某高校砼框架实验楼的结构设计.doc

安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 某高校砼框架实验楼的结构设计某高校砼框架实验楼的结构设计 摘摘 要要 毕业设计是对大学学习的综合实践性教学环节 是对大学四年来所学内容的考察 和巩固 本次毕业设计主要包括建筑设计和结构设计 毕业设计说明针对设计过程的 每一步都进行了详细的介绍 建筑设计说明介绍了平面选型的确定 平面组合的选择 材料的选择及主体结构每部分的具体作法 作图是有手绘及电绘 CAD 用 PKPM 软件进行电算 结构设计说明中介绍了结构的类型和布置方式 截面尺寸的初估 施 工材料的选择 结构计算书中 选取了柱网中的一榀框架进行了详细计算 在竖向荷 载作用的计算采用弯矩二次分配法 水平荷载作用下的计算采用 D 值法 此外还包括 有梁 柱 楼梯 基础及楼盖的截面配筋计算 关键词关键词 建筑设计 结构设计 结构内力计算 CAD 绘图 PKPM 电算 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 An University Lab Building Concrete Framework Structure Design Abstract Graduation design is the comprehensive practical teaching link of university learning is the university four years study the content and consolidation This graduation design mainly includes the architectural design and structural design graduation design aiming at every step of the design are described in detail Architectural design is introduced to determine the plane plane selection portfolio selection concrete practice of each part of the selection and the main structure material mapping is a hand drawn and electrical drawing CAD was developed by PKPM software Structural design introduces the structure type and layout section size of the initial estimate construction material selection and construction requirements structure calculation select one pin frame column in a detailed calculation Under vertical loading the approximate computation calculated using the moment two methods of distribution calculation under horizontal load by using D value method In addition to calculation of reinforcement beams columns stairs foundation and floor keywords architectural design structure design structure internal force calculation CAD drawing PKPM computing 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 目目 录录 引引 言言 1 第第 1 章章 结构选型与布置结构选型与布置 2 1 1 基本概况 2 1 2 工程地质条件 2 1 3 主体结构工程和装饰工程 2 1 4 气象资料 2 1 5 抗震设防烈度 2 1 6 荷载资料 2 1 7 毕业设计 论文 任务内容 3 第第 2 章章 荷载计算荷载计算 4 2 1 确定计算简图 4 2 2 梁柱截面尺寸 4 2 3 材料强度等级 4 2 4 荷载计算 4 第第 3 章章 横向框架内力计算横向框架内力计算 11 3 1 恒载作用下的框架内力 11 3 2 活载作用下的框架内力 18 3 3 风荷载作用下的位移 内力计算 34 3 4 地震作用下横向框架的计算 38 第第 4 章章 横向框架内力组合横向框架内力组合 46 第第 5 章章 横向框架梁柱截面设计横向框架梁柱截面设计 57 第第 6 章章 楼梯结构设计楼梯结构设计 72 6 1 梯段板设计 73 6 2 休息平台版设计 73 6 3 梯段梁计算 74 第第 7 章章 基础结构设计基础结构设计 75 7 1 荷载计算 75 7 2 确定基础底面积 75 7 3 基础结构设计 77 结论与展望结论与展望 83 致致 谢谢 84 参考文献参考文献 85 附附 录录 86 附录 A 毕业设计图纸清单 86 附录 B 专业外文文献及其译文 87 附录 C 主要参考文献的题录及摘要 93 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 插图清单插图清单 图 2 1 计算见图 2 图 2 2 荷载计算简图 a 4 图 2 2 荷载计算简图 b 6 图 2 3 恒载顶层集中力 7 图 2 4 恒载中间层节点集中力 8 图 2 5 横向框架上的风荷载 9 图 2 6 横向框架上的地震作用 13 图 3 1 横向框架承担的恒载产生的节点不平衡弯矩 14 图 3 2 杆端及节点弯矩正方向 15 图 3 3 恒载弯矩分配过程 17 图 3 4 恒载作用下弯矩图 18 图 3 5 恒载作用下梁剪力 柱轴力 18 图 3 6 活载不利布置 a 21 图 3 7 活载不利布置 b 21 图 3 8 活载不利布置 c 22 图 3 9 活载不利布置 d 22 图 3 10 活载 a 迭代过程 23 图 3 11 活载 b 弯矩图 24 图 3 12 活载 a 剪力 轴力 24 图 3 13 活载 b 迭代过程 25 图 3 14 活载 b 弯矩图 26 图 3 15 活载 b 剪力 轴力 26 图 3 16 活载 c 迭代过程 27 图 3 17 活载 c 弯矩图 28 图 3 18 活载 c 剪力 轴力 28 图 3 19 满跨活载迭代过程 29 图 3 20 满跨活载弯矩 30 图 3 21 满跨活载剪力 轴力 30 图 3 22 水平风载作用下框架层间剪力 30 图 3 23 风载作用框架弯矩 38 图 3 24 风载作用下框架梁剪力 柱轴力 38 图 3 25 固端弯矩 39 图 3 26 0 5 雪 活 作用下迭代过程 41 图 3 27 0 5 雪 活 作用下杆端弯矩 42 图 3 28 0 5 雪 活 作用下柱轴 梁剪力 42 图 3 29 地震作用框架梁剪力 柱轴力 42 图 6 1 楼梯平面布置 72 图 6 2 踏步详图 72 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 图 6 3 计算简图 73 图 7 1 图层分布及埋深 76 图 7 2 B C 柱联合基础埋深 76 图 7 3 基础剖面尺寸示意图 77 图 7 4 弯矩和剪力计算结果 78 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 插表清单插表清单 表 1 1 建筑地层一览表 2 表 2 1 风荷载计算 9 表 2 2 横梁 柱线刚度 11 表 2 3 框架柱横向侧移刚度 D 值 11 表 2 4 框架定点假想水平位移计算表 12 表 2 5 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 12 表 3 1 AB 跨梁端剪力 19 表 3 2 BC 跨梁端剪力 19 表 3 3 AB 跨跨中弯矩 19 表 3 4 柱轴力 19 表 3 5 活载 a 作用下 AB 跨梁端剪力 31 表 3 6 活载 a 作用下 BC 跨梁端剪力 31 表 3 7 活载 a 作用下 AB 跨跨中弯矩 31 表 3 8 活载 a 作用下柱轴力 31 表 3 9 活载 b 作用下 AB 跨梁端剪力 32 表 3 10 活载 b 作用下 BC 跨梁端剪力 32 表 3 11 活载 b 作用下 AB 跨跨中弯矩 32 表 3 12 活载 b 作用下柱轴力 32 表 3 13 活载 c 作用下 AB 跨梁端剪力 33 表 3 14 活载 c 作用下 BC 跨梁端剪力 33 表 3 15 活载 c 作用下 AB 跨跨中弯矩 33 表 3 16 活载 c 作用下柱轴力 33 表 3 17 活载 d 作用下 AB 跨梁端剪力 34 表 3 18 活载 d 作用下 BC 跨梁端剪力 34 表 3 19 活载 d 作用下 AB 跨跨中弯矩 34 表 3 20 活载 d 作用下柱轴力 34 表 3 21 风载作用下框架侧移 35 表 3 22 各层柱反弯点位置 36 表 3 23 风载作用下框架柱剪力及柱端弯矩 36 表 3 24 风载作用下梁端跨中弯矩 剪力 37 表 3 25 风载作用下柱轴力 37 表 3 26 0 5 雪 活 作用下 AB 跨梁端弯矩 43 表 3 27 0 5 雪 活 作用下 BC 跨梁端剪力 43 表 3 28 0 5 雪 活 作用下 AB 跨跨中弯矩 43 表 3 29 0 5 雪 活 作用下柱轴力 43 表 3 30 地震作用下横向框架柱剪力及柱端弯矩 44 表 3 31 地震作用下梁端弯矩 44 表 3 32 地震作用下梁剪力 柱轴力 45 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 表 4 1 弯矩条幅计算 47 表 4 2 横向框架梁内力组合 一般组合 49 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 表 4 3 横向框架梁内力组合 考虑地震组合 52 表 4 4 横向框架柱内力组合 一般组合 54 表 4 5 横向框架柱内力组合 考虑地震组合 56 表 5 1 横梁 AB BC 跨正截面受弯承载力计算 57 表 5 2 横梁 AB BC 跨正截面抗弯验算 58 表 5 3 横梁 AB BC 跨斜截面受剪承载力计算 59 表 5 4 横梁 AB BC 跨斜截面受剪抗震验算 59 表 5 5 框架柱正截面弯矩 60 表 5 6 框架柱正截面弯矩 63 表 5 7 框架柱正截面压弯 65 表 5 8 框架柱正截面压弯 67 表 5 9 框架柱正截面压弯 68 表 5 10 框架柱正截面压弯 73 表 7 1 附加应力计算 74 表 7 2 B C 柱沉降计算 77 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 1 引引 言言 本次我们的高校实验楼采用砼框架的结构设计 框架结构的结构类型在建筑结构 中具有代表性 框架结构是由梁 柱构件通过节点连接形成的骨架结构 框架结构的 特点是由梁 柱承受竖向和水平荷载 墙体起维护作用 其整体性和抗震性均好于混 合结构 且平面布置灵活 可提供较大的使用空间 也可构成丰富多变的立面造型 砼框架结构空间分隔灵活 自重轻 节省材料 具有可以较灵活地配合建筑平面布置 的优点 利于安排需要较大空间的建筑结构 采用现浇混凝土框架时 结构的整体性 刚度较好 设计处理好也能达到较好的抗震效果 而且可以把梁或柱浇注成各种需要 的截面形状 因此我们本次的实验楼采用砼框架 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 2 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 工程概况 1 1 1 基本概况 经上级主管部门批准 拟按一般标准建造一栋六层高校砼框架实验楼 该工程为 钢筋混凝土框架结构 横向框架不少于三跨 总建筑面积不小于 5000m2 设计使用年 限为 50 年 结构安全等级为二级 环境类别为一类 抗震设防烈度为 7 度 设计基本 地震加速度值为 0 1g 第一组 建筑室内外高差 600mm 室外标高即为现有自然地面 标高 1 1 2 工程地质条件 工程地质条件自然地表以下 1m 内为杂填土 重度 17kN m3 杂填土下为 3m 厚可塑性粘土 重度为 18kN m3 液性指数 IL 0 62 含水率 23 1 天然孔隙比 e 0 8 ES 10MPa Ck 20kpa k 12 度 再下为砾石土层 重度为 20kN m3 液 性指数 IL 0 50 含水率 15 2 天然孔隙比 e 0 8 ES 20MPa Ck 15kpa k 18 度 未修正前粘土承 载力特征值为 180kN 砾石土层承载力特征值为 300kN 场地土类别为 类 地 基基础设计等级为丙级 基础埋深范围内无地下水 1 1 3 主体结构工程和装饰工程 主体采用现浇混凝土框架结构 肋梁楼盖 混凝土强度等级为 C30 钢筋采用 HPB300 级 箍筋 楼板钢筋 和 HRB400 级钢筋 梁 柱纵向受力钢筋 内外墙均采用小型混凝土空心砌块 厚度 200mm 重度 11 8kN 1 1 4 气象资料 1 基本风荷载 W0 0 35kN 2 基本雪荷载 S0 0 60kN 1 1 5 荷载资料 1 实验楼楼面荷载 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 确定楼面活荷载标 准值为 2 5kN 走廊活荷载标准值为 2 5kN 2 不上人屋面 活荷载标准值为 0 5kN 3 内外墙均采用小型混凝土空心砌块 厚度 200mm 重度 11 8kN 1 2 建筑与基础设计型式 1 建筑设计型式 本次试验楼建筑采用砼框架结构 框架结构的结构类型在建筑结构中具有代表性 框架结构是由梁 柱构件通过节点连接形成的骨架结构 2 基础的设计型式 基础采用柱下独立基础 柱下独立基础能够满足此实验楼的承载要求 1 3 框架计算方法 竖向荷载作用下横向框架内力计算 采用弯矩二次分配法 水平荷载作用下横向 框架内力计算及侧移计算 采用 D 值法 1 4 主要进程安排 1 外文翻译 调研 复习相关课程 毕业设计开题 寒假 第 1 周 2 建筑设计 绘制建筑施工图 第 5 6 周 3 建筑结构布置和荷载计算 第 7 周 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 3 4 竖向荷载作用下横向框架内力计算 采用弯矩二次分配法 第 8 周 5 水平荷载作用下横向框架内力计算及侧移计算 采用 D 值法 第 9 10 周 6 横向框架梁柱内力组合 PK 电算比较和截面设计 第 11 12 周 7 主楼梯结构设计 第 13 周 8 基础结构设计 第 14 周 9 绘制横向框架 主楼梯 基础的结构施工图 第 12 14 周 10 用 PKPM 软件对整栋框架结构进行 SATWE 电算并绘制出标准层结构平面图 板配筋图 和梁配筋平面图 第 15 16 周 11 电子版毕业设计文件的输入 打印和装订 第 8 16 周 12 指导教师审核 评阅教师审核 毕业设计答辩 第 17 周 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 4 第第 2 章章 建筑结构布置和荷载计算建筑结构布置和荷载计算 2 1 建筑结构布置 2 1 1 平面布置 本工程选用砼框架结构 本实验楼为六层建筑 建筑高度较小 考虑建筑设计方 案和抗震设防要求等因素 本工程平面选用矩形布置 采用横向框架承重方案 见图 2 1 2 1 2 立面布置 本工程共 6 层 各层均为 3 6 米 共计 21 6 米 女儿墙高 0 6 米 室内地坪标高为 0 000 室内外高差为 0 600 米 2 1 3 柱网布置及次梁设置 本工程柱网布置为 横向三跨 跨度分别为 6 9 米 3 0 米 6 9 米 纵向 12 跨 跨度分别为 3 3 米 3 6 米 6 米 根据建筑设计要求 为满足房间分隔要求以及合理 设置楼板的经济跨度 本工程楼面需设置次梁 本工程的平面布置图如下 图 2 1 验算的内容 1 结构最大高度 H 6 3 6m 21 6m 55m 2 最大高宽比 H B 21 6m 18 8m 1 149 4 3 长宽比 L B 51 6m 18 8m 2 745 6 4 最大长度 L 51 6m 55m 5 总建筑面积 S 51 6 16 8 2 3 6 2 6 5287 68 5000 6 横向框架不少于三跨 2 1 4 缝的设置 本工程地质条件良好 地质均匀 所以本工程可以不设沉降缝 本工程共长 51 6 米 约等于现浇钢筋混凝土框架结构应设置伸缩缝的最大间距 故可不设置伸缩缝 本结构平面为矩形 房屋沿高度方向无错层 房屋各部分的刚度 高度和重量相差不 大 故不设抗震缝 2 1 5 基础方案 本工程建设场地和地基条件较好 荷载分布均匀 建筑层数小于 7 层 根据 建 筑地基基础设计规范 规定 该建筑的地基属于丙级地基 本工程采用柱下独立基础 2 1 6 楼梯方案 根据建筑设计方案以及结构的经济性 本工程采用现浇板式平行双跑楼梯 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 5 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 6 图 2 1 平面柱网布置图 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 7 2 2 荷载计算 2 2 1 确定计算简图 本工程横向框架计算单元取图 2 1 中 号轴线处 框架的计算简图假定底层柱下 端固定于基础 按工程地质资料提供的数据 该场地为 类场地土 地质条件较好 初步确定本工程采用柱下独立基础 挖去所有杂填土 基础置于第二层可塑性粘土上 基底标高为设计相对标高 1 1m 柱子的高度底层为 h1 3 6 0 6 0 5 4 7m 初步假 设基础高度 0 5m 二至六层柱高为 23456 3 6hhhhhm 柱节点刚接 横梁的 计算跨度取柱中心至中心间距离 三跨分别为 L 6900 3000 6900 见图 2 2 A B CD 图 2 2 计算简图 2 2 2 梁柱截面尺寸 柱截面尺寸初估 框架柱截面尺寸应根据公式 C c c N A f 估算 式中 1 1 1 2 cv NN v N 负荷 面积 12 14 kN m2 层数 为轴压比 0 75 本结构中 边柱 中柱负荷面积分别为 6 0 3 45 m2 6 0 4 95 层数为 6 层 其轴压比限值 0 75 C30 混凝土 c f 14 3N mm2 边柱 Nc 1 2 6 0 3 45 14 6 2086 56kN C c c N A f 194551 049mm2 中柱 Nc 1 1 6 0 4 95 14 6 2744 28 kN C c c N A f 255876 9231mm2 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 8 取柱截面为正方形 考虑到施工 计算简便以及安全因素 取柱子尺寸为 550mm 550mm 2 2 3 梁截面尺寸初估 横向框架梁 取 h 1 10 1 18 l b 1 2 1 3 h 纵向框架梁 取 h 1 10 1 18 l b 1 2 1 3 h 见表 2 1 表 2 1 框架梁截面尺寸 横向框架梁纵向框架梁 层次 AB 跨 CD 跨BC 跨A B C D 轴 1 6250 600250 400250 600 2 2 4 楼板厚度初估 本工程采用全现浇结构 连续双向板 h l 50 h 80 板厚取 120mm 2 2 5 材料强度等级 混凝土 均采用 C30 级 钢筋 采用 HPB300 级 箍筋 楼板钢筋 和 HRB400 级钢筋 梁 柱纵向受力 钢筋 2 3 荷载计算 2 3 1 屋面横梁竖向线荷载标准值 1 恒载 屋面横载标准值 35 厚架空隔热板 0 035 25 0 875kN 防水层 0 4kN 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 0 02 20 0 4kN 120 100 厚钢混凝土现浇板 0 12 25 3kN AB CD 跨板取 120 BC 跨取 100 0 10 25 2 5kN 12 厚纸筋石灰粉平顶 0 012 16 0 192kN 屋面恒载标准值 4 87kN 4 37kN 梁自重 边跨 AB CD 跨 0 30 0 70 25 0 3 0 12 25 4 35kN 梁侧粉刷 2 0 70 0 12 0 02 17 0 40kN 4 75kN 中跨 BC 跨 0 3 0 35 25 0 3 0 12 25 1 73kN 梁侧粉刷 2 0 35 0 1 0 02 17 0 17kN 1 9kN 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 9 作用在顶层框架梁上的线橫载标准值为 梁自重 G6AB1 G6CD1 4 75kN G6BC1 1 9kN 板传来的荷载 G6AB2 G6CD2 4 87 6 29 22kN G6BC2 4 87 3 14 61k 2 雪载 作用在顶层框架梁上的线活载标准值为 G6AB G6CD 0 5 4 5 0 6 4 5 4 95kN G6BC 0 5 2 4 0 6 2 4 2 64kN 2 3 2 楼面横梁竖向线荷载标准值 1 恒载 25 厚水泥砂浆面层 0 025 20 0 50kN 120 100 厚钢混泥土现浇板 0 12 25 3kN 0 10 25 2 5kN 12 厚板底粉刷 0 12 16 0 192kN 楼面恒载标准值 3 692kN 3 192kN 边跨 AB CD 跨 框架自重 4 75kN 中跨 BC 跨 梁自重 1 9kN 作用在楼面层框架梁上的线恒载标准值为 梁自重 GAB1 GCD1 4 75kN G5bc1 1 9kN 板传来的荷载 GAB2 GCD2 3 692 6 22 15kN GBC2 3 192 3 11 76kN 2 活载 楼面活载 QAB QCD 2 5 4 5 11 25kN QBC 2 5 2 4 6kN 2 3 3 屋面框架节点集中荷载标准值 1 恒载 边跨柱连系梁自重 0 3 0 45 6 25 0 12 25 17 25kN 粉刷 2 0 45 0 12 0 02 6 17 1 35kN 0 6m 高女儿墙 0 6 6 2 36 8 50kN 粉刷 0 6 2 0 02 6 17 2 45kN 连系梁传来屋面自重 0 5 6 0 5 6 4 87 43 83kN 顶层边节点集中荷载 G6A G6D 73 38kN 中柱连系梁自重 0 3 0 45 6 25 0 12 25 17 25kN 粉刷 0 45 0 12 0 45 0 10 0 02 6 17 1 39kN 连系梁传来屋面自重 0 5 6 0 5 6 4 87 43 83kN 0 5 6 6 3 3 2 4 37 29 50kN 顶层中节点集中荷载 G6B G6C 91 97kN 2 活载 Q6A Q6D 1 2 6 1 2 6 0 7 6 30kN Q6B Q6C 1 2 6 1 2 6 0 7 1 2 6 6 3 3 2 0 7 11 03kN 2 3 4 楼面框架节点集中荷载标准值 图 2 3 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 10 1 恒载 边柱连系梁自重 17 25kN 粉刷 1 35kN 连系梁传来楼面自重 1 2 6 1 2 6 3 692 33 23kN 51 83kN 中间层边节点集中荷载 GA GD 51 83kN 框架柱自重 GA GD 0 55 0 55 3 6 25 27 23kN 中柱连系梁自重 20 25kN 粉刷 1 39kN 连系梁传来楼面自重 1 2 6 1 2 6 3 692 33 23kN 1 2 6 6 3 3 2 3 192 21 55kN 76 42kN 中间层中节点集中荷载 GB GC 76 42kN 柱传来集中荷载 GB GC 27 23kN 2 活载 QA QD 1 2 6 1 2 6 2 18 0kN QB QC 1 2 6 1 2 6 2 1 2 6 6 3 3 2 2 31 5kN 2 3 5 风荷载 已知基本风压 0 0 35kN 地面粗糙度属 B 类 荷载规范 kzszo 风 载体型系数 s 迎风面 0 8 背风面为 0 5 因结构高度 H 22 2m 30m 取风振系数 z 1 0 见表 2 2 表 2 2 风荷载计算 层次 z s Z m z 0 kN m2 A m2 Pi kN 611 322 21 290 3518 610 92 511 318 61 220 3521 611 99 411 3151 140 3521 611 20 311 311 41 040 3521 610 22 211 37 81 000 3521 69 83 111 34 21 000 3524 311 06 例如 底层 0izsz PA 1 1 3 1 00 0 35 24 3 11 06 2 3 6 地震作用 1 建筑物总重力荷载代表值 Gi的计算 1 集中于屋盖处的质点重力荷载代表值 G6 50 雪载 0 5 0 6 51 6 16 8 260 06kN 屋面恒载 4 87 51 6 6 9 2 4 37 51 6 3 4144 30kN 横梁 5 65 6 9 2 2 8 3 13 1122 81kN 纵梁 20 25 1 35 12 2 20 25 1 39 12 2 1037 76kN 女儿墙 0 6 3 6 51 6 16 8 2 295 49kN 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 11 柱重 0 55 0 55 25 1 8 52 707 85kN 横墙 2 36 21 6 9 1 8 3 1 8 2 1 2 1 2 2 630 62kN 纵墙 3 6 1 8 2 1 2 1 2 2 36 4 5 1 8 2 36 20 623kN 忽略内纵墙的门窗按墙重量算 钢窗 22 3 3 2 1 2 0 4 30 49kN G6 8852 38kN 2 集中于三 四 五 六层处的质点重力荷载代表值 G5 G2 50 楼面活载 0 5 2 0 16 8 51 6 866 88kN 楼面恒载 3 692 51 6 6 9 2 3 192 51 6 3 3123 12kN 横梁 1122 81kN 纵梁 1037 76kN 柱重 707 85 2 1415 7kN 横墙 630 62 2 1261 24kN 纵墙 623 2 1246kN 窗户 30 49 2 60 98kN G5 G4 G3 G2 10134 49kN 3 集中于二层处的质点重力荷载标准值 G1 50 楼面活载 866 88kN 楼面恒载 3123 12kN 横梁 1122 81kN 纵梁 1037 76kN 柱重 0 55 0 55 25 2 05 1 8 52 1514 01kN 横墙 630 62 630 62 2 6 1 8 1541 52kN 纵墙 623 623 2 6 1 8 1522 9kN 窗户 60 98kn G1 10789 98kN 建筑物总重力荷载代表值 Gi见图 2 3 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 12 8852 38 10134 49 10134 49 10134 49 10134 49 10789 98 图 2 3 重力荷载标准值 2 地震作用计算 1 框架柱的抗侧移刚度 在计算梁 柱线刚度时 应考虑楼盖对框架的影响 在现浇楼盖中 中框架梁的 抗弯惯性矩取 I 2Io 边框架梁取 I 1 5Io 在装备整体式楼盖中中框架梁的抗弯惯性矩 取 I 1 5Io 边框架梁取 I 1 2Io Io 为框架梁按矩形截面计算截面惯性矩 横梁柱线刚 度见表 2 3 每层框架柱总的抗侧移刚度见表 2 4 表 2 3 横梁 柱先刚度 截面尺寸 杆件 B mm H mm Ec kN Io mm4 I mm4 L mm i EcI L kN mm 相对刚度 边框架梁 300 700308 57 1091 29 101069005 6 1071 边框架梁 300 350301 07 1091 61 10930001 61 1070 288 中框架梁 300 700308 57 1091 71 101069007 4 1071 321 中框架梁 300 350301 07 1092 14 10930002 14 1070 382 底层框架柱2 550 550307 63 1097 63 10952004 4 1070 786 中层框架柱2 550 550307 63 1097 63 10936006 4 1071 428 举例 边框架梁300 700 i EcI L 30 1 29 1010 6900 5 6 107 kN mm 表 2 4 框架柱横向侧移刚度 D 值 项目 层柱类型及截面 k ic 2iz 一般层 k ic iz 底层 c k 2 k 一般层 c 0 5 k 2 k 底层 D c iz 12 h2 kN m 根数 边框架边柱 550 550 0 8750 30418 014 二 至 六边框架中柱1 130 3621 336 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 13 550 550 中框架边柱 550 550 1 490 4325 4822 层 中框架中柱 550 550 2 170 5230 8124 边框架边柱 550 550 1 270 5410 544 边框架中柱 550 550 1 640 5911 526 中框架边柱 550 550 1 680 5911 5222 底 层 中框架中柱 550 550 2 170 6412 4924 举例 底层 D 4 10 54 6 11 52 22 11 52 24 12 49 685 56kN mm 二 六层 D 4 18 01 6 21 33 22 25 48 24 30 81 1500 02kN mm 边框架 中框架梁柱线刚度图见图 2 4 2 5 10 2881 10 2881 10 2881 10 2881 10 2881 10 2881 10 54 18 01 18 01 18 01 18 01 18 01 21 33 21 33 21 33 21 33 21 33 11 5210 54 18 01 18 01 18 01 18 01 18 01 21 33 21 33 21 33 21 33 21 33 11 52 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 14 图 2 4 边框架梁柱线刚度 1 3210 3821 321 11 52 25 48 25 48 25 48 25 48 25 48 30 81 30 81 30 81 30 81 30 81 12 4911 52 25 48 25 48 25 48 25 48 25 48 30 81 30 81 30 81 30 81 30 81 12 49 1 3210 3821 321 1 3210 3821 321 1 3210 3821 321 1 3210 3821 321 1 3210 3821 321 图 2 5 中框架梁柱线刚度 2 框架自振周期的计算 则自振周期为 10 1 701 7 0 6 0 1840 438Ts 其中 0 为考虑结构非承重砖墙影响的折减系数 对于框架取 0 6 为框架顶点假想 水平位移见表 2 5 表 2 5 框架顶点假想水平位移 层Gi kN Gi kN D kN mm Gi D 层间相对位移 总位移 mm 68852 388852 381500 025 90184 18 510134 4918986 871500 0212 66178 28 410134 4929121 361500 0219 41165 62 310134 4938255 851500 0225 50146 21 210134 4949390 341500 0232 93120 71 110789 9860180 32685 5687 7887 78 例如 六层 Gi D 8852 38 1500 02 5 90 3 地震作用 根据本工程设防烈度 7 度 类场地土 设计地震分组为第一组 查 建筑抗震 设计规范 特征周期 Tg 0 35s max 0 08 1 0 9 1 g T T max 0 9 0 35 0 080 053 0 551 结构等效总重力荷载 Geq 0 85 GL 0 85 60180 32 51153 27kN T1 1 4Tg 1 4 0 35 0 49s 故需考虑框架顶部附加集中力作用 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 15 n 0 08T1 0 07 0 08 0 516 0 07 0 114 框架横向水平地震作用标准值为 结构底部 1 51153 272711 120 053 EKeq FKNG 各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表 2 6 知 GiHi 837122 nnEK FF 0 114 2711 12 309 07kN 表 2 6 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 Fi Fn Fn 顶层 层 Hi m Gi kN Gi Hi Fi GiHi GiHi FEk 1 n 其他层 楼层剪力 Vi kN 623 28852 38205375589 31589 31 519 610134 49198636569 971159 28 41610134 49162151465 281624 56 312 410134 49125668360 591985 15 28 810134 4989184255 912241 06 15 210789 9856108161 002402 06 横向框架上的 Vi Fi图见 2 5 2 6 室外地坪室外地坪 420036003600360036003600600 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 16 图 2 5 横向框架上的地震作用 Fi图 图 2 6 楼层剪力 Vi图 验算 位移 最小剪力 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 17 第三章第三章 框架内力计算框架内力计算 3 1 恒载作用下的框架内力 3 1 1 弯矩分配系数 由于该框架为对称结构 取框架的一半进行简化计算 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 18 D5 D4 D3 D2 D1 22 14 4 75 22 14 4 75 6 48 AB 6 48 6 48 6 48 6 48 22 14 4 75 22 14 4 75 22 14 4 75 36003600360036004700 D6 29 22 4 75 9 42 3600 11 50 9 55 9 55 9 55 9 55 9 55 11 76 1 9 14 61 1 9 11 76 1 9 11 76 1 9 11 76 1 9 11 76 1 9 图 3 1 恒载 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 19 57 45 49 09 D6 70 61 60 27 A6 B6 D5 A5 B5 D4 A4 B4 D3 A3 B3 D2 A2 B2 D1 A1 B1 A0 B0 470036003600360036003600 57 45 49 09 57 45 49 09 57 45 49 09 57 45 49 09 图 3 2 恒载产生的节点不平衡弯矩 节点 A1 SA1A0 4iA1A0 4 0 786 3 144 SA1B1 4iA1B1 4 1 321 5 284 SA1A2 4iA1A2 4 1 428 5 712 4 0 786 1 321 1 428 A S 14 14 A1A0 1 0A A A S S 3 144 14 14 0 222 A1B1 1 1A B A S S 5 284 14 14 0 374 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 20 A1A2 1 2A A A S S 5 712 14 14 0 404 节点 B1 SB1D1 iB1D1 2 0 382 0 764 4 0 786 1 321 1 428 A S 0 764 0 764 14 904 B1A1 4 1 321 14 904 0 355 B1B2 4 1 428 14 904 0 383 B1D1 4 0 382 14 904 0 103 B1B0 4 0 786 14 904 0 211 节点 A2 A2A1 A2A3 4 1 428 16 71 0 342 A2B2 4 1 321 16 71 0 316 节点 B2 B2A2 4 1 321 16 71 0 764 0 302 B2B1 B2B3 4 1 428 16 71 0 764 0 327 B2D2 2 0 382 16 71 0 764 0 044 节点 A6 A6B6 4 1 321 4 1 321 1 428 0 481 A6A5 4 1 428 4 1 321 1 428 0 519 节点 B6 B6A6 4 1 321 4 1 321 1 428 2 0 382 0 449 B6B5 4 1 428 4 1 321 1 428 2 0 382 0 486 B6D6 2 0 382 4 1 321 1 428 2 0 382 0 060 A3 B3 A4 B4 和 A5 B5 与相应的 A2 B2 相同 3 1 2 杆件固端弯矩 计算杆件固端弯矩时应带符号 杆端弯矩一律以顺时针方向为正 1 横梁固端弯矩 1 顶层横梁 自重作用 6 66 6A BB AMM 1 12 ql2 1 12 4 75 6 92 18 850kN m 66B DM 1 3 ql2 1 3 1 9 1 52 1 425kN m 6 6661 2D BB DMM 0 713kN m 板传来的恒载作用 6 66 6A BB AMM 1 12 ql2 1 2a2 l2 a3 l3 1 12 21 9 6 92 1 2 32 6 92 33 6 93 61 180kN m 66B DM 5 96 ql2 5 96 14 6 32 6 844kN m 6 6D BM 1 32 ql2 1 32 14 6 32 4 106kN m 2 二 六层横梁 自重作用 1 11 1A BB AMM 1 12 ql2 1 12 4 35 6 92 17 259kN m 1 1B DM 1 3ql2 1 3 1 9 1 52 1 425kN m 1 11 11 2D BB DMM 0 713kN m 板传来的恒载作用 1 11 1A BB AMM 1 12 ql2 1 2a2 l2 a3 l3 1 12 16 61 6 92 1 2 32 6 92 33 6 93 46 401kN m 1 1B DM 5 96 ql2 5 96 7 66 32 3 591kN m 1 1D BM 1 32 ql2 1 32 7 66 32 2 154kN m 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 21 2 纵梁引起柱端附加弯矩 边框架纵梁偏向外侧 中框架纵梁偏向内侧 顶层外纵梁 MA6 MD6 73 38 0 125 9 423kN m 逆时针为正 楼层外纵梁 MA1 MD1 51 83 0 125 6 479kN m 顶层中纵梁 MB6 MC6 91 97 0 125 11 496kN m 楼层中纵梁 MB1 MC1 76 42 0 125 9 553kN m 3 1 3 节点不平衡弯矩 横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节点的各杆件 不包括纵向框架梁 在节点 处的固端弯矩与通过该节点的纵梁引起柱端横向附加弯矩之和 根据平衡原则 节点 弯矩的正方向与杆端弯矩方向相反一律以逆时针方向为正 节点 A6的不平衡弯矩 MA6B6 MA6 纵梁 18 850 61 180 9 423 70 607kN m 3 1 4 内力计算 根据对称原则 只计算 AB BC 跨 在进行弯矩分配时 应将节点不平衡弯矩反 号后再进行杆件弯矩分配 节点弯矩使相交于该节点杆件的近端产生弯矩 同时也使个杆件的远端产生弯矩 近端产生的弯矩通过节点弯矩分配确定 远端产生的弯矩由传递系数 C 近端弯矩与 远端弯矩的比值 确定 传递系数与杆件远端的约束形式有关 恒载弯矩分配过程见 图 3 3 恒载作用下弯矩见图 3 4 梁剪力见图 3 5 柱轴力见图 3 6 李想 某高校砼框架实验楼的结构设计 22 5710 0 5190 4810 4490 486 0 060 80 0380 03 8 27 4 819 9 423 11 50 36 65 33 96 16 98 8 03 0 00 6 24 15 54 31 08 33 64 4 15 4 15 4 83 4 47 2 24 2 71 0 000 0 65 1 11 2 22 2 40 0 30 0 30 0 92 0 85 22 19 REF 57 34 61 67 4 34 0 3420 3420 3160 3020 3270 327 0 044 63 66 63 66 5 016 2 87 6 479 9 55 18 32 9 78 7 41 14 83 16 05 16 05 2 16 2 16 12 48 12 48 11 53 5 77 16 82 6 88 0 00 0 00 2 41 1 30 2 71 5 42 5 86 5 86 0 79 0 79 1 31 1 31 1 21 0 60 1 20 0 45 0 00 0 00 11 78 0 68 0 74 0 74 0 10 10 15 0 10 50 56 59 07 8 51 0 3420 3420 3160 3020 3270 327 0 044 63 66 63 66 5 016 2 87 6 479 9 55 19 56 19 56 18 07 9 03 8 03 8 03 0 00 0 00 6 24 7 70 6 35 12 71 13 76 13 76 1 85 1 85 2 60 2 595 2 40 1 20 2 93 1 05 0 00 0 00 0 65 0 43 0 42 0 84 0 91 0 91 0 12 0 12 0 22 0 22 0 20 13 91 11 95 50 56 56 25 5 70 0 3420 3420 3160 3020 3270 327 0 044 63 66 63 66 5 016 2 87 6 479 9 55 9 78 9 78 7 41 14 83 16 05 16 05 2 16 2 16 15 40 15 40 14 23 7 12 6 88 6 65 0 00 0 00 1 30 2 20 0 97 1 94 2 10 2 10 0 28 0 28 0 87 0 87 0 80 0 40 0 45 0 28 0 00 0 00 13 13 0 07 0 07 0 07 11 15 0 01 50 56 56 65 6 09 0 3420 3420 3160 3020 3270 327 0 044 63 66 63 66 5 016 2 87 6 479 9 55 19 56 19 56 18 07 9 03 8 03 9 40 0 00 7 70 11 34 6 15 12 29 13 31 13 31 1 79 1 79 列2 杆件编号 分配系数 固端弯矩 附加弯矩 分配过程 杆件编号 分配系数 固端弯矩 附加弯矩 分配过程 分配结果 杆件编号 分配系数 固端弯矩 附加弯矩 分配过程 分配结果 杆件编号 分配系数 固端弯矩 附加弯矩 分配过程 分配结果 杆件编号 分配系数 固端