5层框架结构宿舍楼结构课程设计（word18页）

1、高层建筑结构课程设计某5层框架学生宿舍楼结构，地震设防烈度为8度（第一组），0类场地，结构抗震等级为三级，底层层高为3.6m，标准层层高为3.3，横向轴线间距3m，A、B轴线之间间距为6m，混凝土强度等级均为C30，所有受力及箍筋均采用三级钢筋，室内外高差均为0.3m，基础顶距室外地面高度均为0.5m，max=0.08，Tg=0.35s。基本雪压S0=0.6KN/m2,，基本风压0=0.35KN/m2。1、构件材料及尺寸 框架板的厚度。除顶层板进行加厚外，其余板厚均为100mm。 框架梁截面尺寸。框架梁的截面尺寸根据承受竖向荷载的大小、梁的跨度、框架的间距等因素综合考虑确定。一般来说，主梁截面

2、高度按梁跨度的1/121/8估算，次梁截面高度按梁跨度的1/181/12估算；梁截面的宽均按梁截面高的1/31/2估算，且要考虑抗震设计的要求；有时为方便布筋，尽量使用一轴线上的主梁截面宽度相等。梁截面的尺寸具体见表。梁截面尺寸层次混凝土强度等级横梁（b*h）纵梁（b*h）次梁（b*h）AB跨BC跨、CD跨横向纵向15C30300*600300*400250*550250*500250*450 框架柱的截面尺寸。边柱：AcGnS/cfc=12*103*5*6*3*1.25*1.1/0.85*14.3=1.22*105mm2中柱：AcGnS/cfc=12*103*5*6*4.2*1.25*1/0

3、.85*14.3=1.56*105mm2为了方便计算与施工以及满足刚度要求，柱截面设为正方形，通长等截面，所有柱的截面尺寸取为500mm*500mm。2、框架侧移刚度计算2.1 框架结构计算简图基础选择独立基础，根据地质资料，基础埋深在黏土层，埋深为2.6m。由于底层柱较长，为了满足抗侧刚度的要求，在室内地面以下0.5m处设置地圈梁，因此底层柱高为h=3.3+0.5-0.1=3.8m。结构计算简图如图：2.2 梁柱线刚度计算梁的线刚度ib=EcIb/l0其中，Ec为混凝土弹性模量；l为梁的计算跨度；Ib为梁截面惯性矩。本结构为现浇式楼板，故考虑楼板的影响，梁的线刚度计算过程见下表；横梁线刚度i

4、b计算表层次类别Ec/(*104N/mm2)bb/mmhb/mmI0/(*109mm)l/mm(EcI0/l)/(*1010N*mm)(1.5EcI0/l)/(*1010N*mm)(2EcI0/l)/(*1010N*mm)1边横梁AB跨3.03006005.460002.74.055.4CD跨3.03004001.630001.62.43.2走道梁BC跨3.03004001.6240023425边横梁AB跨3.03006005.460002.74.055.4CD跨3.03004001.630001.62.43.2走道梁BC跨3.03004001.62400234柱的线刚度ic=EcIc/h0其

5、中Ic为柱的截面惯性矩，h为框架柱的计算高度。柱的线刚度计算过程见下表；柱线刚度ic计算表类别层次Ec/(*104N/mm2)h/mmbC/mmhc/mmIc/(*109mm4)(EcIc/h)/(*1010N*mm)Z-11338005005005.2084.3425333005005005.2084.572.2 柱侧移刚度D值计算柱的侧移刚度D值按式（5-14）计算，式中为柱侧移刚度修正系数，它反映了节点转动降低了柱的抗侧移能力，根据框架结构的不同层次和不同位置确定梁柱线刚度比K，从而确定的值，进而求得不同位置柱的抗侧移刚度Di值。再将不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层间总侧移

6、刚度Di的值。再将不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层间总侧移刚度Di，具体过程见下表；层次位置KDiDi25中框架边柱A20.590.2311582139490A3A60.590.2311582C2C50.440.189064D60.350.157554中框架中柱B20.770.2814100B3B60.770.2814100C60.350.157554边框架边柱A10.590.2311582A70.590.2311582C10.440.189064D70.350.157554边框架中柱B10.770.2814100B70.770.2814100C70.350.1575541中框架

7、边柱A20.620.2411477 138687A3A60.620.2411477C2C50.460.199087D60.370.167652中框架中柱B20.540.2210521B3B60.540.2210521C60.420.178130边框架边柱A10.620.2411477A70.620.2411477C10.460.199087D70.370.167652边框架中柱B10.540.2210521B70.540.2210521C70.460.199087由表可见，1/2=30.7,所以该框架结构为规则框架。重力荷载代表值计算 重力荷载代表值计算包括屋面及楼面永久荷载标准值、屋面及楼面

8、可变荷载标准值、梁柱重力荷载以及墙体重力荷载的计算。下面分别从这几个方面进行计算。 3.1 屋面及楼面永久荷载标准值屋面（不上人）：30mm厚细石混凝土保护层 220.03=0.66kN/m2三毡四油防水层 0.4kN/m220mm厚混合水泥砂浆找平层 200.02=0.75kN/m2150mm厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75kN/m2130mm厚钢筋混凝土板 250.13=3.25kN/m220mm厚抹灰 170.02=0.34kN/m2合计 5.80kN/m214层楼面：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kN/m2100mm厚钢筋混凝土板 250.1=2.5kN/m220m厚灰

9、170.02=0.34kN/m220mm厚水泥砂浆找层 200.02=0.4kN/m2合计 3.79kN/m23.2 屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布荷载标准值 0.5kN/m2楼面活荷载标准值 2.0kN/m2屋面雪荷载标准值 sk=rs0=1.00.2=0.2kN/m2其中，r为屋面雪分布系数，取为1.0。3.3 梁、柱重力荷载计算梁、柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载，计算过程见下表。梁、柱重力荷载标准值计算表格层次构件bhglinGi/kN/kN1柱KZ-10.50.5251.16.88423632.501491.27主梁KL-10.250.55251.

10、053.60933382.55251.053.609616KL-20.30.6251.054.55.57173.25KL-30.30.4251.053.152757.65251.053.152.52次梁L-10.250.45251.052.9539118.060.250.45251.052.9531L-20.250.5251.053.2865127.2625柱KZ-10.50.5251.16.883.523553.841412.61主梁和首层一样，GI=382.55+173.25+57.65=613.45613.45次梁和首层一样，GI=118.06+127.26=245.32245.32注：

11、1.表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数； g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量；表示材料容重，kN/m3； li表示构件长度，m；Gi表示构件重力荷载标准值。 2.梁长度取净长，柱长度取层高。3.4 墙体重力荷载标准值计算墙体为240mm厚的黏土空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5kN/m2） 内墙面为20mm厚的抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：0.5+150.24+170.02=4.44kN/m2内墙为240mm厚的黏土空心转，两侧均为20mm厚的抹灰则内墙单位面积重力荷载为：150.24+170.022=4.28kN/m2考虑到门窗洞口的影响，墙体总重力荷载乘以折减系数0

12、.9。计算结果见如下表格。屋面梁上墙体自重位置单位墙重/(kN/m2)女儿墙高/m均布墙重/(kN/m)跨度/m数量重量/kN总重/kN外纵墙轴线4.440.62.664392207.79268.53外横墙轴线4.440.62.66411.4260.7424层梁上墙体自重位置单位墙重/(kN/m2)层高/m梁高/m跨高/m数量墙重/kN折减后墙重/kN外纵墙4.443.30.5562146.522025.4414.44走廊矮墙（高1.3m）27.32315.15内纵墙4.283.30.55272635.584.283.30.553135.31外横墙4.443.30.662143.864.443

13、.30.45.42139.06内横墙4.283.30.465372.364.283.30.565359.52装饰墙4.443.30.458.151103.13底层梁上墙体自重位置单位墙重/(kN/m2)层高/m梁高/m跨高/m数量墙重/kN折减后墙重/kN外纵墙4.443.60.5521.61292.511985.0494.44走廊矮墙（高1.3m）34.71200.29内纵墙4.283.60.5524.62642.264.283.60.553139.16外横墙4.443.60.662159.844.443.60.45.42153.45内横墙4.283.60.665385.204.283.60

14、.564318.43装饰墙4.443.63.28.15114.473.5 层重力荷载代表值计算将各层楼面恒活荷载标准值、墙自重（上下各半层）、梁自重、柱自重（上下各半层）分别乘以各自的组合系数，然后相加得到每层的重力荷载代表值，见下表。各层重力荷载代表值（单位：kN）层次12345Gi4602.544523.874523.874523.874357.06横向水平地震作用下框架内力和侧移计算 4.1 横向自振周期计算 因为结构体型规整，质量和刚度沿高度分布比较均匀，所以采用顶点位移法计算结构自振周期T1(s)，T1=1.70。 结构顶点的假想位移通过下式计算，计算结果见表。 式中 Gk集中在k层

15、楼面处的重力荷载代表值； VGi把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平 荷载而得到的第i层的层间剪力； 第i层的层间侧移刚度； 第i层的层间侧移； S同层内框架柱的总数。结构顶点假想位移计算表层次Gi/kNVGi/kN/(N/mm)/mm/mm54357.064357.0613949031.23481.644523.878880.9313949063.67450.3734523.8713404.8013949096386.724523.8717928.67139490128.5209.714602.5422531.21138687162.2162.2 按式T1=1.70计算基本周期T1，得

16、： T1=1.70.70.482=0.826s 4.2 水平地震作用及楼层剪力计算 本设计中，结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，以剪切变形为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式计算。 0.85*22531.21=19151.52kN 根据抗震设防烈度为8度查表3-4得水平地震影响系数最大值=0.16，根据设计地震分组为第一组和场地类别为I0类查表3-5得特征周期Tg=0.2s。阻尼调整系数2取1.0，衰减指数取0.9 由 得1=0.039 0.054*19151.52=1034.18 kN 根据各质点水平地震作用按式计算，具体计算结果见下表。各质

17、点水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi/mGi/kNGiHi/(kNm)Fi/kNVi/kN516.84357.0673198.610.32FI+Fn=537.77537.77413.54523.8761072.250.27279.23817310.24523.8746143.470.20206.841023.8426.94523.8731214.70.14144.791168.6313.64602.5416569.140.0772.391241.024.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下的框架结构层间位移j和顶点位移M分别按式、式计算，计算结果见下表，其中Vi取自上表，取自框架柱

18、的侧移刚度D值表，表中还计算了各层的层间弹性位移角，由表中数据可知，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/10181/550，满足条件。横向水平地震作用下的位移验算层次Vi/kN/(N/mm)j/mmi/mmhi/mme=j/hi5537.771394903.8634.3933001/86048171394905.8630.5333001/57031023.841394907.3424.6733001/46021168.631394908.3817.3333001/40011241.021386878.958.9536001/410 4.4 水平地震作用下框架内力计算 以结构平面布置图3号

19、轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算从略。 框架柱端剪力及弯矩分别按式、式和式计算，其中Dij 、分别取自框架柱的侧移刚度D值表中相应楼层相应柱的Di、，层间剪力Vi取自各质点水平地震作用及楼层地震剪力计算表。各柱反弯点高度比y按式确定。底层柱要考虑修正值y1，第二层柱要考虑修正值y1和y3，其余柱无修正。具体计算结果见下表。各层柱端弯矩及剪力计算层次hi/mVi/kN/(N/mm)边柱A3Di2Vi2KyMbi2Mui253.3537.771394901158244.630.590.458.9188.3743.38171394901158267.810.590.48107

20、.41116.3633.31023.841394901158284.980.590.5140.22140.2223.31168.6313949011582970.590.5160.05160.0513.61241.02138687114771030.620.7259.56111.24层次hi/mVi/kN/(N/mm)边柱B3Di3Vi3KyMbi3Mui353.3537.771394901410053.80.770.4274.57102.9743.38171394901410081.70.770.48129.41140.2033.31023.8413949014100102.380.770.5168.93168.9323.31168.6313949014100116.860.770.5192.82192.8213.61241.021386871052199.280.540.64209.28128.67层次hi/mVi/kN/(N/mm边柱C3Di3Vi3KYMbi3Mui353.3537.77139490906434.960.440