PAGEPAGE1框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)（二）一、工程概況某二層單跨框架結(jié)構(gòu)，開間4m，共10個(gè)開間，跨度16m，層高7m。不上人屋面，屋面活載0.5，屋面恒載5（不含梁板自重），樓面活荷載3，恒載2（不含梁板自重），該結(jié)構(gòu)位于南寧市，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置并進(jìn)行梁，板設(shè)計(jì)?？蚣芷矫嬷W(wǎng)布置圖如圖1所示?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書某結(jié)構(gòu)為一個(gè)二層兩跨框架結(jié)構(gòu)，開間6m，共8個(gè)開間，跨度18m，一層層高7.5m，二層層高6.5m。不上人屋面，樓面活荷載2，恒載1.5（不含梁板自重），屋面活載0.5，屋面恒載4（不含梁板自重），該結(jié)構(gòu)位于南寧市,考慮抗震要求,本風(fēng)壓0.4，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置并進(jìn)行梁，板設(shè)計(jì)。框架平面柱網(wǎng)布置圖如圖1所示。圖1結(jié)構(gòu)平面布置圖框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算書1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件初選(1)樓,屋面梁格的布置確定主梁跨度18m,次梁跨度6m,主梁跨內(nèi)布置2根次梁,次梁間距為6m.(2)截面尺寸初選板的厚度:按高跨比條件,宜選,取次梁截面尺寸:一般取,考慮到荷載較大,支座主梁截面尺寸:一般取,取柱的截面尺寸:2.材料選用(1)混凝土混凝土選用C30混凝土，有《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）可知，=40，=14.3，=1.43，=2.01，=20.1，(2)鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋采用低松弛鋼絞線，=1860，1320，非預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋采用HRB335級(jí)鋼筋，300，，箍筋及其它受力鋼筋采用HPB235級(jí)鋼筋，210；3.內(nèi)力計(jì)算(1)截面幾何特征架梁型梁為T形截面:,幾何特征值為:,,計(jì)算簡圖如圖2圖2截面簡圖(2)設(shè)計(jì)荷載樓面梁恒載:外加恒載板自重梁自重樓面梁活載:屋面梁恒載:外加恒載板自重梁自重屋面梁活載:(3)計(jì)算簡圖框架各構(gòu)件的軸線取在截面形心位置。二層層高為6500mm,計(jì)算高度為1.25h=8125mm,一層層高為7500mm,現(xiàn)澆基礎(chǔ)頂離標(biāo)高處得距離為700mm,室內(nèi)外地坪差為150mm,故一層計(jì)算高度為8350mm,計(jì)算簡圖如圖(3)(4)內(nèi)力計(jì)算按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算所得標(biāo)準(zhǔn)豎向荷載作用下及水平風(fēng)荷載作用下框架彎矩圖4，5，6，7所示。單位均為恒載彎矩圖活載彎矩圖左風(fēng)彎矩圖右風(fēng)彎矩圖（5）內(nèi)力組合框架梁各控制截面在荷載的基本組合為：；短期組合：；長期組合：,其中樓面梁和屋面梁恒載的分向系數(shù)為1.2，活載分向系數(shù)為1.4，準(zhǔn)永久系數(shù)為0.7；屋面梁和樓面梁均按二級(jí)抗裂等級(jí)設(shè)計(jì)，對(duì)樓面梁的抗裂要求可適當(dāng)放寬,計(jì)算結(jié)果見表1表1控制截面的彎矩值（）.梁號(hào)截面恒載活載風(fēng)荷載組合左右基本組合短期組合長期組合樓面梁邊支座-496.28-193.7937.8-36.6-1120-885-853跨中568.90195.672.0-1.9927765707中支座-1109.3-386.9-29.629.01856-1496-1401屋面梁邊支座-691.44-62.384.29-12.4-924-754-744跨中995.4846.46-0.40125310421028中支座-1886.25-87.697.4111.43-2360-1974-19534.預(yù)應(yīng)力的估計(jì)（1）預(yù)應(yīng)力筋布置根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的布置原則,該工程預(yù)應(yīng)力筋可由正反兩段拋物線筋組成,如圖8所示,(端部的直線段)（2）預(yù)應(yīng)力筋的估算取張拉控制應(yīng)力為框架梁預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)壓應(yīng)力預(yù)估為:中支座:邊跨和跨中:樓面梁預(yù)應(yīng)力筋的估算樓面梁控制截面在中支座處，按二級(jí)抗震等級(jí)要求,分別計(jì)算在長期荷載效應(yīng)和短期荷載效應(yīng)的預(yù)應(yīng)力筋,考慮次彎矩的影響，支座彎矩乘以0.9短期荷載效應(yīng)組合(標(biāo)準(zhǔn)組合)下:長期荷載效應(yīng)組合(準(zhǔn)永久組合)下:屋面梁預(yù)應(yīng)力筋的估算屋面梁的控制截面仍在中支座處，同樣按二級(jí)抗震等級(jí)要求,分別計(jì)算在長期荷載效應(yīng)和短期荷載效應(yīng)的預(yù)應(yīng)力筋,考慮次彎矩的影響，支座彎矩乘以0.9短期荷載效應(yīng)組合(標(biāo)準(zhǔn)組合)下:長期荷載效應(yīng)組合(準(zhǔn)永久組合)下:根據(jù)現(xiàn)場材料和施工要求，實(shí)際配置預(yù)應(yīng)力筋為樓面梁：選用低松弛鋼絞線，屋面梁：選用低松弛鋼絞線，5.預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算(1)樓面梁摩擦損失采用預(yù)埋金屬波紋管，可知k=0.0015,采用兩端張拉,摩擦損失的計(jì)算過程及結(jié)果見表2表2計(jì)算過程及結(jié)果表線段終點(diǎn)應(yīng)力AB3.00.2070.05630.94576.71318.3BC6.30.2070.06120.941154.51240.5CB’6.30.2070.06120.941227.71167.3B’A’3.00.2070.05630.945291.91103.1錨固損失錨具采用夾片式錨具，從《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》查得預(yù)應(yīng)力筋的回縮值a=5mm假設(shè)錨固損失在AB段,則AB和BC段的摩擦損失的斜率為第一批預(yù)應(yīng)力損失為:邊支座跨中中支座鋼筋松弛損失鋼筋松弛損失（不考慮超張拉）收縮徐變損失（考慮自重影響，近似取恒載的全部）計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)處混凝土法向應(yīng)力時(shí),考慮第一批預(yù)應(yīng)力損失,并計(jì)及自重的影響邊支座：跨中：中支座:假設(shè)非預(yù)應(yīng)力筋的面積,取預(yù)應(yīng)力度,跨中和支座處的非預(yù)應(yīng)力筋均取:取則收縮徐變損失（張拉時(shí)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%）邊支座：跨中：中支座:總預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)加應(yīng)力如表3表3和截面()(KN)邊支座359.5+48.8+50.8=459.1[(1395-459.1)2520-50.83079]=2202跨中154.5+48.8+139.8=343.1[(1395-343.1)2520-139.83079]=2220中支座291.9+48.8+45.5=386.2[(1395-386.2)2520-45.53079]=2402(2)屋面梁計(jì)算過程同樓面梁,計(jì)算結(jié)果見表4表4屋面梁預(yù)應(yīng)力筋的有效應(yīng)力截面邊支座282.876.748.854.2462.52672跨中0154.548.8113.2316.52904中支座0291.948.828.6369.33053另外,屋面梁跨中及支座處的非預(yù)應(yīng)力筋均取6.次內(nèi)力的分析(1)等效荷載由于預(yù)應(yīng)力的值沿預(yù)應(yīng)力筋是不均勻的,因此,要精確計(jì)算等效荷載比較復(fù)雜,作為工程設(shè)計(jì),按預(yù)應(yīng)力的值沿跨間不變的情況計(jì)算樓面梁等效荷載計(jì)算有效預(yù)應(yīng)力均值端彎矩豎向荷載均布荷載屋面梁等效荷載計(jì)算有效預(yù)應(yīng)力均值端彎矩豎向荷載均布荷載(2)綜合彎矩框架等效荷載計(jì)算簡圖如圖9,根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)方法,可求得框架在等效荷載作用下的綜合彎矩見圖10(3)次內(nèi)力,計(jì)算結(jié)果見表5表5次彎矩計(jì)算彎矩(KN.m)樓面梁屋面梁邊支座跨中中支座邊支座跨中中支座1111.43-921.201226.871148.73-1276.681762.66584.6-1530.9584.6739.2-1935.75739.2526.83609.7642.27409.53659.071023.46樓面梁,屋面梁次剪力均為07.正截面承載力驗(yàn)算進(jìn)行正截面承載力驗(yàn)算時(shí),要考慮次彎矩對(duì)支座截面有利影響,乘以系數(shù)1.0,對(duì)跨中截面不利影響,乘以系數(shù)1.2（1）樓面梁,屬第類T型截面邊支座(滿足要求)跨中(滿足要求)中支座(滿足要求)(2)屋面梁,屬第類T型截面邊支座<(滿足要求)跨中(滿足要求)中支座(滿足要求)8.斜截面承載力設(shè)計(jì)對(duì)于預(yù)應(yīng)力框架大梁,進(jìn)行斜截面設(shè)計(jì)時(shí)要考慮預(yù)應(yīng)力筋的有利作用(1)樓面梁,截面尺寸滿足要求箍筋計(jì)算采用箍筋雙肢箍n=2,,則箍筋間距為：按構(gòu)造要求取s=200mm(2)屋面梁,截面尺寸滿足要求箍筋計(jì)算采用箍筋雙肢箍n=2,,則箍筋間距為：按構(gòu)造要求取s=200mm9.使用階段正截面抗裂驗(yàn)算截面抗裂驗(yàn)算按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算時(shí)采用毛截面幾何特征，計(jì)算結(jié)果見表6所示表6各控制截面抗裂驗(yàn)算過程表計(jì)算公式樓面梁屋面梁邊支座跨中中支座邊支座跨中中支座7.5210.039.946.0811.0711.147.679.159.225.9910.8711.199.3213.889.31108416.1910.86-1.8-3.850.63-3.16-5.12-0.28-1.65-4.73-0.09-4.85-5.320.33驗(yàn)算結(jié)果表明，的值受壓均在范圍內(nèi)，受拉在范圍內(nèi),均滿足設(shè)計(jì)要求。10.預(yù)應(yīng)力梁的撓度驗(yàn)算正常使用狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力的撓度驗(yàn)算需分別計(jì)算荷載在長期和短期效應(yīng)組合下的框架梁和柱的剛度,再計(jì)算相應(yīng)短期和長期撓度以及預(yù)應(yīng)力引起的反拱(1)樓面梁不考慮荷載長期作用的剛度計(jì)算垂直截面抗裂度驗(yàn)算表明，使用階段構(gòu)件不會(huì)開裂其短期剛度為使用荷載作用下的長期剛度外荷載作用下梁撓度的計(jì)算(向下)使用階段預(yù)應(yīng)力反拱值計(jì)算由結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算簡支梁在均布荷載下跨中撓度的方法可得預(yù)應(yīng)力反拱值總撓度所以樓面梁的變形滿足要求。(2)屋面梁不考慮荷載長期作用的剛度計(jì)算垂直截面抗裂度驗(yàn)算表明，使用階段構(gòu)件不會(huì)開裂其短期剛度為使用荷載作用下的長期剛度外荷載作用下梁撓度的計(jì)算(向下)使用階段預(yù)應(yīng)力反拱值計(jì)算由結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算簡支梁在均布荷載下跨中撓度的方法可得預(yù)應(yīng)力反拱值總撓度所以屋面梁的變形滿足要求。11.施工階段正截面抗裂驗(yàn)算（1）施工階段荷載及內(nèi)力計(jì)算混凝土強(qiáng)度達(dá)100%時(shí)進(jìn)行張拉,,考慮結(jié)構(gòu)自重的影響,A=562800,，并取施工荷載，故施工總荷載，框架彎矩圖如圖11（2）施工階段預(yù)應(yīng)力等效荷載計(jì)算在施工階段預(yù)應(yīng)力筋只產(chǎn)生第一批損失，并取支座和跨中有效預(yù)應(yīng)力平均值計(jì)算等效荷載樓面梁有效預(yù)應(yīng)力端彎矩豎向荷載均布荷載屋面梁有效預(yù)應(yīng)力：端彎矩豎向荷載均布荷載施工階段等效荷載及綜合彎矩圖如圖12，13（3）施工驗(yàn)算驗(yàn)算時(shí)混凝土強(qiáng)度取設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%，在自重，施工荷載及預(yù)應(yīng)力組合作用下支座和跨中上下邊緣的混凝土應(yīng)力樓面梁邊支座<（滿足要求）（受拉，但不在范圍內(nèi)，不滿足抗裂要求）跨中<（滿足要求）(受壓)<（滿足要求）中支座<（滿足要求）（滿足抗裂要求）屋面梁用同樣方法可計(jì)算屋面梁上下邊緣應(yīng)力情況見表7表7屋面梁抗裂驗(yàn)算邊支座跨中中