第三章框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)集荷載計(jì)算

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案3 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與荷載計(jì)算3.1 結(jié)構(gòu)布置3.1.1 柱網(wǎng)與層高 民用建筑的柱網(wǎng)和層高根據(jù)建筑的使用功能確定。柱網(wǎng)布置應(yīng)該規(guī)整，由內(nèi)廊式和跨度組合式，這里采用跨度組合式（如圖）。層高宜取同一個(gè)尺寸，這里采用層高3.6m，對(duì)于底層由于市內(nèi)外地面高差加急出埋深影響為4.7m?？蚣芙Y(jié)構(gòu)總高度在8度抗震設(shè)防時(shí)，高度不應(yīng)大于45m，而此建筑總高度也才22.7m。 圖3.1 柱網(wǎng)布置圖3.1.2 框架的承重方案 根據(jù)樓蓋的平面布置和豎向荷載的傳遞途徑，框架的承重方案可以分為向承重方案。橫向，縱向及縱橫向承重三種方案。此工程采用縱橫向承重方案，現(xiàn)澆樓面為雙向板（縱向承重時(shí)因橫向剛度較小一般很少采

2、用）。3.1.3 變形縫設(shè)置的考慮 變形縫有溫度伸縮縫，沉降縫，和防震縫三種。 伸縮縫是為了避免溫度變化和混凝土的收縮產(chǎn)生的盈利是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，在結(jié)構(gòu)一定長度范圍內(nèi)設(shè)置伸縮縫。在伸縮縫處，基礎(chǔ)頂面以上的結(jié)構(gòu)及建筑構(gòu)造完全斷開，伸縮縫最大間距見下表3.1。表3.1 伸縮縫的最大間距(m)結(jié)構(gòu)類型施工方法室 內(nèi)露 天排架結(jié)構(gòu)裝 配10070框架結(jié)構(gòu)裝 配7550現(xiàn) 澆5535剪力墻結(jié)構(gòu)裝 配6540現(xiàn) 澆4530擋土墻地下室墻裝 配4030現(xiàn) 澆3020 由于此建筑最大長度85.8米，如設(shè)置伸縮縫可能不太經(jīng)濟(jì)，綜合考慮，采取不設(shè)置伸縮縫方案，而是采用構(gòu)造和施工措施，如在頂層，底層和山墻等溫度變化大

3、的部位提高配筋率。 沉降縫是為了避免地基不均勻沉降使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，在結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生不均勻沉降的部位設(shè)縫，將結(jié)構(gòu)完全分開。此建筑中間部分是6層，兩邊為4層，房屋高度有一定變化，但考慮到變化不大，可以不設(shè)沉降縫。 防震縫，是為了防止在地震作用下，特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱部位容易造成震害而可用防震縫將結(jié)構(gòu)分為若干獨(dú)立抗震單元，使各結(jié)構(gòu)規(guī)則，但目前設(shè)計(jì)更傾向于不設(shè)，而采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性的措施。3.1.4 材料選擇 柱采用C35, 梁采用C30混凝土。梁縱筋用HRB335,柱縱筋用HRB400,箍筋均用HPB235。3.1.5 截面尺寸初步選擇 梁截面： 梁高 h=(1/12-1/8）L(單跨用較大值，多跨用較

4、小值或負(fù)荷較大時(shí)用 上限值）且凈跨與h比不宜小于4； AB跨h=1/12*7200=600mm 梁寬 b=(1/3-1/2)h,抗震結(jié)構(gòu)b200mm,h/b4; b=300mm 其余尺寸見后梁截面表。 柱截面：N=*F*gE*n AcN/Nfc 柱截面的寬與高一般取1/20-1/15層高，需滿足h1/25凈高，b 1/30凈高。且柱子b*h250*250,抗震結(jié)構(gòu)b不宜小于300mm,柱的 凈高于界面高度之比宜大于4，按軸壓比限值估算： 估算時(shí)，樓層荷載按1114kN/m2計(jì)算，本工程邊柱按13kN/m2計(jì)， 中柱12kN/m2計(jì)。二級(jí)抗震時(shí)軸壓比限值N取0.8，考慮地震作用 組合后柱的軸壓力

5、增大系數(shù)。邊柱取1.3，不等跨內(nèi)柱取1.25，等 跨內(nèi)柱取1.2。 邊柱Z1 Ac 邊柱Z2 Ac 邊柱Z3 Ac 若取柱截面為正方形，得截面高度為： h1=433mm h2=492mm h3=292mm最后初步確定尺寸：1層中柱截面取為550mm*550mm ，邊柱截面取為450mm*450mm，2層中柱500*500，其余中柱取為450*450，短跨邊柱取為400*400。詳細(xì)尺寸見后柱截面表。3.2計(jì)算簡(jiǎn)圖3.2.1 基本假定平面結(jié)構(gòu)假定：該工程為正交布置，可以認(rèn)為每一方向的水平力只由該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，垂直于該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不承擔(dān)。樓板在自身平面內(nèi)的剛性假定：各個(gè)平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之

6、間，通過樓板聯(lián)系而成為整體。樓板假定在自身平面內(nèi)剛度無限大，在平面外剛度很小可以不予考慮。建筑結(jié)構(gòu)在水平荷載下側(cè)移時(shí)，樓板只有剛性位移，即平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，不考慮其變形。不計(jì)扭轉(zhuǎn)假定：結(jié)構(gòu)體型規(guī)整，并簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。3.2.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖 計(jì)算簡(jiǎn)圖用兩梁柱的軸線表示，分別取各自的形心線；對(duì)鋼筋混凝土樓蓋整體澆筑的框架梁，一般可以取樓板底面作為梁軸線。對(duì)底層柱的下端一般取至基礎(chǔ)頂面；當(dāng)各層柱的截面尺寸不同且形心線不重合時(shí)，一般去頂層柱的形心線作為柱子的軸線。 圖3.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖3.2.3框架梁柱的線剛度計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算見圖如圖3-1所示。在求梁截面慣性矩時(shí)考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，對(duì)于第一榀和最

7、后一榀及變形風(fēng)兩側(cè)的框架，取I=1.5Ir;中框架取I=2Ir（Ir為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）。梁的線剛度ib=EcIb/l。其中，Ec為混凝土的彈性模量，Ec35=3.15*104N/mm2；Ec30=3.0*104N/mm2；l為梁的計(jì)算跨度；Ib為梁截面慣性矩，對(duì)裝配式樓面，Ib按梁的實(shí)際截面計(jì)算，對(duì)現(xiàn)澆樓面及裝配整體式樓面，Ib按下表采用，其中Io為梁截面矩形部分截面的慣性矩。 表3.2 梁截面慣性矩取值樓面做法中框架梁邊框架梁現(xiàn)澆樓面裝配整體式樓面柱的線剛度為ic=EcIc/h, 其中Ic為截面的慣性矩，h為框架柱的計(jì)算高度。表 3.3 橫梁線剛度ib計(jì)算表類別Ec/104

8、mm2b*h/mm*mmIr/109mm4L/mm1.5/N/mm22.0/N/mm2邊橫梁3.0300*6005.466003.682*10104.909*1010走道梁3.0200*4001.26730001.901*10102.534*1010邊橫梁3.0300*6005.472003.375*10104.500*1010表3.4 柱的線剛度計(jì)算表層次hc/mmEc/(N/mm2)b*h/mm*mmIc/mm4EcIc/hc/N*mm147003.15*104500*5005.208*1093.49*1010147003.15*104450*4503.417*1092.29*10102-

9、636003.15*104450*4503.417*1092.99*10102-636003.15*104400*4002.133*1091.87*10103.3 荷載的匯集3.3.1豎向荷載（1）屋面及樓面均布永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面（上人）： 30厚細(xì)石混凝土保護(hù)層 22*0.08=0.66kN/m2 三氈四油防水層 0.4kN/m2 20厚水泥砂漿找平層 20*0.02=0.4kN/m2 150厚水泥蛭石保溫層 5*0.15=0.75kN/m2 100厚鋼筋混凝土板 25*0.1=2.5kN/m2 粉底 0.5kN/m2 合計(jì) 5.21kN/m2樓面： 水磨石地面 0.65kN/m2 100厚

10、鋼筋混凝土板 25*0.1=2.5kN/m2 粉底 0.5kN/m2 合計(jì) 3.65kN/m21-3層樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值（9.3*3+3.3+0.25）*（3+7.2+0.25）*2+11.2*9.3*2+7.5*4*（6.6+3）+（6+5.6+6）*（3.3+0.25）*2+（8+1.7+0.25）*（6*2+3.3*2+3.9*6+0.25）*3.65=6093.31kN4層樓（屋）面恒載標(biāo)準(zhǔn)值(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*3.65+（9.3*2+3.3）*（3+7.2+0.25）*2+（6+5.6+6）*（3.

11、3+0.25）*2+（8+1.7+0.25）*(6*2+3.3*2+3.9*6+0.25）*5.21=8101.55kN5層樓面恒載標(biāo)準(zhǔn)值(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*3.65=2758.98kN6層屋面恒載標(biāo)準(zhǔn)值(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*3.65=3938.16kN（2）屋面與樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按荷載規(guī)范規(guī)定，教室活載取2.0kN/m2，廁所走廊樓梯間活荷載取2.5kN/m2，為簡(jiǎn)化計(jì)算，并偏于安全考慮，統(tǒng)一取2.5kN/m2 上人

12、屋面的均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.0kN/m2 樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 2.5kN/m2 屋面雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 sk=r*s0=1.0*0.4=0.4kN/m2（注：無論是否為上人屋面，其屋面上的可變荷載均取雪荷載。)1-3層樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值（9.3*3+3.3+0.25）*（3+7.2+0.25）*2+11.2*9.3*2+7.5*4*（6.6+3）+（6+5.6+6）*（3.3+0.25）*2+（8+1.7+0.25）*（6*2+3.3*2+3.9*6+0.25）*2.5=4173.5kN4層樓（屋）面活載標(biāo)準(zhǔn)值樓面(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4

13、*(6.6+3)*2.5 =1889.71kN屋面（9.3*2+3.3）*（3+7.2+0.25）*2+（6+5.6+6）*（3.3+0.25）*2+（8+1.7+0.25）*(6*2+3.3*2+3.9*6+0.25）*0.4=410.178kN5層樓面活載標(biāo)準(zhǔn)值(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*2.5 =1889.71kN6層屋面活載標(biāo)準(zhǔn)值(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*0.4= 302.36kN（3）梁柱自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值(其中=25kN/

14、m2）構(gòu)件bhgLnGiGiL1（橫梁）3006001.054.7256.5730.71214.99L2（走道梁）2004501.052.1002.9176.09103.53L33006001.054.7257.11633.55536.76L4（縱梁）3007001.055.5127.41240.79489.47Z15505501.17.564.7535.5177.7Z25005001.16.8754.77131.322455.75Z34504501.15.5694.71626.17418.79Z44504501.15.5693.67620.051523.8Z54004001.14.4003.

15、61615.84253.44 表3.5 梁柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值注：表中的為考慮梁柱的粉刷層荷載而對(duì)其重力荷載的增大系數(shù)；g表示單位長度構(gòu)件重力荷載；n為構(gòu)件的數(shù)量；梁長度取凈長；柱長度取層高。（4）墻窗門重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 墻體為250厚混凝土空心砌塊，外墻面貼瓷磚（0.5kN/m2），內(nèi)墻面為20厚抹灰，則外墻單位墻面重力荷 0.5+10.3*0.25+17*0.02=3.415kN/m2 內(nèi)墻兩側(cè)抹灰均為200厚，則內(nèi)墻單位面積重力荷載為 10.3*0.25+17*0.02*2=3.255kN/m2 木門窗單位面積重力荷載為0.2kN/m2；鋁合金窗戶單位面積重力荷載取0.4kN/m2（5）荷載分

16、層總匯及重力荷載代表值 集中于各樓層高處的重力荷載代表值Gi可以計(jì)算得到： 重力荷載代表值是指結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和，是表示地震發(fā)生是根據(jù)遇合概率確定的有效重力。Gi為計(jì)算單元范圍內(nèi)各層樓面上的重力荷載代表值及上下各半層的墻、柱的重量。且無論是否為上人屋面，其屋面上的可變荷載均取雪荷載。 各可變荷載的組合值系數(shù)按下表采用 表3.6 可變荷載的組合值系數(shù)表 可變荷載種類 組合值系數(shù)雪荷載屋面積灰荷載屋面活荷載按實(shí)際情況考慮的樓面活荷載0.50.5不計(jì)入1.0按等效均布荷載考慮樓面活荷載藏書庫檔案庫其他民用建筑0.80.5吊車懸吊物重力硬鉤吊車軟鉤吊車0.3不計(jì)入屋面層： 屋

17、面恒載，50%屋面雪荷載，縱橫梁自重，半層的柱及縱橫墻體自重其他層： 樓面恒載，50%樓面均布活荷載，縱橫梁自重，樓面上下各半層的柱及縱橫墻體自重將前述分項(xiàng)荷載相加，得集中于各層樓面的重力荷載代表值如下：第1層：6093.31+4173.5*0.5+214.99+103.53+536.76+489.47+531.3+(2455.75+418.79)*0.5+(1523.8+253.44)*0.5+633.8*(4.7+3.6)*0.5*3.415-0.4*(3*1.8*8+4.8*1.8*12+ 4.8*2.7*2+2.4*1.8*6+1.5*1.8*2)-0.2*(1.5*1.8*4+1.8

18、*1.8*18+2.4*1.8*8+1.0*2.1*26) = 23533.68 kN第2-3層：6093.31+4173.5*0.5+214.99+103.53+536.76+489.47+531.3+(1523.8+253.44)*0.5*2+640.4*(3.6+3.6)*0.5*3.415-0.4*(3*1.8*12+4.8*1.8*12+2.4*1.8*6+1.5*1.8*2)-0.2*(1.5*1.8*4+1.8*1.8*18+2.4*1.8*8+1.0*2.1*26) = 22983.15 kN第4層8101.55+(1889.71+410.178)*0.5+214.99+103.53+536.76+489.47+531.3+(1523.8+253.44)*0.5*2+226.6*(3.6+3.6)*0.5*3.415+413.8*3.6*0.5*3.415-0.4*2.4*1.8*6*0.5-0.2*(1.8*1.8*20+2.4*1.8*2+1.0*2.1*18)*0.5-0.4*(3*