框架结构毕业设计辅导教材

1 框架结构毕业设计辅导教材 开始 确定结构方案与结构布置 初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级 分层计算重力荷载 刚度系数 结构周期计算 地震作用及位移计算 验算是否满足水平位移限值 若不满足 重新选构件尺寸 重新验算 若满足 则继续 地震作用 小震 内力分析 竖向荷载计算 竖向荷载作用下内力分析 内力组合 柱轴压比验算 梁 柱截面配筋计算 是否需要 若需要进行验算 验算是否满足 若不满足 重新选构件尺寸 若满足 则继续 若不需要薄弱层验算 则继续 延性构造措施 结束 2 一 进行结构方案比较 选定结构方案 进行结构布置 1 结构选型 在建筑设计的基础上 从抗震要求方面 房屋总高度 层数 柱最大间距等 说明为何选用 框架结构 而不采用框剪结构 内框架结构 剪力墙结构以及砖混结构 2 楼盖结构方案比较 确定承重方案 进行结构布置 比较选用现浇板及预制板的不同点 画出三种以 上结构平面布置草图 比较后全组共同确定一种方案 画出结构平面布置图 进行编号对框架负载 面积基本相同的编同一个号 KJ X 连续梁用 L X 表示 现浇板用 B X 表示 构造柱用 GZ X 表 示 预制板放在选板后再补画 其他见结构参考图 二 初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级 1 确定梁柱剪力墙截面尺寸 1 梁 1 框架梁 bbb hblh 3 1 2 1 12 1 8 1 按抗震要求 4 2 1 200 4 1 b n c b b b b h l b b mmb h b 荷载大 一般指活荷大或负荷面积大 取大值 2 连续梁 bbb hblh 3 1 2 1 18 1 12 1 另外 确定梁宽时 尽量与填充墙厚度相同 可使室内不见梁棱角 纵向框架梁还要考虑下 皮最好与窗上口标高相同 以免再设过梁 2 现浇板及预制板 现浇板厚 工业建筑 连续单向板 双向板 80mmh 40 l h 50 l h 3 柱截面尺寸 柱净高与截面高度之比 300mmbc 4 c n h H 截面积 式中 N 为首层柱根估算轴力设计值 计算方法如下 对于中柱与 c c f N A 55 0 45 0 边柱 分别找出负荷面积最大的柱 算出一层楼面的面荷载 假设屋面荷载同楼面荷载 用此荷载乘 以层数再乘以负荷面积 即为所求 N 柱自重略去不计 各层 Ac 宜相同 2 确定材料强度等级 钢筋 按抗震要求 确定纵筋与箍筋级别 混凝土 按抗震要求 并考虑现浇板砼质量 经济确定砼强度等级 考虑首层较高 变形较大 可适 当提高砼强度等级 三 分层计算重力荷载代表值 1 确定地震作用计算简图 首层计算高度 取基础顶面至首层楼板顶面标高之间距离 其他层取层高 2 计算重力荷载代表值 3 重力荷载代表值包括 楼 屋 面自重标准值 上下各半层窗 墙高标准值 50 楼面活荷载 50 雪荷 载 查 GB50011 2001 第 5 1 3 条 首层墙自重按室外地坪至板顶标高之半计算 板墙自重先求出面荷载 再求总重 梁柱可先求出每米 长自重 再求总重 1 板 每平方米上的荷载 屋面 恒载 钢筋混凝土板厚 25 KN m2 保温层厚 容重 KN m2 防水层 KN m2 抹灰厚 20 KN m2 恒载小计 KN m2 活载 雪载 S S0 1 0 0 4 KN m2 使用荷载不与活载组合 0 5 KN m2 活载小计 KN m2 楼面 1 楼面 2 2 梁 b1 h1 2 5 b1 2h1 2 0 KN m 包括抹灰重 b2 h2 2 5 b2 2h2 2 0 KN m 包括抹灰重 3 柱 b1 h1 2 5 2 b1 h1 2 0 KN m 包括抹灰重 b2 h2 2 5 2 b2 h2 2 0 KN m 包括抹灰重 4 墙 300 混凝土空心砖外墙 KN m2 包括内外抹灰 200 混凝土空心砖内隔墙 KN m2 包括两面抹灰 G5 女儿墙 屋面 梁 墙 柱 面积 单重 g1 g2 g3 g4 g5 gi G4 女儿墙 屋面 梁 墙 柱 分屋面上下两部分算 扣去窗面积 面积 单重 g1 g2 g3 g4 g5 gi G3 外墙体 内墙体 楼板 梁 柱 分楼面上下两部分算 扣去窗面积 4 四 框架刚度计算 一 框架刚度计算 1 梁柱线刚度计算 梁的线刚度计算 边 框 架 梁中 框 架 梁截面 b h m2 梁跨度 l m 截面惯性矩 I0 bh3 12 m4 砼强度 E 惯性矩 Ib 1 5I0 m4 Kb E Ib l kN m 惯性矩 Ib 2 0I0 m4 Kb E Ib l kN m 柱的线刚度计算 层 次 柱 号 混凝土强度等级 柱截面 B h m2 层高 H m 惯性矩 IC m4 线刚度 KC EIC h kN m 2柱抗侧刚度 D 值计算 按层高 混凝土强度 柱截面将楼层划分为几个标准层 分别计算每一楼层柱的抗侧刚度 首层柱抗侧刚度 柱编号 c b k k K K K 2 5 0 2 12 h Kc 2 h 12 cK D 柱根数 nnDD 楼层 Di 中柱 边柱 标准层柱抗推刚度 柱编号 c b k k K 2 K K 2 2 h 12 cK D 柱根数 nnDD 楼层 Di 中柱 边柱 D 根数1 D1值 根数2 D2 根数3 D3 根数4 D4 根数5 D5 五 框架自振周期的计算 1 顶点位移法 按剪切型震动由顶点位移法确定自振周期 将 Gi看作水平作用后求出层间剪力 除以楼层刚度 得到层间相对位移及顶点位移 并考虑折减系数 0 6 0 7 层次Gi kN Gi kN Di i i 1 Gi D m G m 5 4 3 2 5 1 1 8 0 6 G T 2 经验公式 2 3 0 330 00069 H T B 六 横向地震作用计算 底部剪力法 底部剪力法 按地震作用 7 度 0 15g II 类场地 设计地震分组按一组 则 Tg 0 35 max 0 12 采用底部剪力法计算 结构总水平地震作用标准值为 0 9 max 0 85 g EKi T FG T 作用在第 i 质点上的水平地震作用标准值 1 1 ii iEKnn jj j G H FF G H 顶点附加地震作用 nnEK FF 作用在主体的顶层 若 T1 1 4Tg 时 就要考虑 n F n F 突出屋面的第 5 层上的剪力 V5 3F5 放大倍数 3 不往下传 各层地震作用及楼层地震剪力各层地震作用及楼层地震剪力 层次hiHiGiGiHI GiHI GiHI Fi或 Fn FnVi m m kN kN 5 4 3 2 1 6 七 变形验算 层次层间剪力 Vi kN 层间刚度 Di ui ui 1 Vi Di m 层高 h m 层间相对 弹性转角 层间剪力位移示意图 5 4 3 2 1 八 框架在竖向荷载作用下的内力分析八 框架在竖向荷载作用下的内力分析 一 不与地震作用组合的竖向荷载及内力计算 1 竖向荷载计算 1 画图表示所设计框架负荷范围 2 梁板柱计算有前面的面荷载再求线荷载 集中荷载 先求标准值 荷载组合时再计算设计值 3 因活荷载较小 不考虑不利布置 先求标准值 荷载组合时再计算设计值 4 梁上的活荷载折减问题见 荷载规范 第 3 1 2 条 5 画出计算简图 包括 计算高度 跨度 线荷载 集中荷载设计值 梁柱线刚度 注 1 挑檐 偏梁在结点处有一集中力偶作用 2 计算高度 首层取基础梁顶面至首层楼面距离 其他层取层高 2 内力计算 用弯矩二次分配法 3 画出内力图 考虑调幅 可参 抗震 教材 二 与地震作用组合的竖向荷载 重力荷载代表值 及内力计算 计算过程同上 只是重力荷载代表值的计算不同 可参 抗震规范 第 4 1 3 条 第 20 页 梁柱的转动刚度计算表 构 件 名 称转动刚度 S相对转动刚度 s 边跨4kb梁 中跨 对称跨 2kb 首层4kc 柱 其他层4kc 分配系数 某杆的相对转动刚度 si 交于一个节点上杆件的相对转动刚度 si 节点号 si 抄自前面表格并求和 左梁 上柱 下柱 右梁 7 固端弯矩计算 M ql2 12 M对称 ql2 3 调幅系数 0 8 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 0 587 0 413 0 257 0 366 0 377 106 65 106 65 22 04 0 3700 370 0 260 0 188 0 268 0 268 0 276 119 06 119 06 28 31 0 3700 370 0 260 0 188 0 268 0 268 0 276 119 06 119 06 28 31 0 3700 370 0 260 0 188 0 268 0 268 0 276 119 06 119 06 28 31 0 4170 290 0 293 0 205 0 291 0 203 0 301 119 06 119 06 28 31 图 2 4 弯矩分配与传递 8 弯矩二次分配法弯矩二次分配法 下柱 右梁 左梁 下柱 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 右梁 最后画出竖向荷载作用下 恒载和活载 的弯矩图形 9 竖向荷载作用下梁端的剪力 由前面弯矩图中的数值求得 竖向荷载引起的剪力弯矩引起的剪力 V 边跨中跨 剪 力 设 计 值 V 1 2V恒 1 4V活 层 次边跨中跨 左右左右 恒5 活 恒4 活 恒3 活 恒2 活 恒1 活 荷载引起的剪力 V A1 V B1 ql2 2 弯矩引起的剪力 V A 左 V B 右 M左 M右 l 竖向荷载作用下柱中的轴力竖向荷载作用下柱中的轴力 层次截面楼屋盖恒 荷载 楼屋盖活 荷载 层间填充 墙重 梁自重柱自重恒载引起 的轴力 活载引起 的轴力 顶 5 底 顶 4 底 顶 3 底 顶 2 底 顶 1 底 1 活载引起的轴力由累加楼屋盖活荷载引起的轴力求得 2 5 层柱顶恒载引起的轴力等于楼屋盖恒荷载引起的轴力加梁自重 3 5 层柱底恒载引起的轴力等于 5 层柱顶恒载引起的轴力加柱自重 4 各层柱顶恒载引起的轴力等于上层柱底恒载引起的轴力加楼屋盖恒荷载加上层填充墙重加梁自重 10 5 各层柱底恒载引起的轴力等于该层柱顶恒载引起的轴力加柱自重 九 框架地震内力计算 框架编号九 框架地震内力计算 框架编号 KJ 地震作用下框架内力计算 1 框架地震剪力在各框架柱间分配 取一榀框架 反弯点法计算 2 框架柱轴力与框架梁剪力计算 注 内力图中 M V N 要与同一地震作用方向一致 正负号自定 且在内力图中说明 内力随地震方向 改变而变号 框架柱端弯矩计算 柱层 次 层高 hi m 层剪间力 Vi kN 抄自前 面表格 层间刚度 Di 抄自前 面表格 框架柱 刚度 Dik 抄自 前面表 格 I IK D D 框架 柱剪 力 Vik ViX Dik Di K 抄 自前 面表 格 y0 由 K 及 层数 m 所 在层 n 查表 M下 Vik hi y0 M上 Vik hi 1 y0 5 4 3 2 边 柱 1 5 4 3 2 中 柱 1 框架在水平荷载作用下梁端剪力和柱轴力的计算 边跨梁端剪力中跨梁端剪力柱轴力 层 次跨长 l m ME 左 kNm ME 右 kNm VE ME 左 ME 右 l kN 跨长 l m ME 左 kNm ME 右 kNm VE ME 左 ME 右 l kN 边柱 NE kN 中柱 NE kN 5 4 3 2 1 11 十 框架边柱内力组合 框架边柱内力组合框架边柱内力组合 静力组合 恒载加全部活载 地震组合 水平加垂直 组合取值项目 内力 层次截面 恒载 MG NG 活载 MQ NQ M 1 2 MG 1 4 MQ N 1 2 NG 1 4 NQ 1 3ME E N 1 2MG G N RE 1 2 MG 1 3 ME RE 1 2NG 1 3 NE Mmax 相应 N Nmax 相应 M M柱 顶 N M 5 柱 底 N M柱 顶 N M 4 柱 底 N M柱 顶 N M 3 柱 底 N M柱 顶 N M 2 柱 底 N M柱 顶 N M 2 柱 底 N M柱 顶 N M 1 柱 底 N 框架中柱内力组合 同框架边柱内力组合 框架中柱内力组合 同框架边柱内力组合 12 框架梁内力组合框架梁内力组合 恒载加 全部活载 地震作用加重力荷载代表值产生的内力内力组合取值截面部位 MGVG1 3 ME RE 1 2MG 1 3 ME RE 1 3ME 1