多层框架设计实例

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                              

15、0;         图14在风荷载作用下结构的剪力图、轴力图（单位：kN）    (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

16、的内力组合过程。表2二层梁内力组合第表3第二层柱内力组合 AB M71.45 kN·mM107.95 kN·mM75.79 kN·mV103.69 kNV108.02 kN图15梁AB的最不利组合内力     （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

17、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，    。    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： 

18、;   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    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  

19、0;         （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    V500.06 k