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现浇多层框架结构设计

目录
第一章 ：设计任务书
第二章 ：结构布置
第三章 ：框架内力计算
第四章 ：内力组合

第五章 ：框架梁和柱内力计算
第六章 ：框架侧移验算
第七章 ：绘制框架图施工图
第八章：附录图

第一章:设计任务书

一、 设计资料
某校教学楼为五层现浇框架结构，结构平面布置如图1所示。层高为3.90m，底层高度为4.12m。采用横向框架承重。基本风压：＝0.5，场地位于大城市的郊区。框架计算简图如图2所示，试对该框架进行设计。

图1 结构平面布置图

图2 框架计算简图

表1 屋盖梁线荷载标准值
构件名称
荷载类别
线荷载标准值（kN/m）
边跨梁
恒载
23.6
活载
2.8
中跨梁
恒载
23.00
活载
2.8

表2 楼盖梁线荷载标准值
构件名称
荷载类别
线荷载标准值（kN/m）
边跨梁
恒载
37.0
活载
7.2
中跨梁
恒载
20.0
活载
9.00

二、 设计要求
Ø 结构布置
确定柱网尺寸，构件截面尺寸，绘制框架结构平面布置图。
Ø 框架内力计算
竖向荷载作用下可按分层法计算内力，水平荷载作用下按D值法计算框架内力。
Ø 内力组合
Ø 框架梁和柱承载力计算
A. 框架梁承载力计算
包括正截面和斜截面承载力计算，计算梁的纵向钢筋和箍筋，并配置钢筋。
B. 框架柱承载力计算
包括正截面和斜截面承载力计算，计算柱的纵向钢筋和箍筋，并配置钢筋。
Ø 框架侧移验算
验算顶点侧移和层间侧移，使之符合规范要求。
Ø 绘制框架配筋施工图。

第二章 ：结构布置

一、 布置及梁柱尺寸的初选
五层现浇框架结构，高为3.90m，层高度为4.12m，板厚（AB,DC)取180mm h=180mm>6800/40=175mm，板厚（BC）取100mm h=100mm>3000/40=75 mm，楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。

A. 梁截面尺寸的估算：
1.AB跨
(1).主梁：L=6800㎜
h=l(1/8~1/12)=850~567,取600mm
b=h(1/2~1/3)=300~200,取300mm
故框架横纵梁的截面尺寸为b×h=300㎜×600㎜
(2).次梁：L=6800㎜
h=l(1/8~1/14)=485~850 ,取500㎜，b取250㎜
故框架次梁的截面尺寸为b×h=250㎜×500㎜
2.BC 跨
(1).主梁：L=3000mm
h=l(1/8~1/12)=375~250,取350mm
层数
混凝土
强度等级
横梁（b×h）
纵梁
（b×h）
次梁
（b×h）
AB,CD
BC
1～5
C30
300×600
170×350
300×600
250×500
b=h(1/2~1/3)=175~116.取170MM
故框架梁的截面尺寸为b×h=150㎜×350㎜

表2-1估算梁的截面尺寸（㎜）及各层混凝土强度等级
B. 柱截面尺寸的估算
C. 框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，按下式计算：
1.柱组合的轴压比设计值按照公式1－1计算：
(1－1)
式中：
：为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2,不等跨取1.25；
: 为按照简支状态计算柱的负荷面积；
：为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取14KN/;
: 为验算截面以上楼层层数；
2.框架柱验算

(1－2)
由计算简图2－1可知边柱和中柱的负载面积可知：
中柱：（6.8+6.8)/2*(6.8+3)/2=6.8*4.9
边柱：（6.8+6.8)/2*6.8/2=6.8*3.4
边柱：
中柱：
根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计柱的尺寸为600㎜×600㎜＝360000>，为计算简便中柱和边柱的尺寸相同，均为600㎜×600㎜。
故初选柱的尺寸为600㎜×600㎜；

二、 绘制结构平面图和框架结构计算简图

第三章 ：框架内力计算

**恒载内力**
杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力
杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力

-- 柱(左面为柱下端,右为柱上端)--
1 -33.61 1118.99 -25.22 -64.73 -1083.89 25.22
2 28.01 1286.57 21.54 56.00 -1251.47 -21.54
3 -28.01 1286.57 -21.54 -56.00 -1251.47 21.54
4 33.61 1142.09 25.22 64.73 -1106.99 -25.22
5 -83.41 907.26 -40.95 -76.31 -872.16 40.95
6 76.79 1041.66 37.56 69.69 -1006.56 -37.56
7 -76.79 1041.66 -37.56 -69.69 -1006.56 37.56
8 83.41 922.66 40.95 76.31 -887.56 -40.95
9 -74.27 664.94 -38.66 -76.49 -629.84 38.66
10 66.15 766.16 34.85 69.75 -731.06 -34.85
11 -66.15 766.16 -34.85 -69.75 -731.06 34.85
12 74.27 680.34 38.66 76.49 -645.24 -38.66
13 -73.79 422.40 -35.67 -65.34 -387.30 35.67
14 64.08 490.86 30.37 54.35 -455.76 -30.37
15 -64.08 490.86 -30.37 -54.35 -455.76 30.37
16 73.79 437.80 35.67 65.34 -402.70 -35.67
17 -87.41 210.66 -56.82 -134.20 -175.56 56.82
18 84.12 245.97 53.31 123.78 -210.87 -53.31
19 -84.12 245.97 -53.31 -123.78 -210.87 53.31
20 87.41 218.36 56.82 134.20 -183.26 -56.82

-- 梁(左面为梁左端,右为梁右端)--
1 148.13 -15.74 140.63 -151.36 15.74 141.57
2 18.57 0.28 32.23 -18.57 -0.28 32.23
3 151.36 -15.74 141.57 -148.13 15.74 140.63
4 150.58 2.30 140.63 -153.80 -2.30 141.57
5 17.95 -0.42 32.23 -17.95 0.42 32.23
6 153.80 2.30 141.57 -150.58 -2.30 140.63
7 150.28 2.98 140.83 -152.09 -2.98 141.37
8 18.26 -1.50 32.23 -18.26 1.50 32.23
9 152.09 2.98 141.37 -150.28 -2.98 140.83
10 152.75 -21.15 140.64 -155.88 21.15 141.56
11 17.41 1.79 32.23 -17.41 -1.79 32.23
12 155.88 -21.15 141.56 -152.75 21.15 140.64
13 134.20 56.82 139.56 -144.68 -56.82 142.64
14 20.89 3.52 32.23 -20.89 -3.52 32.23
15 144.68 56.82 142.64 -134.20 -56.82 139.56

**左风荷载内力**
***各结构节点变位(mm)***
( 1) 1.1 ( 2) 1.1 ( 3) 1.1 ( 4) 1.1 ( 5) 2.9
( 6) 2.9 ( 7) 2.8 ( 8) 2.9 ( 9) 4.3 (10) 4.3
(11) 4.3 (12) 4.3 (13) 5.3 (14) 5.3 (15) 5.3
(16) 5.3 (17) 5.8 (18) 5.8 (19) 5.8 (20) 5.8
(21) 0.0 (22) 0.0 (23) 0.0 (24) 0.0

杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力
杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力

-- 柱(左面为柱下端,右为柱上端)--
1 80.27 -54.42 30.24 16.32 54.42 -19.29
2 78.97 21.18 26.75 25.34 -21.18 -26.75
3 78.64 -21.24 26.60 25.10 21.24 -26.60
4 78.20 54.49 27.90 17.25 -54.49 -21.05
5 40.56 -37.85 25.17 32.41 37.85 -12.25
6 44.77 14.16 22.83 44.25 -14.16 -22.83
7 44.82 -14.29 22.83 44.22 14.29 -22.83
8 39.37 37.99 22.87 34.08 -37.99 -14.80
9 24.00 -21.39 20.79 29.32 21.39 -6.56
10 25.95 7.44 16.89 39.91 -7.44 -16.89
11 25.96 -7.58 16.89 39.92 7.58 -16.89
12 22.30 21.53 18.14 31.10 -21.53 -9.25
13 12.00 -9.32 15.78 19.78 9.32 -0.52
14 11.82 2.73 10.46 28.99 -2.73 -10.46
15 11.76 -2.88 10.41 28.82 2.88 -10.41
16 10.18 9.48 12.94 21.68 -9.48 -3.40
17 3.34 -2.59 10.67 8.52 2.59 4.59
18 0.24 0.36 3.24 12.41 -0.36 -3.24
19 0.44 -0.51 3.38 12.74 0.51 -3.38
20 1.43 2.74 7.50 9.22 -2.74 2.04

-- 梁(左面为梁左端,右为梁右端)--
1 -56.88 5.88 -16.57 -55.78 -5.88 16.57
2 -14.33 1.95 -9.55 -14.32 -1.95 9.55
3 -55.60 -1.82 -16.50 -56.62 1.82 16.50
4 -56.41 8.54 -16.47 -55.58 -8.54 16.47
5 -14.62 2.60 -9.75 -14.62 -2.60 9.75
6 -55.55 -3.34 -16.46 -56.38 3.34 16.46
7 -41.32 9.22 -12.06 -40.70 -9.22 12.06
8 -11.03 2.80 -7.35 -11.03 -2.80 7.35
9 -40.66 -3.69 -12.05 -41.27 3.69 12.05
10 -23.12 10.15 -6.74 -22.68 -10.15 6.74
11 -6.55 2.93 -4.37 -6.56 -2.93 4.37
12 -22.71 -4.10 -6.74 -23.11 4.10 6.74
13 -8.52 4.59 -2.59 -9.08 -4.59 2.59
14 -3.34 1.34 -2.22 -3.34 -1.34 2.22
15 -9.40 -2.04 -2.74 -9.22 2.04 2.74

**右风荷载内力**
***各结构节点变位(mm)***
( 1) -1.1 ( 2) -1.1 ( 3) -1.1 ( 4) -1.1 ( 5) -2.9
( 6) -2.8 ( 7) -2.9 ( 8) -2.9 ( 9) -4.3 (10) -4.3
(11) -4.3 (12) -4.3 (13) -5.3 (14) -5.3 (15) -5.3
(16) -5.3 (17) -5.8 (18) -5.8 (19) -5.8 (20) -5.8
(21) 0.0 (22) 0.0 (23) 0.0 (24) 0.0

杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力
杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力

-- 柱(左面为柱下端,右为柱上端)—
1 -78.20 54.49 -27.90 -17.25 -54.49 21.05
2 -78.64 -21.24 -26.60 -25.10 21.24 26.60
3 -78.97 21.18 -26.75 -25.34 -21.18 26.75
4 -80.27 -54.42 -30.24 -16.32 54.42 19.29
5 -39.37 37.99 -22.87 -34.08 -37.99 14.80
6 -44.82 -14.29 -22.83 -44.22 14.29 22.83
7 -44.77 14.16 -22.82 -44.25 -14.16 22.82
8 -40.56 -37.85 -25.17 -32.41 37.85 12.25
9 -22.30 21.53 -18.14 -31.10 -21.53 9.25
10 -25.96 -7.58 -16.89 -39.92 7.58 16.89
11 -25.95 7.44 -16.89 -39.91 -7.44 16.89
12 -24.00 -21.39 -20.79 -29.32 21.39 6.56
13 -10.18 9.48 -12.94 -21.68 -9.48 3.40
14 -11.76 -2.88 -10.41 -28.82 2.88 10.41
15 -11.82 2.73 -10.46 -28.99 -2.73 10.46
16 -12.00 -9.32 -15.78 -19.78 9.32 0.52
17 -1.43 2.74 -7.50 -9.22 -2.74 -2.04
18 -0.44 -0.51 -3.38 -12.74 0.51 3.38
19 -0.24 0.36 -3.24 -12.41 -0.36 3.24
20 -3.34 -2.59 -10.67 -8.52 2.59 -4.59

-- 梁(左面为梁左端,右为梁右端)--
1 56.62 -1.82 16.50 55.60 1.82 -16.50
2 14.32 1.95 9.55 14.33 -1.95 -9.55
3 55.78 5.88 16.57 56.88 -5.88 -16.57
4 56.38 -3.34 16.46 55.55 3.34 -16.46
5 14.62 2.60 9.75 14.62 -2.60 -9.75
6 55.58 8.54 16.47 56.41 -8.54 -16.47
7 41.27 -3.69 12.05 40.66 3.69 -12.05
8 11.03 2.80 7.35 11.03 -2.80 -7.35
9 40.70 9.22 12.06 41.32 -9.22 -12.06
10 23.11 -4.10 6.74 22.71 4.10 -6.74
11 6.56 2.93 4.37 6.55 -2.93 -4.37
12 22.68 10.15 6.74 23.12 -10.15 -6.74
13 9.22 -2.04 2.74 9.40 2.04 -2.74
14 3.34 1.34 2.22 3.34 -1.34 -2.22
15 9.08 4.59 2.59 8.52 -4.59 -2.59
---------地震力计算------------
计算振型数= 3 地震烈度= 7.00
场地土分类= 2.00 附加重量的质点数= 0
地震设计分组= 1 周期折减系数= 1.00
地震力计算方式= 0 阻尼系数= 0.05

**左地震方向计算**
振动质点号: 1 5 9 13 17
振动质点质量: 1015.023 1124.123 1124.123 1015.023 944.823
水平地震标准值作用底层剪力： 143.030

底层最小地震剪力(抗震规范5.2.5条): 83.570
各质点地震力调整系数: 1.000
地震力调整后剪重比： 0.027

***各结构节点变位(mm)***

节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
( 1) 1.6 ( 2) 1.6 ( 3) 1.6 ( 4) 1.6 ( 5) 4.3 ( 6) 4.3
( 7) 4.3 ( 8) 4.3 ( 9) 6.8 ( 10) 6.8 ( 11) 6.8 ( 12) 6.8
( 13) 8.7 ( 14) 8.7 ( 15) 8.7 ( 16) 8.7 ( 17) 9.9 ( 18) 9.9
( 19) 9.9 ( 20) 9.9 ( 21) 0.0 ( 22) 0.0 ( 23) 0.0 ( 24) 0.0

杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力
杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力

-- 柱(左面为柱下端,右为柱上端)--
1 108.40 -95.63 34.15 25.79 95.63 -34.15
2 112.68 37.15 37.37 33.72 -37.15 -37.37
3 112.68 -37.15 37.37 33.72 37.15 -37.37
4 108.40 95.63 34.15 25.79 -95.63 -34.15
5 61.58 -72.80 29.66 55.44 72.80 -29.66
6 73.21 27.63 35.60 66.62 -27.63 -35.60
7 73.21 -27.63 35.60 66.62 27.63 -35.60
8 61.58 72.80 29.66 55.44 -72.80 -29.66
9 43.33 -47.66 24.70 55.64 47.66 -24.70
10 53.81 17.56 30.20 65.90 -17.56 -30.20
11 53.81 -17.56 30.20 65.90 17.56 -30.20
12 43.33 47.66 24.70 55.64 -47.66 -24.70
13 30.58 -25.79 19.29 47.67 25.79 -19.29
14 38.55 9.14 23.51 55.30 -9.14 -23.51
15 38.55 -9.14 23.51 55.30 9.14 -23.51
16 30.58 25.79 19.29 47.66 -25.79 -19.29
17 14.86 -9.49 11.63 32.82 9.49 -11.63
18 20.60 3.21 15.49 41.15 -3.21 -15.49
19 20.60 -3.21 15.49 41.15 3.21 -15.49
20 14.86 9.49 11.63 32.82 -9.49 -11.63

-- 梁(左面为梁左端,右为梁右端)--
1 -84.43 -1.38 -24.62 -83.02 1.38 24.62
2 -21.47 0.00 -14.32 -21.47 0.00 14.32
3 -83.02 1.38 -24.62 -84.43 -1.38 24.62
4 -91.50 0.72 -26.71 -90.16 -0.72 26.71
5 -23.84 0.00 -15.89 -23.84 0.00 15.89
6 -90.16 -0.72 -26.71 -91.50 0.72 26.71
7 -77.31 0.88 -22.56 -76.13 -0.88 22.56
8 -20.66 0.00 -13.77 -20.66 0.00 13.77
9 -76.13 -0.88 -22.56 -77.31 0.88 22.56
10 -56.11 0.51 -16.39 -55.37 -0.51 16.39
11 -15.61 0.00 -10.41 -15.61 0.00 10.41
12 -55.37 -0.51 -16.39 -56.11 0.51 16.39
13 -32.82 2.00 -9.49 -31.70 -2.00 9.49
14 -9.47 0.00 -6.31 -9.47 0.00 6.31
15 -31.70 -2.00 -9.49 -32.82 2.00 9.49
振型参与质量系数: 96.77%

**右地震方向计算**
振动质点号: 4 8 12 16 20
振动质点质量: 1015.023 1124.123 1124.123 1015.023 944.823
水平地震标准值作用底层剪力： 143.030
底层最小地震剪力(抗震规范5.2.5条): 83.570
各质点地震力调整系数: 1.000
地震力调整后剪重比： 0.027

***各结构节点变位(mm)***

节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx 节点号δx
( 1) -1.6 ( 2) -1.6 ( 3) -1.6 ( 4) -1.6 ( 5) -4.3 ( 6) -4.3
( 7) -4.3 ( 8) -4.3 ( 9) -6.8 ( 10) -6.8 ( 11) -6.8 ( 12) -6.8
( 13) -8.7 ( 14) -8.7 ( 15) -8.7 ( 16) -8.7 ( 17) -9.9 ( 18) -9.9
( 19) -9.9 ( 20) -9.9 ( 21) 0.0 ( 22) 0.0 ( 23) 0.0 ( 24) 0.0

杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力
杆件号 弯矩 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力

-- 柱(左面为柱下端,右为柱上端)--
1 -108.40 95.63 -34.15 -25.79 -95.63 34.15
2 -112.68 -37.15 -37.37 -33.72 37.15 37.37
3 -112.68 37.15 -37.37 -33.72 -37.15 37.37
4 -108.40 -95.63 -34.15 -25.79 95.63 34.15
5 -61.58 72.80 -29.66 -55.44 -72.80 29.66
6 -73.21 -27.63 -35.60 -66.62 27.63 35.60
7 -73.21 27.63 -35.60 -66.62 -27.63 35.60
8 -61.58 -72.80 -29.66 -55.44 72.80 29.66
9 -43.33 47.66 -24.70 -55.64 -47.66 24.70
10 -53.81 -17.56 -30.20 -65.90 17.56 30.20
11 -53.81 17.56 -30.20 -65.90 -17.56 30.20
12 -43.33 -47.66 -24.70 -55.64 47.66 24.70
13 -30.58 25.79 -19.29 -47.66 -25.79 19.29
14 -38.55 -9.14 -23.51 -55.30 9.14 23.51
15 -38.55 9.14 -23.51 -55.30 -9.14 23.51
16 -30.58 -25.79 -19.29 -47.66 25.79 19.29
17 -14.86 9.49 -11.63 -32.82 -9.49 11.63
18 -20.60 -