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1、3 框架结构设计与荷载计算3.1 结构布置3.1.1 柱网与层高 民用建筑的柱网和层高根据建筑的使用功能确定。柱网布置应该规整，由内廊式和跨度组合式，这里采用跨度组合式（如图）。层高宜取同一个尺寸，这里采用层高3.6m,对于底层由于市内外地面高差加急出埋 深影响为4.7m。框架结构总高度在8度抗震设防时，高度不应大于45m，而此建筑总 高度也才 22.7m。3.1.2 框架的承重方案根据楼盖的平面布置和竖向荷载的传递途径，框架的承重方案可以分为向承重方案。 横向，纵向及纵横向承重三种方案。此工程采用纵横向承重方案，现浇楼面为双向板（纵 向承重时因横向刚度较小一般很少采用）。3.1.3 变形缝设
2、置的考虑变形缝有温度伸缩缝，沉降缝，和防震缝三种。伸缩缝是为了避免温度变化和混凝土的收缩产生的盈利是结构产生裂缝，在结构一 定长度范围内设置伸缩缝。在伸缩缝处，基础顶面以上的结构及建筑构造完全断开，伸 缩缝最大间距见下表 3.1。表31伸缩缝的最大间距(m)结构类型施工方法室内露天排架结构装配10070框架结构装配7550现浇5535剪力墙结构装配6540现浇4530挡土墙装配4030地下室墙现浇3020由于此建筑最大长度 85.8 米，如设置伸缩缝可能不太经济，综合考虑，采取不设置 伸缩缝方案，而是采用构造和施工措施，如在顶层，底层和山墙等温度变化大的部位提 高配筋率。沉降缝是为了避免地基不
3、均匀沉降使结构产生裂缝，在结构易产生不均匀沉降的部 位设缝，将结构完全分开。此建筑中间部分是 6 层，两边为 4 层，房屋高度有一定变化， 但考虑到变化不大，可以不设沉降缝。防震缝，是为了防止在地震作用下，特别不规则结构的薄弱部位容易造成震害而可 用防震缝将结构分为若干独立抗震单元，使各结构规则，但目前设计更倾向于不设，而 采取加强结构整体性的措施。3.1.4 材料选择柱采用C35,梁采用C30混凝土。梁纵筋用HRB335,柱纵筋用HRB400，箍筋均用 HPB235。3.1.5 截面尺寸初步选择梁截面：梁高h=(l/12-l/8) L(单跨用较大值，多跨用较小值或负荷较大时用上限值)且净跨与
4、h比不宜小于4；AB 跨 h=1/12*7200=600mm梁宽 b=(l/3-l/2)h，抗震结构 b200mm,h/bN/pNfc柱截面的宽与高一般取1/20-1/15层高，需满足hl/25净高，b1/30净高。且柱子b*h250*250，抗震结构b不宜小于300mm,柱的 净高于界面高度之比宜大于 4，按轴压比限值估算：估算时，楼层荷载按11s14kN/m2计算，本工程边柱按13kN/m2计, 中柱12kN/m2计。二级抗震时轴压比限值pN取0.8，考虑地震作用 组合后柱的轴压力增大系数。边柱取 1.3，不等跨内柱取 1.25，等跨内柱取 1.2。边柱 Z1 Ac =187848 mm
5、21.3*7.5*3.3*13*1000*60.8*16.7边柱 Z2 Ac边柱 Z3Ac =242515mm 21.25*7.5*4.8*12*1000*60.8*16.7=85385 mm 21.3*7.5*1.5*13*1000*60.8*16.7若取柱截面为正方形，得截面高度为：h1=433mmh2=492mmh3=292mm最后初步确定尺寸：1 层中柱截面取为 550mm*550mm ，边柱截面取为 450mm*450mm， 2 层中柱 500*500 其余中柱取为 450*450，短跨边柱取为 400*400。详细尺寸见后柱截面表。3.2计算简图3.2.1 基本假定 平面结构假定：
6、该工程为正交布置，可以认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力 结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不承担。 楼板在自身平面内的刚性假定：各个平面抗侧力结构之间，通过楼板联系而成为整体。楼板假定在自身平面内刚度无限大，在平面外刚度很小可以不予考虑。建筑结构在水平 荷载下侧移时，楼板只有刚性位移，即平动和转动，不考虑其变形。 不计扭转假定：结构体型规整，并简化计算，不考虑结构的扭转效应。3.2.2 计算简图计算简图用两梁柱的轴线表示，分别取各自的形心线；对钢筋混凝土楼盖整体浇筑 的框架梁，一般可以取楼板底面作为梁轴线。对底层柱的下端一般取至基础顶面；当各 层柱的截面尺寸不同且形心线不重合时，一般去顶
7、层柱的形心线作为柱子的轴线。图 3.2 计算简图3.2.3 框架梁柱的线刚度计算结构计算见图如图 3-1所示。在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，对于第一榀和最后一榀及变形风两侧的框架，取I=1.5Ir;中框架取I=2Ir(Ir为不考虑楼板翼缘 作用的梁截面惯性矩）。梁的线刚度ib=EcIb/l。其中，Ec为混凝土的弹性模量，Ec35=3.15*104N/mm2； Ec3o=3.O*lO4N/mm2； l为梁的计算跨度；Ib为梁截面惯性矩，对装配式楼面，Ib按梁的 实际截面计算，对现浇楼面及装配整体式楼面， Ib 按下表采用，其中 Io 为梁截面矩形 部分截面的惯性矩。表3.2梁截面惯性矩
8、取值楼面做法中框架梁边框架梁现浇楼面Ib = 2.0 IoIb = 1.5 Io装配整体式楼面Ib = 1.5 IoIb = 1.2 Io柱的线刚度为ic=EcIc/h,其中Ic为截面的惯性矩，h为框架柱的计算高度。表3.3横梁线刚度ib计算表类Ecb*hIrL1.5 EcIr /l2.0 EcIr / l别/104mm2/mm*mm/109mm4/mm/N/mm2/N/mm2边横梁3.0300*6005.466003.682*10104.909*1010走道梁3.0200*4001.26730001.901*10102.534*1010边横梁3.0300*6005.472003.375*10
9、104.500*1010表 3.4 柱的线刚度计算表层次hc/mmEc/(N/mm2)b*h/mm*mmIc/mm4EcIc/hc/N*mm147003.15*104500*5005.208*1093.49*1010147003.15*104450*4503.417*1092.29*10102-636003.15*104450*4503.417*1092.99*10102-636003.15*104400*4002.133*1091.87*10103.3 荷载的汇集3.3.1 竖向荷载（1）屋面及楼面均布永久荷载标准值屋面（上人）：30 厚细石混凝土保护层 三毡四油防水层20 厚水泥砂浆找平层
10、150 厚水泥蛭石保温层100 厚钢筋混凝土板 粉底合计22*0.08=0.66kN/m20.4kN/m220*0.02=0.4kN/m25*0.15=0.75kN/m225*0.1=2.5kN/m20.5kN/m25.21kN/m2楼面：水磨石地面100 厚钢筋混凝土板粉底合计0.65kN/m225*0.1=2.5kN/m20.5kN/m2 3.65kN/m21-3 层楼面恒载标准值( 9.3*3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)+(6+5.6+6)*(3.3+0.25)*2+(8+1.7+0.25)*(6*2+3.3*2+3
11、.9*6+0.25)*3.65=6093.31kN4 层楼(屋)面恒载标准值(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*3.65+ ( 9.3*2+3.3 ) * ( 3+7.2+0.25 ) *2+ ( 6+5.6+6 ) * ( 3.3+0.25 ) *2+ ( 8+1.7+0.25 ) *(6*2+3.3*2+3.9*6+0.25)*5.21=8101.55kN5 层楼面恒载标准值 (9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*3.65=2758.98kN6
12、层屋面恒载标准值(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*3.65=3938.16kN(2) 屋面与楼面活荷载标准值按荷载规范规定，教室活载取2.0kN/m2,厕所走廊楼梯间活荷载取2.5kN/m2,为简化计算，并偏于安全考虑，统一取 2.5kN/m2上人屋面的均布活荷载标准值2.0kN/m2楼面活荷载标准值2.5kN/m2屋面雪荷载标准值Sk=s=l0*04=04kN/m2（注：无论是否为上人屋面，其屋面上的可变荷载均取雪荷载。）l-3 层楼面活载标准值（ 9.3*3+3.3+0.25）*（3+7.2+0.25）*2+ll.
13、2*9.3*2+7.5*4*（6.6+3）+（6+5.6+6）*（3.3+0.25）*2+（8+l.7+0.25）*（6*2+3.3*2+3.9*6+0.25）*2.5=4l73.5kN4 层楼（屋）面活载标准值 楼面(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+ll.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*2.5 =l889.7lkN屋面(9.3*2+3.3)*(3+7.2+0.25)*2+(6+5.6+6)*(3.3+0.25)*2+(8+l.7+0.25)*(6*2+3.3*2+3.9*6+0.25)*0.4=4l0.l78kN5 层楼面活载标准值(9.3+3.3+0.
14、25)*(3+7.2+0.25)*2+ll.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*2.5 =l889.7lkN6 层屋面活载标准值(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+ll.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)*0.4= 302.36kN（3）梁柱自重荷载标准值（其中Y=25kN/n2）构件bh卩 gL n GiSGiL1 （横梁）3006001.054.7256.5730.71214.99L2 （走道梁）2004501.052.1002.9176.09103.53表 3.5 梁L33006001.054.7257.11633.55536.76柱重力荷L4 （纵梁）3007001.055.5127.41240.79489.47载标准值Z15505501.17.564.7535.5177.7Z25005001.16.8754.77131.322455.75Z34504501.15.5694.71626.17418.
