土木工程-五層多層框架結構綜合辦公樓設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 向框架計算簡圖如圖 22 所示。 DCBA63 0024 0063 0045503600360036003600 圖 22 結構計算簡圖 荷載計算 6 第 3 章 荷載計算 恒荷載計算 梁重 ： 26 0 02 5 0 mmhb ??? mkN/ 24 0 02 5 0 mmhb ??? mkN/ 25 0 02 0 0 mmhb ??? mkN/ 柱：自重 +粉刷 2500500 mmhb ??? mkN/ 墻體：自重 +粉刷 240mm 厚 2/mkN 200mm 厚 2/mkN 門、窗： 木門 ： 2/mkN 其它 ： 2/mkN 屋面框架梁線荷載標準值 屋面恒載標準值計算 ： 小瓷磚地面 2/mkN 100~140mm 厚（ 2%找破）膨脹珍珠巖 ??? 2/mkN 100 厚現澆 鋼 筋混凝土屋面板 25= 2/mkN 隔聲紙板吊頂 2/mkN _________________________________________________________ 屋面恒荷 2/mkN 因此，作用在頂層框架梁上的線荷載為： 荷載計算 7 g1WAB=g1WCD= mkN/ g1WBC= mkN/ g2WAB=g2WCD= mkN/ g2WBC= = mkN/ 樓面框架梁線荷載標準值 樓面恒載標準值計算 : 水泥花磚地面 2/mkN 100mm 厚現澆鋼筋混凝土樓板 25＝ 2/mkN 隔聲紙板吊頂 2/mkN _________________________________________________________ 樓面恒荷 2/mkN 因此，作用在中間層框架梁上的線荷載為： g1AB=g1CD=+()= mkN/ g1BC= mkN/ g2AB=g2CD== mkN/ g2CD== mkN/ 屋面框架節點集中荷載標準值 邊 柱 : 連系梁自重： ＝ kN 1m 高女兒墻自重及粉刷： 1＝ kN 次梁傳連系梁的集中傳荷載： 1/2（ +） +21/2＝ kN 連系梁傳板的荷載 1/22= kN ________________________________________________________ 頂層邊節點集中荷載 ： ?? WDWB GG kN 中 柱 : 荷載計算 8 連系梁自重 ： kN 次梁傳 連系梁 的集中 傳 荷載： kN 連系梁傳 板的荷載 + 1/2（ +） 1/2= kN ________________________________________________________ 頂層中節點集中荷載 ： ?? WDWC GG kN 樓面框架節點集中荷載標準值 邊 柱 : 窗、墻及粉刷： 2+[（ ） （ ） 2]= kN 次梁傳連系梁的集中傳荷載： （ ） （ ） 1/21/2+ 1/2（ +） +21/2= kN 連系梁傳板的荷載： 1/21/22= kN 框架柱自重及粉刷： ＝ kN ___________________________________________________________ 中間層邊節點集中荷載： GA=GD= 中 柱 : 連系梁自重： kN 內縱墻自重、粉刷及門重： [（ ） （ ）2]+2= kN 次梁傳連系梁的集中傳荷載： kN 連系梁傳板的荷載： + 1/2（ +） 1/2= kN 框架柱自重及粉刷： kN ___________________________________________________________ 荷載計算 9 中間層中節點集中荷載： GB=GC= kN 匯總以上計算結果可得本框架在恒荷載作用下的計算簡圖如圖 3－ 1。 DCBA63 0024 0063 00G WA G WB G WCG WDG A G BG AG AG BG BG CG CG CG DG DG Dg1WABg2WABg2ABg1ABg2ABg1ABg2ABg1ABg 2 W BCg 1 W BCg 1 BCg 2 BCg 1 BCg 2 BCg 1 BCg 2 BCG BG CG Dg2ABg1ABg 1 BCg 2 BC 圖 31 恒荷載作用下的計算簡圖 活荷載計算 PWAB=PWCD== mkN/ PWBC= = mkN/ PAB=PCD== mkN/ PBC= = mkN/ PWA=PWD=[1/2+1/22+1/2(+) ] = kN PWA=PWD=+1/2(+)1/2= PA=PD=(+) = kN PB=PD=+1/2(+) 1/2= kN 與地震作用組合的活荷載 PWAB=PWCD= mkN/ 荷載計算 10 PWBC== mkN/ PWAB=PWCD== mkN/ PWBC= = mkN/ P DP DP AP AP AP DP WDP WAP CP BP CP BP CP BP WCP WBP BCP BCP BCPABPABPABPWABP WBC63 00 24 00 63 00A B C DP AP DP CP BP BCPAB 圖 32 活荷載作用下的計算簡圖 風荷載計算 由式 （ 31） 可算得風荷載的面荷載。 0????? zsz? （ 31） 其中因結構高度 H30 m 且高寬比 ，故可取 z? ＝ ；對于 L 形平面s? ＝ ；由規范查得 z? 。將風荷載換算成作用框架每層節點的集中荷載，計算過程如表 31 所示 。 荷載計算 11 表 31 風荷載計算 層次 z? s? Z(m) z? 0? ( 2/mkN ) A( 2m ) PW (kN ) 5 4 3 2 1 本框架在風荷載作用下的計算簡圖如圖 3－ 3。 6300240063003600360036004050DCBA3600 圖 33 風荷載作用下的計算簡圖 （ kN ） 重力荷載代表值計算 由設計資料可知，該工程所在地地震設防烈度為 7 度，框架抗震等級為三級、 Ⅲ 類場地，因此，本框架結構抗震模型可表示為 5 個集中質量的多自由度體系，各層樓蓋、屋蓋處的集中荷載代表值計算如下： ?5G 屋面恒載 +50%屋面雪載 +屋蓋縱橫梁自重 +屋面下半層的柱及墻體自重＋女兒墻自重＝ + +[荷載計算 12 ( 8)+ 8+ 7 ]+[ + + 32 ]+ 1=6288kN 同理可得： 4G =7165kN ； 3G =7165kN ； 2G =7165kN ； 1G =7525kN 。 ??51i iG =7525+7165+7165+7165+6288=35308kN 本框架在 地震 作用下的計算簡圖如圖 3－ 4。 G 1 =6288kNG 2 =7165kNG 3 =7165kNG 4 =7165kNG 5 =6288kN 圖 34 地震作用計算簡圖 內力分析 13 第 4 章 內力分析 水平地震作用下內力計算 框架剛度計算 因為在計算結構地震作用時，需要確定結構假想位移，所以先計算框架剛度。考慮到現澆樓板作用，在計算梁的慣性矩時，取邊跨框架梁慣性矩 II? ，中跨框架梁慣性矩 02II? ， 0I 為矩形截面梁的截面慣性矩，框架采用 C25 混凝土（ 28?cE 2/mkN） 。梁、柱的線剛度分別如表 4 42 所示。 表 41 梁 的線剛度計算 結 構基本自振周期計算 本工程主體結構的總高度為 40m ，且質量和剛度沿高度方向分布比較均勻，可以采用底部剪力 法計算水平地震作用，為此須事先確定結構基本自振周期。現采用頂 點位移法 計算，其計算過程列于表 43。 取 調整 系數 α0= 則， T1= = = 砼 強 度 C25 截面 跨度 l/m 0I)10( 3??4/m 邊框架 中框架 bh/m I )10( 3??4/m bi )10( 4?/mkN? I )10( 3??4/m bi )10( 4?/mkN? 內力分析 14 表 42 柱 的線剛度計算 表 43 橫向框架柱側向剛度 D值計算表 柱號 截面 bh(m3) 柱高 ∕m 慣性矩 Ic=bh3∕12(m4) 線剛度 Kc∕kNm Z1 Z2 層次 柱類型 K α 各柱剛度 D 根數 底 層 邊框邊柱 9089 4 邊框中柱 10999 4 中框邊柱 10240 12 中框中柱 12136 12 ∑D 348864 標 準 層 邊框邊柱 16125 4 邊框中柱 14250 4 中框邊柱 18750 12 中框中柱 17625 12 ∑D 558000 內力分析 15 表 44 橫向框架頂點位移計算表 多遇水平地震作用標準值計算 本結構為 7 度近震、Ⅲ類場地，查抗震規范可得： sTsT g 。 1m a x ???? 因為 ＜ T1＜ Tg ,所以 ,α=αmax=。 T1=＜ Tg，故不需考慮頂部附加水平地震作用，結構的底部剪力為 Geq=∑Gi=35308= FEk= Geqα1==2401kN 各層水平地震作用按式 （ 41）計算 EKnj jjiii FHGHGF??? 1 i=1,2,…… n （ 41） 各樓層地震作用標準值 iF 和地震剪力標準值 iV 的計算結果見表 45。 表 45 樓層地震作用標準值和地震剪力標準值 續表45 層號 Gi/kN ∑Gi/kN ∑D/kN/m 層間相對位移 δ= ∑Gi/∑D Δi/m 5 6288 6288 558000 4 7165 13453 558000 3 7165 20618 558000 2 7165 27783 558000 1 7525 35308 348864 層號 kNGi / mHi / mkNHG ii ?/ kNFi / kNVi / 5 6288 590 590 4 7165 545 1135 3 7165 417 1552 內力分析 16 橫向框架彈性變形驗算 多遇地震作用下，橫向框架層間的彈性驗算結果見表 46 所示，其中樓層間的地震剪力應取標準值。 從表中驗算知 ? ?eiei Hu ??? / ，因此，多遇水平地震作用的變形驗算滿足要求。 表 46 層間彈性位移驗算 水平地震作用下橫向框架內力分 析 利用 D 值法計算出各柱剪力和反彎點高度見表 47；根據剪力值和反彎點高度求得柱端彎矩，根據節點平衡可求得梁端彎矩，彎矩圖最終結果見圖41。根據剪力、軸力、彎矩的關系可求得剪力、軸力圖如圖 42。 層號 kNGi / mHi / mkNHG ii ?/ kNFi / kNVi / 2 7165 289 1841 1 7165 170 2021 ? 7525 2021 層號 層間剪力kNVi / 層間剛度 1/ ??mkND mmDVuiiei// ?? 層高mHi / iei Hu /? ??e? 5 590 558000 1/3272 1/550 4 1135 558000 1/1800 3 1552 558000 1/1286 2 1841 558000 1/1091 1 2021 348864 1/784 內力分析 17 10 75. 52 72. 4661. 7993. 8715 93. 8711 20 11 94. 5920 81. 6556. 6788. 2763. 2810 84. 5288. 2710 13 14 10 10 17 26. 1017. 9142. 8142. 8123. 1041. 0117. 9128. 5443. 0355. 5310 75. 5261. 7993. 8715 93. 8711 20 11 94. 5920 17 42. 8142. 8128. 5472. 4681. 6588. 2710 10 13 14 17 23. 1041. 0155. 5356. 6788. 2710 26. 10 圖 41 水平地震 作用 下 彎矩圖 （左震） mkN? N圖V圖52. 1561. 8659. 1258. 1849. 0437. 6749. 8954. 8369. 9590. 6670. 4352. 7330. 1050. 6486. 4717 12 73. 4635. 7915. 0035. 8635. 8736. 14 25. 3319. 8210. 4618. 6414. 934. 4710. 46 圖 42 水平地震作用下剪力、軸力圖 kN 內力分析 18 恒載作用下內 力計算 恒載由矩形均布荷載和梯形或三角形荷載兩部分組成，先將梯形均布荷載等效成矩形均布荷載。由固端彎矩相等原則可知 : 梯形：