层框架结构设计计算书.docx
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层框架结构设计计算书.docx
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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S0=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。
KLh=(1/8~1/12)L=(825~550)mm
b=(1/2~1/3)h=(412~275)mm
故取梁截面尺寸(300×600)mm
柱KZN==×12××6×4=2376KN
A=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 =m2
30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×=m
150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》 =m2
2、楼面荷载标准值:
地板砖地面 =m2
150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 =m2
3、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=27KN
Z1:
b×h=×净长;
均布线荷载25××+×4=m;
Z1重量为×=38
荷载汇集
计算公式
构件
四层(屋面)1/2层高=
荷载
柱
××()×25×24+×(×2+×2)×()×20×24
屋盖
×38×
3837
梁
[××()×25+]×15+[××()×25+]×6+[6×××25+]×16
女儿墙
××(+38)×2×25
墙
××[[(4×2+6×5)×8]×2+××3)×2]×7
可变荷载
屋面可变荷载组合系数×××38
G4
+3837++++
三层二层层高
柱
××()×25×24+×(×2+×2)×()×20×24
971
屋盖
×38×
梁
[××()×25+]×15+[××()×25+]×6+[6×××25+]×16
墙
××[[(4×2+6×5)×8]×2+××3)×2]×7
可变荷载
屋面可变荷载组合系数[×38-××24)]××
G3G2
971++++
一层1/2层高=
柱
××(+)×25×24+×(×2+×2)×(+)×20×24
屋盖
×38×
梁
[××()×25+]×15+[××()×25+]×6+[6×××25+]×16
墙
×+)×[[(4×2+6×5)×8]×2+××3)×2]×7
679
可变荷载
屋面可变荷载组合系数[×38-××24)]××
1109
G1
+++679+1109
6237
总和
G1+G2+G3+G4=+++6237
24250
4、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×+=m2
200厚加气砼墙:
7×+17××2=m2
240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=I0〈I0为矩形梁的截面惯性矩〉;对中框架梁取I=,采用C30混凝土,Ec=×104N/mm2
C40混凝土Ec=×104N/mm2
I0=bh3=××=×10-3m4
Ib==2××10-3=×10-3m4
梁的线刚度为:
Kb=ECIb/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
梁
号
截面
b×h
㎡
跨度
m
砼
标号
惯性矩
I0
m4
边框架梁
中框架梁
Ib=
Kb=EIb/L
Ib=2I0
Kb=EIb/L
KJL1
×
6
C40
×10-3
×10-3
×104
11×10-3
×104
KIL2
×
4
C40
×10-3
×10-3
×104
11×10-3
×104
〈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
柱
号
截面
bh(m2)
柱高
(m)
惯性矩 Ic=bh3(m4)
线刚度Kc
(KNm)
KZ1
×
××=×10-3
×10
KZ2
×
××=×10-3
×10
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
层
柱
类
型
一般层
(底层)
一般层
(底层)
(KN/M)
根
数
二三四
层
边框架
边柱
×2)/(2×=
(2+=
×103
4
边框架
中柱
(4×/(2×=
(2+)=
×103
2
中框架
边柱
(2×/(2×=
(2+=
×103
12
中框架
中柱
(4×/(2×=
(2+=
80×103
6
ΣD
902×103
底层
边框架
边柱
×2/=
+/(2+=
20×103
4
边框架
中柱
×4/=
+/(2+=
24×103
2
中框架
边柱
2×=
(1.5+/(2+
=
21×103
12
中框架
中柱
4×=
(1.5+/(2+
=
26×103
6
ΣD
536×103
3、横向框架自振周期
按顶点位移法计算框架的自振周期
式中:
—考虑填充墙影响的周期调整系数,取~,本工程中横墙较少取;
---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
层次
Gi(KN)
ΣGi
ΣD
层间相对位移
Δi
ΣGi/ΣD
4
5639
5639
×105
3
6187
11826
×105
2
6187
18013
×105
1
6237
24250
×105
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和地震影响系数为:
(S)
因为所以
因为,所以δn=0.顶部附加地震作用为:
=××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:
表7-8、和的计算
层次
hi(m)
Hi(m)
Gi
GiHi(KNm)
Fi(KN)
vi(kn)
ΣD
Δue
(m)
4
5639
902000
3
6187
902000
2
6187
902000
1
6237
536000
Σ
24250
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
柱号
层次
层高
层间剪力Vi
层间刚度ΣD
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- 框架结构 设计 计算