框架结构一榀框架手算详细计算书.doc
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1、/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=0.3kNm2,基本风压 0=0.45kNm2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 1/121/8 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 1/21/3,梁宽同时不宜小于 1/2 柱宽,且不应小于25
2、0mm,柱截面尺寸可由 Ac 确定本地区为四级抗震,所以,各层重力荷载cNfN 8 . 0c近似值取 13kNm-2,边柱及中柱负载面积分别为m27.8 6.9226.91和m2.7.8 (6.922.72)37.44柱采用 C35 的混凝土(fc=16.7Nmm 2,ft=1.57Nmm 2)第一层柱截面 边柱 AC=mm231.3 26.91 13 1051702810.8 16.7中柱 AC=mm231.25 37.44 13 1052276950.8 16.7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: 60
3、0mm600mm; 25 层:500mm500mm 表 1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土等级强度横梁(bh) 层次砼等级 AB、CD 跨BC 跨主梁(bh)次梁(bh)1C3535050035040040070030045025C30300500300400350700300450基础选用桩基础。25 层柱高为 3.3m,底层柱高度从基础顶面取至一层底板,即。13.60.452.2 1.1 0.15.05hm/图 1 结构平面布置图图 2 建筑平面图/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、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 4200 钢筋网 250.04=1.0 kNm-220mm1:3 水泥砂浆找平层 200.02=0.4 kNm-2/50mm 炉渣找坡 2% 120.05=0.6 kNm-2三毡四油防水层 0.4 kNm-2100mm 钢筋混凝土板 0.125=2.5 kNm-2V 型轻钢龙骨吊顶 0.25 kNm-2合计 5.15 kNm-2 15 层楼面:瓷砖地面 0.55 kNm-260mm 浮石珍珠岩混凝土隔声层
5、 50.06=0.3 kNm-2100mm 混凝土楼板 0.1025=2.5 kNm-2V 型轻钢龙骨吊顶 0.25 kNm-2合计 3.6 kNm-23.2 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 kNm-2楼面活荷载标准值 2.0 kNm-2电梯机房楼面活荷载标准值 7.0 kNm-2屋面雪荷载标准值 0.3 kNm-23.3 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:150.3+170.02=4.84 kNm-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
6、:150.24+170.022=3.68 kNm-23.4 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/mh/m/kNm-3gKN /kNm-1Li/mnGi/kNiG/kN边横梁0.350.5251.054.596.1216449.45中横梁0.350.4251.053.682.1861.824次梁0.30.45251.053.546.514322.14纵梁0.40.7251.057.35 7.02281444.7162278.13 1柱0.60.6251.109.95.05321599.84/边横梁0.30.5251.053.946.2716395.26中横梁0.30
7、.4251.053.152.2855.44次梁0.30.45251.053.54 6.5514324.62纵梁0.350.7251.056.437.17281290.892066.21 25柱0.50.5251.106.883.332726.528 3.5 门窗自重重力荷载塑钢窗: 0.45 kNm-2 普通钢铁门: 0.45 kNm-2 铝合金门: 0.40 kNm-2 火 门: 0.45 kNm-2木 门: 0.2 kNm-2玻璃门: 1.0 kNm-23.6 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
8、刚度计算 表 3 横梁线刚度 ib计算类别层次Ec/Nmm-2bh/(mmmm)IO/(mm4)l(mm)E0I0/l/(Nmm)1.5E0I0/l/(Nmm)2.0 E0I0/l/(Nmm)13.151043505003.64610969001.6610102.4910103.321010边 横 梁2 53.01043005003.64610969001.58510102.3710103.16101013.151043504001.86910927002.1810103.2710104.361010走 道 梁2 53.01043004001.610927001.810102.710103.6
9、1010表 4 柱线刚度 ic计算层次hC/mmEC N/mmbh /mmmmIc /mm4ECI0/hc/N.mm150003.151046006001.0810106.80410102533003.01045005000.52110104.7361010/表 5 中框架柱侧移刚度 D 值(Nmm-1)边柱(8 根)中柱(8 根) 层次 Kc1 iD Kc1 iDiD350.3350.154 8030 1.1750.528 27550 28624020.3430.113 6940 0.8220.468 36550 34792010.2440.356 233601.1750.528 27550
10、408880表 6 边框架柱侧移刚度 D 值(Nmm-1)A-1、A-8、D-1、D-8B-1、B-8、C-1、C-8层次KcDi1 KcDi2iD350.3350.143 7350 0.7140.174 9080 65720 20.3430.146 19100 0.7630.190 9916 11606410.2440.332 1721.088 0.5640.36223757 183988 表 7 楼、电梯间框架柱侧移刚度 D 值(Nmm-1)C-3、C-4、C-5、C-6D-3、D-4、D-5、D-6层次 KcDi1 KcDi2iD351.2670.388 20240 0.6330.240
11、 12520131040 21.4090.47321550 0.3670.155 8080 11852010.8470.413 31040 0.2700.340 22310213400 表 8 横向框架层间侧移刚度(Nmm-1)层次12345iD614208482504483000 483000 483000由上表得到/ =614208 /482504=1.270.7,故该框架为规则框架。1DiD5 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 kN331411.0711731.77219.8
12、eG 结构顶点的假想侧移计算由表 9 体现。/表 9 结构顶点的假想侧移计算层次Gi/KNVGi/kN/(Nmm-1)iD/mmu/mmiu56948.246948.2448300014.39210.73 47352.1414300.3848300029.61196.34 37352.1421652.5248300044.83166.73 27352.1429004.6648250460.11121.9 18946.0737950.7361420861.7961.79 计算基本周期 T1,其中 T的量纲为 m,取 T=0.7,则T1=1.70.7=0.57s0.210735.1.2 水平地震作
13、用及楼层地震剪力结构不超过 40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切性为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值,即 ) 0.850.85 (894.60722056.426948.24eqiGG=0.8529899.27=25414.38KN0582. 008. 0)57. 04 . 0()(9 . 0max9 . 011TTgFEK=1Geq=0.058225414.38=1479.12kN因 1.4Tg=1.40.40=0.56s82.330/ 1(hhbfffc)2/ fhmkNmkN属第一类 T 形截面 : =2 01bhfMcs401. 0656200
14、07 .160 . 11033.8226 AS=bs401. 0401. 0211211mm233.93936065620007 .160 . 1401. 00 1yfc fhbf/实配钢筋 422(AS=1256 mm2) 满足要求%52 . 0%54. 06563501256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(=1520mm2) ,再计算相应的受拉钢筋 AS,即支座 A 上部。 sA059. 06563507 .160 . 1)35656(10173601084.13126 s=-0.059VRE-0.4780双肢 8100(2.01 )双肢 8150(
15、0.335) 5Br78.99325.5VRE-0.2420双肢 8100(2.01 )双肢 8100(0.503)A Bl191.45717.38VRE0.21四肢 8100(2.01 )四肢 8150(0.335) 3Br286.78325.5VRE1.09四双肢 8100(2.01 )四肢 8100(0.503)/A Bl237.72864.44VRE0.339四肢 8100(2.01 )四肢 8150(0.335) 1Br293.48621.24VRE1.29四肢 8100(2.01 )四肢 8100(0.503)注:表中 V 为换算至支座边缘处的梁端剪力。7.2 框架柱7.2.1 剪
16、跨比和轴压比验算 表 29 柱的剪跨比和轴压比验算柱号层 次b/mmb0/mmFc/N.mm-2Mc/kN.mVc/kNN/kNMc/Vch0N/fcbh555051014.3137.5568.18432.443.9520.09920.41920.39320.11820.04820.443bfcbh0及 Ne0.43 fcbh02,因为N=3604.3kNkN89.24886056003 .14518. 00bhfcb但 kNm1 .11236 .311103 .36043eN kNm43. 099.11565606003 .1443. 022 0bhfc故按构造配筋,且应满足。单侧配筋率,故
17、%8 . 0min%2 . 0minsmm2720600600%2 . 0AminbhAss选 422(As=1520mm2) sA总配筋率=31520/(600560)=1.12s7.2.3 A 柱斜截面受剪承载力计算以第一层柱为例进行计算。由前可知,上柱柱端弯矩设计值=290.67kNmt cM对四级抗震等级,柱底弯矩设计值 =1.25564.29=705.36 kNmb cM则框架柱的剪力设计值为kN63.25175. 436.70567.2902 . 12 . 1nb ct c HMMV/)(2 . 0040. 05406007 .160 . 11063.25185. 030满足要求b
18、hfVccRE 0 . 3, 335. 671081.1581029.56430取hVMcc其中 Mc取较大的柱下端值,而且 MC,Vc不应考虑,故 Mc为将表 23 查得的值除以RE0.8,Vc为将表 24 查得的值除以 0.85。与 Vc相应的轴力kNkN,取 N=2913.02kN02.2913N6 .1803106007 .163 . 03 . 032 bhfc05602101002.2913056. 056060057. 11305. 11063.25185. 0056. 0105. 13300 hfNbhfVsAyvtRE sv故该层柱按构造配置箍筋。柱端加密区箍筋选用 4 肢 1
19、2100,由表 23 可得一层柱底的轴压比 n=0.448,查表2.17,查得 v=0.104,则最小体积配箍率svmin=vfc/ fyv=0.10416.7/210=0.827%724. 07008100700700827. 0icorvsv LA sA取 12,ASV=78.5mm2,则 s114.9mm,根据构造要求,取加密区箍筋为 412100。加密区长度取 1650mm,非加密区还应满足 s 3m所以需要对进行修正:l2maf=+afakf(3)bb dm(0.5)213.850.3 18.9(43)219.52dkPa在 1.22.0 范围之内符合要求。1.25l b:8.4.3
20、.1 验算持力层地基承载力:/基础和回填土=20 2.2 20=880.0 kN,kGGAd 偏心距() 即0 满足3900.112500880.0k k kkMemFG113. 06lekminkP基础底面处的平均压力值: 2500880.0169.020kk kFGPKpafaA基础底面边缘的最大压力值:max62500880.0(1)(1 0.13)190.971.220kk kFGePkpafaAl满足要求,最后确定该柱底边长,宽 b=4.0m5.0lm8.4.3.2 B 柱初步选择基底尺寸=0AdfFGak 2285018.17213.8520 2.2m考虑偏心影响 按 20%增大,
21、A=1.2A =21.8m2初步选择相应的基础底面积 A= 0b=5.54.0=22.0 。因为 4m 3m,所以需要对进行修正,修正后与 A 柱l2maf相同,即。在 1.22.0 范围之内符合要求。219.52afkPa4 . 1bl:8.4.3.3 验算持力层地基承载力:基础和回填土=20 2.2 22.0=968.0 kNkGGAd 偏心距=() 即0 满足kekkk GFM 2950.0772850968m60.081ke lminkP基础底面处的平均压力值:=173.55kpabc+2h0=2500mm2400dhh从上至下分三个台阶 300mm,400mm ,400mm h0=1
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