钢筋混凝土课程设计三
钢筋混凝土多层框架结构设计
1. 设计资料
（1）基本资料
南方某高校拟建一四层教学楼，采用整体式钢筋混凝土框架结构，现浇双向板肋梁楼盖，楼板厚均按100㎜设计，屋面板按120㎜设计。
建筑总高19.0m，每层层高3.9m，室内外高差0.45m。基础顶面标高定位－1.0m。
抗震设防烈度为7度，Ⅱ类场地土，特征周期分区为第三组。
基本风压w0=0.35kN/㎡，地面粗糙度为B类。
基本雪压s0=0.25 kN/㎡。
活荷载：内走道及卫生间：2.5 kN/㎡，其余房间：2.0 kN/㎡。
楼梯间荷载：10 kN/㎡（恒+活），一般取恒荷载为7.5 kN/㎡，活荷载为2.5 kN/㎡。
上人屋面活荷载：2.0 kN/㎡；不上人屋面活荷载:0.5 kN/㎡。
（2）建筑构造
楼面面层做法：水磨石楼面（0.76 kN/㎡）；
顶棚抹灰：20㎜厚混合砂浆刷乳胶漆（γ=17 kN/㎥）；
内墙做法：190厚小型空心砌块（2.28 kN/㎡）；
外墙做法：249厚小型空心砌块（2.88 kN/㎡）；
内外墙装修一律采用20㎜厚混合砂浆找平后刷外墙漆。
（3）材料选用
混凝土：底层采用C30；二层以上采用C30。
钢筋：梁、柱中受力纵筋均采用HRB335，箍筋及构造钢筋采用HPB235。
2. 结构布置及计算简图
（1）抗震等级确定：框架结构，高度H=19m<30m，设防烈度为7度，抗震等级为三级。
（2）框架结构梁、柱截面尺寸确定
① 横向框架梁截面尺寸确定
边跨： hb=
l0 =
×6600=660㎜，取hb=600㎜，取bb=
hb=
×600=300㎜，取bb=250㎜，l0/hb=6600/600=11>4。
中间跨： hb=l0/8=3000/8=375㎜，取hb=400㎜，bb=hb/2=400/2=200㎜，取bb=250㎜，l0/h0=3000/400=7.5>4。
水平荷载作用下框架内力的计算——D值法资料讲解
D值法是一种常用于计算框架结构在水平荷载作用下的内力的方法。下面是对D值法进行详细讲解的资料。
一、D值法的基本概念
D值法是一种近似计算框架结构内力的方法，其基本思想是通过估算框架结构在水平荷载作用下的刚度来计算内力。具体而言，D值法通过假设结构刚度的变化与结构的变形呈线性正比关系，将结构的刚度表示为一个D值，再通过对结构的初始刚度和变形的估计，计算出结构在水平荷载作用下的内力。
二、D值的计算步骤
（一）计算结构的初始刚度
1.根据结构的几何形状和材料特性，计算出结构在初始状态下的刚度矩阵。
2.对刚度矩阵进行变换，得到初始刚度矩阵。
（二）估算结构的变形
1.假设结构受到线性弹性变形的影响。
2.估计结构的位移和转角。
（三）计算D值
1.根据估算的位移和转角，计算出结构的变形矩阵。
2.根据初始刚度矩阵和变形矩阵，计算出结构的刚度矩阵。 3.将刚度矩阵转化为D值，即刚度指数。
（四）计算内力
1.根据D值和水平荷载的大小，计算出结构的内力。
2.对结构的各个部位进行内力平衡计算，得到各个构件的内力。
三、D值法的优缺点
D值法在计算框架结构内力时具有一定的优势和局限性。
（一）优点
1.简洁易行：D值法不需要进行繁琐的矩阵计算，计算步骤相对简单。
2.适用范围广：D值法适用于一般的框架结构，包括多层和复杂形状的结构。
3.结果可靠：在合理的假设和估计前提下，D值法可以得到较为准确的内力计算结果。
（二）缺点
1.假设过于理想化：D值法假设结构的变形与刚度呈线性正比关系，这在实际情况下不一定成立。
2.忽略非线性效应：D值法无法考虑结构中的非线性效应，如材料的非线性和连接件的滑动、屈曲等。
3.精度受限：由于D值法是一种近似计算方法，其精度相对有限，不适用于对结构内力要求较高的情况。
四、D值法的应用领域 D值法在实际工程中被广泛应用，特别是在简化计算和快速评估结构内力的情况下。
2 抗震设计（水平地震作用下框架结构的内力计算）
抗震计算单元及动力计算简图
取整个衡宇或抗震缝区段（设防震缝时）为计算单元，动力计算简图为串联多自由度体系。即将各楼层重力荷载代表值集中于每一层楼盖或屋盖标高处。
多自由度体系的抗震计算可采用振型分解反映谱法和底部剪力法。本工程总高不超过40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度散布比较均匀，近似于单质点体系，故采用底部剪力法。此法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，然后将其按必然规律分派给各质点。计算简图2—1 如下示：
图2—1
重力荷载代表值
按照抗震规范1.0.2 抗震设防烈度为6度及以上地域的建筑，必须进行抗震设计。
按照抗震规范5.1.3 计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数，应按表2—1采用。
组合值系数
表2—1
可变荷载种类 组合值系数
雪荷载
屋面活荷载 不计入
按实际情况计算的楼面活荷载
按等效均布荷计算的楼面活荷载 藏书库、档案库
其它民用建筑
重力荷载代表值计算：
1）屋面及楼面的永久荷载标准值
1．屋面（上人） 苏J01—2005：
a. 10厚防滑地砖铺面，干水泥擦缝，每3—6m留10宽缝
m2
b. 20厚1:水泥砂浆加建筑胶结合层找平层 20×= kN/m2
厚C20细石混凝土，内配Φ4 ＠150双向钢筋 25×= kN/m2
d.隔离层
/
e. 三粘四油沥青油毡防水层 m2
f. 冷底子油一道
/
g. 20厚1:3水泥砂浆找平层 20×= kN/m2 h.保温层 5×= kN/m2
框架结构竖向荷载作用下的内力计算
框架结构是由梁柱等构件组成的，在受到竖向荷载作用下，会引起构件内力的产生。了解框架结构竖向荷载作用下的内力计算对于结构的设计和分析非常重要。下面将详细介绍框架结构竖向荷载作用下的内力计算方法。
首先，通过建立结构模型来描述框架结构。结构模型中包括构件、节点和连接关系。构件可以是梁或柱，节点是构件之间的连接点，连接关系表示构件之间的刚性约束。
在竖向荷载作用下，框架结构的内力主要有两种情况：梁内力和柱内力。
1.梁内力计算：
在竖向荷载作用下，梁会产生弯矩和剪力。根据梁的基本理论，可以得出计算弯矩和剪力的公式。
-弯矩计算：
弯矩是由竖向荷载作用在梁上引起的。根据弯矩的定义，弯矩M等于施加在梁上的力乘以力臂。当梁需要承受重力荷载时，弯矩的计算公式为M=w*l^2/8，其中w为荷载大小，l为梁的跨度。
-剪力计算：
剪力是由竖向荷载作用在梁上引起的。根据剪力的定义，剪力V等于施加在梁上的力。当梁需要承受重力荷载时，剪力的计算公式为V=w*l/2，其中w为荷载大小，l为梁的跨度。
2.柱内力计算： 在竖向荷载作用下，柱会产生压力和拉力。根据柱的基本理论，可以得出计算压力和拉力的公式。
-压力计算：
压力是由竖向荷载作用在柱上引起的。根据力学平衡原理，压力P等于施加在柱上的荷载之和。当柱需要承受多个重力荷载时，压力的计算公式为P=∑w，其中w为荷载大小。
-拉力计算：
拉力是由竖向荷载作用在柱上引起的。和压力类似，拉力T等于施加在柱上的荷载之和。
在实际计算过程中，需要考虑梁和柱的截面形状和材料性质，以及节点和连接部位的刚性约束等因素。同时，还需要考虑结构的整体平衡条件和节点处的力的平衡条件。
在计算过程中，可以使用静力平衡原理和弹性力学理论来进行分析。通过平衡方程和应变-位移关系等基本原理，可以建立结构方程组，并通过求解方程组得到内力的值。
总结起来，框架结构竖向荷载作用下的内力计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素和使用多种方法。通过合理的结构模型建立、力学原理分析和数学方法求解，可以准确地计算出框架结构在竖向荷载作用下的内力分布情况，为结构的设计和分析提供依据。
