多层框架结构课程设计计算书-某大学学生宿舍框架结构设计【完整版】.doc

多层框架结构课程设计计算书_某大学学生宿舍框架结构设计【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）1 .单层或多层混凝土结构课程设计任务书1.1设计任务1.1.1设计题目：某大学学生宿舍框架结构设计1.1.2设计条件7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L1=5.4m5.7m、6m，H1=4.2m4.5m。楼面和屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构；屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24 kN/；屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/3kN/、4kN/；楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/；楼面活荷载标准值为2.0kN/2.5kN/、3kN/；墙体采用灰砂砖，重度=18kN/m，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/，内墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/；木框玻璃窗重0.3kN/,木门重0.2kN/；混凝土强度等级和钢筋级别请自行选择。建设地点位于某城市郊区，底层为食堂，层高5.0m，27层为学生宿舍，层高4.2m，室内外高差0.6m，根底顶面标高-1.500m。根本风压=0.5kN/0.45kN/、0.4kN/。试对该结构进行结构设计，不考虑抗震设防。图1-1 标准层平面图 设计内容1确定构件截面尺寸、材料选用；2荷载计算；3对一榀框架进行内力分析、计算及组合；4框架构件截面设计。图1-2 II剖面图 2 .计算书 某大学7层学生宿舍楼，采用钢筋混凝土框架结构，没有抗震设防要求，设计年限为50年，试设计该结构(限于篇幅，本例仅介绍轴框架结构的设计)。2.1设计资料 7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L1=6m，H1=4.5m。 (1)设计标高：室内设计标高土0.000相当于绝对标高4.400m，室内外高差600mm。 (2)墙身做法：墙体采用灰砂砖，重度=18kN/m，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/，内墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/。 (3)楼面做法：楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/；楼面活荷载标准值为2.5kN/。 (4)屋面做法：屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24 kN/；屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/。 (5)门窗做法：木框玻璃窗重0.3kN/,木门重0.2kN/。 (6)地质资料：位于某城市的郊区，底层为食堂，层高4.5,27层位学生宿舍。(7)根本风压： 。(8)材料选择：混凝土强度等级C35，钢筋级别HRB400和HPB300。图1-1 建筑平面图图1-2 建筑剖面图2.2 结构布置及结构计算简图确实定结构平面布置如图2-1所示。各梁柱截面尺寸确定如下：图2-1 结构平面布置图边跨(AB、CD跨)梁： ，取；，取。边柱和中柱(A轴、B轴、C轴)连系梁：取；中柱截面均为，边柱截面均为现浇楼板厚。结构计算简图如图3-59所示根据地质资料，确定根底顶面标高为，由此求得底层层高为。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2-2。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取为考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩。 图 2-2 结构计算简图：单位；×10-3Em3 AB、BC跨梁： 中柱：上部各层柱底层柱边柱：上部各层柱底层柱各节点梁的线刚度与柱的线刚度比均大于32.3荷载计算31.恒荷载计算(1)屋面框架梁线荷载标准值：屋面构造层的恒载标准值 3.24 kN/120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 屋面恒荷载 边跨(AB、BC跨)框架梁自重 梁侧粉刷 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为： (2)楼面框架梁线荷载标准值楼面构造层的恒载标准值 1.56 120mm厚现浇钢筋混凝土楼板 边跨框架梁及梁侧粉刷 边跨填充墙自重 灰砂砖 墙粉刷 作用在中间层框架梁上的线荷载为： (3)屋面框架节点集中荷载标准值边柱连续梁自重 粉刷 高女儿墙自重 粉刷 连续梁传来屋面自重 顶层边节点集中荷载 D、E连续梁自重 粉刷 连续梁传来屋面自重顶层D、E节点的集中荷载 中柱连续梁自重 粉刷 连系梁传来屋面自重 顶层中节点集中荷载 (4)楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 粉刷 木窗自重 墙体面积 墙体自重 外墙贴瓷砖 内墙粉刷 框架柱自重 粉刷 连系梁传来楼面自重 中间层边节点集中荷载 D、E柱连系梁自重 粉刷 内纵墙自重 粉刷 门重 连系梁传来楼面自重 中间层D、E节点集中荷载 边柱连系梁自重 粉刷 墙体、粉刷、门自重 框架柱自重 粉刷 连系梁传来楼面自重 中间层中节点集中荷载 (5)恒荷载作用下的结构计算简图恒荷载作用下结构计算简图如图3-1所示。2楼屋面活荷载计算楼面活荷载作用下结构计算简图如图3-61所示。图中各计算荷载值如下：顶层 均布集中载中间层均布集中载 图3-1 恒荷载作用下结构计算简图 图3-2 楼面活荷载作用下结构计算简图3.风荷载计算风压标准计算公式为 因结构高度H=32m>30m，故按荷载标准求；对于矩形平面；可查荷载标准。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表3-3所示。表中为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图3-4所示。 表3-3 风荷载计算 层次风振系数体型系数高度zm变化系数根本风压受风面积A(m2)风荷载作用kN71.3981.332.61.4480.417.961.05318.9161.3471.328.11.3780.425.650.96524.7651.2831.323.61.3010.425.650.86822.2641.2081.319.11.2170.425.650.76419.6131.1451.314.61.1120.425.650.66216.9821.0861.310.110.425.650.56514.4911.0291.35.610.427.080.53514.49图3-4 风荷载作用下结构计算简图2.4内力计算1. 恒荷载作用下的内力计算恒载和楼面活载竖向荷载作用下的内力计算采用分层法。这里以框架恒载中间层为例说明分层法的计算过程，其他层顶层、底层仅给出计算结果。由图3-1取出任一层进行分析，结构计算简图如图4-1所示。图4-1柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。图中梁上分布荷载由梯形及矩形和三角形两局部组成，在求固端弯矩时可直接根据图示荷载计算，也可根据固端弯矩相等的原那么，先将梯形分布荷载和三角形分布荷载，化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如图4-2所示。 图4-1 恒载荷载作用下结构计算简图 ，三角形 图4-2 荷载的等效图因此图不太规那么，不能完全等效，故采用结构力学求解器，求得杆端的弯矩为弯矩分配法计算过程如图4-3所示，计算所得结构弯矩图见图4-4。同样可用分层法求得顶层及底层的弯矩图。 图4-3 弯矩分配法计算过程 图4-4 标准层单层结构弯矩图 将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒载作用下的弯矩图。很显然，叠加后框架内各节点弯矩并不一定能到达平衡，这是由于分层法计算的误差所造成的。为提高精度，可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，修正后竖向荷载作用下整个结构弯矩图如图4-5所示。并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力如图4-6和图4-7。 必须注意，在求得图4-5所示结构的梁端支座弯矩后，如欲求梁跨中弯矩，那么需根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布按平衡条件计算，而不能按等效分布荷载计算。考虑梁端弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值，以备内力组合时用，可适当求出。 图4-5恒载弯矩计算结果单位： 图4-6恒载轴力计算结果单位：kN 图4-7恒载剪力计算结果单位：kN2楼面活荷载作用下的内力计算活荷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几种组合形式。同样采用结构力学求解器计算，考虑弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算成梁端柱边弯矩值。其最后弯矩图(标准层)如图4-8所示。并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力如图4-9和图4-10。 图4-8楼面活载弯矩计算结果单位： 图4-9楼面活载轴力计算结果单位：kN 图4-10楼面活载剪力计算结果单位：kN 3风荷载作用下内力计算考虑到风荷载分布的最不利组合，即分为左风右风，因其不可能同时出现，这里只作最不利的的弯矩图。同样采用结构力学求解器计算，考虑弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算成梁端柱边弯矩值。其最后弯矩图(标准层)如图4-11所示。并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力如图4-12和图4-13。 图4-11 风载作用弯矩的计算结果kNm 图4-12风载作用轴力的计算结果kN 图4-13 风载作用剪力的计算结果kN