钢筋混凝土框架课程设计计算书

一、设计资料1、建设地点:上海2、工程名称:某工业厂房3、基本风压:0.55kN/m24、地面粗糙类型:C类5、厂房为3层，层高4m，楼盖建筑平面布置图如下：一、结构选型1、结构体系选型；采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。2、屋面结构：采用现浇钢筋混凝土屋盖，屋面板100mm。3、楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土楼盖，板厚100mm。4、柱截面尺寸均采用600*600m。5、主梁沿横向布置，跨度6m，截面高度h=6000/15--6000/10=400--600mm，取h=600mm，截面宽度b=250mm。6、次梁沿横向布置，跨度8m，截面高度h=8000/18--8000/12=444--667mm，取h=500mm，截面宽度b=250mm。7、柱梁每两跨内布置两根次梁，板的跨度6/3=2m，l02/l01=8/2=4，因此按单向板设计。8、选用C35混凝土，钢筋均选用HRB400级钢筋。9、荷载：楼面活荷载标准值q=6.OKN/m2。10、室内外高差0.450m，基础顶面到一层地面距离0.600m。11、结构选型后平面图和剖面图如下：三、框架计算简图及梁柱线刚度3.1、计算简图：取○3轴上的一榀框架计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，为4.6m。由此可绘出框架的计算简图如下图所示；3.2、框架梁柱的线刚度计算AB、BC跨梁（对于梁，取I=2.0*I0）：i=2*Ec*1/12*0.25*﹙0.6﹚³/6=15.00*10-4Ec（m³）上部各层柱：i=Ec*1/12*﹙0.6﹚4/4=27.00*10-4Ec（m³）底层柱i=Ec*1/12*﹙0.6﹚4/4.6=23.48*10-4Ec（m³）四、荷载计算4.1、恒载计算（1）、屋（楼）面框架梁线荷载标准值：AB、BC跨梁自重：0.25*0.6*25=3.75kN/m梁侧粉刷：2*（0.6-0.1）*0.02*17=0.34kN/m因此，作用在各层框架梁上的线荷载为：gAB=gAC=3.75+0.34=4.09kN/m（2）、屋（楼）面框架梁集中荷载标准值：30mm厚水泥砂浆面层：0.03*2*8*20=9.60kN100mm厚现浇钢筋混凝土楼板：0.1*2*8*25=40.00kN20mm厚板底混合砂浆抹面：0.02*2*8*16=5.12kN屋（楼）面自重：54.72kN次梁自重：0.25*0.5*8*25=25.00kN次梁粉刷：2*（0.5-0.1）*0.02*8*17=2.18kN各层AB、CD跨梁中集中荷载：G=54.72+25+2.18=81.90kN（3）、屋面框架节点集中荷载标准值：次梁自重及粉刷：25+2.18=27.18kN1m高女儿墙自重:1*8*0.24*19=36.48kN女儿墙粉刷：1*0.02*8*2*17=5.44kN次梁传来屋面自重：54.72kN顶层边节点集中荷载：G3A=G3C=27.18+36.48+5.44+54.72=123.82kN顶层中节点集中荷载：G3B=27.18+54.72*2=136.62kN（4）、楼面框架节点集中荷载标准值：次梁自重及粉刷：25+2.18=27.18kN窗自重：2.7*1.8*0.45*2=4.37kN窗下墙体自重：0.24*0.9*（8-0.6）*19=30.37kN粉刷：2*0.02*0.9*（8-0.6）*17=4.53kN窗边墙体自重：（8-0.6-2.7*2）*1.8*0.24*19=16.42kN粉刷：（8-0.6-2.7*2）*1.8*0.02*17=1.22kN框架柱自重：0.6*0.6*4*25=36kN粉刷：1.5*0.02*4*17=2.04kN梁传来楼面自重：54.72kN中间层边节点集中荷载：GA=GC=27.18+4.37+30.37+4.53+16.42+1.22+36+2.04+54.72=176.85kN顶层中节点集中荷载：GB=27.18+36+2.04+54.72*2=174.66kN（5）恒载作用下的机构计算简图：4.2、活载计算p3AB=p3BC=1.5*6=9.00kNP3A=P3C=1/2*（8+8-6）*(6/2)*1.5=22.50kNP3B=22.5*2=45.00kNpAB=pBC=6*6=36.00kNPA=PC=1/4*8*6*6=72.00kNPB=72.00*2=144.00kN楼面活荷载作用下的机构计算简图：4.3、风荷载计算风压标准值计算公式为：ω=βz*μs*μz*ω0因为结构高度H=12.6m30m，可取βz=1.0；对于矩形平面μs=1.3；μz可通过查《建筑结构荷载规范》求得。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表所示：层次βzμszμzω0（kNA（m2）Pw（kN/m2））31.01.312.60.650.5527.212.6421.01.38.60.650.553214.8711.01.34.60.650.5534.415.99五、内力计算5.1、恒载作用下的内力计算采用分层法计算恒载（即竖直荷载）下框架的内力因为各层梁上线荷载和集中荷载相同，所以各层各杆固端弯矩为：MAB=MBC=81.90*2*42/62+81.90*22*4/62+4.09*62/12=121.47kN·m弯矩分配法计算过程如下（除底层以外其他各层柱的线刚度取实际数据的0.9倍）：（1）、顶层（2）、中间层（3）、底层各层弯矩图如下所示：0.6180.3820.2760.4480.2760.3820.618A3ABBAB3BCCBC30-121.47121.470-121.47121.4700.50.575.0746.4023.20-23.20-46.40-75.0700075.07-75.07144.670-144.6775.07-75.070.3820.3820.2360.1910.3090.3090.1910.2360.3820.382A3A2ABBAB3B2BCCBC2C300-121.47121.4700-121.47121.47000.50.546.4046.4028.6714.33-14.33-28.67-46.40-46.40000046.4046.40-92.80135.800.000-135.8092.80-46.40-46.40150.3670.4070.2260.1910.3090.3090.1910.2260.4070.367A2A1ABBAB2B1BCCBC1C200-121.47121.4700-121.47121.47000.50.544.5849.4427.4513.73-13.73-27.45-49.44-44.58000044.5849.44-94.02135.2000-135.2094.02-49.44-44.58将各层弯矩图叠加，并进行二次弯矩分配后，可得整个结构的弯矩图如下所示：进而可求得轴力图和剪力图如下所示：5.2、活载作用下的内力计算活载作用下的内力计算也采用分层法，考虑到活荷载分布的最不利组合，各层楼面活荷载布置可能有满布和半布两种情况，如下所示：（1）、满布（2）、半布5.3、风荷载作用下的内力计算根据风荷载作用下的结构计算简图，内力计算可以采用D值法,计算过程如下图所示（其中，查附表10-3、10-4可得y1=y2=y3=0，即y=y0，由于风荷载分布接近于均布荷载，故y0有附表10-1差得）：A轴B轴C轴y00.3000.3560.300M上12.4918.6212.49M下5.3510.305.35y00.4500.4500.450M上9.8115.919.81M下8.0313.018.03y00.6800.5860.680M上8.4213.678.42M下17.8919.3517.89三层二层一层A轴B轴C轴P3K0.561.110.5612.64αc0.220.360.22V3D4.467.234.4612.64V3.495.663.49P2K0.561.110.5614.87αc0.220.360.22V2D4.467.234.4627.51V7.6012.327.60P1K0.641.280.6415.99αc0.430.540.43V1D5.727.185.7243.50V13.3616.7713.36三层二层一层由此可得风荷载作用下的弯矩图、轴力图和剪力图：5.4、风荷载作用下考虑P-Δ效应时的框架内力的调整风荷载作用下考虑P-Δ效应时框架内力的调整系数按下表计算（其中梁的线刚度折减系数取0.4，柱的线刚度折减系数取0.6）：考虑P-Δ效应框架结构刚度折减计算考虑P-Δ效应框架梁柱内力增大系数计算恒载活载328.313760.94144.001094.571.0121.012228.3131665.98648.002815.661.0331.023131.5712571.021152.004536.741.0481.041柱的ηs梁的ηs层次柱轴力标准值（kN）层次柱号αcDjk28.31331.5710.1560.2700.1760.2991.8973.2851.8543.155i2=6.00ic=14.080.3700.7410.4260.852ic=16.20i2=6.00ic=14.08i1=6.00折减后线刚度i2=i4=6.00ic=16.20i1=i3=6.00i2=i4=6.00A、C柱B柱A、C柱B柱2-3层底层K从而可得调整后风荷载作用下的弯矩图如下：六、内力组合根据上街内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合。梁的控制界面为梁端柱边及跨中。由于对称性，每层有三个控制截面，如下图中梁上的1、2、3号截面：柱则分为边柱和中柱，每根柱每层有两个控制截面，如柱上的1、2、3、4、5、6号截面。因活载作用下内力计算采用分层法，故当柱上下两层的梁上受到活载作用时，将对该柱产生内力。计算过程如下所示：（1）、梁内力组合MVMVMVMV1-82.8194.17-10.4327.00-12.2413.08-1.81-0.58288.81---11.74---13.49----3.56---3-140.80-94.17-20.10-27.00-14.79-13.92-5.31-0.581-102.4594.17-51.57108.00-57.2053.275.63-3.25284.15---44.48---48.61----4.13---3-130.48-94.17-75.47-108.00-61.58-54.73-13.89-3.251-97.5194.17-52.25108.00-57.9353.445.68-3.26285.13---44.31---48.40----4.09---3-133.45-94.17-75.13-108.00-61.28-54.56-13.85-3.26MVMmaxMminVmaxMmaxMminVmax1±12.64±3.63----116.51131.32----130.72134.062±1.61---125.46------125.60------3±9.42±3.63----197.10-150.80----206.16-151.601±15.66±4.21----203.02187.58----214.74185.432±1.06---169.03------163.56------3±13.54±4.21----262.23-264.20----268.73-266.141±17.24±4.97----198.11187.82----211.73186.602±1.63---169.92------165.19------3±13.98±4.97----265.32-264.20----272.42-266.70⑦风载内力组合恒载*1.2+活载*1.4恒载*1.2+0.