1、多层框架设计实例 某四层框架结构，建筑平面图、剖面图如图 1 所示，试采用钢筋混凝土全现浇框架结构设计。 1设计资料 （ 1）设计标高：室内设计标高 0.000 相当于绝对标高 4.400m，室内外高差 600mm。 （ 2）墙身做法：墙身为普通机制砖填充墙， M5 水泥砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚 20mm， “803”内墙涂料两度。外粉刷为 1： 3 水泥砂浆底，厚 20mm，马赛克贴面。 （ 3）楼面做法：顶层为 20mm 厚水泥砂浆找平， 5mm 厚 1： 2 水泥砂浆加 “107”胶水着色粉面层；底层为 15mm 厚纸筋面石灰抹底，涂料两度。 （ 4）屋面做法：现浇楼板
2、上铺膨胀珍珠岩保温层（檐口处厚 100mm， 2%自两侧檐口向中间找坡）， 1： 2 水泥砂浆找平层厚 20mm，二毡三油防水层。 （ 5）门窗做法：门厅处为铝合金门窗，其它均为木门，钢窗。 （ 6）地质资料：属 类建筑场地，余略。 （ 7）基本风压： （地面粗糙度属 B 类）。 （ 8）活荷载：屋面活荷载 ，办公楼楼面活荷载 ，走廊楼面活荷载 。 图 1 某多层框架平面图、剖面图 2钢筋混凝土框架设计 （ 1）结构平面布置如图 2 所示，各梁柱截面尺寸确定如下。 图 2 结构平面布置图 边跨（ AB、 CD）梁：取 中跨（ BC）梁：取 边柱（ A 轴、 D 轴）连系梁：取 中柱（ B 轴、
3、 C 轴）连系梁：取 柱截面均为 现浇楼板厚 100mm。 结构计算简图如图 3 所示。根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为 500mm，由此求得底层层高为 4.3m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于 图 3。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取 （ 为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。 边跨（ AB、 CD）梁： （其他梁、柱的线刚度计算同上，略） 图 3 结构计算简图 （图中数字为线 刚度） （ 2）荷载计算 1）恒载计算 屋面框架梁线荷载标准值： 20mm 厚水泥砂浆找平 100 厚 140 厚（ 2%找坡）膨胀珍珠岩 100 厚现浇钢筋混凝土楼板 15mm 厚纸筋面 石灰抹
4、底 屋面恒荷载 边跨（ AB、 CD）框架梁自重 梁侧粉刷 中跨（ BC）框架梁自重 梁侧粉刷 因此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为： 楼面框架梁线荷载标准值 荷载计算同上（略），作用在中间层框架上的线荷载为： 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 梁侧粉刷 1m 高女儿墙自重 墙侧粉刷 连系梁传来屋面自重 顶层边节点集中荷载 中柱连系梁自重 梁侧粉刷 连系梁传来屋面自重 顶层中节点集中荷载 楼面框架节点集中荷载标准值 (荷载计算方法同上 ,具体计算过程略 ) 中间层边节点集中荷载： 中间层中节点集中荷载： 恒荷载作用下的结构计算简图如图 4 所示： 图 4 图 5 2）活荷载计算 活荷载
5、作用下的结构计算简图如图 5 所示。图中各荷载值计算如下： 3）风荷载计算 风荷载标准值计算公式为 因结构高度小于 30m，可取 ；对于矩形截面 ； 可查荷载规范，当查得的 时，取 。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表 1 所示。表 1 为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图 6 所示。 表 1 风荷载计算 层次 A/ Pw/kN 1 1.0 1.3 13.4 1.10 0.55 10.14 9.64 2 1.0 1.3 10.2 1.01 0.55 12.48 8.92 3 1.0 1.3 7.0 1.00 0.55 12.48 8.92 4 1.0 1.3 3.
6、8 1.00 0.55 13.65 9.76 图 6 风荷载作用下的计算简图 (3)内力计算 1）恒荷载作用下的内力计算 恒荷载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法（具体计算过程略），在恒荷载作用下结构的弯矩图、剪力图和轴力图见图 7图 9。 图 7 在恒荷载作用下结构的弯矩图（单位： ） 图 8 在恒荷载作用下结构的剪力图（单位： kN） 图 9 在恒荷载作用下结构的轴力图（单位： kN） 2）活荷载作用下的内力计算 活荷载作用 下的内力计算也采用分层法，考虑到活荷载分布的最不利组合，各层楼层活荷载布置可能如图 10 所示的几种组合形式。计算结果见图 10（仅表示出标准层在活荷载作用下的弯
7、矩图）。 图 10 标准层在活荷载作用下的弯矩图 (3)活荷载作用下的内力计算 活荷载作用下的结构计算简图见图 6，内力计算采用 D 值法，计算过程见图 11。风荷载作用下框架弯矩图如图 12 所示，框架轴力图和剪力图如图 13 所示。 剪力各层分配（单位： kN）各柱反弯点及柱端弯矩（单位： kN） 图 11 D 值法计算过程 图 12 在风荷载作用下结构的弯矩图（单位： ） 图 13 图 14 在风荷载作用下结构的剪力图、轴力图（单位： kN） (4)内力组合 根据内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端、柱边及跨中。由于对称性，每层有 5 个控制截面，即图 14 中的 1、 2、 3、 4、 5 号截面，表 2 给出了第二层梁的内力组合过程；柱则分为边柱和中柱（即 A 柱、 B 柱），每个柱每层有两个控制截面，以图 14 中第二层为例，控制截面为 3、 4 号截面。表 3 给出了二层柱的内力组合过程。 表 2 二层梁内力组合
