設(shè)計計算例題

1、說明：此計算例題只是一個例子，本次設(shè)計抗震部分是不需要計算的，只需按構(gòu)造要求設(shè)置即可（1）建設(shè)地點：南方某市（2）場地面積：50m×55m（3）總建筑面積：約4500（允許偏差10%）（4）抗震設(shè)防烈度：7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第一組（5）基本風壓：0.4 KN/m2，基本雪壓：0.45 KN/m2（6）地面粗糙度：B類，類場地（7）地震資料：地震承載力標準值為220 KN/m2，未見地下水，不考慮凍土深度（8）建筑安全等級：級（9）設(shè)計標高：室內(nèi)設(shè)計標高，室內(nèi)外高差600mm（10）樓面做法：20mm厚水泥砂漿找平，5mm厚1：2水泥砂漿加107膠水著色

2、粉面層，現(xiàn)澆混凝土樓板，底面為15mm厚紙筋灰抹底，涂2道（11）屋面做法：現(xiàn)澆樓板上鋪珍珠膨脹巖保護層100mm厚，現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，20mm厚1：2水泥砂漿找平，15mm厚紙筋灰抹底，三氈四油防水層（12）門窗做法：全部采用木門，窗戶為鋁合金制作2 結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)計算簡圖的確定2.1 結(jié)構(gòu)的平面布置本次方案采用橫向布置，橫向承重，即：框架主梁沿橫向布置，橫向框架為主，要承重框架，主梁和柱可形成橫向框架，橫向抗倒剛度大，各榀橫向框架間由縱向的次梁相連，即建筑物的整體性較好。結(jié)構(gòu)的平面布置圖如下：構(gòu)件截面尺寸的初定梁的截面尺寸應(yīng)滿足承載力、剛度及延性要求。截面高度一般取梁跨度l的1/121/

3、8，當梁的負載面積較大或荷載較大時，宜取上限值。為防止梁產(chǎn)生剪切脆性破壞，梁的凈跨與截面高度之比不宜小于4。梁的截面寬度可取1/31/2梁高，同時不小于1/2柱寬，且不應(yīng)小于250mm。（1）框架梁1-3柱網(wǎng)：4-16柱網(wǎng)：在抗震設(shè)計中，縱向框架梁截面高度不宜小于，故其截面高度選擇合理。慣性矩的計算（2）框架柱取底層H=3300+600+600=4500mm(H=第一層層高+室內(nèi)外高差+基礎(chǔ)頂至室外地坪高度)初選柱截面尺寸：b678ABCE（3）板厚填充墻采用240mm厚的粘土空心磚砌筑。門為木門，窗為鋁合金。樓蓋及屋蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)要求：板跨l=3600,板厚hl/40=90

4、mm.取h=100mm。屋面、樓面均取100mm。結(jié)構(gòu)計算簡圖如下圖所示，取出有代表性的一榀中間橫向框架作為計算單元，如右圖所示 構(gòu)件截面彎曲剛度的計算假定梁的截面慣性矩I沿軸線不變，本設(shè)計采用現(xiàn)澆樓蓋，中框架取I=2 邊框架取I=1.5（為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）邊跨梁i=中跨梁i=上部柱i=底層柱i=以邊跨梁i= 為基準值1，算得梁柱的相對線剛度標于圖中2.2 結(jié)構(gòu)計算簡圖的確定 結(jié)構(gòu)計算簡圖3 荷載計算3.1 恒荷載計算選取結(jié)構(gòu)平面圖中第7軸線處框架作出具體計算。（1）屋面框架梁線荷載標準值（不上人）100mm厚珍珠膨脹巖保溫層 0.1×7=0.7KN/m2 100m

5、m厚鋼筋凝土樓板 0.1×25=2.520mm厚1:2.5水泥砂漿找平層 0.02×20=0.4KN/15mm厚紙筋灰抹底 0.015×16=0.24三氈四油防水層 0.4_ 屋面恒荷載： 4.24邊跨框架梁自重 0.25×0.5×25=3.125 KN/m 梁側(cè)粉刷 2×（0.5-0.1）×0.02×17=0.272 KN/m 小計3.397 KN/m中跨框架梁自重 0.25×0.3×25=1.875 KN/m 梁側(cè)粉刷 2×（0.3-0.1）×0.02×17=0

6、.136 KN/m 小計2.011 KN/m因此作用在頂層框架梁上的線荷載為：=4.24×3.6+3.397=18.661 KN/m=4.24×1.8+2.011=9.643 KN/m（2）樓面框架梁線荷載標準值20mm厚水泥砂漿找平層 0.025×20=0.50KN/m2 5mm厚1：2水泥砂漿加107膠水著色粉面層 100mm厚鋼筋混凝土樓板 0.1×25=2.515mm厚紙筋灰抹底 0.015×16=0.24_樓面恒荷載： 3.24邊跨框架梁及梁側(cè)粉刷 3.397邊跨填充墻自重 0.25×（3-0.5）×5.5=3.4

7、38墻面粉刷2×0.02×（3-0.5）×17=1.7KN/m中跨框架梁及梁側(cè)粉刷 2.011 KN/m因此作用在中間層框架梁上的線荷載為：=3.24×3.6+3.397+3.438+1.7=20.199 KN/m=3.24×1.8+2.011=7.843KN/m =31.28×0.075=2.34 KN*M 3.6×1.5×0.4=2.16KN窗下墻體自重 1×（3.6-0.4）×0.24×5.5=4.22KN粉刷 2×0.02×1×（3.6-0.4）=

8、0.13KN框架柱自重 0.4×0.4×3×25=12KN粉刷 0.4×4×3×0.02×17=1.63KN 小計13.63 KN中間層邊節(jié)點集中荷載 =41.67 KN梁柱軸線偏心e=75mm, =41.67×0.075=3.13 KN*M 0.5×（3.6+3.6-1.8）×0.9×3.24=7.87KN 0.5×3.6×1.8×3.24=10.50KN 中間層中節(jié)點集中荷載 =53.12 KN梁柱軸線偏心e=75mm, =53.12×0.0

9、75=3.98KN*M（5）橫荷載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖3.2 活荷載計算（1）屋面（不上人）活荷載標準值：0.5 KN/m2 ，雪壓0.45 KN/m2與屋面活荷載不同時組合，取最大值=0.5×3.6=1.8 KN/m=0.5×1.8=0.9 KN/m=0.5×3.6×0.5×3.6×0.5=1.62 KN=0.5×（3.6+3.6-1.8）×0.9×0.5+1.62=2.84 KN=1.62×0.075=0.12 KN*M =2.84×0.075=0.213 KN*M（2）樓面活荷載

10、標準值：辦公室2.0 KN/m2 ， 走廊2.5 KN/m2=2×3.6=7.2KN/m=2.5×1.8=4.5 KN/m=0.5×3.6×0.5×3.6×2=6.48 KN=0.5×（3.6+3.6-1.8）×0.9×2.5+0.5×3.6×0.5×3.6×2=12.56KN=6.48×0.075=0.49KN*M =12.56×0.075=0.94 KN*M3.3 風荷載計算基本風壓=0.4 KN/m2風震系數(shù)，因房屋高度小于30m,所以=1

11、.0風載體形系數(shù)=0.8-（-0.5）=1.3風壓高度系數(shù)。按B類地區(qū)，查規(guī)范得表離地面高度51015201.001.001.141.25層次z(m)(KN/)A()51.01.315.91.160.3515.849.541.01.312.91.080.3519.811.0931.01.39.91.00.3519.810.321.01.36.91.00.3519.810.311.01.33.91.00.3523.7212.4等效節(jié)點集中風荷載作用圖如下：風荷載作用下的側(cè)移驗算取剛度折減系數(shù)=0.85，用（層間側(cè)移）和（總側(cè)移）驗算，層間及總側(cè)移見下表。D=12, (C30砼)位置限值5層9.5

12、0.2521/119051/5004層20.590.5461/54943層30.890.8191/36632層41.191.0931/27451層53.591.4201/3169頂點位移1/39951/650（各層的相對位移均小于1/500，頂點的相對位移小于1/650，側(cè)移均滿足要求。）3.4 各樓層重力荷載代表值采用蒸壓粉煤灰加砌砼砌塊，自重取5.5女兒墻高900mm門：M1,900×2100窗：C1,3200×1500計算地震作用時，建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標準值和可變荷載組合值之和可變荷載種類組合值系數(shù)雪荷載0.5屋面活荷載不計入按實際情況計算的屋面

13、活荷載1.0按等效均布荷載計算的樓面活荷載藏書庫，檔案庫0.8其他民用建筑0.5頂層：屋面板自重 3.6×12×13.8×4.24=2527.7KN橫向框架梁自重 （3.397×6×2+2.011×1.8）×13=576.99 KN縱向框架梁自重 （0.25×0.5+0.25×0.3）×2×43.2×25=432 KN 粉刷 0.02×2×（0.4+0.2）×2×43.2×17=35.3 KN框架柱自重 13.63×

14、0.5×4×13=354.38 KN女兒墻自重 0.9×0.24×（43.2+13.8）×2×5.5+0.9×0.04×（43.2+13.8）×2×17=205.2 KN窗自重 3.2×1.5×24×0.4×0.5=38.04 KN門自重 0.9×2.1×23×0.2×0.5=4.35 KN砌體重415軸 0.5×0.24×（3-0.5）×12×5.5+0.02×2&

15、#215;（3.5-0.5）×12×17=30 KN16軸 30+0.5×1.2×1.5×0.4=30.36 KNB,C軸 0.5×0.24×2.7×43.2×5.5=76.98 KN=2527.7+576.99+432+35.3+354.38+205.2+38.04+4.35+30×12+30.36+76.98×2=4718.28 KN標準層：樓板自重 3.6×12×13.8×3.24=1931.56KN橫向框架梁自重 576.99 KN縱向框架梁自重及

16、粉刷 467.3KN框架柱自重 13.63×4×13=708.76KN窗自重 38.04×2=76.08 KN門自重 4.35×2=8.7 KN砌體重415軸 30×2=60 KN16軸 30.36×2=60.72 KNA,E軸 0.24×1.0×43.2×5.5+0.04×1.0×43.2×17=86.4KNB,C軸0.24×2.7×43.2×5.5+0.04×2.7×43.2×17-0.24×0.9&#

17、215;2.1×5.5×12=203.34KN=1931.56+576.99+467.3+708.76+76.08+8.7+6×12+60.72+86.4×2+203.34×2+0.5×1231.2=4745.19KN底層：樓板自重 1931.56KN橫向框架梁自重 576.99 KN縱向框架梁自重及粉刷 467.3KN框架柱自重 0.4×0.4×（3+4.5）/2×25×4×13+0.4×4×（3+4.5）/2×0.0217413=886.08KN砌體重

18、415軸 30+0.5×0.24×（3.3-0.5）×12×5.5=52.18KN16軸 30.36+0.2×0.24×（3.3-0.5）×12×5.5+1.4×1.8×0.4=53.54KNA,E軸 86.4KNB,C軸 =203.34KN活荷載 1231.2 KN=1931.56+576.99+467.3+886.08+52.18×12+53.54+86.4×2+203.34×2+0.5×1231.2=5736.71KN=4718.28+4745.19

19、×3+5736.71=24690.56 KN3.5 水平地震作用下的框架側(cè)移驗算（1） 橫梁線剛度AB跨：BC跨：（2） 柱的線剛度上部柱：底層柱：（3） 框架柱的側(cè)移剛度D值表2-4 D值的計算表2260.920.318800577200261.80.471340014.5261.370.554630269360262.680.685730（4） 框架自振周期的計算 T=1.7，框架結(jié)構(gòu)的=0.60.7，取=0.65，此公式為按頂點位移法求結(jié)構(gòu)體系基本周期的近似方法。（5） 水平地震作用標準值和位移的計算多遇地震作用下，設(shè)防烈度為7度，查規(guī)范GB50011-2001，水平地震影響系

20、數(shù)最大值=0.08，類場地，設(shè)計地震分組為第二組，特征周期值=0.35S,設(shè)計基本地震加速度為0.1g。本建筑中結(jié)構(gòu)高度不超過40m,質(zhì)量和高度沿高度分布比較均勻，變形以剪切型為主，故可用底部剪力法計算水平地震作用。除有專門規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05，地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)=1.0。層間側(cè)移577200577200577200577200269360T=1.7S結(jié)構(gòu)總水平地震作用標準值：T5, =0.062=0.062×0.85×24690.56=1301.19KNT=0.461S1.4=0.49S，故不考慮頂部附加地震作用-層間側(cè)移表2-6 水平地震標準

21、值計算表位置Vi(KN)5層16.5400.77400.775772000.00071/42864層13.5329.20729.975772000.0011/30003層10.5256.33986.35772000.0021/15002層7.5183.471169.775772000.0021/15001層4.5132.721302.492693600.0051/90024690.5（6）水平地震作用下橫向框架的內(nèi)力計算框架柱剪力標準值柱樓層層高Vi(KN)(KN)邊柱53.0400.7788005772000.0156.0143.0729.9788005772000.01510.9533.0

22、986.388005772000.01514.7923.01169.7788005772000.01517.5514.51302.4946302693600.01722.14中柱53.0400.77134005772000.0239.2243.0729.97134005772000.02316.7933.0986.3134005772000.02322.6823.01169.77134005772000.02316.9014.51302.4957302693600.02127.35用結(jié)構(gòu)力學求解器計算一榀框架上的水平地震作用求一榀框架的重力荷載代表值a,頂層：屋面板自重 3.6×13

23、.8×4.24=210.64KN橫向框架梁自重 3.397×6×2+2.011×1.8=44.38KN縱向框架梁自重 0.25×（0.5+0.3）×3.6×25×2+0.04×（0.5+0.3）×3.6×17×2=39.92KN框架柱自重 13.63×0.5×4=27.26KN女兒墻自重 0.9×0.24×3.6×2×5.5+0.9×0.04×3.6×2×17=12.96KN窗

24、自重 3.2×1.5×2×0.4×0.5=1.92KN門自重 0.9×2.1×2×0.2×0.5=0.38KN砌體重 7.2×2.7×0.24×2×5.5+0.04×2.7×7.2×2×17-2×0.9×2.1×0.2×5.5=72.77 KN=410.23KNB,標準層：樓板自重 3.6×13.8×3.24=158.98KN橫向框架梁自重 44.38KN縱向框架梁自重 39.

25、92KN框架柱自重 13.63×4=54.52KN窗自重 1.92×2=3.84KN門自重 0.38×2=0.76KN砌體重7軸 0.24×2.5×12×5.5+0.04×2.5×12×17=60KNA,E軸 0.24×1.0×3.6×5.5+0.04×1.0×3.6×17=7.2KNB,C軸(0.24×3.0×3.6-0.9×2.1×0.24)×5.5+0.04×3.0×3.

26、6×17=19.11KN=414.96KN底層：樓板自重 158.98KN橫向框架梁自重 44.38KN縱向框架梁自重及粉刷 39.92KN框架柱自重 13.63/3×（3+4.5）/2×4=68.15KN窗自重 3.84KN門自重 0.76KN砌體重7軸 0.24×2.8×12×5.5+0.04×2.8×12×17=67.2KNA,E軸 7.2KNB,C軸(0.24×3.3×3.6-0.9×2.1×0.24)×5.5+0.04×3.3×

27、;3.6×17=21.27KN=440.17 KNT=0.461, =0.35, T5=0.062, T=0.461<1.4=0.49, 不考慮頂部附加地震作用=0.062×0.85×（410.23+414.96×3+440.17）=47.18 KN 一榀框架上水平地震作用計算值層次516.5410.236768.800.31014.63413.5414.965601.960.25712.13310.5414.964357.080.2009.4427.5414.963112.200.1436.7514.5440.171980.770.0914.29

28、4 內(nèi)力計算 內(nèi)力計算用結(jié)構(gòu)力學求解器完成，內(nèi)力表附后。 5 內(nèi)力組合考慮地震作用，內(nèi)力組合有四種方式：一，1.2恒載+1.4活載 1.35恒載+0.7×1.4活載二，1.2恒載+1.4風載三，1.2恒載+0.9×（1.4活載+1.4風載）四，1.2×（恒載+0.5活載）+1.3地震荷載5.1 框架梁的內(nèi)力組合5.2 框架梁的控制截面處彎矩設(shè)計值和剪力調(diào)整值5.3 框架柱的內(nèi)力組合5.4 框架柱的控制截面處彎矩設(shè)計值和剪力調(diào)整值6 框架梁柱配筋計算框架梁正截面承載力計算以第一層AB跨梁為例，說明計算方法和過程AB跨中：500-40=460mm,b=250mm=0.

29、083,取=0.002=0.002×250×500=250A支座截面：=0.122B支座截面：因計算彎矩與A支座接近，配筋取與A支座相同。其他層梁的配筋計算結(jié)果如表所示框架梁斜截面承載力計算以一層AB跨為例：V=109.81KN=0.25×1.0×14.3×250×460=411KN故截面尺寸滿足要求0按構(gòu)造要求配筋，取雙肢箍8200 ，加密區(qū)8100，架立筋選用214是根據(jù)GB50011-2001表查得的承載力抗震調(diào)整系數(shù)驗算配筋率，滿足要求。其他梁的斜截面承載力配筋計算表如下： 框架柱正截面承載力計算軸壓比驗算：底層柱，=554.

30、53KN，則軸壓比=0.241.05，滿足要求。截面尺寸復(fù)核： =0.25×1.0×14.3×250×460=411.25KN ,取,外柱配筋計算：表中： 內(nèi)柱配筋計算：框架柱抗剪承載力計算以底層外柱為例：，=0.3×14.3×400×400=686.4 <765.01 KN,取N=686.41>V,按構(gòu)造配筋。箍筋選用：加密區(qū)8100，角柱采用四肢箍，其余各柱采用雙肢箍，其余部分8200雙肢箍?？蚣苤牧芽p驗算對于=198mm,根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)計算規(guī)范要求?？梢圆槐剡M行驗算。只有頂層需要進行驗算其中，=2.1，c

31、=30mm。16z=0.87-0.12(1-),=330.38+200-38=492.38mmz=0.87-0.12××360=290.11160.68+11.52+0.6×1.56+0.7×7.97=178.72KN=0.22mm<0.3mm 滿足要求。9 基礎(chǔ)計算及配筋9.1基礎(chǔ)內(nèi)力組合值計算外柱基礎(chǔ) 1 標準組合：框架柱傳來6.42+2.35+0.6×30.97+0.7×27.38=46.52KN*M496.05+118.48+0.6×16.24+0.7×17.83=636.76KN 4.28+1.56+0.6×11.8+0.7×10.32=20.14KN地基梁自重=0.25×0.5×25=3.125KN*M地基梁上墻體及粉刷=0.24×（3.3-0.5）×5.5+0.04×（3.3-0.5）×17=5.6KN/M=（3.125+5.6）×6÷2=26.18KN =（3.125+5.6