框架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)

1、目錄1第一章 工程概況及設(shè)計(jì)依據(jù)2一、工程概況2二、設(shè)計(jì)依據(jù)2第二章 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖2一、底層結(jié)構(gòu)布置圖2二、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖2第三章 荷載統(tǒng)計(jì)3一、永久荷載3（一）屋面及樓面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值3（二）梁自重4（三）每層柱自重6（四）墻體荷載統(tǒng)計(jì)6二、可變荷載6三、重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值6第四章 內(nèi)力計(jì)算7一、水平地震作用下的內(nèi)力分析7（一）梁線剛度7（二）柱線剛度8（三）柱的側(cè)移剛度修正系數(shù)的計(jì)算8（四）計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假象側(cè)移9（五）多遇地震時(shí)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值9二、豎向荷載作用下的內(nèi)力分析10（一） 軸間框架梁 10（二）縱向集中荷載計(jì)算11（三）彎矩計(jì)算12（四）軸力計(jì)算14（五）剪力計(jì)算15第五章

2、 內(nèi)力組合及截面設(shè)計(jì)16一、內(nèi)力組合16（一） 框架梁內(nèi)力組合 16（二）框架柱內(nèi)力組合17二、截面設(shè)計(jì)18（一）承載力抗力調(diào)整系數(shù)re18（二）框架梁正截面設(shè)計(jì)19（三）框架梁斜截面強(qiáng)度計(jì)算20（四）柱截面設(shè)計(jì)20（五）結(jié)論22第1章 工程概況及設(shè)計(jì)依據(jù)一、工程概況 本工程采用框架結(jié)構(gòu)，為地上二層結(jié)構(gòu)，一層層高5.5m,二層層高7m,室內(nèi)外高差450mm，抗震設(shè)防烈度為7度，框架抗震等級(jí)為三級(jí)，場(chǎng)地類別為二類，設(shè)計(jì)地震分組為二組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1，場(chǎng)地特征周期為0.55（s）。2、 設(shè)計(jì)依據(jù) 建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)（gb50223-2008）；建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（gb50009-2

3、012）；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50010-2010）；建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（gb50011-2010）；建筑施工圖及建施圖中的建筑用料說(shuō)明表。 第二章 結(jié)構(gòu)布置及計(jì)算簡(jiǎn)圖一、底層結(jié)構(gòu)布置圖 圖2.1平面布置圖二、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2.2計(jì)算簡(jiǎn)圖第三章 荷載統(tǒng)計(jì)一、永久荷載（一）屋面及樓面的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 上人屋面 頂棚粉刷（30厚水泥砂漿）為： 0.03×20 = 0.60 kn/m² 地磚樓面（40厚）為： 0.04×20 = 0.80 kn/m² 防水層（高分子防水卷材）為： 0.35 kn/m² 找平層（35厚水泥砂漿）為： 0.035

4、15;20 = 0.70 kn/m² 保溫層（140厚憎水膨脹珍珠巖）為： 0.14×4 = 0.56kn/m² 找坡層（140水泥焦渣）為： 0.14×13 = 1.82 kn/m² 合計(jì) 4.83 kn/m² 板厚90mm為： 25×0.09 = 2.25 kn/m² 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值： gk = 7.1 kn/m²樓面頂棚粉刷（20厚水泥砂漿）為： 0.02×20 = 0.40 kn/m² 地磚（10厚）為： 0.55 kn/m²板厚90mm為： 25×0.09

5、 = 2.25 kn/m² 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值： gk = 3.2 kn/m²（2） 梁自重梁1跨度：3.9m 擬定截面尺寸：h=750mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m×0.75m×3.9m=18.3 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×0.75m×3.9m×2=2.0 kn總重： 20.3 kn 梁2 跨度：7.8m 擬定截面尺寸：h=750mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m&#

6、215;0.75m×7.8m=36.6 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×0.75m×7.8m×2=4.0 kn 總重： 40.3 kn 梁3 跨度：9.3m 擬定截面尺寸：h=750mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m×0.75m×9.3m=43.6 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×0.75m×9.3m×2=4.8 kn 總重： 48.4 kn 梁4 跨度：9.0 m

7、 擬定截面尺寸：h=750mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m×0.75m×9.0m=42.2 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×0.75m×9.0m×2=4.6 kn 總重： 46.8 kn 梁5 跨度：3.9 m 擬定截面尺寸：h=600mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m×0.6m×3.9m=14.6 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m

8、×0.6m×3.9m×2=1.6 kn 總重： 16.2 kn 梁6 跨度：7.8 m 擬定截面尺寸：h=600mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m×0.6m×7.8m=29.3 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×0.6m×7.8m×2=3.2 kn 總重： 32.5 kn 梁7 跨度：3.9 m 擬定截面尺寸：h=1200mm，b=300mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.30m×

9、1.2m×3.9m=35.1 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×1.2m×7.8m×2=6.4 kn 總重： 41.5 kn 二層空間大，采用井字梁布置梁8 跨度：3.9 m 擬定截面尺寸：h=2000mm，b=450mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.45m×2.0m×3.9m=87.8 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×2.0m×3.9m×2=5.3 kn 總重： 93.1 kn 梁9 跨

10、度：7.8 m 擬定截面尺寸：h=2000mm，b=450mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.45m×2.0m×7.8m=175.6 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×2.0m×7.8m×2=10.6 kn 總重： 176.2 kn 梁10 跨度：9.3 m 擬定截面尺寸：h=2000mm，b=450mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.45m×2.0m×9.3m=209.3 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³

11、;×0.02m×2.0m×9.3m×2=12.6 kn 總重： 221.9 kn 梁11 跨度：9.0 m 擬定截面尺寸：h=2000mm，b=450mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.45m×2.0m×9.0m=202.5 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×2.0m×9.0m×2=12.2 kn 總重： 214.7 kn 梁12 跨度：3.9m 擬定截面尺寸：h=750mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³

12、;×0.25m×0.75m×3.9m=18.3 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×0.75m×3.9m×2=2.0 kn 總重： 20.3 kn 梁13 跨度：9.3m 擬定截面尺寸：h=750mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m×0.75m×9.3m=43.6 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×0.75m×9.3m×2=4.8 kn 總重： 48.4

13、 kn 梁14 跨度：9.0 m 擬定截面尺寸：h=750mm，b=250mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m×0.75m×9.0m=42.2 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×0.75m×9.0m×2=4.6 kn 總重： 46.8 kn 梁15 跨度：3.9 m 擬定截面尺寸：h=600mm，b=250mm梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.25m×0.6m×3.9m=14.6 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m&

14、#179;×0.02m×0.6m×3.9m×2=1.6 kn 總重： 16.2 kn 梁16 跨度：23.4 m 擬定截面尺寸：h=1700mm，b=280mm 梁體混凝土自重： 25 kn/m³×0.28m×1.7m×23.4m=278.5 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×1.7m×23.4m×2=13.5 kn 總重： 292.0 kn 梁17 跨度：22.2 m 擬定截面尺寸：h=1700mm，b=280mm 梁體混凝土自重： 25 k

15、n/m³×0.28m×1.7m×22.2m=264.2 kn 主梁側(cè)20后抹灰： 17 kn/m³×0.02m×1.7m×22.2m×2=25.7 kn總重： 289.9 kn（3） 每層柱自重 根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行柱截面估算：h=（1/121/18）h0 取h=695mm b=695mm g底層=0.695m×0.695m×25 kn/m³×5.5m×20=1247.5 kn g頂層= g底層=1247.5 kn（4） 墻體荷載統(tǒng)計(jì) 把墻的自重當(dāng)成線荷載加載

16、在對(duì)應(yīng)的梁上 底層：16.7 kn/m 頂層：4.7 kn/m2、 可變荷載 樓面活載2.0 kn/m² 樓梯處活載加大3.5 kn/m²3、 重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值 梁、柱可根據(jù)截面尺寸、材料容重及粉刷等計(jì)算出單位長(zhǎng)度上的重力荷載，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。表3.1重力荷載計(jì)算表層次構(gòu)件b/mh/m (kn/m³)g/( kn/m)l1/mngi/ kn kn底層邊橫梁0.250.75251.054.9223.97143.3712112.2267.812460.6999.35228.8739.05221.49中橫梁10.250.6251.053.9383.98122.8667.8

17、15460.7469.33109.8709.03106.326中橫梁20.31.2251.059.453.9136.8557.83221.13柱0.6950.695251.1514.0885.5201549.68二層邊橫梁10.452.0251.0523.6253.92184.2759824.4797.861105.659.32439.4259.02425.25邊橫梁20.250.75251.054.9223.9595.9799.3145.7759.0144.298中橫梁10.281.7251.0512.49522.2133606.05723.4133800.979中橫梁20.250.6251

18、.053.9383.9576.791柱0.6950.695251.1514.0887161577.856第四章內(nèi)力計(jì)算一、 水平地震作用下的內(nèi)力分析（一）梁線剛度在計(jì)算梁線剛度時(shí)，考慮樓板對(duì)梁剛度的有利影響，即板作為翼緣工作。在工程上，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常梁均先按矩形截面計(jì)算某慣性矩i0，然后乘以增大系數(shù)。梁采用c35混凝土，ec=3.15×kn/m² ic=1/12bh³(m) 在框架結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆樓面預(yù)制樓板，可作為梁的有效翼緣增大梁的有效剛度，減小框架的側(cè)移，為考慮這一有利作用，在計(jì)算梁的截面慣性矩時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆樓面邊框架取i=1.5io(io為梁的截面慣性矩)；對(duì)中

19、框架取i=2.0io 梁線剛度kb計(jì)算過(guò)程如下表104表4.1梁線剛度kb類別層次ec（kn/m²）b×h(m²)i=1/12bh³(m)l(m)ecio/l(kn·m)邊框架梁1.5ecio/l(kn·m)中框架梁2.0ecio/l(kn·m)邊橫梁底層3.15×0.250×0.7500.00889.33×1044.5×1046×104中橫梁1底層3.15×0.250×0.6000.00459.31.5×1042.3×1043

20、5;104中橫梁2底層3.15×0.300×1.2000.04327.81.7×2.6×3.4×邊橫梁1二層3.15×0.450×2.0000.39.31×1.5×20×邊橫梁2二層3.15×0.250×0.7500.00889.33×1044.5×1046×104中橫梁1二層3.15×0.280×1.7000.114623.41.5×2.3×3×中橫梁2二層3.15×0.250

21、5;0.6000.00453.93.6×1045.4×7.2×104（2） 柱線剛度 柱線剛度kc計(jì)算過(guò)程如下表表4.2柱線剛度kc層次hc(mm)ec（kn/m²）b×h(m²)ic=1/12bh³(m)kc= ec ic/ hc(kn·m)底層5.53.15×0.69×0.6950.02001.1×二層73.15×0.69×0.6950.02000.9×（三）柱的側(cè)移剛度修正系數(shù)的計(jì)算表4.3柱側(cè)移剛度修正系數(shù)位置邊柱中柱簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖一般層底層固接鉸接計(jì)算

22、表4.4層次層高柱編號(hào)柱根數(shù)kc12/h2樓層d底層5.5181.1×1050.4090.6700.3972.9262.9264.4952120.8180.4681.5334.495二層7.0180.9×101.0830.3510.2450.7740.7742.183283.5440.6391.4092.183（4） 計(jì)算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想側(cè)移表4.5結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想側(cè)移層次gi（kn）（kn）(104 kn)(m)（m）211402.33511402.3352.1830.5220.85713661.90615064.2414.4950.3350.335 按定點(diǎn)位移法計(jì)算結(jié)構(gòu)自震周期

23、t1 計(jì)算結(jié)構(gòu)地震的等效重力荷載值geqgeq=0.85 ge =0.85×11402.335kn=9196.98kn對(duì)非結(jié)構(gòu)墻，結(jié)構(gòu)自震周期的折減系數(shù)=0.8, 則： =1.7×0.8×=1.26s（五）多遇地震時(shí)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值1.結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值在類場(chǎng)地，7度設(shè)防區(qū)，設(shè)計(jì)地震分組為第二組情況下，結(jié)構(gòu)的特征周期tg和水平地震影響系數(shù)最大值為： =0.4s =0.08故地震影響系數(shù)： 即=（0.4/1.26）0.9×0.08=0.028結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：fek=×fek=0.028×9196.98kn=257.

24、52kn2.計(jì)算各層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值因t1 =1.26>1.4 tg =0.56，故要考慮頂點(diǎn)附加水平地震作用按底部剪力法求得的基底剪力，若按分配給各層，則水平地震作用呈倒三角形分布。對(duì)一般層，這種分布基本符合實(shí)際。但對(duì)結(jié)構(gòu)上部，水平作用小于按時(shí)程分析法和振型分解法求得的結(jié)果，特別對(duì)于周期比較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)相差更大。地震的宏觀震害也表明，結(jié)構(gòu)上部往往震害很嚴(yán)重。因此，引入（頂部附加地震作用系數(shù)），考慮頂部地震力的加大?？紤]了結(jié)構(gòu)周期和場(chǎng)地的影響。且修正后的剪力分布與實(shí)際更加吻合。=0.08 +0.01=0.08×1.26+0.01=0.111結(jié)構(gòu)橫向總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：=257

25、.52kn頂點(diǎn)附加水平地震作用：=0.111×257.52=28.58kn各層橫向地震剪力計(jì)算見(jiàn)表4.6，表中表4.6各層橫向地震作用及樓層地震剪力層次（m）（m）（kn）（kn）（kn）（kn）27.012.511402.335142529.190.632144.69144.6915.55.515064.24182853.330.36884.25228.94二、豎向荷載作用下的內(nèi)力分析 因?yàn)闃前鍨檎w現(xiàn)澆，本板選用雙向板，可沿四角點(diǎn)沿45°線將區(qū)格分為小塊，每個(gè)板上的荷載傳給與之相鄰的梁，板傳至梁上的三角形或梯形荷載可等效為均布荷載。圖4.1框架結(jié)構(gòu)計(jì)算單元等效荷載（1）

26、 軸間框架梁 ab軸間框架梁： 樓面板傳荷載： 恒載： 活載： 梁自重：4.922kn/mab軸間框架梁均布荷載為：樓面板傳荷載：恒載梁自重板傳荷載4.922 kn/m+11.89 kn/m =16.81 kn/m 活載板傳荷載7.43 kn/m bc軸間框架梁： 樓面板傳荷載： 恒載： 活載： 梁自重：4.922kn/m bc軸間框架梁均布荷載為： 樓面板傳荷載：恒載梁自重板傳荷載4.922 kn/m+11.93kn/m=16.85kn/m 活載板傳荷載7.46 kn/m cd軸間框架梁： 樓面板傳荷載： 恒載： 活載： 梁自重：4.922kn/m cd軸間框架梁均布荷載為： 樓面板傳荷載：

27、恒載梁自重板傳荷載4.922 kn/m+9.36kn/m=14.28kn/m 活載板傳荷載5.85 kn/m（二） 縱向集中荷載計(jì)算a軸柱縱向集中荷載計(jì)算： 底層柱恒載墻自重梁自重板荷載=底層柱活載板傳荷載b柱縱向集中力計(jì)算：底層柱恒載=墻梁自重板傳荷載=底層活載板傳荷載=c柱縱向集中力計(jì)算：底層柱恒載=墻梁自重板傳荷載=底層活載板傳荷載=d軸柱縱向集中荷載計(jì)算： 底層柱恒載墻自重梁自重板荷載=底層柱活載板傳荷載框架柱自重：柱自重： 底層：0.695m×0.695m×25×5.5m=67.38kn（3） 彎矩計(jì)算圖4.2豎向受荷總圖注：1.圖中各值的單位為kn2.

28、圖中數(shù)值均為標(biāo)準(zhǔn)值3.圖中括號(hào)數(shù)值為活荷載圖4.3恒載作用下的受荷簡(jiǎn)圖根據(jù)梁，柱相對(duì)線剛度，算出各節(jié)點(diǎn)的彎矩分配系數(shù) 分配系數(shù)如下a柱： b柱： c柱： d柱： 恒荷載作用下框架可按下面公式求得： 故： 活荷載作用下框架的內(nèi)力計(jì)算 梁端的固端彎矩可按下面的方法求得； 故： 恒載作用下的彎矩圖4.4恒載作用下彎矩分配法計(jì)算活載圖4.5活載作用下彎矩分配法計(jì)算（四） 軸力計(jì)算 1.恒載作用下框架的軸力計(jì)算 2.活載作用下框架的軸力計(jì)算 （五）剪力計(jì)算 1.荷載作用下的彎矩剪力計(jì)算梁： 柱： 2.恒載作用下的剪力計(jì)算 （1）梁的剪力計(jì)算 （2）柱的剪力計(jì)算 3.活載作用下的剪力計(jì)算（1）梁的剪力計(jì)算

29、 （2）柱的剪力計(jì)算 第五章 內(nèi)力組合及截面設(shè)計(jì)一、內(nèi)力組合（一） 框架梁內(nèi)力組合在恒載和活載作用下，跨間可以近似取跨中的代替式中：、梁左、右端彎矩跨中若小于應(yīng)取 在豎向荷載與地震組合時(shí),跨間最大彎矩采用數(shù)解法計(jì)表5.1梁的內(nèi)力組合位置內(nèi)力豎向荷載組合恒載活載1.2+1.4am-93.3-41.23-169.68q183.3881.28333.85b左m123.1754.46224.05q32.0914.4158.68b右m-134.91-59.89-245.74q193.7184.31350.49c左m95.8141.85173.56q37.0117.4568.84c右m-32.09-13.

30、77-57.79q49.0220.3087.24dm-10.253.91-6.84q6.682.5111.53跨中62.4627.39113.3066.8148.28147.765.982.2810.37（二）框架柱內(nèi)力組合框架柱取每層柱頂和柱底兩個(gè)控制截面，框架柱內(nèi)力組合表如表5.3所示。（考慮計(jì)算截面以上各樓層可變荷載不是同時(shí)滿布而對(duì)樓面均布可變荷載進(jìn)行這件，這件系數(shù)如表5.2所示）。表5.2 折減系數(shù)墻柱、基礎(chǔ)計(jì)算截面以上層數(shù)12-45計(jì)算截面以上各樓層可變荷載總和的折減系數(shù)1.0 0.850.7表5.3柱的內(nèi)力組合位置內(nèi)力豎向荷載組合恒載活載1.2+1.4a柱m25.5311.2854

31、6.44q-4.75-2.1-8.64n305.5263.74455.86b柱左m-0.605-0.245-1.07q-4.25-2.1-8.04n468.83210.86857.8b柱右m-0.605-0.245-1.07q-11.79-2.71-17.94n468.83210.86857.8c柱左m-32.12-14.65-59.05q-11.79-2.71-17.94n311.60149.06582.60c柱右m-32.12-14.65-59.05q-6.25-2.84-11.48n311.60149.06582.60d柱m-2.28-0.97-4.09q-6.25-2.84-11.48

32、n181.6623.77251.272、 截面設(shè)計(jì)（1） 承載力抗力調(diào)整系數(shù)re 考慮地震作用時(shí),結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面采用：/re的表達(dá)式式中： re承載力抗力調(diào)整系數(shù)，取值見(jiàn)表5.4；地震作用效應(yīng)與其它荷載效應(yīng)的基本組合；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力。注意在截面配筋時(shí)，組合表中地震力組合的內(nèi)力均應(yīng)乘以re后再與靜力組合的內(nèi)力進(jìn)行比較，挑選出最不利組合。表5.4 承載力抗震調(diào)整系數(shù)re材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)鋼筋混凝土梁受彎0.75軸壓比小于0.15的柱偏壓0.75軸壓比不小于0.15的柱偏壓0.80抗震墻偏壓0.85各類構(gòu)件受剪、偏拉0.85（二）框架梁正截面設(shè)計(jì)選二層梁ab計(jì)算，其他梁的計(jì)算類似?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為c35，=16.7n/mm2, ,縱筋為b級(jí), =310 n/mm2，箍筋為a級(jí)，=210 n/mm2