一榀框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書1

. 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書1.截面尺寸估算圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖橫梁AB軸的截面尺寸為：h=L/12=6000/12=500mm，取500mmb=h/3=500/3=167mm，取250mm 橫梁BD軸的截面尺寸為： h=L/12=8000/12=666mm，取700mm b=h/3=700/3=233mm，取300mm縱梁1-2軸的截面尺寸為：h=L/12=8100/12=675mm，取700mm b=h/3=700/3=233mm，取300mm次梁的截面尺寸為：h=L/18=8100/12=450mm，取500mm b=h/3=500/3=167mm，取250mm 現(xiàn)澆板厚為： h=L/50=6000/50=120mm柱子的截面尺寸：按層高確定： 底層層高H =3900 mmb =(1/10-1/15)H =390-260 mm按軸壓比確定：可根據(jù)式估算。各層的平均荷載設(shè)計(jì)值近似取14 kN/m2，柱的負(fù)載面積為（4+3）8.1m2。由公式可得第一層柱截面面積為：AcN/fc1.414（4+3）8.13103/14.3=233144mm2 所以b=h482mm，第一、二層柱截面取b=h=500mm 第三層柱截面面積為：AcN/fc1.414（4+3）8.1103/14.3= 77714mm所以b=h278mm，取b=h=400mm柱子的高度：首層柱高3.9m，二、三層柱高3.6m2.框架結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖2.1 框架的線剛度計(jì)算取樓層中間的一榀框架進(jìn)行計(jì)算。框架的計(jì)算單元如圖 2，繪出框架計(jì)算簡(jiǎn)圖。圖2框架計(jì)算簡(jiǎn)圖框架梁、柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，計(jì)算梁的截面慣性矩：表1 橫梁線剛度ib計(jì)算表梁編號(hào)層次EcbhI0LEcI0/LEcI0/L（N/mm2）(mm)(mm)(mm4)(mm)(N.mm)(N.mm)中框架AB133.00E+0425050026041666676000130208333332.60E+10BD133.00E+04300700857500000080003.22E+106.43E+10邊框架AB133.00E+04250500260416666760001.30E+101.95E+10BD133.00E+04300700857500000080003215625000048234375000注：為梁剛度調(diào)整系數(shù)表2 柱線剛度ic計(jì)算表層次hc(mm)Ec（N/mm2）bh(mm2)Ic(mm4)EcIc/ hc(N.mm)139003.01045005005.211094.011010236003.01045005005.211094.341010336003.01044004002.131091.781010表3 梁柱相對(duì)線剛度i計(jì)算（底層柱ic=1.0）中框架iab0.65邊框架iab0.048ibd1.60ibd1.20i21.08i21.083i30.44i30.443. 荷載計(jì)算3.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 3.1.1 屋面恒載（上人）20厚水泥砂漿找平層 150厚水泥蛭石保溫層 120厚鋼筋混凝土板 20厚石灰砂漿 合計(jì) 屋面均布恒荷載為： 3.1.2 樓面恒載：瓷磚地面（包括水泥粗砂打底） 120厚鋼筋混凝土板 20厚水泥砂漿 合計(jì) 樓面均布恒荷載為： 3.1.3 屋面活載： 屋面為上人屋面，查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范得均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.0kN/m2，所以屋面均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：3.1.4樓面活載：查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范樓面均布活載中：辦公室、閱覽室、會(huì)議活動(dòng)室為2.0kN/m2，餐廳為2.5kN/m2，走廊、門庭、樓梯為2.5kN/m2，為便于計(jì)算，居室中的隔墻，隔斷統(tǒng)一不計(jì)，樓面均布荷載統(tǒng)一偏大取為2.5kN/m2。所以樓面均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：3.1.5 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 基本雪壓為0.4kN/m2 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范得： 故雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 3.2 梁、柱、墻、窗、門重力荷載計(jì)算梁、柱可根據(jù)截面尺寸、材料容重及粉刷等計(jì)算出單位長(zhǎng)度上的重力荷載。具體計(jì)算過(guò)程從略，計(jì)算結(jié)果見表3所示：表4 梁、柱恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值構(gòu)件b(m)h(m)(kN.m-3)(kN.m-1)g(kN.m-1)L(m)nGi(kN)梁120.30.7250.3405.598.112543.35梁BD0.30.7250.345.5985223.60梁AB0.250.5250.2553.3865101.40次梁0.250.5250.2553.388.14109.512G977.861層柱0.50.5250.346.59 3.915385.52 2層柱0.50.5250.346.59 3.615355.86 3層柱0.40.4250.2724.27 3.615230.69 注：1)表中為10mm厚水泥砂漿抹灰的線密度；g表示單位長(zhǎng)度構(gòu)件重力荷載；n為構(gòu)件數(shù)量 2）梁長(zhǎng)度取計(jì)算長(zhǎng)度；柱高取層高。內(nèi)外墻都采用空心砌塊，外墻厚250mm，內(nèi)墻厚200mm，墻體抹灰近似按加厚墻體考慮其重量。單位面積墻體自重： 外墻： 0.296=1.74kN/m2 內(nèi)墻： 0.246=1.44kN/m2 女兒墻：（8.14+6+8）21.440.8=106.91kN 23層墻體： 外墻：(8.14+6+8) 23.6-8222-21.22 1.74=461.59kN 內(nèi)墻：(8.124+632)3.6-4212.1 1.44=498.36kN 首層墻體： 外墻：(8.14+14) 23.9-7222-32-21.22 1.74=513.51kN 內(nèi)墻：(8.124+632)3.9-4212.1 1.44=541.90kN3.3 荷載分層總匯由建筑抗震規(guī)范第5.1.3條可知，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和：頂層重力荷載代表值包括，屋面恒載，50%屋面雪荷載，縱橫梁自重，半層柱自重，半層墻體自重。其他層重力荷載代表值包括，樓面恒載，50%樓面活載，縱橫梁自重，樓面上、下各半層的柱子及縱橫墻體自重。將前述分項(xiàng)荷載相加，得集中于各層樓面的重力荷載代表值如下。第三層：G3=106.91+（461.59+498.36）0.5+181.440.5+230.690.5+2036.66 +977.86 =3809.01kN（屋面恒載占53.46%）第二層：G2=1791.72+461.59+498.36+11340.5+（230.69+355.86）0.5+977.86 =4591.53 kN（樓面恒載占39.02%，樓面活載占12.35%）第一層：G1=1791.72+（461.59+498.36）0.5+（513.51+541.9）0.5 +11340.5+（355.86+385.52） 0.5 +977.86 =4716.69kN（樓面恒載占37.99%，樓面活載占12.02%）建筑物總重力代表值G=G1+G2+G3=13117.23kN圖3重力荷載代表值4. 水平地震力作用下框架的側(cè)移計(jì)算框架梁、柱的混凝土取C30等級(jí)，混凝土的彈性模量為Ec=3107kN/m2。4.1 梁、柱線剛度計(jì)算詳見章節(jié)1.2.1，此處不再贅述。4.2 橫向框架柱的側(cè)移剛度D值橫向框架柱的側(cè)移剛度D值的計(jì)算見下表5表7：表5 底層橫向框架柱的側(cè)移剛度D值編號(hào)根數(shù)邊框架邊柱1-A / 5-A0.480.3912548.2021-D / 5-D1.200.5316810.322邊框架中柱1-B / 5-B1.690.5918764.642中框架邊柱2-A / 3-A / 4-A0.650.4313717.0032-D / 3-D / 4-D1.600.5818457.583中框架中柱2-B / 3-B / 4-B2.250.6420466.463D254169.5215表6 二層橫向框架柱的側(cè)移剛度D值編號(hào)根數(shù)邊框架邊柱1-A / 5-A0.450.187381.4221-D / 5-D1.110.3514354.502邊框架中柱1-B / 5-B1.560.4317618.732中框架邊柱2-A / 3-A / 4-A0.600.239274.0932-D / 3-D / 4-D1.480.4217103.023中框架中柱2-B / 3-B / 4-B2.080.5120496.373D219329.7915表7 三層橫向框架柱的側(cè)移剛度D值編號(hào)根數(shù)邊框架邊柱1-A / 5-A1.090.355836.2821-D / 5-D2.710.579475.852邊框架中柱1-B / 5-B3.810.6510796.272中框架邊柱2-A / 3-A / 4-A1.460.426959.2332-D / 3-D / 4-D3.610.6410600.403中框架中柱2-B / 3-B / 4-B5.080.7111812.523D140333.3015將上述不同情況下同層框架側(cè)移剛度相加，即得框架各層層間側(cè)移剛度Di。由上表可見，D1/D2=254170/219330 =1.160.7，故該框架為橫向規(guī)則框架。按頂點(diǎn)位移法計(jì)算框架的自振周期式中：a 0 基本周期調(diào)整系數(shù)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)取a 0 =0.75。 T 框架的頂點(diǎn)位移。在未求出框架的周期前，無(wú)法求出框架的地震力及位移，T是將框架的重力荷載視為水平作用力，求得的假想框架頂點(diǎn)位移。然后由 T求出T1，再用T1求得框架結(jié)構(gòu)的底部剪力，進(jìn)而求出框架各層剪力和結(jié)構(gòu)真正的位移。表8 橫向框架頂點(diǎn)位移計(jì)算層次Gi（kN）Gi（kN）Di（N/mm）層間相對(duì)位移Gi /Di（mm）層間位移（m）三3809.003809.00140333.300.0270.11二4591.528400.53219329.790.0380.089一4716.6813117.22254169.520.0510.051將T=0.117m代入，得出T1=0.407s4.3 橫向地震作用計(jì)算本方案結(jié)構(gòu)高度小于40m，質(zhì)量和剛度沿高度分布較均勻，可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用。因?yàn)槭嵌噘|(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，所以設(shè)防烈度按8度考慮，場(chǎng)地土類對(duì)應(yīng)的特征周期值為Tg=0.45s，水平地震影響系數(shù)最大值，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05，T1Tg因?yàn)?.4Tg=1.40.45=0.63T1=0.407，所以不用考慮頂部附加水平地震作用。各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用：表9 各質(zhì)點(diǎn)橫向水平地震作用及樓層地震剪力計(jì)算表層次Hi（m）Gi（kN）GiHi（kN）Fi（kN）Vi （kN）三11.13809.0042280.000.44793.01793.01二7.54591.5234436.460.36645.901438.91一3.94716.6818395.080.19345.021783.94各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用及樓層地震剪力沿房屋高度的分布如下圖4：圖4a縱向水平地震作用分布圖4b層間剪力分布4.4 橫向框架抗震變形計(jì)算水平地震作用下的位移驗(yàn)算-水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)的層間位移i和頂點(diǎn)位移i按下式計(jì)算： ，各層的層間彈性位移角，計(jì)算結(jié)果如表8。表10 橫向水平地震作用下的位移驗(yàn)算層 次層間剪力Vi(kN）層間剛度Di （N/mm）層間相對(duì)位移iVi /Di（mm）層間位移i（mm）hi （mm）三793.01140333.300.00560.0193.6637.06二1438.91219329.790.00650.0133.6548.73一1783.94254169.520.00700.00703.9555.65由表可見，最大層間彈性位移角發(fā)生在第二層，其值1/549，等于1/550,滿足要求,其中/h=1/550是由彈性層間位移角限值查得。4.5 橫向框架水平地震作用下內(nèi)力計(jì)算以3軸線框架內(nèi)力計(jì)算，其余框架計(jì)算從略?？蚣苤思袅皬澗匕聪率接?jì)算： ； ；梁端彎矩、剪力及柱軸力分別按下式計(jì)算： ； ； ；經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)修正值表知： 文中所有柱子均無(wú)需修正。計(jì)算結(jié)果見表9。表11a梁柱內(nèi)力計(jì)算表-柱剪力與反彎點(diǎn)柱層次Hi（m）Vi （kN）Di（N/mm）Di（N/mm）Di /Di剪力Vij（kN）反彎點(diǎn)y0A軸柱三3.6793.016959.23140333.300.04939.320.42二3.61438.919274.09219329.790.04260.840.45一3.91783.9413717.00254169.520.05396.270.7B軸柱三3.6793.0111812.52140333.300.08466.750.5二3.61438.9120496.37219329.790.093134.460.5一3.91783.9420466.46254169.520.080143.640.59D軸柱三3.6793.0110600.40140333.300.07559.900.45二3.61438.9117103.02219329.790.077112.200.47一3.91783.9418457.58254169.520.072129.540.62表11b 梁柱內(nèi)力計(jì)算表-柱彎矩層數(shù)A軸柱B軸柱D軸柱Vij（kN）(kNm)(kNm)Vij（kN）(kNm)(kNm)Vij（kN）(kNm)(kNm)一層96.27262.83112.64143.64330.53229.69129.54313.24191.99二層60.8498.56120.46134.46242.04242.04112.20189.85214.08三層39.3259.4682.1166.75120.15120.1559.9097.04118.60表11c 梁柱內(nèi)力計(jì)算表-梁剪力與彎矩層數(shù)AB軸梁BD軸梁VL（kN）MA(kNm)MB(kNm)VL（kN）MB(kNm)MD(kNm)一層57.86211.20135.9689.70335.77381.84二層47.38179.93104.3971.11257.80311.12三層19.4582.1134.6325.5185.52118.60表11d 梁柱內(nèi)力計(jì)算表-柱軸力層數(shù)D軸柱NL（kN）B軸柱NL（kN）A軸柱NL（kN）一層186.33-67.68-124.70二層96.63-29.78-66.84三層25.51-6.05-19.455.橫向框架內(nèi)力計(jì)算圖5a框架彎矩圖圖5b梁端剪力及柱軸力圖5.1計(jì)算單元取3軸線橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元寬度為8.1m，如圖9所示。由于房間內(nèi)布置有