最新毕业设计结构一榀框架计算书

毕业设计

题目一榀框架计算书

班级土木工程 2006级高本学生姓名孟凡龙

指导老师

2011.5

摘要

本工程为济南某综合教学楼楼，主体三层，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，建筑面积约为3000m2，宽35米，长为60米，建筑方案确定。建筑分类为乙类公共类建筑，二类场地，抗震等级三级。

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目录

第一章框架结构设计任务书 1

1.1工程概况 (1)

1.2设计资料 (2)

1.3设计内容 (2)

第二章框架结构布置及结构计算图确定 2

2.1梁柱界面确定 (2)

2.2结构计算简图 (2)

第三章荷载计算5

3.1恒荷载计算： (5)

3.1.1屋面框架梁线荷载标准值 (5)

3.1.2楼面框架梁线荷载标准值 (5)

3.1.3屋面框架节点集中荷载标准值 (6)

3.1.4楼面框架节点集中荷载标准值 (7)

3.1.5恒荷载作用下结构计算简图 (8)

3.2活荷载标准值计算 (9)

3.2.1屋面框架梁线荷载标准值 (9)

3.2.2楼面框架梁线荷载标准值 (9)

3.2.3屋面框架节点集中荷载标准值 (9)

3.2.4楼面框架节点集中荷载标准值 (10)

3.2.5活荷载作用下的结构计算简图 (10)

3.3风荷载计算 (11)

第四章结构内力计算15

4.1恒荷载作用下的内力计算 (15)

4.2活荷载作用下的内力计算 (25)

4.3风荷载作用下内力计算 (33)

第五章内力组合34

5.1框架横梁内力组合 (38)

5.2柱内力组合 (46)

第六章配筋计算60

6.1梁配筋计算 (60)

6.2 柱配筋计算75

6.3楼梯配筋计算 (80)

6.4基础配筋计算 (84)

第七章电算结果80

7.1结构电算步骤 (86)

7.2结构电算结果 (87)

参考文献112

一框架结构设计任务书

1.1 工程概况：

本工程为济南某综合教学楼楼，主体三层，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，建筑面积约为3000m2，宽35米，长为60米，建筑方案确定。建筑分类为乙类公共类建筑，二类场地，抗震等级三级。

图1

1.2 设计资料

1）气象条件：

基本风压0.45KN/m2

2）抗震设防：

设防烈度6度

3）屋面做法：

40厚C20钢砼

一层油毡隔离层

40厚挤塑聚苯板保温层

15厚高分子防水卷材

20厚1:3水泥砂浆找平

1:6水泥焦渣2%找坡层，最薄处30厚

120厚现浇钢筋混凝土板

4）楼面做法：

8~13厚铺地砖面层

100厚钢筋砼楼板

粉底

底层混凝土强度等级为C30，其余各层为C25，纵筋2级，箍筋1级。

1.3设计内容

1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图

2)荷载计算

3)框架纵横向侧移计算；

4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析；

5)内力组合及截面设计；

6)节点验算。

二框架结构布置及结构计算简图确定

2.1 梁柱截面的确定

柱：b×h=500mm×500mm

梁（BC跨）=L/12=6300/12=525mm 取h=600mm，b=300mm

梁（CE、EF跨）=L/12=5400/12=450mm 取h=500mm，b=300mm

纵梁=L/12=8000/12=666.7mm 取h=700mm，b=300mm

现浇板厚取h=100mm

2.2 结构计算简图

基础顶面离室外地面为600mm，由此可知底层标高为6.2m。

结构计算简图如下：

边跨梁取I=1.5I0,中跨梁取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。

注：图中数字为线刚度，单位：×10-4Em3

图2

EF跨梁：

i=1.5（Ec×0.3×0.53）/（12×4.5）=10.4×10-4Ec

CE跨梁：

i=2（Ec×0.3×0.53）/（12×5.4）=11.6×10-4Ec

BC跨梁：

i=1.5（Ec×0.3×0.63）/（12×6.3）=12.9×10-4Ec

上层柱：

i=（Ec×0.5×0.53）/（12×3.6）=14.5×10-4Ec

底层柱：

i=（Ec×0.6×0.63）/（12×6.2）=17.4×10-4Ec

三荷载计算

3.1 恒载标准值计算

1）屋面框架梁线荷载标准值

40厚C20钢砼0.04×25=1KN/M2 一层油毡隔离层0.05KN/M2 40厚挤塑聚苯板保温层0.04×0.5=0.02KN/M2 15厚高分子防水卷材0.04KN/M2 20厚1:3水泥砂浆找平0.02×20=0.4KN/M2 1:6水泥焦渣2%找坡层，最薄处30厚(0.03+0.165)/2×14=1.365 KN/M2 120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3 KN/M2屋面荷载合计： 5.875KN/M2边跨（EF）框架梁自重 0.3×0.5×25=3.75 KN/M

梁两侧粉刷：2×（0.5÷0.12）×0.02×17=0.2584 KN/M

合计：4.0084KN/M

边跨（BC）框架梁自重 0.3×0.6×25=4.5 KN/M

梁两侧粉刷：2×（0.6÷0.12）×0.02×17=0.3264 KN/M

合计：4.8264 KN/M

中跨（CE）框架梁自重0.3×0.5×25=3.75 KN/M

梁两侧粉刷：2×（0.5÷0.12）×0.02×17=0.2584 KN/M

合计：4.0084KN/M

因此作用在顶层框架梁上的线荷载为：

g6EF1= g6CF1=4.0084KN/M

g6BC1=4.8264KN/M

g6EF2= g6CF2= g6BC2=5.875×4.0=23.5KN/M

2）楼面框架梁线荷载标准值

8~13厚铺地砖面层0.6KN/M2

20厚1:2水泥砂浆结合层0.02×20=0.4KN/M2

100厚钢筋砼楼板0.1×25=2.5KN/M2

15厚纸筋石灰抹底0.015×16=0.24KN/M2

楼面荷载合计： 3.74KN/M2

边跨（EF）框架梁自重 0.3×0.5×25=3.75 KN/M

梁两侧粉刷：2×（0.5÷0.1）×0.02×17=0.272KN/M

合计：4.022KN/M

边跨（BC）框架梁自重 0.3×0.6×25=4.5 KN/M

梁两侧粉刷：2×（0.6÷0.1）×0.02×17=0.3264 KN/M

合计：4.84 KN/M

中跨（CE）框架梁自重 0.3×0.5×25=3.75 KN/M

梁两侧粉刷：2×（0.5÷0.1）×0.02×17=0.272KN/M

合计：4.022KN/M

边跨填充墙自重： 0.24×（3.6-0.6）×14=10.08 KN/M

墙面粉刷：（3.6-0.6）×0.02×20=1.2KN/M

11.28KN/M

因此作用在中间层框架梁上的线荷载为：

g EF1= g CF1=4.022 KN/M

g BC1=4.84+11.28=16.12 KN/M

g EF2= g CF2= g BC2=3.74×4.0=14.96 KN/M

3）屋面框架结点集中荷载标准值

F轴节点集中荷载

边柱连系梁自重：0.3×0.7×8×25=42KN

边柱连系梁粉刷：0.02×（0.7-0.12）×2×8.0×17=3.155KN

1.5M女儿墙自重：1.5×8.0×0.12×14=20.16KN

女儿墙粉刷：2×1.5×8.0×0.02×17=8.16KN

框架梁传来屋面自重：0.5×4.0×0.5×4.0×5.875=23.5KN

次梁自重：0.3×0.5×4.5×25=16.875KN

作用在次梁上的屋面自重：0.5×（4.5+4.5-4）×2×5.875=29.375KN

框架梁传来次梁自重：0.5×（16.875+29.375）=23.125KN

顶层F轴节点集中荷载：G6F=120.1KN

E轴节点集中荷载

E轴框架梁自重及粉刷：45.155KN

框架梁传来屋面自重：0.5×4×0.5×4×2×5.875=47KN

框架梁传来次梁自重：0.5×16.875+（0.3×0.5×5.4×25）×0.5=18.56KN 顶层E轴节点集中荷载：G6E=110.72KN

C轴节点集中荷载

C轴框架梁自重及粉刷：45.155KN

框架梁传来屋面自重：0.5×4×0.5×4×2×5.875=47KN

框架梁传来次梁自重：（0.3×0.5×5.4×25+0.3×0.5×6.3×25）×0.5=21.94KN 顶层C轴节点集中荷载：G6C=114.10KN

B轴节点集中荷载

B轴框架梁自重及粉刷：45.155KN

1.5M女儿墙自重及粉刷：28.32KN

框架梁传来屋面自重：0.5×4.0×0.5×4.0×5.875=23.5KN

次梁自重：0.3×0.5×6.3×25=23.625KN

作用在次梁上的屋面自重：0.5×（6.3+6.3-4）×2×5.875=50.53KN

框架梁传来次梁自重：0.5×（23.625+50.53）=37.08KN

顶层B轴节点集中荷载：G6B=134.06KN

4）楼面框架节点集中荷载标准值

F轴框架梁自重及粉刷：45.155KN

窗自重：2×2.7×2.8×0.45=6.804KN

窗下墙体自重：0.24×（8-0.5）×（3.6-2.8）×14=20.16KN

粉刷：2×0.02×7.5×0.8×17=4.08KN

窗边墙体自重：0.24×（8-0.5-2×2.7）×2.8×14=19.76KN

粉刷：2×0.02×（8-0.5-2×2.7）×2.8×17=4.00KN

框架梁传来楼面自重：0.5×4×0.5×4×3.74=14.96KN

次梁自重：16.875KN

作用在次梁上的楼面自重：0.5×（4.5+4.5-4）×2×3.74=18.7KN

框架梁传来次梁自重：0.5×（16.875+18.7）=17.79KN

框架柱子自重：0.5×0.5×3.6×25=22.5KN

粉刷：[0.5×2+（0.5-0.24）×2]×0.02×3.6×17=1.86KN

2~6层F轴结点集中荷载：G F=157.07KN

E轴框架梁自重及粉刷：45.155KN

框架梁传来楼面板自重：2×0.5×4×0.5×4×3.74=29.92KN

次梁自重：0.3×0.5×5.4×25+0.3×0.5×4.5×25=37.125KN

作用在次梁上的楼面自重：[0.5×（4.5+4.5-4）×2+0.5×（5.4+5.4-4）×2]

×3.74=44.132KN

框架梁传来次梁自重：0.5×（37.125+44.132）=40.63KN

框架柱自重及粉刷：22.5+（0.5-0.24）×0.02×4×3.6×17=23.77KN

2~6层E轴结点集中荷载：G E=139.48KN

C轴框架梁自重及粉刷：45.155KN

内纵墙自重：（8-0.5）×（3.6-0.7）×0.24×14=73.08KN

粉刷：（8-0.5）×（3.6-0.7）×0.02×17×2=14.79KN

扣除门洞重：2×1.0×2.1×（0.24×14+0.02×17×2）=16.968KN

门自重：2×1.0×2.1×0.2=0.84KN

框架梁传来楼面自重：2×0.5×4×0.5×4×3.74=29.92KN

次梁自重：0.3×0.5×5.4×25+0.5×0.3×6.3×25=43.875KN

作用在次梁上的楼面自重：[0.5×（6.3+6.3-4）×2+0.5×（5.4+5.4-4）×2]

×3.74=57.596KN

框架梁传来次梁自重：0.5×（43.875+57.596）=50.736KN

框架柱自重及粉刷：22.5+（0.5-0.24）×0.02×4×3.6×17=23.77KN

2~6层C轴结点集中荷载：G C=221.33KN

B轴框架梁自重及粉刷：45.155KN

窗自重：2×2.7×2.8×0.45=6.804KN

窗下墙体自重：0.24×（8-0.5）×（3.6-2.8）×14=20.16KN

粉刷：2×0.02×7.5×0.8×17=4.08KN

窗边墙体自重：0.24×（8-0.5-2×2.7）×2.8×14=19.76KN

粉刷：2×0.02×（8-0.5-2×2.7）×2.8×17=4.00KN

框架梁传来楼面自重：0.5×4×0.5×4×3.74=14.96KN

次梁自重：0.3×0.5×6.3×25=23.625KN

作用在次梁上的楼面自重：0.5×（6.3+6.3-4）×2×3.74=34.164KN

框架梁传来次梁自重：0.5×（16.875+34.164）=24.52KN

框架柱子自重：0.5×0.5×3.6×25=22.5KN

粉刷：[0.5×2+（0.5-0.24）×2]×0.02×3.6×17=1.86KN 2~6层B轴结点集中荷载：G B=163.80KN

5）恒荷载作用下的结构计算简图

图3

3.2 活载标准值计算

1）屋面框架梁线荷载标准值

p6EF= p6CE =p6BC =2.5×4.0=10KN/M

2）楼面框架梁线荷载标准值

p EF= p CE =p BC =2.0×4.0=8.0KN/M

3）屋面框架节点集中荷载标准值

F轴

由框架梁传来的屋面荷载：0.5×4.0×0.5×4.0×2.5=10KN

由框架梁传来次梁荷载：0.5×（4.5+4.5-4）×2×2.5=12.5KN

P6F=20+12.5=22.5KN

E轴

由框架梁传来的屋面荷载：0.5×4.0×0.5×4.0×2.5×2=20KN

由框架梁传来次梁荷载：[0.5×（4.5+4.5-4）×2+0.5×（5.4+5.4-4）×2]×

2.5=29.5KN

P6E=20+29.5=49.5KN

C轴

由框架梁传来的屋面荷载：0.5×4.0×0.5×4.0×2.5×2=20KN

由框架梁传来次梁荷载：[0.5×（6.3+6.3-4）×2+0.5×（5.4+5.4-4）×2]×

2.5=38.5KN

P6C=20+38.5=58.5KN

B轴

由框架梁传来的屋面荷载：0.5×4.0×0.5×4.0×2.5=10KN

由框架梁传来次梁荷载：0.5×（6.3+6.3-4）×2×2.5=21.5KN

P6B=10+21.5=31.5KN

4）楼面框架节点集中荷载标准值

F轴

由框架梁传来的屋面荷载：0.5×4.0×0.5×4.0×2.0=8KN

由框架梁传来次梁荷载：0.5×（4.5+4.5-4）×2×2.0=10KN

P F=8+10=18.0KN

E轴

由框架梁传来的屋面荷载：0.5×4.0×0.5×4.0×2.0×2=16.0KN

由框架梁传来次梁荷载：[0.5×（4.5+4.5-4）×2+0.5×（5.4+5.4-4）×2]×

2.0=2

3.6KN

P E=16+23.6=39.6KN

C轴

由框架梁传来的屋面荷载：0.5×4.0×0.5×4.0×2.0×2=16KN

由框架梁传来次梁荷载：[0.5×（6.3+6.3-4）×2+0.5×（5.4+5.4-4）×2]×

2.0=30.8KN

P C=16+30.8=46.8KN

B轴

由框架梁传来的屋面荷载：0.5×4.0×0.5×4.0×2.0=8KN

由框架梁传来次梁荷载：0.5×（6.3+6.3-4）×2×2.0=17.2KN

P B=8+17.2=25.2KN

5）活荷载作用下的结构计算简图

图4

3.3风荷载计算

风压标准值计算公式为w k=βzμsμz w0 （4-1）

w k——风荷载标准值

w0——基本风压

μs

——风荷载体型系数

μz

——风荷载变化系数

βz

——Z高度处的风振系数

w0=0.45，因结构高度H=24.2m〈30m，可取βz=1.0；对于矩形平面μS=1.3μz 可查《建筑结构荷载规范》知场地类别为C类。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。A为一榀框架各层节点的受风面积，计算过程

如表4-1，结算结果如图5。

图5 1）风荷载作用下位移计算

柱K c值

柱K b值中框架梁I=2.0I0边框架梁I=1.5I0 K b=EI b/L 4-2 EF跨梁：I b =1.5×0.3×0.53 /12=4.7×10-3m4

BC跨梁：I b =1.5×0.3×0.63 /12=8.1×10-3m4

CE跨梁：I b =2×0.3×0.53 /12=6.25×10-3m4

EF跨梁（4.5m）：K b=31.3×103KMm

BC跨梁（6.3m）：K b=38.6×103KMm

CE跨梁（5.4m）：K b=34.7×103KMm

K值及α的值

一般层K=（i1 +i2+i3+i4）/2i c4-3

α=K/（2+K）4-4

D=12α×i c /h²4-5

首层K=（i1 +i2）/i c4-6

α=（0.5+K）/（2+K）4-7

D=12α×i c /h² 4-8

2~6层

F轴柱：K=（10.4+10.4）/2×14.5=0.72

α=0.72/（2+0.72）=0.26

E轴柱：K=（11.6+10.4+11.6+10.4）/2×14.5=1.52

α=1.52/（2+1.52）=0.43

C轴柱：K=（12.9+11.6+12.9+11.6）/2×14.5=1.69

α=1.69/（2+1.69）=0.46

B轴柱：K=(12.9+12.9)/2×14.5=0.89

α=0.89/（2+0.89）=0.31

底层：

F轴柱：K=10.4/17.4=0.60

α=（0.5+0.60）/（2+0.60）=0.42

E轴柱：K=（10.4+11.6）/17.4=1.26

α=（0.5+1.26）/（2+1.26）=0.54

C轴柱：K=（12.9+11.6）/17.4=1.41

α=（0.5+1.41）/（2+1.41）=0.56

B轴柱：K=12.9/17.4=0.74

α=（0.5+0.74）/（2+0.74）=0.45

D值见表4-3

j

D=12α×i c /h²

j

D F轴E轴C轴B轴∑j D

j

2~6层 3.49×103 5.77×103 6.18×103 4.16×10319.6×103底层 2.796×103 3.595×103 3.729×103 2.996×10313.116×103框架结构侧移计算△μ

6层：△μ=13.71/19.6×103=0.699×10-3m

5层：△μ=27.86/19.6×103=1.421×10-3m

4层：△μ=41.51/19.6×103=2.117×10-3m

3层：△μ=53.98/19.6×103=2.754×10-3m

2层：△μ=66.45/19.6×103=3.390×10-3m

1层：△μ=82.39/13.116×103=6.280×10-3m

∑△μ=16.661×10-3m

△μ/h=16.661×10-3m/23.6m=0.706×10-3m〈1/500

满足要求

四内力计算

4.1恒荷载作用下的内力计算

计算使用分层法，中柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。

1）屋顶层

把梯形荷载化作等效均布荷载

EF跨：α1=0.5×4/4.5=0.444

g'6EF=g6EF1+[1-2（α1）²+（α1）³]×g6EF2=20.30KN/M BC跨：α1=0.5×4/6.3=0.317

g'6BC=g6BC1+[1-2（α1）²+（α1）³]×g6BC2=24.35KN/M CE跨：α1=0.5×4/5.4=0.370

g'6CE=g6CE1+[1-2（α1）²+（α1）³]×g6CE2=22.26KN/M

各杆的固端弯矩

M6FE= g'6EF×L² EF/12=34.26 KN·M

M6BC= g'6BC×L² BC/12=80.54KN·M

M6CE= g'6CE×L² CF/12=54.09 KN·M

弯矩分配法计算过程如图6：

图6

顶层弯矩计算结果如图7：

图7

2）2~6层：

把梯形荷载化作等效均布荷载

EF跨：α1=0.5×4/4.5=0.444

g'EF=g EF1+[1-2（α1）²+（α1）³]×g EF2=14.39KN/M BC跨：α1=0.5×4/6.3=0.317

g'BC=g BC1+[1-2（α1）²+（α1）³]×g BC2=28.55KN/M CE跨：α1=0.5×4/5.4=0.370

g'CE=g CE1+[1-2（α1）²+（α1）³]×g CE2=15.64KN/M

各杆的固端弯矩：

M FE= g'EF×L² EF/12=24.28 KN·M

M BC= g'BC×L² BC/12=94.43KN·M

M CE= g'CE×L² CF/12=38.01KN·M

弯矩分配法计算过程如图8：

图8 2~6层弯矩计算结果如图9：

图9 3）首层：

把梯形荷载化作等效均布荷载

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