多层框架结构课程设计计算书- 副本

1 .单层或多层混凝土结构课程设计任务书

1.1设计任务

1.1.1设计题目：某大学学生宿舍框架结构设计 1.1.2设计条件

7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L1=5.4m（5.7m、6m），H1=4.2m（4.5m）。楼面和屋面采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖结构；屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24 kN/㎡；屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/㎡（3kN/㎡、4kN/㎡）；楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/㎡；楼面活荷载标准值为2.0kN/㎡（2.5kN/㎡、3kN/㎡）；墙体采用灰砂砖，重度

?=18kN/m3，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/㎡，内墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/㎡；木

框玻璃窗重0.3kN/㎡,木门重0.2kN/㎡；混凝土强度等级和钢筋级别请自行选择。建设地点位于某城市郊区，底层为食堂，层高5.0m，2～7层为学生宿舍，层高4.2m，室内外高差0.6m，基础顶面标高-1.500m。基本风压?0=0.5kN/㎡（0.45kN/㎡、0.4kN/㎡）。试对该结构进

行

结

构

设

计

，

不

考

虑

抗

震

设

防

。

1

1.1.2 设计内容

图1-1 标准层平面图

（1）确定构件截面尺寸、材料选用； （2）荷载计算；

（3）对一榀框架进行内力分析、计算及组合； （4）框架构件截面设计。

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图1-2 I—I剖面图

2 .计算书

某大学7层学生宿舍楼，采用钢筋混凝土框架结构，没有抗震设防要求，设计年限为50年，试设计该结构(限于篇幅，本例仅介绍?轴框架结构的设计)。

2.1设计资料

7层钢筋混凝土框架结构学生宿舍，设计使用年限为50年，其建筑平面图和剖面图分别如图1-1、图1-2所示，L1=6m，H1=4.5m。

(1)设计标高：室内设计标高土0.000相当于绝对标高4.400m，室内外高差600mm。 (2)墙身做法：墙体采用灰砂砖，重度?=18kN/m，外墙贴瓷砖，墙面重0.5kN/㎡，内

3 墙面采用水泥粉刷，墙面重0.36kN/㎡。

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(3)楼面做法：楼面构造层的恒载标准值为1.56kN/㎡；楼面活荷载标准值为2.5kN/㎡。 (4)屋面做法：屋面采用柔性防水，屋面构造层的恒载标准值为3.24 kN/㎡；屋面为上人屋面，活荷载标准值为2.0kN/㎡。

(5)门窗做法：木框玻璃窗重0.3kN/㎡,木门重0.2kN/㎡。

(6)地质资料：位于某城市的郊区，底层为食堂，层高4.5m,2~7层位学生宿舍。

2(7)基本风压：?0?0.4 kNm。

(8)材料选择：混凝土强度等级C35，钢筋级别HRB400和HPB300。

图1-1 建筑平面图

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图1-2 建筑剖面图

2.2 结构布置及结构计算简图的确定

结构平面布置如图2-1所示。各梁柱截面尺寸确定如下：

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图3-2 楼面活荷载作用下结构计算简图

3.风荷载计算

风压标准计算公式为

错误！未找到引用源。

因结构高度H=32m>30m，故?z按荷载规范求；对于矩形平面?s?1.3；?z可查荷载规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表3-3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，计算结果如图3-4所示。

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表3-3 风荷载计算 风振系体型系变化系基本风数错受风面数错误！高度z数错误！压错误！误！未积未找到（m） 未找到未找到A(m2) 找到引引用源。 引用源。 引用源。 用源。 1.398 1.347 1.283 1.208 1.145 1.086 1.029

1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 32.6 28.1 23.6 19.1 14.6 10.1 5.6 1.448 1.378 1.301 1.217 1.112 1 1 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 17.96 25.65 25.65 25.65 25.65 25.65 27.08 风荷载错误！未找到引用源。 1.053 0.965 0.868 0.764 0.662 0.565 0.535 层次 作用（kN） 7 6 5 4 3 2 1 18.91 24.76 22.26 19.61 16.98 14.49 14.49

图3-4 风荷载作用下结构计算简图

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2.4内力计算

1. 恒荷载作用下的内力计算

恒载和楼面活载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法。这里以框架恒载中间层为例说明分层法的计算过程，其他层（顶层、底层）仅给出计算结果。

由图3-1取出任一层进行分析，结构计算简图如图4-1所示。图4-1柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。

图中梁上分布荷载由梯形（及矩形和三角形）两部分组成，在求固端弯矩时可直接根据图示荷载计算，也可根据固端弯矩相等的原则， 先将梯形分布荷载和三角形分布荷载，化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如图4-2所示。

图4-1 恒载荷载作用下结构计算简图

图4-2 荷载的等效图

??l012l02

，q?5p（三角形）

8因此图不太规则，不能完全等效，故采用结构力学求解器，求得杆端的弯矩为

MAB??276.86kN?m MBA?371.29kN?m MBc??300.59kN?m

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McB?261.87kN?m

弯矩分配法计算过程如图4-3所示，计算所得结构弯矩图见图4-4。同样可用分层法求得顶层及底层的弯矩图。

图4-3 弯矩分配法计算过程

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图4-4 标准层单层结构弯矩图

将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒载作用下

的弯矩图。很显然，叠加后框架内各节点弯矩并不一定能达到平衡，这是由于分层法计算的误差所造成的。为提高精度，可将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，修正后竖向荷载作用下整个结构弯矩图如图4-5所示。并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力如图4-6和图4-7。 必须注意，在求得图4-5所示结构的梁端支座弯矩后，如欲求梁跨中弯矩，则需根据求得的支座弯矩和各跨的实际荷载分布按平衡条件计算，而不能按等效分布荷载计算。

考虑梁端弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值，以备内力组合时用，可适当求出。

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图4-5恒载弯矩计算结果（单位：kN?m）

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图4-6恒载轴力计算结果（单位：kN）

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图4-7恒载剪力计算结果（单位：kN）

2．楼面活荷载作用下的内力计算

活荷载作用下的内力计算也采用分层法，考虑到活荷载分布的最不利组合，各层楼面活荷载布置可能有几种组合形式。同样采用结构力学求解器计算，考虑弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算成梁端柱边弯矩值。其最后弯矩图(标准层)如图4-8所示。并进而可求得框架各梁柱的剪力和轴力如图4-9和图4-10。

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图4-8楼面活载弯矩计算结果（单位：kN?m）

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图4-9楼面活载轴力计算结果（单位：kN）

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