框架课程设计计算书.docx

框架结构课程设计计算书一、 结构平面布置由建筑立面图可知框架柱各层的计算长度1、假定基础顶面标高-0.5m，则底层柱的计算长度为4.1m，其他各层框架柱的计算长度为l0=1.25H=1.253.6=4.5m柱截面的实用经济取值为l0b30及l0h25且柱的最小截面尺寸不宜小于300mm，故取b=300mm，hb=1312，取h=450mm。所有柱截面尺寸均为300mm450mm。2、框架柱距l=3900mm由各柱间横向跨度l=6200mm。横向梁高度取h=l12517mm，取h=500mm，b=250mm；纵向梁的截面尺寸为250mm400mm。钢筋混凝土楼盖的厚度为100mm。各梁柱的截面尺寸如下：二、 结构计算简图的确定1、 计算各梁和柱的线刚度上部结构梁和柱的混凝土强度不同，故Ec取值不相等。梁的线刚度i=EIl=Ecbh312l=1.50.250.53126.2Ec=6.310-4Ec上部各层柱的线刚度i=EIl=Ecbh312l=0.30.453123.6Ec=6.3410-4Ec底层柱的线刚度i=EIl=Ecbh312l=0.30.453124.1Ec=5.5610-4Ec2、框架柱和框架梁的相对线刚度如下图所示三、 荷载计算1、恒荷载计算：（1）屋面框架梁线荷载标准值：4mm厚防水卷材： 0.0040. 5 =0.002KN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2 40mm厚C20细石混凝土内配4200双向钢筋网 0.0425 =1KN/m2 25mm厚挤塑料泡沫保温隔热板 0.0250.5 =0.0125KN/m2 100mm厚钢筋混凝土楼面板 0.125=2.5 KN/m2现浇混凝土板下做20mm厚纸筋粉底 0.0216=0.32 KN/m2屋面恒荷载标准值 =4.23 KN/m2横向框架梁自重 0.250.525=3.125KN/m梁侧粉刷层 2（0.5-0.1）0.0217=0.272 KN/m=3.40 KN/m作用在顶层框架上的线荷载标准值为：g3=4.233.9=16.5KN/m （2）楼面框架梁线荷载标准值：20mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2 100mm厚钢筋混凝土楼面板 0.125=2.5 KN/m2现浇混凝土板下做20mm厚纸筋粉底 0.0216=0.32 KN/m2楼面恒荷载标准值 =3.22KN/m2框架梁自重 3.4KN/m填充墙自重 0.2（3.6-0. 5）10.3= 6.386KN/m内墙粉刷自重18mm厚1:6水泥混合砂浆2（3.6-0.5）0.01820= 2.232KN/m2mm厚纸筋灰面，刷白色内墙涂料二度 2（3.6-0.45）0.00218=0.2232KN/m=12.24 KN/m作用在顶层框架上的线荷载标准值为：g=3.223.9=12.56KN/m （4）屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 0.250.43.925=9.75KN1.2m高女儿墙自重 1.23.90.210.3=9.64KN14mm厚1:3水泥砂浆 1.20.0143.9220=2.62KN 6mm厚1:1水泥砂浆加107胶贴白色面砖1.20.0063.9219=1.07KN连系梁传来自屋面的自重123.9123.91224.23=16.08 KN边节点集中荷载 G31=39.16 KN中柱连系梁自重 0.250.43.925=9.75KN粉刷层 0.02（0.4-0.1）23.918=0.842KN连系梁传来自屋面的自重 123.9123.91243.22=24.49KN 中柱节点集中荷载 G32=35.1KN（5）楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 9.75KN梁侧粉刷层自重 0.84KN外纵墙的自重 ( 3.6-0.4)(3.9-0.45)0.210.3=22.74KN14mm厚1:3水泥砂浆 ( 3.6-0.4)(3.9-0.45)0.014220=6.18KN 6mm厚1:1水泥砂浆加107胶贴白色面砖( 3.6-0.4)(3.9-0.45)0.006218=2.38KN 框架柱的自重 0.30.453.625=12.15KN连系梁传来自楼面的自重 123.9123.93.22=12.24KN 楼面边节点集中荷载 G21=66.28KN中柱连系梁自重 9.75KN梁侧粉刷层自重 0.82KN内墙粉刷自重：18mm厚1:6水泥混合砂浆2（3.6-0.4）（3.9-0.45）0.01820= 7.95KN2mm厚纸筋灰面，刷白色内墙涂料二度 2（3.6-0.4）（3.9-0.45）0.00218=0.79KN内纵墙的自重 ( 3.6-0.5)(3.9-0.45)0.210.3=22.74KN框架柱的自重 0.30.453.625=12.15KN连系梁传来楼面的自重 123.9123.91243.22=24.29KN 楼面中节点集中荷载 G22=67.92KN2、 活荷载计算：（1） 屋面活荷载计算，上人屋面活荷载取2.0KN/m2作用在顶层框架上的线荷载标准值为： q31=23.9=7.8KN/m 作用在顶层框架上的集中标准值为：边柱由连系梁传来屋面的荷载 123.9123.92=7.61KN 中柱由连系梁传来屋面的荷载 123.9123.922=15.21KN （2）楼面活荷载计算，楼面活荷载取2.0 KN/m2作用在楼面框架上的线荷载标准值为q21=23.9=7.8KN/m 作用在顶层框架上的集中标准值为：边柱由连系梁传来屋面的荷载 123.9123.92=7.61KN 中柱由连系梁传来屋面的荷载 123.9123.922=15.21KN结构计算 简图如下：3、风荷载计算风压标准值计算公式为：=zsz0因结构高度H=11m30m可取 z=1.0对于矩形平面s=1.3；将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表所示。表中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，结果如下。本地区基本风压为0.45 KN/m2 ，地面粗糙度为B类。风荷载计算层次zsz（m）z0（KN/m2）A(m2)Pw（KN）11.001.304.051.000.4523.113.51 21.001.307.651.000.4521.612.6431.001.3011.251.040.4518.010.95 三、框架内力计算1、重力荷载效应作用下：采用弯矩二次分配法进行计算。（1）重力荷载代表值计算屋面等效恒荷载 g3=3.4+1-212+13g式中：1=0.53.96.2=0.3145带入数据可得 g3=17.15KN/m楼面等效恒荷载 gi=22.71KN/m屋面等效活荷载 q3=6.5KN/m；楼面等效活荷载 qi=6.5KN/m（2） 、各节点的分配系数由各自的转动刚度Sjk，按公式jk=sjkk=1msjk结果如下：（3）、恒荷载的弯矩分配A顶层弯矩分配图：B二层弯矩分配图：C 底层弯矩分配图：D 恒荷载作用下弯矩图E 恒荷载作用下剪力图F 恒荷载作用下轴力图2、活荷载效应作用下的弯矩图（跨中弯矩按实际荷载分布计算所得KNm）、剪力图（KN）、轴力图(KN) 3、 风荷载效应作用下的弯矩图（跨中弯矩按实际荷载分布计算所得KNm）、剪力图（KN）、轴力图(KN)A 柱端弯矩计算风荷载作用下柱端弯矩计算表柱子编号剪力分配系数楼层剪力/KN各柱剪力/KN反弯点高度/m上端弯矩/KNm下端弯矩/KNm310.28610.953.131.400 6.894.38320.4284.691.620 9.287.59330.2863.131.400 6.894.38210.28623.596.751.620 13.3610.93220.42810.091.800 18.1718.17230.2866.751.620 13.3610.93110.30137.111.172.665 16.0229.76120.39814.762.460 24.2229.76130.30111.472.665 16.0229.76B 梁端弯矩计算由节点平衡条件可得梁端弯矩。因为所以梁的线刚度相同，故梁端弯矩为上下柱端弯矩和的一般：即 M梁=M上柱+M下柱2C绘制弯矩图（跨中弯矩按实际荷载分布计算所得KNm）、剪力图（KN）、轴力图(KN)4、层间位移验算。A 各柱的抗侧刚度D31=3112ih312=0.3321231043.62=92222.22KN/mD32=3212ih322=0.4981231043.62=13833.33KN/mD33=D31D21=2112ih212=0.3321231043.62=9222.22KN/mD22=2212ih222=0.4981231043.62=13833.33KN/m D23=D21 D11=1112ih112=0.4981231044.12=10472.34KN/m D12=1212ih122=0.6481231044.12=13877.45 KN/m D13=D11B 层间位移计算1=V1Dij=1.0654mm2=V2Dij=0.7308mm3=V3Dij=0.3392mm=2.1354mm88.26KNm245.79KNm141.58KNm均按单筋梁设计。左支座计算：as=35mm，s=M1fcbh02=88.261061.011.92504652=0.1372=1-1-2s=0.1482As=bh021fcfy=0011.9300=683mm2选用钢筋，实际As=760mm2。跨中计算：as=60mm，按双排布置，有效高度h0=500-60=440mms=M1fcbh02=245.791.011.92504402106=0.4267=1-1-2s=0.61720.55故应按双筋截面配筋：as=35mm，as=35mm,h0=465mm,h0=465mm假定受压钢筋为，实际As=760mm2x=h0-h02-2M-fyAsh0-as1fcbx=465-4652-2245.79106-300760465-351.011.9250=123.1mm2asAS=fyAs+1fcbxfy=760+1.011.9250123.1300=1981mm2选用钢筋，实际As=1992mm2。右支座计算：as=35mm，s=M1fcbh02=141.581.011.92504652106=0.2201=1-1-2s=0.25180.55As=bh021fcfy=0.25182504651.011.9300=1161mm2选用钢筋，实际As=1251mm2。斜截面抗剪计算：最小截面尺寸校核 V0.25cfcbh0=0.250.811.9250465=276.7KN（可以）V34-1261.2864.29=22.56c=0.5fcbhN=0.514.3300450354238=2.721.0,取1.0Cm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.361.2864.29=0.986ns=h01300M2N+eal0h2c=1+410130064290000354238+20360045021.0=1.098M=CmnsM2=1.0980.98664.29=69.6KNm判断大小偏压 ei=MN+ea=69600000354238+20=216.5mm0.3.h0=123mm且Nb=1fcbbh0=1.014.30.55300450=1061.7KNN故为大偏心受压。按对称配筋设计，受压区高度x=N1fcb=35423814.3300=82.6mmAs=As，=Ne-1fcbxh0-x2fyh0-as=354238407-1.014.330082.6410-82.6300410-40=122mm234-1229.6829.68=22c=0.5fcbhN=0.514.3300450487170=1.981.0,取1.0Cm=0.7+0.3M1M2=0.7+0.329.6829.68=1.0ns=h01300M2N+eal0h2c=1+410130029680000487170+20360045021.0=1.25M=CmnsM2=1.251.029.68=37.1KNm判断大小偏压 ei=MN+ea=37100000487170+20=96.2mm0.3h0=123mm故为小偏心受压。按对称配筋设计，相对受压区高度=N