教学实验楼框架结构设计

教学实验楼框架结构设计

1.工程概况

工程名称：

建筑用地面积：725.76㎡

建筑面积：3792.05 m2

建筑层数：五层

层高：地上一层层高3.6m，标准层层高3.6m。

建筑总高度：18.0m

建筑形状：一字形

结构形式：框架结构体系

场地情况：场地平坦、无障碍物。

地质情况：地基土为粘性土为主，建筑场地类别为Ⅱ类，容许承载力f

=180kPa。

k

基本雪压：0.45kN/m2。

基本风压：0.40kN/m2。

地震烈度：按7度近震设防。设计基本地震加速度为0.2g，建筑场地类别为，Ⅱ类，设计地震分组为第一组。

建筑耐火等级：二级。

建筑耐久年限：50年。

建筑物重要性类别：丙类，安全等级为二级。

2.结构布置与计算简图

2.1结构选型

采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。基础采用柱下条形基础。

2.2结构布置

结合建筑的平面﹑立面和剖面布置情况，结构平面布置如图1；

根据结构布置，本建筑平面除走廊板区格为单向板外，其余均为双向板。双向板的板厚h≥l/50(l为双向板的短向计算跨度)。本建筑楼面板和屋面板的厚度均取120mm。

本建筑的材料选用如下：

=14.3MPa ，Ec=3.0×104 MPa）

混凝土 C30（f

C

钢筋：纵向受力筋采用HRB335级钢筋，其余采用HPB235级钢筋

墙体：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。

窗：铝合金窗

门：木门

图1 框架的计算单元

2.3框架计算简图及梁柱线刚度

本结构是三维空间的。但由于建筑结构的质量、刚度都比较均匀，故选用一榀框架进

行计算与配筋，其余框架可参照此框架进行配筋。现以⑦轴线为例进行计算。

2.3.1梁柱截面尺寸估算

框架梁：/6900/8~6900/12900~600,h l ==mm

取梁尺寸：h =600mm ， b =h/2=300mm.

框架柱：建筑总高度按18.60m 算，小于30m 的现浇框架结构，设防烈度7度近震，查抗震设计规，该框架为三级抗震，最大轴压比[]0.9μ=。假定采用C30混凝土，查得 2/3.14mm N f c =，假定每平方米荷载为14kN/m 2，则柱子最大轴压力

N=1.25×14×7.2×4.2×5=2646kN. 则柱子轴压比 即 []

22646000

205594.414.30.9

c N bh mm f μ≥

=

=⨯

取柱子截面形状为正方形。即b=h ≥453.4mm 。

为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变，即取柱子尺寸为500mm×500mm。

2.3.2确定框架计算简图（KJ-7）

框架的计算单元如图1-1所示。假定框架柱嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺寸都不变，故梁跨取柱截面形心线间距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面。室外高差为0.45m ，基础顶面至室外地坪取为0.5m ，故底层柱高取3.6m+0.45+0.5m

=4.55m ，其余各层柱高均为3.6m 。由此框架的计算简图如图2所示。 2.3.3框架梁柱的线刚度计算

混凝土C30，272430/kN 100.3/100.3m mm N E C ⨯=⨯= ，现浇框架结构梁惯性矩

中框架梁02I I =，线刚度l EI i /= 左跨梁：i 左跨梁/EI l =7341

3.01020.30(0.6)/6 5.41012

kN m =⨯⨯⨯

⨯⨯=⨯⋅

图2 计算简图及相对线刚度

中跨梁：i

中跨梁

734

1

/ 3.01020.30(0.6)/2.413.510

12

EI l kN m ===⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⋅

右跨梁：i右跨梁= i左跨梁

A~B轴底层柱：i底层柱

744

1

/ 3.010(0.5)/4.55 3.410

12

EI h kN m ==⨯⨯⨯=⨯⋅

A~B轴其余层柱：i其余层柱

744

1

/ 3.010(0.5)/3.6 4.310

12

EI h kN m ==⨯⨯⨯=⨯⋅

令余柱线刚度为1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：

i

左跨梁

44

5.410/(4.310) 1.25 =⨯⨯=

i

中跨梁

44

13.510/(4.310) 3.14 =⨯⨯=

i

底柱

44

3.410/(

4.310)0.79 =⨯⨯=

框架梁柱的相对线刚度如图（2）所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。

3.荷载计算

便于力组合，荷载计算宜按标准值计算

3.1 恒载标准值计算

屋面:

()2

, 2.26 kN/m

⎧⎫⎪⎪⎪⎪

⎪⎪⎨⎬•⎪⎪

⎪⎪⎪⎪⎩⎭

三毡四油铺绿豆砂刷冷底子油一道石油沥青卷材防水屋面20厚1:2.5水泥砂浆找平层不上人有保温层20厚(最薄处)1:8水泥加气混凝土碎渣找2%坡干铺100厚加气混凝土砌块

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25KN/m 3=3.0KN/m 2 抹灰层：20厚混合砂浆 0.02m×17KN/m 3=0.34KN/m 2 合计

=5.6kN/m 2

标准层楼面、各层走廊楼面

2

0.65/kN m ⎧⎫

⎪⎪⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎩⎭

12厚1:2水泥石子磨光素水泥浆结合层一遍水磨石地面18厚1:3水泥砂浆找平层素水泥浆结合层一遍

结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×25KN/m 3=3.0 kN/m 2 抹灰层：20厚混合砂浆

0.02m×17KN/m 3=0.34kN/m 2

合计 3.99kN/m 2

梁自重

b×h=300mm×600mm

自重 25×0.3×(0.6-0.12)=3.6kN/m

抹灰层： 20厚混合砂浆 0.02×(0.6-0.12)×2×17=0.33kN/m 合计

3.93kN/m

b×h=250mm×500mm

自重 25×0.25×(0.5-0.12)=2.38KN/m 抹灰层 20厚混合砂浆 0.02×(0.5-0.12)×17=0.26KN/m 合计

2.64kN/m