本科毕业设计论文--某钢筋混凝土框架结构厂房结构-设计计算33.doc

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1、65某钢筋混凝土框架结构厂房结构删除设计计算摘 要该设计工程位于*市经济开发区的厂房，生产中无大量烟火、余热及其它有害气体产生，无特殊工业要求。该厂房为标准通用厂房，采用现浇钢筋混凝土框架结构，建筑面积3800，厂房高四层，层高为4.5m，室内外高差为0.15m，室内地坪标高为0.000m，总高度为18.0m，该厂房生产的火灾危险性为丙级，设计合理使用年限为50年。工程结构类型为全现浇钢筋混凝土框架结构，设防烈度为六度，抗震等级为二级，防火等级为二级，其中楼地面装修为现制水磨石楼地面，内墙为混合砂浆抹灰，外墙为清水瓷砖沟缝。平面布置对称规则，能够满足功能使用的要求，并收到了良好的社会效益。建筑

2、物场地条件为：根据现场勘探，该场地地形平坦，平均地面标高在4.2m，地下水位埋深在地面以下0.5m，平均水位标高3.40m。本地区基本风压：0.45KN/。关键词： 钢筋混泥土 框架结构 厂房 结构设计目录第一章 建筑设计说明 5页码按照要求添上，余下同样1. 工程概况52. 主要材料63. 工程做法6第二章 结构分析计算71. 梁柱截面的确定72. 重力荷载计算3框架侧移刚度计算4横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算5竖向荷载作用下横向框架内力计算6横向框架内力组合7. 截面设计第三章 图纸附件参考文献感谢页码第一章 建筑设计说明1工程概况该设计工程位于-经济开发区的厂房，生产中无大量

3、烟火、余热及其它有害气体产生，无特殊工业要求。该厂房为标准通用厂房，采用现浇钢筋混凝土框架结构，建筑面积3800，厂房高四层，层高为4.5m，室内外高差为0.15m，室内地坪标高为0.000m，总高度为18.0m，该厂房生产的火灾危险性为丙级，设计合理使用年限为50年。工程结构类型为全现浇钢筋混凝土框架结构，设防烈度为六度，抗震等级为二级，防火等级为二级，其中楼地面装修为现制水磨石楼地面，内墙为混合砂浆抹灰，外墙为清水瓷砖沟缝。平面布置对称规则，能够满足功能使用的要求，并收到了良好的社会效益。建筑物场地条件为：根据现场勘探，该场地地形平坦，平均地面标高在4.2m，地下水位埋深在地面以下0.5m

4、，平均水位标高3.40m，。本地区基本风压：0.45KN/。建筑标准层如下图： 局部建筑标准层平面图2主要材料2.1 柱一层混凝土等级采用C35，其他层采用C30。纵向钢筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB235。2.2 梁混凝土等级采用C25；纵向钢筋用HRB400钢筋，箍筋采用HPB235钢筋。2.3 楼板混凝土等级采用C25；钢筋采用HPB235钢筋，次梁采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB235。2.4 基础混凝土登记采用C30；钢筋采用HRB335钢筋。2.5 楼梯混凝土等级采用C25，梯段板钢筋采用HPB235钢筋，平台梁钢筋采用HRB335钢筋。3. 工程做法3.1 保护层柱的

5、混凝土保护层厚度为30mm， 梁的混凝土保护层厚度为25mm，板的混凝土保护层厚度为15mm，基础的混凝土保护层厚度为40mm。在一层处梁板比柱的混凝土等级相差两个等级，节点区需增设竖向短筋，其数量为柱主筋配筋量的50。3.2 屋面做法自上而下：20厚1：2.5水泥砂浆结合层；高聚无改性沥青，防水卷材；基层处理剂；20厚1：3水泥砂浆找平层；1：8水泥膨胀珍珠岩（最薄处30mm，2自由两侧檐口，向中间找坡）找2坡，85厚聚苯乙烯泡沫塑料板，300厚现浇钢筋混凝土屋面板。3.3 楼面做法自上而下： 现制水磨石楼面；12厚1：2水泥石子磨光打蜡；素水泥浆结合层一遍；18厚1：3水泥砂浆找平；上卧1

6、1m玻璃分格条。 100厚钢筋混凝土楼板。第二章 结构分析计算1 梁柱截面的确定1.1 梁截面的确定梁截面的高度按梁跨度的估算，梁截面，宽度可取梁高度的纵梁：横梁：横向边跨梁：次梁按跨度的估算1.2 柱截面的确定柱截面尺寸的估算：该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值=0.9，各层的重力荷载代表值G=8*9*25*0.1+(8+9)*0.25+(5+0.5)*8*9=690.38，由式N/得，第一层柱截面面积为边柱： （1.3为地震作用组合后柱轴力增大系数）取柱截面为正方形，则边柱截面高度为488.7mm根据上述结果对其他因素综合考虑，本设计的柱截面尺寸取为：1.3 结构计算简图框架结构计算

7、简图土图1.1所示，取柱的形心，线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板顶，24层柱高即为层高，取4.2m；底层柱高从基础顶面至一层板顶，即 图1.1框架结构计算简图2.重力荷载计算2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值。2.1.1 屋面20厚1：2.5水泥砂浆结合层：0.0220= 0.4高聚物改性沥青防水卷材： 0.3520厚1：3水泥砂浆找平层：0.0220= 0.41：8水泥膨胀珍珠岩找坡层：0.10516= 1.68100厚钢筋混凝土楼板：0.1025= 2.515厚纸筋石灰抹底：0.01516= 0.24合计 5.572.1.2 楼面水磨石地面 0.65100厚钢筋混凝土楼板：0.1025=

8、2.515厚纸板筋石灰抹底：0.01516 0.24合计 3.392.1.3 卫生间楼面陶瓷地砖防水楼面： 2.26100厚钢筋混凝土楼板：0.1225= 15厚纸筋石灰抹灰：0.01516= 0.24合计 52.1.4楼梯间花岗石楼面 1.16楼梯荷载 4.84总计 62.2 屋面及楼梯可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值： 0.50楼面活荷载标准值： 2.0走道活荷载标准值： 2.5屋面雪荷载标准值： 2.3 梁柱，墙，窗，门重力荷载计算女儿墙重量：g墙体=0.240.6（722+182）18=466.56第4层重量楼板面积：S=7218=1296楼板重量： g板S=12965.57=

9、7218.72主梁体积：V纵=（8-0.5）0.250.721=27.56V横=（9-0.5）0.250.716= 23.8主梁重量（1.05为考虑梁的粉刷层重力荷载而对起重力荷载的增大系数）次梁体积： 次梁重量： 墙体重量：外墙：内墙： 外墙抹灰:内墙抹灰：=67.15=82.95=109.5-44.2-84.2=59.1卫生间铺贴釉面砖：合计2064.18柱的重量：（1.10为考虑柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数）门的重量：第二 三 层重量楼板重量主梁重量：次梁重量：柱的重量：墙的重量：=1431kN门窗的重量：第一层重量楼板重量主梁重量：次梁重量：墙体的重量外墙：内墙：=274

10、.7kN抹灰：外墙： 第一层内墙抹灰：=67.15+-22.7=64=87.45=59.1+2.432-33.32=53.7合计 2460.71柱的重量：门的重量：2.4 重力荷载代表值重力荷载代表值：恒载+50%活载，屋面的活载取雪荷载9420kN图2.1 各层的重力荷载代表值3框架侧移刚度计算表 3.1 横 梁 线 刚 度 计 算 表类别层次Ec/(N/)/2.0ib/边横梁149000注： 表 3.2 柱 线 刚 度 ic 计 算 表层次Ec/（N/）24420014850柱的侧移刚度按D=计算，式中系数按表3.3所列公式计算表3.3 柱 侧 移 刚 度 修 正 系 数c位置边 柱中 柱

11、简图简图一般层底层（固接） 图3.1 杆 件 名 称 简 图中间跨：柱 DE： 柱 JI： =0.55柱 AB： 柱 GF： 边跨：柱 DE： 柱 JI： 柱 AB： 柱 GF： 将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度表 3.4 横 向 框 架 层 间 侧 移 刚 度（N/mm）层次1234204501218348218348218348由表，故该框架为规则框架。4横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算4.1 横向自振周期计算表4.1 结 构 顶 点 的 假 想 侧 移 计 算层次411276.3211276.3221834851.6492.83942020696

12、.3221834894.8441.22942030116.32218348137.9346.4112531.6442647.96204501208.5208.5按计算基本周期，式中：为计算结构基本自振周期的结构顶点假想位移（m），Gp假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值，Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移；为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，本设计取0.8，则4.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算本机构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，结构地震反应以第一振型反应为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按计算，式中为相应于结

13、构基本自振周期的水平地震影响系数值；为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点应取总重力荷载代表值的85%。即根据本拟建筑物所在的场地类别为类，设计地震分组为第一组，查得特征周期值，在根据设防烈度为七度，地震影响按多遇地震设计，查得水平影响系数最大值 故因 所以应考虑顶部附加水平地震作用，顶部附加地震作用系数按计算。即：各质点的水平地震作用按下式计算： 将上述和代入可得：，具体计算过程见下表4.2。各楼层地震剪力按计算，结果并列入表中。表4.2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次416.8511276.321900060.42798.8798.8312.2594201

14、155180.26494.51293.329.05942085341.50.19361.41654.714.8512531.6460778.50.13247.21901.9各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图4.1 和 图4.2图4.1 水平地震作用分布 图4.2 层间剪力分布横 向 水 平 地 震 作 用 及 楼 层 地 震 剪 力4.3 水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架的层间位移和顶点位移分别按和计算计算过程见表4.3，表4.3中还计算了各层的层间弹性，位移角表4.3 横向水平地震作用的位移验算层次4911.92183484.1828.6242001/10053

15、1406.42183486.4424.4442001/65221767.82183488.11842001/519120152045019.99.948501/490由表可见，最大层间弹性位移发生在第二层，其值为1/4901/550，满足的要求，式中值为钢筋混凝土框架结构取。4.4 水平地震作用下框架内力计算在上面求得框架第i层的层间剪力Vi后，i层j柱分配到的剪力以及该柱上，下端的弯矩和分别按下列各式计算 （y为框架柱的反弯点高度比：为框架柱的标准反弯点高度比；为下层线刚度变化时反弯点高度比修正值；，上下层层高变化时反弯点高度的修正值。）以第3轴线的横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框

16、架内力计算从略，计算过程中所取杆件名称取于图 3.1 。第四层柱 DE： 柱 KL： 柱ON：（以柱DE相同）y=0.41 第三层柱CD： 柱 HI ： 柱 MN：（与柱DC相同）y=0.45第二层柱 BC： 柱GH： 柱LM：（与柱BC相同）y=0.5 第一层 柱AB： 柱FG： 柱MN （与柱GH相同）y=0.65 表 4.4 各 层 柱 端 弯 矩 及 剪 力 计 算层次边 柱y44.245.22218348943913.041.20.4122.4532.3134.279.732183489439231.20.4543.4753.1324.2105.91218348943930.551.

17、20.564.1664.1614.851192045019540371.20.55113.0566.4层次中 柱y44.245.222183481384319.132.40.4536.1644.1934.279.732183481384333.732.40.4766.5875.0824.2105.912183481384344.812.40.594.194.114.21192045011384345.042.40.55120.1498.3注：表中M量纲为 量纲为梁端弯矩，剪力及柱轴力分别按下式计算：， ， 式中：分别表示节点左，右梁的线刚度；分别表示节点左，右梁的弯矩；为柱在i层的轴力，以受拉

18、为负，受压为正，其余符号意义见图4.3图4.3梁端弯矩，剪力及柱轴力具体计算见表4.5表4.5 梁端弯矩，剪力及轴力具体计算层次边梁柱轴力L边柱N中柱N432.3122.193.05-6.050375.5855.62914.58-20.6302107.6380.34920.89-41.5201130.5696.2925.2-66.720注：柱轴力中的负号表示拉力，当为左震时，左侧边柱受拉，中柱受压，右侧中柱受拉，边柱受压。表中M单位为，V单位为，N单位为，L单位为m水平地震作用下框架的弯矩图，梁端剪力图及柱轴力图如下：图4.4 左震作用下框架弯矩图（）图 4.5 左震作用下框架梁端剪力及柱轴力

19、图（） 风荷载计算-风荷载标准值（Kn/） -高度z处风振系数-风荷载体形系数 -风压高度变化系数 -基本风压因结构高度H=16.830m，可取=1.0；对于矩形平面=0.8，可查和蔼规范。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下表所示表中z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，计算结果如下图所示。 风荷载计算(m)41.00.816.81.1840.4533.614.331.00.812.61.0560.4533.612.821.00.88.41.000.4533.612.111.00.84.21.000.4533.612.1 剪力在各柱间的分配 风荷载

20、作用下弯矩图 风荷载作用下剪力图 5竖向荷载作用下横向框架内力计算5.1 计算单元仍取第3轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为8米，如图5.1所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载。如图5.1中的水平阴影所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中的形式传给横向框架，作用于各节点上。图5.1 横 向 框 架 计 算 单 元5.2 荷载计算5.2.1 恒载计算图5.2 各 层 梁 上 作 用 的 恒 载在图5.2中，代表横梁自重，为均布荷载形式；为房间板传给的横梁的集中荷载，分别由边纵梁，中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重，楼板重和女儿墙等的重力荷载。第四层：

21、第一二三层:求：、边纵梁： 外墙：女儿墙： 楼板： 屋面板： 合计 第四层：其他层：求： 中纵梁：合计： 第四层：其他层：5.2.2 活荷载计算活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图5.3所示 图 5.3 各层 梁 上 作 用 的 活 载第四层：（不上人屋面活载）其他层： 将以上计算结果汇总，见表5.1，5.2表5.1 横 向 框 架 恒 载 汇 总 表层次44.6154.68124.57207.6634.6102.36142.66118.1124.6102.36142.66118.1114.6102.36142.66118.11表5.2 横 向 框 架 活 载 汇 总 表层次44340240

22、1405.2.3 内力计算杆端弯矩和剪力按下式计算：图 5.65 杆 端 弯 矩 与 剪 力 计 算 简 图杆端弯矩：赶端剪力： 恒载：活载：（不上人屋面活载）下面计算梁端，柱端弯矩。梁端弯矩采用弯矩二次分配法计算。弯矩计算过程和所得弯矩图如下图。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。柱底轴力加上柱的自重。 下柱 右梁 左梁 上柱 0.610.390.3270.46-340.41340.41207.65132.7666.38-109.84-219.67 -187.126742.8421.423.52-5.782.26-11.

23、571.13-0.61 -9.85-0.52 278.17 -2178.17 197.49 -197.49 顶层上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 0.390.390.220.380.310.3192-235.77235.779251.7725.8919.4-49.72-99.44-81.11-81.1119.410.925.46-1.03-2.06-1.7-1.70.40.40.23111.8 111.8 -223.6 165.62 -82.81 -82.81 中间层上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 0.40.360.240.40.30.394.31-235.77235.7784.8856

24、.5828.2921.12-58.81-105.62-79.22-79.2219.0112.686.34-1.27-2.54-1.9-1.90.510.460.3115.94 104.35 -220.29 162.24 -81.12 -81.12 底层图5.6 恒载作用下横向框架弯矩的分层法（M单位：）顶层弯矩图中间层弯矩图底层弯矩图将各层分层法求得的弯矩图叠加，由于节点弯矩不平衡，为提高精度，将对节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，修正后竖向荷载下整个结构弯矩图如下图所示 下柱 右梁 左梁 上柱 0.610.390.3270.46-242414.69.440.7-7.75-15.5 -13.2

25、4.723.031.52-0.82 -0.7 19.32 -19.32 13.9 -13.9 顶层上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 0.390.390.220.380.310.3193.6-24024093.652.826.419.7-50.6-101.2-82.6-82.619.711.25.6-1.1-2.2-1.7-1.70.430.430.24113.73 113.73 -227.46 168.6 -84.3 -84.3 中间层上柱 下柱 右梁 左梁 上柱 下柱 0.40.360.240.40.30.396-24024086.457.628.821.5-53.8-107.6-80.6

26、-80.619.412.96.5-1.3-2.6-1.95-1.950.520.470.31118.02 106.27 -224.29 165.1 -82.55 -82.55 底层图5.7 活载（不上人屋面荷载）作用下横向框架弯矩的分层法（M单位：）顶层弯矩图中间层弯矩图底层弯矩图将各层分层法求得的弯矩图叠加，由于节点弯矩不平衡，为提高精度，将对节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，修正后竖向荷载下整个结构弯矩图如下图所示图5.9 恒载作用下横向框架弯矩图（M单位：）图5.10 活载作用下横向框架弯矩图（M单位：）65表5.3恒载作用下梁端剪力及轴力（kN）层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱

27、轴力AB跨AB跨AB跨A柱B柱 4175.3810.6185.98164.78310.55336.8372.44398.693123.069.2123.98113.86603.44629.69630.66656.912126.067.6123.82115.46896.17922.42890.48916.731126.067.6123.82115.461188.91215.151150.31176.55表5.4活荷载作用下梁端剪力及柱轴力（kN）注：表5.4楼面作用活荷载（5）对应的内力，V以向上为正。层次荷载引起的剪力弯矩引起的剪力总剪力柱轴力AB跨AB跨AB跨A柱B柱 = = 4122.51

28、4.5164.781815.531207.9127.59113.86205.9187.621208.9128.9115.46340.8358.711207.8112.115.46528.6530.9 表6.1框架梁内力组合表框架横梁内力组合层截面恒荷载活荷载风荷载可变荷载控制永久荷载控制部位MGMQMwM=1.2MG+M=1.2MG+0.9M=1.35MG+ME1.3ME1.2MGRE(1.2MG+ 支座M跨中M次1.4MQ1.4(MQ+ Mw)1.40.7MQ1.3ME)4A-232.67 -26.34 11.30 -316.08 -298.15 -339.92 32.31 42.00 -3

29、10.81 -201.61 -339.92 B左-156.25 -8.40 -5.00 -199.26 -204.38 -219.17 22.10 28.73 -197.58 -126.64 -219.17 VGVQVWV=1.2VG+V=1.2VG+0.9V=1.35VG+VE1.3VE1.2VGRE(1.2VG+ 支座V1.4VQ1.4(VQ+ Vw)1.40.7VQ1.3VE)A185.98 14.50 -1.80 243.48 239.18 265.28 -6.05 -7.87 240.58 197.80 265.28 B左164.78 -8.40 -1.80 185.98 184.8

30、8 214.22 -6.05 -7.87 187.66 152.82 214.22 框架横梁内力组合层截面恒荷载活荷载风荷载可变荷载控制永久荷载控制部 位MGMQMwM=1.2MG+M=1.2MG+0.9M=1.35MG+ME1.3ME1.2MGRE(1.2MG+ 支座M跨中M次1.4MQ1.4(MQ+ Mw)1.40.7MQ1.3ME)3A-193.92 -189.10 25.30 -497.44 -439.09 -447.11 75.58 98.25 -346.16 -185.93 -497.44 B左-127.46 -132.48 -16.50 -338.42 -340.67 -301.90 55.62 72.31 -232.44 -1