[学士]框架结构课程设计

1、框架结构课程设计任务书一、目 的掌握现浇多层框架结构方案布置、荷载分析、框架结构内力分析、内力组合、框架梁、柱和节点设计。通过该课程设计，能综合运用结构力学和钢筋混凝土基本构件的知识，掌握结构设计的基本程序和方法。二、设计任务1.工程概况图1 框架平面柱网布置图某综合楼为五层钢筋混凝土框架结构体系，底层层高3.9m，其他层高3.6 m，室内外高差为0.6 m，基础顶面至室外地面距离0.5 m。框架平面柱网布置见图1所示。框架梁、柱、屋面板、楼面板全部现浇。2. 设计资料（1）气压条件基本雪压0.2 kN/m2，基本风压具体见分组。建筑场地位于城市中心地段，地面粗糙度类别为C类。（2）抗震设防：

2、不考虑抗震设防。（3）工程地质条件该建筑物场地属于渭河三极阶地，地层由素填土和黄土状土组成，为非自重I级湿馅场地。勘探结果，场地各土层均可作为天然地基，其中素填土土层厚度约为1.52.3m，以下均为黄土状土。各层土的承载力标准值fk为：素填土: 120 kPa黄土状土： 170 kPa 勘探期间，勘探范围未见地下水。（4）主要建筑做法屋面做法：20mm厚板底抹灰，100mm厚钢筋混凝土板，120mm水泥膨胀珍珠岩找坡，80mm厚苯板保温层，20mm厚水泥砂浆找平层，4mm厚APP卷材防水层。不上人屋面。楼面做法：20mm厚板底抹灰，100mm厚钢筋混凝土板，30mm厚水磨石面层。外填充墙：20

3、0mm厚陶粒空心砌块60mm厚EPS保温板，内外20mm厚砂浆抹面，外刷外墙涂料。内填充墙：200mm厚陶粒空心砌块,双面抹20mm厚砂浆。女儿墙：900mm高240mm砖墙。窗：塑钢玻璃窗，宽高1800 mm2000mm,窗台900mm高，在A、D轴线外纵墙。门：宽高1000 mm2000mm, 在B、C轴线内纵墙。（5）材料混凝土强度等级为C30。（1） 材料选用 混凝土: C30,Ec=3.00104N/mm2.fc=14.3N/mm2 （2） 拟定梁柱截面尺寸 柱截面尺寸取竖向荷载标准值为12 N/mm2，恒、活荷载综合分项系数1.20，底层中柱轴力估计值：采用正方形底层五层均取400

4、mm400mm 截面尺寸横向框架梁：边跨（6） 取250mm500mm； 中跨（2.4）取250mm400mm；纵向框架梁：取200mm400mm。（3） 横向水平风荷载计算(3轴框架)； ；风压体型系数，则：风压高度系数取值：z(m)4.58.111.715.318.90.740.740.740.750.82各节点的集中水平风荷载：（4） 杆件线刚度计算 梁边跨(AB、CD) 中跨（BC） 柱15层 1层 25层 用弯矩二次分配法计算图中框架弯矩，并绘制弯矩图。D值法（1） 计算柱侧移刚度及各层位置边柱中柱简 图简 图一般层底层中框架柱侧移刚度D值ni1i2i3i4ichi中 柱边 柱K中a

5、中D中K边a边D边52.60 3.33 2.60 3.33 1.78 3.60 3.33 0.62 1.03 1.46 0.42 0.70 42.60 3.33 2.60 3.33 1.78 3.60 3.33 0.62 1.03 1.46 0.42 0.70 32.60 3.33 2.60 3.33 1.78 3.60 3.33 0.62 1.03 1.46 0.42 0.70 22.60 3.33 2.60 3.33 1.78 3.60 3.33 0.62 1.03 1.46 0.42 0.70 12.60 3.33 1.42 4.50 4.18 0.76 0.64 1.83 0.61 0

6、.51 （2） 风荷载作用下的水平位移验算 框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算： 注：框架柱的标准反弯点高度比。 为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 框架柱的反弯点高度比。底层柱需考虑修正值，第二层柱需考虑修正值和，其它柱均无修正。 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算：风荷载作用下各柱剪力nnViD i1D i2D i3D i4V i1Vi2Vi3V i452.76 3.09 0.70 1.03 1.03 0.70 0.62 0.92 0.92 0.62 45.05 7.81 0.70 1.03 1.03 0.70 1.57 2.33

7、 2.33 1.57 34.99 12.80 0.70 1.03 1.03 0.70 2.58 3.82 3.82 2.58 24.99 17.79 0.70 1.03 1.03 0.70 3.59 5.31 5.31 3.59 15.61 23.40 0.51 0.64 0.64 0.51 5.21 6.49 6.49 5.21 （3） 各柱反弯点高度位置nmhi中 柱边 柱K中0123hK边0123h553.63.330.450.000.000.001.621.460.400.050.000.001.62453.63.330.500.000.000.001.801.460.450.050.

8、000.001.80353.63.330.500.000.000.001.801.460.500.050.000.001.98253.63.330.500.000.000.001.801.460.500.050.000.001.98154.54.180.550.000.000.002.481.830.550.050.000.002.70（4） 将各柱剪力、反弯点高度汇总于图中层次hiViDi边 柱中 柱Di1Vi1KyM上M下Di2Vi2KyM上M下53.63.093.450.700.621.460.451.231.011.030.923.330.451.831.4943.67.813.450

9、.701.571.460.502.832.831.032.333.330.504.204.2033.612.803.450.702.581.460.554.185.111.033.823.330.506.886.8823.617.793.450.703.591.460.555.817.101.035.313.330.509.569.5614.523.402.300.515.211.830.609.3814.080.646.494.180.5513.1416.06层次边 梁走 道 梁柱 轴 力M左M右lVbM左M右lVb中柱边柱51.230.8060.341.031.032.40.85-0.52

10、-0.3445.691.6861.232.162.162.41.80-1.08-1.57311.073.0862.363.943.942.43.28-2.01-3.93216.434.7963.546.136.132.45.11-3.58-7.46122.697.2364.999.269.262.47.71-6.31-12.45层次边 梁走 道 梁M左VbM右VbM左VbM右Vb51.170.340.730.340.850.850.850.8545.441.231.441.231.801.801.801.80310.602.362.602.363.283.283.283.28215.723.5

11、44.083.545.115.115.115.11121.694.996.234.997.717.717.717.71各柱剪力、反弯点高度图各柱轴力图各梁、柱弯矩图（5） 框架侧移验算 层间位（侧）移计算 框架顶点位（侧）移计算框架结构房屋在风荷载作用下的位移计算结果表明，位移很少，层间相对位移：；顶点相对位移层次hi（M)Di=DijVi（KN）ui=Vi/Di(mm)u(mm)u/hiu/H63.63.45 2.810.81 0.81 0.23 43.63.45 15.134.38 5.20 1.22 33.63.45 19.695.71 10.09 1.58 23.63.45 24.25

12、7.03 12.73 1.95 14.52.30 29.6812.91 19.94 2.87 000011荷载计算（1） 屋面框架梁线荷载标准值 屋面恒荷载标准值计算20mm厚板底抹灰 100mm厚钢筋混凝土板 120mm厚水泥膨胀珍珠岩找坡 80mm厚苯板保温层 20mm厚水泥砂浆找平层 4mm厚APP卷材 0.35（标准值）共计 框架梁及粉刷自重(a)边跨(AB、CD)自重 边跨梁侧粉刷 (b)中跨(BC)自重 中跨梁侧粉刷 边跨(AB、CD)线荷载标准值 （自重，均布） （恒载传来，梯形） 中跨(BC)线荷载标准值 （自重，均布） （恒载传来，三角形） （2） 楼面框架梁线荷载标准值 楼

13、面恒荷载标准值计算20mm厚板底抺灰 100mm厚钢筋混凝土板 30mm厚水磨石面层 （标准值）共计 边跨框架梁及粉刷自重（均布） 边跨框架梁(AB、CD)墙的自重 墙面粉刷自重 中跨框架梁及粉刷自重（均布） 楼面边跨框架梁上的线荷载 =（自重，均布） （恒载传来，梯形） 楼面中跨(BC)线荷载标准值（自重，均布） （恒载传来，三角形） （3） 屋面框架节点集中荷载标准值 顶层边节点集中荷载：边柱纵向框架梁自重 边柱纵向框架梁粉刷 900mm高女儿墙自重 900mm高女儿墙粉刷 纵向框架梁传来屋面自重 共计 顶层中节点集中荷载：中柱纵向框架梁自重 中柱纵向框架梁粉刷 纵向框架梁传来屋面自重 共

14、计 （4） 楼面框架节点集中荷载标准值 中间层边节点集中荷载：边柱纵向框架梁自重 边柱纵向框架梁粉刷 塑钢窗自重 墙体自重 框架柱自重 框架柱粉刷 纵向框架梁传来楼面自重 共计 中间层中节点集中荷载：中柱纵向框架梁自重 中柱纵向框架梁粉刷 门自重 墙体自重 框架柱自重 框架柱粉刷 中柱纵向框架梁传来楼面自重 共计 （5） 恒荷载、活荷载作用下的计算简图楼面活荷载计算弯矩二次分配法（6） 恒荷载作用下的计算简图由板传来的荷载所产生的弯矩计算名称顶层梁端1-4层梁端边梁中间梁边梁边梁中间梁边梁荷载17.39 11.59 17.39 36.14 24.10 36.14 L6.00 2.40 6.00

15、 6.00 2.40 6.00 a0.30 0.30 0.30 0.30 梁端弯矩-44.19 -3.48 -44.19 -91.83 -7.23 -91.83 跨中最大弯矩24.68 2.09 24.68 51.28 4.34 51.28 梁自重产生的弯矩名称顶层梁端1-4层梁端边梁中间梁边梁边梁中间梁边梁荷载2.77 2.09 2.77 7.98 2.09 7.98 L6.00 2.40 6.00 6.00 2.40 6.00 梁端弯矩-8.31 -1.00 -8.31 -23.94 -1.00 -23.94 跨中最大弯矩4.16 0.50 4.16 11.97 0.50 11.97 梁恒

16、荷载产生的弯矩名称顶层梁端1-4层梁端边梁中间梁边梁边梁中间梁边梁梁端弯矩-52.50 -4.48 -52.50 -115.77 -8.23 -115.77 跨中弯矩28.83 2.59 28.83 63.25 4.84 63.25 梁活载产生的弯矩名称1-5层梁端边梁中间梁边梁荷载7.20 4.80 7.20 L6.00 2.40 6.00 a0.30 0.30 梁端弯矩-18.30 -1.44 -18.30 跨中最大弯矩10.22 0.86 10.22 弯矩二次分配法内力计算梁柱线刚度表层次梁柱252.603.331.7812.603.331.42分配系数计算本框架结构对称，荷载对称，可利

17、用对称性原理仅计算其一半，即将中跨梁的相对线刚度乘以线刚度修正系数1/2即可。节点BCDEFH杆件BABCBHCBCDCIDCDEDJEDEFEKFEFLHGHIHBHHi1.421.782.61.781.782.61.781.782.61.781.782.61.782.61.421.782.63.330.240.310.450.290.290.420.290.290.420.290.290.420.410.590.160.190.280.36节点IJKL杆件IHIJICIIJIJKJDJJKJKLKEKKLKLFLLi1.781.782.603.331.781.782.603.331.781

18、.782.63.331.782.63.330.190.190.270.350.190.190.270.350.190.190.270.350.230.340.43各层梁上竖向荷载标准值各层梁上的竖向荷载标准值层次恒 载q1q2q3q4q5PaPbPcPdM1M2M3M45002.7702.0940.0337.4937.4940.030.000.000.000.0024007.9802.0975.63106.78106.7875.630.000.000.000.001007.9802.0975.63106.78106.7875.630.000.000.000.00层次梁端弯矩A柱弯矩B柱弯矩C柱

19、弯矩D柱弯矩MaMb左Mb右Mc左Mc右Md上端下端上端下端上端下端上端下端5-34.5646.54-21.7021.70-46.5434.5634.5640.46-24.83-30.9024.8330.90-34.56-40.464-86.98103.16-36.8136.81-103.1686.9846.5244.77-35.45-34.5935.4534.59-46.52-44.773-89.54104.40-35.2135.21-104.4089.5444.7744.47-34.59-34.5234.5934.52-44.77-44.472-89.98104.51-35.0735.07

20、-104.5189.9845.5151.82-34.92-37.9734.9237.97-45.51-51.821-79.82100.99-40.7840.78-100.9979.8228.0014.00-22.24-11.1222.2411.12-28.00-14.00恒载作用下的弯矩分配图层次调幅后梁端弯矩A柱剪力B柱剪力C柱剪力D柱剪力MaMb左Mb右Mc左Mc右Md上端下端上端下端上端下端上端下端5-27.6437.23-17.3617.36-37.2327.64-20.84-20.8415.4815.48-15.48-15.4820.8420.844-69.5982.53-29.45

21、29.45-82.5369.59-25.36-25.3619.4619.46-19.46-19.4625.3625.363-71.6383.52-28.1728.17-83.5271.63-24.79-24.7919.2019.20-19.20-19.2024.7924.792-71.9883.61-28.0628.06-83.6171.98-27.04-27.0420.2520.25-20.25-20.2527.0427.041-63.8680.79-32.6232.62-80.7963.86-9.33-9.337.417.41-7.41-7.419.339.33层次恒荷载内力梁端剪力A柱轴

22、力B柱轴力C柱轴力D柱轴力VaVb左Vb右Vc左Vc右Vd上端下端上端下端上端下端上端下端54.22-4.221.25-1.257.41-7.4144.2557.4542.9656.1646.1659.3647.4460.64414.60-14.601.25-1.2518.91-18.91147.68160.88178.80192.00186.31199.51155.19168.39314.78-14.781.25-1.2518.74-18.74251.29264.49314.81328.01326.28339.48262.76275.96214.82-14.821.25-1.2518.70-

23、18.70354.94368.14450.86464.06466.21479.41370.28383.48113.94-13.941.25-1.2519.58-19.58457.70476.90586.03605.23607.03626.23478.70497.90层次算到柱边MaVaMb左Vb左Mb右Vb右Mc左Vc左Mc右Vc右MdVd5-26.804.1936.38-4.19-17.111.2217.11-1.22-35.757.3826.16-7.384-66.6714.5279.60-14.51-29.201.2229.19-1.22-78.7518.8365.80-18.833-6

24、8.6814.6980.56-14.69-27.921.2227.92-1.22-79.7818.6567.88-18.652-69.0214.7480.64-14.82-27.811.2227.81-1.22-79.8818.7068.24-18.701-61.0713.8578.00-13.94-32.381.2232.37-1.22-76.8819.5859.94-19.58算到梁边A柱弯矩B柱弯矩C柱弯矩D柱弯矩A柱剪力B柱剪力C柱剪力D柱剪力上端下端上端下端上端下端上端下端上端下端上端下端上端下端上端下端28.3034.21-21.35-27.4221.3527.42-28.30-3

25、4.21-20.17-20.1715.2415.24-15.24-15.2420.1720.1738.9137.16-31.07-30.2231.0730.22-38.91-37.16-24.54-24.5419.1519.15-19.15-19.1524.5424.5437.3337.03-30.27-30.2030.2730.20-37.33-37.03-23.99-23.9918.9018.90-18.90-18.9023.9923.9937.4043.71-30.36-33.4130.3633.41-37.40-43.71-26.16-26.1619.9319.93-19.93-19.

26、9326.1626.1625.2011.20-20.57-9.4520.579.45-25.20-11.20-9.10-9.107.327.32-7.32-7.329.109.10活荷载各层梁上的竖向荷载标准值层次活 载q1q2q3q4q5PaPbPcPdM1M2M3M450.000.007.200.004.807.6114.0914.097.610.000.000.000.00240.000.007.200.004.807.6114.0914.097.610.000.000.000.0010.000.007.200.004.807.6114.0914.097.610.00-0.120.120

27、.00活载作用下的弯矩分配图层次梁端弯矩A柱弯矩B柱弯矩C柱弯矩D柱弯矩MaMb左Mb右Mc左Mc右Md上端下端上端下端上端下端上端下端5-5.728.65-4.654.65-8.655.725.724.39-3.99-3.203.993.20-5.72-4.394-8.169.35-3.133.13-9.358.163.773.95-3.01-3.053.013.05-3.77-3.953-7.919.30-3.203.20-9.307.913.953.92-3.05-3.053.053.05-3.95-3.922-7.959.30-3.203.20-9.307.954.034.60-3.0

28、5-3.263.053.26-4.03-4.601-7.019.03-3.663.66-9.037.012.411.21-1.99-1.001.991.00-2.41-1.21层次调幅后梁端弯矩A柱剪力B柱剪力C柱剪力D柱剪力MaMb左Mb右Mc左Mc右Md上端下端上端下端上端下端上端下端5-4.576.92-3.723.72-6.924.57-2.81-2.812.002.00-2.00-2.002.812.814-6.537.48-2.512.51-7.486.53-2.15-2.151.681.68-1.68-1.682.152.153-6.327.44-2.562.56-7.446.3

29、2-2.19-2.191.691.69-1.69-1.692.192.192-6.367.44-2.562.56-7.446.36-2.40-2.401.751.75-1.75-1.752.402.401-5.617.23-2.932.93-7.235.61-0.80-0.800.660.66-0.66-0.660.800.80层次恒荷载内力梁端剪力A柱轴力B柱轴力C柱轴力D柱轴力VaVb左Vb右Vc左Vc右Vd上端下端上端下端上端下端上端下端514.73-14.732.88-2.8815.51-15.5122.3422.3431.7031.7032.4832.4823.1223.12414.

30、96-14.962.88-2.8815.28-15.2844.9144.9163.6363.6364.7364.7346.0146.01314.93-14.932.88-2.8815.31-15.3167.4667.4695.5495.5497.0097.0068.9268.92214.94-14.942.88-2.8815.30-15.3090.0190.01127.45127.45129.27129.2791.8391.83114.85-14.852.88-2.8815.39-15.39112.47112.47159.27159.27161.63161.63114.83114.83算到柱边

31、层次MaVaMb左Vb左Mb右Vb右Mc左Vc左Mc右Vc右MdVd5-1.6314.653.97-14.65-3.152.803.14-2.80-3.8215.431.47-15.434-3.5414.884.48-14.88-1.942.801.93-2.80-4.4315.203.47-15.203-3.3414.854.45-14.85-1.992.801.98-2.80-4.3815.233.26-15.232-3.3814.944.44-14.94-1.992.801.98-2.80-4.3815.303.29-15.301-2.6414.854.25-14.85-2.362.80

32、2.35-2.80-4.1515.392.52-15.39算到梁边A柱弯矩B柱弯矩C柱弯矩D柱弯矩A柱剪力B柱剪力C柱剪力D柱剪力上端下端上端下端上端下端上端下端上端下端上端下端上端下端上端下端4.873.55-3.54-2.753.542.75-4.87-3.55-3.12-3.122.212.21-2.21-2.213.123.123.133.31-2.63-2.672.632.67-3.13-3.31-2.39-2.391.861.86-1.86-1.862.392.393.303.27-2.67-2.672.672.67-3.30-3.27-2.43-2.431.871.87-1.87

33、-1.872.432.433.313.88-2.65-2.862.652.86-3.31-3.88-2.66-2.661.941.94-1.94-1.942.662.662.170.96-1.84-0.851.840.85-2.17-0.96-0.73-0.730.600.60-0.60-0.600.730.73梁的配筋5A支座跨中B支座左B支座右跨中C支座左C支座右跨中D支座M37.7854.9053.0026.194.6326.1752.0154.9036.750.04990.00910.00880.05650.00310.05650.06880.00910.04830.05130.009

34、10.00880.05820.00310.05820.07130.00910.0495s280.9948.22319.17318.96390.82271.37s399.68107.27399.68实配钢筋214216216216214216216216214实配钢筋截面面积308402402402308402402402308V25.5425.546.076.0730.4630.460.25cfcbho393250393250303875303875393250393250Vc1101101101108508585085110110110110选用箍筋888888Asv101101101101

35、101101s构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋实配箍筋间距2002002002002002004A支座跨中B支座左B支座右跨中C支座左C支座右跨中D支座M93.4761.34111.8641.313.4941.30110.6561.3492.230.12360.00830.14790.08920.00240.08910.14630.01010.12190.13230.00840.16080.09350.00240.09350.15890.01020.1304s725.33881.42512.79512.57871.02714.97s366.6880.87446.80实配钢筋31

36、8218320220214220320218318实配钢筋截面面积763509942628308628942509763V38.2638.257.265.3843.8743.870.25cfcbho393250393250303875303875393250393250Vc1101101101108508585085110110110110选用箍筋888888Asv101101101101101101s构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋构造配筋实配箍筋间距2002002002002002003A支座跨中B支座左B支座右跨中C支座左C支座右跨中D支座M99.3961.34113.1239.643.4939.63114.4061.3498.320.13140.01010.14950.08560.00240.08550.15120.01010.13000.14140.01020.16280.08960.00240.08950.16480.01020.1397s774.98892.33491.04490.82903.41766.01s446.8080.87446.80实配钢筋320218320220214220320218320实配钢筋截面面积942509942628308628942