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1、教学实验楼框架结构设计1.工程概况工程名称：建筑用地面积：725.76建筑面积：3792.05 m2 建筑层数：五层层高：地上一层层高3.6m，标准层层高3.6m。建筑总高度：18.0m建筑形状：一字形结构形式：框架结构体系场地情况：场地平坦、无障碍物。地质情况：地基土为粘性土为主，建筑场地类别为类，容许承载力fk=180kPa。基本雪压：0.45kN/m2。基本风压：0.40kN/m2。地震烈度：按7度近震设防。设计基本地震加速度为0.2g，建筑场地类别为，类 ，设计地震分组为第一组。建筑耐火等级：二级。建筑耐久年限：50年。建筑物重要性类别：丙类，安全等级为二级。2.结构布置与计算简图2.
2、1结构选型采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。基础采用柱下条形基础。2.2结构布置结合建筑的平面立面和剖面布置情况，结构平面布置如图1；根据结构布置，本建筑平面除走廊板区格为单向板外，其余均为双向板。双向板的板厚hl/50(l为双向板的短向计算跨度)。本建筑楼面板和屋面板的厚度均取120mm。本建筑的材料选用如下：混凝土 C30（fC=14.3MPa ，Ec=3.0104 MPa）钢筋：纵向受力筋采用HRB335级钢筋，其余采用HPB235级钢筋墙体：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。窗： 铝合金窗门： 木门图1 框架的计算单元2.3框架计算简图及梁柱线刚度本结构是三维空间的。但由于建筑结构的质量、刚度都
3、比较均匀，故选用一榀框架进行计算与配筋，其余框架可参照此框架进行配筋。现以轴线为例进行计算。2.3.1梁柱截面尺寸估算框架梁：mm 取梁尺寸：h=600mm， b=h/2=300mm.框架柱：建筑总高度按18.60m算，小于30m的现浇框架结构，设防烈度7度近震，查抗震设计规范，该框架为三级抗震，最大轴压比。假定采用C30混凝土，查得 ，假定每平方米荷载为14kN/m2，则柱子最大轴压力N=1.25147.24.25=2646kN.则柱子轴压比即 取柱子截面形状为正方形。即b=h453.4mm。为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变，即取柱子尺寸为500mm500mm。2.3.2确定框架计算
4、简图（KJ-7）框架的计算单元如图1-1所示。假定框架柱嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺寸都不变，故梁跨取柱截面形心线间距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面。室内外高差为0.45m，基础顶面至室外地坪取为0.5m，故底层柱高取3.6m+0.45+0.5m=4.55m，其余各层柱高均为3.6m。由此框架的计算简图如图2所示。2.3.3框架梁柱的线刚度计算混凝土C30， ，现浇框架结构梁惯性矩中框架梁，线刚度左跨梁：i左跨梁图2 计算简图及相对线刚度中跨梁：i中跨梁右跨梁：i右跨梁 i左跨梁AB轴底层柱：i底层柱AB轴其余层柱：i其余层柱令余柱线刚度为1.0，则其余各杆件的相对线刚
5、度为：i左跨梁i中跨梁i底柱框架梁柱的相对线刚度如图（2）所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。3.荷载计算便于内力组合，荷载计算宜按标准值计算3.1 恒载标准值计算屋面: 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25KN/m3=3.0KN/m2抹灰层：20厚混合砂浆 0.02m17KN/m3=0.34KN/m2合计 =5.6kN/m2标准层楼面、各层走廊楼面结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25KN/m3=3.0 kN/m2抹灰层：20厚混合砂浆 0.02m17KN/m3=0.34kN/m2合计 3.99kN/m2梁自重 bh=300mm600mm自重 250.3(0.6
6、-0.12)=3.6kN/m抹灰层： 20厚混合砂浆 0.02(0.6-0.12)217=0.33kN/m合计3.93kN/m bh=250mm500mm 自重 250.25(0.5-0.12)=2.38KN/m抹灰层 20厚混合砂浆 0.02(0.5-0.12)17=0.26KN/m合计2.64kN/m bh=200mm400mm自重 2 50.2(0.4-0.12)=1.4kN/m抹灰层 20厚混合砂浆 0.02(0.4-0.12)217 =0.19kN/m合计1.59kN/m柱自重 bh=500mm500mm自重 250.50.5=6.25kN/m抹灰层：20厚混合砂浆 0.020.54
7、17=0.68kN/m合计 6.93kN/m外纵墙自重标准层：纵墙 0.90.255.5=1.24kN/m铝合金窗0.42.1=0.84kN/m外墙面贴瓷砖(3.6-2.1)0.5=0.75kN/m内墙面20mm厚混合砂浆抹灰0.02(3.6-2.1)17=0.65kN/m合计 3.34kN/m底层：纵墙 (4.55-2.1-0.6)0.255.5=2.4kN/m铝合金窗0.42.1=0.84kN/m外墙面贴瓷砖(4.55-2.1-0.5-0.6)0.5=0.68kN/m内墙面20mm厚混合砂浆抹灰0.02(3.6-2.1)17=0.51kN/m合计4.44kN/m外横墙自重标准层：横墙 (3
8、.6-0.6)0.255.5=4.13kN/m外墙面贴瓷砖 0.53.6=1.8 kN/m内墙面20mm厚混合砂浆抹灰0.023.617=1.3kN/m合计 7.15kN/m底层：横墙 (4.55-0.6)0.255.5=5.5kN/m外墙面贴瓷砖 0.5(4.55-0.5-0.6)=1.73 kN/m内墙面20mm厚混合砂浆抹灰0.023.617=1.3kN/m合计8.53kN/m内横墙自重标准层横墙 (3.6-0.6)0.25.5=3.3kN/m墙面20mm厚抹灰(3.6-0.6)0.02217=2.04kN/m合计 5.34kN/m底层：横墙 (4.55-0.6)0.25.5=4.4kN
9、/m墙面20mm厚抹灰 (3.6-0.7)0.02217=2.04kN/m合计 6.44kN/m女儿墙自重(100mm的混凝土压顶)自重 0.250.55.5+250.250.1=1.45 kN/m外墙面贴瓷砖 20.50.6=0.6 kN/m3.2活荷载标准值计算屋面活荷载标准值不上人屋面 0.5 kN/m2楼面活荷载标准值走廊 2.5 kN/m2办公室 2.0 kN/m2雪荷载 So=0.45kN/m2 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑两者中取大值3.3 竖向荷载下框架受荷载图图3 板传荷载示意图确定板传递给梁的荷载时,一个区格板一个区格板地考虑.确定每个区格板的荷载传递时,先区分板是单向板还
10、是双向板.若为单向板,沿板的短跨方向作中线,将板上的荷载平均分给两长边的梁;若为双向板计算，从四角出45o平分线，区格板被分为四个小块，每小块荷载传给与之相邻的的梁，见板传荷示意图。板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。A-B轴间框架梁屋面恒载：25.61.81-2（1.8/6.0）+（1.8/6.0）=17.08kN/m活载：0.51.821-2（1.8/6.0）+（1.8/6.0）=1.52 kN/m楼面板传给梁的荷载恒载：23.991.81-2（1.8/6.0）+（1.8/6.0）=12.2kN/m活载：2.01.821-2（1.8/6.0）+（1.8/6.0）=6.10 KN/m
11、横梁自重标准值：3.93kN/mA-B轴间框架梁均布荷载为屋面梁恒载：梁自重+板传荷载=3.93kN/m+17.08kN/m =21.01kN/m活载：板传荷载=1.52KN/m楼面梁恒载：梁自重+板传荷载+墙体重=3.93kN/m+12.2kN/m+5.34 kN/m =21.47kN/m活载：板传荷载=6.10kN/mB-C轴间框架梁由于B-C轴间板为单向板,故板传荷载为零.则B-C轴间框架梁均布荷载为：屋面梁恒载：梁自重+板传荷载=3.93+0 =3.93kN/m活载：板传荷载=0kN/m楼面梁恒载：梁自重+板传荷载=4.67+5.73 =10.40KN/m活载：板传荷载=0kN/mC-
12、D轴间框架梁(完全同A-B轴间框架梁)A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱女儿墙自重 2.18kN/m顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=2.187.2+（7.2-0.5）3.93+17.086.0/4+5.61.85/8（3.6+3.6）/2+2.646.02/4=98.26kN顶层柱活载=板传活载=1.526.0/4+0.51.85/8（3.6+3.6）/2=4.31kN标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=3.43(7.2-0.5)+3.93(7.2-0.5)+12.26.0/4+3.991.85/8（3.6+3.6）/2+(2.64+5.34)62/4=107.11kN标准层活载=板传活载=6.16.0/4+
