【文章內(nèi)容簡介】 44 前 言 框架結構體系的優(yōu)點是：建筑平面布置靈活，能獲得較大的空間 ；建筑立面容易處理，結構自重較輕；計算理論比較成熟；在一定高度范圍內(nèi)造價較低 ，目前在多高層房屋建筑中應用十分廣泛。其缺點是：側移剛度較小，在地震作用下非結構構件（如非填充墻、建筑裝飾等）破壞較嚴重。因 此，采用框架結構時應控制建筑物的層數(shù)和高度。設計中需要考慮到建筑抗震要求、結構構件的變形以及施工的方便性等問題。 為了 使設計 能 夠滿足鋼筋混凝土框架結構設計規(guī)范的要求 ，我們需要熟悉鋼筋混凝土結構 設計 的全過程， 需要充分 理解 鋼筋混凝土結構基本理論、基本方法 。本次畢業(yè)設計 系統(tǒng)、全面地 幫助我們 對 四年來所學專業(yè)知識進行 了 一次復習與鞏固， 使我們對結構設計的宏觀理解上了一個層次，對專業(yè)知識的應用更加熟練，獨立鉆研與動手能力得到強化 。 本設計共包含九 個部分，分別為：設計資料、結構布置及計算簡圖、荷載計算、內(nèi) 力計算、內(nèi)力組合、梁 柱截面設計、板結構設計、樓梯結構設計以及基礎結構 設計。 由于個人水平能力有限，設計中難免有錯誤與不妥之處，希望得到各位老師與同學的批評指正。 第 1 章 設計資料 本設計為五層的鋼筋混凝土框架結構，主要設計資料如下： 設計標高 室內(nèi)設計標高177。 ，室內(nèi)外高差 450mm 。 氣象資料 一月份全年最冷月平均氣溫： ? ，七月最熱月平均氣溫： ，平均地面溫度： 。 歷年平均降水量： 613mm ，夏季平均降水量： ，年最大降水量： 。 基本風壓： mkN/ 2 ；主導風向：冬季：西北，夏季：東南。 基本雪壓： mkN/ 2 最大凍深： 500mm 。 工程地質與水文地質資料 地基允許承載力 R=80 mkN/ 2 ，土類型為粉質粘土，Ⅲ類場地，最高地下水位：自然地面以下 ，地下水性質：有弱硫酸鹽侵蝕。 抗震烈度 抗震設防烈度為 7度，地震分組為第二組，三級抗震要求。 墻身做法 外墻采用粉煤灰輕渣空心砌塊：厚 240；內(nèi)墻采用粉煤灰輕渣空 心砌塊：厚 200；加氣混凝土砌塊強度 MU3，用 M5 水泥砂漿砌筑。 樓面做法 水 泥花磚地面； 100mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。 屋面做法 小瓷磚地面； 100mm ~140mm 厚膨脹珍珠巖找坡 2% ； 100mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板。 門窗做法 底層出入口為鋁合金門，衛(wèi)生間行政辦公室為木門，其它為鐵門、鋁合金窗。 活荷載 屋 面活荷載： kN / 2m ；走廊、樓梯、資料檔案室活荷載： kN / 2m ，其它樓面活荷載： kN / 2m 。 所用材料 混凝土 C25: 2/ mmNfc ? ， 2/ mmNft ? ； 混凝土 C30: 2/ mmNfc ?， 2/ mmNft ?； HPB235 級鋼筋 : 2/210 mmNfy ? ； HRB335 級鋼筋 : 2/300 mmNfy ? ， ?b? 。 第 2 章 結構布置及計算簡圖 結構布置 平面布置如圖 21。底層柱、基礎的混凝土強度等級為 C30；其余各構件混凝土強度等級均為 C25；鋼筋型號見具體各構件計算書。 DCBA81一至五層DCBA 圖 21 結構平面布置 結構選型 截面初選梁柱 梁截面初選 邊跨梁： h 取8l ～ 12l 取 h=600mm ；取 b=250mm ； 中跨梁： h 取8l ～ 12l 取 h=400mm ；取 b=250mm ； 次梁： h 取8l ～ 12l 取 h=500mm ；取 b=200mm ； 柱截面初選 對于較低設防烈度地區(qū)的多層民用框架結構，一般可通過滿足軸壓比限值進行截面設計。本設計中房屋高度 H30m ，抗震等級為三級，軸壓比μ取 ， 各層重力代表值近似取 12kN / 2m 。由圖 21可知：邊柱、中柱的受荷面積 分別為 A= =， A= = 2m ，則豎向荷載下柱截面面積為： 邊柱： Nv= 12 103 5=1769040N / 2m Ac≥ ( )= 中柱： Nv= 12 103 5=2349000N / 2m Ac≥ 2349000/( )= 選柱截面為 2500500 mmhb ??? 結構計算簡圖 根據(jù)地質資料確定基礎頂面離室外地面為 500mm ，由此求得底層高為 ，取 ○ 4 號軸線橫向框架計算簡圖如圖 22所示。 DCBA630 0240 0630 045503600360036003600 圖 22 結構計算 簡圖 第 3 章 荷載計算 恒荷載計算 梁重： 2600250 mmhb ??? mkN/ 2400250 mmhb ??? mkN/ 2500200 mmhb ??? mkN/ 柱 ：自重 +粉刷 2500500 mmhb ??? mkN/ 墻體：自重 +粉刷 240mm 厚 2/mkN 200mm 厚 2/mkN 門、窗： 木門： 2/mkN 其它： 2/mkN 屋面框架梁線荷載標準值 屋面恒載標準值計算： 小瓷磚地面 2/mkN 100~140mm 厚（ 2%找破）膨脹珍珠巖 ??? 2/mkN 100 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板 25= 2/mkN 隔聲紙板吊頂 2/mkN _________________________________________________________ 屋面恒荷 2/mkN 因此，作用在頂層框架梁上的線荷載為： g1WAB=g1WCD= mkN/ g1WBC= mkN/ g2WAB=g2WCD= mkN/ g2WBC= = mkN/ 樓 面框架梁線荷載標準值 樓面恒載標準值計算 : 水泥花磚地面 2/mkN 100mm 厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 25 ＝ 2/mkN 隔聲紙板吊頂 2/mkN _________________________________________________________ 樓面恒荷 2/mkN 因此，作用在中間層框架梁上的線荷載為： g1AB=g1CD=+( )= mkN/ g1BC= mkN/ g2AB=g2CD== mkN/ g2CD== mkN/ 屋面框架節(jié)點集中荷載標準值 邊 柱 : 連系梁自重： ＝ kN 1m 高女兒墻自重及粉刷： 1 ＝ kN 次梁 傳連系梁的集中傳荷載： 1/2 （ +） +21/2 ＝ kN 連系梁傳板的荷載 1/22= kN ________________________________________________________ 頂層邊節(jié)點集中荷載： ?? WDWB GG kN 中 柱 : 連系梁自重： kN 次梁傳連系梁的集中傳荷載： kN 連系梁傳板的荷載 + 1/2 （ +） 1/2= kN ________________________________________________________ 頂層中節(jié)點集中荷載： ?? WDWC GG kN 樓面框架節(jié)點集中荷載標準值 邊 柱 : 窗、墻及粉刷： 2+[ （ ） （ ） 2. 12]= kN 次梁傳連系梁的集中傳荷載： （ ） （ ） 1/21/2+ 1/2 （ +） +21/2= kN 連系梁傳板的荷載： 1/21/22= kN 框架柱自重及粉刷： ＝ kN ___________________________________________________________ 中間層邊節(jié)點集中荷載： GA=GD= 中 柱 : 連系梁自重： kN 內(nèi)縱墻自重、粉刷及 門重： [ （ ） （ ）2]+2= kN 次梁傳連系梁的集中傳荷載： kN 連系梁傳板的荷載： + 1/2 （ +） 1/2= kN 框架柱自重及粉刷： kN ___________________________________________________________ 中間層中節(jié)點集中荷載： GB=GC= kN 匯總以上計算結果可得本框架在恒荷載作用下的計算簡圖如圖 3－ 1。 DCBA630024006300G WA G WB G WCG WDG A G BG AG AG BG BG CG CG CG DG DG Dg1WABg2WABg2ABg1ABg2ABg1ABg2ABg1ABg 2W BCg 1W BCg 1BCg 2BCg 1BCg 2BCg 1BCg 2BCG BG CG Dg2ABg1ABg 1BCg 2BC 圖 31 恒荷載作用下的計算簡圖 活荷載計算 PWAB=PWCD== mkN/ PWBC= = mkN/ PAB=PCD== mkN/ PBC= = mkN/ PWA=PWD=[1/2+1/22+1/2(+ ) ] = kN PWA=PWD=+1/2(+ )1/2= kN PA=PD=(+) = kN PB=PD=+1/2(+ ) 1/2= kN 與地震作用組合的活荷載 PWAB=PWCD= mkN/ PWBC== mkN/ PWAB=PWCD== mkN/ PWBC= = mkN/ P DP DP AP AP AP DP WDP WAP CP BP CP BP CP BP WCP WBP BCP BCP BCPABPABPABPWABP WBC6300 2400 6300A B C DP AP DP CP BP BCPAB 圖 32 活荷載作用下的計算簡圖 風荷載計算 由式（ 31）可算得風荷載的面荷載。 0????? zsz? （ 31） 其中因結構高度 H30m 且高寬比 ，故可取 z? ＝ ；對于 L形平面 s? ＝；由規(guī)范查得 z? 。將風荷載換算成作用框架每層節(jié)點的集中荷載，計算過程如表 31所示。 表 31 風荷載計算 層次 z? s? Z(m) z? 0? ( 2/mkN ) A( 2m ) PW (kN ) 5 4 3 2 1 本框架在風荷載作用下的計算簡圖如圖 3－ 3。 6300240063003600360036004050DCBA3600 圖 33 風荷載作用下的計算簡圖（ kN ） 重力荷載代表值計算 由設計資料可知，該工程所在地地震設防烈度為 7 度，框架抗震等級為三級、Ⅲ類場地，因此，本框架結構抗震模型可表示為 5 個集中質量的多自由度體系，各層樓蓋、屋蓋處的集中荷載代表值計算如下： ?5G 屋面恒載 +50%屋面雪載 +屋蓋縱橫梁自重 +屋面下半層的柱及墻體自重＋女兒墻自重＝ + +[( 8)+ 8+ 7 ]+[ + + 32 ]+ 1=6288kN 同理可得： 4G =7165kN ； 3G =7165kN ； 2G =7165kN ； 1G =7525kN 。 ??51i iG =7525+7165+7165+7165+6288=35308kN 本框架在地震作用下的計算簡圖如圖 3－ 4。 G 1 =6288kNG 2 =7165kNG 3 =7165kNG 4 =7165kNG 5 =6288kN 圖 34 地震作用計算簡圖 第 4 章 內(nèi)力分析 水平地震作用下內(nèi)力計算 框架剛度計算 因為在計算結構地震作用時，需要確定結構假想位移，所以先計算框架剛度?？紤]到現(xiàn)澆樓板作用，在計算梁的慣性矩時，取邊跨框架梁慣性矩 II? ，中跨框架梁慣性矩 02II? ， 0I 為矩形截面梁的截面慣性矩，框架采用 C25 混凝土（ 28?cE 2/mkN）。梁、柱的線剛度分別如表 4 42所示。 表 41 梁的 線剛度計算 結構基本自振周期計算 本工程主體結構 的總高度為 40m ，且質量和剛度沿高度方向分布比較均勻，可以采用底部剪力法計算水平地震作用，為此須事先確定結構基本自振周期。現(xiàn)采用頂點位移法計算，其計算過程列于表 43。 取調(diào)整系數(shù) α 0= 則， T1= 0 = = 表 42 柱的線剛度計算 表 43 橫向框架柱側向剛度 D值計算表 砼 強 度 C25 截面 跨度 l/m 0I)10( 3??4/m 邊框架 中框架 bh/m I )10( 3??4/m bi )10( 4?/mkN? I )10( 3??4/m bi )10( 4?/mkN? 柱號 截面 bh(m 3)