第三章框架結構設計集荷載計算

1、精選文檔3 框架結構設計與荷載計算3.1 結構布置3.1.1 柱網(wǎng)與層高 民用建筑的柱網(wǎng)和層高依據(jù)建筑的使用功能確定。柱網(wǎng)布置應當規(guī)整，由內(nèi)廊式和跨度組合式，這里接受跨度組合式（如圖）。層高宜取同一個尺寸，這里接受層高3.6m，對于底層由于市內(nèi)外地面高差加急出埋深影響為4.7m?？蚣芙Y構總高度在8度抗震設防時，高度不應大于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 依據(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。此工程接受縱橫向承重方案，現(xiàn)澆樓面為雙向板（縱向承重時因橫向剛度較小一般很少接受）

2、。3.1.3 變形縫設置的考慮 變形縫有溫度伸縮縫，沉降縫，和防震縫三種。 伸縮縫是為了避開溫度變化和混凝土的收縮產(chǎn)生的盈利是結構產(chǎn)生裂縫，在結構肯定長度范圍內(nèi)設置伸縮縫。在伸縮縫處，基礎頂面以上的結構及建筑構造完全斷開，伸縮縫最大間距見下表3.1。表3.1 伸縮縫的最大間距(m)結構類型施工方法室  內(nèi)露  天排架結構裝 配10070框架結構裝 配7550現(xiàn) 澆5535剪力墻結構裝 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，如設置伸縮縫可能不太經(jīng)濟，綜合考慮，實行不設置伸縮縫方案，而是接受構造和施工措施，

3、如在頂層，底層和山墻等溫度變化大的部位提高配筋率。 沉降縫是為了避開地基不均勻沉降使結構產(chǎn)生裂縫，在結構易產(chǎn)生不均勻沉降的部位設縫，將結構完全分開。此建筑中間部分是6層，兩邊為4層，房屋高度有肯定變化，但考慮到變化不大，可以不設沉降縫。 防震縫，是為了防止在地震作用下，特殊不規(guī)章結構的薄弱部位簡潔造成震害而可用防震縫將結構分為若干獨立抗震單元，使各結構規(guī)章，但目前設計更傾向于不設，而實行加強結構整體性的措施。3.1.4 材料選擇 柱接受C35, 梁接受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

4、/8）L(單跨用較大值，多跨用較小值或負荷較大時用 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,抗震結構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,抗震結構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，樓層荷載按1114kN/m2計算，本工程邊柱按13kN/m2計， 中柱12kN/m2計。二級抗震時軸壓比限值N取0.8

5、，考慮地震作用 組合后柱的軸壓力增大系數(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最終初步確定尺寸：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。具體尺寸見后柱截面表。3.2計算簡圖3.2.1 基本假定平面結構假定：該工程為正交布置，可以認為每一方向的水平力只由該方向的抗側力結構擔當，垂直于該方向的抗側力結構不擔當。樓板在自身平面內(nèi)

6、的剛性假定：各個平面抗側力結構之間，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。建筑結構在水平荷載下側移時，樓板只有剛性位移，即平動和轉動，不考慮其變形。不計扭轉假定：結構體型規(guī)整，并簡化計算，不考慮結構的扭轉效應。3.2.2 計算簡圖 計算簡圖用兩梁柱的軸線表示，分別取各自的形心線；對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。對底層柱的下端一般取至基礎頂面；當各層柱的截面尺寸不同且形心線不重合時，一般去頂層柱的形心線作為柱子的軸線。 圖3.2 計算簡圖3.2.3框架梁柱的線剛度計算結構計算見圖如圖3-1所示。在求梁截面慣性矩時考慮

7、到現(xiàn)澆樓板的作用，對于第一榀和最終一榀及變形風兩側的框架，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為梁的計算跨度；Ib為梁截面慣性矩，對裝配式樓面，Ib按梁的實際截面計算，對現(xiàn)澆樓面及裝配整體式樓面，Ib按下表接受，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為框架柱的計算高度。表 3.3 橫梁

8、線剛度ib計算表類別Ec/104mm2b*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*4503.41

9、7*1092.29*10102-636003.15*104450*4503.417*1092.99*10102-636003.15*104400*4002.133*1091.87*10103.3 荷載的匯合3.3.1豎向荷載（1）屋面及樓面均布永久荷載標準值屋面（上人）： 30厚細石混凝土愛護層 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 5.21kN/m2樓面： 水磨石地

10、面 0.65kN/m2 100厚鋼筋混凝土板 25*0.1=2.5kN/m2 粉底 0.5kN/m2 合計 3.65kN/m21-3層樓面恒載標準值（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）面恒載標準值(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）

11、*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）*5.21=8101.55kN5層樓面恒載標準值(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層屋面恒載標準值(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準值按荷載規(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，為簡化計算，并偏于平安考

12、慮，統(tǒng)一取2.5kN/m2 上人屋面的均布活荷載標準值 2.0kN/m2 樓面活荷載標準值 2.5kN/m2 屋面雪荷載標準值 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層樓面活載標準值（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）面活載標準值樓面(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+

13、11.2*9.3*2+7.5*4*(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層樓面活載標準值(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層屋面活載標準值(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

14、自重荷載標準值(其中=25kN/m2）構件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）3007001.055.5127.41240.79489.47Z15505501.17.564.7535.5177.7Z25005001.16.8754.77131.322455.75Z34504501.15.5694.71626.17418.79Z44504501.15.5693.67620.051523.8Z5

15、4004001.14.4003.61615.84253.44 表3.5 梁柱重力荷載標準值注：表中的為考慮梁柱的粉刷層荷載而對其重力荷載的增大系數(shù)；g表示單位長度構件重力荷載；n為構件的數(shù)量；梁長度取凈長；柱長度取層高。（4）墻窗門重力荷載標準值 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

16、載取0.4kN/m2（5）荷載分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可以計算得到： 重力荷載代表值是指結構和構配件自重標準值和各可變荷載組合值之和，是表示地震發(fā)生是依據(jù)遇合概率確定的有效重力。Gi為計算單元范圍內(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)按下表接受 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際狀況考慮的樓面活荷載0.50.5不計入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

17、軟鉤吊車0.3不計入屋面層： 屋面恒載，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.

18、2*(1.5*1.8*4+1.8*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