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框架结构设计计算书(巨详细的步骤)


框架结构设计 第一部分:框架结构设计资料 一 工程概况:
本工程为某市科技局拟建的办公楼, 其功能为该局提供日常办公 活动、 举办各类小型学术报告的场所。结构形式为整体五层框架结构,局部
六层,第六层为砖结构。建筑面积为 5238m2,层高 3.6m,总高为 21.900m,室内 外高差 0.450m。框架平面柱网布置如图 1 所示。

1





设计依据:

2-1. 气象条件: 2-1.1 雪荷载:基本雪压力为 S0=0.45kN/m2(水平投影); 2-1.2 风荷载:全年主导风向为东南风,基本风压力为 W0=0.60kN/m2; 2-1.3 常年气温差值:年最高温度 390C,最低气温-40C; 2-1.4 最大降雨程度 65.2 ㎜/h,降雨强度 145 ㎜/h。. 2-2. 建筑耐久等级、防火等级为Ⅱ级。 2-3. 工程地质条件: 2-3.1 该场地地形平坦, 地貌类型属浑河冲积阶地。 根据建筑对基地的勘察结 果,地质情况见表 1:

表 1 建筑地层情况表(标准值)
序号 1 2 3 4 岩土分类(m) 土层深度(m) 厚度范围(m) 地 基 承 载 力 fak(kPa) 耕植土 0-1.2 1.2 粘土 砾砂 圆砾 1.2-4.6 4.6-5.5 5.5-12.0 3.4 0.9 6.5 220 320 360

注: ①地下潜水水位埋深 4.7-6.3; ②表中给定土层深度自然地坪算起. 2-3.2 建筑场地冰冻深度:-1.2M; 2-3.3 建筑场地类别:Ⅱ类场地,拟建场地不存在软土震陷、砂(粉)土液 化的可能性,为建筑场地有利地段。 2-3.4 地震设防烈度:7 度,设计地震基本加速度为 0.1g,设计地震分组为 第一组。 2-3.5 活荷载:走廊 2.0KN/㎡,楼梯间 2.0KN/㎡,厕所 2.0KN/㎡, 办公室 2.0KN/㎡,门厅 2.0KN/㎡,库房 6.0KN/㎡,上人屋面 2.0KN/㎡, 不上人屋面 0.5KN/㎡. 2-4 2-4.1 2-4.2 主要参考资料: 各专业课教材 国家标准和行业标准 《建筑设计资料集》 《建筑制图标准》 GB/T50104—2001 GB50011-2001 《砌体结构设计规范》GB50003-2001 《建筑抗震设计规范》 《建筑结构制图标准》GB/T50105—2001
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《砼结构设计规范》

GB50010-2002 GB50007-2002

《建筑结构荷载规范》GB50009-2002 《建筑地基基础设计规范》 2-4.3 设计手册 建筑设计资料集 砼结构设计手册 2-4.4 标准图集 国标建筑、结构图集 中南标建筑、结构图集 建筑结构静力计算手册 砌结设构计手册 《建筑设计防火规范》GBJ16—87(2001 年局部修订)

三、结构形式及所用材料强度等级:
采用框架结构,以横向承重为主。墙体厚度均为 240 ㎜,采用空心粘土砖。 混凝土的强度等级如下: 3-1. 基础垫层为 C10。 3-2. 梁、柱、楼梯等未注明的均为 C30。Ec=3×107Kn/㎡。梁、柱纵向钢 筋均为 HRB335 级热轧钢筋,箍筋及楼梯的配筋均为 HRB235 级的热 轧钢筋。

四、屋面、楼面及顶棚的做法:
4-1. 屋面的做法: 地砖屋面 10 厚,缝宽 5,水泥砂浆填缝 水泥胶结合层 3 厚 1:3 水泥砂浆找平 20 厚 二毡三油撒粗砂,刷冷底子油 1:3 水泥砂浆找平 15 厚 1:8 水泥膨胀珍珠岩找 2%坡 40 厚(最薄处) 刷冷底子油一道,热沥青玛蒂脂两道 1:3 水泥砂浆找平 20 厚 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 ( 标准重量 2.28 kN/m2 ) 4-2.楼面的做法: 大理石面层 20 厚,水泥浆擦缝 1:3 干硬性水泥砂浆 30 厚 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 ( 标准重量 1.16 kN/m2 ) 4-3. 顶棚做法: 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚 ( 标准重量 0.3kN/m2 )
3

( 做法及标准重量查找于《工民建专业毕业设计手册》)

第二部分

框架结构设计计算

一 确定柱、梁及板的尺寸:
1-1.柱截面尺寸及柱高: 1-1.1 柱的截面尺寸: 由房屋主体结构总高为 21.9m,抗震设防烈度为七度。 柱截面尺寸确定如下:即先估算柱轴向力 N,然后由轴压比限制条件 确定截面尺寸,查得λ n=0.9(轴压比) 。对办公楼上部结构的重量, 按建筑面积为 Pk=13KN/㎡估算。fc=14.3N/㎜ 2. 底层边柱:N=1.3×13KN/㎡×(9/ 2)m×3.9m×5
=1428.975KN=1.43×106N A=1.43×106N/(0.9×14.3N/㎜ 2)=1.11×105 ㎜ 2

取 b×h=400 ㎜×400 ㎜ 底层中柱:N=1.25×13KN/㎡×(12/2)m×3.9m×5 =1901.25KN=1.902×106N A=1.902×106N/( 0.9×14.3N/㎜ 2 )=1.48×105 ㎜ 2 取 b×h=400 ㎜×400 ㎜ 为了便于计算所有柱的截面尺寸均取为 b×h=400 ㎜×400 ㎜ 1-1.2. 柱高的确定: 底层高度: =600 ㎜+室内外高差+底层层高 =600 ㎜+450 ㎜+3600 ㎜=4650 ㎜ 其中 600 ㎜是假定基础顶面在室外地面以下 600 ㎜处。 其它层柱高等于层高,即 3600 ㎜.

4

1-2

梁尺寸的确定:

该工程定为纵横向承重,主要为横向承重,梁尺寸初步确定: 1-2.1 框架梁: KL1 边跨:L=9000 ㎜ h=(1/14~1/8)L=642.8~1125 ㎜ 取 h=650 ㎜ b=(1/3~1/2)h=217~325 ㎜ 取 b=300 ㎜ KL2 中间跨=3000mm h=(1/14~1/8)L=214.3~375 ㎜ 综合考虑, 取 h×b=400mm×250mm 1-2.2 连系梁: LL 开间为 3900mm, (1/15~1/10)L = ×260 ㎜~390 ㎜ 取 h =390 ㎜ 考虑到连梁兼做过梁使用,取 h×b=400mm×250mm 1-2.3. 梁的计算跨度: 取中框架梁⑧轴为计算单元,如图 3 所示

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1-3.

板的布置: 屋面板、楼板均为预制钢筋混凝土空心板。 规格为 3900mm×900mm×120mm ( 重量为 25 kN/m3×0.12m=3 kN/m2)

二 梁柱刚度计算(取一榀横向框架计算)
假定框架柱嵌固于基础顶面上,框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸 不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。多层框架考虑为纵横向承重,
主要为横向承重,为超静定结构,故在内力计算前,应预先估算梁,柱的截面尺寸 及结构所采用的材料强度等级,以求得框架中各杆的线刚度。

混凝土强度等级: 梁用 C30 (Ec = 3 × 107 kN/㎡) 柱用 C30 (Ec = 3 × 107 kN/㎡) 结构计算简图如图 2 2-1 梁的线刚度计算: KL1:I1 =
bh 3 =6.9×10 ?3 m 4 12 bh 3 =1.33×10 ?3 m 4 12

KL2:I2 =

全现浇框架梁: a. 中框架梁 Ib2= 2.0I2= 2.67×10 ?3 m 4 b. 边框架梁 Ib1= 1.5I1=10.3×10 ?3 m 4 边框架梁(b=0.3m.h=0.65m): 跨度为 9m,ib1 =
E c I b1 3 ? 10 7 ? 10 .3 ? 10 ?3 = = 3.44×10 4 kN·m lb1 9

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中框架梁(b=0.25m,h=0.65m): 跨度为 3m, ib2 =
E c I b 2 3 ? 10 7 ? 2.67 ? 10 ?3 = = 2.67×10 4 kN·m lb 2 3

2-2

柱的线刚度计算 (b=0.4m,h=0.4m)
bh 3 0.4 4 第一层:柱高 4.65m ,Ic= = =2.1×10 ?3 m 4 12 12

ic1=

EI c 3 ? 10 7 ? 2.1 ? 10 ?3 = =1.4×10 4 kN·m 4.65 h

第二~五层:柱高 3.6m,Ic=

bh 3 0.4 4 = =2.1×10 ?3 m 4 12 12

ic2=

EI c 3 ? 10 7 ? 2.1 ? 10 ?3 = =1.75×10 4 kN·m 3.6 h

2-3

柱的侧移刚度计算 见表 2。 对于高度小于 50m,且高宽比 h/b=21/62.4=0.34<4 的建筑物, 仅考虑梁柱弯曲变形引起的柱侧移刚度,忽略柱的轴向变形。

表2
K= 层 号 位 置 K=

柱的侧移刚度
柱 的 根 数

?i
2ic

b

(一般层)

?i
ic

b

(底层)

0.5 ? K (底层) ?i 12 D= c 2 2? K h K ?? (一般层) (kN/m) 2? K

??

边柱 底 层 标 准 层 中柱 边柱 中柱

2.46 4.36 1.966 3.49

0.664 0.764 0.496 0.636

5160 5936 8037 10306

26 32 26 32

7

对底层:

边柱 ? D =5160×26=134160

中柱 ? D =5396×32=172672

?D



=

?D



? ? D中 ? 134160 ? 172692 ? 306832

对标准层: 边柱 ? D =8037×26=208962 中柱 ? D =10306×32=329792

?D =?D




? ? D中 ? 208962+329792=538754

2-4

柱反弯点高度计算。
y ? y 0 ? y1 ? y 2 ? y3

第一层:边柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0, k ?
3.44 3.6 =2.46, ? 2 ? ? 0.774 , 1.4 4.65

? 1 =1 ,

? 3 ? 1, ,j=1, y0 ? 0.60 , y 2 ? 0
?
y ? y 0 =0.60

中柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0, k ?
3.44 ? 2.67 3.6 ? 4.36 ,? 2 ? ? 0.774 ,? 1 =1, 1.4 4.65

? 3 ? 1, ,j=1, y0 ? 0.55 , y 2 ? 0
?
y ? y 0 =0.55

第二层:边柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0, k ?
3.44 ? 2 4.65 ? 1.966 , ? 3 ? ? 1.45 , 1.75 ? 2 3.6

? 1 =1, ? 2 ? 1, ,j=2, y0 ? 0.50 , y 2 ? 0
?
y ? y 0 ? 0.50

中柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0, k ?
(3.44 ? 2.16) ? 2 4.65 ? 3.49 , ? 3 ? ? 1.45 , 1.75 ? 2 3.6

? 1 =1, ? 2 ? 1, ,j=2, y0 ? 0.50 , y 2 ? 0
?
y ? y 0 ? 0.50

第三层:边柱:
8

n=5, y1 ? 0, y3 ? 0,

k?

3.44 ? 2 ? 1.966 , ? 2 ? 1 , 1.75 ? 2

?

1

=1 ,

? 3 ? 1 ,j=3, y0 ? 0.50, y 2 ? 0
?
y ? y 0 ? 0.50

中柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0, k ?
(3.44 ? 2.16) ? 2 ? 3.49 , ? 2 ? 1, , ? 1 ? 1 , 1.75 ? 2

? 3 ? 1, ,j=3 , y 2 ? 0 , y0 ? 0.50
?
y ? y 0 ? 0.50

第四层:边柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0, k ?
3.44 ? 2 ? 1.966 , ? 2 ? 1 , 1.75 ? 2

? 1 =1, ? 3 ? 1 ,j=4, y0 ? 0.45 , y 2 ? 0
?
y ? y 0 ? 0.45

中柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0, k ?
(3.44 ? 2.16) ? 2 ? 3.49 , ? 2 ? 1 , 1.75 ? 2

? 1 =1, ? 3 ? 1 ,j=4, y0 ? 0.50 , y 2 ? 0
?
y ? y 0 ? 0.50

第五层:边柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0,
k? 3.44 ? 2 ? 1.966 , ? 2 ? 1 , 1.75 ? 2

?

1

=1 ,

? 3 ? 1 ,j=5, y0 ? 0.40 y 2 ? 0
?
y ? y 0 ? 0.40

中柱: n=5, y1 ? 0, y3 ? 0,
k? (3.44 ? 2.16) ? 2 ? 3.49 , ? 2 ? 1 , 1.75 ? 2

?

1

=1 ,

? 3 ? 1 ,j=5, y0 ? 0.45 y 2 ? 0
?
y ? y 0 ? 0.45

三. 重力荷载标准值计算和水平地震作用计算
3-1.等效重力荷载代表值(标准值)的计算
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重力荷载代表值取上下两层各半的荷载重量 恒载---取 100% 雪载---取 50% 楼面(屋面)---取等效均布活载 50%-80% 一般民用建筑取 50% 一般楼层取 G i =1.0 恒+0.5 活+1.0(柱、梁、墙)分层总计,上下各半。 ※ 第一层: 楼面做法 大理石面层 20 厚,水泥浆擦缝 1:3 硬性水泥砂浆 30 厚干 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚 楼面恒载总计:

合计 1.16 kN/m2 合计 3 kN/m2

合计 0.3 kN/m2 4.46 kN/m2

楼梯间重量: 1.3×楼面恒载×面积 = 1.3 ×4.46×(3.9×9×2+7.8×6.3)=692kN 楼面恒载: 4.46×[3.9×9×10+3.9×3×7+3.9×5.1 +3.14×(3.92+32)/4+0.9×3-7.8×6.3]×2= =4.46×(351+81.9+19.89+19+2.7-49.14)×2 =3794.12kN 楼面活载: 走廊: 3.9×3×14×2+3.14×32/4×2×2+0.9×3×2×2 =366.66kN 厕所: (3.9×5.1+3.14×3.92/4)×2×2=127.32kN 楼梯间: (3.9×9×2+7.8×6.3)×2=238.68kN 办公室和大厅: 3.9×9×14×2=982.8kN 仓库: 3.9×9×4×6=842.4kN ? 结果: (366.66+127.32+238.68+982.8+842.4)×0.5 = 1278.93kN 柱:重(25kN/m3) 400 ㎜×400 ㎜ 57 根 (2.325+1.8)×0.4×0.4×25×1.1×57 =1034.55kN 梁: 重(25kN/m3) KL1:650 ㎜×300 ㎜ 28 根 25×0.65×0.3×1.05×(8.6×24+4.7×2+3.14×3.9-0.4×2) =1163.22kN KL2:400 ㎜×250 ㎜ 17 根 25×0.4×0.25×1.05×(2.6×15+3.14×3-0.4×2)
10

= 132.42kN LL:400 ㎜×250 ㎜ 54 根 25×0.4×0.25×1.05×(3.5×52+0.7×2)= 481.43kN 窗: 铝合金窗: 0.4KN/㎡ C1:3.5×2.1×18×0.40= 52.92kN C2:2.1×1.8×4×0.40+2.1×1.03×4×0.40= 9.51kN C3:2.4×0.9×2×0.40=1.73kN 门:铝合金门:0.4KN/㎡ 木门 :0.2KN/㎡ M1: 3.53×(3.0-1.8)×4×0.4=6.78KN M2: 1.8×1.8×3×0.2=1.94KN M3: 1×0.6×8×0.2+1×1.8×11×0.2=4.92KN M4: 2.1×0.6×2×0.4=1.01KN M5: 2.1×0.6×0.2=0.25KN 玻璃幕墙: 玻璃幕墙 1.5KN/㎡ 3.5×3.6×6×1.5+3.5×1.8×2×1.5=132.3kN 外墙: 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 3 水泥砂浆 20KN/m , 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 [3.5×1.1×18+3.5×0.2×4+(3.14×3×3.2-0.4×2×3.2) +(3.14×3.9×2.83-0.4×2×2.83)+0.7×2×3.2+(8.6+4.7) ×2.83×2-2.1×1.8×4-2.4×0.9×2]×4.9=961.86 kN 内墙: 内墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 [3.5×3.2×14+3×3.2+3.74×3.48×2-(3.53×1.2×4 +1.8×1.8×3+1×0.6×8+1×1.8×11+2.1×0.6×2 +2.1×0.6)+3.5×1.8×4]×4.4=715.4 kN 电梯墙:全部钢筋混凝土现浇, 重(25kN/m3) (5.1×0.24×3.6×2+1.8×0.24×3.6×3)×25=336.96 kN 隔墙: 隔墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 (8.6×2.83×9+6.1×2.83-2.1×1.03×4)×4.4=1001.67 kN 合计 G1= 11749.92KN ※ 第二层: 楼面做法 大理石面层 20 厚,水泥浆擦缝 1:3 硬性水泥砂浆 30 厚干 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚

合计 1.16 kN/m2 合计 3 kN/m2

合计 0.3 kN/m2
11

楼面恒载总计:

4.46 kN/m2

楼梯间重量: 1.3×楼面恒载×面积 = 1.3 ×4.46×(3.9×9×2+7.8×6.3)=692kN 楼面恒载: 4.46×[3.9×9×10+3.9×3×7+3.9×5.1 +3.14×(3.92+32)/4+0.9×3-7.8×6.3]×2= =4.46×(351+81.9+19.89+19+2.7-49.14)×2 =3794.12kN 楼面活载: 走廊: 3.9×3×14×2+3.14×32/4×2×2+0.9×3×2×2 =366.66kN 厕所: (3.9×5.1+3.14×3.92/4)×2×2=127.32kN 楼梯间: (3.9×9×2+7.8×6.3)×2=238.68kN 办公室和大厅: 3.9×9×20×2=1404kN ? 结果: (366.66+127.32+238.68+1404)×0.5 = 1068.33kN 柱:重(25kN/m3) 400 ㎜×400 ㎜ 57 根 3.6×0.4×0.4×25×1.1×57 = 902.88kN 梁: 重(25kN/m3) KL1:650 ㎜×300 ㎜ 28 根 25×0.65×0.3×1.05×(8.6×24+4.7×2+3.14×3.9-0.4×2) =1163.22kN KL2:400 ㎜×250 ㎜ 17 根 25×0.4×0.25×1.05×(2.6×15+3.14×3-0.4×2) = 132.42kN LL:400 ㎜×250 ㎜ 54 根 25×0.4×0.25×1.05×(3.5×52+0.7×2)= 481.43kN 窗: 铝合金门窗: 0.4KN/㎡ C1:3.5×2.1×20×0.40= 58.8kN C2:2.1×1.8×4×0.40= 6.05kN C3:2.4×0.9×2×0.40=1.73kN 门:木门 :0.2KN/㎡ M2:1.8×0.6×3×0.2+1.8×1.8×4×0.2=3.24KN M3: 1×0.6×11×0.2+1×1.8×7×0.2=3.84KN 玻璃幕墙: 玻璃幕墙 1.5KN/㎡ 3.5×3.6×8×1.5=151.2kN 外墙: 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2
12

[3.5×1.1×20+(3.14×3×3.2-0.4×2×3.2)+(3.14×3.9×2.83 -0.4×2×2.83)+0.7×2×3.2+(8.6+4.7)×2.83×2-2.1×1.8×4 -2.4×0.9×2]×4.9=966.76 kN 内墙: 内墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 [3.5×3.2×18+3×3.2+3.74×3.48×2 -(1.8×0.6×3+1.8×1.8×4+1×0.6×11+1×1.8×7)] ×4.4=888.05 kN 电梯墙:全部钢筋混凝土现浇, 重(25kN/m3) (5.1×0.24×3.6×2+1.8×0.24×3.6×3)×25=336.96 kN 隔墙: 隔墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 (8.6×2.83×9+6.1×2.83-8.6×1.8)×4.4=971.61kN 合计 G2= 11622.64KN ※ 第三层: 楼面做法 大理石面层 20 厚,水泥浆擦缝 1:3 硬性水泥砂浆 30 厚干 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚 楼面恒载总计:

合计 1.16 kN/m2 合计 3 kN/m2

合计 0.3 kN/m2 4.46 kN/m2

楼梯间重量: 1.3×楼面恒载×面积 = 1.3 ×4.46×(3.9×9×2+7.8×6.3)=692kN 楼面恒载: 4.46×[3.9×9×10+3.9×3×7+3.9×5.1 +3.14×(3.92+32)/4+0.9×3-7.8×6.3]×2= =4.46×(351+81.9+19.89+19+2.7-49.14)×2 =3794.12kN 楼面活载: 走廊: 3.9×3×14×2+3.14×32/4×2×2+0.9×3×2×2 =366.66kN 厕所: (3.9×5.1+3.14×3.92/4)×2×2=127.32kN 楼梯间: (3.9×9×2+7.8×6.3)×2=238.68kN 办公室和大厅: 3.9×9×20×2=1404kN ? 结果: (366.66+127.32+238.68+1404)×0.5 = 1068.33kN 柱:重(25kN/m3) 400 ㎜×400 ㎜ 57 根
13

3.6×0.4×0.4×25×1.1×57 = 902.88kN 梁: 重(25kN/m3) KL1:650 ㎜×300 ㎜ 28 根 25×0.65×0.3×1.05×(8.6×24+4.7×2+3.14×3.9-0.4×2) =1163.22kN KL2:400 ㎜×250 ㎜ 17 根 25×0.4×0.25×1.05×(2.6×15+3.14×3-0.4×2) = 132.42kN LL:400 ㎜×250 ㎜ 54 根 25×0.4×0.25×1.05×(3.5×52+0.7×2)= 481.43kN 窗: 铝合金门窗: 0.4KN/㎡ C1:3.5×2.1×20×0.40= 58.8kN C2:2.1×1.8×4×0.40= 6.05kN C3:2.4×0.9×2×0.40=1.73kN 门:木门 :0.2KN/㎡ M2:1.8×2.4×4×0.2 =3.46KN M3: 1×2.4×7×0.2=3.36KN 玻璃幕墙: 玻璃幕墙 1.5KN/㎡ 3.5×3.6×8×1.5=151.2kN 外墙: 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 [3.5×1.1×20+(3.14×3×3.2-0.4×2×3.2)+(3.14×3.9×2.83 -0.4×2×2.83)+0.7×2×3.2+(8.6+4.7)×2.83×2-2.1×1.8×4 -2.4×0.9×2]×4.9=966.76 kN 内墙: 内墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 [3.5×3.2×18+3×3.2-(1×2.4×7+1.8×2.4×4)+3.74×3.48×2] ×4.4=893.86 kN 电梯墙:全部钢筋混凝土现浇, 重(25kN/m3) (5.1×0.24×3.6×2+1.8×0.24×3.6×3)×25=336.96 kN 隔墙: 隔墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 (8.6×2.83×8+6.1×2.83)×4.4=932.63 Kn 合计 G3= 11589.21KN ※ 第四层: 楼面做法 大理石面层 20 厚,水泥浆擦缝 1:3 硬性水泥砂浆 30 厚干 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 预制板用水加 10%火碱清洗油腻

合计 1.16 kN/m2 合计 3 kN/m2

14

1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚 楼面恒载总计:

合计 0.3 kN/m2 4.46 kN/m2

楼梯间重量: 1.3×楼面恒载×面积 = 1.3 ×4.46×(3.9×9×2+7.8×6.3)=692kN 楼面恒载: 4.46×[3.9×9×10+3.9×3×7+3.9×5.1 +3.14×(3.92+32)/4+0.9×3-7.8×6.3]×2= =4.46×(351+81.9+19.89+19+2.7-49.14)×2 =3794.12kN 楼面活载: 走廊: 3.9×3×14×2+3.14×32/4×2×2+0.9×3×2×2 =366.66kN 2 厕所: (3.9×5.1+3.14×3.9 /4)×2×2=127.32kN 楼梯间: (3.9×9×2+7.8×6.3)×2=238.68kN 办公室和大厅: 3.9×9×20×2=1404kN ? 结果: (366.66+127.32+238.68+1404)×0.5 = 1068.33kN 柱:重(25kN/m3) 400 ㎜×400 ㎜ 57 根 3.6×0.4×0.4×25×1.1×57 = 902.88kN 梁: 重(25kN/m3) KL1:650 ㎜×300 ㎜ 28 根 25×0.65×0.3×1.05×(8.6×24+4.7×2+3.14×3.9-0.4×2) =1163.22kN KL2:400 ㎜×250 ㎜ 17 根 25×0.4×0.25×1.05×(2.6×15+3.14×3-0.4×2) = 132.42kN LL:400 ㎜×250 ㎜ 54 根 25×0.4×0.25×1.05×(3.5×52+0.7×2)= 481.43kN 窗: 铝合金门窗: 0.4KN/㎡ C1:3.5×2.1×20×0.40= 58.8kN C2:2.1×1.8×4×0.40= 6.05kN C3:2.4×0.9×2×0.40=1.73kN 门:木门 :0.2KN/㎡ M2:1.8×0.6×4×0.2+1.8×1.8×4×0.2=3.46KN M3: 1×0.6×7×0.2+1×1.8×9×0.2=4.08KN 玻璃幕墙: 玻璃幕墙 1.5KN/㎡ 3.5×3.6×8×1.5=151.2kN 外墙: 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3,
15

外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 [3.5×1.1×20+(3.14×3×3.2-0.4×2×3.2)+(3.14×3.9×2.83 -0.4×2×2.83)+0.7×2×3.2+(8.6+4.7)×2.83×2-2.1×1.8×4 -2.4×0.9×2]×4.9=966.76 kN 内墙: 内墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 [3.5×3.2×18+3×3.2+3.74×3.48×2 -(1.8×0.6×4+1.8×1.8×4+1×0.6×7+1×1.8×9)] ×4.4=878.02 kN 电梯墙:全部钢筋混凝土现浇, 重(25kN/m3) (5.1×0.24×3.6×2+1.8×0.24×3.6×3)×25=336.96 kN 隔墙: 隔墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 (8.6×2.83×8+6.1×2.83)×4.4=932.63 Kn 合计 G4= 11574.09KN ※第五层 下半层: 楼面做法 大理石面层 20 厚,水泥浆擦缝 1:3 硬性水泥砂浆 30 厚干 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚 楼面恒载总计: 屋面做法: 地砖屋面 10 厚,缝宽 5,水泥砂浆填缝 水泥胶结合层 3 厚 1:3 水泥砂浆找平 20 厚 二毡三油撒粗砂,刷冷底子油 1:3 水泥砂浆找平 15 厚 1:8 水泥膨胀珍珠岩找 2%坡 40 厚(最薄处) 刷冷底子油一道,热沥青玛蒂脂两道 1:3 水泥砂浆找平 20 厚 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚

合计 1.16 kN/m2 合计 3 kN/m2

合计 0.3 kN/m2 4.46 kN/m2

合计 2.28 kN/m2 合计 3 kN/m2

合计 0.3 kN/m2
16

总计: 5.58 kN/m2 楼梯间重量: 1.3×楼面恒载×面积 = 1.3 ×5.58×7.8×6.3=356.46kN 屋面恒载: 5.58×{[3.9×9×11+3.9×3×7+3.9×5.1+3.14×(3.92+32)/4 +0.9×3-7.8×6.3]×2-23.4×9(5.58-4.46)= =5.58×(351+81.9+19.89+19+2.7-49.14)×2-235.87 =54951.97kN 屋面活载: 上人屋面: 2×[3.9×9×10+3.9×3×7+3.9×5.1 2 2 +3.14×(3.9 +3 )/4+0.9×3-7.8×6.3]×2 =1719.04 kN 雪荷载: 0.45×[3.9×9×10+3.9×3×7+3.9×5.1 2 2 +3.14×(3.9 +3 )/4+0.9×3-7.8×6.3]×2-0.45×23.4×9 =292.01 kN 结果: ? (1719.04+386.78)×0.5 = 1052.91kN 柱:重(25kN/m3) 400 ㎜×400 ㎜ 57 根 1.8×0.4×0.4×25×1.1×57 = 451.44kN 梁: 重(25kN/m3) KL1:650 ㎜×300 ㎜ 28 根 25×0.65×0.3×1.05×(8.6×24+4.7×2+3.14×3.9-0.4×2) =1163.22kN KL2:400 ㎜×250 ㎜ 17 根 25×0.4×0.25×1.05×(2.6×15+3.14×3-0.4×2) = 132.42kN LL:400 ㎜×250 ㎜ 54 根 25×0.4×0.25×1.05×(3.5×52+0.7×2)= 481.43kN 窗: 铝合金门窗: 0.4KN/㎡ C1:3.5×1.28×20×0.40= 35.84kN C2:2.1×1.03×4×0.40= 3.46kN C3:2.4×0.9×2×0.40=1.73kN 门:木门 :0.2KN/㎡ M2:1.8×0.6×4×0.2 =0.86KN M3: 1×0.6×9×0.2=1.08KN 玻璃幕墙: 玻璃幕墙 1.5KN/㎡ 3.5×1.8×8×1.5=75.6kN 外墙: 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖,
17

内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 [3.5×0.12×20+(3.14×3×1.4-0.4×2×1.4) +(3.14×3.9×1.03-0.4×2×1.03)+0.7×2×1.4 +(8.6+4.7)×1.03×2-2.1×1.03×4-2.4×0.9×2] ×4.9=238.39 kN 内墙: 内墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 [3.5×1.4×18+3×1.4+3.74×1.68×2 -(1.8×0.6×4+1×0.6×9)]×4.4=419.1 kN 电梯墙:全部钢筋混凝土现浇, 重(25kN/m3) (5.1×0.24×1.8×2+1.8×0.24×1.8×3)×25=168.48 kN 隔墙: 隔墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 (8.6×1.03×8+6.1×1.03)×4.4=339.45 kN 上半层:突出部分 女儿墙(上人屋面 1.3 米): 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 [3.9×21+3.7+3.14×3+3.14×3.9-0.2+0.9×2+(9+5.1)×2] ×4.9=653.49 kN 柱:重(25kN/m3) 400 ㎜×400 ㎜ 13 根 1.8×0.4×0.4×25×1.1×13 = 102.96kN 窗: 铝合金门窗: 0.4KN/㎡ C1:3.5×0.82×6×0.40= 6.89kN 门: 木门 :0.2KN/㎡ M2:1.8×1.8×2×0.2 =1.30KN M3: 1×1.8×0.2=0.36KN 外墙:贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 (3.5×12×1.8+8.6×1.8×2+0.4×1.8 -3.5×0.82×6-1.8×1.8×2)×4.9=409.54 kN 内墙: 内墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 (8.6×1.8+7.96×1.8+2.24×1.8-1×1.8)×4.4=142.24 kN 电梯机房:4.7×2.4×7=78.96kN
18

合计

G5= 11531.27KN

※第六层:突出部分 下半层: 屋面做法: 地砖屋面 10 厚,缝宽 5,水泥砂浆填缝 水泥胶结合层 3 厚 1:3 水泥砂浆找平 20 厚 二毡三油撒粗砂,刷冷底子油 1:3 水泥砂浆找平 15 厚 1:8 水泥膨胀珍珠岩找 2%坡 40 厚(最薄处) 刷冷底子油一道,热沥青玛蒂脂两道 1:3 水泥砂浆找平 20 厚 合计 2.28 kN/m2 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 合计 3 kN/m2 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚 合计 0.3 kN/m2 总计: 5.58 kN/m2 屋面恒载: 5.58×23.4×9=1175.15kN 屋面活载: 不上人屋面: 0.5×23.4×9=105.3 kN 雪荷载: 0.45×23.4×9=94.77 kN 结果: ? (105.3+94.77)×0.5 = 100.04kN 柱:重(25kN/m3) 400 ㎜×400 ㎜ 13 根 1.8×0.4×0.4×25×1.1×13 = 102.96kN 梁: 重(25kN/m3) KL1:650 ㎜×300 ㎜ 7 根 25×0.65×0.3×1.05×8.6×7=308.15kN LL:400 ㎜×250 ㎜ 12 根 25×0.4×0.25×1.05×3.5×12= 110.25kN 窗: 铝合金门窗: 0.4KN/㎡ C1:3.5×1.28×6×0.40= 10.75kN 门:木门 :0.2KN/㎡ M2:1.8×0.6×2×0.2 =0.43KN M3: 1×0.6×0.2=0.12KN 外墙: 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖,
19

内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 (3.5×12×1.4+8.6×1.03×2+0.4×1.4 -3.5×1.28×6-1.8×0.6×2)×4.9=260.09 kN 内墙: 内墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 (8.6×1.03+7.96×1.4+2.24×1.68-1×0.6)×4.4=101.93 kN 上半层: 女儿墙(不上人屋面 0.3 米): 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 (23.8+8.96)×2×0.3×4.9=96.31kN 合计 G6= 2266.18KN 整理:G1= 11749.92KN G2= 11622.64KN G3= 11589.21KN G4= 11574.09KN G5= 11531.27KN G6= 2266.18KN 3-2. 水平地震力作用计算: 3-2.1 自振周期计算层间剪力计算。 表 3 横向框架顶点位移计算

层 G i (kN) 次 5 4 3 2 1 11531.27 11574.09 11589.21 11622.64 11749.92

?G
i ?1

n

i

(kN)

Di 538754 538754 538754 538754 306832

? i ? ? i ?1 ?

?Gi ( m) D

? i (m)

11531.27 23105.36 34694.57 46317.21 58067.13

0.0214 0.0429 0.0644 0.0860 0.1892

0.4039 0.3825 0.3396 0.2752 0.1892

由公式:T 1 =1.7×? T

u T (采用实砌填充砖墙,则? T =0.6)

=1.7×0.6× 0.4039 =0.648s 横向地震作用的计算,7 度设防,场地为 II 类, 地震动参数区划为一区
20

?

T g = 0.35s, ?

max

= 0.08s

由于 T 1 = 0.648s>1.4 T g =0.49s.故应考虑顶点附加作用。

? n = 0.08 T 1 +0.01=0.062
因 T g ? T ? 5 T g ,取 ? =0.9 结构底部剪力为: F EK = ? 1 ? Geq = ? 1 ×0.85× ? Gi
i ?1 i ?1 n n

? Tg ?1 = ? ?T ? 1

? ? ? ?

0 .9

? 0.35 ? = ? max = ? ? ×0.08=0.0460 ? 0.648 ?

0 .9

F EK

? 0.35 ? =? ? ×0.08×0.85×58067.13=1816.34kN ? 0.648 ?

0 .9

顶点附加地震力作用为: ?Fn = ? n F EK =0.062×1816.34=112.61kN Fi =
Gi H i

?G H
i ?1 i

n

FEK (1- ? n)
i

表 4 各层横向地震作用及楼层的地震剪力 层 次 hi (m) Hi (m) Gi (kN) Gi Hi
Gi H i ? Gi H i

Gi H i

V i (kN)
i

?G H
i ?1 i

n

FEK (1- ? n) 6 3.6 22.65 2266 .18 11531 .27 11574 .09 11589 .21 51328 .98 219670 .69 178819 .69 137332 .14 0.070 119.26 119.26 ×3 =357.78 739.58 1151.88 1468.77

5 4 3

3.6 3.6 3.6

19.05 15.45 11.85

0.298 0.242 0.186

620.32 412.30 316.89

21

2 1

3.6 4.65

8.25 4.65

11622 .64 11749 .92

95886 .78 54637 .13

0.130 0.074

221.48 126.08

1690.25 1816.33

表 5 变形验算
Vi Di

层高 5 4 3 2 1

层间剪力 739.58 1151.88 1468.77 1690.25 1816.33

层间刚度 538754 538754 538754 538754 306832

U i ? U i ?1 ?

层高 3.6 3.6 3.6 3.6 4.65

0.00137 0.00214 0.00273 0.00314 0.00592

层间相对 转角 1 2628 1 1682 1 1319 1 1146 1 786

均满足 ? 〈 ?? e ? = 3-2.2

1 要求 450 横向框架柱端弯矩计算。

第一层:边柱: hi =4.65m, v i =1816.33, Di =306832, Dim =5160,
y ? 0.60 , k =2.46

? ?

vim ?

vi Dim 1816 .33 ? 5160 = = 30.55kN Di 306832
M 下 ? vim yhi =82.23kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi =56.82kN·m

中柱: hi =4.65m, v i =1816.33, Di =306832, Dim =5936,
k =4.36, y ? 0.55

? ?

vim ?

vi Dim =35.14kN Di
M 下 ? vim yhi =89.87kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi =73.53 kN·m

第二层: 边柱: hi =3.6m, v i =1690.25, Di =538754, Dim =8037,

22

y ? 0.50 , k =1.97

? ?

vim ?

vi Dim 1690 .25 ? 8037 = = 25.21 kN Di 538754
M 下 ? vim yhi =45.39kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi =45.39kN·m

中柱: hi =3.6m, v i =1690.25, Di =538754, Dim =10306,
k =3.49, y ? 0.50

?

vim ?

vi Dim = 32.33kN Di
M 下 ? vim yhi =58.19kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi =58.19kN·m

第三层:边柱: hi =3.6m, v i =1468.77, Di =538754, Dim =8037,
y ? 0.50 , k =1.97

?

vim ?

vi Dim = 21.91kN Di
M 下 ? vim yhi =39.44kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi =39.44kN·m

中柱:hi =3.6m, v i =1468.77, Di =538754, Dim =10306,
k =3.49, y ? 0.50

? ?

vim ?

vi Dim = 28.10kN Di
M 下 ? vim yhi =50.57kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi =50.57kN·m

第四层:边柱: hi =3.6m, v i =1151.88, Di =538754, Dim =8037,
y ? 0.45 , k =1.97

? ?

vim ?

vi Dim = 17.18kN Di
M 下 ? vim yhi =27.83kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi = 34.02kN·m

23

中柱:hi =3.6m, v i =1151.88, Di =538754, Dim =10306,
k =3.49, y ? 0.50

?

vim ?

vi Dim = 22.03kN Di
M 下 ? vim yhi =39.66kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi =39.66kN·m

第五层:边柱: hi =3.6m, v i =739.58, Di =538754, Dim =8037,
y ? 0.40 , k =1.97

?

vim ?

vi Dim = 11.03kN Di
M 下 ? vim yhi =15.89kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi = 23.83kN·m

中柱: hi =3.6m, v i = 739.58, Di = 538754, Dim = 10306,
k =3.49, y ? 0.45

? vim ?

vi Dim = 14.15kN Di
M 下 ? vim yhi =22.92kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi =28.01kN·m
3-2.3 计算梁端弯矩 第一层:

边柱: M ? M 1上 ? M 2下 =56.82+45.39= 102.21kN·m 中柱;
M 左 ? M 1上 ? M 2下) ( ? 3.44 = ( 73.53+58.19 ) 3.44 ? 2.67

3.44 =74.16kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 = ( 73.53+58.19 ) M 右 ? M 1上 ? M 2下) ( ? 3.44 ? 2.67 2.67 × =57.56kN·m 3.44 ? 2.67 第二层:

×

边柱: M ? M 2上 ? M 3下 =45.93+39.44=85.48kN·m

24

( ? 中柱: M 左 ? M 2上 ? M 3下)

3.44 3.44 ? 2.67 3.44 = (58.19+50.57)× = 61.23kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 M 右 ? M 1上 ? M 2下) ( ? 3.44 ? 2.67 2.67 = (58.19+50.57)× = 47.53kN·m 3.44 ? 2.67 第三层:

边柱: M ? M 3上 ? M 4下 = 39.44+27.83= 67.27kN·m
( ? 中柱: M 左 ? M 3上 ? M 4下)
3.44 3.44 ? 2.67 3.44 = (50.57+39.66)× =50.80kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 M 右 ? M 3上 ? M 4下) ( ? 3.44 ? 2.67 2.67 = (50.57+39.66)× =39.43kN·m 3.44 ? 2.67 第四层:

边柱: M ? M 4上 ? M 5下 =34.02+15.89= 49.91kN·m
3.44 3.44 ? 2.67 3.44 = (39.66+22.92) × = 35.23kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 M 右 ? M 4上 ? M 5下) ( ? 3.44 ? 2.67 2.67 = (39.66+22.92) × = 27.35kN·m 3.44 ? 2.67 第五层:

( ? 中柱: M 左 ? M 4上 ? M 5下)

边柱: M ? M 5上 =28.83kN·m 中柱: M 左 ? M 5上 ?
3.44 3.44 ? 2.67 3.44 = 28.01× = 15.77kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 ? M 5上 ? 3.44 ? 2.67 2.67 = 28.01× = 12.24kN·m 3.44 ? 2.67

M左

框架在地震作用下梁柱弯矩图: (单位:kN·m)
25

图四:横向水平地震作用梁柱弯矩图 (从左到右,阴影及数字为柱弯矩)

图五:横向水平地震作用梁柱弯矩图
26

(从左到右,阴影及数字为梁弯矩) 框架在地震作用下梁端剪力、柱轴力图: (单位:kN)

图六:横向水平地震作用(从左到右)梁端剪力图

图七:横向水平地震作用(从左到右)柱轴力图
27

框架在地震作用下柱剪力图: (单位:kN)

图八:横向水平地震作用下(从左到右)柱剪力图 四、风荷载计算:
作用在框架节点上水平风荷载的设计值由下式计算: W=rQ( ? s1- ? s2) ? Z ? Zw0(hi+hj)s/2 式中: ? s1=0.8; ? s2=-0.5;rQ=1.0; ? Z=1.0;w0=0.6 KN/m2

? Z:地面粗糙程度为 B 类,查 GBJ-9-87 表,见表六
表6 高度(m) 5 1.0 ?Z 10 1.0

? Z 的取值
15 1.14 20 1.25 25 1.42 30 1.56

经查表和计算得 ? Z 值,见表七:

28

表 7 ? Z值 高度(m) 4.65 1.0 ?Z 8.25 1.0 11.85 1.0518 15.45 1.1499 19.05 1.2291 22.95 1.3002

hi:下层高度 hj:上层柱高;对顶层为女儿墙高度的二倍 S:柱距,S=3.9 m 故 W=1.0×(0.8+0.5)×1.0×0.6×3.9/2×(hi+hj) × ? Z WW、W5、W4、W3、W2、列表计算见表 8: 表 8 风荷载计算值 Z(m) hi(m) ?Z 22.95 19.05 15.45 11.85 8.25 4.65 1.3002 1.2291 1.1499 1.0518 1.0 1.0 3.9 3.6 3.6 3.6 3.6 4.65

集中风荷 W6 W5 W4 W3 W2 W1

hj(m) W(KN) 0 3.9 3.6 3.6 3.6 3.6 7.861 14.406 13.057 12.074 11.232 10.951

表 9 变形验算

层高 5 4 3 2 1

层间剪力 层间刚度 U i ? U i ?1 ? 14.406 27.463 39.537 50.769 61.720 36686 36686 36686 36686 21112
1 要求 550

Vi Di

0.00039 0.00075 0.00108 0.00138 0.00292

层高 层间相对 转角 1 3.6 9168 1 3.6 4809 1 3.6 3340 1 3.6 2601 1 4.65 1591

均满足 ? 〈 ?? e ? =

29

3-2.2

横向框架柱端弯矩计算 第一层:边柱: hi =4.65m, v i =61.720, Di =21112, Dim =5160,
y ? 0.60 , k =2.46

? ?

vim ?

vi Dim 61.720 ? 5160 = = 15.09kN Di 21112
M 下 ? vim yhi =42.09kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi =28.06kN·m

中 柱 : hi =4.65m, v i =61.720, Di =21112, Dim =5936 ,
k =4.36, y ? 0.55

? ?

vim ?

vi Dim =17.35kN Di
M 下 ? vim yhi =44.38kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi =36.31 kN·m

第 二 层 : 边 柱 : hi =3.6m, v i =50.769, Di =36686, Dim =8037,
y ? 0.50 , k =1.97

? ?

vim ?

vi Dim = 11.12 kN Di
M 下 ? vim yhi =20.02kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi =20.02kN·m

中柱: hi =3.6m, v i =50.769, Di =36686, Dim =10306 ,
k =3.49, y ? 0.50

?

vim ?

vi Dim = 14.26kN Di
M 下 ? vim yhi =25.67kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi =25.67kN·m

第 三 层 : 边 柱 : hi =3.6m, v i =39.537, Di =36686, Dim =8037,
y ? 0.50 , k =1.97

30

?

vim ?

vi Dim = 8.66kN Di
M 下 ? vim yhi =15.59kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi =15.59kN·m

中柱: hi =3.6m, v i =39.537, Di =36686, Dim =10306,
k =3.49, y ? 0.50

? ?

vim ?

vi Dim = 11.11kN Di
M 下 ? vim yhi =19.99kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi =19.99kN·m

第 四 层 : 边 柱 : hi =3.6m, v i =27.463, Di =36686, Dim =8037,
y ? 0.45 , k =1.97

? ?

vim ?

vi Dim = 6.02kN Di
M 下 ? vim yhi =9.75kN·m

M 上 = vim (1 ? y )hi = 11.91kN·m

中柱: hi =3.6m, v i =27.463, Di =36686, Dim =10306,
k =3.49, y ? 0.50

?

vim ?

vi Dim = 7.72kN Di
M 下 ? vim yhi =13.89kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi =13.89kN·m

第 五 层 : 边 柱 : hi =3.6m, v i =14.406, Di =36686, Dim =8037,
y ? 0.40 , k =1.97

?

vim ?

vi Dim = 3.16kN Di
M 下 ? vim yhi =4.54kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi = 6.82kN·m

中柱: hi =3.6m, v i = 14.406, Di = 36686, Dim = 10306,

31

k =3.49, y ? 0.45

? vim ?

vi Dim = 4.05kN Di
M 下 ? vim yhi =6.56kN·m

? M 上 = vim (1 ? y )hi =8.01kN·m
3-2.3 计算梁端弯矩 第一层:

边柱: M ? M 1上 ? M 2下 =28.06+20.02= 48.08kN·m 中柱;
M 左 ? M 1上 ? M 2下) ( ? 3.44 = ( 36.31+25.67 ) 3.44 ? 2.67

3.44 =34.89kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 = ( 36.31+25.67 ) M 右 ? M 1上 ? M 2下) ( ? 3.44 ? 2.67 2.67 × =27.09kN·m 3.44 ? 2.67 第二层:

×

边柱: M ? M 2上 ? M 3下 =20.02+15.59=35.61kN·m
( ? 中柱: M 左 ? M 2上 ? M 3下)

3.44 3.44 ? 2.67 3.44 = (25.67+19.99)× = 25.71kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 M 右 ? M 1上 ? M 2下) ( ? 3.44 ? 2.67 2.67 = (25.67+19.99)× = 19.95kN·m 3.44 ? 2.67 第三层:

边柱: M ? M 3上 ? M 4下 = 15.59+9.75= 25.34kN·m
( ? 中柱: M 左 ? M 3上 ? M 4下)
3.44 3.44 ? 2.67 3.44 = (19.99+13.89)× =19.07kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 M 右 ? M 3上 ? M 4下) ( ? 3.44 ? 2.67 2.67 = (19.99+13.89)× =14.81kN·m 3.44 ? 2.67 第四层:
32

边柱: M ? M 4上 ? M 5下 =4.54+9.75= 14.29kN·m
3.44 3.44 ? 2.67 3.44 = (6.56+13.89) × = 11.51kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 M 右 ? M 4上 ? M 5下) ( ? 3.44 ? 2.67 2.67 = (6.56+13.89) × = 8.94kN·m 3.44 ? 2.67 第五层:

( ? 中柱: M 左 ? M 4上 ? M 5下)

边柱: M ? M 5上 =6.82kN·m 中柱: M 左 ? M 5上 ?
3.44 3.44 ? 2.67 3.44 = 8.01× = 4.51kN·m 3.44 ? 2.67 2.67 ? M 5上 ? 3.44 ? 2.67 2.67 = 8.01× = 3.50kN·m 3.44 ? 2.67

M左

框架在风载作用下梁柱弯矩图: (单位:kN·m)

33

图四:风载作用梁柱弯矩图 (从左到右,阴影及数字为柱弯矩)

图五:风载作用梁柱弯矩图 (从左到右,阴影及数字为梁弯矩) 框架在风载作用下梁端剪力、柱轴力图: (单位:kN)

34

图六:风载作用(从左到右)梁端剪力图

图七:风载作用(从左到右)柱轴力图 框架在风载作用下柱剪力图: (单位:kN)
35

图八:风载作用下(从左到右)柱剪力图

五.竖向荷载作用下框架内力分析。
由于结构是对称的,在竖向荷载作用下的框架侧移可忽略不计,其内力分析 采用分层法进行简化计算。 以 8 轴横向框架为例 5-1. 屋盖荷载计算: 5-1.1. 屋盖梁自重(包括两侧粉刷) KL1=(0.3×0.65)m2×25KN/m3×1.05=5.12KN/m KL2=(0.25×0.4)m2×25KN/m3×1.05=2.65KN/m LL=(0.25×0.4)m2×25KN/m3×1.05=2.65N/m 5-1.2 屋面荷载: 地砖屋面 10 厚,缝宽 5,水泥砂浆填缝 水泥胶结合层 3 厚 1:3 水泥砂浆找平 20 厚 二毡三油撒粗砂,刷冷底子油 1:3 水泥砂浆找平 15 厚 1:8 水泥膨胀珍珠岩找 2%坡 40 厚(最薄处) 刷冷底子油一道,热沥青玛蒂脂两道 1:3 水泥砂浆找平 20 厚

合计 2.28 kN/m2
36

5-1.3

预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚 总计: 屋盖梁的线荷载见表 10: 表 10 屋盖梁的线荷载 构件 荷载 名称 类别 边跨 恒载 梁 活载 雪载 中跨 恒载 梁 活载 线荷载标准值 5.58KN/m2×3.9m+5.12KN/m 2.0KN/m ×3.9m 0.45 KN/m2×3.9m 5.58KN/m2×3.9m+2.65KN/m 2.0KN/m2×3.9m
2

合计

3 kN/m2

合计 0.3 kN/m2 5.58 kN/m2

线荷载 标准值 26.88 7.8 1.76 24.41 7.8

5-1.4

楼盖梁自重与屋盖梁相同, 即 边跨:6.32KN/m 中跨:3.97KN/m 隔墙: 隔墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 边跨隔墙重: 2.83×4.4kN/m2=12.45KN/m 楼面荷载: 大理石面层 20 厚,水泥浆擦缝 1:3 硬性水泥砂浆 30 厚干 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1:1:4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1:2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚 楼面恒载总计:

5-1.5

合计 1.16 kN/m2 合计 3 kN/m2

合计 0.3 kN/m2 4.46 kN/m2

5-1.6

楼屋盖梁的线荷载见表 11: 表 11 楼盖梁的线荷载

37

构件 荷载 名称 类别 边跨 恒载 梁 活载 中跨 恒载 梁 活载 5-2

线荷载标准值 4.46KN/m2×3.9m +5.12KN/m+12.45KN/m 2.0KN/m2×3.9m 4.46KN/m2×3.9m+2.65KN/m 2.0KN/m ×3.9m
2

线荷载 标准值 34.96 7.8 20.04 7.8

取 8 轴框架为计算单元 梁: 重(25kN/m3) LL:400 ㎜×250 ㎜ 25×0.4×0.25×1.05×3.5= 9.19kN 窗: 铝合金窗: 0.4KN/㎡ C1:3.5×2.1×0.40= 2.94kN 外墙: 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 3.5×1.1×4.9=18.87kN 内墙: 内墙采用粘土空心砖 240 厚,内外墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04=4.4kN/m2 3.5×3.2×4.4=49.28 kN 女儿墙(上人屋面 1.3 米): 贴瓷砖墙面 0.5KN/㎡, 粘土空心砖 15KN/m3, 水泥砂浆 20KN/m3, 外墙采用粘土空心砖 240 厚,外墙面抹灰 20 厚,贴瓷砖, 内墙面抹灰 20 厚: 15kN/m3×0.24+20kN/m3×0.04+0.5 kN/m2=4.9kN/m2 3.9×1.3×4.9=24.84KN 第五层 CD 跨 BC 跨 恒载 26.88 KN/m 24.41KN/m 活载 7.8 KN/m 7.8KN/m 雪载 1.76 KN/m 1.76 KN/m LL 自重 9.19KN 9.19KN 墙体自重 24.84KN —————————————————————— 集中荷载合计 第四层 恒载 活载 LL 自重 N51=36.49KN CD 跨 34.96KN/m 7.8 KN/m 9.19KN N52=9.19KN BC 跨 20.04KN/m 7.8KN/m 9.19KN
38

墙体自重

18.87+2.94=21.81KN

49.28KN

—————————————————————— 集中荷载合计 N41=31KN N42=58.47KN

第三、二、一层同第四层 集中荷载作用下产生的弯矩: 第五层: e=(0.4-0.25)/2=0.075 MCD=Fe=36.49×0.075=2.74 KN ? m MBC=Fe=9.19×0.075=0.69 KN ? m 第一~四层: e=(0.4-0.25)/2=0.075 MCD =Fe=31×0.075=2.33KN ? m MBC=Fe=58.47×0.075=4.39 KN ? m 5-3. 用弯矩分配法计算框架弯矩 5-3.1 固端弯矩计算: 将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩,计算结果如下: DC 跨 CB 跨

q=26.88
MA=MB=1/12ql2 =1/12×26.88×92 =181.44KN ? m

q=24.41
MC=MD=1/12ql2 =1/12×26.88×32 =18.31KN ? m

q=34.96
MA=MB=1/12ql2 =1/12×34.96×92 =235.98KN ? m

q=20.04
MC=MD=1/12ql2 =1/12×20.04×32 =15.03KN ? m

q=7.8
MA=MB=1/12ql2 =1/12×7.8×92 =52.65KN ? m

q=7.8
MC=MD=1/12ql2 =1/12×7.8×32 =5.85 KN ? m

q=1.76
MA=MB=1/12ql2 =1/12×1.76×92 =11.88KN ? m 5-3.2 分配系数计算

q=1.76
MC=MD=1/12ql2 =1/12×1.76×32 =1.32 KN ? m

39

考虑框架对称性,取半框架计算。切断的横梁的线刚度为不变,分配 系数按节点连接的各杆的转动刚度比值计算。 节点见图二,计算过程如下: 跨度为 9m,ib1 = 3.44×10 4 kN·m

跨度为 3m, ib2 =2.67×10 4 kN·m 柱高为 3.6m, ic2=1.75×10 4 kN·m

柱高为 4.65m, ic1=1.4×10 4 kN·m D 轴与 8 轴各节点: D6 节点、

? D 6 下柱 ? ? D 6 梁右 ?

4ic 2 4 ? 1.75 ? 10 4 = =0.337 4ic 2 ? 4ib1 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 4ib1 4 ? 3.44 ? 10 4 = =0.663 4ic 2 ? 4ib1 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4

D5

D4

D3 节点分配系数相同,只算 D5
40

? D 5 下柱 ?

4ic 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ic 2

=

4 ? 1.75 ? 10 4 =0.252 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 1.75 ? 10 4
4ic 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ic 2

? D 5 上柱 ?

4 ? 1.75 ? 10 4 = =0.252 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 1.75 ? 10 4

? D 5 梁右 ?

4ib1 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ic 2

=

4 ? 3.44 ? 10 4 =0.496 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 1.75 ? 10 4

D2 节点、

? D 2 下柱 ?

4ic1 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ic1

=

4 ? 1.4 ? 10 4 =0.212 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 1.4 ? 10 4
4ic 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ic1

? D 2 上柱 ?

=

4 ? 1.75 ? 10 4 =0.256 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 1.4 ? 10 4
4ib1 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ic1

? D 2 梁右 ?

=

4 ? 3.44 ? 10 4 =0.522 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 1.4 ? 10 4

C 轴与 8 轴各节点 C6 节点、

41

? C 6 下柱 ?

4ic 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2

=

4 ? 1.75 ? 10 4 =0.222 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4

? C 6 梁右 ?

4ib 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2

4 ? 2.67 ? 10 4 = =0.340 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4

? C 6 梁左 ?

4ib1 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2

=

4 ? 3.44 ? 10 4 =0.438 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4

C5

C4

C3 节点分配系数相同,只算 C5
4ic 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2 ? 4ic 2

? C 5 上柱 ?

=

4 ? 1.75 ? 10 4 =0.182 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4 ? 4 ? 1.75 ? 10 4
4ic 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2 ? 4ic 2

? C 5 下柱 ?

4 ? 1.75 ? 10 4 = =0.182 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4 ? 4 ? 1.75 ? 10 4

? C 5 梁左 ?

4ib1 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2 ? 4ic 2

=

4 ? 3.44 ? 10 4 =0.358 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4 ? 4 ? 1.75 ? 10 4
4ib 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2 ? 4ic 2

? C 5 梁右 ?

=

4 ? 2.67 ? 10 4 =0.278 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4 ? 4 ? 1.75 ? 10 4

42

C2 节点、

? C 2 上柱 ?

4ic 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2 ? 4ic1

=

4 ? 1.75 ? 10 4 =0.189 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4 ? 4 ? 1.4 ? 10 4
4ic1 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2 ? 4ic1

? C 2 下柱 ?

=

4 ? 1.4 ? 10 4 =0.151 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4 ? 4 ? 1.4 ? 10 4
4ib1 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2 ? 4ic1

? C 2 梁左 ?

=

4 ? 3.44 ? 10 4 =0.372 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4 ? 4 ? 1.4 ? 10 4
4ib 2 4ic 2 ? 4ib1 ? 4ib 2 ? 4ic1

? C 2 梁右 ?

=

4 ? 2.67 ? 10 4 =0.288 4 ? 1.75 ? 10 4 ? 4 ? 3.44 ? 10 4 ? 4 ? 2.67 ? 10 4 ? 4 ? 1.4 ? 10 4

5-3.3 荷载分配: 1) 雪载分配 见图九

图九:

雪载弯矩分配
43

2) 恒载分配 见图十

图十:

恒载弯矩分配
44

2) 活载分配 见图十一

图十一:

活载弯矩分配

45

5-3.4 竖向荷载作用下的柱的弯矩图: (单位:KN ? m) 见图十二

图十二:

竖向荷载作用下的柱的弯矩图

(括号外为恒载作用下,括号内为活载作用下)

5-3.5

梁端调幅前弯矩图:(单位:KN ? m) 竖向荷载梁端调幅前弯矩图(恒载),见图十三 竖向荷载梁端调幅前弯矩图(活载) ,见图十四

46

图十三: 竖向荷载梁端调幅前弯矩图(恒载)

图十四: 竖向荷载梁端调幅前弯矩图(活载)

47

5-4 5-4.1 恒 载

计算剪力和轴力 竖向荷载梁端剪力计算,见下表 12-15 弯矩引起的剪力
Vm ? M左 ? M右 l

荷载引起的剪力 1 Vq ? ql 2 AB 跨 120.96 157.32 157.32 157.32 157.32 BC 跨 36.62 30.06 30.06 30.06 30.06 CD 跨 AB 跨

层 次 5 4 3 2 1

BC 跨 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CD 跨 4.80 2.80 2.93 3.11 4.07 -4.80 -2.80 -2.93 -3.11 -4.07

120.96 -4.80 157.32 -2.80 157.32 -2.93 157.32 -3.11 157.32 -4.07 表 12

4.80 2.80 2.93 3.11 4.07

活 载

荷载引起的剪力 1 Vq ? ql 2 AB 跨 35.1 35.1 35.1 35.1 35.1 BC 跨 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 CD 跨 35.1 35.1 35.1 35.1 35.1 AB 跨 -1.64 -0.76 -0.85 -0.92 -1.13 表 13 1.64 0.76 0.85 0.92 1.13

弯矩引起的剪力
Vm ? M左 ? M右 l

层 次 5 4 3 2 1

BC 跨 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CD 跨 1.64 0.76 0.85 0.92 1.13 -1.64 -0.76 -0.85 -0.92 -1.13

总的剪力 恒 M ? M右 1 ? ? 载 V ? Vq (荷载引起的剪力) Vm (弯矩引起的剪力) ql ? 左 2 l 层 次 5 4 3 2 1
VA
VB左 VB右 VC左 VC右

VD

116.16 154.52 154.39 154.21 153.25

125.76 160.12 160.25 160.43 161.39

36.62 30.06 30.06 30.06 30.06 表 14

36.62 30.06 30.06 30.06 30.06

125.76 160.12 160.25 160.43 161.39

116.16 154.52 154.39 154.21 153.25

48

总的剪力 活 载
V ? Vq (荷载引起的剪力) Vm (弯矩引起的剪力) ? ? M ? M右 1 ql ? 左 2 l

层次 5 4 3 2 1

VA

VB左

VB右

VC左

VC右

VD

33.46 34.34 34.25 34.18 33.97

36.74 35.86 35.95 36.02 36.23

11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 表 15

11.7 11.7 11.7 11.7 11.7

36.74 35.86 35.95 36.02 36.23

33.46 34.34 34.25 34.18 33.97

5-4.2

梁端剪力图: (单位:kN) 竖向荷载梁端剪力图(恒载),见图十五 竖向荷载梁端剪力图(活载) ,见图十六

图十五:竖向荷载梁端剪力图(恒载)

49

图十六:竖向荷载梁端剪力图(活载)
5-4.3 竖向荷载柱端轴力计算。 见下表 16-17

恒 载 5 4 3 2 1

A轴
N顶

柱轴力 N=V(梁端剪力)+P(节点集中力及柱自重) B轴 C轴 D轴
N底 N顶 N底 N顶 N底 N顶 N底

152.65 338.17 492.56 646.77 800.02

168.49 354.01 508.4 662.61 820.48

171.57 361.75 552.06 742.55 934

187.41 377.59 567.9 758.39 954.46 表 16

171.57 361.75 552.06 742.55 934

187.41 377.59 567.9 758.39 954.46

152.65 338.17 492.56 646.77 800.02

168.49 354.01 508.4 662.61 820.48

活 载

柱轴力 N=V(梁端剪力)+P(节点集中力及柱自重) A轴 B轴 C轴 D轴
N顶 N底 N顶 N底 N顶 N底 N顶 N底

50

5 4 3 21 1

33.46 33.46 50.44 50.44 50.44 50.44 33.46 67.8 67.8 98 98 98 98 67.8 102.05 102.25 145.95 145.95 145.95 145.95 102.25 136.23 136.25 193.37 193.37 193.37 193.37 136.25 170.2 170.2 241.3 241.3 241.3 241.3 170.2 表 17 5-4.4 竖向荷载作用下的柱端轴力图: (单位:kN) 竖向荷载柱端轴力图(恒载),见图十七 竖向荷载柱端轴力图(活载) ,见图十八

33.46 67.8 102.25 136.25 170.2

图十七: 竖向荷载作用下柱端轴力图(恒载)

51

图十八: 竖向荷载作用下柱端轴力图(活载)

六.内力组合

6-1.

框架横梁内力组合( 见图十九 )

52

53

图十九: 框架横梁内力组合
6-2. 框架柱内力组合( 见图二十 )

54

图二十:

框架柱内力组合

6-3

梁考虑强柱弱梁强剪弱弯时的剪力调整 见图二十一

55

图二十一:梁剪力调整

6-4

柱子考虑强柱弱梁强剪弱弯时的剪力调整 见图二十二

56

图二十二: 柱剪力调整
柱子考虑强柱弱梁强剪弱弯时的弯矩调整

6-6

见图二十三

57

图二十三: 柱弯矩调整

6-10

最终控制内力 见图二十四 (梁) 见图二十五 (柱)

58

图二十四: 梁最终控制内力

59

图二十五 :柱最终控制内力

七、配筋计算
6-1 横向框架梁截面设计 控制截面内力如下,M(KN ? m) 、N(KN) 混凝土强度等级 C30,fc=14.3N/㎜ 2, ft=1.43N/㎜ 2 纵筋为 HRB335 级, fy= fyv =300N/㎜ 2 箍筋为 HPB235 级, fy= fyv =210N/㎜ 2 梁截面见图二十六
60

图二十六:

梁截面

采用对称配筋,当左半跨与右半跨数值不同时取较大值 , 6-1.1 抗弯钢筋配置见图二十七 五层

四层

61

三层

二层

一层

62

6-1.2

图二十七: 抗弯钢筋配置 抗剪箍筋配置见图二十八 五层

四层

三层

63

二层

一层

图二十八:

64

6-3

框架正截面受压承载力计算: 每根柱取三组内力组合值进行配筋计算,采用对称配筋计算, 见图二十九 边柱:

65

66

中柱:

67

68

图二十九:柱配筋计算
69

七、基础设计
混凝土采用 C30,钢筋采用 HPB235 级,垫层采用 C10 8-1. 8-1.1 边柱下基础计算 根据 Z1 的内力组合表格中的计算, 选三组最不利的内力对基础进行 设计: M1=200.3 KN ? m M2=8.1 KN ? m M3=51.9KN ? m N1=938.9 KN N2=1248.7 KN N3=799.9 KN V1=31.8 KN V2=14.8KN V3=31.8KN 经验算知第一组最不利 按轴心受压 Nmax 估算基础底层尺寸 fa=fak+? b ? (b ? 3) ? ? d ? 0 (d ? 0.5) =220+0.3×18×(3-3)+1.6×17.5×(2.05-0.5) =263.4Kpa A=(1.2~1.4)Nmax/(f-20d) =(1.2~1.4) ×1248.7/(263,4-20×2.05) =6.74~7.86m2 基础底面采用 A=a×b=2.8×2.8=7.84 m2 基础底面抵抗弯矩 W=a2b/6=2.82×2.8/6=3.66m3 8-1.3 基础高度验算: 由地基承载力验算第一组内力组合值作用下地基反力 Pmax 最大, 故采用净反力,对基础高度进行验算。 M=200.3 KN ? m N=938.9 KN V=31.8 KN N M 938 .9 232 .1 183.17 p max ? ? ? ? 56.34 KPa p min ? A W 7.84 3.66 由于地基处为粘性土,设 100 厚垫层,钢筋保护层厚度取 35 ㎜. 基础总有效高度为 h0=1000-35=965 ㎜
a a b b 2.8 0.4 2.8 0.4 Al ? ( ? t ? h0 )b ? ( ? t ? h0 ) 2 ? ( ? ? 0.965 ) ? 2.8 ? ( ? ? 0.965 ) 2 2 2 2 2 2 2 2 2

8-1.2

=0.603m2
Am ? (bt ? h0 )h0 =(0.4+0.965) ×0.965=1.317m2

冲切力设计值为 F1=PnmaxAl=183.17×0.603=110.45KN 抗冲切力 0.7 ? hp f t Am =0.7×1×1430×1.317=1318.32KN F1< 0.7 ? hp f t Am ,即基础高度满足冲切要求。

70

变阶处截面: h0=1000-35=965 ㎜ 冲切荷载面积 A=0 所以变截面处冲切承载力满足 8-1.4. 基础底板配筋计算:按变阶处截面计算配筋。 基础长边方向配筋: 柱边地基净反力
Pn1 ? Pmin ? a ? at 2.8 ? 0.4 ( Pn max ? Pn min ) ? 56.34 ? (183 .17 ? 56.34) 2a 2 ? 2.8

=128.84Kpa 地基净反力平均值为 1/2(Pnmax+Pn)=1/2(183.17+128.84)=156Kpa
M1 ? 1 Pn max ? P n 1 ( )( a ? at ) 2 (2b ? bt ) ? ? 156 ? (2.8 ? 0.4) 2 (2 ? 2.8 ? 0.4) 24 2 24

=224.64KN ? m
As1 ? M1 224 .64 ? 10 6 ? =1231.7 ㎜ 2 0.9 f y h0 0.9 ? 210 ? 965

As1 1231 .7 =440 ㎜ 2 ? b 2.8

a 方向与 b 方向相同, 均按此配筋 取? 8@110, As=457mm2 8-2 8-2.1 . 中柱下基础计算 根据 Z1 的内力组合表格中的计算,选三组最不利的内力对基础进 行设计: M1=195.8 KN ? m M2=78.6 KN ? m M3=117.5KN ? m N1=951.9 KN N2=1492 KN N3=951.9KN V1=36. 5KN V2=17KN V3=36.5KN 经验算知第二组最不利 按轴心受压 Nmax 估算基础底层尺寸 fa=fak+? b ? (b ? 3) ? ? d ? 0 (d ? 0.5) =220+0.3×18×(3-3)+1.6×17.5×(2.05-0.5) =263.4Kpa A=(1.2~1.4)Nmax/(f-20d) =(1.2~1.4) ×1248.7/(263,4-20×2.05) =6.74~7.86m2 基础底面采用
71

8-2.2

A=a×b=2.8×2.8=7.84 m2 基础底面抵抗弯矩 W=a2b/6=2.82×2.8/6=3.66m3 8-2.3 基础高度验算: 由地基承载力验算第一组内力组合值作用下地基反力 Pmax 最大, 故采用净反力,对基础高度进行验算。 M=78.6KN ? m N=1492 KN V=17KN N M 1492 95.6 216.43 p max ? ? ? ?164.19 K P a p min ? A W 7.84 3.66 由于地基处为粘性土,设 100 厚垫层,钢筋保护层厚度取 35 ㎜. 基础总有效高度为 h0=1000-35=965 ㎜
a a b b 2.8 0.4 2.8 0.4 Al ? ( ? t ? h0 )b ? ( ? t ? h0 ) 2 ? ( ? ? 0.965 ) ? 2.8 ? ( ? ? 0.965 ) 2 2 2 2 2 2 2 2 2

=0.603m2
Am ? (bt ? h0 )h0 =(0.4+0.965) ×0.965=1.317m2

冲切力设计值为 F1=PnmaxAl=183.17×0.603=110.45KN 抗冲切力 0.7 ? hp f t Am =0.7×1×1430×1.317=1318.32KN F1< 0.7 ? hp f t Am ,即基础高度满足冲切要求。 变阶处截面: h0=1000-35=965 ㎜ 冲切荷载面积 A=0 所以变截面处冲切承载力满足 8-2.4 基础底板配筋计算:按变阶处截面计算配筋。 柱边地基净反力
Pn 2 ? Pmin ? a ? at 2.8 ? 0.4 ( Pn max ? Pn min ) ? 164 .19 ? (216 .43 ? 164 .19) 2a 2 ? 2.8

=194.04Kpa 地基净反力平均值为 1/2(Pnmax+Pn)=1/2(216.43+194.04)=205.24Kpa
M2 ? 1 Pn max ? P n 1 ( )( a ? at ) 2 (2b ? bt ) ? ? 205 .24 ? (2.8 ? 0.4) 2 (2 ? 2.8 ? 0.4) 24 2 24

=295.54KN ? m
As 2 ? M1 295 .54 ? 10 6 ? =1620.4 ㎜ 2 0.9 f y h0 0.9 ? 210 ? 965

As1 1620 .4 =578.7 mm2 ? b 2.8

a 方向与 b 方向相同, 均按此配筋
72

取? 10@120, As=654mm2



楼梯设计
取 1m 板宽作为计算单元。采用 C30 混凝土。

? ? arctg
8-1 8-1.1

1800 ? 28.6 ? , cos 26.6 ? ? 0.878 3300

楼梯板计算 确定斜板厚度 一般取 h ? l / 30 ? 3300 / 30 ? 110 mm ,取 h=110mm.

8-1.2

荷载计算 三角形踏步自重: 斜板自重 20mm 厚找平层 10mm 板底粉刷
1.2 ? 0.5 ? 0.3 ? 0.15 ? 25 ? 1.2 ? 1.0 ? 2.25kN / m 0.3

1.0 ? 0.11 ? 25 ? 3.759 kN / m 0.878 1.0 1.2 ? ? 0.02 ? 20 ? (0.3 ? 0.11) ? 0.666 kN / m 0.3 1.0 1.2 ? ? 0.01 ? 1.0 ? 16 ? 0.219 kN / m 0.878

恒荷 活荷 总计 由 1.35 S GK ? S QK 计算荷载,则:
1.35 ?

g=6.894kN/m
q ? 1.4 ? 1.0 ? 2 ? 2.8kN / m

g+ q ? 9.694 kN / m

6.894 ? 1.0 ? 2 ? 9.756 kN / m ? 9.694 kN / m , 1.2

故取 1.35 S GK ? S QK 计算。 8-1.3 弯矩计算 计算长度 l0=3.3m 跨中弯矩 M ? 8-1.4 配筋计算
h0 ? 110 ? 25 ? 85mm
73

1 1 2 ( g ? q)l0 ? ? 9.756 ? 3.32 ? 10.62 kN ? m 10 10

?s ?

M 10.62 ? 10 6 ? ? 0.103 ? 1 f c bh02 1.0 ? 14.3 ? 1000 ? 85 2

? ? 1 ? 1 ? 2? s ? 0.110
As ? ?

?1 f c
fy

bh0 ? 0.110 ?

1.0 ? 14.3 ? 1000 ? 85 ? 636 .7mm 2 210

受力钢筋选用? 12@120( As ? 942mm 2 ), 分布钢筋选用? 8@200 8-2 平台板 取 1m 板宽进行计算,采用 8-2.1 平台板厚度
C30

混凝土。

h=l/30=3600/30=120mm,按构造要求取 120mm。 8-2.2 荷载计算 120mm 板自重 20mm 找平层 10mm 厚板底粉刷 恒荷 活荷 总计 8-2.3 计算跨度
l0 ? l n ? h 0.25 0.12 ? 2.4 ? ? ? 2.34 m 2 2 2

1.2 ?1.00 ? 0.12 ? 25 ? 3.6kN / m 1.2 ?1.00 ? 0.02 ? 20 ? 0.48kN/ m 1.2 ?1.00 ? 0.01 ?16 ? 0.192 kN/ m

g=4.272kN/m
q ? 1.4 ? 2.0 ? 1.0 ? 2.8kN / m

g+ q ? 7.072 kN / m

8-2.4

弯矩计算
M? 1 1 2 ( g ? q)l0 ? ? 7.072 ? 2.34 2 ? 3.872 kN ? m 10 10

8-2.5

配筋计算
h0 ? 120 ? 25 ? 95mm

?s ?

M 3.872 ? 10 6 ? ? 0.030 ? 1 f c bh02 1.0 ? 14.3 ? 1000 ? 95 2

74

? ? 1 ? 1 ? 2? s ? 0.030
As ? ?

?1 f c
fy

bh0 ? 0.030 ?

1.0 ? 14.3 ? 1000 ? 95 ? 194 .1mm 2 210

选用? 8@200(As= 251 .0mm 2 ), 上部长边方向分布钢筋采用? 6@150,短边方向采用? 6@200。 8-3 8-3.1 8-3.2 平台梁 截面形式与尺寸取 b=250mm,h=400mm 的倒 L 形截面计算 荷载计算 由斜板传来的荷载 由平台板传来的荷载 平台梁自重 平台梁侧梁底 10mm 板底粉刷
1.2 ? 0.01 ? 16 ? (0.25 ? 0.4 ? 2 ? 0.15) ? 0.173kN / m

9.756 ? 3.3 / 2 ? 16.10kN/ m 7.072 ? 2.34 / 2 ? 8.27kN/ m 1.2 ? 0.4 ? 0.25 ? 25 ? 3kN/ m

恒荷 活荷 总计 8-3.3 内力计算 计算跨度,因两端都置于 240mm 厚砖墙上
q ? 1.4 ? 2.0 ? (

g=27.54kN/m
3.3 2.34 ? ) ? 7.90 kN / m 2 2

g+ q ? 35.44kN / m

l 0 ? l n ? a ? 3.74 ? 0.24 ? 3.98m >1.5ln=3.93m

1 1 2 M max ? ( g ? q)l0 ? ? 35.44 ? 3.98 2 ? 70.17 kN ? m 8 8 1 1 Vmax ? ( g ? q)l 0 ? ? 35.44 ? 3.98 ? 70.53kN 2 2

8-3.4

正截面承载力计算 按倒 L 形截面 b 'f ? 取 b f ? 700 mm 。
'

l 0 3.98 ? ? 663 mm 6 6
h0 ? 400 ? 35 ? 365 mm, h 'f ? 120 mm

鉴别倒 L 梁类别

75

? 1 f c b h (h0 ?
' f ' f

h 'f

2 ? 366 .37 k N ? m ? M

) ? 1.0 ? 14.3 ? 700 ? 120 ? (365 ?

120 ) 2

所以 属第一类倒 L 梁,即按宽度为 b f 的矩形梁计算。

'

?s ?

M

? 1 f c b 'f h0 2

?

70 .17 ? 10 6 ? 0.053 1.0 ? 14 .3 ? 700 ? 365 2

? ? 1 ? 1 ? 2? s ? 0.054
As ? ?

?1 f c
fy

bh0 ? 0.054 ?

1.0 ? 14.3 ? 700 ? 365 ? 940 mm 2 210

选用 4 ? 18(As ? 1018mm 2 )
8-3.5 箍筋计算

0.7 f t bh0 ? 0.7 ? 1.43 ? 250 ? 365 ? 91.34kN ? Vmax ? 70.53kN

按构造要求配筋? @ 200 6

76


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