现浇混泥土多层框架课程设计_混泥土结构课程设计

2020-02-28 其他范文下载本文

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现浇混泥土多层框架课程设计

混凝土和砌体结构设计课程设计指导书

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

本工程为钢筋混凝土框架结构体系，共三层，层高3.6m，室内外高差为0.6m，基础顶面至室外地面距离0.5m。框架平面柱网布置见图1所示，选择典型一榀框架进行计算。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0.3kN/m2，基本风压0.35kN/m2，地面粗糙度类别为B类。(2)抗震设防:不考虑抗震设防。(3)主要建筑做法

构件尺寸和材料强度如下表所示:梁:300X550;柱:600X600 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系混泥土:C30;受力钢筋:二级钢

屋面做法:20mm厚板底抹灰，钢筋混凝土板厚100mm，120mm水泥膨胀珍珠岩保温层找坡，20mm厚水泥砂浆找平层，4mm厚SBS卷材防水层。不上人屋面，屋面活荷载0.5kN/m2。楼面做法:20mm厚板底抹灰，钢筋混凝土板厚100mm，30mm厚水磨石面层。梁柱表面采用20mm厚抹灰。楼面活荷载3.0kN/m3。

(4)荷载取值:钢筋砼容重25 kN,m3，水泥膨胀珍珠岩砂浆15 kN,m3，水泥砂浆容重20kN,m3，石灰砂浆容重17kN,m3，4mm厚SBS卷材防水层0.30kN/m2，水磨石自重0.65kN/m2。恒载分项系数为1.2，活载分项系数1.4。

三、结构计算简图的确定

根据地质资料，确定基础顶离外地面为500mm，由此求得底层层高为4.7m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图中。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇板的作用，取I=2I0(I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。

AB、CD跨梁:

BC跨梁:

上部结构各层柱: 1

3底层柱:浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

1、恒荷载计算

1)屋面框架梁线荷载标准值:

厚 20mm厚板底抹灰:的钢筋混凝土板: 水泥膨胀珍珠岩

保温层: 厚水泥砂浆找平层:

厚SBS卷材防水层: 0.3kN/m2 屋面恒荷载: 5.34kN/m2

框架梁自重: 梁侧粉刷:

(0.55-0.1)4.431kN/m 因此，作用在屋顶框架梁上的线荷载为:

四、荷载计算(浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

(2)楼面框架梁线荷载标准值

220mm厚板底抹灰:

100mm厚的钢筋混凝土板: 厚水磨石曾: 0.65kN/m

220mm厚梁柱表面抹灰: 楼面恒荷载: 3.83kN/m 框架梁自重及梁侧粉刷: 4.43kN/m 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为:

(3)屋面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重:

(0.55-0.10)粉刷: 边柱连系梁传来屋面自重:1

(-5.4)

边柱次梁自重:

(0.55-0.10)粉刷:

边柱次梁传来屋面自重:(-1.8)3 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

顶层边节点集中荷载: 中柱连系梁自重: 粉刷:(0.55-0.10)中柱连系梁传来屋面自重:1(-5.4)(-1.2)

中柱次梁自重: 粉刷:(0.55-0.10)边柱次梁传来屋面自重:(-1.8)1 顶层中节点集中荷载:(4)楼面框架节点集中荷载标准值

边柱连系梁自重:(0.55-0.10)粉刷: 1(-5.4)边柱连系梁传来楼面自重: 边柱次梁自重:

(0.55-0.10)粉刷:

边柱次梁传来楼面自重:(-1.8)框架柱自重: 粉刷:

浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

中间层边节点集中荷载: 中柱连系梁自重: 粉刷:(0.55-0.10)中柱连系梁传来楼面自重:1(-5.4)

(-1.2)

中柱次梁自重: 粉刷:

(0.55-0.10)边柱次梁传来楼面自重:(-1.8)1 框架柱自重: 粉刷: 中间层中节点集中荷载:

(5)恒荷载作用下的结构计算简图 5

浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

2、活荷载计算 1)屋面活荷载计算

活荷载作用在顶层屋面上的线荷载为:

边柱连边柱次梁传来屋面活荷载:

系梁传来屋面活荷载: 顶层边节点集中活荷载:

中柱次梁传来屋面活荷载: 1

中柱连系梁传来屋面活荷载:

(-1.2)6(浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

顶层中节点集中活荷载:(2)楼面活荷载计算

活荷载作用在楼面上的线荷载为:

边柱次梁传来楼面活荷载:

边柱连系梁传来楼面活荷载: 36.48kN 2

中间层边节点集中活荷载:

中柱次梁传来屋面活荷载: 1

中柱

连系梁传来屋面活荷载:

(-1.2)

中间层中节点集中活荷载:(5)活荷载作用下的结构计算简图 7 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

3、风荷载计算

风压标准值计算公式:

因结构高度，可取;对于矩形平面;可按线性插入法求得。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计过程如表1所示。表1 表中z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图所示浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

五、g’3边

g’3中 9 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系 23

g’边

g’中 58

58结构31.10 4.25 35.35 A-B 0.363-48.84 17.73-6.68 2.42-0.16 0.05-35.45 ? ? ? ? ? B-A 0.258 48.84 8.87-13.35 1.21-0.31 0.03 45.23 B-3 0.452-23.39-0.53-23.92 B-C 0.290-5.97-15.00-0.34-21.31 10 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

1.30 16.11(2)中间层弯矩计算。弯矩分配法计算14.A-3 0.389 14.81 1.30 16.11 A-B 0.222-38.08 8.45-3.34 0.73-32.22 ? ? ? B-A 0.178 38.08 4.23-6.67 0.37-0.07 35.94 B-2 0.311-11.65-0.11-11.76 B-3 0.311-11.65-0.11-11.76 B-C 0.200-4.86-7.49 0.07-12.42 11 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

(3)底层弯矩计算。弯矩分配法计算12.49 1.20 13.69 A-2 0.428 16.30 1.55 17.85 A-B 0.244-38.08 9.29-3.64 0.89-31.54 ? ? ? B-A 0.192 38.08 4.70-7.28 0.45-0.09 35.86 B-1 0.257-9.74-0.12-9.86 B-2 0.336-12.74-0.15-12.89 B-C 0.215-4.86-8.15-0.1-13.11 二次分配不平衡弯矩: 标准层传给顶层的弯矩分配: A-B 0.363-1.96-0.47-0.03-2.46 A-3 0.637 5.37-3.42 1.27-0.80 0.09-0.05 2.46 ? ? ? ? ? B-3 0.452-3.92-1.71 2.54-0.40 0.18-0.02-3.33 B-A 0.258 1.46 0.11 1.57 B-C 0.290 1.64 0.12 1.76 12 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

底层、顶层传给标准层的弯矩分配: A-B 0.222-3.96-0.44-4.40 标准层传给底层的弯矩分配: A-B 0.244-1.31-0.21-1.52 跨中弯矩计算:

-2 A-2 0.389 5.95-6.91-0.76-1.72 A-3 0.389 11.82-6.91 1.95-0.76 0.06 6.12 ? ? ? ? B-3 0.311-7.97-3.46 4.89-0.38 0.12-6.82 B-2 0.311-4.30 4.89 0.12 0.71 B-A 0.178 2.81 0.07 2.88 B-C 0.200 3.15 0.08 3.23 A-1 0.328-1.76-0.28-2.04 A-2 0.428 5.37-2.30 0.85-0.36 3.56 ? ? ? B-2 0.336-3.92-1.15 1.70-0.18 0.06-3.49 B-A 0.192 0.97 0.03 1.00 B-1 0.257 1.30 0.05 1.35 B-C 0.215 1.10 0.04 1.14

181818

-2 M 2AB

M 2BC

浙江理工大学科技与艺术学院建筑系 1M2 1

-剪力计算:

46.80-

37.81-

38.82-

36.62-

浙江理工大学科技与艺术学院建筑系 1

33.06-轴力计算:浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

2、活荷载作用下的 p’3中

5823

p’边

中弯矩计算

11213 58

11213(1)顶层弯矩计算。弯矩分配法计算2.28 0.32 2.60 A-B 0.363-3.57 1.30-0.5 0.18-0.01-2.60 ? ? ? ? B-A 0.258 3.57 0.65-1.00 0.09-0.02 3.29 B-3 0.452-1.75-0.04-1.79 B-C 0.290-0.36-1.12-0.02-1.50 16 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

0.74 9.06(2)中间层弯矩计算。弯矩分配法计算8.A-3 0.389 8.32 0.74 9.06 A-B 0.222-21.38 4.75-1.92 0.43-18.12 ? ? ? B-A 0.178 21.38 2.38-3.84 0.22-0.04 20.10 B-2 0.311-6.71-0.08-6.79 B-3 0.311-6.71-0.08-6.79 B-C 0.200-2.16-4.31-0.05-6.52 17 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

(3)底层弯矩计算。弯矩分配法计算7.02 0.68 7.72 A-2 0.428 9.16 0.89 10.05 A-B 0.244-21.38 5.22-2.10 0.51-0.02 17.77 ? ? ? ? B-A 0.192 21.38 2.61-4.19 0.26-0.05 20.01 B-1 0.257-5.61-0.07-5.68 B-2 0.336-7.33-0.08-7.41 B-C 0.215-2.16-4.70-0.06-6.92 二次分配不平衡弯矩: 标准层传给顶层的弯矩分配: A-B 0.363-1.10-0.27-0.02 A-3 0.637 3.02-1.92 0.73-0.46 0.05-0.03 ? ? ? ? ? B-3 0.452-2.26-0.96 1.46-0.23 0.10-0.02 B-A 0.258 0.83 0.06 B-C 0.290 0.95 0.07 18 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系-1.39 1.39-1.91 0.89 1.02 A-B 0.222-0.93-0.14-1.07 底层、顶层传给标准层的弯矩分配: A-2 0.389 0.83-1.63-0.24-1.04 A-3 0.389 3.35-1.63 0.61-0.24 0.02 2.11 ? ? ? ? B-3 0.311-0.60-0.82 1.21-0.12 0.04-0.29 B-2 0.311-2.47 1.21 0.04-1.22 B-A 0.178 0.69 0.02 0.71 B-C 0.200 0.77 0.03 0.80 标准层传给底层的弯矩分配: A-B 0.244-0.73-0.11-0.84 A-1 0.328-0.99-0.17-1.16 A-2 0.428 3.02-1.29 0.49-0.24 0.02 2.00 ? ? ? ? B-2 0.336-2.26-0.65 0.98-0.12 0.03-2.02 B-A 0.192 0.56 0.02 0.58 B-1 0.257 0.76 0.02 0.78 B-C 0.215 0.64 0.02 0.66 19 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系跨中弯矩计算:

--2

--2 20 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系剪力计算

3.99-

4.18-

19.19-20.8

20.81-

18.61-

轴力计算: 20.59-浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

3、风荷载作用下的内力计算

风荷载内力计算采用D值法，计算过程如图 5 Dk

Pi;浙江理工大学科技与艺术学院建筑系 23 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系 24 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系

六、内力组合根据上述内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中，由于对称性，每层梁取5个控制截面。柱分为边柱和中柱，每根柱有2个控制截面。内力组合使用的控制截面标于下图。