(完整版)混凝土框架結(jié)構(gòu)畢業(yè)課程設(shè)計(jì)

溫州大學(xué)甌江學(xué)院《混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（二）》專(zhuān)業(yè)：土木工程班級(jí)：08土木工程本一姓名：王超學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：日期：2011年6月10號(hào)混凝土框架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)資料某三層工業(yè)廠(chǎng)房，采用框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芑炷林孛娉叽邕呏鶠?00mm×500mm，中柱600mm×600mm。樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋混凝樓蓋，其平面如圖所示。（圖示范圍內(nèi)不考慮樓梯間）。廠(chǎng)房層高分別為4.5，4.2，4.2米。地面粗糙度類(lèi)別為B類(lèi)。（L1=8100，L2=6600）1.樓面構(gòu)造層做法：20mm厚水泥砂漿地面，鋼筋砼現(xiàn)澆板，15mm厚石灰砂漿刷。2．可變荷載：樓面屋面標(biāo)準(zhǔn)值取5.0KNm2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)1.3。3．永久荷載:包括梁、板及構(gòu)造層自重。鋼筋砼容重25KNm3，水泥砂漿容重20KNm3，石灰砂漿容重17KNm3，分項(xiàng)系數(shù)為1.2。材料選用：混凝土采用C20（fc＝9.6Nmm2,ft＝1.10Nmm2）。鋼筋柱、梁受力筋采用Ⅱ級(jí)鋼筋（fy＝300Nmm2），板內(nèi)及梁內(nèi)其它鋼筋采用Ⅰ級(jí)（fy＝210Nmm2）二．框架梁及柱子的線(xiàn)剛度計(jì)算?、佥S上的一榀框架作為計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖所示。梁、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，Ec＝2.55×104Nmm2＝25.5×106KNm2?？蚣芰簯T性矩增大系數(shù)：邊框架取1.5，中框架取2.0。中框架梁的線(xiàn)剛度：ib1＝αbEIbl=2.0××25.5×106×0.3×0.736.6＝66.28×103KN·m2邊框架梁的剛度：ib2αbEIbl＝1.5××25.5×106×0.3×0.736.6＝49.70×103KN·m2底層中柱的線(xiàn)剛度：i底中＝EIcl=×25.5×106×0.6×0.634.5＝61.44×103KN·m2底層邊柱的線(xiàn)剛度i底邊＝EIcl=×25.5×106×0.5×0.54.5＝29.51×103KN·m2其余各層中柱的線(xiàn)剛度i其中＝0.9EIcl=0.9××25.5×106×0.6×0.634.5＝55.30×103KN·m2其余各層邊柱的線(xiàn)剛度i底邊＝0.9EIcl=0.9××25.5×106×0.5×0.54.5＝26.56×103KN·m2三．荷載計(jì)算1．恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算樓（屋）面自重結(jié)構(gòu)層:80厚現(xiàn)澆鋼筋砼板0.1m×25KNm3＝2.5KNm220mm厚水泥砂漿面層0.02m×20KNm3＝0.4KNm220mm石灰砂漿天棚抹灰0.015m×17KNm3＝0.26KNm2合計(jì)gk＝3.16KNm2梁自重次梁自重25KNm3×0.25m×（0.45m－0.1m）＝2.19KNm次梁抹灰自重2×17KNm3×0.015m×（0.45m－0.1m）＋0.02m×0.25m×17KNm＝0.26KNm合計(jì)gk＝2.45KNm主梁自重25KNm3×0.3m×（0.7m－0.1m）＝4.5KNm主梁抹灰自重2×17KNm3×0.015m×（0.7m－0.1m）＋0.02m×0.3m×17KNm＝0.41KNm合計(jì)gk＝4.91KNm柱自重邊柱自重25KNm3×0.5m×0.5m＝6.25KNm邊柱抹灰自重4×17KNm3×0.02m×0.5m＝0.68KNm合計(jì)gk＝6.93KNm中柱自重25KNm3×0.6m×0.6m＝9.0KNm中柱抹灰自重4×17KNm3×0.02m×0.6m＝0.82KNm合計(jì)gk＝9.82KNm2．活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（1）樓（屋）面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：5.0KNm2（2）雪荷載sk=0.35KNm2屋面活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，取兩者中大者。3．框架豎向荷載計(jì)算（1）A~B(B~C,C~D)軸間框架梁樓面（屋面）板傳荷載;恒載：3.16KNm2×3.3 m×58＝6.52KNm活載：5.0KNm2×3.3m×58＝10.31KNm梁自重：4.91KNmA~B(B~C,C~D)軸間框架梁均布荷載為:恒載＝板傳荷載＋梁自重＝6.52KNm＋4.91KNm＝11.43KNm活載<板傳荷載取荷載11.34KNmA(D)軸柱豎向荷載計(jì)算頂層柱頂頂層柱頂恒載：屋面板傳荷載3.16KNm2×3.3m×58×3.3m＋3.16KNm2×3.3m×（1－2×0.422×0.423）×3.9m＝63.15KN梁傳荷載2.45KNm×（3.9m－0.25m）＋4.91KNm×（3.3m－0.25m）＝23.92KN頂層柱頂活載：屋面板傳荷載5.0KNm2×3.3m×58×（3.3m－0.25m）＋5.0KNm2×3.3m×（1－2×0.422×0.423）×（3.9m－0.25m）＝90.10KN頂層柱頂恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＝63.15KN＋23.92KN＝87.07KN頂層柱頂活載＝板傳荷載＝90.10KN二層柱頂恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＋柱自重＝2×44.82KN＋2×23.92KN＋6.93KNm×4.2m＝166.59KN二層柱頂活載＝板傳荷載＝2×72.57KN＝145.14KN底層柱頂恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＋柱自重＝3×44.82KN＋3×23.92KN＋2×6.93KNm×4.2m＝264.43KN底層柱頂活載＝板傳荷載＝3×72.57KN＝217.71KN基礎(chǔ)頂面恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＋柱自重＝3×44.82KN＋3×23.92KN＋(2×6.93KNm×4.2m＋6.93KNm×4.7m)＝297.0KN基礎(chǔ)頂面活載＝0KNB(C)軸柱豎向荷載計(jì)算頂層柱頂頂層柱頂恒載：屋面板傳荷載2×（3.16KNm2×3.3m×58×3.3m＋3.16KNm2×3.3m×（1－2×0.422×0.423）×3.9m）＝89.64KN梁傳荷載2×（2.45KNm×（3.9m－0.25m）＋4.91KNm×（3.3m－0.25m））＝47.84KN頂層柱頂活載：屋面板傳荷載2×（5.5KNm2×3.3m×58×（3.3m－0.25m）＋5.5KNm2×3.3m×（1－2×0.422×0.423）×（3.9m－0.25m））＝145.14KN頂層柱頂恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＝137.48KN頂層柱頂活載＝板傳荷載＝145.14KN二層柱頂恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＋柱自重＝316.2KN二層柱頂活載＝板傳荷載＝290.28KN底層柱頂恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＋柱自重＝494.93KN底層柱頂活載＝板傳荷載＝435.42KN基礎(chǔ)頂面恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＋柱自重＝541.08KN基礎(chǔ)頂面活載＝板傳荷載＝0KN框架在豎向荷載作用下的受荷圖如圖所示4．框架水平荷載計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算，將風(fēng)荷載近似用作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的集中荷載，其標(biāo)準(zhǔn)值：Wk＝βzμsμzω0（hi＋hj）B2WK計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值離地高度zmμzβzμsω0KNm2hihjBWkKN13.11.091.31.30.64.203.99.058.91.001.071.30.64.24.23.913.674.71.001.021.30.64.74.23.913.81四．框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算（采用分層法和D值法）為簡(jiǎn)化計(jì)算，考慮如下幾種單獨(dú)受荷情況：恒載作用活荷載作用于A～B軸跨間活荷載作用于B～C軸跨間活荷載作用于C～D軸跨間風(fēng)荷載作用（從左向右或從右向左）恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算節(jié)點(diǎn)各桿的彎矩分配系數(shù)按下式計(jì)算μik=iikΣiik節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩即梁固端彎矩M=－112ql02由分層法可求得整個(gè)框架在恒荷載作用下的彎矩圖（計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖a），在求得結(jié)構(gòu)支座彎矩（按彈性理論計(jì)算）后采用結(jié)構(gòu)實(shí)際荷載按靜定結(jié)構(gòu)由平衡條件可求得桿件其他內(nèi)力?？鐑?nèi)最大正彎矩近似按跨中彎矩計(jì)算。梁端剪力根據(jù)梁上豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力疊加而得。柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊加而得。恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值滿(mǎn)跨作用的彎矩圖、剪力圖、軸力圖見(jiàn)圖1、圖2、圖3活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用在A～B軸跨間的分層法計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖b、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見(jiàn)圖4、圖5、圖6活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用在B～C軸跨間的分層法計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖c、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見(jiàn)圖7、圖8、圖9活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用在C～D軸跨間的分層法計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖d、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見(jiàn)圖10、圖11、圖12風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算采用D值法按下述步驟計(jì)算框架內(nèi)力(見(jiàn)表1~5)確定各柱的反彎點(diǎn)位置；分層取脫離體計(jì)算各反彎點(diǎn)處剪力；先求柱端彎矩，再由節(jié)點(diǎn)平衡求梁端彎矩，當(dāng)為中間節(jié)點(diǎn)時(shí)，按梁的線(xiàn)相對(duì)線(xiàn)剛度分配節(jié)點(diǎn)的柱端不平衡彎矩。其他內(nèi)力的計(jì)算

:根據(jù)力的平衡條件，由梁兩端的彎矩求出梁的剪力；由梁的剪力，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的平衡條件，可求出柱的軸力。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力圖見(jiàn)圖13、14、15所示圖a恒荷載作用下分層法計(jì)算過(guò)程表1A(D)軸框架柱反彎點(diǎn)位置層號(hào)yoy1y2y3yyhm34.21.750.390000.391.6424.21.750.45000.451.8914.71.760.560000.562.63表2B(C)軸框架柱反彎點(diǎn)位置層號(hào)yoy1y2y3yyhm34.21.970.400000.401.6824.21.970.450000.451.8914.71.980.550000.552.59表3框架柱修正后的抗側(cè)剛度軸號(hào)層號(hào)αcEIhD=αc12EIh3A(D)3層0.4728.469.102層0.4728.469.101層0.6028.269.21B(C)3層0.5059.0120.082層0.5059.0120.081層0.6258.6019.74表4風(fēng)荷載作用下框架柱端剪力彎矩和梁端彎矩計(jì)算軸號(hào)層號(hào)VikNDkNm∑DkNmD∑DVkNyhmMcskN·mMcxkN·mMbzkN·mMbykN·mA(D)39.059.1058.360.161.451.643.712.383.71222.729.1058.360.163.641.898.416.8810.79136.539.2157.90.186.582.6313.6217.3120.50B(C)39.0520.0858.360.343.081.687.765.173.344.42222.7220.0858.360.347.721.8917.8314.599.8913.11136.5319.7457.900.3412.422.5926.2132.1717.5423.26表5風(fēng)荷載作用下框架柱軸力和梁端剪力計(jì)算層號(hào)梁端剪力kN柱軸力kNAB跨BC跨CD跨A軸B軸C軸D軸31.021.341.021.02（拉）0.320.321.02（拉）23.133.973.134.15（拉）1.861.864.15（拉）15.767.055.769.91（拉）3.153.159.91（拉）圖b活荷載作用在AB軸間分層法計(jì)算過(guò)程1圖c活荷載作用在BC軸間分層法計(jì)算過(guò)程圖d活荷載作用在CD軸間分層法計(jì)算過(guò)程五．框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力組合各種荷載情況下的框架內(nèi)力求得后，根據(jù)最不利又是可能的原則進(jìn)行內(nèi)力組合。比較恒荷載和活荷載由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由恒荷載效應(yīng)控制的組合的大小，取兩者中大者。構(gòu)件控制截面的內(nèi)力按下式計(jì)算：梁支座邊緣處的內(nèi)力值：M邊=Mb－Vb·b2V邊=Vb－q·b2柱上端控制截面在上層的梁底,其內(nèi)力按下式計(jì)算:Mcs=Mc－Vc·－40mm＝460mm，Vmax＝14.94KN因?yàn)樗訩N>14.94KN滿(mǎn)足要求（3）正截面受彎承載力計(jì)算柱同一截面分別承受正反向彎矩，故采用對(duì)稱(chēng)配筋A(yù)(D)軸柱Nb＝1層從柱的內(nèi)力組合表可見(jiàn)，Nb>N，為大偏心受壓，選用M大、N小的組合，最不利組合為：M=29.45KN·M和M=20.36KN·MN=869.71KNN=407.65KN第一組內(nèi)力M=29.45KN·MN=869.7KN彎矩中由風(fēng)荷載作用產(chǎn)生的彎矩>75%,柱的計(jì)算長(zhǎng)度取下列二式中較小值：其中——柱的上端、下端節(jié)點(diǎn)處交匯的各柱線(xiàn)剛度之和與交匯的各梁線(xiàn)剛度之和的比值；——比值中的較小值；H——柱的高度，對(duì)底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度；對(duì)其余各層柱為上、下兩層樓蓋頂面之間的高度。H1=4.7mψu(yù)=(28.46+28.26)49.70=1.14l0＝(1+0.15×1.14)×4.7＝5.5ml0＝(2+2×0)×4.7＝9.4m所以?。簂0＝5.5mea=20mm或h30=50030=16.7mm取ea=20mm應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)η=取=1.0取=ζb<0按構(gòu)造配筋：每側(cè)實(shí)配318（）第二組內(nèi)力M=20.36KN·MN=407.65KN彎矩中由風(fēng)荷載作用產(chǎn)生的彎矩>75%,柱的計(jì)算長(zhǎng)度取下列二式中較小值：其中——柱的上端、下端節(jié)點(diǎn)處交匯的各柱線(xiàn)剛度之和與交匯的各梁線(xiàn)剛度之和的比值；——比值中的較小值；H——柱的高度，對(duì)底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度；對(duì)其余各層柱為上、下兩層樓蓋頂面之間的高度。H1=4.7mψu(yù)=(28.46+28.26)49.70=1.14l0＝(1+0.15×1.14)×4.7＝5.5ml0＝(2+2×0)×4.7＝9.4m所以取：l0＝5.5mea=20mm或h30=50030=16.7mm取ea=20mm應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)η=取=1.0取=ζb<0按構(gòu)造配筋：每側(cè)實(shí)配318（）3層最不利組合為M=59.92KN·MN=253.72KN彎矩中由風(fēng)荷載作用產(chǎn)生的彎矩<75%,柱的計(jì)算長(zhǎng)度l0=1.25H＝1.25×4.2＝5.25mea=20mm或h30=50030=16.7mm取ea=20mm應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)η=取=1.0取=ζb<0按構(gòu)造配筋：每側(cè)實(shí)配318（）（4）垂直于彎矩作用平面的受壓承載力驗(yàn)算1層878.81KN=0.9×0.965×(9.6×5002＋300×763×2)＝2482.00KN>878.81KN滿(mǎn)足要求（5）斜截面受剪力承載力計(jì)算1層最不利內(nèi)力組合M=29.54KN·MN=869.71KNV=14.92KN因?yàn)榧艨绫?.7（2×0.460）＝5.11＞3，所以因?yàn)?.3fcA=0.3×9.6×500×500=720KN<N=869.71KN所以N=720KN=3層最不利內(nèi)力組合M=45.95KN·MN=287.48KNV=24.72K