5层框架结构一榀框架手算计算书(共56页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上某培训中心综合楼计算书1 工程概况拟建5层培训中心,建筑面积4500m2,拟建房屋所在地的设防参数，基本雪压S0=0.3kNm2,基本风压0=0.45kNm2地面粗糙度为B类。2 结构布置及计算简图主体5层,首层高度3.6m,标准层3.3m,局部突出屋面的塔楼为电梯机房层高3.0m,外墙填充墙采用300mm,空心砖砌筑,墙为200mm的空心砖填充,屋面采用130mm，楼板采用100mm现浇混凝土板,梁高度按梁跨度的1/121/8估算,且梁的净跨与截面高度之比不宜小于4,梁截面宽度可取梁高的1/21/3,梁宽同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250mm,柱截面尺寸可由A

2、c 确定本地区为四级抗震,所以,各层重力荷载近似值取13kNm-2,边柱及中柱负载面积分别为m2和m2.柱采用C35的混凝土（fc=16.7Nmm 2，ft=1.57Nmm 2）第一层柱截面 边柱 AC=mm2 中柱 AC=mm2如取正方形,则边柱及中柱截面高度分别为339mm和399mm。由上述计算结果并综合其它因素，本设计取值如下：1层: 600mm600mm； 25层:500mm500mm 表1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土等级强度层次砼等级横梁(bh)主梁(bh)次梁(bh)AB、CD跨BC跨1C3535050035040040070030045025C303005003004003

3、50700300450基础选用桩基础。25层柱高为3.3m,底层柱高度从基础顶面取至一层底板，即。图1 结构平面布置图图2 建筑平面图图3 剖面图 （a） 横向框架 （b）纵向框架图4 框架结构计算简图3 重力荷载计算3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值40mm刚性防水细石砼配4200钢筋网 250.04=1.0 kNm-220mm1:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kNm-250mm炉渣找坡2% 120.05=0.6 kNm-2三毡四油防水层 0.4 kNm-2100mm钢筋混凝土板 0.125=2.5 kNm-2V型轻钢龙骨吊顶 0.25 kNm-2 合计 5.15 kNm-2 15

4、层楼面:瓷砖地面 0.55 kNm-2 60mm浮石珍珠岩混凝土隔声层 50.06=0.3 kNm-2 100mm混凝土楼板 0.1025=2.5 kNm-2V型轻钢龙骨吊顶 0.25 kNm-2 合计 3.6 kNm-23.2 屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kNm-2 楼面活荷载标准值 2.0 kNm-2 电梯机房楼面活荷载标准值 7.0 kNm-2 屋面雪荷载标准值 0.3 kNm-23.3 墙重力荷载计算 外墙:墙体为300mm粘土空心砖，外墙面贴瓷砖。墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：150.3+170.02=4.84 kNm-2墙:为200

5、mm粘土空心砖，两侧均为20mm抹灰，则墙单位面积重力荷载为：150.24+170.022=3.68 kNm-23.4 梁柱自重重力荷载(见表2)表2 梁柱重力荷载标准值层次构件b/mh/m/kNm-3gKN /kNm-1Li/mnGi/kN/kN1边横梁0.350.5251.054.596.1216449.452278.13 中横梁0.350.4251.053.682.1861.824次梁0.30.45251.053.546.514322.14纵梁0.40.7251.057.35 7.02281444.716柱0.60.6251.109.95.05321599.8425边横梁0.30.525

6、1.053.946.2716395.262066.21 中横梁0.30.4251.053.152.2855.44次梁0.30.45251.053.54 6.5514324.62纵梁0.350.7251.056.437.17281290.89柱0.50.5251.106.883.332726.5283.5 门窗自重重力荷载 塑钢窗: 0.45 kNm-2 普通钢铁门: 0.45 kNm-2 铝合金门: 0.40 kNm-2 火 门: 0.45 kNm-2木 门: 0.2 kNm-2玻璃门: 1.0 kNm-23.6 重力荷载代表值 具体数据见图5中标注，Gi的单位为kN。4 框架侧移刚度计算 图

7、5 各质点重力荷载代表值4.1 横向框架侧移刚度计算 表3 横梁线刚度ib计算类别层次Ec/Nmm-2bh/(mmmm)IO/(mm4)l(mm)E0I0/l/(Nmm)1.5E0I0/l/(Nmm)2.0 E0I0/l/(Nmm)边横梁13.151043505003.64610969001.6610102.4910103.321010253.01043005003.64610969001.58510102.3710103.161010走道梁13.151043504001.86910927002.1810103.2710104.3610102 53.01043004001.610927001.

8、810102.710103.61010表4 柱线刚度ic计算层次hC/mmEC N/mmbh /mmmmIc /mm4ECI0/hc/N.mm150003.151046006001.0810106.80410102533003.01045005000.52110104.7361010表5 中框架柱侧移刚度D值(Nmm-1)层次边柱(8根)中柱(8根)350.3350.154 8030 1.1750.528 27550 20.3430.113 6940 0.8220.468 36550 10.2440.356 233601.1750.528 27550表6 边框架柱侧移刚度D值(Nmm-1)层次

9、A-1、A-8、D-1、D-8B-1、B-8、C-1、C-8Di1Di2350.3350.143 7350 0.7140.174 9080 65720 20.3430.146 19100 0.7630.190 9916 10.2440.332 1721.088 0.5640.36223757 表7 楼、电梯间框架柱侧移刚度D值(Nmm-1)层次C-3、C-4、C-5、C-6D-3、D-4、D-5、D-6Di1Di2351.2670.388 20240 0.6330.240 12520 21.4090.47321550 0.3670.155 8080 10.8470.413 31040 0.27

10、00.340 22310 表8 横向框架层间侧移刚度(Nmm-1)层次12345 由上表得到/ = /=1.270.7,故该框架为规则框架。5 横向水平荷载作用下框架结构的力和侧移计算5.1 横向水平地震作用下框架结构的力和侧移计算5.1.1横向自振周期计算突出屋面部分的折算重力荷载 kN结构顶点的假想侧移计算由表9体现。表9 结构顶点的假想侧移计算层次Gi/KNVGi/kN/(Nmm-1)/mm/mm56948.246948.2414.39210.7347352.1414300.3829.61196.3437352.1421652.5244.83166.7327352.1429004.666

11、0.11121.918946.0737950.7361.7961.79计算基本周期T1,其中T的量纲为m,取T=0.7,则 T1=1.70.7=0.57s5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力结构不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切性为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值，即 ） =0.8529899.27=25414.38KN FEK=1Geq=0.058225414.38=1479.12kN因1.4Tg=1.40.40=0.56sT1=0.57s 所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数n n=0.08T1+0.01=0.080.57

12、+0.01=0.0556 kN各质点的水平地震作用按公式Fi=计算具体计算结果由表10体现表10 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算层次Hi/mGi/KNGiHi/KNFi/KNVi/KN21.7 1731.770 37579.410.078115.4115.4518.76948.247.220.271400.9516.3415.47352.141.970.236349.1910.4312.17352.14188960.910.186275.11185.528.87352.14164698.840.135199.71385.215.058946.07145177.660.094139.0

13、1524.2各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布图见图6（a）水平地震作用分布 （b）层间剪力分布图6 横向水平地震作用及楼层地震剪力 5.1.3 水平地震作用下位移计算水平地震作用下框架结构层间位移和顶点位移分别按和计算。计算结果见表11表11 横向水平作用下的位移验算层次Vi/KN（N/mm）/mmui/mmHi/mm5516.31.0710.7533000.4910.41.889.6833000.31185.52.457.833000.21385.22.875.3533000.11524.22.482.4850500.由表11可知，最大层间弹性位移角发生在第二层，其值为0.1

14、/550，满足的要求，其中，查表可得，（土木工程专业毕业设计指导）。5.1.4 水平地震作用下框架力计算表12 各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/kNDijNm边 柱中 柱Di1Vi1yDi2Vi2y53.3516.380308.580.3350.258.8126.432755036.92 1.1750.3542.6479.1943.3910.4803015.130.3350.3520.9338.872755062.14 1.1750.4592.28112.7833.31185.5803019.710.3350.4535.4943.382755081.94 1.1750.45121.68

15、148.7223.31385.2694023.030.3430.5550.7841.553655095.51 0.8220.5158.25158.2514.751524.22336025.340.2440.85124.8022.0227550105.97 1.1750.65327.18176.18注:表中M的量纲为kNm,V量纲为kN 以图2中轴线横向框架力计算为例进行计算，框架柱端剪力及弯矩分别按式和计算，各柱反弯点高度y按式y=y0+y1+y2+y3确定。其中yn由表可查得。具体计算结果见表12。梁端弯矩、剪力及轴力分别用下式计算，具体结果由表13体现。、和13 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算

16、层次边 梁走 道 梁柱 轴 力lVblV边柱N中柱N526.4311.59 6.96.3444.45 34.74 2.733.10-6.34-26.76439.6826.76 6.911.0787.04 68.38 2.764.76-17.41-80.45364.3136.09 6.916.73134.96 106.04 2.7100.42-34.41-164.14277.0443.14 6.920.03156.76 123.17 2.7116.64-54.44-260.75132.8040.77 6.918.93187.28 147.15 2.7139.35-73.37-381.17注:1)

17、柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震时，左侧两根柱为拉力,对应的右侧两根柱为压力。 2)表中单位为kNm，V单位N，l的单位为m。水平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图见图7.5.2 横向风荷载作用下框架结构力和侧移计算5.2.1 风荷载标准值风荷载标准值按式，基本风压=0.45kNm2。由荷载规查得（迎风面）和（背风面），C类场地，H/B=18.1/54.6=0.332查表得2、T1=0.76S， kNS2m2，由表查得由式：仍取图2中的轴线横向框架，其负载宽度为8.25m。由式得，沿房屋高度的分布风荷载标准值：根据各楼层标高处的高度Hi由表查取，代入上式可得各楼层标高处的q(z)。

18、见表14；q(z)沿高度的分布见图8(a)图7 左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图（a）风荷载沿房屋高度的分布（单位：kN） （b）等效结点集中风荷载（单位：kN）图8 框架上的风荷载荷载规规定对于对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑分压脉动的影响，由于在本设计中房屋高度18.130m，但H/B=18.1/14.4=1.271.5，因此该房屋不考虑风压脉动的影响。6 竖向荷载作用下框架结构的力计算6.1 横向框架力计算6.1.1 计算单元图图10 横向框架计算单元取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.8m，如图10所示，由于房间布置有次梁，故直接传给

19、该框架的楼面荷载，如图中的水平阴影线所示，计算单元围的其余楼面荷载则通过次梁 和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。 由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。 6.1.2 荷载计算6.1.2.1 恒荷计算在图11中,中代表横梁自重为均布荷载形式，对于第5层kNm-1 kNm-1和分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，由图8所示几何关系可得=5.153.9=20.085kNm-1 =5.152.7=13.905kNm-1分别为由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，包括梁自重、楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算如下 图11 各层梁上作用的

20、荷载=(3.92.30.5)2+25.15+6.437.8+3.54+4.841.27.8=201.25kN=(3.92.30.5)2+2+(1.352）5.15+6.4317.8+3.54=201.829kN集中力 kNm 对于24层=12.15kNm-1 =4.594kNm-1=14.04kNm-1 =9.72kNm-1 =(3.91.95+9.9/21.95) 3.6+6.4317.8+5.5136.9/2+3.297.15（3.3-0.8）-1.52.42+0.451.52.42=198.827 kN =（3.92.3+9.9/21.95+（3.9+2.55）/21.352）3.6+6

21、.4317.8+5.5136.9/2+2.2（3.3-0.8）（7.8-0.65）=201.97kN kNm 对于第1层=4.59+2.84.28=16.574kNm-1 =3.68kNm-1=3.63.9=14.04 kNm-1 =3.62.4=7.92 kNm-1 =（3.922）3.6+7.357.8+3.543+4.4（6.63-1.522）+0.41.522=183.1KN = (3.93.9+61.2)3.3+7.357.8+3.543+4.283(7.8-0.6)=235.635 kN kNm 6.1.2.2 活荷载计算 活荷载作用下各框架的荷载分布如图12图12 各层梁上作用的

22、活荷对于5层=3.92=7.8kNm-1 =2.42=4.8kNm-1 =3.92+3.92 2=31.2 kN =3.922+61.2 2=45.6 kN=31.2(0.5-0.3)/2=3.12kNm同理,在屋面雪荷载作用下=0.78 kNm-1 =0.48 kNm-1 =3.12 kN =4.56 kN=3.120.1=0.312kNm对于24层=7.8 kNm-1 =5.4 kNm-1 =34.52 kN =51.93 kN=34.52(0.6-0.35)/2=4.315 kNm对于1层=7.8 kNm-1 =4.8 kNm-1 =31.2 kN =45.6 kN=31.2(0.6-0

23、.3)/2=4.68kNm将以上结果汇总，见表18和表19。 表18 横向框架恒荷载汇总表层次kNm-1kNm-1kNm-1kNm-1kNkNkNm53.943.1520.08513.905201.25207.82925.162412.153.1512.879.72183.70176.2122.96116.5743.6812.879.72183.1235.63532.04表19 横向框架活载汇总表层次kNm-1kNm-1kNkNkNm57.8(0.78)4.8(0.48)31.2(3.12)45.6(4.56)3.12(0.312)247.84.831.245.63.1217.84.831.2

24、45.64.68 注:表中括号数值对应于屋面雪荷载作用情况。6.1.3 力计算梁端，柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。弯矩计算过程如图14，所得弯矩如图13，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱的自重,如表20和表21表20 恒载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=-VCVAVBVB=VCN顶N底N顶N底559.7913.64-1.2052.3

25、154.5111.20236.01258.71230.72253.42474.2112.771-0.4057.1857.988.53476.89522.29464.91510.31374.2112.711-0.4057.1857.988.53717.77785.87699.1767.2274.2112.711-0.4057.1857.988.531026.451049.45933.291024.09189.4510.314-1.1079.3676.569.171289.211358.941248.271386.12表21 活载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力

26、柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCVA=-VBVB=-VCVAVBVB=VCN顶=N底N顶=N底515.62.88-0.42014.0817.122.8845.28（4.67）62.72（6.13）415.62.88-0.33015.3515.852.8891.83（51.02）124.17（67.78）315.62.88-0.27015.3515.852.88138.38（128.07）185.62（129.23）215.62.88-0.3015.3515.852.88184.93（175.32）247.07（190.68）115.62.88-0.3801

27、5.7915.932.88231.92（221.87）308.46（252.13）注：表中括号数值为屋面作用雪荷载，其它层楼面作用活荷载对应的力。V向上为正。（a）恒荷载作用下 （b）活荷载（屋面雪荷载）作用下图13 竖向荷载作用下框架弯矩图（单位：kNm） （a）恒荷载作用下 （b）活荷载作用下图13 横向框架弯矩的二次分配法（M的单位：kNm）6.2 横向框架力组合6.2.1结构抗震等级结构的抗震等级以类型、地震烈度、房屋高度等因素确定。本工程为四级抗震等级。6.2.2 框架梁力组合 本设计考虑了四种组合，即，及。各层梁的力组合见表22，表中、两列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调幅系数

28、取0.8）。6.2.3框架柱力组合 取每层柱的柱顶和柱底两个控制截面。见表2326考虑地震作用效应的组合中，取屋面为雪荷载时的力组合。专心-专注-专业层次截面位置力 V=REvb一 层AM-30.5449.73663.35124.831.35-128.29234.56-364.04-102.92-100.62237.72V79.3615.7921.918.9387.57142.7-8.802144.351107.372104.422B左M-36.43-16.6754.8158.2-133.76-4.31-299.77158.34-112.56-110.25V76.5615.9321.8818.

29、93139.53184.375146.511-6.642110.86107.91B右M-8.13.8263.12187.2865.003-94.06200.626-225.66-20.18-20.132293.48V9.172.8852.6139.4-51.64380.909-144.76171.0120.87620.422跨间MAB132.72119.28245.32170.13115.62116.53MBC128.57128.57285.74242.522.892.77三层AM-69.02-18.1559.95229.32-30.156-181.23153.302-293.873-111.

30、33-108.23191.45V71.5617.6215.6259.7688.392127.754414.067130.599114.226110.54B左M-72.73-19.9947.8182.99-172.6914-52.2354-252.87103.9628-118.18-115.26V72.918.2815.6259.76130.19490.8316132.10215.57116.695113.072B右M-17.46-4.8144.52170.2829.0826-83.1078148.145-183.902-28.381-27.686286.78V12.763.6532.98126

31、.13-21.643861.4658-109.85136.103320.87620.422跨间MAB145.8113.96210.75178.65112.392.4MBC82.7393.68247.28242.432.092.05表22 框架梁的力组合 层次截面位置力 V=REvb五层AM-65.704-14.445.7745.95-89.769-104.3094-20.83-110.433-103.1404-99.060876.39V78.8117.29（4.21）1.3811114.6186118.096267.984589.4345123.6835118.778B左M-87.05-18.

32、093.7529.92-131.9784-122.5284-115.66-57.3135-135.6075-129.786V86.5518.61（3.87）1.3811129.0474125.569896.994575.5445135.4525129.914B右M-19.46-5.593.527.84-25.9854-34.80547.1145-47.1735-31.861-31.17878.99V18.483.65（0.82）2.5920.6223.511630.0384-1.8338.37928.59827.286跨间MAB93.3298.7899.2576.96109.2499.78MB

33、C1.451.4568.3482.923.253.07续表22注：表中MAB和MBC分别为AB跨和BC跨的跨的最大正弯矩，M以下部受拉为正，V以向上为正。SQK一项中括号的数值表示屋面作用雪荷载时对应的力。表23(a) 横向框架A柱弯矩和轴力组合层次截面力NM M5柱顶M15.288.6630.70120.438.4285.79-86.47148.3749.2948.342148.37-86.4749.29N1133.16236.01（168.39）27.26126.611587.601656.30990.031236.921737.81651.01236.9990.031737.8柱底M-2

34、5.57-7.0526.15102.59-10.15-76.0571.72-128.33-45.10-44.24-128.371.72-45.10N1160.62258.71（168.39）27.26126.611620.551689.251014.741261.631774.91684.01261.61014.71774.94柱顶M34.0210.1933.80126.7311.0896.25-88.36158.7756.1255.09158.77-88.3656.12N1430.99260.2（220.53）42.87186.371991.022099.061223.271586.692192.02081.41586.61223.22192.0柱底M-38.56-9.6633.80126.73-15.86-101.0384.51