某高校综合实验楼框架结构设计.doc

1、11.设计资料1.1 基本条件：1 本工程结构采用框架结构,一区层数为五层，二区层数为二层，三区层数为五层。2 本工程0.000 相当于绝对标高为 21.000。3 本建筑结构的安全等级为二级， 合理使用年限为 50 年。4 本工程建筑场地类别为类。抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震分组为第一组；建筑抗震设防类别为丙类。一区三区框架的抗震等级为三级，二区四区框架的抗震等级为二级。5 环境类别：室外地面以下为二 a 类环境；室外地面以上为一类环境。6 本工程采用U+201C 建筑结构施工图平面整体设计方法U+201D，施工图未交待处均按混凝土结构施工图平面整体表

2、示制图规则和构造详图 （03G101-1）执行。7 本工程地基基础设计等级为丙级。1.2 设计荷载：基本风压值：0.40KN/ m2 ;基本雪压值：0.65KN/m2,活荷载标准值（使用时注意不要超过此值）：1.3 材料：1 钢筋： HPB235 级， HRB335 级， HRB400 级，型钢及钢板均采用 Q2352 焊条：HPB235 级钢筋和 Q235 号钢材及 HPB235 、HRB335 级钢筋相焊用E43 焊条，HRB335 及 HRB400 级钢筋用 E50 焊条 。23 混凝土：各层柱、梁、板混凝土强度等级:4 基础梁采用 C30 砼。5 半地下室底板、屋面、挡土墙面采用密实性

3、混凝土,掺 10%（水泥重量）的膨胀剂。6 构造柱、过梁、压顶梁、栏板等采用 C20 砼。7 基础垫层: 100 厚用 C10 素混凝土垫层。8 填充墙砌体：建筑物0.000 以下砌体采用 MU15 砼普通砖、M10 水泥砂浆；0.000 以上砌体:内、外墙均采用 MU10KM1 多孔砖，砂浆为 M5.0 混合砂浆。1 区局部地方用加气混凝土砌块，砂浆为 M5.0 混合砂浆，具体平面位置见板图。1.4 钢筋混凝土构件：1 混凝土保护层厚度见表一2 框架梁柱中的纵向钢筋的选用应符合下列要求:钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与钢筋的强度标准值的比值

4、不应大于 1.30。1.5 地基基础设计与施工要求：1.采用 3 层粉质粘土为基础持力层，桩极限端阻力标准值 pk=2000(h10m)。2. 人挖桩开挖至设计基底标高时，建设单位应及时通知有关人员验槽，进一步查清地质构造，核实地基的实际承载力特征值；如发现地质条件与地质勘察报告不符，设计部门将根据地质勘察部门提供的新地质报告重新设计。3. 由于 3 层粉质粘土遇水后易软化，强度降低，基础施工时应及时铺筑垫层，3并做好防水、排水措施，以防止基础持力层遇水后降低工程地质性能。1.6 结构构件的施工要求：本建筑结构的钢筋混凝土楼、屋面板按下述要求施工：（1）现浇板中未注明分布筋均为 8200;分布

5、筋在周边支座中仍应锚固。（2）现浇板内底筋不得在跨中搭接，应伸至梁或墙的中心线，且锚固长度10d，负筋不得在支座搭接， ；板上预留孔洞直径或边长不大于 300 时，板中受力钢筋直接绕过洞边，不需切断，边长大于 300 时，需加强。 （3）现浇板支座钢筋表示法:2 .结构布置2.1 截面尺寸估算1横向框架梁(1) 截面高度框架梁的高度可按照高跨比来确定，即梁高 h= L1()28h= L= 80006671000mm)812()(取 h=700mm(2) 截面宽度b= h= 700 233350mm)213()(取 b=300mm2纵向框架梁(1) 截面高度4h= L= 80006671000m

6、m)812()(取 h=700mm(2) 截面宽度b= h= 700 233350mm)213()(取 b=300mm3横向次梁(1) 截面高度h= L1= 8000444667mm()82()82取 h=600mm(2) 截面宽度b= h= 600 200300mm)213()(取 b=300mm4框架柱按轴压比限值公式 计算NcfbhN = 1.2*14*4*4.25+1.4*(2*4*3+2.5*4*1.25) *4= 1367 KN以 1.4N 按轴压受压估算截面尺寸。取配筋率为 1%，则所需截面积：21.4/0.9*()095cyAfm取柱截面 500600mm。5楼板、屋面板hL1

7、/50=4000/50=80mm，考虑到预埋管道的布置，取板厚 120mm2.2 结构平面布置图53. 横向框架内力计算3.1 水平地震荷载下横向框架(KJ-8)的内力计算3.1.1 地震作用计算1，建筑物总重力荷载代表值 Gi 的计算1）集中于屋盖处的质点重力荷载代表值 G5 的计算50%雪载 0.5*0.65*17.9*64.3=374.1KN屋面恒载 6.36*64.3*17.9=7320.2 KN横梁 4.91*8*9+4.91*7.2*10+4.09*2.7*8=795.4 KN次梁 4.09*8*14+4.09*7.2*14+4.09*2.7*10=980.8 KN纵梁 4.91*

8、（3+8*14+4.3+4 ）*2=605.4 KN女儿墙 1.3*3.9*（64.3+17.9）*2=833.5 KN柱重 8.25*1.95*38=611.3 KN横墙 5.6*【8*7.2*1.95+6*8*1.95+(2.7*1.95-1.6*2.1/2)*2】=213.1 KN纵墙 【8*1.95-(2.2*2.9/2)*2 】*12*5.6+8*1.95*5.6*15=1930 KN钢窗 22*2.2*2.9*1/2*0.4=28.1 KN6G5=13691.9 KN2)集中于 3，4，5 层处的质点重力荷载代表值 G2 G4 的计算50%楼面活载 0.5*2*64.3*17.9=

9、1151 KN楼面恒载 4.4*64.3*17.9=5064.3 KN横梁 795.4 KN次梁 980.8 KN纵梁 605.4 KN柱重 611.3 *2=1222.6 KN横墙 213.1 *2=426.2 KN纵墙 1930*2=3860 KN钢窗 28.1*2=56.2 KNG2 =G3 =G4=14161.9 KN3）集中于 2 层处的质点重力荷载代表值 G150%楼面活载 1151 KN楼面恒载 5064.3 KN横梁 795.4 KN次梁 980.8 KN纵梁 605.4 KN柱重 8.25*（1.95+2.6）*38=1426.4 KN横墙 213.1+213.1*2.6/1

10、.95=497.2 KN纵墙 1930+1930*2.6/1.95=4503.3 KN钢窗 28.1*2=56.2 KNG1=15080 KN2，地震作用计算1）框架柱的抗侧移刚度在计算梁，柱的线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取 I=2I，边框架梁取 I=1.5I；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取 I=1.5I，边框架梁取 I=1.2I，I 为框架梁按矩形截面计算的截7面惯性矩。横梁，柱的线刚度见下表。 梁，柱的线刚度截面尺寸构件名称B HI0 （mm 4） I(mm4) L(mm) i=EcI/L相对刚度左边跨 300 700 8.6*109

11、1.72*1010 7200 2.39*106Ec 1.19中跨 300 600 5.4*109 1.08*1010 2700 4*106Ec 2框架梁右边跨 300 700 8.6*109 1.72*1010 8000 2.39*106Ec 1.07底层 500 600 9*109 9*109 4500 2*106Ec 1框架柱其余层 500 600 9*109 9*109 3900 2.3*106Ec 1.15框架柱横向侧移刚度 D 值梁柱线刚度比修正系数层高修正抗侧刚度柱号楼层K=i c/2iz（一般层）, K=i c/2iz(底层）A=K/（2+K)（一般层）, A=(0.5+K)/(

12、2+K)(底层） h/mD=A*iz*(12/h2) (kN/mm)根数一般层 1.04 0.34 3.9 6.06 10左边柱 底层 1.19 0.51 4.5 6.28 10中柱左中柱(底）2.77 0.58 4.5 6.87 108右中柱(底）2.77 0.58 9左中柱（一般） 3.19 0.71 10右中柱（一般 3.19 0.71 3.9 12.889一般层 0.93 0.32 3.9 5.75 9右边柱 底层 1.07 0.51 4.5 6.06 9底层：D=6.28*10+6.06*9+6.87*19=247.87kN/mm二五层：D=6.06*10+5.75*9+12.88*

13、19=358 kN/mm2）框架自振周期的计算自振周期为：T 1= 0.71.*60.91.s其中 为考虑结构非承重砖墙影响的折减系数，对于框架取 0.6； 为框架顶0 点假想水平位移，计算见下表表。框架顶点假想水平位移 层 Gi(KN) Gi(KN) D(KN/mm)层间相对位移总位移(mm)5 13691.9 13691.9 278.27 49.20 999.264 14161.9 27853.8 278.27 100.10 950.063 14161.9 42015.7 278.27 150.99 849.9692 14161.9 56177.6 278.27 201.88 698.97

14、1 15080 71257.6 143.35 497.09 497.093）地震作用计算根据本工程设防烈度 7 度，场地类别类，设计地震分组为第一组，查建筑抗震设计规范特征周期 Tg=0.35s, =0.08max0.90.91ax.35()()*8.311gT结构等效总重力荷载： .8.72.65eqLGkN，故需考虑框架顶部附加集中力作用1.4.*035.49gTs18710.15n框架横向水平地震作用标准值为：结构底部： 1.3*6987.6EKeqFGkN各楼层的地震作用和地震剪力标准值由下表列出，图示见下图。 82456.GiH01*7.285.4nEKFkN楼层地震作用和地震剪力标

15、准值计算表层 Hi(m) Gi(KN） GiHi（顶层）inF(1)ii EKnGH（一般层）楼层剪力Vi(KN)5 17.1 13691.9 234131.49 737.5 737.54 16.2 14161.9 229422.78 443 1180.53 12.3 14161.9 174191.37 336.4 1516.92 8.4 14161.9 118959.96 229.7 1746.6101 4.5 15080 67860 131 1877.63.1.2 地震作用下横向框架梁的内力计算1. 0.5（雪+活）重力荷载作用下横向框架梁的内力计算按建筑抗震设计规范 ，计算重力荷载代表值时，顶层取用雪荷载，其他层取用活荷载。当雪荷载与活荷载相差不大时，可近似按满跨活荷载布置。（1） 横梁线荷载计算顶层横梁：雪载 边跨 0.65*2.67*0.5=0.86kN/m中跨 0.65*2.7*0.5= 0.88kN/m二五层横梁： 活载 边跨 2.67*3*0.5=4.01 kN/m中跨 2.7*2.5*0.5=3.38 kN/m(2)，计算固端弯矩