框架设计例题

（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。
图 12 在风荷载作用下结构的弯矩图（单位：
）
图
13
图 14
在风荷载作用下结构的剪力图、轴力图（单位：kN）
(4)内力组合
根据内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的 控制截面为梁端、柱边及跨中。由于对称性，每层有 5 个控制截面，即图 14 中的 1、
2、3、4、5 号截面，表 2 给出了第二层梁的内力组合过程；柱则分为边柱和中柱（即 A 柱、B 柱），每个柱每层有两个控制截面，以图 14 中第二层为例，控制截面为 3、 4 号截面。表 3 给出了二层柱的内力组合过程。
表 2 二层梁内力组合
第 表 3 第二层柱内力组合
A
B
M＝－71.45 kN·mM＝107.95 kN·mM＝－75.79 kN·m V＝103.69 kNV＝－108.02 kN 图 15 梁 AB 的最不利组合内力
（5）截面计算 1）梁的设计 以第二层梁 AB 为例，其最不利的组合内力如图 15 所示。 ①正截面强度计算：
翼缘计算宽度取
属于第一类型的 T 形截面。
选用 3 20，
。
②斜截面强度计算
取较大设计剪力 V＝－108.02 kN。
验算截面尺寸
（满足要求）
（截面符合要求） 验算是否需要计算配置箍筋 故需要配置箍筋。若选用 φ8@200,
（满足要求）
配箍率
最小配箍率 （满足要求）
2）柱的设计 以第二层 A 轴线柱为例。其最不利组合如图 16 所示。 A 4M＝60.59 kN·m V＝500.06 kN A 3M＝63.70 kN·m V＝500.06 kN
2
1.0 1.3 10.2 1.01
3
1.0
1.3
7.0 1.00
4
1.0
1.3
3.8 1.00
0.55 0.55 0.55 0.55
A/
10.14 12.48 12.48 13.65
Pw/kN
9.64 8.92 8.92 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。
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
，走廊
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： 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
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：
面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取 面惯性矩）。
（ 为不考虑楼板翼缘作用的梁截
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
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
1
1.0 1.3 13.4 1.10
图 16 柱 A 4 A 3 的最不利组合内力 柱的截面尺寸为 300mmx450mm。 ①受力纵筋的计算 柱的计算长度 柱端 A 4：
；
先按大偏心受压情况计算
选用 2 16，
。
柱端 A 3：计算公式同上，计算过程略。计算结果：
选用 2 16，
。
②抗剪强度计算
。 故可按构造要求配置箍筋，取 φ8@200。
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，考虑到活荷载分布的最不利组合，各 层楼层活荷载布置可能如图 10 所示的几种组合形式。计算结果见图 10（仅表示出 标准层在活荷载作用下的弯矩图）。
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。
（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
楼面活荷载
。
，办公楼楼面活荷载
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 10 标准层在活荷载作用下的弯矩图 (3)活荷载作用下的内力计算 活荷载作用下的结构计算简图见图 6，内力计算采用 D 值法，计算过程见图 11。 风荷载作用下框架弯矩图如图 12 所示，框架轴力图和剪力图如图 13 所示。
剪力各层分配（单位：kN）各柱反弯点及柱端弯矩（单位：kN） 图 11 D 值法计算过程
梁的截面尺寸为 500mmx250mm。 C20 时，梁的混凝土保护层最小厚度为 30mm。
故设
，则
，
。 对于梁端，不考虑现浇混凝土板的作用。 梁端 A：
（满足要求）
选用 3 16，
。
梁端 B：计算公式同上，计算过程略。计算结果：
选用 3 16，
。
对于梁中截面，考虑混凝土现浇板翼缘受压，按 T 形梁计算。