课程设计指导书框架结构原版

1、多层框架课程设计指导书一、 工程概况与设计条件（一）建筑概况与结构选型1长春市某办公楼，地面以上为×层办公楼，首层层高为×m，标准层层高为×m；首层室内外地面高差为×m，建筑物总高度为×m。建筑物沿X方向的宽度为×m，沿Y方向的宽度为×m。办公楼的立面如图所示。2根据建筑的使用功能、房屋的高度和层数、场地条件、结构材料以及施工技术等因素综合考虑，抗侧力结构采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。框架结构的杆件稀疏且截面尺寸小，在侧向荷载作用下，一般呈剪切型变形，高度中段的层间位移较大，刚度和强度方面均不能适应高度较大的高层建筑。但正

2、因为竖向杆件少而小，对房屋的平面布置有利，若设计处理得当，框架结构具有较好的延性，有利于抗震。各层墙体厚度为×mm。门洞高度取×m,基本宽度为×m；窗台高度为×m，窗洞高度为×m。结构的平面布置如图所示结构平面布置如图所示。3楼盖结构采用现浇钢筋混凝土楼板，楼板厚度分别为100mm、120mm二种；基础采用柱下独立基础。4外墙保温材料采用？建筑隔墙采用陶粒混凝土空心砌块砌筑，分户墙厚度为×mm，户内隔墙厚度为×mm。（二）设计依据本工程依据下列现行国家标准或行业标准进行结构设计：1建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2

3、0012建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-20013建筑工程抗震设防分类标准GB50223-20084建筑抗震设计规范、GB50011-20105混凝土结构设计规范GB50010-20026混凝土结构耐久性设计规范（GBT/504762008）7建筑地基基础设计规范GB5007-2002（三）设计的基本条件1建筑结构的设计使用年限、安全等级及建筑抗震设防类别本工程为普通高层民用办公楼，属于一般的建筑物。根据建筑结构可靠度设计统一标准第条，结构的设计使用年限为50年。按照建筑结构可靠度设计统一标准第条和第条，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数 。根据建筑工程抗震设防分类标准第条

4、，建筑抗震设防类别为标准设防类，简称丙类；地震作用和抗震措施按本地区抗震设防烈度的要求进行设计。建筑室外地面至檐口的高度为×m，高宽比为×， 2雪荷载根据建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-2001附录D.4全国各城市的50年一遇雪压和风压长春地区的基本雪压kN/m2。 3风荷载（1）基本风压根据建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-2001附录D.4全国各城市的50年一遇雪压和风压长春地区的基本风压kN/m2。（2）地面粗糙度根据高层建筑混凝土结构技术过程JGJ3-2002第条和建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-2001第条规定，本工程位于有

5、密集建筑群的城市市区，地面粗糙度类别为C类。4屋面及楼面活荷载取值屋面及楼面均布活荷载房间部位活荷载标准值 （kN/m2）组合值系数准永久值系数屋面不上人的屋面上人的屋面楼面地下设备房 地下停车库 办公室 卫生间 电梯机房消防疏散楼梯5抗震设防的有关参数根据×××地质资料勘查报告（详勘）和建筑抗震设计规范第条，该工程建筑场地类别为×类，无液化土层，地基承载力特征值kPa。根据建筑抗震设计规范附录A-我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组的规定，长春市抗震设防烈度为×度，设计基本地震加速度为×，设计地震分组为第

6、15;组。根据建筑抗震设计规范第条，在多遇地震作用下，建筑结构的阻尼比。.根据地基基础设计规范第条，地基基础的设计等级为丙级。抗震设计时，钢筋混凝土结构构件应根据设防烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级，并应符合相应的计算和构造措施要求。抗震等级的高低，体现了对结构抗震性能要求的严格程度。根据建筑抗震设计规范第×条规定，度丙类建筑钢筋混凝土结构的抗震等级应按表×确定。特别强调，钢筋混凝土结构的抗震措施包括内力调整和抗震构造措施不仅要按建筑抗震设防类别区别对待，而且要按抗震等级划分，不同的抗震设防类别在考虑抗震等级时采用的抗震设防烈度与计算地震作用时的抗震设防烈度不一定

7、相同。这样，可以对同一设防烈度下不同高度的房屋采用不同的抗震等级；同一建筑物中不同结构部分也可以采用不同抗震等级；同一构件内力调整和构造措施可采用不同的抗震等级。是因为同样烈度下的不同结构体系，不同高度有不同的抗震要求。例如次要抗侧力构件的抗震要求可低于主要抗侧力构件，；较高的房屋，地震反应大，位移延性的要求也高，墙肢底部塑性铰区的曲率延性要求也高；建筑场地类别不同，抗震构造措施也有区别。因此，在确定房屋的抗震等级时，应特别注意符合下列要求：（1）丙类建筑的抗震等级可直接按建筑抗震设计规范表×确定；抗震设防类别为甲、乙、丁建筑的抗震等级则应按建筑工程抗震设防分类标准第3.0.2条、条

8、抗震设防分类和抗震设防标准的规定调整后再按表×确定。 （2）建筑场地为类时，除6度外可按表内降低一度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低。 （3）建筑场地为、类时，对设计基本加速度为0.15g和0.30g的地区，宜分别按抗震设防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）时各类建筑的要求采取抗震构造措施。（四）混凝土结构的环境类别根据混凝土结构设计规范和混凝土结构耐久性设计规范，本工程混凝土结构根据其所处环境条件的不同，确定室内构件、室外构件、基础承台的环境类别。二、主要结构材料（一）钢筋本工程结构构件的纵向受力钢筋选用HRB400级和HRB335级热轧钢筋，箍筋

9、和剪力墙分布钢筋选用HRB335级和HPB235级热轧钢筋。HPB235级热轧钢筋应符合现行国家标准钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013的要求，HRB335级和HRB400级热轧钢筋应符合现行国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499的要求，且钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比不应小于1.25；屈服强度实测值与标准值的比值不应大于1.3；且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。钢筋的强度设计值与弹性模量按照混凝土结构设计规范第条和第条的规定采用，见表1 钢筋强度设计值与弹性模量 表1钢筋种类符号 (N/mm2)(N/mm2)(×105N/mm2)HPB300HRB3

10、35HRB400（二）混凝土在本工程中，结构各楼层采用混凝土强度等级的情况参见表2。混凝土强度设计值与弹性模量按照混凝土结构设计规范 GB5000102002第条和第的规定采用,见表3。 结构各楼层采用混凝土强度等级情况表2部位剪力墙 梁 柱楼板混凝土强度设计值与弹性模量表3混凝土强度等级(N/mm2)(N/mm2)(×105 N/mm2)(三)混凝土结构耐久性的要求按照混凝土结构设计规范 GB5000102002第条的规定，结构混凝土应符合表4的要求。 混凝土结构耐久性的基本要求 表4环 境 类 别一类二b类最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）最大氯离子含量(%)最大碱含量（kg/

11、m3）三、结构布置及计算简图（一）结构布置（二）截面尺寸的初步确定1.梁截面尺寸框架梁的截面尺寸应满足承载力、刚度及延性要求。（1）截面宽度 一般而言，框架梁的截面宽度均小于柱的截面宽度，使梁-柱节点域受到约束的有效体积有所减小，降低了梁-柱节点的受剪承载力。若梁轴线与柱轴线存在较大偏心，节点两侧又无垂直方向的直交梁，那么，这种不利影响将更加严重。因此为保证框架梁对梁-柱节点的必要约束作用，框架梁的截面宽度不宜过小，一般不宜小于250mm，而且梁宽最好不小于同方向柱宽的1/2，如不能满足，则应考虑核芯区的有效受剪面。在地震作用下，梁端塑性铰区保护层容易脱落，如梁截面宽度过小，则截面损失比例较大

12、。此外，为使梁纵筋在节点内具有良好的锚固条件，梁宽宜比柱宽小50mm。当边框架的梁必须与柱边齐平时，应使梁纵筋位于柱纵筋的内侧。（2）截面高度 框架梁的截面高度一般取梁计算跨度的1/10-1/18，当梁的负荷面积较大或荷载较大时，宜取上限值。但不宜过大， 因为在地震引起的反复荷载作用下框架梁会产生较大的塑性变形，因而要求框架梁能够具备较大的塑性转动能力。窄而高的梁截面不利于混凝土的约束，梁的塑性铰发展范围与梁的高跨比有关，当梁截面的高度与梁净跨之比小于4时，在反复受剪作用下交叉斜裂缝将沿梁的全跨发展，从而使梁的延性及受剪承载力急剧降低，并有可能出现剪切破坏。框架梁截面的高宽比不宜大于4，防止发

13、生侧向失稳。框架梁： 多跨连续次梁 现浇结构中，一般主梁至少应比次梁高出50mm，如主梁下部钢筋为双层配置，或附加横向钢筋采用吊筋时，应高出100mm。2.板厚：单向板；双向板 屋面板mm；（1）为梁（板）短跨计算跨度； （2）梁的荷载较大时，截面高度取较大值，必要时应计算挠度。梁的设计荷载的大小， 一般可以以均布设计荷载40kN/m为界； （3）跨度大于4m的板应适当加厚；（4）双向板系指板的长边与短边之比等于1的情况，当大于1时，板厚宜适当增加； （5）荷载较大时，板厚另行考虑。3.柱截面尺寸（1）框架柱的截面尺寸一般根据柱支承的楼层面积由竖向荷载产生的轴力设计值由轴压比限值按下列公式估算

14、：式中：为柱组合的轴压力设计值；为按简支状态计算的柱的负荷面积；为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取1215kN/mm2；为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，框架结构外柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；框-剪结构外柱取1.11.2，内柱取1.0；为验算截面以上楼层数；为柱截面面积；为混凝土轴心抗压强度设计值；为框架柱轴压比限值。见建筑抗震设计规范6.3.6。（2）根据剪跨比确定2,避免形成短柱。（3）最小截面尺寸截面的宽度和高度，四级或不超过2层时不宜小于300mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于400mm；圆柱的直径，四级或不超过2层时

15、不宜小于350mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于450mm。边框柱截面宜与该榀框架其他柱截面相同，且端柱截面尺寸不小于2倍墙厚。柱截面高宽比不宜大于3。四、重力荷载计算（1）屋面荷载：屋面恒载、屋面雪载、屋面活载（2）楼面荷载：楼面恒载、楼面活载（3）梁、柱、墙、门、窗重力荷载（4）重力荷载代表值 结构抗震分析时所采用的计算简图如图所示。集中于各质点的重力荷载代表值为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上、下各半层的墙、柱等重力荷载。计算时，各可变荷载的组合值系数按建筑抗震设计规范第条采用；屋面上的可变荷载取雪荷载。五、框架侧移刚度计算（只算横向框架）1、梁线刚度（列表）2、柱线刚度

16、（列表）3、柱侧移刚度（列表）4、楼层刚重比六、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算1、横向水平地震作用下框架结构内力和位移计算（1）结构基本自振周期计算根据高层建筑混凝土结构技术规程,对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架-剪力墙结构和剪力墙结构其基本自振周期按顶点位移法计算。式中假想的结构顶点位移（m），即假想把集中在各楼层的重力荷载代表值作为该楼层水平荷载而算得的结构顶点位移；为考虑非承重墙刚度对结构自振周期影响的折减系数，框架结构取0.60.7，框架-剪力墙结构取0.70.8；剪力墙结构取0.81.0。（2）水平地震作用计算当框架结构房屋的高度不超过40m，质量和刚度沿

17、高度分布比较均匀时，其水平地震作用可用底部剪力法计算。根据建筑场地类别和设计地震分组按建筑抗震设计规范表-2确定设计特征周期；根据抗震设防烈度和地震影响按建筑抗震设计规范表确定水平地震影响系数最大值；按建筑抗震设计规范第条确定建筑结构的阻尼比为0.05。根据建筑抗震设计规范图确定水平地震影响系数。总水平地震作用标准值式中为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%。 质点的地震作用式中为顶部附加地震作用系数，根据建筑抗震设计规范表确定。顶部附加地震作用对于屋面局部突出间的框架-剪力墙房屋，突出间宜作为单独质点考虑，其中顶部附加水平地震作用应加在主体结构的

18、顶部。（3）验算剪重比 水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求： 式中 第层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；水平地震剪力系数，不应小于建筑抗震设计规范表或高层建筑混凝土结构技术规程表规定的值；对于竖向不规则结构的楼层，尚应乘以1.15的增大系数；第层重力荷载代表值。 特别强调，如果不满足要求，但相差不大，则可采用地震作用增大系数或修改结构计算的周期折减系数的办法，以近似考虑地震地面运动的长周期成分的作用；如果结构的总地震剪力与计算结果相差较多，表明结构整体刚度偏小，宜调整结构总体布置，增加结构刚度；如果部分楼层的地震剪力系数小于规定值较多，说明结构存在明显的

19、薄弱层，对抗震不利，也应对结构体系进行调整，如增加、增强这些软弱层的抗侧刚度等，不能再简单地采用地震作用增大系数或修改结构计算的周期折减系数的办法。（4）水平地震作用下框架位移验算（5）水平地震作用下框架内力计算2、横向风荷载作用下框架结构内力和位移验算（1）风荷载标准值垂直于建筑物表面上的风荷载标准值按下式计算，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积。根据高规要求确定风载体型系数；确定楼层标高处的风振系数、风压高度变化系数。对框架结构房屋，应计算整个结构单元上的总体风荷载。框架结构分析时，应按静力等效原理将沿建筑物高度方向的竖向分布风荷载转化为节点集中荷载。七、竖向荷载作用下框架结构的内

20、力计算按分层法进行计算.1、永久荷载作用下框架内力计算2、活荷载作用下框架内力计算八、荷载效应组合 内力组合是要组合构件控制截面处的内力，位移组合主要是组合水平荷载作用下结构层间的位移。组合工况分为无地震作用组合和有地震作用组合两类。由于承载力验算是承载力极限状态验算，在内力组合时，根据荷载性质不同，荷载效应要乘以各自的分项系数和组合值系数。位移验算为正常使用极限状态验算，因此各分项系数均取1.0。3.框架梁内力组合框架梁内力控制截面一般取两端支座截面及跨中截面。（1）框架梁弯矩支座截面分别组合支座正弯矩和支座负弯矩。跨中截面一般为跨中正弯矩。（2）框架梁剪力根据建筑抗震设计规范GB50011

21、-2010要求按“强剪弱弯”原则调整梁端剪力。4.框架柱内力组合柱内力控制截面一般取柱上、下端截面，每个截面上有M、N、V。（1）柱端弯矩M和轴力N组合设计值由于柱子是偏心受力构件求采用对称配筋，故应考虑得最不利内力组合为：Mmax及相应的N； Nmax及相应的M； Nmin及相应的M。（2）柱端弯矩设计值调整一、二、三、四级的梁柱节点，除框架顶层和柱轴压比小于0.15者外，柱端组合弯矩设计之按照“强柱弱梁原则”调整柱端弯矩。当反弯点不在柱的层高范围内时，柱端弯矩设计值可直接乘以强柱系数。为了避免框架柱脚过早屈服，一、二、三、四级框架结构的底层柱下端截面弯矩设计值应分别乘以增大系数1.7、1.5、1.3和1.2。此处，底层是指物地下室的基础以上或地下室以上的首层。（3）柱端组合