多层框架课程设计doc.docx

1、多层框架课程设计doc多层工业厂房结构设计任务书一、 工程概况1、 多层工业厂房建筑平面布置见图。采用普通砖墙，墙厚均为240mm.柱初定截面尺寸统一为:bh=400500mm2.该建筑工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，其他层4.2m.2、 楼面及屋面构造说明：楼层地面采用水磨石面层30mm(含结合层)，荷载0.65kn/m2.钢筋混凝土板厚自定（参考厚度100mm-120mm）,荷载25 kn/m3，板底抹灰及刷白20mm厚，荷载0.34 kn/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

2、受力主筋采用HRB400级或HRB335级，箍筋采用HPB235级。4、 楼面均布活载取5KN/M2。风荷载基本值取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fa=280kpa,基础埋深初定2.3m.二、 本结构特点（一）、钢筋混凝土结构优点：1、 混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，使两者可靠地结合在一起，从而保证在外荷载的作用下，钢筋与相邻混凝土共同变形。2、 钢筋与混凝土两种材料的线膨胀系数的数值颇为接近。3、 耐久性：在钢筋混凝土结构中，混凝土的强度随时间的增加而增长，且钢筋受混凝土的保护而不被锈蚀，所以钢筋混凝土的耐

3、久性是很好的，不像钢结构那样需要经常的保养和维修。4、 耐火性：混凝土包裹在钢筋之外，起着保护作用。若有足够的保护层，就不致因火灾使钢材很快达到软化的危险温度而造成结构整体破坏，与木结构相比，钢筋混凝土结构的耐火性很好。5、 整体性：钢筋混凝土结构特别是现浇的钢筋混凝土结构，由于整体性好，对抵抗地震作用具有较好的性能。6、 可膜性：钢筋混凝土结构可根据需要浇制各种成各种形状和尺寸的结构。7、 节约钢材：钢筋混凝土结构合理地发挥了材料的性能，在某些情况下可以代替钢结构，从而节约了钢材并降低造价。缺点：1、普通钢筋混凝土本身自重比钢结构大。自重过大对于大跨度结构、高层建筑以及结构的抗震都是不利的。

4、 2、 钢筋混凝土结构的抗裂性能较差，在正常使用时往往带裂缝工作。3、 建造较费工，现浇结构模板需耗用较多的木材，施工条件受限制，补强修复较困难，隔热隔声性能较差等等。规范要求：根据规范GB50011-2001规定：地震烈度为6度：现浇混凝土房屋适用的最大高度60m（框架结构） 130m（剪力墙结构） （二）、框架结构体系框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构，由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙仅起维护作用。1、优点：其整体性和抗震性均好于混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可以构成丰富多变的立面造型。2、缺点：结构抗侧移刚度较小，在地震区由于层间位移和顶点位移的限制，建筑较高

5、时难以满足要求，或虽满足要求但截面尺寸过大配筋过多而不经济；因此框架结构最大高度受到限制。现浇框架在6度设防时适用的最大高度为60米，高宽比限值为5。本工程总高为24米，而高宽比也在限值以内，可以使用框架结构体系。另外梁柱节点构造较为复杂，在装配式钢筋混凝土框架结构中更为突出。框架的横向承重方案，指结构体系的主梁沿建筑横向布置，楼板及连梁则沿纵向布置，此时主梁与柱组成主框架，结构横向刚度较大，外纵强墙可开设较大的窗户，利于采光，是高层建筑中常用的承重方案；框架的纵向承重方案是使主梁沿建筑纵向布置，楼板及连梁则沿横向布置。这样的框架纵向刚度增大，连系梁因不承受 楼板荷载而减小梁高，有利于增加室内

6、净高。但其横向刚度较差，不利于抗风抗震，且层间位移及顶点位移较横向承重方案大，故在地震地区不宜采用。由于设备安装的需要，工业建筑中常采用框架纵横向承重方案。这种方案兼具以上两者的优点，但连系梁纵横布置，增加了结构的复杂性。按其施工方法可分为：现浇框架、装配式框架及装配整体式框架三种。3、规范要求：根据GB50011-2001规定：地震烈度为6度：建筑物的最大高度60m，层数在15至20层为宜，抗震墙间距最大18m。 三、结构平面布置的原则、方法、结果 （一）、框架布置原则：1、平面易简单。2、注意高宽比。3、减少平面和竖向布置的不规则性。4、当建筑单元过长时，应考虑设伸缩缝。5、当建筑高差相差

7、过大时，应考虑设沉降缝，或者新建筑物附近有旧建筑物，避免地基破坏，虚设沉降缝。6、框架结构水平承重选用时考虑因素 使用要求当地施工条件经济性（二）、框架结构平面布置应注意问题1、框架结构的梁柱易贯通，不宜采用复试框架，尽量避免采用梁上立柱，柱上顶板或板上压墙的结构方案。2、边柱应注意防止被通长设置的纵梁、过梁分割成短柱，由于短柱是脆性破坏的构件，延性差对抗震不利。3、梁柱的截面尺寸划一4、框架柱上下层截面尺寸不同时，边柱应向内扩展，中柱宜向两侧扩展。5、框架梁的截面中心线易与柱中心线重名，边框架的大量以及沿处纵墙的纵向梁可以编置，但应注意加强刚度构造。 6、角截面尺寸可以较边柱截面尺寸大一号或

8、尺寸相同，增加角柱纵筋数量并按全高加倍配置箍筋。7、结构标高较建筑标高一个面层厚度。8、围护结构宜采用轻质填充墙。（三）、结构布置1、主梁框架梁主梁高度的选定：h =l /（1218）, l 为主梁的跨度。梁宽度的选定：b = h (1/31/2)常用的梁宽为：200mm、240mm、250mm、300mm。截面尺寸估算：由本工程实际: 若主梁支撑墙，则主梁宽度宜与墙的厚度一致l1=6300mm,h1= l /（1218）*6300=525mm350mm.取550mm.b1=550*(1/31/2)=183mm275mm.取250mm.则截面尺寸为250mm550mml2=4500mm, h2

9、= l /（1218）*4500=375mm250mm. 考虑到建筑要求取400mm.b2=400*(1/31/2).取250mm. 则截面尺寸为250mm400mm2、次梁 次梁高度的选定：h =l0 /（1525）， 以50mm为模数，l0 为次梁的跨度。次梁宽度的选定：b =（1/21/3）h ，若次梁支撑墙，则次梁宽度宜与墙的厚度一致。常用的次梁宽度为：150mm、180mm 、200mm。由本工程实际，厕所上的次梁取250mm350mm 楼梯梁：200mm400mm3、板本工程采用现浇肋梁楼盖连续双向板：板厚板的短边尺寸/（4050） 则板短边=4500mm,板厚=4500/（405

10、0）=112mm90mm连续单向板：板厚板的短边尺寸/35本工程楼面板取100厚，屋面板取100厚，走廊板取100厚。板的尺寸布置见2层结构平面布置图。4、柱的截面尺寸验算框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列式子估算： N =FgE n ， NAcN/fc 其中，N为柱组合的轴压力设计值；F为按简支状态计算的柱的负载面积；gE为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可以近似取1215 KN/m;为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2； n 为验算截面以上楼层层数；N为框架柱轴压比限值，此处可以近似取：对于一级、二

11、级和三级抗震等级，分别取0.7，0.8和0.9。在构造要求方面，柱截面高度hc不宜小于400，宽度不宜小于350，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。框架柱上、下截面高度不同时，从下至上，边柱一般采用内缩，中柱采用两边缩 。每次缩小的柱截面高度以100150为宜。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重合。当必须偏置时，同一平面内的梁、柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向边长的1/4。中间柱：N=FgE n =1.2415 KN/m63004500 =204120000000Ac N/（fc N） =204120000000/1.014.3100000=1427412各层：取 bh = 400500

12、 边柱：N=FgE n =1.3415 KN/m630045000.5 =102060000000则柱截面取400500 亦可。四、 一榀框架荷载及内力计算（一）计算简图（二）、恒荷载标准值计算查规范知：钢筋混凝土：25 KN/m3 钢窗：0.4 KN/m 普通砖：19 KN/m3 300 mm面层板：0.65 KN/m 板底抹灰及刷白20 mm厚：0.34 KN/m楼面恒荷载标准值 30mm厚水磨石面层： 0.65 KN/m 100mm厚钢筋混凝土面层：0.125=2.5 KN/m 20mm板底抹灰及刷白： 0.34 KN/m 合计：3.49 KN/m屋面恒荷载标准值 10mm厚混凝土盖板架

13、空层：0.4 KN/m 三毡三油沥青防水层： 0.35KN/m 20mm厚水泥沙浆找平层： 0.4 KN/m 100mm钢筋混凝土屋面板：250.0=2.5 KN/m顶棚20mm厚混合沙浆及刷白： 0.34 KN/m 合计：3.99 KN/m（三）、一榀框架恒荷载计算 1、25层荷载计算A、楼面框架梁线荷载标准值： KL自重： 0.250.5525=3.44 KN/m 粉刷：0.02（0.55-0.1）217=0.31 KN/m g1=3.75 KN/m （均布） g2=3.493.15/2=5.5 KN/m（三角）B、本框架节点集中荷载标准值：A与C轴一样：KL自重： 0.40.5254.2

14、=21 KN 粉刷： 0.02（0.4+0.5）4.217=1.29 KN 连系梁传来自重：0.250.55254.5=15.47 KN粉刷：0.02（0.55-0.1）24.517=1.38 KN连系梁传来楼面荷载：3.490.5（4.5+4.5-3.15）3.15/2=16.08 KN节点集中力GC=GA=106.44 KNB-C与A-B一样： 连系梁传来自重：0.250.4254.5=11.25 KN粉刷：0.02（0.4-0.1）24.517=0.92 KN连系梁传来楼面荷载： 16.082=32.16 KN 节点集中力GBC=GAB=44.33 KN B轴： KL自重： 0.40.5

15、254.2=21 KN 粉刷： 0.02（0.4+0.5）4.2172=2.57 KN 连系梁传来自重：0.250.55254.5=15.47 KN粉刷：0.02（0.55-0.1）24.517=1.38 KN连系梁传来楼面荷载： 32.16 KN节点集中力GB =72.58KN2、屋面荷载计算 A、屋面框架梁线荷载标准值： KL自重： 0.250.5525=3.44 KN/m 粉刷：0.02（0.55-0.1）217=0.31 KN/m g1=3.75 KN/m （均布） g2=3.993.15/2=6.28 KN/m（三角） 两边各外伸900 m m ： g1=3.75 KN/m （均布）

16、B、本框架节点集中荷载标准值：A与C轴一样：KL自重： 15.47 KN 粉刷： 1.38 KN 连系梁传来楼面荷载：3.990.5（4.5+4.5-3.15）3.15/2+3.990.9/24.5=26.46 KN节点集中力GC=GA=43.31 KNB-C与A-B一样： 连系梁传来自重：0.250.4254.5=11.25 KN粉刷：0.02（0.4-0.1）24.517=0.92 KN连系梁传来楼面荷载3.990.5（4.5+4.5-3.15）3.15/22=36.76 KN 节点集中力GBC=GAB=48.93 KN B轴： 连系梁传来自重： 15.74 KN粉刷： 1.38 KN连系

17、梁传来楼面荷载： 36.76KN节点集中力GB =53.61KNA外、C外： 女儿墙重：0.1214.519=10.26 KN 粉刷： 0.0224.517=3.06 KN 连系梁传来自重：0.20.4254.5=9 KN粉刷：0.02（0.4-0.1）24.517=0.92 KN 节点集中力GA 外=GA外=33.12KN3、形成框架荷载如下图（四）、楼面活荷载计算楼面活荷载作用下的结构计算简图，图中荷载值计算如下：楼地面活荷载标准值：5 KN/m1、一到四层的活荷载相同： Q梯形=5 KN/m6.3m/4=7.875 KN/mR=1/2(7.8752.925)=11.517 KNP边=2R

18、=23 KNQ三角形=5 KN/m6.3m/4=7.875 KN/mP中=4R=46.1 KN2、屋面活荷载计算：只有两边的节点荷载不同：P=4.50.455=10.125 KNM=0.910.125=9.1 KN.mP总=23+10.1252=43.2 KN（五）、风荷载计算 风荷载标准值计算公式为 =zszozz 高度处得风震系数s风荷载体型系数荷载体型系数,建筑物为矩型平面，由建筑物的体型可查得其迎风荷载体型系数s1=+0.8，其背风荷载体型系数s2=0.5z风压高度变化系数，由地面粗糙度和离地面的高度来决定o基本风压按建筑结构荷载规范 GB500092001中附表D.4查取，南宁市海拔

19、高度73.1m，n=50，取本地基本风压值为0=0.45kN/,地面粗糙度可为B类，将作用于栏杆上得风荷载换成作用于屋面节点上得集中荷载，把其它风荷载换算成作用在框架则面上的线荷载。 建筑物高度为21.3 m 30m，不考虑脉动系数影响。对于矩形截面s=1.3 z1.0z按下表取值：Z（m）z51.00101.00151.14201.25301.42Z1=4.5+0.5=5 m A1=4.5(4.5/2+4.2/2)=19.575m2Z2=8.7+0.5=9.2 m A1=4.54.2=18.9m2Z3=12.9+0.5=13.4m A1=4.54.2=18.9m2Z4=17.1+0.5=17

20、.6 m A1=4.54.2=18.9m2Z5=21.3+0.5=21.8m A1=4.5(2.1+1)=13.95m2zsZzo APW51.001.321.81.280.4513.9510.4441.001.317.61.200.4518.913.2731.001.313.41.100.4518.912.1621.001.39.21.000.4518.911.0611.001.35.01.000.4519.57511.45左左风图.右右风图(方向相反,大小相同)五、 计算梁、柱的内力组合(一)、竖向荷载运用分层发进行荷载计算1、将多层框架分层，以每层梁与上下柱组成的单层框架作为计算单元柱远

21、端假定为固端。2、用力矩分配法分别计算各计算单元的内力3、由于除底层柱底是固定端外，其他各层柱子均为互相间弹性连接。为减少误差，除底层外，其他各层柱子的线刚度均乘以0.9的折减系数，相应的传递系数也改为1/3，底层依旧是1/2。4、分层计算所谓的梁端弯距即为最后弯距，由于每根柱子分别属于上、下两个计算单元，所以柱端弯距要进行叠加。此时节点上弯距可能不平衡，但一般误差不大，如需要进一步调整，可将节点不平衡弯距再进行一次分配，但不再传递。(二)、内力计算（假设作用在节点的荷载不产生M）1、恒载作用下的内力计算（1）、顶层 计算简图荷载等效：Q=12.565/8=7.85KN/m取半结构：杆的固端弯

22、距为：MAB =31.33+1/1211.66.32+1/848.936.3=108.23 KN.m MB=1/1211.66.32 +1/848.936.3=76.9 KN.mI=bh3/12梁：250 550 I梁=0.0035柱：400 500 I柱=0.0042进行弯矩分配 A1 1A 1B B1 -108.27 76.9 69.38 38.85 19.43 -9.72 6.23 3.49 1.74 0.87 -0.56 -0.31 25.02 75.05 -75.05 98.07（2）、中间层荷载等效：Q=115/8=6.88KN/m取半结构：杆的固端弯距为：MAB = MBA=1/

23、1210.636.32+1/844.336.3=70.07 KN.m进行弯矩分配 12 1A 1B B1 -70.07 70.07 23.27 23.27 15.33 7.67 3.84 -1.5 -1.5 -0.84 -0.42 -0.21 -0.56 -0.31 8.65 25.95 25.95 -51.9 77.32（3）、底层杆的固端弯距为：MAB = MBA=1/1210.636.32+1/844.336.3=70.07 KN.m进行弯矩分配 12 1A 1B B1 -70.07 70.07 31 21.71 17.36 8.68 4.34 -1.92 -1.34 -1.08 -0.

24、54 -0.27 0.12 0.08 0.07 9.73 29.2 20.45 -49.65 78.21 10.23得到弯距图：未标注数字为左右对称，可以参照另一边：节点弯距不平衡。故再分配一次进行修正。但不传递。37.85-3.85=3420.45-2.7=17.7549.65+2.16=51.8151.9+4.02=55.9235.68-7.18=28.534.6-7.18=27.4234.6-6.76=27.8451.9+3.79=55.6934.6-13.15=21.4551.9+7.36=58.2683.7-5.54=78.1675.05+3.1=78.15则最终恒载弯距图如下：未标

25、注数字为左右对称，可以参照另一边：由M图得相应的N 、V图如下未标注数字为左右对称，可以参照另一边：剪力：则Q1=（78.15+48.936.3/2+11.66.32/2-114.48）/6.3=55.24KN同理可得Q2=66.77KN轴力：N=55.24+79.81=135.05 KN N=66.772+58.61=192.15 KN2、活载作用下的内力计算计算方法同恒荷载得到的结果为3、风荷载作用下的内力计算左右风近似，只计算左风（水平荷载作用下近似计算采用反弯点法）线刚度相对值如图所示（1）、求各柱子剪力的分配系数如图易知，各均相等。=1/3（2）、确定反弯点高度，顶层及以上为柱中点，

26、底层为2/3处（3）、求各柱在反弯点的剪力值V5=1/310.44=3.48KNV4=1/3（10.44+13.27）=7.90KNV3=1/3（10.44+13.27+12.16）=11.96KNV2=1/3（10.44+13.27+12.16+11.06）=15.64KNV1=1/3（10.44+13.27+12.16+11.06+11.54）=19.46KN（4）、求柱端弯距M5=4.2/23.48=7.31KN.mM4=4.2/27.90=16.59KN.mM3=4.2/211.96=25.12KN.mM2=4.2/215.64=32.84KN.mM1=6/319.46=77.84KN

27、.mM0=26/319.46=77.84KN.m（5）、求梁端弯距梁端弯距按梁线刚度分配，由于对称，中间节点为柱端弯距的一半。Q（三）公式无地震作用时的荷载效应组合S=RGCGGK+RQ1CQ1Q1K+WRWCWWK其中S为荷载效应组合的设计值RG、RQ1、RW为恒、活、风荷载的分向系数，查表分别取值1.2、1.3、1.4GK、Q1K、WK为恒、活、风荷载的标准值应该根据最不利内力类型来选择控制截面，因此通常选择横梁的两端支座截面和跨中截面来进行内力组合，柱的上下截面来进行内力组合。内力调整：对结构要进行弯距调幅，对于现浇框架，支座弯距调幅系数为0.80.9。支座弯距降低以后，经过塑性内力重分

28、配，跨中弯距增大，可以乘已1.2增大系数。（四）内力组合步骤：1、恒、活、风荷载按各自规律布置，进行内力分析。2、取出个控制截面的内力，经过内力调整后填入表内。3、选出若干组合，将各内力分别乘以相应的荷载分向系数及组合系数。4、按不利内力的要求分组叠加内力。5、在若干不利内力中选最不利内力作为构件截面的设计内力。（五）内力组合计算：选取一根梁、柱，2层中间柱及三层一根梁。控制截面如图：（55.92+77.32）/2-（44.336.3）/8-10.636.32/8=-21.34梁的内力组合：截面荷载123MVMMV恒荷载-55.920.8=-44.7452.2521.431.2=25.61-61.86-59.05活荷载-19.40.8=-15.5232.9-44.61.2=-53.52-44.4-37.9风荷载57.9613.814.4928.9813.8内力组合竖向荷载1.2+1.3-73.86105.47-38.84-131.95-120.13竖向荷载+风荷载1.2+1.3+1.4-155.00124.79-59.13-172.52-139.45柱的内力组合：柱M4M5NV恒荷载00855.370活荷载0