(完整版)混凝土框架結構畢業(yè)課程設計

溫州大學甌江學院《混凝土結構課程設計（二）》專業(yè)：土木工程班級：08土木工程本一姓名：王超學號：指導教師：日期：2011年6月10號混凝土框架結構課程設計設計資料某三層工業(yè)廠房，采用框架結構體系。框架混凝土柱截面尺寸邊柱為500mm×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）。廠房層高分別為4.5，4.2，4.2米。地面粗糙度類別為B類。（L1=8100，L2=6600）1.樓面構造層做法：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：樓面屋面標準值取5.0KNm2，活荷載分項系數(shù)1.3。3．永久荷載:包括梁、板及構造層自重。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級鋼筋（fy＝300Nmm2），板內(nèi)及梁內(nèi)其它鋼筋采用Ⅰ級（fy＝210Nmm2）二．框架梁及柱子的線剛度計算取①軸上的一榀框架作為計算簡圖，如圖所示。梁、柱混凝土強度等級為C20，Ec＝2.55×104Nmm2＝25.5×106KNm2。框架梁慣性矩增大系數(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底層中柱的線剛度：i底中＝EIcl=×25.5×106×0.6×0.634.5＝61.44×103KN·m2底層邊柱的線剛度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．荷載計算1．恒荷載標準值計算樓（屋）面自重結構層: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gk＝9.82KNm2．活荷載標準值計算（1）樓（屋）面活荷載標準值：5.0KNm2（2）雪荷載sk=0.35KNm2屋面活荷載不與雪荷載同時考慮，取兩者中大者。3．框架豎向荷載計算（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基礎頂面活載＝0KNB(C)軸柱豎向荷載計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基礎頂面恒載＝板傳荷載＋梁傳荷載＋柱自重＝541.08KN基礎頂面活載＝板傳荷載＝0KN框架在豎向荷載作用下的受荷圖如圖所示4．框架水平荷載計算為簡化計算，將風荷載近似用作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點處的集中荷載，其標準值：Wk＝βzμsμzω0（hi＋hj）B2WK計算過程見表集中風荷載標準值離地高度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．框架結構內(nèi)力計算（采用分層法和D值法）為簡化計算，考慮如下幾種單獨受荷情況：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軸跨間風荷載作用（從左向右或從右向左）恒荷載標準值作用下的內(nèi)力計算節(jié)點各桿的彎矩分配系數(shù)按下式計算μik=iikΣiik節(jié)點的不平衡彎矩即梁固端彎矩M=－112ql02由分層法可求得整個框架在恒荷載作用下的彎矩圖（計算過程見圖a），在求得結構支座彎矩（按彈性理論計算）后采用結構實際荷載按靜定結構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)點集中力疊加而得。恒荷載標準值滿跨作用的彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖1、圖2、圖3活荷載標準值作用下的內(nèi)力計算活荷載標準值作用在A～B軸跨間的分層法計算過程見圖b、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖4、圖5、圖6活荷載標準值作用在B～C軸跨間的分層法計算過程見圖c、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖7、圖8、圖9活荷載標準值作用在C～D軸跨間的分層法計算過程見圖d、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖10、圖11、圖12風荷載標準值作用下的內(nèi)力計算采用D值法按下述步驟計算框架內(nèi)力(見表1~5)確定各柱的反彎點位置；分層取脫離體計算各反彎點處剪力；先求柱端彎矩，再由節(jié)點平衡求梁端彎矩，當為中間節(jié)點時，按梁的線相對線剛度分配節(jié)點的柱端不平衡彎矩。其他內(nèi)力的計算

: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)點的平衡條件，可求出柱的軸力。風荷載標準值作用下的內(nèi)力圖見圖13、14、15所示圖a恒荷載作用下分層法計算過程表1A(D)軸框架柱反彎點位置層號yoy1y2y3yyhm34.21.750.390000.391.6424.21.750.45000.451.8914.71.760.560000.562.63表2B(C)軸框架柱反彎點位置層號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剛度軸號層號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風荷載作用下框架柱端剪力彎矩和梁端彎矩計算軸號層號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風荷載作用下框架柱軸力和梁端剪力計算層號梁端剪力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軸間分層法計算過程1圖c活荷載作用在BC軸間分層法計算過程圖d活荷載作用在CD軸間分層法計算過程五．框架結構內(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行內(nèi)力組合。比較恒荷載和活荷載由可變荷載效應控制的組合和由恒荷載效應控制的組合的大小，取兩者中大者。構件控制截面的內(nèi)力按下式計算：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)力按下式計算:Mcs=Mc－Vc·－40mm＝460mm，Vmax＝14.94KN因為所以KN>14.94KN滿足要求（3）正截面受彎承載力計算柱同一截面分別承受正反向彎矩，故采用對稱配筋A(D)軸柱Nb＝1層從柱的內(nèi)力組合表可見，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彎矩中由風荷載作用產(chǎn)生的彎矩>75%,柱的計算長度取下列二式中較小值：其中——柱的上端、下端節(jié)點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的各梁線剛度之和的比值；——比值中的較小值；H——柱的高度，對底層柱為從基礎頂面到一層樓蓋頂面的高度；對其余各層柱為上、下兩層樓蓋頂面之間的高度。H1=4.7mψu=(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應考慮偏心距增大系數(shù)η=取=1.0取=ζb<0按構造配筋：每側實配318（）第二組內(nèi)力M=20.36KN·MN=407.65KN彎矩中由風荷載作用產(chǎn)生的彎矩>75%,柱的計算長度取下列二式中較小值：其中——柱的上端、下端節(jié)點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的各梁線剛度之和的比值；——比值中的較小值；H——柱的高度，對底層柱為從基礎頂面到一層樓蓋頂面的高度；對其余各層柱為上、下兩層樓蓋頂面之間的高度。H1=4.7mψu=(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應考慮偏心距增大系數(shù)η=取=1.0取=ζb<0按構造配筋：每側實配318（）3層最不利組合為M=59.92KN·MN=253.72KN彎矩中由風荷載作用產(chǎn)生的彎矩<75%,柱的計算長度l0=1.25H＝1.25×4.2＝5.25mea=20mm或h30=50030=16.7mm取ea=20mm應考慮偏心距增大系數(shù)η=取=1.0取=ζb<0按構造配筋：每側實配318（）（4）垂直于彎矩作用平面的受壓承載力驗算1層878.81KN=0.9×0.965×(9.6×5002＋300×763×2)＝2482.00KN>878.81KN滿足要求（5）斜截面受剪力承載力計算1層最不利內(nèi)力組合M=29.54KN·MN=869.71KNV=14.92KN因為剪跨比4.7（2×0.460）＝5.11＞3，所以因為0.3fcA=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