资源描述
2.设计资料
1)屋面做法:25 厚 1:2.5 水泥砂浆保护层、4 厚表面抹光压平隔离层、4 厚高
分子卷材、20 厚1:3 水泥砂浆找平、40 厚C20 细石混凝土内配双向钢筋,粉平
压光、 120 厚憎水珍珠岩保温层、 120 厚现浇钢筋混凝土楼板、 V 型轻钢龙骨吊顶。
楼面(除卫生间)做法:10mm 厚地砖楼面,干水泥擦缝 、5mm 厚 1:1 水泥细
砂浆结合层 、20mm 厚 1:3 水泥砂浆找平层 、120mm 厚现浇钢筋混凝土楼面 、
采用 V 型轻钢龙骨吊顶 。
卫生间做法:10mm厚地砖楼面,干水泥擦缝 、5mm厚1:1水泥细砂浆结合层 、
C30细石混凝土、聚氨酯涂膜防水层(三道)、 20mm厚 1: 3水泥砂浆找平层 、 120mm
厚现浇钢筋混凝土楼面 、采用V型轻钢龙骨吊顶。
2)屋面荷载:均布活荷载标准值2kN/m2(上人屋面),雪荷载标准值为0.4kN/m2。
3 )材料:板厚取 120mm 。采用 C30 混凝土,轴心抗压 fc=14.3N/mm2,轴心抗拉ft=1.43N/mm2.梁、板中受力钢筋采用HRB400 钢,fy=360N/mm2。环境类别一类,混凝土保护层厚度取15mm。
3.板的设计(弹性理论)
1)荷载计算
由于屋面均布活荷载标准值大于屋面雪荷载标准值,故取前者进行计算
名称
做法
厚度(mm)
容重(kN/m2)
重量(kN/m2)
上人防水屋面
1:2.5 水泥砂浆保护层
25
25
0.625
表面抹光压平隔离层
4
12
0.048
高分子卷材
4
12
0.048
1:3 水泥砂浆找平
20
20
0.400
C20 细石混凝土内配双向钢筋,粉平压光
40
25
1.000
憎水珍珠岩保温层
120
4
0.480
现浇钢筋混凝土楼板
120
25
3.000
V 型轻钢龙骨吊顶
0.120
合计
5.72
静载分项系数
1.2
楼面静载
5.72
活载分项系数
1.4
楼面活载
2.0
设计值
g
6.85
q
2.80
荷载设计值: g=1.2×5.72=6.85kN/m2
q=1.4×2=2.8 kN/m2
名称
做法
厚度(mm)
容重(kN/m3)
重量(kN/m2)
水泥砂
浆楼面
地砖楼面,干水泥擦缝
10
22
0.22
1:1 水泥细砂浆结合层
5
20
0.100
1:3 水泥砂浆找平层
20
20
0.400
120mm 厚现浇钢筋混凝土楼面
120
25
3.000
V 型轻钢龙骨吊顶
0.120
合计
3.818
静载分项系数
1.2
楼面静载
3.818
活载分项系数
1.4
楼面活载
2.5
设计值
g
4.61
q
3.5
荷载设计值: g=1.2×3.818=4.61kN/m2
q=1.4×2.5=3.5kN/m2
名称
做法
厚度(mm)
容重(kN/m3)
重量(kN/m2)
地砖楼
面
防滑地砖楼面,干水泥擦缝
10
19.8
0.198
1:1 水泥细砂浆结合层
5
20
0.100
C30 细石混凝土
30
20
0.600
聚氨酯涂膜防水层(三道)
0.050
1:3 水泥砂浆找平层
20
20
0.400
现浇钢筋混凝土楼面
120
25
3.000
V 型轻钢龙骨吊顶
0.120
合计
4.468
静载分项系数
1.2
楼面静载
4.468
活载分项系数
1.4
楼面活载
2.0
设计值
g
5.36
q
2.8
荷载设计值: g=1.2× 4.468=5.36kN/m2
q=1.4× 2.0=2.8kN/m2
2)弯矩计算
①多跨连续双向板跨中最大正弯矩:
为了求得连续双向板跨中最大正弯矩,活荷载应棋盘式布置,荷载分布情况可
以分解为满布荷载g+q/2 及间隔布置±q/2 两种情况,前一种情况可近似认为各区
格板都固定支承在中间支承上,对于后一种情况可近似认为在中间支承处都是简支
的。沿楼盖周边则根据实际支承情况确定。分别求得各区格板的弯矩,然后叠加得
到各区格板的跨中最大弯矩。
②多跨连续双向板支座最大负弯矩:
支座最大负弯矩可按满布活荷载时求得,支座最大负弯矩为当内支座固定时g+q作
用下的支座弯矩。
3)、单向板计算
1)g+q=4.61+3.5=8.11
2)计算简图。取板宽b=1000mm作为计算单元,由板和次梁尺寸可以得到板的计算简图(实际6跨,可按5跨连续板计算),如图所示。板在墙上的支承长度取为120mm。
其中,中间跨的计算跨度
l0 =ln=3-0.3=2.7m
边跨的计算跨度
L0=ln+h/2=(3-0.12-0.3/2)+0.12/2=2.79m<ln+a/2=2.73+0.12=2.85m
取l01=2.79m。边跨与中间跨的计算跨度相差(2.79-2.7)/2.7=3%<10%,因此可按等跨连续板来计算。
3)弯矩设计值。连续板各截面的弯矩计算见表。
截面位置
1
B
2
C
弯矩系数αm
+1/11
-1/11
+1/16
-1/14
M=αm(g+q)l02(KN·m)
+1/11×8.11×2.792=5.74
-5.74
+1/16×8.11×2.72=3.70
-1/14×8.11×2.72=-4.22
4)、双向板计算
泊桑比为0.2
根据不同的支承情况,整个楼盖可以分为A,B,C,D四种区格。
A(两邻边简支)
B(三边固定)
C(四边固定)
D(三边固定)
l01(m)
2.7
3.45
3
2.7
l02(m)
4.5
4.5
3
5.4
l01/l02
0.60
0.77
1.00
0.50
m1
(0.0496+0.2×0.0129)×6.36×2.72+(0.0820+0.2×0.0242)×1.75×2.72=3.527
(0.0340+0.2×0.0112)×6.36×3.452+(0.637+0.2×0.0325)×1.75×3.452=6.628
(0.0176+0.2×0.0176)×6.36×32+(0.0368+0.2×0.0368)×1.75×32=1.904
(0.0408+0.2×0.0028)×6.36×2.72+(0.0965+0.2×0.0174)×1.75×2.72=3.193
m2
(0.0129+0.2×0.0496)×6.36×2.72+(0.0242+0.2×0.0820)×1.75×2.72=1.576
(0.0112+0.2×0.0340)×6.36×3.52+(0.0325+0.2×0.637)×1.75×3.452=4.733
(0.0176+0.2×0.0176)×6.36×32+(0.368+0.2×0.0368)×1.75×32=1.904
(0.0028+0.2×0.0408)×6.36×2.72+(0.0174+0.2×0.0965)×1.75×2.72=2.145
m′1
-0.1095×8.11×2.72=-6.474
-0.0770×8.11×3.452=-7.433
-0.0513×8.11×32=-3.740
-0.0836×8.11×2.72=-4.943
m″1
0
0
-3.740
-4.943
m′2
0
-0.0587×8.11×3.452=-5.666
-0.0513×8.11×32=-3.740
0
m″2
-0.0782×8.11×2.72=-4.623
-5.666
-3.740
-0.0569×8.11×2.72=-3.364
5)、单向板的截面设计:
环境类别一类,板厚120mm,h0=120-20=100mm。
C30砼,α1=1,fc=14.3N/mm2,,ft=1.43N/mm2,HPB300钢筋,fy=270N/mm2,计算见表:
截面
1
B
2
C
弯矩设计值M(KN·m)
5.74
-5.74
3.70
-4.22
αs=M/α1fcbh02
(5.74×106)/(14.3×1000×1002)=0.040
(5.74×106)/(14.3×1000×1002)=0.040
(3.70×106)/(14.3×1000×1002)=0.026
(4.22×106)/(14.3×1000×1002)=0.030
ξ=1-=
0.041
0.041
0.026
0.030
计算配筋(mm2)
As=ξα1fcbh0/fy
(0.041×14.3×1000×100)/270=217
217
138
159
实际配筋(mm2)
Φ6@125
As=226
Φ6@125
As=226
Φ6@175
As=162
Φ6@175
As=162
6)、双向板截面设计
截面有效高度:假定选用Φ 8 钢筋,则l01 方向跨中截面的h01=96mm;l02方向跨
中截面的h02=88mm;支座截面h0=96mm。截面设计时取用的弯矩设计值考虑折减20%。
采用 C30 混凝土,轴心抗压 fc=14.3N/mm2, 轴心抗拉 ft=1.43N/mm2,HRB400 钢fy=360N/mm2. 最 小 配 筋 率 0.45ft/fy=0.45 × 1.43/360=0.18 % <0.2 % , 故 取 ρsmin=0.2%,则Asmin=0.2%×1000×120=240mm2。
为了便于计算,近似取γ =0.95,Αs=M/(0.95h0fy)
项目
h0(mm)
M(kN·m)
As(mm2)
配筋
实有As(mm2)
跨中
A
L01
96
3.527×0.8=2.822
85.9
φ8@200
251
L02
88
1.576×0.8=1.261
41.9
φ8@200
251
B
L01
96
5.302
161.4
φ8@200
251
L02
88
3.786
125.9
φ8@200
251
C
L01
96
1.523
46.3
φ8@200
251
L02
88
1.523
50.5
φ8@200
251
D
L01
96
2.554
77.7
φ8@200
251
L02
88
1.716
57.2
φ8@200
251
支座
A-A
96
取最大-7.433×0.8=-5.946
181.2
φ8@200
251
B-B
96
φ8@200
251
C-C
96
φ8@200
251
D-D
96
φ8@200
251
4、 井字梁计算
井字梁尺寸取150×550,假设井字梁平面内承受满布均布荷载,单位面积上荷
载记为Q井字梁采用C30混凝土,环境为一类,查表得:
梁纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度为25mm
故设αs=35mm,h0=550-35=515mm。
(1)荷载
屋面板向下传递荷载
屋面恒载设计值:6.85 kN/m2
屋面活载设计值:2.80 kN/m2
井字梁自重:g=1.2×0.15×(0.55-0.12)×25×(3×3×2+3×3×2)/(3×3×3×3)=0.86 kN/m2
井字梁:g=6.85+0.86=7.71kN/m2
q=2.80kN/m2
g+q=7.71+2.80=10.51kN/m2 g+q/2=7.71+2.80/2=9.11kN/m2
(2) 井字梁弯矩与剪力计算
a=3.0m, b=3.0m, a/b=1.0
查表(周边固定):得各梁内力系数
A梁:
M1f =-0.3333×a2×b×(g+q)
=-0.3333×32×3×10.51=-94.58kN/m2
M1max=0.1667×a2×b×(g+q/2)
=0.1667×32×3×9.11=41.00kN/m2
V1max=0.75×a×b×q
=0.75×3×3×2.80=18.9kN/m2
支座处:M1f= -94.58 kN·m
跨中:M1max=41.00kN·m
剪力:V1max =18.90kN
由以上计算得出:井字梁L1 内最大弯矩值为94.58kN·m,最大剪力值为18.90kN。
(3)正截面受弯承载力计算
跨中按T 形截面计算
按计算跨度考虑:翼缘宽度bf’=1/3L0=3000mm
按梁(肋)静距考虑:bf’=b+Sn=3000mm
按翼缘高度hf’考虑, hf’/h0=120/515=0.23>0.1,忽略。
综上所述bf’=3000mm
混凝土强度等级为C30,fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2。纵向受力钢筋采用HRB400,fy=360N/mm2;箍筋采用HRB335,fyv=300N/mm2
α1fcb’fh’f(h0-h’f/2)=1.0× 14.3× 3000× 120× (515-120/2)× 10-6=2342.34kN·m
故跨中为第一类T 形截面,可按矩形截面进行计算
查表得: α1=1.0,ξb=0.518
跨中配筋:
αs=M/(α1fcb’fh02)=41.00×106/(1.0×14.3×3000×5152)=0.0036
ξ=1-=0.0036<ξb
Αs=α1ξb’fh0fc/fy=1.0×0.0036×3000×515×14.3/360=220.94mm2
配置3φ10(As=236mm2)
验算适用条件:(1)ρ=As/(bh0)=220.94/(150×515)=0.29%>ρmin×h/h0=0.45×ft/fy×h/h0=0.45 ×1.43×500/(515×360)=0.19%,且ρ值大于0.2%×h/h0=0.2%×550/515=0.21%,满足要求。
支座配筋
α s=M/α1fcbh02=94.58×106/(1.0×14.3×150×5152)=0.166
ξ=1-=0.182
Αs=α1ξbh0fc/fy=1.0×0.182×150×515×14.3/360=558.47mm2
配置2φ18(As=509mm2)
验算适用条件:
(1)查表知ξ b=0.518,ξ <ξ b,满足条件
(2)ρ =As/(bh0)=509/(150× 515)=0.66%>ρmin×h/h0=0.45×ft/fy×h/h0=0.45×1.43×550/(515×360)=0.19% , 且ρ值大于0.2%×h/h0=0.2 %×550/515=0.22%,满足要求。
5、 框架计算
1、 设计资料
(1) 设计标高:室内设计标高±0.000 相当于绝对标4.80m,室内外高差450mm。
(2) 墙身做法:内墙身为200 厚加气混凝土砌块,用M5 混合砂浆砌筑。内侧墙
面采用粉刷石膏干混砂浆墙面(刷内墙乳胶漆、 3 厚粉刷石膏面层M 型罩面、 15 厚
粉刷石膏干混砂浆打底)。外侧墙面采用涂料墙面(喷外墙涂料、6 厚1:2.5 水
泥砂浆粉面,水刷带出小麻面、12 厚1:3 水泥砂浆打底、刷界面处理剂)。
(3)楼面做法:楼面1 (除卫生间)做法:10mm 厚地砖楼面,干水泥擦缝、5mm 厚
1:1 水泥细砂浆结合层 、20mm 厚 1:3 水泥砂浆找平层 、120mm 厚现浇钢筋混
凝土楼面 、采用V 型轻钢龙骨吊顶 。
(4) 屋面做法:25 厚 1:2.5 水泥砂浆保护层、4 厚表面抹光压平隔离层、4厚
高分子卷材、20 厚1:3 水泥砂浆找平、40 厚C20 细石混凝土内配双向钢筋,粉
平压光、100 厚憎水珍珠岩保温层、120 厚现浇钢筋混凝土楼板、V 型轻钢龙骨吊
顶。
(5)地质资料:属四类建筑场地(余略)
(6)基本风压:W0=0.45 kN/m2(地面粗糙度属B 类)。
(7)活荷载:屋面活荷载标准值2.0 kN/m2,均布活荷载标准值3.5 kN/m2。基本雪压S0 =0.4kN/m2
2、结构计算简图
井字梁尺寸为150×550,框架梁尺寸为300×800,各层柱截面尺寸为750×750取顶层柱的形心线近似作为框架柱的轴线,各层柱轴线重合,梁的计算跨度取相邻
柱形心线间的距离;梁轴线取在板顶处,2、3\4 层计算高度即为层高,取4.8m;
底层计算高度从基础顶面取至一层板顶处
各梁柱构件的线刚度经计算后列于下表。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板
的作用,边跨梁取I=2I0,中间跨梁取I=1.5I0(I0 为不考虑楼板翼缘作用的梁截面
惯性矩)。
梁柱的线刚度:
构件名称
截面惯性矩
等效惯性矩
构件长度
线刚度
相对线刚度
框架梁
边跨
0.3×0.83/12=0.0128
0.0128×2=
0.0256
9
0.0256/9=28.44×10-4Ec
0.55
中跨
0.3×0.83/12=0.0128
0.0128×
1.5=0.0192
9
0.0192/9=21.33×10-4Ec
0.41
框架柱
底层
0.75×0.753/12=0.0264
0.0264
5.1
0.0264/5.1=51.76×10-4Ec
1
其余层
0.75×0.753/12=0.0264
0.0264
4.8
0.0264/4.8=55.00×10-4Ec
1.06
混凝土弹性模量Ec=3×104N/mm2
7轴横向框架计算简图如下:
3、 荷载计算
查《荷载规范》可取:
(1).屋面荷载
25 厚 1:2.5 水泥砂浆保护层 0.025×25=0.625 kN/m2
4 厚表面抹光压平隔离层 0.004×12=0.048 kN/m2
4 厚高分子卷材 0.004×12=0.048 kN/m2
20 厚 1:3 水泥砂浆找平 0.02×20=0.400 kN/m2
40 厚 C20 细石混凝土内配Φ 4@150 双向钢筋 0.04×25=1.00 kN/m2
120 厚憎水珍珠岩保温层 0.12×4=0.480 kN/m2
120 厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12×25=3.0 kN/m2
V 型轻钢龙骨吊顶。 0.12 kN/m2
合计 5.72 kN/m
(2)楼面荷载
10mm 厚 地砖楼面,干水泥擦缝 0.01×22=0.22 kN/m2
5mm 厚 1:1 水泥细砂浆结合层 0.005×20=0.1 kN/m2
20mm 厚 1:3 水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4 kN/m2
120mm 厚 现浇钢筋混凝土楼面 0.12×25=3.0 kN/m2
采用 V 型轻钢龙骨吊顶 0.12 kN/m2
合计 3.84 kN/m2
(3)梁荷载(不考虑梁侧粉刷)
框架梁(300×800): 0.3×0.8×25=6 kN/m
井字梁(150×550): 0.15×0.55×25=2.06 kN/m
(4) 柱自重: 0.75×0.75×25=14.06kN/m
(5)墙重:
外墙为 200 厚加气混凝土砌块 5.5×0.24=1.32 kN/m2
15 厚粉刷石膏干混砂浆打底 0.015×12=0.18 kN/m2
3 厚粉刷石膏面层 M 型罩面 0.003×9= 0.027 kN/m2
6 厚 1:2.5 水泥砂浆粉面 0.006×20=0.12 kN/m2
12 厚 1:3 水泥砂浆打底 0.012×20=0.24 kN/m2
合计 1.887 kN/m2
(6)女儿墙
6 厚 1:3 水泥砂浆粉面 0.006×20=0.12 kN/m2
12 厚 1:3 水泥砂浆打底 0.012×20=0.24 kN/m2
240 厚钢筋混凝土 0.24×25=6 kN/m2
内侧 20 厚粉刷 0.02×17=0.34 kN/m2
合计 6.7 kN/m2
4、 恒荷载计算
计算单元:取中间框架进行
1)楼面框架荷载计算
井字梁:
井字梁自重:gc1=2.06kN/m
梁承受板面传来的三角形分布荷载(楼面荷载为3.84 kN/m2)
gc=3.84×3.0=11.52kN/m
三角形荷载等效为均布荷载: gc2= gc×5/8=7.2kN/m
井字梁传给框架梁的集中荷载:(gc1+ gc2) ×9.0=(2.06+7.2) ×9.0=83.34 kN
框架梁:
纵向:
框架梁自重:gk1=6 kN/m
框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(楼面荷载为3.84 kN/m2)
gk=3.84×3.0=11.52kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:gk2= gk×5/8=7.2kN/m
横向:
(1)井字梁传给边框架梁的集中荷载:1/2×83.34=41.67 kN
框架梁自重:gk1=6 kN/m2
横向框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(楼面荷载:3.84 kN/m2)
gk=3.84×1.5= 5.76kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:gk2= gk×5/8=3.6kN/m
墙重: gk3=1.887×(4.8-0.8)=7.548kN/m
边框架梁传给边柱的集中荷载:(gk1+ gk2+ gk3) ×9.0+2×41.67=237.67 kN
墙对框架柱的弯矩:M=0.1×9.0×7.548=6.79kN·m
(2)井字梁传给框架梁的集中荷载:83.34kN
框架梁自重:gk1=6 kN/m2
横向框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(楼面荷载:3.84 kN/m2)
gk=3.84×3.0= 11.52kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g k2= gk×5/8=7.2kN/m
框架梁传给中柱的集中荷载:(gk1+ gk2) ×9.0+2×83.34=285.48kN·m
2)屋面框架荷载计算
井字梁:
井字梁自重:gc1=2.06 kN/m
梁承受板面传来的三角形分布荷载(屋面荷载:5.72 kN/m2)
gc=5.72×3.0=17.16 kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:gc2= gc×5/8=10.725kN/m
井字梁传给主梁的集中荷载:(gc1+ gc2) ×9.0=(2.75+10.725) ×9.0=121.28 kN
框架梁:
纵向:
框架梁自重:gk1=6 kN/m2
框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(屋面荷载:5.72 kN/m2)
gk=5.72×3.0=17.16 kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g k2= gk×5/8=10.725 kN/m
横向:
(1) 井字梁传给边框架梁的集中荷载:1/2×121.28=60.64 kN
框架梁自重:gk1=6 kN/m2
横向框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(屋面荷载:5.72 kN/m2)
gk=5.72×1.5= 8.58kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:gk2= gk×5/8=5.363 kN/m
女儿墙重:g k3=6.7×1.2=8.04kN/m
边框架梁传给边柱的集中荷载:(gk1+ gk2+ gk3) ×9.0+2×60.64=295.907kN
女儿墙对框架柱的弯矩:M=0.1×9.0×8.04=7.24kN·m
(2) 井字梁传给框架梁的集中荷载:121.28kN
框架梁自重:gk1=6 kN/m2
横向框架梁承受板面传来的三角形分布荷载,屋面荷载:5.72 kN/m2
gk=5.72×3.0= 17.16kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:gk2= gk×5/8=10.725kN/m
框架梁传给中柱的集中荷载:(gk1+ gk2) ×9.0+2×121.28=493.5kN
综合上述计算得:恒荷载作用下框架计算简图
活荷载计算
1)楼面框架活荷载计算
井字梁:
梁承受板面传来的三角形分布荷载(楼面活荷载:3.5 kN/m2 )
g c =3.5×3.0=10.5 kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g c1 = g c ×5/8=6.562kN/m
井字梁传给主梁的集中荷载:g c1 ×9.0=6.562×9.0=59.06kN
框架梁:
纵向:
框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(楼面活荷载:3.5 kN/m2 )
g k =3.5×3.0=10.5kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g k2 = g k ×5/8=6.562 kN/m
横向:
(1)井字梁传给边框架梁的集中荷载:1/2×60.64=30.32 kN
横向框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(楼面活荷载:3.5 kN/m2 )
g k =3.5×1.5=5.25kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g k1 = g k ×5/8=3.281kN/m
边框架梁传给边柱的集中荷载:g k1 ×9.0 + 2×30.32=90.17 kN
(2)井字梁传给框架梁的集中荷载:60.64kN
横向框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(楼面活荷载:3.5 kN/m2 )
g k =3.5×3.0= 10.5kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g k1 = g k ×5/8=6.562kN/m
框架梁传给中柱的集中荷载:g k1 ×9.0 + 2×60.64=180.34 kN
2)屋面框架活荷载计算
井字梁:
梁承受板面传来的三角形分布荷载(屋面活荷载:2 kN/m2 )
g c =2×3.0=6.0kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g c1 = g c ×5/8=3.75 kN/m
井字梁传给主梁的集中荷载:g c1 ×8.4=3.75×9.0=33.75kN
框架梁:
纵向:
框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(屋面活荷载:2 kN/m2 )
g k =2×3.0=6.0kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g k1 = g k ×5/8=3.75 kN/m
横向:
(1)井字梁传给边框架梁的集中荷载:1/2×33.75=16.9kN
横向框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(屋面活荷载:2 kN/m2 )
g k =2×1.5=3.0kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g k1 = g k ×5/8=1.88 kN/m
边框架梁传给边柱的集中荷载:g k1 ×9.0 + 2×16.9=50.72kN
(2)井字梁传给框架梁的集中荷载:33.75kN
横向框架梁承受板面传来的三角形分布荷载(屋面活荷载:2 kN/m2 )
g k =2×3.0= 6.0kN/m
三角形荷载等效为均布荷载:g k1 = g k ×5/8=3.75kN/m
框架梁传给中柱的集中荷载: g k1 ×9.0 + 2×33.75 =101.25kN
综合上述计算得:活荷载作用下框架计算简图
横向水平风荷载计算
1.风压标准值计算公式:
w w
式中—风荷载标准值(kN/m2 );
—高度z 处的风振系数;
—风荷载体型系数;
—风压高度变化系数;
—基本风压(kN/㎡)。
因结构高度H=19.5m<30m,可取=1.0;查《荷载规范》的值:迎风面0.8,背风面0.5 ,所以取1.3 ;可查荷载规范(地面粗糙类别为C 类);苏州地区=0.45kN/m2。z 为框架节点至室外地面高度,A 为一榀框架各层节点的受风面积,计算结果如表所示。
层次
z(m)
(kN/m2)
A(m2)
Pv(kN)
1
1.0
1.3
5.55
0.65
0.45
44.55
16.94
2
1.0
1.3
10.35
0.65
0.45
43.20
16.43
3
1.0
1.3
15.15
0.65
0.45
43.20
16.43
4
1.0
1.3
19.95
0.74
0.45
32.40
14.03
女儿墙计算:
P’=2××× × ×B×H/2 = 2×1.0×1.3×1.14×0.45×1.2/2×9.0=7.20kN
把风荷载换算成作用在框架每层节点的集中荷载:
F 1 = P 1 = 16.94kN
F 2 = P 2 = 16.43 kN
F 3 = P 3 = 16.43kN
F 4 = P 4 = 14.03 + 7.20 = 21.23KN
风载图
侧移验算
1.风荷载作用下需考虑框架节点的侧位移,采用“D”值法。
柱的侧移刚度D 值按下式计算:
a =
式中, Ac为柱侧移刚度修正系数 ,在不同情况按下表计算,K 表示梁柱线刚度
比。
2. 根据上述方法计算出框架柱的侧移刚度D 值见表:
层位及层高
柱号
2、3、4层(4.8m)
5
0.52
0.21
18046.9
116015.6
4
0.91
0.31
26640.6
3
0.91
0.31
26640.6
2
0.91
0.31
26640.6
1
0.52
0.21
18046.9
1层(5.1m)
5
0.55
0.41
29372.5
4
0.96
0.49
35103.7
3
0.96
0.49
35103.7
164056.1
2
0.96
0.49
35103.7
1
0.55
0.41
29372.5
3. 框架结构侧移验算
由于该建筑的高宽比较小, 故可不考虑柱的轴力向变形产生的侧移。 由式计算层间剪力Vi, 然后根据表中所求出框架的层间侧移刚度, 再按和计算各层的相对侧移和绝对侧移,计算过程见下表。
层次
(kN)
(kN)
(N/mm)
4
14.03
14.03
116015.6
12.09×10-5
2.52×10-5
3
16.43
16.43
116015.6
14.16×10-5
2.95×10-5
2
16.43
16.43
116015.6
14.16×10-5
2.95×10-5
1
16.94
16.94
164056.1
10.33×10-5
2.03×10-5
由上表可见,风荷载作用下框架最大层间位移为2.95×10-5,小于1/550,满足规范要求。
框架顶点总水平位移k=10.45×10-5
μ/h=10.45×10-5/1200=0.87×10-7,满足规范要求。
6、 框架结构内力计算
恒荷载内力计算
1、 分层法计算
本例中,因结构和荷载均对称,故取对称轴一侧的框架为计算对象,且中间跨
梁取为竖向滑动支座。另外除顶层的荷载值不同外,其余各层荷载的分布和数值相
同。由于计算时取中间跨梁跨长为原梁跨长的一半,故其线刚度为原值的两倍。在
对称轴上,截面没有转角和水平位移,柱没有弯矩和剪力。忽略柱轴向变形,可取
半边结构计算。
2、竖向恒载作用下的内力计算
(1)、荷载简化
顶层屋顶:6+17.16×5/8=16.73kN/m
其他楼层:6+11.52×5/8=13.2kN/m
(2)、弯矩分配系数
计算节点弯矩分配系数
底层以外的其他各层柱线刚度都要先乘 0.9
i 柱’=0.9×6.36=5.72
节点1: S1-16=4i 底柱=4.00
S1-2=4i 边梁=4×0.55=2.2
S1-6=4i 柱’=4×1.06×0.9=3.82
μ 1-6=3.82/(2.2+4+3.82)=0.38
μ 1-2=2.2/(4+3.82+2.2)=0.22
节点2: S2-17=4i 底柱=4.00
S2-1=3i 边梁=3×0.55=1.65
S2-3=4i 中梁=4×0.41=1.64
S2-7=4i 柱’=4×1.06=4.24
μ 2-7=4.24/(1.64+4.24+1.65+4)=0.37
μ 2-1=1.65/(4+1.65+4.24+1.64)=0.14
μ 2-3=1.64/(4+1.64+4.24+1.65)=0.14
方法同上:
节点6: S6-1=3.82
S6-7=2.2
S6-11=3.82
μ 6-1=3.82/(3.82+2.2+3.82)=0.39
μ 6-7=2.2/(3.82+2.2+3.82)=0.22
μ 6-11=3
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