混凝土框架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

溫州高校甌江學(xué)院

WENZHOUUNIVEKSIIYOUJIANSCOLLEGE

《混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)〈二）》

專業(yè)：____________土木工程___________________

班級(jí)：08土木工程本一

姓名：___________________________________

學(xué)號(hào)：______________________________________

指導(dǎo)老師：_______________________

日期：2018年6月10號(hào)

混凝土框架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

一.設(shè)計(jì)資料

某三層工業(yè)廠房，采納框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芑炷林孛娉叽?/p>

邊柱為500mmX500mm,中柱600mm義600mm。樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋混凝樓

蓋，其平面如圖所示?！磮D示范圍內(nèi)不考慮樓梯間）。廠房層高分別

為4.5,4.2,4.2Mo地面粗糙度類別為B類。＜Ll=8100,

L2=6600)

1.樓面構(gòu)造層做法：20mm厚水泥砂漿地面，鋼筋碎現(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.OKN/in?,活荷載分項(xiàng)系數(shù)

1.3o

3.永久荷載:包括梁、板與構(gòu)造層自重。鋼筋碎容重25KN/

m3,水泥砂漿容重20KN/m3,石灰砂漿容重17KN/m%分項(xiàng)系數(shù)為

1.2o

材料選用：

混凝土采納C20<fc=9.6N/mm：￡=1.ION/mm?)0

鋼筋柱、梁受力筋采納H級(jí)鋼筋〈f,=300N/nun2),

板內(nèi)與梁內(nèi)其它鋼筋采納I級(jí)<備=210N/mm2)

.?框架梁與柱子的線剛度計(jì)算

?、佥S上的一根框架作為計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖所示。

49.7066.2849.70D

ABC

▼TvIo

ooO

cn濟(jì)

ininCU

.49.70

66.2849.70

EfGH

11g

.0.0

99OJ

55

49.7049.70

I

JKL

9O

QJO

CO

OJ寸

MP

,——咨一,l—蝮__,，

???(D

計(jì)算的圖（單位kn/mm）

梁、柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20,&=2.55X10%/mm2=25.5

62

X10KN/mo框架梁慣性矩增大系數(shù)：邊框架取1.5,中框架取

2.0o

中框架梁的線剛度：

63

iJ=ahEIb/l=2.OXQX25.5X10X0.3X0.7/6.6=66.28X

103KN?m2

邊框架梁的剛度：

263

ibabEIb/l=1.5義目X25.5X10X0.3X0.7/6.6=49.70X

103KN?m2

底層中柱的線剛度:

底中6

i=EIC/1=gX25.5X10X0.6X0.674.5=61.44X

10:iKN?m2

底層邊柱的線剛度

底邊6

i=EIC/1=[x]X25.5X10X0.5X0.5/4.5=29.51X

103KN?m2

其余各層中柱的線剛度

1其中=0.9EL/1=0.9X3X25.5X106X0.6X0.674.5=55.30

X10:,KN?m2

其余各層邊柱的線剛度

i底邊=0.9EL/1=0.9X0X25.5X106X0.5X0.5/4.5=26.56

X10:,KN?m2H.荷載計(jì)算

1.恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

(1)樓〈屋)面自重

結(jié)構(gòu)層：80厚現(xiàn)澆鋼筋碎板0.1mX25KN/m3

=2.5KN/m2

20mm厚水泥砂漿面層0.02mX20KN/m3

=0.4KN/m2

20mm石灰砂漿天棚抹灰0.015mX17KN/m3

=0.26KN/m2

合計(jì)gk

=3.16KN/m2

(2)梁自重

次梁自重25KN/m3X0.25mX<0.45m-0.Im)=

2.19KN/m

次梁抹灰自重2X17KN/ni3><0.015m><<0.45m-0.Im)+

0.02m

X

0.25m

X17KN

/m=

0.26

KN/m

合計(jì)gk

=2.45KN/m

主梁自重25KN/m3X0.3mX<0.7m-0.Im)=4.5

KN/m

主梁抹灰自重2X17KN/m3X0.015m><<0.7m-0.Im)

+0.02m

XO.3mX

17KN/m

=0.41KN

/m

合計(jì)gk

=4.91KN/m

⑶柱自重

邊柱自重25KN/m3X0.5mXO.5m

=6.25KN/m

邊柱抹灰自重4X17KN/m3XO.02mX

0.5m=0.68KN/m

合計(jì)

gk=6.93KN/m

中柱自重25KN/m3X0.6mXO.6m

=9.0KN/m

中柱抹灰自重4X17KN/m3X0.02mX

0.6m=0.82KN/m

合計(jì)

gk=9.82KN/m

2.活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

<1）樓〈屋）面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：5.OKN/m2

<2）雪荷載

Sk=O.35KN/m2

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：3.16KN/m2X3.3mX5/8上/

一匚一

6.52KN/m

活載：5.OKN/m2X3.3mX5/8=

10.31KN/m

梁自重：4.91KN/m

A~B(B~C,C~D＞軸間框架梁均布荷載為：

恒載=板傳荷載+梁自重

=6.52KN/m+4.91KN/m=11.43KN/m

活載〈板傳荷載

取荷載11.34KN/m

⑵A(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

3.16KN/m2X3.3mX5/8X

3.3m+3.16KN/m2X3.3m

X<l-2X0.422X0.423)X

3.9m=63.15KN

梁傳荷載

2.45KN/mX<3.9m一

0.25m)+4.91KN/mX<3.3m-0.25m)=23.92KN

頂層柱頂活載：

屋面板傳荷載

5.OKN/m2X3.3mX5/8X<3.3m-

0.25m)+5.0KN/m2X3.3mX<l-2X0.422X0.423)

X<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

=2X44.82KN+2X23.92KN+6.93KN/mX

4.2m

=166.59KN

二層柱頂活載=板傳荷載

=2X72.57KN

=145.14KN

底層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重

=3X44.82KN+3X23.92KN+2X6.93KN/m

X4.2m

=264.43KN

底層柱頂活載=板傳荷載

=3X72.57KN

=217.71KN

基礎(chǔ)頂面恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重

=3X44.82KN+3X23.92KN+(2X6.93KN/

mX4.2m+6.93KN/mX4.7m>

=297.0KN

基礎(chǔ)頂面活載=0KN

(3)B(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

2X0.16KN/m2X3.3mX5/8X3.3m+3.16KN/m2

X3.3mX<l-2X0.422X0.423)X3.9m)=

89.64KN

梁傳荷載

2X<2.45KN/mX<3.9m-0.25m)+4.91KN/mX

<3.3m-0.25m))=47.84KN

頂層柱頂活載：

屋面板傳荷載

2X<5.5KN/m2X3.3mX5/8X<3.3m-

0.25m)+5.5KN/m2X3.3mX<l-2X0.422X0.423)

X<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

68,74137.48137.4868,74

72.5711.43145.14114314$,14比4372.57

11.3411.3411,34

力同嗣卅卅苗用卅加麻B計(jì)卅麻麻制田卬叫搠HI用出卅加H卅戊

166,59316,2316,2166.59

145.14111,43290.2811.432912811.43145.14

11,3411,3411,34

jiiiiiBiaiiiiiiiriiianiiiiiaiiiaiiiiiiriiiiiiiiiiiiiriiiianii

264.43494.93494.93264.43

217.7111,434354211.43435.4211,43217.71

11.3411.3411.34

4Ali4J，

297.0541.08541.08297.0

11,4311.4311.43

11.3411.3411.34

jiiiiiiiiiniiiiiiiiiiiiriiiaiiiMiiiiiaiiiiiiiiiiriiiiiiiaiiiii

-----------6600?----------66001t----------6600（（

????

蜥受粗胭中各值單位也門，雕為標(biāo)準(zhǔn)值）

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=Bz口s口z30<hi+hj)B/2

WK計(jì)算過程見表

集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

3。

離地高UZ3RshihjBwk

度KNm2KN

z/m

13.11.091.31.30.64.203.99.05

8.91.001.071.30.64.24.23.913.67

4.71.001.021.30.64.74.23.913.81

四.框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算〈采納分層法和D值法)

為簡(jiǎn)化計(jì)算，考慮如下幾種單獨(dú)受荷狀況：

(D恒載作用

(2)活荷載作用于A?B軸跨間

(3)活荷載作用于B?C軸跨間

(4)活荷載作用于C?D軸跨間

(5)風(fēng)荷載作用〈從左向右或從右向左)

1.恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算

節(jié)點(diǎn)各桿的彎矩安排系數(shù)按下式計(jì)算

Pik=iik/二iik

2

節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩即梁固端彎矩M=-l/12ql0

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)算過程見圖a),在求得結(jié)構(gòu)支座彎矩〈按彈性理論計(jì)

算）后采納結(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。跨內(nèi)最大正彎矩近似按跨中彎矩計(jì)算。

梁端剪力依據(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)值滿跨作用的彎矩圖、剪力圖、軸力圖見

圖1、圖2、圖3

2.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

過程見圖b、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖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

過程見圖c、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖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

過程見圖d、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖10、圖

n、圖12

3.風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算

采納D值法按下述步驟計(jì)算框架內(nèi)力（見表廣5>

（D確定各柱的反彎點(diǎn)位置；

（2）分層取脫離體計(jì)算各反彎點(diǎn)處剪力；

（3）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)，按梁的線相對(duì)線剛度安排節(jié)點(diǎn)的柱

端不平衡彎矩。

其他內(nèi)力的計(jì)算：依據(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，依據(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)力圖見圖13、14、15所示

0,3640,636_____0.2840.3370,379卜3790.337d2840,6360.364

-41.4941.49-41.4941.49-41.4941.49

15.1026.393^13.20-13.20^26.39-15.10

-1.88-3.75-4.45-5.0005.004.453.75^1,8S

X

0.68L20,一跖》-0.64-1.20-0.68

0.62.50-2.50

-0,88-1.04-1.171.171.040.88

50.66-5.49-45.1645.16

15.78-15.78549-50.661578-15.78

xl/3xl/3xl/3xl/3

5.26-1.831.83-3,26

頂層分層法計(jì)算凝〈靴km/M)

二層分層詼計(jì)算過程伸他＜n/M）

底層分層法計(jì)算過程（單tkn/M）

圖a恒荷載作用下分層法計(jì)算過程

表1A(D＞軸框架柱反彎點(diǎn)位置

層號(hào)h/m0y。yiY2Y3yyh/m

34.21.750.390000.391.64

24.21.750.45000.451.89

14.71.760.560000.562.63

表2B(C＞軸框架柱反彎點(diǎn)位置

圖1恒荷載作用下的M圖(單位kN,M)

28.1328.13

29.5029.50

29.4129.41

圖2恒荷裁作用下的V由（單曲N）

因3恒犍作用下淤圖（單像N）

表3框架柱修正后的抗側(cè)剛度

3

軸號(hào)層號(hào)a,：EI/hD=ac12EI/h

A0）》3層0.4728.469.10

2層0.4728.469.10

1層0.6028.269.21

B(C>3層0.5059.0120.08

2層0.5059.0120.08

1層0.6258.6019.74

0.3640,6360.2840.3370.379B3790.3373.2840.6360.364

-41,1641.16

14.9826.1813.09

-7.71-15,41-18.28-20.56^10,28

2.814902,453.903,462.921.46

-0.70-0.83-0,93

”-0門.4…7-0,47^^093-0.53

0,340.320.27

-19,11-21,496.513,782,72053

17,79-17.794039-0,53

bi/3

5.93-6.371,26-0,18

77^^/〃////小

頂層分層法計(jì)算雌(單位kn/M)

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)VikNDZDD/EDVyh/mMesMexMbzMby

kN/mkN/mkN//kN?/kN?/kN?

kN?mmmm

A(D>39.059.1058.360.161.41.643.712.383.71

5

222.729.1058.360.163.61.898.416.8810.79

4

136.539.2157.90.186.52.6313.6217.3120.50

8

B（C>39.0520.0858.360.343.01.687.765.173.344.42

8

222.7220.0858.360.347.71.8917.8314.599.8913.11

2

136.5319.7457.900.3412.2.5926.2132.1717.5423.26

42

3.80Tk32063-0.13

皿2Xl/3>d/a>i/a

1270.270.460.220,250.250.280.280.250.250.220.460.270.27

-41.164116

11.1111.1118.93-947

-1.04.X】/己_11.14-12.6e-12.66-14.18^7.09

Q280.280.48-0.241.0C-1.991.771.771.56絲1,46

0.27-0.31-0.31-0.35-0.18-0.34巫--067-0,39-0.39

0.150.130.130.11

39.46-12,97-12.97-13.535.131.901.901.3G

11.3911.39-22.7S0.79-0.39-0.39

|xl/3]>d/3jxl/3

.怎3

3.800.63-0.13

物^3^3

二層分層法計(jì)算過程（靴kn/M）

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/kN

AB跨BC跨CD跨A軸B軸C軸D軸

31.021.341.021.02<0.320.31.02<

拉）2拉）

23.133.973.134.15<1.861.84.15<

拉）6拉）

15.767.055.769.91<3.153.19.91<

拉）5拉）

瀛相法計(jì)算螳（靴kn/M）

圖b活荷載作用在AB軸間分層法計(jì)算過程

圖13風(fēng)神作用下框架M圖（單蛆NN）

圖4活荷載作用在AB軸間的M因（單住kN,M）

26.502.27

0.26

27.42

1.27

0.15

27.42

1.27

0.15

32.48

?5浦載作MAB橢的V因（單%N）

99.07108.242.530.26

99.07108,242.530.26

199.06214.563.650.41

199.06214,563.650.41

299,09

323.154.770.56

299.09

323.154.770.56

囪6帝荷載作用在AB軸同駟圖（單械N）

0.3640.6360.2840,3370.37Sb.3790.337b,2S40,6360.364

-41.1641.16

5.85(M/2H.6913.8715.60xi/^-15.60-13.87-11.69^-5.85

X

1,863372

-2.133,72.-1.86-7.87.82.13

1.37^2-2.743.263.66勢(shì)-366-3.26-274%-L37

-1.83A1,83

0.50

-0.50-0.87x50320.620.69-0.69-0.62-0.52乂1/10.37

父Q44X-0.26

0.26X-0.44-0.35八0.35

22-0.27-0.22(H70.09

-0.09-0.170'0.270.30-0.30

18.02-30.8930.89-18.02-12.87a7a

-2.722.72產(chǎn)一-2.72

卜必卜/3xl/3]

-0.91gm-6.01-0.91

頂■層法計(jì)算遽（靴kn/M）

1.021.02

1.34

3.133.973.13

5765.76

7.05

圖14風(fēng)荷載作用下框架V圖（單位kN）

1

0.48klO-21.100.48

d/3xl/3xl/3xl/9

匕270.27I0,461|0.22|0.250.25|0.28|1028|0.250.2510.2e||o.46I0.27。27|

-41.1641.16

4.53*9.0610.2910.29il.5exi/e-11.52-10.29-10.29-9.06好-4.53

-1.22-1￡2-2.08-2^-104.1.04-2081.221.22

-5.765.76

0,75*1,501.701.701.90公-1.90-1.70-1.70-1.503-0,75

-0.95、0.95

-0.20-0.20-0.35"20.210.240.240.27M/S-0.27-0.24-0.24-0.21xi/2Q.35).200.20

0.11XrQ/80.18X^-011

-0.140.14

-0.03-0.03-0.050.070.080.080.09-0.09-0.08-0.08-0.07Q,050.030.03

9,6212,3112.31-34.2334.23-12.31

-1.45-1.452.91-12.31-9.62-2.911.451.45

>4/3xl/3xi/axl/3

-J.484104.,00.48

.■'''y'j■I*':;:，:?

二層分麟計(jì)算過翟（單段kn/M）

因15凡髓作用下隧N因（靴kN）

-0.484.10-4.100.48

xl/3XJ/3xl/3xl/3

|?,27

0.26|0.47||0.22|0.250.25|0.28||0.28|0.250.251Q,22||0.46|0.270困

-41.1641.16

4,53滓9.0610.2910.2911.52>4^-11.52-10.29-10.29-9.063-4.53

-1.22-L22-2O&皿inA1tL04^za_2,QGG1.22

-5.765.76811

0.75AiZ1.501.701.701.90土-1.90-1.70-L70-1.50g-0.75

-0.950.95

-0.20-0.20-0.35we,。210.240.240.27e-0.27-0.24-0.24-0.21o,350.200.20

0.11XrQ180.18^-0.11

-0.140.14

-0,03-0,03-0.05°，°7Q°80.080.09-0.09-0.08-0.08-0.070.050.030.03

12.31-34.2334.23-12.31-12.31-9.62_j.45

-1.45-1.452.91嘩12.31￡i911.45

xl/3xi/aXJ/3

-0.484.104.10-0.48

底層分層法計(jì)算過程《單他kn/M）

-0.484.10-4.100.48

xl/3xi/axl/3xl/3

|o.”0,2610.47||0,2加250,2510.28110.S8I0.25O.￡5l0.22)10.46I0.270.2耳

-41.1641.16

4.53詔9,0610.29L0.2911.52xV2-il.52-10.29-10.29-9.06嘩-4,53

X

-1.22-1.22-2.08-^^-i.O41.042,081.221.22

-5.765.76

0.75踞1,501.701.701.90性-1.90-1.70-1.70-1.50M-0.75

-Q95八^0,95

-0,20-0.20-0.35￡論,0'210.240.240.27-0.27-0.24-0.24-0.21xi/a0.350.200.20

0.11^KrO.18o.ia^v-o.n