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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Ⅲ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、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
????①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:
????
????
????
????
????②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:
????
????
????
????
????③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
????④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 3.8 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
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