混凝土框架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計鋼筋柱、梁受力筋采用Ⅱ級鋼筋(f,=300N/mm2),板內(nèi)及梁內(nèi)其它鋼筋采取①軸上的一榀框架作為計算簡圖，如圖所示。梁、柱混凝土強度等級為C20,E=2.55×10'N/mm2=25.5×10°KN/m2?？蚣芰簯T性矩增大系數(shù)：邊框架取1.5,中框架取2.0。中框架梁的線剛度：邊框架梁的剛度：底層中柱的線剛度：底層邊柱的線剛度其余各層中柱的線剛度其余各層邊柱的線剛度三.荷載計算1.恒荷載標準值計算20mm厚水泥砂漿面層20mm石灰砂漿天棚抹灰合計(2)梁自重次梁自重次梁抹灰自重25KN/m3×0.25m×(0.45m2×17KN/m3×0.015m×(0.45m-0.1m)合計gk=2.45KN/m主梁自重25KN/m3×0.3m×(0.7m-0.1m)=4.5KN/m主梁抹灰自重2×17KN/m3×0.015m×(0.7m-0.1m)+0.02m×0.3m×合計(3)柱自重邊柱自重邊柱抹灰自重合計中柱自重中柱抹灰自重合計2.活荷載標準值計算屋面活荷載不與雪荷載同時考慮，取兩者中大者。3.框架豎向荷載計算(1)A~B(B~C,C~D)軸間框架梁樓面(屋面)板傳荷載；恒載：3.16KN/m2×3.3m×5A~B(B~C,C~D)軸間框架梁均布荷載為：恒載=板傳荷載+梁自重=6.52KN/m+4.91KN/mm活載=板傳荷載=11.34KN/m(2)A(D)軸柱豎向荷載計算頂層柱頂屋面板傳荷載梁傳荷載/m×(3.3m—0.25m)=23.屋面板傳荷載頂層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載頂層柱頂活載=板傳荷載二層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重=2×44.82KN+2×23.92KN+6.93二層柱頂活載=板傳荷載=145.14底層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重=3×44.82KN+3×23.92KN+2×6.9底層柱頂活載=板傳荷載=217.71基礎(chǔ)頂面恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重基礎(chǔ)頂面活載=0KN(3)B(C)軸柱豎向荷載計算mmm屋面板傳荷載2×(3.16KN/m2×3.3m×5/8×3.3m+3.16K梁傳荷載2×(2.45KN/m×(3.9m-0.25m)+4.91KN/m×(0.25m)+5.5KN/m2×3.3m×(1-2×0.422×0.頂層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載=137.48KN頂層柱頂活載=板傳荷載=145.14KN二層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重=316.2KN二層柱頂活載=板傳荷載=290.28KN底層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重=494.93KN底層柱頂活載=板傳荷載=435.42KN基礎(chǔ)頂面恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重=541.08KN基礎(chǔ)頂面活載=板傳荷載=0KN框架在豎向荷載作用下的受荷圖如圖所示4.框架水平荷載計算集中風荷載標準值四.框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算(采用分層法和D值法)(1)恒載作用(2)活荷載作用于A～B軸跨間(3)活荷載作用于B～C軸跨間(4)活荷載作用于C～D軸跨間(5)風荷載作用(從左向右或從右向左)1.恒荷載標準值作用下的內(nèi)力計算節(jié)點各桿的彎矩分配系數(shù)按下式計算節(jié)點的不平衡彎矩即梁固端彎矩M=-1/12qlo2由分層法可求得整個框架在恒荷載作用下的彎矩圖(計算過程見圖a),在求得結(jié)構(gòu)支座彎矩(按彈性理論計算)后采用結(jié)構(gòu)實際荷載按靜定結(jié)構(gòu)由平衡條件可求得桿件其他內(nèi)力?？鐑?nèi)最大正彎矩近似按跨中彎矩計算。梁端剪力根據(jù)梁上豎向荷載引起的剪力與梁端彎矩引起的剪力疊加而得。柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點集中力疊加而得。恒荷載標準值滿跨作用的彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖1、圖2、圖32.活荷載標準值作用下的內(nèi)力計算活荷載標準值作用在A～B軸跨間的分層法計算過程見圖b、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖4、圖5、圖6活荷載標準值作用在B～C軸跨間的分層法計算過程見圖c、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見圖7、圖8、圖9活荷載標準值作用在C～D軸跨間的分層法計算過程見圖d、彎3.風荷載標準值作用下的內(nèi)力計算采用D值法按下述步驟計算框架內(nèi)力(見表1~5)(1)確定各柱的反彎點位置；(2)分層取脫離體計算各反彎點處剪力；(3)先求柱端彎矩，再由節(jié)點平衡求梁端彎矩，當為中間節(jié)點時，按梁的線相對線剛度分配節(jié)點的柱端不平衡彎矩。(4)其他內(nèi)力的計算：根據(jù)力的平衡條件，由梁兩端的彎矩求出梁的風荷載標準值作用下的內(nèi)力圖見圖13、14、15所示↓深深底層分層法計算過程(單位KM/M)圖a恒荷載作用下分層法計算過程表1A(D)軸框架柱反彎點位置層號表2B(C)軸框架柱反彎點位置層號圖3恒荷載作用下的N圖(單位kN)表3框架柱修正后的抗側(cè)剛度軸號層號3層2層1層3層2層1層→→↓頂層分層法計算過程(單位<M/M)表4風荷載作用下框架柱端剪力彎矩和梁端彎矩計算軸號層號321321層號CD跨A軸B軸C軸D軸31.02(拉)1.02(拉)24.15(拉)4.15(拉)19.91(拉)9.91(拉)nmmmmm..五.框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力組合各種荷載情況下的框架內(nèi)力求得后，根據(jù)最不利又是可能的原則進行內(nèi)力組合。比較恒荷載和活荷載由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由恒荷載效應(yīng)控制的組合的大小，取兩者中大者。構(gòu)件控制截面的內(nèi)力按下式計算：柱上端控制截面在上層的梁底，其內(nèi)力按下式計算：式中M選——支座邊緣截面的彎矩標準值；Mo,Mc——分別為梁柱中線交點處的梁端的彎矩標準值和柱端的彎矩標準值；Me?,Me?——分別為梁柱中線交點處的柱上端和下端的彎矩標準值Vb,Vo——與M相應(yīng)的梁柱中線交點處的梁端的剪力標準值和柱端的剪力標準值 梁單位長度的均布荷載標準值b——梁端支座寬度(即柱截面高度);H——柱的計算長度本課程設(shè)計為簡化計算，采用軸線處內(nèi)力值進行組合。各內(nèi)力組合見表6~13所示表6用于承載力計算的框架梁AB(CD)由可變荷載效應(yīng)控制的基本組合層號恒載活載活載活載左風右風的VM及相應(yīng)的V①②③④⑤⑥組合值組合值組合值3左M②⑥②⑥V中M②⑤V右M②⑤一②⑤VM2左V②⑥②⑥中M②⑤V右M②⑤②⑤V1左M②⑥②⑥V中M②⑤V右M②⑤②⑤V注：1、活載②③④分別作用在AB軸間、BC軸間、CD軸間；2、恒載①的分項系數(shù)為1.2;3、活載②③④的分項系數(shù)為1.3;左風⑤、右風⑥的分項系數(shù)為1.4,4、以上各值均為軸線處的M和V;5、表中彎矩的單位為kN·m,剪力單位為kN。表7用于承載力計算的框架梁AB(CD)由恒荷載效應(yīng)控制的基本組合層號恒載活載活載活載左風右風M及相應(yīng)的VM及相應(yīng)的V①②③④⑤⑥組合值組合值組合值3左M①②④⑥②④⑥V中M①②④⑤V右M①②③⑤①②③⑤一VM①①2左V②④⑥②④⑥中M②⑤V右M①②③⑤①②③⑤V1左M①②④⑥①②④⑥V中M②⑤V右M①②③①②③V⑤⑤2、恒載①的分項系數(shù)為1.35;3、活載②③④的分項系數(shù)為1.3,組合系數(shù)為0.7;左風⑤、右風⑥的分項系數(shù)為1.4,組合系數(shù)為0.65、表中彎矩的單位為kN·m,剪力單位為kN。層號恒載活載活載活載左風右風及相應(yīng)的VM及相應(yīng)的V①②③④⑤⑥組合值組合值組合值3左M②⑥②⑥V中M00③⑤V右M①④⑤①④⑤ V2左M②⑥②⑥V中M00③⑤V右M①④⑤①④⑤V1左M②⑥②⑥V中M00③⑤V右M①④⑤①④⑤V2、恒載①的分項系數(shù)為1.2;3、活載②③④的分項系數(shù)為1.3,組合系數(shù)為0.7;左風⑤、右風⑥的分項系數(shù)為1.4,組合系數(shù)為0.65、表中彎矩的單位為kN·m,剪力單位為kN。③③表9用于承載力計算的框架梁BC由恒荷載效應(yīng)控制的基本組合層號恒載活載活載活載左風右風M的V及相應(yīng)M及相應(yīng)的V①②③④⑤⑥組合值組合值組合值3左M①②③⑥①②③⑥V中M00①③⑤V右M①③④⑤一①③④⑤一V左M①②①②③V2⑥⑥中M00①③⑤V右M①③④⑤①③④⑤V1左M①②③⑥②⑥V中M00①③⑤V右M①③④⑤①④⑤V2、恒載①的分項系數(shù)為1.35;3、活載②③④的分項系數(shù)為1.3;左風⑤、右風⑥的分項系數(shù)為1.45、表中彎矩的單位為kN·m,剪力單位為kN。表10用于承載力計算的框架柱A(D)由可變荷載效應(yīng)控制的基本組合層恒載活載活載活載左風右風的M、V的M、V①②③④⑤⑥組合項目值組合項目值組合項目值3上M②④(④N4下M0②9④(④N7V51上M7②④(④N795下M70N7②1④(7④V992、恒載①的分項系數(shù)為1.2;3、活載②③④的分項系數(shù)為1.3,左風⑤、右風⑥的分項系數(shù)為1.4,5、表中彎矩的單位為kN·m,剪力單位為kN表11用于承載力計算的框架柱A(D)由恒荷載效應(yīng)控制的基本組合層恒載活載活載活載左風右風的M、V的M、V|M|.及相應(yīng)的N、N①②③④⑤⑥組合項目值組合項目值組合項目值3上M②④(④N63下M0②1④(1④N41V751上M7②6④(④N796下M7②④(5④N709V992、恒載①的分項系數(shù)為1.35;3、活載②③④的分項系數(shù)為1.3,組合系數(shù)為0.7;左風⑤、右風⑥的分項系數(shù)為1.4,組合系數(shù)為0.65、表中彎矩的單位為kN-m,剪力單位為kN表12用于承載力計算的框架柱B(C)由可變荷載效應(yīng)控制的基本組合層恒載活載活載活載左風右風的M、VNn及相應(yīng)的M、V|M].及相應(yīng)的N、V①②③④⑤⑥組合項目值組合項目值組合項目值3上M③1+0.(8①+②+④N2下M4③④(①+②+N9V1上M6③0④(2①+②+④N0下M29③④(①+②十④N8V3142、恒載①的分項系數(shù)為1.2;3、活載②③④的分項系數(shù)為1.3,左風⑤、右風⑥的分項系數(shù)為1.4,5、表中彎矩的單位為kN·m,剪力單位為kN表13用于承載力計算的框架柱B(C)由恒荷載效應(yīng)控制的基本組合層恒載活載活載活載左風右風Nmx及相應(yīng)的M、VNin及相應(yīng)的M、V|MI.及相應(yīng)的N、①②③④⑤⑥組合項值組合項值組合值目目3上M③6+0.(④⑤N6下M3③④(9④⑤N4V1上M6③4+0.(④⑤N|M49③④+0.(0④⑤N2V312、恒載①的分項系數(shù)為1.35;3、活載②③④的分項系數(shù)為1.3,組合系數(shù)為0.7;左風⑤、右風⑥的分項系數(shù)為1.4,組合系數(shù)為0.65、表中彎矩的單位為kN·m,剪力單位為kN六.截面設(shè)計與配筋計算1.框架柱截面設(shè)計(1)軸壓比驗算滿足要求邊柱最大軸壓比：滿足要求(2)截面尺寸復(fù)核滿足要求KN>14.94KN所以0.25fcbho=0.25×9.6×500×460=552滿足要求KN>14.94KN(3)正截面受彎承載力計算柱同一截面分別承受正反向彎矩，故采用對稱配筋A(yù)(D)軸柱N?=aif:bhξb=9.6×500×460×0.518=1143.74KN1層從柱的內(nèi)力組合表可見，N?>N,為大偏心受壓，選用M大、N小的組合，最不利組合為：M=29.45KN·MN=869.71KNN=407.65KN第一組內(nèi)力M=29.45KN·MN=869.7KN彎矩中由風荷載作用產(chǎn)生的彎矩>75%,柱的計算長度1。取下列二式中較小值：l?=(2+0.2ψmin)H其中ψw,ψ;——柱的上端、下端節(jié)點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的各梁線剛度之ψm——比值ψ,,中的較小值；H——柱的高度，對底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度；對其余各層柱為上、下兩層樓蓋頂面之間的高度。H?=4.7mψu=(28.46+28.26)/49.70=1.14ψ,=0,ψmin=0ei=eo+ea=33.9+20=53.9mmmm應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)η取5?=1.0N=407.65KN彎矩中由風荷載作用產(chǎn)生的彎矩>75%,柱的計算長度1。取下列二式中較小值：l?=(2+0.2ψmin)H其中ψw,ψ;——柱的上端、下端節(jié)點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的各梁線剛度之H——柱的高度，對底層柱為從基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度