框架结构设计指导书

1框架结构设计指导书一、设计资料（一）气象条件1、温度：最热月平均29.6℃，最冷月平均4.2℃；夏季极端最高温度39.8℃，冬季极端最低温度-9.5℃。2、相对湿度：最热月平均73%3、主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压w0=0.30kN/m24、雨雪条件：年降雨量1450mm；暴雨降水强度3.31/s/100m2；最大积雪深度80mm，基本雪压s0=0.45kN/m2，μr=1.0（二）工程地质条件1、自然地表3m内为填土，填土下层为1m厚的砂质粘土，再下为砾石层。砂质粘土（地基承载力特征值为260kN/m2）。砾石层（地基承载力特征值为350kN/m2）。2、地下水位：地表以下6m，无侵蚀性。3、抗震设防烈度：7度（第一组）4、场地类别：Ⅱ类土（三）材料1、混凝土强度等级可取C25、C30。2、钢筋按规范和计算要求采用HPB300级、HRB335级和HRB400级钢筋。3、隔墙材料采用混凝土小型空心砌块，尺寸为390×190×190mm,自重为12kN/m3。二、设计要求在建筑方案基础上，进行结构施工图的设计。要求完成下列内容：（1）结构方案与结构布置；（2）结构侧移计算；（3）框架受力分析与截面设计；（4）基础设计。三、设计成果1、设计说明书（1）中、英文工程概况；（2）结构设计说明书；（3）结构计算书。2、设计图纸2要求完成的图纸的内容及规格图纸内容图纸规格标准层结构平面布置图；屋面结构平面布置图A1一榀框架的模板图、配筋图；基础平面图、剖面配筋图A1注：以上图纸中，一张图用计算机绘制，一张必须手工绘制。参考规范及有关书籍1．《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）2．《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）3．《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）4．《混凝土结构设计规范》（GB50010-20105．《建筑工程毕业设计指南》沈蒲生主编高等教育出版社2007一、结构布置1．柱网的布置主梁的跨度一般为5~8m，次梁的跨度一般为4~7m2．变形缝的设置（1）伸缩缝框架结构伸缩缝最大间距结构形式室内或土中露天装配式现浇式75555035（2）沉降缝（3）防震缝房屋中需要考虑设置防震缝的情况有：平面狭长或外伸部分较长而无加强措施；房屋有较大错层；各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施。框架结构防震缝的最小宽度，当高度不超过15m时可采用70mm；超过15m时，6度设防应每增加高度5m宜加宽20mm。3．结构布置图（见毕业设计指导书P38）主要包括：基础平面图、各层结构平面布置图、屋面结构平面布置图1）基础平面图绘制内容：（1）承重墙、柱网布置、纵横轴线关系、基础和基础梁及其编号、柱号、基础的平面位置、尺寸、标高、基础底标高不同时的放坡示意图。构件名称用代号表示（可参照沈书P277附录313）。如基础（J—1），基础梁（JL-1）。（2）应表示出±0.000以下的预留孔洞的位置、尺寸和标高；{（3）桩基应表示出桩位平面布置、桩承台的平面尺寸及承台底标高。}（4）绘出有关的连接节点详图；（5）附注说明：本工程±0.000相应的绝对标高，基础埋置在地基中的位置及所在土层，基底处理措施，地基或桩的承载能力，以及对施工的有关要求等。2）各层结构平面布置图及屋面结构平面布置图（1）绘出与建筑图一致的轴线网，梁、柱、承重砌体墙、框架等结构构件位置，并注明编号。楼面上的结构构件在该层结构平面图上表示。两层楼面之间的结构构件（雨篷、过梁等）应在与之较近的楼面结构平面布置中表示。（2）注明预制板的跨度方向、板号、数量，标出预留洞的大小及位置，带孔洞的预制板应单独绘出。（3）现浇板沿斜线注明板号、板厚、{配筋可布置在平面图上，亦可另绘放大比例的配筋图}（复杂的楼板还应绘制模板图），注明板底标高，标高有变化处绘局部剖面，标出直径大于等于300mm预留洞的大小和位置，{绘出洞边加强筋。}（4）有圈梁时应注明编号、标高，圈梁可用小比例绘制单线平面示意图，门窗洞口处标注过梁编号。（5）楼梯间绘斜线并注明所在详图号、（6）屋面结构平面布置图应表示出屋面板的坡度、坡向、坡向起点及终点处结构标高，预留孔洞位置大小等，设置水箱处应表示结构布置。（7）电梯间应绘制机房结构平面布置图，注明梁板编号、{板配筋}、预留孔洞位置、大小及板底标高等。（8）附注说明：混凝土强度等级，选用预制构件的图集代号，有关详图的索引号以及预制板支承长度及支座处找平的做法等。二、截面尺寸估算1．框架梁框架梁的截面尺寸应该根据承受竖向荷载的大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震设防要求以及选用的混凝土材料强度等到诸多因素综合考虑确定。一般情况下，框架梁的截面尺寸可按下列公式估算：blh181~101bbb41~21hb注意：梁的截面尺寸宜符合下列要求截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比不宜大于4；净跨与截面高度之比不宜小于4在计算框架梁的截面惯性矩时，要考虑楼面板与梁连接使梁的惯性矩增加的有利影响。框架梁惯性矩取值楼板类型边框架梁中框架梁现浇楼板I=1.5I0I=2.0I0装配整体式楼板I=1.2I0I=1.5I0装配式楼板I=I0I=I03bb0121hbI42．框架柱框架柱截面一般采用矩形或方形截面，截面尺寸按下列公式估算：icHb151ccbh)2~1(检验：抗震等级为一级7.0ccchbfN抗震等级为二级8.0ccchbfN抗震等级为三级9.0ccchbfNv2.1~1.1NNvN——柱支承的楼面荷载面积竖向荷载产生的轴向力设计值。近似取12~14kN/m2进行计算。注意：在抗震设计的高层房屋中框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm。圆柱截面直径不宜小于350mm；柱的剪跨比宜大于2；柱截面高宽比不宜大于3。三、计算简图的确定选取一榀典型的框架计算梁的跨度等于该跨左、右两边柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高可从基础顶面算至楼面标高处。中间层柱高可从下一层楼面标高算至上一层楼面标高。顶层标高可从顶层楼面标高算至屋面标高。画出计算简图四、荷载计算1．恒载注意计算隔墙自重和二次装修自重。2．楼面屋面活荷载楼面活荷载：书库、档案库5.0kN/m2密集柜书库12.0kN/m2阅览室2.0kN/m2一般资料档案室2.5kN/m2厕所、盥洗室2.5kN/m2走廊、门厅、楼梯3.5kN/m2阳台2.5kN/m2非固定隔墙的自重应取每延米墙重（kN/m）的1/3作为楼面活荷载的附加值（kN/m2）计入，附加值不小于1.0kN/m2。设计楼面梁、柱及基础时，楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数。1．设计楼面梁时的折减系数当楼面梁从属面积超过50m2时，应取0.95楼面梁的从属面积应按梁两侧各延伸1/2梁间距的范围内的实际面积确定。2．设计柱、基础时的折减系数采用与楼面梁相同的折减系数3．活荷载按楼层的折减系数墙、柱、基础计算截面以上的层数12~34~56~89~2020计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00(0.90)0.850.700.650.600.55注：当楼面梁的从属面积超过25m2时，应采用括号内的系数屋面活荷载：不上人屋面0.5kN/m2上人屋面2.0kN/m2屋顶花园3.0kN/m2屋顶花园活荷载不包括花圃土石等材料自重3．雪荷载屋面水平投影面上的雪荷载标准值按下式计算0rkss屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑竖向荷载计算完后，按荷载的传力线路把荷载传到框架梁和框架柱上去，考虑边信的偏心。4．风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：0zszkwwkw——风荷载标准值z——z高度处的风振系数，计算风振时要求的自振周期可按（0.05-0.1）n估算s——风荷载体型系数，方形为1.3z——风压高度变化系数0w——基本风压以上系数均可查荷载规范作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：2/0BhhwWjizszkhi——下层柱高hj——上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍B——迎风面的宽度5.地震作用计算高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。其余建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。6采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值，应按下列公式确定(图1)：式中FEk－结构总水平地震作用标准值；α1－相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，应按本章第5.1.4条确定；按下图中的公式确定，公式中的αmax和Tg按下表确定，公式中的自振周期，可按公式TTuT7.11uT——将各质点重力荷载代表值转化为均布荷载HGqnii1后求得的结构顶点位移33311053.025.0BHT计算，H——为房屋总高度，B为宽度。7Geq－结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%；Fi－质点i的水平地震作用标准值；Gi，Gj－分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值，应按本章第5.1.3条确定；Hi，Hj－分别为质点i、j的计算高度；δn--顶部附加地震作用系数，多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表5.2.1采用，多层内框架砖房可采用0.2，其他房屋可采用0.0；ΔFn－顶部附加水平地震作用。注：T1为结构基本自振周期。五、内力计算框架结构的内力计算可分为竖向荷载下的内力计算和水平荷载下的内力计算。1．竖向荷载作用下的内力计算竖向荷载包括：恒载、楼屋面活荷载、雪荷载1）楼面荷载的分配原则当采用装配式或装配整体式楼盖时，板上荷载通过预制板的两端传递给它的支承结构。采用现浇楼盖时，楼面上的恒载和活荷载根据是单向板还是双向板按单向或双向传递。对于按双向传递的三角形和梯形荷载可换算成等效的均布荷载计算。2）竖向活荷载最不利布置（1）逐层逐跨布置法计算机多采用此法（2）最不利荷载布置法8为求某一指定截面的最不利内力，根据影响线方法，直接确定产生此最不利内力的活荷载布置。（3）分层布置法和分跨布置法此次设计采用分层布置法（4）满布荷载法3）竖向荷载作用下的内力计算方法（1）分层法基本假定：a.在竖向荷载作用下，框架侧移小，因而忽略不计b.每层梁上的荷载对其它各层的影响很小，可以忽略不计注意事项：a.采用分层法计算时，假定上、下柱的远端为固定与实际情况有出入。因此，除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数，且其传递系数由1/2改为1/3。b.分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩，各柱的最终弯矩为与各柱相连的两层计算弯矩迭加。c.在内力与位移计算时，所有构件均可采用弹性刚度。d.在竖向荷载作用下，可以考虑梁端塑性变形内力重分布而对梁端负弯矩进行调幅，调幅系数为：现浇框架0.8~0.9e.竖向荷载产生的梁弯矩应行进行调幅，再与风荷载和水平地震作用产生的弯矩进行组合。（2）迭代法（3）UBC法4）水平荷载作用下的内力近似计算方法水平荷载包括：风荷载（1）反弯点法步骤：a.确定各柱反弯点的位置；b.分层取脱离体计算各反弯点处剪力；c.先求柱端弯矩，再由节点平衡求梁端弯矩，当为中间节点时，按梁的相对线刚度分配节点处柱端不平衡弯矩。但反弯点法只适用于梁柱线刚度比大于等于3的框架（2）D值法又称改进的反弯点法，对柱的抗侧刚度和柱的反弯点位置进行修正后计算框架内力的一种方法。修正的柱的抗侧刚度3c12hEID柱的反弯点位置3210yyyyy此次设计用D值法5）变形验算变形验算包括以下两个内容：（1）正常使用条件下框架结构的弹性变形验算，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用条件。（2）在罕遇地震作用下的变形验算这里只进行前者正常使用条件下框架结构的弹性变形验算按下式进行第j层的层间侧移pjV——第j层的总剪力ijpjjDVuijD——第j层所有柱抗侧刚度之和9楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求：hueee——弹性层间位移角限值，钢筋混凝土框架为1