框架课程设计计算书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除目录1. 多层混凝土框架结构课程设计任务书二.多层框架结构计算书1.设计资料2.结构布置及结构计算简图的确定3.恒荷载计算4.屋面活荷载计算5.风荷载计算6.内力计算7.荷载组合8.框架梁配筋计算9.框架柱配筋计算多层混凝土框架结构课程设计任务书1.设计题目：某大学学生宿舍框架结构设计2.设计条件： 7 层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为 50 年，其建筑平面图和剖面图分别如图1，图2所示。楼面和屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构；屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24kN/；屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/；楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/；楼面活荷载标准值为2.0kN/；墙体采用灰砂砖，重度18kN/m3，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/，内墙面采用水泥粉刷，墙面重 0.36kN/；木框玻璃窗重0.3kN/, 木门重0.2kN/；混凝土强度等级和钢筋级别请自行选择。建设地点位于某城市郊区，底层为食堂，层高5.0m，27 层为学生宿舍， 层高 4.2m，室内外高差 0.6m，基础顶面标高-1.100m。基本风=0.5kN/。试对该结构进行结构设计，不考虑抗震设防。3.设计内容：（1）确定构件截面尺寸、材料选用；（2）荷载计算；（3）对一榀框架进行内力分析、计算及组合；（4）框架构件截面设计。4.设计成果：（1）设计计算说明书一份课程设计计算说明书应装订成册，要求打印（严禁复印），应包括以下内容： 1）封面：包括课程设计名称、学院（系）及专业名称、学生姓名、学号、班级、指导教师姓名，以及编写日期等。2）目录：应注意与设计计算书相对应，尽量细致划分、重点突出。3）课程设计任务书4）课程设计计算书：课程设计计算书主要记录全部的设计计算过程，应完整、清楚、整洁、正确。计算步骤要条理清楚，引用数据要有依据，采用计算图表和计算公式应注明其来源或出处， 构件编号、计算结果（如构件截面尺寸、配筋等）应与图纸表达一致，以便核对。当采用计算机计 算时，应在计算书中注明所采用的计算机软件名称及代号，计算机软件必须经过审定（或鉴定）才能在工程设计中推广应用，电算结果应经分析认可。荷载简图、原始数据和电算结果应整理成册，与手算计算书统一整理。选用标准图集时，应根据图集的说明，进行必要的选用计算，作为设计计 算书的内容之一。计算书中图表及公式必须打印。5）参考文献：列出主要的参考文章、书籍等。6）封底（2）结构施工图，主要包括: 1）标准层结构平面布置图；2） 横向框架配筋图。 设计图纸要求：依据国家制图标准房屋建筑制图统一标准（GBT 500012001）和建筑结构制图标准（GBT 501052001），采用铅笔或 CAD 绘图，设计内容满足规范的要求，图面布 置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图要求。凡不符合房屋建筑制图统一标准 和建筑结构制图标准，图纸表达不清、不正确、结构构造关系混乱和文字不规范者，一律返工重画。5. 设计参考进度及要求：第一天：布置设计任务，阅读设计任务书、指导书及设计例题，复习有关课程内容。确定建筑结构平面布置图草图； 第二天：进行结构设计参数计算； 第三天：进行框架内力计算及内力组合； 第四天：进行框架截面设计计算及绘制配筋草图； 第五天、第六：绘制结构平面布置图、计算框架配筋图； 第七天：整理计算书；第八天：答辩（施工图全部要求提供手画图，建议采用 A1图纸绘图，此外，也可附上 CAD 图，将作为最终成绩评定参考）6. 参考资料：（1）李汝庚、张季超主编. 混凝土结构设计M.北京：中国环境科学出版社，2002.（2）中华人民共和国标准. 混凝土结构设计规范 GB 50010-2002S.（3）孙香红、李红主编. 实用混凝土结构设计M. 西安：西北工业大学出版社，2008.精品文档图2 建筑剖面图多层框架结构计算书1、 设计资料（1） 室内设计标高0.000m，室内外高差600mm；（2） 楼面和屋面采用现浇钢筋混凝土肋型楼盖结构，板厚120mm；（3） 墙体采用灰砂砖重度=18kN/m，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/m，内墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/m；（4） 楼面构造层的恒载标准为1.56kN/m，楼面活荷载标准值为2.0kN/m；（5） 屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24kN/m，屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/m；（6） 木框玻璃墙重0.3kN/m，木门重0.36kN/m；（7） 基本风压0=0.5 kN/m。2、 结构布置及结构计算简图的确定 各梁截面尺寸确定如下： 边跨(AB、CD跨)梁：，取h=700mm，b=350mm。 中跨(BC跨)梁：取h=400mm，b=250mm。 边柱(A轴、D轴)连系梁：取bh=250mm500mm。 中柱(B轴、C轴)连系梁：取bh=250mm400mm。13层柱截面取bh=500mm600mm，47层柱截面均取bh=400mm500mm。结构布置图见施工图。 基础顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高为6.1m。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩），结构计算简图如图2-1。 边跨（AB、CD）梁：边跨（BC）梁：13层柱：47层柱：三、恒荷载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值： 120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1225=3kN/m2 屋面结构层 3.24kN/m2 屋面恒荷载 6.24kN/m2 边跨(AB、CD)框架梁自重 0.350.725=6.13kN/m 梁侧粉刷 2(0.70.12)0.0217=0.39kN/m 中跨(BC)框架梁自重 0.250.4025=2.5kN/m 梁侧粉刷 2(0.40.12)0.0217=0.19kN/m 因此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为： g7AB1=g7CD1=6.13+0.39=6.52kN/m g7BC1=2.5+0.19=2.69kN/m g7AB2=g7CD2=6.246=37.44kN/m（2）楼面框架梁线荷载标准值 120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1225=3kN/m2 楼面结构层 1.56kN/m2楼面恒荷载 4.56kN/m2 边跨框架梁及梁侧粉刷 6.52kN/m边跨填充墙自重 0.24(4.20.7)18=15.12kN/m水泥粉刷 2(4.20.7)0.36=2.52kN/m 中跨框架梁及梁侧粉刷 2.69kN/m 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：gAB1=gCD1=6.52+15.12+2.52=24.16kN/m gBC1=2.69kN/m gAB2=gCD2=4.566=27.36kN/m（3）屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 0.250.5625=18.75kN 梁侧粉刷 20.02(0.50.12)617=1.55kN 0.9m高女儿墙自重 0 .90.24618=23.33kN 瓷砖 0.960.5=2.7kN 水泥粉刷 0.960.36=1.94kN 连系梁传来屋面自重 顶层边节点集中荷载 G7A=G7D=104.43kN 中柱连系梁自重 0.250.4625=15kN梁侧粉刷 20.02(0.40.12) 617=1.14kN连系梁传来屋面自重 顶层中节点集中荷载 G7B=G7C=102.25kN （4）楼面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 18.75kN 梁侧粉刷 1.55kN木框玻璃窗自重 3.62.40.3=2.59kN 墙体自重(23层) 0.24(1.35.5+2.41.9)18=50.59kN 瓷砖(23层) (1.35.5+2.41.9)0.5=5.86kN 水泥粉刷(23层) (1.35.5+2.41.9)0.36=4.22kN 框架柱自重(23层) 0.50.64.225=31.5kN 粉刷(23层) 0.021.484.217=2.11kN 墙体自重(47层) 0.24(1.35.6+2.42)18=52.19kN 瓷砖(47层) (1.35.6+2.42)0.5=6.04kN 水泥粉刷(47层) (1.35.6+2.42)0.36=4.35kN 框架柱自重(47层) 0.40.54.225=21kN 粉刷(47层) 0.021.084.217=1.54kN 连系梁传来楼面自重 23层边节点集中荷载 GA=GD=158.21kN47层边节点集中荷载 GA=GD=149.05kN 中柱连系梁自重 15kN梁侧粉刷 1.14kN 内纵墙自重(23层) 0.24(4.20.4)5.52.41.218=77.85kN水泥粉刷(23层) 2(4.20.4)5.52.41.20.36=12.97kN 框架柱自重(23层) 31.5kN 粉刷(23层) 2.11kN 内纵墙自重(47层) 0.24(4.20.4)5.62.41.218=79.49kN 水泥粉刷(47层) 2(4.20.4)5.62.41.20.36=13.25kN 框架柱自重(47层) 21kN 粉刷(47层) 1.54kN 木门自重 2.41.20.2=0.58kN 连系梁传来楼面自重 23层中节点集中荷载 GB=GC=204.08kN47层中节点集中荷载 GB=GC=194.93kN（5） 恒荷载作用下的结构计算简图四、屋面活荷载计算楼屋面活荷载作用下的结构计算简图如图所示。图中各荷载值计算如下：P7AB=P7CD=26=12kN/mPAB=PCD=26=12kN/m五、风荷载计算风荷载标准值计算公式为因H=31.3m30m且H/B=31.3/17.6=1.781.5，应考虑风振系数房屋总高度H=31.3m，迎风面宽度B=48m，地面粗糙度为B类，查建筑荷载规范得脉动影响系数为0.43。框架结构的横向自振周期为： ，查建筑荷载规范得脉动增大系数为1.231。表5-1层次 z (m)71.2310.431.001.00030.81.4311.37061.2310.430.870.82426.61.3621.32051.2310.430.730.69122.41.2911.28341.2310.430.600.45018.21.2101.19731.2310.430.460.33614.01.1121.16021.2310.430.330.2009.81.0001.10611.2310.430.190.0745.61.0001.039对于矩形平面，风载体型系数为1.3，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表5-2所示，计算简图如图。表5-2层次 A (m2)71.3701.31.4310.50.931822.9361.3201.31.3620.50.8925.229.4651.2831.31.2910.50.8425.227.1441.1971.31.2100.50.7925.223.7131.1601.31.1120.50.7225.221.1221.1061.31.0000.50.6525.218.1211.0391.31.0000.50.6529.419.85 六、内力计算用结构力学求解器求解框架内力。1. 在恒载作用下的内力图2. 在活载作用下的内力图3. 在风荷载作用下的内力图4.框架控制界面上的内力如表6-1，6-2所示。表6-1框架梁控制截面上的内力恒载活载风载MVMVMV顶层1-123.22 117.01 -31.23 29.25 12.27 -2.88 2161.61 -2.67 43.78 -0.16 0.74 -2.88 3-144.59 -122.35 -37.20 -30.75 -10.79 -2.88 4-34.73 2.15 -9.42 0.00 6.19 -7.74 5-33.87 0.00 -9.42 0.00 0.00 -7.74 第6层1-200.68 164.07 -41.99 29.86 32.57 -7.77 2166.58 -0.97 35.46 -0.04 1.48 -7.77 3-208.40 -166.01 -43.09 -30.14 -29.61 -7.77 4-24.25 2.15 -4.42 0.00 17.72 -22.16 5-23.39 0.00 -4.420.00 0.00 -22.16 第5层1-196.59 163.77 -40.04 29.73 56.40 -13.44 2169.46 -1.27 36.90 -0.14 2.63 -13.44 3-206.74 -166.31 -42.17 -30.27 -51.14 -13.44 4-25.89 2.15 -5.27 0.00 30.50 -38.13 5-25.03 0.00 -5.27 0.00 0.00 -38.13 第4层1-194.22 163.65 -39.77 29.72 78.57 -18.67 2171.34 -1.39 37.13 -0.28 3.87 -18.67 3-205.33 -166.43 -41.98 -30.28 -70.82 -18.67 4-27.04 2.15 -5.41 0.00 41.95 -52.43 5-26.18 0.00 -5.41 0.00 0.00 -52.43 第3层1-210.52 164.35 -43.06 29.86 96.91 -23.38 2157.83 -0.69 34.39 -0.27 3.40 -23.38 3-216.07 -165.73 -44.16 -30.14 -90.11 -23.38 4-18.67 2.15 -3.71 0.00 55.41 -69.26 5-17.81 0.00 -3.710.00 0.00 -69.26 第2层1-223.31 164.85 -45.68 29.96 110.72 -27.07 2147.03 -0.19 32.18 -0.14 2.44 -27.07 3-224.86 -165.23 -45.97 -30.04 -105.83 -27.07 4-11.93 2.15 -2.33 0.00 67.13 -83.91 5-11.07 0.00 -2.330.00 0.00 -83.91 底层1-208.49 164.24 -42.65 29.84 134.17 -32.30 2159.43 -0.80 34.71 -0.75 4.98 -32.30 3-214.89 -165.84 -43.92 -30.16 -124.21 -32.30 4-19.64 2.15 -3.91 0.00 75.98 -94.98 5-18.78 0.00 -3.91 0.00 0.00 -94.98 表6-2框架柱控制截面上的内力荷载类型恒 载活载风载NVNVNV顶层A107.10 -123.22 -221.44 -54.84 23.98 -31.23 -47.25 -13.15 12.27 2.88 4.47 B-97.35 109.86 -226.75 49.34 -21.82 27.78 -58.35 11.81 16.98 4.85 6.99 第六层A96.18 -93.58 -534.56 -45.18 19.28 -18.01 -95.12 -8.88 26.06 10.66 10.76 B-88.76 86.80 -589.84 41.80 -17.86 16.85 -116.08 8.27 34.95 19.24 15.43 第五层A102.03 -100.41 -847.38 -48.20 20.95 -20.75 -142.85 -9.93 37.26 24.10 16.19 B-93.46 92.09 -953.23 44.18 -19.21 19.04 -173.95 9.11 51.78 43.92 23.57 第四层A80.72 -92.19 -1160.09 -41.17 16.50 -18.82 -190.57 -8.41 47.84 42.77 21.68 B-74.83 84.83 -1316.74 38.02 -15.32 17.35 -231.83 7.78 65.54 77.68 29.93 第三层A110.16 -129.80 -1473.48 -57.13 22.54 -26.56 -238.43 -11.69 53.67 66.15 23.94 B-105.21 122.57 -1679.56 54.23 -21.57 25.13 -289.57 11.12 85.34 123.57 38.24 第二层A135.78 -113.15 -1796.54 -59.27 27.77 -23.14 -286.40 -12.12 63.86 93.22 26.53 B-127.58 107.72 -2051.02 56.02 -26.15 22.08 -347.20 11.48 97.69 180.41 44.71 第一层A36.36 -72.71 -2118.99 -17.88 7.44 -14.87 -334.24 -3.66 86.61 125.52 37.69 B-33.84 67.68 -2423.10 16.64 -6.94 13.87 -404.96 3.41 110.11 243.08 43.47 七、荷载组合框架梁内力组合截面恒 载活载风载1.2+1.41.2+0.9(1.4+1.4)MVMVMV顶层1-69.33 112.19 -17.67 28.75 -107.9 174.9 -119.1 174.5 2167.52 49.87 270.8 264.8 3-85.08 -117.53 -22.07 -30.25 -133.0 -183.4 -141.7 -182.8 4-27.24 0.81 -7.53 0.00 -43.2 1.0 -44.1 10.7 5-33.87 -10.36 0.00 -55.1 -53.7227.8 第六层1-119.52 150.85 -26.12 29.36 -180.0 222.1 -212.5 2174.00 40.72 265.8 268.9 -230.5 3-125.22 -152.79 -26.94 -29.64 -188.0 -224.8 -216.6 28.9 4-18.86 0.81 -3.54 0.00 -27.6 1.0 -32.7 5-23.39 -4.87 0.00 -34.9 -34.2 234.4 第五层1-116.33 150.55 -24.60 29.23 -174.0 221.6 -233.2 -238.2 2176.88 42.31 271.5 268.9 49.0 3-123.82 -153.09 -26.17 -29.77 -185.2 -225.4 -237.5 4-20.18 0.81 -4.21 0.00 -30.1 1.0 -39.1 240.9 5-25.03 -5.79 0.00 -38.1 -37.3 第四层1-114.46 150.43 -24.38 29.22 -171.5 221.4 -255.3 240.9 2178.76 42.56 274.1 273.0 3-122.66 -153.21 -26.01 -29.78 -183.6 -225.5 -257.4 -244.9 4-21.09 0.81 -4.33 0.00 -31.4 1.0 -44.0 67.0 5-26.18 -5.95 0.00 -39.7 -38.9 内 力 组 合截面恒 载活载风载1.2+1.41.2+0.9(1.4+1.4)MVMVMV第三层1-119.11 148.21 -25.49 29.14 -178.6 218.6 -279.5 244.02165.25 39.55 253.7 252.4 3-123.14 -149.60 -26.29 -29.42 -184.6 -220.7 -276.8 -246.1 4-14.29 0.54 -2.97 0.00 -21.3 0.6 -38.3 87.95-17.81 -4.08 0.00 -27.1-26.5 第二层1-129.19 148.71 -27.55 29.24 -193.6 219.4 -308.8 249.4 2154.45 37.11 237.3235.2 3-130.32 -149.10 -27.77 -29.32 -195.3 -220.0 -304.3 -250.0 4-8.90 0.54 -1.86 0.00 -13.3 0.6 -34.2 106.4 5-11.07 -2.56 0.00 -16.9-16.5 底层1-117.52 148.10 -25.17 29.12 -176.3 218.5 -317.4 255.1 2166.85 39.90 256.1 256.8 3-122.16 -149.70 -26.09 -29.44 -183.1 -220.9 -311.6 -257.4 4-15.07 0.54 -3.13 0.00 -22.5 0.6 -46.0 120.3 5-18.78 -4.30 0.00 -28.6 -28.0 说明：1.竖向荷载调幅，梁端调幅80%； 2.校核：，； 3.梁端的弯矩和剪力均转换成梁端柱边的弯矩和剪力。荷载类型框架柱内力组合1.2+1.41.2+0.9(1.4+1.4) （左风）1.2+0.9(1.4+1.4) （右风）NVNVNV顶层A162.1 -191.6 -331.9 -84.2 150.5 -171.8 -321.6 -76.7 166.9 -202.7 -328.9 -88.0 B-147.4 170.7 -353.8 75.7 -159.9 188.2 -339.5 82.9 -128.7 145.5 -351.765.3 第六层A142.4 -137.5 -774.6 -66.6 115.6 -102.1 -747.9 -51.8 163.8 -167.8 -774.76-79.0 B-131.5 127.8 -870.3 61.7 -166.6 169.4 -829.8 80.0 -91.4 81.4 -878.3 41.1 第五层A151.8 -149.6 -1216.9 -71.7 110.1 -99.7 -1166.5 -50.0 187.6 -193.6 -1227.2 -90.8 B-139.1 137.2 -1387.4 65.8 -195.9 199.8 -1307.7 94.2 -76.9 69.3 -1418.4 34.8 第四层A120.0 -137.0 -1658.9 -61.2 63.2 -74.1 -1578.3 -32.7 172.1 -194.6 -1686.1 -87.3 B-111.3 126.1 -1904.7 56.5 -184.9 206.3 -1774.3 93.1 -33.3 41.1 -1970.1 17.7 第三层A163.7 -193.0 -2102.0 -84.9 101.5 -121.6 -1985.3 -53.1 219.6 -256.9 -2152.0 -113.5 B-156.5 182.3 -2420.9 80.6 -248.3 286.3 -2224.6 127.3 -58.6 71.2-2536.0 30.9 第二层A201.8 -168.2 -2556.8 -88.1 138.0 -84.5 -2399.3 -53.0 257.9-245.4 -2634.2 -119.8 B-189.7 160.2 -2947.3 83.3 -299.5 280.2 -2671.4 138.0 -72.534.0 -3126.0 25.4 底层A54.0-108.1 -3010.7 -26.6 -127.6 3.1 -2805.8 21.4 233.58 -215.1 -3122.1 -73.6 B-50.3 100.6-3474.7 24.7 -244.7 237.4 -3111.7 79.0 146.0-40.1 -3724.3 -30.5 八、框架梁配筋计算边跨梁的截面尺寸为350mm700mm，中跨梁截面尺寸为250mm400mm，混凝土采用C25，梁的混凝土保护层最小厚度为25mm，纵向钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。，设，则边跨梁：中跨梁：框架梁纵向受拉钢筋除应满足受弯承载力要求外，还应考虑混凝土收缩、温度变化所引起的附加应力的影响。纵向受拉钢筋的最小配筋率：支座处跨中处最小配箍率梁下部受拉时，按T形截面设计；梁上部受拉时，按矩形截面设计。所以，对于边跨跨中处： 因，翼缘宽度取以下最小值： 故取1.底层梁的配筋计算： 故属于第一类T形截面，正截面受弯承载力的计算过程如表7-1，斜截面受剪承载力的计算过程如表7-2。表7-1截面12345弯矩设计值 (kNm)-317.4256.8-311.6-46.0-28.6 0.172 0.018 0.169 0.116 0.072 0.1900.550.0180.55 0.01870.55 0.1240.55 0.0750.25%0.60%0.20%0.75%0.25%1.85%0.25%1.85%0.20%表7-2截面边跨中跨剪力值 (kN)-257.4120.3 (mm)6653651.941.5257.4 271.5120.3 (kN)206.9257.481.10.145%0.168%0.145% 2.第四层梁的配筋计算： 故属于第一类T形截面，正截面受弯承载力的计算过程如表7-3，斜截面受剪承载力的计算过程如表7-4。表7-3截面12345弯矩设计值 (kNm)-255.3274.1-257.4-44.0-39.70.139 0.020 0.140 0.111 0.100 0.1500.550.0200.550.1510.55 0.1180.550.1060.25%0.60%0.20%0.60%0.25%1.47%0.25%1.47%0.2%表7-4截面边跨中跨剪力值 (kN)-244.967.0 (mm)6653651.941.5244.9 271.567.0(kN)206.967.00.218 选用箍筋双肢8(100.6mm)双肢8(100.6mm)需要间距s (mm)实际间距s (mm)1902700.151%0.145%0.149%0.145% 3.顶层梁的配筋计算： 故属于第一类T形截面，正截面受弯承载力的计算过程如表7-5，斜截面受剪承载力的计算过程如表7-6。表7-5截面12345弯矩设计值 (kNm)-119.1270.8-141.7-44.1-55.10.065 0.019 0.077 0.111 0.139 0.0670.550.0190.550.0800.55 0.1180.550.1500.25%0.60%0.20%0.31%0.25%0.76%0.25%0.76%0.20%表7-6截面边跨中跨剪力值 (kN)-183.4 10.7 (mm)6653651.941.5183.4 271.510.7(kN)206.9183.481.110.7选用箍筋双肢8(100.6mm)双肢8(100.6mm)需要间距s (mm)实际间距s (mm)1902700.151%0.145%0.149%0.145% 九、框架柱配