混凝土和砌體結構設計課程設計

1、混凝土和砌體結構設計課程設計多層框架結構設計指導教師： 張蕾春 班 級： 11土木（2）班 學生姓名： 施迎寧 學 號： Xf11220222 設計時間： 2014.5.7-6.5 浙江理工大學科技與藝術學院建筑系混凝土和砌體結構設計課程設計一、目 的掌握現(xiàn)澆多層框架結構方案布置、荷載分析、框架結構內力分析、內力組合、框架梁、柱和節(jié)點設計。通過該課程設計，能綜合運用結構力學和鋼筋混凝土基本構件的知識，掌握結構設計的基本程序和方法。二、設計任務1.工程概況 本工程為鋼筋混凝土框架結構體系，共三層，層高3.6m，室內外高差為0.45m，基礎頂面至室外地面距離0.5m?？蚣芷矫嬷W(wǎng)布置見圖1所示，選

2、擇典型一榀框架進行計算。框架梁、柱、屋面板、樓面板全部現(xiàn)澆。2. 設計資料（1）氣壓條件 基本雪壓0.3 kN/m2 ，基本風壓0.4 kN/m2，地面粗糙度類別為B類。不上人屋面，屋面活荷載0.5kN/m2。（2）抗震設防：不考慮抗震設防。（3）主要建筑做法:構件尺寸：梁：250X550；柱：600X600屋面做法：20mm厚板底抹灰，鋼筋混凝土板厚90mm，120mm水泥膨脹珍珠巖保溫層找坡，20mm厚水泥砂漿找平層，4mm厚SBS卷材防水層。樓面做法：20mm厚板底抹灰，鋼筋混凝土板厚90mm，30mm厚水磨石面層。梁柱表面采用20mm厚抹灰。 （4）荷載取值：鋼筋砼容重25 kNm3，

3、水泥膨脹珍珠巖砂漿15 kNm3，水泥砂漿容重20kNm3，石灰砂漿容重17kNm3，SBS卷材防水層0.30kN/m2，水磨石自重0.65kN/m2。恒載分項系數(shù)為1.2，活荷載3.5 kN/m3，分項系數(shù)1.4。（5）材料：混凝土強度等級為C30。受力鋼筋采用三級鋼。根據(jù)地質資料，確定基礎頂離外地面為500mm，由此求得底層層高為4.55m。各梁柱構件的線剛度經(jīng)計算后列于圖中。其中在求梁截面慣性矩時考慮到現(xiàn)澆板的作用，取I=2I0（I0為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）。AB、CD跨梁： BC跨梁： 上部結構各層柱：底層柱：結構計算簡圖圖中數(shù)字為線剛度，單位：X三、荷載計算1、恒荷載計算

4、（1）屋面框架梁線荷載標準值：20mm厚板底抹灰： 90mm厚的鋼筋混凝土板： 120mm水泥膨脹珍珠巖保溫層找坡： 20mm厚水泥砂漿找平層： 4mm厚SBS卷材防水層： _屋面恒荷載： 框架梁自重： 梁側粉刷： _ 因此，作用在屋頂框架梁上的線荷載為：（2） 樓面框架梁線荷載標準值20mm厚板底抹灰： 90mm厚的鋼筋混凝土板： 30mm厚水磨石面層： _樓面恒荷載： 框架梁自重及梁側粉刷： 因此，作用在中間層框架梁上的線荷載為：（3） 屋面框架節(jié)點集中荷載標準值 邊柱連系梁自重： 粉刷： 邊柱連系梁傳來屋面自重： 邊柱次梁自重： 粉刷： _頂層邊節(jié)點集中荷載： 中柱連系梁自重： 粉刷：

5、中柱連系梁傳來屋面自重： _ 頂層中節(jié)點集中荷載： （4）樓面框架節(jié)點集中荷載標準值邊柱連系梁自重： 粉刷： 邊柱連系梁傳來樓面自重： 框架柱自重： 粉刷： _頂層邊節(jié)點集中荷載： 中柱連系梁自重： 粉刷： 中柱連系梁傳來屋面自重： 框架柱自重： 粉刷： _ 頂層中節(jié)點集中荷載： （5）恒荷載作用下的結構計算簡圖恒荷載作用下的結構計算簡圖 2、活荷載計算（1）屋面活荷載計算 活荷載作用在頂層屋面上的線荷載為： （2）樓面活荷載計算 活荷載作用在樓面上的線荷載為： 5）活荷載作用下的結構計算簡圖活荷載作用下的結構計算簡圖3、風荷載計算風壓標準值計算公式： 因結構高度，可??；對于矩形平面；可按線性

6、插入法求得。將風荷載換算成作用于框架每層節(jié)點上的集中荷載，計過程如表1所示。表中z為框架節(jié)點至室外地面的高度，A為一榀框架各層節(jié)點的受風面積，計算結果如圖所示。層次z (m)3211.01.01.01.31.31.311.47.84.21.0392110.450.450.4512.9625.9228.087.58215.16316.427 風荷載計算 表1四、 內力計算 1、恒荷載作用下的內力計算恒載（豎向荷載）作用下的內力計算采用分層法。計算中柱的線剛度取框架柱實際線剛度的0.9倍。梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，在求固端彎矩時可直接根據(jù)圖示荷載計算，也根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分

7、布荷載及三角形分布荷載，化為等效均布荷載。把梯形荷載轉化作等效均布荷載 （1）頂層 結構內力可用彎矩分配法計算并可利用結構對稱性去二分之一結構計算。各桿的固端彎矩為： 頂層彎矩計算。彎矩分配法計算內力過程如表：（單位：kNm）0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B-48.0248.02-5.81-2.9023.4324.5412.27-4.22-8.44-8.06-37.9734.4352.062.161.08-0.16-0.16-0.750.7525.48-25.5452.77-8.22-44.5335.82頂層分層法彎矩計算結果（2）中間層

8、結構內力可用彎矩分配法計算并可利用結構對稱性去二分之一結構計算。各桿的固端彎矩為： 中間層彎矩計算。彎矩分配法計算內力過程如表：（單位：kNm）0.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-5A-BB-AB-2B-6B-CC-B-34.8234.82-4.476-2.23811.4211.4211.985.99-2.46-4.91-4.69-4.69-22.0522.050.810.810.850.43-0.06-0.06-0.060.260.2612.2312.23-25.4536.27-4.75-4.75-26.78620.072中間層分層法彎矩計算結果（

9、3）底層底層彎矩計算。彎矩分配法計算內力過程如表：（單位：kNm）0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-5A-BB-AB-2B-3B-CC-B-34.8234.82-4.476-2.23810.212.0112.606.30-2.53-5.06-4.10-4.80-22.6822.680.740.870.920.46-0.06-0.05-0.060.280.2810.9412.88-23.8336.46-4.15-4.86-27.43620.722底層層分層法彎矩計算結果二次分配不平衡彎矩： 標準層傳給頂層的彎矩分配： 0.4880.5110.1550

10、.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B4.08-1.58-1.99-2.08-1.04-0.210.410.391.83-1.830.100.11-0.060.0090.0080.04-0.042.19-1.991-0.681-1.1821.87-1.87底層、頂層傳給標準層的彎矩分配：0.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B4.298.49-1.62-2.74-4.19-4.19-4.40-2.20.4450.890.850.853.98-3.98-0.146-0.146-0.153-0.770.0

11、10.010.010.05-0.05-0.0464.154-4.108-1.287-0.76-1.884.03-4.標準層傳給底層的彎矩分配：0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B4.08-1.58-1.195-1.408-1.477-0.7390.160.320.260.3041.44-1.44-0.05-0.06-0.06-1.2453.612-1.377-0.4190.26-1.2761.44-1.44跨中彎矩計算：框架在恒荷載下的彎矩圖剪力計算：軸力計算：框架在恒荷載下的梁剪力，柱軸力圖彎矩調幅：2、活荷載

12、作用下的內力計算 把梯形荷載轉化作等效均布荷載。（1）頂層 各桿的固端彎矩 頂層彎矩計算。彎矩分配法計算內力過程如表：（單位：kNm）0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B-3.5643.564-0.36-0.181.741.820.91-0.32-0.64-0.61-2.872.870.1560.1631.896-1.9013.834-0.61-3.232.69頂層分層法彎矩計算結果（2）中間層 各桿的固端彎矩 中間層彎矩計算。彎矩分配法計算內力過程如表：（單位：kNm）20.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A

13、-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B-24.9624.96-2.52-1.268.198.198.594.295-1.805-3.61-3.45-3.45-16.2316.230.590.590.620.31-0.04-0.04-0.04-0.190.198.788.78-17.55525.915-3.49-3.49-18.9415.16中間層分層法彎矩計算結果（3）底層底層彎矩計算。彎矩分配法計算內力過程如表：（單位：kNm）0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B-24.9624.96-2.52-1.2

14、67.318.619.044.52-1.86-3.72-3.02-3.53-16.6916.690.540.640.670.335-0.05-0.04-0.04-0.210.217.859.25-17.1126.045-3.06-3.57-19.4215.64底層分層法彎矩計算結果二次分配不平衡彎矩： 標準層傳給頂層的彎矩分配： 0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-3B-CC-B2.93-1.16-1.43-1.5-0.750.150.30.281.33-1.33-0.07-0.081.43-1.43-0.45-0.881.33-1.33底層、頂層傳給標準層

15、的彎矩分配：0.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B3.080.632-1.19-0.203-1.22-1.22-1.28-0.640.1350.270.260.261.23-1.23-0.04-0.04-0.051.82-0.628-1.195-0.37-0.930.0571.23-1.13標準層傳給底層的彎矩分配：0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B2.93-1.16-0.86-1.01-1.06-0.5030.1150.230.1

16、90.221.03-1.03-0.03-0.04-0.04-0.891.88-0.985-0.7330.19-0.941.03-1.03跨中彎矩計算：框架在活荷載下的彎矩圖剪力計算：軸力計算：框架在活荷載下的梁剪力，柱軸力圖彎矩調幅：3、風荷載作用下的內力計算風荷載作用下各柱反彎點及柱墻彎矩風荷載作用下剪力在各柱間分配風荷載作用下的框架彎矩圖風荷載作用下框架剪力軸力圖五、內力組合根據(jù)上述內力計算結果，即可進行框架各梁柱各控制截面上的內力組合，其中梁的控制截面為梁端柱邊及跨中，由于對稱性，每層梁有5個控制截面。柱分為邊柱和中柱，每根柱有2個控制截面。內力組合使用的控制截面標于下圖。梁和柱內力組合

17、表：柱內力組合表樓層柱截面恒荷載活荷載風荷載Nmax,，MNmin，M N,V頂層AM626.673.32636.3278M516.3848.15230.258436.81340.00840.008N167.58410.45214.6858245.303243.088243.088V1.479BM6-9.402-1.49-13.2194-28.403-13.764-28.403M5-6.63-3.433-12.4189-23.745-14.640-23.745N216.40314.93279.0926330.131319.469330.131V-3.297中間層AM412.81410.629.

18、156826.35143.92543.926M315.49211.333.280435.92349.90249.902N322.87984.798497.6922587.715578.874570.062V4.438BM4-5.51-4.42-12.358-38.5210.653-38.521M3-6.136-4.51-13.2262-36.806-4.754-36.806N392.12118.26624.282782.054736.941782.054V-9.892底層AM29.6956.9620.68210.79942.35942.359M15.473.92511.6665-15.98146.66646.666N479.22159.26782.102917.195890.518890.518V-10.022BM2-3.89-2.87-8.399-44.07517.922-44.075M1-2.075-1.53-4.479-44.99830.776-44.998N567.521221.51968.98821249.5271136.2881136.288V-14.656六、側移驗算，可以。，可以。，底層框架層間位移角過大，超過限制。七、梁的截面設計由混凝土強度等級為C30，受力鋼筋采用HRB335查表，截面