混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

-精品--精品-混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)――多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：班 級(jí)： 11土木（2）班學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)： Xf設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014.5.7-6.5浙江理工大學(xué)科技與藝術(shù)學(xué)院建筑系混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一、目的二、設(shè)計(jì)任務(wù)1.工程概況3.6m基礎(chǔ)頂面至室外地面距離0.5m?？蚣芷矫嬷W(wǎng)布置見圖1所示，選擇典型一榀框架進(jìn)行計(jì)算?？蚣芰?、柱、屋面板、樓面板全部現(xiàn)澆。2.設(shè)計(jì)資料氣壓條件基本雪壓0.3kN/m2，基本風(fēng)壓0.4kN/m2，地面粗糙度類別為B類。不上人屋面，屋面活荷載0.5kN/m2?？拐鹪O(shè)防：不考慮抗震設(shè)防。主要建筑做法:構(gòu)件尺寸：梁：250X550；柱：600X600屋面做法：20mm厚板底抹灰，鋼筋混凝土板厚90mm，120mm水泥膨脹珍珠巖保溫層找坡，20mm厚水泥砂漿找平層，4mm厚SBS卷材防水層。樓面做法：20mm厚板底抹灰，鋼筋混凝土板厚90mm，30mm厚水磨石面層。梁柱表面采用20mm厚抹灰。荷載取值：鋼筋砼容重25kN／m315kN／m3砂漿容重20kN／m3，石灰砂漿容重17kN／m3，SBS卷材防水層0.30kN/m2，水0.65kN/m2。恒載分項(xiàng)系數(shù)為1.2，活荷載3.5kN/m3，分項(xiàng)系數(shù)1.4。材料：混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。受力鋼筋采用三級(jí)鋼。根據(jù)地質(zhì)資料，確定基礎(chǔ)頂離外地面為500mm，由此求得底層層高為4.55m。I=2I（I為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩。0 0AB、CD跨梁：

i2E 0.250.553/5.41.28103

(m3)1c 12 c11BC跨梁：i2Ec

0.250.553/2.42.9103E12 c

(m3)上部結(jié)構(gòu)各層柱：iEc

10.60.63/3.63103E12

(m3)底層柱：iEc

10.60.63/4.552.37103E12

(m3)三、荷載計(jì)算1

結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖圖中數(shù)字為線剛度，單位：X103Em3C屋面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值：20mm厚板底抹灰： 0.02170.34kN/m290mm厚的鋼筋混凝土板： 0.09252.25kN/m2120mm水泥膨脹珍珠巖保溫層找坡： 0.12151.8kN/m220mm厚水泥砂漿找平層： 0.02200.4kN/m24mm厚SBS卷材防水層： 0.3kN/m2-精品--精品--精品-屋面恒荷載： 5.09kN/m2框架梁自重： 0.250.55-0.0252.87kN/m梁側(cè)粉刷： 20.55-0.090.02170.313kN/m3.19kN/m因此，作用在屋頂框架梁上的線荷載為：g g g 3.19kN/m3AB1 3CD1 3BC1g g 5.093.618.324kN/m3AB2 3CD2g 5.092.412.216kN/m3BC2樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值20mm厚板底抹灰： 0.02170.34kN/m290mm 厚 的 鋼 筋 混 凝 土 板 ：0.09252.25kN/m230mm厚水磨石面層： 0.65kN/m2樓面恒荷載： 3.24kN/m2框架梁自重及梁側(cè)粉刷： 3.19kN/m因此，作用在中間層框架梁上的線荷載為：gAB1gBC1gCD13.19kN/mgAB2gCD23.243.611.664kN/mgBC23.242.47.776kN/m屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值邊柱連系梁自重： 0.25（0.55-0.097.22520.7粉刷： 0.020.55-0.097.22172.252kN邊柱連系梁傳來屋面自重： 1.81.85.09/216.491kN20.25(0.550.09)5.42517.594kN邊柱次梁自重： 4粉刷： 0.020.55-0.095.42171.652kN頂層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載： G G 48.962kN3A 3D中柱連系梁自重： 20.7kN粉刷： 2.525kN中柱連系梁傳來屋面自重：

120.53.63.6/25.0916.491kN頂層中節(jié)點(diǎn)集中荷載： G G 50.433kN3B 3C樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值邊柱連系梁自重： 0.3(0.60.1)7.22527kN粉刷： 0.020.6-0.17.22172.448kN邊柱連系梁傳來樓面自重： 2.71.83.2415.746kN框架柱自重： 0.60.6253.632.4kN粉刷： 0.020.643.6172.94kN頂層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載： G G 74.311kN3A 3D中柱連系梁自重： 20.7kN粉刷： 2.525kN1中柱連系梁傳來屋面自重：2

3.62.41.23.249.331kN123.61.83.2410.498kN框架柱自重： 32.4kN粉刷： 2.94kN頂層中節(jié)點(diǎn)集中荷載： G G 78.394kNB C恒荷載作用下的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖恒荷載作用下的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖2、活荷載計(jì)算（1）屋面活荷載計(jì)算-精品--精品--精品-活荷載作用在頂層屋面上的線荷載為：p3AB

p3CD

0.53.61.8kN/mp3BC

0.52.41.2kN/mP P 1(2.72.71.8)1.813.61.80.526.48kN3A 3D 2

2 P P3B

6.481(3.61.23.6)1.20.5210.08kN2（2）樓面活荷載計(jì)算活荷載作用在樓面上的線荷載為：p pAB

3.53.612.6kN/mp 3.52.48.4kN/mBCPPA DPP

6.483.5245.36kN10.083.5275.56kNB C5）活荷載作用下的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖P3Ap3AB

P P3C3B3Cp3BC

P3Dp3CDg3BC1P PP C DBP pAB pBC pCDAA B C D3、風(fēng)荷載計(jì)算

活荷載作用下的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式： z

s

z 0H11.9m30m，可取z1.0；對(duì)于矩形平面sz可按1所示。表中z面積，計(jì)算結(jié)果如圖所示。層次zsz(m)z0(kN/m2)A(m2)P(kN)w31.01.311.41.03920.4512.967.58221.01.37.810.4525.9215.16311.01.34.210.4528.0816.427風(fēng)荷載計(jì)算表1四、內(nèi)力計(jì)算1、恒荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算恒載（豎向荷載）作用下的內(nèi)力計(jì)算采用分層法。計(jì)算中柱的線剛度取框架柱實(shí)際線剛度的0.9倍。梁上分布荷載由矩形和梯形兩部分組成，在求固端彎矩時(shí)可直接根據(jù)圖示荷載計(jì)算，也根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形分布荷載，化為等效均布荷載。把梯形荷載轉(zhuǎn)化作等效均布荷載 0.53.611 5.4 3（1）頂層g' 3邊

3

(11

3)g1

3AB24.09(120.333219.76kN/m

0.3333)19.224g' 3中

3BC1

58

3BC2

4.09512.816/8結(jié)構(gòu)內(nèi)力可用彎矩分配法計(jì)算并可利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性去二分之一結(jié)構(gòu)計(jì)算。-精品--精品--精品-各桿的固端彎矩為：1 1M3AB

g' l212 3

19.765.4248.02kNm121 1M3BC

g' l23 3中中

12.11.22m31 1M g' l2 12.11.222.9kNm3CB 6 3中中 6（單位：kN?）0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B-48.0248.02-5.81-2.9023.4324.54→12.27-4.22←-8.44-8.06-37.97→34.4352.062.16→1.08-0.16-0.16-0.75→0.7525.48-25.5452.77-8.22-44.5335.82頂層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果頂層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果中間層g' g邊

(123)g1 1 AB24.09(120.33320.3333)12.564/m5 5g' 中

BC1

8

BC

4.0988.3769.325kN/m結(jié)構(gòu)內(nèi)力可用彎矩分配法計(jì)算并可利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性去二分之一結(jié)構(gòu)計(jì)算。各桿的固端彎矩為：1 1M g' l2AB 12 邊邊

1214.335.4234.82kNm1 1M g' l2BC 3

39.3251.224.476kNm1 1M g' l2CB 6 中中

69.3251.222.238kNm（單位：kN?）0.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-5A-BB-AB-2B-6B-CC-B-34.8234.82-4.476-2.23811.4211.4211.98→5.99-2.46←-4.91-4.69-4.69-22.05→22.050.810.810.85→0.43-0.06-0.06-0.060.26→0.2612.2312.23-25.4536.27-4.75-4.75-26.78620.072中間層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果中間層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果底層（單位：kN?）0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-5A-BB-AB-2B-3B-CC-B-34.8234.82-4.476-2.23810.212.0112.60→6.30-2.53←-5.06-4.10-4.80-22.68→22.680.740.870.92→0.46-0.06-0.05-0.060.28→0.2810.9412.88-23.8336.46-4.15-4.86-27.43620.722底層層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果底層層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果二次分配不平衡彎矩：標(biāo)準(zhǔn)層傳給頂層的彎矩分配：0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B4.08-1.58-1.99-2.08→-1.04-0.21←0.410.391.83→-1.830.100.11→-0.060.0090.0080.04→-0.042.19-1.991-0.681-1.1821.87-1.87底層、頂層傳給標(biāo)準(zhǔn)層的彎矩分配：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→-2.20.445←0.890.850.853.98→-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.標(biāo)準(zhǔn)層傳給底層的彎矩分配：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→-0.7390.16←0.320.260.3041.44→-1.44-0.05-0.06-0.06-1.2453.612-1.377-0.4190.26-1.2761.44-1.44跨中彎矩計(jì)算：M3ABM3BCM2ABM2BC

1 22.6752.089 19.765.42- 32.146kNm8 21 12.12.42-42.6633.948kNm81 29.55834.98 14.335.42- 19.962kNm8 21 9.3252.42-22.75616.042kNm81 25.20736.041M 1AB

814.335.42- 2

21.609kNm1M1BC89.3252.42-25.99619.282kNmAAB框架在恒荷載下的彎矩圖CD剪力計(jì)算：V3BA

127.6752.089219.765.42 5.4

48.83kNV3AB

19.765.448.8357.874kN1212.12.42V3BC

V3CB

2.4

14.52kNV2BA

129.55834.983214.335.42 5.4

37.69kNV2AB

14.335.437.6939.692kN129.3252.42V2BC

V 2CB

2.41

11.19kNV1BA

25.20736.04214.335.42 5.4

36.68kNV 14.335.436.6840.702kN1ABV1BC

V1CB

129.3252.42 2.4

11.19kN軸力計(jì)算：NA3109.67457.874167.548kNNB3153.05348.8314.52216.403kNNA2167.548115.63939.692322.879kNNB2216.403126.82937.6911.19392.112kNNA1322.879115.63940.702479.22kNNB1399.112126.82936.6811.19567.521kNAAB CD彎矩調(diào)幅：

框架在恒荷載下的梁剪力，柱軸力圖ABABC2、活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算把梯形荷載轉(zhuǎn)化作等效均布荷載。頂層p' 23)p3邊 1 1 3AB20.3332/m

0.3333)1.8p' 3中

5p8 3BC

51.20.75kN/8各桿的固端彎矩1 1M3AB

p' l212 3

1.4675.423.564kNm121 1M3BC

p' l23 3中中

0.751.220.36kNm31 1M3CB

p' l26 3中中

0.751.220.18kNm6（單位：k?）0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-2B-CC-B-3.5643.564-0.36-0.181.741.82→0.91-0.32←-0.64-0.61-2.87→2.870.1560.1631.896-1.9013.834-0.61-3.232.69 中間層p'邊

(11

3)p1 AB(120.333210.27kN/m8585.52果

0.3333)12.6p' p 中 8 BC各桿的固端彎矩1 1M AB 12

p' l2邊邊

10.275.4224.96kNm121 1M BC 3

p' l2中中

5.251.222.52kNm31 1M CB 6

p' l2中中

5.251.221.26kNm6（單位：kN?）20.3280.3280.3440.1350.1290.1290.607A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B-24.9624.96-2.52-1.268.198.198.59→4.295-1.805←-3.61-3.45-3.45-16.23→16.230.590.590.62→0.31-0.04-0.04-0.04-0.19→0.198.788.78-17.55525.915-3.49-3.49-18.9415.16中間層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果中間層分層法彎矩計(jì)算結(jié)果底層（單位：kN?）0.2930.3450.3620.1380.1120.1310.619A-1A-2A-BB-AB-2B-3B-CC-B-24.9624.96-2.52-1.267.318.619.04→4.52-1.86←-3.72-3.02-3.53-16.69→16.690.540.640.67→0.335-0.05-0.04-0.04-0.21→0.217.859.25-17.1126.045-3.06-3.57-19.4215.64二次分配不平衡彎矩：標(biāo)準(zhǔn)層傳給頂層的彎矩分配：0.4880.5110.1550.1480.697A-1A-BB-AB-3B-CC-B2.93-1.16-1.43-1.5→-0.750.15 果0.281.33→-1.33-0.07-0.081.43-1.43-0.45-0.881.33-1.33底層、頂層傳給標(biāo)準(zhǔn)層的彎矩分配：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→-0.640.135←0.270.260.261.23→-1.23-0.04-0.04-0.05→1.82-0.628-1.195-0.37-0.930.0571.23-1.13標(biāo)準(zhǔn)層傳給底層的彎矩分配：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→-0.5030.115←0.230.190.221.03→-1.03-0.03-0.04-0.04-0.891.88-0.985-0.7330.19-0.941.03-1.03跨中彎矩計(jì)算：M3ABM3BCM2ABM2BC

1 3.3263.384 1.4675.42- 1.99kNm8 21 0.752.42-1.91.36kNm81 18.7525.54 10.275.42- 15.29kNm8 21 5.252.42-17.7113.93kNm81 18.09525.312M1ABM1BC

10.275.42- 15.73kNm8 21 5.252.42-18.39m8 AABCD框架在活荷載下的彎矩圖框架在活荷載下的彎矩圖剪力計(jì)算：V3BA

13.3263.38421.4675.42 5.4

3.95kNV3AB

1.4675.43.953.97kN120.752.42V3BC

V 3CB

2.41

0.9kNV2BA

18.7525.545210.275.42 5.4

26.47kNV2AB

10.275.426.4728.988kNV2BC

V2CB

125.252.42 2.41

6.3kNV1BA

18.09525.312210.275.42 5.4

26.39kNV 10.275.426.3929.068kN1ABV2BC

V2CB

125.252.42 2.4

6.3kN軸力計(jì)算：NA36.483.9710.45kNNB310.083.950.914.93kNNA245.3628.98810.4584.798kNNB270.5626.476.314.93118.26kNNA145.3629.06887.798159.226kNNB170.5626.396.3118.26221.51kNA B C D框架在活荷載下的梁剪力，柱軸力圖彎矩調(diào)幅：-精品-3、風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算P3=7.582P2=15.163VP2=22.745VP1=39.172

K=0.94αc=0.32V=1.30K=0.94αc=0.32V=3.91K=1.23αc=0.54V=8.2

K=3.07αc=0.61V=2.49y0=0.35M上y0=0.35M上=3.042M下=1.638y0=0.45M上下=4.03y0=0.45M上下=6.33y0=0.5M上=13.428M下=13.428y0=0.59M上=15.8M下=22.73y0=0.55M上=24.09M下=29.44ABK=4.01αc=0.75V=11.39風(fēng)荷載作用下剪力在各柱間分配風(fēng)荷載作用下各柱反彎點(diǎn)及柱墻彎矩A 風(fēng)荷載作用下剪力在各柱間分配風(fēng)荷載作用下各柱反彎點(diǎn)及柱墻彎矩BBCD風(fēng)荷載作用下的框架彎矩圖-精品-圖 N圖B C五、內(nèi)力組合

風(fēng)荷載作用下框架剪力軸力圖根據(jù)上述內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，即可進(jìn)行框架各梁柱各控制截面上的內(nèi)力組合，其中梁的控制截面為梁端柱邊及跨中，由于對(duì)稱性，每層梁有5個(gè)控制截面。柱分為邊柱和中柱，每根柱有2個(gè)控制截面。內(nèi)力組合使用的控制截面標(biāo)于下圖。梁和柱內(nèi)力組合表：-精品--精品--精品-柱內(nèi)力組合表樓 截 ①恒柱層 面 載

②活荷載

③風(fēng)荷載

④恒載1.2活

恒載1.20.9（活載1.4風(fēng)載1.4）載1.4

Nmax,，M

Nmin，M

MmaxN,VM626.67M626.673.3263.02436.3278M516.3848.1521.63830.258436.81340.00840.008N167.58410.450.84214.6858245.303243.088243.088V——1.3———1.479M6-9.402-1.494.93-13.2194-28.403-13.764-28.403M5-6.63-3.4334.03-12.4189-23.745-14.640-23.745N216.40314.931.69279.0926330.131319.469330.131V——2.49———-3.297M412.81410.67.7429.156826.35143.92543.926M315.49211.36.3333.280435.92349.90249.902N322.87984.7983.55497.6922587.715578.874570.062V——3.91———4.438M4-5.51-4.4213.428-12.358-38.5210.653-38.521M3-6.136-4.5125.974-13.2262-36.806-4.754-36.806N392.12118.267.34624.282782.054736.941782.054V——7.46———-9.892M29.6956.9615.820.68210.79942.35942.359M15.473.92522.7311.6665-15.98146.66646.666N479.22159.269.805782.102917.195890.518890.518V——8.2———-10.022M2-3.89-2.8722.73-8.399-44.07517.922-44.075M1-2.075-1.5329.44-4.479-44.99830.776-44.998頂層BA中間層BA底層BN V —

221.51—

15.411.39

968.9882—

1249.527—

1136.288—

1136.288-14.656六、側(cè)移驗(yàn)算u 7.582 2.070mm3 0.56721.26423u 33 h3

2.073.6103

0.575103

1550

，可以。u 22.745 2 0.56721.2642u22 h2

6.2113.6103

1.725103

1550

，可以。u 39.175 14.542mm1 0.54720.82u 1

39.175

3.094103

1 ，底層框架層間位移角

過大，超過限1 h 4.7103 550 11制。七、梁的截面設(shè)計(jì)由混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C30，受力鋼筋采用 HRB335 查表，f 14.3N/mm;f 1.43N/mm;f 300N/mm，截面尺寸為300mm550mm，c t ymin

0.45 f

0.451.430.2145%0.2%。b300

'7200/32400mm，保護(hù)層yv25mm頂層：截面： M

33.28106

0.028s 1

bh21120.028

114.3300525212s12s

1

0.028bh

0.0280.02830052514.3A 1 fy

c300

5.88mm2取2B16，As截面：

402402mm2。 300525

0.253%

min

h0.231% 滿足h0 M

53.16106

0.045s 1

bh21120.045

114.3300525212s12s

1

0.046bhf 0.0450.0463