框架结构设计例题导荷和地震内力计算.docx
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框架结构设计例题导荷和地震内力计算
框架结构设计例题
1设计资料
（1）某多层办公楼，建筑平面、立面、剖面、外檐详图见图1.1〜图1.3。
室内设计标高±0.000相当于绝对标高10.⑻m，室内外高差6⑻mm。
（2）建筑构造做法
建筑构造做法选自华北地区建筑标准设计图集05J1。
楼面及屋面构造做法见表1。
墙体构造做法见表2。
墙体材料为陶粒混凝土砌块，外墙厚300mm，内墙厚200mm，容重8.5kN/m3。
顶棚采用轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（05J1顶7），自重0.14kN/m2。
门窗采用塑钢窗（0.30kN/m2）、木门（0.2kN/m2）
表1.1楼面及屋面构造做法
名称
用料做法
厚度（mm）
使用部位
铺地砖楼面
10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
10
（厚30mm）
20厚1:
4干硬性水泥砂浆结合层
20
一般楼面
05J1-楼10
素水泥浆结合层一遍
花岗石楼面
20厚花岗石板铺平拍实，水泥浆擦缝
20
走廊
（厚50mm）
30厚1:
4干硬性水泥砂浆结合层
30
门厅
05J1-楼13
素水泥浆结合层一遍
楼梯间
10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
10
铺地砖防水楼面
（厚102mm）
05J1-楼27
25厚1:
4干硬性水泥砂浆结合层
25
1.5厚聚胺脂防水涂料
卫生间
刷基层处理剂一遍
15厚水泥砂浆找平层
15
50厚C15细石砼找坡，最薄处不小于30
50
涂料或粒料
高聚物改性沥青防水卷材
3
非上人屋面
1:
3水泥砂浆找平层
20
非上人屋面
05J1-屋6
聚苯保温板
100
1:
8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20
100
1:
3水泥砂浆找平层
20
图1.1标准层剖面图
①〜⑧轴立面图1:
100
图1.2正立面图
图1.3剖面图、侧立面图
表1.2墙体构造做法
名称
用料做法
厚度（mm）
使用部位
刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:
水泥浆=1:
4
10
面砖墙面
15厚2:
1:
8水泥石灰砂浆，分两次抹灰
20
（厚27~30mm）
刷素水泥浆结合层一遍
所有外墙面
05J1-外墙13
4~5厚1:
1水泥砂浆加水重20°%建筑胶
8~10厚面砖，1:
1水泥砂浆勾缝或水泥浆擦缝
混合砂浆墙面
刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:
水泥浆=1:
4
除卫生间外
所有内墙面
（厚20mm）
15厚1:
1:
6水泥石灰砂浆，分两次抹灰
15
05J1-内墙5
5厚1:
0.5:
3水泥石灰砂浆
5
釉面砖墙面
（厚23〜24mm）
05J1-内墙9
刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:
水泥浆=1:
4
10
15厚2:
1:
8水泥石灰砂浆，分两次抹灰
25
卫生间内墙面
3~4厚1:
1水泥砂浆加水重20%建筑胶
4~5厚釉面砖，白水泥浆擦缝
（3）使用荷载标准值（查《建筑结构荷载规范》GB5009-2012）
屋面：
非上人屋面0.5kN/m2；
楼面：
办公室2.0kN/m2；走廊、门厅、厕所：
2.5kN/m2;楼梯：
3.5kN/m2。
（4）自然条件
基本风压：
0.40kN/m2;基本雪压：
0.40kN/m2;最大冰冻深度0.6m。
（5）抗震设防
抗震设防烈度为7度（0.15g）;设计地震分组为第二组，场地类别为III类。
（6）地质勘探资料
场地较为平整，天然地坪为绝对高程9.400m。
自上而下，各土层主要特征描述如下，主要物理力学指标见表1.3。
1层：
素填土，以粘土为主，局部含建筑垃圾、有机质较多，平均厚度约1.0m；
2层：
粉质粘土，场区普遍分布，平均厚度约2.5〜3.0m，可塑，分布较均匀；
3层：
粉土，场区普遍分布，平均厚度约4〜4.5m，可塑，分布较均匀；
4层：
粉质粘土，厚度大于5m，可塑，场地内分布均匀。
地下水最高水位为室外地坪下3.00m，地下水对混凝土及混凝土中的钢筋无侵蚀性。
表1.3地质资料
层次
土层描述
厚度
（m）
层底深度
（m）
孔隙比
⑴
液性指数
（II）
地基承载力特征值
fak（kPa）
容重（kN/m3）
①
素填土
1.0
1.0
19.7
粉质粘土
3.5~4.0
4.5〜5.0
0.671
0.51
140
19.5
①
粉土
4.0~4.5
8.0〜9.0
0.582
0.15
150
20.0
①
粉质粘土
大于5m
0.676
0.41
160
19.5
毕业设计框架结构设计例题一天津城建大学
⑺材料：
1）混凝土
2）钢筋
现浇，强度等级为C30;
板、梁、柱的受力主筋、箍筋一律采用HRB400级钢筋。
3）填充墙：
室内地面以上填充墙为陶粒混凝土砌块砌体，砌块强度等级为MU5；砂浆采用强度等级为M7.5的水泥混合砂浆。
室内地面以下填充墙为普通粘土砖砌体，粘土砖强度等级为MU10，砂浆采用强度等级为M10的水泥砂浆。
2结构方案选型与结构布置
本工程属于丙类建筑，根据《建筑抗震设计规范》GB5⑻11-2010第1.0.5条，按本地区设防烈度采取抗震措施。
本建筑主体高^=19.500m，属多层建筑，采用框架结构，现饶梁、板及柱，现饶板式楼梯；根据《建筑抗震设计规范》GB5⑻11-2010第6.2.1条，框架抗震等级为三级。
根据地质报告，拟采用柱下独立基础。
基础埋深-2.50m，基础顶面标高为-1.50m。
混凝土：
主体结构梁、柱、板均采用C30级；构造柱、圈梁及过梁均采用C20级。
钢筋：
HRB4⑻级钢。
焊条：
采用E43及E50型。
抗震及抗风措施：
填充墙在门口标高处设抗震带一道。
2.1框架柱截面尺寸
柱截面尺寸根椐柱的允许轴压比[从]按下式计算确定。
Mo=Nc/Acfc]
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.3.7条，框架抗震等级为三级时柱的轴压比限值为[Mc]=0.85。
为使结构在两个主轴方向的动力特性相近，柱截面采用方柱，柱的轴力设计值No按下式估算。
Nc二yG•a•S•w•n
式中，w为平均在建筑面积上的重力荷载值，一般取恒荷载的平均值10〜12kN/m2加上主要的可变荷载标准值，本题取评=12+2=14kN/m2
最大负载的柱为2B、2C、4B、4C处，，则其最大轴力估算为：
Nc•a•S•w•n=1.2X1.1X（6.6+3.0）/2X7.2X14X5=3193.3kN
Ac彡Nc/（fc*[uc]=3193.3X1000/（14.3X0.85）=2.627X105mm2因此，主楼框架柱截面尺寸确定为：
6⑻X600。
2.2楼盖的梁板尺寸
根据《抗震规范》第6.3.1条和第6.3.6条，梁的截面宽度不宜小于200mm;截面高宽比小于4;梁净跨与截面高度之比宜大于4。
（1）A~D轴纵向框架梁：
h=（1/8~1/14）l=（1/8~1/14）X72⑻=900~550，取h=750mm，6=3⑻mm;
（2）1〜8轴AB段及CD段横向框架梁：
h=（1/8~1/14）l=（1/8~1/14）X66⑻=825~471，取h=7⑻mm，6=3⑻mm;
（3）1〜8轴BC段横向框架梁
按与AB段框架梁线刚度相等计算，即
62h2/12
故取h=550mm，6=300mm;
（4）楼面次梁
h=（1/12~1/18）/=（1/12~1/18）X66⑻=550〜367，取h=550mm；6=2⑻mm;跨度较小的次梁取h=400mm;6=200mm。
（5）现浇板厚
h=（1/30-1/35）/=（1/30~1/35）父36诎=120~100，取h=110mm;
2.3标准层结构平面布置
3荷载计算
3.1楼盖荷载计算
（1）屋面荷载
屋面恒载按照构造做法计算，列于表3.1中。
分析框架结构在竖向荷载作用下的内力时，屋面活载应取均布活载与雪载之间的较大值，即非上人屋面取
0.50kN/m2。
抗震计算时，计算屋面重力荷载代表值时不考虑屋面活载，取雪载0.40kN/m2。
表3.1屋面恒载计算表
名称及部位
用料做法
厚度
（mm）
容重
（kN/m3）
重量
（kN/m2）
恒荷载
标准值
高聚物改性沥青防水卷材
3
0.10
1:
3水泥砂浆找平层
20
20
0.40
非上人屋面
屋6
聚苯保温板
100
3.0
0.30
1:
8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20
100
15
1.50
5.65
1:
3水泥砂浆找平层
20
20
0.40
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底吊顶
0.20
（2）楼面荷载
楼面恒载按照构造做法计算，列于表3.2中。
楼面活载：
办公室取2.0kN/m2;走廊、卫生间：
2.5kN/m2
表3.2楼面恒荷载计算表
名称及使用部位
用料做法
厚度
（mm）
容重
（kN/m3）
重量
（kN/m2）
恒荷载
标准值
在各楼层
的建筑面积（m2）
铺地砖楼面
（办公室）
（厚30mm）
楼10
10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
10
20
0.20
3.55
631.44
20厚1:
4干硬性水泥砂浆结合层
20
20
0.40
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底轻钢龙骨吊顶
0.20
花岗石楼面
（走廊、楼梯间非楼
梯部分）
（厚50mm）
楼13
20厚花岗石板铺平拍实，水泥浆擦缝
20
28
0.56
4.11
119.52
30厚1:
4干硬性水泥砂浆结合层
30
20
0.60
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底轻钢龙骨吊顶
20
20
0.20
铺地砖防水楼面
（卫生间）
（厚102mm）
楼27
10厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝
10
20
0.20
5.50
58.32
25厚1:
4干硬性水泥砂浆结合层
25
20
0.50
15厚水泥砂浆找平层
15
20
0.30
50厚C15细石砼找坡，最薄处不小于30
50
25
1.25
钢筋混凝土楼板
110
25
2.75
板底吊顶
0.50
（3）框架梁、次梁自重标准值
纵向框架梁自重标准值计算详见表3.3。
横向框架梁自重标准值计算详见表3.4。
次梁自重标准值计算详见表3.5。
表3.3纵向框架梁自重标准值计算
层号
编号
b（mm）
h-hb
（mm）
净长L-bc（m）
根数
抹灰增大系数
Gbx（kN）
合计（kN）
5
ZL1
300
640
6.60
14
1.1
487.87
975.74
ZL2
300
640
6.60
14
1.1
487.87
2~4
ZL1
300
640
6.6
14
1.1
487.87
975.74
ZL2
300
640
6.6
14
1.1
487.87
1
ZL1
300
640
6.6
14
1.1
487.87
975.74
ZL2
300
640
6.6
14
1.1
487.87
注：
Gbxl=bX（A-^）X净长X根数X25kN/m3X抹灰增大系数（kN）
表3.4横向框架梁自重标准值计算
层号
编号
b（mm）
h-hb
（mm）
净长L-hc（m）
根数
抹灰增大系数
Gby（kN）
合计（kN）
5
HL1
300
590
6.00
2
1.1
58.41
536.98
HL2
300
440
2.40
2
1.1
17.42
HL3
300
590
6.00
2
1.1
58.41
HL4
300
590
6.00
6
1.1
175.23
HL5
300
440
2.40
6
1.1
52.27
HL6
300
590
6.00
6
1.1
175.23
2~4
HL1
300
590
6.00
2
1.1
58.41
536.98
HL2
300
440
2.40
2
1.1
17.42
HL3
300
590
6.00
2
1.1
58.41
HL4
300
590
6.00
6
1.1
175.23
HL5
300
440
2.40
6
1.1
52.27
HL6
300
590
6.00
6
1.1
175.23
1
HL1
300
590
6.00
2
1.1
58.41
536.98
HL2
300
440
2.40
2
1.1
17.42
HL3
300
590
6.00
2
1.1
58.41
HL4
300
590
6.00
6
1.1
175.23
HL5
300
440
2.40
6
1.1
52.27
HL6
300
590
6.00
6
1.1
175.23
~~表3.5次梁自重标准值计算
层号
编号
b（mm）
h（mm）
h-hb（mm）
净长L。
（m）
根数
抹灰增大系数
Gch（kN）
合计（kN）
5
CL1
200
550
440
6.60
7
1.1
111.80
223.61
CL2
200
550
440
6.60
7
1.1
111.80
CL3
2~4
CL1
200
550
440
6.60
7
1.1
111.80
255.19
CL2
200
550
440
6.60
7
1.1
111.80
CL3
200
400
290
3.30
6
1.1
31.58
1
CL1
200
550
440
6.60
7
1.1
111.80
255.19
CL2
200
550
440
6.60
7
1.1
111.80
CL3
200
400
290
3.30
6
1.1
31.58
3.2层间荷载计算
（1）柱自重标准值
全部柱的自重计算详见表3.6。
其中首层柱的结构层高应取首层柱的建筑层高加上基础顶面距±0.000的高度（本题为1.5m）：
3.9+1.5=5.4m；柱净高=结构层高-板厚。
表3.6柱的自重标准值计算
层
砼
bc
hc（mm）
结构层高
h（m）
数量
柱净高（m）
抹灰增
大系数
柱自重G（kN）
5
C30
600
600
3.9
32
3.79
1.1
1200.67
2~4
C30
600
600
3.9
32
3.79
1.1
1200.67
1
C30
600
600
5.4
32
5.29
1.1
1675.87
注：
Gel=^父：
^/柱净高/数量/25咖/m3X抹灰增大系数（kN）
（2）楼梯间荷载标准值
恒载：
水磨石地面30厚1.16X（0.3+0.15）/0.3=1.74kN/m2楼梯踏步板130厚（0.13/cosa+0.15/2）X25=5.51kN/m2板下抹灰20厚0.02X20/cosa=0.45kN/m2
合计：
7.70kN/m2
活载标准值：
3.50kN/m2
在本题各层楼面中，楼梯间所占建筑面积为47.52m2。
（3）填充墙恒荷载标准值
计算填充墙的恒荷载，应首先根据填充墙的材质、厚度等情况，将各层的填充墙进行编号，计算出各填充墙的单位面积重量，再统计本层各墙的墙面面积及个数进行计算即可。
夕卜墙为300厚陶粒混凝土砌块，外侧贴面砖，内侧抹灰。
内墙为200厚陶粒混凝土砌块，双侧抹灰。
考虑到组砌时在洞口处、墙体底部和顶部混砌部分粘土砖，混砌比例取8:
2，粘土砖容重取19kN/m3，则砌体容重
为：
r=8.5X0.8+19X0.2=10.6kN/m3
计入面层的做法，求得墙体的单位面积重量为：
夕卜墙：
^out=0.3X10.6+0.55+0.02X20=4.13kN/m2内墙：
qm=0.2X10.6+2X0.02X20=2.92kN/m2
各层墙的恒荷载标准值计算详见表3.7。
表3.7填充墙恒
亘荷载标准值
直计算
层号
墙编号
长度
高度
本层个数
面重量
在本层该墙上
的门窗洞口面
积
本层该墙
实际面积
填充墙自重标
准值
本层合计
m
m
（kN/m2）
m2
m2
kN
kN
5
Q-1
6.6
3.15
14
4.13
4.62
226.38
934.95
2896.25
Q-2
15
3.15
2
4.13
0
94.5
390.29
Q-3
6.6
3.15
12
2.92
1.47
231.84
676.97
Q-4
12
3.15
7
2.92
0
264.6
772.63
Q-5
4
3.15
2
2.92
3.78
17.64
51.51
Q-6
5
3.15
2
2.92
3.78
23.94
69.90
2~4
Q-1
6.6
3.15
14
4.13
4.62
226.38
934.95
2896.25
Q-2
15
3.15
2
4.13
0
94.5
390.29
Q-3
6.6
3.15
12
2.92
1.47
231.84
676.97
Q-4
12
3.15
7
2.92
0
264.6
772.63
Q-5
4
3.15
2
2.92
3.78
17.64
51.51
Q-6
5
3.15
2
2.92
3.78
23.94
69.90
1
Q-1
6.6
3.55
14
4.13
4.62
263.34
1087.59
3192.36
Q-2
15
3.55
2
4.13
0
106.5
439.85
Q-3
6.6
3.55
12
2.92
1.47
263.52
769.48
Q-4
12
3.55
7
2.92
5.76
257.88
753.01
Q-5
4
3.55
2
2.92
3.78
20.84
60.85
Q-6
5
3.55
2
2.92
3.78
27.94
81.58
（4）门窗恒荷载标准值
计算门窗的恒荷载，应首先将各层的门窗进行编号，确定出各门窗的单位面积重量，再统计本层各卖出的面积及个数进行计算即可。
表3.8门窗恒荷载标准值计算
层号
门窗编
号
宽度
高度
单个门窗
面积
本层个
数
面重量
该门窗本层
洞口总面积
自重标准值
本层合计
m
m
m2
（kN/m2）
m2
kN
kN
5
M-1
0.9
2.1
1.89
18
0.20
34.02
6.804
50.42
M-2
1.5
2.4
3.6
3
0.20
10.8
2.16
M-3
0.7
2.1
1.47
6
0.20
8.82
1.764
M-4
0.20
C-1
2.1
2.2
4.62
24
0.30
110.88
33.264
C-2
1.5
2.1
3.15
2
0.30
6.3
1.89
C-3
1.8
2.1
3.78
4
0.30
15.12
4.536
C-4
0.30
2~4
M-1
0.9
2.1
1.89
18
0.20
34.02
6.804
28.55
M-2
1.5
2.4
3.6
3
0.20
10.8
2.16
M-3
0.7
2.1
1.47
6
0.20
8.82
1.764
M-4
0.20
C-1
1.5
2.1
3.15
14
0.30
44.1
13.23
C-2
1.2
1.5
1.8
2
0.30
3.6
1.08
C-3
1.2
1.2
1.44
2
0.30
2.88
0.864
C-4
2.1
2.1
4.41
2
0.30
8.82
2.646
1
M-1
0.9
2.1
1.89
10
0.20
18.9
3.78
28.35
M-2
1.5
2.4
3.6
4
0.20
14.4
2.88
M-3
1.2
2.4
2.88
6
0.20
17.28
3.456
M-4
2.4
2.4
5.76
2
0.20
11.52
2.304
C-1
1.5
2.1
3.15
12
0.30
37.8
11.34
C-2
1.2
1.5
1.8
2
0.30
3.6
1.08
C-3
1.2
1.2
1.44
2
0.30
2.88
0.864
C-4
2.1
2.1
4.41
2
0.30
8.82
2.646
3.3各层重力荷载代表值计算
（1）各层的恒、活荷载标准值汇总
表3.9各层的恒、活荷载标准值汇总
项次
层号
1
2
3
4
5
梁自重（kN）
纵向框架梁Gbx
975.74
975.74
975.74
975.74
975.74
横向框架梁Gby
536.98
536.98
536.98
536.98
536.98
次梁Gbyr
255.19
255.19
255.19
255.19
223.61
柱自重Gc（kN）
1675.87
1200.67
1200.67
1200.67
1200.67
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