钢筋混凝土多层框架结构课程设计计算书.docx

一、设计资料1、建设地点：南方某城市郊区2、工程名称：某综合楼（底层为食堂，以上为宿舍）3、基本风压：O.5kNm24、地面粗糙类型：B类5、极端最高温度+38,极端最低温度+56、地质条件：地基承载力的标准值为220KPa,不考虑地下水的作用7、最大降雨量为：11Omm/小时8、该地区抗震设防烈度为6度9、建筑物安全等级II级10、室内外高差0.45OiTb基础顶面到一层地面距离0.600m。11楼面和屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构，板厚、梁高、柱截面自定；12、屋面采用柔性防水，屋面恒荷载标准值（不包括现浇钢筋混凝土肋形楼盖自重）为L9KN11屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.OKN/m2；楼面恒荷载标准值（不包括现浇钢筋混凝土肋形楼盖自重）为LOKN/in?。楼面活荷载标准值为2.0KNm2o墙体采用灰砂砖，重度Y=18KNm3,外墙贴瓷砖,墙面重4.5KN/耐，内墙（180）面采用水泥粉刷,墙面重4.04KNm2;内墙（120）面采用水泥粉刷,墙面重2.96KNm2;铝合金玻璃窗重O.45KNk°木门重O.2KNm13、材料选用:混凝土：采用C35(fc=16.7Nmm2,ft=l.57Nmm2)0钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400（fy=360Nm11,其余采用股8300（£尸270*加2）。§H 800H 20088 火Oo-Z、00&OO-Z 'Oodooor Oo-Z 、00%剖面图二、结构布置及结构选型结构平面布置如图1。462006600660066006600660066006600图1.结构平面布置图1、结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。2、屋面结构：屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构，板厚80。3、楼面结构：楼面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构，板厚80。三、框架计算简图及两柱线刚度1、确定框架计算简图框架的计算单元如图1所示，取轴上的一幅框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与框架柱刚接。由于各层柱尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面标高为-0.600m,二层楼面标高为4.000m,故底层柱高为4.60mo其余各层柱高均为3.60m。由此可绘出框架计算简图，如图2。14.800图2.计算简图2、框架梁柱的线刚度计算对于中框架梁取1=21。AB跨梁E115XIO7x2x-xOJ5x(LS51El124tjbg.=三=330×1OkNmI6£BC跨梁_3.15XIO7X2XX025XO./<124f=536×10kNm2I8.4A、C轴底层柱_115XlJX工X0.4S×0s'El124I999=-=234×10kNwA、C轴2、3、4层柱E3.15XlO7x-x0.45x0.45sBlU4L1=ZWX10kNmxr4三三I3,6B轴底层柱E 115×10 X-x0.50 X 0.50u157 XlO所网B轴2、3、4层柱7 IjE 115×10 XX 0.50 X 0.50H 12kF一456 × 10 kNm另以则其余各杆件的相对线刚度如图2所示，作为计算各节文 4. TT点杆端弯矩分配系数的依据。四、荷载计算1、恒载标准值计算(1)屋面屋面自重0.06x2S + L9=3.%X/«楼面楼面自重0.08 × 25 ÷ LO = 40kNm 梁 70OnIm X 250mm梁自重(0.70 - 0.08)×25×2S = 37SkNm梁侧抹灰合计(0.70 - 0.08)X OOl5 x 17x2 = 3XttJfm4.191.Vm(4)梁550InmX250mm梁自重(L55-0.08)×25×2S=2938kXm梁侧抹灰55-0.08)×0.015×17×2=040kXm合计3.178N,m(5)梁50OnHnX25Omni梁自重(L50-0.08)*(L25X23=Z62SkNm梁侧抹灰合计(0.50-0.08)×0X)15X17x2=<L214Xm2,839kNm(6)梁IeBBUX25m梁自重(a45-0.08)×a25×2S=2313kMm梁侧抹灰合计(<L45-a08)X0015×17x2=0.189kX/m2502EN，m基础梁5(KhnnI×250mm梁自重0.50X0.25X2S=112SJcXm(8)A、C轴柱柱自重0.45×0.45X25=5J)63kNm柱面抹灰合计0.4S×Om5×17x3=O344Fm5,.407JV,m(9)B轴柱柱自重0.S0×0.S0x2S=e2SkNm柱面抹灰合计0.50×04)15×17X3=0383k"6,633kNm墙自重0.9×Q.18x18=2.916fcAf/m外墙贴瓷砖铝合金玻璃窗合计0.45WV/m7.866kW；'>n（11）外纵堵（底层）墙自重(4.6-2.1-a55-M；1×0.18×18=5J22kX外墙贴瓷砖铝合金玻璃窗45Zm合计0.45JVf.m9.972kNfm（内纵堵（标准层）墙自重(3-5>X0.18×18=10.04¾Xm水泥粉刷木门4.04WV/m合计Q.2kNm14J284kFm（13）内纵墙（底层）墙自重(4.6-05-0.4；×0.18x18=U.9BBkN水泥粉刷木门4.04WV/m合计Q.2kNm16J228kfm（14）内隔墙（标准层）墙自重(3.6-"45)×0.18×18=10.20V水泥粉刷合计4.04fc!Vm14J246Jm(15)内隔墙(底层)墙自重(4.6-0.45-0.4； × i8 × 18 = 12.15fcVm水泥粉刷合计4Q4kNm16.19m(16)女儿墙墙自重L3 × Cklfixia= 4.212JcMm外墙贴瓷砖压顶4Skm合计0>12 × 0.18 x2S = 04AdYm9.252k-N-l'm2、活荷载标准值计算屋面活荷载标准值为2,QkNm楼面活荷载标准值为2kNm3、竖向荷载下框架受荷总图荷载的荷载传递方式如图3所示。图3.板传荷载不意图（1） AB轴间框架梁恒载梁自重（线荷载）1178三m屋面板传荷（梯形荷载最大值）19×L65×2127id4n楼面板传荷（梯形荷载最大值）IOx1.65x2=9.9kN/m墙重（线荷载）14.246kfm活载屋面板传荷（梯形荷载最大值）2<0×L65×2=a6kNm楼面板传荷（梯形荷载最大值）24)×L65×2a6kNm（2） BC轴间框架梁恒载梁自重（线荷载）4.191kWm屋面板传荷（梯形荷载最大值）19×L6Sx2=12J7JVm屋面板传荷（三角形荷载最大值）3.9×0.9×27MkNfm次梁传荷（集中荷载）由屋面板传来3.9K20.914=Bl,565kN由梁传来29.245梆合计IlOMkN楼面板传荷（梯形荷载最大值）IOx1.65x2=9.9AdV/M楼面板传荷（三角形荷载最大值）3.0×9×2=5.4JUV/m墙重（线荷载）14.246Nm次梁传荷（集中荷载）由楼面板传来3.0×20,914=62J42kN由梁传来29.245WV合计233273kNW.286kN由墙传来活载屋面板传荷（梯形荷载最大值）ZO)(L65x2=a&dV/m屋面板传荷（三角形荷载最大值）2A×M23MIm次梁传荷（集中荷载）由屋面板传来浏×20.914=4L82M楼面板传荷（梯形荷载最大值）2×L6526.6kNm楼面板传荷（三角形荷载最大值）2J0xQ.9x2=lMV/m次梁传荷（集中荷载）由楼面板传来2J>×20.914=41.828（3） A轴柱纵向集中荷载计算恒载顶层柱荷载女儿墙传荷9.2S2X6.6=61.063AF屋面板传荷3.9×14.974=5&399kN梁传荷合计29.232kN148.694T标准层柱荷载楼面板传荷10×14.974=44.922HV梁传荷2923ZkN墙传荷合计98927WV173.08IfcV基础顶面荷载底层外纵墙自重9972X值6-045,：=6132BkN基础梁自重合计3.125×(6.6-0.45?三=19219kN80.547W活载顶层柱荷载屋面板传荷ZA×14.974=29.948W标准层柱荷载楼面板传荷2X14.974=2948*N(4)B轴柱纵向集中荷载计算恒载顶层柱荷载屋面板传荷19×20.914=81.565IV梁传荷合计10.508XN92.164f标准层柱荷载楼面板传荷3.0×20.914=62J42JUV梁传荷墙传荷IOJbakN合计141.2863214.536WV基础顶面荷载内纵墙自重16.228×<6.6-0.45?=99M2kN基础梁自重3.125×<6.6-0.45?=l9219kN合计119.021,V活载顶层柱荷载屋面板传荷2.0×20.914=41.828标准层柱荷载楼面板传荷2JX20.9144L828W(5) C轴柱纵向集中荷载计算C轴柱纵向集中荷载计算结果与A轴柱相同。A轴和C轴柱的纵向集中荷载为偏心荷载，偏心距为O.135m。计算A、B、C轴柱自重A、C轴柱标准层5.407X16=19,465kN底层5.407×4.6=24.872kNB轴柱标准层6.633X16=2X879kN底层6.633×4.6=3512kN框架在竖向荷载作用下的受荷情况如图4图5所示。图5.框架竖向受荷总图（活载作用）4、风荷载计算为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载代替。集中风荷载标准值的计算公式为集中风荷载标准值计算离地高度z/m风振系数R风荷载体型系数风压高度变化系数基本风压7(kNm2)风荷载作用高度H/m迎风面宽度B/m%/kN4.451.01.31.00.54.0256.617.2678.051.01.31.00.53.66.615.44411.651.01.31.050.53.66.616.21615.251.01.31.150.52.456.612.0875、风荷载作用下的位移验算24层D值计算构件名称(kNm)I=t-=二2+1D"卡/3加)A轴柱2J9×142X3.30XlO4=1.132×2.99XIO40.3619526B轴柱456×IO42×(3.30×104+536×104)=2.952×4.56×IO40.59615728C轴柱2J0×li2x5.36×104=1322×2.99×IO40.47612561底层D值计算构件名称tr(kNm)0.5+(优-2+1D=rif(kNm)A轴柱234XlO42x3.30XlO4=2M234×IO40.6938767B轴柱357x1/2×(33QxlJ.536xlb三7543,7x10，0.84310658C轴柱234XIO42×536×IO4=¾56234XlO40.7719755ZD=29180kNm风荷载作用下框架侧移计算层次WjkNVkND(kNm)二加匕h117.26761.014291800.002112190215.44443.747378150.00123000316.21628.3033781S0.000715143412.08712.08737B1S0.0003112000u=u.=0.0043m侧移验算:层间侧移最大值看蠢（满足要求）五、内力计算为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：恒载作用活荷载最不利布置活荷载最不利布置（4）活荷载同时作用于所有框架风荷载作用（从左向右，或从右向左）对于Q）（2）（4）,框架在竖向荷载作用下，采用迭代法计算。对于（5）,框架在水平荷载作用下，采用D值法计算。在内力分析前，计算节点各杆的弯矩分配系数以及在竖向荷载作用下各杆端的固端弯矩。1、恒荷载标准值作用下的内力计算由前面求得的相对线刚度可根据下式求得节点各杆端的弯矩分配系数*,1ik%F根据实际荷载计算梁的固端弯矩并进行迭代计算，如附图1、附图2所示。最后通过结构力学取脱离体的方法，求得框架在恒荷载标准值作用下的弯矩图、剪力图、轴力图如附图9、附图10、附图11所示。2、活荷载标准值作用下的内力计算由前面求得的相对线刚度可根据下式求得节点各杆端的弯矩分配系数根据实际荷载计算梁的固端弯矩并进行迭代计算，如附图3、附图4、附图5、附图6、附图7、附图8。最后通过结构力学取脱离体的方法，求得活荷载最不利布置、活荷载最不利布置及活荷载同时作用于所有框架时的弯矩图、剪力图、轴力图，如附图12、附图13、附图14、附图15、附图16、附图17、附图18、附图19、附图20所示。3、风荷载标准值作用下的内力计算框架在风荷载(从左向右吹)作用下的内力用D值法进行计算，其步骤如下:(1)求各柱反弯点处的剪力值求各柱反弯点高度求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩(4)求各柱的轴力和梁剪力计算结果如下：A轴框架柱反弯点位置层号h/mCYoi丫2Y3Yh/mh-h/m43.601.130.360.000.000.000.361.282.3233.601.130.450.000.000.000.451.621.9823.601.130.460.000.000.000.461.641.9614.602.890.550.000.0040.000.552.512.09B轴框架柱反弯点位置层号h/mtY12Y3Yh/mh-h/m43.602.950.450.000.000.000.451.611.9933.602.950.500.000.000.000.501.791.8123.602.950.500.000.000.000.501.801.8014.607.540.550.000.000.000.552.532.07C轴框架柱反弯点位置层号h/mi0Y12Y3Yh/mh-h/m43.601.820.360.000.000.000.361.312.2933.601.820.450.000.000.000.451.621.9823.601.820.460.000.000.000.461.671.9314.604.560.550.000.000.000.552.532.07风荷载作用下A轴框架柱的剪力和柱端弯矩层号V/kNED/(kNm)D/(kNm)DD反弯点处剪力/kNYh/mh-h/in柱底弯矩/kNm柱顶弯矩/kNm412.093781595260.253.041.282.323.917.05328.303781595260.257.131.621.9811.5514.12243.753781595260.2511.021.641.9618.Il21.56161.012918087670.3018.332.512.0946.0138.31风荷载作用卜B轴框架柱的剪力和柱端弯矩层号V/kND(kNm)D/(kN/m)DD反弯点处剪力/kNh/mh-h/m柱底弯矩/kNm柱顶弯矩/kNm412.0937815157280.425.031.611.998.1010.00328.3037815157280.4211.771.791.8121.0821.30243.7537815157280.4218.201.801.8032.7532.75161.0129180106580.3722.292.532.0756.3846.13风荷载作用下C轴框架柱的剪力和柱端弯矩层号V/kND(kNm)D/(kN/m)DD反弯点处剪力/kNh/mh-h/m柱底弯矩/kNin柱顶弯矩/kNm412.0937815125610.334.011.312.295.269.19328.3037815125610.339.401.621.9815.2318.61243.7537815125610.3314.531.671.9324.2728.04161.012918097550.3320.402.532.0751.6142.22最后，风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力的计算结果及弯矩图、剪力图、轴力图如附图21、附图22、附图23所示。六、内力组合各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，在内力组合之前对竖向荷载作用下的梁端负弯矩进行调幅，调幅系数取0.85。梁端负弯矩减小后，相应的梁跨中正弯矩增大，为此，梁跨中弯矩调幅系数取1.2。构件控制界面的内力值取自支座边缘处，为此，进行组合前，计算梁端控制界面（支座边缘）的弯矩值，但剪力值仍取支座中心截面处的剪力值。柱上端控制截面在上层梁底，柱下端控制截面在下层的梁顶。为了简化计算，取轴线处算得的柱端内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略微多一点。分别考虑恒荷载和活荷载由可变荷载效应控制的组合和永久荷载效应控制的组合，并比较两种组合的内力，取最不利者。1、梁内力组合表AB梁内力组合表（永久荷载效应控制）层号截面位置内力组合内力组合值恒载活载活载活载满布左风右风支座最大负弯矩跨中最大正弯矩最大剪力4A端M-26.503.53-8.47-8.18-8.658.65-43.35A端V-42.30-6.08-35.90-15.692.31-2.31-84.05跨中M35.0713.0216.0855.44跨中VB端M-123.04-31.98-22.81-53.714.82-4.82-201.89B端V72.016.0825.0930.04-2.312.31116.273A端M-44.18-13.622.79-12.82-22.0222.02-75.90A端V-83.97-30.52-4.69-17.364.90-4.90-123.71跨中M64.2236.9621.37105.05跨中VB端M-218.99-20.01-24.61-44.166.58-6.58-285.09B端V137.4330.464.6928.38-4.904.90184.842A端M-47.343.58-14.03-12.49-40.3140.31-90.10A端V-85.32-4.89-29.55-18.077.97-7.97-126.86跨中M67.7038.8816.83106.70跨中VB端M-218.75-24.97-21.47-44.866.23-6.23-286.39B端V136.094.8931.4327.66-7.977.97185.661A端M-38.96-13.845.23-10.62-68.6468.64-97.27(5.89)A端V-82.49-29.97-5.25-17.4413.05-13.05-127.18跨中M54.0634.1515.1788.59跨中VB端M-231.35-23.57-25.45-48.257.59-7.59-304.00B端V138.9231.015.2528.29-13.0513.05191.93注：1、恒载为1.35M和1.35V；2、活载、活教满布和左风、右风为L4M和1.4V；3、梁端M值取自支座边缘，V值取自支座中心截面；4、表中弯矩的单位为kNm,剪力的单位为kN。AB梁内力组合表（可变荷载效应控制）层号截面位置内力组合内力组合值恒载活载活载活载满布左风右风支座最大负弯矩跨中最大正弯矩最大剪力4A端M-23.553.53-8.47-8.18-8.658.65-43.86A端V-37.60-6.08-35.90-15.692.31-2.31-90.12跨中M31.1813.0216.0856.37跨中VB端M-109.37-31.98-22.81-53.714.82-4.82-204.33B端V64.036.0825.0930.04-2.312.31117.283A端M-39.27-13.622.79-12.82-22.0222.02-79.80A端V-74.64-30.52-4.69-17.364.90-4.90-123.54跨中M57.0836.9621.37109.00跨中VB端M-194.66-20.01-24.61-44.166.58-6.58-274.00B端V122.1630.464.6928.38-4.904.90178.712A端M-42.083.58-14.03-12.49-40.3140.31-100.96A端V-75.84-4.89-29.55-18.077.97-7.97-126.25跨中M60.1838.8816.83110.84跨中VB端M-194.44-24.97-21.47-44.866.23-6.23-275.55B端V120.974.8931.4327.66-7.977.97179.971A端M-34.63-13.845.23-10.62-68.6468.64-120.39A端V-73.32-29.97-5.25-17.4413.05-13.05-127.01跨中M48.0534.1515.1792.83跨中VB端M-205.64-23.57-25.45-48.257.59-7.59-292.77B端V123.4831.015.2528.29-13.0513.05185.80注：1、恒载为L2M和L2V；2、活载、活教满布和左风、右风为L4M和1.4V；3、梁端M值取自支座边缘，V值取自支座中心截面；4、表中弯矩的单位为kNm,剪力的单位为kN。BC梁内力组合表（永久荷载效应控制）层号截面位置内力组合内力组合值恒载活教活载活载满左风右风支座最跨中最最大剪布大负弯矩大正弯矩力4B端M-163.33-44.14-17.76-61.52-7.647.64-254.31B端V-194.60-71.621.67-73.282.56-2.56-297.57跨中M171.3687.7370.22281.93跨中VC端M-111.88-30.99-5.52-36.5111.23-11.23-169.72C端V97.0537.21-1.6735.55-2.562.56149.523B端M-338.53-17.06-49.66-66.65-10.3010.30-431.89B端V-408.081.23-70.81-72.285.33-5.33-511.44跨中M318.3976.7458.58413.12跨中VC端M-233.84-8.02-42.25-48.8129.02-29.02-320.61C端V188.64-1.2338.0236.55-5.335.33243.182B端M-343.69-50.44-17.75-66.26-9.539.53-443.52B端V-407.82-70.221.51-72.418.41-8.41-512.71跨中M310.2181.9859.72409.41跨中VC端M-240.79-41.07-6.59-47.4552.46-52.46-338.84C端V188.8938.60-1.5136.41-8.418.41246.451B端M-330.29-13.73-50.88-64.40-11.2611.26-427.36B端V-408.861.44-71.16-72.7012.46-12.46-509.57跨中M332.8676.3763.62130.86跨中VC端M-219.95-3.12-41.03-43.5080.55-80.55-329.64C端V187.85-1.4437.6736.13-12.4612.46246.99注：1、恒载为1.35M和1.35V；2、活载、活载满布和左风、右风为1.4M和1.4V；3、梁端M值取自支座边绿，V值取自支座中心截面；4,表中弯矩的单位为kNm,剪力的单位为kN。BC梁内力组合表（可变荷载效应控制）层号截面位置内力组合内力组合值恒载活载活载活我满布左风右风支座最大负弯矩跨中最大正弯矩最大剪力4B端M-145.19-44.14-17.76-61.52-7.647.64-254.61B端V-172.98-71.621.67-73.282.56-2.56-297.93跨中M152.3287.7370.22262.89跨中VC端M-99.45-30.99-5.52-36.5111.23-11.23-168.24C端V86.2737.21-1.6735.55-2.562.56149.903B端M-300.91-17.06-49.66-66.65-10.3010.30-414.27B端V-362.741.23-70.81-72.285.33-5.33-487.79跨中M283.0276.7458.58377.74跨中VC端M-207.86-8.02-42.25-48.8129.02-29.02-309.27C端V167.68-1.2338.0236.55-5.335.33233.632B端M-305.50-50.44-17.75-66.26-9.539.53-425.21B端V-362.51-70.221.51-72.418.41-8.41-489.12跨中M275.7581.9859.72374.94跨中VC端M-214.04-41.07-6.59-47.4552.46-52.46-333.06C端V167.9038.60-1.5136.41-8.418.41237.041B端M-293.59-13.73-50.88-64.40-11.2611.26-409.98B端V-363.431.44-71.16-72.7012.46-12