四层框架结构设计计算书实例.docx
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四层框架结构设计计算书实例
多层框架设计实例
某四层框架结构，建筑平面图、剖面图如图1所示，试采用钢筋混凝土全现浇框架结构设
计。
1．设计资料
（1）设计标高：
室内设计标高±0.000相当于绝对标高4.400m，室内外高差600mm。
（2）墙身做法：
墙身为普通机制砖填充墙，M5水泥砂浆砌筑。
内粉刷为混合砂浆底，
纸筋灰面，厚20mm，“803”墙涂料两度。
外粉刷为内1：
3水泥砂浆底，厚20mm，马赛克
贴面。
（3）楼面做法：
顶层为20mm厚水泥砂浆找平，5mm厚1：
2水泥砂浆加“107胶”水着色
粉面层；底层为15mm厚纸筋面石灰抹底，涂料两度。
（4）屋面做法：
现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层（檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向
中间找坡），1：
2水泥砂浆找平层厚20mm，二毡三油防水层。
（5）门窗做法：
门厅处为铝合金门窗，其它均为木门，钢窗。
（6）地质资料：
属Ⅲ类建筑场地，余略。
（7）基本风压：
（地面粗糙度属B类）。
（8）活荷载：
屋面活荷载
，办公楼楼面活荷载
，走廊楼面活
荷载
图1
。
某多层框架平面图、剖面图
2．钢筋混凝土框架设计
（1）结构平面布置如图
2所示，各梁柱截面尺寸确定如下。
图2结构平面布置图
边跨（AB、CD）梁：
取
中跨（BC）梁：
取
边柱（A轴、D轴）连系梁：
取
中柱（B轴、C轴）连系梁：
取
柱截面均为
现浇楼板厚100mm。
结构计算简图如图3所示。
根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，由此求
得底层层高为4.3m。
各梁柱构件的线刚度经计算后列于图3。
其中在求梁截面惯性矩时考虑
到现浇楼板的作用，取
（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）
。
边跨（
AB、CD）梁：
（其他梁、柱的线刚度计算同上，略）
图3结构计算简图（图中数字为线刚度）
（2）荷载计算
1）恒载计算
①屋面框架梁线荷载标准值：
20mm厚水泥砂浆找平
100厚～140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩
100厚现浇钢筋混凝土楼板
15mm厚纸筋面石灰抹底
屋面恒荷载
边跨（AB、CD）框架梁自重
梁侧粉刷
中跨（BC）框架梁自重
梁侧粉刷
因此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为：
②楼面框架梁线荷载标准值
荷载计算同上（略），作用在中间层框架上的线荷载为：
③屋面框架节点集中荷载标准值
边柱连系梁自重
梁侧粉刷
1m高女儿墙自重
墙侧粉刷
连系梁传来屋面自重
顶层边节点集中荷载
中柱连系梁自重
梁侧粉刷
连系梁传来屋面自重
顶层中节点集中荷载
④楼面框架节点集中荷载标准值
（荷载计算方法同上
具体计算过程略
）
中间层边节点集中荷载：
中间层中节点集中荷载：
恒荷载作用下的结构计算简图如图
4所示：
图4图5
2）活荷载计算
活荷载作用下的结构计算简图如图5所示。
图中各荷载值计算如下：
3）风荷载计算
风荷载标准值计算公式为
因结构高度小于
30m，可取
；对于矩形截面
；
可查荷载规范，
当查得的
时，取
。
将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，
计算过程如表
1所示。
表
1为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图
6所示。
表1风荷载计算
层次
A/
Pw/kN
1
1.0
1.3
13.4
1.10
0.55
10.14
9.64
2
1.0
1.3
10.2
1.01
0.55
12.48
8.92
3
1.0
1.3
7.0
1.00
0.55
12.48
8.92
4
1.0
1.3
3.8
1.00
0.55
13.65
9.76
图6风荷载作用下的计算简图
（3）内力计算
1）恒荷载作用下的内力计算
恒荷载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法（具体计算过程略），在恒荷载作用下
结构的弯矩图、剪力图和轴力图见图7～图9。
图7在恒荷载作用下结构的弯矩图（单位：
）
图8在恒荷载作用下结构的剪力图（单位：
kN）
图9在恒荷载作用下结构的轴力图（单位：
kN）
2）活荷载作用下的内力计算
活荷载作用下的内力计算也采用分层法，考虑到活荷载分布的最不利组合，各层楼层活荷
载布置可能如图10所示的几种组合形式。
计算结果见图10（仅表示出标准层在活荷载作用下的弯矩图）。
图10标准层在活荷载作用下的弯矩图
（3）活荷载作用下的内力计算
活荷载作用下的结构计算简图见图6，内力计算采用
作用下框架弯矩图如图12所示，框架轴力图和剪力图如图
D值法，计算过程见图
13所示。
11。
风荷载
剪力各层分配（单位：
kN）各柱反弯点及柱端弯矩（单位：
kN）
图11D值法计算过程
图12在风荷载作用下结构的弯矩图（单位：
）
图13图14
在风荷载作用下结构的剪力图、轴力图（单位：
kN）
（4）内力组合
根据内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为
梁端、柱边及跨中。
由于对称性，每层有5个控制截面，即图14中的1、2、3、4、5号截
面，表2给出了第二层梁的内力组合过程；柱则分为边柱和中柱（即A柱、B柱），每个柱
每层有两个控制截面，以图14中第二层为例，控制截面为3、4号截面。
表3给出了二层柱
的内力组合过程。
表2二层梁内力组合
表3第二层柱内力组合
M＝－71.45kNmM·＝107.95kNmM·＝－75.79kNm·
V＝103.69kNV＝－108.02kN
（5）截面计算
1）梁的设计
以第二层梁AB为例，其最不利的组合内力如图
①正截面强度计算：
梁的截面尺寸为500mmx250mm。
C20时，梁的混凝土保护层最小厚度为30mm。
15所示。
故设
，则
，
。
对于梁端，不考虑现浇混凝土板的作用。
梁端A：
（满足要求）
选用316，。
梁端B：
计算公式同上，计算过程略。
计算结果：
选用316，。
对于梁中截面，考虑混凝土现浇板翼缘受压，按T形梁计算。
翼缘计算宽度取
属于第一类型的T形截面。
（满足要求）
选用320，。
②斜截面强度计算
取较大设计剪力V＝－108.02kN。
验算截面尺寸
（截面符合要求）
验算是否需要计算配置箍筋
故需要配置箍筋。
若选用φ8@200,
（满足要求）
配箍率
最小配箍率（满足
要求）
2）柱的设计
以第二层A轴线柱为例。
其最不利组合如图16所示。
A4M＝60.59kNm·
V＝500.06kN
A3M＝63.70kNm·
V＝500.06kN
柱的截面尺寸为300mmx450mm。
①受力纵筋的计算
柱的计算长度
柱端A4：
；
先按大偏心受压情况计算
选用216，。
柱端A3：
计算公式同上，计算过程略。
计算结果：
选用216，。
②抗剪强度计算
。
故可按构造要求配置箍筋，取φ8@200。
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