1、一榀框架结构计算书、摘要本工程为某综合楼,主体六层,钢筋混凝土框架结构,局部七层。梁板柱均为现浇,建筑面积约为6500m2,宽18.84米,长为62.22米,建筑方案确定,房间开间4.0米,进深6.3米,底层层高5.0米,其它层高3.6米,室内外高差为0.6米。建筑分类为乙类公共类建筑,二类场地,抗震等级三级。关键词:钢筋混凝土 框架 结构设计 内力计算一 框架结构设计任务书1.1 工程概况:某综合楼,主体六层,钢筋混凝土框架结构,局部七层。梁板柱均为现浇,建筑面积约为6500m2,宽18.84米,长为62.22米,建筑方案确定,房间开间4.0米,进深6.3米,底层层高5.0米,其它层高3.6
2、米,室内外高差为0.6米。建筑分类为乙类公共类建筑,二类场地,抗震等级三级。图11.2 设计资料1)气象条件:基本风压0.45KN/m2 2)抗震设防: 设防烈度6度 3)屋面做法: 40厚C20钢砼 一层油毡隔离层 40厚挤塑聚苯板保温层 15厚高分子防水卷材 20厚1:3水泥砂浆找平1:6水泥焦渣2%找坡层,最薄处30厚 120厚现浇钢筋混凝土板 4)楼面做法: 813厚铺地砖面层 100厚钢筋砼楼板 粉底 底层混凝土强度等级为C30,其余各层为C25,纵筋2级,箍筋1级。1.3设计内容 1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图 2)荷载计算3)框架纵横向侧移计算;4)框架在水平及竖向力作用下的
3、内力分析;5)内力组合及截面设计;6)节点验算。二 框架结构布置及结构计算简图确定2.1 梁柱截面的确定柱:bh=500mm500mm 梁(BC跨)=L/12=6300/12=525mm 取h=600mm,b=300mm 梁(CE、EF跨)=L/12=5400/12=450mm 取h=500mm,b=300mm纵梁=L/12=8000/12=666.7mm 取h=700mm,b=300mm 现浇板厚取h=100mm2.2 结构计算简图基础顶面离室外地面为600mm,由此可知底层标高为6.2m。结构计算简图如下:边跨梁取I=1.5I0,中跨梁取I=2I0(I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)
4、。注:图中数字为线刚度,单位:10-4Em3图2EF跨梁:i=1.5(Ec0.30.53)/(124.5)=10.410-4EcCE跨梁:i=2(Ec0.30.53)/(125.4)=11.610-4EcBC跨梁:i=1.5(Ec0.30.63)/(126.3)=12.910-4Ec上层柱:i=(Ec0.50.53)/(123.6)=14.510-4Ec底层柱:i=(Ec0.60.63)/(126.2)=17.410-4Ec三 荷载计算3.1 恒载标准值计算 1)屋面框架梁线荷载标准值 40厚C20钢砼 0.0425=1KN/M2 一层油毡隔离层 0.05KN/M240厚挤塑聚苯板保温层 0.
5、040.5=0.02KN/M2 15厚高分子防水卷材 0.04KN/M2 20厚1:3水泥砂浆找平 0.0220=0.4KN/M2 1:6水泥焦渣2%找坡层,最薄处30厚 (0.03+0.165)/214=1.365 KN/M2 120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3 KN/M2 屋面荷载合计: 5.875KN/M2 边跨(EF)框架梁自重 0.30.525=3.75 KN/M 梁两侧粉刷:2(0.50.12)0.0217=0.2584 KN/M合计:4.0084KN/M边跨(BC)框架梁自重 0.30.625=4.5 KN/M 梁两侧粉刷:2(0.60.12)0.0217=0.3264
6、KN/M合计:4.8264 KN/M中跨(CE)框架梁自重 0.30.525=3.75 KN/M 梁两侧粉刷:2(0.50.12)0.0217=0.2584 KN/M合计:4.0084KN/M因此作用在顶层框架梁上的线荷载为:g6EF1= g6CF1=4.0084KN/Mg6BC1=4.8264KN/Mg6EF2= g6CF2= g6BC2=5.8754.0=23.5KN/M2)楼面框架梁线荷载标准值 813厚铺地砖面层 0.6KN/M220厚1:2水泥砂浆结合层 0.0220=0.4KN/M2100厚钢筋砼楼板 0.125=2.5KN/M2 15厚纸筋石灰抹底 0.01516=0.24KN/
7、M2 楼面荷载合计: 3.74KN/M2 边跨(EF)框架梁自重 0.30.525=3.75 KN/M 梁两侧粉刷:2(0.50.1)0.0217=0.272KN/M合计:4.022KN/M边跨(BC)框架梁自重 0.30.625=4.5 KN/M 梁两侧粉刷:2(0.60.1)0.0217=0.3264 KN/M合计:4.84 KN/M 中跨(CE)框架梁自重 0.30.525=3.75 KN/M 梁两侧粉刷:2(0.50.1)0.0217=0.272KN/M合计:4.022KN/M边跨填充墙自重: 0.24(3.6-0.6)14=10.08 KN/M 墙面粉刷: (3.6-0.6)0.02
8、20=1.2KN/M 11.28KN/M 因此作用在中间层框架梁上的线荷载为: gEF1= gCF1=4.022 KN/MgBC1=4.84+11.28=16.12 KN/MgEF2= gCF2= gBC2=3.744.0=14.96 KN/M 3)屋面框架结点集中荷载标准值 F轴节点集中荷载边柱连系梁自重:0.30.7825=42KN 边柱连系梁粉刷:0.02(0.7-0.12)28.017=3.155KN1.5M女儿墙自重:1.58.00.1214=20.16KN女儿墙粉刷:21.58.00.0217=8.16KN框架梁传来屋面自重:0.54.00.54.05.875=23.5KN次梁自重
9、:0.30.54.525=16.875KN 作用在次梁上的屋面自重:0.5(4.5+4.5-4)25.875=29.375KN 框架梁传来次梁自重:0.5(16.875+29.375)=23.125KN 顶层F轴节点集中荷载:G6F=120.1KN E轴节点集中荷载 E轴框架梁自重及粉刷:45.155KN 框架梁传来屋面自重:0.540.5425.875=47KN 框架梁传来次梁自重:0.516.875+(0.30.55.425)0.5=18.56KN 顶层E轴节点集中荷载:G6E=110.72KN C轴节点集中荷载 C轴框架梁自重及粉刷:45.155KN 框架梁传来屋面自重:0.540.54
10、25.875=47KN 框架梁传来次梁自重:(0.30.55.425+0.30.56.325)0.5=21.94KN 顶层C轴节点集中荷载:G6C=114.10KN B轴节点集中荷载 B轴框架梁自重及粉刷:45.155KN1.5M女儿墙自重及粉刷:28.32KN框架梁传来屋面自重:0.54.00.54.05.875=23.5KN次梁自重:0.30.56.325=23.625KN作用在次梁上的屋面自重:0.5(6.3+6.3-4)25.875=50.53KN 框架梁传来次梁自重:0.5(23.625+50.53)=37.08KN 顶层B轴节点集中荷载:G6B=134.06KN 4)楼面框架节点集
11、中荷载标准值 F轴框架梁自重及粉刷:45.155KN 窗自重:22.72.80.45=6.804KN窗下墙体自重:0.24(8-0.5)(3.6-2.8)14=20.16KN粉刷:20.027.50.817=4.08KN窗边墙体自重:0.24(8-0.5-22.7)2.814=19.76KN粉刷:20.02(8-0.5-22.7)2.817=4.00KN框架梁传来楼面自重:0.540.543.74=14.96KN次梁自重:16.875KN作用在次梁上的楼面自重:0.5(4.5+4.5-4)23.74=18.7KN框架梁传来次梁自重:0.5(16.875+18.7)=17.79KN框架柱子自重:
12、0.50.53.625=22.5KN 粉刷:0.52+(0.5-0.24)20.023.617=1.86KN 26层F轴结点集中荷载:GF=157.07KNE轴框架梁自重及粉刷:45.155KN框架梁传来楼面板自重:20.540.543.74=29.92KN次梁自重:0.30.55.425+0.30.54.525=37.125KN作用在次梁上的楼面自重: 0.5(4.5+4.5-4)2+0.5(5.4+5.4-4)23.74=44.132KN框架梁传来次梁自重:0.5(37.125+44.132)=40.63KN 框架柱自重及粉刷:22.5+(0.5-0.24)0.0243.617=23.77
13、KN 26层E轴结点集中荷载:GE=139.48KNC轴框架梁自重及粉刷:45.155KN内纵墙自重:(8-0.5)(3.6-0.7)0.2414=73.08KN粉刷:(8-0.5)(3.6-0.7)0.02172=14.79KN扣除门洞重:21.02.1(0.2414+0.02172)=16.968KN门自重:21.02.10.2=0.84KN框架梁传来楼面自重:20.540.543.74=29.92KN次梁自重:0.30.55.425+0.50.36.325=43.875KN作用在次梁上的楼面自重:0.5(6.3+6.3-4)2+0.5(5.4+5.4-4)23.74=57.596KN框架
14、梁传来次梁自重:0.5(43.875+57.596)=50.736KN 框架柱自重及粉刷:22.5+(0.5-0.24)0.0243.617=23.77KN 26层C轴结点集中荷载:GC=221.33KNB轴框架梁自重及粉刷:45.155KN窗自重:22.72.80.45=6.804KN窗下墙体自重:0.24(8-0.5)(3.6-2.8)14=20.16KN粉刷:20.027.50.817=4.08KN窗边墙体自重:0.24(8-0.5-22.7)2.814=19.76KN粉刷:20.02(8-0.5-22.7)2.817=4.00KN框架梁传来楼面自重:0.540.543.74=14.96
15、KN次梁自重:0.30.56.325=23.625KN作用在次梁上的楼面自重:0.5(6.3+6.3-4)23.74=34.164KN框架梁传来次梁自重:0.5(16.875+34.164)=24.52KN框架柱子自重:0.50.53.625=22.5KN 粉刷:0.52+(0.5-0.24)20.023.617=1.86KN 26层B轴结点集中荷载:GB=163.80KN5)恒荷载作用下的结构计算简图图33.2 活载标准值计算1) 屋面框架梁线荷载标准值p6EF= p6CE =p6BC =2.54.0=10KN/M2) 楼面框架梁线荷载标准值pEF= pCE =pBC =2.04.0=8.0
16、KN/M3) 屋面框架节点集中荷载标准值F轴由框架梁传来的屋面荷载:0.54.00.54.02.5=10KN由框架梁传来次梁荷载:0.5(4.5+4.5-4)22.5=12.5KNP6F=20+12.5=22.5KNE轴由框架梁传来的屋面荷载:0.54.00.54.02.52=20KN由框架梁传来次梁荷载:0.5(4.5+4.5-4)2+0.5(5.4+5.4-4)22.5=29.5KN P6E=20+29.5=49.5KNC轴由框架梁传来的屋面荷载:0.54.00.54.02.52=20KN由框架梁传来次梁荷载:0.5(6.3+6.3-4)2+0.5(5.4+5.4-4)22.5=38.5K
17、NP6C=20+38.5=58.5KNB轴由框架梁传来的屋面荷载:0.54.00.54.02.5=10KN由框架梁传来次梁荷载:0.5(6.3+6.3-4)22.5=21.5KNP6B=10+21.5=31.5KN4) 楼面框架节点集中荷载标准值F轴由框架梁传来的屋面荷载:0.54.00.54.02.0=8KN由框架梁传来次梁荷载:0.5(4.5+4.5-4)22.0=10KNPF=8+10=18.0KNE轴由框架梁传来的屋面荷载:0.54.00.54.02.02=16.0KN由框架梁传来次梁荷载:0.5(4.5+4.5-4)2+0.5(5.4+5.4-4)22.0=23.6KNPE=16+2
18、3.6=39.6KNC轴由框架梁传来的屋面荷载:0.54.00.54.02.02=16KN由框架梁传来次梁荷载:0.5(6.3+6.3-4)2+0.5(5.4+5.4-4)22.0=30.8KNPC=16+30.8=46.8KNB轴由框架梁传来的屋面荷载:0.54.00.54.02.0=8KN由框架梁传来次梁荷载:0.5(6.3+6.3-4)22.0=17.2KNPB=8+17.2=25.2KN5)活荷载作用下的结构计算简图图43.3 风荷载计算风压标准值计算公式为 wk=zszw0 (4-1)wk风荷载标准值w0基本风压s风荷载体型系数z风荷载变化系数zZ高度处的风振系数w0=0.45,因结
19、构高度H=24.2m30m,可取z=1.0;对于矩形平面S=1.3z 可查建筑结构荷载规范知场地类别为C类。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。A为一榀框架各层节点的受风面积,计算过程如表4-1,结算结果如图5。表4-2 横向风荷载计算 层次zsz(m)zw0(kN/ m2)A(m2)Pw(kN)61.01.323.60.8880.4526.413.7151.01.320.00.840.4528.814.1541.01.316.40.810.4528.813.6531.01.312.80.740.4528.812.4721.01.39.20.740.4528.812.4711.01.
20、35.60.740.4536.815.93图51) 风荷载作用下位移计算柱Kc值表4-2 柱Kc值计算 层数截面(m2)混凝土强度等级惯性矩Ic(m4)(m3)(KNm)260.50.5C255.2110-31.4510-340.610310.60.6C3010.810-31.9310-357.9103 柱Kb值中框架梁I=2.0I0 边框架梁I=1.5I0 Kb=EIb/L 4-2EF跨梁:Ib =1.50.30.53 /12=4.710-3m4BC跨梁:Ib =1.50.30.63 /12=8.110-3m4CE跨梁:Ib =20.30.53 /12=6.2510-3m4EF跨梁(4.5m
21、):Kb=31.3103KMmBC跨梁(6.3m):Kb=38.6103KMmCE跨梁(5.4m):Kb=34.7103KMmK值及的值 一般层 K=(i1 +i2+i3+i4)/2 ic 4-3=K/(2+K) 4-4 D=12ic /h 4-5首层 K=(i1 +i2)/ic 4-6 =(0.5+K)/(2+K) 4-7 D=12ic /h 4-826层F轴柱: K=(10.4+10.4)/214.5=0.72 =0.72/(2+0.72)=0.26E轴柱: K=(11.6+10.4+11.6+10.4)/214.5=1.52 =1.52/(2+1.52)=0.43C轴柱: K=(12.9
22、+11.6+12.9+11.6)/214.5=1.69 =1.69/(2+1.69)=0.46B轴柱: K=(12.9+12.9)/214.5=0.89 =0.89/(2+0.89)=0.31底层:F轴柱: K=10.4/17.4=0.60 =(0.5+0.60)/(2+0.60)=0.42E轴柱: K=(10.4+11.6)/17.4=1.26 =(0.5+1.26)/(2+1.26)=0.54C轴柱: K=(12.9+11.6)/17.4=1.41 =(0.5+1.41)/(2+1.41)=0.56B轴柱: K=12.9/17.4=0.74 =(0.5+0.74)/(2+0.74)=0.4
23、5值见表4-3 =12ic /h表4-3 框架柱D值计算 F轴E轴C轴B轴26层3.491035.771036.181034.1610319.6103底层2.7961033.5951033.7291032.99610313.116103框架结构侧移计算6层:=13.71/19.6103=0.69910-3m5层:=27.86/19.6103=1.42110-3m4层:=41.51/19.6103=2.11710-3m3层:=53.98/19.6103=2.75410-3m2层:=66.45/19.6103=3.39010-3m1层:=82.39/13.116103=6.28010-3m=16.
24、66110-3m/h=16.66110-3m/23.6m=0.70610-3m1/500满足要求四 内力计算4.1 恒荷载作用下的内力计算计算使用分层法,中柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。1)屋顶层 把梯形荷载化作等效均布荷载EF跨: 1=0.54/4.5=0.444 g6EF=g6EF1+1-2(1)+(1)g6EF2=20.30KN/MBC跨: 1=0.54/6.3=0.317 g6BC=g6BC1+1-2(1)+(1)g6BC2=24.35KN/MCE跨: 1=0.54/5.4=0.370 g6CE=g6CE1+1-2(1)+(1)g6CE2=22.26KN/M各杆的固端弯矩 M
25、6FE= g6EFL EF/12=34.26 KNM M6BC= g6BCL BC/12=80.54KNM M6CE= g6CEL CF/12=54.09 KNM弯矩分配法计算过程如图6:图6顶层弯矩计算结果如图7:图72)26层:把梯形荷载化作等效均布荷载EF跨: 1=0.54/4.5=0.444 gEF=gEF1+1-2(1)+(1)gEF2=14.39KN/MBC跨: 1=0.54/6.3=0.317 gBC=gBC1+1-2(1)+(1)gBC2=28.55KN/MCE跨: 1=0.54/5.4=0.370 gCE=gCE1+1-2(1)+(1)gCE2=15.64KN/M各杆的固端弯
26、矩: MFE= gEFL EF/12=24.28 KNM MBC= gBCL BC/12=94.43KNM MCE= gCEL CF/12=38.01KNM弯矩分配法计算过程如图8:图826层弯矩计算结果如图9:图93) 首层:把梯形荷载化作等效均布荷载EF跨: 1=0.54/4.5=0.444 gEF=gEF1+1-2(1)+(1)gEF2=14.39KN/MBC跨: 1=0.54/6.3=0.317 gBC=gBC1+1-2(1)+(1)gBC2=28.55KN/MCE跨: 1=0.54/5.4=0.370 gCE=gCE1+1-2(1)+(1)gCE2=15.64KN/M各杆的固端弯矩:
27、 MFE= gEFL EF/12=24.28 KNM MBC= gBCL BC/12=94.43KNM MCE= gCEL CF/12=38.01KNM弯矩分配法计算过程如图10:图10首层弯矩计算结果如图11:图11各层弯矩叠加并修正,其竖向荷载弯矩图如图12:图12剪力图:图13轴力图:图144.2 活荷载作用下的内力计算 1) 荷载简化 EF跨: 1=0.54/4.5=0.444 P6EF=1-2(1)+(1)p6EF =6.93KN/M PEF=1-2(1)+(1)pEF =5.55KN/MBC跨: 1=0.54/6.3=0.317 P6BC=1-2(1)+(1)p6BC=8.31KN/M PBC=1-2(1)+(1)pBC=6.65 KN/MCE跨: 1=0.54/5.4=0.370 P6CE=1-2(1)+(1)p6CE=7.77KN/M PCE=1-2(1)+(1)pCE=6.21KN/M 2) 各杆的固端弯矩: M6EF= P6EFL EF/12=11.69KNM MEF= P
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