毕业设计 混凝土框架结构课程设计

混凝土框架结构课程设计钢筋柱、梁受力筋采用Ⅱ级钢筋(f,=300N/mm²),板内及梁内其它钢筋采取①轴上的一榀框架作为计算简图，如图所示。梁、柱混凝土强度等级为C20,E=2.55×10'N/mm²=25.5×10°KN/m²。框架梁惯性矩增大系数：边框架取1.5,中框架取2.0。中框架梁的线刚度：边框架梁的刚度：底层中柱的线刚度：底层边柱的线刚度其余各层中柱的线刚度其余各层边柱的线刚度三.荷载计算1.恒荷载标准值计算20mm厚水泥砂浆面层20mm石灰砂浆天棚抹灰合计(2)梁自重次梁自重次梁抹灰自重25KN/m³×0.25m×(0.45m2×17KN/m³×0.015m×(0.45m-0.1m)合计gk=2.45KN/m主梁自重25KN/m³×0.3m×(0.7m-0.1m)=4.5KN/m主梁抹灰自重2×17KN/m³×0.015m×(0.7m-0.1m)+0.02m×0.3m×合计(3)柱自重边柱自重边柱抹灰自重合计中柱自重中柱抹灰自重合计2.活荷载标准值计算屋面活荷载不与雪荷载同时考虑，取两者中大者。3.框架竖向荷载计算(1)A~B(B~C,C~D)轴间框架梁楼面(屋面)板传荷载；恒载：3.16KN/m²×3.3m×5A~B(B~C,C~D)轴间框架梁均布荷载为：恒载=板传荷载+梁自重=6.52KN/m+4.91KN/mm活载=板传荷载=11.34KN/m(2)A(D)轴柱竖向荷载计算顶层柱顶屋面板传荷载梁传荷载/m×(3.3m—0.25m)=23.屋面板传荷载顶层柱顶恒载=板传荷载+梁传荷载顶层柱顶活载=板传荷载二层柱顶恒载=板传荷载+梁传荷载+柱自重=2×44.82KN+2×23.92KN+6.93二层柱顶活载=板传荷载=145.14底层柱顶恒载=板传荷载+梁传荷载+柱自重=3×44.82KN+3×23.92KN+2×6.9底层柱顶活载=板传荷载=217.71基础顶面恒载=板传荷载+梁传荷载+柱自重基础顶面活载=0KN(3)B(C)轴柱竖向荷载计算mmm屋面板传荷载2×(3.16KN/m²×3.3m×5/8×3.3m+3.16K梁传荷载2×(2.45KN/m×(3.9m-0.25m)+4.91KN/m×(0.25m)+5.5KN/m²×3.3m×(1-2×0.42²×0.顶层柱顶恒载=板传荷载+梁传荷载=137.48KN顶层柱顶活载=板传荷载=145.14KN二层柱顶恒载=板传荷载+梁传荷载+柱自重=316.2KN二层柱顶活载=板传荷载=290.28KN底层柱顶恒载=板传荷载+梁传荷载+柱自重=494.93KN底层柱顶活载=板传荷载=435.42KN基础顶面恒载=板传荷载+梁传荷载+柱自重=541.08KN基础顶面活载=板传荷载=0KN框架在竖向荷载作用下的受荷图如图所示4.框架水平荷载计算集中风荷载标准值四.框架结构内力计算(采用分层法和D值法)(1)恒载作用(2)活荷载作用于A～B轴跨间(3)活荷载作用于B～C轴跨间(4)活荷载作用于C～D轴跨间(5)风荷载作用(从左向右或从右向左)1.恒荷载标准值作用下的内力计算节点各杆的弯矩分配系数按下式计算节点的不平衡弯矩即梁固端弯矩M=-1/12qlo²由分层法可求得整个框架在恒荷载作用下的弯矩图(计算过程见图a),在求得结构支座弯矩(按弹性理论计算)后采用结构实际荷载按静定结构由平衡条件可求得杆件其他内力。跨内最大正弯矩近似按跨中弯矩计算。梁端剪力根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加而得。恒荷载标准值满跨作用的弯矩图、剪力图、轴力图见图1、图2、图32.活荷载标准值作用下的内力计算活荷载标准值作用在A～B轴跨间的分层法计算过程见图b、弯矩图、剪力图、轴力图见图4、图5、图6活荷载标准值作用在B～C轴跨间的分层法计算过程见图c、弯矩图、剪力图、轴力图见图7、图8、图9活荷载标准值作用在C～D轴跨间的分层法计算过程见图d、弯3.风荷载标准值作用下的内力计算采用D值法按下述步骤计算框架内力(见表1~5)(1)确定各柱的反弯点位置；(2)分层取脱离体计算各反弯点处剪力；(3)先求柱端弯矩，再由节点平衡求梁端弯矩，当为中间节点时，按梁的线相对线刚度分配节点的柱端不平衡弯矩。(4)其他内力的计算：根据力的平衡条件，由梁两端的弯矩求出梁的风荷载标准值作用下的内力图见图13、14、15所示↓深深底层分层法计算过程(单位KM/M)图a恒荷载作用下分层法计算过程表1A(D)轴框架柱反弯点位置层号表2B(C)轴框架柱反弯点位置层号图3恒荷载作用下的N图(单位kN)表3框架柱修正后的抗侧刚度轴号层号3层2层1层3层2层1层→→↓顶层分层法计算过程(单位<M/M)表4风荷载作用下框架柱端剪力弯矩和梁端弯矩计算轴号层号321321层号CD跨A轴B轴C轴D轴31.02(拉)1.02(拉)24.15(拉)4.15(拉)19.91(拉)9.91(拉)nmmmmm..五.框架结构内力组合各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。比较恒荷载和活荷载由可变荷载效应控制的组合和由恒荷载效应控制的组合的大小，取两者中大者。构件控制截面的内力按下式计算：柱上端控制截面在上层的梁底，其内力按下式计算：式中M选——支座边缘截面的弯矩标准值；Mo,Mc——分别为梁柱中线交点处的梁端的弯矩标准值和柱端的弯矩标准值；Me₁,Me₂——分别为梁柱中线交点处的柱上端和下端的弯矩标准值Vb,Vo——与M相应的梁柱中线交点处的梁端的剪力标准值和柱端的剪力标准值 梁单位长度的均布荷载标准值b——梁端支座宽度(即柱截面高度);H——柱的计算长度本课程设计为简化计算，采用轴线处内力值进行组合。各内力组合见表6~13所示表6用于承载力计算的框架梁AB(CD)由可变荷载效应控制的基本组合层号恒载活载活载活载左风右风的VM及相应的V①②③④⑤⑥组合值组合值组合值3左M②⑥②⑥V中M②⑤V右M②⑤一②⑤VM2左V②⑥②⑥中M②⑤V右M②⑤②⑤V1左M②⑥②⑥V中M②⑤V右M②⑤②⑤V注：1、活载②③④分别作用在AB轴间、BC轴间、CD轴间；2、恒载①的分项系数为1.2;3、活载②③④的分项系数为1.3;左风⑤、右风⑥的分项系数为1.4,4、以上各值均为轴线处的M和V;5、表中弯矩的单位为kN·m,剪力单位为kN。表7用于承载力计算的框架梁AB(CD)由恒荷载效应控制的基本组合层号恒载活载活载活载左风右风M及相应的VM及相应的V①②③④⑤⑥组合值组合值组合值3左M①②④⑥②④⑥V中M①②④⑤V右M①②③⑤①②③⑤一VM①①2左V②④⑥②④⑥中M②⑤V右M①②③⑤①②③⑤V1左M①②④⑥①②④⑥V中M②⑤V右M①②③①②③V⑤⑤2、恒载①的分项系数为1.35;3、活载②③④的分项系数为1.3,组合系数为0.7;左风⑤、右风⑥的分项系数为1.4,组合系数为0.65、表中弯矩的单位为kN·m,剪力单位为kN。层号恒载活载活载活载左风右风及相应的VM及相应的V①②③④⑤⑥组合值组合值组合值3左M②⑥②⑥V中M00③⑤V右M①④⑤①④⑤ V2左M②⑥②⑥V中M00③⑤V右M①④⑤①④⑤V1左M②⑥②⑥V中M00③⑤V右M①④⑤①④⑤V2、恒载①的分项系数为1.2;3、活载②③④的分项系数为1.3,组合系数为0.7;左风⑤、右风⑥的分项系数为1.4,组合系数为0.65、表中弯矩的单位为kN·m,剪力单位为kN。③③表9用于承载力计算的框架梁BC由恒荷载效应控制的基本组合层号恒载活载活载活载左风右风M的V及相应M及相应的V①②③④⑤⑥组合值组合值组合值3左M①②③⑥①②③⑥V中M00①③⑤V右M①③④⑤一①③④⑤一V左M①②①②③V2⑥⑥中M00①③⑤V右M①③④⑤①③④⑤V1左M①②③⑥②⑥V中M00①③⑤V右M①③④⑤①④⑤V2、恒载①的分项系数为1.35;3、活载②③④的分项系数为1.3;左风⑤、右风⑥的分项系数为1.45、表中弯矩的单位为kN·m,剪力单位为kN。表10用于承载力计算的框架柱A(D)由可变荷载效应控制的基本组合层恒载活载活载活载左风右风的M、V的M、V①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值组合项目值3上M②④(④N4下M0②9④(④N7V51上M7②④(④N795下M70N7②1④(7④V992、恒载①的分项系数为1.2;3、活载②③④的分项系数为1.3,左风⑤、右风⑥的分项系数为1.4,5、表中弯矩的单位为kN·m,剪力单位为kN表11用于承载力计算的框架柱A(D)由恒荷载效应控制的基本组合层恒载活载活载活载左风右风的M、V的M、V|M|.及相应的N、N①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值组合项目值3上M②④(④N63下M0②1④(1④N41V751上M7②6④(④N796下M7②④(5④N709V992、恒载①的分项系数为1.35;3、活载②③④的分项系数为1.3,组合系数为0.7;左风⑤、右风⑥的分项系数为1.4,组合系数为0.65、表中弯矩的单位为kN-m,剪力单位为kN表12用于承载力计算的框架柱B(C)由可变荷载效应控制的基本组合层恒载活载活载活载左风右风的M、VNn及相应的M、V|M].及相应的N、V①②③④⑤⑥组合项目值组合项目值组合项目值3上M③1+0.(8①+②+④N2下M4③④(①+②+N9V1上M6③0④(2①+②+④N0下M29③④(①+②十④N8V3142、恒载①的分项系数为1.2;3、活载②③④的分项系数为1.3,左风⑤、右风⑥的分项系数为1.4,5、表中弯矩的单位为kN·m,剪力单位为kN表13用于承载力计算的框架柱B(C)由恒荷载效应控制的基本组合层恒载活载活载活载左风右风Nmx及相应的M、VNin及相应的M、V|MI.及相应的N、①②③④⑤⑥组合项值组合项值组合值目目3上M③6+0.(④⑤N6下M3③④(9④⑤N4V1上M6③4+0.(④⑤N|M49③④+0.(0④⑤N2V312、恒载①的分项系数为1.35;3、活载②③④的分项系数为1.3,组合系数为0.7;左风⑤、右风⑥的分项系数为1.4,组合系数为0.65、表中弯矩的单位为kN·m,剪力单位为kN六.截面设计与配筋计算1.框架柱截面设计(1)轴压比验算满足要求边柱最大轴压比：满足要求(2)截面尺寸复核满足要求KN>14.94KN所以0.25fcbho=0.25×9.6×500×460=552满足要求KN>14.94KN(3)正截面受弯承载力计算柱同一截面分别承受正反向弯矩，故采用对称配筋A(D)轴柱N₀=aif:bhξb=9.6×500×460×0.518=1143.74KN1层从柱的内力组合表可见，N₀>N,为大偏心受压，选用M大、N小的组合，最不利组合为：M=29.45KN·MN=869.71KNN=407.65KN第一组内力M=29.45KN·MN=869.7KN弯矩中由风荷载作用产生的弯矩>75%,柱的计算长度1。取下列二式中较小值：l₀=(2+0.2ψmin)H其中ψw,ψ;——柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之ψm——比值ψ,,中的较小值；H——柱的高度，对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度；对其余各层柱为上、下两层楼盖顶面之间的高度。H₁=4.7mψu=(28.46+28.26)/49.70=1.14ψ,=0,ψmin=0ei=eo+ea=33.9+20=53.9mmmm应考虑偏心距增大系数η取5₂=1.0N=407.65KN弯矩中由风荷载作用产生的弯矩>75%,柱的计算长度1。取下列二式中较小值：l₀=(2+0.2ψmin)H其中ψw,ψ;——柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之H——柱的高度，对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度