混凝土课程设计---钢筋混凝土框架结构设计.doc

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1、钢筋钢筋混凝土结构课程 设计任务书一、题目：钢筋混凝土结构设计（框架结构）二、设计地点：长春市三、设计任务：钢筋混凝土框架结构设计四、设计内容：1、计算简图的确定：确定计算模型及相应的计算参数。2、荷载计算：竖向荷载考虑竖向恒荷载、竖向活荷载，不考虑竖向活荷载不利布置。3、框架结构内力分析及内力组合：选取一榀有代表性的框架在应考虑荷载作用下的内力和位移；分别对框架梁、柱进行内力组合。4、一榀框架梁、柱，截面设计并满足相应的抗震措施。5、计算书上画出相应结构施工图。五、设计条件：1、该建筑为多层办公楼，地势平坦，类场地；2、建筑平、剖面图的尺寸如图1、2所示。3、学生承担的具体设计组号见表一4、

2、荷载:(1)永久荷载楼面采用30厚水磨石地面，自重为0.65kN/m2,板底、梁底、梁側采用20厚混合砂浆抺灰，自重为17kN/m3，钢筋混凝土自重为25kN/m3。屋盖自重：按4.65KN/m2取用（未计入荷载分项系数）。(2)可变荷载活、风、雪荷载查规范。5、材料：混凝土强度等级为不低于C30,梁、柱的主筋采用HRB400级，其余钢筋均采用HPB235级。6、内、外墙分别采用200mm、300mm厚陶砾混凝土，室内外高差为450mm，土壤冻结深度为1.65m，屋面檐口处混凝土女儿墙高600mm平均厚为80mm。各设计小组参数表 表小组号(m)(m)(m)(m)17.262.43.6（3.3

3、）27.25.72.43.6（3.3）36.662.13.6（3.3）46.65.72.13.6（3.3）57.262.43.9（3.6）67.25.72.43.9（3.6）76.662.13.9（3.6）86.65.72.13.9（3.6） 图1 图2六、设计成果：结构设计计算书一份：要求有封皮、目录、详细的计算内容；并在计算书里绘出相应的结构施工图。计 算 书（第七组）一、 工程概况与设计条件（一）工程概况与结构选型1.该工程为长春市某办公楼，地面以上为3层办公楼，首层层高3.9m,标准层层高为3.6m，室内外地面高差为0.45m，建筑物总高度为3.9+3.6*2+0.45=11.55m，

4、建筑物沿X方向的宽度为33m，沿Y方向的宽度为14.1m。2.根据建筑的使用功能，房屋的高度和层数，地质条件，结构材料以及施工技术等因素综合考虑，抗侧力结构拟采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。（二）设计依据本工程依据下列现行国家标准或行业标准进行结构设计：1、建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-20012、建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-20013、建筑工程抗震设防分类标准GB50223-20084、建筑抗震设计规范GB50011-20105、混凝土结构设计规范GB50010-20026、高层建筑混凝土结构技术过程JGJ3-2002（三）设计的基本条件1.建筑结构的设计使用年

5、限、安全等级及建筑抗震设防类别 本工程为普通多层民用办公楼，属于一般的建筑物。根据建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001第1.0.5条，结构的设计使用年限为50年。 按照建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001第1.0.8条和第7.0.3条，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数=1.0。 根据建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008第3.0.2条和3.0.3条，建筑抗震设防类别为标准设防类，简称丙类；地震作用和抗震措施按本地区抗震设防烈度的要求进行设计。建筑室外地面至檐口的高度为3.9+3.6*2+0.45=11.55m，高宽比为11.55/14.1=0.81

6、9 4满足钢筋混凝土框架结构七度设防烈度最大高宽比要求。1）雪荷载根据建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-2001附录D.4全国各城市的50年一遇雪压和风压，长春地区的基本雪压=0.35KN/。2)风荷载（1） 基本风压根据建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-2001附录D.4全国各城市的50年一遇雪压和风压，长春地区的基本风压=0.65KN/。（2） 地面粗糙度高层建筑混凝土结构技术过程JGJ3-2002第3.2.3条和建筑结构荷载规范（2006版）GB50009-2001第7.2.1条规定，本工程位于有密集建筑群的城市市区，地面粗糙度类别为C类。3)屋面及楼面活荷载取值

7、，见表1表1 屋面及楼面均布活荷载房间部位活荷载标准值 （kN/m2）组合值系数 准永久值系数屋面不上人屋面0.50.70楼面办公室2.00.70.4卫生间2.00.70.5走廊、楼梯2.50.70.52.抗震设防的有关参数根据地质资料勘察报告（详堪）和建筑抗震设计规范GB50011-2010第4.1.6条，该工程建筑场地类别为类，无液化土层，地基承载力特征值=220kPa。根据建筑抗震设计规范GB50011-2010附录A-我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组的规定，长春市的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组。根据建筑抗震设计规范G

8、B50011-2010第6.1.2条及表6.1.2框架结构、丙类建筑、设防烈度7度，房屋高度小于24m查表确定抗震等级为三级。根据建筑抗震设计规范GB50011-2010第5.1.5条，在多遇地震作用下，建筑结构的阻尼比=0.05。根据地基基础设计规范第3.0.1条，地基基础的设计等级为丙级。 （四）混凝土结构的环境类别根据混凝土结构设计规范GB50010-2002和混凝土结构耐久性设计规范GB/T50476-2008，本工程混凝土结构根据其所处环境条件的不同，确定室内、外构件的环境类别为类，基础承台的环境类别为类。（五）主要结构材料1.钢筋本工程梁、柱的主筋采用HRB400级，其余钢筋均采用

9、HPB300级，钢筋的强度设计值与弹性模量按照混凝土结构设计规范GB50010-2002第4.2.3条和第4.2.4条的规定采用，见表2表2 钢筋的强度设计值与弹性模量钢筋种类符号（）（）HPB3002702702.1HRB4003603602.02.混凝土在本工程中，结构各楼层采用混凝土强度等级的情况参见表3。混凝土强度设计值与弹性模量按照混凝土结构设计规范 GB5000102002第4.1.1条和第4.1.5的规定采用,见表4。 表3 结构各楼层采用混凝土强度等级情况部 位梁柱楼板底层C30C30C30二-三层C30C30C30表4 混凝土强度设计值与弹性模量混凝土强度等级(N/mm2)(

10、N/mm2)(104 N/mm2)C3014.31.433.003.混凝土结构耐久性的要求按照混凝土结构设计规范 GB5000102002第3.4.2条的规定，结构混凝土应符合表5的要求。表5 混凝土结构耐久性的基本要求环 境 类 别一 类二 b 类 最大水灰比0.650.55 最小水泥用量（kg/m3）225275 最大氯离子含量(%)1.00.2 最 大 碱 含 量（kg/m3）不限制3.0二、 结构布置及计算简图（一） 结构布置截面尺寸的初步确定1. 梁截面尺寸各梁截面尺寸确定如下：边跨（AB、CD）梁：取 中跨（BC）梁：取次梁：取 2. 板厚边跨长短边之比按双向版设计双向板 取当为屋

11、面板时取 3. 柱截面尺寸由轴压比限值按下列公式估算：为框架柱轴压比限值，根据建筑抗震设计规范GB50011-2010第6.3.6条=0.85。（抗震等级为三级）框架柱的负荷面积内每平米按14kN/m2初估角柱： 边柱： 中柱： 一、二、三级框架结构柱截面的宽度和高度当超过2层时不宜小于400mm，取验算剪跨比，避免形成短柱： 满足要求（二） 计算简图根据结构平面布置确定框架计算简图，计算简图用梁、柱的轴线表示，梁、柱轴线取各自的形心线；因梁板整浇，取板底为梁轴线。对于底层柱的下端一般取至基础顶面，长春地区土壤冻结深度取1.65m，承台厚度取900mm,承台底面在冰冻线以下200mm,基础埋深

12、d=1.65+0.2-0.9=0.95m,底层柱高h=3.9+0.45+0.95-0.1=5.2m, 计算简图如下图1：图1 计算简图（三）重力荷载计算1. 屋面荷载（为不上人屋面）屋盖恒载：4.65KN/屋面活载：0.5 kN/m2屋面雪荷载：0.35KN/2. 楼面荷载楼面恒载：30mm厚水磨石地面 0.65 100mm厚钢筋砼现浇板 0.1025=2.520mm厚板底抹灰 0.0217= 0.34 Gk=gk=3.49楼面活载：卫生间： 2.0 kN/m2 办公室： 2.0 kN/m2 走廊、楼梯： 2.5 kN/m23. 梁、柱、墙重力荷载1）梁重：（考虑梁上抹灰，取梁自重26kN/m

13、3） 主 梁： 260.30.6=4.68kN/m 次 梁： 260.200.40=2.08kN/m2）柱：（考虑到柱子抹灰，取柱子自重26kN/m3） 各 层：260.40.4 =4.16kN/m3）墙重：内墙200厚陶砾混凝土：60.2=1.2kN/m2 外墙300厚陶砾混凝土: 60.3=1.8kN/m24. 各楼层重力荷载代表值计算如下三层女儿墙：屋 盖： 主 梁：纵 梁：次 梁：柱 子： 活 载：雪荷载：二层楼 面：主 梁：纵 梁：次 梁：柱 子： 活 载： = + 一层楼 面：主 梁：纵 梁：次 梁：柱 子： 活 载： =+三、 框架侧移刚度计算现浇钢筋砼梁：边框架梁=1.5I0

14、中框架梁=2I0梁采用30混凝土，C3.0104 N/柱采用C30混凝土，CI0=1/12bh3(mm4) 横梁线刚度计算过程见表6，柱线刚度计算过程见表7表6 横梁线刚度计算类别层次边横梁1走道梁1表7 柱线刚度计算表层次139003600柱的侧移刚度计算过程见表8，表9表8框架柱侧移刚度D值（）层数KcDijKcDijD32.2753 0.5322 8771.4 8.7921 0.8147 13427.1 266381.822.27530.5322 8771.4 8.7921 0.8147 13427.1 266382.211.0854 0.5138 6648.4 9.5427 0.870

15、0 11257.4 214870.1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Di，见表10表9 横向框架层间侧移刚度（）层数123Di266381.8266381.8214870.1由表10可见，故该框架为规则框架。四、 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算1. 横向水平地震作用下框架结构内力和位移计算（1） 结构基本自振周期计算根据高层建筑混凝土结构技术规程B.0.2，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，其基本自振周期按顶点位移法计算。为考虑非承重墙刚度对结构自振周期影响的折减系数，取0.7.为假想的结构顶点位移，即假想把集中在各楼层的重力荷载代表值作为

16、该楼层水平荷载而算得的结构顶点位移，计算过程见表11。表 11 结构顶点的假想位移计算层数Gi/KNVi/knDi(N/mm)ui/mmui/mm34051.47 4051.47 266381.81 0.0152090.106624343.92 8395.39 266382.23 0.0315160.0914 14469.75 12865.14 214870.13 0.0598740.0599 计算基本周期（2） 水平地震作用及楼层地震剪力计算当框架结构房屋的高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀时，其水平地震作用可用底部剪力法计算。1）确定基本参数 根据建筑场地类别类和设计地震分组第

17、一组，按建筑抗震设计规范表5.1.4-2确定设计特征周期=0.35s； 根据抗震设防烈度7度0.10g和地震影响多遇地震，按建筑抗震设计规范表5.1.4-1确定水平地震影响系数最大值=0.08； 按建筑抗震设计规范第5.1.5.1条确定建筑结构的阻尼比为0.05。 根据建筑抗震设计规范图5.1.5确定水平地震影响系数。因为，按曲线下降段确定水平地震影响系数，所以2）总水平地震作用标准值 =，顶部附加地震作用系数所以不需考虑顶部附加地震作用。3）质点的水平地震作用 （） 层间地震剪力 具体计算过程见表12表12 各质点横向水平地震作用及地震剪力计算表层数312.44051.47 50238.23

18、9 0.5679 496.807 496.807 28.84343.92 38226.503 0.4321 378.023 874.829 15.24469.75 23242.683 0.2627 229.847 1104.677 4）验算剪重比 水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求： 式中：第层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；水平地震剪力系数，查建筑抗震设计规范表5.2.5，7度0.10g楼层最小地震剪力系数0.016。 第层重力荷载代表值。验算过程见表13表13 剪重比验算/kN比较/kN、496.807 64.824 大于 874.829 69.50

19、3 大于 1104.677 71.516 大于5）水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移按下式确定 层间弹性位移角，计算过程见表14表14 横向水平地震作用下的位移验算层数3496.807 266381.81 1.865 10.290 36001/1930 2874.829 266382.23 3.284 8.425 36001/1096 11104.677 214870.13 5.141 5.141 52001/1011 由表14可见 ，最大层间弹性位移角发生在第1层，其值为1/1263梁的截面限制条件满足需计算配置箍筋AB跨：梁端加密区箍筋取2肢8150，箍筋用HPB235级钢筋（），则根据抗震规范，加密区长度取max(1.5hb,500),所以取加密区长度9