建筑结构工程课程设计

1、一设计参数1.1结构层高如图11.2楼面恒载：4.5KN/m，屋面恒载：5.0KN/m，楼面活载：2.0KN/m走廊活载：2.5KN/m，屋面活载0.7KN/m二三层横墙荷载：13.5KN/m四-七层横墙荷载：15.5KN/m二-七层外纵墙荷载：18.0KN/m屋面以上外纵墙荷载：16.5KN/m二-七层内纵墙荷载：13.0KN/m1.3钢筋的采用：梁和柱采用HRB400钢筋，fyk=400N/mm2 , fy=fy=360N/mm2其他的钢筋均采用HRB335级钢筋，fyk=335N/mm2 ，fy=fy=300N/mm21.4混凝土的采用：混凝土均采用C35级混凝土，fck=23.4N/m

2、m2 ，ftk=2.2N/mm2fc=16.7N/mm2 ， ft=1.57N/mm2混凝土的弹性模量Ec=31500N/mm21.5抗震设防烈度为7.51.6设计地震分组为第一组1.7建筑场地为：II类。1.8由于本设计的抗震设防烈度为7.5度，高度为24.9m的框架结构，查规范知道本设计的抗震等级为一级。 本设计将轴横向框架作为典型框架。二 截面设计（1）梁截面的设计2.1板厚的确定： 由柱网布置图可以知道，本设计中的板为双向板，查混凝土设计规范知道，现浇混凝土双向板的最小厚度为80mm，考虑到本设计的荷载等因素，取板厚为100mm。2.2梁截面的设计： 框架梁截面的高度可按计算跨服的1/

3、101/15选取，且不小于400mm，也不宜大于1/4净跨。框架梁的宽度b一般为梁截面高度h的1/21/3，且不宜小于200mm。综合考虑本设计的因素，选取梁截面为600mm×400mm。 （2）柱截面的设计框架柱的截面尺寸一般由最小构造、模数、剪跨比、轴压比要求决定。查建筑抗震设计规范柱截面的宽度和高度不宜小于400mm。截面长边与短边的边长比不宜大于3,柱轴压比限值为0.65。根据轴压比按下式估算截面尺寸：本设计中起控制作用的是底层的中柱选取截面尺寸为。2.1刚度计算1 梁的刚度计算计算梁的截面惯性矩时，对于两侧有板的中间框架，横梁截面惯性矩可取梁矩形截面惯性矩的2倍，对于仅有一

4、侧有板的横梁，则取。梁的计算过程见下表 梁的刚度部位断面跨度截面惯性矩边框架梁中框架梁边跨梁0.6×0.46.37.214.468.5710.851.43中跨梁0.6×0.43.67.214.412010.8902 柱的刚度计算按D值法计算柱的刚度的计算过程见下表 柱的刚度层数层高（m）柱号柱根数（）（）楼层D()15.414600000.680.4410877.314045192120.910.4811955.76341.080.5112653.144121.440.5613910.662至63.31498181.820.420.1718637.388595092120.

5、550.2223500.39340.660.2526780.784120.880.3032985.9774.014810000.500.2012237.885547572120.670.2515290.43340.800.2917318.324121.060.3521087.28三 重力荷载作用下的内力计算3.1 重力荷载计算1 恒载参数计算对于双向板，由板传到框架横梁上的荷载为对称的梯形或三角形分布，荷载传递简图如图所示。楼面：屋面： 二至七层：图3-1 恒载传递简屋面以上：横墙及横梁荷载集度：二三层：四至七层：屋面：板传递至框架的恒载集度最大值：楼面：屋面：2 框架上的恒载框架上的恒载由上

6、述所算出的各参数组合而成，分为二三层、四至七层、屋面三种情况，分别如图3-2、3-3、3-4所示。整个框架的受力简图如图3-5所示。图3-2 一二层框架恒载受力简图图3-3 三至六层框架恒载受力简图图3-4 七层框架恒载受力简图3 活载参数计算活载的传递方式同恒载相同。荷载传递简图如图所示。楼面：屋面：图3-6 活载传递简图板传递至框架的活载载集度最大值：楼面： 屋面： 4 框架上的活载框架上的恒载由上述所算出的各参数组合而成，分为楼面 、屋面两种情况，分别如图3-7、3-8所示。整个框架的受力简图如图3-9所示。图3-7楼面的活载受力简图图3-8屋面的活载受力简图图3-9 整个框架的活载受力

7、简图3.2弯矩二次分配法计算框架内力1 梁柱转动刚度除底层柱外，其余各层柱的线刚度乘以0.9的折减系数。梁柱转动刚度见表3.1。2 计算分配系数分配系数按下式计算：由于结构和荷载对称，仅计算半边结构的分配系数，各节点杆件分配系数见表3.2。表3.1 梁、柱转动刚度构件名称转动刚度S（）框架梁边跨中跨框架柱顶层中间层底层3 梁端固端弯矩七层：边跨：中跨： 三至六层边跨： 中跨： 一、二层边跨： 中跨： 4 弯矩分配与传递由于结构以及荷载对称，可以取半结构进行弯矩分配与传递。弯矩分配与传递分别见下图。5 作框架弯矩图将杆端弯矩按比例画在杆件受拉一侧，如图所示。6 作框架剪力图和轴力图根据弯矩图很容

8、易作出剪力图和轴力图。但是在横向框架柱中，除了上述由楼板及框架横梁上的恒载和活载经框架横梁在框架柱中产生的轴力外，框架柱中轴力还应包括：1）楼屋面恒载和活载通过双向板传给纵向框架梁对柱引起的压力；2）纵向框架梁自重及其上外纵墙、内纵墙经纵向框架梁对柱引起的压力；3）对于各层柱的下端截面尚有柱自重产生的轴力。单位长度柱产生的自重为：框架剪力图、轴力图分别如图所示。四 水平地震荷载作用下的内力计算4.1水平地震作用标准值计算1 楼层重力荷载代表值各楼层的重力荷载代表值采用估算的算法。2 自振周期计算基本自振周期采用顶点位移法计算。其中非结构墙影响的折减系数取0.6。结构顶点假象侧移计算结果见表4.

9、1。表4.1 顶点假象侧移层次（）()()()()76032.886032.885547570.010870.2556566032.8812065.768595090.014040.2447856032.8818098.648595090.021060.2307446032.8824131.528595090.028080.2096836032.8830164.48595090.035090.1816026032.8836197.288595090.042110.1465116032.8842230.164045190.104400.104403 地震影响系数根据建筑抗震设计规范中地震影响系数

10、的曲线，设防烈度为7.5度，设计地震分组为第一组，类场地时：，。由于，地震影响系数按下式计算： 由于,需计算附加顶部集中力：4 结构水平地震作用标准值结构总水平地震作用效应标准值为:附加顶部集中力为：各层水平地震作用标准值：屋面：楼面：4.2 D值法计算水平地震作用下的内力1 典型框架柱的剪力根据表2.2计算的框架柱侧向刚度D值，柱的剪力按下式计算：2 计算反弯点高度比根据框架总层数、所在楼层以及梁柱线刚度比查高层建筑结构设计原理表3.7查出。由于上下层梁线刚度相同，反弯点高度比修正值。由于上下层层高可能变化，所以反弯点高度比修正值、通过、与值查高层建筑结构设计原理表3.9。其中：，式中、上层

11、、下层层高。上层层高大于本层，向上移；反之，向下移。下层层高大于本层，向下移；反之，向上移。于是，框架各层柱经过修正后的反弯点高度可由下式计算得到：详细计算过程及结果见下表:层数边柱中间柱1（，）， ， ， ， 2（，）， ， ， ， 3（，）， ， ， ， 4（，）， ， ， ， 5（，）， ， ， ， 6（，）， ， ， ， 7（，）， ， ， ， 各层柱反弯点高度比计算3 柱端弯矩柱端弯矩详细计算过程见下表柱端弯矩层数边柱上端（）边柱下端（）中柱上端（）中柱下端（）12345674 梁端弯矩边柱梁按节点平衡得到梁端弯矩；中间节点按线刚度比分配柱端弯矩。中柱梁外侧刚度比分配系数为：中柱梁内

12、侧刚度比分配系数为：0.37梁端弯矩详细计算过程见下表层数边柱梁（）中柱梁外侧（）中柱梁内侧（）12345675 水平地震作用标准值作用下的弯矩图根据表4.3、4.4的计算结果作水平地震作用标准值作用下的弯矩图，如图4-2所示。6 水平地震作用标准值作用下的剪力图、轴力图根据水平地震作用标准值作用下的弯矩图，可以作出框架的剪力图及柱的轴力图 水平地震作用标准值作用下的弯矩图（）水平地震作用标准值作用下的剪力图（）水平地震作用标准值作用下柱的轴力图（）五 框架的内力组合5.1梁控制截面内力与梁端负弯矩调幅1 底层梁地震作用下：重力荷载作用下：考虑梁端负弯矩调幅，取调幅系数，则 调幅后的跨中弯矩为

13、 5.2底层边跨梁内力组合与截面计算1 梁正截面计算故梁端顶部按，梁底部按确定纵向受拉钢筋。（1）梁底部纵向受拉钢筋计算根据规范，C35时，采用保护层厚度为25的钢筋，故故上式为 解得 又由，可得 选720，布置为两排，第一排三根，第二排四根。（2）梁顶部纵向受拉钢筋计算采用20的钢筋，双排布置，保护层厚度，故解得 又由，可得 选1020，也是布置两排，每排布置五根（3）梁纵向受拉钢筋配筋率梁端 跨中 满足规范要求。2 梁斜截面计算其中，根据实配钢筋面积和材料强度确定的截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值为：剪压比验算：配箍计算： 选用双肢10100，有 满足规范要求。5.3 底层中跨梁内力组合与

14、截面计算1 梁正截面计算梁左端最大负弯矩 梁左端最大正弯矩 梁右端最大负弯矩 梁左端最大正弯矩 将跨中正弯矩 故梁端顶部按，梁底部按确定纵向受拉钢筋。（1）梁底部纵向受拉钢筋计算根据规范，C35时，采用保护层厚度，故故上式为解得 又由，可得 选320，。（2）梁顶部纵向受拉钢筋计算采用保护层厚度，故解得 又由，可得 选420，。（3）梁纵向受拉钢筋配筋率梁端 跨中 满足规范要求。2 梁斜截面计算由于本框架是一级框架，还应符合下式要求：其中，根据实配钢筋面积和材料强度确定的截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值为：剪压比验算：配箍计算： 选用双肢10100，有 满足规范要求。 5.4 底层柱内力组合与截面计算1 轴压比验算柱： 2 正截面计算在内力组合时，对柱顶需考虑柱端弯矩的调整，对柱底需乘以规范要求的增大系数，则柱采用如下最不利内力组合。中柱柱顶：及相应的：（A） 及相应的：（B） 及相应的：（C） 中柱柱底：及相应的：（D） 及相应的：（E） 及相应的：（F） 初步试算可知，以上全部为大偏心受压构件，可能起控制作用的组合有D：，F：，柱采用对称配筋,初步试算可知，为大偏心受压。配筋计算：D:，取，取。，取。F:，取，取。，取。按