多层框架结构设计计算书A

结构设计计算书设计题目：多层框架结构设计。设计资料：设计资料见设计任务书。第一章荷载计算1.1、结构选型1..1.1结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构（纵横向承重框架）体系。1.1.2其它结构选型：（1）.屋面结构：采用混凝土现浇楼板，不上人屋面；（2）.楼面结构：采用混凝土现浇楼板；（3）.楼梯结构；采用混凝土板式楼梯；（4）.基础梁：采用钢筋混凝土基础梁；（5）.基础：采用钢筋混凝土柱下独立基础。1.2、结构布置：标准层楼面及屋面结构布置见结构施工图。1.3、框架结构荷载计算：选取②为框架计算单元。1.3.1确定框架的计算简图：假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面行心之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二层楼面，其基顶标高根据地质条件室内外高差（-0.450m）等定为-0.950m，标准层柱高均为3.60m，底层柱高为3.9m，顶层柱高为4.2m.由以上条件画出框架结构计算简图如图所示：1.3.2框架梁柱线刚度计算：材料选用：框架梁、柱：C35混凝土Ec＝3.15×104N/mm横向框架梁尺寸确定：因为梁高应为跨度的1/15～1/10，b=(1/3～1/2)h对于边跨(AB、CD跨)梁取h=700mm，b=300mm对于边跨(BC跨)梁取h=450mm，b=300mm纵向框架梁尺寸确定：取h=7.2m/12=0.6m=600mm，b=250mm框架柱:上层柱计算高度H0=1.25H=1.25×4.2=5.25m,底层柱计算高度H0=1.0H=1.0×（3.9+0.5+0.45）=4.85m，由H0/b≦30，H0/h≦25，初选柱子截面为b×h=500mm×600mm对于抗震设防烈度为7度，房屋高度为26.55m＞24m，即抗震等级为二级的框架结构。框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算：CA≥cNfN（2-1）N=EFg·n（2-2）式中：N—柱组合的轴压比设计值；F—按简支状态计算的柱的负载面积；Eg—折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取12~15kN/m2；—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱.取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；n—验算截面以上楼层层数；CA—柱截面面积；cf—混凝土轴心抗压强度设计值；N—框架柱轴压比限值，对一级、二级和三级抗震等级分别取0.7，0.8和0.9。该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值N=0.8，各层的重力何在代表值近似取12kN/㎡，由结构平面布置图可知边柱及中柱的负载面积分别为275.32.7m和2)35.175.3(2.7m。由式（2-1）得第一层柱截面面积为边柱23220689)7.168.0/(7101275.32.73.1mmAca=470mm中柱23300137)7.168.0/(71012)35.175.3(2.73.1mmAca=548mm其他层柱子按公式（2-1）估算如果柱截面取为正方形，则边柱和中柱的截面尺寸:500mm600mm。梁柱线刚度计算：考虑现浇板的作用，中框架梁截面惯性矩取20I横向框架梁：边跨梁：边跨梁i=2EI/L＝E7.57.03.01212c3＝22.867×104Ec=72031mkN中跨梁：中跨梁i＝2EI/L＝c3E2.745.03.01212＝16.875×104Ec=53156mkN底层柱：底层柱i＝EI/H＝c3E4.856.05.0121＝18.557×104Ec=58454mkN标准层柱：标准层柱i＝EI/H＝c3E3.66.05.0121＝25.000×104Ec=78750mkN顶层柱：顶层柱i＝EI/H＝c3E4.26.05.0121＝21.429×104Ec=67500mkN令中跨梁'i=1,则其余各杆的相对线刚度为：335.1875.16867.22'边跨梁i100.1875.16557.18'底层柱i481.1875.16000.25'标准层柱i270.1875.16429.21'顶层柱i一、荷载计算：1、恒载标准值计算（1）屋面框架梁线荷载标准值：由《中南地区通用建筑标准设计》05ZJ001知：屋161.822kN/m100mm厚现浇钢筋混凝土楼板0.10×25＝2.502/mkN10mm厚纸筋石灰粉平0.010×16＝0.162/mkNV型轻钢龙骨吊顶0.25kN/㎡屋面恒载合计：4.73kN/m2边跨(BC、DE跨)框架梁自重及粉刷：（0.7-0.1）×（0.3×25+2×0.02×17）=4.908kN/m中跨(CD跨)框架梁自重及粉刷：（0.45-0.10）×（0.3×25+2×0.02×17）=2.863kN/m故，作用在顶层框架梁上的线荷载为：12BCg=12DEg=4.908kN/m12CDg=2.863kN/m22BCg=22DEg=4.73×3.6=17.028kN/m22CDg=4.73×2.7=12.771kN/m（2）楼面框架梁线荷载标准值：由《中南地区通用建筑标准设计》05ZJ001知：楼6：0.6kN/m2100mm厚现浇钢筋混凝土楼板0.10×25＝2.50kN/m210厚纸筋石灰粉平16×0.01=0.16kN/㎡V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/㎡楼面恒载合计：3.51kN/m2边跨(BC、DE跨)框架梁自重及粉刷：4.908kN/m中跨(CD跨)框架梁自重及粉刷：2.863kN/m边跨(BC、DE跨)填充墙自重及粉刷：（3.6-0.5）×（0.2×5.5+2×0.02×17）=5.518kN/m故，作用在一至五层框架梁上的线荷载为：12BCg=12DEg=4.908+5.518=10.426kN/m12CDg=2.863kN/m22BCg=22DEg=3.51×3.6=12.636kN/m22CDg=3.51×2.7=9.477kN/m作用在第六层框架梁上的线荷载为：12BCg=4.908kN/m12DEg=4.908+5.518=10.426kN/m12CDg=2.863kN/m22BCg=22DEg=3.51×3.6=12.636kN/m22CDg=3.51×2.7=9.477kN/m（3）屋面框架节点集中荷载标准值：檐沟自重及粉刷（为计算简便取其重度为263/mkN）0.06457×26＝1.679kN/m纵向框架梁自重及粉刷：（0.60-0.10）×（0.25×25+2×0.02×17）=3.465kN/mL-1自重及粉刷：（0.50-0.10）×（0.20×25+2×0.02×17）=2.272kN/m顶层边节点荷载=梁自重+檐沟自重+板传来的荷载1P=（3.465+1.679）×7.2+2.272×7.5×0.5+4.73×（21×3.6×1.8×2+8.125.79.3）=124.737KN由于边梁不偏心，偏心弯矩仅由檐沟引起，故可不考虑其影响，按无偏心计算。顶层中节点荷载=梁自重+板传来的荷载2P=3.465×7.2+2.272×7.5×0.5+4.73×（21×3.6×1.8×2+8.125.79.3+35.122.75.4）=150.003KN2M=2P×2e=150.003×225.060.0=26.25kN·m（4）楼面框架节点集中荷载标准值：纵向框架梁自重及粉刷：（0.60-0.10）×（0.25×25+2×0.02×17）=3.465kN/mL-1自重及粉刷：（0.50-0.10）×（0.20×25+2×0.02×17）=2.272kN/m铝合金窗自重：0.4×2.1×2.0=1.680kN窗下墙自重及粉刷：（0.20×5.5+2×0.02×17）×1.0×（7.2-0.5）=11.926kN窗边墙自重及粉刷：（0.20×5.5+2×0.02×17）×（7.2-0.5-2.1×2）×2.0=8.900kNL-1上隔墙自重及粉刷：（0.20×5.5+2×0.02×17）×（3.6-0.5）=5.518kN/m框架柱自重及粉刷：0.5×0.6×25×（3.6-0.1）+0.02×17×（3.6-0.1）×[2×(0.5+0.6)-0.2×2]=28.392kN一至五层边节点荷载=梁自重+墙自重+窗自重+柱自重+板传来的荷载：1P=3.465×7.2+2.272×7.5×0.5+11.926+8.9+1.680×2+28.392+5.518×7.2÷4+3.51×（21×3.6×1.8×2+8.125.79.3）=154.736kN由于边梁不偏心，按无偏心计算。纵向框架梁自重及粉刷：3.465kN/mL-1自重及粉刷：2.272kN/m木门自重：0.2×1.5×2.1=0.630kN框架柱自重及粉刷：28.392kN高窗自重：0.4×0.9×0.9×2=0.648kNL-1上隔墙自重及粉刷：（0.20×5.5+2×0.02×17）×（3.6-0.5）=5.518kN/m扣除门、窗洞墙体自重及粉刷：（0.2×5.5+2×0.02×17）×[（7.2-0.5）×（3.6-0.6）-1.5×2.1-0.9×0.9×2]=27.287kN一至五层中间节点荷载=梁自重+墙自重+门自重+柱自重+板传来的荷载：2P=3.465×7.2+2.272×7.5×0.5+0.630+28.392+0.648+5.518×7.2÷4+27.287+3.51×（21×3.6×1.8×2+8.125.79.3+35.122.75.4）=186.835kN2M=2P×2e=186.835×225.060.0=32.70kN·m六层边节点荷载=梁自重+墙自重+窗自重+柱自重+板传来的荷载：EP=3.465×7.2+2.272×7.5×0.5+11.926×0.16.1+8.9+1.680×2+28.392×1.06.31.02.4+5.518×5.06.35.02.4×7.2÷4+3.51×（21×3.6×1.8×2+8.125.79.3）=168.681kNBP=3.465×7.2+2.272×7.5×0.5+11.926×0.16.1+8.9+1.680×2+28.392×1.06.31.02.4+3.51×（21×3.6×1.8×2+8.125.79.3）=156.826kN由于边梁不偏心，按无偏心计算。纵向框架梁自重及粉刷：3.465kN/mL-1自重及粉刷：2.272kN/m木门3M自重：0.2×1.5×2.1=0.630kN防火门自重：0.2×1.8×2.1=0.756kN框架柱自重及粉刷：28.392kN高窗自重：0.4×0.9×0.9×2=0.648kNL-1上隔墙自重及粉刷：（0.20×5.5+2×0.02×17）×（4.2-0.5）=6.586kN/mD轴扣除门洞墙体自重及粉刷：（0.2×5.5+2×0.02×17）×[（7.2-0.5）×（4.2-0.6）-1.5×2.1-0.9×0.9×2]=34.443kNC轴扣除门洞墙体自重及粉刷：（0.2×5.5+2×0.02×17）×[（7.2-0.5）×（4.2-0.6）×2-1.8×2.1-0.9×0.9×6]÷2=35.244kN六层中间节点荷载=梁自重+墙自重+门自重+柱自重+板传来的荷载：DP=3.465×7.2+2.272×7.5×0.5+0.630+28.392×1.06.31.02.4+0.648+5.518×5.06.35.02.4×7.2÷4+34.443+3.51×（21×3.6×1.8×2+8.125.79.3+35.122.75.4）=200.781kNDM=DP×2e=200.781×225.060.0=35.14kN·mCP=3.465×7.2+2.272×7.5×0.5+0.756×0.5+28.392×1.06.31.02.4+0.648×1.5+35.244+3.5