五层结构设计混凝土框架结构计算书(6)

土木工程专业毕业设计第1页共55页1绪论根据设计材料提供的建筑场地的工程地质条件、气象条件以及基本设计资料，确定计算方案。建筑物的设计过程包括建筑设计和结构设计两部分。1.1结构设计部分分别从结构体系、结构总体布置、屋盖的结构方案、基础方案的选择及结构计算等多方面进行了论述。构件布置：按建筑方案中的平、立、剖面进行设计，确定各构件的截面及布置，绘出结构计算简图并初选梁、柱截面。荷载统计：在选截面的基础上，按从到下的顺序进行，在荷载的取值按各房间的使用功能及位置查找荷载规范，完成恒载及活载的统计，并求出重力荷载代表值。横向框架内力分析：分析了横向框架在竖向荷载作用下的内力。用弯矩二次分配法计算梁端、柱端弯矩、剪力。内力组合：对恒载、活载作用下横向框架的内力进行组合，找出最不利的内力组合，作为对框架梁、柱进行截面设计，和截面配筋计算的依据。板的设计：用弹性理论对板进行设计，求出板的配筋。1.2计算机应用使用了AutoCAD、Excel表格制作和Word进行了排版设计。在设计过程中我严格按照现行结构设计规范和现行施工组织设计规范进行设计，并取一榀框架进行内力配筋计算，绘制建筑施工图和结构施工图，在设计的过程中我们还参考了有关房建、混凝土结构、抗震等教材。土木工程专业毕业设计第2页共55页2工程概况1工程名称：某学生宿舍楼2拟建地点：见总平面图。3建设规模：建筑层数为4层。4建筑面积：约26002m5结构形式：钢筋混凝土框架结构2.1设计原始资料（一）气象条件（1）气温：北方寒冷地区。（2）主导风向为北风，基本风压W0=0.75KN/m2。（3）年降雨量：7至8月份为雨季，施工中应采用防范技术措施。（二）地质条件（1）场地描述：建筑场地地段情况见总平面图图所示，场地地势平坦。（2）地质条件：根据勘察报告，建筑场地土类别为Ⅱ类，其它略。（三）材料供应（1）三材品种齐全，可生产C50以下混凝土。（2）墙体材料：承重墙可供应页岩砖，填充墙用190规格混凝土小型空心砌块、加气混凝土砌块或粉煤灰小型空心砌块。（四）施工条件（1）合同工期：9个月（2）水、电、路已通至现场（五）基本资料本建筑为某学生宿舍楼，共4层，室内地面标高：0.000，室外标高：0.450m，采用现浇钢筋混凝土框架结构，地上建筑混凝土强度等级为30C，梁、板、柱受力钢筋采用400HRB级，箍筋采用335HRB级。（六）建筑做法1）屋面做法土木工程专业毕业设计第3页共55页防水层：两道3厚SBS防水层找平层：15厚水泥砂浆找平层找坡层：水泥珍珠岩2%找坡，最薄处30；结构层：120厚现浇钢筋混凝土板；保温层：100厚的棉板保温层2）标准层楼面面层：10厚地砖，素水泥砂浆填缝；结合层：4厚水泥胶结合层；找平层：20厚1：3水泥砂浆找平层，素水泥砂浆一道；结构层：100厚现浇钢筋混凝土板；3）卫生间楼地面做法面层：10厚防滑陶瓷地面砖，稀水泥浆填缝；结合层：1:2干硬性水泥砂浆结合层最薄处20厚，从门口向地漏找坡1%；素水泥砂浆一道；防水层：高分子聚合物水泥复合防水涂料１厚，四周沿墙刷起250高；结构层：120厚现浇钢筋混凝土板；找平层：20厚1:3水泥砂浆找平层，素水泥一道工具体情况实测后予以适当调整，用料必须满足各种强度要求。土木工程专业毕业设计第4页共55页3结构设计3.1采用现浇钢筋混凝土框架结构（横向承重）体系下面以计算第6榀为例计算：3.1.1结构布置及结构计算简图的确定：结构平面布置如图(3.1)所示图3.1结构平面布置图各梁柱截面尺寸确定如下：边跨（AB、CD跨）梁：取400hmm，200bmm。中跨（BC跨）梁：取400hmm，200bmm。边柱连系梁（A轴、D轴）：取bh=200mm×400mm。中柱（B轴、C轴）连系梁：取bh=200mm×400mm。柱截面均为bh=400mm×400mm。现浇楼板厚120mm。各梁柱构件的线刚度经计算见图3.2其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=20I（0I为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩）。AB、CD跨梁：3120.20.4/5.412ciE=433.9510()cEm土木工程专业毕业设计第5页共55页BC跨梁：343108.84.24.02.01212mEEicc上部各层柱：3431046.63.34.04.0121mEEiCc底层柱：3431068.455.44.04.0121mEic4310cEm图3.2注：图中数字为线刚度，单位：3.2荷载统计3.2.1恒荷载计算①屋面框架梁线荷载标准值：15厚1:2水泥砂浆找平20.015200.3/KNm水泥珍珠岩2%找坡20.05150.75/KNm100厚钢筋混凝土楼板20.12253.00/KNm屋面恒荷载23.98/KNm边跨（AB,CD跨）框架梁自重梁侧粉刷0.20.4252/2.204/2(0.40.1)0.02170.204/KNmKNmKNm土木工程专业毕业设计第6页共55页中跨（BC跨）框架梁自重梁侧粉刷0.20.4252/2.204/2(0.40.1)0.02170.204/KNmKNmKNm因此作用在顶层框架梁上的线荷载为：mKNggCDAB204.2141414BCg=2.204mKNmKNggCDAB13.133.398.3242455.94.298.324BCgmKN（注：下标4代表第四层及顶层框架梁）②楼面框架梁线荷载标准值20mm厚1:2水泥砂浆找平20.02200.4/KNm10mm厚地砖20.02200.4/KNm120mm厚钢筋混凝土面板20.12253.00/KNm15mm厚纸筋石灰抹灰20.015160.24/KNm楼面恒荷载23.67/KNm边跨梁及其粉刷23.4/KNm边跨填充墙自重墙面粉刷mKNmKNmKN5.89.11725.03.302.060.68.115.03.32.0中跨框架梁及梁侧粉刷2.204mKN因此作用在中间层框架梁上的线荷载为：g1AB=g1CD=2.204+8.5=10.704mKNg1BC=2.204/KNmg2AB=g2CD=111.123.367.3mKN土木工程专业毕业设计第7页共55页g2BC=80.84.267.3mKN③屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重6.6253.34.02.0KN粉刷63.0173.3212.04.02.0KN0.9m高女儿墙自重28.11192.03.39.0KN粉刷01.2173.3202.09.0KN连系梁传来屋面自重84.1098.33.3213.321KN顶层边节点集中荷载36.3144DAGGKN中柱连系梁自重6.6253.34.02.0KN粉刷63.0173.3212.04.002.0KN连系梁传来屋面自重28.1198.335.14.23.33.321KN82.1198.38.13.321——————————————————————————————————顶层中节点集中荷载33.3044DBGGKN④楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重6.6KN粉刷0.63KN钢窗自重2.11.80.451.7KN窗下墙体自重0.20.93.211.813.59KN粉刷20.020.93.2171.96KN窗边墙体自重0.21.4(3.31.8)11.86.94KN窗上墙体自重0.20.51.811.82.12KN框架柱自重2.13253.3044.0KN粉刷0.80.023.317=0.84KN连系梁传来楼面自重0.1067.33.3213.321KN土木工程专业毕业设计第8页共55页中间层边节点集中荷载63.57DAGGKN中柱连系梁自重6.6KN粉刷0.63KN内纵墙自重3.23.50.211.829.43KN扣除门洞重加上门重2.10.9(3.040.2)5.37KN框架柱自重13.2KN连系梁传来楼面自重4.23.33.32167.335.1=10.40KN213.31.84.12=12.24KN过梁自重0.81KN中间层边界点集中荷载KNGGCB94.67⑤恒荷载作用下的结构计算简图恒荷载作用下结构计算简图如下图3.3土木工程专业毕业设计第9页共55页图3.3恒荷载作用下结构计算简图3.2.2楼面活荷载计算楼面活荷载作用下的结构计算简图如图3.4所示图中各荷载值计算如下：顶层：65.13.35.044CDABPPKNKNPBC2.14.25.042144DAPP3.3213.30.5=1.36KNKNPPCB78.25.03.33.3415.035.14.23.33.32144标准层：土木工程专业毕业设计第10页共55页6.63.30.2CDABPPKN64.25.2BCPKNKNPPDA445.523.33.341KNPPCB32.135.24.23.33.35.121445.5图3.4楼面活荷载作用下结构计算简图3.3内力计算3.3.1恒荷载作用下的内力计算恒荷载（竖向荷载）作用下内力采用分层法。标准层：由图3取出中间任一层进行分析，结构计算简图如图(a)所示，图中除底层柱外其余柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。图3.5-(a)中梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载如图3.5(b)所示，等效均布荷载的计算公式如图所示。土木工程专业毕业设计第11页共55页图3.5分层法计算简图图3.6荷载等效图把梯形荷载化作等效均布荷载3.04.53.35.01'=g边231112(12)ABABgg=20.96mKN/KNgggBCBC704.78.885204.28521'中图示结构内力可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：2'121边边lgMAB=12120.9624.5=50.93mKN/31312'中中lgMBC7.722.1=3.70mKN/61612'中中lgMCB7.722.1=1.85mKN/土木工程专业毕业设计第12页共55页0.3160.3160.2780.2340.3240.3240.118A上A下ABBAB上B下BCCB-50.950.93-3.7-1.8516.1016.1018.730.59.365-6.620.5-13.24-18.34-18.34-6.67-16.672.092.091.8400.50.92-0.110.5-0.215-0.30-0.30-0.10-10.100.030.030.0218.2218.22-36.4447.76-18.64-18.6-0.774.92图3.7标准层弯矩分配法计算过程图3.8标准层恒荷载弯矩图顶层：由图中取出顶层进行分析，结构计算简图如图(a)所示，图中除底层柱外其余柱土木工程专业毕业设计第13页共55页的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。把梯形荷载化作等效均布荷载3.04.53.35.01'=g边2431211421ABABgg=13.32mKN/2414'85BCBCggg中=8.172mKN/图示结构内力可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：2'121边边lgMAB=12113.3224.5=32.36mKN/31312'中中lgMBC8.17222.1=