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文档简介
1、多层框架设计实例 某四层框架结构,建筑平面图、剖面图如图1所示,试采用钢筋混凝土全现浇框架结构设计。 1设计资料 (1)设计标高:室内设计标高±0.000相当于绝对标高4.400m,室内外高差600mm。 (2)墙身做法:墙身为普通机制砖填充墙,M5水泥砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆底,纸筋灰面,厚20mm,“803”内墙涂料两度。外粉刷为1:3水泥砂浆底,厚20mm,马赛克贴面。 &
2、#160; (3)楼面做法:顶层为20mm厚水泥砂浆找平,5mm厚1:2水泥砂浆加“107”胶水着色粉面层;底层为15mm厚纸筋面石灰抹底,涂料两度。 (4)屋面做法:现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层(檐口处厚100mm,2%自两侧檐口向中间找坡),1:2水泥砂浆找平层厚20mm,二毡三油防水层。 (5)门窗做法:门厅处为铝合金门窗,其它均为木门,钢窗。 (6)地质资料:属类建筑场地,余略。 (7)基本风压
3、:(地面粗糙度属B类)。 (8)活荷载:屋面活荷载,办公楼楼面活荷载,走廊楼面活荷载。图1 某多层框架平面图、剖面图 2钢筋混凝土框架设计 (1)结构平面布置如图2所示,各梁柱截面尺寸确定如下。 图2 结构平面布置图 边跨(AB、CD)梁:取 中跨(BC)梁:取 边柱(A轴、D轴)连系梁:取
4、; 中柱(B轴、C轴)连系梁:取 柱截面均为 现浇楼板厚100mm。 结构计算简图如图3所示。根据地质资料,确定基础顶面离室外地面为500mm,由此求得底层层高为4.3m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图3。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用,取(为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。 边跨(AB、CD)梁:
5、160; (其他梁、柱的线刚度计算同上,略) 图 3 结构计算简图 (图中数字为线刚度) (2)荷载计算 1)恒载计算 屋面框架梁线荷载标准值: 20mm厚水泥砂浆找平 100厚140厚(2%找坡)膨胀珍珠岩
6、100厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm厚纸筋面石灰抹底屋面恒荷载 边跨(AB、CD)框架梁自重 梁侧粉刷 中跨(BC)框架梁自重 梁侧粉刷 因此,作用在屋顶框架梁上的线荷载为:
7、60; 楼面框架梁线荷载标准值 荷载计算同上(略),作用在中间层框架上的线荷载为: 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 梁侧粉刷
8、60; 1m高女儿墙自重 墙侧粉刷 连系梁传来屋面自重 顶层边节点集中荷载 中柱连系梁自重 梁侧粉刷 连系梁传来屋面自重 顶层中节点集中荷载 楼面框架节点集中荷载标准值(荷载计算方法同上
9、,具体计算过程略) 中间层边节点集中荷载: 中间层中节点集中荷载: 恒荷载作用下的结构计算简图如图4所示: 图4图5 2)活荷载计算 活荷载作用下的结构计算简图如图5所示。图中各荷载值计算如下:
10、; 3)风荷载计算 风荷载标准值计算公式为 因结构高度小于30m,可取;对于矩形截面;可查荷载规范,当查得的时,取。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载,计算过程如表1所示。表1为一榀框架各
11、层节点的受风面积,计算结果如图6所示。 表1风荷载计算层次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 图6 风荷载作用下的计算简图 (3)内力计算 1)恒荷载作用下的内力计算 恒荷载(竖向荷
12、载)作用下的内力计算采用分层法(具体计算过程略),在恒荷载作用下结构的弯矩图、剪力图和轴力图见图7图9。 图7 在恒荷载作用下结构的弯矩图(单位:) 图8 在恒荷载作用下结构的剪力图(单位:kN)图9 在恒荷载作用下结构的轴力图(单位:kN) 2)活荷载作用下的内力计算 活荷载作用下的内力计算也采用分层法,考虑到活荷载分布的最不利组合,各层楼层活荷载布置可能如图10所示的几种组合形式。计算结果见图10(仅表示出标准层在活荷载作用下的弯矩
13、图)。图10标准层在活荷载作用下的弯矩图 (3)活荷载作用下的内力计算 活荷载作用下的结构计算简图见图6,内力计算采用D值法,计算过程见图11。风荷载作用下框架弯矩图如图12所示,框架轴力图和剪力图如图13所示。 剪力各层分配(单位:kN)各柱反弯点及柱端弯矩(单位:kN) 图11 D值法计算过程 图12 在风荷载作用下结构的弯矩图(单位:) &
14、#160; 图13 图14在风荷载作用下结构的剪力图、轴力图(单位:kN) &
15、#160; (4)内力组合 根据内力计算结果,即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合,其中梁的控制截面为梁端、柱边及跨中。由于对称性,每层有5个控制截面,即图14中的1、2、3、4、5号截面,表2给出了第二层梁的内力组合过程;柱则分为边柱和中柱(即A柱、B柱),每个柱每层有两个控制截面,以图14中第二层为例,控制截面为3、4号截面。表3给出了二层柱的内力组合过程。表2二层梁内力组合 表3第二层柱内力组合M71.45 kN·mM107.95 kN·mM75.79 kN·mV103.69 kNV108.02 k
16、N (5)截面计算 1)梁的设计 以第二层梁AB为例,其最不利的组合内力如图15所示。 正截面强度计算: 梁的截面尺寸为500mmx250mm。 C20时,梁的混凝土保护层最小厚度为30mm。 故设,则, 。
17、 对于梁端,不考虑现浇混凝土板的作用。 梁端A: (满足要求) 选用316,。 梁端B:计算公式同上,计算过程略。计算结果: 选用316,。 对于梁中截面,考虑混凝土现浇板翼缘受压,按T形梁计算。 翼缘计算宽度取
18、0;属于第一类型的T形截面。(满足要求) 选用320,。 斜截面强度计算 取较大设计剪力V108.02 kN。 验算截面尺寸 (截面符合要求) 验算是否需要计算配置箍筋 故需要配置箍筋。若选用8200, (满足要求) 配箍率 最小配箍率(满足要求) 2)柱的设计 以第二层A轴线柱为例。其最不利组合如图16所示。 A 4M60.59 kN·m
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