砼框架结构论文20606.doc

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1、砼框架结构设计手算步骤一 确定结构方案与结构布置1 结构选型 是否选用框架结构应先进行比较。根据何广乾的模糊评判法，砼结构818层首选框剪结构，住宅、旅馆则首选剪力墙。对于不需要电梯的多层采用框架较多。2 平面布置 注意LL,KL,Z的关系。3 竖向布置 注意高宽比、最大高度（分A、B两大类，B类计算和构造有更严格的要求），力求规则，侧向刚度沿竖向均匀变化。4 三缝的设置 按规范要求设置，尽量做到免缝或三缝合一。5 基础选型 对于高层不宜选用独立基础。但根据经验，对于小高层当地基承载力标准值300kpa以上时可以考虑用独基。6 楼屋盖选型高层最好选用现浇楼盖1） 梁板式 最多的一种形式。有时门

2、厅，会议厅可布置成井式楼盖，其平面长宽比不宜大于1.5，井式梁间距为2.53.3m，且周边梁的刚度强度应加强。采用扁梁高度宜为1/151/18跨度，宽度不超过柱宽50，最好不超过柱宽。2） 密肋梁 方形柱网或接近方形，跨度大且梁高受限时常采用。肋梁间距11.5m，肋高为跨度的1/301/20，肋宽150200mm。3） 无梁楼盖 地震区不宜单独使用，如使用应注意可靠的抗震措施，如增加剪力墙或支撑。4） 无粘结预应力现浇楼板 一般跨度大于6m，板厚减薄降低层高，在高层中应用有一定技术经济优势。在地震区应注意防止钢筋端头锚固失效。5） 其他二 初步确定梁柱截面尺寸及材料强度等级1 柱截面初定 分抗

3、震和非抗震两种情况。对于非抗震，按照轴心受压初定截面。对于抗震，Ac=N/(a*fc) N=B*F*Ge*n B=1.3（边柱），1.2（等跨中柱），1.25（不等跨中柱） Ge=1215kN/m2 a为轴压比 fc为砼抗压强度设计值 F为每层从属面积 n为层数。框架柱上下截面高度不同时，每次缩小100150为宜。为方便尺寸标注修改，边柱一般以墙中心线为轴线收缩，中柱两边收缩。柱截面与标号的变化宜错开。2 梁截面初定梁高为跨度的1/81/12，梁宽通常为1/21/3梁高。其余见前述。对于宽扁梁首先应注意满足挠度要求，否则存在梁板协调变形的复杂内力分析问题。梁净跨与截面高度之比不宜小于4。框架梁

4、宽不宜小于1/2柱宽，且不小于250mm。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重合，当必须偏置时，同一平面内的梁柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向的1/4。3 砼强度等级 一级现浇不低于C30，其余不低于C20。三 重力荷载计算1 屋面及楼面永久荷载标准值 分别计算各层2 屋面及楼面可变荷载标准值3 梁柱墙门窗重力计算4 重力荷载代表值=自重标准值+可变荷载组合值+上下各半层墙柱等重量可变荷载组合值系数：雪、屋面积灰为0.5，屋面活荷载不计，按实际考虑的各楼面活荷载为1。将各层代表值集中于各层楼面处。四 框架侧移刚度计算计算梁柱线刚度，计算各层D值，判断是否规则框架。分别计算框架纵横两个方向。

5、五 计算自振周期T1=（0.6或0.7）X1.7Xsqrt(Ut)Ut_假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移。0.6或0.7为考虑填充墙的折减系数。对于带屋面局部突出的房屋，Ut应取主体结构顶点位移，而不是突出层位移。此时将突出层重力荷载折算到主体结构的顶层。Ge=Gn+1(1+1.5h1/H)+G n+2(1+1.5(h1+h2)/H)分别计算纵横框架。六 风荷载作用下弹性位移验算对于框架结构应将所得的分布风荷载按静力等效的原则化为楼面处的集中荷载，以便于内力计算。由水平集中风荷载计算内力及位移（D值法），检查是否满足层间位移及顶点位移要求。如不满足，应返回

6、修改梁柱截面尺寸强度等级。应分别计算纵横向框架内力位移。七 多遇地震作用下弹性位移验算40m以下采用底部剪力法等计算水平地震作用，T11.4Tg时考虑顶部附加地震作用。计算各质点水平地震作用。水平地震作用下位移验算。检查是否满足弹性位移限制，如不满足应返回修改梁柱截面尺寸强度等级。D值法分别计算纵横向框架内力位移。八 竖向荷载作用下框架内力计算活荷载不利布置。当活荷载与恒载之比不大于1时可按满布考虑，跨中弯矩乘1.11.2系数予以调整。常用弯矩分配法计算纵横向框架内力。对计算出的内力进行弯矩调幅。九 内力组合 60m及9度以下几种组合方式A 1.2恒+1.4活B 1.2恒+0.9*1.4（活+

7、风）C 1.35恒+1.4*0.7（活+风）D 1.2恒+1.3地震水平力通常 E. 1.2恒+1.4风 不起控制作用十 竖向荷载作用下楼屋盖设计十一. 梁柱截面配筋节点构造框架柱首先验算轴压比，剪跨比，如不满足要求应调|整截面和等级。柱端弯矩设计值的调整（梁柱节点，柱脚弯矩节点调整），以符合强柱弱梁；柱端剪力值调整以符合强剪弱弯；角柱地震作用效应调整以抗扭转引起角柱内力增大。梁抗弯截面设计取抗震和非抗震弯矩大值进行配筋。注意跨中弯矩不小于 1/2（按简直梁计算的跨中弯矩）。梁的斜截面设计注意验算截面尺寸是否符合要求。十二. 基础设计十三. 罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算7度区竖向不规则，

8、3，4类场地考虑。79度楼层屈服强度系数小于0.5时的框架结构应进行薄弱层的抗震变形验算。其余见规程。12层以下有简化计算方法。如不满足变位角限值，应重新调整梁柱截面配筋。所谓竖向不规则即为下层刚度小于上层相邻的70%，承载力小于上层80%1 工程概况1.1 设计概况：1.1.1 建设项目名称：XX办公楼1.1.2 建设地点：宁德市蕉城区1.1.3 设计资料：（从荷载规范中找） 详设计任务书基本风压为：0.70kN/m2（C类场地）抗震设防要求：6度区四级框架1.2 结构承重方案选择已经确定：框架结构1.3 主要构件选型及尺寸初步估算1.3.1. 主要构件选型（1）梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝

9、土结构（2）墙体采用：粘土空心砖（3）墙体厚度：内外墙均为200mm（4）基础采用：柱下独立基础1.3.2. 梁柱截面尺寸估算（1）主梁: 纵向主梁的最长跨度为 :L=7800mmh=(1/81/12)L=975mm650mm 取h=700mmb=(1/21/3)b=233mm350mm 取b=300mm 故纵向框架主梁初选截面尺寸为:bh=300mm700mm 横向主梁的跨度为 L=7200mmh=(1/81/12)L=900mm600mm 取h=700mmb=(1/21/3)b=233mm350mm 取b=300mm 故纵向框架主梁初选截面尺寸为:bh=300mm700mm（2）次梁: 次

10、梁LL-1: L2=5100/7200mmh=(1/121/18)L=600mm400mm 取h=500mmb=(1/21/3)b=250mm167mm 取b=200mm 故纵向框架主梁初选截面尺寸为:bh=200mm500mm次梁LL-2: L1=7800mmh=(1/121/18)L=650mm433mm 取h=500mmb=(1/21/3)b=225mm150mm 取b=200mm 故纵向框架主梁初选截面尺寸为:bh=200mm500mm（3） 框架柱: 取第六榀框架计算 根据公式： 其中为轴压比限值，一般取各层的重力代表值近似取,由结构平面布置图可得中柱的负荷面积是7.8(5.8+7.

11、2)1/2=50.7，则竖向荷载的轴压力估计值：Nv=1.251250.75=3802.5KNAc=3802.5/0.914.3=295455mm2则初选截面 :bh=550mm550mm 2.1板荷载的确定2.1.1 楼面板的荷载： 30厚水磨石地面 0.030.65=0.0195 KN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2 100厚钢筋混泥土板 250.1=2.5 KN/m2 20厚1：3水泥砂浆抹底 200.02=0.40 KN/m2 楼面恒载标准值 3.32KN/m2 楼面恒载设计值 g=3.32KN/m21.2=3.98 KN/m2 楼面活荷载设计值 q

12、1=2.0KN/m21.4=2.8 KN/m2 走廊荷载设计值 q2=2.5KN/m21.4=3.5 KN/m2 合计 p1=g+q1=6.78 KN/m2 P2=g+q=7.48 KN/m2 2.1.2 屋面的荷载：10mm厚地缸砖 0.0118=0.18 KN/m225厚粗砂垫层 0.02517=0.425 KN/m240厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板 0.01 KN/m24厚APP改性沥青防水卷材 0.1 KN/m2 20厚1：3水泥砂浆抹底 200.02=0.40 KN/m2 120厚钢筋混泥土板 250.12=3.0 KN/m2 合计 4.115 KN/m2 屋面活荷载（上人屋面） 2 K

13、N/m23 次梁的计算取轴线之间的次梁LL-1进行计算如图3.1 图3.1 次梁布置图 次梁LL-1截面尺寸及支承情况见图3.2 图3.23.1 正截面计算： 3.1.1荷载的确定： 恒荷载： 次梁的自重：1.2（0.50.1）0.225=2.4KN/m 梁侧抹灰： 1.2（0.50.1）0.02172=0.33KN/m 楼板传来： 边跨：3.9m3.98KN/m2=15.5 KN/m 中跨：2.13.98 KN/m2=8.40 KN/m 边跨：g1=15.5+2.4+0.33=18.23KN/m 中跨：g2=8.4+2.4+0.33=11.10KN/m 活荷载： 由板传来： 边跨：q1=3.

14、92.8KN/m2=10.92KN/m 中跨：q2=2.13.5KN/m2=7.35KN/m 合计： 边跨： g1+q1=18.23+10.92=29.15KN/m 中跨： g2+q2=11.10+7.35=18.45KN/m 3.1.2内力的计算：计算跨度： CD跨：lna/2=4.85m+0.2/2 m=4.95mMmax 均属于第一类截面钢筋面积的计算： 、A-B跨：s=oM/(1fcbho2)=160.41106/114.318674652=0.01查表得 As=1fcbho/fy=114.318674650.01/300=413.8mm2P= As/bh=413.8/(200500)

15、=0.41%Pmin选配216 有效面积804mm2 、B-C跨：s=oM/(1fcbho2)=170.79106/114.36204652=0.039查表得 =0.04As=1fcbho/fy=114.36204650.04/300=549.7mm2P= As/bh=549.7/(200500)=0.55%Pmin选配216 有效面积804mm2 、C-D跨：s=oM/(1fcbho2)=170.44106/114.316504652=0.01查表得 =0.01As=1fcbho/fy=114.316504650.01/300=365.7mm2P= As/bh=549.7/(200500)=

16、0.55%Pmin选配216 有效面积804mm23.2 斜截面计算：Vmax=（g+q）lo2=24.085.82=71.92KN0.25ftbho=0.2514.3300465=498.7KN Vmax 截面尺寸满足要求0.7ftbho=0.714.3300465=1396.4KN Vmax 因此只需按构造配置箍筋，在两端加密区配置，其余配置4 框架结构计算4.1 框架计算简图及梁柱线刚度4.1.1 确定框架计算简图 框架的计算单元如图4.1，取轴线上的一榀框架计算。框架柱嵌固于基础顶面，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。底层柱高从基础顶面算至二

17、层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差，定位-1.45m，二层楼面标高为3.6m，故底层柱高为5.05m。其余各层为层高，及均为3.6m。由此可得出框架的计算简图如图4.2。 4.2计算简图4.1.2 框架梁柱的线刚度计算 对于中框架梁取：A-B跨梁： i1 =EI/l=3.0107KN/m22(1/12）0.3m（0.7m）3/5.8m =8.8104KNm B-D跨梁： i2=EI/l=3.0107KN/m22(1/12）0.3m（0.7m）3/7.2m =7.1104KNm 底层柱：i3=EI/l=3.0107KN/m22(1/12）（0.55m）4/5.05m =4.5104KNm

18、2-5层柱： 令，则其余各杆件的相对线刚度为：i2=7.1KNm/8.8 KNm=0.8 , i3=4.5KNm/8.8 KNm=0.5 , i4=6.3KNm/8.8 KNm=0.7 框架梁柱的相对线刚度如图4.2，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。4.2 框架荷载计算4.2.1 恒载标准值计算 屋面10mm厚地缸砖 0.0118=0.18 KN/m225厚粗砂垫层 0.02517=0.425 KN/m240厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板 0.01 KN/m24厚APP改性沥青防水卷材 0.1 KN/m2 20厚1：3水泥砂浆抹底 200.02=0.40 KN/m2 120厚钢筋混泥土板 25

19、0.12=3.0 KN/m2 合计 4.115KN/m2 楼面30厚水磨石地面 0.030.65=0.0195 KN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2 100厚钢筋混泥土板 250.1=2.5 KN/m220厚1：3水泥砂浆抹底 200.02=0.40 KN/m2 合计 3.32 KN/m2 梁自重 梁自重 25KN/m30.3m（0.7m-0.1m）=4.5KN/m梁侧抹灰 （0.7m-0.1m+0.3m）0.02m17KN/m3=0.31KN/m 合计 4.81KN/m bh=200mm500mm梁自重 25KN/m30.2m（0.5m-0.1m）=2KN

20、/m 梁侧抹灰 （0.5m-0.1m+0.2m）0.02m17KN/m3=0.21KN/m 合计 2.21 KN/m 柱自重bh=550mm550mm柱自重 25KN/m30.55m0.55m=7.56KN/m梁侧抹灰 0.01m0.55m17KN/m34=0.21KN/m 合计 7.94 KN/m外纵墙自重 底层： 纵墙 19.8KN/m3（3.6m-0.7m-2.7m）0.2m=0.7921KN/m 铝合金窗 0.36 KN/m22.7m=0.98 KN/m 水刷石外墙面 0.5 KN/m2（3.6m2.7m）=0.45 KN/m 水泥粉刷内墙面 0.36 KN/m2（3.6m2.7m）=

21、0.324 KN/m 合计 2.546 KN/m 二五层： 纵墙 19.8KN/m3（3.6m-0.7m-2.1m）0.2m=3.6KN/m 铝合金窗 0.36 KN/m22.1m=0.76 KN/m 水刷石外墙面 0.5 KN/m2（3.6m2.1m）=0.9 KN/m 水泥粉刷内墙面 0.36 KN/m2（3.6m2.1m）=0.65 KN/m 合计 5.91 KN/m 内纵墙自重 底层： 纵墙 19.8KN/m3（3.6m-0.7m）0.2m=11.48KN/m 水泥粉刷内墙面 0.36 KN/m2（3.6m0.7m）2=2.09 KN/m 合计 13.57 KN/m 二五层： 纵墙 1

22、9.8KN/m3（3.6m-0.7m）0.2m=11.49KN/m 水泥粉刷内墙面 0.36 KN/m2（3.6m0.7m）2=2.09 KN/m 合计 13.58 KN/m 内纵墙自重底层： 纵墙 19.8KN/m3（3.6m-0.5m）0.2m=12.28KN/m 水泥粉刷内墙面 0.36 KN/m2（3.6m0.5m）2=2.23 KN/m 合计 14.51 KN/m 二五层： 纵墙 19.8KN/m3（3.6m-0.5m）0.2m=12.28KN/m 水泥粉刷内墙面 0.36 KN/m2（3.6m0.5m）2=1.05 KN/m 合计 12.54 KN/m4.2.2 活载标准值 屋面和

23、楼面活荷载标准值，根据荷载规范查得： 不上人屋面：2.0KN/m 楼面： 办公室： 2.0KN/m 楼梯： 2.5KN/m 走廊： 2.5KN/m 4.2.3 竖向荷载下框架受荷总图 （1）AB轴间框架梁 板传荷载： 屋面及楼面板至梁上的梯形荷载等效 为均布荷载， 荷载的传递示意图见图4. 图4.3 楼板荷载示意图屋面： 恒载：4.115kPa1.95m(1-20.34+0.34)212.97kN/m 活载：2.0kPa1.95m(1-20.34+0.34)26.32kN/m 楼面 ： 恒载：3.32kPa1.95m(1-20.34+0.34)210.46kN/m 活载：2.0kPa1.95m

24、(1-20.34+0.34)26.30kN/m 梁自重： 4.81kN/m AB轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载 =4.81kN/m+12.97kN/m=17.78kN/m 活载=板传荷载 =6.32kN/m 楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载 =4.81kN/m+10.46kN/m=15.27kN/m 活载=板传荷载 =6.30kN/m （2）BD轴间框架梁 板传荷载： 屋面： 恒载：4.115kPa1.95m(1-20.27+0.27)214.29kN/m 活载：2.0kPa1.95m(1-20.27+0.27)26.96kN/m 楼面： BC段： 恒载：3.32kP

25、a1.05m0.62524.36kN/m 活载：2.5kPa1.05m0.62523.29kN/m 梁自重： 4.81kN/m CD段： 恒载：3.32kPa2.1m(1-20.38+0.38)+3.32kPa1.95m (1-20.38+0.38)10.30kN/m 活载：2.0kPa2.1m(1-20.38+0.38)+2.01.95m (1-20.38+0.38)6.21kN/m 梁自重： 4.81kN/m C3 集中荷载：楼面： 恒载=板传荷载+梁C2C3自重+梁C3C4自重 =4.115KN/m1.05m(1-20.27+0.27)3.6m 2+4.115KN/m2.1m0.6254

26、.2m+4.115KN/m1.95m 0.6253.6m+4.8KN/m7.2m =105.39KN 活载=板传荷载 =2.5KN/m1.05m(1-20.27+0.27)3.9m2+2.0KN/m 2.1m0.6254.2m+2.0KN/m1.95m0.6253.6m =38.04KN BD轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁： 恒载=梁自重+板传荷载 =4.81kN/m+14.29kN/m=19.10kN/m 活载=板传荷载 =6.96kN/m 楼面梁： BC段： 恒载=梁自重+板传荷载 =4.81kN/m+4.36kN/m=9.17kN/m 活载=板传荷载 =3.22kN/m CD段： 恒载=

27、梁自重+板传荷载 =4.81kN/m+10.30kN/m=15.11kN/m 活载=板传荷载 =6.21kN/m （3）柱纵向集中荷载计算 A轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱女儿墙做法：墙高1250mm，100mm的混凝土压顶女儿墙自重：0.24m1.2m18kN/m0.1m0.24m25kN/m (1.2m2 0.24m）2.0kPa11.06kN/m 顶层柱恒载女儿墙梁自重板传荷载 7.10kN/m7.8m4.81kN/m(7.8m+2.9m)+4.115KN/m1.95m 0.6253.6m2+4.115KN/m1.95m(1-20.34+0.34) 5.8m 211.45kN 顶层柱活载板

28、传荷载 2.0KN/m1.95m0.6253.6m2+2.0KN/m1.95m(1-20.34+0.34)5.8m 35.83kN 标准层柱恒载墙自重+梁自重板传荷载 5.91kN/m7.8m+13.58kN/m2.9m+4.81kN/m (7.8m+2.9m)+3.32KN/m1.95m(1-20.34+0.34) 5.8m+3.32KN/m1.95m0.6253.6m2 201.23kN 标准层柱活载板传荷载 2.0KN/m1.95m0.6253.6m2+2.0KN/m1.95m(1-2 0.34+0.34)5.8m 35.83kN 基础顶面恒载底层外纵墙自重基础梁自重 2.546kN/m

29、(5.8m0.55m)2.5kN/m(5.8m0.55m) 26.49kNB轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载梁自重板传荷载 4.81kN/m(7.8m+3.6m)+4.115KN/m1.95m0.6253.6m 4+13.49KN/m3.6m 175.62kN 顶层柱活载板传荷载 6.32KN/m2,9m+2.0KN/m1.95m0.6253.6m4+6.96KN/m3.6m 78.48kN 标准层柱恒载墙自重+梁自重板传荷载 13.58KN/m(7.8m+2.9m+3.6m)+4.81KN/m(7.8m+2.9m+3.6m) 3.32KN/1.95m0.6257.2m+3.32KN/m1.05m(1-20.27+0.27)7.8m+10.86KN/m2.9m 346.61KN 标准层柱活载板传荷载 2.0KN/m1.95m0.6253.6m2+2.5KN/m1.0