某中学教学楼四层框架结构设计方案文献

1、某公司综合办公楼楼设 计 计 算 书姓名：刘传芳2009 年 10 月设计计算书四层框架结构，建筑平面图、剖面图如图 1 所示，梁、柱采用现浇钢筋混凝土，楼板采用预制空心板。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m室内外高差450mm。(2)墙身做法：墙身为加气混凝土砌块填充墙，M5水泥砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆抹面，厚20mm内墙涂料两度。外粉刷为1： 3水泥砂浆底，厚 20mm贴面砖。(3)楼面做法：板顶为40mmi细石混凝土垫层，25mmi 1: 3水泥砂浆 结合层贴600*600地板砖；板底为20mmi水泥砂浆抹面，涂料两度。(4)屋面做法：现浇楼板上铺膨胀

2、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：铝合金，木门。(6)地质资料：属田类建筑场地，余略。2基本风压：3=0.55kN/m (地面粗糙度属b类)。(8)活荷载：屋面活荷载 L5kN/nr ,办公楼楼面活荷载 1.5kN/m2 ,走廊楼面活荷载 2.0闻而。图i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（AR CD梁：取力=1/ = x 6000 = 500mmi b = -h = 250mm12 122中跨（BQ梁：取1Ho

3、山山. LOlUlU边柱（A轴、d轴）连系梁：取力= 250mm x 250nlm中柱（B轴、C轴）连系梁：取= 250mm x 400mm柱截面均为 bx力二 300mm x400 nlm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 1 = 2% （匕为不考虑楼板翼缘作 用的梁截面惯性矩）。边跨（AR CD梁：1 = 2Exx0.25x0.503/60 = 8.68x10E（其他梁、柱的线刚度计算同上，略）图3结构计算简图（图中数

4、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：020mm?水泥砂浆找平 0.02 x 20 = 0,4kN / m100厚140厚（2哦坡）膨胀珍珠岩0.10+ 0J4 ,2x7 = 0,84kN /nV 22120厚预制钢筋混凝土楼板 0.10 x25 = 2.5kN/mz15mnd?纸筋面石灰抹底 0.015 xl6 = 0.24kN/m2屋面恒荷载 3.98kN/m2边跨（AR CD框架梁自重 0.25 x 0.50 x 25 = 3.13kN/m梁侧粉刷一二 LN ni中跨（bc框架梁自重u.2525二.心山冽刷 2x（04-01）x0.02x17 =02kN/m :因

5、此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为：苫的=&5i=3.4kN/m的=2,7kN/m&jj2=g4CD2=3g8x3.9=15.52kN/tng4JC2 =3.98x2,5 =955kN/m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:8-二%i=17.55kN/m g地= 2.7kN/m屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重0.25x0.50 x19x25 = 12.19(梁侧粉刷I” .9）.24. L 1m高女儿墙自重39 21 I I 山二I墙侧粉刷 2 L LlUL x 3,9 x 1 x 3,9 x 3.98 = 15 13(W)连系梁传来屋面自重22顶层边

6、节点集中荷载 % = % = 48.81 口中柱连系梁自重0,25x0,40 x3.9x25 =9,75(梁侧粉刷, , . I . 一 一 ., (3.9 + 35-2.5) x L25 x3.98 = 13.18(刚连系梁传来屋面自重2；x3.9xL95x3.98 = 15,13(WJ)顶层中节点集中荷载：!:七.工门楼面框架节点集中荷载标准值(荷载计算方法同上，具体计算过程略)中间层边节点集中荷载： 二金二.小中间层中节点集中荷载： _：想小、恒荷载作用下的结构计算简图如图 4所示：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:P4AB 二?4cd =l-5x

7、3(9 = 5.85kN/mp4BC =1.5x2,5 = 3.75kN/mP4A 二 Pk 二;x39x；x39xL5 = 5.70kNP4B =P4c =jX(3,9+3.9-2.5)xl.25 xl,5xx3,9x3.9xl.5 = 10.67kN口处二 Pcd =15x3.9 = 5.85kN/mPbc =2.0 x15= 5.OkN/mPA = PD = -x3.9x-x3.9xL5 = 5.70 kNPa=Pd=；x22(3.9 + 3.9 - 2.5)x L25 x 2.0 x 1 x 3,9 x 3.9 xL5 = 12.33kN 43）风荷载计算风荷载标准值计算公式为因结构高

8、度小于30ml可取A;对于矩形截面区二13 ；儿可查荷载规范，当查得的从L时，取/=L。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为一根框架各层节点的受风面积， 计算结果如图6所示。表1风荷载计算层次瓦户z/m卢染A/m2Pw/kN11.01.313.41.100.5510.149.6421.01.310.21.010.5512.488.9231.01.37.01.000.5512.488.9241.01.33.81.000.5513.659.76a.92kNr 工 76ks -rr6 0006(X)0 44图6风荷载作用下的计算简图（3）内力计算1）恒荷载作用

9、下的内力计算恒荷载（竖向荷载）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。25仞/33.7717.2173,47144.4Q /)B44.2014.97图7在恒荷载作用下结构的弯矩图（单位： 项*m）67.7434.3519.2443.5973,91 23.46770420.6667.0062.0123.73图8在恒荷载作用下结构的剪力图（单位: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

10、用下的弯矩图）。31 693L60 443.46丸4476.6076.27227.43366.40619.655W.94图9在恒荷载作用下结构的轴力图（单位:76.6E88 48267.78443.5092,04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/Kop产 421月=8.92527网丹TJ6377爵r=l.2291F-1.22-1.22OF3g(S-5.4JRi.64a-0.59532f=2.72 a-0 58y2.9r-2.72

11、a f 58 丹5.61K-2.12a-0 5S 川F3,64也=10.30rmj-0.361Af-19lH=O43 3f为YMj.=625 “4,06E45O0-0.486yccM册上|必餐一30Mr-9.72mT.461 凹P同吨500er, =1,344力=Ea3-l.J44 此 吨Wj.-9.3B融小口篇M73 解%T-55O 漏 e/-0,744,5744 SEA/h-15.46Vt.=I9 93A 加工20 32 nrrn7777TTTT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：困加）图13图14在风荷

12、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给出了二层柱的内力组合过程。表2二层梁内力组合活荷掂U裁 类I彝树 惘背裁风荷救i *VMVMVVVMV| -解.2570. S3-6.79IL620.13-0.06-6.4611.41-0.M0.05l I4.6S4.(2的

13、.用-0,23.一.115.1503t 4 HI一-44,外-73.93-JL920； 31-O.C8-8,45由。万0.0SIS.r上4修4-14,97: 2,180-0.453.03-3.Mi5.300.450.76t1丸13正小$ 1-17.S7-3&2,25一-O,6S一-0.68.Q一内力坦舍ft的 阑号 |M.1 J%1.一一 -55.41用】加_二-71.4Sm严二 66.4590.722二一1 -1UTM中).65.3一1 皿一“蜀祝-JQ5.70*79-108.02一-67.81-9444423.产一-阴和节.15二认站21.S&S一-2(i.S7-i，乃沏一如44，一值荷载

14、其1；*风荷裁XL4招荷4U 1.2+0期 活荷栽X L4,风荷萼,L4）登向荷我恒健载ML2+活机藏mL4表3第二层柱内力组合荷恒荷裁活府修风荷毓载0 CM美11 | 14-)古|：1I | “11，.|Ld =t1 _L 一 号一 一 一L 1 hHjT.ill H P截o 1 G |.34.356.。6.附L64一:t/非机38.286内8&455一1*氏81576,7027011.5511.27-0.0633.75年 5.44-28.4LY61-1.0113.%,w.-3L2I-5.M-5+30-4 JO* 1X28N阕.24355.2612.1518.663,1955.75千 8.3

15、0ft 号B杜l惧被栽乂1.2活荷假t.4恨梅事其】+ 2+0 .於活荷朝其】4+K荷裁,1 4)恒荷UL2 + 风荷栽xL4族MJfN.M上一时册f制1闹3而(0 + O) + + (4)1(1) + * (5)1(1)+ (2) + (4)4(7) + (9)4(,“7)SQ.KB43&50. *W.5954.3360. M28,0954*15*35.5553.1555.50.7061.063,6234.6957 JW一；503.10439.60455,46500 Ofi曲力一 I后450.56H7. AJ452.06 /-41.99一挑5140.5556,61-51,10-55 38-1

16、5.50一购朝-45.35+ 439-44.87-,97-58.13-融.56-21,52-56.04N627.26536 67558 32622 88545-875M,28M3.#2520.知内力罩交柱桂枝昨一71.45 kN mMk 107.95 kN mMk 75.79 kN - mV= 103.69 kNV = 108.02 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：梁的截面尺寸为500mmx250mmC20时，梁的混凝土保护层最小厚度为 30mm故设d = 35mm,则耳=500-35 = 465m

17、m,7m = 9.6N/mm： =300N/mm2; ft =1.10N/mm2对于梁端，不考虑现浇混凝土板的作用梁端A:71.45 X1064 =-r -y = 0.138% Am斓 L0 X 9.6 X 250 X 4652J =1- /1-2x0138 = 0149 M 属于第一类型的T形截面。107.95 xlO6107.95 X1060 _ q 026一% 工）需 1.0 x9,6x2000 x4652.欠1后弧=17匚旃放= 0.026 4 = 0.55 （满足要求）A =命;年 冬=0.026 x 2000 x465x = 774mm2$ /300选用 3 虹o, 4 一941n

18、mi斜截面强度计算取较大设计剪力V= 108.02 kN验算截面尺寸h =L = 465111111,-= = 1.86 /=108.02 xlO3N（截面符合要求）验算是否需要计算配置箍筋0 墉=0,7 X1.10X250 X 465 = 896 x 103N /=108.02x103N（满足要求）a=% =q=。.2。1%配箍率 一2uu最小配箍率Pe = 0.24 夕=0.24 x 葛=0.126% p = 0.201%J* 21U（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 4M= 60.59 kN - mV= 500.06 kNA 3MI= 63.70 kN - mV= 500.06 kN图16柱A 4 A