框架梁设计

框架梁设计《混凝土结构课程设计》设计说明书摘要对于此工程，首先要确定的建筑地点的工程概况，它是确定该工程各项建筑指标的标准，比如风载、雪载以及地区的抗震要求，还有地下水位位置以及该地区地下土层状况等。总之，工程概况是一个建筑物建造的必要条件。之后，根据建造的层数6层，层高3.6m，横向边梁梁跨8.0m，中间梁梁跨3.0m，确定柱子截面、板厚以及梁的截面尺寸。再根据钢筋混凝土框架梁、柱性质确定框架结构侧向刚度。第二部分就是重力荷载及水平荷载计算。根据计算简图确定框架结构内力标准值，之后进行五种内力组合，包括梁的内力组合、柱的内力组合。确定这些后就开始选择最不利内力组合，利用这些值进行梁、柱截面设计，配出所需要钢筋，并画出配筋图。关键词：框架梁、柱尺寸的确定；竖向荷载内力求解；水平荷载内力求解；内力组合；界面设计。1《混凝土结构课程设计》设计说明书目录1工程概况.....................................................................................................................................................12梁、柱截面尺寸及计算简图.....................................................................................................................11)梁、柱截面尺寸的确定......................................................................................................................12)基础选型与埋深..................................................................................................................................23)框架结构计算简图..............................................................................................................................23框架梁、柱线刚度计算.............................................................................................................................24竖向荷载内力计算.....................................................................................................................................41）屋面及楼面的活荷载标准值...........................................................................................................42）计算单元及计算单元简图...............................................................................................................43）活载计算...........................................................................................................................................54）内力计算.........................................................................................................................................65内力组合....................................................................................................................................................101）梁控制截面内力标准值.................................................................................................................102）梁控制截面内力组合值.................................................................................................................123)柱控制截面内力组合......................................................................................................................176梁、柱截面设计.......................................................................................................................................191)梁截面设计........................................................................................................................................192)柱截面设计......................................................................................................................................222《混凝土结构课程设计》设计说明书1工程概况某行政楼采用六层现浇钢筋混凝土结构，结构平面布置图见图1,各层高均3.6m。拟建房屋所在地基本雪压s0=0.4KN/㎡,基本风压w0=0.45KN/㎡，地面粗糙度为类，不考虑地震设防，设计使用年限50年，面降雨量650mm，常年地下水位6m，水质对混凝土无蚀性。地基承载力特征值fak=160KN/㎡。图1框架结构平面布行政楼内墙和外墙均采用250mm厚水泥空心砖（9.6KN/㎡）砌筑，外墙面贴瓷砖（0.5KN/㎡），内墙面抹20mm厚混合砂浆。窗户尺寸1.5m×1.8m，门尺寸为0.9m×2.7m，门窗单位面积重量为0.4KN/㎡。屋面采用卷材防水和组织排水，采用结构找坡，按上人屋面考虑。女儿墙高度1.2m，采用粘土实心砖砌筑，强度为9KN/㎡。在1-2层混凝土强度等级为C40,2-4层采用C35，楼板厚100mm，混凝土强度等级为C30。其强度设计值：C40(fc=19.1KN/㎡，ft=1.71KN/㎡）；C35（fc=16.7KN/㎡，ft=1.57KN/㎡）。2梁柱截面尺寸及计算简图1）梁柱截面尺寸的确定梁截面高度按梁跨1/18-1/10，由此估出梁截面尺寸见表1。柱截面尺寸可根据公式Ac≥(1.1-1.2)N/fc，N=1.25Nv估算。各层的重力荷载可接近gE=14KN/㎡，与图1边柱及中柱的负载面积分别F=8.0×4.0,和F=8.0×(1.5+4.0)㎡。有上述公式可得第一层柱截面面积为:边柱Ac≥1.2N/fc=1.2×1.25×（6×8.0×4.0×14×10）/19.1=211099.5㎡中柱Ac≥1.2N/fc=1.2×1.25×（6×8.0×5.5×14×10）/19.1=290261.8㎡133《混凝土结构课程设计》设计说明书表1梁截面尺寸（mm）及各层混凝土强度等级如截面采用为正方形，则边柱和中柱截面尺寸分别为460mm和539mm。所以可取600mm×600mm。2）基础选型及基础埋深基础选用柱下条形基础，基础埋深2.2m（地沟和地下管道顶预留高度按1.0m考虑），室内外地坪高度差为0.5m。3）框架结构计算简图选取3号轴一榀框架进行分析，其计算简图见图二。图2横向框架计算简图柱子轴线重合，两轴线取在板底处，2-6层柱计算高度即为层高取3.6m；底层计算高度从基础梁顶面取至一层底板，即h1=3.6m+2.2+0.5-1.2-0.1=5.0m。3计算框架梁、柱线刚度计算1）框架梁线刚度计算2《混凝土结构课程设计》设计说明书框架梁线刚度ib=EIbb。考虑到楼板的作用，对中框架梁，ib=2EIbb，对边框架梁，ib=1.5EIblb，其中b×h的矩形截面梁计算所得的梁截面惯性矩，计算结果见表2。4250?600以第一层为例：AB、CD跨，Ec=3.25×10，b×h=250×600，I0==4.5123×109,则利用公式求得ib=2EIbb=2×3.25×104×4.5×109/8.0=3.656×1010（N?mm）。BC跨b×h=250×300，I0=0.563×109，ib=2EIblb=1.220×1010（N?mm）。2）框架柱线刚度计算（见表3）表3柱线刚度（N?mm）3《混凝土结构课程设计》设计说明书图3框架梁、柱刚度（×1010N?mm）4竖向活荷载内力计算1）屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布荷载标准值2.0KN/㎡楼面活荷载标准值（房间）2.0KN/㎡楼面活荷载标准值（走廊）2.5KN/㎡2）计算单元及计算单元简图取第三榀框架进行计算。由于楼面荷载均匀分布，所以可取两轴线之间的长度为计算单元，如图3图4竖向荷载作用下框架结构的计算单元4《混凝土结构课程设计》设计说明书3）活载计算如图5所示，q1，q2为面板传给横梁的梯形和三角形分布荷载峰值，由图4所示计算单元可得。图5活载计算简图①屋面活载：4=8.0（KN/m），q2=2.0×3.0=6.0（KN/m）q1=2.0×P1，M1,P2,M2由板上荷载产生的集中荷载与集中力矩，由图5可得。A1=4×2×1/2=4㎡，A2=(4+8)×2/2=12㎡A3=(3×4-3×1.5/2)/2=4.875㎡则，P1=2.0×（2A1+A2）=2×（2×4+12）=40kNP2=2.0×(2A1+A2+2A3)=2×(2×4+12+2×4.875)=59.51kNM1=P1e1=40×(600-250)/2=7.0kN?mM2=P2e2=59.5×0.175=10.413kN?m②楼面荷载q1=2.0×4=8.0（KN/m），q2=2.5×3=7.5（KN/m）P1=2.0×（2A1+A2）=2×（2×4+12）=（40kN）P2=2.0×(2A1+A2)+2.5×2A3=64.375（kN）第1-5层：e1=e2=0.175m，M1=P1e1=40×(600-250)/2=7.0kN?mM2=P2e2=64.375×0.175=11.27kN?m5《混凝土结构课程设计》设计说明书根据以上计算结果，各层框架梁上的竖向荷载标准值见表4。注：q1、q2的量纲为KN/m