框架结构毕业设计荷载计算

'结构设计2荷载计算2.1结构布置及结构计算简图的确定2.1.1方案的确定由于设计商场需要有较大的开场空间和较高的层高，而无需太多的墙体来分隔空间，所以选择框架结构。这种结构的承重部分是由钢筋混凝土制作的梁、板、柱形成的骨架来承担，墙体只是起到围护和分隔的作用，所以无需太多的墙来承重，因此能够设计出较大的开场空间，此外选择框架结构是因为它整体性好有较好的抗震性能，且施工简单迅速、耐久性好。2.1.2主要承重构件尺寸的确定及结构平面布置图估计柱截面尺寸：地下室与第一层柱截面尺寸700×700，其他各层柱截面尺寸为600×600，柱间距均为7800mm；现浇板的厚度为跨度的1/30~1/40，而且不小于60mm，所以取板厚120mm；次梁的梁高为跨的1/10~1/15，所以取h=600mm，梁宽b为梁高的1/2~1/3，所以取b=300mm；横向框架梁的梁高为跨度的1/8~1/12，所以取h=800mm，梁宽b为梁高的1/2~1/3，所以取b=300mm；考虑到结构步筋的可行性，纵向框架的梁高应该与框架梁错开至少50mm，所以取h=750mm，梁宽b=300mm；结构布置详见结构平面布置图2.1.3结构计算简图2.2恒载的计算2.2.1屋面框架梁线荷载标准值：40厚C20细石混凝土，内配ф4双向钢筋：0.04×25=1.00kN/㎡20厚1:3水泥砂浆找平层：0.02×20=0.40kN/㎡70~210厚（2%材料找坡）沥青珍珠岩块保温层：（0.07+0.21）/2×4=0.52kN/㎡20厚1:3水泥砂浆找平层：0.02×20=0.40kN/㎡ 008400540054005400450005ABCDE7800780078007800图2-1-1结构计算简图120厚现浇钢筋混凝土屋面板：0.12×25=3.00kN/㎡屋面恒载：1.00+0.40+0.52+0.40+3.00=5.32kN/㎡管路与吊顶自重：1.00kN/㎡框架梁自重：（0.80-0.12）×0.30×25=5.10kN/m因此，作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为：g6a=5.10kN/mg6b=（5.32+1.00）×3.9=24.65kN/m2.2.2楼面框架梁线荷载标准值20厚大理石楼面：0.02×28=0.56kN/㎡8厚1:1水泥砂浆结合层：0.008×20=0.16kN/㎡20厚1:1水泥砂浆结合层：0.02×20=0.40kN/㎡120厚现浇钢筋混凝土楼板：0.12×25=3.00kN/㎡楼面恒载：0.56+0.16+0.40+3.00=4.12kN/㎡管路与吊顶自重：1.00kN/㎡ 框架梁自重：5.10kN/m因此，作用在楼面框架梁上的线荷载标准值为：ga=5.10kN/mgb=(4.12+1.00)×3.9=19.97kN/m2.2.3屋面框架节点集中荷载标准值1、边节点A、E所受集中荷载标准值：纵向框架梁自重：（0.75－0.12）×0.30×7.8×25=36.86kN女儿墙自重：0.19×0.90×7.8×11.8=15.74kN贴瓷砖墙面重：0.90×7.8×0.5=3.51kN纵向框架梁传来屋面自重：2×0.5×3.9×0.5×3.9×（5.32＋1.00）=8.06kN纵向框架梁传来次梁作用力：[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×（5.32+1.00）+（0.60-0.12）×0.30×7.8×25]/2=86.14kN边节点A、E所受集中荷载标准值：G6A=G6E=36.86+15.74+3.51+48.06+86.14=190.31kN2、中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来屋面自重：2×48.06=96.12kN纵向框架梁传来次梁作用力：2×86.14=172.28kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：G6B=G6C=G6D=36.86+96.12+172.28=305.26kN2.2.4楼面框架节点集中荷载标准值1、第五层框架节点集中荷载标准值1）边节点A所受集中荷载标准值：墙自重：0.19×（4.80-0.75）×（7.8-0.6）×11.8=65.38kN内墙粉刷重：（4.80-0.75）×（7.8-0.6）×0.017×20=9.91kN外贴瓷砖重：7.80×4.80×0.50=18.72kN减去洞口加上窗户重：-1.80×4.00×（0.19×11.8+0.017×20+0.5）+1.80×4.00×0.4=－19.31kN纵向框架梁自重：36.86kN 纵向框架梁传来楼面自重：2×0.5×3.9×0.5×3.9×（4.12+1.00）=38.94kN纵向框架梁传来次梁作用力：[2×0.5×(3.9+7.8)×0.5×3.9×(4.12+1.00)+(0.60-0.12)×0.30×7.8×25]/2=72.45kN框架柱自重：0.60×0.60×4.8×25=43.20kN2）边节点A所受集中荷载标准值：G5A=65.38+9.91+18.72-19.31+36.86+38.94+72.45+43.20=266.15kN边节点E所受集中荷载标准值：墙自重：65.38kN内墙粉刷重：9.91kN外贴瓷砖重：18.72kN纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：38.94kN纵向框架梁传来次梁作用力：72.45kN框架柱自重：43.20kN边节点E所受集中荷载标准值：G5E=65.38+9.91+18.72+36.86+38.94+72.45+43.20=285.46kN3）中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：2×38.94=77.88kN纵向框架梁传来次梁作用力：2×72.45=144.90kN框架柱自重：43.20kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：G5B=G5C=G5D=36.86+77.88+144.90+43.20=302.84kN2、第三、四层框架节点集中荷载标准值：1）边节点A所受集中荷载标准值：玻璃幕墙自重：7.80×4.50×1.5=52.65kN纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：38.94kN纵向框架梁传来次梁作用力：72.45kN 框架柱自重：0.60×0.60×4.5×25=40.50kN边节点A所受集中荷载标准值：G3A=G4A=52.65+38.86+38.94+72.45+40.50=241.40kN2）边节点E所受集中荷载标准值：墙自重：0.19×（4.50-0.75）×（7.80-0.60）×11.8=60.53kN内墙粉刷重：0.017×（4.50-0.75）×（7.80-0.60）×20=9.18kN外贴瓷砖重：4.50×7.80×0.5=17.55kN纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：38.94kN纵向框架梁传来次梁作用力：72.45kN框架柱自重：40.50kN边节点E所受集中荷载标准值：G3E=G4E=60.53+9.18+17.55+36.86+38.94+72.45+40.50=276.01kN3）中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：2×38.94=77.88kN纵向框架梁传来次梁作用力：2×72.45=144.90kN框架柱自重：40.50kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：GB=GC=GD=36.86+77.88+144.90+40.50=300.14kN3、第二层框架节点集中荷载标准值：1）边节点A所受集中荷载标准值：玻璃幕墙自重：7.80×4.50×1.5=52.65kN纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：38.94kN纵向框架梁传来次梁作用力：72.45kN纵向框架梁传来雨棚板自重：0.08×0.90×3.9×25=7.02kN框架柱自重：0.60×0.60×4.5×25=40.50kN边节点A所受集中荷载标准值：G2A=52.65+38.86+38.94+72.45+7.02+40.50=248.42kN2）边节点E所受集中荷载标准值： 墙自重：0.19×（4.50-0.75）×（7.80-0.60）×11.8=60.53kN内墙粉刷重：0.017×（4.50-0.75）×（7.80-0.60）×20=9.18kN外贴瓷砖重：4.50×7.80×0.5=17.55kN纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：38.94kN纵向框架梁传来次梁作用力：72.45kN纵向框架梁传来雨棚板自重：0.08×0.90×3.9×25=7.02kN框架柱自重：40.50kN边节点E所受集中荷载标准值：G2E=60.53+9.18+17.55+36.86+38.94+72.45+7.02+40.50=283.03kN3）中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：2×38.94=77.88kN纵向框架梁传来次梁作用力：2×72.45=144.90kN框架柱自重：40.50kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：GB=GC=GD=36.86+77.88+144.90+40.50=300.14kN4、第一层框架节点集中荷载标准值：1）边节点A、E所受集中荷载标准值：窗下墙自重：0.19×0.90×（7.80-0.60）/2×11.8=7.26kN内墙粉刷重：0.017×0.90×（7.80-0.60）/2×20=1.10kN外贴瓷砖重：（0.90+0.75）×7.8/2×0.5=3.22kN大玻璃窗自重：（5.40-0.75-0.90）×（7.80-0.60）/2×0.4=5.40kN玻璃门自重：（5.40-0.75）×（7.80-0.60）/2×0.4=6.70kN纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：38.94kN纵向框架梁传来次梁作用力：72.45kN框架柱自重：0.7×0.7×5.4×25=66.15kN边节点A、E所受集中荷载标准值：G1A=G1E=7.26+1.10+3.22+5.40+6.70+36.86+38.94+72.45+66.15=238.08kN2）中间节点B、C、D所受集中荷载标准值： 纵向框架梁自重：36.86kN纵向框架梁传来楼面自重：2×38.94=77.88kN纵向框架梁传来次梁作用力：2×72.45=144.90kN框架柱自重：66.15kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：G1B=G1C=G1D=36.86+77.88+144.90+66.15=325.79kN2.2.5恒载作用下的结构计算简图G6AG6BG6CG6DG6Eg6ag6bG5AG5BG5CG5DG5EG4AG4BG4CG4DG4EGGG3A3B3CG3DG3EgagbG2AG2BG2CG2DG2EG1AG1BG1CG1DG1EABCDE1950195019501950195019501950195039003900390039007800780078007800图2-2-1恒载作用下的结构计算简图2.3活载的计算2.3.1查《建筑结构和载规范》得出各种活荷载标准值：上人屋面活荷载：2.0kN/㎡楼面均部活荷载：3.5kN/㎡雪荷载：0.35kN/㎡ 2.3.2活载计算1、屋面活载标准值：1）屋面框架梁线荷载标准值：3.90×2.0=7.80kN/m2）框架节点集中荷载标准值：边节点A、E所受集中荷载标准值：纵向框架梁传来屋面活载：2×0.5×3.9×0.5×3.9×2.0=15.21kN纵向框架梁传来次梁作用力：[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×2.0]/2=22.82kN边节点A、E所受集中荷载标准值：Q6A=Q6E=15.21+22.82=38.03kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：纵向框架梁传来屋面活载：2×15.21=30.42kN纵向框架梁传来次梁作用力：2×22.82=45.64kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：Q6B=Q6C=Q6D=30.42+45.64=76.06kN2、屋面雪载标准值：1）屋面框架梁线荷载标准值：3.90×0.35=1.37kN/m2）框架节点集中荷载标准值：边节点A、E所受集中荷载标准值：纵向框架梁传来屋面活载：2×0.5×3.9×0.5×3.9×0.35=2.66kN纵向框架梁传来次梁作用力：[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×0.35]/2=3.99kN边节点A、E所受集中荷载标准值：Q6A=Q6E=2.66+3.99=6.65kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：纵向框架梁传来屋面活载：2×2.66=5.32kN纵向框架梁传来次梁作用力：2×3.99=7.98kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：Q6B=Q6C=Q6D=5.32+7.98=13.30kN3、楼面活载标准值：1）楼面框架梁线荷载标准值：3.90×3.5=13.65kN/m2）框架节点集中荷载标准值：边节点A、E所受集中荷载标准值： 纵向框架梁传来楼面活载：2×0.5×3.9×0.5×3.9×3.5=26.62kN纵向框架梁传来次梁作用力：[2×0.5×（3.9+7.8）×0.5×3.9×3.5]/2=39.93kN边节点A、E所受集中荷载标准值：QA=QE=26.62+39.93=66.55kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：纵向框架梁传来屋面活载：2×26.62=53.24kN纵向框架梁传来次梁作用力：2×39.93=79.86kN中间节点B、C、D所受集中荷载标准值：QB=QC=QD=53.24+79.86=133.10kN2.3.3活载作用下的结构计算简图Q6AQ6BQ6CQ6DQ6Eq6Q5AQ5BQ5CQ5DQ5EQ4AQ4BQ4CQ4DQ4EQQQ3A3B3CQ3DQ3EqQ2AQ2BQ2CQ2DQ2EQ1AQ1BQ1CQ1DQ1EABCDE1950195019501950195019501950195039003900390039007800780078007800图2-3-1活载作用下的结构计算简图2.4风荷载的计算2.4.1风荷载计算 风压标准值计算公式为：ω=βz·μs·μz·ωo邳县地区基本风压ωo=0.35kN/㎡因结构高度H=24.9m<30m，可取βz=1.0；对于矩形平面μs=1.3；μz可查荷载规范。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2-3-1所示。表2-3-1风荷载计算表ωo层次βzμsz(m)μzA(kN)P(kN)(kN/㎡)61.01.324.90.920.3525.7410.7751.01.320.10.840.3536.2713.8641.01.315.60.750.3535.1011.9831.01.311.10.740.3535.1011.8221.01.36.60.740.3538.6113.0011.01.31.20.740.3530.4210.242.3.2风荷载作用下结构计算简图10.77kN00813.86kN400511.98kN40011.82kN540013.00kN54004510.24kN0005ABCDE7800780078007800图2-3-1风荷载作用下的结构计算简图 2.5地震作用计算2.5.1计算重力荷载代表值：1、求G6：屋面恒载：7.8×7.8×4×5.32=1294.68kN管道与吊顶自重：7.8×7.8×4×1.00=243.36kN女儿墙自重：2×0.19×0.90×7.8×11.8=31.48kN女儿墙外贴瓷砖重：2×0.90×7.8×0.5=7.02kN框架梁、次梁自重：5.10×7.8×4+36.86×5+0.30×（0.60-0.12）×25×7.8×4=455.74kN下半层柱自重：0.6×0.6×4.8/2×25×5=108.00kN下半层墙自重：[（4.8-0.75）×（7.8-0.6）×2－1.8×4]×0.19×11.8/2=57.31kN下半层外贴瓷砖重：（4.8×7.8×2－1.8×4）×0.5/2=16.92kN下半层内墙粉刷：[（4.8-0.75）×（7.8-0.6）×2－1.8×4]×0.017×20/2=8.69kN50%的屋面雪荷载：0.5×7.8×7.8×4×0.35=42.59kNG6=1294.68+243.36+31.48+7.02+455.74+108.00+57.31+16.92+8.69+42.59=2266kN2、求G5：楼面恒载：7.8×7.8×4×4.12=1002.64kN管道与吊顶自重：7.8×7.8×4×1.00=243.36kN框架梁、次梁自重：455.74kN上半层柱自重：108.00kN上半层墙自重：57.31kN上半层外贴瓷砖重：16.92kN上半层内墙粉刷：8.69kN下半层柱自重：0.6×0.6×4.5/2×25×5=101.25kN下半层墙与幕墙自重：[（4.5-0.75）×（7.8-0.6）×0.19×11.8+4.5×7.8×1.5]/2=56.59kN下半层外贴瓷砖重：（4.5×7.8）×0.5/2=8.78kN下半层内墙粉刷：（4.5-0.75）×（7.8-0.6）×0.017×20/2=4.59kN50%的楼面活载：0.5×7.8×7.8×4×3.5=425.88kNG5=1002.64+243.36+455.74+108+57.31+16.92+8.69+101.25+56.59+8.78+4.59+425.88=2490kN3、求G4、G3： 楼面恒载：7.8×7.8×4×4.12=1002.64kN管道与吊顶自重：7.8×7.8×4×1.00=243.36kN框架梁、次梁自重：455.74kN上、下半层柱自重：2×101.25=202.50kN上、下半层墙与幕墙自重：2×56.59=113.18kN上、下半层外贴瓷砖重：2×8.78=17.56kN上、下半层内墙粉刷：2×4.59=9.18kN50%的楼面活载：425.88kNG4=G3=1002.64+243.36+455.74+202.50+113.18+17.56+9.18+425.88=2470kN4、求G2：楼面恒载：1002.64kN管道与吊顶自重：243.36kN框架梁、次梁自重：455.74kN上半层柱自重：101.25kN上半层墙与幕墙自重：56.59kN上半层外贴瓷砖重：8.78kN上半层内墙粉刷：4.59kN下半层柱自重：0.7×0.7×5.4×25/2×5=165.38kN下半层窗、窗下墙自重：[2×（5.4-0.75-0.9）×（7.8-0.6）/2×0.4+2×0.9×（7.8-0.6）×0.19×11.8/2]/2=13.27kN下半层玻璃门自重：[2×（5.4-0.75）×（7.8-0.6）/2×0.4]/2=6.70kN雨棚子重：2×[（0.8-0.08+0.3-0.08）/2×1.6×0.3+（0.3-0.08）×0.2×3.9+0.08×1.8×3.9]×25=47.94kN50%的楼面活载：425.88kNG2=1002.64+243.36+455.74+101.25+56.59+8.78+4.59+165.38+13.27+6.7+47.94+425.88=2532kN5、求G1：楼面恒载：1002.64kN管道与吊顶自重：243.36kN框架梁、次梁自重：455.74kN上半层柱自重：165.38kN上半层窗、窗下墙自重：13.27kN上半层玻璃门自重：6.70kN下半层柱自重：0.7×0.7×5.0×25×5/2=153.13kN 下半层墙自重：2×0.19×（5.0-1.75）×（7.8-0.6）×11.8/2=52.46kN50%的楼面荷载：425.88kNG1=1002.64+243.36+455.74+165.38+13.27+6.7+153.13+52.46+425.88=2519kN2.5.2结构基本自震周期的计算采用顶部位移法求结构自震周期：7kN/㎡，梁采用C30混凝土，E柱子采用C40混凝土，EC为3.25×10C为3.00×107kN/㎡。在框架结构中，有现浇层的楼面，可以作为梁的有效翼缘增大梁的有效刚度，减小框架的侧移，为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的中框架梁取Ib=2Io表2-5-1梁柱线刚度总表部位截面尺寸（m×m）长度l（m）惯性矩I40（m）线刚度梁0.3×0.87.80.0128K4b=2EI0/l=9.85×106层柱0.6×0.64.80.0108Kc=EI40/l=7.31×103、4、50.6×0.64.50.0108Kc=EI40/l=7.80×10层柱2层柱0.7×0.75.40.0200Kc=EI40/l=12.04×101层柱0.7×0.75.00.0200Kc=EI40/l=13.00×10表2-5-2框架柱侧移刚度D值计算—层柱类型αD=12αK2c/h根数DK边柱1.350.403153432696248中柱2.700.574218543边柱1.260.3871788825、4、3113152中柱2.520.558257923边柱0.820.291144182295724中柱1.640.450222963边柱0.760.4572851721164488中柱1.520.574358183 表2-5-3横向框架顶点位移计算层次Gi(kN)Gi(kN)Dμi-μi-1=Gi/Dμi622662266962480.02350.43255249047561131520.04200.40904247072261131520.06390.36693247096961131520.08570.30312253212228957240.12770.217412519147471644880.08970.0897∴T1=1.7=1.70.4325=1.12sT2.5.3多遇水平地震作用标准值计算邳州地区抗震设防烈度为8度，第一组，设计基本地震加速度为0.20g；场地为二类场地，特征周期值Tg=0.35s，水平地震影响系数最大值αmax=0.16。α1=Tg0.9αmax=0.350.9×0.16=0.0562T11.12∵T1>1.4Tg，∴需要考虑顶部附加地震集中力∵Tg=0.35s，∴δn=0.08T1+0.07=0.08×1.12+0.07=0.1596FEK=α1Geq=0.0562×0.85×14747=705kN表2-5-4质点i的水平地震作用标准值质点Gi(kN)Hi(m)GiHiΣGiHiFEK(1-δn)Fi(kN)6226628.7650341555249023.9595111424247019.4479181142481945923247014.936803882253210.42633363125195.01259530ΔFE=δnFEK=0.1596×705=113kN表2-5-5多遇地震下楼层剪力及楼层弹性位移层hHGiFiViDiΔμi=Vi/Diμ=27.78Δμi/hi次i(m)i(m)(kN)(kN)(kN)(kN/m)(m)×10-3m64.828.72266155268962480.002781/1724=1/103354.523.924901424101131520.003621/1242H 44.519.424701145241131520.004631/972<[1/550]34.514.92470886121131520.005411/83225.410.4253263675957240.007051/76615.05.02519307051644880.004291/11662.5.4地震作用下结构计算简图：113kN155kN008142kN400114kN540088kN540063kN5400430kN50005ABCDE7800780078007800'