框架结构一榀框架手算计算书讲解
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某培训中心综合楼计算书
1 工程概况
拟建5层培训中心,建筑面积4500m2,拟建房屋所在地的设防参数,基本雪压S0=0.3kN·m2,基本风压ω0=0.45kN·m2地面粗糙度为B类。
2 结构布置及计算简图
主体5层,首层高度3.6m,标准层3.3m,局部突出屋面的塔楼为电梯机房层高3.0m,外墙填充墙采用300mm,空心砖砌筑,内墙为200mm的空心砖填充,屋面采用130mm,楼板采用100mm现浇混凝土板,梁高度按梁跨度的1/12~1/8估算,且梁的净跨与截面高度之比不宜小于4,梁截面宽度可取梁高的1/2~1/3,梁宽同时不宜小于1/2柱宽,且不应小于250mm,柱截面尺寸可由Ac≥cNfN][ 确定本地区为四级抗震,所以8.0c,各层重力荷载近似值取13kN·m-2,边柱及中柱负载面积分别为7.86.9226.91m2
和7.8(6.922.72)37.44m2.
柱采用C35的混凝土(fc=16.7N·mm 2,ft=1.57N·mm 2)
第一层柱截面 边柱 AC=31.326.91131051702810.816.7mm2
中柱 AC=31.2537.44131052276950.816.7mm2
如取正方形,则边柱及中柱截面高度分别为339mm和399mm。
由上述计算结果并综合其它因素,本设计取值如下:
1层: 600mm×600mm; 2~5层:500mm×500mm
表1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土等级强度
层次 砼等级 横梁(b×h) 主梁(b×h) 次梁(b×h)
AB、CD跨 BC跨
1 C35 350×500 350×400 400×700 300×450
2~5 C30 300×500 300×400 350×700 300×450
基础选用桩基础。2~5层柱高为3.3m,底层柱高度从基础顶面取至一层底板,即13.60.452.21.10.15.05hm。 - 2 -
图1 结构平面布置图
图2 建筑平面图
- 3 - 100厚钢筋混凝土板20厚水泥砂浆找平层三毡四油防水层40厚刚性防水细石砼保护层50厚炉渣
图3 剖面图
7.8m7.8m7.8m7.8m3.3×4=13.2m3.0m6.9m2.7m6.9m5.05m (a) 横向框架 (b)纵向框架
图4 框架结构计算简图
3 重力荷载计算
3.1 屋面及楼面的永久荷载标准值
40mm刚性防水细石砼内配φ4@200钢筋网 25×0.04=1.0 kN·m-2
20mm1:3水泥砂浆找平层 20×0.02=0.4 kN·m-2 50mm炉渣找坡2% 12×0.05=0.6 kN·m-2
三毡四油防水层 0.4 kN·m-2
100mm钢筋混凝土板 0.1×25=2.5 kN·m-2
V型轻钢龙骨吊顶 0.25 kN·m-2
合计 5.15 kN·m-2
1~5层楼面:瓷砖地面 0.55 kN·m-2
60mm浮石珍珠岩混凝土隔声层 5×0.06=0.3 kN·m-2
100mm混凝土楼板 0.10×25=2.5 kN·m-2
V型轻钢龙骨吊顶 0.25 kN·m-2
合计 3.6 kN·m-2
3.2 屋面及楼面可变荷载标准值
上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kN·m-2
楼面活荷载标准值 2.0 kN·m-2
电梯机房楼面活荷载标准值 7.0 kN·m-2
屋面雪荷载标准值 0.3 kN·m-2
3.3 墙重力荷载计算
外墙:墙体为300mm粘土空心砖,外墙面贴瓷砖。墙面为20mm厚抹灰,则外墙单位墙面重力荷载为:
15×0.3+17×0.02=4.84 kN·m-2
内墙:为200mm粘土空心砖,两侧均为20mm抹灰,则内墙单位面积重力荷载为:
15×0.24+17×0.02×2=3.68 kN·m-2
3.4 梁柱自重重力荷载(见表2)
表2 梁柱重力荷载标准值
层次 构件 b
/m h
/m γ
/kN·m-3 β g
/kN·m-1 Li
/m n Gi
/kN iG
/kN
1 边横梁 0.35 0.5 25 1.05 4.59 6.12 16 449.45
2278.13
中横梁 0.35 0.4 25 1.05 3.68 2.1 8 61.824
次梁 0.3 0.45 25 1.05 3.54 6.5 14 322.14
纵梁 0.4 0.7 25 1.05 7.35 7.02 28 1444.716
柱 0.6 0.6 25 1.10 9.9 5.05 32 1599.84 2
~
5 边横梁 0.3 0.5 25 1.05 3.94 6.27 16 395.26
2066.21
中横梁 0.3 0.4 25 1.05 3.15 2.2 8 55.44
次梁 0.3 0.45 25 1.05 3.54 6.55 14 324.62
纵梁 0.35 0.7 25 1.05 6.43 7.17 28 1290.89
柱 0.5 0.5 25 1.10 6.88 3.3 32 726.528
3.5 门窗自重重力荷载
塑钢窗: 0.45 kN·m-2
普通钢铁门: 0.45 kN·m-2
铝合金门: 0.40 kN·m-2
火
门: 0.45 kN·m-2
木 门: 0.2 kN·m-2
玻璃门: 1.0 kN·m-2
3.6 重力荷载代表值
具体数据见图5中标注,Gi的单位为kN。
4 框架侧移刚度计算 图5 各质点重力荷载代表值
4.1 横向框架侧移刚度计算
表3 横梁线刚度ib计算
类
别 层次 Ec
/N·mm-2 b×h
/(mm×mm) IO
/(mm4) l
(mm) E0I0/l
/(N·mm) 1.5E0I0/l
/(N·mm) 2.0 E0I0/l
/(N·mm)
边
横
梁 1 3.15×104 350×500 3.646×109 6900 1.66×1010 2.49×1010 3.32×1010
2
~
5 3.0×104 300×500 3.646×109 6900 1.585×1010 2.37×1010 3.16×1010
走
道
梁 1 3.15×104 350×400 1.869×109 2700 2.18×1010 3.27×1010 4.36×1010
2
~
5 3.0×104 300×400 1.6×109 2700 1.8×1010 2.7×1010 3.6×1010
表4 柱线刚度ic计算
层
次 hC
/mm EC
N/mm b×h
/mm×mm Ic
/mm4 ECI0/hc
/N.mm
1 5000 3.15×104 600×600 1.08×1010 6.804×1010
2~5 3300 3.0×104 500×500 0.521×1010 4.736×1010
表5 中框架柱侧移刚度D值(N·mm-1)
层次 边柱(8根) 中柱(8根)
iD K c 1iD K c 1iD
3~5 0.335 0.154 8030 1.175 0.528 27550 286240
2 0.343 0.113 6940 0.822 0.468 36550 347920
1 0.244 0.356 23360 1.175 0.528 27550 408880
表6 边框架柱侧移刚度D值(N·mm-1)
层
次 A-1、A-8、D-1、D-8 B-1、B-8、C-1、C-8
iD K c Di1 K c Di2
3~5 0.335 0.143 7350 0.714 0.174 9080 65720
2 0.343 0.146 19100 0.763 0.190 9916 116064
1 0.244 0.332 1721.088 0.564 0.362 23757 183988
表7 楼、电梯间框架柱侧移刚度D值(N·mm-1)
层
次 C-3、C-4、C-5、C-6 D-3、D-4、D-5、D-6
iD K c Di1 K c Di2
3~5 1.267 0.388
20240 0.633 0.240 12520
131040
2 1.409 0.473 21550 0.367 0.155 8080 118520
1 0.847 0.413 31040 0.270 0.340 22310 213400
表8 横向框架层间侧移刚度(N·mm-1)
层次 1 2 3 4 5
iD 614208 482504 483000 483000 483000
由上表得到1D/ iD=614208 /482504=1.27>0.7,故该框架为规则框架。
5 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算
5.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算
5.1.1横向自振周期计算
突出屋面部分的折算重力荷载 331411.0711731.77219.8eGkN
结构顶点的假想侧移计算由表9体现。