毕业设计（论文）-论多层框架结构房屋设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流毕业设计（论文）-论多层框架结构房屋设计10128成人高等教育 本科（专科）毕业设计（论文） 题 目 学 院 专 业 姓 名 指导教师 二一二年一月论多层框架结构房屋设计摘要本设计主要进行了钢筋混凝土多层框架结构房屋的设计，具有良好的抗震性能，结构设计中只要经过抗震计算并采取妥善的抗震构造措施，在一般烈度区建造多层框架房屋是可以保证安全的。结构方案中横向框架6轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了荷载代表值的计算,接着利用经验公式法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力

2、、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力， 是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最不安全的结果计算配筋并绘图。文中阐述了多层钢筋混凝土结构及机构布置。关键词： 框架 结构设计 抗震设计Abstract Mainly for the design of multi-storey reinforced concrete frame structure building design, has a good seismic performance, structural design, seismic calculations and take as long as after

3、 proper seismic design, the construction of multi-intensity area in the general framework is to ensure safe housing . Structural framework of the program 6-axis horizontal seismic design of the framework. In determining the framework for the layout, the first representative value for the calculation

4、 of load, and then find the empirical formula from the earthquake cycle, and then calculated according to the level of the bottom shear under seismic load size, and then find the horizontal loads in the structure of internal forces (bending moment, shear, axial force). Then calculated with the verti

5、cal load (dead load and live load) structure under the action of internal forces, is to identify the most disadvantaged group or several groups of internal forces of a portfolio. Select the most secure and reinforced the results of calculation of the drawing. Paper describes the multi-layer arrangem

6、ent of reinforced concrete structures and institutions. Key words: seismic design of frame structure design 朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典详细内容目 录1. 结构布置11.1框架结构的结构布置11.2框架结构的计算简图11.3梁、柱截面尺寸的初步确定22.框架刚度的计算32.1计算简图32.2一榀框架刚度计算32.2.1横梁、刚度的计算42.2.2柱线刚度的计算43.重力荷载代表值的计算53.1计算简图53.2重力荷载代表值的计算63.3竖向荷载作用下框架结构的内力计算8

7、3.6水平地震作用下框架内力计算144.恒荷载作用下框架结构的内力计算164.1竖向荷载作用下的内力计算174.2水平荷载作用下的内力计算195.内力组合225.1横向框架梁的内力组合235.2框架柱的内力组合236.框架梁、柱截面设计246.1框架梁的截面设计246.2框架柱的截面设计247.现浇整体式屋面板和楼面板的设计248.现浇梁式楼梯的设计279.柱下扩展基础设计289.1地基承载力的确定299.2基底反力计算299.3确定基础底面积299.4确定基础的高度309.5基础内力计算309.6基础配筋计算309.7基础构造要求31结论33致 谢34参考文献351. 结构布置 钢筋混凝土多

8、层框架结构房屋具有良好的抗震性能，结构设计中只要经过抗震计算并采取妥善的抗震构造措施，在一般烈度区建造多层框架房屋是可以保证安全的。文中阐述了多层框架钢筋混凝土房屋的设计步骤及计算。1.1框架结构的结构布置1.2框架结构的计算简图无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。该项目为6层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为ll类:层高33m,基础埋深4.0m 基础高度0.8m,室内外高差0.45m。根据抗震规范第6.12条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋

9、嵌固在0.05m处的基础拉梁顶面基础拉梁的断面和配筋按构造设计。 工程设计经验表明, 这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。 这样,计算剪力的首层层高为H1-40.80.05=3.15m,层2层高为3.35m,层3、4层高为3.3m。根据抗震规范第6.2.3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时,一般情况下,要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两计算结果的包络图进行

10、框架结构底层柱的配筋。1.3梁、柱截面尺寸的初步确定 梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提,除应满足规范所要求的取值范围,还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1,以达到在罕遇地震作用下,梁端形成塑性铰时,柱端处于非弹性工作状态而没有屈服,节点仍处于弹性工作阶段的目的,即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。 柱截面尺寸估算：由轴向力公式初估：=。：分项系数1.25；：柱单位面积自重，近似取12 kN/m2；：单位柱截面负载面积；：柱截面以上层数；：考虑角柱影响系数，对一、二级框架取1.3；：水平力使轴力增大系数与抗震设防烈度有关：8度设防区取=1.1。则：=1.2512S51.31

11、.1=107.25S；S=(51.615.6)/60=13.416。则=107.2513.416=1438.866。所以轴力设计值：=1.1 =1.11438.866=1582.75262.框架刚度的计算框架的线刚度计算取楼层中间的一榀框架进行计算。框架的计算单元如图 2，绘出框架计算简图。图2框架计算简图框架梁、柱的混凝土强度等级为C30，计算梁的截面惯性矩2：表1 横梁线刚度ib计算表2.1计算简图表2 柱线刚度ic计算表层次hc(mm)Ec（N/mm2）bh(mm2)Ic(mm4)EcIc/ hc(N.mm)139003.01045005005.211094.011010236003.0

12、1045005005.211094.341010336003.01044004002.131091.781010表3 梁柱相对线刚度i计算（底层柱ic=1.0）中框架iab0.65边框架iab0.048ibd1.60ibd1.20i21.08i21.083i30.44i30.442.2一榀框架刚度计算2.2.1横梁、刚度的计算梁编号层次EcbhI0LEcI0/LEcI0/L（N/mm2）(mm)(mm)(mm4)(mm)(N.mm)(N.mm)中框架AB133.00E+0425050026041666676000130208333332.60E+10BD133.00E+043007008575

13、00000080003.22E+106.43E+10边框架AB133.00E+04250500260416666760001.30E+101.95E+10BD133.00E+04300700857500000080003215625000048234375000注：为梁刚度调整系数22.2.2柱线刚度的计算 框架梁、柱的混凝土强度等级为C30，计算梁的截面惯性矩2：表1 横梁线刚度ib计算表梁编号层次EcbhI0LEcI0/LEcI0/L（N/mm2）(mm)(mm)(mm4)(mm)(N.mm)(N.mm)中框架AB133.00E+042505002604166667600013020833

14、3332.60E+10BD133.00E+04300700857500000080003.22E+106.43E+10边框架AB133.00E+04250500260416666760001.30E+101.95E+10BD133.00E+04300700857500000080003215625000048234375000注：为梁刚度调整系数23.重力荷载代表值的计算3.1计算简图墙体为240mm厚空心砖，外墙面瓷砖（0.5 kN/m2），内墙面20mm厚抹灰，外墙单位面积墙体重量为：0.2415+0.0217+0.5=4.44 kN/m2。 内墙240mm厚空心砖，两侧均为20mm厚抹灰

15、，则内墙单位面积上墙体重量为：0.2415+1720.2=4.28 kN/m2。底层外墙： (3.9-0.6)(4.9-0.5)23+(6.6-0.6)(4.9-0.7)4+(2.4-0.6)（4.9-0.4）4-(2.41.517+1.81.52+1.21.52+1.52.12+32.12) 4.44=1678.586底层内墙： (3.9-0.6)(4.9-0.5)17+(2.4-0.6)(4.9-0.4)2+(6.6-0.6)(4.9-0.7)23-1.22.1194.28=3401.573其它层外墙： (3.9-0.6)(4.9-0.5)24+(2.4-0.6)(4.9-0.4)4+(6

16、.6-0.6)(4.9-0.7)4-(2.41.519+1.81.52+1.21.54)4.44=1779.019其它层内墙： (3.9-0.6)(4.9-0.5)20+(2.4-0.6)(4.9-0.4)2+(6.6-0.6)(4.9-0.7)23-1.22.120-32.124.28=3523.296塑钢窗为0.4 kN/m2；木门为0.2 kN/m2。底层门自重： (1.22.115+1.52.12+32.12)0.2=11.34底层窗自重： (2.41.517+1.81.52+1.21.52)0.4=28.08一般层门自重: (1.22.116+32.12)0.2=10.584一般层窗

17、自重： (2.41.519+1.81.52+1.21.54)0.4=32.4阁楼墙体自重： (7.8-0.6)(3.3-0.5)2+(6.6-0.6)(3.3-0.7)2-1.22.1-0.52.41.54.44=298.368。屋面女儿墙自重：强高300mm，栏杆1100mm；为计算简便，且栏杆的自重可乎略，所以只计算女儿墙自重。 (51.6-0.6)0.3+(31.2-0.6)0.3+2(15.6-0.6)0.34.44=148.65122.4.7 荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪荷载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载，5

18、0%楼面均布荷载，纵、横梁自重，楼面上下各半层的柱及纵、横墙体自重。3.2重力荷载代表值的计算分项荷载相加得集中于各层楼面得重力荷载代表值如下：G7(塔楼)= (7.8+0.6)(6.6+0.6)4.84+0.5(7.8+0.6)(6.6+0.6)0.25+412.375+331.5+0.5629.7+0.5298.368+(1.22.10.2+2.41.50.4)0.5=683.5392(KN)G6= 4092.9+0.51902.69+(4812.375+3031.5+235.4)+6029.70.5+0.5(298.368+1779.019+3523.296)+148.6512+(1.2

19、2.10.2+2.41.50.4)0.5+(10.584+32.4)0.5=10569.9(KN)G5= 3002.03+0.51902.69+(4812.375+3031.5+235.4)+6029.70.52+20.5(1779.019+3523.296)+20.5(10.584+32.4)=12743.87(KN)=G4=G3=G2G1= 3002.03+0.51902.69+6044.10.52+0.5(1678.586+3401.573)2+0.5(11.34+28.08)+(4812.375+3031.5+235.4)=13362.44(KN)质点重力荷载值见下图：3.3竖向荷载作

20、用下框架结构的内力计算因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。3.4横向水平地震荷载作用下框架的计算3.4.1横向自振周期的计算3.4.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算 周期、地震力与振型输出文件(VSS求解器)考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数 振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数 1 1.0234 89.93 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00 2 1.0065 179.92 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00

21、 3 0.9504 59.38 0.00 ( 0.00+0.00 ) 1.00 4 0.2824 89.68 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00 5 0.2782 179.61 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 6 0.2619 27.70 0.00 ( 0.00+0.00 ) 1.00地震作用最大的方向 = 89.973 (度)仅考虑 X 向地震作用时的地震力 Floor : 层号 Tower : 塔号 F-x-x : X 方向的耦联地震力在 X 方向的分量 F-x-y : X 方向的耦联地震力在 Y 方向的分量 F-x-t : X 方向的耦联地震力的扭矩 振型 1

22、 的地震力 Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 0.00 1.23 -0.44 2 1 0.00 1.16 -0.41 1 1 0.00 0.89 -0.32振型 2 的地震力 Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 1059.66 -1.49 -236.39 2 1 1007.14 -1.38 -206.06 1 1 782.05 -1.04 -151.47振型 3 的地震力 Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m

23、) 3 1 0.14 0.27 234.79 2 1 0.15 0.21 213.90 1 1 0.07 0.13 165.21振型 4 的地震力 Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 -0.01 -1.87 0.96 2 1 0.00 0.44 -0.10 1 1 0.01 2.30 -1.01振型 5 的地震力 Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 -327.62 2.24 294.24 2 1 74.52 -0.58 -57.74 1 1 402.19 -2.6

24、9 -347.10振型 6 的地震力 Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 -0.71 -0.37 -269.68 2 1 0.20 0.14 66.09 1 1 0.79 0.40 326.00各振型作用下 X 方向的基底剪力 振型号 剪力(kN) 1 0.00 2 2848.84 3 0.36 4 0.00 5 149.09 6 0.29 各层 X 方向的作用力(CQC) Floor : 层号 Tower : 塔号 Fx : X 向地震作用下结构的地震反应力 Vx : X 向地震作用下结构的楼层剪力 Mx : X 向地震作用下

25、结构的弯矩 Static Fx: 静力法 X 向的地震力 Floor Tower Fx Vx (分塔剪重比) (整层剪重比) Mx Static Fx (kN) (kN) (kN-m) (kN) 3 1 1108.05 1108.05( 5.17%) ( 5.17%) 3988.98 1717.05 2 1 1010.34 2081.41( 4.67%) ( 4.67%) 11440.60 1137.64 1 1 881.27 2853.67( 4.14%) ( 4.14%) 27519.12 733.22抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比 = 1.60% X 方向的有效质量系数

26、: 99.79%仅考虑 Y 向地震时的地震力 Floor : 层号 Tower : 塔号 F-y-x : Y 方向的耦联地震力在 X 方向的分量 F-y-y : Y 方向的耦联地震力在 Y 方向的分量 F-y-t : Y 方向的耦联地震力的扭矩振型 1 的地震力 Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 1.21 1047.01 -379.26 2 1 1.12 991.71 -349.28 1 1 0.95 761.45 -270.77振型 2 的地震力 Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN)

27、 (kN-m) 3 1 -1.46 0.00 0.32 2 1 -1.38 0.00 0.28 1 1 -1.07 0.00 0.21 振型 3 的地震力 Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 0.24 0.45 398.31 2 1 0.26 0.36 362.87 1 1 0.11 0.23 280.27振型 4 的地震力 Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 -1.88 -337.02 172.89 2 1 0.41 79.97 -17.89 1 1 2.35

28、415.69 -182.49 振型 5 的地震力 Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 2.28 -0.02 -2.05 2 1 -0.52 0.00 0.40 1 1 -2.80 0.02 2.41 振型 6 的地震力 Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t (kN) (kN) (kN-m) 3 1 -0.41 -0.22 -155.05 2 1 0.12 0.08 38.00 1 1 0.45 0.23 187.43各振型作用下 Y 方向的基底剪力 振型号 剪力(kN) 1 2800.17 2 0.01 3

29、 1.04 4 158.64 5 0.01 6 0.09各层 Y 方向的作用力(CQC) Floor : 层号 Tower : 塔号 Fy : Y 向地震作用下结构的地震反应力 Vy : Y 向地震作用下结构的楼层剪力 My : Y 向地震作用下结构的弯矩 Static Fy: 静力法 Y 向的地震力3.5水平地震作用下的位移验算横梁线刚度混凝土C35，=3.15kN/m2。在框架结构中，现浇楼面预制楼板，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减小框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面边框架取I=1.5(为梁的截面惯性矩)；对中框架取I=2.0。梁线刚度计算过程见表

30、2-4；柱线刚度计算过程见表2-5。2-4横梁线刚度计算表类别层次 (kN/m2) bh()()L(m) KNm 边框架梁KNm 中框架梁 KNm边横梁163.150.30.78.5756.64.0936.1398.185走 廊梁163.150.30.41.62.42.13.154.2 2-5 柱线刚度计算表层次(mm) (kN/m2) bh()() =kNm14.93.150.60.61.086.943263.33.150.60.61.0810.3093.6水平地震作用下框架内力计算顶层：q1，q3为梁的自重，q1= q3=5.989 kN.m-1，q2为房间板传给横梁的三角形荷载，q2=4

31、.496=26.94kN.m-1P1、P2分别为由边纵梁直接传给柱与中间次梁传C-D主梁的恒载。它包括梁自重、楼板重和女儿墙等的重力荷载，计算如下：集中力矩为柱子与梁偏心引起的附加弯矩 一二层，q1包括梁自重和其上横墙自重，为均布荷载。其它荷载计算方法同第三层：q1= 1.443.6+5.989=11.71 kN.m-1 q2=3.956=23.7kN.m-1 q3=5.989 kN.m-1 集中力矩为柱子与梁偏心引起的附加弯矩 4.恒荷载作用下框架结构的内力计算恒荷载作用下框架可按下面公式求得：故： 恒荷载作用下框架的受荷简图如图6-3所示:4.1竖向荷载作用下的内力计算因为楼板为整体现浇，

32、本板选用双向板，可沿四角点沿45线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。图6-2 框架结构计算单元等效荷载 Floor Tower Fy Vy (分塔剪重比) (整层剪重比) My Static Fy (kN) (kN) (kN-m) (kN) (注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构) 3 1 1098.85 1098.85( 5.12%) ( 5.12%) 3955.88 1693.76 2 1 995.52 2054.30( 4.61%) ( 4.61%) 11306.64 1119.21 1 1 869.31 2806.0

33、3( 4.07%) ( 4.07%) 27099.28 721.34 抗震规范(5.2.5)条要求的Y向楼层最小剪重比 = 1.60% Y 方向的有效质量系数: 99.77% =各楼层地震剪力系数调整情况 抗震规范(5.2.5)验算= 层号 塔号 X向调整系数 Y向调整系数 1 1 1.000 1.000 2 1 1.000 1.000 3 1 1.000 1.000 4.2水平荷载作用下的内力计算根据梁，柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数:分配系数如图65 , 图66所示：图6-5 B柱弯矩各层分配系数简图B柱：底层：标准层：顶层： 图66 C柱弯矩各层分配系数简图C柱： 标准层：顶层： 三.恒荷载作用下的弯矩剪力计算，根据简图（64）梁： （64） 柱： （65）四.恒荷载作用下的边跨框架的轴力计算，包括连梁传来的荷载及柱自重.恒