多层框架结构课程设计计算书.docx

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多层框架结构课程设计计算书

多层框架结构课程设计

设计计算书

1、单层或多层混凝土结构课程设计任务书3

2、课程设计计算书7

2.1设计资料7

2.2结构布置及结构计算简图的确定8

2.3荷载计算10

2.4内力计算16

2.5内力组合28

2.6截面设计32

2.6.1梁的截面配筋32

2.6.2柱的截面配筋37

3、参考文献资料43

1.单层或多层混凝土结构课程设计任务书

1.1设计任务

1.1.1设计题目：

某大学学生宿舍框架结构设计

1.1.2设计条件

7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L1=5.4m（5.7m、6m），H1=4.2m（4.5m）。

楼面和屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构；屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24kN/㎡；屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/㎡（3kN/㎡、4kN/㎡）；楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/㎡；楼面活荷载标准值为2.0kN/㎡（2.5kN/㎡、3kN/㎡）；墙体采用灰砂砖，重度=18kN/m，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/㎡，内墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/㎡；木框玻璃窗重0.3kN/㎡,木门重0.2kN/㎡；混凝土强度等级和钢筋级别请自行选择。

建设地点位于某城市郊区，底层为食堂，层高5.0m，2～7层为学生宿舍，层高4.2m，室内外高差0.6m，基础顶面标高-1.500m。

基本风压=0.5kN/㎡（0.45kN/㎡、0.4kN/㎡）。

试对该结构进行结构设计，不考虑抗震设防。

图1-1标准层平面图

1.1.2设计内容

（1）确定构件截面尺寸、材料选用；

（2）荷载计算；

（3）对一榀框架进行内力分析、计算及组合；

（4）框架构件截面设计。

图1-2I—I剖面图

1.1.3设计成果

（1）设计计算说明书一份

课程设计计算说明书应装订成册，要求打印（严禁复印），应包括以下内容：

1）封面：

包括课程设计名称、学院（系）及专业名称、学生姓名、学号、班级、指导教师姓名，以及编写日期等。

2）目录：

应注意与设计计算书相对应，尽量细致划分、重点突出。

3）课程设计任务书

4）课程设计计算书：

课程设计计算书主要记录全部的设计计算过程，应完整、清楚、整洁、正确。

计算步骤要条理清楚，引用数据要有依据，采用计算图表和计算公式应注明其来源或出处，构件编号、计算结果（如构件截面尺寸、配筋等）应与图纸表达一致，以便核对。

当采用计算机计算时，应在计算书中注明所采用的计算机软件名称及代号，计算机软件必须经过审定（或鉴定）才能在工程设计中推广应用，电算结果应经分析认可。

荷载简图、原始数据和电算结果应整理成册，与手算计算书统一整理。

选用标准图集时，应根据图集的说明，进行必要的选用计算，作为设计计算书的内容之一。

计算书中图表及公式必须打印。

5）参考文献：

列出主要的参考文章、书籍等。

6）封底

（2）结构施工图，主要包括：

1）标准层结构平面布置图；

2）横向框架配筋图。

设计图纸要求：

依据国家制图标准《房屋建筑制图统一标准》（CB／T50001－2001）和《建筑结构制图标准》（GB／T50105－2001），采用铅笔或CAD绘图，设计内容满足规范的要求，图面布置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图要求。

凡不符合《房屋建筑制图统一标准》和《建筑结构制图标准》，图纸表达不清、不正确、结构构造关系混乱和文字不规范者，一律返工重画。

1.1.4设计参考进度及要求

第一天：

布置设计任务，阅读设计任务书、指导书及设计例题，复习有关课程内容。

确定建筑结构平面布置图草图；

第二天：

进行结构设计参数计算；

第三天：

进行框架内力计算及内力组合；

第四天：

进行框架截面设计计算及绘制配筋草图，

第五天、第六：

绘制结构平面布置图、计算框架配筋图；

第七天：

整理计算书；

第八天：

答辩

（施工图全部要求提供手画图，建议采用A2图纸绘图，此外，也可附上CAD图，将作为最终成绩评定参考）

1.1.5参考资料

（1）李汝庚、张季超主编.混凝土结构设计[M].北京：

中国环境科学出版社，2002.

（2）中华人民共和国标准.混凝土结构设计规范GB50010-2002[S].

（3）孙香红、李红主编.实用混凝土结构设计[M].西安：

西北工业大学出版社，2008.

1.1.6成绩评定

（1）课程设计的成绩构成

课程设计的成绩由三部分构成，各部分成绩所占比例如下：

设计成果（包括设计计算书和设计图纸）占50％；设计过程（包括设计态度和创新精神）占30％；设计答辩（包括自述情况和回答问题情况）占20％。

l）设计成果

设计成果包括：

概念是否清楚；设计条理是否清晰；设计方案是否正确、合理；设计方案的确定是否经过充分论证；设计参数的选择是否正确；设计计算部分是否完整、正确；设计图纸是否满足施工图的要求；设计计算书是否符合规范、内容是否完整、书写是否清楚、层次是否分明；文字是否流畅；手绘和计算机绘图是否合理搭配运用。

2）设计过程

设计过程包括：

设计的进度是否符合要求；能否按时完成规定的设计任务；对待设计技术问题是否具有严谨的科学态度；是否具有求实与探索创新精神；能否主动学习；是否遵守纪律。

3）设计答辩

设计答辩包括：

自述表达是否清楚；自述内容是否完整；回答问题是否完整、准确；分析问题、解决问题的能力如何；是否具有一定的应变能力。

（2）课程设计的成绩评定标准

课程设计成绩分优、良、中、及格、不及格五个等级。

1）优：

设计思路清晰，结构方案良好。

设计参数选择正确，选择依据充分，设计计算内容完整，正确无误。

设计图纸满足工程制图要求，表达内容满足课程设计要求，正确无误。

图面整洁，布局合理。

设计计算书规范、完整，语言表达逻辑性强，书写清晰，有条理。

设计态度端正。

2）良：

设计思路清晰，结构方案合理。

设计参数选择正确，选择依据较充分，设计计算内容完整、正确。

设计图纸能满足工程制图要求，表达内容能满足课程设计要求。

图面较整洁，布局较好。

设计计算书规范、完整。

语言表达逻辑性较强，书写清晰，有条理。

设计态度端正。

3）中：

设计思路较清晰，结构方案基本合理。

设计参数选择基本正确，主要参数的选择有依据。

设计计算内容完整，有少量错误。

设计图纸主要内容满足工程制图要求，表达内容满足课程设计要求。

图面基本整洁。

设计计算书较规范，内容完整。

语言表达有一定的逻辑性，书写整齐。

设计态度基本端正。

4）及格：

设计思路基本清晰，结构方案基本合理。

主要设计参数选择正确。

设计计算内容基本完整，有一些错误。

设计图纸基本满足工程制图要求，表达内容基本满足课程设计要求。

图画基本整洁。

设计计算书基本规范，内容基本完整，语言表达有一定的逻辑性，书写整齐。

设计态度基本端正。

5）不及格：

设计思路不清晰，结构方案不合理。

关键设计参数选择有错误。

设计计算内容不完整，计算有明显错误。

设计图纸基本满足工程制图要求，设计图纸表达内容不满足课程设计要求。

设计计算书不规范，内容不完整。

设计态度不端正。

2.计算书

某大学7层学生宿舍楼，采用钢筋混凝土框架结构，没有抗震设防要求，设计年限为50年，试设计该结构（限于篇幅，本例仅介绍轴框架结构的设计）。

2.1设计资料

7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L1=6m，H1=4.5m。

（1）设计标高：

室内设计标高土0.000相当于绝对标高4.400m，室内外高差600mm。

（2）墙身做法：

墙体采用灰砂砖，重度=18kN/m，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/㎡，内墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/㎡。

（3）楼面做法：

楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/㎡；楼面活荷载标准值为2.5kN/㎡。

（4）屋面做法：

屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24kN/㎡；屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/㎡。

（5）门窗做法：

木框玻璃窗重0.3kN/㎡,木门重0.2kN/㎡。

（6）地质资料：

位于某城市的郊区，底层为食堂，层高4.5,2~7层位学生宿舍。

（7）基本风压：

。

（8）材料选择：

混凝土强度等级C35，钢筋级别HRB400和HPB300。

图1-1建筑平面图

图1-2建筑剖面图

2.2结构布置及结构计算简图的确定

结构平面布置如图2-1所示。

各梁柱截面尺寸确定如下：

图2-1结构平面布置图

边跨（AB、CD跨）梁：

，

取；，取。

边柱和中柱（A轴、B轴、C轴）连系梁：

取；中柱截面均为，边柱截面均为现浇楼板厚

结构计算简图如图3-59所示根

据地质资料，确定基础顶面标高为，由此求得底层层高为。

各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2-2。

其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取（为未考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。

图2-2结构计算简图：

单位；×10-3E（m3）

AB、BC跨梁：

中柱：

上部各层柱

底层柱

边柱：

上部各层柱

底层柱

各节点梁的线刚度与柱的线刚度比均大于3

2.3荷载计算

1.恒荷载计算

（1）屋面框架梁线荷载标准值：

屋面构造层的恒载标准值3.24kN/㎡

120mm厚现浇钢筋混凝土楼板

屋面恒荷载

边跨（AB、BC跨）框架梁自重

梁侧粉刷

因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：

（2）楼面框架梁线荷载标准值

楼面构造层的恒载标准值1.56

120mm厚现浇钢筋混凝土楼板

边跨框架梁及梁侧粉刷

边跨填充墙自重灰砂砖

墙粉刷

作用在中间层框架梁上的线荷载为：

（3）屋面框架节点集中荷载标准值

边柱连续梁自重

粉刷

高女儿墙自重

粉刷

连续梁传来屋面自重

顶层边节点集中荷载

D、E连续梁自重

粉刷

连续梁传来屋面自重

顶层D、E节点的集中荷载

中柱连续梁自重

粉刷

连系梁传来屋面自重

顶层中节点集中荷载

（4）楼面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重

粉刷

木窗自重

墙体面积

墙体自重

外墙贴瓷砖

内墙粉刷

框架柱自重

粉刷

连系梁传来楼面自重

中间层边节点集中荷载

D、E柱连系梁自重

粉刷

内纵墙自重

粉刷

门重

连系梁传来楼面自重

中间层D、E节点集中荷载

边柱连系梁自重

粉刷

墙体、粉刷、门自重

框架柱自重

粉刷

连系梁传来楼面自重

中间层中节点集中荷载

（5）恒荷载作用下的结构计算简图

恒荷载作用下结构计算简图如图3-1所示。

2．楼（屋）面活荷载计算

楼面活荷载作用下结构计算简图如图3-61所示。

图中各计算荷载值如下：

顶层

均布

集中载

中间层

均布

集中载

图3-1恒荷载作用下结构计算简图

图3-2楼面活荷载作用下结构计算简图

3.风荷载计算

风压标准计算公式为

因结构高度H=32m>30m，故按荷载规范求；对于矩形平面；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3-3所示。

表中为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图3-4所示。

表3-3风荷载计算

层次

风振系数

体型系数

高度z（m）

变化系数

基本风压

受风面积A（m2）

风荷载

作用（kN）

7

1.398