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框架设计例题

(3)楼面做法:顶层为 20mm 厚水泥砂浆找平,5mm 厚 1:2 水泥砂浆加“107” 胶水着色粉面层;底层为 15mm 厚纸筋面石灰抹底,涂料两度。
(4)屋面做法:现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层(檐口处厚 100mm,2%自两侧 檐口向中间找坡),1:2 水泥砂浆找平层厚 20mm,二毡三油防水层。
图 12 在风荷载作用下结构的弯矩图(单位:


13
图 14
在风荷载作用下结构的剪力图、轴力图(单位:kN)
(4)内力组合
根据内力计算结果,即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合,其中梁的 控制截面为梁端、柱边及跨中。由于对称性,每层有 5 个控制截面,即图 14 中的 1、
2、3、4、5 号截面,表 2 给出了第二层梁的内力组合过程;柱则分为边柱和中柱(即 A 柱、B 柱),每个柱每层有两个控制截面,以图 14 中第二层为例,控制截面为 3、 4 号截面。表 3 给出了二层柱的内力组合过程。
表 2 二层梁内力组合
第 表 3 第二层柱内力组合
A
B
M=-71.45 kN·mM=107.95 kN·mM=-75.79 kN·m V=103.69 kNV=-108.02 kN 图 15 梁 AB 的最不利组合内力
(5)截面计算 1)梁的设计 以第二层梁 AB 为例,其最不利的组合内力如图 15 所示。 ①正截面强度计算:
翼缘计算宽度取
属于第一类型的 T 形截面。
选用 3 20,

②斜截面强度计算
取较大设计剪力 V=-108.02 kN。
验算截面尺寸
(满足要求)
(截面符合要求) 验算是否需要计算配置箍筋 故需要配置箍筋。若选用 φ8@200,
(满足要求)
配箍率
最小配箍率 (满足要求)
2)柱的设计 以第二层 A 轴线柱为例。其最不利组合如图 16 所示。 A 4M=60.59 kN·m V=500.06 kN A 3M=63.70 kN·m V=500.06 kN
2
1.0 1.3 10.2 1.01
3
1.0
1.3
7.0 1.00
4
1.0
1.3
3.8 1.00
0.55 0.55 0.55 0.55
A/
10.14 12.48 12.48 13.65
Pw/kN
9.64 8.92 8.92 9.76
图 6 风荷载作用下的计算简图 (3)内力计算 1)恒荷载作用下的内力计算 恒荷载(竖向荷载)作用下的内力计算采用分层法(具体计算过程略),在恒 荷载作用下结构的弯矩图、剪力图和轴力图见图 7~图 9。
100 厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm 厚纸筋面石灰抹底 屋面恒荷载 边跨(AB、CD)框架梁自重 梁侧粉刷 中跨(BC)框架梁自重 梁侧粉刷 因此,作用在屋顶框架梁上的线荷载为:
②楼面框架梁线荷载标准值 荷载计算同上(略),作用在中间层框架上的线荷载为:
③屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 梁侧粉刷 1m 高女儿墙自重 墙侧粉刷 连系梁传来屋面自重
,走廊
图 2 结构平面布置图
边跨(AB、CD)梁:取 中跨(BC)梁:取 边柱(A 轴、D 轴)连系梁:取 中柱(B 轴、C 轴)连系梁: 所示。根据地质资料,确定基础顶面离室外地面为 500mm, 由此求得底层层高为 4.3m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图 3。其中在求梁截
顶层边节点集中荷载 中柱连系梁自重 梁侧粉刷 连系梁传来屋面自重
顶层中节点集中荷载 ④楼面框架节点集中荷载标准值(荷载计算方法同上,具体计算过程略) 中间层边节点集中荷载: 中间层中节点集中荷载: 恒荷载作用下的结构计算简图如图 4 所示:
图4图5 2)活荷载计算 活荷载作用下的结构计算简图如图 5 所示。图中各荷载值计算如下:
面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用,取 面惯性矩)。
( 为不考虑楼板翼缘作用的梁截
边跨(AB、CD)梁:
(其他梁、柱的线刚度计算同上,略) 图 3 结构计算简图 (图中数字为线刚度) (2)荷载计算 1)恒载计算 ①屋面框架梁线荷载标准值: 20mm 厚水泥砂浆找平
100 厚~140 厚(2%找坡)膨胀珍珠岩
3)风荷载计算 风荷载标准值计算公式为
因结构高度小于 30m,可取
;对于矩形截面
; 可查荷载
规范,当查得的
时,取
。将风荷载换算成作用于框架每层节点上
的集中荷载,计算过程如表 1 所示。表 1 为一榀框架各层节点的受风面积,计算结 果如图 6 所示。
表 1 风荷载计算
层次
1
1.0 1.3 13.4 1.10
图 16 柱 A 4 A 3 的最不利组合内力 柱的截面尺寸为 300mmx450mm。 ①受力纵筋的计算 柱的计算长度 柱端 A 4:

先按大偏心受压情况计算
选用 2 16,

柱端 A 3:计算公式同上,计算过程略。计算结果:
选用 2 16,

②抗剪强度计算
。 故可按构造要求配置箍筋,取 φ8@200。
图 7 在恒荷载作用下结构的弯矩图(单位: ) 图 8 在恒荷载作用下结构的剪力图(单位:kN)
图 9 在恒荷载作用下结构的轴力图(单位:kN)
2)活荷载作用下的内力计算 活荷载作用下的内力计算也采用分层法,考虑到活荷载分布的最不利组合,各 层楼层活荷载布置可能如图 10 所示的几种组合形式。计算结果见图 10(仅表示出 标准层在活荷载作用下的弯矩图)。
多层框架设计实例
某四层框架结构,建筑平面图、剖面图如图 1 所示,试采用钢筋混凝土全现浇 框架结构设计。
1.设计资料
(1)设计标高:室内设计标高±0.000 相当于绝对标高 4.400m,室内外高差 600mm。
(2)墙身做法:墙身为普通机制砖填充墙,M5 水泥砂浆砌筑。内粉刷为混合 砂浆底,纸筋灰面,厚 20mm,“803”内墙涂料两度。外粉刷为 1:3 水泥砂浆底, 厚 20mm,马赛克贴面。
(5)门窗做法:门厅处为铝合金门窗,其它均为木门,钢窗。
(6)地质资料:属Ⅲ类建筑场地,余略。
(7)基本风压:
(地面粗糙度属 B 类)。
(8)活荷载:屋面活荷载
楼面活荷载

,办公楼楼面活荷载
图 1 某多层框架平面图、剖面图 2.钢筋混凝土框架设计 (1)结构平面布置如图 2 所示,各梁柱截面尺寸确定如下。
图 10 标准层在活荷载作用下的弯矩图 (3)活荷载作用下的内力计算 活荷载作用下的结构计算简图见图 6,内力计算采用 D 值法,计算过程见图 11。 风荷载作用下框架弯矩图如图 12 所示,框架轴力图和剪力图如图 13 所示。
剪力各层分配(单位:kN)各柱反弯点及柱端弯矩(单位:kN) 图 11 D 值法计算过程
梁的截面尺寸为 500mmx250mm。 C20 时,梁的混凝土保护层最小厚度为 30mm。
故设
,则

。 对于梁端,不考虑现浇混凝土板的作用。 梁端 A:
(满足要求)
选用 3 16,

梁端 B:计算公式同上,计算过程略。计算结果:
选用 3 16,

对于梁中截面,考虑混凝土现浇板翼缘受压,按 T 形梁计算。
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