框架结构毕业设计计算书.doc

毕业设计 课程设计 毕业论文 详细资料 联系QQ号；1620812008结构设计 1结构设计概况结构设计以建筑设计为基础，相互配合，相得益彰，互相协调，确定出最为合理可靠的方案，同时满足建筑安全、适用、耐久、经济等各个方面的指标。结构设计主要包含以下内容：1. 确定结构体系与结构布置；2. 根据经验初步估计构件尺寸；3. 确定计算单元模型及计算简图；4. 进行荷载及内力计算；5. 进行内力组合，确定最不利状况；6. 进行构件及节点设计；7. 基础、楼梯、楼板等设计1.1工程概况本工程为三星级旅馆，共七层，总高21.6米。无地下室，首层及二层为辅助用房，三到七层为客房。首层与二层层高3.3米，三到七层层高3.0米。拟采用钢筋混凝土框架结构，属于丙类建筑。1.1.1 场地条件：青岛市海边， 海拔： 76m场地类别：二类地面粗糙度类别：B地基承载层为粘土层，容许承载力一般可达300Kpa； 地基土承载力特征值为：；1.1.2 气象资料由建筑结构荷载规范附录D可查得，青岛市基本风压：0.6kN/ ；基本雪压：0.20 kN/ ；气候分区：II区。1.1.3抗震由混凝土结构设计规范11.1.4及建筑抗震设计规范可知，该建筑属丙类建筑；6度设防；抗震等级：四级。1.2结构方案1.2.1结构选型拟采用钢筋混凝土框架结构，该结构建筑平面布置灵活，由于本工程层数不多、高度不大、平面规则均匀，采用框架结构用材少，施工方便，抗震性能好。1.2.2柱网布置框架柱柱距一般取建筑开间，但本工程开间较小，层数较少，柱截面设计时常按照构造配筋，材料强度不能充分利用，故采用柱距为两个开间大小。柱网布置如下图：1.2.3 拟定梁柱截面尺寸1.框架梁截面梁截面参考受弯构件的尺寸选择。梁高取h=（1/121/8）L,宜满足h=L/15(多跨用较小值)。其中L为梁的跨度。为防止发生剪切破坏,h1/4梁净跨。梁宽度b取为（1/31/2）h，为使端部节点传力可靠,梁宽b柱宽的1/2,且不应小于250mm,高宽比4。对抗震结构，梁截面的宽度不小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4，净跨与截面高度之比不宜小于4。故 Lz1高h=（1/121/8）7800=650975，取700，宽b取350。Lz2高h=（1/121/8）2100=262.5175,取400，宽b取200。Lc1高h=（1/151/12）7800=520650，取600，宽b取300。结果如下：梁柱截面梁编号Lz1（bh）Lz2（bh）Lc1（bh）尺寸350700200400300600单位：mm2.框架柱截面柱截面宽与高一般取（1/201/15）层高，需满足h=L/25,b=L/30,L为柱子计算长度。且截面大于250mm250mm.。对抗震结构，柱子宽度不宜小于300mm，柱子净高与截面高度之比宜大于4。柱截面多采用矩形或方形截面,截面高度h=(1/151/20)H(H为层高)且400mm,截面宽度b=(12/3)h且350mm.为避免发生剪切破坏,柱净高与截面长边之比4.初估：承受以轴力为主的框架柱，可按轴心受压柱估算，并考虑弯矩影响，将轴向力N乘以1.21.4的增大系数。N按每平米10kN12kN估算，N约为23.90（2.10/2+7.80/2）12.51.37=4391.9kN。（受荷面积按中柱计算）由建筑抗震设计规范可知，抗震等级为四级的建筑轴压比限制值为1.0即可，故A=N/f=4391900N/14.3Mpa=307126mm。若采用正方形截面柱，则边长约为554.19mm。由于中柱受荷面积最大，边柱截面略小与中柱，但为了方便施工，柱子截面统一取600mm600mm。3.板厚根据工程经验，板厚h应满足：故取。4.梁柱线刚度计算对现浇楼面结构，中部框架梁的惯性矩I可用2，边框架梁的惯性矩可用1.5。本工程选取的典型计算单元为中部框架。为框架梁矩形截面惯性矩，=（bh）/12，其中h为截面高度，b为截面宽度。i为线刚度，其中l为梁跨度或柱计算高度。计算过程及结果见下表：杆件截面（bh）梁跨、柱高惯矩I。惯矩I线刚度i相对刚度1层框架柱60060042501.11.082.540.9882层框架柱600600 33001.11.083.271.27237层框架柱60060030001.11.083.601.401边框架梁3507007800122.571.000中框架梁20040021001.12.131.020.3971.3 计算单元与计算简图1.3.1 计算单元框架结构体系在竖向承重单体的布置形式中，纵横向框架都是等距离均匀布置的，各自刚度基本相同，作用在房屋上的荷载，如恒荷载、雪荷载、风荷载等，一般也是均匀分布。因此在荷载作用下无论在纵向或横向，各榀框架将产生相同的位移，相互之间不会产生大的约束力。故可单独取一榀框架作为计算单元。由于11号轴处的这榀框架极具典型性，故选此作为基本计算单元。其受荷分布如下图：框架计算单元1.3.2 计算简图计算简图中，杆件用轴线表示，杆件间的连接区用节点表示，杆件长度用节点距离表示，荷载的作用点转移到轴线上。框架梁的跨度等于顶层柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二层楼板底，为4.25m，二层柱为3.3 m，三至七层的柱高为建筑层高，均为3.0m.简图如下（图中数字为线刚度，单位：10Em）计算简图2恒荷载计算2.1屋面框架梁线荷载标准值4mm厚APP卷材防水层 0.35kN/ m20mm厚水泥砂浆找平层 0.02m20kN/m=0.40kN/ m120mm厚水泥膨胀珍珠岩找坡层 0.12m10kN/m=1.20kN/ m50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 0.05m0.5 kN/m=0.025 kN/ m100mm厚钢筋混凝土板 0.1.m25kN/m=2.50kN/ m20mm厚板底抹灰 0.02m17kN/m=0.34kN/ m屋面板均布恒荷载标准值 4.82kN/ mAB跨屋面梁上恒荷载标准值q2 q2= 3.9m4.82kN/ m=18.80kN/m BC跨屋面梁上恒荷载标准值 q2 q2= 2.1m4.82kN/ m=10.12kN/mAB跨框架梁自重q1: 框架梁自重 0.35m0.7m25kN/m6.13 kN/m 框架梁抹灰 2(0.7m0.1m)0.02m17kN/m0.41 kN/m q1=6.54 kN/mBC跨框架梁自重q1框架梁自重 0.2m0.4m252.00 kN/m框架梁抹灰 2(0.3m0.1m)0.02m170.20 kN/m q1= 2.20 kN/m2.2屋面框架节点集中荷载标准值：A轴框架梁自重标准值： 纵向框架梁自重 0.35m0.7m25kN/m6.13 kN/m抹灰 (0.6m2)0.0217=0.41 kN/mA轴框架梁自重标准值 6.54 kN/m 次梁自重标准值：次梁自重 0.3m0.6m25=4.50kN/m抹灰 (0.5m2)0.0217=0.34 kN/m次梁自重标准值 4.84kN/m女儿墙为200mm加气混凝土砌块，两侧均为20mm抹灰，则内墙单位面积重力荷载为6.50.2+170.022=1.98 kN/m.900mm高，故自重标准值为0.9m 1.98kN/ m=1.78 kN/m。A轴纵向框架梁传来恒荷载标准值P1：（1）女儿墙自重 1.78 kN/m7.8m=13.88 kN（2）纵向框架梁自重 6.54 kN/m7.8m=51.01 kN（3）纵向次梁自重 4.84 kN/m3.9m=18.88 kN（4）屋面恒荷载传来【7.8m3.9m(1.95m+3.9m)1.95m】4.82 kN/m=91.63 kN P1=175.40kNB轴纵向框架梁传来恒荷载标准值P2：（1）纵向框架梁自重 6.54 kN/m7.8m=51.01 kN（2）纵向次梁自重 4.84 kN/m3.9m=18.88 kN（3）屋面恒荷载传来【7.8m3.9m(1.95m+3.9m)1.95m】4.82 kN/ m=91.63 kN【7.8m1.05m1.05m1.05m】4.82 kN/ m=34.17 kN P2=195.69 kN 2.3楼面框架梁线荷载标准值：楼面均布恒荷载：30mm厚水磨石面层 0.65 kN/ m100mm厚钢筋混凝土板 0.10m25 kN/ m=2.50 kN/ m20mm厚板底抹灰 0.2m17 kN/ m=0.34 kN/ m楼面均布恒荷载标准值 3.49 kN/ m外墙墙体为200mm加气混凝土砌块，+50mm厚挤塑聚苯板，内外20mm厚抹灰，外刷外墙涂料，则外墙单位墙面重力荷载为6.50.2+0.0520+170.022=2.98 kN/m.内墙墙体为200mm加气混凝土砌块，两侧均为20mm抹灰，则内墙单位面积重力荷载为6.50.2+170.022=1.98 kN/m.框架柱自重为250.60.61740.60.02（粉刷）=9.82 kN/m。 26层：AB跨楼面梁上恒载标准值q2 q2 = 3.9m3.49 kN/ m=13.61 kN/mAB跨框架梁自重 6.54 kN/m 边跨填充墙自重标准值: 1.98 kN/m(3.00.7)=4.55kN/mq1=4.55kN/m6.54 kN/m=11.09kN/m BC跨楼面梁上恒载标准值q2 q2 = 1.05m23.49 kN/ m=7.33 kN/mBC跨框架梁自重 q1=2.20 kN/m1层AB跨楼面梁上恒载标准值q2 q2 = 3.9m3.49 kN/ m=13.61 kN/mAB跨框架梁自重 6.54 kN/m 边跨填充墙自重标准值: 1.98 kN/m(3.30.7)=5.15kN/mq1=5.15kN/m6.54 kN/m=11.69 kN/m BC跨楼面梁上恒载标准值q2 q2 = 1.05m23.49 kN/ m=7.33 kN/mBC跨框架梁自重 q1=2.20 kN/m2.4楼面框架节点集中荷载标准值：26层（1）A轴框架梁自重 6.54 kN/m7.8m=51.01 kN （2）外纵墙自重 (7.8m3.0m2.4m2.4m2)2.98 kN/m=35.40kN 门重 22.4m2.4m0.4 kN/m=4.60 kN 合计 37.75 kN（3）框架柱自重 9.82 kN/m3.0m=29.46 kN（4）次梁自重 4.84 kN/m3.9m=18.88 kN次梁上的墙自重 1.98 kN/m（3.0m0.6m）3.9m=18.53 kN（5）A轴框架梁传来楼面自重楼面恒荷载传来【7.8m3.9m(1.95m+3.9m)1.95m】3.49 kN/ m=66.34kN26层边节点集中荷载： P1=221.97 kN( 1 ) B轴框架梁自重 6.54 kN/m7.8m=51.01 kN( 2 ) 内纵墙自重 (7.8m3.0m0.9m2.1m2)1.98 kN/m=38.85kN 门重 20.9m2.1m0.2 kN/m=0.76 kN合计 39.61 kN（3）框架柱自重 9.82 kN/m3.0m=29.46 kN（4）次梁自重 4.84 kN/m3.9m=18.88 kN次梁上的墙自重 1.98 kN/m（3.0m0.6m）3.9m=18.53 kN（5）B轴框架梁传来楼面自重 【7.8m3.9m(1.95m+3.9m)1.95m】3.49 kN/ m=66.34 kN【7.8m1.05m1.05m1.05m】3.49 kN/ m=24.74 kN26层中节点集中荷载： P2=248.57 kN1层（1）A轴框架梁自重 6.54 kN/m7.8m=51.01 kN （2）A轴外纵墙自重 (7.8m3.3m1.8m1.5m2)2.98 kN/m=60.61kN 窗重 21.8m1.5m0.4 kN/m=2.16 kN 合计 62.77 kN（3）框架柱自重 9.82 kN/m3.3m=32.41 kN（4）次梁自重 4.84 kN/m3.9m=18.88 kN（5）A轴框架梁传来楼面自重楼面恒荷载传来【7.8m3.9m(1.95m+3.9m)1.95m】3.49 kN/ m=66.34kN1层边节点A集中荷载： P1=231.41kN( 1 ) B轴框架梁自重 6.54 kN/m7.8m=51.01 kN( 2 ) B轴内纵墙自重 (7.8m3.3m2.4m2.4m)1.98 kN/m=39.56kN 门重 2.4m2.4m0.4 kN/m=2.30 kN合计 41.86 kN（3）框架柱自重 9.82 kN/m3.3m=32.41 kN（4）次梁自重 4.84 kN/m3.9m=18.88 kN（5）B轴框架梁传来楼面自重 【7.8m3.9m(1.95m+3.9m)1.95m】3.49 kN/ m=66.34 kN【7.8m1.05m1.05m1.05m】3.49 kN/ m=24.74 kN1层中节点B集中荷载： P2=235.24 kN（1）E轴框架梁自重 6.54 kN/m7.8m=51.01 kN （2）E轴外纵墙玻璃幕墙自重 7.8m3.3m1.5 kN/m=38.61kN （3）框架柱自重 9.82 kN/m3.3m=32.41 kN（4）次梁自重 4.84 kN/m3.9m=18.88 kN（5）E轴框架梁传来楼面自重楼面恒荷载传来【7.8m3.9m(1.95m+3.9m)1.95m】3.49 kN/ m=66.34kN1层边节点E集中荷载： P1=207.25kN( 1 ) C轴框架梁自重 6.54 kN/m7.8m=51.01 kN( 2 ) C轴内纵墙自重 7.8m3.3m1.98 kN/m=50.97kN （3）框架柱自重 9.82 kN/m3.3m=32.41 kN（4）次梁自重 4.84 kN/m3.9m=18.88 kN（5）C轴框架梁传来楼面自重 【7.8m3.9m(1.95m+3.9m)1.95m】3.49 kN/ m=66.34 kN【7.8m1.05m1.05m1.05m】3.49 kN/ m=24.74 kN中间层中节点C集中荷载： P2=244.35 kN2.5梁固端弯矩将梯形荷载和三角形荷载折算成固端等效均布荷载。则(1)顶层：AB跨a=1.95/7.8=0.25； q=6.54 kN/m18.80 kN/m0.89=23.27 kN/m M1=23.27 kN/m7.8m7.8m/12=117.98 kNm BC跨q=2.20 kN/m10.12 kN/m0.625=8.53kN/m M28.53 kN/m1.05m1.05m/3=3.13 kNm M3=8.53 kN/m1.05m1.05m/6=1.57 kNm(2)2-6层: AB跨a=1.95/7.8=0.25； q=11.09 kN/m13.61kN/m0.89=23.20 kN/m M1=23.20kN/m7.8m7.8m/12=117.62kNm BC跨q=2.20kN/m7.33 kN/m0.625=6.78 kN/m M26.78 kN/m1.05m1.05m/3=2.49 kNm M3=6.78 kN/m1.05m1.05m/6=1.25 kNm(3) 1层： AB跨a=1.95/7.8=0.25； q=11.69 kN/m13.61kN/m0.89=23.80 kN/m M1=23.80kN/m7.8m7.8m/12=120.67kNm BC跨q=2.20kN/m7.33 kN/m0.625=6.78 kN/m M26.78 kN/m1.05m1.05m/3=2.49 kNm M3=6.78 kN/m1.05m1.05m/6=1.25 kNm2.6梁柱线刚度及侧移刚度计算线刚度计算见上。各层侧移刚度计算:柱的侧移刚度D值按下式计算：为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按下式计算：(1)一般层：，(2)底 层：，其中表示梁柱线刚度比。由于各层柱等高且线刚度相同，故可用替代D值进行计算。计算详见下表：层号柱号i1i2i3i4icKD一柱A、E02.57002.541.010.500.50柱B、C1.022.57002.541.410.560.56 二柱A、E02.5702.573.270.790.280.28柱B、C1.022.571.022.573.271.100.350.35三到七柱A、E02.5702.573.600.710.26 0.26 柱B、C1.022.571.022.573.601.000.33 0.333恒荷载作用下的框架内力计算梁端柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。弯矩计算过程如下所示，所得弯矩图为图。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相叠加而得。柱轴力可有梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑梁的自重，如表和表所列。分层法除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数，且传递系数由1/2改为1/3，以考虑假定的柱上下端与实际情况的出入。3.1弯矩分配系数由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。如图：杆件截面（bh）梁跨、柱高惯矩I。惯矩I线刚度i相对刚度1层框架柱60060042501.11.082.540.9882层框架柱600600 33001.11.083.271.27237层框架柱60060030001.11.083.601.401边框架梁3507007800122.571.000中框架梁20040021001.12.131.020.397（1）A1节点：SA1A0=4 i A1A0=40.988=3.952SA1B1=4 i A1B1=41=4SA1A2=4Ii A1A2=41.2720.9=4.579 S=12.531 UA1A0=3.952/12.531=0.315 Ua1b1=4/12.531=0.319 Ua1a2=0.366B1节点: SB1C1=Ib1c1=20.397=0.794 S=12.5310.794=13.325 Ub1a1=4/13.325=0.300 Ub1b2=4.579/13.325=0.344 UB1C1=0.794/13.325=0.060 UB1B0=3.952/13.325=0.296( 2) A2节点: UA2A1 =41.2720.9/(1.2720.9+1.4010.9+1)4=0.336 UA2A3=41.4010.9/(1.2720.9+1.4010.9+1)4=0.370UA2B2=14/(1.2720.9+1.4010.9+1)4=0.294B2节点: UB2A2=14/(1.2720.9+1.4010.9+1)4+20.397=0.277 UB2B1 =41.2720.9/14.417=0.318 UB2B3=41.4010.9/14.417=0.350 UB2C2=20.397/14.417=0.055(3) A3节点: UA3A2 =41.4010.9/(1.4010.9+1.4010.9+1)4=0.358 UA3A4=0.358UA3B3=14/(1.4010.9+1.4010.9+1)4=0.284B3节点: UB3A3=14/(1.4010.9+1.4010.9+1)4+20.397=0.269 UB3B2 =41.4010.9/14.881=0.339 UB3B4=0.339UB3C3=20.397/14.881=0.053A4,B4,A5,B5,A6,B6与相应的A3,B3相同。（4）A7节点: UA7B7= 14/(1.4010.9+1)4=0.442 Ua7a6 =1.4010.94/(1.4010.9+1)4=0.558B7节点: Ub7a7=14/20.397+(1+1.4010.9)4=0.407 Ub7b6=1.4010.94/20.397+(1+1.4010.9)4=0.513 Ub7c7=20.397/20.397+(1+1.4010.9)4=0.0803.2内力计算（1）一层内力计算力矩分配位置上柱下柱右梁传递系数左梁上柱下柱右梁传递系数右梁端分配系数0.3660.3150.3190.3000.3440.2960.060固端弯矩-120.67120.67-2.49-1.25分配过程44.1738.0138.491/219.25-20.611/2-41.23-47.28-40.68-8.25-18.257.546.496.581/23.29-0.491/2-0.99-1.13-0.97-0.20-10.200.180.160.16结果51.8944.66-96.55100.99-48.41-41.65-10.937.19单位：kN-m(2)二层内力计算力矩分配位置上柱下柱右梁传递系数左梁上柱下柱右梁传递系数右梁端分配系数0.3700.3360.2940.2770.3180.3500.055固端弯矩-117.62117.62-2.49-1.25分配过程43.5239.5234.581/217.29-18.341/2-36.68-42.11-46.35-7.28-17.286.796.125.391/22.70-0.371/2-0.75-0.86-0.94-0.15-10.150.140.130.11结果50.4445.81-96.2594.79-42.97-47.29-9.926.18单位：kN-m(3)三六层内力计算力矩分配位置上柱下柱右梁传递系数左梁上柱下柱右梁传递系数右梁端分配系数0.3580.3580.2840.2690.3390.3390.053固端弯矩-117.62117.62-2.49-1.25分配过程42.1142.1133.401/216.70-17.731/2-35.46-44.69-44.69-6.99-16.996.356.355.041/22.52-0.341/2-0.68-0.85-0.85-0.13-10.130.120.120.10结果48.5848.58-97.15100.70-45.54-45.54-9.615.87单位：kN-m(4). 顶层内力计算力矩分配位置上柱下柱右梁传递系数左梁上柱下柱右梁传递系数右梁端分配系数00.5580.4420.40700.5130.080固端弯矩-117.98117.98-3.13-1.57分配过程0.0065.8352.151/226.07-28.681/2-57.350.00-72.29-11.27-111.270.0016.0012.681/26.34-1.291/2-2.580.00-3.25-0.51-10.510.000.720.57结果0.0082.55-82.5590.460.00-75.54-14.9110.21单位：kN-m3.3合成总弯矩图将以上求得的各层弯矩图叠加，的总弯矩图如下：单位（kN-m）3.4梁端剪力图与柱端轴力图由节点平衡条件可知，梁端剪力与柱端轴力可用下式求得：梁端剪力：柱端剪力V=柱端轴力梁端剪力计算见下表：梁端剪力计算层号q1（kN/m）q2（kN/m）l1（m）l2（m）M左（kNm）M右（kNm）V左 （kN）V右 （kN）V中 （kN）一23.806.787.802.1096.55100.9993.3992.257.12二23.206.787.802.1096.2594.7990.2990.677.12三至六23.206.787.802.1097.15100.7090.9490.037.12七23.278.537.802.1082.5590.4691.7689.748.96柱端剪力计算见下表：柱端剪力计算层号柱号L（m）M上M下V（kN）一柱A、E4.2544.6622.3315.76柱B、C41.6520.8314.70二柱A、E3.3045.8151.8929.61柱B、C47.2948.4129.