框架结构毕业设计荷载计算.docx
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框架结构毕业设计荷载计算
框架结构毕业设计荷载计算
结构设计
2荷载计算
2.1结构布置及结构计算简图的确定
2.1.1方案的确定
由于设计商场需要有较大的开场空间和较高的层高，而无需太多的墙体来分隔空间，所以选择框架结构。
这种结构的承重部分是由钢筋混凝土制作的梁、板、柱形成的骨架来承担，墙体只是起到围护和分隔的作用，所以无需太多的墙来承重，因此能够设计出较大的开场空间，此外选择框架结构是因为它整体性好有较好的抗震性能，且施工简单迅速、耐久性好。
2.1.2主要承重构件尺寸的确定及结构平面布置图
估计柱截面尺寸：
地下室与第一层柱截面尺寸700×700，其他各层柱截面尺寸为600×600，柱间距均为7800mm；现浇板的厚度为跨度的1/30~1/40，而且不小于60mm，所以取板厚120mm；次梁的梁高为跨的1/10~1/15，所以取h=600mm，梁宽b为梁高的1/2~1/3，所以取b=300mm；
横向框架梁的梁高为跨度的1/8~1/12，所以取h=800mm，梁宽b为梁高的1/2~1/3，所以取b=300mm；考虑到结构步筋的可行性，纵向框架的梁高应该与框架梁错开至少50mm，所以取h=750mm，梁宽b=300mm；结构布置详见结构平面布置图
2.1.3结构计算简图
2.2恒载的计算
2.2.1屋面框架梁线荷载标准值：
40厚C20细石混凝土，内配ф4双向钢筋：
0.04×25=1.00kN/㎡
20厚1:
3水泥砂浆找平层：
0.02×20=0.40kN/㎡
70~210厚（2%材料找坡）沥青珍珠岩块保温层：
（0.07+0.21）/2×4=0.52kN/㎡
20厚1:
3水泥砂浆找平层：
0.02×20=0.40kN/㎡
图2-1-1结构计算简图
120厚现浇钢筋混凝土屋面板：
0.12×25=3.00kN/㎡
屋面恒载：
1.00+0.40+0.52+0.40+3.00=5.32kN/㎡
管路与吊顶自重：
1.00kN/㎡
框架梁自重：
（0.80-0.12）×0.30×25=5.10kN/m
因此，作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为：
g6a=5.10kN/m
g6b=（5.32+1.00）×3.9=24.65kN/m
2.2.2楼面框架梁线荷载标准值
20厚大理石楼面：
0.02×28=0.56kN/㎡
8厚1:
1水泥砂浆结合层：
0.008×20=0.16kN/㎡
20厚1:
1水泥砂浆结合层：
0.02×20=0.40kN/㎡
120厚现浇钢筋混凝土楼板：
0.12×25=3.00kN/㎡
楼面恒载：
0.56+0.16+0.40+3.00=4.12kN/㎡
管路与吊顶自重：
1.00kN/㎡
框架梁自重：
5.10kN/m
因此，作用在楼面框架梁上的线荷载标准值为：
ga=5.10kN/m
gb=（4.12+1.00）×3.9=19.97kN/m
2.2.3屋面框架节点集中荷载标准值
1、边节点A、E所受集中荷载标准值：
纵向框架梁自重：
（0.75－0.12）×0.30×7.8×25=36.86kN
女儿墙自重：
0.19×0.90×7.8×11.8=15.74kN
贴瓷砖墙面重：
0.90×7.8×0.5=3.51kN
纵向框架梁传来屋面自重：
2×0.5×3.9×0.5×3.9×（5.32＋1.00）=8.06kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×（5.32+1.00）
+（0.60-0.12）×0.30×7.8×25]/2=86.14kN
边节点A、E所受集中荷载标准值：
G6A=G6E=36.86+15.74+3.51+48.06+86.14=190.31kN
2、中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来屋面自重：
2×48.06=96.12kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
2×86.14=172.28kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
G6B=G6C=G6D=36.86+96.12+172.28=305.26kN
2.2.4楼面框架节点集中荷载标准值
1、第五层框架节点集中荷载标准值
1）边节点A所受集中荷载标准值：
墙自重：
0.19×（4.80-0.75）×（7.8-0.6）×11.8=65.38kN
内墙粉刷重：
（4.80-0.75）×（7.8-0.6）×0.017×20=9.91kN
外贴瓷砖重：
7.80×4.80×0.50=18.72kN
减去洞口加上窗户重：
-1.80×4.00×（0.19×11.8+0.017×20+0.5）
+1.80×4.00×0.4=－19.31kN
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
2×0.5×3.9×0.5×3.9×（4.12+1.00）=38.94kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×（4.12+1.00）
+（0.60-0.12）×0.30×7.8×25]/2=72.45kN
框架柱自重：
0.60×0.60×4.8×25=43.20kN
2）边节点A所受集中荷载标准值：
G5A=65.38+9.91+18.72-19.31+36.86+38.94+72.45+43.20=266.15kN
边节点E所受集中荷载标准值：
墙自重：
65.38kN
内墙粉刷重：
9.91kN
外贴瓷砖重：
18.72kN
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
38.94kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
72.45kN
框架柱自重：
43.20kN
边节点E所受集中荷载标准值：
G5E=65.38+9.91+18.72+36.86+38.94+72.45+43.20=285.46kN
3）中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
2×38.94=77.88kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
2×72.45=144.90kN
框架柱自重：
43.20kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
G5B=G5C=G5D=36.86+77.88+144.90+43.20=302.84kN
2、第三、四层框架节点集中荷载标准值：
1）边节点A所受集中荷载标准值：
玻璃幕墙自重：
7.80×4.50×1.5=52.65kN
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
38.94kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
72.45kN
框架柱自重：
0.60×0.60×4.5×25=40.50kN
边节点A所受集中荷载标准值：
G3A=G4A=52.65+38.86+38.94+72.45+40.50=241.40kN
2）边节点E所受集中荷载标准值：
墙自重：
0.19×（4.50-0.75）×（7.80-0.60）×11.8=60.53kN
内墙粉刷重：
0.017×（4.50-0.75）×（7.80-0.60）×20=9.18kN
外贴瓷砖重：
4.50×7.80×0.5=17.55kN
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
38.94kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
72.45kN
框架柱自重：
40.50kN
边节点E所受集中荷载标准值：
G3E=G4E=60.53+9.18+17.55+36.86+38.94+72.45+40.50=276.01kN
3）中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
2×38.94=77.88kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
2×72.45=144.90kN
框架柱自重：
40.50kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
GB=GC=GD=36.86+77.88+144.90+40.50=300.14kN
3、第二层框架节点集中荷载标准值：
1）边节点A所受集中荷载标准值：
玻璃幕墙自重：
7.80×4.50×1.5=52.65kN
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
38.94kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
72.45kN
纵向框架梁传来雨棚板自重：
0.08×0.90×3.9×25=7.02kN
框架柱自重：
0.60×0.60×4.5×25=40.50kN
边节点A所受集中荷载标准值：
G2A=52.65+38.86+38.94+72.45+7.02+40.50=248.42kN
2）边节点E所受集中荷载标准值：
墙自重：
0.19×（4.50-0.75）×（7.80-0.60）×11.8=60.53kN
内墙粉刷重：
0.017×（4.50-0.75）×（7.80-0.60）×20=9.18kN
外贴瓷砖重：
4.50×7.80×0.5=17.55kN
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
38.94kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
72.45kN
纵向框架梁传来雨棚板自重：
0.08×0.90×3.9×25=7.02kN
框架柱自重：
40.50kN
边节点E所受集中荷载标准值：
G2E=60.53+9.18+17.55+36.86+38.94+72.45+7.02+40.50=283.03kN
3）中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
2×38.94=77.88kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
2×72.45=144.90kN
框架柱自重：
40.50kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
GB=GC=GD=36.86+77.88+144.90+40.50=300.14kN
4、第一层框架节点集中荷载标准值：
1）边节点A、E所受集中荷载标准值：
窗下墙自重：
0.19×0.90×（7.80-0.60）/2×11.8=7.26kN
内墙粉刷重：
0.017×0.90×（7.80-0.60）/2×20=1.10kN
外贴瓷砖重：
（0.90+0.75）×7.8/2×0.5=3.22kN
大玻璃窗自重：
（5.40-0.75-0.90）×（7.80-0.60）/2×0.4=5.40kN
玻璃门自重：
（5.40-0.75）×（7.80-0.60）/2×0.4=6.70kN
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
38.94kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
72.45kN
框架柱自重：
0.7×0.7×5.4×25=66.15kN
边节点A、E所受集中荷载标准值：
G1A=G1E=7.26+1.10+3.22+5.40+6.70+36.86+38.94+72.45+66.15=238.08kN
2）中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
纵向框架梁自重：
36.86kN
纵向框架梁传来楼面自重：
2×38.94=77.88kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
2×72.45=144.90kN
框架柱自重：
66.15kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
G1B=G1C=G1D=36.86+77.88+144.90+66.15=325.79kN
2.2.5恒载作用下的结构计算简图
图2-2-1恒载作用下的结构计算简图
2.3活载的计算
2.3.1查《建筑结构和载规范》得出各种活荷载标准值：
上人屋面活荷载：
2.0kN/㎡楼面均部活荷载：
3.5kN/㎡
雪荷载：
0.35kN/㎡
2.3.2活载计算
1、屋面活载标准值：
1）屋面框架梁线荷载标准值：
3.90×2.0=7.80kN/m
2）框架节点集中荷载标准值：
边节点A、E所受集中荷载标准值：
纵向框架梁传来屋面活载：
2×0.5×3.9×0.5×3.9×2.0=15.21kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×2.0]/2=22.82kN
边节点A、E所受集中荷载标准值：
Q6A=Q6E=15.21+22.82=38.03kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
纵向框架梁传来屋面活载：
2×15.21=30.42kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
2×22.82=45.64kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
Q6B=Q6C=Q6D=30.42+45.64=76.06kN
2、屋面雪载标准值：
1）屋面框架梁线荷载标准值：
3.90×0.35=1.37kN/m
2）框架节点集中荷载标准值：
边节点A、E所受集中荷载标准值：
纵向框架梁传来屋面活载：
2×0.5×3.9×0.5×3.9×0.35=2.66kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×0.35]/2=3.99kN
边节点A、E所受集中荷载标准值：
Q6A=Q6E=2.66+3.99=6.65kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
纵向框架梁传来屋面活载：
2×2.66=5.32kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
2×3.99=7.98kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
Q6B=Q6C=Q6D=5.32+7.98=13.30kN
3、楼面活载标准值：
1）楼面框架梁线荷载标准值：
3.90×3.5=13.65kN/m
2）框架节点集中荷载标准值：
边节点A、E所受集中荷载标准值：
纵向框架梁传来楼面活载：
2×0.5×3.9×0.5×3.9×3.5=26.62kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×3.5]/2=39.93kN
边节点A、E所受集中荷载标准值：
QA=QE=26.62+39.93=66.55kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
纵向框架梁传来屋面活载：
2×26.62=53.24kN
纵向框架梁传来次梁作用力：
2×39.93=79.86kN
中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：
QB=QC=QD=53.24+79.86=133.10kN
2.3.3活载作用下的结构计算简图
图2-3-1活载作用下的结构计算简图
2.4风荷载的计算
2.4.1风荷载计算
风压标准值计算公式为：
ω=βz·μs·μz·ωo
邳县地区基本风压ωo=0.35kN/㎡
因结构高度H=24.9m<30m，可取βz=1.0；对于矩形平面μs=1.3；μz可查荷载规范。
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2-3-1所示。
表2-3-1风荷载计算表
层次
βz
μs
z（m）
μz
ωo
（kN/㎡）
A（kN）
P（kN）
6
1.0
1.3
24.9
0.92
0.35
25.74
10.77
5
1.0
1.3
20.1
0.84
0.35
36.27
13.86
4
1.0
1.3
15.6
0.75
0.35
35.10
11.98
3
1.0
1.3
11.1
0.74
0.35
35.10
11.82
2
1.0
1.3
6.6
0.74
0.35
38.61
13.00
1
1.0
1.3
1.2
0.74
0.35
30.42
10.24
2.3.2风荷载作用下结构计算简图
图2-3-1风荷载作用下的结构计算简图
2.5地震作用计算
2.5.1计算重力荷载代表值：
1、求G6：
屋面恒载：
7.8×7.8×4×5.32=1294.68kN
管道与吊顶自重：
7.8×7.8×4×1.00=243.36kN
女儿墙自重：
2×0.19×0.90×7.8×11.8=31.48kN
女儿墙外贴瓷砖重：
2×0.90×7.8×0.5=7.02kN
框架梁、次梁自重：
5.10×7.8×4+36.86×5+0.30×（0.60-0.12）×25×7.8×4=455.74kN
下半层柱自重：
0.6×0.6×4.8/2×25×5=108.00kN
下半层墙自重：
[（4.8-0.75）×（7.8-0.6）×2－1.8×4]×0.19×11.8/2=57.31kN
下半层外贴瓷砖重：
（4.8×7.8×2－1.8×4）×0.5/2=16.92kN
下半层内墙粉刷：
[（4.8-0.75）×（7.8-0.6）×2－1.8×4]×0.017×20/2=8.69kN
50%的屋面雪荷载：
0.5×7.8×7.8×4×0.35=42.59kN
G6=1294.68+243.36+31.48+7.02+455.74+108.00+57.31+16.92+8.69+42.59
=2266kN
2、求G5：
楼面恒载：
7.8×7.8×4×4.12=1002.64kN
管道与吊顶自重：
7.8×7.8×4×1.00=243.36kN
框架梁、次梁自重：
455.74kN
上半层柱自重：
108.00kN
上半层墙自重：
57.31kN
上半层外贴瓷砖重：
16.92kN
上半层内墙粉刷：
8.69kN
下半层柱自重：
0.6×0.6×4.5/2×25×5=101.25kN
下半层墙与幕墙自重：
[（4.5-0.75）×（7.8-0.6）×0.19×11.8+4.5×7.8×1.5]/2=56.59kN
下半层外贴瓷砖重：
（4.5×7.8）×0.5/2=8.78kN
下半层内墙粉刷：
（4.5-0.75）×（7.8-0.6）×0.017×20/2=4.59kN
50%的楼面活载：
0.5×7.8×7.8×4×3.5=425.88kN
G5=1002.64+243.36+455.74+108+57.31+16.92+8.69+101.25+56.59+8.78
+4.59+425.88=2490kN
3、求G4、G3：
楼面恒载：
7.8×7.8×4×4.12=1002.64kN
管道与吊顶自重：
7.8×7.8×4×1.00=243.36kN
框架梁、次梁自重：
455.74kN
上、下半层柱自重：
2×101.25=202.50kN
上、下半层墙与幕墙自重：
2×56.59=113.18kN
上、下半层外贴瓷砖重：
2×8.78=17.56kN
上、下半层内墙粉刷：
2×4.59=9.18kN
50%的楼面活载：
425.88kN
G4=G3=1002.64+243.36+455.74+202.50+113.18+17.56+9.18+425.88
=2470kN
4、求G2：
楼面恒载：
1002.64kN
管道与吊顶自重：
243.36kN
框架梁、次梁自重：
455.74kN
上半层柱自重：
101.25kN
上半层墙与幕墙自重：
56.59kN
上半层外贴瓷砖重：
8.78kN
上半层内墙粉刷：
4.59kN
下半层柱自重：
0.7×0.7×5.4×25/2×5=165.38kN
下半层窗、窗下墙自重：
[2×（5.4-0.75-0.9）×（7.8-0.6）/2×0.4
+2×0.9×（7.8-0.6）×0.19×11.8/2]/2=13.27kN
下半层玻璃门自重：
[2×（5.4-0.75）×（7.8-0.6）/2×0.4]/2=6.70kN
雨棚子重：
2×[（0.8-0.08+0.3-0.08）/2×1.6×0.3
+（0.3-0.08）×0.2×3.9+0.08×1.8×3.9]×25=47.94kN
50%的楼面活载：
425.88kN
G2=1002.64+243.36+455.74+101.25+56.59+8.78+4.59+165.38+13.27+6.7
+47.94+425.88=2532kN
5、求G1：
楼面恒载：
1002.64kN
管道与吊顶自重：
243.36kN
框架梁、次梁自重：
455.74kN
上半层柱自重：
165.38kN
上半层窗、窗下墙自重：
13.27kN
上半层玻璃门自重：
6.70kN
下半层柱自重：
0.7×0.7×5.0×25×5/2=153.13kN
下半层墙自重：
2×0.19×（5.0-1.75）×（7.8-0.6）×11.8/2=52.46kN
50%的楼面荷载：
425.88kN
G1=1002.64+243.36+455.74+165.38+13.27+6.7+153.13+52.46+425.88
=2519kN
2.5.2结构基本自震周期的计算
采用顶部位移法求结构自震周期：
柱子采用C40混凝土，EC为3.25×107kN/㎡，梁采用C30混凝土，EC为3.00×107kN/㎡。
在框架结构中，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，减小框架的侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的中框架梁取Ib=2Io
表2-5-1梁柱线刚度总表
部位
截面尺寸（m×m）
长度l（m）
惯性矩I0（m4）
线刚度
梁
0.3×0.8
7.8
0.0128
Kb=2EI0/l=9.85×104
6层柱
0.6×0.6
4.8
0.0108
Kc=EI0/l=7.31×104
3、4、5层柱
0.6×0.6
4.5
0.0108
Kc=EI0/l=7.80×104
2层柱
0.7×0.7
5.4
0.0200
Kc=EI0/l=12.04×104
1层柱
0.7×0.7
5.0
0.0200
Kc=EI0/l=13.00×104
表2-5-2框架柱侧移刚度D值计算
层
柱类型
—K
α
D=12αKc/h2
根数
D
6
边柱
1.35
0.403
15343
2
96248
中柱
2.70
0.574
21854
3
5、4、3
边柱
1.26
0.387
17888
2
113152
中柱
2.52
0.558
25792
3
2
边柱
0.82
0.291
14418
2
95724
中柱
1.64
0.450
22296
3
1
边柱
0.76
0.457
28517
2
164488
中柱
1.52
0.574
35818
3
表2-5-3横向框架顶点位移计算
层次
Gi（kN）
Gi（kN）
D
μi-μi-1=
Gi/
D
μi
6
2266
2266
96248
0.0235
0.4325
5
2490
4756
113152
0.0420
0.4090
4
2470
7226
113152
0.0639
0.3669
3
2470
9696
113152
0.0857
0.3031
2
2532
12228
95724
0.1277
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