一榀框架计算(土木工程毕业设计手算全过程)

四川大学锦江学院毕业论文（设计）-1-一框架结构设计任务书1.1工程概况：本工程为成都万达购物广场----成仁店，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，建筑面积约为5750m2，宽27米，长为45米，建筑方案确定。建筑分类为乙类公共类建筑，二类场地，抗震等级三级。图1-1计算平面简图四川大学锦江学院毕业论文（设计）-2-1.2设计资料1）气象条件：基本风压3155KN/m22）抗震设防：设防烈度7度3）屋面做法：20厚水泥砂浆面层一层油毡隔离层40厚挤塑聚苯板保温层15厚高分子防水卷材20厚1:3水泥砂浆找平1:6水泥焦渣1%找坡层，最薄处30厚120厚现浇钢筋混凝土板粉底4）楼面做法：8~13厚铺地砖面层100厚钢筋砼楼板吊顶1.3设计内容1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图2)荷载计算3)框架纵横向侧移计算；4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析；5)内力组合及截面设计；6)节点验算。四川大学锦江学院毕业论文（设计）-3-二框架结构布置及结构计算简图确定2.1梁柱截面的确定通过查阅规范，知抗震等级为3级，允许轴压比为[μ]=0.85由经验知n=12~14kn/m2取n=13kn/m2拟定轴向压力设计值N=n•A=13kn/m2×81m2×5=5265KN拟定柱的混凝土等级为C30，fc=14.3N/mm2柱子尺寸拟定700mm×700mmμ=cfsNA=52650.0143700700=0.75[μ]=0.85满足初步确定截面尺寸如下：柱：b×h=700mm×700mm梁（BC跨、CE、EF跨）=L/12=9000/12=750mm取h=800mm，b=400mm纵梁=L/12=9000/15=600mm取h=600mm，b=300mm现浇板厚取h=120mm四川大学锦江学院毕业论文（设计）-4-2.2结构计算简图结构计算简图如下：图2-1结构计算简图图2-2平面计算简图四川大学锦江学院毕业论文（设计）-5-三荷载计算：3.1恒载标准值计算1）①屋面板恒荷载标准值20厚1:3水泥砂浆面层0.02×20=0.4KN/M2一层油毡隔离层0.05KN/M240厚挤塑苯板保温层0.04×0.5=0.02KN/M215厚高分子防水卷材0.04KN/M220厚1:3水泥砂浆找平0.02×20=0.4KN/M21:6水泥渣1%找坡层最薄处30厚（0.03+0.045）/2×14=0.525KN/M2120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3KN/M212厚板底抹灰0.012×20=0.24KN/M2合计4.675KN/M2屋面板传递给边柱的集中荷载：4.675×1.5×9=63KN中柱的集中荷载：4.675×3×9=126.23KN②屋顶次梁恒载标准值单向板传给次梁的荷载4.675×3=14.025KN/M次梁自重0.3×(0.6-0.12))×25=3.6KN/M次梁粉刷（0.6-0.12）×0.02×17×2=0.326KN/M合计18KN/M图3-1次梁计算单元及板传力图四川大学锦江学院毕业论文（设计）-6-③屋顶框架梁所受恒荷载标准值次梁传给框架梁恒荷载18×9=162KN④屋顶框架梁重量梁自重：0.4×﹙0.8-0.12﹚×25=6.8KN/M粉刷：﹙0.8-0.12﹚×0.02×17×2=0.46KN/M合计7.26KN/M2）①楼面板恒载标准值8~13厚铺地砖面层0.6KN/M220厚1:2水泥砂浆结合层0.02×20=0.4KN/M2120厚钢筋砼楼板0.12×25=3KN/M2石膏板吊顶0.2KN/M2合计4.2KN/M2楼面板传递给边柱的集中荷载：4.2×1.5×9=56.7KN中柱的集中荷载：4.2×3×9=113.4KN②2~5层纵向次梁恒载标准值计算简图见图3楼面单向板传给纵向次梁恒荷载4.2×3=12.6KN/M次梁自重0.3×（0.6-0.12）×25=3.6KN/M合计16.2KN/M③2~5层框架梁所受恒荷载标准值次梁传递给框架梁恒荷载16.2×9≈150KN③2~5层框架梁恒载标准值框架梁自重0.4×（0.8-0.12）×25=6.8KN/M3）四层建在所取一榀框架梁上的填充墙恒荷载标准值墙自重0.2×（3.3-0.8）×10.3≈5.2KN/M粉刷（3.3-0.8）×0.02×17×2=1.7KN/M合计取（因为有构造柱取大点）7.2KN/M四川大学锦江学院毕业论文（设计）-7-4）柱自重标准值1~3层柱自重：0.7×0.7×（4.2－0.12）×25＝49.98KN大理石贴面：0.5×4×0.7×4.2＝5.88KN合计55.86KN4~5层柱自重：0.7×0.7×（3.3-0.12）×25＝38.96KN大理石贴面：0.5×4×0.7×3.3＝4.62KN合计43.58KN5）外墙自重标准值5层外墙作用在边柱的集中荷载墙自重：0.2×（3.3-0.12）×10.3×（9-07）=54.37KN粉刷：2×0.02×（3.3-0.12）×17（9-0.7）=17.95KN合计72.32KN4层玻璃幕墙作用在边柱的集中荷载玻璃幕墙自重：1.5kn/m2×（9-0.7）×（3.3-0.12）=26.15KN2~3层外墙作用在边柱的集中荷载墙自重：0.2×（4.2-0.12）×10.3×（9-07）=69.76KN粉刷：2×0.02×（4.2-0.12）×17（9-0.7）=23.03KN合计92.79KN四川大学锦江学院毕业论文（设计）-8-3.2活荷载标准值计算1）①屋面板活荷载标准值（不上人）：0.5KN/M²②顶层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图2）0.5×3=1.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值1.5×9=13.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载：0.5×1.5×9=6.75KN中柱的集中荷载：0.5×3×9=13.5KN2）①5层楼面板活荷载标准值：5KN/M²②5层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）5×3=15KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值15×9=135KN④5层面板传递给边柱的集中荷载：5×1.5×9=67.5KN中柱的集中荷载：5×3×9=135KN四川大学锦江学院毕业论文（设计）-9-3）①4层楼面板活荷载标准值：2.5KN/M²②4层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）2.5×3=7.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值7.5×9=67.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载：2.5×1.5×9=33.75KN中柱的集中荷载：2.5×3×9=67.5KN4）①2~3层楼面板活荷载标准值：3.5KN/M²②2~3层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）3.5×3=10.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值10.5×9=94.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载：3.5×1.5×9=47.25KN中柱的集中荷载：3.5×3×9=94.5KN四川大学锦江学院毕业论文（设计）-10-四内力计算4.1恒荷载作用下的内力计算刚度计算梁线刚度：截面的惯性矩Ib0=312bh=340080012=17×109mm4考虑现浇楼板对框架梁截面惯性矩的影响，中框架梁取I中=2Ib0边框架取I边=1.5Ib0i边跨梁=91.517109000E=28×105Ei中跨梁=9217109000E=38×105E柱线刚度：截面的惯性矩IC=312bh=370070012=20×109mm4i4~5层柱=920103300E=60×105Ei1~3层柱=920104200E=48×105E取105E值作为基准值1，算得各杆件相对线刚度(见下图)四川大学锦江学院毕业论文（设计）-11-图4-1梁柱相对线刚度图四川大学锦江学院毕业论文（设计）-12-图4-2恒载作用下的计算简图由于分布荷载在梁汇总产生的内力远小于集中荷载，所以将梁的分布荷载近似等效为作用在次梁处的集中荷载，以便于计算。四川大学锦江学院毕业论文（设计）-13-图4-3恒载等效荷载作用下的计算简图因为框架对称，且恒荷载为正对称荷载，所以取半榀框架进行计算。由结构力学梁端弯矩公式得到：顶层结点弯矩：MAB=-MBA=-Pa(1-aL)=194.67×3×(1-39)=-389.34KN·M4层结点弯矩：MAB=-MBA=-Pa(1-aL)=213×3×(1-39)=-426KN·M标准层结点弯矩：MAB=-MBA=-Pa(1-aL)=180.6×3×(1-39)=-361.2KN·M四川大学锦江学院毕业论文（设计）-14-采用二次弯矩分配法（见下图）图4-4恒载弯矩分配图在竖向荷载作用下，梁端截面有较大的负弯矩，设计时应进行弯矩调幅，降低负弯矩，以减少配筋面积。对于现浇框架，支座弯矩调幅系数为0.85（在内力组合的表中进行梁端调幅计算）四川大学锦江学院毕业论文（设计）-15-图4-5恒载作用下的框架弯矩图（等效为集中荷载时）表4-1恒载作用下内力楼层荷载引起的弯矩弯矩引起的内力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨VAVBVBVCVCVDVAVBVBVCVCVD顶层194.67-194.67194.67-194.67194.67-194.67-16.52-16.520016.5216.525180.6-180.6180.6-180.6180.6-180.6-6.07-6.07006.076.074213-213213-213213-213-10.57-10.570010.5710.573180.6-180.6180.6-180.6180.6-180.6-9.18-9.18009.189.182180.6-180.6180.6-180.6180.6-180.6-11.07-11.070011.0711.07四川大学锦江学院毕业论文（设计）-16-图4-6恒载作用下的框架梁的剪力图楼层恒载作用下的剪力AB跨BC跨CD跨VAVBVBVCVCVD顶层178.15-221.19194.67-194.67221.19-178.155174.53-186.67180.6-180.6186.67-174.534202.43-223.57213-213223.57-202.433171.42-189.78180.6-180.6189.78-171.422169.63-191.67180.6-180.6191.67-169.63四川大学锦江学院毕业论文（设计）-17-柱轴力包括柱传下轴力和柱自重，恒载作用下的柱轴力见下图。图4-7恒载作用下柱的轴力图四川大学锦江学院毕业论文（设计）-18-4.2活荷载作用下的内力计算活荷载按满跨布置，不考虑活荷载的最不利布置。此时，求得的跨中弯矩比最不利荷载位置法的计算结果偏小，故对梁跨中弯矩乘以1.2的增大系数。梁端弯矩应进行弯矩调幅，乘以调幅系数0.85.在内力组合的表中进行跨中弯矩增大和梁端调幅计算。方法同恒载作用下的内力计算，计算过程见下图。图4-8活荷载作用下的计算简图四川大学锦江学院毕业论文（设计）-19-图4-9活荷载作用下的框架弯矩分配图四川大学锦江学院毕业论文（设计）-20-图4-10活荷载作用下的框架弯矩图表4-2活载作用下的内力楼层荷载引起的弯矩弯矩引起的内力AB跨BC跨CD跨AB跨BC跨CD跨VAVBVBVCVCVDVAVBVBVCVCVD顶层13.5-13.513.5-13.513.5-13.50.610.6100-0.61-0.615135-135135-135135-135-7.3-7.3007.37.3467.5-67.567.5-67.567.5-67.5-2.3-2.3002.32.3394.5-94.594.5-94.594.5-94.5-5.19-5.19005.195.19294.5-94.594.5-94.594.5-94.5-5.19-5.19005.195.19四川大学锦江学院毕业论文（设计）-21-楼层活荷载作用下的剪力AB跨BC跨CD跨VAVBVBVCVCVD顶层14.11-12.8913.5-13.