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层框架结构设计计算书

框架结构课程设计任务书一、设计题目某商业批发楼二、工程概况某商业批发楼为三层全现浇框架结构,建筑面积为1582m2。

三、设计条件1、地质情况:地基土由素填土,砂砾石,弱风化基岩组成,第一层土为素填土,层厚~1.7m,地基承载力标准值为120KN/m2,第二层为砂砾石,层厚~8.8m,地基承载力标准值为250KN/m2,第三层为弱风化基岩,地基承载力标准值为350KN/m2,场地类别为Ⅱ类,场地地下15.00m深度范围内无可液化土层。

地下水位标高为690m,水质对砼无侵蚀性。

拟建场地地形平缓,地面绝对标高700.00m。

2、抗震设防为:8度、0.2g、第一组。

3、楼面活荷载标准值为m2。

4、基本风压w0=m2(地面粗糙度属B类),基本雪压S=m2(n=50)。

5、材料强度等级为:砼强度等级为C25,纵向钢筋为HRB335级,箍筋为HPB235级。

6、屋面作法:(自上而下)SBS防水层(m2),30厚细石砼找平(24KN/m3),陶粒砼找坡(2%、7KN/m3),125厚加气砼块保温(7KN/m3),150厚现浇钢筋砼板(25KN/m3),吊顶或粉底(m2)。

7、楼面作法:(自上而下)水磨石地面(m2),150厚现浇钢筋砼板(25KN/m3),吊顶或粉底(m2)。

8、门窗作法:均采用铝合金门窗。

9、墙体:外墙为250厚加气砼块,外贴面砖内抹灰;内墙为200厚加气砼块,两侧抹灰。

10、室内外高差450mm,初定基础底面标高为-2m,初估基础高度为1m,底层柱高5.5m。

四、设计内容1、结构布置及截面尺寸初估;2、荷载计算;3、内力及侧移计算;4、内力组合及内力调整;5、截面设计。

第二节框架结构课程设计指导书及实例一、设计资料规范:《混凝土结构设计规范》 GB 50010-2002 简称《砼设计规范》《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001简称《荷载规范》《建筑结构抗震设计规范》 GB 50011-2001简称《抗震规范》手册:《静力计算手册》《砼结构计算手册》《抗震设计手册》图集:《建筑抗震构造图集》97G329(一)~(九)二、结构方案(一)结构体系考虑该建筑为商业批发楼,开间进深层高较大,根据《抗震规范》第 6.1.1条,框架结构体系选择大柱网布置方案。

(二)结构抗震等级根据《抗震规范》第 6.1.2条,该全现浇框架结构处于8度设防区,总高度12.84m,因此属二级抗震。

(三)楼盖方案考虑本工程楼面荷载较大,对于防渗、抗震要求较高,为了符合适用、经济、美观的原则和增加结构的整体性及施工方便,采用整体式双向板交梁楼盖。

(四)基础方案根据工程地质条件,考虑地基有较好的土质,地耐力高,采用柱下独立基础,并按《抗震规范》第6.1.14条设置基础系梁。

三、结构布置及梁柱截面初估1、结构布置2、各梁柱截面尺寸初估:(1)框架梁根据《抗震规范》第6.3.1条,梁宽不小于200mm,梁高不大于4倍梁宽,梁净跨不小于4倍的梁高,又参考受弯构件连续梁,梁高h=(1/8~1/12)L,梁宽b=(1/2~1/3)h 。

(2)框架柱根据《抗震规范》第6.3.6条,柱截面宽度b不小于300mm,柱净高与截面高度之比不宜小于4,《抗震规范》第条,二级抗震等级框架柱轴压比限值为。

框架梁,柱截面尺寸板初估。

KL h=(1/8~1/12)L=(825~550)mmb=(1/2~1/3)h=(412~275)mm故取梁截面尺寸(300×600)mm柱KZ N==×12××6×4=2376KNA=N/=189700mm2故柱截面尺寸b×h=600×600mm板厚 h=(1/40~1/45) ×6000=150~133mm故取板厚h=150mm框架梁的计算跨度以柱形心线为准,由于建筑轴线与柱形心线重合,而外墙面与柱外边线齐平,故①轴,⑧轴,A轴,C轴梁及填充墙均为偏心125mm,满足《抗震规范》6.1.5条规定。

四、荷载计算1、屋面荷载标准值SBS防水层 =m230厚细石砼找平层 24×=m2陶粒砼并找坡++×/2×7=厚加气砼块保温7×=m150厚现浇钢筋砼板 25×=m2吊顶 =m2屋面恒载标准值小计 =m2屋面活荷载标准值《雪荷》 =m22、楼面荷载标准值:地板砖地面 =m2150厚现浇砼板 25×=m2吊顶 =m2楼面恒载标准值=m2楼面活载标准值 =m23、楼面自重标准值包括梁侧、柱侧抹灰,有吊顶房间梁不包括抹灰。

例: L1:b×h=×净长 6m均布线荷载为25××=m; 重量为×6 =27KNZ1:b×h=×净长;均布线荷载25××+×4=m;Z1重量为×=384、墙体自重标准值外墙体均采用250厚加气砼块填充,内墙均采用200厚加气砼块填充。

内墙抹灰,外墙贴面转,面荷载为:250厚加气砼墙: 7×+17×+=m2200厚加气砼墙: 7×+17××2=m2240厚砖墙砌女儿墙:18×+17×+=m2五、内力及侧移计算〈一〉水平地震作用下框架的侧移计算 1、 梁、柱的线刚度 因本例采用现浇楼盖,在计算框架梁的截面惯性矩时,对边框架梁取I= I 0〈I 0为矩形梁的截面惯性矩〉;对中框架梁取I=,采用C30混凝土,E c =×104N/mm 2C40混凝土 Ec=×104N/mm 2 I 0=121bh 3=121××=×10-3m 4 I b ==2××10-3=×10-3m 4 梁的线刚度为:K b =E C I b /L=(×104××10-3)/=×104KNm 横梁线刚度计算见表7-4。

表7--4横梁线刚度计算表〈2〉柱的线刚度柱的线刚度计算见表7-5。

表7-5 柱的线刚度表2.横向框架柱侧向刚度横向框架柱侧向刚度计算见表7-6。

表7-6 横向框架柱侧向刚度D 值计算3、横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期max 017.1∆=αT式中: 0α—考虑填充墙影响的周期调整系数,取 ~,本工程中横墙较少取 ;max ∆---框架的顶点位移。

横向框架顶点位移的计算见表7-7。

表7-7 横向框架顶点位移计算1 1.70.60.36T =⨯=4. 横向地震作用由《抗震规范》5.1.4条查得,在Ⅱ类场地,8度区,结构的特征周期Tg 和地震影响系数max α为:35.0=g T (S ) 16.0max =α因为 10.36g T T => 所以 112max (/)0.12g T T γαηα==因为g T T 4.145.01>=,所以 δn=0.顶部附加地震作用为:0==∆EK n n F F δeq EK G F 1α==××32985=各质点的水平地震作用标准值、楼层地震作用、地震剪力及楼层间位移计算过程见表7-8。

表中: )1(1n EK iii i F HG H G F δ-=∑ ∑=∆D V U i e /表7-8 i F 、i Y 和e U ∆的计算横向框架各层水平地震作用地震剪力分布见图7-6。

5、横向框架抗震变形验算首层θe =Δue/hi==1/1160≤[θe]=1/550层间相对位移的限制满足规范要求同理可进行纵向框架变形验算,在此略(二)水平地震作用下,横向框架的内力计算以③轴横向框架为例进行计算。

在水平地震作用下,框架柱剪力及弯矩计算采用D值法,其计算结果见表7-9。

表7-9 水平地震作用③轴框架剪力及弯矩标准值注:表中 V ik—第I层第K号柱的剪力y—反弯点高度系数,y=y0+y1+y2+y3,y0、y1、y2、y3均查表求得,y值计算见表7-10。

M下--柱下端弯矩,M下=V ik yhM上--柱上端弯矩。

M上= V ik(1-y)h表7-10 y值计算表 7-11 地震力作用下框架梁端弯矩,剪力及柱轴力注:轴力拉为-,压为+。

(三)恒载作用下的内力计算恒载作用下的内力计算采用弯矩二次分配法,由于框架梁上的分布荷载由矩形(g i‘)和梯形荷载(g i“)两部分组成,根据固端弯距相等的原则,先将梯形荷载化为等效均匀荷载,等效均匀的计算公式见《静力计算手册》。

计算简图见图7-8。

1.框架梁上梯形荷载化为等效均布荷载qid=(1-2α2+α3)q; α=a/L=4/=四层q3d=g3’+(1-2×α2+α3)g3”=+(1-2×+)×=m三层q2d=g2’+(1-2×α2+α3)g2”=+(1-2×+)×=m二层q2d=g2’+(1-2×α2+α3)g2”=+(1-2×+)×=m一层q1d=g1’+(1-2×α2+α3)g1”=m2、恒载作用下的杆端弯矩本工程框架结构对称,荷载对称,故可利用对称性进行计算。

(1)固定端弯矩的计算M F A3B3=- M F B3A3=-1/12q3dL2=-1/12××=M F A2B2=- M F B2A2=-1/12q2dL2=1/12××=M F A2B2=- M F B2A2=-1/12q2dL2=1/12××=M F A1B1=- M F B1A1= M F A2B2=(2)分配系数:分配系数计算见表7-12。

(3) 杆端弯矩计算(计算过程见图7-9) (4) 恒载作用下的框架弯矩图欲求梁跨中弯矩,则需根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布(如图8a )按平衡条件计算,而不能按等效分布荷载计算 简支梁:均布荷载下跨中弯距=qL 2/8=×8=梯形荷载下跨中弯距=qL 2/24(3-4α2)=×(3-4×/24= 合计跨中弯距=+= 四层:M AB =×=; M BA =×= 跨中弯距=(+)/2==同理:二、三层跨中弯距=; 一层跨中弯距=3 、梁端剪力计算恒载作用下梁端剪力计算过程见表7-13。

注:b 为柱截面高度4、柱轴力计算柱轴力计算见表7-14。

(四)活荷载作用下的内力计算 1、活荷载作用下的弯矩计算因本工程为商业批发楼,活荷载分布比较均匀,所以活荷载不利分布考虑满布法,内力计算可采用弯矩二次分配法,但对梁跨中弯矩乘~的增大系数。

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