溫州大學(xué)甌江學(xué)院

WENZHOUUNIVERSITYOUJIANGCOLLEGE

《混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)（二）》

專業(yè):土木工程

班.級(jí):08土木工程本一

姓名：

學(xué)號(hào)：

指導(dǎo)教師:張茂雨

日期:2011年6月10號(hào)

混凝土框架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

一.設(shè)計(jì)資料

某三層工業(yè)廠房，采用框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芑炷林孛娉叽邕呏鶠?00mmX

500mm,中柱600mmX600mm。樓蓋為現(xiàn)澆鋼筋混凝樓蓋，其平面如圖所示。(圖

示范圍內(nèi)不考慮樓梯間)。廠房層高分別為4.5,4.2,4.2Xo地面粗糙度類別為B類。

(L1=8100,1,2=6600)

平面圖1：100

1.樓面構(gòu)造層做法：20mm厚水泥砂漿地面，鋼筋磴現(xiàn)澆板，15mm厚石灰砂漿

刷。

2.可變荷載：樓面屋面標(biāo)準(zhǔn)值取5.0KNm2,活荷載分項(xiàng)系數(shù)1.3。

3.永久荷載:包括梁、板及構(gòu)造層自重。鋼筋硅容重25KNm3,水泥砂漿容重

20KNm3,石灰砂漿容重17KNm3'分項(xiàng)系數(shù)為1.2。

材料選用:

22

混凝土采用C20(fc=9.6Nmm,ft=1.10Nmm)o

鋼筋柱、梁受力筋采用H級(jí)鋼筋(fy=300Nmm2),板內(nèi)及梁內(nèi)其它鋼

筋采用I級(jí)(0=210NmnP)

二.框架梁及柱子的線剛度計(jì)算

?、佥S上的一幅框架作為計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖所示。

497066.28(:49,70D

AB

9<P/o

ooo

E出QJ

IDin

349.70

66.2849.70

EFGH

T-1T-1O

不OJ

IDLD寸

49.7049.70

IJK

L

s

9O

QJO

ajCO

lnQJ寸

MP.

660066006600

@?0?

計(jì)算箱圖(單嵌n/m曾)

42

梁、柱混凝上強(qiáng)度等級(jí)為C20,Ec=2.55X10Ninm=25.5X

106KNm2o框架梁慣性矩增大系數(shù)：邊框架取L5,中框架取2.0。

中框架梁的線剛度：

6332

i」=abEIbl=2.0XX25.5X10X0.3X0.76.6=66.28X10KN?m

邊框架梁的剛度：

6332

ib2abEIbl=1.5XX25.5X10X0.3X0.76.6=49.70X10KN?m

底層中柱的線剛度：

i底中=EIJ=X25?5X1。6*0.6X0.634,5=61.44X103KN?m2

底層邊柱的線剛度

i底邊=EI』=X25.5X106x0.5X0.54.5=29.51X103KN?m2

其余各層中柱的線剛度

632

i其中=0.9EIC1=0.9XX25.5X10X0.6X0.645=55.30X10KN?m

其余各層邊柱的線剛度

i底邊=O?9EL1=0.9XX25.5X106X0.5X0.54.5=26.56X103KN?m2

三.荷載計(jì)算

1.恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

(1)樓(屋)面自重

結(jié)構(gòu)層：80厚現(xiàn)澆鋼筋碎板0.1mX25KNm3=2.5KNm2

20mm厚水泥砂漿面層0.02mX20KNm3=0.4KNm2

20mm石灰砂漿天棚抹灰0.015mX17KNm3=0.26KNm2

2

合計(jì)gk=3.16KNm

(2)梁自重

次梁自重25KNm3X0.25mX(0.45m~0.1m)=2.19KNm

次梁抹灰自重2X17KNm3X0.015mX(0.45m-0.1m)+0.02mX0.25m

X17KNm=0.26

KNm

合計(jì)gk=2.45KNm

主梁自重25KNm3X0.3mX(0.7m-0.1m)=4.5KNm

主梁抹灰自重2X17KNm3X0.015mX(0.7m-0.1m)+0.02mX0.3m

Xl7KNm=0.41KNm

合計(jì)gk=4.91KNm

(3)柱自重

邊柱自重25KNm3X0.5mX0.5m=6.25KNm

邊柱抹灰自重4X17KNm3X0.02mX0.5m=0.68KNm

合計(jì)gk=6.93KNm

中柱自重25KNm3X0.6mX0.6m=9.0KNm

中柱抹灰自重4X17KNm3X0.02mX0.6m=0.82KNm

合計(jì)gk=9.82KNm

2.活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

(1)樓(屋)面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：5.0KNm2

(2)雪荷載

Sk=0.35KNm2

屋面活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮，

取兩者中大者。

3.框架豎向荷載計(jì)算

(1)A?B(B?C,C?D)軸間框架梁

樓面(屋面)板傳荷載；

恒載：3.16KNm2X3.3mX58

6.52KNm

活載：5.0KNm2X3.3mX58

10.31KNm

梁自重：4.91KNm

A~B(B~C,C?D)軸間框架梁均布荷載為：

恒載=板傳荷載+梁自重

=6.52KNm+4.91KNm=11.43KNm

活載v板傳荷載

取荷載11.34KNm

(2)A(D)軸柱豎向荷載計(jì)算

頂層柱頂

頂層柱頂恒載：

屋面板傳荷載

3.16KNm2X3.3mX58X3.3m+3.16KNm2X3.3mX(1-2X0.422

X0.423)X3.9m=63.15KN

梁傳荷載

2.45KNmX(3.9m-0.25m)+4.91KNmX(3.3m-0.25m)=

23.92KN

頂層柱頂活載：

屋面板傳荷載

5.0KNm2X3.3mX58X(3.3m-

0.25m)+5.0KNm2X3.3mX(1-2X0.422X0.423)X(3.9m-0.25m)

=90.10KN

頂層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載

=63.15KN+23.92KN

=87.07KN

頂層柱頂活載=板傳荷載

=90.10KN

二層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重

=2X44.82KN+2X23.92KN+6.93KNmX4.2m

=166?59KN

二層柱頂活載=板傳荷載

=2X72.57KN

=145.14KN

底層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重

=3X44.82KN+3X23.92KN+2X6.93KNmX4.2

m

=264.43KN

底層柱頂活載=板傳荷載

=3X72.57KN

=217.71KN

基礎(chǔ)頂面恒載=板傳荷載+梁傳荷載十柱自重

=3X44.82KN+3X23.92KN+(2X6.93KNmX

4.2m+6.93KNmX4.7m)

=297.0KN

基礎(chǔ)頂面活載=0KN

(3)B(C)軸柱豎向荷載計(jì)算

頂層柱頂

頂層柱頂恒載：

屋面板傳荷載

2X(3.16KNm2X3.3mX58X3.3m+3.16KNm2X3.3mX(1-2X

0.422X0.423)X3.9m)=89.64KN

梁傳荷載

2X(2.45KNmX(3.9m-0.25m)+4.91KNmX(3.3m-0.25m))

=47.84KN

頂層柱頂活載：

屋面板傳荷載

2X(5.5KNm2X3.3mX58X(3.3m-

0.25m)+5.5KNm2X3.3mX(1-2X0.422X0,423)X(3.9m-

0.25m))=145.14KN

頂層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載=137.48KN

頂層柱頂活載=板傳荷載=145.14KN

二層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重=316.2KN

二層柱頂活載=板傳荷載=290.28KN

底層柱頂恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重=494.93KN

底層柱頂活載=板傳荷載=435.42KN

基礎(chǔ)頂面恒載=板傳荷載+梁傳荷載+柱自重=541.08KN

基礎(chǔ)頂面活載=板傳荷載=0KN

框架在豎向荷載作用下的受荷圖如圖所示

68.74137.48137.486

72.5711.43145.1411.4314$.1411437

11.3411.3411.34

jniiiaiaiiiiiuriaiaiiiiiiiiiiL7

166.59316.2316.216

145,14111,43290a311.43293.2811.43

new11.3411.34

J■■■■■■(

iliillilbilfetfeli

264.43494.93494.932i

217.7111,434354211.43435.4211.43

11.3411.3411.34

nil111

illlUbiJixllmlX&lliliminAllllliklJtfUiuilllll￡lAllAbL

297.0541.08541.08

11.4311.4311.43

11.3411.3411.34

juaiiiaiiiiiiiiiiiiiiiiriiiainaniiiiaiiiiiiiiiriiiiiiiaiiaiH

6600.66006600

*-------------------------------------------M

??

堅(jiān)向受荷因胭中各值單位也門，數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)值）

4.框架水平荷載計(jì)算

為簡(jiǎn)化計(jì)算，將風(fēng)荷載近似用作用在屋面梁和樓面梁節(jié)點(diǎn)處的集中荷

載，其標(biāo)準(zhǔn)值:

Wk=6zusuzwo(hi+hj)B2

WK計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表

集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

離地高口30hj

zBzUshiBwk

度KNm2KN

zm

13.11.091.3130.64.203.99.05

8.91.001.071.30.64.24.23.913.67

4.71.001.021.30.64.74.23.913.81

四.框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算（采用分層法和D值法）

為簡(jiǎn)化計(jì)算，考慮如下幾種單獨(dú)受荷情況：

（1）恒載作用

（2）活荷載作用于A?B軸跨間

（3）活荷載作用于B?C軸跨間

（4）活荷載作用于C~D軸跨問(wèn)

（5）風(fēng)荷載作用（從左向右或從右向左）

1.恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算

節(jié)點(diǎn)各桿的彎矩分配系數(shù)按下式計(jì)算

Uik=iik^iik

節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩即梁固端彎矩M=-1l2qIo2

由分層法可求得整個(gè)框架在恒荷載作用下的彎矩圖（計(jì)算過(guò)程

見(jiàn)圖a）,在求得結(jié)構(gòu)支座彎矩（按彈性理論計(jì)算）后采用結(jié)構(gòu)實(shí)際

荷載按靜定結(jié)構(gòu)由平衡條件可求得桿件其他內(nèi)力?？鐑?nèi)最大正彎矩

近似按跨中彎矩計(jì)算。梁端剪力根據(jù)梁上豎向荷載引起的剪力與梁

端彎矩引起的剪力疊加而得。柱軸力可由梁端剪力和節(jié)點(diǎn)集中力疊

加而得。

恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值滿跨作用的彎矩圖、剪力圖、軸力圖見(jiàn)圖1、圖2、

圖3

2.活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用在A?B軸跨間的分層法計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖

b、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見(jiàn)圖4、圖5、圖6

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用在B?C軸跨間的分層法計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖

C、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見(jiàn)圖7、圖8、圖9

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用在C?D軸跨間的分層法計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖

d、彎矩圖、剪力圖、軸力圖見(jiàn)圖10、圖11、圖12

3.風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力計(jì)算

采用D值法按下述步驟計(jì)算框架內(nèi)力（見(jiàn)表1-5）

（1）確定各柱的反彎點(diǎn)位置；

（2）分層取脫離體計(jì)算各反彎點(diǎn)處剪力；

（3）先求柱端彎矩，再由節(jié)點(diǎn)平衡求梁端彎矩，當(dāng)為中間節(jié)

點(diǎn)時(shí)，按梁的線相對(duì)線剛度分配節(jié)點(diǎn)的柱端不平衡彎矩。

（4）其他內(nèi)力的計(jì)算：根據(jù)力的平衡條件，由梁兩端的彎矩求

出梁的剪力；由梁的剪力，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的平衡條件，可求出

柱的軸力。

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力圖見(jiàn)圖13、14、15所

示

0.3640.6360.2840.3370.379|0.3790.33710.284|0.6360.364

-41.4941.49-41.4941.49-41.4941.49

15.1026.3913.20-13.20^26.39-15.10

-1.88——3.75-4.45-5.00f5.004.453.75^1.88

0.681.20n,6pUi5W0-p50-0.6肥-1.20-0.68

-0,88-1.04-1.171171.040.88

15.78-15.7850,66-5.49-451645.165.49-50.6615.78-15.78

xl/3>4/3xl/3xl/3

、r1fir1f

5.26-1.831.83-3.26

頂層分層法計(jì)算過(guò)程〈就kn/M)

二層分層誄計(jì)算過(guò)程（單也門/M）

3.83-0.950.95

4b4?

Xl/3xl/3xl/3xl/2

b.27。26訪_0.22().250.25lo.ee0.280.250.250.22|0,470.270.26

-41.4941.49-41.4941.49-41.4941.49

11.2010.7919.50-^^+975-9.75^-19.50-10.79-11.20

-1.083■-2.15-2.44-2.44-2.73也22,732.442442,15皿J1Q8

0,290.280.51-^+0.26入-0,26-0Q1-0芯9-0,28

1.37-1.37

-0.36-0.41-0.41-0.460.460.410.410.36

48.99-2.8"-2.85-43.3143.31E.85

11.4910.07-22.56285-4859沱56-11.4911.07

>d/2xl/2xl/2xl/2

1,

5.54-1.431.43-5.54

底層分層法計(jì)算過(guò)程(單位kn/M)

圖a恒荷載作用下分層法計(jì)算過(guò)程

表1A(D)軸框架柱反彎點(diǎn)位置

層號(hào)Yoyiy2Y3yyhm

34.21.750.390000.391.64

24.21.750.45000.451.89

14.71.760.560000.562.63

表2B(C)軸框架柱反彎點(diǎn)位置

層號(hào)y。yiy2V3yyhm

34.21.970.400000.401.68

24.21.970.450000.451.89

14.71.980.550000.552.59

50.6650.66

45.16

15.7815.78

19.6519.6；

.426.4

27.5248.82

18.6243.2643.2618.62

22.97￡2.97

16.7416.74

4.623.7,744￡2

48.99

￡0.7943.31%9543.31￡0.79

沱5622.56

10.0710.07

^-15.36

3.78己3.78

20.6720.67

2656

5.541.43|1.435,54

勖恒荷載作用下解1圖（單位kNN）

國(guó)2恒荷裁作用下的V圖（單他N）

圖3恒犍作用下小J圖（單像N）

表3框架柱修正后的抗側(cè)剛度

軸號(hào)層deEIhD=ac

號(hào)12EIh3

3層0.4728.469.10

A(D)2層0.4728.469.10

1層0.6028.269.21

3層0.5059.0120.08

B(C)2層0.5059.0120.08

1層0.6258.6019.74

0.3640.6360.2840.337537sl3,3790.3373.2840.6360,364

-41.1641.16

14.9826.18刈嗎13.09

-7.71-15.41-18.28-20.56^10.28

2.814.902.453.903.462,92”L46

-0.70-0.83-0,939八人4-093

-0.47-D.47^--0.53

0.340.320.27

-19.11-21.496.51

17.79-17.7940593,78272o,53-033

上心[xi/3]xl/?卜/3

5.93-6.371.26-0.18

//////>?勿仇

頂層分層法計(jì)算媚彈他＜n/M)

表4風(fēng)荷載作用下框架柱端剪力彎矩和梁端彎矩計(jì)算

軸層ViDEDDEVyhmMesMexMb?Mb

號(hào)號(hào)kNkNkNDkNkNkNy

mmkN??m?mkN

m?m

A39.059.1058.30J61.41.643.712.383.71

(D)65

222.79.1058.30.163.61.898.416.8810.7

2649

136.59.2157.90.186.52.6313.6217.320.5

3810

B(39.0520.058.30.343.01.687.765.173.344.42

868

222.720.058.30.347.71.8917.8314.59.8913.1

286291

136.519.757.90.3412.2.5926.2132.117.523.2

34042746

3.80-4.320.63-0.1c

）4/2>d/axl/3

0.270.27|Q46|02不，250.250.280.280.250.250.220.460.270.27

-41.1641.16

IL1111,119.47

-1.04-Ll.14-12.6e-12.66-14.18*7Q9

0.280.280.48-^^0.241.004^2.1,991.771.771.56絲1.46

-0.27-0.31-0.31-0.35吧-0.18-0.34^--0.67-0.39-0.39

0.150.130.130.11

39.4^12.97-12,^7-13.535.131.901.901.33

11.3911.39-22.790.79-0.39-0.39

|xl/31M/3j>d/9

3.800.63-0.13

二層分層法計(jì)算過(guò)程（靴kn/M）

表5風(fēng)荷載作用下框架柱軸力和梁端剪力計(jì)算

層號(hào)梁端剪力kN柱軸力kN

AB跨BC跨CD跨A軸B軸C軸D軸

31.021.341.021.020.320.321.02（拉）

（拉）

23.133.973.134.151.861.864.15（拉）

（拉）

15.767.055.769.913.153.159.91（拉）

（拉）

用層相法計(jì)算雕（單蛆C/M）

圖b活荷載作用在AB軸間分層法計(jì)算過(guò)程

圖13風(fēng)荷裁作用下濯架M國(guó)（單位kNN）

圖4活荷載傳用在AP端間的M因（單位kN.M）

26.502.27

^^3a4O^-0.26

27.42

1.27

0.15

27.42

1.27

「0.15

32.48

‘〃〃〃,

圖5淵裁作用物B軸詞的V因（靴kN）

99.07108.242.530

99.07108.242.53

199.06214.563.65

199.06214.563.65

299.09r

323,154.77

299.09

323.154.77

想淵戢作用砧B解駟囪（靴kN）

J,364|0,636|屹84|0,337||137目|137耶,337|0￡84|10636.364

-41.1641.16

5.85?-這一11.6913.8715.60xl/2—15.60-13.87-11.69^-5,85

X

-3.72xg1.8623.722.13

-2.13-1.86-7.87.8

1.37^2-2.743.263.66xi/5-3.66-3.26一己74%-L37

-1.83A1,83

-Q.62—0.52j/^0-870.50

-0.50-Q87改0.520.620.69-0.69X

U.44X-0.26

0,26X-0.35八0.35

-0.44

-0.27-0.220"0.09

-0.09-0.170.220.270.30-0.30

乙7212￡718.02-30.8930.89-18.02-12.87/a

-2.7￡-2.72

,卜/3xl/3]

-0.916.01-6.01-0.91

%%%?

頂層分層法計(jì)算過(guò)程（單位kn/M）

1.021.02

1.34

3.133.973.13

5.765.76

7.05

戊jr?yw?M

酊4風(fēng)柿我作用下框架V圖（單依N）

-0.484.10-4.100.48

XI/□

xl/3xl/3xl/3

b.270.27|0.4602前,250.250.280.280.250,2510.22|0.460.270.27|

-41.1641.16

4.5239.06L0.29h0.2911.52xi/￡-11.52-10.29-10.29-9.06^-4.53

-1.22-1.22-2.08-2^1.04￡,081,22122

*-1.045.76

0.75巫150L701.701.90-1.90-1.70-1.70-L503-0.75

----------

0.95

-o.ao-o.ao-o,35>d/20.210.240.240.27-0.27-0.24-0.24-0.21>1/2Q35Q,2QQ,2Q

^^-0.18-0.140.14o.ia>C-o.Li

0.11

-0.03-0.03-0.050.070.080.080.09-0.09-0.08-0.08-0.070°5QQJQ,Q3

-1.45-1.452.919.62L2.31LE.31-34.2334.23-12.31-12.31--3,62-2911.451.45

>d/3xva

、rf

-0.484.104.10

二層分稅計(jì)算過(guò)卷彈創(chuàng)yn/M)

9.91

因15風(fēng)荷載作用下框架N困（單垢N）

^5^8^3^

0.481.10一，LIO0.48

4

?b

xl/3>dZ3xVS

p.270.26|0.47I022b.250.25|0.29|0.28|0.250.2510.22||0,460.270.26

-41.1641.16

4.5339.0610.2910.2911.52>^-11.52-10.29-10.29-9.063-4.53

-1.22-1.22-2.08-■^■*-1.041.04以空一2.0E1.221.22

-5,765,76

0.75MISO1.70i.701,90呼-i.90-1.70-1.70-1.50-0.75

-------------------x-------------------

-0.95-^0.95

-0.20-0.20-0.35xl/g0.210.240.240.27^-0.27-0.24-C.24-0.21xvs0.350.200.20

0.11w^\r0,L8o.ia^-o.11

-0.14Q.14

-0.03-0,03-0.05°?070.080.080.09-0.09-0.08-0.08-0.07o,Q50,Q30.0<

-1.452.9196212.3112.31-34.2334.23-12.31-12.31-9.62-2,91i.45

-1.451.45

xl/354/3xi/aR/3

r

-I1484.104.].00.48

書(shū)瀉

慮黔融計(jì)算遮（例kc/M）

0.484.10TP.100.48

xl/3xl/2xl/3xl/3

10.270.260.470.22().250.25|0.280.280.250.2510.220.460.270.26

-41.1641.16

4.53^9。610.29L0.2911.52xve-li.52-10.29-10,29-9.06^4-4.53

X

-1.22-1.22-2.08-xl/2)1x)/Z-2.081.221.22

-LO4-3.765.761.04-

0.751.501.701.701.90'I丐-1.90-1.70-1.70-1.50XL/4-0.75

-0.950.95