[理學(xué)]五層框架結(jié)構(gòu)教學(xué)樓計(jì)算書

1、 某中學(xué)教學(xué)樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書、構(gòu)件截面尺寸選擇和荷載計(jì)算 （1）設(shè)計(jì)基本資料按設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定的組別，選擇開間尺寸為7200mmx9000mm，縱向有12跨，每跨4500mm,橫向有3跨，邊跨尺寸7200mm，中間跨尺寸3000mm。按此參數(shù)和建筑設(shè)計(jì)中已經(jīng)進(jìn)行平面布置。 （2）主要設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求及有關(guān)規(guī)定，確定如下主要的設(shè)計(jì)參數(shù)： 抗震設(shè)防烈度：7度；抗震設(shè)計(jì)分組：第一組；房屋高度低于30m，可知框架的抗震等級為三級。 基本風(fēng)壓：，c類粗糙度 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 設(shè)計(jì)使用年限：50年；本建筑為一般民用建筑，安全等級二級；在抗震設(shè)計(jì)時(shí)是丙類建筑 基礎(chǔ)頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定：建筑標(biāo)高0.00

2、0，建筑絕對標(biāo)高57.50m，室外地坪標(biāo)高-0.450m。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，基礎(chǔ)持力層可以設(shè)計(jì)在粉質(zhì)粘土上，選擇獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高可設(shè)在-1.0m-1.6m之間 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及相應(yīng)系數(shù)：按房屋的使用要求，可查得教學(xué)樓露面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，組合值系數(shù)，準(zhǔn)永久值系數(shù)（2） 材料的選擇 混凝土 除基礎(chǔ)墊層混凝土選擇c15外，基礎(chǔ)及以上各層混凝土強(qiáng)度均選c25。 鋼筋 框架梁、柱等主要構(gòu)件縱向受力筋選擇hrb335級鋼筋，構(gòu)造鋼筋、板筋及箍筋選擇hpb級鋼筋。（3） 結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸的選擇 結(jié)構(gòu)平面布置方案 主體結(jié)構(gòu)為5層，底層高度4.2m，其余各層3.9m。 外墻240mm，內(nèi)墻120mm，隔墻1

3、00mm，門窗布置見門窗洞口總表。 構(gòu)件截面尺寸的選擇a.根據(jù)平面布置，雙向板短向跨度，取板厚h=150mm,滿足要求。b.框架梁邊橫梁，7200mm,跨中橫梁，縱梁，次梁，c.柱截面尺寸 當(dāng)選擇基礎(chǔ)標(biāo)高為-1.200m時(shí)，則一層柱的高度為4.2m+1.2m=5.4m，按，又框架主梁b=300mm，則初選柱截面寬度，故中柱截面初選尺寸 簡單驗(yàn)算： 假定樓層各層荷載設(shè)計(jì)值為16，則底層中柱的軸力近似為邊柱承受軸力較小，但承受彎矩相對較大，按軸心受壓驗(yàn)算，取1.5n，有故中柱取 邊柱取、豎向荷載的計(jì)算 （1）屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值30厚細(xì)石砼保護(hù)層 三氈四油防水層 0.420厚水泥砂漿找平層 100厚水

4、泥蛭石保溫層 150厚鋼筋砼板 15厚板底抹灰 合計(jì) 5.965 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 不上人屋面應(yīng)考慮雪荷載 0.5 （2）屋面荷載 瓷磚地面 0.55 150厚鋼筋砼板 合計(jì) 4.525 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按“教學(xué)樓”一欄，取2.0（3） 梁、柱重力荷載 梁、柱重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值構(gòu)件b(m)h(m)邊橫梁0.30.7251.055.51中橫梁0.250.5251.053.28縱梁0.250.5251.053.12次梁0.250.6251.053.00底層柱0.50.5251.106.875標(biāo)準(zhǔn)層柱0.50.5251.106.875注：1）表中為考慮梁、柱的粉刷層重力荷載而對其重力荷載的增大系數(shù)；g表示單位長

5、度構(gòu)件的重力荷載。2） 梁長取凈長；柱長度取層高（4） 墻體荷載 墻體重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值使用樓層墻體層高 荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kn/m）門窗洞口形式底層1外縱墻4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42=11.680.78.172外橫墻4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.7-0.42)+(16x0.25+0.6+0.4)x0.42=11.091.011.093內(nèi)縱墻4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.920.74.844內(nèi)橫墻4.2（

6、8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.561.06.565內(nèi)隔墻4.2（8x0.24+0.6+0.4)x(4.2-0.5-0.42)+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42=6.101.06.10標(biāo)準(zhǔn)層1外縱墻3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42)+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42=10.730.77.512外橫墻3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.24+0.6+0.4)x0.42=10.151.010.153內(nèi)縱墻3.9（8x0

7、.24+0.6+0.4)x(3.9-0.5-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.390.74.484內(nèi)橫墻3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.7-0.42)+(16x0.12+0.6+0.4)x0.42=6.041.06.045內(nèi)隔墻3.9（8x0.24+0.6+0.4)x(3.9-0.6-0.42)+(16x0.1+0.6+0.4)x0.42=5.621.05.62屋頂1女兒墻0.5（8x0.12+0.6+0.4)x0.5=1.081.01.08、水平風(fēng)荷載的計(jì)算 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 每榀框架各層所受風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 、內(nèi)力計(jì)算 a.梁、柱線剛度計(jì)算 橫

8、梁線剛度計(jì)算表類別邊橫梁中橫梁 柱線剛度計(jì)算表樓.梁、柱相對相對線剛度（取中框架） 假設(shè)邊橫梁的相對線剛度為1，則中橫梁的相對線剛度為0.73，,25層柱的相對線剛度為1.12，底層相對線剛度為0.81c.風(fēng)荷載作用計(jì)算簡圖 風(fēng)荷載標(biāo)注值作用下計(jì)算簡圖d.各柱的反彎點(diǎn)高度25層均在各柱的中點(diǎn)處：1層取底層柱高，即e.柱剪力分配系數(shù)： 因柱截面一樣，剪力平均分配，即f.從第五層開始計(jì)算，求各柱的剪力 g、根據(jù)柱剪力和梁分配系數(shù)，求柱彎矩圖 計(jì)算略，彎矩圖和剪力圖如下： 風(fēng)荷載作用下彎矩和剪力圖 風(fēng)荷載作用下梁的剪力和柱的軸力圖 、風(fēng)荷載作用下框架側(cè)移的驗(yàn)算 a、中框架柱

9、側(cè)移剛度d值計(jì)算 中框架柱側(cè)移剛度d值樓層邊柱（a,d）中柱(b,c)50.430.178108840.740.27165095478640.430.178108840.740.27165095478630.430.178108840.740.27165095478620.430.178108840.740.27165095478610.5950.50115232.370.6571514153328b、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架側(cè)移計(jì)算 考慮到正常使用情況下梁、柱的塑性變形，現(xiàn)澆框架在求側(cè)移時(shí)整體引入剛度抗剪系數(shù)0.85，則相對層間側(cè)移為 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下框架側(cè)移計(jì)算樓層限值53.4354786

10、0.0631/619051/40049.57547860.1751/22286315.54547860.2841/13732225.51547860.4661/8369132.05533280.6011/8985頂點(diǎn)1/135301/500、水平地震作用下的框架內(nèi)力計(jì)算 、基本計(jì)算參數(shù)的確定 抗震設(shè)防烈度：7度；抗震設(shè)計(jì)分組：第一組；房屋高度低于30m，可知框架的抗震等級為三級。 、場地和周期特征值 場地類別為類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，查得特征周期值。 、重力荷載代表值（取中框架計(jì)算） 恒荷載取100%，樓面活荷載取50%，屋面荷載不考慮。 屋面荷載平均值 屋頂女兒墻自重 g=1.3(17.4

11、+9)=34.2 樓面荷載平均值 q=4.525+250%=5.525 標(biāo)準(zhǔn)層自重 g=7.519+10.1514.4=213.75 底層墻自重 g=8.179+10.0914.4=233.2 梁自重 g=5.516.722+3.282.5=82.03 底層柱自重 g=6.8755.44=148.5 標(biāo)準(zhǔn)層柱自重 g=6.8753.94=107.3 豎向荷載面積 a=17.44.5=78.3 將樓層及該層墻體自重集中于該樓層的標(biāo)高處，可得各層重力荷載代表值 、結(jié)構(gòu)自振周期 采用經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算 、地震影響系數(shù) 、水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算利用底部剪力法公式： 水平地震作用計(jì)算列表如下：樓層5709.95

12、147.8211490941.9+18.94=68.044658.55147.817.111261.237.13658.55147.813.28692.928.62658.55147.89.36124.520.21719.15147.85.43883.412.8 、重力荷載代表值產(chǎn)生的框架內(nèi)力重力荷載代表值已算出，假定其分布方式與豎向荷載相同，即均勻分布在每層梁上，則對屋面層處 對24層樓面處 對底層樓面處 利用分層法法進(jìn)行重力荷載代表值內(nèi)力計(jì)算 5層計(jì)算單元 彎矩分配 計(jì)算結(jié)果24層計(jì)算單元 彎矩分配 計(jì)算結(jié)果1層計(jì)算單元 彎矩分配 計(jì)算結(jié)果 重力荷載作用下的代表值作用下的梁、柱彎矩圖 重力

13、荷載代表值作用下的梁、柱剪力、軸力圖、水平地震作用產(chǎn)生的框架內(nèi)力利用d值法計(jì)算a.各柱的剪力值樓層5432168.04105.14133.74153.94166.7417.0128.2933.4438.4941.69b.各柱反彎點(diǎn)高度 各柱的反彎點(diǎn)高度由決定，查表得樓層54321ababababab1.793.091.793.091.793.091.793.092.474.270.380.450.430.460.480.50.50.50.580.551.481.761.681.791.871.951.951.953.132.97 c.水平地震作用下的框架內(nèi)力 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，繪制如下框架內(nèi)力

14、圖 水平地震作用下框架柱剪力和彎矩圖 水平地震作用下框架梁、柱剪力圖 、豎向荷載作用下的框架內(nèi)力計(jì)算 框架內(nèi)力計(jì)算采用中間框架計(jì)算 、恒荷載作用下內(nèi)力計(jì)算 計(jì)算單元如下圖 荷載計(jì)算 各層梁上作用的恒載 上圖中， 分別為房間和走道板傳給橫梁的梯形荷載和三角形荷載 分別由邊縱梁和中縱梁直接傳給柱的恒荷載，包括梁自重、樓板重和女兒墻重力荷載，計(jì)算如下：集中力矩對1-4層樓面 橫向框架荷載總表樓層56.814.5829.517.9144.6183.9023.01415.663.2822.413.58149.2184.7023.1 恒載作用下梁、柱的彎矩圖 恒載作用下柱的剪力、軸力圖恒載作用下梁端剪力及

15、柱軸力計(jì)算 5層 ab跨： 由荷載引起的剪力 由彎矩引起的剪力 bc跨： 由彎矩引起的剪力14層計(jì)算方法如第五層5層柱軸力a柱：b柱：14層計(jì)算方法如第五層 計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦?恒荷載作用下梁端剪力及柱軸力 樓層荷載引起剪力彎矩引起剪力總剪力柱軸力ab跨bc跨ab跨bc跨ab跨bc跨a柱b柱597.520.7-5.6091.9103.120.7236.5263.3307.7334.54111.815.1-10.50101.3122.310.5364.6391.4471.9498.73111.815.1-3.30108.5115.110.5492.7519.5636.1662.92111.815.1-3.20108.6115.010.5620.8647.6800.3827.11111.81