框架结构课程设计课设实例Word下载.docx
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，计算可知柱截面面积满足：
故底层柱可按构造采用
矩形截面，截面面积为
，满足轴压比要求。
考虑到施工方便，整个结构1-6层柱截面不发生改变。
配电室部分仅一层，荷载较小，按构造亦取
设计。
（2）梁截面尺寸
框架梁截面高度按跨度的
，估算进行确定且不小于400mm。
主结构框架梁长跨跨度为3.9m，短跨跨度为3.2m，主梁高度可在217mm~390mm之间取值，本设计取400满足条件。
框架梁的宽度可取
，且不宜小于200mm，为达到结构美观，本设计梁宽取墙宽取240mm，故主结构梁截面取为
配电室部分长跨方向跨度7.5m，主梁高度在417~750之间，取为600mm，宽度取为300mm，故主梁截面尺寸为
短跨方向跨度4.2m，为方便截面尺寸亦取为
（3）楼板厚度
楼板混凝土强度等级也采用C30。
楼板体系为梁式楼板，对主体结构部分楼板按双向板计算，楼板厚度可按短跨的
进行估算。
短跨为3200mm，板厚取100mm，满足《混凝土结构设计规范》要求。
配电室部分跨度较大，可适当增加楼板厚度，取120mm。
二荷载计算
2.1可变荷载标准值选用（kN/㎡）
名称
荷载
卧室、餐厅起居室
厨房、卫生间
楼梯
悬挑阳台
自行车库
上人屋面
不上人屋面
2.0
2.5
0.5
本工程
选用
√
2.2.上部结构永久荷载标准值
材料容重取值:
砼24kN/m3，水泥砂浆20kN/m3，板底粉刷层17kN/m3。
（一）楼面荷载
•首层:
卧室、起居室、书房：
100厚砼板24x0.10=2.40kN/m2
板面装修荷载（板面25mm厚水泥砂浆、20厚大理石面板）
0.025x20+0.02x28=1.06kN/m2
20厚板底粉刷或吊顶
0.02x17=0.34kN/m2
恒载合计3.8kN/m2
厨房、普通卫生间：
板面装修荷载（30厚C20细石砼掺3%防水剂、找坡层、20厚大理石面板）
0.030x20+0.50+0.02x28=1.56kN/m2
恒载合计4.30kN/m2
门厅、电梯间：
板面装修荷载（板面60厚水泥砂浆）
0.060x20=1.20kN/m2
恒载合计3.94
•标准层:
恒载合计3.80kN/m2
100厚砼板24x0.10=2.4kN/m2
阳台：
100厚砼板24x0.10=2.40kN/m2
（二）屋面荷载
主结构，坡屋面（由上至下）：
英红瓦0.55kN/m2
挂瓦条0.15kN/m2
纤维织物一层0.30kN/m2
20厚挤塑板保温层0.40kN/m2
SBS改性沥青防水卷材一道0.30kN/m2
20厚水泥砂浆找平0.40kN/m2
2cm底粉刷0.40kN/m2
100厚砼屋面2.40kN/m2
恒载合计4.98kN/m2
配电室，非上人平屋面（由上至下）：
20厚水泥砂浆粉刷保护0.50kN/m2
纤维织物隔离层0.30kN/m2
25厚挤塑板保温层0.50kN/m2
SBS防水层0.30kN/m2
20厚水泥砂浆找平层0.40kN/m2
找坡层0.50kN/m2
2cm底粉刷0.40kN/m2
120厚砼屋面2.88kN/m2
恒载合计5.78kN/m2
（三）墙体荷载
多孔粘土砖
混凝土小型空心砌体
加气混凝土砌块
容重（湿）（kN/m3）
16
15.9
8.5
两侧粉刷重（kN/㎡）
0.68
2x0.02x17=0.68
墙厚
0.24
0.12
0.25
0.20
墙重+粉刷（kN/㎡）
16×
0.24+0.68=4.52
0.12+0.68=2.6
15.9×
0.24+0.68=4.50
0.12+0.68=2.59
8.5×
0.25+0.68=2.8
0.2+0.68=2.4
0.12+0.68=1.7
门洞折减系数（0.8）
墙重/米（kN/m）
墙高2.8-0.4=2.4m
4.5×
0.8×
2.4=8.6
2.6×
2.4=5.0
4.50×
2.1×
2.4=4.0
2.8×
2.4=5.4
2.4×
2.4=4.61
1.7×
2.4=3.3
墙高1.85+0.55-0.40=2.0m
2.0=7.2
2.0=4.16
2.0=3.36
2.0=4.48
2.0=3.84
2.0=2.72
本工程使用
（四）阳台女儿墙、栏板：
板厚：
240mm
板高900mm：
永久荷载=（24×
0.24×
0.9＋0.68×
0.9）×
1.2=6.9552kN/m
栏板抗弯计算:
水平设计荷载：
P=0.5kN/m×
1.4=0.7kN/m
设计弯矩：
M=0.7×
0.9=0.63kN-m/m
构造配筋：
0.15%×
h0×
1000=338mm2/m
七.楼板配筋计算：
1．楼板3.20×
3.90m板，板厚h＝150mm，L1/L2=3.2÷
3.9=0.82
q=3.8+2.0=5.8KN/m2,
ql2=5.8x3.22=59.4kN
板200厚,C35，fy=300
查《钢筋混凝土受弯板按裂缝宽度、承载力要求配筋计算表》，Φ14@150满足强度及抗裂要求。
3.风荷载计算
上海地区50年一遇基本风压为0.5kN/m2，地面粗糙度为C类。
结构平面形状近似矩形，按照《高层建筑结构技术规程》（JGJ3-2010）第4.2.3条规定，体型系数
可取1.3。
4.地震荷载计算
建筑位于上海地区，抗震设防分组为第三组，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g。
场地土为Ⅳ类，场地特征周期为0.9s。
±
0.00相当于绝对标高5.05米；
基础埋深-2.00米，基底绝对标高为3.05米，基底层土层号①1,本层土天然地基承载力特征值为60，分析后采用桩基础，柱下采用三角形承台。
桩顶绝对标高为3.15米。
（一）单桩承载力：
选取桩型为直径400的预应力管桩，根据地质报告中Z89孔，④1层层面绝对标高约-31.18，桩尖入持力层>
=0.75米。
Z89
土层号
层厚
Fs
Fp
γ
Es
①1
0.83
15
18.77
2.05
12.45
②1
19
5
16.44
1.41
95
②2
4.5
8
17.12
0.96
36
③1
2.95
17.33
0.87
44.25
③2
6.95
18
17.6
125.1
④1
0.75
47
3000
35.25
桩侧总极限摩阻力标准值：
Rsk=Up×
Σlifsi=0.4×
3.14×
348.05=437kN
桩端极限阻力标准值：
Rpk=0.22×
3000=377kN
单桩竖向承载力设计值：
Rd=（Rsk+Rpk）/1.65=493kN；
取490Kn；
单桩竖向承载力特征值：
Rd=（Rsk+Rpk）/2.0=407kN；
取400Kn
Z88
1.05
15.75
18.7
93.5
3.8
30.4
4.55
68.25
6.5
117
0.38
17.86
342.76=431kN
Rd=（Rsk+Rpk）/1.65=489N；
取480Kn；
Rd=（Rsk+Rpk）/2.0=404kN；
Z90
2.22
33.3
18.45
92.25
3.45
27.6
3
45
7.5
135
0.36
16.92
350.07=440kN
Rd=（Rsk+Rpk）/1.65=495kN；
Rd=（Rsk+Rpk）/2.0=408kN；
综上计算结果：
单桩竖向承载力特征值取400Kn。
（二）基础承载力验算
单根柱轴力承受荷载标准值F=6×
14×
3.2×
3.9=1048kn。
基础自重G:
基础总面积S=617m2，水位绝对标高0.80m
筏板自重及活载标准值G=（25×
1.4+4.0）×
617=24063KN
外墙外筏板上覆土重标准值G1=20×
5.2×
0.38×
145=5730KN
地下室隔墙筏板上覆土重标准值G2=20×
4×
8.1=648KN
水浮力F浮=10×
617×
3.5=21595KN
桩数n=（F+G+G1+G2-F浮）/单桩承载力特征值
=（F+G+G1+G2-F浮）/Ra
=（263385+24063+5730+648-21595）/1650
=272231/1650=165根
实际布桩178根>
165根
（三）单桩抗冲切验算:
F1=2050KN
Fl≦0.7βhftηumh0=0.7×
0.95×
1.43×
10-3×
1×
1800×
1300=6987KN
所以筏板满足单桩抗冲切验算。
四结构计算结果
1.软件选用
本工程采用中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所开发的PKPM（2010版）系列中的PMCAD结构平面计算辅助设计、SATWE结构空间有限元分析两个模块。
在PMCAD中完成结构建模，在SATWE中完成结构有限元分析计算。
2.结构平面布置图
图4.1二~四层结构平面布置图
图4.2五层结构平面布置图
图4.3五~十四层结构平面布置图
图4.4屋顶结构平面布置图
图4.5结构整体模型
3.分析和计算设计参数
将PMCAD中建好的模型导入SATWE中进行分析计算，各个分析计算设计参数如下所述。
3.1总信息
水平力与整体坐标的夹角初选0度，经SATWE计算后查阅计算结果，将该角度调整为20.67度进行重新计算；
考虑抹灰粉刷层的影响，取
；
裙房层数为4层；
采取对所有楼层强制采用刚性楼板假定；
横活荷载计算信息选用模拟施工加载1。
其他的信息如图所示。
图4.6总信息
3.2风荷载信息
地面粗糙类别为D类，基本风压
初步估计结构自振周期为0.9s，初次计算后将自振周期进行修改并重新计算；
水平风体型系数进行分段：
五层以下，结构平面近似于矩形，体型系数取1.3；
五层以上，结构平面近似于“L”形，根据规范，体型系数取1.4。
图4.7风荷载信息
3.3地震信息
结构平面不规则，设防分组为第一组，场地类别为
类；
混凝土框架为二级，剪力墙抗震等级一级；
考虑结构为丙类建筑，抗震构造措施的抗震等级不发生改变；
考虑双向地震作用，不考虑偶然偏心的影响；
考虑内阁填充墙的影响，周期折减系数取0.75。
图4.8地震信息
3.4其他设计信息
图4.9活荷信息
图4.10调整信息
图4.11设计信息
图4.12配筋信息
图4.13荷载组合信息
注：
活荷信息、调整信息、配筋信息及荷载组合信息参数均选默认值；
设计信息中，建筑结构为高层，考虑
效应的影响，同时按照高规进行构件设计，同时柱按单偏压柱进行计算，同时对于边角柱在“特殊柱”中定义为角柱。
4.计算结果显示
4.1结构自振周期
通过SATWE分析计算后，下面列出了结构前12阶自振周期值：
考虑扭转耦联时的振动周期（秒）、X,Y方向的平动系数、扭转系数
振型号周期转角平动系数（X+Y）扭转系数
10.83573.751.00（0.99+0.00）0.00
20.823293.671.00（0.00+0.99）0.00
30.7505141.830.00（0.00+0.00）1.00
40.2527148.010.59（0.42+0.17）0.41
50.234954.240.99（0.34+0.65）0.01
60.2102139.780.48（0.28+0.20）0.52
70.1337140.180.47（0.28+0.19）0.53
80.116848.151.00（0.44+0.55）0.00
90.0993136.050.50（0.26+0.24）0.50
100.0736141.570.52（0.32+0.20）0.48
110.069346.690.99（0.47+0.52）0.01
120.0621132.130.48（0.22+0.26）0.52
可以看出，结构第一主振周期为X方向上的平动，扭转为主的第一自振周期为第三阶振动；
X、Y方向上的扭转系数分别0.00、0.01，均小于5%；
该结构为A级高层建筑，结构扭转为主的第一自振周期0.7804与平动为主的第一自振周期0.8357之比为0.898，不大于0.9，满足规范要求。
此外，结构第一自振周期为0.857，与经验给出的（0.9s~1.2s）相近，说明结构整体刚度较为合适。
4.2振型曲线
下图为结构自振曲线图，将X、Y方向第一、二、三振型曲线置于一张图中。
从两方向的振型曲线均满足以下规律：
（1）第一阶振型曲线无零点（不动点）；
（2）第二阶振型曲线存在唯一零点，且零点所在高度约为结构高度的
处；
（3）第三阶振型曲线存在两个零点，分别在结构高度的
、
处。
根据振型曲线，可知结构布置比较合理，满足经验要求。
图4.14X、Y方向振型曲线
4.3水平位移特征
===工况1===X方向地震作用下的楼层最大位移
FloorTowerJmaxMax-（X）Ave-（X）h
JmaxDMax-DxAve-DxMax-Dx/hDxR/DxRatio_AX
1511971444.5144.283600.
197143.263.191/1103.3.6%1.00
1411856441.2741.113600.
185643.393.301/1062.3.0%0.80
1311738737.9237.823600.
173873.513.401/1027.2.5%0.87
1211621234.4634.443600.
162123.613.481/998.1.8%0.88
1111520931.0630.983600.
150493.683.551/977.0.2%0.87
1011404627.6627.463600.
138873.703.551/972.0.2%0.85
911287824.2523.933600.
127173.703.541/973.1.8%0.84
811169420.8720.423600.
115353.643.481/990.3.4%0.82
711052517.5516.963450.
103673.363.221/1026.4.8%0.79
61939014.4713.773450.
92213.163.061/1092.10.4%0.77
51828111.4910.723600.
82812.872.871/1254.27.4%0.71
4168078.637.645100.
68073.392.981/1505.17.9%0.56
3149335.294.704500.
49332.442.161/1845.24.2%0.63
2132322.862.564500.
32321.821.631/2470.48.3%0.58
1115461.030.935000.
15461.030.931/4832.98.3%0.39
X方向最大层间位移角:
1/972.（第10层第1塔）
===工况2===X双向地震作用下的楼层最大位移
1511971444.5444.303600.
197143.273.191/1100.3.6%1.00
1411856441.3041.123600.
185643.403.311/1060.3.0%0.80
1311738737.9437.833600.
173873.523.411/1024.2.5%0.87
1211621234.4734.453600.
162123.623.491/995.1.8%0.88
1111520931.0730.993600.
150493.693.551/975.0.1%0.87
1011404627.6627.473600.
138873.713.561/970.0.3%0.85
911287824.2623.953600.
127173.703.551/972.
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