⨯++⨯⨯⨯= ()88.11129.02.029.06.06.65.288.16.6938.343.3]235.123.395.165.122.49.02)5.065.13.3[(3=⨯⨯+⨯--⨯+⨯+⨯⨯⨯++⨯++⨯⨯⨯=p ()kNp 87.13821.5281.36.6938.346.5235.123.395.165.121.58.125.065.13.32=⨯+⨯+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯++⨯++⨯⨯⨯=()[]kNp 74.9825.15.14.025.15.15.26.06.608.322.4281.36.6938.343.3]65.122.49.02)5.065.13.3[(4=⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯-⨯+⨯+⨯+⨯⨯++⨯⨯⨯= 11101.1615.07.106-⋅=⨯==m kN e P M14481.1415.074.98-⋅=⨯==m kN e P M活荷载作用下各框架的荷载分布如图4图3.4 各层梁上作用的活荷载将以上结果汇总，见表3.2和表3.3表3.2 横向框架恒荷载汇总表表3.3 横向框架活载汇总表3.2 横向框架侧移刚度计算M1M 4P 1P2P3P4q4q5q6ABCD表3.5 柱线刚度ic计算表3.6 中框架柱侧移刚度D值(N·mm-1)表3.7 边框架侧移刚度D值(N·mm-1)表3.8 横向框架层间侧移刚度(N ·mm-1)由上表得到∑1D / i D ∑==0.733>0.7,故该框架为规则框架 3.3 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 （1）横向自振周期计算结构顶点的假想侧移计算由表3.9体现表3.9 结构顶点的假想侧移计算计算基本周期T1,其中μT 的量纲为m,取ΨT=0.7,则 T1=1.7×0.7×1028.0=0.38s （2） 水平地震作用及楼层地震剪力结构不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切性为主故可用底部剪力法计算水平地震作用。