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1、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
2、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
3、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 : 1 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
4、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: 2 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
5、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
6、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
7、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
8、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8 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系五、 g3 边g3 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 23 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.
9、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81 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
10、 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
11、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.
12、244 -1.31 -0.21 -1.52 跨中弯矩计算 : 18 -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
13、-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 2 181818 - 2 2 M 2AB - 2 M 2BC - 2 18 - 2 2 13 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 1 - 33.06- 轴力计算 : 15 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系2、活
14、荷载作用下的p3 中58 23 23 p边中弯矩计算11213 58 58 2 2 11213 2 2 (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32 0.74 9.06 (2)中间层弯矩计算。弯矩分配法计算8. A-3 0.3
15、89 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
16、.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.
17、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
18、.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
19、大学科技与艺术学院建筑系跨中弯矩计算 : 1 - 1 - 2 1 - 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- 21 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; 22 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。ABDC 1 2345 11 计算过程及配筋如附表 : 梁内力组合 ( 注: 纵向受压钢筋与腹筋均按构造要求设计) 梁内力组合 ( 注: 纵向受压钢筋与腹筋均按构造要求设25 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系柱内力组合表 ( 弯矩以顺时针为正，轴力以受压为正) ( 注: 箍筋按构造设计，经计算As和 As，均小于零，则均按最小配筋率设计) 1 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系2