多层框架结构设计.pdf

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1、钢筋混凝土多层框架结构设计 1.设计资料(1)基本资料 南方某髙校拟建一四层教学楼，采用整体式钢筋混凝上框架结构，现浇双向板肋梁楼盖,楼板厚均按100伽设计，屋而板按120 mm设计。建筑总高19.0m,每层层髙3.9m,室内外高差0.45m。基础顶而标高宦位一1.0m。抗震设防烈度为7度，II类场地土，特征周期分区为第三组。基本风压w0=0.35kN/m地而粗糙度为B类。基本雪压s0=0.25 kN/m 活荷载：内走道及卫生间、楼梯间：2.5kN/nf，其余房间：2.0kN/ni。上人屋面活荷载：2.0 kN/m不上人屋而活荷载:0.5kN/rrf。(2)建筑构造 楼而面层做法：水磨石楼面(

2、0.76kN/m)；顶棚抹灰：20 mm厚混合砂浆刷乳胶漆(Y=17kN/nf)：内墙做法：190厚小型空心砌块(2.28 kN/m1)；外墙做法：240厚小型空心砌块(2.88kN/m)：内外墙装修一律采用20 mm厚混合砂浆找平后刷外墙漆。(3)材料选用 混凝土：各层均采用C30 钢筋：梁、柱中受力纵筋均采用HRB335,箍筋及构造钢筋采用HPB235。2.结构布置及讣算简图 结构布置图(1)抗震等级确怎：框架结构，髙度H=19m30m.设防烈度为7度，抗震等级为三级。(2)框架结构梁、柱截面尺寸确定 框架梁截而尺寸确定 主梁：hXb=600 mm X 250 mm 次梁：hXb=450

3、mm X 200 nun 主梁：hXb=450 mm X 250 mm 次梁：hXb=400 mm X 200 nun 丄鼻-.-Z-Uur-Q 框架柱截而尺寸确左 N二(2血+6矽)X6.6X4X15=1841.4KN Ac=1.3N/(fc+0.01fyr)=13X 1841.4X 1000/(14.3+0.01 X 300)=138.4X10 3 mm2 则取标准层的柱尺寸为：450 mmX450 mm U N=N/(fc be hc)=1841.4X 1000/(14.3 X 450X 450)=0.6470%,满足要求。中框架底层D值汁算 K=Lib/ic a=(0.5+k)/(2+

4、k)D=12 a ic/hA2 A,F轴柱 40900/21000=1.28 0.54 8636 截面 bcX he 层髙 h 截而惯性矩 lc 线刚度 ic=Elc/h 500X500 4.9 5.2 X 103 32000 450X450 3.9 3.42 X 10 3 26000 中框架24层D值计算（3）柱侧移刚度计算 B,C轴柱 2.6 0.67 10715 LD=2X(8636+10715)=38702 边框架24层D值计算 K=Eib/2ic a=k/(2+k)D=12 a ic/hA2 A,F轴柱 2X30700/(2X26000)=1.18 0.37 7590 B,C轴柱 2

5、.4 0.55 11282 L D=2 X(7590+11282)=37744 边框架底层D值计算 K=Zib/ic a=(0.5+k)/(2+k)D=12 a ic/hA2 A,F轴柱 30700/32000=0.96 0.49 7837 B,C轴柱 1.95 0.62 9916 D=2 X(7837+9916)=35506 各层层间侧移刚度计算表 层次 1 2 3 4 ED 264522 290878 290878 290878 5.横向水平地丧作用下框架结构的内力和侧移计算(1)结构顶点假想位移讣算 层次 Gi LGi YD 层间侧移 ZGi/ED U i 4 5961.27 5961.

6、27 290878 0.0205 0.2193 3 6157.7 12119.0 290878 0.0417 0.1988 2 6157.7 18276.7 290878 0.0628 0.1571 1 6670.8 24947.5 264522 0.0943 0.0943 基本周 为：T!=1.7 3 t、而=1.7 X 0.7 X Jo.2193=0.56s(2)水平地箴作用及楼层地震剪力计算 设防烈度7度，II类场地，设计地震分组为第三组，a max=0.08,Tg=0.45s TgvTi5Tg ci(Tg/T)r n 2 max=(0.45/0.56)09 X 1.0X0.08=0.0

7、67 由于Til4Tg二1.4X0.45二0.63,不考虑附加顶部集中力。结构总水平地箴作用效应标准值为：Fek=o!Geq=a 1X 0.85 X E Gi=0.065 X 0.85 X 27368.7=1512.12kN Fi=GiHi/(EGjHj)XFek 多遇地震下楼层剪力和楼层挥性位移计算：层 次 hi Hi Gi Fi Vi YDi A ix i(m)4 3.9 16.6 5961.27 533.0 533.0 290878 0.00183 U/Hl/550 3 3.9 12.7 6157.7 420.6 953.6 290878 0.00328 2 3.9 8.8 6157.7

8、 2913 1244.9 290878 0.00428 1 4.9 4.9 6670.8 175.9 1420.8 264522 0.00537 层间最大位移为：0.001091/550,满足要求。(3)水平地丧作用下框架内力计算 徐层柱端弯矩及剪力讣算 层次 hi Vi LDi 边柱 中柱 Mij 上端弯矩 Mij 下端弯矩 Mij 上端弯矩 Mij 下端弯矩 4 3.9 533 290878 36.89 27.62 49.2 40.26 3 3.9 953.6 290878 63.5 51.95 80.03 80.03 2 3.9 1244.9 290878 75.35 75.35 104

9、.5 104.5 1 4.9 1420.8 264522 81.54 134.2 134.7 164.6 各层梁端弯矩计算 层次 边跨梁 中跨梁 Mi左 Mi右 Mi左 Mi右 4 36.89 36.89 24.84 23.31 3 91.12 91.12 61.03 56.89 2 127.3 127.3 94.68 87.43 1 156.9 156.9 121.57 113.03 乞层梁端剪力计算 层次 边跨Vb 中跨Vb 4 9.28 17.25 3 22.99 4137 2 33.53 62.52 1 42.37 81.78 注：Vb=（Mb 左+Mb 右）/I 各柱轴力计算 层次

10、边柱 中柱 4 13.5 23.31 3 91.12 56.89 2 127.3 87.13 1 156.9 113.03 注：各柱轴力为相应层及以上层梁端剪力代数和。弯矩图、剪力图、轴力图分别如下：/Tuuficn 华 lil 问區“=U1人 NHi-2t=iqA|吃=2血 I-昭凶4胡人*|iH22=C1A 昭663S=馆/计 N 徊 N6=MA N疼&=旳人f N 比<=eq N疾29=3吋 NHS37l=M/J L ,-、L fe fe 9.28 7.97 轴力图 6 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算（1）风荷载标准值计算 B=6.6m 0=0.35kN/m?k=P z U

11、 s U z(o(hi+hj)B/2 离地髙度Z P Z Hz U S hi hj 16.05 1.16 1.0 1.3 3.9 1.8 10.83 12.15 1.06 1.0 1.3 3.9 3.9 1334 8.25 1.0 1.0 1.3 3.9 3.9 12.78 4.35 1.0 1.0 1.3 4.35 3.9 13.51 （2）风荷载作用下各层柱端剪力和弯矩计算 层 次 hi Vi LDi 边柱 Dij Vij y Mij 上端弯 矩 Mij 下端 弯矩 4 3.9 10.83 43078 9026 2.27 1.67 5.06 3.79 3 3.9 24.17 43078 9

12、026 5.06 1.755 10.85 8.88 2 3.9 36.95 43078 9026 7.74 1.95 15.09 15.09 1 4.9 50.46 43078 8636 11.26 3.048 20.86 34.32 续表 中柱 Dij Vij y Mij 上端弯 矩 Mij 下端弯 矩 12513 3.14 1.755 6.735 5.51 12513 7.01 1.95 13.67 13.67 12513 10.72 1.95 21.9 20.9 10715 13.98 2.695 30.82 37.67 32.27 r-*-65.8 J一 108.17 J 7777 2

13、6.35 55.3+94.75 （4）风荷载作用下各层梁端弯矩计算 层次 边跨梁 中跨梁 Mi左 Mi右 Mi左 4 5.06 3.415 3.32 3 14.64 9.74 9.74 2 23.97 17.55 17.55 1 35.95 26.25 26.25（5）风荷载作用下各层梁端剪力讣算 层次 边跨Vb 中跨Vb 4 1.27 4.98 3 3.64 10.12 2 6.21 15.48 1 9.31 17.8（6）风荷载作用下 0 柱轴力计算 层次 边柱 中柱 4 1.27 3.71 3 4.91 10.25 2 11.12 17.27 1 20.43 25.76（7）弯矩图、剪力

14、图、轴力图分别如下:门I 弯矩图 7 竖向荷载作用下框架结构内力计算(1)荷载计算 a=l-2X0.3752+0.375、=0.771 1 恒载计算 对于23层，考虑内墙自重及外墙(扣除窗洞自重)梁自重 bXh=250X600 bXh二250X450 bXh=200X450 3.465 kN/m 2.43 kN/m 1.988 kN/m 剪力图 1.27 4.91 11.12 20.43 3.71 10.25 17.27 2S.76 轴力图 b X h=200 X 400 1.704 kN/m A-B梁传递到a轴的力 Fl=6.6 X 1.988 X1/4+1/2 X 6.6 X 6.57=2

15、4.96 kN 则 F=2X24.96=49.9 KN 梁传递到a轴的力 1/2F=3.465 X 3.6+3.6X 5/8 X 1.8 X 4.2=29.48 KN 则 F=2X29.48=58.97 KN B-C传递到b柱的力 F=2 X(3X 2.43 X1/4+1/2 X 2.7 X 7.09/2)=13.22KN 梁传递到b的荷载 F=2X(3.465X36+36X5/8X 1.8X4.2+3.6X(1-2X0.2732+0.273,)X1.8X4.2)=106.96KN AB梁CF梁 6.07+3.465+13.17=22.7 KN/m 则a柱499+5897+478=i5667

16、KN b 柱 100.96+13.22+65.4=179.58 KN B-C 梁，7.09+2.43=9.52 kN/m 对于顶层，考虑女儿墙作用。梁自重 bXh=250X600 bXh=250X450 bXh=200X450 bXh=200X400 AB梁传递到a轴的力 F=2 X(6.6 X 1.874 X 1/4+1/2 X 6.6 X 8.735+16.2)=80.02KN 梁传递到a轴的力 F=2X(3.6 X 3.327+3.6 X 5/8 X 1.8 X 5.57)+16.2=85.27KN B-C梁传递到b柱的力 F=2 X(2.7 X 2.28 X 1/4+2.7/2 X 9

17、.4/2)=13.5KN 梁传递到b轴的力 F=2 X(3.327 X 3.6+3.6 X 5/8 X 1.8 X 5.57+3.6 X 0.771 X 1.8 X 5.5)=118.9KN A-B 梁CF 梁 3.327+17.47=20.8KN/m b 柱 80.02+85.27=165.29KN b 柱 13.5+118.9+2.09 X(3.9X(3.6+3.6)=189.9KN B-C梁 2.28+9.4=11.68 KN/m 2活载计算 A-B梁传递到a轴的力 F=6.6/2 X6.27=20.7KN 梁传递到a轴的力 F=5/8 X 3.6 X1.8X2X 2=16.2KN B-

18、C梁传递到b柱的力 F=5/8 X 2.7/2 X2X2.7X 2.5=11.4KN 梁传递到b轴的力 F=3.6 X 2.5 X 1.8 X 0.771 X 2+16.2+20.7=56.8KN 3.327 kN/m 2.28 kN/m 1.874 kN/m 1.59 kN/m B 柱 56.8+11.4=68.2KN A 柱 20.7+16.2=36.9KN A-B 梁C-F 梁 6.27KN/m B-C 梁 4.22KN/m 顶层 A-B梁传递到a轴的力 F=0.5 X 1.8 X 0.771 X2X 3.3=5.17KN 梁传递到a轴的力 F=5/8 X 3.6 X1.8X2X 05

19、二4.05KN B-C梁传递到b柱的力 F=5/8 X 2.7/2 X2X2.7X 0.5=2.28KN 梁传递到b轴的力 F二3.6 X 0.5 X 1.8 X 0.771 X 2+5.17+4.05=14.2KN 则 B 柱 16.48KN A 柱 9.22KN A-B 梁CF 梁 1.57 KN/m BC 梁 0.53KN/m 则有竖向荷载作用下荷载分布图如下：恒载(活载)165.30.22)189.9(16.43)AAAAAA八AA/.67(36.9)L79.：)8C68.c 22.7&.27)/（4）内力计算，以弯矩二次分配法计算。梁柱相对线刚度计算 层 边跨 中跨 次 边柱 梁 中

20、柱 0.8(1.57)/11.68 156 M/67C36.9)32.7(6.27)179.5)868.a/9.52.67(36.9)/22.7(6.27)179；)868.E 15)|V 7777 7777 7777 AAnn L?nn I,UUbP 4 062 0.97 1.0 0.97 3 062 0.97 1.0 0.97 2 062 0.97 1.0 0.97 1 0.76 0.97 1.0 0.97 竖向恒载作用下的弯矩二次分配:上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.39 0.61 0.464 0.297 0.239 16.53-75.5 75.5-18.5 -7.10 2

21、2.3 36.67-23.1 -14.8 T2 9.35 11.56 18.34 -6.725 -0.86-1.35-5.39 -3.45-2.775 33.79-51.74 65.35 -24.98-21.88 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.28 0.28 0.44 0.358 0.229 0.229 0.184 15.67-82.4 82.4-17.9 -5.78 18.7 18.7 29.33-21.0 T3.45-13.45-10.82 11.15 9.34-10 5 14.66-7.4-6.725 -2.8-2.8-4.4-0.2-0.123-0.123-0.089

22、27.05 25.24-67.97 75.86-20.97-20.3-16.69 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.28 0.28 0.44 0.358 0.229 0.229 0.184 15.67-82.4 82.4-17.9 -5.78 18.68 68 29.37-21.0 T3.45-13.45-10.82 9.35 8.165-10.5 14.685-6.725-5.85 -1.96-1.96-3.095-0.755-0.48-0.48-0.395 26.07 24.88 66.62 75.33-20.66-19.78-16.995 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱

23、右梁 0.26 0.32 0.42 0.31 0.217 0.267 0.176 19.6-82.4 82.4-22.4 -5.78 16.33 20.1 26.37-18.4-11.7-14.5-9.62 9.34 -9.2 13.185-6.725 -0.0364-0.045-0.059-2.2-1.405-1.725-1.137 25.63 20.06-65.29 74.98 T9.83-16.225-16.54 10.03 -8 11 竖向活载作用下的弯矩二次分配：上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.39 0.61 0.464 0.297 0.239 0.922-5.7 5.

24、7 T.65 -0.322 1.86 2.918-1.73 -1.11 T.938 2.67-0.865 1.46 -1 53 -0.7-1.105 0.03 0.02 0.02 3.83-4.75 5.46 -2.62-2 24 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.28 0.28 0.44 0.358 0.229 0.229 0.184 3.69-22.76 22.76-6 82 -2 56 5.34 5.34 8.39-4.8-3.06-3.06-2 46 0.93 2.67-2.4 4.2-0.77-1 53 -0.336-0.336-0.528-0.68-0.435-0.43

25、5-0 35 5.934 7.674-17.3 21.48-4.265-5.025-5.37 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.28 0.28 0.44 0.358 0.229 0.229 0.184 3.69-22.76 22.76-6.82 -2 56 5.34 5.34 8.39-4.8-3.06-3.06-2.46 2.67 2.36-2.4 4.2-0.77-1.27 -0.736-0.736-1.158-0.77-0.5-0.5 T.39 7.274 7.574-17.9 21.39-4 33-4.83-6.41 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0.26 0.

26、32 0.42 0.31 0.217 0.267 0.176 4 6125-22.76 22.76-&52 -2 56 4.72 5.81 7.62-3.97-2 53-3.12-2 06 2.67 -1.985 3.81-1.53 -0.18-0.22-0.27-0.77-0.49-0.62-0.4 7.21 5.59-17.4 21.83-4 55-3.74-5 02 2.795 -1.87 恒载下简支梁跨中弯矩 边跨 中跨 顶层 144.64 11.70 标准层 166.78 8.61 活载下简支梁跨中弯矩 边跨 中跨 顶层 10.69 0.82 标准层 42.77 4.10 恒载（活载

27、）调幅后梁端及跨中弯矩考虑条幅系数为085 层 次 A轴右梁 B轴左梁 B轴右梁 边跨跨中 中间跨跨 中 4-43.98(404)55.55：4.64)18.60(-1.90)57.96(6.09)-18.6(-1.90)3-53.77(-14.70)64.48(18.26)14.19(-4.56)54.76(15.93)-14.19(-4.56)2-56.63(-15.21)64.03(18.18)-14.45(-5.45)55.9(15.67)-14.45(-5.45)1-55.50(-14.71)63.73(18.56)-14.06 4.26；56.53:15.7；-14.06(-4.2

28、6)恒，活荷载下框架梁和柱弯矩图:恒载下梁端剪力计算,边跨L=6.6m,中跨L=27m 层次 简支梁 边框 简支梁 中跨 Vo V左 V右 Vo V左 V右 4 68.64 66.58 70.7 15.77 18.6 18.6 3 74.91 73.71 76.11 12.85 14.19 14.19 2 73.59 76.23 1 73.44 76.38 活载下梁端剪力计算 层次 简支梁端 边框 简支梁端 中跨 Vo V左 V右 Vo V左 V右 4 5.18 5.07 5.29 0.72 1.90 1.90 3 20.69 20.06 21.32 5.7 5.70 5.70 2 20.16

29、 21.22 1 20.02 21.36 恒,活载下框架剪力图:A Ann 恒载作用下柱轴力、剪力表 层次 A轴 B轴 轴力F 剪力V 轴力F 剪力V .柱顶 柱底 柱顶 柱底 4 233.94 256.05 8.66 274.67 296.8 6.41 3 487.6 509.71 13.41 564.14 586.24 10.58 2 741.3 763.4 13.06 853.6 875.7 10.37 1 920.07 954.03 9.32 1143.04 1165.14 7.36 活载下柱轴力、轴力表 层次 A轴 B轴 轴力F 剪力V 轴力F 剪力V 柱顶 柱底 柱顶 柱底 4 14.4 14.4 0.98 22.4 22.4 0.67 3 71.99 71.99 3.49 117 117 2.38 2 129.58 129.58 3.81 211.6 211.6 2.35 1 187.2 187.2 2.61 306.2 306.2 1.69 恒，活荷载下柱轴力图:活载 恒活载作用下柱的剪力图恒载 14.4 71.99 129.58 LS7.2 /内力组合和截而尺寸设计见附表