框架结构毕业设计辅导教材.docx
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框架结构毕业设计辅导教材
框架结构毕业设计辅导教材
开始
确定结构方案与结构布置
初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级
分层计算重力荷载,刚度系数
结构周期计算
地震作用及位移计算
验算是否满足水平位移限值
若不满足,重新选构件尺寸,重新验算,若满足,则继续
地震作用(小震)内力分析
竖向荷载计算
竖向荷载作用下内力分析
内力组合
柱轴压比验算
梁、柱截面配筋计算
是否需要`
若需要进行验算,验算是否满足
若不满足,重新选构件尺寸,若满足,则继续
若不需要薄弱层验算,则继续
延性构造措施
结束
一.进行结构方案比较,选定结构方案,进行结构布置
1、结构选型:
在建筑设计的基础上,从抗震要求方面、房屋总高度、层数、柱最大间距等,说明为何选用框架结构,而不采用框剪结构、内框架结构、剪力墙结构以及砖混结构。
2、楼盖结构方案比较:
确定承重方案,进行结构布置,比较选用现浇板及预制板的不同点,画出三种以上结构平面布置草图,比较后全组共同确定一种方案,画出结构平面布置图,进行编号对框架负载面积基本相同的编同一个号:
“KJ-X”;连续梁用“L-X”表示;现浇板用“B-X”表示;构造柱用“GZ-X”表示;预制板放在选板后再补画,其他见结构参考图。
二.初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级
1.确定梁柱剪力墙截面尺寸
(1)梁
1)框架梁:
按抗震要求:
荷载大(一般指活荷大或负荷面积大),取大值。
2)连续梁:
另外,确定梁宽时,尽量与填充墙厚度相同,可使室内不见梁棱角,纵向框架梁还要考虑下皮最好与窗上口标高相同,以免再设过梁。
(2)现浇板及预制板
现浇板厚:
工业建筑:
连续单向板:
;双向板:
;
(3)柱截面尺寸:
柱净高与截面高度之比;
截面积;式中N为首层柱根估算轴力设计值,计算方法如下:
对于中柱与边柱,分别找出负荷面积最大的柱,算出一层楼面的面荷载,假设屋面荷载同楼面荷载,用此荷载乘以层数再乘以负荷面积,即为所求N。
柱自重略去不计,各层Ac宜相同。
2.确定材料强度等级
钢筋:
按抗震要求,确定纵筋与箍筋级别;
混凝土:
按抗震要求,并考虑现浇板砼质量,经济确定砼强度等级,考虑首层较高,变形较大,可适当提高砼强度等级。
三.分层计算重力荷载代表值
1、确定地震作用计算简图
首层计算高度:
取基础顶面至首层楼板顶面标高之间距离;其他层取层高。
2、计算重力荷载代表值
重力荷载代表值包括:
楼(屋)面自重标准值;上下各半层窗、墙高标准值;50%楼面活荷载;50%雪荷载。
(查《GB50011-2001》第5.1.3条)
首层墙自重按室外地坪至板顶标高之半计算;板墙自重先求出面荷载,再求总重;梁柱可先求出每米长自重,再求总重。
1).板:
每平方米上的荷载
屋面:
恒载钢筋混凝土板厚×25=KN/m2
保温层厚×容重=KN/m2
防水层=KN/m2
抹灰厚×20=KN/m2
………………
恒载小计KN/m2
活载雪载S=ΜS0=1.0×0.4KN/m2
使用荷载不与活载组合0.5KN/m2
………………
活载小计KN/m2
楼面
(1)
楼面
(2)
………………
2),梁:
b1×h1×2.5+(b1+2h1)×2.0=KN/m(包括抹灰重)
b2×h2×2.5+(b2+2h2)×2.0=KN/m(包括抹灰重)
………………
3),柱:
b1×h1×2.5+2(b1+h1)×2.0=KN/m(包括抹灰重)
b2×h2×2.5+2(b2+h2)×2.0=KN/m(包括抹灰重)
………………
4),墙:
300混凝土空心砖外墙KN/m2(包括内外抹灰)
200混凝土空心砖内隔墙KN/m2(包括两面抹灰)
………………
G5:
女儿墙,屋面,梁,墙,柱
(面积×单重)g1g2g3g4g5=∑gi
G4:
女儿墙,屋面,梁,墙,柱(分屋面上下两部分算,扣去窗面积)
(面积×单重)g1g2g3g4g5=∑gi
G3:
外墙体,内墙体,楼板,梁,柱,(分楼面上下两部分算,扣去窗面积)
………………
四.框架刚度计算
(一)框架刚度计算
1梁柱线刚度计算
梁的线刚度计算
截面
b×h
(m2)
梁跨度
l
(m)
截面惯性矩
I0=bh3/12
(m4)
砼强度、E
边框架梁
中框架梁
惯性矩
Ib=1.5I0(m4)
Kb=EIb/l
(kN•m)
惯性矩
Ib=2.0I0(m4)
Kb=EIb/l
(kN•m)
柱的线刚度计算
层
次
柱
号
混凝土强度等级
柱截面
B×h(m2)
层高
H(m)
惯性矩
IC(m4)
线刚度
KC=EIC/h(kN•m)
2柱抗侧刚度D值计算
按层高、混凝土强度、柱截面将楼层划分为几个标准层,分别计算每一楼层柱的抗侧刚度。
首层柱抗侧刚度:
柱编号
柱根数n
楼层Di
中柱
边柱
标准层柱抗推刚度:
柱编号
柱根数n
楼层Di
中柱
边柱
∑D=根数1×D1值+根数2×D2+根数3×D3+根数4×D4+根数5×D5
五.框架自振周期的计算:
1.顶点位移法
按剪切型震动由顶点位移法确定自振周期,将Gi看作水平作用后求出层间剪力,除以楼层刚度,得到层间相对位移及顶点位移Δ,并考虑折减系数0.6、0.7。
层次
Gi(kN)
∑Gi(kN)
Di
Δi-Δi-1=∑Gi/D(m)
ΔG(m)
5
4
3
2
1
2.经验公式
六.横向地震作用计算:
底部剪力法:
按地震作用7度(0.15g),类场地,设计地震分组按一组,则Tg=0.35,αmax=0.12,
采用底部剪力法计算,结构总水平地震作用标准值为:
作用在第i质点上的水平地震作用标准值:
顶点附加地震作用:
(作用在主体的顶层,若T1>1.4Tg时,就要考虑)
突出屋面的第5层上的剪力:
V5=3F5
(放大倍数3不往下传)
各层地震作用及楼层地震剪力
层次
hi
Hi
Gi
GiHI
GiHI/∑GiHI
Fi或Fn+ΔFn
Vi
(m)
(m)
(kN)
(kN)
5
4
3
2
1
七.变形验算:
层次
层间剪力Vi(kN)
层间刚度Di
ui-ui-1=Vi/Di
(m)
层高h
(m)
层间相对
弹性转角
层间剪力位移示意图
5
4
3
2
1
八,框架在竖向荷载作用下的内力分析:
(一)不与地震作用组合的竖向荷载及内力计算
1竖向荷载计算
(1)画图表示所设计框架负荷范围;
(2)梁板柱计算有前面的面荷载再求线荷载,集中荷载,先求标准值,荷载组合时再计算设计值;
(3)因活荷载较小,不考虑不利布置,先求标准值,荷载组合时再计算设计值;
(4)梁上的活荷载折减问题见《荷载规范》第3.1.2条;
(5)画出计算简图,包括:
计算高度、跨度、、线荷载、集中荷载设计值,梁柱线刚度。
注:
1)挑檐、偏梁在结点处有一集中力偶作用;
2)计算高度:
首层取基础梁顶面至首层楼面距离,其他层取层高。
2内力计算用弯矩二次分配法
3画出内力图
考虑调幅,可参《抗震》教材。
(二)与地震作用组合的竖向荷载(重力荷载代表值)及内力计算
计算过程同上,只是重力荷载代表值的计算不同,可参《抗震规范》第4.1.3条,第20页。
梁柱的转动刚度计算表
构件名称
转动刚度S
相对转动刚度s
梁
边跨
4kb
中跨(对称跨)
2kb
柱
首层
4kc
其他层
4kc
分配系数μ=某杆的相对转动刚度si/交于一个节点上杆件的相对转动刚度∑si
节点号
∑si(抄自前面表格并求和)
μ左梁
μ上柱
μ下柱
μ右梁
固端弯矩计算:
M=ql2/12M对称=ql2/3调幅系数=0.8
上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁
0.5870.4130.2570.3660.377
-106.65106.65-22.04
0.3700.3700.2600.1880.2680.2680.276
-119.06119.06-28.31
0.3700.3700.2600.1880.2680.2680.276
-119.06119.06-28.31
0.3700.3700.2600.1880.2680.2680.276
-119.06119.06-28.31
0.4170.2900.2930.2050.2910.2030.301
-119.06119.06-28.31
图2-4弯矩分配与传递
弯矩二次分配法:
μ下柱μ右梁μ左梁μ下柱
μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁
μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁
μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁
μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁
最后画出竖向荷载作用下(恒载和活载)的弯矩图形
竖向荷载作用下梁端的剪力(由前面弯矩图中的数值求得)
层次
竖向荷载引起的剪力
弯矩引起的剪力V
剪力设计值
V=1.2V恒+1.4V活
边跨
中跨
边跨
中跨
左
右
左
右
5
恒
活
4
恒
活
3
恒
活
2
恒
活
1
恒
活
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