框架结构设计

框架结构设计1设计任务书1.1设计资料1.背景资料某多层办公楼，建筑平面、立面、剖面图见图1~4。室内设计标高±0.000相当于绝对标高10.00m，室内外高差600mm。2.建筑构造做法建筑构造做法选自华北地区建筑标准设计图集05J1。各部位具体做法如下。①楼面及屋面构造做法见表1。②墙体构造做法见表2。墙体材料为陶粒混凝土砌块，外墙厚300mm，内墙后200mm，容重8.5kN/m³。③顶棚采用轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（05J1顶7），自重0.14kN/㎡。④门窗采用塑钢窗（0.10kN/㎡）、木门（0.25kN/㎡）3.使用荷载标准值屋面：上人屋面2.0kN/㎡；非上人屋面0.5kN/㎡。楼面：办公室2.0kN/㎡；走廊、门厅、楼梯、厕所2.5kN/㎡。4.自然条件基本风压：0.40kN/㎡；基本雪压0.40kN/㎡；最大冰冻深度0.6m。5.抗震设防抗震设防烈度为7度（0.15g）；设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。表1楼面及屋面构造做法名称用料做法厚度（mm）使用部位铺地砖楼面（厚30mm）05J1-楼1010mm厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝10一般楼面20mm厚1:4干硬性水泥砂浆结合层20素水泥浆结合层一遍花岗石楼面厚50mm05J1-楼1320mm厚花岗石板铺平拍实水泥浆擦缝20走廊门厅楼梯间30mm厚1:4干硬性水泥砂浆结合层30素水泥浆结合层一遍铺地砖防水楼面厚102mm05J1-楼2710mm厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝10卫生间25mm厚1:4干硬性水泥砂浆结合层251.5mm厚聚氨酯防水涂料刷基层处理剂一遍15mm厚水泥砂浆找平层1550mm厚C15细石混凝土找坡，最薄处不小于30mm50上人屋面05J1-屋610mm厚地砖铺平拍实，缝宽5-8，1:1水泥砂浆填缝10上人屋面25mm厚1:4干硬性水泥砂浆结合层25满铺0.15厚聚乙烯薄膜一层0.15上人屋面05J1-屋6高聚物改性沥青防水卷材3上人屋面1:3水泥砂浆找平层20聚苯保温板1001:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20mm1001:3水泥砂浆找平层20非上人屋面05J1-屋6涂料或粒料非上人屋面高聚物改性沥青防水卷材31:3水泥砂浆找平层20聚苯保温板1001:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20mm1001:3水泥砂浆找平层20表2墙体构造做法名称用料做法厚度（mm）使用部位面砖墙面（厚27~30mm）05J1-外墙13刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水泥浆=1:410所有外墙面15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰20刷素水泥浆结合层一遍4~5厚1:1水泥砂浆加水重20%建筑胶8~10厚面砖，1:1水泥砂浆勾缝或水泥浆擦缝混合砂浆墙面（厚20mm）05J1-内墙5刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水泥浆=1:4除卫生间外所有内墙面15厚1:1:6水泥石灰砂浆，分两次抹灰155厚1:0.5:3水泥石灰砂浆5秞面砖墙面（厚23~24mm）05J1-内墙9刷素建筑胶水泥浆一遍，配合比为建筑胶:水泥浆=1:410卫生间内墙面15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰253~4厚1:1水泥砂浆加水重20%建筑胶4~5厚秞面砖，白水泥浆擦缝3．使用荷载标准值屋面：上人屋面2.0kN/m2；非上人屋面0.5kN/m2；楼面：办公室2.0kN/m2；走廊、门厅、楼梯、厕所2.5kN/m2。4自然条件基本风压：0.40kN/m2；基本雪压：0.40kN/m2；最大冰冻深度0.6m。5．抗震设防抗震设防烈度为7度（0.15g）；设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。6．地质勘探资料场地较为平整，天然地坪为绝对高程9.200m。自上而下，各土层主要特征描述如下，主要物理力学指标见表3。①层：素填土，以粘土为主，局部含建筑垃圾、有机质较多，平均厚度约1.0m；②层：粉质粘土，场区普遍分布，平均厚度约2.5~3.0m，可塑，分布较均匀；③层：粉土，场区普遍分布，平均厚度约4~4.5m，可塑，分布较均匀；④层：粉质粘土，厚度大于5m，可塑，场地内分布均匀。地下水最高水位为室外地坪下3.00m，地下水对混凝土及混凝土中的钢筋无侵蚀性。表3地质资料层次土层描述厚度（m）层底深度（m）孔隙比（e）液性指数（IL）地基承载力特征值fak（kPa）容重（kN/m3）○1素填土1.01.019.7○2粉质粘土3.5~4.04.5~5.00.6710.5114019.5○3粉土4.0~4.58.0~9.00.5820.1515020.0○4粉质粘土大于5m0.6760.4116019.57．材料：1）混凝土：现浇，强度等级为C30或C35；2）钢筋：板内受力主筋采用HPB235级钢筋，直径大于12时采用HRB335级钢筋，板内分布筋采用HPB235级钢筋。梁柱内受力主筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。3）填充墙：室内地面以上填充墙为陶粒混凝土砌块砌体，砌块强度等级为MU5；砂浆采用强度等级为M7.5的水泥混合砂浆。室内地面以下填充墙为普通粘土砖砌体，粘土砖强度等级为MU10，砂浆采用强度等级为M10的水泥砂浆。1.2设计要求1．计算方法及内容1）确定结构构件尺寸；2）用底部剪力法计算水平地震作用下地震剪力。并取一榀框架，计算其内力；3）对上述框架用分层法或二次弯矩分配法计算竖向荷载下构件内力，并进行梁弯矩调幅，调幅系数=0.85；4）进行框架内力组合及截面设计；5）按弹性理论计算板及次梁的内力，并进行截面设计；2．计算书用A4复印纸抄写计算书，字体工整，装订成册。3．图纸内容1）结构平面配筋图比例1：100；注明轴线号，尺寸，墙厚，主、次梁截面尺寸，钢筋规格。2）次梁配筋图要求绘制，弯矩包络图，纵、横剖面图，抽筋图。纵剖面：比例1:40，注明跨度；纵筋、架立筋、箍筋编号；钢筋断点位置。横剖面：比例1:25；注明截面尺寸，钢筋编号，根数，直径，箍筋直径，间距。3）框架配筋图框架立面图：比例1：40；注明跨度、层高、楼面标高、纵筋及箍筋、钢筋断点位置；梁柱加密区范围，次梁作用处加密箍筋或吊筋规格。梁柱截面配筋图：比例1:25，注明截面尺寸，钢筋直径、根数，箍筋直径、间距。4）基础施工图2结构方案选型与设计流程本工程属于标准设防类（丙类）建筑，根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB5022—2008第3.0.3条第1款，按本地区抗震设防烈度采取抗震措施。本建筑高H=19.500m，局部高H=22.800m，属多层建筑，采用框架结构，现浇梁、板及柱，现浇板式楼梯；根据《建筑抗震设计规范》（GB5001---2010）第6.1.2条，框架抗震等级为三级。根据地质报告，拟采用柱下条形基础，横向布置，纵向设连系梁。基础埋深-2.50m，基础顶面标高为-1.30m。混凝土：主体结构梁、柱、板均采用C30级；构造柱、圈梁及过梁均采用C20级。钢筋：HPB235级钢（）；HRB335级钢（Ф）。焊条：采用E43型及E50型。抗震及抗风措施：填充墙在门口标高处设抗震带一道。1.框架柱柱截面尺寸根据柱的允许轴压比[]按式（1-1b）计算确定，即=N/(A)[]根据《建筑抗震设计规范》（GB50011--2010）第6.3.6条，框架抗震等级为三级时柱的轴压比限值[]=0.85为使结构在两个主轴方向的动力特性相近，柱截面采用方柱，柱的轴力设计值N按式（1-1a）估算。最大负载的柱为4B、4C、5B、5C处，则其最大轴力估算为N=GaSn=1.21.05（6.6+3.0）/27.26=3657.8kN因此，主楼框架柱截面尺寸确定为600mm。2.框架梁根据《抗震规范》第6.3.1条和第6.3.6条，梁的截面宽度不宜小于200mm；截面高宽比小于4；梁净跨与截面高度之比宜大于4。1）A-D轴纵向框架梁h=（1/14~1/8）l=(1/14~1/8)7200=550~900mm取h=750mm，b=300.2）1~8轴AB段及CD段横向框架梁h=（1/14~1/8）l=(1/14~1/8)×6600=471~825取h=750mm，b=300mm。3）1~8轴BC段横向框架梁按与AB段框架梁线刚度相等计算，即1/12b1h13/l1=1/12b2h23/l2h2=h1=700=538mm故取h=550mm，b=300mm。4）楼面次梁h=（1/18~1/12）l=（1/18~1/12）6600=367~550mm取h=550mm，b=200mm。跨度较小的次梁取h=400mm，b=200mm。5）现浇板厚h=（1/35~1/30）l=(1/35~1/30)3600=100~120mm取h=110mm。3荷载计算3.1荷载分类计算1.屋面荷载屋面恒载按照构造做法计算，列于表6-4中。分析框架结构在竖向荷载作用下的内力时。屋面或载应取均布活载与雪载之间的较大值，即上人屋面取2.0kN/m2,非上人屋面取0.5kN/m2。抗震计算时，计算屋面重力荷载代表值时不考虑屋面活载，取雪载0.4kN/m2。表4屋面恒载计算表名称及部位用料做法厚度(mm)容重(kN/m3)重量(kN/m2)恒荷载标准值上人屋面(19.500)屋610厚地砖铺平拍实，缝宽5~8，1:1水泥砂浆填缝10200.206.3525厚1:4干硬性水泥砂浆结合层25200.50高聚物改性沥青防水卷材30.101:3水泥砂浆找平层20200.40聚苯保温板1003.00.301:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20100151.501:3水泥砂浆找平层20200.40钢筋混凝土楼板110252.75板底吊顶0.20非上人屋面(22.800)屋6高聚物改性沥青防水卷材30.105.651:3水泥砂浆找平层20200.40聚苯保温板1003.00.301:8水泥膨胀珍珠岩找2%坡，最薄处不小于20100151.501:3水泥砂浆找平层20200.40钢筋混凝土楼板110252.75板底吊顶0.202.楼面荷载楼面恒载按照构造做法计算，列于表6-5中。楼面活载：办公室、卫生间取取2.0kN/m2;走廊取205kN/m2;屋顶设备用房取6.0kN/m2。表6-5楼面恒载计算表名称及使用部位用料做法厚度（mm）容量（kN/m3）重量（kN/m2）恒荷载标准值铺地砖楼面（办公室）（厚30mm）楼1010mm厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝10200.203.5520mm厚1:4干硬性水泥砂浆结合层20200.40钢筋混凝土楼板110252.75板底轻钢龙骨吊顶0.20花岗石楼面（走廊）20mm厚花岗石铺平拍实，水泥浆擦缝20280.564.11（厚50mm）楼1330mm厚1:4干硬性水泥砂浆结合层30200.60钢筋混凝土楼板110252.75板底轻钢龙骨吊顶20200.20铺地砖防水楼面（卫生间）（102mm）楼2710mm厚地砖铺平拍实，水泥浆擦缝10200.205.5025mm厚1:4干硬性水泥砂浆结合层25200.5015mm厚水泥砂浆找平层15200.3050mm厚C15细石混凝土找坡，最薄处不小于30mm50251.25钢筋混凝土楼板110252.75板底吊顶0.503.楼梯间荷载恒载：石材地面30mm厚1.6（0.3+0.15）/0.3=1.74kN/m2楼梯踏步板130mm厚（0.13/cos+0.15/2）25=5.51kN/m2板下抹灰20mm厚0.02×20/cosα=0.45kN/m2合计：7.70kN/m2活载：2.50kN/m24.墙体荷载外墙为300mm厚陶粒混凝土砌块，外侧贴面砖，内侧抹灰。内墙为200mm厚的陶粒混凝土砌块，双侧抹灰。考虑到组砌时在洞口处、墙体底部和顶部混凝砌部分黏土砖，混砌比例取8:2，黏土砖容重取19kN/m3，则砌体容重=8.5×0.8+19×0.2=10.6kN/m3计入面层的做法，求得墙体的单位面积重量如下。外墙：qout=0.3×10.6+0.55+0.02×20=4.13kN/m2内墙：qin=0.2×10.6+2×0.02×20=2.92kN/