框架结构计算书__毕业设计结构计算书
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结构手算书
专业:土木工程
班级:*******
姓名:***
指导老师: ***
采用预制楼板、现浇横向承重框架,抗震设防烈度为 7 度,地震分组为第一组,二类场地,基本风压ω0=0.8KN/2m 。基本雪压20/35.0mkNs,地粗糙程度为B类。抗震设防烈度按8度(0.2g),Ⅱ类场地,一组;地基承载力特征值150kPa,不考虑基础深宽修正,基础埋深2.0m。 C25混凝土,,/9.112mmNfc,/27.12mmNft8.2,/78.12ctkEmmNf×104,/300335HRB/210235HPB/2'22mmNffmmNfmmNyyy级钢筋,;级钢筋;ξb=0.55。进行框架结构设计。
一、框架计算简图及梁柱截面尺寸
1.计算单元选取
框架布置均匀对称,现取一榀框架作为计算单元,单元宽度是7.2m,计算简图如下:
A0A1B1B2B3C3B0A2C2A3C0C178007800510036003600图一
2.荷载标准值的计算
(1) 恒荷载标准值Gk
1)屋面恒载
屋面防水、保温、隔热 2.91 KN/m2
预制楼板 25×0.12=3.00 KN/m2
吊顶 0.12 KN/m2
合计 6.03 KN/m2
2)楼面恒载
面层 水磨面层 0.65 KN/m2
整浇层 35厚细石混凝土 0.84 KN/m2
结构层 预制楼板 3.00 KN/m2
吊顶 0.12 KN/m2
合计 4.61 KN/m2
3)框架横梁自重
取梁宽 b=250mm,梁高h=500mm,则有25×0.25×0.50=3.125(KN/m)
4)梁顶线荷载
屋面梁: 6.03×7.2+3.125=46.54(KN/m)
楼面梁: 4.61×7.2+3.125=36.34(KN/m)
(2)竖向活荷载标准值Qk
1)屋面活载
雪荷载: 0.25 KN/m2
屋面均布活荷载:按不上人,考虑维修荷载,取为 0.7 KN/m2
屋面梁活载: 0.7×7.2=5.04(KN/m)
2)楼面活载
根据荷载规范,办公楼楼面活载标准值取 2.0 KN/m2
楼面梁活荷载: 2.0×7.2=14.4(KN/m)
3)风荷载标准值Wk
基本风压为W0=0.35 KN/m2 ,风载体型系数迎风面为0.8,背风面为-0.5,综合为μs=0.8-(-0.5)=1.3。风压高度系数按B类地区,如表确定,房屋高度不小于30m,取βz=1.0
表1风压高度系数
离地高度/m 5 10 15 20 30
μz 1 1 1.14 1.25 1.42
作用于各楼层处的集中风荷载标准值Fwk=βzμsμzW0Bh,计算结果如下,
3层:Fw3k=1.0×1.06×1.3×0.35×7.2×26.3=6.26 (KN)
2层:Fw2k=1.0×1.3×0.35×7.2×3.6=11.84(KN)
1层:Fw1k=1.0×1.3×0.35×(6.5+5.2)/2×7.2=14.25 (KN)
3.初估梁柱截面尺寸
(1)梁截面尺寸 取h=(1/10~1/18)l,初选500mm,b=(1/2~1/3)h=360~240初选250mm。
(2)柱截面尺寸
框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值,按下列公式计算:
(1)柱组合的轴压力设计值N=βFg E n
注:β考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数。
F按简支状态计算柱的负载面积。
g E 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值,可近似的取14KN/m2。
n为验算截面以上的楼层层数。
(2)Ac≥N/uNfc
注:uN 为框架柱轴压比限值,本方案为二级抗震等级,查《抗震规范》可知取为0.8。
fc 为混凝土轴心抗压强度设计值,对C30,查得14.3N/mm2。
初选尺寸,b×h=500×500 (mm)
4.梁柱线刚度及柱抗侧移刚度计算
梁、柱截面惯性矩,线刚度(i=LEI)及D值计算见表2,梁柱相对线刚度见下图.
A0A1B1B2B3C3B0A2C2A3C0C1780078005100360036001.211.214.044.044.044.044.042.852.852.851.211.211.211.21
表2 梁柱线刚度及D值计算表
项 目
柱 梁
一层柱 二、三层柱
边柱 内柱 外柱 内柱 边跨 中跨
截面尺寸(b×h) 500×500 500×500 500×500 500×500 250×500 250×500
惯性矩I
/mm4 5.2×109 5.2×109 5.2×109 5.2×109 2.23×109 2.23×109
跨度(柱高)/mm 5100 5100 3600 3600 7800 7800
线刚度ic
/KN·m 2.3×104 2.3×104 3.6×104 3.6×104 1.21×104 3.03×104
k=∑ib/ic底层 0.43 3.49 0.45 1.34
k=∑2ib/ic其他层
α=kk5.0底层
α=kk5.0其他层 42.0242.05.0
=0.47 49.1249.15.0=0.67 3.023.0
=0.54 05.1205.1
0.34
Dij=α212jchi 2425.61024.25.61238.0=4688 2425.61024.25.61257.0=5496 2421.51085.21.51213.0
=4769 2421.51085.21.51234.0
=13765
∑Dij 24984 35162
二、框架内力计算
1.恒载作用内力计算
恒荷载为
B1B278003900A1B0A0B3A2A3510036003600恒荷载计算简图g=46.54KN/mg=36.34KN/mg=36.34KN/m
Mik=-1/3qL2, Mik=-1/6qL2采用分层法计算前,对二层以上的各柱线刚度乘以0.9的折减系数。
用分层法计算时,采用结构力学弯矩分配法理论先计算出每层柱、梁的弯矩,绘出弯矩图,然后再对其进行内力叠加,最后再对节点不平衡弯矩进行分配即可。结构每层结构单元及其内力均在下图中给出。
75.8-13.8-13.3-4.626.3-277.8305.3-157.6-13.82.2-0.8-0.4-10.44.4-13.3-10.4-20.8-26757.775.8115.4267-267g=42.5KN/m0.4320.360.230.2840.413.0-0.578.80.284-0.53.078.8-4.626.3中间层计算单元78.6-15.1-14.4-6.5535.9-278.7306.9-157.6-13.12.5-0.9-0.4-11.04.9-12.6-11.0-21.9-26759.968.9119.8267-267g=42.5KN/m0.4480.3660.2410.2580.3932.9-0.571.80.294-0.73.281.8-5.0327.27底层计算单元
351.0383.5332.510.846.8140.5140.5顶层层计算单元恒荷载作用下的弯矩图
305.3277.813.84.613.8157.678.878.826.326.3中间层计算单元4.6恒荷载作用下的弯矩图
6.6306.9278.713.15.0315.1153.671.881.835.927.27底层计算单元
恒荷载作用下的弯矩图
278.7277.8351306.9153.6305.3157.6383.54140.513.16.5518.8319.737.124.635.971.8106.07125.6166.8一榀框架弯矩叠加108.1恒荷载作用下的弯矩图
176.51277.86274.9349.93308.58165.38311189.63385.6156.2812.136.5515.1918.5935.6720.9235.965.0185.05104.58156.28恒载作用下的弯矩图100.37141.8140.19138.084.197.4
恒荷载下一榀框架剪力图240.6304.3272.451.152.8715.52185.76205.7165.936.366.6211.09185.76202.7170N=293.6N=430.5N=500.5N=637.4N=803.3N=843.9N=629.7N=714.6N=1103N=1156N=1547.5N=1588.1
2.活荷载作用下的内力
B1B278003900A1B0A0B3A2A3450045004500活荷载计算简图g=7.94KN/mg=39.7KN/mg=39.7KN/m
由于活载是满布在结构上类似于恒荷载,从上面计算的过程来看每个单元上每个节点中的梁和柱的弯矩和上面满布荷载q成正比的关系。故结构上每单元每一节点中梁和柱的弯矩是M活=M恒×q÷g,则:
活荷载作用下的开口框架内力计算式
36.840.23.41.134.914.714.7活荷载顶层计算单元