6层框架住宅毕业设计结构计算书.docx
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6层框架住宅毕业设计结构计算书
一.工程概况…………………………………………………………………………2
二.设计资料…………………………………………………………………………2
三.横向框架内力计算………………………………………………………………3
(1)各梁柱截面尺寸确定…………………………………………………………3
(2)荷载计算………………………………………………………………………3
1)恒载计算……………………………………………………………………3
1)恒载计算……………………………………………………………………3
(3)内力计算………………………………………………………………………7
1)恒、活荷载作用下的内力计算……………………………………………7
2)分层法对一榀横向框架进行受力分析……………………………………8
(4)梁截面计算……………………………………………………………………16
1)顶层梁截面面设计…………………………………………………………16
2)中间层梁截面面设计………………………………………………………18
(5)柱截面计算……………………………………………………………………19
四.参考资料…………………………………………………………………………21
五.附图
计算书
一、工程概况
某企业新建办公楼,总建筑面积4581m2,主体结构5层,无地下室。
办公楼采用框架结构形式,各层层高均为3.6m。
二、设计资料
(1)冬季采暖室外计算温度-5℃。
(2)主导风向为东北风,基本风压为0.75KN/m2。
(3)基本雪压为0.30KN/m2。
(4)年降雨量:
650mm,日最大降雨量:
92mm,时最大降雨量:
56mm。
(5)土壤最大冻结深度:
450mm。
(6)地基土土质均匀,中压缩性,地基承载力特征值fak=160KPa。
(7)地下水稳定埋深8.5~10.8m,属潜水类型,地下水对混凝土结构不具腐蚀性。
(8)不考虑抗震设防。
图1柱网布置图
图2横向框架立面图
三、横向框架内力计算
(1)各梁柱截面尺寸确定如下。
梁(A~D轴):
h=(1/18~1/10)l01=(1/18~1/10)*7200=400~720mm,取h=700mm
h/b<4,取b=300mm
梁(1~11轴):
h=(1/18~1/10)l02=(1/18~1/10)*6300=350~630mm,取h=600mm
h/b<4,取b=300mm
柱截面均为b*h=550mm*600mm
现浇楼板厚150mm。
(2)荷载计算
1)恒载计算
取⑥轴线横向框架进行计算单元宽度为7.2m,如图4-1所示。
传给该框架的楼面荷载如图3中的水平阴影线所示。
图3
1屋面横向框架梁线荷载标准值(AB、CD段):
30厚C30混凝土保护层25×0.03=0.75KN/m2
铺油毡隔离层一道0.25KN/m2
25厚挤塑泡沫成品保护层0.5×0.025=0.13KN/m2
高分子防水卷材一层0.01KN/m2
20厚1:
2.5水泥砂浆找平20×0.02=0.4KN/m2
水泥炉渣2%找坡14×0.072=1.01KN/m2
150厚钢筋混凝土板25×0.15=3.75KN/m2
20厚纸筋灰打底16×0.02=0.32KN/m2
屋面恒荷载6.62KN/m2
所以,屋面荷载传递到框架梁上的线荷载为:
2*6.62*6.3/2=41.7KN/m
框架梁自重0.3*0.6*25=4.5KN/m
梁侧粉刷2*(0.6-0.15)*0.02*20=0.36KN/m
②屋面横向框架梁线荷载标准值(BC段):
30厚C30混凝土保护层25×0.03=0.75KN/m2
铺油毡隔离层一道0.25KN/m2
25厚挤塑泡沫成品保护层0.5×0.025=0.13KN/m2
高分子防水卷材一层0.01KN/m2
20厚1:
2.5水泥砂浆找平20×0.02=0.4KN
水泥炉渣2%找坡14×0.072=1.01KN/m2
100厚钢筋混凝土板25×0.10=2.5KN/m2
20厚纸筋灰打底16×0.02=0.32KN/m2
屋面恒荷载5.37KN/m2
所以,屋面荷载传递到框架梁上的线荷载为:
2*5.37*3.0/2=16.1KN/m
框架梁自重0.3*0.6*25=4.5KN/m
梁侧粉刷2*(0.6-0.15)*0.02*20=0.36KN/m
③楼面框架梁线荷载标准值(AB、CD段)
吊顶及地砖1.2KN/m2
20厚1:
2.5水泥砂浆找平20×0.02=0.40KN/m2
150厚钢筋混凝土板0.15×25=3.75KN/m2
屋面恒荷载5.35KN/m2
所以,屋面荷载传递到框架梁上的线荷载为:
2*5.35*6.3/2=33.7KN/m
框架梁自重0.3*0.6*25=4.5KN/m
梁侧粉刷2*(0.6-0.15)*0.02*20=0.36KN/m
填充墙自重(加气混凝土):
0.24*(3.6-0.6)*10=7.2KN/m
墙侧粉刷:
2*0.02*(3.6-0.6)*20=2.4KN/m
④楼面框架梁线荷载标准值(BC段)
吊顶及地砖1.2KN/m2
20厚1:
2.5水泥砂浆找平20×0.02=0.40KN/m2
100厚钢筋混凝土板0.10×25=2.5KN/m2
屋面恒荷载4.1KN/m2
所以,屋面荷载传递到框架梁上的线荷载为:
2*4.1*3.0/2=12.3KN/m
框架梁自重0.3*0.6*25=4.5KN/m
梁侧粉刷2*(0.6-0.15)*0.02*20=0.36KN/m
恒荷载作用下的结构内力图如图4所示:
2)活荷载计算
①楼面框架梁线荷载标准值(AB、CD段)
屋面活荷载传递到框架梁上的线荷载为:
2*2.0*6.3/2=12.6KN/m
②楼面框架梁线荷载标准值(BC段)
屋面活荷载传递到框架梁上的线荷载为:
2*2.0*3.0/2=6.0KN/m
活荷载作用下的结构内力图如图5所示:
图4恒载图
图5活载图
(3)内力计算
1)恒活荷载作用下的内力计算
将三角形恒荷载(竖向荷载)、三角形活荷载化为等效均布荷载。
由活载效应控制的组合
由恒载效应控制的组合
GK---恒载标准值
Qk---活载标准值
CG、CQ---恒载、活载效应系数
经荷载组合后,取用活载效应控制的组合,如图6所示。
图6荷载组合图(单位:
kN/m2)
2)采用分层法对一榀横向框架进行受力分析
将5层框架沿高度分成5个单层无侧移的敞口框架,如图7所示。
框架梁上作用的荷载、柱高及梁跨均与原结构相同。
计算时,将各层梁及其上、下柱所组成的敞口框架作为一个独立计算单元,用弯矩分配法分层计算各敞口框架的杆端弯矩,由此求得的梁端弯矩即为其最后弯矩。
为便于计算,分层法假定敞口框架上、下柱的远端是固定端,实际上,除底层柱的下端嵌固外,其他各柱的柱端均有转角产生,应为弹性支承。
为减少计算误差,可把除底层柱以外的其他各层柱的线刚度乘以修正系数0.9,据此来计算节点周围各杆件的弯矩分配系数;杆端分配弯矩向远端传递时,底层柱和各层梁的传递系数仍按远端为固定支承取为1/2,其他各柱的传递系数考虑远端为弹性支承取为1/3。
逐层叠加敞口框架的弯矩图即得原框架的弯矩图。
图7分层法计算简图
本例中横向框架是对称结构,所以只取半边结构进行计算。
具体计算过程见下图。
图8顶层荷载图(单位:
KN/m)
图9顶层弯矩分配图(单位:
KN.m)
图10顶层弯矩图(单位:
kN.m)
图112~4层荷载图(单位:
kN/m)
图122~4层弯矩分配图(单位:
kN.m)
图132~4层弯矩图(单位:
kN.m)
图14底层荷载图(单位:
kN/m)
图15底层弯矩分配图(单位:
kN.m)
图16底层弯矩图(单位:
kN.m)
将分层法所得弯矩图叠加,并将A、D轴线各节点不平衡弯矩做一次分配,B、C轴线各节点不平衡弯矩相差不大,不再分配。
框架最终弯矩图如图17所示。
图17框架弯矩图(单位:
kN.m)
图18框架剪力图(单位:
kN)
图19框架轴力图(单位:
kN)
(4)梁截面计算
1)顶层梁截面设计
①正截面强度计算:
梁的截面尺寸为300mm*600mm。
梁的混凝土保护层厚度为30mm。
对于梁端,不考虑现浇混凝土板的作用。
梁端A:
梁端B:
考虑梁上层纵筋施工,梁端A、B统一选用2
16+2
18(911mm2)
AB跨中截面:
对于梁跨中截面,考虑现浇混凝土板翼缘受压,按T形梁计算。
翼缘计算宽度
选用216+218(911mm2)
斜截面强度计算
取较大设计剪力V=-117.8KN
验算截面尺寸
故按构造配筋φ8@200。
2)中间层梁截面设计
①正截面强度计算:
梁的截面尺寸为300mm*600mm。
梁的混凝土保护层厚度为30mm。
对于梁端,不考虑现浇混凝土板的作用。
梁端A:
选用4
20(1257mm2)
梁端B:
选用4
20(1257mm2)
AB跨中截面:
对于梁跨中截面,考虑现浇混凝土板翼缘受压,按T形梁计算。
翼缘计算宽度
选用2
16+2
18(911mm2)
2斜截面强度计算
取较大设计剪力V=-154.6KN
验算截面尺寸
故按构造配筋φ8@200。
(5)柱截面计算
以底层B轴线柱为例,其最不利荷载组合如下:
受力钢筋的计算:
柱的计算长度
故按小偏心受压构件计算。
表明柱的截面尺寸较大,按单侧受压钢筋最小配筋率配置钢筋。
选用8
20(2513mm2)
参考资料
[1]建筑结构荷载规范(GB50009-2001)中国建筑工业出版社.2002.
[2]混凝土结构设计规范(GB50010-2002)中国建筑工业出版社.2002.
[3]混凝土结构构造手册中国建筑工业出版社.2003.
[4]梁兴文、王社良、李晓文等编著.混凝土结构设计原理.科学出版社.
[5]梁兴文、史庆轩编著.混凝土结构设计.科学出版社.
[6]唐岱新、孙伟民主编.高等学校建筑工程专业课程设计指导。
中国建筑工业出版社.2000.
[7]龙驭球、包世华、匡文起、袁驷编著.结构力学I.中国建筑工业出版社.
[8]彭少民主编.混凝土结构(上册)武汉理工大学出版社.
[9]彭少民主编.混凝土结构(下册)武汉理工大学出版社.