混凝土框架结构课程设计.docx

混凝土结构课程设计（二）混凝土框架结构课程设计一 设计资料某三层工业厂房，采用框架结构体系。框架混凝土柱截面尺寸边柱为500mm500mm，中柱600mm600mm。楼盖为现浇钢筋混凝楼盖，其平面如图所示。（图示范围内不考虑楼梯间）。厂房层高分别为4.5，4.2，4.2米。地面粗糙度类别为B类。（L1=8100，L2=6600） 1. 楼面构造层做法：20mm厚水泥砂浆地面，钢筋砼现浇板，15mm厚石灰砂浆刷。2 可变荷载：楼面屋面标准值取5.0KN活荷载分项系数1.3。3永久荷载:包括梁、板及构造层自重。钢筋砼容重25 KN容重20KN容重17KN分项系数为1.2。材料选用： 混凝土 采用C20（fc9.6Nmm2,ft1.10Nmm2）。 钢筋 柱、梁受力筋采用级钢筋（fy300 Nmm2），板内及梁内其它钢筋采用级（fy210 Nmm2）二框架梁及柱子的线刚度计算取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，Ec2.55104N/mm225.5106KN/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：ib1bEIb/l=2.025.51060.30.73/6.666.28103KNm2边框架梁的刚度：ib2bEIb/l1.525.51060.30.73/6.649.70103KNm2底层中柱的线刚度：i底中EIc/l= 25.51060.60.63/4.561.44103KNm2底层边柱的线刚度i底边EIc/l= 25.51060.50.5/4.529.51103KNm2其余各层中柱的线刚度i其中0.9EIc/l= 0.925.51060.60.63/4.555.30103KNm2其余各层边柱的线刚度i底边0.9EIc/l= 0.925.51060.50.5/4.526.56103KNm2 三荷载计算1恒荷载标准值计算（1） 楼（屋）面自重结构层:80厚现浇钢筋砼板 0.1 25 KN KN20mm厚水泥砂浆面层 0.0220 KN KN20mm石灰砂浆天棚抹灰 0.01517 KN KN- 合计 gk3.16 KN （2） 梁自重次梁自重 25 KN0.25（0.45mm） KN 次梁抹灰自重 217KN0.015m（0.45mm）0.02m0.25m17KN KN - 合计 gk2.45 KN 主梁自重 25 KN0.3（0.7mm） KN 主梁抹灰自重 217KN0.015m（0. 7mm）0.02m0.3m17KNKN - 合计 gk4.91 KN （3） 柱自重边柱自重 25 KN0.50.5 KN边柱抹灰自重 417 KN0.02 0.5 KN- 合计 gk6.93 KN中柱自重 25 KN0.60.6 KN中柱抹灰自重 417 KN0.02 0.6 KN- 合计 gk9.82 KN2活荷载标准值计算活荷载标准值：5.0KN KN3框架竖向荷载计算 （1） AB(BC,CD)轴间框架梁楼面（屋面）板传荷载;恒载：3.16 KN3.3m58 KN活载：5.0KN3.3m58 KN梁自重：4.91 KNAB(BC,CD)轴间框架梁均布荷载为:恒载梁自重 KN4.91KN KN活载 KN（2） A (D)轴柱竖向荷载计算顶层柱顶顶层柱顶恒载：屋面板传荷载3.16 KN3.3m583.3 m3.16 KN3 .3m（10.4220.423）3.9 mKN梁传荷载2.45 KN（3.9m0.25m）4.91 KN（3.3m0.25m）KN顶层柱顶活载：屋面板传荷载5.0KN3.3m58（3.3m0.25m）5.0KN3 .3m（10.4220.423）（3.9m0.25m）KN顶层柱顶恒载梁传荷载 KNKN KN顶层柱顶活载KN二层柱顶恒载梁传荷载柱自重 KNKN KN 4.2KN二层柱顶活载 KN KN底层柱顶恒载梁传荷载柱自重 KNKN KN4.2 KN底层柱顶活载 KN KN恒载梁传荷载柱自重 KNKN( KN4.2 KN4.7) KN（3） 活载 KNB(C)轴柱竖向荷载计算顶层柱顶顶层柱顶恒载：屋面板传荷载2（3.16 KN3.3m583.3 m3.16 KN3 .3m（10.4220.423）3.9 m）KN梁传荷载2（2.45 KN（3.9m0.25m）4.91 KN（3.3m0.25m）KN顶层柱顶活载：屋面板传荷载2（5.5KN3.3m58（3.3m0.25m）5.5KN3 .3m（10.4220.423）（3.9m0.25m）KN顶层柱顶恒载梁传荷载 KN顶层柱顶活载KN二层柱顶恒载梁传荷载柱自重KN二层柱顶活载 KN底层柱顶恒载梁传荷载柱自重 KN底层柱顶活载KN恒载梁传荷载柱自重 KN活载 KN框架在竖向荷载作用下的受荷图如图所示4框架水平荷载计算为简化计算，将风荷载近似用作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中荷载，其标准值：WkWK计算过程见表集中风荷载标准值离地高度zmKNBWkKN13.11.091.31.30.64.203.99.058.91.001.071.30.64.24.23.913.674.71.001.021.30.64.74.23.913.81四框架结构内力计算（采用分层法和D值法） 为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：12ql02图a 恒荷载作用下分层法计算过程表1 A(D)轴框架柱反弯点位置表2 B(C)轴框架柱反弯点位置表3框架柱修正后的抗侧刚度轴号层号cEI/hD=c 12EI/h3A(D)3层0.4728.469.102层0.4728.469.101层0.6028.269.21B(C)3层0.5059.0120.082层0.5059.0120.081层0.6258.6019.74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Vi kND kN/mD kN/mD/DV kNMcs/ kNmMcx/kNmMbz/kNmMby/kNmA(D)39.059.1058.360.161.453.712.383.71222.729.1058.360.163.648.416.8810.79136.539.2157.90.186.5813.6217.3120.50B(C)39.0520.0858.360.343.087.765.173.344.42222.7220.0858.360.347.7217.8314.599.8913.11136.5319.7457.900.3412.4226.2132.1717.5423.26表5风荷载作用下框架柱轴力和梁端剪力计算层号梁端剪力/kN柱轴力/kNAB跨BC跨CD跨A轴B轴C轴D轴31.021.341.021.02（拉）0.320.321.02（拉）23.133.973.134.15（拉）1.861.864.15（拉）15.767.055.769.91（拉）3.153.159.91（拉）图b 活荷载作用在AB轴间分层法计算过程1图c 活荷载作用在BC轴间分层法计算过程图d 活荷载作用在CD轴间分层法计算过程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： 梁支座边缘处的内力值：柱上端控制截面在上层的梁底,其内力按下式计算: 式中 支座边缘截面的弯矩标准值；支座边缘截面的剪力标准值；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；,分别为梁柱中线交点处的柱上端和下端的弯矩标准值与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q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梁截面高度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613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及相应的V及相应的V及相应的M组合项目值组合项目值组合项目值3左M-18.94-24.903.81-0.745.19-5.19+0.6-47.69+0.6-47.69V33.7637.10-1.540.36-1.431.4372.0872.08中M22.3451.41-7.111.530.30-0.30+0.675.46V右M-60.79-56.83-17.893.81-4.684.68+0.6- 118.84+0.6118.84V-46.44-46.76-1.540.36-1.431.43-95.60-95.602左M-27.56-31.904.07-0.4315.11-15.11+0.6-68.96+0.6-68.96V35.4038.39-1.430.21-4.384.3876.6376.63中M24.9548.65-4.700.710.63-0.63+0.674.69V右M-50.58-55.24-13.471.86-13.8513.85+0.6-127.6+0.6-127.6V-44.80-45.47-1.430.21-4.384.38-94.33-94.331左M-27.07-31.904.07-1.0528.7-28.7+0.6-77.42+0.6-77.42V35.2938.39-1.430.21-8.068.0678.7378.73中M24.8048.65-4.700.412.07-2.07+0.675.10V右M-58.79-55.24-13.471.86-24.5624.56+0.6-142.24+0.6-142.24V-44.90-45.47-1.430.21-8.068.06-96.64-96.64注：1、活载分别作用在AB轴间、BC轴间、CD轴间；2、恒载的分项系数为1.2；3、活载的分项系数为1.3；左风、右风的分项系数为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，剪力单位为。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及相应的V及相应的V及相应的M组合项目值组合项目值组合项目值3左M-21.31-24.903.81-0.745.19-5.19+0.7+0.7+0.7-42.89+0.7+0.7+0.7-42.89V37.9837.10-1.540.36-1.431.4365.2065.20中M25.1351.41-7.111.530.30-0.30+0.7+0.7+0.762.40V右M-68.39-56.83-17.893.81-4.684.68+0.7+0.7+0.7- 132.97+0.7+0.7+0.7- 132.97V-52.25-46.76-1.540.36-1.431.43-87.06-87.062左M-31.01-31.904.07-0.4315.11-15.11+0.7+0.7+0.7-63.65+0.7+0.7+0.7-63.65V39.8338.39-1.430.21-4.384.3870.2970.29中M28.0748.65-4.700.710.63-0.63+0.663.06V右M-56.90-55.24-13.471.86-13.8513.85+0.7+0.7+0.7-114.69+0.7+0.7+0.7-114.69V-50.4-45.47-1.430.21-4.384.38-86.61-86.611左M-30.45-31.904.07-1.0528.7-28.7+0.7+0.7+0.7-73.61+0.7+0.7+0.7-73.61V39.7038.39-1.430.21-8.068.0672.3672.36中M27.948.65-4.700.412.07-2.07+0.663.69V右M-66.14-55.24-13.471.86-24.5624.56+0.7+0.7+0.7-123.30+0.7+0.7+0.7-123.30V-50.51-45.47-1.430.21-8.068.06-88.98-88.98注：1、活载分别作用在AB轴间、BC轴间、CD轴间；2、恒载的分项系数为1.35；3、活载的分项系数为1.3，组合系数为0.7；左风、右风的分项系数为1.4，组合系数为0.64、以上各值均为轴线处的M和V；5、表中弯矩的单位为，剪力单位为。表8 用于承载力计算的框架梁BC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及相应的V及相应的V及相应的M组合项目值组合项目值组合项目值3左M-54.19-30.09-43.259.116.19-6.19+0.6-131.24+0.6-131.24V41.293.181.78-3.18-1.881.8847.3747.37中M33.02-10.4949.00-10.4900+0.682.02V右M-54.199.11-43.25-30.09-6.196.19+0.6- 131.24+0.6- 131.24V-41.293.18-1.78-3.18-1.881.88-47.37-47.372左M-51.91-18.94-47.927.1818.35-18.35+0.6-129.78+0.6-129.78V41.291.781.78-1.78-5.365.3648.0748.07中M32.34-5.8844.32-5.8800+0.676.66V右M-51.917.18-47.92-18.94-18.3518.35+0.6-129.78+0.6-129.78V-41.291.78-1.78-1.78-5.365.36-48.07-48.071左M-51.97-18.94-47.927.1832.56-32.56+0.6-138.37+0.6-138.37V41.291.781.78-1.78-9.879.8750.7750.77中M32.35-5.8844.32-5.8800+0.676.66V右M-51.977.18-47.92-18.94-32.5632.56+0.6-138.37+0.6-138.37V-41.291.78-1.78-1.78-9.879.87-50.77-50.77注：1、活载分别作用在AB轴间、BC轴间、CD轴间；2、恒载的分项系数为1.2；3、活载的分项系数为1.3，组合系数为0.7；左风、右风的分项系数为1.4，组合系数为0.64、以上各值均为轴线处的M和V；5、表中弯矩的单位为，剪力单位为。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及相应的V及相应的V及相应的M组合项目值组合项目值组合项目值3左M-60.96-30.09-43.259.116.19-6.19+0.7+0.7+0.6-116.01+0.7+0.7+0.6-116.01V46.453.181.78-3.18-1.881.8851.2451.24中M37.15-10.4949.00-10.4900+0.7+0.671.45V右M-60.969.11-43.25-30.09-6.196.19+0.7+0.7+0.6- 116.08+0.7+0.7+0.6- 116.08V-46.453.18-1.78-3.18-1.881.88-51.05-51.052左M-58.40-18.94-47.927.1818.35-18.35+0.7+0.7+0.6-116.21+0.7+0.7+0.6-116.21V46.451.781.78-1.78-5.365.3652.1652.16中M36.38-5.8844.32-5.8800+0.7+0.667.40V右M-58.407.18-47.92-18.94-18.3518.35+0.7+0.7+0.6-116.21+0.7+0.7+0.6-116.2V-46.451.78-1.78-1.78-5.365.36-52.16-52.161左M-58.47-18.94-47.927.1832.56-32.56+0.7+0.7+0.6-124.81+0.6-124.81V46.451.781.78-1.78-9.879.8754.8654.86中M36.39-5.8844.32-5.8800+0.7+0.676.66V右M-58.477.18-47.92-18.94-32.5632.56+0.7+0.7+0.6-124.81+0.6-124.81V-46.451.78-1.78-1.78-9.879.87-54.86-54.86注：1、活载分别作用在AB轴间、BC轴间、CD轴间；2、恒载的分项系数为1.35；3、活载的分项系数为1.3；左风、右风的分项系数为1.44、以上各值均为轴线处的M和V；5、表中弯矩的单位为，剪力单位为。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及相应的M、V及相应的M、V及相应的N、V组合项目值组合项目值组合项目值3上M23.5830.23-4.480.92-5.195.19+53.81+0.6（）16.91+0. 659.92N116.24138.70-1.61-0.36-1.43-1.43254.94113.41253.72下M-20.09-23.443.30-0.423.33-3.33+-43.49+0.6（）19.21+0. 6-45.95N150138.70-1.61-0.36-1.43-1.43288.7147.17287.48V10.4012.781.850.32-2.032.0323.1813.7924.721上M12.0815.95-2.030.55-19.0719.07+28.03+0.6（）20.36+0. 629.57N421.76418.73-5.01-0.78-13.87-13.87840.49407.65831.39下M-6.65-7.980.67-0.2824.23-24.23+14.63+0.6（）-20.80+0. 6-29.45N460.08418.73-5.01-0.78-13.87-13.87878.81445.97869.71V3.995.09-0.120.18-9.219.219.089.5814.92注：1、活载分别作用在AB轴间、BC轴间、CD轴间；2、恒载的分项系数为1.2；3、活载的分项系数为1.3，左风、右风的分项系数为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，剪力单位为表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及相应的M、V及相应的M、V及相应的N、V组合项目值组合项目值组合项目值3上M26.5330.23-4.480.92-5.195.19+47.69+0.6（）27.15+0. 651.45N130.77.138.70-1.61-0.36-1.43-1.43227.86128.33225.81下M-22.60-23.443.30-0.423.33-3.33+-39.01+0.6（）-26.61+0. 6-45.95N168.75138.70-1.61-0.36-1.43-1.43265.84166.51225.81V11.712.781.850.32-2.032.0320.6514.6422.091上M13.5915.95-2.030.55-19.0719.07+24.7 6+0.6（）20.36+0. 636.58N474.48418.73-5.01-0.78-13.87-13.87767.59462.16758.72下M-7.48-7.980.67-0.2824.23-24.23+13.07+0.6（）-21.75+0. 6-27.8N517.59418.73-5.01-0.78-13.87-13.87810.70503.89801.83V4.495.09-0.120.18-9.219.218.0510.9813.71注：1、活载分别作用在AB轴间、BC轴间、CD轴间；2、恒载的分项系数为1.35；3、活载的分项系数为1.3，组合系数为0.7；左风、右风的分项系数为1.4，组合系数为0.6 4、以上各值均为轴线处的M和V；5、表中弯矩的单位为，剪力单位为表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及相应的M、V及相应的M、V及相应的N、V组合项目值组合项目值组合项目值3上M-7.70-32.8030.97-6.17-6.196.19+0.6-19.41+0.6（）-17.58+0. 6-50.38N251.51300.38145.68-3.540.45-0.45694.42247.7548.62下M5.5427.24-25.654.427.24-7.24+0.615.89+0.6（）11.30+0. 641.54N301.00300.38145.68-3.540.45-0.45743.7297.19597.57V-3.15-14.3013.48-2.52-3.203.20-8.47.59