土木工程框架结构设计毕业论文(同名8442).doc

毕业设计 论文 毕业设计 论文 某公司办公楼 学生姓名 学 号 专业班级 指导教师 20 年 月 日 摘 要 本课题为东营市华凌科技办公楼的设计 4 层 建筑面积约 3000m2 长 42m 宽 16 8m 高 14 95m 采用钢筋混凝土框架结构 首先 根据设 计出的建筑方案及所选用的建筑材料及做法 确定结构计算简图 进行荷 载和内力计算 绘制了相应的内力图 其次 进行结构内力组合 确定结 构控制截面的弯矩 剪力和轴力设计值 最后 根据已经计算出的结构控 制截面的内力值 对梁 板 柱 基础等进行配筋计算 并绘制了相应的 结构施工图 同时 本文采用 PKPM 软件进行电算 以保证计算结果的可 靠性 并达到同手算结果对比 分析的目的 关键词 关键词 框架结构 内力 配筋 控制截面 ABSTRACT The topic is the design of Hua Ling technology office building in DongYing city four layers the area of construction is about 3000m2 the length of the building is 42m the width is 16 8m and the height is 14 95m This building is reinforced concrete frame structure First of all according to architectural drawing of design building material and method determine schematic calculation thus completing the load and internal forces calculation drawing a map corresponding to the internal forces Secondly proceed the structure internal force combination determine the structure control sectional bending moment shearing force and ax force design value Finally according to already calculate structure control sectional internal force value the beam slab and columns the foundation being reinforced and the mapping of the corresponding structure construction plan At the same time we used the software PKPM to ensure the reliability of results and achieve the purpose of analysis contrast the result which was calculated by hand Keywords frame construction internal force reinforcement control section 目 录 前 言 1 第 1 章 设计资料 2 1 1 工程概况 2 1 2 设计标高 2 1 3 气象资料 2 1 4 工程地质资料 2 1 5 抗震烈度 2 1 6 墙身做法 2 1 7 门窗做法 2 1 8 所用材料 2 第 2 章 结构布置和计算简图 3 第 3 章 荷载计算 5 3 1 恒载计算 5 3 1 1 屋面框架梁线荷载标准值 5 3 1 2 楼面框架梁线荷载标准值 5 3 1 3 屋面框架节点集中荷载标准值 6 3 1 4 楼面框架节点集中荷载标准值 6 3 2 活荷载计算 8 3 2 1 屋面活荷载 8 3 2 2 楼面活荷载 8 3 3 风荷载计算 9 3 4 地震作用计算 10 3 4 1 重力荷载代表值计算 10 3 4 2 框架刚度计算 12 3 4 3 结构基本周期的计算 14 3 4 4 多遇水平地震作用标准值计算 14 3 4 5 横向框架弹性变形验算 15 第 4 章 内力计算 16 4 1 恒荷载作用下的内力计算 16 4 2 活荷载作用下的内力计算 21 4 3 风荷载作用下的内力计算 24 4 4 水平地震作用下的内力分析 27 第 5 章 内力组合 30 第 6 章 截面设计 31 6 1 梁的配筋计算 31 6 1 1 边跨梁配筋计算 31 6 1 2 中跨梁配筋计算 33 6 2 框架柱配筋计算 33 6 2 1 框架柱的纵向受力钢筋计算 33 6 2 2 斜截面受剪承载力计算 35 第 7 章 楼板设计与计算 41 7 1 屋面板计算 41 7 1 1 荷载计算 41 7 1 2 按弹性理论计算 41 7 2 楼面板计算 42 7 2 1 荷载计算 42 7 2 2 按弹性理论计算 42 7 2 3 截面设计 44 第 8 章 楼梯设计 45 8 1 梯段板计算 45 8 1 1 荷载计算 45 8 1 2 截面设计 45 8 2 平台板计算 46 8 2 1 荷载计算 46 8 2 2 截面设计 46 8 3 平台梁计算 47 8 3 1 荷载计算 47 8 3 2 内力计算 47 8 3 3 截面计算 47 第 9 章 基础设计 49 9 1 设计资料 49 9 2 基础梁配筋计算 49 9 3 翼板的承载力计算 55 9 3 1 边基础翼板的承载力计算 55 9 3 2 中基础翼板的承载力计算 55 结 论 57 致 谢 58 参考文献 59 附 录 60 前言 1 前 言 毕业设计大学四年最后的实践性演练 对我们的综合素质和毕业后实 际工作能力 适应社会能力的提高有着不可忽视的作用 在毕业设计过程 中 能系统化的运用头脑里的知识框架 充分调动工作积极性 以及操作 制图能力等 本次设计为钢筋混凝土框架结构 其中主要包括建筑设计和结构设计 遵循由建筑到结构 再到基础的设计过程 建筑设计根据地形及周边环境 合理布置建筑总平面 综合考虑各个 部分的具体使用要求 统筹相互间的关系和位置 使建筑各部分人流组织 通畅 建筑流线简捷 明确 以取得良好的使用效果 景观效果和经济效 果 然后进行立面造型 剖面设计 结构设计包括确定结构体系与结构布置 根据经验对构件初估 确定 计算单元计算模型及计算简图 荷载计算 内力计算 基础设计等内容 框架结构设计的计算工作量很大 在计算过程中以手算为主 辅以一些计 算软件如 PKPM 的校正 设计时尽量做到安全 经济 适用的要求 通过本次毕业设计 涉猎了大量的知识 查阅资料的能力大大提高 手工绘图 上机制图的能力也逐渐巩固 由于时间相对紧张 让自己能够 更加充分合理的利用时间 使自己能更加有信心面对将来的工作和学习 做好迎接未来挑战的准备 设计资料 2 第 1 章 设计资料 1 1 工程概况 山东东营华凌科技公司办公楼 建筑总面积约为 3000m2 采用钢筋混 凝土框架结构 四层 1 2 设计标高 室内设计标高 0 00m 相当于绝对标高 6 00m 室内外高差 450mm 1 3 气象资料 夏季室外计算温度 34 5 绝对最高温度 40 冬季室外计算温 度 9 绝对最高温度 22 最大降雨量 300mm 基本风压 0 45kN m2 主导风向 冬季 西北 夏季 东南 基本雪压 0 2kN m2 最大冻深 500mm 1 4 工程地质资料 地基允许承载力 R 90kN m2 土类型为粉质粘土 类场地 最高地 下水位 自然地面以下 1 2m 地下水性质 有弱硫酸盐侵蚀 1 5 抗震烈度 抗震设防烈度为 7 度 设计基本地震加速度值为 0 10g 类场地 设计地震分组为第二组 1 6 墙身做法 外墙采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块 厚 240mm 内墙采用蒸压粉煤 灰加气混凝土砌块 厚 200mm 1 7 门窗做法 门厅处为铝合金门窗 其他均为木门 铝合金窗 1 8 所用材料 混凝土 C25 HPB235 级钢筋 2 mm N 9 11 c f 2 mm N27 1 t f HRB335 级钢筋 0 55 2 y mm 210N f 2 y mm 300N f b 结构布置和计算简图 3 第 2 章 结构布置和计算简图 结构平面布置如图 2 1 所示 各梁柱截面尺寸如下 图 2 1 结构平面布置 边跨梁 取 mm600 12 7200 12 l h600mm h250mm b 中跨梁 取 mm200 12 2400 12 l h400mm h250mm b 纵向框架梁 取 mm350 12 4200 12 l h400mm h250mm b 柱 cN f N A 2 108423 5mm2 1 9 0 9 11 10002 4 2 16 3 412 取 400mmmm400 hb 板厚 取 mm105 40 4200 40 l h100mm h 结构计算简图如图 2 2 所示 底层层高为 4 15m 各梁柱构件的线刚 度经计算后列于图 2 2 其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用 取 为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩 0 2II 0 I 结构布置和计算简图 4 AB CD 跨梁 m 1082 1202 7 6 025 0 12 1 2 343 EEi BC 跨梁 m 1026 106 2 4 025 0 12 1 2 343 EEi 上部各层柱 m 1093 5 6 3 4 0 12 1 344 EEi 底层柱 m 1014 5 15 4 4 0 12 1 344 EEi 注 图中数字为线刚度 单位 34 m10E 图 2 2 结构计算简图 荷载计算 5 第 3 章 荷载计算 3 1 恒载计算 3 1 1 屋面框架梁线荷载标准值 4 厚高聚物改性沥青防水卷材防水层 0 004 10 0 04 2 m kN 20 厚 1 3 水泥砂浆保护层 20 0 02 0 4 2 m kN 水泥珍珠岩 最薄 40mm 2 找坡 0 124 4 0 496 2 m kN 100 厚憎水膨胀珍珠岩 0 1 4 0 4 2 m kN 100 厚现浇楼板 25 0 1 2 5 2 m kN 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4 2 m kN 15mm 厚纸筋石灰抹灰 0 015 16 0 24 2 m kN 屋面恒载 4 476 2 m kN 边跨框架梁自重 0 25 0 6 25 3 75m kN 梁侧粉刷 2 0 6 0 1 0 02 17 0 34m kN 边跨框架梁总重 4 09m kN 边跨框架梁自重 0 25 0 4 25 2 5m kN 梁侧粉刷 2 0 4 0 1 0 02 17 0 204m kN 中跨框架梁总重 2 704m kN 因此作用在顶层框架梁的线荷载为 m kN09 4 1414 CDAB ggm 704kN 2 14 BC g m kN799 182 4476 4 2424 CDAB gg m kN638 116 2476 4 24 BC g 3 1 2 楼面框架梁线荷载标准值 水磨石地面 0 65 2 m kN 100 厚钢筋混凝土楼板 0 1 25 2 5 2 m kN 荷载计算 6 15mm 厚纸筋石灰抹底 0 015 17 0 255 2 m kN 楼面恒载 3 405 2 m kN 边跨框架梁及梁侧粉刷 4 09 2 m kN 边跨填充墙自重 0 2 5 5 3 6 0 6 3 3m kN 填充墙粉刷自重 3 6 0 6 0 02 2 17 2 04m kN 中跨框架梁及梁侧粉刷 2 704m kN 因此作用在中间层框架梁的线荷载为 m 43kN 9 04 2 3 309 4 11 CDAB ggm 704kN 2 1C B g m 301kN 4 12 4405 3 22 CDAB gg m 853kN 8 6 2405 3 2 BC g 3 1 3 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 0 25 0 4 4 2 25 10 5kN 边柱纵向框架梁粉刷 0 4 0 1 2 0 02 4 2 17 0 8568 kN 1000 高女儿墙自重 1 0 24 4 2 5 5 5 544kN 1000 高女儿墙粉刷 4 2 0 02 17 2 2 856kN 框架梁传来屋面自重 4 2 2 1 4 476 0 5 19 739kN 顶层边节点集中荷载 39 50kN 44 DA GG 中柱纵向框架梁自重 0 25 0 4 4 2 25 10 5kN 中柱纵向框架梁粉刷 0 8568kN 纵向框架梁传来屋面自重 0 5 4 2 4 2 2 4 476 19 739kN 0 5 4 2 4 2 2 6 1 3 4 476 16 875kN 顶层中节点集中荷载 47 97kN 44 CB GG 3 1 4 楼面框架节点集中荷载标准值 边柱纵向框架梁自重 10 5kN 边柱纵向框架梁粉刷 0 8568kN 荷载计算 7 铝合金窗自重 2 4 2 3 0 5 2 76kN 窗下墙体自重 0 9 3 8 0 24 5 5 4 5144kN 窗下墙体粉刷 0 9 0 02 2 17 3 8 2 3256kN 窗边墙体自重 1 4 2 3 0 24 5 5 4 2504kN 窗边墙体粉刷 1 4 0 02 2 2 3 17 2 1896kN 框架柱自重 0 4 0 4 3 6 25 14 4kN 框架柱粉刷 0 92 0 02 3 6 17 1 1261kN 纵向框架梁传来楼面自重 0 5 4 2 4 2 2 3 405 15 016kN 中间层边节点集中荷载 57 94kN DA GG 中柱纵向框架梁自重 10 5kN 中柱纵向框架梁粉刷 0 8568kN 内纵墙自重 3 6 0 4 0 2 4 2 5 5 14 784kN 墙粉刷 3 6 0 4 0 02 2 17 4 2 9 1392kN 扣除门洞重加上门重 2 1 1 1 78 0 2 3 318kN 框架柱自重 14 4kN 框架柱粉刷 0 02 1 17 3 6 1 224kN 纵向框架梁传来楼面自重 0 5 4 2 4 2 2 3 405 15 016kN 0 5 4 2 4 2 2 6 1 3 3 405 12 837kN 中间间层中节点集中荷载 47 97kN CB GG 恒载作用下的计算简图如图 3 1 所示 荷载计算 8 图 3 1 恒载作用下的计算简图 3 2 活荷载计算 3 2 1 屋面活荷载 2 1kN m4 20 5 44 CDAB PP1 3kN m2 60 5 4 BC P 2 205kN0 54 2 24 20 5 44 DA PP kN09 4 0 51 32 6 4 2 4 20 50 54 2 24 20 5 44 CB PP 3 2 2 楼面活荷载 8 4kN m4 22 0 CDAB PP6 5kN m2 62 5 BC P 8 82kN2 04 2 24 20 5 DA PP 245kN 182 51 32 6 4 2 4 20 52 04 2 24 20 5 CB PP 荷载计算 9 活荷载作用下的结构计算简图如图 3 2 所示 图 3 2 活载作用下的计算简图 3 3 风荷载计算 风压标准值计算公式为 3 1 0 ZSZ 因结构高度 H 14 85m 30m 可取 1 0 1 3 0 45 Z S 0 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载 计算过程如 2 m kN 表 3 1 所示 其中 z 为框架节点至室外地面的高度 A 为一榀框架各层节 点的受风面积 计算结果如图 3 3 所示 荷载计算 10 表 3 1 风荷载计算 层次 Z S Z m kN m2 0 A m2 S kN W P 41 01 314 850 4511 760 745 09 31 01 311 250 4515 120 746 55 21 01 37 650 4515 120 746 55 11 01 34 050 4516 0650 746 95 图 3 3 风荷载作用下的结构计算简图 3 4 地震作用计算 3 4 1 重力荷载代表值计算 作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为 屋面梁处 结构和构件自重 50 雪荷载 EW G 楼面梁处 结构和构件自重 50 活荷载 E1 G 其中结构和构件自重取楼面上下 1 2 层高范围内 屋面梁处取顶层一半 的结构和构件自重 各质点的重力荷载代表值及质点高度如图 3 4 所示 荷载计算 11 图 3 4 质点重力荷载代表值及质点高度 各层荷载为 屋面恒载 0 5 屋面雪荷载 屋盖纵横梁自重 屋面下半层的柱及墙 4 G 体自重 女儿墙自重 4 476 42 24 17 04 3221 69 中中中 GkN 0 24 1 16 8 42 2 5 5 0 02 0 24 2 16 8 42 中中中 G 2 17 244 80kN 0 2 17 04 42 24 143 95 中 GkN 0 4 0 4 25 1 8 0 1 42 285 6 中 GkN 0 25 25 0 6 0 1 7 02 0 4 21 0 02 2 0 6 中 G 0 1 7 02 0 4 21 17 0 25 25 0 6 0 1 7 2 0 1 0 12 0 02 2 0 6 0 1 7 2 0 1 0 12 17 0 25 25 0 4 0 1 2 4 0 2 11 0 02 2 0 4 0 1 2 4 0 2 11 17 0 25 25 0 4 0 1 4 2 0 4 28 0 02 2 0 4 0 1 4 2 0 4 17 28 0 25 25 0 4 0 1 4 2 0 2 0 28 8 0 02 2 0 4 0 1 4 2 0 2 0 28 8 17 0 25 25 0 7 0 1 8 4 0 4 2 0 02 2 0 7 荷载计算 12 0 1 8 4 0 4 2 17 434 4375 47 2668 21 8125 2 3732 45 375 4 9368 199 5 21 7056 55 8 6 071 60 6 528 905 80kN 0 2 1 8 0 6 7 02 0 4 11 5 5 0 02 2 1 8 中 G 0 6 7 02 0 4 17 15 0 24 1 8 0 6 7 02 0 4 4 5 5 0 2 1 8 0 6 7 2 0 1 0 12 5 5 0 02 2 1 8 0 6 7 2 0 1 0 12 17 0 24 1 8 0 4 4 2 0 4 2 4 14 5 5 0 24 1 8 0 4 4 2 0 2 2 4 0 28 4 5 5 0 24 1 8 0 4 2 4 0 2 1 5 5 5 2 0 02 2 1 8 0 4 2 4 0 2 1 5 17 2 0 2 1 8 0 4 4 2 0 4 13 5 5 0 2 1 8 0 4 4 2 0 2 0 28 3 5 5 0 02 2 1 8 0 4 4 2 0 4 2 4 14 17 0 02 1 8 0 4 4 2 0 2 0 28 2 17 4 0 02 2 1 8 0 4 4 2 0 4 17 13 0 02 2 1 8 0 4 4 2 0 2 0 28 17 3 0 2 1 8 0 7 8 4 0 4 5 5 0 02 2 1 8 0 7 8 4 0 4 17 0 24 1 8 0 7 8 4 0 4 4 8 5 5 0 02 2 1 8 0 7 8 4 0 4 4 8 17 96 122 81 029 41 944 9 214 5 696 36 221 9 757 76 076 17 186 18 659 14 166 47 029 10 624 9 68 5 984 4 646 2 394 2 587 1 333 490 35kN 0 5 4 G 中中中 G 中中中 G 中 G 中 G 中 G 中 G 3221 69 244 80 0 5 143 95 905 8 285 6 490 35 5220 22kN 同理得 5984 88 3 G 2 GkN 荷载计算 13 6132 68 1 GkN 3 4 2 框架刚度计算 考虑到现浇楼板的作用 中框架梁 边框架梁 为 0 2II 0 1 5II 0 I 不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩 计算过程表 3 2 3 3 3 4 所示 表 3 2 梁的刚度 截面跨度惯性矩边框架中框架 类别 砼强度 等级 hb m L m 0 I 10 3m4 I 10 3m4 b i 4 10 kN m I 10 3m4 b i 4 10 kN m 边跨梁C25 0 25 0 6 7 024 56 752 699 03 59 中跨梁C25 0 25 0 4 2 61 331 9952 152 662 86 注 hEIib 表 3 3 柱的刚度 截面高度惯性矩线刚度 层号 砼强度 等级 hb m H m 0 I m10 43 hEIic kN m 4 10 K 2 12 h i D kN m 3 10 边框架边柱 1 Z 2 43 62 131 661 620 4486 89 1 C25 0 4 0 4 4 152 131 441 870 6126 14 边框架中柱 2 Z 2 43 62 131 662 920 5939 12 1 C25 0 4 0 4 4 152 131 443 360 727 23 中框架边柱 3 Z 2 4C25 0 4 0 4 3 62 131 662 160 5197 98 荷载计算 14 14 152 131 442 490 6666 68 中框架中柱 4 Z 2 43 62 131 663 890 6610 15 1 C25 0 4 0 4 4 152 131 444 480 7697 12 表 3 4 框架总刚度 kN m D 3 10 层号 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z kN m D 4 10 2 427 5636 48135 66172 5537 225 124 5628 92123 56131 2430 828 3 4 3 结构基本周期的计算 本楼的主体总高度为 14 85m 且楼房的质量和刚度可采用底部剪力法 计算水平地震作用 为此必须先确定其基本周期 现用能量法计算 并考 虑非承重填充墙刚度的影响 取折减系数 其计算过程列于表 3 6 0 T 5 表 3 5 能量法计算基本周期 层号 kN i G D kN m 4 10 m ui m i u i j j u 1 iiu G 2 iiu G 45220 2237 2250 01400 1660866 333143 774 35984 8837 2250 03010 1519909 305138 154 25984 8837 2250 04620 1218729 15488 835 16132 6830 8280 07570 0757463 96335 101 23322 7 0 1660 2968 755405 864 得 2 0 6 0 444s 4 1 4 1 2 1 2 ii iiiiT uGuGT 755 2968 864 405 荷载计算 15 3 4 4 多遇水平地震作用标准值计算 7 度第二组地震和 类场地 s 4 0 08 0 max g T 7290 0 444 0 4 0 08 0 9 09 0 1max1 TTg 0 444s 1 4s 1 T56 0 g T 所以不考虑顶部附加水平地震作用 结构的总重力荷载为 23322 7 所以底部剪力为kN 1445 7 233227290 085 0 11 GGF eqek kN 各楼层水平地震作用标准值按下式计算 3 2 EK j jj i i F HG HG F 4 1 楼层的地震作用标准值 和地震剪力标准值 的计算如表 3 6 i F i V 表 3 6 地震作用标准值和地震剪力标准值 层次 kN i G m i H iiH G kN i F kN i V 45220 2214 9578042 29517 76517 76 35984 8811 3567928 39450 66968 42 25984 887 7546382 82307 721276 14 16132 684 1525450 62168 851445 23322 7 217804 11445 3 4 5 横向框架弹性变形验算 多遇地震作用下 横向框架层间的弹性验算结果列于表 3 7 其中楼 层间的地震剪力应取标准值 表 3 7 层间弹性位移计算 层号 层间剪力 kN i V 层间刚度 m kN10 4 i D mm ei u 层高 m i H iei Hu e 荷载计算 16 4517 7637 2251 3913 61 2588 3968 4237 2252 6023 61 1384 21276 1437 2253 4283 61 1050 1144530 8284 6874 151 885 1 550 从表中验算知 故多遇水平地震作用的变形验算满足要 eiei Hu 求 内力计算 17 第 4 章 内力计算 4 1 恒荷载作用下的内力计算 以一榀中框架为例 恒载作用下的内力计算采用分层法 这里以顶层 为例说明分层法的计算过程 其他层 中间层 底层 计算过程与顶层相 同 中柱的线刚度采用框架梁柱实际线刚度的 0 9 倍 按照固端弯矩相等 的原则 先将梯形分布荷载及三角形分布荷载 化为等效为均布荷载 顶层等效均布荷载为 799 8 1 299 0 299 0 21 09 4 21 32 24 32 4AB1 AB gaagg中 m 03kN 0 2 m kN98 9 1 6381 8 5 2 704 8 5 244BC1 BC ggg中 用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算 各杆的固端 弯矩为 kN m82 267 0220 03 12 1 g 12 1 22 4 中中 lM AB kN m5 621 39 98 3 1 g 3 1 22 G4 中中 lM B kN m2 811 39 98 6 1 g 6 1 22 4G 中中 lM B 标准层等效均布荷载为 301 14 299 0 299 0 21 43 9 21 32 2 32 AB1 AB gaagg中 m kN56 21 m 24kN 8 8 853 8 5 2 704 8 5 2BC1 BC ggg中 用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算 各杆的固端弯 内力计算 18 矩为 kN m88 547 0221 56 12 1 g 12 1 22 中中 lM AB kN m4 641 38 24 3 1 g 3 1 22 G 中中 lMB kN m2 321 38 24 6 1 g 6 1 22 G 中中 lM B 表 4 1 分层法分配系数及恒载作用下固端弯矩计算结果 kN m 节点单元 ABG 位置A 下柱A 上柱AB 端BA 端B 下柱B 上柱BG 端GB 端 顶层 0 294 0 7060 5510 229 0 22 中间层 0 2270 2270 5460 4480 1860 1860 18 分配 系数 底层 0 2290 2210 550 4510 1880 1810 18 顶层 82 2682 26 5 62 2 81 中间层 88 5488 54 4 64 2 32 固端 弯矩 底层 88 5488 54 4 64 2 32 弯矩分配法计算过程如图 4 1 计算所得结构顶层弯矩图见图 4 2 内力计算 19 图 4 1 弯矩分配法计算过程 图 4 2 顶层弯矩图 将各层分层法求得的弯矩图叠加 可得整个框架在恒载作用下的弯矩 图 叠加后框架内各节点弯矩不一定达到平衡 为提高精度 可将节点不 平衡弯矩再分配一次进行修正 修正后恒载作用下的弯矩图如图 4 3 所示 并求得框架各梁柱的剪力和轴力如图 4 4 所示 考虑弯矩调幅 并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值 跨中弯矩 乘以 1 1 的系数 以备内力组合时用 内力计算 20 图 4 3 弯矩图 单位 kN m 内力计算 21 图 4 4 梁剪力 柱轴力图 单位 kN 内力计算 22 4 2 活荷载作用下的内力计算 以一榀中框架为例 用分层法计算 顶层等效均布荷载为 1 78kN m2 1 299 0 299 0 21 21 32 4 32 AB paag中 m kN81 0 31 8 5 8 5 4 BC gg中 用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算 各杆的固端 弯矩为 kN m7 317 021 78 12 1 g 12 1 22 4 中中 lM AB kN m0 461 30 81 3 1 g 3 1 22 G4 中中 lM B kN m0 231 381 0 6 1 g 6 1 22 4G 中中 lM B 标准层等效均布荷载为 7 12kN m8 4 299 0 299 0 21 21 3232 AB paag中 m kN06 4 6 5 8 5 8 5 BC gg中 用弯矩分配法并利用结构的对称性取二分之一结构计算 各杆的固端 弯矩为 kN m29 247 027 12 12 1 g 12 1 22 中中 lM AB kN m2 291 306 4 3 1 g 3 1 22 G 中中 lMB kN m1 141 34 06 6 1 g 6 1 22 G 中中 lM B 内力计算 23 将各层分层法求得的弯矩图叠加 可得整个框架在恒载作用下的弯矩 图 叠加后框架内各节点弯矩不一定达到平衡 为提高精度 可将节点不 平衡弯矩再分配一次进行修正 修正后恒载作用下的弯矩图如图 4 5 所示 并求得框架各梁柱的剪力和轴力如图 4 6 所示 考虑弯矩调幅 并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值 跨中弯矩 乘以 1 1 的系数 以备内力组合时用 图 4 5 弯矩图 单位 kN m 内力计算 24 图 4 6 梁剪力 柱轴力图 单位 kN 内力计算 25 4 3 风荷载作用下的内力计算 以一榀中框架为例 内力计算采用 D 值法 以左风为例计算 右风符 号相反 计算过程如表 4 2 4 3 4 4 所示 表 4 2 风荷载作用下边柱的弯矩和剪力 边柱 层号 剪力 D D CE VK i y t CE M b CE M 45 090 221 12 160 452 21 8 311 640 222 62 160 4585 04 2 218 190 224 02 160 57 27 2 125 140 235 82 490 5510 913 3 表 4 3 风荷载作用下中柱的弯矩和剪力 中柱 层号 剪力 D D CE VK i y t CE M b CE M 45 090 281 43 890 452 82 3 311 640 283 33 890 55 95 9 218 190 285 13 890 59 29 2 125 140 276 74 480 52613 314 7 表 4 4 梁端弯矩和柱轴向力标准值 边跨梁中跨梁柱轴力层 次 l b M r b M b V l b M r b M b V边柱中柱 42 20 1 82 0 571 15 1 15 0 890 570 32 36 27 5 35 1 663 54 3 54 2 722 231 38 211 10 9 51 2 946 33 6 33 4 875 163 32 116 89 13 93 4 398 79 8 79 6 769 555 69 注 弯矩单位为 kN m 力的单位为 kN 内力计算 26 最后绘制风荷载作用下框架的弯矩图 图 4 7 及风荷载作用下的框 架梁剪力 柱轴力图 图 4 8 图 4 7 风荷载作用下的框架弯矩图 kN m 内力计算 27 图 4 8 风荷载作用下的框架梁剪力 柱轴力图 kN 内力计算 28 4 4 水平地震作用下的内力分析 一般情况下 只按楼层地震剪力标准值分析求得梁的柱内力标准值即 可 但也可采用楼层剪力标准值直接分析求出内力标准值 供以后内力组 合之用 现采用后一方法 以一榀中框架为例 将楼层地震剪力标准值按各柱的 D 值分配求得各 柱的剪力标准值 近似按各楼层水平地震作用为倒三角形分布情形确定各 柱的反弯点 计算柱端的弯矩标准值 根据节点平衡条件 将节点处逐段 弯矩之和按节点两侧梁的线刚度按比例分配 求得梁端标准值 然后计算 梁端的地震剪力标准值 并由节点两侧梁端剪力标准值之差求得柱的地震 轴向力标准值 计算结果分别列于表 4 5 4 6 4 7 以左震为例计算 右震符号相反 表 4 5 水平地震作用下边柱的弯矩和剪力 边柱 层号 层间剪力 D D CE VK i y t CE M b CE M 4517 760 02111 12 160 4522 018 0 3968 430 02120 82 160 45840 534 2 21276 150 02127 42 160 549 249 2 114450 02231 32 490 5558 571 5 表 4 6 水平地震作用下中柱的弯矩和剪力 中柱 层号 层间剪力 D D CE VK i y t CE M b CE M 4517 760 02714 13 890 4528 022 9 3968 430 02726 43 890 547 547 5 21276 150 02734 83 890 562 662 6 内力计算 29 114450 02536 24 480 52671 279 0 表 4 7 梁端地震弯矩和柱地震轴向力的标准值 边跨梁中跨梁柱轴力 层号 l b M r b M b V l b M r b M b V边柱中柱 421 98 18 07 5 7011 33 11 33 8 725 73 01 355 15 46 91 14 5430 93 30 93 23 7920 2412 26 283 12 70 93 21 9446 99 46 99 36 1442 1926 46 1105 82 87 56 27 5555 43 55 43 42 6469 7341 56 注 弯矩单位为 kN m 力的单位为 kN 最后绘制地震作用下的框架弯矩图 4 9 及地震作用下的框架梁剪力 柱轴力图 4 10 内力计算 30 图 4 9 地震作用下的框架弯矩图 kN m 内力计算 31 图 4 10 地震作用下的框架梁剪力 柱轴力图 kN 内力组合 32 第 5 章 内力组合 根据上节内力计算结果 即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组 合 其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中由于对称性 每层有五个控制截 面 即图 5 1 所示梁中的 1 2 3 4 5 号截面 柱则分为边柱和中柱 即 A 柱 B 柱 每个柱每层有两个控制截面 故柱的控制截面编号为 1 2 3 4 5 6 7 8 号截面 如图 5 1 所示 内力组合表见附录 图 5 1 框架梁柱各控制截面 截面设计 33 第 6 章 截面设计 根据内力组合结果 即可选择各截面的最不利内力进行截面配筋计算 6 1 梁的配筋计算 混凝土 C25 钢筋 HRB335 级 0 1 1 2 mm N 9 11 c f 混凝土保护层厚度 2 mm N27 1 t f 2 mm 300N y f550 0 b 25mm mm 以第四层为例 35 S 6 1 1 边跨梁配筋计算 6 1 1 1 跨中正截面 跨中截面为 T 形 T 形截面翼缘宽度取值如下 m69kN 113 AB M f b 按跨度考虑 2400mm3 72003 lbf 按梁间距考虑 mm0420 0250042 250 nf sbb 按翼缘厚度考虑 mm56535600 0 s hh 此种情况不起控制作用 1 0177 0 565 100 0 hhf 故取 mm0024 f b 2 100565 1000024 9 110 1 2 0 1 fffc hhhbf m69kN 113m84kN 1470 属于第一类 T 形截面 012 0 5652400 9 110 1 1069 113 2 6 2 0 1 hbf M fc s 013 0 012 0 211211 s 2 0 1 mm699 300 565013 0 2400 9 110 1 y fc s f hbf A 选用 4 16 2 804mm s A 截面设计 34 19 0 45 0 2 0min0 57 565250 804 min 0y ts f f bh A 6 1 1 2 支座正截面 A 支座截面处 m 73 34kN A M 058 0 5652509 110 1 1034 7375 0 2 6 2 01 bhf M c RE s 600 0580 0211211 s 201 336mm 003 565060 0 250 9 110 1 y c s f hbf A 选用 2 18 2 509mm s A 23 0 55 0 52 0min0 36 565250 509 min 0y ts f f bh A 6 1 1 3 支座斜截面 梁强剪弱弯要求 kN47 9637 84 62 6 43 1625 89 1 1 Gb n r b l b vbb V l MM V 由内力组合表查知 取 105kN max V105kN V 89 25KN V RE kN336565250 9 110 120 0 20 0 0 bhfc c 则截面满足要求 094 0 56521025 1 56525027 1 42 0 25 89 25 1 42 0 0 0 hf bhfV s A yv tREsv 实配双支箍8 100 则 满足要求 094 0 006 1 100 3 052 s Asv 配箍率 40 0 100250 3 502 1 bs nAsv sv 截面设计 35 最小配箍率 40 0 157 0 210 27 1 26 0 26 0 min sv yv t sv f f 故满足要求 6 1 2 中跨梁配筋计算 中跨梁与边跨梁的计算过程相同 故略 6 2 框架柱配筋计算 柱采用对称配筋 纵筋采用 HRB335 级钢筋 柱箍筋采用 HPB235 混 凝土保护层厚度取 30mm mm 设计采用为组合40 S minmax max NNM 目标的三组内力进行计算 以首层中柱为例 6 2 1 框架柱的纵向受力钢筋计算 6 2 1 1 轴压比验算 则轴压比74kN 0201 max N 故满足要求 9 0 45 0 004 9 11 1074 0201 2 3 Af N c N 6 2 1 2 框架柱正截面承载力计算 强柱弱梁的要求调整弯矩 组合 max Mm73kN 141 M24kN 810 N 柱计算长度mm15040 1 0 Hl 附加偏心距 取mm20mm13 30 400 30 h eamm20 a e mm92 174 24 810 73 141 0 N M e 92mm 9412092 721 0 ai eee 取0 12 1 1024 810 004 9 115 05 0 3 2 1 N Afc 1 0 1 取15375 10400 4150 0 hl0 1 2 截面设计 36 142 1 0 10 1375 0 1 360 92 194 1400 1 1 1400 1 1 2 21 2 0 0 h l h ei mm19836055 0 17mm 136 400 9 110 1 1024 8108 0 0 3 1 h bf N x b c RE 故属于大偏心受压 60mm 38240 2 004 92 194142 1 2 si a h ee 5 0 0 10 sy cRE ss ahf bxfxhNe AA 40360 300 17 136400 9 110 1 17 1365 0360 6 3821024 8100 8 3 选配 4 16 2 612mm 2 804mm ss AA 配筋率 满足要求 2 0 50 0 004400 804 bh As 组合 max Nm 15 11kN M1020 74kN N 柱计算长度mm15040 1 0 Hl 附加偏心距 取mm20mm13 30 400 30 h eamm20 a e 80mm 14 74 1020 11 5 1 0 N M e 34 80mm2034 80 0 ai eee 取93 0 1074 0201 004 9 115 05 0 3 2 1 N Afc 1 0 1 取15375 10400 4150 0 hl0 1 2 截面设计 37 742 1 0 10 93375 0 1 360 34 80 1400 1 1 1400 1 1 2 21 2 0 0 h l h ei mm19836055 0 214 44mm 400 9 110 1 1074 10200 1 0 3 1 h bf N x b c RE 故属于小偏心受压 220 62mm40 2 004 34 80742 1 2 si a h ee b c sb c cb bhf ah bhfNe bhfN 01 01 2 01 01 43 0 036004 9 110 1 40036 55 08 0 036004 9 110 143 0 62 2201074 0201 036004 9 110 155 01074 0201 23 3 62 0 55 0 5 01 0 2 01 sy c ss ahf bhfNe AA 0 40036 003 036004 9 110 1 62 0 5 01 62 0 62 2201074 0201 23 按构造要求 选配 4 16 2 804mm ss AA 配筋率 满足要求 2 0 50 0 004400 804 bh As 组合 min Nm84kN 130 M32kN 790 N 计算过程与上述过程相同 故略 6 2 2 斜截面受剪承载力计算 柱强剪弱弯要求 截面设计 38 kN46 84 35 3 73 14184 130 1 1 1 1 n b c t c c H MM V 由内力组合表查知 取 59 53kN max V84 46kN V 因为剪跨比 所以 取393 4 0362 0355 2 0 h Hn 3 又因为 24kN 8102kN 571004 9 113 03 0 2 NAfc 故取 则2kN 571 N 0 0 1 05 1 056 0 hf bhf NV s A yv t RE sv 0 360210 13 36040027 1 05 1 1000 2 571056 0 100046 8485 0 故按构造配箍 取 200 8 梁柱配筋见下表 截面设计 39 表 6 1 框架梁正截面配筋表 层数截面弯矩 M kN m