一榀框架計算書

一榀框架計算書

一、設計資料1、工程概況上海楊浦科技園區(qū)活動中心建筑與結(jié)構(gòu)設計，采用現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)為五層，一至五層建筑物層高分別為5m、4m、4m、3m、3m。建筑為上人屋面，樓頂有突出的小房間，層高為3m。建筑面積約為m2?！老喈斢诮^對標高，室內(nèi)外高差為450mm。2、基本參數(shù)本設計安全等級為二級，抗震設防烈度為七度，設計基本地震加速度為，設計地震分組為一組，抗震等級為三級，軸壓比限值取。地面粗糙類別為C類，基本風壓為m2，基本雪壓為m2，本設計均采用混凝土強度C40：fc=／mm2，ft=mm2，ftk=／mm2，普通鋼筋強度采用HRB400：fy=360N／mm2，fyk=400N／mm2。二、結(jié)構(gòu)布置和計算簡圖結(jié)構(gòu)平面布置圖框架梁柱截面尺寸確定主梁跨度為l0=，h=（1/15~1/10）l0=560~840mm取h=700mm，b=(1/3~1/2)h=233~350mm取b=350mm，中間各梁調(diào)整b=300mm。后經(jīng)計算周期比不滿足要求，邊梁調(diào)整為h=900mm，中間各梁調(diào)整為h=800mm。次梁跨度為l0=8m，h=（1/18~1/12）l0=444~667mm取h=500mm，b=(1/3~1/2)h=167~250mm取b=200mm框架柱采用矩形柱，底層層高為H=5m，b=（1/15~1/10）H=333~500mm取b=450mm，h=(1~2)b=450~900mm取h=450mm后經(jīng)驗算軸壓比不合格，柱尺寸調(diào)整為700mm700mm。結(jié)構(gòu)計算簡圖注（圖中數(shù)字為線剛度，單位：10-3EC）AB跨梁=DE跨梁：i=2EC1/3/=BC跨梁=CD跨梁：i=2EC1/3/8=四五層柱：i=EC1/3/3=610-3EC二三層柱：i=EC1/3/4=底層柱：i=EC1/3/=三、荷載計算1、恒荷載計算（1）屋面框架梁線荷載標準值40厚C20細石砼=m225厚擠塑保溫板防水卷材一道KN/m220厚1:25水泥砂漿找平=m220厚1:25水泥砂漿找平=m2120厚現(xiàn)澆混凝土屋面板=m212厚水泥砂漿吊頂=m2屋面恒荷載KN/m2取m2（AB、BC、CD、DE跨）框架梁自重梁側(cè)粉刷（）=m合計KN/m因此，作用在頂層框架梁上的線荷載為：g5AB1=g5BC1=g5CD1=g5DE11=m(注：下標5表示第5層)g5AB2=g5BC2=g5CD2=g5DE2=+4)=KN/m（2）樓面框架梁線荷載標準值20厚1:25水泥砂漿找平=m220厚1:25水泥砂漿找平=m210厚地磚面層=m2120厚現(xiàn)澆混凝土屋面板=m212厚水泥砂漿吊頂=m2樓面恒荷載KN/m2取m2四層框架梁及梁側(cè)粉刷KN/m梁上填充墻自重（）80.2=m墻面粉刷（）=m合計m因此，作用在中間層框架梁上的線荷載為g4AB1=g4BC1=g4CD1=g4DE1=+=mg4AB2=g4BC2=g4CD2=g4DE2=KN/m一二三層框架梁及梁側(cè)粉刷KN/m梁上填充墻自重（）80.2=m墻面粉刷（）=m合計m因此，作用在中間層框架梁上的線荷載為gAB1=gBC1=gCD1=gDE1=+=KN/mgAB2=gBC2=gCD2=gDE2=（3）屋面框架節(jié)點集中荷載標準值A、E柱連系梁自重粉刷（）高女兒墻自重粉刷連系梁傳來屋面自重1/2（1/）=頂層A、E柱節(jié)點集中荷載G5A=G5E=B、C、D柱連系梁自重粉刷（）連系梁傳來屋面自重=1\*GB3①B、C、D柱KN頂層柱節(jié)點集中荷載G5B=G5C=G5D=KN(4)樓面框架節(jié)點集中荷載標準值四層A、E柱連系梁自重粉刷墻體自重（注：窗戶尺寸較小，未考慮折減）粉刷外墻面磚外墻保溫框架柱自重粉刷連系梁傳來樓面自重四層A、E柱節(jié)點集中荷載GA=GE=KN四層B、C、D柱連系梁自重粉刷墻體自重粉刷框架柱自重粉刷連系梁傳來樓面自重=1\*GB3①B、C、D柱四層柱節(jié)點集中荷載GB=GC=GD=KN二、三層A、E柱連系梁自重粉刷墻體自重（注：窗戶尺寸較小，未考慮折減）粉刷外墻面磚外墻保溫框架柱自重粉刷連系梁傳來樓面自重二、三層A、E柱節(jié)點集中荷載GA=GE=KN二、三層B、C、D柱連系梁自重粉刷墻體自重粉刷框架柱自重粉刷連系梁傳來樓面自重=1\*GB3①B、C、D柱二、三層柱節(jié)點集中荷載GB=GC=GD=KN一層A、E柱連系梁自重粉刷墻體自重（注：窗戶尺寸較小，未考慮折減）粉刷外墻面磚外墻保溫框架柱自重粉刷連系梁傳來樓面自重一層A、E柱節(jié)點集中荷載GA=GE=KN一層B、C、D柱連系梁自重粉刷墻體自重粉刷框架柱自重粉刷連系梁傳來樓面自重=1\*GB3①B、C、D柱一層柱節(jié)點集中荷載GB=GC=GD=KN（5）恒荷載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖恒荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖2、活荷載計算民用建筑樓面均布活荷載標準值參考項次類別標準值(kN/m2)1住宅、宿舍、旅館、辦公樓、醫(yī)院病房、托兒所、幼兒園2教室,試驗室、閱覽室、會議室3食堂、辦公樓中的一般資料檔案室4禮堂、劇場、電影院、體育場及體育館的看臺：（1）有固定座位（2）無固定座位5健身房、舞廳6展覽館、商店7車站大廳、候車室、舞臺、體操室8藏書庫、檔案庫9停車庫：（1）單向板樓蓋（板跨不小于2m）（2）雙向板樓蓋和無梁樓蓋（柱網(wǎng)尺寸不小于6mX6m）10廚房11浴室、廁所、盥洗室：（1）對第一項中的民用建筑（2）對其他民用建筑12走廊、門廳、樓梯：（1）住宅、托兒所、幼兒園（2）宿舍、旅館、醫(yī)院、辦公樓（3）教室、食堂（4）禮堂、劇場、電影院、看臺、展覽館13挑出陽臺pAB=pBC=pCD=pDE=PA=PEPB=PC=PD=活荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖3、風荷載計算風壓標準值計算公式為：ω＝βzμsμzω0式中ω——風荷載標準值（kN/m2）；βz——高度z處的風振系數(shù)；μs——風荷載體型系數(shù)；μz——風壓高度變化系數(shù)；ω0——基本風壓（kN/m2）。因結(jié)構(gòu)高度H=19m<30m,可取βz=；平面近似于矩形取μs=；μz可查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》。將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，計算過程如下：層次βzμsZ(m)μzω0(kN/m2)A(m2)PW(KN)542132281注：表中z為框架節(jié)點至室外地面的高度；A為一榀框架各層節(jié)點的受風面積；PW=ωA。風荷載作用下結(jié)構(gòu)計算簡圖四、內(nèi)力計算1、恒荷載作用下內(nèi)力計算采用分層法=1\*GB3①頂層先將梁上梯形荷載和三角形荷載化為等效均布荷載MpAB=MpBAq=(1-2α21+α31)p荷載的等效α1=α2=α3=α4=頂層梯形荷載化作等效均布荷載為gAB=gDE=+(1-2×+×+(1-2×+×=mgBC=gCD=+(1-2×+×+(1-2×+04763)×=m各桿的固端彎矩為：MAB=MDE=××82=·mMBC=MCD=××=·m四層梯形荷載化作等效均布荷載為gAB=gDE=+(1-2×+×+(1-2×+×=mgBC=gCD=+(1-2×+×+(1-2×+04763)×=m各桿的固端彎矩為：MAB=MDE=××82=·mMBC=MCD=××=·m一、二、三層梯形荷載化作等效均布荷載為gAB=gDE=+(1-2×+×+(1-2×+×=mgBC=gCD=+(1-2×+×+(1-2×+04763)×=m各桿的固端彎矩為：MAB=MDE=××82=·mMBC=MCD=××=·m1、恒荷載作用下的內(nèi)力計算修正后框架在恒荷載下的彎矩圖框架在恒荷載作用下梁的剪力圖注：VA=（MA－MB）/L+gL/2VB=VA－GL框架在恒荷載作用下柱的軸力圖注：NA=VA+GA+Ni+1（i為當前層數(shù)）框架在恒荷載作用下經(jīng)調(diào)幅并算至柱邊截面的彎矩注：M1=M－V1b/2；V1=V－(g+p)b/2式中M1、V1為柱邊截面的彎矩和剪力；g和q分別為梁上恒荷載和活荷載；b為柱的邊長。2、活荷載作用下的內(nèi)力計算框架在活荷載作用下梁、柱的彎矩圖框架在活荷載作用下算至柱邊的梁的剪力圖框架在活荷載作用下柱的軸力圖框架在活荷載作用下經(jīng)調(diào)幅并算至柱邊截面的彎矩3、風荷載作用下的內(nèi)力計算風荷載作用下框架梁、柱的彎矩圖風荷載作用下梁柱的剪力圖注：V=(M1+M2)/L風荷載作用下柱的軸力圖4、橫向水平地震作用下的內(nèi)力計算重力荷載代表值G5=G4=G3=G2=G1=總重力荷載代表值為GE=總水平地震作用的表達式為FEK=α1GE查的αmax=；Tg=。阻尼比為，故γ=。根據(jù)周期經(jīng)驗計算公式T1=（n是層數(shù)）=α1=αmax=FEK=T1/Tg==＜，無需在頂部附加地震作用。用底部剪力法把總水平地震作用沿高度分配，可得到隔層的水平地震作用。Fi=GiHi/ΣGKHKFEKF1=F2=F3=F4=F5=仍采用D值法計算，過程如下：剪力在各柱間的分配各柱反彎點及柱端彎矩各柱反彎點及柱端彎矩各柱反彎點及柱端彎矩地震作用下框架梁、柱的彎矩圖地震作用下梁柱的剪力圖地震作用下柱的軸力圖五、內(nèi)力組合梁的控制截面柱的控制截面五層梁的內(nèi)力組合四層梁的內(nèi)力組合三層梁的內(nèi)力組合二層梁的內(nèi)力組合一層梁內(nèi)力組合五層柱內(nèi)力組合四層柱內(nèi)力組合三層柱內(nèi)力組合二層柱內(nèi)力組合一層柱內(nèi)力組合六、截面設計混凝土強度采用C40，fc=／mm2，ft=mm2，ftk=／mm2；受力主筋和箍筋均采用HRB400級，fy=360N／mm2，fyk=400N／mm2。1、框架梁截面設計五層AB梁：最不利內(nèi)力組合為:左端（1截面）： M=－mV=右端（3截面）： M=－438kN/mV=跨中（2截面）： M=m正截面受彎承載力：查的相對界限受壓區(qū)高度為ξb=。截面位置MαsξγskN/mM/α1bh20fc1－sqrt（1－2αs）【1+sqrt（1-2αs）】左端－<右端－438<跨中<截面位置As（mm2）配筋實配Asρ（%）M/γsh0fymm2As/bh0左端3221140右端3281847跨中3221140最小配筋率為：Ρ支座=max【%，（55ft/fy）%】=max【%，）%】=%Ρ跨中=max【%，（45ft/fy）%】=max【%，）%】=%滿足要求。斜截面受剪承載力：按“強剪弱彎”調(diào)整剪力值V=?vb(Mlb+Mrb)/ln+VGb?vb為梁端剪力增大系數(shù)，三級抗震取VGb為重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端剪力值ln為梁的凈跨VGb=（gAB+）ln/2=（+）=V=所以，框架梁梁端最大剪力組合值為βcfcbh0=截面符合要求=需按計算配箍筋Asv/s=（V－）/fy0h0=（）/mm采用雙肢箍8@200Asv/s=2mm2/mm>mm2/mm,可以。箍筋配筋率=ρsv=Asv/bs=2=%>fyv=滿足要求其余各梁配筋結(jié)果如下：截面位置MαsξγskN/mM/α1bh20fc1－sqrt（1－2αs）【1+sqrt（1-2αs）】左端－<右端－<跨中<截面位置As（mm2）配筋實配Asρ（%）M/γsh0fymm2As/bh0左端5252454右端5252454跨中5161005最小配筋率為：Ρ支座=max【%，（55ft/fy）%】=max【%，）%】=%Ρ跨中=max【%，（45ft/fy）%】=max【%，）%】=%滿足要求。斜截面受剪承載力：按“強剪弱彎”調(diào)整剪力值V=?vb(Mlb+Mrb)/ln+VGb?vb為梁端剪力增大系數(shù)，三級抗震取VGb為重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端剪力值ln為梁的凈跨VGb=（gAB+）ln/2=（+）=V=所以，框架梁梁端最大剪力組合值為βcfcbh0=截面符合要求=需按計算配箍筋Asv/s=（V－）/fy0h0=（）/mm采用雙肢箍8@200Asv/s=2mm2/mm>mm,可以。箍筋配筋率=ρsv=Asv/bs=2=%>fyv=滿足要求截面位置MαsξγskN/mM/α1bh20fc1－sqrt（1－2αs）【1+sqrt（1-2αs）】左端－<右端－570<跨中<截面位置As（mm2）配筋實配Asρ（%）M/γsh0fymm2As/bh0左端5252454右端23025252454跨中5161005最小配筋率為：Ρ支座=max【%，（55ft/fy）%】=max【%，）%】=%Ρ跨中=max【%，（45ft/fy）%】=max【%，）%】=%滿足要求。斜截面受剪承載力：按“強剪弱彎”調(diào)整剪力值V=?vb(Mlb+Mrb)/ln+VGb?vb為梁端剪力增大系數(shù)，三級抗震取VGb為重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端剪力值ln為梁的凈跨VGb=（gAB+）ln/2=（+）=V=所以，框架梁梁端最大剪力組合值為βcfcbh0=截面符合要求=需按計算配箍筋Asv/s=（V－）/fy0h0=（）/mm采用雙肢箍8@200Asv/s=2mm2/mm>mm2/mm,可以。箍筋配筋率=ρsv=Asv/bs=2=%>fyv=滿足要求（2）框架柱截面設計一層A柱：最不利內(nèi)力組合為：M1=·mM2=·mN=V=正截面受彎承載力：按“強柱弱梁”的原則調(diào)整彎矩值ΣMc=?cΣMb?c為框架柱端彎矩增大系數(shù)，三級抗震取ΣM1=>取M1=·mΣM2=0取M2=0kN·m取柱的彎矩M=·me0=M/N=kN·m/kN=h0/30=660/30>20mm取ea=22mm，ei=e0+ea=e=ei+h/2-as=370+700/2-40=680mmξ=γREN/α1fcbh0==<,屬于大偏壓。（γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取）采用對稱配筋ｘ=N/α1fcb=（1）=>2as=80mm?。?As=As/=【Ne-α1fcbｘ（ｘ）】/【fy（h0-as）】=【×】/360=<ρmin=%bh=%mm2按構(gòu)造配筋，每邊取322，As=1140mm2斜截面受剪承載力按“強剪弱彎”調(diào)整剪力值V=?vc(Mtc+Mbc)/Hn?vc為柱剪力增大系數(shù)，三級抗震取V==>取V=hw/b=660/700=<4βcfcbh0=截面符合要求N=<==取N=剪跨比λ=Hn/2h0=（）=>3取λ=3Asv/s=【V-】/（fyvh0）=【】/360<0按構(gòu)造配箍筋選取8@200一層B柱：最不利內(nèi)力組合為：M1=·mM2=·mN=V=正截面受彎承載力：按“強柱弱梁”的原則調(diào)整彎矩值ΣMc=?cΣMb?c為框架柱端彎矩增大系數(shù)，三級抗震取ΣM1=<取M1=·mΣM2=0取柱的彎矩M=kN·me0=M/N=kN·m/kN=h0/30=66