混凝土和砌体结构设计专业课程设计.doc

混凝土和砌体构造设计课程设计多层框架构造设计指引教师： 张蕾春 班 级： 11土木（2）班 学生姓名： 施迎宁 学 号： Xf11220222 设计时间： .5.7-6.5 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系混凝土和砌体构造设计课程设计一、目 掌握现浇多层框架构造方案布置、荷载分析、框架构造内力分析、内力组合、框架梁、柱和节点设计。通过该课程设计，能综合运用构造力学和钢筋混凝土基本构件知识，掌握构造设计基本程序和办法。二、设计任务1.工程概况 本工程为钢筋混凝土框架构造体系，共三层，层高3.6m，室内外高差为0.45m，基本顶面至室外地面距离0.5m。框架平面柱网布置见图1所示，选取典型一榀框架进行计算。框架梁、柱、屋面板、楼面板所有现浇。2. 设计资料（1）气压条件 基本雪压0.3 kN/m2 ，基本风压0.4 kN/m2，地面粗糙度类别为B类。不上人屋面，屋面活荷载0.5kN/m2。（2）抗震设防：不考虑抗震设防。（3）重要建筑做法:构件尺寸：梁：250X550；柱：600X600屋面做法：20mm厚板底抹灰，钢筋混凝土板厚90mm，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。楼面做法：20mm厚板底抹灰，钢筋混凝土板厚90mm，30mm厚水磨石面层。梁柱表面采用20mm厚抹灰。 （4）荷载取值：钢筋砼容重25 kNm3，水泥膨胀珍珠岩砂浆15 kNm3，水泥砂浆容重20kNm3，石灰砂浆容重17kNm3，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，活荷载3.5 kN/m3，分项系数1.4。（5）材料：混凝土强度级别为C30。受力钢筋采用三级钢。依照地质资料，拟定基本顶离外地面为500mm，由此求得底层层高为4.55m。各梁柱构件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作用，取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用梁截面惯性矩）。AB、CD跨梁： BC跨梁： 上部构造各层柱：底层柱：构造计算简图图中数字为线刚度，单位：X三、荷载计算1、恒荷载计算（1）屋面框架梁线荷载原则值：20mm厚板底抹灰： 90mm厚钢筋混凝土板： 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： _屋面恒荷载： 框架梁自重： 梁侧粉刷： _ 因而，作用在屋顶框架梁上线荷载为：（2） 楼面框架梁线荷载原则值20mm厚板底抹灰： 90mm厚钢筋混凝土板： 30mm厚水磨石面层： _楼面恒荷载： 框架梁自重及梁侧粉刷： 因而，作用在中间层框架梁上线荷载为：（3） 屋面框架节点集中荷载原则值 边柱连系梁自重： 粉刷： 边柱连系梁传来屋面自重： 边柱次梁自重： 粉刷： _顶层边节点集中荷载： 中柱连系梁自重： 粉刷： 中柱连系梁传来屋面自重： _ 顶层中节点集中荷载： （4）楼面框架节点集中荷载原则值边柱连系梁自重： 粉刷： 边柱连系梁传来楼面自重： 框架柱自重： 粉刷： _顶层边节点集中荷载： 中柱连系梁自重： 粉刷： 中柱连系梁传来屋面自重： 框架柱自重： 粉刷： _ 顶层中节点集中荷载： （5）恒荷载作用下构造计算简图恒荷载作用下构造计算简图 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线荷载为： （2）楼面活荷载计算 活荷载作用在楼面上线荷载为： 5）活荷载作用下构造计算简图活荷载作用下构造计算简图3、风荷载计算风压原则值计算公式： 因构造高度，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集中荷载，计过程如表1所示。表中z为框架节点至室外地面高度，A为一榀框架各层节点受风面积，计算成果如图所示。层次z (m)3211.01.01.01.31.31.311.47.84.21.0392110.450.450.4512.9625.9228.087.58215.16316.427 风荷载计算 表1四、 内力计算 1、恒荷载作用下内力计算恒载（竖向荷载）作用下内力计算采用分层法。计算中柱线刚度取框架柱实际线刚度0.9倍。梁上分布荷载由矩形和梯形两某些构成，在求固端弯矩时可直接依照图示荷载计算，也依照固端弯矩相等原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载。把梯形荷载转化作等效均布荷载 （1）顶层 构造内力可用弯矩分派法计算并可运用构造对称性去一半构造计算。各杆固端弯矩为： 顶层弯矩计算。弯矩分派法计算内力过程如表：（单位：kNm）0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B-48.0248.02-5.81-2.9023.4324.5412.27-4.22-8.44-8.06-37.9734.4352.062.161.08-0.16-0.16-0.750.7525.48-25.5452.77-8.22-44.5335.82顶层分层法弯矩计算成果（2）中间层 构造内力可用弯矩分派法计算并可运用构造对称性去一半构造计算。各杆固端弯矩为： 中间层弯矩计算。弯矩分派法计算内力过程如表：（单位：kNm）0.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-5A-BB-AB-2B-6B-CC-B-34.8234.82-4.476-2.23811.4211.4211.985.99-2.46-4.91-4.69-4.69-22.0522.050.810.810.850.43-0.06-0.06-0.060.260.2612.2312.23-25.4536.27-4.75-4.75-26.78620.072中间层分层法弯矩计算成果（3）底层底层弯矩计算。弯矩分派法计算内力过程如表：（单位：kNm）0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-5A-BB-AB-2B-3B-CC-B-34.8234.82-4.476-2.23810.212.0112.606.30-2.53-5.06-4.10-4.80-22.6822.680.740.870.920.46-0.06-0.05-0.060.280.2810.9412.88-23.8336.46-4.15-4.86-27.43620.722底层层分层法弯矩计算成果二次分派不平衡弯矩： 原则层传给顶层弯矩分派： 0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B4.08-1.58-1.99-2.08-1.04-0.210.410.391.83-1.830.100.11-0.060.0090.0080.04-0.042.19-1.991-0.681-1.1821.87-1.87底层、顶层传给原则层弯矩分派：0.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B4.298.49-1.62-2.74-4.19-4.19-4.40-2.20.4450.890.850.853.98-3.98-0.146-0.146-0.153-0.770.010.010.010.05-0.05-0.0464.154-4.108-1.287-0.76-1.884.03-4.原则层传给底层弯矩分派：0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B4.08-1.58-1.195-1.408-1.477-0.7390.160.320.260.3041.44-1.44-0.05-0.06-0.06-1.2453.612-1.377-0.4190.26-1.2761.44-1.44跨中弯矩计算：框架在恒荷载下弯矩图剪力计算：轴力计算：框架在恒荷载下梁剪力，柱轴力图弯矩调幅：2、活荷载作用下内力计算 把梯形荷载转化作等效均布荷载。（1）顶层 各杆固端弯矩 顶层弯矩计算。弯矩分派法计算内力过程如表：（单位：kNm）0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B-3.5643.564-0.36-0.181.741.820.91-0.32-0.64-0.61-2.872.870.1560.1631.896-1.9013.834-0.61-3.232.69顶层分层法弯矩计算成果（2）中间层 各杆固端弯矩 中间层弯矩计算。弯矩分派法计算内力过程如表：（单位：kNm）20.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B-24.9624.96-2.52-1.268.198.198.594.295-1.805-3.61-3.45-3.45-16.2316.230.590.590.620.31-0.04-0.04-0.04-0.190.198.788.78-17.55525.915-3.49-3.49-18.9415.16中间层分层法弯矩计算成果（3）底层底层弯矩计算。弯矩分派法计算内力过程如表：（单位：kNm）0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B-24.9624.96-2.52-1.267.318.619.044.52-1.86-3.72-3.02-3.53-16.6916.690.540.640.670.335-0.05-0.04-0.04-0.210.217.859.25-17.1126.045-3.06-3.57-19.4215.64底层分层法弯矩计算成果二次分派不平衡弯矩： 原则层传给顶层弯矩分派： 0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-3B-CC-B2.93-1.16-1.43-1.5-0.750.150.30.281.33-1.33-0.07-0.081.43-1.43-0.45-0.881.33-1.33底层、顶层传给原则层弯矩分派：0.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B3.080.632-1.19-0.203-1.22-1.22-1.28-0.640.1350.270.260.261.23-1.23-0.04-0.04-0.051.82-0.628-1.195-0.37-0.930.0571.23-1.13原则层传给底层弯矩分派：0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B2.93-1.16-0.86-1.01-1.06-0.5030.1150.230.190.221.03-1.03-0.03-0.04-0.04-0.891.88-0.985-0.7330.19-0.941.03-1.03跨中弯矩计算：框架在活荷载下弯矩图剪力计算：轴力计算：框架在活荷载下梁剪力，柱轴力图弯矩调幅：3、风荷载作用下内力计算风荷载作用下各柱反弯点及柱墙弯矩风荷载作用下剪力在各柱间分派风荷载作用下框架弯矩图风荷载作用下框架剪力轴力图五、内力组合依照上述内力计算成果，即可进行框架各梁柱各控制截面上内力组合，其中梁控制截面为梁端柱边及跨中，由于对称性，每层梁有5个控制截面。柱分为边柱和中柱，每根柱有2个控制截面。内力组合使用控制截面标于下图。梁和柱内力组合表：柱内力组合表楼层柱截面恒荷载活荷载风荷载Nmax,，MNmin，M N,V顶层AM626.673.32636.3278M516.3848.15230.258436.81340.00840.008N167.58410.45214.6858245.303243.088243.088V1.479BM6-9.402-1.49-13.2194-28.403-13.764-28.403M5-6.63-3.433-12.4189-23.745-14.640-23.745N216.40314.93279.0926330.131319.469330.131V-3.297中间层AM412.81410.629.156826.35143.92543.926M315.49211.333.280435.92349.90249.902N322.87984.798497.6922587.715578.874570.062V4.438BM4-5.51-4.42-12.358-38.5210.653-38.521M3-6.136-4.51-13.2262-36.806-4.754-36.806N392.12118.26624.282782.054736.941782.054V-9.892底层AM29.6956.9620.68210.79942.35942.359M15.473.92511.6665-15.98146.66646.666N479.22159.26782.102917.195890.518890.518V-10.022BM2-3.89-2.87-8.399-44.07517.922-44.075M1-2.075-1.53-4.479-44.99830.776-44.998N567.521221.51968.98821249.5271136.2881136.288V-14.656六、侧移验算，可以。，可以。，底层框架层间位移角过大，超过限制。七、梁截面设计由混凝土强度级别为C30，受力钢筋采用HRB335查表，截面尺寸为，。，保护层厚度取25mm。顶层：1截面： 取2B16，。 满足2截面： 取2B16，。 满足3截面： 取2B16，。 满足5截面：取2B16，。即，梁上部、下部纵筋均按构造配筋，选配2B16。箍筋：因此，按构造配箍。选配A8200。中间层、底层：同理可得，梁上部、下部纵筋均按构造配筋，选配2B16。箍筋按构造配箍。选配A8200。2、柱截面设计按对称矩形截面偏心受压计算，按底层柱配筋A柱：，属于大偏心受压。0因此按构造配筋：选配4B16。由于柱受剪力较小，亦按构造设立箍筋，选配A8200(2)。同理可得：B柱按构造配筋。每侧选配纵筋4B16。箍筋，选配A8200(2)。