框架设计Word下载.docx
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8.2.2活载作用下柱的内力计算28
8.2.3恒荷载作用下梁的内力计算30
8.2.4活荷载作用下梁的内力计算31
8.3梁端剪力和柱轴力的计算31
8.3.1恒载作用下31
8.3.2活载作用下32
8.4框架梁的内力组合33
8.4.1结构抗震等级33
8.4.2框架梁内力组合33
8.4.3跨间最大弯矩的计算35
8.4.4梁端剪力的调整37
8.5框架柱的内力组合39
8.6柱端弯矩设计值的调整40
8.6.1A柱40
8.6.2B柱42
8.7柱端剪力组合和设计值的调整43
第9章截面设计45
9.1框架梁45
9.1.1梁的最不利内力45
9.1.2梁正截面受弯承载力计算45
9.1.3梁斜截面受剪承载力计算46
9.2框架柱49
9.2.1柱截面尺寸验算49
9.2.2柱正截面承载力计算49
9.2.3柱斜截面受剪承载力计算51
9.3框架梁柱节点核芯区截面抗震验算55
一、工程概况
建筑地点：
广州市
建筑类型：
12层综合楼，框架结构
建筑介绍：
建筑面积约2万平方米，楼盖及屋盖均采用现浇混凝土框架结构，楼板厚取100mm。
门窗使用：
大门采用钢门，其他内部设施采用木门，窗为铝合金窗。
地质条件：
经地质勘查部门勘察确定，该建筑场地为二类近震场地，设防烈度为8度。
柱网与层高：
本综合楼采用柱距为6m的内廊式小柱网，边跨为6m，中间跨为2.4m，除底层商用楼层取3.9m，以上办公楼层层高取3m。
如图1-1柱网布置图所示。
图1-1柱网布置图
二、框架结构承重方案选择
竖向荷载的传力途经：
楼板的均不荷载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基，所以本综合楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。
三、框架结构计算简图
纵向受力简图见附表1
横向受力简图如图1-2
图1-2横向受力简图
四、梁、柱截面尺寸初步确定
4.1梁截面尺寸初步确定
层数
混凝土强度等级
横梁（bxh）/（mmxmm）
纵梁（bxh）/（mmxmm）
AB跨，CD跨
BC跨
1
C30
300x600
300x400
2-11
4.2柱截面尺寸初步确定
柱截面尺寸根据式
估算。
该框架结构抗震等级为二级，轴压限值
；
各层重力荷载代表值可根据实际荷载计算，也可以近似值12～15KN/M2，这里近似值取14KN/M2。
由结构平面布置图可知边柱及中柱的负载面积分别为6mx3m和6mx4.2m。
由此可得第一层柱截面积为：
边柱：
3.15x105取700mmx700mm
中柱：
4.24x105取700mmx700mm
本设计柱截面尺寸取值如下：
一层：
700mmx700mm
二到十一层：
五、重力荷载代表值的计算
5.1屋面永久荷载标准值
合计：
5.35KN/M2
1～11层楼面：
3.95KN/M2
屋面及楼面可变荷载标准值
上人屋面：
2.0KN/M2
楼面：
屋面雪荷载：
0.2KN/M2
梁柱密度：
25KN/M2
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块5.5KN/M3
5.2第一层各部分重力荷载代表值：
截面尺寸
密度
体积
数量
单重
总重
横梁
5300
25
0.954
46
23.85
1097.1
1700
0.204
21
5.1
107.1
纵梁
80
1908
1层
3900
700x700
1.911
84
47.8
4013.1
2～11层
3000
1.47
84x11
36.75
内外填充墙的计算
AB、CD跨：
墙厚240mm，长度5300mm，高度3900-600=3300mm
单跨体积：
0.24x5.3x3.3=4.1976m3
单跨重量：
4.1976x5.5=23.0868KN
数量：
总重：
23.0868x46=1062KN
BC跨：
墙厚240mm，计算长度1700mm，高度3300mm
（1.7x3.3-1.2x1.8）x0.24=0.828m3
0.828x5.5=4.554KN
2
4.554x2=9.108KN
厕所横墙：
墙厚240，计算长度5300mm，计算高度3900-600=3300mm
体积：
重量：
横墙总重：
23.0868+9.108+1062=1094.2KN
外纵墙：
单个体积：
[（5.3x3.3-4.8x2.1）]x0.24=0.7416m3
40
0.7416x40x5.5=163.152KN
内纵墙：
5.3x3.3x0.24=4.1976m3
4.1976x40x5.5=923.472KN
窗户计算
走廊窗户
尺寸：
1.2x1.8
自重：
0.4KN/m2
1.8x1.2x0.4x2=1.728KN
办公室窗户
4.8x3
32
4.8x3x0.4x32=184.32KN
184.32+1.728=186.048KN
门重计算
木门
1.2x2.4
0.15KN/m3
42
1.2x2.4x0.15x42=18.144KN
铁门
0.4KN/m3
4.8x3x0.4x2=11.52KN
18.144x11.52=29.664KN
楼板恒载，活载计算（楼梯间按楼板计算）：
面积：
33.1776x40+248.832=1575.936m2
恒载：
3.95x1575.936=6224.9KN
活载：
2.0x1575.936=3151.87KN
一层重力荷载代表值为：
G1=G恒+0.5G活
=（1097.1+107.1）x1.05+1908x1.05+4013.1x1.05+1062+1094.2+163.125+
923.472+186.048+29.664+6224.9+3151.87x0.5
=18740.936KN
注：
梁柱乘上粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。
5.3第二至十层各部分重力荷载代表值：
横梁：
300x60023.85x46=1097.1KN
BC跨：
300x4005.1x21=107.1KN
纵梁：
1908KN
柱：
计算高度：
3000mm
截面尺寸：
密度：
1.47m3
单重：
36.75KN
3087KN
内外填充墙重的计算：
1062x3/3.3=965.45KN
纵墙总重：
（5.3x3-4.8x2.1）x0.24x5.5=7.6824KN
7.6824x40=307.296KN
5.3x3x0.24x5.5=20.988KN
20.988x40=839.52KN
307.296+839.52=1146.816KN
窗户计算（钢框玻璃窗）
第一类：
12
1.8x1.2x0.4x12=10.368KN
第二类：
4.8x2.1
0.4KN/m2
4.8x2.1x0.4x32=129.024KN
10.368+129.024=139.392KN
门重计算：
木门：
0.15KN/m2
1.2x2.4x0.15x42=18.144
楼板恒载，活载计算（楼梯间按楼板计算）
二层重力荷载代表值：
G2=G恒+0.5G活
=[1097.1+107.1+1908+308]x1.05+1146.816+965.45+10.368+129.392+
18.144+6224.9+0.5x3151.87
=16580.154
梁柱乘上各层重力荷载而对其重力荷载的增大系数1.05。
第十一层：
1097.1+107.1=1204.2KN
3087
横墙：
965.45KN
纵墙：
1146.816KN
窗：
10.368+129.024=139.392
门：
18.144
屋面恒载、活载计算
1575.936x5.35=8431.26KN
1575.936x2.0=3151.872KN
雪载：
1575.936x0.2=315.1872KN
十一层重力荷载代表值为：
G11=G恒+0.5G活
=（1204.2+1908+3087）x1.05+965.45+1146.816+139.392+18.144+8431.26+（3151.872+315.1872）x0.5
=18943.7516
顶端重力荷载代表值的计算：
23.85x14=333.9KN
0.3x0.6x3x25x12=162KN
0.7x0.7x2.4x25x12=352.8KN
5.4x0.24x（2.4-0.6）x5.5x10=128.304KN
3x0.24x（2.4-0.6）x5.5x14=99.792KN
1.2x2.4x0.15x4=1.728KN
楼板恒载、活载计算：
3x6x3+6x6=90
90x5.35=481.5KN
90x2.0=180KN
90x0.2=18KN
顶端重力荷载代表值：
G顶=G恒+0.5xG活
=（333.9+162+352.8）x1.05+128.304
+99.792+1.728+481.5+0.5x（180+18）
=1701.459
如图集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi所示：
集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi。
六、框架侧移刚度的计算
横梁线刚度ib的计算：
类别
Ec
（N/mm2）
b×
h
（mm×
mm）
I0
（mm4）
l
（mm）
EcI0/l（N·
1.5EcI0/l（N·
2EcI0/l（N·
AB跨、CD跨
3.0×
104
300×
600
5.40×
109
6000
2.7×
1010
4.05×
5.4×
250×
400
1.6×
2400
2×
3×
4×
纵梁线刚度ib的计算：
其他跨
楼梯跨
8.1×
10.8×
柱线刚度ib的计算：
计算公式为：
I=bh3/12
层次
hc（mm）
Ec（N/mm2）
Ic
EcIc/hc
（N·
700×
700
2.001×
15.4×
2—11
20.01×
各层横向侧移刚度计算（D值法）
底层：
5.4
①、A-2～A-20、D-2～D-20（38根）
15.40
K=5.40/15.4=0.351
αc=（0.5+K）/（2+K）=0.362
Di1=αc×
12×
ic/h2
=0.362×
15.40×
1010/39002
=43982.64
4.05
②、A-1、D-1、A-21、D-21（4根）
K=4.05/15.4=0.263
Di2=αc×
=0.362×
=40945.2
3
③
K=（3+4.05）/15.4=0.458
αc=（0.5+K）/（2+K）=0.139
Di3=αc×
=0.39×
=47384.6
第二至十一层：
20.01
K=5.4x2/20.01x2=0.270
αc=K/（2+K）=0.119
=0.119×
1010/30002
=31749.2
K=4.05x2/20.01x2=0.2024
αc=K/（2+K）=0.092
=0.092×
=24545.6
③、B-1～B-21C-1～C-21（42根）
K=（3+4.05）x2/20.01x2=0.3523
αc=K/（2+K）=0.150
=0.150×
=40020
顶层：
①、D-1，D-8，D-14，D-21，C-1，C-8，C-14，C-21（8根）
=0.092×
1010/24002
=38352.5
横向框架梁的层间侧移刚度表
2～11
∑Di（N/mm）
3825274.32
2985492
306820
∑D1/∑D2=3825274.32/2985492>
0.7，故该框架为规则框架结构。
七、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算
7.1横向自振周期的计算
按式Ge=Gn+1（1+3×
h1/2/H）将突出房屋重力荷载代表值折算到主体结构的顶层，即：
Ge=1701.459×
[1+3×
2.4/（2x36.3）]
=187012（KN）
各层结构顶点侧移
Gi（KN）
VGi（KN）
∑Di（N/mm）
△ui（mm）
ui（mm）
11
20814
6.97
330.34
10
16580.154
37394.154
12.53
323.37
9
53974.308
18.08
310.84
8
70554.462
23.63
292.76
7
87134.616
29.19
269.13
6
103714.77
34.74
239.94
5
120294.924
40.29
205.2
4
136875.078
45.85
164.91
153455.232
54.40
119.06
170035.386
44.45
67.66
18740.936
188776.322
23.21
T1=1.7ψT（uT）1/2=1.7×
0.6×
（0.307130）1/2=0.526（s）
水平地震作用及楼层地震剪力的计算
本结构高度不超过40m
结构等效总重力荷载代表值Geq
Geq=0.85
=0.85x（1701.459+18943.7516x10+18740.936）=178397.9244
计算水平地震影响系数α1
查表得：
Tg=0.30s。
查表得设防烈度为7度的аmax=0.08
а1=（Tg/T1）0.9аmax=（0.3/0.565）0.9×
0.08=0.0453
结构总的水平地震作用标准值FEK
FEK=а1xGeq=0.0453x178397.9744=8081.426KN
因1.4Tg=1.4x0.3=0.42s<
T1=0.565s，所以应考虑顶部
附加水平地震作用
顶部附加地震作用系数
δn=0.08T1+0.07=0.08×
0.565+0.07=0.1152
△F11=0.1152×
8081.426=930.98KN
各质点横向水平地震作用按下式计算：
Fi=GiHiFEk（1-δn）/（∑GkHk）=7150.446GiHi/∑GkHk
各地震剪力按
地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi
Hi（m）
GiHi（KN·
m）
GiHi/∑GjHj
Fi（KN）
Vi（KN）
36.3
1701.459
61762.96
0.017
121.558
33.9
18943.7516
642193.18
0.1785
1276.355
1397.913
30.9
512326.76
0.1424
1018.224
2416.137
27.9
462586.30
0.1286
919.547
3335.684
24.9
412845.83
0.1148
820.871
4156.555
21.9
363105.37
0.1009
721.480
4878.035
18.9
313364.91
0.0871
622.804
5500.839
15.9
263624.45
0.0733
524.128
6024.967
12.9
213883.99
0.0595
425.452
6450.419
9.9
164143.52
0.0456
326.060
6776.479
6.9
114403.06
0.0318
227.384
7003.863
3.9
73089.65
0.0203
145.154
7149.017
∑
3597329.98
各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布，如图71各质点水平地震作用及楼层地震剪力所示：
图7-1各质点水平地震作用及楼层地震剪力
7.2多遇水平地震作用下的位移验算
水平地震作用下框架结构的层间位移（△u）i和顶点位移ui分别按下列公式计算：
（△u）i=Vi/∑Dij；
ui=∑（△u）k
各层的层间弹性位移角θe=（△u）i/hi，根据《抗震规范》，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值[θe]<
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