混凝土課程設計小燁

1、資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除框架結構設計計算專業(yè)：土木工程班級:07土木本一組別：第十六組組長：迪組員：宋子騰解雯博康杰時間：2010年7月5日-7月9日3 / 29某市郊三層百貨商店營業(yè)廳，柱網(wǎng)平面布置如下圖所示。采用預制樓板、現(xiàn)澆橫向承重框架，抗震設防烈度為7度，地震分組為第一組，二類場地，基本風壓3產0。35KN/J.基本風壓%=0.25kN/J，樓面均布活荷載標準值3.5kN/m2；屋面活荷載標準值0。5KN/m20C25混凝土，fc=W.9N/mm£=L27N/，J,ftk=L78N/吸=2.8X104N/mm2；HPB235級名可靴,=21ON

2、/HRB335級鋼筋，fy=f'y=3OON/&廣0。55。進行框架結構設計。一、框架計算簡圖及梁柱截面尺寸1。計算單元選取框架布置均勻對稱，現(xiàn)取一幅框架作為計算單元，單元寬度是8。1m,計算簡圖如下：2o荷載標準值的計算(1)恒荷載標準值Gk1）屋面恒載屋面防水、保溫、隔熱2。91KN/m2預制樓板25X0.16=4.OOKN/m2吊頂0.12KN/m2合計7.03KN/m22）樓面荷載資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除面層水磨面層0。65KN/m2整澆層35厚細石混凝±0。84KN/m2結構層預制樓板4。00KN/m2吊頂0。12KN/m2合

3、計5。61KN/m23)框架橫梁自重3)框架橫梁自重，取梁寬b=350mm,梁高h=700mm,則有25X0.35X0.70=6。125(KN/m)4)梁頂線荷載屋面梁：7.03X8.1+6o125=63o1(KN/m)樓面梁：5.61X8.1+6.125=51.6(KN/m)(2)豎向活荷載標準值Qk1)屋面活載雪荷載：0.25KN/m2屋面均布活荷載：按不上人，考慮維修荷載，取為0.7KN/m2屋面梁活載：0.7X8.l=5o67(KN/m)2)樓面活載根據(jù)荷載規(guī)范，商場樓面活載標準值取3.5儂/m2樓面梁活荷載：3o5X8o1=28.35(KN/m)3)風荷載標準值Wk基本風壓為Wo=O

4、.35KN/m2,風教體型系數(shù)迎風面為0.8,背風面為一也5,綜合為Uf=0.8-(-0o5)=lo3o風壓高度系數(shù)按B類地區(qū)，如表確定，房屋高度不小于30nb取3=1.0表1風壓高度系數(shù)離地高度/m510152030uz111.141.25lo42作用于各樓層處的集中風荷載標準值L口JoBh,計算結果如下,3層:F皿=1.OXL3X1。14X0.35X8.1X=10o71(KN)22322X0. 35X8. IX 竺山1 層："1。0X1。3X=21.36(KN)2層:"1。OXlo3XL14+L()()XOo35X8.1X5。1=20.11(KN)3.初估梁柱截而尺寸(

5、1)梁截面尺寸取h=(1/10-1/18)1=400720初選720mm,b=(1/2l/3)h=360240初選300mm.(2)柱截面尺寸初選尺寸，bXh=500X500(mm)4o梁柱線剛度及柱抗側移剛度計算5 / 29資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除梁、柱截面慣性矩，線剛度及D值計算見表2,梁柱相對線剛度見圖2。A11.741.741.741.271.74bo1.271.74Co 、1.271.741.278 r- m、1.27叫1.271.271.27851.741.741.74、BiaD,1.001.001.001.008 in 9BoCoDo7200720

6、07200 zr圖二梁柱線剛度及D值計算表項目柱梁一層柱二、三層柱邊柱內柱外柱內柱邊跨中跨截面尺寸(bXh)500X500500X500500X500500X500350X700350X700慣性矩I/mm45.2X10,5.2X10*5.2X5o2X10，1.OX1O10L0X1010畤度(柱高)/mm650065005100510072007200線剛度i</KN口2.24X1042.24X1042。85X1042.85XlO43o9XlO43.9XlO4底層k=22i/L其他層1.743。481372.74a=0.5+A底層ka=05+k其他層k0.5+1.742+1.74=0。6

7、00.5+3382+3.48=0.731.362.742+1.36=0.402+2.740>58產ahi0.60x120.73x120.40x120.58x126.522.24xlO46.522.24xlO45.122.85xlO45.122.85xlO46.526.525.125.12=3817=4644=5260=762616922257725 / 29資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除二、框架內力計算lo恒載作用內力計算恒荷載為g=63.1KN/mo La=51,6KN/rro oin7200g=51.6KN/m3600圖三恒荷載計算簡圖Lk=-"3

8、qL2,M：k=l/Gql;采用分層法計算前，對二層以上的各柱線剛度乘以0。9的折減系數(shù)。頂層計算單元計算簡圖及彎矩計算結果見圖圖5和圖8(2)中間層計算單元，其計算過程見圖6和圖9(3)底層計算單元，其計算過程見圖7和圖十(4)總的彎矩疊加見圖十一(5)最后恒荷載彎矩圖見圖十二(6)剪力圖見圖十三6 / 29資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除25 / 29g=75.68KN，'m圖5頂層單元計算27.27-5.0381.878.60.2940.2580.448-26768.9119.8-11.04.971.8-157.6g=61.88KM0.366'26

9、7,59.921.92.5-0.9306.9-15.1-0.7-14.40.2410.183-267-11.00.4-278.70.21-12.60.5-13.1圖七底層計算單元35.9-6.55圖八頂層層計算單元恒荷載作用下的彎矩圖恒荷載作用下的彎矩圖恒荷載作用下的彎矩圖恒荷載作用下的彎矩圖N=293.6口240.6304.3口上51.15口272.4N=629.711.09'"14=714.6N=430.5N=500.5185.76lli1036.62Z=:N=843.9*1156165.9205.7185.76N=637.411IIIIN=803.3IIIIIIN=15

10、47.515.52:2.87N=1588.1恒荷載下一根框架剪力圖圖十三2 .活荷載作用下的內力由于活載是滿布在結構上類似于恒荷載,從上面計算的過程來看每個單元上每個節(jié)點中的梁和柱的彎矩和上面滿布荷載q成正比的關系。故結構上每單元每一節(jié)點中梁和柱的彎矩是M薩M恒Xq+g則活荷載作用下的開口框架內力計算式（1）頂層計算單元A3右梁M=140.5+75。68x7o94=14。7A3下柱M柱=140。5+75。68x7.94=14.7A2上柱M柱=46。8+7568x7。94=4.9B3左梁M=383。53+75。68x7。94=40.2B3右梁M=351。0+75.68x7.94=36。8B3下柱

11、M=32.5+75.68x7.94=-3。4B2下柱M=10。875。68x7o94="。13活荷載頂層計算單元（2）中間層計算單元A2右梁M=-157.6+61。88x39o7=401o11A2上柱M=78。84-61.88x39.7=50o56A2下柱M=78°84-61.88x39o7=50o56Al上柱=A3柱M=26.3+61。88x39.7=16.87B2左梁M=305.3+6L88x39。7=195。87B2右梁M=277.8+6L88x39.7=178o23B2柱上=B2柱下M=-13.84-61o88x39.7=8.85Bi柱=83柱M=4.6+6L88x

12、397=2.95(3)底層計算單元Ai右梁M=153.6+61。88x39.7=98.54Ai上柱M=81。8+61。88x39o7=52o48A2下柱M=27。27+61。88x39.7=1751Ai下柱M=71。8+61。88x39.7=46o06Ao上柱M=35.94-61o88x39.7=23.03Bi左梁M=278。7+61。88x39。7=178。8Bi上柱M=15J+61.88x39。7=9.69Bi下柱M=13.14-61.88x39.7=8.40B2下柱M=5。03+61.88x39。7=3。23Bo上柱M=6。55+61。88x39o7=4.20Bi右梁M=306.9+6L

13、88x39。7=196.90下圖為活荷載彎矩圖疊加(4)活荷載作用下各節(jié)點柱端、梁端彎矩計算A3下3L5716。87x0.4=24.8A3右14/71687x0.6=24。8B3£40o2+2.95x0.460=41.6B3右36.8+2<>95x0.230=-36.1B3下6。35+2.95x0o310=5.5A2上55.46(4.9+17.51)x0o284=49。1A2下68。07(4.9+17。51)x0.284=61o7A2s-101.ll(4O9+17o51)x0o432=110o8B2上9。98+(1.13+3o23)x0.23=9o0B2左195。87+(

14、lo13+3.23)x0.36=197.4B2下一12.08+(1.13+3o23)x0.23=111o0B2右一178。23+(1.13+3。23)x0。18=177.4Ai上69。35-16.87x0o294=64o4Al下46.06-16。87x0o258=41.7Ai右98.54+16。87x0.448=106.1Bi±-12o64+2.95x0.241=12o0Bi左19690+2。95x0o366=198.0Bi下8(>4+2.95x0o210=-7O8Bi右一178。80+2.95x0.183=178o2Ao上23.03Boi4.20130N=157.2If10.

15、030.8|II286112.8二II-*59.42027II|142.9II4.54IIN=357.2155.7I142.9|II11:1.8M=655.8N=287.2恒荷載下一根框架剪力圖3 .風荷載作用下框架的內力及側移計算(D風荷載設計值£幣=10.71X1。4=15.00(KN)n-3£%=(20.ll+lOo71)XI.4=43.15(KN)n-2Z%=(21。36+20oU+10o71)X1.4=73。05(KN)n-l(1)用D值法計算框架彎矩利用D值法計算出各柱的剪力,根據(jù)各柱剪力值和反彎點高度，求出柱端彎矩，根據(jù)節(jié)點平衡求出梁端彎矩，根據(jù)彎矩與剪力的關

16、系計算出梁的剪力。左風作用下的框架彎矩及剪力如圖表2各柱在風荷載作用下的剪力表層間剪力三層14o99KN二層43。15KN一層73.05KN柱編號A5A2BBA2AlBBAiAoBjBoDij/SDij0.2040.2960。2040.2960.2260.274D.3o064.438o8012.7716.5120.02表三各層柱反彎點高度yh項目柱號KyoIY：a.y3asy3yh第三層(n=3j=3h=5.1)AsAa1。360.37100010L887B3B22。740.451000102.295第二層(n=3j=2h=5.1)A3A11.360。4810101.2702o448眺2。74

17、0o4510101.2702o295第三層(n=3j=lh=6.5)AiAolo740o57MM00.780003.705B同3。480,5500o780003o575風荷載作用下的彎矩剪力圖4、水平地震作用計算(1)結構重力荷載代表值三層：7.03x9x8.1x7o2x3+0o5x007x9x8oIx7.2x3+O35x0.7x25x7.2x3x10+0。35x0.7x25x8。lx9x3+0o5x0.5x0.5x5。1x25x4x10=14920KN二層：5.61x9x8,1x72x3+0o5x3。5x9x8.1x7<>2x3+0。35x0。7x25x7,2x3xlO+O.35

18、xO07x25x8olx9x3+0o5X0.5X5.1X25X40=15527KN一層：5.61x9x8.1x7o2x3+0。5x3。5x9x801x7o2x3+0.35x0o7x25x7.2x3x10+0.35x0o5.1+6.57x25x8.1x9x3+0o5x0。5x25x40=15702KN2各層重力荷載代表值取全部樓面恒載、一半活載(雪載)、上下各半層的建筑結構重量計算，建筑各層重力荷載代表值分別為:三層14920KN：;二層15527KN；一層15702KN；考慮到該設計共有十根框架，且每桶框架的抗側剛度相同，簡化為作用在一?？蚣苌系闹亓奢d代表值為:G3=1492KN,G2=15

19、53KN,Gl=1570KN,則3£Gj=1492+1553+1570=4615KN：r-l(2)水平地震作用計算1)結構自振周期.采用假想頂點位移法：Ti=lo7ao畫，本框架結構無內部填充墻體，取ao=O.7框架假想頂點位移計算見下表框架假想頂點位移計算表層號GiViXDiAUiAi314921492257720.0580.449215533045257720o1110.391115704615169220o2730.272Ti=1.7X0o7V0.449=0.82)地震作用影響系數(shù).7度抗震設防，地震分組為第一組，二類場地有:amax=0.08.TR=0o35s取結構阻尼比為g

20、=0.05(TY-9，0.35產則ai=XOo08=0.038ImaxI0.83)水平地震作用及框架側移驗算計算。由于丁尸0。8>L4T卡0.49,應考慮頂部附加水平地笈作用，頂部附加水平地震作用系數(shù)為結構，總水平地震作用標準值為5“=008T+007=008X08+0.07=0.134可得各層水平地震標準值為表4水平地震作用下框架層間側移計算FjkZA*相對值限值80o5380.53257723。121/16351/55043.78124。31257724.821/105824.89149o11169228.811/738表5各柱在水平地震作用下的剪力表層間剪力三層80.53KN二層1

21、24.31KN一層149.11KN柱編號AsA2B3B2A2AlB2B1AiAoB1B0Dij/£Dij0o204Oo2960.2040.2960.2260o274D市產16.4323.4825o3636.8033.740.86表6各層柱反彎點高度yh項目柱號KyoIY：a?Y2y9yh第三層(n=3j=3h=591)1.360.371000101.887BB2o740。451000102o295第二層(n=3j=2h=5c1)AjAiE360.4810101.2702。448BB2o740.451010E2702o295第三層(n=3j=lh=6。5)AiAo1.740o5700.

22、780003.705BiBo3.480。5500。780003.575彎矩圖如下:水平地震荷載作用下的彎矩和剪力標準值三、荷載組合和內力組合1。梁內力組合邊支座A產生最大負彎矩、最大剪力及AB跨跨中產生最大彎矩，B支座左右產生的彎矩剪力和BC跨跨中產生的最大彎矩見表72柱內力組合框架柱是偏心受壓構件，其主要內力是軸力和彎矩,采用對稱配筋時，由大偏心受壓控制的組合項為四皿與相應的N、V以及心。與相應的M、N；由小偏心受壓控制的組合項為Na與相應的M、Vo柱內力組合見表8表7一層橫梁內力組合桿件名稱A瓜BC截面位置Ai跨中%左Bi右跨中內力種類MVMMVMVM豎向恒載165.4165。997.43

23、08.58205o7-277。86185.76140.19豎向活載-106.1130115.6198.0155。7-178.2142。987風荷載（左風）67.7一15。51L943.94-15.543e9412.210風荷載（右風）-67.716.511.943<9416.543.9412>210水平地震作用（左向）©156.2735.8727。14-102.0一35«87102.0-28.330水平地宸作用（右向）-156。2725.8727.14102。035。8710228.330內力組合1.2恒+1.4活嚙玲271.5295.9213506.7-361

24、4-420o8328.7227.212恒+0.9X1.4（活+風）+0。9X（+或）60。9X（+或）321.82296.85212ol5-526。33759。78477.79325.36218.51.2恒1.S水平地宸+1.3或+1.337.8119。31S2.7-441.2252.3145.3148。9140.19-S68.6199.562.1-176-159。1-410.5222。687資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除表8一層柱內力組合桿件名稱AiA>BiBa截面位置上端下端剪力上端下端翦力內力種類MNMNVMNMNV豎向恒載65o01803o3-35a98

25、43915o512o1315476.5515882o87豎向活教41。7287.2-23.0287.2-10,0-7.8655.84.2655。81.8風荷載（左風）-46e124.961.124.9-16.558。54.671.64.620.Q風荷載（右風）46.124.961.124.916.5158.5-4.671c6-4。620o0水平地震作用（左向）一94。1-72。5124.872.533<7119.5-12.9146。112.940o8水平地震作用（右向）94。172o5124.872.5-33.7119.512o914612.9一40。8內力組合lo2恒+1.4活1mJ(

26、D+106.7109058.9113025,519o9220210.822434o67Na(D+106o7109068.91130-25.519。9220210<822434.67Nnln<D+©106.7109058.9113025.5-19。9220210o822434.6712恒+0.9XI.4(活+風)1mJ+0.9(4)(D+0.9(+<D)1441083111.611249.6718214174.7218222o5Nw(D+0o9(+<D)+0,9-1441083-111.61124-9.6-71。8214174.7218222.5Nnia+0.9

27、(+<§)®+0.9(2HD)611039T611079一39。333.52133-54.1217413。512恒+1<3水平地震1mJ61。3(3)+l.3187.3897198.193828.3167o51564196o5157155.9Nh+1。3+1.3187.3897-198.193828.3143.21564183160550.1N.m+1.3+1.3-57。3708.8126.3749,728.3167.51564196.61571559四、框架梁柱配筋1、橫梁配筋以一層梁為例，從橫梁內力組合表選取各截面不利內力，并轉化為支座邊緣控制截面內力,其中

28、：V'=V-zXV=V(g+q)'一V'?,各控制截面的內力設計值見表22一層橫梁控制截面組合內力設計值27 / 29資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯(lián)系改正或者刪除樓層A支座AB跨跨中M/(KNm)B支座左B支座右BC跨跨中M/(KN-m)M/(KNm)V/KNM/(KNm)V/KNMl(KN>m)V/KN支座截面-3686199e5212o15526o33-361。4477o79328.7227.237.8支座邊緣控制截面336.5183.5212.15-4659-345.4423.1312.7227.25.7(1)正截面受彎承載力計算采用單筋矩形截面

29、，混凝土保護層厚度取25mm,a、=35mm,各控制截面設計配筋見下表.一層梁正截面設計截面A支座AB跨中B支座左B支座右BC跨中bXh.350X665350X665350X665350X665350X665控制截面M(KNm)-336.5212.15-465。9-423.1227。2-252.4212.15-3494-317.3227.20.1370.1150.1890。1720。1244=1一11-240。1480.1230.2110.1900.133Ys=1-0.5g0.9260.9390.8950.9050。93413661133177817571220實配鋼筋325420328328420實配面積/(mmXmm)14731256187418741256實際配