钢筋混凝土框架课程设计计算书Word文档格式.docx
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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
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=9.60kN
100mm厚现浇钢筋混凝土楼板:
0.1*2*8*25=40.00kN
20mm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=27.18kN
1m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:
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
(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
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
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=9.00kN
P3A=P3C=1/2*(8+8-6)*(6/2)*1.5=22.50kN
P3B=22.5*2=45.00kN
pAB=pBC=6*6=36.00kN
PA=PC=1/4*8*6*6=72.00kN
PB=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=12.6m<
30m,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
βz
μs
z
μz
ω0(kN/m2)
A(m2)
Pw(kN)
3
1.0
1.3
12.6
0.65
0.55
27.2
12.64
2
8.6
32
14.87
1
4.6
34.4
15.99
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:
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):
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
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
(2)、柱内力组合
下表为各层有活载时对本层及其他层所产生的内力
下表为各层柱内力组合情况:
七、截面设计
7.1、梁截面设计
(1)、梁正截面受弯承载力
三层
截面
弯矩(kN·
m)
-130.72
125.60
-206.13
αs=M/(α1fcbh02)或
αs=M/(α1fcbf’h20)
0.100
0.096
0.157
γs=(1+√(1-2*αs))/2
0.947
0.949
0.914
As=M/(γsfyh0)
684.5
656.2
1118.8
选配钢筋(mm2)
418
As=1017
518
As=1272
二层
-214.74
163.56
-268.73
0.164
0.125
0.205
γs=(1+√(1-2*αs)/2
0.910
0.933
0.884
1170.7
869.5
1508.1
618
As=1527
一层
-211.73
165.19
-272.42
0.162
0.126
0.208
0.911
0.932
0.882
1152.5
878.9
1516.0
其中最小配筋面积As=1017mm满足As/(bh)=1017/(250*600)=0.68%
>
ρmin=0.20%,满足最小配筋率要求。
(2)、梁斜截面受剪承载力
验算截面尺寸:
hw=h0=hf’=520-80=440mm,因/b=440/250=1.76<
4,截面尺寸按下式验算:
0.25βcfcbh0=0.25*1*16.7*250*520=542.75kN>
Vmax=266.70kN
截面尺寸满足要求。
采用10@200双肢箍筋,
Vcs=0.7ftbh0+fyvh0Asv/s
=0.7*1.71*250*520+360*520*157/200
=302.56kN>
Vmax
故不需要配置弯起钢筋。
验算最小配箍率:
ρsv=Asv/(bs)=157/(250*200)=0.31%>
0.24*ft/fyv=0.11%
满足要求。
7.2、柱截面设计
其中e0=M/N,e=ei+h/2-as;
当>
0.3h=168mm时为大偏压,否则为小偏压;
大偏压时,有x=N/(α1fcb),则
小偏压时,则有
又有最小配筋面积As=1256mm满足As/(bh)=1256/(600*600)=0.35%
八、水平位移计算
以下为考虑P-Δ效应的层间水平位移计算过程:
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