7框架结构-经典通用工程施工资料.doc

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1、本科毕业设计 4 框架的计算4 框架的计算4.1 框架计算简图的确定 框架的计算单元如图4.1所示，取轴上的一榀框架计算。假定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层楼面，基顶标高根据地质条件，室内外高差，定为450mm+500mm=0.950m。二层楼面标高为3.600m，故底层柱高为4.55m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高）。由此绘出框架的计算简图如图4.1.2所示。 图4.1 框架计算单元 荷载传递示意图 图4.1.2 框架计算简图4.2梁柱线刚度计算在框架结构中，现浇楼板的楼可以作为梁的有

2、效翼缘，增大梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取I=2 Io（Io为梁的截面惯性矩） 梁采用C30混凝土，。由于左跨梁右跨梁：i边梁EI/L=中跨梁：i中跨梁EI/L=底层柱：（AD轴）i底柱EI/L=其余各层柱：（AD轴）i余柱：EI/L=令i余柱1.0,则其余各杆件的相对线刚度为：i边梁i中跨梁i底柱则梁柱的相对线刚度如图4.1.2所示：4.3 荷载的确定（标准值）4.3.1 恒载（1） 屋面 30mm厚C20细石砼防水 三毡四油铺小石子 15mm厚水泥砂浆找平层 15mm厚水泥砂浆找平层 40mm厚水泥石灰焦渣砂浆

3、3找平 10厚矿渣水泥 水泥蛭石保温层（平均厚度） 厚钢筋混泥土板 厚石灰水泥砂浆抹底 合计 （2）各层走廊楼面水磨石楼面10面层，20水泥砂浆打底素水泥砂浆结合层一道 100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m252.5KN/10厚混合砂浆 0.01m170.17KN/合计 3.32KN/（3）标准层楼面大理石面层，水泥砂浆擦缝30厚1：3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥水泥浆结合层一道 1.16KN/100厚现浇钢筋混凝土板 0.1m252.5KN/10厚混合砂浆 0.01m170.17KN/合计 3.83 KN/（4）梁自重边横梁，纵梁 bh=300600梁自重 2.50.3m(0.6m-0.1m

4、)=3.75 KN/m抹灰层10厚混合砂浆 0.01m(0.6m-0.1m)2+0.25m17=0.221KN/m合计 3.97 KN/m中横梁 bh=250450梁自重 25 0.25m(0.45m-0.1m)=2.1875KN/m抹灰层10厚混合砂浆 0.01m(0.45m-0.1m)2+0.25m17=0.1615 KN/m合计 2.35 KN/m次梁 bh=250400梁自重 250.25m(0.4m-0.1m)=2.188KN/m抹灰层10厚混合砂浆 0.01m(0.4m-0.1m)2+0.25m17=0.1445 KN/m合计 2.33 KN/m基础梁 bh=250400梁自重 2

5、5 0.25m0.4m=2.5KN/m合计 2.5KN/m（5）柱自重柱 bh=250400柱自重 25 0.6m0.6m=9KN/m抹灰层10厚混合砂浆 0.01m0.6m417=0.408 KN/m合计 9.41KN/m构造柱 bh=240240柱自重 25 0.24m0.24m=1.44KN/m抹灰层10厚混合砂浆： 0.01m0.24m217=0.0816 KN/m合计 1.5KN/m（6）外墙自重：标准层 墙 0.23.05.0KN/m3=3.0KN/m 水泥粉刷内墙面 （3.0-1.8）0.36KN/m2=0.432KN/m 铝合金窗 0.35KN/m21.8=0.63KN/m 水

6、刷石外墙面 （3.6-1.8）0.5KN/m2=0.9KN/m 合计 4.96KN/m底层纵墙 （4.55m-1.8m-0.6m-0.5m）0.2m18=5.94KN/m铝合金窗 0.35 KN/1.8m=0.63 KN/m水刷石外墙面 （3.6m-1.8m）0.5 KN/=0.9 KN/m石灰粗沙刷外墙面 （3.6m-1.8m）0.36 KN/=0.648KN/m合计 8.12KN/（7）内墙自重标准层纵墙 （3.6m-0.6m）0.2m18=10.8KN/m水泥粉刷内墙面 3.0m0.36 KN/2=2.16 KN/m合计 12.96 KN/m底层纵墙 （4.55m-0.6m）0.2m18

7、=14.22 KN/m水泥粉刷内墙面 3.95m0.36 KN/2=2.84 KN/m合计 17.06 KN/m4.3.2 活载 屋面和楼面活荷载标准值，根据荷载规范查得： 不上人屋面： 0.5KN/m 上人屋面： 2.0KN/m 楼面： 办公室 2.0KN/m 楼梯： 2.5KN/m 走廊、阳台： 2.5KN/m4.4 竖向恒载作用下框架受荷总图 4.4.1竖向恒载作用下框架受荷总图 （1）AB, (CD)轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：3.97KN/mAB, (CD)轴间框架梁均布荷载为：屋 面 梁：恒载梁自重板传荷载17.128 KN/m+3.97

8、 KN/m=21.1 KN/m 活载板传荷载5.625 KN/m楼 面 梁：恒载梁自重板传荷载3.97 KN/m+10.772 KN/m=14.74 KN/m 活载板传荷载5.625 KN/m（2） BC轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：2.35KN/mBC轴间框架梁均布荷载为：屋 面 梁：恒载梁自重板传荷载2.35 KN/m+9.135 KN/m=11.48 KN/m 活载板传荷载3 KN/m楼 面 梁：恒载梁自重板传荷载2.35 KN/m+5.745KN/m=8.09KN/m 活载板传荷载3.75 KN/m（3）A轴柱纵向集中荷载计算： 顶层柱：女儿墙

9、自重：（做法：墙高1100,100的混凝土压顶）顶层柱恒载女儿墙梁自重板传荷载顶层柱活载板传荷载*标准层柱恒载墙自重梁自重板荷载=标准层柱活载板传荷载基础顶面荷载底层外纵墙自重基础自重（4）B柱纵向集中力计算：顶层柱荷载梁自重板传梁荷载顶层柱活载=板传荷载=标准柱恒载=墙梁自重板传荷载标准层活载板传荷载基础顶面恒载=底层外纵墙自重基础自重（5）框架柱自重：柱自重： 底层：1.20.6m0.6m254.55m=49.14KN 其余柱：1.20.6m0.6m253.6m=38.88KN框架在竖向恒载作用下的受荷总图如图4.4.1所示 图4.4.1 恒荷载作用下的受荷总图(均为标准值)单位: 柱上集

10、中荷载为KN 梁上均布荷载为KN/m4.5框架梁柱内力的计算4.5.1框架梁柱弯矩的计算（采用弯矩二次分配） (1)恒载作用下的弯矩计算见图4.5.1 图4.5.1 恒荷载作用下的计算(kN.m) (2)活载作用下的弯矩计算见图4.5.2图4.5.2 活荷载作用下的计算(kN.m) (3)恒载作用下的弯矩图见图4. 图4.5.3 恒荷载作用下的弯矩图 M (kN.m) (4)活载作用下的弯矩图见图4.5.4图4.5.4 活荷载作用下的弯矩图 M (kN.m) (5)恒载作用下的剪力图见图4.5.5 图4.5.5 恒荷载作用下的剪力图 V (kN) (6)活载作用下的剪力图见图4.5.6图4.5

11、.6 活荷载作用下的剪力图 V (kN) (7)恒载作用下的轴力图见图4.5.7 图4.5.7 恒荷载作用下的轴力图 N(kN) (8)活载作用下的轴力图见图4.5.8 图4.5.8 活荷载作用下的轴力图 N(kN) 4.6 风荷载作用下的弯矩计算4.6.1 风荷载标准值的计算 其中垂直与建筑物单位面积上的风荷载标准值 Z高度上的风振系数 取1.0 风荷载体型系数 根据建筑物体型查得=1.3 Z高度处的风压高度变化系数 基本风压 取 0.4kN/m2 B迎风面的宽度 B=6m 因建设地点位于密集建筑群的城市市区，所以地面粗糙度属于C类。 根据各楼层标高，查得代入上失，各楼层标高处的见下表。 表

12、4.6.1 集中 风荷载标准值计算层次离地高度14.550.741.01.30.46.4328.150.741.01.30.47.67311.750.741.01.30.48.34415.350.741.01.30.49.23518.950.841.00.40.411.22622.551.01.01.30.410.76等效节点集中风荷载如图4.6.1： 图4.6.1 4.6.2 风荷载作用下框架的内力计算 所取2轴线框架共有2根中柱，2根边柱，各柱分配到的剪力按以下公式计算。 表4.6.2各层边柱柱端弯矩层y63.610.7663065.0119416.673.3130.60911.2680.

13、293.48.52453.624.18663065.0119416.667.4460.60926.8070.359.3817.42543.635.40363065.0119416.6610.8990.60939.2390.415.6923.54433.644.63263065.0119416.6613.7410.60949.4690.4522.2627.20823.652.97163065.0119416.6616.3090.60958.7120.4526.4232.29113.660.64179332.4219416.6618.670.60967.2130.533.6133.607表4.6.

14、3 各层中柱柱端弯矩及剪力计算层y63.610.7663065.0124231.67884.1340.8214.880.294.46510.4253.624.18663065.0124231.67889.2930.8233.460.3511.7121.7543.635.40363065.0124231.678813.6030.8248.970.419.5929.3833.644.63263065.0124231.678817.1490.8261.740.4527.7833.9623.652.97163065.0124231.678820.3530.8273.270.4532.9740.313.

15、660.64179332.4224231.678823.30.8283.880.541.9441.94表4.6.4 梁端弯矩，剪力及柱轴力层LL边柱N中柱N边中边梁走道梁柱轴力610.8226.2110.8219.4066.76.816.812.45.68-84.9413.08532.9341.0932.9330.41610.5610.6810.682.48.9-78.2412.6442.953.0442.939.62613.7513.9213.922.411.6-67.6810.94354.5568.0854.5550.38617.4917.717.72.414.75-53.938.7926

16、0.0374.9160.0355.43619.2419.4819.482.416.23-36.446.05154.8365.3654.8348.37617.216.9916.992.414.16-17.23.044.6.3风荷载作用下的内力图（梁的弯矩，根据其线刚度进行分配） 图4.6.2风荷载作用下的弯矩图 M(kN.m) 图4.6.3风荷载作用下的剪力、轴力图 V(kN) N(kN) 4.6.5 风荷载作用下框架的侧移验算根据图5-8 等效节点集中荷载 所示的水平荷载由公式(5-13)计算层间剪力，然后根据轴线，框架的层间侧移刚度，按公式(5-14),(5-15)计算各层的层间位移，相对侧

17、移和绝对侧移 表4.6.5风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层610.7610.7663056.010.0150.3491/240000524.18624.18663056.010.0280.3341/28571435.40335.40363056.010.0410.3061/87805344.63244.63263056.010.0510.2651/70588252.97152.97163056.010.0610.2141/59016160.64160.64179332.420.0690.1531/52174由表4.6.5所示，风荷载作用下框架的最大层间位移角远小于1/550,满足规范要求

18、！4.7 水平地震作用计算4.7.1荷载的确定质点重力荷载代表值见下图 图4.7.14.7.2 地震作用的计算a、各层水平地震作用力的确定 根据设计资料，设防烈度为7度，建筑场地类别为类二组，故地震特征周期，基本自振周期按下公式计算 其中为计算结构基本自振周期的结构顶点假想位移，为基本周期考虑非沉重砖墙影响的折减系数，框架常取0.60.7。 表4.7.1 假想位移的计算 层次Gi (KN)VaiDiUiUi61612.4091377.77163056.0115.57253.0151820.2242259.00163056.0125.88237.2441820.2243141.22563056.

19、0135.88211.3631820.2244032.44963056.0146.09175.3821820.2244905.67363056.0156.19129.2911944.265799.99379332.2473.173.1自振周期：计算基本周期T,其中Ut量纲为m，取则有顶部附加地震作用，系数 水平地震影响系数最大值 水平地震影响系数 建筑结构的阻尼比取值 则有 各层水平地震作用力的确定 因为 ，所以考虑顶部附加水平地震作用，其附加地震作用为：所以对于多质点体系，结构底部纵向水平地震作用标准值：附加顶部集中力：各质点横向水平地震作用，各楼层地震剪力及楼层间位移计算表表4.7.2 各

20、质点横向水平地震作用，各楼层地震剪力及楼层间位移计算表层61612.40922.3536037.34124185.763056.010.001751820.22418.9534493.24119304.763056.010.002541820.22415.3527940.4396.4401.163056.010.003231820.22411.7521387.6373.8474.963056.010.003721820.2248.1514834.8251.2526.163056.010.004111944.264.558846.38330.5556.679332.420.0047最大位移发生在

21、第一层，其楼层最大位移与楼层高之比：，小于建筑设计抗震规范（GB500112001）第5.5.1条规定的位移极限值=1/550满足位移要求。b、地震作用下框架柱的弯矩计算（反弯点法）表4.7.3 各层边柱A(D)柱端弯矩及剪力计算层次63.6185.763056.0132.490.6090.3540.9350.7853.6304.763056.0148.850.6090.470.344105.5243.6401.163056.0162.10.6090.45100.6122.9633.6474.963056.0172.240.6090.45117.03143.0423.6526.163056.0

22、179.280.6090.5142.7142.713.6556.679332.4288.960.760.7283.34121.43表4.7.4 各层中柱B(C)柱端弯矩及剪力计算层次y63.6185.763056.0140.550.820.3551.0961.8453.6304.763056.0160.960.820.487.78131.6743.6401.163056.0177.50.820.45125.55153.4533.6474.963056.0190.160.820.45146.06178.5223.6526.163056.0198.940.820.5178.09178.0913.6

23、556.679332.4298.111.0240.7312.48133.92表4.7.5梁端弯矩，剪力及柱轴力的计算层边梁走道梁柱轴力LL边柱中柱650.7845.95641.1515.8915.892.438.24-47.158.915146.45135.79647.0446.9746.972.439.14-94.199.814193.304135.79662.0962.0062.002.451.67-156.2820.233243.642179.23678.2678.1578.152.465.13-235.5433.362259.73225.92683.4183.3083.302.469.42-317.9547.351264.13231.72682.6480.2980.292.466.91-400.5963.08 图4.7.2 地震作用下的弯矩图 M(kN.m)图4.7.3 地震作用下的剪力、轴力图 V(kN) N(kN)39