第30讲例题.doc

第20讲例题
[例题1]多层框架的设计例题
1. 设计条件及说明
本工程为某实验楼,地上三层,。,地面粗糙度C,,抗震设防烈度为6度,场地类别为Ⅰ类,安全等级为二级,结构设计使用年限为50年。主体结构横向采用钢框架结构,横向承重,主梁沿横向布置;纵向较长,采用钢排架支撑结构。结构的局部平面及横向剖面如图4-77所示。本工程主梁和柱均采用Q235B钢材,焊接材料与之相适应,楼板采用压型钢板组合楼板。
主梁
主梁从
属面积
柱
次梁从
属面积
次梁
(a)局部平面图(b)横向剖面图
图4-77 多层框架示意图
2. 荷载计算
(1) 恒载标准值
楼面:
1mm厚压型钢板: kN/m2
100mm厚C30钢筋混凝土板: ×25=
20mm厚水泥砂浆找平层: ×20=
5mm厚楼面装修层:
吊顶及吊挂荷载:
合计:
屋面:
1mm厚压型钢板: kN/m2
100mm厚C30钢筋混凝土板: ×25=
40mm厚细石混凝土防水层: ×25=
20mm厚水泥砂浆找平层: ×20=
膨胀珍珠岩保温层(2%找坡,最薄处100mm):
20mm厚水泥砂浆找平层: ×20=
高分子卷材防水:
吊顶及吊挂荷载:
合计:
内墙:
240mm加气混凝土砌块: ×=
20mm粉刷层: ×17×2=
合计:
内墙自重(偏于安全的取3000mm高): ×=
外墙:
900mm高窗下墙体: ××=
钢窗自重: ×=
合计:
活载标准值
办公楼楼面:
不上人屋面:
(2) 风压标准值
风压标准值计算公式:
基本风压(按50年一遇),地面粗糙度取C类,因结构高度H=<15m, ,,风载体型系数可按《建筑结构荷载规范》(GB 50009)取值。
雪荷载标准值
,准永久分区Ⅲ,雪荷载不与活荷载同时组合,取其中的最不利组合。本工程雪荷载较小,荷载组合时取活荷载进行组合,不考虑雪荷载组合。
地震作用
本工程抗震设防烈度为6度(),计算中不考虑地震作用,仅从构造上予以考虑。
根据以上荷载情况,荷载按下面原则传递取值:组合楼板为单向板,次梁传递的荷载为集中荷载加载在主梁上,主梁自重和主梁上的墙体荷载按均布荷载加载在主梁上,外墙荷载按集中荷载加载在梁柱节点处。各荷载作用计算简图如图
4-78a~c所示。
图4-78a 恒载标准值(kN ,kN/m)
图4-78b 活载标准值(kN)
(a) (b)
图4-78c风荷载标准值
3. 截面初选
(1) 主梁
主梁的截面可根据跨度和荷载条件决定,同时受到建筑设计和使用要求的限制。本工程中由于楼板为组合楼板,可视为刚性铺板,因此主梁没有整体稳定问题,截面只需满足强度、刚度和局部稳定性的要求。工字形梁的截面高而窄,在主轴平面内截面模量较大,故本工程的主次梁均选用工字形截面,并优先选用窄翼缘H型钢梁。
主梁跨度为6000mm,按高跨比1/20~1/10,取梁高为400mm。对跨度为2000mm的主梁,梁高可取250mm。按强度条件选择梁的截面,在满足抗弯条件下由公式初估需要的截面模量,查《热轧H型钢和部分T型钢》(GB/T 1163-2005),对6m跨主梁,选HN400×200×8×13;对2m跨主梁,选HN250×125×6×9; 6m跨次梁,选HN350×175×7×11。
(2) 框架柱
先估算柱在竖向荷载作用下的轴力N,。假定柱长细比λ,根据H形焊接组合截面的近似回转半径,确定截面的轮廓和尺寸。本工程框架柱不必分段吊装,选用等截面柱,初选各层柱截面为H300×300×8×10。
4. 内力计算
电算平面框架结构在各工况下的内力,各荷载作用下内力图分别示于图4-79~81。图中弯矩单位为“kN·m”; 正负号:对于柱,右侧受拉为正、左侧受拉为负,对于梁,下侧受拉为正、上