混凝土框架结构课程设计.docx

1、混凝土框架结构课程设计钢筋混凝土课程设计三钢筋混凝土多层框架结构设计1. 设计资料（1）基本资料南方某高校拟建一四层教学楼，采用整体式钢筋混凝土框架结构，现浇双向板肋梁楼盖，楼板厚均按100设计，屋面板按120设计。建筑总高19.0m，每层层高3.9m，室内外高差0.45m。基础顶面标高定位1.0m。抗震设防烈度为7度，类场地土，特征周期分区为第三组。基本风压w0=0.35kN/，地面粗糙度为B类。基本雪压s0=0.25 kN/。活荷载：内走道及卫生间：2.5 kN/，其余房间：2.0 kN/。楼梯间荷载：10 kN/（恒+活），一般取恒荷载为7.5 kN/，活荷载为2.5 kN/。上人屋面活

2、荷载：2.0 kN/；不上人屋面活荷载:0.5 kN/。（2）建筑构造 楼面面层做法：水磨石楼面（0.76 kN/）； 顶棚抹灰：20厚混合砂浆刷乳胶漆（=17 kN/）； 内墙做法：190厚小型空心砌块（2.28 kN/）； 外墙做法：249厚小型空心砌块（2.88 kN/）； 内外墙装修一律采用20厚混合砂浆找平后刷外墙漆。（3）材料选用 混凝土：底层采用C30；二层以上采用C30。 钢筋：梁、柱中受力纵筋均采用HRB335，箍筋及构造钢筋采用HPB235。2. 结构布置及计算简图（1）抗震等级确定：框架结构，高度H=19m4。 中间跨： hb=l0/8=3000/8=375，取hb=40

3、0，bb=hb/2=400/2=200，取bb=250，l0/h0=3000/400=7.54。 次梁： hb=l0/12=6000/12=500，取hb=450，bb=hb/2=450/2=225，取bb=250，l0/hb=6000/450=13.34。 纵向框架梁截面尺寸 主梁600mm250mm 次梁hb=l0/10=3600/10=360，取hb=400，bb=hb/2=400/2=200，l0/hb=3600/400=94。 框架柱截面尺寸确定 底层：bc=H/12=4900/12=408，取bc=hc=450 其他层：Hi/12=3900/12=325，取bc=hc=450。（3

4、）计算简图如下所示 3.重力荷载计算（1）恒荷载标准值计算： 屋面：卷材防水屋面 2.23 kN/ 结构层 0.1225=3 kN/ 抹灰层 0.0217=0.34 kN/ 合计 5.57 kN/各层楼面：水磨石地面 0.76 kN/ 结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5 kN/ 抹灰层：20厚混合砂浆刷乳胶漆 0.0217=0.34 kN/ 合计 3.6 kN/标准层梁自重（顶层）：bh=600250：自重 250.25（0.60.1）=3.13 kN/m 抹灰 0.02（0.60.1）172=0.34 kN/m 合计 3.47 kN/m（3.33 kN/m） bh=4002

5、00：自重 250.2（0.40.1）=1.5 kN/m 抹灰 0.020.40.1）172=0.2 kN/m 合计 1.7 kN/m(1.59 kN/m) bh=450200：自重 250.2（0.450.1）=1.75 kN/m 抹灰 0.02（0.450.1）172=0.24 kN/m 合计 1.99 kN/m(1.87 kN/m) bh=600250：自重 250.25（0.60.1）=3.13 kN/m 抹灰 0.02（0.60.1）172=0.34kN/m 合计 3.47kN/m(3.33 kN/m) bh=400250: 自重 250.25（0.40.1）=1.88KN/m 抹灰

6、 0.020.40.1）172=0.2 kN/m 合计 2.08KN/m(1.94 kN/m)基础梁：bh=450250: 自重 250.250.45=2.81 kN/m柱自重：bh=450450：自重 250.450.45=5.06 kN/m 抹灰 0.020.45174=0.61 kN/m 合计 5.67 kN/m外墙自重：墙体：240厚小型空心砌块 2.88 kN/ 混合砂浆刷外墙漆 0.02172=0.68 kN/ 合计 3.56 kN/内墙自重：墙体：190厚小型空心砌块 2.28 kN/ 混合砂浆刷外墙漆 0.02172=0.68 kN/ 合计 2.96 kN/女儿墙：墙体 0.9

7、0.2418=3.89 kN/m 抹灰 0.021720.9=0.41 kN/m窗： 0.4 kN/（2）活荷载标准值计算 屋面：不上人屋面： 0.5 kN/ 楼面：内走道及卫生间： 2.5 kN/ 其余房间： 2.0 kN/ 楼梯间： 恒+活=7.5+2.5=10 kN/雪荷载： 0.25 kN/（3）各层重力荷载代表值计算G =屋面板重+顶层梁重+女儿墙重+0.5(标准层墙重+标准层柱重)+雪活载=5.573615+（3.33362+1.597.21.87154+3.33614+1.9437）+396.58+20.340.9(36+15) 2+0.5 23.85102+0.34(3.93.

8、6-202.42) 0.3423.9120.342+2320.11+3.9360.3422+5106.7+3.9120.3425+2.8121+5.673.928+0.50.253615=5801.94kNG =G =楼板重+标准层梁重+标准层墙重+标准层柱重)+楼面活活载=3.63615+(33.47362+1.77.2+1.99154+3.4764+2.0837）+0.523.85102+0.34(3.93.6-202.42) 0.342+3.9120.342+2320.11+3.9360.3422+5106.7+3.9120.3425+2.8121+5.673.928+0.52.5（33

9、6+10.86）+23.6617=6330.38kNG =楼板重+标准层梁重+0.5(标准层和底层墙重+标准层和底层柱重)+0.5*基础梁重+楼面活活载=3.63615+（3.47362+1.77.2+1.99154+3.4764+2.0837）+0.52548.3834.21102+0.34（4.93.6202.42）+195.09+169.34+(4.9122.42) 0.342+4.9120.342+2402.19+4.9360.3422+5134.06+4.9120.3425+2.2821+5.674.92.8+5.673.928 +0.52.81（436+715）+0.52.5（33

10、6+10.86）+23.6617=6735.50kN4. 框架侧移刚度计算（1）框架梁线刚度计算截面hb跨度L矩形截面惯性矩 I0边框架梁中框架梁Ib=1.5I0ib=EIb/LIb=2I0Ib=EIb/L0.60.256.04.56.75334009.0450000.40.253.01.332.00200002.6626600（2）框架柱线刚度计算截面bchc层高h截面惯性矩lc线刚度ic=EIc/h4504504.93.42209004504503.93.4226300（3）柱侧移刚度计算中框架梁24层D值计算K=ib/2ic=k/(2+k)D=12ic/h2A,F轴柱245000/(22

11、6300)=1.710.4619566B,C轴柱2(45000+26600)/(226300)=2.72 0.576 11952D=2(9566+11952)=43036 中框架梁底层D值计算K=ib/ic=（0.5+k）/(2+k)D=12ic/h2A,F轴柱45000/20900=2.150.6396675B,C轴柱 (45000+26600)/20900 =3.43 0.724 7563D=2（6675+7563）=28476 边框架梁24层D值计算K=ib/2ic=k/(2+k)D=12ic/h2A,F轴柱233400/(226300)=1.270.3888051B,C轴柱2(3340

12、0+20000)/(226300)=2.03 0.504 10458D=2(8051+10458)=37018 边框架梁底层D值计算K=ib/ic=（0.5+k）/(2+k)D=12ic/h2A,F轴柱33400/20900=1.60.5836090B,C轴柱 (33400+20000)/20900 =2.56 0.671 7009各层层间侧移刚度计算表层次1234D2247762892162892162892165. 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算（1）结构顶点假想位移计算层次GiGiD层间侧移Gi/Di45801.945801.942892160.02010.13736330.

13、3812132.322892160.04190.116926330.3818462.702892160.06380.07516735.525198.202247760.01120.0112基本周期为：T=1.7t=1.70.7=0.44s（2）水平地震作用及楼层地震剪力计算设防烈度7度，类场地，设计地震分组为第三组，max=0.08，Tg=0.45sTgT5Tg =max=0.08T 1.4Tg=1.40.45=0.63，不考虑附加顶部集中力。结构总水平地震作用效应标准值为：Fek=Geq=0.85Gi=0.080.8525198.2=1713.48kNFi=Fek多遇地震下楼层剪力和楼层弹性

14、位移计算：层次hiHiGiFiViDiii/hi43.916.65801.94621.99621.992892160.002151/1800/H1/55033.912.76330.38519.181141.172892160.003951/100023.98.86330.38359.831501.02892160.005191/75014.94.96735.5212.471713.472247760.007621/650层间最大位移为：1/6501/550，满足要求。（3）水平地震作用下框架内力计算 各层柱端弯矩及剪力计算 层次hiViDi边柱DijVijyMij上端弯矩Mij下端弯矩43.9

15、621.99289216956620.571.742.2534.9733.91141.17289216956637.741.7680.7666.4223.91501.0289216956649.651.9596.8296.8214.91713.47224776667550.882.70111.94137.38续表中柱DijVijyMij上端弯矩Mij下端弯矩1195225.71.7655.045.231195247.161.994.3289.61195262.031,95120.96120.96756357.652.7126.83155.66注：Vij=Vij Mij=Vijyihi（上端弯矩

16、） 各层梁端弯矩计算层次边跨梁中跨梁Mi右Mi左Mi右445.2534.5920.413115.7387.7751.782163.24132.4378.131208.76115.8491.95 各层梁端剪力计算层次边跨Vb中跨Vb411.0915.12328.2638.36241.0757.84145.0868.11注：Vb=（Mb左+Mb右）/l 各柱轴力计算层次边柱中柱411.095.97339.3510.1280.4216.771125.523.03注：各柱轴力为相应层及以上层梁端剪力代数和。弯矩图、剪力图、轴力图分别如下：6. 横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算（1）风荷载标准值

17、计算B=7.2m 0=0.35kN/ k=zsz0（hi+hi）B/2zzzshihjk16.051.161.01.33.91.810.8312.151.061.01.33.93.913.548.251.01.01.33.93.912.774.351.01.01.34.353.913.51（2）风荷载作用下各层柱端剪力和弯矩计算层次hiViDi边柱DijVijyMij上端弯矩Mij下端弯矩43.910.834303695662.411.75.34.133.924.374303695665.421.7611.69.5423.937.154303695668.261.9516.1116.1114.

18、950.6628476667511.882.732.0842.25续表中柱DijVijyMij上端弯矩Mij下端弯矩119523.011.766.445.3119526.771.913.5412.861195210.321.9520.1320.13756313.462.729.6136.34（4）风荷载作用下各层梁端弯矩计算层次边跨梁中跨梁Mi右Mi左Mi右45.304.052.39315.711.856.99225.6520.7712.24142.2531.2818.46（5）风荷载作用下各层梁端剪力计算层次边跨Vb中跨Vb41.562.5134.595.1827.739.07112.251

19、3.67（6）风荷载作用下各柱轴力计算层次边柱中柱41.560.9536.151.54213.882.88126.134.3（7）弯矩图、剪力图、轴力图分别如下：7.竖向荷载作用下框架结构内力计算（1）荷载计算=1-20.252+0.253=0.891 边跨：屋面板传荷载： 恒载： 5.573.6=17.23 kN/m 活载： 0.53.6=1.55 kN/m梁自重： 3.33 kN/m 楼面板传荷载： 恒载： 3.63.6=11.54 kN/m 活载： 2.03.6=6.41kN/m梁自重： 3.47 kN/m 框架梁均布荷载： 屋面梁： 恒载=梁自重板传荷载=3.3317.23=20.56

20、 kN/m 活载=板传荷载=1.55kN/m 楼面梁： 恒载=梁自重墙自重板传荷载=3.4711.54+3.3（2.28+0.342）=24.94 kN/m 活载=板传荷载=6.41kN/m 中跨：屋面板传荷载： 恒载：5.573=10.44kN/m 活载：0.53=0.94 kN/m梁自重：1.95 kN/m楼面板传荷载： 恒载：3.63=6.75kN/m 活载：2.53=4.69 kN/m梁自重：2.08 kN/m 框架梁均布荷载： 屋面梁： 恒载=梁自重板传荷载=1.9410.44=12.38 kN/m 活载=板传荷载=0.94 kN/m 楼面梁： 恒载=梁自重板传荷载=2.086.75

21、=8.84 kN/m 活载=板传荷载=4.69kN/m（2）边柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=女儿墙梁自重板传荷载=4.57.20.51.876+3.33（7.20.45）5.571.83.62+5.571.80.8916=159.39kN顶层柱活载=板传活载=0.51.80.89160.51.83.625/8=8.86kN标准层柱恒载=墙自重梁自重板传荷载=3.3(2.88+0.342)7.2-2.42.42.88+0.952.40.51.996+3.47(7.2-0.45)+5/83.61.83.62+3.61.80.8916=166.93kN标准层柱活载=板传活载=21.80.891621

22、.83.625/8=35.44 kN（3）中柱纵向集中荷载计算顶层柱恒载=梁自重板传荷载=3.33（7.20.45）0.51.879+5.571.50.8913.62+5.571.80.8916+5/81.535.57+5/81.83.65.572=198.89kN顶层柱活载=板传活载=0.51.50.8913.620.51.80.89160.55/81.53+0.55/81.83.62=15.08 kN标准层柱恒载=梁自重墙自重板传荷载=3.47（7.20.45）0.51.9993.61.50.8913.62+3.61.80.89163.61.535/83.65/81.83.623.32.9

23、67.2 =214.83 kN标准层柱活载=板传活载=2.51.50.8913.62+21.80.8916+2.55/81.5325/81.83.62=66.55 kN竖向荷载作用下荷载分布图如下：（4）内力计算 梁柱相对线刚度计算层次边跨中跨边柱梁中柱梁40.5810.580.5930.5810.580.5920.5810.580.5910.4610.460.59竖向恒载：上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.367 0.633 0.532 0.308 0.16 15.94 -61.68 61.68 -19.89-9.29 16.79 28.95 -17.29-10.01 -5.2 7.76-8.

24、6514.48-5.460.33 0.56-4.80 -2.78-1.4424.88 -40.82 54.07 -18.25 -15.93 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.269 0.2690.462 0.4060.236 0.236 0.122 16.69-74.3474.34 -21.48 -6.63 15.51 15.5126.63 -18.77 -10.91-10.91 -5.64 8.40 7.76 -9.39 13.32 -5.01 -5.46 -1.82-1.82 -3.13 -1.16-0.67 -0.67 -0.35 22.09 21.45 -60.2367.73 -16.59 -17.04-12.62 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.269 0.269 0.462 0.4060.236 0.236 0.12216.69 -74.3474.34 -21.48 -6.6315.5115.5126.63 -18.77