第三章框架结构设计集荷载计算.docx
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第三章框架结构设计集荷载计算
3框架结构设计与荷载计算之欧侯瑞魂创作
创作时间:
贰零贰壹年柒月贰叁拾日
结构安插
柱网与层高
民用建筑的柱网和层高根据建筑的使用功能确定。
柱网安插应该规整,由内廊式和跨度组合式,这里采取跨度组合式(如图)。
层高宜取同一个尺寸,这里采取层高3.6m,对于底层由于市内外地面高差加急出埋深影响为4.7m。
框架结构总高度在8度抗震设防时,高度不该大于45m,而此建筑总高度也才22.7m。
图3.1柱网安插图
框架的承重方案
根据楼盖的平面安插和竖向荷载的传递途径,框架的承重方案可以分为向承重方案。
横向,纵向及纵横向承重三种方案。
此工程采取纵横向承重方案,现浇楼面为双向板(纵向承重时因横向刚度较小一般很少采取)。
变形缝设置的考虑
变形缝有温度伸缩缝,沉降缝,和防震缝三种。
伸缩缝是为了防止温度变更和混凝土的收缩发生的盈利是结构发生裂缝,在结构一定长度范围内设置伸缩缝。
在伸缩缝处,基础顶面以上的结构及建筑构造完全断开,伸缩缝最大间距见下表3.1。
表3.1伸缩缝的最大间距(m)
结构类型
施工方法
室 内
露 天
排架结构
装配
100
70
框架结构
装配
75
50
现浇
55
35
剪力墙结构
装配
65
40
现浇
45
30
挡土墙
地下室墙
装配
40
30
现浇
30
20
由于此建筑最大长度85.8米,如设置伸缩缝可能不太经济,综合考虑,采纳不设置伸缩缝方案,而是采取构造和施工措施,如在顶层,底层和山墙等温度变更大的部位提高配筋率。
沉降缝是为了防止地基不均匀沉降使结构发生裂缝,在结构易发生不均匀沉降的部位设缝,将结构完全分开。
此建筑中间部分是6层,两边为4层,房屋高度有一定变更,但考虑到变更不大,可以不设沉降缝。
防震缝,是为了防止在地震作用下,特别不规则结构的单薄部位容易造成震害而可用防震缝将结构分为若干独立抗震单元,使各结构规则,但目前设计更倾向于不设,而采纳加强结构整体性的措施。
资料选择
柱采取C35,梁采取C30混凝土。
梁纵筋用HRB335,柱纵筋用HRB400,箍筋均用HPB235。
3.1.5截面尺寸初步选择
梁截面:
梁高h=(1/12-1/8)L(单跨用较大值,多跨用较小值或负荷较大时用
上限值)且净跨与h比不宜小于4;
AB跨h=1/12*7200=600mm
梁宽b=(1/3-1/2)h,抗震结构b≥200mm,h/b≤4;
b=300mm
其余尺寸见后梁截面表。
柱截面:
N=β*F*gE*nAc≥N/[μN]fc
柱截面的宽与高一般取1/20-1/15层高,需满足h≥1/25净高,b≥
1/30净高。
且柱子b*h≥250*250,抗震结构b不宜小于300mm,柱的
净高于界面高度之比宜大于4,按轴压比限值估算:
估算时,楼层荷载按11∽14kN/m2计算,本工程边柱按13kN/m2计,
中柱12kN/m2计。
二级抗震时轴压比限值[μN]取0.8,考虑地震作用
组合后柱的轴压力增大系数。
边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等
跨内柱取1.2。
边柱Z1Ac≥
边柱Z2Ac≥
边柱Z3Ac≥
若取柱截面为正方形,得截面高度为:
h1=433mm
h2=492mm
h3=292mm
最后初步确定尺寸:
1层中柱截面取为550mm*550mm,,边柱截面取为450mm*450mm,2层中柱500*500,其余中柱取为450*450,短跨边柱取为400*400。
详细尺寸见后柱截面表。
基本假定
平面结构假定:
该工程为正交安插,可以认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担,垂直于该方向的抗侧力结构不承担。
楼板在自身平面内的刚性假定:
各个平面抗侧力结构之间,通过楼板联系而成为整体。
楼板假定在自身平面内刚度无限大,在平面外刚度很小可以不予考虑。
建筑结构在水平荷载下侧移时,楼板只有刚性位移,即平动和转动,不考虑其变形。
不计扭转假定:
结构体型规整,并简化计算,不考虑结构的扭转效应。
计算简图
计算简图用两梁柱的轴线暗示,分别取各自的形心线;对钢筋混凝土楼盖整体浇筑的框架梁,一般可以取楼板底面作为梁轴线。
对底层柱的下端一般取至基础顶面;当各层柱的截面尺寸分歧且形心线不重合时,一般去顶层柱的形心线作为柱子的轴线。
图3.2计算简图
框架梁柱的线刚度计算
结构计算见图如图3-1所示。
在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用,对于第一榀和最后一榀及变形风两侧的框架,取I=1.5Ir;中框架取I=2Ir(Ir为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。
梁的线刚度ib=EcIb/l。
其中,Ec为混凝土的弹性模量,Ec35=3.15*104N/mm2;Ec30=3.0*104N/mm2;l为梁的计算跨度;Ib为梁截面惯性矩,对装配式楼面,Ib按梁的实际截面计算,对现浇楼面及装配整体式楼面,Ib按下表采取,其中Io为梁截面矩形部分截面的惯性矩。
表3.2梁截面惯性矩取值
楼面做法
中框架梁
边框架梁
现浇楼面
装配整体式楼面
柱的线刚度为ic=EcIc/h,其中Ic为截面的惯性矩,h为框架柱的计算高度。
表3.3横梁线刚度ib计算表
类
别
Ec
/104mm2
b*h
/mm*mm
Ir
/109mm4
L
/mm
/N/mm2
/N/mm2
边横梁
300*600
6600
3.682*1010
4.909*1010
走道梁
200*400
3000
1.901*1010
2.534*1010
边横梁
300*600
7200
3.375*1010
4.500*1010
表3.4柱的线刚度计算表
条理
hc/mm
Ec/(N/mm2)
b*h/mm*mm
Ic/mm4
EcIc/hc/N*mm
1
4700
3.15*104
500*500
5.208*109
3.49*1010
1
4700
3.15*104
450*450
3.417*109
2.29*1010
2-6
3600
3.15*104
450*450
3.417*109
2.99*1010
2-6
3600
3.15*104
400*400
2.133*109
1.87*1010
荷载的汇集
竖向荷载
(1)屋面及楼面均布永久荷载尺度值
屋面(上人):
2
2
2
2
2
2
2
楼面:
2
2
2
2
1-3层楼面恒载尺度值
4层楼(屋)面恒载尺度值
5层楼面恒载尺度值
6层屋面恒载尺度值
(2)屋面与楼面活荷载尺度值
222
2
2
屋面雪荷载尺度值sk=μr*s02
(注:
无论是否为上人屋面,其屋面上的可变荷载均取雪荷载。
)
1-3层楼面活载尺度值
4层楼(屋)面活载尺度值
楼面
屋面
5层楼面活载尺度值
6层屋面活载尺度值
(3)梁柱自重荷载尺度值(其中γ=25kN/m2)
构件
b
h
β
g
L
n
Gi
ΣGi
L1(横梁)
300
600
7
L2(走道梁)
200
450
17
L3
300
600
16
L4(纵梁)
300
700
12
Z1
550
550
5
Z2
500
500
71
Z3
450
450
16
Z4
450
450
76
Z5
400
400
16
表3.5梁柱重力荷载尺度值
注:
表中的β为考虑梁柱的粉刷层荷载而对其重力荷载的增大系数;g暗示单位
长度构件重力荷载;n为构件的数量;梁长度取净长;柱长度取层高。
(4)墙窗门重力荷载尺度值
2),内墙面为20厚抹灰,则外墙单位墙面重力荷
2
内墙两侧抹灰均为200厚,则内墙单位面积重力荷载为
2
22
(5)荷载分层总汇及重力荷载代表值
集中于各楼层高处的重力荷载代表值Gi可以计算得到:
重力荷载代表值是指结构和构配件自重尺度值和各可变荷载组合值之和,是暗示地震发生是根据遇合概率确定的有效重力。
Gi为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱的重量。
且无论是否为上人屋面,其屋面上的可变荷载均取雪荷载。
各可变荷载的组合值系数按下表采取
表3.6可变荷载的组合值系数表
可变荷载种类
组合值系数
雪荷载
屋面积灰荷载
屋面活荷载
按实际情况考虑的楼面活荷载
不计入
按等效均布荷载
考虑楼面活荷载
藏书库档案库
其他民用建筑
吊车悬吊物重力
硬钩吊车
软钩吊车
不计入
屋面层:
屋面恒载,50%屋面雪荷载,纵横梁自重,半层的柱及纵横墙体自重
其他层:
楼面恒载,50%楼面均布活荷载,纵横梁自重,楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重
将前述分项荷载相加,得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下:
第1层:
*26)=23533.68kN
第2-3层:
6093.31+4173.5*0.5+214.99+103.53+536.76+489.47+531.3+(1523.8+253.44)*0.5*2+640.4*(3.6+3.6)*0.5*3.415-0.4*(3*1.8*12+4.8*1.8*12+2.4*1.8*6+1.5*1.8*2)-0.2*(1.5*1.8*4+1.8*1.8*18+2.4*1.8*8+1.0*2.1*26)=22983.15kN
第4层
8101.55+(1889.71+410.178)*0.5+214.99+103.53+536.76+489.47+531.3+(1523.8+253.44)*0.5*2+226.6*(3.6+3.6)*0.5*3.415+413.8*3.6*0.5*3.415-0.4*2.4*1.8*6*0.5-0.2*(1.8*1.8*20+2.4*1.8*2+1.0*2.1*18)*0.5-0.4*(3*1.8*12+4.8*1.8*12+2.4*1.8*6+1.5*1.8*2)*0.5-0.2*(1.5*1.8*4+1.8*1.8*18+2.4*1.8*8+1.0*2.1*26)*0.5=15344.88kN
第5层:
2758.98+1889.71*0.5+214.99+54.81+268.38+842.03+63.36+226.6*(3.6+3.6)*3.415*0.5-0.4*2.4*1.8*6-0.2*(1.8*1.8*20+2.4*1.8*2+1.0*2.1*18)=10685.47kN
第6层:
建筑物总重力荷载代表值
为
=
质点重力荷载值见图:
图3.2各质点的重力荷载代表值
G6=7865.64kN
G5=10685.47kN
G4=15344.88kN
G3=22983.15kN
G2=22983.15kN
G1=23533.68kN
图3.3各质点的重力荷载代表值
创作时间:
贰零贰壹年柒月贰叁拾日
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- 第三 框架结构 设计 荷载 计算