某框架结构设计计算书

1某框架结构设计计算书1截面尺寸估算1L、2L为6600mm，987654,,,,,LLLLLL为3300mm，103,LL为2100mm。图1梁柱的截面尺寸纵梁4L、5L、7L、8L的截面尺寸为：12Lh==600，取650mm3hb==200,取250mm横梁1L、2L的截面尺寸为：12Lh==550取600mmb取250mm走廊梁取=×hb250mm×500mm现浇板厚取100mm。柱子的截面尺寸按层高确定：底层H=3000＋400＋500=3900mmb=(1/10-1/15)H=390-260mm按轴压比确定：cfNA≥=1.4×1.4×7.2×(3.3+2.1/2)×3×103/14.3=128780所以≥=hb359mm取hb==400mm柱子的高度：底层柱高h=3.0+0.4+0.5=3.9m（室内外高差为400mm，基础顶面距2外地面500mm）。二、三层柱子高h=3.0m2确定计算简图２.１取楼层的一榀框架进行计算。框架的计算单元如图2，绘出框架计算简图。２.2框架的线刚度计算框架梁、柱的混凝土取C30强度等级，在框架结构中，现浇楼面或预制楼板，但有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取05.1II=(0I为梁的截面惯性矩)，对中框架梁取02II=。左右边框架梁：左右i=LEI=3.0×710×2×1/12×0.2×36.0/6.6=3.3×410mkN•中跨梁：中i=LEI=3.0×710×2×1/12×0.2×0.33/2.1=3.05×410mkN•（单位）底层柱：底柱i=LEI=3.0×710×1/12×44.0/3.9=1.64×410mkN•其余层柱：余柱i=LEI=3.0×107×1/12×0.44/3.0=2.13×410mkN•令底层柱底柱i=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为左右i=3.3×410/1.64×410=2.0中i=3.05×410/1.64×410=1.8余柱i=2.13×410/1.64×410=1.3框架梁、柱子的线刚度作为以后计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。3荷载计算图233.1恒荷载标准值计算3.1.1屋面保护层：30厚C20细石混凝土1.02mkN憎水性保护层：80厚矿渣水泥0.08×14.5=1.162mkN防水层（柔性）：三毡四油铺小石子0.42mkN找平层：20厚水泥砂浆：0.02×17=0.342mkN结构层：100厚现浇混凝土板0.1×25=2.52mkN抹灰层：10厚混合砂浆0.01×17=0.172mkN合计：5.782mkN屋面均布恒荷载为：（7.2×9+0.5）×（6.6×2+2.1+0.5）×5.78=5942.82kN3.1.2标准层楼面水磨石楼面0.652mkN100厚结构层2.52mkN10厚抹灰层0.172mkN合计：3.322mkN卫生间、浴室楼、楼面小瓷砖地面0.552mkN100厚结构层2.52mkN10厚抹灰层0.172mkN合计：3.222mkN楼面恒载标准值两种荷载相差不大，为偏于安全，取3.322mkN计算。（7.2×9+0.5）×（6.6×2+2.1+0.5）×3.32=3425.38kN43.1.3屋面均布活载屋面为上人屋面，查《建筑结构荷载规范》得均布荷载标准值为2.02mkN，所以屋面均布荷载标准值为：（7.2×9+0.5）×（6.6×2+2.1+0.5）×2=2063.48kN3.1.4雪荷载标准值基本雪压为0.22mkN雪荷载标准值：Sk=rµS0查荷载规范：rµ=1Sk=0.22mkN故雪荷载标准值为（7.2×9+0.5）×（6.6×2+2.1+0.5）×0.2=206.35kN3.1.5楼面均布活载查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）楼面均布活载中：老人居室、幼儿活动室为2.02mkN，阅览室、会议活动室为2.02mkN，餐厅为2.52mkN，电梯机房为7.02mkN，浴室为2.02mkN，走廊、门庭、楼梯均为2.02mkN，为便于计算，居室中的隔墙，隔断统一不计，楼面均布活载统一偏大取2.52mkN。故楼面均布荷载为（7.2×9+0.5）×（6.6×2+2.1+0.5）×2.5=2579.35kN3.2柱子自重b×h=400mm×400mm柱子自重25×0.4×0.4=4mkN10厚抹灰砂浆0.01×4×0.4×17=0.27mkN合计：4.27mkN底层柱每根重3.9×4.27=16.65kN其余层柱每根重3.0×4.27=12.81kN3.3梁的自重5梁自重横梁：1L、2Lb×h=250mm×600mm横梁自重：0.25×0.6×25=3.0mkN10厚抹灰砂浆：0.01×（2×0.25+2×0.6）×17=0.27mkN合计：3.27mkN纵梁：4L、5L、7L、8Lb×h=250mm×650mm纵梁自重：0.25×0.65×25=4.1mkN10厚抹灰砂浆：0.01×（2×0.25+2×0.65）×17=0.31mkN合计：4.41mkN横梁每根重6.6×3.27=21.58kN纵梁每根重3.6×4.10=14.76kN走廊梁自重0.25×0.4×25=2.0mkN10厚抹灰0.01×2×17×（0.2+0.3）=0.17mkN合计：2.17mkN走廊梁每根自重2.1×2.17=4.20kN3.4墙体自重内外墙都采用加气混凝土砌块，外墙厚250mm，内墙厚200mm，墙体抹灰近似按加厚墙体考虑其重量。单位面积墙体自重外墙：0.29×6=1.742mkN内墙：0.24×6=1.442mkN底层纵墙：｛[（7200-400）×（3900-100）-2100×1800×2]×10+[（7200-400）×（3900-100）-900×900×4]×2+（7200-400）×（3900-100）-2100×1800-1100÷2700｝×1.74=429.94kN底层横墙：[（6.6×2+2.1-0.4×3）×（3.9-0.1）-1.5×1.5]×1.74=89.31kN内纵墙：（7.2-1.1-0.4）×（3.0-0.1）×18×1.44=428.46kN6内横墙：（6.6-0.4）×2.9×1.44×18=466.02kN二、三层外纵墙：[（6.8×2.9）-2.1×1.8×2]×12+（6.8×2.9-0.9×0.9×4）×3]×1.74=344.15kN外横墙：[（6.6×2+2.1-0.4×3）×（3.0-0.1）-1.5×1.5]×1.74=67.23kN内纵墙：（7.2-1.1-0.4）×（3.0-0.1）×18×1.44=428.46kN内横墙：（6.6-0.4）×2.9×1.44×18=466.02kN女儿墙自重：（15.3+64.8）×2×0.9×1.44=207.62kN3.5门窗自重取门窗自重标准值0.32mkN，木门0.152mkN（木门统一取1.0×2.12m）底层：[（2.1×1.8）×19+0.9×0.9×12]×0.3+1.0×2.1×40×0.15=26.67kN二、三层：[（2.1×1.8）×24+0.9×0.9×14]×0.3+1.0×2.1×56×0.15=48.26kN3.6荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括，楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵横梁自重，楼面上、下各半层的柱子及纵横墙体自重。将前述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下。第三层：5942.82+206.35×50%+23.54×36+21.58×18+4.2×10+21（12.81×40+344.15+67.23+428.46+466.02）+207.62=8440.63kN第二层：3425.38+2579.35×50%+23.54×36+21.58×18+4.2×10+12.81×40+344.15+67.23+428.46+466.02+48.26=7859.46kN第一层：3425.38+2579.35×50%+23.54×36+21.5818+1.67×10+1/2（16.65+12.81）×40+429.94+89.31+428.46+466.02+26.67=8022.50kN建筑物总重力荷载代表值∑=31iiG为（见图3）：8440.63+7859.46+8022.50=24500.63kN图374水平地震力作用下框架的侧移计算框架梁、柱的混凝土取C30等级，混凝土弹性模量cE=3×7102mkN。在框架结构中，现浇楼面或预制楼板，但有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取05.1II=(0I为梁的截面惯性矩)，对中框架梁取02II=。4.1横梁线刚度计算和柱线刚度计算见前“确定计算简图”部分。4.2横向框架柱的侧移刚度D值横向框架柱侧移刚度D值计算见下表18表1横向框架柱侧移刚度D值二、三层i=cbii2∑ii+=2α底层i=cbii∑ii++=25.0α212hiDc•=α根数边框架边柱3.3/1.64=2.010.62681004边框架中柱87.364.105.33.3=+0.74496264中框架边柱3.3/1.64=2.010.626810016中框架中柱87.364.105.33.3=+0.744962616底层∑D354520边框架边柱55.113.223.33.3=×+0.437124114边框架中柱98.213.222)05.33.3(=××+0.60170404中框架边柱55.113.223.33.3=×+0.4371241116中框架中柱98.213.222)05.33.3(=××+0.601704016二、三层∑D5890209按顶点位移法计算框架的自振周期1TT∆=07.1α式中：0α——基本周期调整系数。考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，取0α=0.6。T∆——框架的顶点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移，T∆是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假象框架顶点位移。然后由T∆求出1T，再用1T求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。表2横向框架顶点位移计算层次iG∑iGiD层间相对位移δ=iiiDG∑△i三8440.638440.635890200.01431128.0二7859.4616300.195890200.02990985.0一8022.5424322.633545200.06860686.01TT∆=07.1α==××1128.06.07.10.348s4.3横向地震作用计算在Ⅱ类场地，七度近震区，结构的特征周期gT和地震影响系数maxα为gT=0.35smaxα=0.12由于1T=0.342s14gT=1.4×0.35=0.49s所以不考虑顶点附加地震作用nδ=0结构横向总水平地震标准值10×=9.01)(TTFgEK∑=×3185.0iiMaxGα=KN08.253363.2432285.012.0)348.035.0(9.0=×××顶点附加水平地震作用ΔFn=nδEKF=0各层横向地震剪力计算见下表3，其中Fi=)1(31nEKjjjiiFHGHGδ−∑=表3各层横向地震作用及楼层地震剪力层次ihiHiGiiHG∑=31jjjiiHGHGiFiV三0.39.933.8415831660.49434.125134.1251二0.39.616.7834542300.32112.81346.2064一9.39.324.7997312880.18562.46808.2533横向框架各层水平地震作用的地震剪力见图44.4横向框架抗震变形验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见下表4层间弹性相对转角均满足要求。5501][=≤eeθθ图4114.5水平地震作用下，横向框架的内力分析以中框架为例进