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1、1框架结构设计第一部分：框架结构设计资料第一部分：框架结构设计资料一 工程概况： 本工程为某市科技局拟建的办公楼，其功能为该局提供日常办 公活动、举办各类小型学术报告的场所。结构形式为整体五层框架结构,局部六层,第六层为砖结构。建筑面积为 5238m2，层高 3.6m，总高为21.900m，室内外高差 0.450m。框架平面柱网布置如图 1 所示。2二 设计依据：2-1. 气象条件: 2-1.1 雪荷载：基本雪压力为 S0=0.45kN/m2(水平投影)； 2-1.2 风荷载:全年主导风向为东南风，基本风压力为 W0=0.60kN/m2; 2-1.3 常年气温差值：年最高温度 390C，最低气
2、温-40C； 2-1.4 最大降雨程度 65.2/h,降雨强度 145/h。. 2-2. 建筑耐久等级、防火等级为级。 2-3. 工程地质条件： 2-3.1 该场地地形平坦，地貌类型属浑河冲积阶地。根据建筑对基地的勘察 结果，地质情况见表 1：表表 1 建筑地层情况表（标准值）建筑地层情况表（标准值）序号岩土分类 （m）土层深度 （m）厚度范围（m）地基承载力 fak(kPa) 1耕植土0-1.21.22粘土1.2-4.63.42203砾砂4.6-5.50.93204圆砾5.5-12.06.5360注: 地下潜水水位埋深 4.7-6.3;表中给定土层深度自然地坪算起. 2-3.2 建筑场地冰冻
3、深度:-1.2M； 2-3.3 建筑场地类别：类场地，拟建场地不存在软土震陷、砂（粉）土液 化的可能性，为建筑场地有利地段。 2-3.4 地震设防烈度：7 度，设计地震基本加速度为 0.1g，设计地震分组为 第一组。 2-3.5 活荷载：走廊 2.0KN/,楼梯间 2.0KN/,厕所 2.0KN/, 办公室 2.0KN/,门厅 2.0KN/,库房 6.0KN/,上人屋面 2.0KN/,不 上人屋面 0.5KN/. 2-42-4 主要参考资料主要参考资料: :2-4.12-4.1 各专业课教材2-4.22-4.2 国家标准和行业标准建筑设计资料集 建筑制图标准 GB/T501042001砌体结构
4、设计规范GB500032001 建筑抗震设计规范 GB500112001建筑结构制图标准GB/T501052001 3砼结构设计规范 GB500102002建筑结构荷载规范GB500092002 建筑地基基础设计规范 GB500072002建筑设计防火规范GBJ1687（2001 年局部修订）2-4.32-4.3 设计手册建筑设计资料集 建筑结构静力计算手册砼结构设计手册 砌结设构计手册 2-4.42-4.4 标准图集国标建筑、结构图集中南标建筑、结构图集 三、结构形式及所用材料强度等级：采用框架结构，以横向承重为主。墙体厚度均为 240，采用空心粘土砖。混凝土的强度等级如下： 3-1. 基础
5、垫层为 C10。 3-2. 梁、柱、楼梯等未注明的均为 C30。Ec=3107Kn/。梁、柱纵向钢 筋均为 HRB335 级热轧钢筋，箍筋及楼梯的配筋均为 HRB235 级的热 轧钢筋。 四、屋面、楼面及顶棚的做法：4-1. 屋面的做法：地砖屋面 10 厚,缝宽 5,水泥砂浆填缝 水泥胶结合层 3 厚 1：3 水泥砂浆找平 20 厚 二毡三油撒粗砂,刷冷底子油 1:3 水泥砂浆找平 15 厚 1:8 水泥膨胀珍珠岩找 2%坡 40 厚(最薄处) 刷冷底子油一道,热沥青玛蒂脂两道 1：3 水泥砂浆找平 20 厚 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 ( 标准重量 2.28 kN/m2 ) 4-2楼
6、面的做法： 大理石面层 20 厚,水泥浆擦缝 1：3 干硬性水泥砂浆 30 厚 预制空心钢筋混凝土楼板 120 厚 ( 标准重量 1.16 kN/m2 ) 4-3. 顶棚做法：预制板用水加 10%火碱清洗油腻 1：1：4 水泥石灰砂浆中层 8 厚 1：2.5 水泥砂浆 7 厚 喷大白浆两道 2 厚4( 标准重量 0.3kN/m2 ) ( 做法及标准重量查找于做法及标准重量查找于工民建专业毕业设计手册工民建专业毕业设计手册)第二部分第二部分 框架结构设计计算框架结构设计计算一一 确定柱、梁及板的尺寸：确定柱、梁及板的尺寸：1-1柱截面尺寸及柱高：柱截面尺寸及柱高： 1-1.1 柱的截面尺寸:由房
7、屋主体结构总高为 21.9m，抗震设防烈度为七度。柱截面尺寸确定如下：即先估算柱轴向力 N，然后由轴压比限制条 件确定截面尺寸，查得 n=0.9（轴压比） 。对办公楼上部结构的重 量，按建筑面积为 Pk=13KN/估算。fc=14.3N/2. 底层边柱:N=1.313KN/（9/ 2）m3.9m5=1428.975KN=1.43106NA=1.43106N/（0.914.3N/2）=1.111052 取 bh=400400底层中柱:N=1.2513KN/（12/2）m3.9m5=1901.25KN=1.902106NA=1.902106N/( 0.914.3N/2 )=1.481052取 bh
8、=400400为了便于计算所有柱的截面尺寸均取为 bh=400400 1-1.2. 柱高的确定:底层高度： =600+室内外高差+底层层高=600+450+3600=4650其中 600是假定基础顶面在室外地面以下 600处。 其它层柱高等于层高，即 3600. 51-2 梁尺寸的确定：梁尺寸的确定：该工程定为纵横向承重，主要为横向承重，梁尺寸初步确定： 1-2.1 框架梁：KL1 边跨:L=9000 h=(1/141/8)L=642.81125取 h=650b=(1/31/2)h=217325取 b=300 KL2 中间跨=3000mm h=(1/141/8)L=214.3375 综合考虑,
9、 取 hb=400mm250mm 1-2.2 连系梁： LL 开间为 3900mm, (1/151/10)L = 260390 取 h =390 考虑到连梁兼做过梁使用,取 hb=400mm250mm 1-2.3. 梁的计算跨度:取中框架梁轴为计算单元，如图 3 所示61-3. 板的布置：板的布置：屋面板、楼板均为预制钢筋混凝土空心板。规格为 3900mm900mm120mm ( 重量为 25 kN/m30.12m=3 kN/m2)二二 梁柱刚度计算（取一榀横向框架计算）梁柱刚度计算（取一榀横向框架计算）假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺 寸不变，故梁跨等于柱截面形
10、心轴线之间的距离。多层框架考虑为纵横向 承重， 主要为横向承重，为超静定结构，故在内力计算前，应预先估算梁，柱的 截面尺寸及结构所采用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度。 混凝土强度等级：梁用 C30 (Ec = 3 107 kN/)柱用 C30 (Ec = 3 107 kN/) 结构计算简图如图 22-12-1 梁的线刚度计算梁的线刚度计算：KL1：I1 =6.910m123bh34KL2：I2 =1.3310m123bh34全现浇框架梁： a. 中框架梁 Ib2= 2.0I2= 2.6710m 34b. 边框架梁 Ib1= 1.5I1=10.310m34边框架梁(b=0.3m.h=0
11、.65m):跨度为 9m，ib1 = = = 3.4410 kNm11bbc lIE 9103 .10103374中框架梁（b=0.25m,h=0.65m）:7跨度为 3m， ib2 = = 2.6710 kNm22bbc lIE 31067. 21033742-22-2 柱的线刚度计算柱的线刚度计算(b=0.4m,h=0.4m)第一层：柱高 4.65m ,Ic=2.110m123bh 124 . 04 34ic1=1.410 kNmhEIc 65. 4101 . 2103374第二五层：柱高 3.6m,Ic=2.110m123bh 124 . 04 34ic2=1.7510 kNmhEIc
12、6 . 3 101 . 21033742-32-3 柱的侧移刚度计算柱的侧移刚度计算见表 2。对于高度小于 50m,且高宽比 h/b=21/62.4=0.341.4 T =0.49s.故应考虑顶点附加作用。1g= 0.08 T +0.01=0.062n1因 TT5 T ，取=0.9g g结构底部剪力为：F= = =0.85EK1 nieqG11 niiG1= =0.08=0.046019 . 01 TTgmax9 . 0648. 035. 0F=0.080.8558067.13=1816.34kNEK9 . 0648. 035. 0顶点附加地震力作用为：= nFn23F=0.0621816.3
13、4=112.61kNEKF= =FEK (1-n)i niiiiiHGHG1表表 4 4 各层横向地震作用及楼层的地震剪力各层横向地震作用及楼层的地震剪力层 次hi(m)Hi(m)Gi(kN)G Hiiiiii HGHG niiiiiHGHG1FEK (1-n)V (kN)i63.622.652266 .1851328 .980.070119.26119.26 3 =357.78 53.619.0511531 .27219670 .690.298620.32739.5843.615.4511574 .09178819 .690.242412.301151.8833.611.8511589 .2
14、1137332 .140.186316.891468.7723.68.2511622 .6495886 .780.130221.481690.2514.654.6511749 .9254637 .130.074126.081816.33表表 5 5 变形验算变形验算层高层间剪力层间刚度ii iiDVUU1层高层间相对 转角5739.585387540001373.6 2628141151.885387540002143.6 1682131468.775387540002733.6 1319121690.255387540003143.6 1146111816.333068320005924.6
15、5 786124均满足 =要求 e45013-2.23-2.2 横向框架柱端弯矩计算。第一层：边柱：ih =4.65m, =1816.33, =306832, =5160, iviDimD,=2.46 60. 0yk= 30.55kN30.55kNiimi imDDvv306832516033.1816=56.82kNm56.82kNm =82.23kNm82.23kNm上Miimhyv)1 ( iimyhvM下中柱：ih =4.65m, =1816.33, =306832, =5936，iviDimD=436, k55. 0y=35.14kN35.14kNiimi imDDvv=73.5373.53 kNmkNm =89.87kNm89.87kNm上Miimhyv)1 ( iimyhvM下第二层： 边柱：ih =3.6m, =1690.25, =538754, =8037, iviDimD,=1.9750.
