一榀框架计算书

一榀框架计算书

一、设计资料1、工程概况上海杨浦科技园区活动中心建筑与结构设计，采用现浇混凝土框架结构，主体结构为五层，一至五层建筑物层高分别为5m、4m、4m、3m、3m。建筑为上人屋面，楼顶有突出的小房间，层高为3m。建筑面积约为m²。±相当于绝对标高，室内外高差为450mm。2、基本参数本设计安全等级为二级，抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度为，设计地震分组为一组，抗震等级为三级，轴压比限值取。地面粗糙类别为C类，基本风压为m²，基本雪压为m²，本设计均采用混凝土强度C40：fc=／mm²，ft=mm2，ftk=／mm²，普通钢筋强度采用HRB400：fy=360N／mm²，fyk=400N／mm²。二、结构布置和计算简图结构平面布置图框架梁柱截面尺寸确定主梁跨度为l0=，h=（1/15~1/10）l0=560~840mm取h=700mm，b=(1/3~1/2)h=233~350mm取b=350mm，中间各梁调整b=300mm。后经计算周期比不满足要求，边梁调整为h=900mm，中间各梁调整为h=800mm。次梁跨度为l0=8m，h=（1/18~1/12）l0=444~667mm取h=500mm，b=(1/3~1/2)h=167~250mm取b=200mm框架柱采用矩形柱，底层层高为H=5m，b=（1/15~1/10）H=333~500mm取b=450mm，h=(1~2)b=450~900mm取h=450mm后经验算轴压比不合格，柱尺寸调整为700mm700mm。结构计算简图注（图中数字为线刚度，单位：10-3EC）AB跨梁=DE跨梁：i=2EC1/3/=BC跨梁=CD跨梁：i=2EC1/3/8=四五层柱：i=EC1/3/3=610-3EC二三层柱：i=EC1/3/4=底层柱：i=EC1/3/=三、荷载计算1、恒荷载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值40厚C20细石砼=m225厚挤塑保温板防水卷材一道KN/m220厚1:25水泥砂浆找平=m220厚1:25水泥砂浆找平=m2120厚现浇混凝土屋面板=m212厚水泥砂浆吊顶=m2屋面恒荷载KN/m2取m2（AB、BC、CD、DE跨）框架梁自重梁侧粉刷（）=m合计KN/m因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：g5AB1=g5BC1=g5CD1=g5DE11=m(注：下标5表示第5层)g5AB2=g5BC2=g5CD2=g5DE2=+4)=KN/m（2）楼面框架梁线荷载标准值20厚1:25水泥砂浆找平=m220厚1:25水泥砂浆找平=m210厚地砖面层=m2120厚现浇混凝土屋面板=m212厚水泥砂浆吊顶=m2楼面恒荷载KN/m2取m2四层框架梁及梁侧粉刷KN/m梁上填充墙自重（）80.2=m墙面粉刷（）=m合计m因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为g4AB1=g4BC1=g4CD1=g4DE1=+=mg4AB2=g4BC2=g4CD2=g4DE2=KN/m一二三层框架梁及梁侧粉刷KN/m梁上填充墙自重（）80.2=m墙面粉刷（）=m合计m因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为gAB1=gBC1=gCD1=gDE1=+=KN/mgAB2=gBC2=gCD2=gDE2=（3）屋面框架节点集中荷载标准值A、E柱连系梁自重粉刷（）高女儿墙自重粉刷连系梁传来屋面自重1/2（1/）=顶层A、E柱节点集中荷载G5A=G5E=B、C、D柱连系梁自重粉刷（）连系梁传来屋面自重=1\*GB3①B、C、D柱KN顶层柱节点集中荷载G5B=G5C=G5D=KN(4)楼面框架节点集中荷载标准值四层A、E柱连系梁自重粉刷墙体自重（注：窗户尺寸较小，未考虑折减）粉刷外墙面砖外墙保温框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重四层A、E柱节点集中荷载GA=GE=KN四层B、C、D柱连系梁自重粉刷墙体自重粉刷框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重=1\*GB3①B、C、D柱四层柱节点集中荷载GB=GC=GD=KN二、三层A、E柱连系梁自重粉刷墙体自重（注：窗户尺寸较小，未考虑折减）粉刷外墙面砖外墙保温框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重二、三层A、E柱节点集中荷载GA=GE=KN二、三层B、C、D柱连系梁自重粉刷墙体自重粉刷框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重=1\*GB3①B、C、D柱二、三层柱节点集中荷载GB=GC=GD=KN一层A、E柱连系梁自重粉刷墙体自重（注：窗户尺寸较小，未考虑折减）粉刷外墙面砖外墙保温框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重一层A、E柱节点集中荷载GA=GE=KN一层B、C、D柱连系梁自重粉刷墙体自重粉刷框架柱自重粉刷连系梁传来楼面自重=1\*GB3①B、C、D柱一层柱节点集中荷载GB=GC=GD=KN（5）恒荷载作用下的结构计算简图恒荷载作用下结构计算简图2、活荷载计算民用建筑楼面均布活荷载标准值参考项次类别标准值(kN/m2)1住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园2教室,试验室、阅览室、会议室3食堂、办公楼中的一般资料档案室4礼堂、剧场、电影院、体育场及体育馆的看台：（1）有固定座位（2）无固定座位5健身房、舞厅6展览馆、商店7车站大厅、候车室、舞台、体操室8藏书库、档案库9停车库：（1）单向板楼盖（板跨不小于2m）（2）双向板楼盖和无梁楼盖（柱网尺寸不小于6mX6m）10厨房11浴室、厕所、盥洗室：（1）对第一项中的民用建筑（2）对其他民用建筑12走廊、门厅、楼梯：（1）住宅、托儿所、幼儿园（2）宿舍、旅馆、医院、办公楼（3）教室、食堂（4）礼堂、剧场、电影院、看台、展览馆13挑出阳台pAB=pBC=pCD=pDE=PA=PEPB=PC=PD=活荷载作用下结构计算简图3、风荷载计算风压标准值计算公式为：ω＝βzμsμzω0式中ω——风荷载标准值（kN/m2）；βz——高度z处的风振系数；μs——风荷载体型系数；μz——风压高度变化系数；ω0——基本风压（kN/m2）。因结构高度H=19m<30m,可取βz=；平面近似于矩形取μs=；μz可查《建筑结构荷载规范》。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下：层次βzμsZ(m)μzω0(kN/m2)A(m2)PW(KN)542132281注：表中z为框架节点至室外地面的高度；A为一榀框架各层节点的受风面积；PW=ωA。风荷载作用下结构计算简图四、内力计算1、恒荷载作用下内力计算采用分层法=1\*GB3①顶层先将梁上梯形荷载和三角形荷载化为等效均布荷载MpAB=MpBAq=(1-2α21+α31)p荷载的等效α1=α2=α3=α4=顶层梯形荷载化作等效均布荷载为gAB=gDE=+(1-2×+×+(1-2×+×=mgBC=gCD=+(1-2×+×+(1-2×+04763)×=m各杆的固端弯矩为：MAB=MDE=××82=·mMBC=MCD=××=·m四层梯形荷载化作等效均布荷载为gAB=gDE=+(1-2×+×+(1-2×+×=mgBC=gCD=+(1-2×+×+(1-2×+04763)×=m各杆的固端弯矩为：MAB=MDE=××82=·mMBC=MCD=××=·m一、二、三层梯形荷载化作等效均布荷载为gAB=gDE=+(1-2×+×+(1-2×+×=mgBC=gCD=+(1-2×+×+(1-2×+04763)×=m各杆的固端弯矩为：MAB=MDE=××82=·mMBC=MCD=××=·m1、恒荷载作用下的内力计算修正后框架在恒荷载下的弯矩图框架在恒荷载作用下梁的剪力图注：VA=（MA－MB）/L+gL/2VB=VA－GL框架在恒荷载作用下柱的轴力图注：NA=VA+GA+Ni+1（i为当前层数）框架在恒荷载作用下经调幅并算至柱边截面的弯矩注：M1=M－V1b/2；V1=V－(g+p)b/2式中M1、V1为柱边截面的弯矩和剪力；g和q分别为梁上恒荷载和活荷载；b为柱的边长。2、活荷载作用下的内力计算框架在活荷载作用下梁、柱的弯矩图框架在活荷载作用下算至柱边的梁的剪力图框架在活荷载作用下柱的轴力图框架在活荷载作用下经调幅并算至柱边截面的弯矩3、风荷载作用下的内力计算风荷载作用下框架梁、柱的弯矩图风荷载作用下梁柱的剪力图注：V=(M1+M2)/L风荷载作用下柱的轴力图4、横向水平地震作用下的内力计算重力荷载代表值G5=G4=G3=G2=G1=总重力荷载代表值为GE=总水平地震作用的表达式为FEK=α1GE查的αmax=；Tg=。阻尼比为，故γ=。根据周期经验计算公式T1=（n是层数）=α1=αmax=FEK=T1/Tg==＜，无需在顶部附加地震作用。用底部剪力法把总水平地震作用沿高度分配，可得到隔层的水平地震作用。Fi=GiHi/ΣGKHKFEKF1=F2=F3=F4=F5=仍采用D值法计算，过程如下：剪力在各柱间的分配各柱反弯点及柱端弯矩各柱反弯点及柱端弯矩各柱反弯点及柱端弯矩地震作用下框架梁、柱的弯矩图地震作用下梁柱的剪力图地震作用下柱的轴力图五、内力组合梁的控制截面柱的控制截面五层梁的内力组合四层梁的内力组合三层梁的内力组合二层梁的内力组合一层梁内力组合五层柱内力组合四层柱内力组合三层柱内力组合二层柱内力组合一层柱内力组合六、截面设计混凝土强度采用C40，fc=／mm²，ft=mm2，ftk=／mm²；受力主筋和箍筋均采用HRB400级，fy=360N／mm²，fyk=400N／mm²。1、框架梁截面设计五层AB梁：最不利内力组合为:左端（1截面）： M=－mV=右端（3截面）： M=－438kN/mV=跨中（2截面）： M=m正截面受弯承载力：查的相对界限受压区高度为ξb=。截面位置MαsξγskN/mM/α1bh20fc1－sqrt（1－2αs）【1+sqrt（1-2αs）】左端－<右端－438<跨中<截面位置As（mm2）配筋实配Asρ（%）M/γsh0fymm2As/bh0左端3221140右端3281847跨中3221140最小配筋率为：Ρ支座=max【%，（55ft/fy）%】=max【%，）%】=%Ρ跨中=max【%，（45ft/fy）%】=max【%，）%】=%满足要求。斜截面受剪承载力：按“强剪弱弯”调整剪力值V=ɳvb(Mlb+Mrb)/ln+VGbɳvb为梁端剪力增大系数，三级抗震取VGb为重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端剪力值ln为梁的净跨VGb=（gAB+）ln/2=（+）=V=所以，框架梁梁端最大剪力组合值为βcfcbh0=截面符合要求=需按计算配箍筋Asv/s=（V－）/fy0h0=（）/mm采用双肢箍8@200Asv/s=2mm2/mm>mm2/mm,可以。箍筋配筋率=ρsv=Asv/bs=2=%>fyv=满足要求其余各梁配筋结果如下：截面位置MαsξγskN/mM/α1bh20fc1－sqrt（1－2αs）【1+sqrt（1-2αs）】左端－<右端－<跨中<截面位置As（mm2）配筋实配Asρ（%）M/γsh0fymm2As/bh0左端5252454右端5252454跨中5161005最小配筋率为：Ρ支座=max【%，（55ft/fy）%】=max【%，）%】=%Ρ跨中=max【%，（45ft/fy）%】=max【%，）%】=%满足要求。斜截面受剪承载力：按“强剪弱弯”调整剪力值V=ɳvb(Mlb+Mrb)/ln+VGbɳvb为梁端剪力增大系数，三级抗震取VGb为重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端剪力值ln为梁的净跨VGb=（gAB+）ln/2=（+）=V=所以，框架梁梁端最大剪力组合值为βcfcbh0=截面符合要求=需按计算配箍筋Asv/s=（V－）/fy0h0=（）/mm采用双肢箍8@200Asv/s=2mm2/mm>mm,可以。箍筋配筋率=ρsv=Asv/bs=2=%>fyv=满足要求截面位置MαsξγskN/mM/α1bh20fc1－sqrt（1－2αs）【1+sqrt（1-2αs）】左端－<右端－570<跨中<截面位置As（mm2）配筋实配Asρ（%）M/γsh0fymm2As/bh0左端5252454右端23025252454跨中5161005最小配筋率为：Ρ支座=max【%，（55ft/fy）%】=max【%，）%】=%Ρ跨中=max【%，（45ft/fy）%】=max【%，）%】=%满足要求。斜截面受剪承载力：按“强剪弱弯”调整剪力值V=ɳvb(Mlb+Mrb)/ln+VGbɳvb为梁端剪力增大系数，三级抗震取VGb为重力荷载代表值作用下，按简支梁分析的梁端剪力值ln为梁的净跨VGb=（gAB+）ln/2=（+）=V=所以，框架梁梁端最大剪力组合值为βcfcbh0=截面符合要求=需按计算配箍筋Asv/s=（V－）/fy0h0=（）/mm采用双肢箍8@200Asv/s=2mm2/mm>mm2/mm,可以。箍筋配筋率=ρsv=Asv/bs=2=%>fyv=满足要求（2）框架柱截面设计一层A柱：最不利内力组合为：M1=·mM2=·mN=V=正截面受弯承载力：按“强柱弱梁”的原则调整弯矩值ΣMc=ɳcΣMbɳc为框架柱端弯矩增大系数，三级抗震取ΣM1=>取M1=·mΣM2=0取M2=0kN·m取柱的弯矩M=·me0=M/N=kN·m/kN=h0/30=660/30>20mm取ea=22mm，ei=e0+ea=e=ei+h/2-as=370+700/2-40=680mmξ=γREN/α1fcbh0==<,属于大偏压。（γRE为承载力抗震调整系数，取）采用对称配筋ｘ=N/α1fcb=（1）=>2as=80mm取ｘ=As=As/=【Ne-α1fcbｘ（ｘ）】/【fy（h0-as）】=【×】/360=<ρmin=%bh=%mm2按构造配筋，每边取322，As=1140mm2斜截面受剪承载力按“强剪弱弯”调整剪力值V=ɳvc(Mtc+Mbc)/Hnɳvc为柱剪力增大系数，三级抗震取V==>取V=hw/b=660/700=<4βcfcbh0=截面符合要求N=<==取N=剪跨比λ=Hn/2h0=（）=>3取λ=3Asv/s=【V-】/（fyvh0）=【】/360<0按构造配箍筋选取8@200一层B柱：最不利内力组合为：M1=·mM2=·mN=V=正截面受弯承载力：按“强柱弱梁”的原则调整弯矩值ΣMc=ɳcΣMbɳc为框架柱端弯矩增大系数，三级抗震取ΣM1=<取M1=·mΣM2=0取柱的弯矩M=kN·me0=M/N=kN·m/kN=h0/30=66