土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)一榀框架計(jì)算書范例

1、1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明1.1 工程概況*1.2 設(shè)計(jì)主要依據(jù)和資料1.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)a)國家及浙江省現(xiàn)行的有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程及規(guī)定。c) 本工程的活載取值嚴(yán)格按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001 執(zhí)行設(shè)計(jì)資料1 房屋建筑學(xué)武漢工業(yè)大學(xué)出版社2 混凝土結(jié)構(gòu)(上、下)武漢理工大學(xué)出版社3 基礎(chǔ)工程同濟(jì)大學(xué)出版社4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)東南大學(xué)出版社5 結(jié)構(gòu)力學(xué)人民教育出版社6 地基與基礎(chǔ)武漢工業(yè)大學(xué)出版社7 工程結(jié)構(gòu)抗震中國建筑工業(yè)出版社8 簡明建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊中國建筑工業(yè)出版社9 土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)科學(xué)出版社10 實(shí)用鋼筋混凝土構(gòu)造手冊中國建筑工業(yè)出版社11 房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)( BG50

2、001-2001)中國建筑工業(yè)出版社12 建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)( BG50105-2001)中國建筑工業(yè)出版社13 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范( GBJ1687)中國建筑工業(yè)出版社14 民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范( GBJI0I8-7 )中國建筑工業(yè)出版社15 綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范( JGJ49-88)中國建筑工業(yè)出版社16 建筑樓梯模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)( GBJI0I-87 )中國建筑工業(yè)出版社17 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范( GB5009-2001)中國建筑工業(yè)出版社18 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)( GB50068-2001)中國建筑工業(yè)出版社19 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范( GB50010 2002)中國建筑工業(yè)出版社20 地基與

3、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范( GB5007-2002)中國建筑工業(yè)出版社21 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范( GB500112001)中國建筑工業(yè)出版社22 砌體結(jié)構(gòu)中國建筑工業(yè)出版社23 簡明砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工資料集成中國電力出版社24 土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南中國水利水電出版社本工程各項(xiàng)批文及甲方單位要求。b)o1.2.225 土建工程圖與 AutoCAD26 簡明砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊27 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊28 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范( GB500102002)科學(xué)出版社 機(jī)械工業(yè)出版社中國建筑工業(yè)出版社 中國建筑工業(yè)出版社本工程采用框架結(jié)構(gòu)體系，抗震等級為四級。本工程耐火等級為二級，其建筑 構(gòu)件的耐火極限及燃燒性能均按民用建

4、筑設(shè)計(jì)規(guī)范( GBJI0I8-7 )執(zhí)行 .全部圖紙尺寸除標(biāo)高以米為單位外均以毫米為單位。本工程結(jié)構(gòu)圖中所注標(biāo)高 均為結(jié)構(gòu)標(biāo)高。1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及布置鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是由梁，柱通過節(jié)點(diǎn)連接組成的承受豎向荷載和水平荷載 的結(jié)構(gòu)體系。墻體只給圍護(hù)和隔斷作用?？蚣芙Y(jié)構(gòu)具有建筑平面布置靈活，室內(nèi)空 間大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子、輕工、食品、化工等多層廠房和住宅、辦公、商業(yè)、 旅館等民用建筑。因此這次設(shè)計(jì)的成集中學(xué)教學(xué)樓采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。按結(jié)構(gòu)布置不同，框架結(jié)構(gòu)可以分為橫向承重，縱向承重和縱橫向承重三種布本次設(shè)計(jì)的教學(xué)樓采用橫向承重方案，豎向荷載主要由橫向框架承擔(dān)，樓板為 預(yù)制板時(shí)應(yīng)沿橫向布置

5、，樓板為現(xiàn)澆板時(shí)，一般需設(shè)置次梁將荷載傳至橫向框架。 橫向框架還要承受橫向的水平風(fēng)載和地震荷載。在房屋的縱向則設(shè)置連系梁與橫向 框架連接，這些聯(lián)系梁與柱實(shí)際上形成了縱向框架，承受平行于房屋縱向的水平風(fēng) 荷載和地震荷載。1.4 變形縫的設(shè)置在結(jié)構(gòu)總體布置中，為了降低地基沉降、溫度變化和體型復(fù)雜對結(jié)構(gòu)的不利影 響，可以設(shè)置沉降縫、伸縮縫和防震縫將結(jié)構(gòu)分成若干獨(dú)立的單元。當(dāng)房屋既需要設(shè)沉降縫，又需要設(shè)伸縮縫，沉降縫可以兼做伸縮縫，兩縫合并 設(shè)置。對有抗震設(shè)防要求的的房屋，其沉降縫和伸縮縫均應(yīng)該符合防震縫的要求， 并進(jìn)可能做到三縫合一。1.5 構(gòu)件初估1.5.1 柱截面尺寸的確定柱截面高度可以取 h

6、1/15 1/20 H ，H 為層高；柱截面寬度可以取為b 1 2/3 h。選定柱截面尺寸為 500 mmx 500mm1.5.2 梁尺寸確定框架梁截面高度取梁跨度的 l/8l/12 。該工程框架為縱橫向承重，根據(jù)梁跨 度可初步確定框架梁 300mm 600mm 250mm N/U Nfc估算表2查得該框架結(jié)構(gòu)在30m以下，撫震得級為三級，其軸壓比值Un=0.9表2抗震等級分類結(jié)構(gòu)類型烈度6789框架結(jié)構(gòu)高度/m 30 30 30X 20= 0.312kN/m合計(jì)4.062kN/m中間跨梁 bXh=250 X 500mm梁自重25X 0.25 X (0.5-0.13)=3.00kN/m抹灰層：

7、12厚水泥砂漿V 0.012 X (0.5-0.13) X 2+0.012 X 0.25 X 20= 0.26kN/m合計(jì)3.26kN/m2柱自重：bXh=500X 500mm合計(jì)6.73kN/m抹灰層：12厚水泥砂漿0.012X 0.50 X 4X 20= 0.48kN/m外縱墻自重:標(biāo)準(zhǔn)層：縱墻（240灰砂磚）18X (3.6-0.5-1.8) X 0.24=5.62kN/m鋁合金門窗0.35 X 1.8 =0.63kN/m水泥粉刷外墻面0.36 X (3.30-1.80)=0.54kN/m水泥粉刷內(nèi)墻面0.36X (3.30-1.80)=0.54kN/m合計(jì)7.33kN/m2底層:縱墻（

8、240灰砂磚）18X (5.0-1.80-0.60-0.40)X 0.24=9.504kN/m鋁合金門窗0.35 X 1.8=0.63kN/m釉面磚外墻面0.5 X (4.5-1.80-0.50)=1.1kN/m水泥粉刷內(nèi)墻面0.54kN/m合計(jì)內(nèi)縱墻自重：11.77kN/m標(biāo)準(zhǔn)層:縱墻（240灰砂磚）18 X (3.60-0.50) X 0.24=13.392kN/m水泥粉刷墻面0.36 X (3.60-0.5) X 2.00=2.232kN/m合計(jì)15.624kN/m底層:縱墻（240灰砂磚）18 X (5.0-0.60-0.40) X 0.24=17.28kN/m水泥粉刷墻面0.36 X

9、 3.90 X 2=2.808kN/m合計(jì)20.09kN/m232活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算:面和樓屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)荷載規(guī)范查得：上人屋面2.0kN m2樓面：教室2.0kN m2走道2.5kN m2雪荷載0.45 kN m2屋面活荷載與雪荷載不同時(shí)考慮，兩者中取大值。233豎向荷載下框架受荷總圖本次設(shè)計(jì)的教學(xué)樓縱向柱距為 4.50m,橫梁跨度為8.40m,單區(qū)格板為4.50mX8.40m。L1/L2=1.864kN/n-z 7 t-r r：=.O/kN/riK/ng=29J96kN/rl|=LJj .IJVii=6.75kbZm1=8. Mk J/r1.0=rS.07kN n=?O.?SKK/nn

10、r -fpln, l l/i15k1l=r.4|- h/rj /7 1 *u* f 70,56g=3 .GkN/n g=1889kN/ng=c?7.57l-N/n圖11橫向框架荷載作用圖由于柱縱向集中荷載的作用，對柱產(chǎn)生偏心。在恒荷載和活荷載的作用下的偏心矩如圖12, 13所示。圖12豎向恒載引起的偏心彎矩圖13豎向活載引起的偏心彎矩2.4.1梁柱端的彎矩計(jì)算梁端柱端彎矩采用彎矩分配法計(jì)算。計(jì)算步驟為：（1）將原框架分為5個(gè)敞口單元，除底層柱外的其于各層柱的相對線剛度乘以0.9(2)用彎矩分配法計(jì)算每一個(gè)敞口單元的桿端彎矩，底層柱的傳遞系數(shù)為0.5，其余各層柱的傳遞系數(shù)為1/3。將分層法所得到

11、的彎矩圖疊加，并將節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行再分配梁端固定彎矩計(jì)算:恒載:屋面:gAW ,DW丄gl212y34.46128.42202.62kN m樓面:gDW ,AW202.62kN mgDW ,EWgEW ,FWM gAb ,DbM gDb ,EbM gEb,Fb丄gl212gCW,BW丄gi212gDW ,CW丄gl212agBb,Ab18.891211.48kN m27.571252.93kN m36.0712212.09kN mgl212agDb ,Eb1220.2912.32kN55.41kN m2.724.828.422.7211.48kN m52.93kN m212.09kN m12

12、.32kN mM g 55.41kN mDb ,Cb活載：1屋面：M q ql2Aw, Dw12 1丄 10.05 8.4259.09kN m12M q59.09kN mDW ,AWM q1 2 ql15.42.72DW ,EW1212M q3.28kN mEW ,DWM q1 2 ql8.044.82EW ,FW1123.28kN m15.44kN mqFW ,EW15.44kN m樓面：M：,Db10.05 8.4259.09kN m12qDb,Ebm qEb,Fbm qDb ,Ab-ql212qEb,Db59.09kN m6.75 2.724.10kN m124.10kN m12ql28

13、.04 4.821215.44kN mqDb ,Cb15.44kN m分層法計(jì)算見圖14、15、16下柱右梁0.495 0.505-9.74-202.62105.12107 24-42.66/21.1121.54-1 96X0.970.99117.46-117.4639 15左梁 下柱0.363202.6253.62-85.3110.77-3.91右梁U.3630.274-9.76-85.31-3.91177.79 -98.98-32.99-11.48-64.39-2.95-78.82-5.7464.392.9561.6117.46圖14頂層彎矩分配及彎矩圖上柱下柱右梁4.9下柱0.334左梁

14、0.264右梁0.204上柱0.334-20.3328.020.332圖15三-二層彎矩分配及彎矩圖0.2660.26684.0536.75-212.973.50-29.629.83-0.650.2225.1928.02159.62212.9-59.24-1.2960.9925.1924.64-8.489.899.890.220.2284.0575.57-159.6275.57-12.92-59.69 -59.69-1.30-1.30-24.6440.6273.9473.94-12.32-45.78-45.78-1.001.00194.02 -60.99 -73.9120.33-6.16-59

15、.1040.62194.0259.173.9145.48上柱0.358下柱0.287右梁0.35579 2563 54-212.9078.59-31.8911.429.1511.32-0 80-0.290.230.2890.9664.44-155.432.2245.4821.94左梁0.281上柱下柱0.283 0.226212.90-12.9239.30-63.78 -64.23 -51.295.66-1.59-1.60 -1.28192.49 -65.83 -65.49右梁0.210 -12.32-47.66-1.19-61.1732.7577721.9490.9632.2232.7512

16、.3265.49192.49155.464.4442.3/Z65.83-6.16圖16底層彎矩分配及彎矩圖； 47.66 0.8442.34豎向均布恒載作用下的框架彎矩圖如圖17。177.79101.59)(76.73)155.4135.432.7522.7522.22/121.05(97.44)159.62(182.04109.24(85.63)194.02(206.31192.49(185.6993.98(79.8090.47(97.3275.85(63.46174.02(186.31)59.1 48.27)96.15(87.13)116.15(107.13)192.49(185.69)1

17、49.62(142.04)103.95(81.39)159.62(183.08194.02(208.0985.63(73.252.32(17.40)12.32(17.4073.98(59.80)89.24(65.63)103.2(80.64：139.62(163.08)145.48(131.61)39.1 (38.2783.95(61.39)174.02:(188.09)65.63(53.25)105.48(91.61 )123.2(100.64)(71.43)(43.0395.85(83.46)59.139.1(49.60 ) (29.60 )(144.34)44.44(37.21 )65.

18、4945.49(70.96) (50.9694.2494.24(80.06) (80.0632.22(164.3464.44(57.21 )119.3187.31(113.73)117.46 (131.61)109.46 (121.61)(18517)78.8245.04(1137)101.05(77.44)圖17豎向均布恒載作用下的框架彎矩圖18、19、20、21。豎向均布活荷載作用下的框架內(nèi)力計(jì)算方法同上，結(jié)果見圖下柱左梁左梁I下柱I右梁640.4950.5050.3630.3610.274-1.9430.213.000.14-59.0930.82-6.073.07-0.28 0.1459

19、.09 -2.56 -3.2815.41-24.92 -24.92 -18.811.54-0.56 -0.56-0.4231.41-31.4150.56 -28.04 -22.5110.4731.47-9.3550.5622.51 28.04-圖18頂層彎矩分配及彎矩圖7.上柱下柱右梁上柱下柱左梁左梁1.94%圖19三-二層彎矩分配及彎矩圖-5.655.657.086.560.334 0.334033221.25 -44.097.7353.7623.1916.9610.967.7320.382.750.0623.197.0859.09-2.72-0.36 -0.36 -0.3653.76 -1

20、6.96 -19.68-6.56-4.10-2.05 -12.73 12.73-0.28 0.28-17.1110.960.266 0.2660.204-59.0920.382.7520.26-8.2410.13-16.47 -16.60-16.601.370.180.060.0644.0921.2517.1119.682.74-6.108.32-1.94-59.0921.8517.5221.67-8.873.182.553.15-0.22-0.08-0.06-0.0824.9518.07 -43.44上柱0358下柱 石梁0.28/0.355左梁上柱下左梁0.2810.2830.2260.2

21、1059.09-2.72-4.10-2.0510.84-17.73-17.86-14.26-13.256.631.58-0.44 -0.45 -0.360.33-0.339.0443.4418.0724.959.0453.34 -18.31 -17.34-17.024.2553.3418.318.678.676.1017.0217.344.25圖20底層彎矩分配及彎矩圖44.09(50.28)28.98(22.78)31.47 (35.37)29.47 (33.37)33.69 31.6953.7653.7617.1117.1125.3325.3337.2(33.37)39.2(35.37)3

22、3.66(27.46)48.620.5150.622.5131.66(25.46)263K24.3142.09(48.28)26.98(20.78)44.09(52.56)53.7651.7641.09(49.56)21.5253.3424.8724.878.673.679.044.0436.32(24.8)32.03(29.65)7.0217.3418.07(16.16)27.27(18.75)30.27(21.75)15.07(13.16)29.03(26.65)53.34I217.1115.11 25.7823.78 /17.017.34 /43.44(45.80)23.5239.32(

23、30.8)41.44(42.80)圖21活荷載作用下的彎矩圖對節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行再次分配，以恒荷載作用下五層左上節(jié)點(diǎn)為例:圖22彎矩二次分配圖145.48117.46 ( 145.48117.46)0.670.670.675131.61kN/m145.48 ( 145.48 117.46)0.4860.670.657131.61kN /m其余各節(jié)點(diǎn)彎矩分配見圖中數(shù)據(jù)?；詈奢d作用下中間節(jié)點(diǎn)彎矩相差不大，不在分 配。本設(shè)計(jì)中梁端彎矩的調(diào)幅系數(shù)取 0.8。調(diào)幅結(jié)果表14。表14梁端彎矩的調(diào)幅AD跨DE跨EF跨調(diào)幅前調(diào)幅后調(diào)幅前調(diào)幅后恒載梁左梁右梁左梁右梁左梁右梁左梁右四層131.61177.7910

24、5.29142.2371.4343.0357.1434.42略三層182.04208.09145.63166.4748.2738.2738.6230.62二層183.08206.31146.46165.0549.629.639.6823.68一層164.34185.69131.47148.5517.417.413.9213.92活載四層35.3750.628.340.4822.5120.5118.0016.41三層50.2853.7640.2243.0017.1117.1113.6913.69二層52.5653.7642.0543.0017.1117.1113.6913.69一層45.8053

25、.2436.6442.6017.0217.0213.6213.62242梁端剪力和軸力計(jì)算梁端剪力VVqVmVqqi2Vq：梁上均布荷載引起的剪力Vm :梁端彎矩引起的剪力 Vm柱軸力N V PV:梁端剪力P:柱頂豎向集中荷載具體計(jì)算結(jié)果見表15,16,17,18,19,20表15恒載作用下AD梁端剪力計(jì)算層號q kN /ml mql /2kNM /lkNqlMva q2lkNqlMvb耳B 2lkN434.468.4144.736.37138.36151.11336.078.4151.493.10148.39154.59236.078.4151.492.77148.72154.26136.0

26、78.4151.492.54148.95154.03表16恒載作用下DE梁端剪力計(jì)算層號q kN /ml mql/2kNM /lkNvqlMVB2lkNVc qlM2lkN418.892. 725.50025.5025.50320.292. 727.39027.3927.39220.292. 727.39027.3927.39120.292. 727.39027.3927.39表17 活載作用下AD梁端剪力計(jì)算層號q kN/ml mql /2 kNM /lkNqlMVA耳2lkNqlMVB 1 lkN410.058.442.211.8140.444.02310.058.442.210.4142

27、.6241.8210.058.442.210.1442.0742.35110.058.442.210.8941.3243.1表18 活載作用下DE梁端剪力計(jì)算層號q kN /ml mql/2kNM /lkNVqlMVB2 lkN5M2lkN45.42. 77.2907.297.2936.752. 79.1109.119.1126.752. 79.1109.119.1116.752. 79.1109.119.11表19恒載作用下的剪力和軸力層次總剪力柱軸力AD跨DE跨A柱D柱VaVbVbVcN頂N底N頂N底4138.36151.1125.50235.75259.98272.71296.943148.39154.5927.39493.18517.40608.12632.352148.72154.2627.39804.93829.16943.20967.431148.95154.0327.391062.621096.571278.051311.70表20活載作用下的剪力和軸力層次總剪力柱軸力AD跨DE跨A柱D柱VaVbVbVc