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1、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。(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、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。(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：属田类建筑场地，余略。(7) 基本风压：气=55kN/m(地面粗糙度属b类)。（8）活荷载：屋面活荷载L5虾口m，办公楼楼面活荷载1.5虾/ni，走廊楼面活荷载2瞄面2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2结构平面布置图h = / = x6000 = 500mm, b = h = 250mm 17122边跨（AB、CD）梁：取心 以中跨（BC）梁：取卜伽mm3 = 25
3、0mm边柱（A轴、D轴）连系梁：取力戏=250mmx250mm中柱（B轴、C轴）连系梁：取&温=250mmx 400mm柱截面均为力x = 300mm x 400mm现浇楼板厚100mm。8 EG.fr? 8,6g结构计算简图如图3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 面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取 = 2* （品为不考虑楼板翼缘作用的梁截 面惯性矩）。边跨（AB、CD）梁:i = 2Exx 0.25x0.503/6.0 = 8.68 x 10-4 E（其他梁、柱的线刚度计算同上，略）图3结构
4、计算简图（图中数字为线刚度）（2）荷载计算1）恒载计算 屋面框架梁线荷载标准值：20mm厚水泥砂浆找平如2 * 20 = 0.4kN / m20.10 + 0.14x7 = 0.84kN/m2100厚140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩100厚现浇钢筋混凝土楼板010x25 = 25kN/m215mm厚纸筋面石灰抹底015 xl6 = 0.24kN/m2屋面恒荷载3.98kN / m2边跨（AB、CD）框架梁自重。25 x0.50x25 = 3.13kN/m梁侧粉刷2 乂（5-1）x0 02 17 =0.27kN/m中跨（BC）框架梁自重0-25 x0.40 x25 = 2.5kN/m2x（0.4-
5、0.1）x0.02xl7 =0.2kN/m梁侧粉刷因此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为:引倾=8心1 = 34kN/m幻船=2.7kN/m幻疵=幻在=3.98x3.9 = 15.52kN / m君4 月 C2 =3.98x2.5 = 9.95 kN /m 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:d =8颂=17.55kN/m=8.1kN/m 屋面框架节点集中荷载标准值0.25x0.50x3.9x25 =12.19ftJV)边柱连系梁自重F, Il/Vn,1x3.9x0.24x19 =17.78(梁侧粉刷、,4=1x3.9x0.24x19 =17.78(切1m高女儿
6、墙自重1x0.02x2x3.9x17 = 2.65(X)墙侧粉刷-x3.9xlx3.9x3.98 = 15.13(顷连系梁传来屋面自重22顶层边节点集中荷载 = % = 4&81即 一 工 0.25x0.40.3.9x25 =9.75 (W)中柱连系梁自重梁侧粉刷0 02x(0 40-0.10)2x3.9x17 = 0.g)-x (3.9+ 3.9 - 2.5)x1.25x3.98 = 13.18(顷连系梁传来屋面自重2；x 3.9 xl.95x 3.98 = 15.13(顷顶层中节点集中荷载登=G4C = 38.86W 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）Gj =
7、Gd = 62.27kN中间层边节点集中何载：上牛 +“耳 Gr =87.48kN中间层中节点集中荷载：月恒荷载作用下的结构计算简图如图4所示：图4图52）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:/?4AE = Pjcd = L5 x3.9 = 5.85kN / mp4BC = 1.5 x2.5 = 3.75kN/mP4A = x3.9xx3.9x1.5 = 5.70kNP4E = Eic = X(3.9 + 3.9 - 2.5)x 1.25 xl.5 x -x3.9 x3.9 xl.5 = 10.67kNPae = Pen = L5 x3.9 = 5.85kN
8、/ mpBC = 2.0 x2.5 = 5.0kN / mPA = P。= ； x 3.9 x x 3.9 xl .5 = 5.70kNPA =PD = |x(3.9 + 3.9-2.5)xl.25x2.0xlx3.9x3.9xl,5 =12.33kN3) 风荷载计算风荷载标准值计算公式为因结构高度小于30m,可取凡=1 ；对于矩形截面吕=13；产3可查荷载 规范，当查得的10时，取=1。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为一棉框架各层节点的受风面积，计算结 果如图6所示。表1风荷载计算层次乱%z/m/(kN-m-2)A/m2Pw/kN11.01.313.
9、41.100.5510.149.6421.01.310.21.010.5512.488.9231.01.37.01.000.5512.488.9241.01.33.81.000.5513.659.76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。图7在恒荷载作用下结构的弯矩图（单位：蝴.m）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
10、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）。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。凡kpi=9.M5瞬;w=05SX=2.72 n-05S 已或例nT-361巧小小=0圾曷%=0.箱 6H小加7.061.22 a-0.38 均T6林-272 (XT 58g.6l炉.何Wh6.48.W=530炉.4站 yiflnEMt=8u72财=27,481*37,2
11、4柯22 a-0.38 玲*5,44j2.72盼4.39妇曲1加性= 13+4.Wt=.O2肉=0,500 05-1.344 力小=0=1328林产13.2&a-0 59X3,64-=10.莉时03687i-0aj. Z.744 方乎网材上”15 46E55D E 的=0.744 曜听FA/h-l9.W777777777777T77T剪力各层分配（单位：kN）各柱反弯点及柱端弯矩（单位：kN）图12在风荷载作用下结构的弯矩图（单位：瑚图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
12、、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2二层梁内力组合内力堀合-8,45荷塾面号魅向荷裁 恒荷裁活荷1,2 + 085活荷裁*1.4+阿荷笑xR4)恒荷截其1匕+风荷巍W.4OW 土XM土11 -55.41101.-71.45103. W一-66.45知.722305.44-一(J7.ft5W瘦-3-65 S2二 KB.70-75,75-108.(12一如.444-23.
13、3715,72-36.W26,15二 34,9321.$85二26,7-25.SO-21,4476.70+ 5.44g柱加.迎18 一砺内力照合N38.28-2ti 一 4113.23面E荷x l羸活荷裁i.4恒荷魏 x J.2+j.85（活荷岖1 4小荷登Ml.4）WxL2 + 风荷裁kL4脸押克胄2.，H-a十十0)+(6)+也+3) + (8)泌(7)+ (10)+卜吼50.8343,52曲.为60 .外54-3360.3428.0&54.35L姑.55,5553.153S 一黑63-70句一也63、皎34,由57.18303,1043.60455画500.06中熟一阍攻56447.30
14、432.05州-4LW-35.51-40.55知61-51,10-55,38-15.50一5辑-45.3519一59.卯-58,13-59.56-21.52-56、供N627.36536.6755S-32M5.S756i 2B5, S2530-5S0柱甘A BM=71.45 kN-mM=107.95 kN-mM=-75.79 kNmV= 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。正截面强度计算：梁的截面尺寸为500mmx250mmoC20时，梁的混凝土保护层最小厚度为30mm。故设八35皿
15、，则椰= 500-35 = 465mm= 9.6N/mm2? fy = 300N/mm2, ft =1.10N/mm2对于梁端，不考虑现浇混凝土板的作用。71.45x10 6梁端A：= - = 亍=0.138M 成财 1.0 x 9.6x250x465 2g = 1一必 2% = 1-71-2x0.135 = 0.149 M = 107.95 xlO6属于第一类型的T形截面。107.95 xlO6皿 = K = y = 0.026供兀/1.0x9.6x2000x4652& = 1-71-2 = 1-71-2x0.026 = 0.026 崩=0.55（满足要求）选用3由20,As = 941mm
16、24 =争；艰强=0.026 x2000x465x|= 774mm2斜截面强度计算取较大设计剪力V= 108.02 kN。验算截面尺寸h =力门=465mm, = 1.86 = 108.02 xlO3N（截面符合要求）验算是否需要计算配置箍筋0.7ftb =0.7x1.10x250x465 = S9.5 xlO3N V = 108.02 xlO3N（满足要求）A= 2x50.3 =02Q1% 配箍率 榜250x2。扃皿=0.24 学=0.24 x = 0.126% 膈=0.201%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 kNmV=
17、500.06 kNA 3M=63.70 kNmV=500.06 kN图16柱A 4 A 3的最不利组合内力柱的截面尺寸为300mmx450mmo受力纵筋的计算柱的计算长度l0=1.25H = 1.25x3.2 = 4m柱端A 4：M60.59 xlO6450= =121mm： e = 15mm 20mmN 500.06X10330q =勺 + 勺=121 + 20 = 141mm= 0.2 + 2.7 |- = 0.2 + 2-7 x= !-21 取&=1/0/7 = 4000/450 =8.89 0.3血口 = 140mm先按大偏心受压情况计算h450臼=吁乌 + 3 a = 165 +35
18、 = 355 mmx = - = 500.0公10占=173.6mm (x 2a) axfp 1.0x9.6x300N沱-供篮-勺A =jj73 6500.06 xlO3 x 355 -1.0 x9.6 x 300173.6 x (415-)300 x (415 -35)%一 = 117.82mm选用2项旦=2皿柱端A 3：计算公式同上，计算过程略。计算结果: A = 402mm2 选用2 416,抗剪强度计算*L = 43.3kN= 34.4 kN2 = f = 3.86 3?取人=3。JV = 500.06 X1O3N 0.3/； = 0.3x9.6x300 X 450 = 388.80 X1O3Ni 75i 75K 43.3x 103N故可按构造要求配置箍筋，取（P 8200
