框架结构设计计算书(巨详细的步骤)

1框架结构设计第一部分：框架结构设计资料一工程概况：本工程为某市科技局拟建的办公楼，其功能为该局提供日常办公活动、举办各类小型学术报告的场所。结构形式为整体五层框架结构,局部六层,第六层为砖结构。建筑面积为5238m2，层高3.6m，总高为21.900m，室内外高差0.450m。框架平面柱网布置如图1所示。2二设计依据：2-1.气象条件:2-1.1雪荷载：基本雪压力为S0=0.45kN/m2(水平投影)；2-1.2风荷载:全年主导风向为东南风，基本风压力为W0=0.60kN/m2;2-1.3常年气温差值：年最高温度390C，最低气温-40C；2-1.4最大降雨程度65.2㎜/h,降雨强度145㎜/h。.2-2.建筑耐久等级、防火等级为Ⅱ级。2-3.工程地质条件：2-3.1该场地地形平坦，地貌类型属浑河冲积阶地。根据建筑对基地的勘察结果，地质情况见表1：表1建筑地层情况表（标准值）序号岩土分类（m）土层深度（m）厚度范围（m）地基承载力fak(kPa)1耕植土0-1.21.22粘土1.2-4.63.42203砾砂4.6-5.50.93204圆砾5.5-12.06.5360注:①地下潜水水位埋深4.7-6.3;②表中给定土层深度自然地坪算起.2-3.2建筑场地冰冻深度:-1.2M；2-3.3建筑场地类别：Ⅱ类场地，拟建场地不存在软土震陷、砂（粉）土液化的可能性，为建筑场地有利地段。2-3.4地震设防烈度：7度，设计地震基本加速度为0.1g，设计地震分组为第一组。2-3.5活荷载：走廊2.0KN/㎡,楼梯间2.0KN/㎡,厕所2.0KN/㎡,办公室2.0KN/㎡,门厅2.0KN/㎡,库房6.0KN/㎡,上人屋面2.0KN/㎡,不上人屋面0.5KN/㎡.2-4主要参考资料:2-4.1各专业课教材2-4.2国家标准和行业标准《建筑设计资料集》《建筑制图标准》GB/T50104—2001《砌体结构设计规范》GB50003－2001《建筑抗震设计规范》GB50011－2001《建筑结构制图标准》GB/T50105—20013《砼结构设计规范》GB50010－2002《建筑结构荷载规范》GB50009－2002《建筑地基基础设计规范》GB50007－2002《建筑设计防火规范》GBJ16—87（2001年局部修订）2-4.3设计手册建筑设计资料集建筑结构静力计算手册砼结构设计手册砌结设构计手册2-4.4标准图集国标建筑、结构图集中南标建筑、结构图集三、结构形式及所用材料强度等级：采用框架结构，以横向承重为主。墙体厚度均为240㎜，采用空心粘土砖。混凝土的强度等级如下：3-1.基础垫层为C10。3-2.梁、柱、楼梯等未注明的均为C30。Ec=3×107Kn/㎡。梁、柱纵向钢筋均为HRB335级热轧钢筋，箍筋及楼梯的配筋均为HRB235级的热轧钢筋。四、屋面、楼面及顶棚的做法：4-1.屋面的做法：地砖屋面10厚,缝宽5,水泥砂浆填缝水泥胶结合层3厚1：3水泥砂浆找平20厚二毡三油撒粗砂,刷冷底子油1:3水泥砂浆找平15厚1:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡40厚(最薄处)刷冷底子油一道,热沥青玛蒂脂两道1：3水泥砂浆找平20厚预制空心钢筋混凝土楼板120厚(标准重量2.28kN/m2)4-2．楼面的做法：大理石面层20厚,水泥浆擦缝1：3干硬性水泥砂浆30厚预制空心钢筋混凝土楼板120厚(标准重量1.16kN/m2)4-3.顶棚做法：预制板用水加10%火碱清洗油腻1：1：4水泥石灰砂浆中层8厚1：2.5水泥砂浆7厚喷大白浆两道2厚(标准重量0.3kN/m2)4(做法及标准重量查找于《工民建专业毕业设计手册》)第二部分框架结构设计计算一确定柱、梁及板的尺寸：1-1．柱截面尺寸及柱高：1-1.1柱的截面尺寸:由房屋主体结构总高为21.9m，抗震设防烈度为七度。柱截面尺寸确定如下：即先估算柱轴向力N，然后由轴压比限制条件确定截面尺寸，查得λn=0.9（轴压比）。对办公楼上部结构的重量，按建筑面积为Pk=13KN/㎡估算。fc=14.3N/㎜2.底层边柱:N=1.3×13KN/㎡×（9/2）m×3.9m×5=1428.975KN=1.43×106NA=1.43×106N/（0.9×14.3N/㎜2）=1.11×105㎜2取b×h=400㎜×400㎜底层中柱:N=1.25×13KN/㎡×（12/2）m×3.9m×5=1901.25KN=1.902×106NA=1.902×106N/(0.9×14.3N/㎜2)=1.48×105㎜2取b×h=400㎜×400㎜为了便于计算所有柱的截面尺寸均取为b×h=400㎜×400㎜1-1.2.柱高的确定:底层高度：=600㎜+室内外高差+底层层高=600㎜+450㎜+3600㎜=4650㎜其中600㎜是假定基础顶面在室外地面以下600㎜处。其它层柱高等于层高，即3600㎜.51-2梁尺寸的确定：该工程定为纵横向承重，主要为横向承重，梁尺寸初步确定：1-2.1框架梁：KL1边跨:L=9000㎜h=(1/14~1/8)L=642.8~1125㎜取h=650㎜b=(1/3~1/2)h=217~325㎜取b=300㎜KL2中间跨=3000mmh=(1/14~1/8)L=214.3~375㎜综合考虑,取h×b=400mm×250mm1-2.2连系梁：LL开间为3900mm,(1/15~1/10)L=×260㎜~390㎜取h=390㎜考虑到连梁兼做过梁使用,取h×b=400mm×250mm1-2.3.梁的计算跨度:取中框架梁⑧轴为计算单元，如图3所示61-3.板的布置：屋面板、楼板均为预制钢筋混凝土空心板。规格为3900mm×900mm×120mm(重量为25kN/m3×0.12m=3kN/m2)二梁柱刚度计算（取一榀横向框架计算）假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。多层框架考虑为纵横向承重，主要为横向承重，为超静定结构，故在内力计算前，应预先估算梁，柱的截面尺寸及结构所采用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度。混凝土强度等级：梁用C30(Ec=3×107kN/㎡)柱用C30(Ec=3×107kN/㎡)结构计算简图如图22-1梁的线刚度计算：KL1：I1=123bh=6.9×103m4KL2：I2=123bh=1.33×103m4全现浇框架梁：a.中框架梁Ib2=2.0I2=2.67×103m4b.边框架梁Ib1=1.5I1=10.3×103m4边框架梁(b=0.3m.h=0.65m):跨度为9m，ib1=11bbclIE=9103.1010337=3.44×104kN·m7中框架梁（b=0.25m,h=0.65m）:跨度为3m，ib2=22bbclIE=31067.210337=2.67×104kN·m2-2柱的线刚度计算(b=0.4m,h=0.4m)第一层：柱高4.65m,Ic=123bh=124.04=2.1×103m4ic1=hEIc=65.4101.210337=1.4×104kN·m第二～五层：柱高3.6m,Ic=123bh=124.04=2.1×103m4ic2=hEIc=6.3101.210337=1.75×104kN·m2-3柱的侧移刚度计算见表2。对于高度小于50m,且高宽比h/b=21/62.4=0.344的建筑物，仅考虑梁柱弯曲变形引起的柱侧移刚度，忽略柱的轴向变形。表2柱的侧移刚度层号位置K=一般层）(2cbiiK=底层）(cbii底层）(25.0KK一般层）(2KKD=212hic(kN/m)柱的根数底层边柱2．460．664516026中柱4．360．764593632标准层边柱1．9660．496803726中柱3．490．63610306328对底层：边柱D=5160×26=134160中柱D=5396×32=172672总D=172692134160中边DD306832对标准层：边柱D=8037×26=208962中柱D=10306×32=329792总D=中边DD208962+329792=5387542-4柱反弯点高度计算。3210yyyyy第一层：边柱：n=5,,0,031yy4.144.3k=2.46,774.065.46.32,1=1，,13,j=1,60.00y,02y0yy=0.60中柱：n=5,,0,031yy36.44.167.244.3k，774.065.46.32，1=1，,13,j=1,55.00y,02y0yy=0.55第二层：边柱：n=5,,0,031yy966.1275.1244.3k,45.16.365.43,1=1，,12,j=2,50.00y,02y0yy0.50中柱：n=5,,0,031yy49.3275.12)16.244.3(k,45.16.365.43,1=1，,12,j=2,50.00y,02y0yy0.50第三层：边柱：9n=5,,0,031yy966.1275.1244.3k,12,1=1，13,j=3,,50.00y02y0yy0.50中柱：n=5，,0,031yy49.3275.12)16.244.3(k,,12,11,,13，j=3,02y,50.00y0yy0.50第四层：边柱：n=5,,0,031yy966.1275.1244.3k,12,1=1，13,j=4,45.00y，02y0yy0.45中柱：n=5,,0,031yy49.3275.12)16.244.3(k,12,1=1，13,j=4,50.00y，02y0yy0.50第五层：边柱：n=5,,0,031yy966.1275.1244.3k,12,1=1，13,j=5,40.00y02y0yy0.40中柱：n=5,,0,031yy49.3275.12)16.244.3(k,12,1=1，13,j=5,45.00y02y0yy0.45三.重力荷载标准值计算和水平地震作用计算3-1.等效重力荷载代表值（标准值）的计算10重力荷载代表值取上下两层各半的荷载重量恒载---取100%雪载---取50%楼面（屋面）---取等效均布活载50%-80%一般民用建筑取50%一般楼层取Gi=1.0恒+0.5活+1.0(柱、梁、墙)分层总计，上下各半。※第一层：楼面做法大理石面层20厚,水泥浆擦缝1：3硬性水泥砂浆30厚干合计1.16kN/m2预制空心钢筋混凝土楼板120厚合计3kN/m2预制板用水加10%火碱清洗油腻1：1：4水泥石灰砂浆中层8厚1：2.5水泥砂浆7厚喷大白浆两道2厚合计0.3kN/m2楼面恒载总计:4.46kN/m2楼梯间重量：1.3×楼面恒载×面积=1.3×4.46×(3.9×9×2+7.8×6.3)=692kN楼面恒载:4.46×[3.9×9×10+3.9×3×7+3.9×5.1+3.14×(3.92+32)/4+0.9×3-7.8×6.3]×2==4.46×(351＋81.9＋19.89＋19＋2.7-49.14)×2=3794.12kN楼面活载：走廊：3.9×3×14×2＋3.14×32/4×2×2+0.9×3×2×2=366.66kN厕所：(3.9×5.1+3.14×3.92/4)×2×2=127.32kN楼梯间：(3.9×9×2+7.8×6.3)×2=238.68kN办公室和大厅：3.9×9×14×2=982.8kN仓库：3.9×9×4×6=842.4kN结果：（366.66＋127.32＋238.68＋982.8+842.4）×0.5=1278.93kN柱：重(