設(shè)計(jì)計(jì)算例題

1、說明：此計(jì)算例題只是一個(gè)例子，本次設(shè)計(jì)抗震部分是不需要計(jì)算的，只需按構(gòu)造要求設(shè)置即可（1）建設(shè)地點(diǎn)：南方某市（2）場(chǎng)地面積：50m×55m（3）總建筑面積：約4500（允許偏差10%）（4）抗震設(shè)防烈度：7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組（5）基本風(fēng)壓：0.4 KN/m2，基本雪壓：0.45 KN/m2（6）地面粗糙度：B類，類場(chǎng)地（7）地震資料：地震承載力標(biāo)準(zhǔn)值為220 KN/m2，未見地下水，不考慮凍土深度（8）建筑安全等級(jí)：級(jí)（9）設(shè)計(jì)標(biāo)高：室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高，室內(nèi)外高差600mm（10）樓面做法：20mm厚水泥砂漿找平，5mm厚1：2水泥砂漿加107膠水著色

2、粉面層，現(xiàn)澆混凝土樓板，底面為15mm厚紙筋灰抹底，涂2道（11）屋面做法：現(xiàn)澆樓板上鋪珍珠膨脹巖保護(hù)層100mm厚，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，20mm厚1：2水泥砂漿找平，15mm厚紙筋灰抹底，三氈四油防水層（12）門窗做法：全部采用木門，窗戶為鋁合金制作2 結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定2.1 結(jié)構(gòu)的平面布置本次方案采用橫向布置，橫向承重，即：框架主梁沿橫向布置，橫向框架為主，要承重框架，主梁和柱可形成橫向框架，橫向抗倒剛度大，各榀橫向框架間由縱向的次梁相連，即建筑物的整體性較好。結(jié)構(gòu)的平面布置圖如下：構(gòu)件截面尺寸的初定梁的截面尺寸應(yīng)滿足承載力、剛度及延性要求。截面高度一般取梁跨度l的1/121/

3、8，當(dāng)梁的負(fù)載面積較大或荷載較大時(shí)，宜取上限值。為防止梁產(chǎn)生剪切脆性破壞，梁的凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁的截面寬度可取1/31/2梁高，同時(shí)不小于1/2柱寬，且不應(yīng)小于250mm。（1）框架梁1-3柱網(wǎng)：4-16柱網(wǎng)：在抗震設(shè)計(jì)中，縱向框架梁截面高度不宜小于，故其截面高度選擇合理。慣性矩的計(jì)算（2）框架柱取底層H=3300+600+600=4500mm(H=第一層層高+室內(nèi)外高差+基礎(chǔ)頂至室外地坪高度)初選柱截面尺寸：b678ABCE（3）板厚填充墻采用240mm厚的粘土空心磚砌筑。門為木門，窗為鋁合金。樓蓋及屋蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)要求：板跨l=3600,板厚hl/40=90

4、mm.取h=100mm。屋面、樓面均取100mm。結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示，取出有代表性的一榀中間橫向框架作為計(jì)算單元，如右圖所示 構(gòu)件截面彎曲剛度的計(jì)算假定梁的截面慣性矩I沿軸線不變，本設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆樓蓋，中框架取I=2 邊框架取I=1.5（為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）邊跨梁i=中跨梁i=上部柱i=底層柱i=以邊跨梁i= 為基準(zhǔn)值1，算得梁柱的相對(duì)線剛度標(biāo)于圖中2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖3 荷載計(jì)算3.1 恒荷載計(jì)算選取結(jié)構(gòu)平面圖中第7軸線處框架作出具體計(jì)算。（1）屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值（不上人）100mm厚珍珠膨脹巖保溫層 0.1×7=0.7KN/m2 100m

5、m厚鋼筋凝土樓板 0.1×25=2.520mm厚1:2.5水泥砂漿找平層 0.02×20=0.4KN/15mm厚紙筋灰抹底 0.015×16=0.24三氈四油防水層 0.4_ 屋面恒荷載： 4.24邊跨框架梁自重 0.25×0.5×25=3.125 KN/m 梁側(cè)粉刷 2×（0.5-0.1）×0.02×17=0.272 KN/m 小計(jì)3.397 KN/m中跨框架梁自重 0.25×0.3×25=1.875 KN/m 梁側(cè)粉刷 2×（0.3-0.1）×0.02×17=0

6、.136 KN/m 小計(jì)2.011 KN/m因此作用在頂層框架梁上的線荷載為：=4.24×3.6+3.397=18.661 KN/m=4.24×1.8+2.011=9.643 KN/m（2）樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值20mm厚水泥砂漿找平層 0.025×20=0.50KN/m2 5mm厚1：2水泥砂漿加107膠水著色粉面層 100mm厚鋼筋混凝土樓板 0.1×25=2.515mm厚紙筋灰抹底 0.015×16=0.24_樓面恒荷載： 3.24邊跨框架梁及梁側(cè)粉刷 3.397邊跨填充墻自重 0.25×（3-0.5）×5.5=3.4

7、38墻面粉刷2×0.02×（3-0.5）×17=1.7KN/m中跨框架梁及梁側(cè)粉刷 2.011 KN/m因此作用在中間層框架梁上的線荷載為：=3.24×3.6+3.397+3.438+1.7=20.199 KN/m=3.24×1.8+2.011=7.843KN/m =31.28×0.075=2.34 KN*M 3.6×1.5×0.4=2.16KN窗下墻體自重 1×（3.6-0.4）×0.24×5.5=4.22KN粉刷 2×0.02×1×（3.6-0.4）=

8、0.13KN框架柱自重 0.4×0.4×3×25=12KN粉刷 0.4×4×3×0.02×17=1.63KN 小計(jì)13.63 KN中間層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載 =41.67 KN梁柱軸線偏心e=75mm, =41.67×0.075=3.13 KN*M 0.5×（3.6+3.6-1.8）×0.9×3.24=7.87KN 0.5×3.6×1.8×3.24=10.50KN 中間層中節(jié)點(diǎn)集中荷載 =53.12 KN梁柱軸線偏心e=75mm, =53.12×0.0

9、75=3.98KN*M（5）橫荷載作用下的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖3.2 活荷載計(jì)算（1）屋面（不上人）活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：0.5 KN/m2 ，雪壓0.45 KN/m2與屋面活荷載不同時(shí)組合，取最大值=0.5×3.6=1.8 KN/m=0.5×1.8=0.9 KN/m=0.5×3.6×0.5×3.6×0.5=1.62 KN=0.5×（3.6+3.6-1.8）×0.9×0.5+1.62=2.84 KN=1.62×0.075=0.12 KN*M =2.84×0.075=0.213 KN*M（2）樓面活荷載

10、標(biāo)準(zhǔn)值：辦公室2.0 KN/m2 ， 走廊2.5 KN/m2=2×3.6=7.2KN/m=2.5×1.8=4.5 KN/m=0.5×3.6×0.5×3.6×2=6.48 KN=0.5×（3.6+3.6-1.8）×0.9×2.5+0.5×3.6×0.5×3.6×2=12.56KN=6.48×0.075=0.49KN*M =12.56×0.075=0.94 KN*M3.3 風(fēng)荷載計(jì)算基本風(fēng)壓=0.4 KN/m2風(fēng)震系數(shù)，因房屋高度小于30m,所以=1

11、.0風(fēng)載體形系數(shù)=0.8-（-0.5）=1.3風(fēng)壓高度系數(shù)。按B類地區(qū)，查規(guī)范得表離地面高度51015201.001.001.141.25層次z(m)(KN/)A()51.01.315.91.160.3515.849.541.01.312.91.080.3519.811.0931.01.39.91.00.3519.810.321.01.36.91.00.3519.810.311.01.33.91.00.3523.7212.4等效節(jié)點(diǎn)集中風(fēng)荷載作用圖如下：風(fēng)荷載作用下的側(cè)移驗(yàn)算取剛度折減系數(shù)=0.85，用（層間側(cè)移）和（總側(cè)移）驗(yàn)算，層間及總側(cè)移見下表。D=12, (C30砼)位置限值5層9.5

12、0.2521/119051/5004層20.590.5461/54943層30.890.8191/36632層41.191.0931/27451層53.591.4201/3169頂點(diǎn)位移1/39951/650（各層的相對(duì)位移均小于1/500，頂點(diǎn)的相對(duì)位移小于1/650，側(cè)移均滿足要求。）3.4 各樓層重力荷載代表值采用蒸壓粉煤灰加砌砼砌塊，自重取5.5女兒墻高900mm門：M1,900×2100窗：C1,3200×1500計(jì)算地震作用時(shí)，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載組合值之和可變荷載種類組合值系數(shù)雪荷載0.5屋面活荷載不計(jì)入按實(shí)際情況計(jì)算的屋面

13、活荷載1.0按等效均布荷載計(jì)算的樓面活荷載藏書庫(kù)，檔案庫(kù)0.8其他民用建筑0.5頂層：屋面板自重 3.6×12×13.8×4.24=2527.7KN橫向框架梁自重 （3.397×6×2+2.011×1.8）×13=576.99 KN縱向框架梁自重 （0.25×0.5+0.25×0.3）×2×43.2×25=432 KN 粉刷 0.02×2×（0.4+0.2）×2×43.2×17=35.3 KN框架柱自重 13.63×

14、0.5×4×13=354.38 KN女兒墻自重 0.9×0.24×（43.2+13.8）×2×5.5+0.9×0.04×（43.2+13.8）×2×17=205.2 KN窗自重 3.2×1.5×24×0.4×0.5=38.04 KN門自重 0.9×2.1×23×0.2×0.5=4.35 KN砌體重415軸 0.5×0.24×（3-0.5）×12×5.5+0.02×2&

15、#215;（3.5-0.5）×12×17=30 KN16軸 30+0.5×1.2×1.5×0.4=30.36 KNB,C軸 0.5×0.24×2.7×43.2×5.5=76.98 KN=2527.7+576.99+432+35.3+354.38+205.2+38.04+4.35+30×12+30.36+76.98×2=4718.28 KN標(biāo)準(zhǔn)層：樓板自重 3.6×12×13.8×3.24=1931.56KN橫向框架梁自重 576.99 KN縱向框架梁自重及

16、粉刷 467.3KN框架柱自重 13.63×4×13=708.76KN窗自重 38.04×2=76.08 KN門自重 4.35×2=8.7 KN砌體重415軸 30×2=60 KN16軸 30.36×2=60.72 KNA,E軸 0.24×1.0×43.2×5.5+0.04×1.0×43.2×17=86.4KNB,C軸0.24×2.7×43.2×5.5+0.04×2.7×43.2×17-0.24×0.9&#

17、215;2.1×5.5×12=203.34KN=1931.56+576.99+467.3+708.76+76.08+8.7+6×12+60.72+86.4×2+203.34×2+0.5×1231.2=4745.19KN底層：樓板自重 1931.56KN橫向框架梁自重 576.99 KN縱向框架梁自重及粉刷 467.3KN框架柱自重 0.4×0.4×（3+4.5）/2×25×4×13+0.4×4×（3+4.5）/2×0.0217413=886.08KN砌體重

18、415軸 30+0.5×0.24×（3.3-0.5）×12×5.5=52.18KN16軸 30.36+0.2×0.24×（3.3-0.5）×12×5.5+1.4×1.8×0.4=53.54KNA,E軸 86.4KNB,C軸 =203.34KN活荷載 1231.2 KN=1931.56+576.99+467.3+886.08+52.18×12+53.54+86.4×2+203.34×2+0.5×1231.2=5736.71KN=4718.28+4745.19

19、×3+5736.71=24690.56 KN3.5 水平地震作用下的框架側(cè)移驗(yàn)算（1） 橫梁線剛度AB跨：BC跨：（2） 柱的線剛度上部柱：底層柱：（3） 框架柱的側(cè)移剛度D值表2-4 D值的計(jì)算表2260.920.318800577200261.80.471340014.5261.370.554630269360262.680.685730（4） 框架自振周期的計(jì)算 T=1.7，框架結(jié)構(gòu)的=0.60.7，取=0.65，此公式為按頂點(diǎn)位移法求結(jié)構(gòu)體系基本周期的近似方法。（5） 水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和位移的計(jì)算多遇地震作用下，設(shè)防烈度為7度，查規(guī)范GB50011-2001，水平地震影響系

20、數(shù)最大值=0.08，類場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，特征周期值=0.35S,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g。本建筑中結(jié)構(gòu)高度不超過40m,質(zhì)量和高度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計(jì)算水平地震作用。除有專門規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05，地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)=1.0。層間側(cè)移577200577200577200577200269360T=1.7S結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：T5, =0.062=0.062×0.85×24690.56=1301.19KNT=0.461S1.4=0.49S，故不考慮頂部附加地震作用-層間側(cè)移表2-6 水平地震標(biāo)準(zhǔn)

21、值計(jì)算表位置Vi(KN)5層16.5400.77400.775772000.00071/42864層13.5329.20729.975772000.0011/30003層10.5256.33986.35772000.0021/15002層7.5183.471169.775772000.0021/15001層4.5132.721302.492693600.0051/90024690.5（6）水平地震作用下橫向框架的內(nèi)力計(jì)算框架柱剪力標(biāo)準(zhǔn)值柱樓層層高Vi(KN)(KN)邊柱53.0400.7788005772000.0156.0143.0729.9788005772000.01510.9533.0

22、986.388005772000.01514.7923.01169.7788005772000.01517.5514.51302.4946302693600.01722.14中柱53.0400.77134005772000.0239.2243.0729.97134005772000.02316.7933.0986.3134005772000.02322.6823.01169.77134005772000.02316.9014.51302.4957302693600.02127.35用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算一榀框架上的水平地震作用求一榀框架的重力荷載代表值a,頂層：屋面板自重 3.6×13

23、.8×4.24=210.64KN橫向框架梁自重 3.397×6×2+2.011×1.8=44.38KN縱向框架梁自重 0.25×（0.5+0.3）×3.6×25×2+0.04×（0.5+0.3）×3.6×17×2=39.92KN框架柱自重 13.63×0.5×4=27.26KN女兒墻自重 0.9×0.24×3.6×2×5.5+0.9×0.04×3.6×2×17=12.96KN窗

24、自重 3.2×1.5×2×0.4×0.5=1.92KN門自重 0.9×2.1×2×0.2×0.5=0.38KN砌體重 7.2×2.7×0.24×2×5.5+0.04×2.7×7.2×2×17-2×0.9×2.1×0.2×5.5=72.77 KN=410.23KNB,標(biāo)準(zhǔn)層：樓板自重 3.6×13.8×3.24=158.98KN橫向框架梁自重 44.38KN縱向框架梁自重 39.

25、92KN框架柱自重 13.63×4=54.52KN窗自重 1.92×2=3.84KN門自重 0.38×2=0.76KN砌體重7軸 0.24×2.5×12×5.5+0.04×2.5×12×17=60KNA,E軸 0.24×1.0×3.6×5.5+0.04×1.0×3.6×17=7.2KNB,C軸(0.24×3.0×3.6-0.9×2.1×0.24)×5.5+0.04×3.0×3.

26、6×17=19.11KN=414.96KN底層：樓板自重 158.98KN橫向框架梁自重 44.38KN縱向框架梁自重及粉刷 39.92KN框架柱自重 13.63/3×（3+4.5）/2×4=68.15KN窗自重 3.84KN門自重 0.76KN砌體重7軸 0.24×2.8×12×5.5+0.04×2.8×12×17=67.2KNA,E軸 7.2KNB,C軸(0.24×3.3×3.6-0.9×2.1×0.24)×5.5+0.04×3.3×

27、;3.6×17=21.27KN=440.17 KNT=0.461, =0.35, T5=0.062, T=0.461<1.4=0.49, 不考慮頂部附加地震作用=0.062×0.85×（410.23+414.96×3+440.17）=47.18 KN 一榀框架上水平地震作用計(jì)算值層次516.5410.236768.800.31014.63413.5414.965601.960.25712.13310.5414.964357.080.2009.4427.5414.963112.200.1436.7514.5440.171980.770.0914.29

28、4 內(nèi)力計(jì)算 內(nèi)力計(jì)算用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器完成，內(nèi)力表附后。 5 內(nèi)力組合考慮地震作用，內(nèi)力組合有四種方式：一，1.2恒載+1.4活載 1.35恒載+0.7×1.4活載二，1.2恒載+1.4風(fēng)載三，1.2恒載+0.9×（1.4活載+1.4風(fēng)載）四，1.2×（恒載+0.5活載）+1.3地震荷載5.1 框架梁的內(nèi)力組合5.2 框架梁的控制截面處彎矩設(shè)計(jì)值和剪力調(diào)整值5.3 框架柱的內(nèi)力組合5.4 框架柱的控制截面處彎矩設(shè)計(jì)值和剪力調(diào)整值6 框架梁柱配筋計(jì)算框架梁正截面承載力計(jì)算以第一層AB跨梁為例，說明計(jì)算方法和過程AB跨中：500-40=460mm,b=250mm=0.

29、083,取=0.002=0.002×250×500=250A支座截面：=0.122B支座截面：因計(jì)算彎矩與A支座接近，配筋取與A支座相同。其他層梁的配筋計(jì)算結(jié)果如表所示框架梁斜截面承載力計(jì)算以一層AB跨為例：V=109.81KN=0.25×1.0×14.3×250×460=411KN故截面尺寸滿足要求0按構(gòu)造要求配筋，取雙肢箍8200 ，加密區(qū)8100，架立筋選用214是根據(jù)GB50011-2001表查得的承載力抗震調(diào)整系數(shù)驗(yàn)算配筋率，滿足要求。其他梁的斜截面承載力配筋計(jì)算表如下： 框架柱正截面承載力計(jì)算軸壓比驗(yàn)算：底層柱，=554.

30、53KN，則軸壓比=0.241.05，滿足要求。截面尺寸復(fù)核： =0.25×1.0×14.3×250×460=411.25KN ,取,外柱配筋計(jì)算：表中： 內(nèi)柱配筋計(jì)算：框架柱抗剪承載力計(jì)算以底層外柱為例：，=0.3×14.3×400×400=686.4 <765.01 KN,取N=686.41>V,按構(gòu)造配筋。箍筋選用：加密區(qū)8100，角柱采用四肢箍，其余各柱采用雙肢箍，其余部分8200雙肢箍?？蚣苤牧芽p驗(yàn)算對(duì)于=198mm,根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算規(guī)范要求。可以不必進(jìn)行驗(yàn)算。只有頂層需要進(jìn)行驗(yàn)算其中，=2.1，c

31、=30mm。16z=0.87-0.12(1-),=330.38+200-38=492.38mmz=0.87-0.12××360=290.11160.68+11.52+0.6×1.56+0.7×7.97=178.72KN=0.22mm<0.3mm 滿足要求。9 基礎(chǔ)計(jì)算及配筋9.1基礎(chǔ)內(nèi)力組合值計(jì)算外柱基礎(chǔ) 1 標(biāo)準(zhǔn)組合：框架柱傳來6.42+2.35+0.6×30.97+0.7×27.38=46.52KN*M496.05+118.48+0.6×16.24+0.7×17.83=636.76KN 4.28+1.56+0.6×11.8+0.7×10.32=20.14KN地基梁自重=0.25×0.5×25=3.125KN*M地基梁上墻體及粉刷=0.24×（3.3-0.5）×5.5+0.04×（3.3-0.5）×17=5.6KN/M=（3.125+5.6）×6÷2=26.18KN =（3.125+5.6