四層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書實例

1、多層框架設(shè)計實例    某四層框架結(jié)構(gòu)，建筑平面圖、剖面圖如圖1所示，試采用鋼筋混凝土全現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)設(shè)計。    1設(shè)計資料    （1）設(shè)計標高：室內(nèi)設(shè)計標高±0.000相當于絕對標高4.400m，室內(nèi)外高差600mm。    （2）墻身做法：墻身為普通機制磚填充墻，M5水泥砂漿砌筑。內(nèi)粉刷為混合砂漿底，紙筋灰面，厚20mm，“803”內(nèi)墻涂料兩度。外粉刷為1：3水泥砂漿底，厚20mm，馬賽克貼面。  &

2、#160; （3）樓面做法：頂層為20mm厚水泥砂漿找平，5mm厚1：2水泥砂漿加“107”膠水著色粉面層；底層為15mm厚紙筋面石灰抹底，涂料兩度。    （4）屋面做法：現(xiàn)澆樓板上鋪膨脹珍珠巖保溫層（檐口處厚100mm，2%自兩側(cè)檐口向中間找坡），1：2水泥砂漿找平層厚20mm，二氈三油防水層。    （5）門窗做法：門廳處為鋁合金門窗，其它均為木門，鋼窗。    （6）地質(zhì)資料：屬類建筑場地，余略。    （7）基本風(fēng)壓

3、：（地面粗糙度屬B類）。    （8）活荷載：屋面活荷載，辦公樓樓面活荷載，走廊樓面活荷載。圖1 某多層框架平面圖、剖面圖    2鋼筋混凝土框架設(shè)計    （1）結(jié)構(gòu)平面布置如圖2所示，各梁柱截面尺寸確定如下。 圖2 結(jié)構(gòu)平面布置圖     邊跨（AB、CD）梁：取    中跨（BC）梁：取    邊柱（A軸、D軸）連系梁：取 

4、;   中柱（B軸、C軸）連系梁：取    柱截面均為    現(xiàn)澆樓板厚100mm。    結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖3所示。根據(jù)地質(zhì)資料，確定基礎(chǔ)頂面離室外地面為500mm，由此求得底層層高為4.3m。各梁柱構(gòu)件的線剛度經(jīng)計算后列于圖3。其中在求梁截面慣性矩時考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，取（為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）。    邊跨（AB、CD）梁：     &#

5、160;  （其他梁、柱的線剛度計算同上，略）    圖 3 結(jié)構(gòu)計算簡圖    （圖中數(shù)字為線剛度）    （2）荷載計算    1）恒載計算    屋面框架梁線荷載標準值：    20mm厚水泥砂漿找平    100厚140厚（2%找坡）膨脹珍珠巖    

6、100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板    15mm厚紙筋面石灰抹底屋面恒荷載    邊跨（AB、CD）框架梁自重    梁側(cè)粉刷    中跨（BC）框架梁自重    梁側(cè)粉刷    因此，作用在屋頂框架梁上的線荷載為：            

7、60;       樓面框架梁線荷載標準值    荷載計算同上（略），作用在中間層框架上的線荷載為：                    屋面框架節(jié)點集中荷載標準值    邊柱連系梁自重    梁側(cè)粉刷

8、60;   1m高女兒墻自重    墻側(cè)粉刷    連系梁傳來屋面自重     頂層邊節(jié)點集中荷載    中柱連系梁自重    梁側(cè)粉刷    連系梁傳來屋面自重    頂層中節(jié)點集中荷載    樓面框架節(jié)點集中荷載標準值(荷載計算方法同上

9、,具體計算過程略)    中間層邊節(jié)點集中荷載：    中間層中節(jié)點集中荷載：    恒荷載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖4所示：     圖4圖5    2）活荷載計算    活荷載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖5所示。圖中各荷載值計算如下：          

10、;                          3）風(fēng)荷載計算    風(fēng)荷載標準值計算公式為    因結(jié)構(gòu)高度小于30m，可??；對于矩形截面；可查荷載規(guī)范，當查得的時，取。將風(fēng)荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，計算過程如表1所示。表1為一榀框架各

11、層節(jié)點的受風(fēng)面積，計算結(jié)果如圖6所示。     表1風(fēng)荷載計算層次A/Pw/kN11.01.313.41.100.5510.149.6421.01.310.21.010.5512.488.9231.01.37.01.000.5512.488.9241.01.33.81.000.5513.659.76  圖6 風(fēng)荷載作用下的計算簡圖    (3)內(nèi)力計算    1）恒荷載作用下的內(nèi)力計算    恒荷載（豎向荷

12、載）作用下的內(nèi)力計算采用分層法（具體計算過程略），在恒荷載作用下結(jié)構(gòu)的彎矩圖、剪力圖和軸力圖見圖7圖9。  圖7 在恒荷載作用下結(jié)構(gòu)的彎矩圖（單位：）   圖8 在恒荷載作用下結(jié)構(gòu)的剪力圖（單位：kN）圖9 在恒荷載作用下結(jié)構(gòu)的軸力圖（單位：kN）     2）活荷載作用下的內(nèi)力計算    活荷載作用下的內(nèi)力計算也采用分層法，考慮到活荷載分布的最不利組合，各層樓層活荷載布置可能如圖10所示的幾種組合形式。計算結(jié)果見圖10（僅表示出標準層在活荷載作用下的彎矩

13、圖）。圖10標準層在活荷載作用下的彎矩圖     (3)活荷載作用下的內(nèi)力計算    活荷載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖見圖6，內(nèi)力計算采用D值法，計算過程見圖11。風(fēng)荷載作用下框架彎矩圖如圖12所示，框架軸力圖和剪力圖如圖13所示。 剪力各層分配（單位：kN）各柱反彎點及柱端彎矩（單位：kN） 圖11 D值法計算過程 圖12 在風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的彎矩圖（單位：）          &

14、#160;  圖13                                        圖14在風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的剪力圖、軸力圖（單位：kN）  &

15、#160; (4)內(nèi)力組合    根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果，即可進行框架各梁柱各控制截面上的內(nèi)力組合，其中梁的控制截面為梁端、柱邊及跨中。由于對稱性，每層有5個控制截面，即圖14中的1、2、3、4、5號截面，表2給出了第二層梁的內(nèi)力組合過程；柱則分為邊柱和中柱（即A柱、B柱），每個柱每層有兩個控制截面，以圖14中第二層為例，控制截面為3、4號截面。表3給出了二層柱的內(nèi)力組合過程。表2二層梁內(nèi)力組合 表3第二層柱內(nèi)力組合M71.45 kN·mM107.95 kN·mM75.79 kN·mV103.69 kNV108.02 k

16、N    （5）截面計算    1）梁的設(shè)計    以第二層梁AB為例，其最不利的組合內(nèi)力如圖15所示。    正截面強度計算：    梁的截面尺寸為500mmx250mm。    C20時，梁的混凝土保護層最小厚度為30mm。    故設(shè)，則，    。  

17、  對于梁端，不考慮現(xiàn)澆混凝土板的作用。    梁端A：    （滿足要求）    選用316，。    梁端B：計算公式同上，計算過程略。計算結(jié)果：    選用316，。    對于梁中截面，考慮混凝土現(xiàn)澆板翼緣受壓，按T形梁計算。    翼緣計算寬度取   

18、0;屬于第一類型的T形截面。（滿足要求）    選用320，。    斜截面強度計算    取較大設(shè)計剪力V108.02 kN。    驗算截面尺寸            （截面符合要求）    驗算是否需要計算配置箍筋        故需要配置箍筋。若選用8200,        （滿足要求）    配箍率    最小配箍率（滿足要求）    2）柱的設(shè)計    以第二層A軸線柱為例。其最不利組合如圖16所示。    A 4M60.59 kN·m