钢混课程设计计算书.docx
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钢混课程设计计算书
一、设计资料…………………………………………………………………………2
二、二层结构平面布置……………………………………………………………………2
三、风荷载计算………………………………………………………………3
(一)、确定框架的计算简图……………………………………………………3
(二)、框架柱线刚度计算…………………………………………………………4
(三)、框架梁线刚度计算……………………………………………………………4
(四)、相对线刚度计算……………………………………………………………4
(五)、柱子相对刚度修正系数……………………………………………………………6
(六)、反弯点高度计算……………………………………………………………7
(七)、节点风荷载计算……………………………………………………………8
(八)、框架梁柱弯矩剪力计算……………………………………………………………9
(九)、框架柱轴力计算……………………………………………………………13
(十)、侧移验算……………………………………………………………14
四、竖向荷载计算……………………………………………………………………………15
(一)、恒载计算……………………………………………………………15
(二)、活载计算……………………………………………………………16
(三)、梁自重线荷载计算…………………………………………………16
(四)、柱自重线荷载计算…………………………………………………………………17
(五)、确定计算简图……………………………………………………………17
(六)框架梁竖向荷载值计算……………………………………………………………18
(七)框架柱竖向荷载值计算……………………………………………………………20
五、框架梁内力组合………………………………………………………………………31
六、框架柱内力组合……………………………………………………………………………32
七、框架柱截面设计与配筋计算………………………………………………………………33
八、框架梁截面设计与配筋计算………………………………………………………………36
九、基础设计……………………………………………………………………………………38
(一)基本设计资料………………………………………………………………………38
(二)荷载计算……………………………………………………………………………38
一、设计资料
1、多层工业厂房建筑平面布置图见附图。
采用普通砖墙,墙后均为240mm。
柱初定截面尺寸统一为:
b×h=400×500mm2。
该建筑共5层,每层使用功能相同。
采用钢筋混凝土全现浇框架结构。
楼层层高分别为:
底层4.5m,其它层4.2m。
2、楼面及屋面构造说明:
楼层地面采用水磨石面层厚30mm(含结合层),荷载0.65KN/m2,钢筋混凝土板厚自定(参考板厚100mm-120mm),荷载25KN/m2,板底抹灰及刷白20mm厚,荷载0.34KN/m2。
屋面做法及荷载取值见附图。
3、材料:
混凝土:
基础C20,柱、梁、板C30;
钢筋:
各构件受力主筋采用HRB400级或HRB335级,箍筋采用HRB235级。
4、楼面均布荷载见附表1,风荷载基本值取为0.45KN/m2,不计地震力及雪荷载。
地基土质较好,均为粘性土,宜采用天然地基,地基承载力特征值为fa=280kpa,基础埋置深度初定2.3m。
二、二层结构平面布置
见附图,取s=3600mm,l=7200mm。
(1)、框架梁
B轴线上框架梁
=(~)=(~)×3600=(450~300),取梁高=400,则有b=(~)h=(~)400=(133~200),一层取梁宽b=250mm,则有梁截面尺寸为:
1~5层:
b×h=250mm×400mm.
同理可得其余各框架梁的截面尺寸为:
A轴线上框架梁:
b×h=250mm×600mm.
C轴线上框架梁:
b×h=250mm×600mm.
1~10轴线框架梁:
=(~)=(~)×7200=(900~600),取梁高=750,则有b=(~)h=(~)750=(375~250),一层取梁宽b=300mm,b×h=300mm×750mm.
(2)楼板厚度
由上面的结构布置可知本工程除了局部板块楼板为单向板以外,其余的绝大部分为双向板,一般双向板hb=(~),取最大板宽3.9m,则板厚约为hb=(~)×3700mm=(78~97.5)mm,为方便设计和施工,统一取板厚hb=120。
三、风荷载计算
3.1.确定框架的计算简图
按照设计的要求和任务,我个人的任务是手算4轴框架。
取4轴上的一榀框架分别手算结构在风荷载、竖向恒载和竖向活载作用下产生的内力和变形,同时对这些荷载产生的内力。
假定框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。
由于各层柱的截面尺寸不变,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层楼面,中间层柱高从楼面标高算至上一层楼面标高。
基础埋深1.5米,室内外高差为0.5米,则底层柱高为4.5+1.5+0.5=6.5米。
其余各层柱高从楼面算至上一层楼面,均为4.2米,有结构平面布置可得个梁跨度均为7070mm,则有此榀框架的计算简图如右图所示:
3.2框架柱线刚度计算
柱混凝土强度等级采用C30,EC=,则有各柱的线刚度计算如下表所示:
柱子线刚度
柱子层号
截面
(m2)
柱高度H(m)
惯性矩
(m4)
线刚度
()
1
0.4×0.5
6.5
0.00417
19246
2~5层
0.4×0.5
4.2
0.00417
29786
3.3框架梁线刚度计算
所取的框架4轴框架为中框架,中框架梁取I=2.0I0,梁混凝土强度采用C30,EC=,则有各梁的线刚度如下表所示:
表3.3.1梁线刚度
梁段
截面b×h(m)
跨度L(m)
惯性矩(m4)
中框架梁
(m4)
()
AB跨
0.3×0.75
7.07
0.0105
0.0211
89533
BC跨
0.3×0.75
7.07
0.0105
0.0211
89533
3.4框架梁和柱相对线刚度计算
令=1,则其余各杆件线刚度即整个框架个杆件的相对线刚度如下图所示:
各层线刚度简图如图所示:
按D值法计算风荷载作用下框架的各种内力,D值法是反弯点法改进后的方法,所以为了能更加精确的计算风荷载作用下框架的各种内力,本设计采用D值法进行计算。
3.5柱子抗侧移刚度修正系数计算
用D值法计算风荷载作用下框架的各种内力的时候需要对柱的抗侧刚度和反弯点高度进行修正,本设计对柱的抗侧刚度修正系数如下表所示:
侧移刚度修正系数计算
层号
柱子部位及计算公式
A
B
C
底层
4.8
9.5
4.8
0.779
0.870
0.779
2~5层
3.03
6.06
3.03
0.602
0.752
0.602
3.6柱子反弯点高度和抗侧刚度修正计算
层号
柱号
h
(m)
yh
(m)
(KN/m)
∑
(KN/m)
/∑
5层
A
3.03
0.45
0.00
-
0.00
0.45
4.2
1.9
0.602
12286
39919
0.308
B
6.06
0.45
0.00
0.00
0.45
1.9
0.752
15347
0.384
C
3.03
0.45
0.00
0.00
0.45
1.9
0.602
12286
0.308
4层
A
3.03
0.45
0.00
0.00
0.00
0.45
4.2
1.9
0.602
12286
39919
0.308
B
6.06
0.5
0.00
0.00
0.00
0.5
2.1
0.752
15347
0.384
C
3.03
0.45
0.00
0.00
0.00
0.45
1.9
0.602
12286
0.308
3层
A
3.03
0.5
0.00
0.00
0.00
0.5
4.2
2.1
0.602
12286
39919
0.308
B
6.06
0.5
0.00
0.00
0.00
0.5
2.1
0.752
15347
0.384
C
3.03
0.5
0.00
0.00
0.00
0.5
2.1
0.602
12286
0.308
2层
A
3.03
0.5
0.00
0.00
0.00
0.5
4.2
2.1
0.602
12286
39919
0.308
B
6.06
0.5
0.00
0.00
0.00
0.5
2.1
0.752
15347
0.384
C
3.03
0.5
0.00
0.00
0.00
0.5
2.1
0.602
12286
0.308
1层
A
4.8
0.55
-
0.00
-
0.55
6.5
3.6
0.779
6638
20689
0.321
B
9.5
0.55
0.00
0.55
3.6
0.870
7413
0.358
C
4.8
0.55
0.00
0.55
3.6
0.779
6638
0.321
注:
根据和楼层层数查《混凝土结构设计》(第2版)中的表3.6.3、表3.6.4和表3.6.5确定、、、,
3.7节点风荷载大小计算
1、作用在楼面和屋面接点处的集中风荷载标准值
2、本地区的基本风压力为。
3、本车间处于城市郊区,查《建筑结构荷载规范》(GB20009-2001)可得本地区的地面粗糙度类别为C类,建筑总高度为H=22.3m,
4、查《建筑结构荷载规范》(GB20009-2001)可得:
=0.8+0.5=1.3
=0.25+0.53×10-3×22.32/=0.42s,则有=0.45×=0.079
迎风面宽度为B=33m,H/B=22.3/33=0.676
查表得=0.48
=1.34,=1.0,则有节点风荷载计算如下表所示:
表3.7.1节点风荷载计算
离地高度
Z(m)
21.8
1.3
0.87
1.0
0.45
4.2
2.8
3.6
6.41
17.6
1.3
0.79
1.0
0.45
4.2
4.2
3.6
6.99
13.4
1.3
0.74
1.0
0.45
4.2
4.2
3.6
6.55
9.2
1.3
0.74
1.0
0.45
4.2
4.2
3.6
6.55
5
1.3
0.74
1.0
0.45
5
4.2
3.6
7.17
注:
、、、、查《建筑结构荷载规范》(GB20009-2001)。
由以上计算可得整榀框架的节点左风荷载简图如下图所示:
3.8各框架梁,柱弯矩剪力计算
各层各柱剪力计算
反弯点剪力计算公式:
各柱、梁端弯矩计算
先求柱端弯矩,将反弯点处剪力乘以反弯点到柱顶或柱底的距离,得到柱顶或柱底的弯矩,再由节点弯矩平衡原理求各梁端弯
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