现浇混凝土多层框架结构设计示例.doc
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1、4.6 框架结构设计实例4.6.1 工程概况该工程为六层综合办公楼,建筑平面如图4.6.1所示,建筑剖面如图4.6.2所示。层高为3.5m,室内外高差0.45m,基础顶面距室外地面为500mm。承重结构体系拟采用现浇钢筋混凝土框架结构。(1) 重要建筑做法如下: 1) 屋面做法(自上而下):30030025水泥砖、20厚1:2.5水泥砂浆结合层、高聚物改性沥青防水卷材、基层解决剂、20厚1:3水泥砂浆找平层、水泥膨胀珍珠岩保温兼找坡层(最薄处30mm,2自两侧檐口向中间找坡)、100厚现浇钢筋混凝土屋面板。 2) 楼面做法(自上而下):13厚缸砖面层、2厚纯水泥浆一道、20厚1:2水泥砂浆结合
2、层、100厚钢筋混凝土楼板。 3) 墙身做法:190mm厚混凝土空心小砌块填充墙,用1:2.5水泥砂浆砌筑,内墙粉刷为混合砂浆底,低筋灰面,厚20mm,“803”内墙涂料两度。外墙粉刷为20mm厚1:3水泥砂浆底,外墙涂料。 4) 门窗做法:外窗采用塑钢窗,其余为木门。窗和门的洞口尺寸分别为3.01.8 m2、2.11.0 m2。225225390022530004502253900390039003900390039002730060002800600014800楼梯间450图4.6.1. 建筑平面图该工程地质条件:建筑场地类别为类,余略 该地区的设防烈度为6度 风荷载:基本风压w0=0.6
3、5 KN/m2(地面粗糙度属B类) 活荷载:屋面活荷载(上人)为2.0 KN/m2 ,办公室楼面活荷载2.0 KN/m2 ,走廊楼面活荷载2.0 KN/m2 。17.5010.507.0021.0014.003.500.002800600060006002023450900350090035009003500900350090035009003500600202360020236002023600202360020231000图4.6.2. 建筑剖面图10004.6.2 结构布置及结构计算简图的拟定结构平面布置如图4.6.3所示。各层梁、柱和板地混凝土强度等级为C25(c=11.9N/mm2,
4、 t=1.27N/mm2) 。(1) 梁柱截面尺寸拟定1) 梁截面初选:边跨(AB、CD跨)梁:取h=l/10=6000/ l =600 mm , 取b250 mm 中跨(BC跨)梁:取h450,b250纵向框架梁,取bh250mm400mm 2) 柱截面初选: 本例房屋高度30m, 由抗震规范可知,抗震等级为四级,对轴压比没有规定。各层的重力荷载代表值近似取12 kN/m2 ,由结构平面布置图(图4.6.3)可知,中柱的负载面积为(1.4+3)3.9 /2=17.16m2 ,则:竖向荷载产生的轴力估计值:NV 1.251217.166=1544.40 kN/m2 仅有风荷载作用时估算面积计算
5、:N1.1NV1.11544.41698.84 kN/m2 142760 mm2选柱截面为:bh450450 mm2图4.6.3 结构平面布置图柱450450450450450450450450250600250400250400250400250450250600250400390039003900390039003900390027300600028006000148009.7615.009.7615.0015.0015.0015.0015.009.769.7613.609.769.7613.6013.6013.6013.6013.609.769.769.769.769.769.769.7
6、69.769.767.687.687.687.6815.0015.0015.0015.0015.0015.009.769.769.769.769.76350035003500350035004450600028006000注:图中数字为线刚度,单位:10-4Em3图4.6.4 结构计算简图(2) 拟定结构计算简图结构计算简图如图4.6.4所示。各梁柱构件线刚度经计算后列于图4中。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇板的作用,取I2I0(I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。AB、CD跨梁: i=2E0.250.603/6.0=15.0010-4E (m3)BC跨梁: i=2E0.250.453
7、/2.8=13.6010-4E (m3)纵向梁: i=2E0.250.43/3.9=6.8410-4E (m3)上部各层柱: i=E0.450.453/3.5=9.7610-4E (m3)底层柱: i=E0.450.453/4.45 =7.6810-4E(m3)4.6.3荷载计算(1) 恒载计算1) 屋面框架梁线荷载标准值:30030025水泥砖 0.02519.80.50 KN/m220厚1:2.5水泥砂浆结合层 0.02200.40 KN/m2高聚物改性沥青防水卷材 0.35 KN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 0.02200.40 KN/m2水泥膨胀珍珠岩找坡层(平均厚度105mm)
8、0.105131.37 KN/m215mm厚低筋石灰抹底 0.0151360.24 KN/m2屋面恒荷载: 5.76 KN/m2边跨(AB、CD跨)框架梁自重 0.250.60253.75 KN/m梁侧粉刷 2(0.6-0.1)0.02170.34 KN/m中跨(BC跨)框架梁自重 0.250.45252.81 KN/m梁侧粉刷 2(0.45-0.1)0.02170.24KN/m因此作用在顶层框架梁上的线荷载为:g6AB1g6CD14.09 KN/mg6BC13.05 KN/mg6AB2g6CD25.763.922.46 KN/mg6BC25.762.816.13KN/m2) 楼面框架梁线荷载
9、标准值:13mm厚缸砖面层 0.01321.50.28 KN/m220厚水泥浆 0.002160.03 KN/m220厚1:2水泥砂浆结合层 0.02200.40 KN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.10252.50 KN/m215mm厚低筋石灰抹底 0.0151360.24 KN/m2楼面恒荷载: 3.45 KN/m2 边跨框架梁自重及梁侧粉刷 4.09 KN/m边跨填充墙自重 0.19(3.5-0.6)11.86.50 KN/m墙面粉刷 2(3.5-0.6)0.02171.97 KN/m中跨框架梁自重及梁侧粉刷 3.05KN/m因此作用在顶层框架梁上的线荷载为:gAB1gCD14.0
10、98.4712.56 KN/mgBC13.05 KN/mgAB2gCD23.453.913.46 KN/mgBC23.452.89.66KN/m3) 屋面框架节点集中荷载标准值:边柱纵向框架梁自重 0.25 0.403.925 9.75 KN边柱纵向框架梁粉刷 2(0.4-0.1)0.02 3.9170.80 KN1m高女儿墙自重 1 0.193.911.88.74 KN1m高女儿墙粉刷 10.023.917.02.65 KN纵向框架梁传来屋面自重 0.53.90.503.95.7621.90 KN顶层边节点集中荷载: G6AG6D43.84 KN中柱纵向框架梁自重 0.250.403.925
11、9.75KN/m中柱纵向框架梁粉刷 20.02(0.40-0.10)3.9170.80KN/m纵向框架梁传来屋面自重 0.5(3.9+3.9-2.8)2.8/25.7620.16 KN 0.53.93.9/25.7621.90 KN顶层中节点集中荷载: G6BG6C52.61KN4) 楼面框架节点集中荷载标准值:边柱纵向框架梁自重 9.75 KN边柱纵向框架梁粉刷 0.80 KN塑钢窗自重 3.02.00.452.7 KN窗下墙体自重 0.190.9(3.9-0.45)11.86.96 KN窗下墙体粉刷 20.020.93.45172.11 KN窗边墙体自重 0.450.19(3.5-0.6-
12、0.9)11.82.02 KN窗边墙体粉刷 20.020.45(3.5-1.5)170.61 KN框架柱自重 0.450.453.52517.72 KN框架柱粉刷 (0.454-0.193)0.02(3.5-0.4)171.30 KN纵向框架梁传来楼面自重 0.53.93.9/23.4513.12 KN中间层边节点集中荷载: GAGD57.09 KN中柱纵向框架梁自重 9.75 KN中柱纵向框架梁粉刷 0.80KN内纵墙自重 0.19(3.5-0.4)(3.9-0.45)11.823.98 KN内纵墙粉刷 20.02(3.5-0.4)(3.9-0.45)177.27 KN扣除门洞重加上门重 2
13、.11.0(0.1911.8+20.0217-0.2)-5.72KN框架柱自重 17.72 KN框架柱粉刷 1.30 KN中柱纵向框架梁传来楼面自重 0.5(3.9+3.9-2.8)2.8/23.4512.08 KN 0.53.93.9/23.4513.12 KN 中间层中节点集中荷载: GBGC80.30 KN5) 恒荷载作用下的计算简图恒荷载作用下的计算简图如图4.6.5所示。G6AG6DABCDg6BC2GBGC1950195021001950600028006000gAB1gAB2g6AB1g6AB2140014002100GDG6BG6Cg6BC11950GAg6BCg6BC图4.6
14、.5 恒荷载作用下结构计算简图PAP6DABCDPABPBCPCD195019501950600060002800P6ABP6BCPBPCP6AP6B21002100P6CP6CD140014001950图4.6.6 楼面活荷载作用下结构计算简图PD(2) 楼面活荷载计算楼面活荷载作用下的结构计算简图如图4.6.6所示。P6ABP6CD2.03.97.80 KN/mP6BC2.02.85.60 KN/mP6AP6D0.53.93.9/227.61 KNP6BP6C0.5(3.9+3.9-2.8)2.8/220.53.93.9/2214.61 KNPABPCD2.03.97.80 KN/mPBC
15、2.02.85.60 KN/mPAPD0.53.93.9/227.61 KNPBPC0.5(3.9+3.9-2.8)2.8/220.53.93.9/2214.61 KN(3) 风荷载计算:风荷载标准值计算公式为: wk=zszw01) 拟定各系数的值因结构高度H21.95m30m,高宽比H/B21.95/14.81.481.5,可取z1.0;本例结构平面为矩形,由4.1.3节可知s1.3。风压高度变化系数z可根据各楼层标高处的高度Hi,由表4.4查得标准高度的z值,再用线性差值法求得所求各层高度的z值,查得的结果见表4.6.1。2)计算各楼层标高处的风荷载q(z)本例基本风压w00.65 KN
16、/m2。仍取图4.6.3中的轴线横向框架梁,其负荷宽度为3.9m,由式(a)得沿房屋高度得分布风荷载标准值:q(z)=3.90.65zsz2.54zsz根据各楼层标高处的高度Hi,查得z代入上式,可得各楼层标高处的q(z)见表4.6.1。其中q1(z)为迎风面值,q2(z)为背风面值。表4.6.1 风荷载计算层数Hi(m)mzbzq1(z) (kN/m)q2(z) (kN/m)7(女儿墙顶部)22.951.3001.002.6421.629621.951.2831.002.6071.629518.451.2161.002.4171.544414.951.1391.002.3151.447311
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