多层框架结构设计

多层框架结构设计

一、初估构件截面尺寸及线刚度

图1-1结构尺寸图

（一）梁的截面尺寸

框架梁跨度L AB=L CD=6900mm，L BC=3000mm

梁截面高h b=(1/8~1/12)L=(1/8~1/12) ×6900=863~575mm，取

h=600mm

梁截面宽b b=(1/2~1/3)L=(1/2~1/3) ×600=300~200mm，取b=250mm 取框架梁截面尺寸均为b b×h b=250 mm×600mm

（二）柱截面尺寸

底层柱高H=4350mm

柱截面高hc=(1/6~1/15)H，取hc=400mm

柱截面宽bc=(1~2/3)hc，取bc=300mm

取框架柱截面尺寸均为bc ×hc=300mm ×400mm

（三）框架梁、柱线刚度（i=EI/L）

I b=1/12 b b×h b3=1/12×250×6003=4.5×109 mm4

i bAB=i bCD=4.5×109E/6900=6.522×105E

i bBC=4.5×109E/3000=1.5×106E

I c=1/12 bc ×hc3=1/12×300×4003=1.6×109 mm4

一层柱 i c1=1.6×109 E/4350=3.678×105E

二至三层柱 i c2~3=1.6×109 E/3900=4.103×105E

相对线刚度：取i c1值为基准值1，即i c1=1，i c2~3=1.116，i bAB=

i bCD=1.773，i bBC=4.35

二、荷载标准值的计算

（一）竖向荷载

屋面荷载：110mm厚现浇钢筋混凝土板 2.75KN/m2 150mm厚水泥珍珠岩 0.6KN/ m2 30厚找平层 0.6KN/ m2 两毡三油绿豆砂保护层 0.35 KN/ m2 20mm厚板底粉刷 0.41 KN/ m2 共计 4.71 KN/ m2 屋面活载：取屋面均布荷载与雪载较大值 0.5 KN/ m2 楼面恒载：100mm厚现浇钢筋混凝土板 2.5 KN/ m2 30mm厚现浇混凝土面层 0.75 KN/ m2 20mm厚板底粉刷 0.4 KN/ m2 共计 3.56 KN/ m2 楼面活载：教室 2.0 KN/ m2 走廊 2.5 KN/ m2 截面横梁自重： 25×0.25×0.6=3.75 KN/ m2

柱自重： 25×0.3×0.4+0.5=3.5 KN/m2 作用于横向框架梁上荷载标准值

屋面梁：恒载 4.71×3.9+3.75=22.12 KN/ m2活载 0.5×3.9=1.95 KN/ m2

楼面梁：恒载 3.56×3.9+3.75=17.634 KN/ m2活载（教室） 2.0×3.9=7.8 KN/ m2

活载（走廊） 2.5×3.9=9.75 KN/ m2

（二）水平荷载——风荷载μ

基本风压：ω0=0.45 KN/ m2

风振系数：由于结构高度<30m，高宽比=12.15/16.8=0.72<1.5，

βz=1.0

风载体型系数：μs=0.8-（0.5）=1.3

风压高度变化系数：μz（地面粗糙度按B类）如表1-1。

表1-1 地面上风压高度变化系数μz

wki

三层：F wk1=1.0×1.3×（1.06+1.006）/2×3.9/2×3.9×

0.45=4.60KN

二层：F wk2=1.0×1.3×（1.06+1.0）/2×3.9×3.9×0.45=8.92KN 一层：F wk3=1.0×1.3×（1.0+1.0）/2×3.9×3.9×0.45=8.90KN

三、框架内力计算

所有荷载值采用标准值计算，竖向荷载作用下内力计算采用分层法，水平荷载作用下内力计算采用D值法。

（一）竖向荷载作用下内力计算

1、恒载作用下的内力

计算简图如图1-2所示

图1-2 竖向荷载作用下的计算简图

（二）水平荷载作用下内力计算

1、D值计算及各柱剪力分配（表1-2）

2、反弯点高度比y（表1-3）

y=y0+y1+y2+y3,反弯点距柱下端高度为yh。

表1-3 反弯点高度计算

3、左风作用下内力

由表1-2柱剪力值和表1-3反弯点高度，可求出柱段弯矩M上=（1-y）hV ij，M下=yhV ij。利用节点内力平衡条件，按梁线刚度比例可求出梁端弯矩值。左风作用下框架内力图如图所示，与该图相反取值即为右风作用下内力值。

图1-5-2 左风作用下剪力图（KN）

四、风荷载作用下的侧移验算

计算侧移时，风荷载取标准值。由于房屋总高度不高，故忽略柱轴向弯形引起的侧移，只考虑柱弯曲引起的剪切型侧移。具体计算见表1-4。层间侧移满足要求。

表1-4 水平荷载作用下的侧移验算