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第三章框架结构设计集荷载计算

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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。

图3.1 柱网布置图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3.1 伸缩缝的最大间距(m)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=(1/12-1/8）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h 比不宜小于4； AB 跨h=1/12*7200=600mm梁宽 b=(1/3-1/2)h,抗震结构b≥200mm,h/b≤4; b=300mm其余尺寸见后梁截面表。

柱截面：N=β*F*g E *n Ac≥N/[μN ]fc柱截面的宽与高一般取1/20-1/15层高，需满足h≥1/25净高，b≥ 1/30净高。

且柱子b*h≥250*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11∽14kN/m 2计算，本工程边柱按13kN/m2计， 中柱12kN/m 2计。

二级抗震时轴压比限值[μN ]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Z 1 Ac ≥21878487.16*8.06*1000*13*3.3*5.7*3.1mm =边柱Z 2 Ac ≥22425157.16*8.06*1000*12*8.4*5.7*25.1mm =边柱Z 3 Ac ≥2853857.16*8..06*1000*13*5.1*5.7*3.1mm若取柱截面为正方形，得截面高度为： h 1=433mm h 2=492mm h 3=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：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；Ec30=3.0*104N/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 梁截面惯性矩取值楼面做法 中框架梁 边框架梁现浇楼面 Io Ib 0.2= Io Ib 5.1= 装配整体式楼面Io Ib 5.1=Io Ib 2.1=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 别Ec /104mm 2 b*h /mm*m m Ir /109mm4L /m m 1.5l EcIr / /N/mm 22.0l EcIr / /N/mm 2边横梁 3.0300*6005.4 6600 3.682*1010 4.909*1010走道梁 3.0 200*400 1.267 3000 1.901*1010 2.534*1010边横梁 3.0 300*600 5.4 72003.375*10104.500*1010表3.4 柱的线刚度计算表层次 hc/mm Ec/(N/mm2) b*h/mm*mm Ic/mm 4 EcIc/hc/N*mm 1 4700 3.15*104 500*500 5.208*109 3.49*1010 1 4700 3.15*104 450*450 3.417*109 2.29*1010 2-6 3600 3.15*104 450*450 3.417*109 2.99*1010 2-636003.15*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22*0.08=0.66kN/m2三毡四油防水层0.4kN/m220厚水泥砂浆找平层20*0.02=0.4kN/m2150厚水泥蛭石保温层5*0.15=0.75kN/m2100厚钢筋混凝土板25*0.1=2.5kN/m2粉底0.5kN/m2合计 5.21kN/m2楼面：水磨石地面0.65kN/m2100厚钢筋混凝土板25*0.1=2.5kN/m2粉底0.5kN/m2合计 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+3.9*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s k=μr*s0=1.0*0.4=0.4kN/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。

)1-3层楼面活载标准值[（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+3.9*6+0.25）]*2.5=4173.5kN4层楼（屋）面活载标准值楼面[(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)]*2.5 =1889.71kN屋面[（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）]*0.4=410.178kN5层楼面活载标准值[(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)]*2.5 =1889.71kN6层屋面活载标准值[(9.3+3.3+0.25)*(3+7.2+0.25)*2+11.2*9.3*2+7.5*4*(6.6+3)]*0.4= 302.36kN（3）梁柱自重荷载标准值(其中γ=25kN/m 2） 表3.5 梁柱重力荷载标准值注：表中的β为考虑梁柱的粉刷层荷载而对其重力荷载的增大系数；g 表示单位构件 bhβ g L n Gi ΣGi L1（横梁）300 600 1.054.725 6.5730.71214.99L2（走道梁） 200 4501.052.100 2.9 17 6.09 103.53L3300 6001.054.725 7.1 16 33.55 536.76L4（纵梁）300 7001.055.512 7.4 12 40.79 489.47Z1 550 550 1.1 7.56 4.7 5 35.5 177.7 Z2 500 500 1.1 6.875 4.7 71 31.32 2455.75 Z3 450 450 1.1 5.569 4.7 16 26.17 418.79 Z4 450 450 1.1 5.569 3.6 76 20.05 1523.8 Z5400 4001.14.400 3.61615.84253.44长度构件重力荷载；n为构件的数量；梁长度取净长；柱长度取层高。

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荷载计算范例

荷载计算范例

荷载计算范例2.1总平⾯图设计总平⾯图见图1-1。

本楼采⽤“⼀”字型布置，其主要出⼊⼝、门厅位于临街道路侧，坐北朝南，底层⾛廊两侧出⼝加强了⼈员的疏散。

主要房间的设计考虑以下⼏点：（1）主要房间的布置宜使⽤⽅便，影响较⼩，⾯朝南；（2）相同功能的房间分开设置，满⾜各使⽤功能单元；（3）房间布置应兼顾建筑结构要求。

2.2 平⾯设计平⾯设计⾸先考虑满⾜使⽤功能的需求，为中型宾馆和会议创造良好的条件，重点考虑了交通组织、采光、通风的良好配置，同时还要合理地安排休息室、厕所、盥洗室等辅助⽤房。

平⾯尺⼨安排上为简化结构计算采⽤了对称形式。

功能分区较为合理，⼈流交通便捷、畅通，保证良好的安全疏散条件及安全防⽕要。

2.3 剖⾯设计建筑物室内外⾼差取0.45⽶，满⾜防⽔、防潮和内外联系⽅便的要求。

层⾼的确定，按《公共建筑设计规范》（GBJ 99－86）的要求，考虑到本中型宾馆楼为框架结构，框架梁的截⾯⾼度较⾼，故层⾼取值为3.9⽶。

这样的层⾼，对布置窗户满⾜采光与⾃然通风要求来讲已⾜够。

对于底层的阶梯，为了使后排也能获得较⾼的空间，将前部地⾯下降0.45⽶（三步台阶的⾼度）。

另外，中型宾馆的层⾼也统⼀取为3.9⽶。

所有房间的窗台⾼度均取0.9⽶，保证书有充⾜的光线。

2.4 ⽴⾯设计在简单的体型组合前提下，⼒求运⽤均衡、韵律、对⽐、统⼀等⼿段，把适⽤、经济、美观有机的结合起来。

在正⽴⾯处理上，⼤门采⽤了不锈钢玻璃弹簧门，上配玻璃⾬篷，下为花岗岩室外台阶，均使⽴⾯效果增⾊不少。

外墙装饰⽅⾯，勒脚为烧⽑⾯花岗岩⽯板⾯层，与室外台阶的⾯层相统⼀，既美观，⼜坚固耐久；其余外墙⾯为涂料⾯层，因为保温板外挂钢丝⽹抹灰层的装饰⾯层宜⽤涂料，选⽤了仿⽯涂料，颜⾊为淡黄⾊和银灰⾊相间，由⽩⾊压线分隔，在⼭墙处为淡黄⾊，⽬的是为了保证⽩⾊压线的连续。

第三章结构⽅案设计总说明3.1.1 框架结构的选择框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，它既承受竖向荷载，⼜承受⽔平荷载。

第三章 框架结构

第三章 框架结构


竖向荷载作用下的计算方法
（1）*分层法 （2）迭代法 （3）系数法
分层法
（1）计算假定： （A）框架的侧移忽略不计，即不考虑框 架侧移对内力的影响 （B）每层梁上的荷载对于其它层梁柱内力 的影响忽略不计，仅考虑对于本层梁柱 内力的影响 （C）所有节点均为固端。
分层法
• 2）计算要点：将多层框架沿高度分成若 干单层无侧移的敞口框架，框架梁上作 用的荷载、柱高及梁跨均与原结构相同。
思考
攀枝花地区为7度（第二组）抗震设防区， 欲建一总长50米，总宽12米，下部两层 为商场（层高4.2米），以上各层为写字 间（层高3.3米），总高50米的框架结构 建筑，问是否可行？
框架结构的一般规定
变形缝的设置： A.沉降缝：避免基础不均匀沉降 B.伸缩缝：避免温度应力过大 现浇式结构：室内55米，露天35米 C.防震缝 ：避免房屋之间地震碰撞 框架结构防震缝的最小宽度：高度不超过15米时 采用70mm，超过15米时，6度、7度、8度、9 度相应每增加高度5米、4米、3米、2米，宜加 宽20mm。
制限无ci / bi
D值法框架柱梁内力计算
*同反弯点法
D值法举例
• 已知一榀三层框架在二层上分配的地震 力为160KN，试按照D值法求B柱分配的 剪力值及其反弯点高度，其中各柱梁线 刚度为 ib1 =10.0x105,ib2=7x105,ic=6x105。
D值法举例
D值法举例
解：（1）求各柱的D值：按照表一般层求 柱抗侧移刚度修正系数 c
分层法举例
• 如图所示一榀三层框架计算简图，已知 其柱截面均为350mmx400mm,梁截面均 为250mmx600mm,梁两边均不带翼缘， 试确定其二层A节点处的梁负弯矩值。
土木工程毕业设计-荷载计算

土木工程毕业设计-荷载计算

第3章荷载计算结构上的荷载可分为三类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

永久荷载包括结构自重、土压力、预应力等；可变荷载有楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、风荷载、雪荷载等；偶然荷载包括爆炸力、撞击力等。

荷载有四种代表值，即标准值、组合值、频遇值和准永久值。

对永久荷载应采用标准值作为代表值，对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。

标准值是荷载的基本代表值，是结构在使用期间，在正常情况下可能出现的具有一定保证率的偏大荷载值，其他三种代表值由标准值乘以相应的系数得出。

组合值由可变荷载的组合值系数乘以可变荷载的标准值得到，采用荷载组合值是使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致。

频遇值由可变荷载的频遇值系数乘以可变荷载的标准值得到，荷载频遇值是在设计基准期内可变荷载超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。

准永久值由可变荷载的准永久值系数乘以可变荷载的标准值得到，荷载准永久值是在设计基准期内，可变荷载超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。

作用在多层框架结构上的荷载，通常由永久荷载中的结构自重、可变荷载中的活荷载、风荷载和雪荷载组成，对于抗震设防的建筑，还需要考虑地震作用。

1.1永久荷载计算作用在多层框架上的永久荷载，通常包括结构构件、围护构件、面层及装饰、固定设备、长期储物的自重。

结构自重标准值等于构件的体积乘以材料单位体积的自重，或等于构件面积乘以材料的单位面积自重。

对于自重变异较大的材料和构件（如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件等），自重的标准值应根据对结构的不利状态，取上限值或下限值。

常用材料单位体积（面积）自重如表3-1所示1注：更多材料和构件自重见现行国家标准《建筑结构荷载规范》附录A1.2可变荷载计算作用在多层框架结构上的可变荷载，通常包括活荷载、雪荷载和风荷载，本节和下节分别介绍它们的计算方法。

3.2.1民用建筑楼面均布活荷载1）民用建筑楼面均布活荷载取值民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值、准永久值系数的最小值，应按表3.2的规定取用民用■疑楼面均布活荷载标准值及其组含值％独遇值和准永久值系敷>>2注：1.本表所给各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载较大、情况特殊或有专门要求时，成按实际情况采用。

框架结构设计计算书

框架结构设计计算书

沈阳市武术学校教学楼第一章前言混凝土结构使用至今已有150年的历史，其发展速度很快，应用范围也最广泛并且在不断的在扩大，已从工业与民用建筑、交通设施、水利水电建筑和基础工程扩大到了近海工程、海底建筑、地下建筑等领域。

甚至已开始构思和实验用于月面建筑。

随着轻质高强材料的使用，在大跨度、高层建筑中的混凝土结构越来越多。

本次设计的题目为“XXXXXXX”，该项目位于浙江省丽水市。

由市规划土地局批准拟建场地平面图。

经有关部门批准，拟建建筑面积5000平方米；土建总投资450万元；建筑结构为框架结构，建筑层数5层，丽水地区的基本风压0.35KN/m2，工程地质条件见设计任务书。

在选定方案注意事项：一.满足功能要求：（1）各部分面积要适当；（2响，准备室尽量靠近会议室、健身房等部位；（3）资料室放在顶层，可采用井字楼盖。

二.结构要求：（1）纵向框架长度不能超过规范规定，否则要考虑设置三缝；（2）楼梯间尽量不设置在两端（从抗震角度出发，楼梯间属于薄弱环节）；（3）柱网不能过大，否则房间面积不容易匹配而且柱子的截面尺寸较大；（4）办公室尽量设在阳面。

建筑设计部分：根据任务书上的使用功能的要求确定主要使用房间和辅助功能房间的平面布置和各个房间的平面尺寸，并且各面积可适当调整。

立面设计应体现文化建筑的内涵，反应武术战斗灵活多变的特点。

设计的内容包括：（1）建筑方案及其初步设计；（2）建筑平面、立面和剖面设计；（3）主要部位的建筑构造设计及材料作法；（4）绘制建筑施工图。

在设计的过程中分阶段考虑的问题：（1）各种房间的布局，在功能、人流、交通等方面的考虑及处置；（2）各房间面积、高度（层高）及采光通风方面的说明；（3）主要立面、出入口的考虑；（4）防火及安全等措施；（5）主立面装饰材料作法及颜色的选用；（6）关于建筑构造说明；（7）本建筑设计的主要特点结构设计部分：根据建筑设计和结构承重、抗震方面的要求，以及场地地质条件、材料供应和施工技术条件等，合理进行结构选型和结构布置。