四层框架结构设计计算书

框架构造课程设计任务书某商业批发楼二、工程概况1582m2。三、设计条件～1.7m120KN/m2，其次层为砂砾石，层厚～250KN/m2，第三层为弱风化基岩，地基承载力标准15.00m深度范围内无可液化土层。690m，水质对砼无侵蚀性。拟建场地地形平缓，地面确定标高700.00m。2、抗震设防为：8度、0.2g、第一组。3m2。40＝m〔B类S0＝m2〔n＝。5C25HRB335级，箍筋为HPB235级。6、屋面作法〔自上而下S防水层m20厚细石砼找平m3,陶粒砼找坡〔2%、7KN/m3〕,125厚加气砼块保温〔7KN/m3〕,150厚现浇钢筋砼板m3〕,吊顶或粉底m2。7〔自上而下〔m20厚现浇钢筋砼板m3，吊顶或粉底m2。8、门窗作法：均承受铝合金门窗。200厚加气砼块，两侧抹灰。450mm，初定根底底面标高为2m1m，5.5m。四、设计内容12345其次节框架构造课程设计指导书及实例一、设计资料标准《混凝土构造设计标准》 GB 50010－2023简称《砼设计标准》《建筑构造荷载标准》 GB 50009－2023简称《荷载标准》《建筑构造抗震设计标准》GB 50011－2023简称《抗震标准》手册《静力计算手册》《砼构造计算手册》《抗震设计手册》图集《建筑抗震构造图集》 九〕二、构造方案〔一〕构造体系考虑该建筑为商业批发楼，开间进深层高较大，依据《抗震标准》第6.1.1条，框架构造体系选择大柱网布置方案。〔二〕构造抗震等级6.1.28度设防区，总高度12.84m，因此属二级抗震。〔三〕楼盖方案美观的原则和增加构造的整体性及施工便利，承受整体式双向板交梁楼盖。〔四〕根底方案6.1.14条设置根底系梁。三、构造布置及梁柱截面初估1、构造布置2、各梁柱截面尺寸初估：框架梁6.3.1200mm4倍梁宽，4倍的梁高，又参考受弯构件连续梁，梁高b=〔1/2～1/3〕h。框架柱依据《抗震标准》第6.3.6条，柱截面宽度b300mm，柱净高与截面4框架梁，柱截面尺寸板初估。KL b=〔1/2～1/3〕h=(412~275)mm〔300×600〕mmA=N/=189700mm2板厚)《抗震标准》6.1.5条规定。四、荷载计算1、屋面荷载标准值SBS防水层 =m230厚细石砼找平层 24×=m2陶粒砼并找坡 ×7=厚加气砼块保温7×=m150厚现浇钢筋砼板 25×=m2吊顶 =m2屋面恒载标准值小计 =m2屋面活荷载标准值《雪荷》 2、楼面荷载标准值：地板砖地面 =m2150厚现浇砼板 25×=m2吊顶 =m2楼面恒载标准值 =m2楼面活载标准值 =m23、楼面自重标准值、柱侧抹灰，有吊顶房间梁不包括抹灰。例：L1：b×h=× 净长6m均布线荷载为25××=m; 重量为×6=27KNZ1：b×h=×净长;Z1重量为×=38构件四层〔屋面〕1/2层高=荷载柱××〔〕×25×24+×〔×2+×2〕×〔〕×20×24屋盖×38×3837梁[××〔〕×25+]×15+[××〔〕×25+]×6+[6×××25+]×16女儿墙××〔+38〕×2×25墙××[[〔4×2+6×5〕×8]×2+××3)×2]×7可变荷柱××〔〕×25×24+×〔×2+×2〕×〔〕×20×24971屋盖×38×梁[××〔〕×25+]×15+[××〔〕×25+]×6+[6×××25+]×16墙××[[〔4×2+6×5〕×8]×2+××3)×2]×7可变荷一层1/2层高=柱××〔+〕×25×24+×〔×2+×2〕×〔+〕×20×24屋盖×38×梁[××〔〕×25+]×15+[××〔〕×25+]×6+[6×××25+]×16墙×+〕×[[〔4×2+6×5〕×8]×2+××3)×2]×7679可变荷屋面可变荷载组合系数[×38-××24)]××1109G1 +++679+11096237总和 G1+G2+G3+G4=+++623724250荷载集合计算公式屋面可变荷载组合系数荷载集合计算公式屋面可变荷载组合系数载×××38G4+3837++++三层二层层高屋面可变荷载组合系数载[×38-××24)]××G3G2971++++载200抹灰，外墙贴面转，面荷载为：250厚加气砼墙： 7×+17×+=m2200厚加气砼墙： 7×+17××2=m2240厚砖墙砌女儿墙： 18×+17×+=m2五、内力及侧移计算〈一〉水平地震作用下框架的侧移计算1、梁、柱的线刚度因本例承受现浇楼盖，在计算框架梁的截面惯性矩时，对边框架梁取II〈I0C30混凝土，E0C40混凝土Ec=×104N/mm2

c=×104N/mm2I=1bh3=1

××=×10-3m40 12 12bI==2××10－3=×10－3m4b梁的线刚度为：b CbK=EI/L=〔×104××10－3〕/=×10b Cb7－4。梁号截面b×梁号截面b×h㎡跨度m砼标号惯性矩I0m4边框架梁中框架梁I=bK=EI/Lb bI=2Ib 0K=EI/Lb bKJL1×6C40×0－3×0－3×1041×03×104KIL2×4C40×0－3×0－3×10411×10-3×104〈2〉柱的线刚度7-5。表7-5 柱的线刚度表柱柱号截面bh(m2)柱高(m)惯性矩I=1 bh3〔m4〕c12线刚度Kc(KNm)KZ1×1 ××=×10-312×104KZ2×1 ××=×10-312×1042.横向框架柱侧向刚度7－6。层柱类型K层柱类型KK/2K一般层K/2K 一般层D K12/h2b c(底层)0.5K/2K层)(底imc根数KK/K(KN/M)b c边框架×2)/(2×=(2+=4×103边柱边框架20×10+/(2+=24×1032二边柱三四边框架中柱(4×/(2×=〔2+〕=×1032层中框架(2×/(2×=(2+=×10312边柱中框架(4×/(2×=(2+=80×1036中柱ΣD902×103边框架×2/=+/(2+=34底中柱层中框架边柱2×=(0.=5+/(2+21×10312中框架中柱4×=(0.=5+/(2+26×1036ΣD536×1033、横向框架自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期maxT1.7max1 0式中: 0—考虑填充墙影响的周期调整系数,取～,本工程中横墙较少取； ---框架的顶点位移。max7－7。位移表7-7 位移层次Gi(KN)ΣGiΣDΣG/ΣDiΔi456395639×1053618711826×1052618718013×1051623724250×1050.123T1.70.60.1231

0.364.横向地震作用5.1.4条查得，在Ⅱ类场地，8Tg和地震影响系数

max

为：Tg

0.35〔S〕

0.16max由于

所以

/T)

0.121 g 1

g 1 2

max由于T1

0.451.4Tg

，所以δn=0.Fn

F 0n EKF EK

G1 eq

=××32985=7－8。表中： F

GHi i

)

V/D1 GH EK n e ii ie表7-8 Fi、Yi和U的计算eGiHiΔue层次4〔m〕hi〔m〕HiGi5639〔KNm〕〔KN〕Fi〔kn〕viΣD902023〔m〕361879020232618790202316237536000Σ242507-6。5、横向框架抗震变形验算首层

e e i e层间相对位移的限制满足标准要求同理可进展纵向框架变形验算，在此略〔二〕水平地震作用下，横向框架的内力计算D7－9。ii表7-9 ii柱号层次层高h层间剪V层间刚度ΣD各柱刚 Dim D K y M下 M上度 D VimVim DiDimA493390202328200柱316899020232820022205902023282001247353600021000B493390202380000柱316899020238000022205902023800001247353600026000注：表中k—第I层第K号柱的剪力—y3，、、y值计算见表7。M下MkM上M=k〔〕h表7-10 y值计算410--10310--10边柱2101001--0--410--10310--10中柱2101001--0--柱号层次Ky0柱号层次Ky0α1Y1α2Y2α3Y3y层层次AB跨BC跨L〔m〕M左M右VbL〔m〕M左M右VbNA柱轴力N Nc(KNm)(KNm(KN)(KNm)(KNm)〔kN〕〔kN〕b〔kN〕432 14113193190000注：轴力拉为－，压为＋。〔三〕恒载作用下的内力计算形〔g‘〕和梯形荷载〔g“〕两局部组成，依据固端弯距相等的原则，先将梯形i i7-8。梯形荷载化为等效均布荷载qid=(1-2α2+α3)q; α=a/L=4/=qqq

=g’+〔1-2×α2+α3〕g333d3322=g’+〔1-2×α2+α3〕g222d22=g’+〔1-2×α2+α3〕g222d

”=+〔1-2×+〕×=m=’+〔1-2×α2+α3〕g”=m1d 1 12、恒载作用下的杆端弯矩本工程框架构造对称，荷载对称，故可利用对称性进展计算。(1)固定端弯矩的计算MF =-MF =-1/12q3dL2=-1/12××=A3B3 B3A3MF =-MF =-1/12q2dL2=1/12××=A2B2 B2A2MF =-MF =-1/12q2dL2=1/12××=A2B2 B2A2MF =-MF =MF =A1B1

A2B2安排系数：7-12。节点杆件A3A节点杆件A3A2A1S=4i iΣSiSSiiA3A2A3B3A2A3A2B2A2A1A1A2A1B1A1A04×4×14×4×14×4×4×14×==4==4===4=杆端弯矩计算〔7-9〕恒载作用下的框架弯矩图欲求梁跨中弯矩，则需依据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布〔如图按平衡条件计算，而不能按等效分布荷载计算简支梁：均布荷载下跨中弯距＝qL2/8=×8=合计跨中弯距＝＋＝四层：MAB=×MBA=×=＝〔+〕/2==同理：二、三层跨中弯距＝;一层跨中弯距＝3、梁端剪力计算7－13。表7-13 恒载作用下梁端剪力计算层次层次qd〈KN/M〉L〈M〉qdl2〈KN〉ΣM/L〈KN〉总剪力〈KN〉V=ql-ΣM/LA2V=ql+ΣM/LB2432196注：b为柱截面高度4、柱轴力计算7-14。表7-14 恒载作用下柱轴力计算柱号柱号层次截面横梁剪力纵梁传来柱自重ΔNNA柱496408C柱34084082柱顶1柱底43B柱21柱顶柱底×2=×2=×2=×2=〔四〕活荷载作用下的内力计算1、活荷载作用下的弯矩计算布法，内力计算可承受弯矩二次安排法，但对梁跨中弯矩乘～的增大系数。将框架梁上梯形荷载化为等效均匀活荷载四层： q=〔1-2α2+α3〕q=〔1-2×+〕×=m3d—二三层q=q

3=〔1-2α2+α3〕q=〔1-2×+〕21=m1d 2d 1固端弯矩计算四层：MF=-112

q L2=-13d 123

××=—二三层：MF=-1q L2=-1

××=12 1d 12杆端弯矩计算7-11。〔4〕.活荷载作用下的框架梁跨中弯矩计算；M =[*+/2+1/24×××〔3-4×〕]=跨中3M =[*+/2+1/24×21××〔3-4×〕]=3跨中2M =[*+/2+1/24×21××〔3-4×〕]=2跨中1M =[*+/2+1/24×21××〔3-4×〕]=87KNm1跨中注:*为弯距调幅系数。2、活荷载作用下的梁端剪力计算7－15。表7-15 活荷载作用下剪力计算过程层次层次qd〔KN/m〕L〔M〕qL/2〔KN〕ΣM/L〔KN〕剪力〔KN〕V=qL/2-ΣM/LAV =qL/2+ΣM/LB左43214848注：表内剪力按调幅前、后的大者取用。3、活荷载作用下柱轴力计算A7-16。表7-16 活荷载作用下A柱轴力计算表柱号柱号层次AC柱34截面柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱底柱顶柱顶横梁剪力纵梁传来 柱重ΔN〔kN〕柱轴力〔KN〕41000200100×2=0348×2=96630B柱015901592柱底48×2=966300×2=1柱顶630柱底07－12。六、内力组合及调整<一>框架梁的内力组合在恒载和活荷载作用下，跨间M 可近似取跨中的M代替。MAXM =1qL2-〔M +M 〕/2MAX 8 左 右式中M 、M 梁左右端弯矩。左 右M116

ql2M=116

ql2在竖向荷载与地震力组合时，跨间最大弯矩MGE

7－13所示。地震作用地震作用中中图a竖向荷载组合图b竖向荷载与地震荷载组合图6图中：M ，M ---重力荷载下梁端的弯矩；GAM，MEA

GB---水平地震作用下梁端弯矩；EBR，R---竖向荷载与地震荷载共同作用下的梁端反力。A B-M +M+M〕B A GB GA EA EBx处截面弯矩为：M=Rx-qx2/2-M+MA GA EA。可求得跨间M 为x=R/qMAX 1 AXx处的弯矩表达式，可求得跨间最大弯矩为1M

=R2/2q-M+M

=qx2/2-M+MMAX

GE

GA

GA EA

、M反号。EA EB1x7－17。1〔恒+活〕地震qlRAXi〔恒+活〕地震qlRAXiMGE跨 层MMMEAMKN/M左震右震左震右震左震右震GAGBKNmKNmKNmEBKNmMKNKNMMKNmKNmABGE 41163262522625141511360注：①当x>Lx<0时，表示最大弯矩发生在支座处，应取x=Lx=0，1 1 1 1M=Rx-qx2/2-M±M计算M；A GA EA GE②表中恒载和活荷载的组合，梁端弯距取调幅后的数值；③表中q值按〔恒＋活〕计算。7－18。〔二〕框架柱内力组合A7－19。B柱内7－20。层次位置内力恒载①层次位置内力恒载①荷载类别活载②竖荷组合竖向荷载与地震力组合地震③①+②〔①+②〕±③M±-1474A4右B4左VM96±4324321跨中VMABA右2MV89±3B左2MV±跨中MABA右2MV±2B左2MV1348±跨中MABA右1MV±1B左1MV±跨中MAB3607-19A柱内力组合层位内荷载类别竖向荷组合竖向荷载与地震力组合次置柱力M恒载①活载②地荷③ ①+②± 76〔①+②〕±③顶N±290231柱M±35底N±308326266柱M±顶N±柱M±86底N±338柱M±底N408±621643449柱M±111底N±柱M±顶N±1029柱M±326底N±675层位内7-20荷载类别B柱内力组合表竖荷组合竖向荷载与地震力组合次置力恒载①活载②地荷③ ①+②〔①+②〕±③柱M00±0顶N0511482482柱M00±0底N0柱M00±0顶N0柱M00±0底N0柱M00±0238238顶N0836柱M00±0238238底N01130974974柱M00±0238238顶N0168514021402柱M00±0底N017324343211、 强柱弱梁要求依据《抗震标准》6.2.2条，梁柱节点处的柱端弯距设计值应符合下式要求：M Mc c b式中M ＿节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯距设计值之和，c上下柱端的弯距设计值，可按弹性分析安排；M＿节点左右梁端截面顺时针或反时针方向组合的弯距设计值之和；b7－21。节点组合MMM节点组合MMMMlbMrbcMcucdcbM”cuM”cdA1G＋E0316G－E－111－235－3460－375－450－144－305B1G＋EG－E238－2382