钢筋结构计算书.docx
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钢筋结构计算书
框架力与构件截面计算
1设计依据的规及规定
1.1毕业设计任务书。
1.2国家有关的设计规及规程。
2设计尺寸与标高
设计图均以毫米为单位，标高均以米为单位。
3钢结构材料
3.1钢材：
钢材选用Q-345BF，其屈服强度为310KN/mm2钢材的化学成分和力学性质能符合GB-800-98及有关标准的求。
3.2焊接材料:
采用E43XX型焊条。
3.3普通螺栓应按GB5780-98选购。
3.4本工程选用的H型钢选HN500×200×10×16HM600×300×12×20
C型钢选C220×70×20×2.5
4制作与安装
4.1钢结构的制作与安装：
施工及验收应符合GB50205-98（钢结构工程施工及验收规）
4.2焊缝质量的检验等级：
钢梁，钢柱为二级，其于次要构件为三级。
4.3所有需要拼接的构件一律要用等强拼接，上，下翼缘和腹板的拼接焊缝位置错开并避免与加劲肋重合。
腹板拼接焊缝与它平行的加劲肋至少相距200mm,腹板拼接与上，下翼缘拼接焊缝至少相距200mm.
4.4所有构件在制作过程中应力求尺寸及空洞位置的准确性，以利于现场的安装与焊接，设计中凡是未注明的焊缝均为满焊，焊缝高度6mm。
结构计算书
1、确定梁柱尺寸
柱：
hc=（1/18
1/25）H
=（1/18
1/25）×21.775×10³
=870
1200mm,
∵hc/bc=3∴bc=1200/3=400mm
梁：
hb=（1/8
1/15）L=（1/8
1/15）×7.2×10³=900
480mm
bb=（1/2.5
1/5）hb=200
100mm
∴主梁：
b×h=500×200次梁：
b×h=400×150
边柱：
b×h=1000×400中间柱：
b×h=800×400
2.荷载汇集
框架计算简图图1
2.1均布荷载
屋面：
1.308×7.2+0.89=10.3KN/m
楼面：
10.24×7.2+0.89=74.61KN/m
底层：
74.61KN/m
2.2集中荷载
屋面：
梁重6.408KN/m
楼面：
H轴：
纵梁+墙重+檩条=6.408+4.86+1.87=13.14KN/m
D轴：
纵梁+幕墙+檩条=6.408+16.32+1.87=24.6KN/m
底层：
H轴：
13.14KN/m
D轴：
24.6KN/m
2.3水平荷载作用下结构力与侧移
W0:
0.5KN/m2μs:
0.74βz:
1.0风振高度系数：
0.74
6层：
F3=0.5×1.4×1.0×0.74×3.6×3.6/5=1.34KN
6层：
F3=0.5×1.4×1.0×0.74×3.6×3.6/4=1.68KN
4层：
F3=0.5×1.4×1.0×0.74×3.6×3.6/3=2.24KN
3层：
F3=0.5×1.4×1.0×0.74×3.6×3.6/2=3.36KN
2层:
F2=0.5×1.4×1.0×0.74×3.6×3.6=6.71KN
1层:
F1=0.5×1.4×1.0×0.74×3.6×（3.6+3.775）/2=6.87KN
图2框架楼面处集中风荷载值
2.4地震荷载作用下水平结点荷载
梁柱线刚度计算
Ec=2.06×105N/mm²
2.4.1承重梁线刚度
ic=EcIx/l=2.06×105×478000×104/7200=13.67×103KN·m
2.4.2底层柱线刚度
id=EcIx/l=2.06×105×1180000×104/5600=43.4×103KN·m
2.4.3标准层柱线刚度
id=EcIx/l=2.06×105×1180000×104/4500=54×103KN·m
表12-6层D计算：
柱
D
中柱
边柱
K=
∑il
13.6×4
=0.506
13.6×2
=0.253
2ix
54×2
54×2
a=
K`
0.506
=0.253
0.253
=0.11
2+K`
2.506
2.253
D=
aiZ×R
6460KN/m
3520KN/m
h2
∑D=6460×3+3520×2=26420KN/m
表2底层D值计算：
柱
D
中柱
边柱
K=
∑il
13.6×2
=0.629
13.67
=0.314
2x
43.4
43.4
a=
0.5+K`
0.5+0.63
=0.429
0.5+0.31
=0.351
2+K`
2+0.63
2+0.31
D=
aiZ×R
7120KN/m
5820KN/m
h2
∑D=7120×3+5820×2=33000KN/m
3、力计算及组合
3.1水平地震作用下横向框架结构力计算
框架结构力计算采用D值法，其中D和∑D取自横向柱侧移刚度D值，层间剪力取自地震剪力。
具体的柱剪力和弯矩计算过程及结果见下表
横向水平地震作用下框架柱剪力和柱弯矩标准值
柱
层次
H（m）
Vi（KN）
∑Di（KN/m）
D（KN/m）
D/∑Di
Vik（KN）
K
yi
M下（KN.m）
M上（KN.m）
边柱
6
3.0
425.9
450234
2179.7
0.0484
20.61
1.256
0.36
22.26
39.57
5
3.0
784.0
450234
2179.7
0.0484
37.95
1.256
0.41
46.68
67.17
4
3.0
1082.5
450234
2179.7
0.0484
52.39
1.256
0.45
70.73
86.44
3
3.0
1321.6
450234
2179.7
0.0484
63.97
1.256
0.46
88.28
103.63
2
3.9
1519.1
332247
16459
0.0495
75.20
1.633
0.50
46.64
146.64
1
5.15
1665.0
322513
17943
0.0556
92.57
2.156
0.55
262.20
214.53
中柱
6
3.0
425.9
450234
53490
0.1188
50.60
1.916
0.39
59.20
92.60
5
3.0
784.0
450234
53490
0.1188
93.14
1.916
0.45
125.74
153.68
4
3.0
1082.5
450234
53490
0.1188
128.60
1.916
0.45
173.61
212.19
3
3.0
1321.6
450234
53490
0.1188
157.01
1.916
0.49
230.80
240.23
2
3.9
1519.1
332247
41105
0.1237
187.91
2.488
0.50
252.66
252.66
1
5.15
1665.0
322513
41276
0.1280
213.12
3.286
0.55
327.37
286.25
梁端弯矩及剪力及柱轴力的计算过程见下表。
水平地震作用下横向框架框架的弯矩图﹑梁端剪力图以及柱轴力图如图所示。
地震作用下框架梁端弯矩﹑剪力及柱轴力计算
层次
边梁A-C
梁C-E
边梁E-H
L
（m）
M左
（KN.m）
M右
（KN.m）
Vb
（KN）
L
（m）
M左
（KN.m）
M右
（KN.m）
Vb
（KN）
L
（m）
M左
（KN.m）
M右
（KN.m）
Vb
（KN）
6
6.0
39.57
70.81
18.40
3.9
21.79
23.43
11.59
6.6
69.17
39.57
16.48
5
6.0
89.43
117.52
34.49
3.9
36.16
38.88
19.24
6.6
114.80
89.43
30.94
4
6.0
133.12
162.33
49.24
3.9
49.86
53.68
26.55
6.6
158.51
133.12
44.19
3
6.0
174.36
183.78
59.69
3.9
56.45
60.78
30.06
6.6
179.45
174.36
53.61
2
6.0
234.92
280.31
85.87
3.9
86.11
92.70
45.85
6.6
273.72
234.92
77.07
1
6.0
361.17
377.84
23.17
3.9
116.07
124.96
61.80
6.6
368.95
361.17
110.62
柱轴力
层次
A轴柱（KN）
C轴柱（KN）
E轴柱（KN）
H轴柱（KN）
6
-18.40
6.81
-4.89
16.48
5
-52.89
22.06
-15.69
47.42
4
-102.13
44.75
-34.23
91.61
3
-188.00
74.38
-57.78
148.22
2
-273.87
114.40
-89.00
222.29
1
-297.04
153.04
-137.82
332.91
3.2风荷载作用下横向框架力计算
风荷载作用下仍以③抽线作为计算单元，计算框架结构的力。
具体的柱剪力和弯矩计算过程及结果见下表；梁端弯矩、剪力及柱抽力计算过程见下表。
风荷载作用下框架柱剪力和柱弯矩标准值
柱
层
次
H（m）
VI（KN）
∑DI（KN/m）
D（KN/m）
D/∑DI
Vik（KN）
K
yi
M下（KN.m）
M上（KN.m）
边
柱
6
3.0
4.3
150574
21.797
0.1448
0.62
1.256
0.36
0.67
1.19
5
3.0
8.74
150574
21.797
0.1448
1.27
1.256
0.41
1.56
2.25
4
3.0
12.9
150574
21.797
0.1448
1.87
1.256
0.45
2.52
3.09
3
3.0
17.06
150574
21.797
0.1448
2.47
1.256
0.46
3.41
4.00
2
3.9
21.84
115128
16459
0.1430
3.12
1.633
0.50
6.08
6.08
1
5.15
27.76
112168
17943
0.1600
4.44
2.156
0.55
12.58
10.29
中
柱
6
3.0
4.3
150574
53490
0.3552
1.53
1.916
0.39
1.79
2.80
5
3.0
8.74
150574
53490
0.3552
3.10
1.916
0.45
4.19
5.12
4
3.0
12.9
150574
53490
0.3552
4.58
1.916
0.45
6.18
7.56
3
3.0
17.06
150574
53490
0.3552
6.06
1.916
0.49
8.91
9.27
2
3.9
21.84
115128
41105
0.3570
7.80
2.488
0.50
15.21
15.21
1
5.15
27.76
112168
41276
0.3680
10.22
3.286
0.55
28.95
23.68
风荷载作用下框架梁端弯矩、剪力及柱抽力计算
层次
边梁A-C
梁C-E
边梁E-H
L
（m）
M左
（KN.m）
M右
（KN.m）
Vb
（KN）
L
（m）
M左
（KN.m）
M右
（KN.m）
Vb
（KN）
L
（m）
M左
（KN.m）
M右
（KN.m）
Vb
（KN）
6
6.0
1.19
2.142
0.6
3.9
0.658
0.71
0.35
6.6
2.09
1.19
0.50
5
6.0
2.92
3.92
1.14
3.9
1.20
1.30
0.64
6.6
3.82
2.92
1.02
4
6.0
4.65
5.78
1.74
3.9
1.78
1.91
0.95
6.6
5.65
4.65
1.56
3
6.0
6.52
7.09
2.27
3.9
2.18
2.35
1.16
6.6
6.92
6.52
2.04
2
6.0
9.49
11.64
3.52
3.9
3.57
3.85
1.90
6.6
11.36
9.49
3.16
1
6.0
16.37
18.12
5.75
3.9
5.56
5.99
2.96
6.6
17.69
16.37
5.16
柱轴力
层次
A轴柱（KN）
C轴柱（KN）
E轴柱（KN）
H轴柱（KN）
6
-0.86
0.25
-0.15
0.50
5
-2.00
0.75
-0.53
1.52
4
-3.74
1.54
-1.41
3.08
3
-6.01
2.65
-2.67
5.12
2
-9.53
4.27
-4.87
8.28
1
-15.28
7.06
-7.07
13.44
风荷载作用下横向框架的弯矩图、梁端剪力图以及柱轴力如图所示。
恒荷载布置图
恒荷载作用下弯矩图
恒荷载作用下剪力图
3.3横向框架力计算
竖向荷载作用下框架的力采用弯矩分配法计算。
由于该框架结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。
梁端和柱端弯矩计算后，梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力和梁端弯矩引起的剪力相叠加而得到；柱轴力可由梁端剪力和节点集中荷载叠加得到。
1将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，其计算结果见表。
框架梁固端弯矩计算
边跨A-C
中间跨C-E
边跨E-H
均布荷载（KN/m）
L（m）
M=ql2/12（KN.m）
均布荷载（KN/m）
L（m）
M=ql2/12（KN.m）
均布荷载（KN/m）
L（m）
M=ql2/12（KN.m）
21.38
6
64.14
19.57
3.9
24.8
21.38
6.6
77.61
16.39
6
49.17
14.64
3.9
18.56
16.39
6.6
59.50
14.97
6
44.91
12.60
3.9
15.97
14.97
6.6
54.34
1.8
6
5.40
1.80
3.9
2.28
1.80
6.6
6.53
7.2
6
21.60
7.2
3.9
9.13
7.20
6.6
26.14
12.6
6
37.80
12.6
3.9
15.97
12.6
6.6
45.74
2在AC跨上，梁L-1重量为8.5KN，则作用于AC跨上的集中力大小为G×1/4=2.13KN。
又3-4层的厨房为现浇板，所以其荷载形式为三角形，其值为1.2×3.9=4.68KN/m，3-6层为梯形荷载，具体形式及数字见图10.
3分配系数计算
比如边柱A顶层节点的分配系数为：
下柱
梁
其他节点的分配系数见图3.12和图3.14。
4传递系数：
远端固定，传递系数为1/2，远端滑动铰支，传递系数为-1。
5弯矩分配计算
恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图，框架的弯矩图见图；活荷载作用下，框架的弯矩计算见图，框架的弯矩图见图。
在竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性力重分布，取弯矩调幅系数为0.8。
6弯矩分配计算
恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见图12，框架的弯矩图见图13；活荷载作用下，框架的弯矩计算见图14，框架的弯矩图见图15。
在竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性力重分布，取弯矩调幅系数为0.8。
调幅后，恒荷载及活荷载弯矩图见图3.13和图3.15中括号数值。
⑦端剪力及柱轴力计算
梁端剪力：
V=Vq+Vm
式中Vq—梁上均布荷载引起的剪力，Vq=1/2ql；
Vm—梁端弯矩引起的剪力，Vm=（M左-M右）/2。
柱轴力：
N=V+P
式中V—梁端剪力；
P—节点集中力及柱重。
恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力
层次
荷载引起的剪力
弯矩引起的剪力
总剪力
边跨AC
中间跨
边跨EH
边跨AC
中间跨
边跨EH
边跨AC
中间跨CE
边跨EH
Vq左=Vq右
Vq左=Vq右
Vq左=Vq右
Vm左=-Vm右
Vm左=Vm右
Vm左=-Vm右
V左
V右
V左
V右
V左
V右
6
64.14
38.16
70.55
-2.98
-0.46
2.93
61.16
67.12
37.7
38.62
73.48
67.62
（-2.39）
（-0.37）
（2.34）
61.75
66.53
37.79
38.53
72.89
68.21
5
49.17
28.55
54.09
-1.01
-0.13
0.95
48.16
50.18
28.42
28.68
55.04
53.14
（-0.81）
（-0.11）
（0.76）
48.36
49.98
28.44
28.66
54.85
53.33
4
49.17
28.55
54.09
-1.24
-0.17
1.18
47.93
50.41
28.38
28.72
55.27
52.91
（-0.99）
（-0.14）
（0.94）
48.18
50.16
28.41
28.69
55.03
53.15
3
49.17
28.55
54.09
-1.27
-0.17
0.30
47.9
50.44
28.38
28.72
54.39
53.79
（-1.02）
（-0.14）
（0.24）
48.15
50.19
28.41
28.69
54.33
53.85
2
49.17
28.55
54.09
-1.41
-0.19
1.36
47.76
50.58
28.36
28.74
55.45
52.73
（-1.13）
（-1.15）
（1.09）
48.04
50.30
28.40
28.7
55.18
53.00
1
44.91
24.57
59.40
-1.59
-0.25
1.56
43.32
46.50
24.32
24.82
50.96
47.84
（-1.27）
（-0.20）
（1.25）
43.64
46.18
19.46
24.77
50.65
48.15
层
次
边柱A
C轴柱
E轴柱
边柱H
N顶
N底
N顶
N底
N顶
N底
N顶
N底
6
61.75
79.76
104.91
126.78
122.10
133.97
72.89
90.90
5
180.10
198.11
225.43
247.30
232.36
254.23
197.73
215.74
4
274.51
192.52
346.15
368.02
352.89
374.76
298.99
317.00
3
368.89
386.90
466.90
488.77
472.54
494.41
399.55
417.56
2
463.16
486.57
587.78
616.21
593.27
621.70
500.96
518.97
1
564.91
595.82
696.17
733.71
706.62
744.16
609.72
627.73
活荷载作用下梁端简力及柱轴力（KN）
层次
荷载引起的剪力
弯矩引起的剪力
总剪力
边跨AC
中间跨
边跨EH
边跨AC
中间跨
边跨EH
边跨AC
中间跨CE
边跨EH
Vq左=Vq右
Vq左=Vq右
Vq左=Vq右
Vm左=-Vm右
Vm左=Vm右
Vm左=-Vm右
V左
V右
V左
V右
V左
V右
6
5.40
3.51
5.94
-0.13
-0.02
0.13
5.27
5.53
3.49
3.53
6.07
5.81
（-0.11）
（-0.01）
（0.10）
5.29
5.51
3.48
3.52
6.04
5.84
5
21.60
14.04
23.76
-1.63
-0.08
0.60
20.97
22.23
13.96
14.12
24.36
23.16
（-0.51）
（-0.07）
（0.48）
21.09
22.11
13.97
14.11
24.24
22.28
4
21.60
14.04
23.76
-0.57
-0.07
0.54
21.03
22.17
13.97
14.11
24.30
23.22
（-0.46）
（-0.06）
（0.42）
21.14
22.06
13.98
14.10
24.18
23.34
3
21.60
14.04
23.76
-0.56
-0.07
0.53
21.04
22.16
13.97
14.11
24.29
23.23
（-0.45）
（-0.06）
（0.43）
21.15
22.05
13.98
14.10
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