框架结构设计例题导荷和地震内力计算.docx

1、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.m，室内外高差6mm。(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8.5 kN/m3。 顶棚采用轻钢龙骨纸面石膏板吊顶(05J1顶7)，自重0.14 kN/m2。门窗采用塑钢窗(0.30 kN/m2)、木门(0.2 kN/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

2、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2725厚1:4干硬性水泥砂浆结合层251.5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1550厚C15细石砼找坡，最薄处不小于3050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-

3、屋6聚苯保温板1001:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于201001:3水泥砂浆找平层20图1.1标准层剖面图轴立面图 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=1:410面砖墙面15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰20（厚2730mm）刷素水泥浆结合层一遍所有外墙面05J1-外墙 1345厚1:1水泥砂浆加水重20%建筑胶810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

4、水泥石灰砂浆，分两次抹灰1505J1-内墙55厚1:0.5:3水泥石灰砂浆5釉面砖墙面(厚2324mm)05J1-内墙9刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水泥浆=1:41015厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰25卫生间内墙面34厚1:1水泥砂浆加水重20%建筑胶45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

5、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2.53.0m，可塑，分布较均匀；3层：粉土，场区普遍分布，平均厚度约44.5m，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(

6、m)孔隙比液性指数(II)地基承载力特征值fak (kPa)容重(kN/m3)素填土1.01.019.7粉质粘土3.54.04.55.00.6710.5114019.5粉 土4.04.58.09.00.5820.1515020.0粉质粘土大于5m0.6760.4116019.5毕业设计框架结构设计例题一天津城建大学材料：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

7、，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GB511-2010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GB511-2010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：HRB4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

8、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1012 kN/m2加上主要的可变荷载标 准值，本题取评=12+2 = 14 kN/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 =1.2X 1.1 X (6.6+3.0)/2X7.2X

9、14X5=3193.3 kNAc彡Nc/(fc* u c=3 1 93.3X 1000/(14.3 X 0.85)=2.627X 105mm2 因此，主楼框架柱截面尺寸确定为： 6X 600。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)AD轴纵向框架梁：h= (1/81/14)l = (1/81/14) X72=900550，取 h=750mm，6=3mm;(2)18轴AB段及CD段横向框架梁：h= (1/81/14)l = (1/81/14) X66=825471，取 h=7mm，6=

10、3mm;(3)18轴BC段横向框架梁按与AB段框架梁线刚度相等计算，即6 2 h2 /12故取 h=550mm，6=300mm;(4)楼面次梁h=(1/121/18)/ = (1/121/18) X66=550367，取 h=550mm； 6=2mm; 跨度较小的次梁取h=400mm; 6=200mm。(5)现浇板厚h= (1/30-1/35)/ = (1/301/35)父36诎=120100，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

11、，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30.101:3水泥砂浆找平层20200.40非上人屋面屋6聚苯保温板1003.00.301:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20100151.505.651:3水泥砂浆找平层20200.40钢筋混凝土楼板110252.75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

12、/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1010厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝10200.203.55631.4420厚1:4干硬性水泥砂浆结合层20200.40钢筋混凝土楼板110252.75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1320厚花岗石板铺平拍实，水泥浆擦缝20280.564.11119.5230厚1:4干硬性水泥砂浆结合层30200.60钢筋混凝土楼板110252.75板底轻钢龙骨吊顶20200.20铺地砖防水楼

13、面（卫生间）（厚 102mm）楼2710厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝10200.205.5058.3225厚1:4干硬性水泥砂浆结合层25200.5015厚水泥砂浆找平层15200.3050厚C15细石砼找坡，最薄处不小于3050251.25钢筋混凝土楼板110252.75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)5ZL13006406.60141.14

14、87.87975.74ZL23006406.60141.1487.8724ZL13006406.6141.1487.87975.74ZL23006406.6141.1487.871ZL13006406.6141.1487.87975.74ZL23006406.6141.1487.87注：Gbxl =bX(A-)X净长X根数X25 kN /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)5HL13005906.0021.158.41536.98HL23004402.4021.117.4

15、2HL33005906.0021.158.41HL43005906.0061.1175.23HL53004402.4061.152.27HL63005906.0061.1175.2324HL13005906.0021.158.41536.98HL23004402.4021.117.42HL33005906.0021.158.41HL43005906.0061.1175.23HL53004402.4061.152.27HL63005906.0061.1175.231HL13005906.0021.158.41536.98HL23004402.4021.117.42HL33005906.0021.

16、158.41HL43005906.0061.1175.23HL53004402.4061.152.27HL63005906.0061.1175.23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)5CL12005504406.6071.1111.80223.61CL22005504406.6071.1111.80CL324CL12005504406.6071.1111.80255.19CL22005504406.6071.1111.80CL32004002903.3061.131.581CL12005504406

17、.6071.1111.80255.19CL22005504406.6071.1111.80CL32004002903.3061.131.583.2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bchc(mm)结构层高h(m)数量柱净高(m)抹灰增大系数柱自重G (kN)5C306006003.9323.791.11200.6724C306006003.9323.791.11200.671C306006005

18、.4325.291.11675.87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= 1.74 kN/m2 楼梯踏步板 130厚(0.13/cosa+0.15/2) X25 = 5.51 kN/m2 板下抹灰 20厚 0.02X20/cosa= 0.45 kN/m2合 计： 7.70 kN/m2活载标准值： 3.50 kN/m2在本题各层楼面中，楼梯间所占建筑面积为47.52 m2。(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

19、，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= 8.5 X 0.8 +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=0.3 X 10.6 + 0.55 + 0.02X20=4.13kN/m2 内墙：qm =0.2 X 10.6 + 2 X 0.02 X 20=2.92kN/m2各层墙的恒荷载标准值计算详见表3.

20、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mm(kN/m2)m2m2kNkN5Q-16.63.15144.134.62226.38934.952896.25Q-2153.1524.13094.5390.29Q-36.63.15122.921.47231.84676.97Q-4123.1572.920264.6772.63Q-543.1522.923.7817.6451.51Q-653.1522.923.7823.9469.9024Q-16.63.15144.134.62226.38934.952896

21、.25Q-2153.1524.13094.5390.29Q-36.63.15122.921.47231.84676.97Q-4123.1572.920264.6772.63Q-543.1522.923.7817.6451.51Q-653.1522.923.7823.9469.901Q-16.63.55144.134.62263.341087.593192.36Q-2153.5524.130106.5439.85Q-36.63.55122.921.47263.52769.48Q-4123.5572.925.76257.88753.01Q-543.5522.923.7820.8460.85Q-65

22、3.5522.923.7827.9481.58(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mmm2(kN/m2)m2kNkN5M-10.92.11.89180.2034.026.80450.42M-21.52.43.630.2010.82.16M-30.72.11.4760.208.821.764M-40.20C-12.12.24.62240.30110.8833.264C-21.52.

23、13.1520.306.31.89C-31.82.13.7840.3015.124.536C-40.3024M-10.92.11.89180.2034.026.80428.55M-21.52.43.630.2010.82.16M-30.72.11.4760.208.821.764M-40.20C-11.52.13.15140.3044.113.23C-21.21.51.820.303.61.08C-31.21.21.4420.302.880.864C-42.12.14.4120.308.822.6461M-10.92.11.89100.2018.93.7828.35M-21.52.43.640

24、.2014.42.88M-31.22.42.8860.2017.283.456M-42.42.45.7620.2011.522.304C-11.52.13.15120.3037.811.34C-21.21.51.820.303.61.08C-31.21.21.4420.302.880.864C-42.12.14.4120.308.822.6463.3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12345梁自重（kN）纵向框架梁Gbx975.74975.74975.74975.74975.74横向框架梁Gby536.98536.98536.98536.98536.98次梁Gbyr255.19255.19255.19255.19223.61柱自重Gc（kN）1675.871200.671200.671200.671200.67