課程設(shè)計指導(dǎo)書框架結(jié)構(gòu)原版

1、多層框架課程設(shè)計指導(dǎo)書一、 工程概況與設(shè)計條件（一）建筑概況與結(jié)構(gòu)選型1長春市某辦公樓，地面以上為×層辦公樓，首層層高為×m，標(biāo)準(zhǔn)層層高為×m；首層室內(nèi)外地面高差為×m，建筑物總高度為×m。建筑物沿X方向的寬度為×m，沿Y方向的寬度為×m。辦公樓的立面如圖所示。2根據(jù)建筑的使用功能、房屋的高度和層數(shù)、場地條件、結(jié)構(gòu)材料以及施工技術(shù)等因素綜合考慮，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的桿件稀疏且截面尺寸小，在側(cè)向荷載作用下，一般呈剪切型變形，高度中段的層間位移較大，剛度和強度方面均不能適應(yīng)高度較大的高層建筑。但正

2、因為豎向桿件少而小，對房屋的平面布置有利，若設(shè)計處理得當(dāng)，框架結(jié)構(gòu)具有較好的延性，有利于抗震。各層墻體厚度為×mm。門洞高度取×m,基本寬度為×m；窗臺高度為×m，窗洞高度為×m。結(jié)構(gòu)的平面布置如圖所示結(jié)構(gòu)平面布置如圖所示。3樓蓋結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，樓板厚度分別為100mm、120mm二種；基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)。4外墻保溫材料采用？建筑隔墻采用陶粒混凝土空心砌塊砌筑，分戶墻厚度為×mm，戶內(nèi)隔墻厚度為×mm。（二）設(shè)計依據(jù)本工程依據(jù)下列現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計：1建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB50068-2

3、0012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（2006版）GB50009-20013建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223-20084建筑抗震設(shè)計規(guī)范、GB50011-20105混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-20026混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范（GBT/504762008）7建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB5007-2002（三）設(shè)計的基本條件1建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限、安全等級及建筑抗震設(shè)防類別本工程為普通高層民用辦公樓，屬于一般的建筑物。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)第條，結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50年。按照建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)第條和第條，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 。根據(jù)建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)第條

4、，建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，簡稱丙類；地震作用和抗震措施按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求進(jìn)行設(shè)計。建筑室外地面至檐口的高度為×m，高寬比為×， 2雪荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（2006版）GB50009-2001附錄D.4全國各城市的50年一遇雪壓和風(fēng)壓長春地區(qū)的基本雪壓kN/m2。 3風(fēng)荷載（1）基本風(fēng)壓根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（2006版）GB50009-2001附錄D.4全國各城市的50年一遇雪壓和風(fēng)壓長春地區(qū)的基本風(fēng)壓kN/m2。（2）地面粗糙度根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)過程JGJ3-2002第條和建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（2006版）GB50009-2001第條規(guī)定，本工程位于有

5、密集建筑群的城市市區(qū)，地面粗糙度類別為C類。4屋面及樓面活荷載取值屋面及樓面均布活荷載房間部位活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （kN/m2）組合值系數(shù)準(zhǔn)永久值系數(shù)屋面不上人的屋面上人的屋面樓面地下設(shè)備房 地下停車庫 辦公室 衛(wèi)生間 電梯機(jī)房消防疏散樓梯5抗震設(shè)防的有關(guān)參數(shù)根據(jù)×××地質(zhì)資料勘查報告（詳勘）和建筑抗震設(shè)計規(guī)范第條，該工程建筑場地類別為×類，無液化土層，地基承載力特征值kPa。根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范附錄A-我國主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計基本地震加速度和設(shè)計地震分組的規(guī)定，長春市抗震設(shè)防烈度為×度，設(shè)計基本地震加速度為×，設(shè)計地震分組為第

6、15;組。根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范第條，在多遇地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比。.根據(jù)地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范第條，地基基礎(chǔ)的設(shè)計等級為丙級?？拐鹪O(shè)計時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級，并應(yīng)符合相應(yīng)的計算和構(gòu)造措施要求?？拐鸬燃壍母叩停w現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)抗震性能要求的嚴(yán)格程度。根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范第×條規(guī)定，度丙類建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級應(yīng)按表×確定。特別強調(diào)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震措施包括內(nèi)力調(diào)整和抗震構(gòu)造措施不僅要按建筑抗震設(shè)防類別區(qū)別對待，而且要按抗震等級劃分，不同的抗震設(shè)防類別在考慮抗震等級時采用的抗震設(shè)防烈度與計算地震作用時的抗震設(shè)防烈度不一定

7、相同。這樣，可以對同一設(shè)防烈度下不同高度的房屋采用不同的抗震等級；同一建筑物中不同結(jié)構(gòu)部分也可以采用不同抗震等級；同一構(gòu)件內(nèi)力調(diào)整和構(gòu)造措施可采用不同的抗震等級。是因為同樣烈度下的不同結(jié)構(gòu)體系，不同高度有不同的抗震要求。例如次要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震要求可低于主要抗側(cè)力構(gòu)件，；較高的房屋，地震反應(yīng)大，位移延性的要求也高，墻肢底部塑性鉸區(qū)的曲率延性要求也高；建筑場地類別不同，抗震構(gòu)造措施也有區(qū)別。因此，在確定房屋的抗震等級時，應(yīng)特別注意符合下列要求：（1）丙類建筑的抗震等級可直接按建筑抗震設(shè)計規(guī)范表×確定；抗震設(shè)防類別為甲、乙、丁建筑的抗震等級則應(yīng)按建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)第3.0.2條、條

8、抗震設(shè)防分類和抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定調(diào)整后再按表×確定。 （2）建筑場地為類時，除6度外可按表內(nèi)降低一度所對應(yīng)的抗震等級采取抗震構(gòu)造措施，但相應(yīng)的計算要求不應(yīng)降低。 （3）建筑場地為、類時，對設(shè)計基本加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)，宜分別按抗震設(shè)防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）時各類建筑的要求采取抗震構(gòu)造措施。（四）混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范，本工程混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)其所處環(huán)境條件的不同，確定室內(nèi)構(gòu)件、室外構(gòu)件、基礎(chǔ)承臺的環(huán)境類別。二、主要結(jié)構(gòu)材料（一）鋼筋本工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的縱向受力鋼筋選用HRB400級和HRB335級熱軋鋼筋，箍筋

9、和剪力墻分布鋼筋選用HRB335級和HPB235級熱軋鋼筋。HPB235級熱軋鋼筋應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋GB13013的要求，HRB335級和HRB400級熱軋鋼筋應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋GB1499的要求，且鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值之比不應(yīng)小于1.25；屈服強度實測值與標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3；且鋼筋在最大拉力下的總伸長率實測值不應(yīng)小于9%。鋼筋的強度設(shè)計值與彈性模量按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第條和第條的規(guī)定采用，見表1 鋼筋強度設(shè)計值與彈性模量 表1鋼筋種類符號 (N/mm2)(N/mm2)(×105N/mm2)HPB300HRB3

10、35HRB400（二）混凝土在本工程中，結(jié)構(gòu)各樓層采用混凝土強度等級的情況參見表2?；炷翉姸仍O(shè)計值與彈性模量按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB5000102002第條和第的規(guī)定采用,見表3。 結(jié)構(gòu)各樓層采用混凝土強度等級情況表2部位剪力墻 梁 柱樓板混凝土強度設(shè)計值與彈性模量表3混凝土強度等級(N/mm2)(N/mm2)(×105 N/mm2)(三)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的要求按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB5000102002第條的規(guī)定，結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)符合表4的要求。 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本要求 表4環(huán) 境 類 別一類二b類最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最大氯離子含量(%)最大堿含量（kg/

11、m3）三、結(jié)構(gòu)布置及計算簡圖（一）結(jié)構(gòu)布置（二）截面尺寸的初步確定1.梁截面尺寸框架梁的截面尺寸應(yīng)滿足承載力、剛度及延性要求。（1）截面寬度 一般而言，框架梁的截面寬度均小于柱的截面寬度，使梁-柱節(jié)點域受到約束的有效體積有所減小，降低了梁-柱節(jié)點的受剪承載力。若梁軸線與柱軸線存在較大偏心，節(jié)點兩側(cè)又無垂直方向的直交梁，那么，這種不利影響將更加嚴(yán)重。因此為保證框架梁對梁-柱節(jié)點的必要約束作用，框架梁的截面寬度不宜過小，一般不宜小于250mm，而且梁寬最好不小于同方向柱寬的1/2，如不能滿足，則應(yīng)考慮核芯區(qū)的有效受剪面。在地震作用下，梁端塑性鉸區(qū)保護(hù)層容易脫落，如梁截面寬度過小，則截面損失比例較大

12、。此外，為使梁縱筋在節(jié)點內(nèi)具有良好的錨固條件，梁寬宜比柱寬小50mm。當(dāng)邊框架的梁必須與柱邊齊平時，應(yīng)使梁縱筋位于柱縱筋的內(nèi)側(cè)。（2）截面高度 框架梁的截面高度一般取梁計算跨度的1/10-1/18，當(dāng)梁的負(fù)荷面積較大或荷載較大時，宜取上限值。但不宜過大， 因為在地震引起的反復(fù)荷載作用下框架梁會產(chǎn)生較大的塑性變形，因而要求框架梁能夠具備較大的塑性轉(zhuǎn)動能力。窄而高的梁截面不利于混凝土的約束，梁的塑性鉸發(fā)展范圍與梁的高跨比有關(guān)，當(dāng)梁截面的高度與梁凈跨之比小于4時，在反復(fù)受剪作用下交叉斜裂縫將沿梁的全跨發(fā)展，從而使梁的延性及受剪承載力急劇降低，并有可能出現(xiàn)剪切破壞?？蚣芰航孛娴母邔挶炔灰舜笥?，防止發(fā)

13、生側(cè)向失穩(wěn)?？蚣芰海?多跨連續(xù)次梁 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)中，一般主梁至少應(yīng)比次梁高出50mm，如主梁下部鋼筋為雙層配置，或附加橫向鋼筋采用吊筋時，應(yīng)高出100mm。2.板厚：單向板；雙向板 屋面板mm；（1）為梁（板）短跨計算跨度； （2）梁的荷載較大時，截面高度取較大值，必要時應(yīng)計算撓度。梁的設(shè)計荷載的大小， 一般可以以均布設(shè)計荷載40kN/m為界； （3）跨度大于4m的板應(yīng)適當(dāng)加厚；（4）雙向板系指板的長邊與短邊之比等于1的情況，當(dāng)大于1時，板厚宜適當(dāng)增加； （5）荷載較大時，板厚另行考慮。3.柱截面尺寸（1）框架柱的截面尺寸一般根據(jù)柱支承的樓層面積由豎向荷載產(chǎn)生的軸力設(shè)計值由軸壓比限值按下列公式估算

14、：式中：為柱組合的軸壓力設(shè)計值；為按簡支狀態(tài)計算的柱的負(fù)荷面積；為折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值，可根據(jù)實際荷載計算，也可近似取1215kN/mm2；為考慮地震作用組合后柱軸壓力增大系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)外柱取1.3，不等跨內(nèi)柱取1.25，等跨內(nèi)柱取1.2；框-剪結(jié)構(gòu)外柱取1.11.2，內(nèi)柱取1.0；為驗算截面以上樓層數(shù)；為柱截面面積；為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；為框架柱軸壓比限值。見建筑抗震設(shè)計規(guī)范6.3.6。（2）根據(jù)剪跨比確定2,避免形成短柱。（3）最小截面尺寸截面的寬度和高度，四級或不超過2層時不宜小于300mm，一、二、三級且超過2層時不宜小于400mm；圓柱的直徑，四級或不超過2層時

15、不宜小于350mm，一、二、三級且超過2層時不宜小于450mm。邊框柱截面宜與該榀框架其他柱截面相同，且端柱截面尺寸不小于2倍墻厚。柱截面高寬比不宜大于3。四、重力荷載計算（1）屋面荷載：屋面恒載、屋面雪載、屋面活載（2）樓面荷載：樓面恒載、樓面活載（3）梁、柱、墻、門、窗重力荷載（4）重力荷載代表值 結(jié)構(gòu)抗震分析時所采用的計算簡圖如圖所示。集中于各質(zhì)點的重力荷載代表值為計算單元范圍內(nèi)各層樓面上的重力荷載代表值及上、下各半層的墻、柱等重力荷載。計算時，各可變荷載的組合值系數(shù)按建筑抗震設(shè)計規(guī)范第條采用；屋面上的可變荷載取雪荷載。五、框架側(cè)移剛度計算（只算橫向框架）1、梁線剛度（列表）2、柱線剛度

16、（列表）3、柱側(cè)移剛度（列表）4、樓層剛重比六、橫向水平荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和側(cè)移計算1、橫向水平地震作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算（1）結(jié)構(gòu)基本自振周期計算根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程,對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)其基本自振周期按頂點位移法計算。式中假想的結(jié)構(gòu)頂點位移（m），即假想把集中在各樓層的重力荷載代表值作為該樓層水平荷載而算得的結(jié)構(gòu)頂點位移；為考慮非承重墻剛度對結(jié)構(gòu)自振周期影響的折減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)取0.60.7，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)取0.70.8；剪力墻結(jié)構(gòu)取0.81.0。（2）水平地震作用計算當(dāng)框架結(jié)構(gòu)房屋的高度不超過40m，質(zhì)量和剛度沿

17、高度分布比較均勻時，其水平地震作用可用底部剪力法計算。根據(jù)建筑場地類別和設(shè)計地震分組按建筑抗震設(shè)計規(guī)范表-2確定設(shè)計特征周期；根據(jù)抗震設(shè)防烈度和地震影響按建筑抗震設(shè)計規(guī)范表確定水平地震影響系數(shù)最大值；按建筑抗震設(shè)計規(guī)范第條確定建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.05。根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范圖確定水平地震影響系數(shù)。總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值式中為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，單質(zhì)點應(yīng)取總重力荷載代表值，多質(zhì)點可取總重力荷載代表值的85%。 質(zhì)點的地震作用式中為頂部附加地震作用系數(shù)，根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范表確定。頂部附加地震作用對于屋面局部突出間的框架-剪力墻房屋，突出間宜作為單獨質(zhì)點考慮，其中頂部附加水平地震作用應(yīng)加在主體結(jié)構(gòu)的

18、頂部。（3）驗算剪重比 水平地震作用計算時，結(jié)構(gòu)各樓層對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的剪力應(yīng)符合下式要求： 式中 第層對應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層剪力；水平地震剪力系數(shù)，不應(yīng)小于建筑抗震設(shè)計規(guī)范表或高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程表規(guī)定的值；對于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的樓層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)；第層重力荷載代表值。 特別強調(diào)，如果不滿足要求，但相差不大，則可采用地震作用增大系數(shù)或修改結(jié)構(gòu)計算的周期折減系數(shù)的辦法，以近似考慮地震地面運動的長周期成分的作用；如果結(jié)構(gòu)的總地震剪力與計算結(jié)果相差較多，表明結(jié)構(gòu)整體剛度偏小，宜調(diào)整結(jié)構(gòu)總體布置，增加結(jié)構(gòu)剛度；如果部分樓層的地震剪力系數(shù)小于規(guī)定值較多，說明結(jié)構(gòu)存在明顯的

19、薄弱層，對抗震不利，也應(yīng)對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行調(diào)整，如增加、增強這些軟弱層的抗側(cè)剛度等，不能再簡單地采用地震作用增大系數(shù)或修改結(jié)構(gòu)計算的周期折減系數(shù)的辦法。（4）水平地震作用下框架位移驗算（5）水平地震作用下框架內(nèi)力計算2、橫向風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移驗算（1）風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算，風(fēng)荷載作用面積應(yīng)取垂直于風(fēng)向的最大投影面積。根據(jù)高規(guī)要求確定風(fēng)載體型系數(shù)；確定樓層標(biāo)高處的風(fēng)振系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)。對框架結(jié)構(gòu)房屋，應(yīng)計算整個結(jié)構(gòu)單元上的總體風(fēng)荷載?？蚣芙Y(jié)構(gòu)分析時，應(yīng)按靜力等效原理將沿建筑物高度方向的豎向分布風(fēng)荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點集中荷載。七、豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)

20、力計算按分層法進(jìn)行計算.1、永久荷載作用下框架內(nèi)力計算2、活荷載作用下框架內(nèi)力計算八、荷載效應(yīng)組合 內(nèi)力組合是要組合構(gòu)件控制截面處的內(nèi)力，位移組合主要是組合水平荷載作用下結(jié)構(gòu)層間的位移。組合工況分為無地震作用組合和有地震作用組合兩類。由于承載力驗算是承載力極限狀態(tài)驗算，在內(nèi)力組合時，根據(jù)荷載性質(zhì)不同，荷載效應(yīng)要乘以各自的分項系數(shù)和組合值系數(shù)。位移驗算為正常使用極限狀態(tài)驗算，因此各分項系數(shù)均取1.0。3.框架梁內(nèi)力組合框架梁內(nèi)力控制截面一般取兩端支座截面及跨中截面。（1）框架梁彎矩支座截面分別組合支座正彎矩和支座負(fù)彎矩?？缰薪孛嬉话銥榭缰姓龔澗亍＃?）框架梁剪力根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011

21、-2010要求按“強剪弱彎”原則調(diào)整梁端剪力。4.框架柱內(nèi)力組合柱內(nèi)力控制截面一般取柱上、下端截面，每個截面上有M、N、V。（1）柱端彎矩M和軸力N組合設(shè)計值由于柱子是偏心受力構(gòu)件求采用對稱配筋，故應(yīng)考慮得最不利內(nèi)力組合為：Mmax及相應(yīng)的N； Nmax及相應(yīng)的M； Nmin及相應(yīng)的M。（2）柱端彎矩設(shè)計值調(diào)整一、二、三、四級的梁柱節(jié)點，除框架頂層和柱軸壓比小于0.15者外，柱端組合彎矩設(shè)計之按照“強柱弱梁原則”調(diào)整柱端彎矩。當(dāng)反彎點不在柱的層高范圍內(nèi)時，柱端彎矩設(shè)計值可直接乘以強柱系數(shù)。為了避免框架柱腳過早屈服，一、二、三、四級框架結(jié)構(gòu)的底層柱下端截面彎矩設(shè)計值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.7、1.5、1.3和1.2。此處，底層是指物地下室的基礎(chǔ)以上或地下室以上的首層。（3）柱端組合