框架结构计算书

精选优质文档-倾情为你奉上1. 工程概况黑龙江省某市兴建六层商店住宅,建筑面积 4770平方米左右,拟建房屋所在地震动 参数 08. 0m ax =, 40. 0T g =,基本雪压 -20m 6KN . 0S =,基本风压 -20m 40KN . 0=,地 面粗糙度为 B 类。地质资料见表 1。表 1 地质资料 2. 结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求, 进行了建筑平面、 立面及剖面设计, 其标 准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图纸。主体结构共 6层,层高 1层为 3.6m , 26层为 2.8m 。填充墙采用陶粒空心砌块砌筑:外墙 400mm ;内墙 200mm 。窗户均采用铝合金窗,门 采用钢门和木门。楼盖及屋面均采用现浇钢筋砼结构,楼板厚度取 120mm ,梁截面高度按跨度的1/812/1估算,尺寸见表 2,砼强度采用 mm 43N . 1f , mm 3KN . 14f (C -2t -2c 30=。屋面采用彩钢板屋面。表 2 梁截面尺寸(mm 柱截面尺寸可根据式 cN f NA c 估算。因为抗震烈度为 7度,总高度 30m ,故该框架为横向规则框架。表 8 横向框架层间侧移刚度 D 值 mm /N ( 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 横向自振周期计算结构顶点的假想位移计算见表 9。表 9 结构顶点的假想位移计算 结构基本自震周期 T T 17. 1T =,其中 T 的量纲为 m ,取 7. 0T =,则S 492. 01711. 07. 07. 1T 1=5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算本方案结构高度小于 40m ,质量和刚度沿高度分布较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。因为是多质点结构,所以eq i G 0.85G 0.33KN =+=( 设防烈度按 7度考虑,场地特征周期分区为二区,场地土为类,查表得: 特征周期 T g =0.40s 水平地震影响系数最大值 08. 0m ax =0.90.9g 1max 1T 0.400.080.066T 0.492= EK 1eq F G 0.09KN =因为 g 11.4T 1.40.40.56S T 0.492S =,所以不应考虑顶部附加水平地震作用。 各质点的水平地震作用:(i ii ii n EK nnjjjjj 1j 1G H G H F 1F 2217.09G HG H=-=表 10各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图 3。V6V5V4V3V2V1F4F3F2F1F6F5(a 纵向水平地震作用分布 (b 层间剪力分布 图 3 纵向水平地震作用及层间剪力分布图5.1.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移 i 和顶点位移 i 按下式计算=s1j ij i i D /V ( 和kn1k = ( , 各 层 的 层 间 弹 性 位 移 角 i i e h /=,计算结果如表 11。表 11 横向水平地震作用下的位移验算 由表可见,最大层间弹性位移角发生在第 2层,其值 0.- 1/550,满足要求 , 其中 550/1h /=是由弹性层间位移角限值查得。5.1.4 水平地震作用下框架内力计算以 4轴线框架内力计算,其余框架计算从略。 框架柱端剪力及弯矩按式 i s1j ijijij V DD V =;yh V M ij ij b = ;h y 1V M ij uij (-=各柱反弯点高度比 321n y y y y y += 本例中底层柱需考虑修正值 y 2,第二层柱需 考虑修正值 y 1和 y 3,其余柱均无修正。计算结果见表 12。梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按式M M (i i i M u ij b j , 1i rbl b l b l b+=+ ; M M (i i i M uij b j , i i rbl b r b r b+=+ ; LM M V 2b1b b += ;knik r b l b i V V (N =+= ;计算结果见表 12。黑龙江八一农垦大学毕业设计 注 :表中 M 的量纲为 kN m,V 量纲为 kN10 表 13梁端弯矩、剪力及柱轴力计算注 :1柱轴力中的负号表示拉力。当为左地震时,左侧两根柱为拉力 , 对应的右侧两根柱为压力。 2表中单位为 kN m , V 单位 N , l 的单位为 m 。.198.0239.659.2633.69155.6824. 7528.5828. 589. 600. 7263.627. 868. 57. 567. 321. 93441.53. 691791169.3125.2636.8141.2517.8830.3944.9457.7114.3317.8830.3944.9414.33125.75291165.25150.9293.2148.2717.886.559.8611.9617.9523.35-6.55-16.38-28.34-44.77-62.72-86.07-11.33-31.89-64.87-106.15-102.93-204.93125.7557.716.559.8611.9616.4317.9523.35(a 框架弯矩图 (b 梁端剪力及柱轴力图 图 4 左地震作用下框架弯矩图、梁端剪力及柱轴力图5.2 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算5.2.1 风荷载标准值风荷载标准值按式 o z s z k =, 基本风压 w 0=0.40KN/m2。 由 荷载规范 查得 8. 0s =(迎风面和 5. 0s -=(背风面 , B 类地区, H/B=18.9/82.9=0.23,查表得: 脉动影响 系数 =0.42. T1=0.492S , W 0T 12=0.097KNS2/m2. 查表得脉动增大系数 =1.23。 HH 42. 032. 111iz z z z +=+= 仍取图 4轴线横向框架,其负载宽度 4.05m ,沿房屋高度分布风荷载标准值z z s q(z4.050.4=根据各楼层标高处高度 H i 查取 z , z (q 沿房屋高度的分布见表 14。 z (q 沿房屋高度的 分布见图 5(a 。表 14 沿房屋高度分布风荷载标准值 荷载规范规定,对于高度大于 30m 且高宽比大于 1.5的房屋结构,应采用风振系 数 z 来考虑风压脉动的影响,本例房屋高度 H=18.9m30m,H/B=h h f 此种情况不起控制作用,取三者最小者,故 1200f h mm =。梁内纵向钢筋选 HRB400级钢(2/360mm N f f y y = , 518. 0=b 。下部跨间截面按 单筋 T 形截面计算,因为:10120( 1.014.(465 833.24522f c f fh f b h h KN m KN m -=-= 属第一类 T 形截面。 AB 跨:62210128.0341.014.s c f M f b h = 10.035=-= 2s 100.03514.A /c f y f b h f mm =实配钢筋 420(2s 1256A mm =, %25. 0%837. 0500=满足要求。将 下 部 跨 间 截 面 的 420钢 筋 伸 入 支 座 , 作 为 支 座 负 弯 矩 作 用 下 的 受 压 钢 筋 (2s 1256A mm = ,再计算相应的受拉钢筋 s A ,即支座 A 上部62255.6(465350.1191.014.s -=s 010.0162/70/4650.151h =, 3. 0714. 0/=s s A A ,满足要求。 支座 B 上部620168.085( 360(46535s y s M A mm f h =- 实取 7. 1271(1852mm A s =, %3. 0%04. 1=, 3. 018. 0/=s s A A ,满足要求。 支座 C 上部620208.8( 360(46535s y s M A mm f h =- 实取 1570(0252mm A s =7.1.2 梁斜截面受剪承载力表 30 框架梁箍筋数量计算表 AB 跨:RE c c 0V 177.84KN 0.2f bh 0.21.014.97KN =+=+ 加密区长度取 0.85m ,非加密区箍筋取 4肢 8150,箍筋设置满足要求。 BC 跨:RE c c 0V 128.71KN 0.2f bh 398.97KN =+h 加密区长度取 0.85m ,非加密区箍筋取 4肢 8150,箍筋设置满足要求。7.2 框架柱7.2.1 剪跨比和轴压比验算表 31柱的剪跨比和轴压比验算 注:表中 M c、 V c和 N 都不应考虑,承载力抗震调整系数。由上表 31柱的剪跨比和轴压比计算结果可见,各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。7.2.2 柱正截面承载力计算以第二层 B 柱为例说明, 根据 B 柱内力组合表, 将支座中心处的弯矩换算到支座边缘,并与柱端组合弯矩的调整值比较后,选出最不利的内力,进行配筋计算.B 节点左右梁端弯矩 0. 6288. 524. 8642k N m -+=-0. 6267. . 1952k N m -= B 节点上下柱端弯矩 313. 30. 837. 470. 850. 12372. 282k N m -=99.520.80.85(0.50.12 94.925kN m -+-=-224.059B MkN m =+=梁94. 925372. 282467. 20B M k N m =+=柱1. 038B B MMk N m=梁柱1.2540.07B M kN m =梁540.07467.20772.86B M kN m =-=在节点处将其按弹性弯矩分配给上下柱端,即94. . 0109. 729.94. . 282B M k N m=+上柱 372.282540.07430.341. 94.282B M kN m =+下柱46. 0.8430.273. RE B M kN m =上柱63344.94810M e mm N =e a 取 20mm 和偏心方向截面尺寸的 1/30两者中较大值,即 600/30=20mm,故取 e a =20mm,柱 的计算长度按公式确定,其中 柱的计算长度11.5722.7775.2083.124u =+11.576.6122.1825.2083.124l +=+010.15(10.15(2.7772.1822.84.88u l L H m =+=+= 0296.03i a e e e mm =+=+=因为 L 0/h=4880/600=8.135,故应考虑偏心矩增大系数 。2113.50.514.36002.2131.0(1.01162., 1.0111( 18.131.081400/c i f A N L hL e h h =+=+=取 取 6001.08316.3122i s h e e a mm =+-=+-= 3.2420.51814.b c x N h f bh = 同理可求得: 2113.50.514.36001.761.0(1.01464., 1.011( 1.221400/c i f A N LhL e h h=+=取 取i 0e 1.2262.876.616mm 0.30.h mm =故 按 构 造 配 筋 , 且 应 满 足 %8. 0m in =, 单 侧 配 筋 率 %2. 0m in s , 故2m i n0. 2%600600720s s s A A b h m m = 选 1256(204mm A A s s =,总配筋率 312561.12%s =。7.2.3 柱斜截面受剪承载力计算以第一层柱为例进行计算,有前可知,上柱柱端弯矩设计值tcM 206.75KN m = 对二级抗震等级,柱底弯矩设计值bcM 1.25551.019KN m = 则框架柱的剪力设计值bc c n M M 206.75689.02V 1.21.2237.82KN H 4.52+=3RE c 0V 0.85237.82100.0420.21.014.c f bh =取48其中 c M 取较大的柱下端值, 而且 c c V M , 不应考虑 RE , 故 c M 为将表 25查得的值除以 0.8,c V 为将表 26查得的值除以 0.85。与 c V 相应的轴力.3020.30.314.3600/.4c N KN f bh KN = 取 1464.302N KN =001.050.0561.050.85257.821.3020RE t svyv V f bh N A Sf h -=-=故该层柱应按构造配置箍筋。柱端加密区的箍筋选用 4肢 10100。一层柱底轴压比 n 0.386=, 查表得柱箍筋最小 配箍率特征值 V 0.088=,则最小体积配箍率:sin /0.08814.3/2100.599%v v c yv f f =0.0.sv v cor i A e A S l = 取 25. 78, 10mm A sv =,则 mm S 7. 135,根据构造要求,取加密区箍筋为 100104,加 密区位置及长度按规范要求确定。非加密区还应满足 mm d S 22010= 满足要求。节点核芯区的承载力按式0j RE1(1.10.05 3jb st j j j jv svj c b h a f b h N f A b -+计算,其中 N 取二层柱底轴力 0.81187.11N KN =和 20.50.514.c f A KN =二者中的 较小者,故取 1187.11N KN =。设节点区配箍为 100104则0j RE 231(1.10.053(1.11.51.051.51187.5 0.503jb st j j j jv svj c j b h a f b h N f A b KN V KN-+-=+=50故承载力满足要求。8. 基础设计采用柱下独立基础,根据要求,基础埋深标高取 -2.40m ,承台高度标高取 -1.3m ,地 质条件见表 1.1。8.1 地基承载力计算及基础底面积确定根据所给地质条件查得基础宽度和深度修正系数 0b =, 0. 1d =。 先不考虑对地基宽度进行修正,地基承载力特征值由 5. 0(-+=d f f m d ak a 计算,而土的加权平均重度3/85. 1695. 1/ 95. 08. 180. 115(m KN m =+=, 所以 1901.016.85(1.950.5 214.43a f kpa =+-= 基础平均埋深 m d 175. 22/ 95. 14. 2(=+=8.1.1 A柱以A柱为例进行计算,中心荷载作用下基底面积 A 按下式计算 2k 0F 706.7411.835A 4.23214.43202.175a G m f d +=-由于偏心距不大,所以基础底面可按 20%增大。 故 20A 1.2A 1.24.235.076m = 取A=62m 确定基础底的长度 L 和宽度 b由 L/b=1.22.0 可取 L=3m , b=2m, 3b 不需要对 a f 进行修正 基础上方回填土重 202.k G G dA KN = 偏心距 K K K K e M /(FG 5.315/(718.58261 0.0056l=+=+=P 。 基底压力max min164.906