普通框架结构手算计算书.doc
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1、1 设计目的与规定、提供设计资料:建筑设计规定:建设地点:本教学楼位于开封市,规定根据所学知识完毕该大楼的结构设计施工图。1.1. 提供设计资料:1.1.1. 地质资料: 素填土 重度为18.5kN/m3,fk=85kPa,Es=4.0MPa,厚1m . 粉土 重度为19.3kN/m3,fk=160kPa,Es=12MPa,厚5.2m . 粉质粘土 重度为19kN/m3,fk=180kPa,Es=13.5MPa,厚3.6m . 粉细砂 重度为19.5kN/m3,fk=220kPa,Es=15.9MPa,厚度大于12m,未穿透.地下水位位于地下6.6 m,对混凝土无侵蚀性 .1.1.2. 场地类
2、别:本工程场地土为二类场地土。设计地震分组为第一组。1.1.3. 抗震设防:开封:抗震设防烈度为7度。1.1.4. 屋面做法:卷材防水层,40mm厚细石混凝土找平内配4200钢筋;50200mm厚膨胀珍珠岩找坡;15mm厚水泥砂浆找平层上做油膏、胶泥一度隔气;现浇钢筋混凝土板;现浇钢筋混凝土板下做20mm厚纸筋石灰粉底。1.1.5. 楼面做法:30mm厚水泥砂浆找平层;现浇混凝土板下做20mm厚纸筋石灰粉底。1.1.6. 使用可变荷载取值:楼面、屋面及楼梯的可变荷载,按附表二取值。1.1.7. 基本风压:0.5 kN/m2,地面粗糙度为C类;基本雪压:0.3 kN/m2。1.1.8. 材料:混
3、凝土:基础用C30;上部结构用C30。受力钢筋采用HRB400,箍筋采用HRB235.砖墙:0.000以下采用M10标准砖,M5水泥砂浆;0.000以上采用M10标准砖M5混合砂浆。外墙均为14mm厚1:3水泥砂浆底,6mm厚1:1水泥砂浆加107胶贴白色面砖;内墙用18mm厚1:1:6混合砂浆,2mm厚纸筋石灰抹面,刷白色内墙涂料二度。1.1.9. 建筑平面布置(注意:抄的时候下面这里差一个图,留一页纸出来,等结构图出来了画上去)2 结构选型与布置2.1. 结构方案选择根据指导书规定,本建筑结构形式采用钢筋混凝土框架结构。框架结构的特点是梁柱承重,墙体只起分割、围护作用,房间布置比较灵活,门
4、窗启动的大小、形状较为自由;钢筋混凝土的骨料可就地取材,耗钢量少,防火性和耐久性能好。该结构的重要受力框架采用横向框架布置。施工方法采用现浇整体式板。由于横向和纵向的长度都没有超过60m,所以不用设立伸缩缝。但是在4、5轴和9、10轴之间设立沉降缝。2.2. 梁、柱截面形式和尺寸的估算2.2.1. 跨度的拟定主梁纵向和横向的最大跨度分别为L1=5400mm,L2=6600mm次梁的跨度为3900mm,主梁跨内布置两根次梁板的跨度分别为3300mm,3900mm2.2.2. 板厚拟定最小厚度必须满足60mm连续双向板h=112mm,对民用建筑楼盖板,规定h80mm,因此:屋面板及楼面板板厚均取h
5、=120mm,h0=120-20=100mm。 2.2.3. 次梁截面尺寸的拟定截面高度h=217325mm,取h=350mm截面宽度b=117175mm,取b=200mm2.2.4. 横向框架梁截面尺寸的拟定:对于横向,截面高度规定:h=550825mm,考虑外墙设立窗户和抗震规定,因此取h=600mm。其梁净跨与截面高度比值:=10.24,满足规定,可按受弯构件计算。截面宽度 b=200300mm,考虑砖墙宽度取b=300mm2.2.5. 纵向框架梁截面尺寸的拟定:截面高度的拟定:h=450675mm,对于纵向框架梁取h=600mm,截面宽度的拟定:b= =200300mm,取b=300m
6、m2.2.6. 框架柱截面尺寸的拟定: Nc - 设计柱轴力; G-竖向荷载分项系数,取为1.25; q - 每一楼层单位面积的竖向荷载标准值,框剪取1214KN/;剪筒取1416 KN/,此处取12 KN/;S- 一根柱受荷面积(); -考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震的时候, =1.05;三一级抗震=1.051.15-边柱、角柱轴向力增大系数,边柱为1.1;角柱为1.2;中柱为1n-楼层数A. 对于中柱: =1.25125.13.91.114=1312.74KN混凝土凝土用 C30,fc=14.3MPa假设截面 bh=0.5m0.5m由于抗震设防烈度为 7 度,房屋高度24m,结
7、构类型为现浇混凝土结构,故结构抗震等级为三级。根据 GB50011-2023,建筑抗震设计规范S。可得框架柱的轴压比极限值为 0.85 轴压比 = =0.3670.85 轴压比满足规定,故中柱截面为:bh=0.5m0.5m。B对于边柱: =1.25123.33.91.11.14=934.36KN混凝土用 C30,fc=14.3MPa假设截面 bh=0.5m0.5m由于抗震设防烈度为 6 度,房屋高度24m,结构类型为现浇混凝土结构,故结构抗震等级为三级。根据 GB50011-2023,建筑抗震设计规范S。可得框架柱的轴压比极限值为 0.85 轴压比 = =0.260.85轴压比满足规定,故中柱
8、截面为:bh=0.5m0.5m。以上柱截面满足框架柱中线的偏心距小于截面柱在该方向宽度的 1/4。3 框架设计(选取H轴线上在1、4轴之间的一榀框架计算)3.1. 结构布置及结构计算简图的拟定3.1.1. 框架结构计算尺寸的拟定A. 跨度取上柱中心线之间的距离,分别为6600mm、3600mm、6600mm。B. 高度底层取基础顶面到二层顶板之间的距离,本工程基础顶面为室外地坪以下 500mm,因此底 层高度为h1=(3.9-0.03)+0.45+0.50=4.754.80m;二层以上取楼面至楼顶板之间的距离,h2=3.9m。3.1.2. 框架梁柱线刚度的计算A. 框架柱线刚度计算底层柱3.2
9、5 kN .m二层以上柱4 kN .mB. 框架梁线刚度计算对于现浇整体式框架梁,由于梁两侧均受楼面(屋面)板影响,取。 AB梁4.91kN .mBC梁9kN .mCD梁与AB梁同样4.13. 框架结构构件尺寸及线刚度、弯矩分派系数示意图3.2. 框架恒荷载作用下的内力计算3.2.1.计算从属面积示意图3.2.2 框架恒载作用下内力计算简图板上荷载传递示意图3.2.3 屋面恒载记录恒荷载种类恒荷载标准值女儿墙重0.50.2420+0.10.2425kN/m =3kN/m女儿墙内外粉刷、面砖(0.6 2+0.24) 0.02 20 =0.58kN/m小计3.58kN/m防水卷材0.4kN/m22
10、0mm 厚细石混凝土找平层0.02m 25kN/m3 =0.5kN/m2130mm 珍珠岩隔热找坡层0.13m 10kN/m3 =1.30kN/m215mm 厚水泥砂浆找平 0.015m 20kN/m3 = 0.30kN/m2120mm 厚钢筋混凝土板0.12m 25kN/m3 =3kN/m220mm 厚纸筋石灰粉底0.02m 17kN/m3 =0.34kN/m2小计5.84kN/m2AB,CD跨内次梁均布荷载计算:由板荷载传递示意图可知,次梁接受的是梯形荷载,屋面荷载为5.84kN/m2。等效转化为均布荷载为次梁的均布荷载为:AB,CD跨主梁的均布荷载为:BC跨均布荷载为:1轴和4轴纵向梁的
11、均布荷载:5.84kN/m2;2轴和3轴纵向梁的均布荷载:10.8kN/m2梁AB、CD自重0.60.3 25kN/m3 =4.5kN/m梁AB、CD内侧粉刷(0.6-0.12)0.02217kN/m3=0.33kN/m小计4.83 kN/m梁BC自重0.60.3 25kN/m3 =4.5kN/m梁BC内侧粉刷(0.6-0.12)0.02217kN/m3=0.33kN/m小计4.83 kN/m次梁 自重0.500.2525kN/m3=3.125kN/m次梁 内侧粉刷(0.50 -0.12 )0.02 2 17kN/m=0.258kN/m小计3.383kN/m纵向梁 自重0.60.325kN/m
12、3=4.5kN/m纵向梁 内侧粉刷(0.60 -0.12 )0.02 2 17kN/m=0.326kN/m小计4.826kN/mG41女儿墙传来3.58kN/m 3.9m=13.96kN纵向梁传来(4.826+5.84)3.9m=41.6kN小计55.56KNG42G43次梁传来(3.383+10.8)3.9m =55.31kN小计55.31kNG44G45B点纵向梁传来(10.8+4.826)3.9 =60.94kN小计60.94KNG46G47次梁传来(3.383+10.8)3.9m =55.31kN小计 55.31kNG48女儿墙传来3.58kN/m 3.9m=13.96kN纵向梁传来(
13、4.826+5.84)3.9m=41.6kN小计55.56KNg41g434.83+12.85=17.68kN/mg424.83+5.11=9.94kN/m3.2.4. 标准层恒载记录恒荷载种类恒荷载标准值20mm 厚水泥砂浆找平0.02m 20kN/m3 =0.4kN/m2120mm 厚钢筋混凝土板 0.12m 25kN/m3 =3.00kN/m220mm 厚纸筋石灰粉底0.02m 17kN/m 3=0.34kN/m2小计3.74kN/m2AB、BC、CD梁 自重0.60.3 25kN/m3 =4.5kN/mAB、BC、CD梁 内侧粉刷(0.6-0.12)0.02217kN/m3=0.33k
14、N/m小计4.83 kN/m纵向梁 自重0.60.325kN/m3=4.5kN/m纵向梁 内侧粉刷(0.60 -0.12 )0.02 2 17kN/m=0.326kN/m小计4.826kN/m次梁 自重0.500.2525kN/m3=3.125kN/m次梁 内侧粉刷(0.50 -0.12 )0.02 2 17kN/m=0.258kN/m小计3.383kN/m填充墙 自重0.243.220kN/m=15.36kN/m填充墙 内侧粉刷3.20.022 17kN/m =2.176kN/m小计 17.536 kN/m1、4轴外墙自重(1.20.243.4+0.350.242.1)3.420kN/m=6
15、.8kN/m钢窗自重0.452.72.13.4=0.75kN/m小计 7.55 kN/m2、3轴墙自重(1.90.242.1+1.20.243.4)3.420kN/m=11.393kN/m门自重0. 52.11.53.4=0.463kN/m小计 11.856 kN/m柱自重0. 50.53.825=23.75kNAB,CD跨内次梁均布荷载计算:由板荷载传递示意图可知,次梁接受的是梯形荷载,屋面荷载为3.74kN/m2。等效转化为均布荷载为次梁的均布荷载为:AB,CD跨主梁的均布荷载为:BC跨均布荷载为:1轴和4轴纵向梁的均布荷载:3.46kN/m2;2轴和3轴纵向梁的均布荷载:6.92kN/m
16、2Gi1外墙砖自重6.8 3.4 =23.12kN钢窗重3.4m 0.75kN/m2=2.55kN柱自重 23.75kN纵向梁传来(4.826+3.46)3.9m=32.32kN小计81.74 kNGi2Gi3次梁传来(3.383+6.92)3.9m =40.18kN小计40.18kNGi4Gi5外墙砖自重11.393 3.4 =38.736kN门重3.4m 0.463kN/m2=1.574kN柱自重 23.75kN纵向梁传来(4.826+6.92)3.9m=45.81kN小计109.87 kNGi6Gi7次梁传来(3.383+6.92)3.9m =40.18kN小计40.18kNGi8外墙砖
17、自重6.8 3.4 =23.12kN钢窗重3.4m 0.75kN/m2=2.55kN柱自重 23.75kN纵向梁传来(4.826+3.46)3.9m=32.32kN小计81.74 kNg i1gi34.83+17.536+8.23=30.6 kN/mgi24.83+6.73=11.56kN/m3.2.5. 固端弯矩计算屋面:G42=G43=55.31kN g41=17.68kN / mAB、CD 跨=6.6m计算简图 (kN .m) (kN .m)=-64.18KN.m-81.12kN.m= - 145.3kN.m=64.18KN.m+81.12 kN.m=145.3kN.m=-64.18KN
18、.m=-81.12kN.m=64.18KN.m= 81.12kN.m标准层:Gi2=Gi3=40.18kN gi1=30.6kN / mAB、CD 跨=6.6m计算简图 (kN .m) (kN .m)=-111.08KN.m-58.93KN.m=-170KN.m=111.08KN.m+58.93KN.m=170 KN.m=-111.08KN.m=-58.93 KN.m=111.08KN.m=58.93 KN.m屋面: g52=9.94kN / mBC 跨=3.6m计算简图 (kN .m) (kN .m)=-10.74kN .m=10.74 kN .m标准层: gi2=11.56kN / mBC
19、 跨=3.6m计算简图 (kN .m) (kN .m)=-12.48 kN .m=12.48 kN .m3.2.6. 节点不平衡弯矩计算节点弯矩值 ( kN .m )A4145.3 kN.mB4-145.3 kN.m+10.74 kN .m=-134.56 kN .mC4-10.74kN .m+145.3kN .m=134.56kN .mD4-145.3 kN.mAi170 KN.mBi-170KN.m+12.48kN .m=-157.53kN .mCi170 kN .m-12.48KN.m=157.53KN.mDi-170 KN.m3.2.7.运用弯矩二次分派法求各杆端弯矩(运用对称性)算一
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