1、一棉框架计算（土木工程毕业设 计手算全过程）作者: 日期:框架结构设计任务书1.1工程概况：本工程为成都万达购物广场-成仁丿占，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为 现浇，建筑面积约为5750m2,宽27米，长为45米，建筑方案确定。建筑分类 为乙类公共类建筑，二类场地，抗震等级三级。7$) 加图1-1计算平面简图IB1inI81Bh1I1B1hi& hI uIDIgigh1IB|usaiut yemI3ehI/ / / / / / / 1 z / / / / / /y / /Ih|u hKO)31x(xge9Cy1my* () 2) 1.2设计资料1）气象条件：基本风压3155KN/m22）抗震设
2、防：设防烈度7度3）屋面做法：20厚水泥砂浆面层层油毡隔离层40厚挤塑聚苯板保温层15厚高分子防水卷材20厚1:3水泥砂浆找平1:6水泥焦渣1%找坡层，最薄处30厚120厚现浇钢筋混凝土板粉底4）楼面做法：8-13 M铺地砖面层100厚钢筋栓楼板吊顶1-3设计内容1）确定梁柱截面尺寸及框架计算简图2）荷载计算3）框架纵横向侧移计算；4）框架在水平及竖向力作用下的内力分析;5）内力组合及截面设计；6）节点验算。二框架结构布置及结构计算简图确定2.1梁柱截面的确定通过查阅规范，知抗震等级为3级，允许轴压比为u =0.85由经验知 n=1214kn/n? 取 n=13kn/nr拟定轴向压力设计值 N
3、=n A= 13kn/nrX 8lm2X5=5265KN拟定柱的混凝土等级为C30, fc=14.3N/mnr柱子尺寸拟定700mm X 700mmN5265认5143x700x70053 皿5 满足初步确定截面尺寸如下：柱：b X h=700mm X 700mm梁（BC跨、CE、EF跨）二 1712=9000/12=750mm取 h=800mm, b=400mm纵梁=U 12=9000/15=600mm取 h=600mm, b=300mm现浇板厚取h= 120mm2. 2结构计算简图结构计算简图如下:A(:/ / /9CO3ZZ7/ / / /SO33卑图2-1结构计算简图DII111.i1
4、ii5g1/入11I8IPn11I n|1 nInI nI h|1i1V/1J1 un n1 19.-y电it3RAd 图2-2平面计算简图三荷载计算:1）屋面板恒荷载标准值20厚1:3水泥砂浆面层 层油毡隔离层40厚挤塑苯板保温层15厚高分子防水卷材20厚1:3水泥砂浆找平3.1恒载标准值计算0.02 X 20 =0.4 KN/M20.05 KN/M2 0.04X0.5 =0.02 KN/M 20.04KN/M20.02 X 20 =0.4 KN/M 2次梁计算单元及板传力图1:6 水泥渣 1 %找坡层最薄处 30 厚(0.03+0.045) /2X 14=0.525 KN/M2120厚现浇
5、钢筋混凝土板12厚板底抹灰02X25=3 KN/M20.012X20=0.24 KN/M2合计4.675 KN/M 2屋面板传递给边柱的集中荷载：中柱的集中荷载：4.675X 1.5X9=63KN4.675X3X9=126.23KN屋顶次梁恒载标准值单向板传给次梁的荷载 次梁自重 次梁粉刷4.675X3=14.025 KN/M0.3 X (0.6-0.12) X 25=3.6 KN/M (0.6-0.12) X 0.02 X 17X2=0.326 KN/M合计18 KN/M 屋顶框架梁所受恒荷载标准值次梁传给框架梁恒荷载 屋顶框架梁重量梁自重：0.4 X粉刷：（0.8-0.12）18X9=16
6、2KN(0.8-0.12)X25=6.8KN/MX0.02X17X2=0.46KN/M合计7.26KN/M2）楼面板恒载标准值8-13厚铺地砖面层20 Jr- 1:2水泥砂浆结合层120厚钢筋栓楼板石育板吊顶0.6 KN/M20.02 X 20=0.4 KN/M 20.12X25=3 KN/M20.2 KN/M 2合计4.2 KN/M2楼面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：4.2X1.5X9=56.7KN4.2X 3X9=113.4KN2-5层纵向次梁恒载标准值计算简图见图3楼面单向板传给纵向次梁恒荷载次梁自重0.3 X4.2X3=12.6 KN/M(0.6-0.12) X25=3.6
7、KN/M合计16.2 KN/M25层框架梁所受恒荷载标准值次梁传递给框架梁恒荷载16.2X9150 KN2-5层框架梁恒载标准值框架梁自重0.4X(0.8-0.12 ) X 25=6.8 KN/M墙自重3）四层建在所取一棉框架梁上的填充墙恒荷载标准值0.2X (3.3-O.8) X10352KN/M粉刷（3308） X 0.02 X 17 X 2= 1.7KN/M合计取（因为有构造柱取大点）7.2KN/M4）柱自重标准值1-3层柱自重：0.7X0.7X (4.2-02) X25=49.98KN大理石贴面：0.5X4X0.7X4.2 = 5.88KN合计55.86KN4-5层柱自重：0.7 X
8、0.7 X (3.3-0.12) X25 = 38.96KN大理石贴面：0.5X4X0.7X3.3=4.62KN合计43.58KN5）外墙自重标准值5层外墙作用在边柱的集中荷载墙自重：0.2 X (3.3-0.12) X 10.3X (9-07) =54.37KN粉刷：2X0.02X (3.3-0.12) X 17 (9-0.7) =17.95KN合计72.32KN4层玻璃幕墙作用在边柱的集中荷载玻璃幕墙自重：1.5kn/m2X (9-0.7) X (3.3-0.12) =26.15KN23层外墙作用在边柱的集中荷载墙自重：0.2X (4.2-0.12) X10.3X (9-07) =69.7
9、6KN粉刷：2X0.02X (4.2-0.12) X17 (9-0.7) =23.03KN合计92.79KN663. 2活荷载标准值计算1）屋面板活荷载标准值（不上人）：0.5KN/M2顶层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图2）0.5X3=1.5KN/M框架梁受次梁传递的活荷载标准值1.5X9=13.5KN屋面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：0.5X1.5X9=6.75KN0.5X3X9=13.5KN2）5层楼面板活荷载标准值：5KN/M25层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）5X3=15KN/M框架梁受次梁传递的活荷载标准值15X9=135KN5层面板传递给边柱的集
10、中荷载： 中柱的集中荷载：5X1.5X9=67.5KN5X3X9=135KN3）4层楼面板活荷载标准值：2.5KN/M24层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）2.5X3=7.5KN/M框架梁受次梁传递的活荷载标准值7.5X9=67.5KN屋面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：2.5X1.5X9=33.75KN2.5X3X9=67.5KN4）23层楼面板活荷载标准值：3.5KN/M22-3层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）3.5X3=1O.5KN/M框架梁受次梁传递的活荷载标准值10.5X9=94.5KN屋面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：3.5X1.5X
11、9=47.25KN3.5X3X9=94.5KN四内力计算4.1恒荷载作用下的内力计算刚度计算bh3 400x800394梁线刚度：截面的惯性矩 5二 冇二 一-=17X109mm考虑现浇楼板对框架梁截面惯性矩的影响，中框架梁取 I屮二2Ibo边框架取I边二.5Ibo1.5xl7xl09.i边跨梁二9000E=28X1E2xl7xl09.i中跨梁二9000E=38X1E柱线刚度：截面的惯性矩 Ic= 7OOO3 =20 X low匚犷5层柱二20x, e-60X 105E3300i广3层柱二20x10 e-48X105E4200取10屯值作为基准值1,算得各杆件相对线刚度（见下图）2838289
12、9O289O389O289O9O289O389O28900700V28003800 7280D007280038002800r0000700/? /77 /900/ / /9CO)/ / /900)/7 图4-1梁柱相对线刚度图162KN162KN162KN162KN162KN162KN00CN寸00#63KN32.4KN172.32KN56.7KN ?2.iKN 150KN150KNMz 2/7.26KN/M150KN150KN150KN150KN、,M/6.8KN/M26.15KN 56.7KN 32XKN ；150KN7.2KNM6.8KN/M150KN150KN150KN150KNN
13、J* di 9KKNKK7- T fu92.56.J2.150/M92,56.立K150OKNKui50w、/mzXi/ a 、/xj/ a iz t6.8KN/M000寸77/7/77/77soco777 779WG777779000图泌亘载作用下卅简图山于分布荷载在梁汇总产生的内力远小于集中荷载，所以将梁的分布荷载近似等 效为作用在次梁处的集中荷载，以便于计算。95&KN、/ 、|/ 、,、|/、f16U2KN、180.6KN180.6KN/ 、180.6KN180.6KN/ I 180.6KN1B0.6KN115.25KN、213KN213KN|/8181.89KN、180.6KN180
14、.6KN,I180.6KN180.6KNI 、180.6KN18C.5KN,、.、8.89KN、180.6KN180.6KN180.6KN180.6KN, 1 、180.6KN18C.5KN8Z/ /z/ZZ Z9C00/ZZZ /9033ZZZZ /$030ZZ194.67KN19G.67KN196.67KN194.67KN194.67KN196.67KN 图4-3恒载等效荷载作用下的计算简图因为框架对称，且恒荷载为正对称荷载，所以取半棍框架进行计算。PPAZ、Z、ZB/1 0匕0 : 11L由结构力学梁端弯矩公式得到：顶层结点弯矩：Mab二一Mba二Pd(l )=194. 67X3X (1
15、- | )= -389.34KN M4层结点弯矩：MAB=-MBA=-Pa(l-扌)二213X3X (1- | )=-426KN M标准层结点弯矩：6/3好_弧二-Pa(l- 7)二180.6X3X (1 - - )=361. 2KN M采用二次弯矩分配法（见下图）族炖用桟找炖用様1 10.68210.318JH222IQ 上 7610302138934265.5? 123.8138936-3893473.16-49.90 -23.2561.91 13-29.U -1B.70288.79 -288.79皿51-29.47 -408.04顾O.iO5l 0.1U0.151 10323032)10
16、.203146.293612146.29 68.67361.2361.2132.7791.8193.93-91.81 41083431-5.18 -11.08-11.08 -6.97187.25-335.669033 -11.0811.08 -368.17|)胡035310.206110.151 103450.27610.2181181.86426150.38 87.76426L2573.14-63.0869.89-50.49 -29.4643.88-7.06 15-12.11 -9.57197.92169.78 -367.7J90.33 -15.U-12.11 -45557甌0.38710.
17、226JLL17310.2960.29610.235J139.78361.2139.78 8询361275.19-55.1569.8956.15 -32.7840.827.06 -12.08-12.08 -9.60158.82153.52 -312.%孤96 -12.0812.08 -370.8|甌0.38710.22HLL173I0.2960.29610.235J139.78-361.2139.78 8训361.2-361.269.89-27.05-27.05 -15.8040.82-7.06 -12.08-12.08 -9.60182.62112.73 -295363%.% -12.08-
18、12.08 370.856.37-6.04/ / / / /77/7777/77图4-4恒载弯矩分配图在竖向荷载作用下，梁端截面有较大的负弯矩，设计时应进行弯矩调幅，降低负 弯矩，以减少配筋面积。对于现浇框架，支座弯矩调幅系数为0.85 （在内力组合 的表中进行梁端调幅计算）厶3751图4-5恒载作用下的框架弯矩图（等效为集中荷载时）表4-1恒载作用下内力楼层跨 AB跨 Be跨3跨 AB跨 Be跨6VAVBVC%vnVAVCnnn680.IXnn076.076.n3IX2323 IX23123123IX2nnnnn81x9.81x9680.IX0711.071x1x楼 层恒载作用下的剪力AB跨
19、BC跨CD跨VAVbVbVcVcVd顶层178. 15-221. 19194. 67-194. 67221. 19-178. 155174. 53-186. 67180. 6-180. 6186. 67-174. 534202. 43-223. 57213-213223. 57-202. 433171.42-189. 78180. 6-180. 6189. 78-171.422169. 63-191.67180. 6-180. 6191. 67-169. 63194.67-221.19174.53一一180.6221.19186.67m.67L _178.1S202.43-186.672235
20、7180.6 -17 厶.53171.42-180.6223.57-189.78213L202.43169.63*1B0.61B9.78191.67180.6171.2/ / Z191.6?Jr/ / /180.6/ */7169.63178.15图4-6恒载作用下的框架梁的剪力图柱轴力包括柱传下轴力和柱自重，恒载作用下的柱轴力见下图:27155574.49574.49273.55317.13653.08U23.5U79311830.B9I1886.75/618.07618.071171.72WTT1885.272401 巧2457312975.383031.24/317.131131.U65
21、 亦1174.72182W1885.272014!2457312975.383031.24/ / /图4-7恒载作用下柱的轴力图696.6610143(11070.2U23.51IM79J71830.891886.754.2活荷载作用下的内力计算活荷载按满跨布置，不考虑活荷载的最不利布置。此时，求得的跨中弯矩比最不 利荷载位置法的计算结果偏小，故对梁跨中弯矩乘以12的增大系数。梁端弯矩 应进行弯矩调幅，乘以调幅系数085在内力组合的表中进行跨中弯矩增大和梁 端调幅计算。方法同恒载作用下的内力计算，计算过程见下图。13.5KN B.5KN115KN13.5KN13.5KN13.5KN 图4-8活
22、荷载作用下的计算简图肚M M族林 w M林1 10.68210.311110.222 10.47610.302127272718.41 8.5954.68 37.29 -17.394.3 0.95-2.05 -1.3035.8 -35.830.35-2.05 -28.30.40510.1910.151 103230.32310.2031-270270-27010935109.35 51.39.21 15.7929.77 -15.79 -7.425.653.88 -8.288.28 -5.21102.77123.33 -226.1291.77 -8.28-8.28 -264.79血0.35310
23、.206J10161 103450.27610.218J-B5135扁559.5347.66 27.8154.68 Z.2L36.57 32.21 -18.8119 -2.2i -4.80冰-3.02719752.02 -125.99146.66 80-3.84 -131.980.38710.226J10.17310.2960.29610.235J-189189-18973“73.1C 42.7223.83 -23.3736.57 2137 -13.6521.36169 -6.326.32 -5.0373.68634 -159.93206.67 -632-6.32 194.030.38710.
24、22H1117310.2960.29610.235J-189189-18973.1473.14 42.7236.57 -U.15-U.15 -8.272136369 -6.32-6.32 -5.0395.5658.99 -154.55206.67 -632-6.32 -1H.0229.50-11677/777/7777 / 7777/图4-9活荷载作用下的框架弯矩分配图图4T0活荷载作用下的框架弯矩图表4-2活载作用下的内力楼层跨 AB跨 Be跨6跨 AB跨 Be跨6VAVBVBVDVAVD顶层53.1A53.IX53.IX53.1513.53.1A1x6 o1x6 onn1x6 oIX6 o
25、-n531A53IX53IX531x51353IX37一37一nn37.37.n576576567567.57.-632.32.nn32.32.n54.95 d95 d959419-5.195.nn91x5.9IX5.54959594.594.195.195.91x5.9IX5.楼 层活荷载作用下的剪力AB跨BC跨CD跨VaVbVbVcVcVd顶层14. 11-12. 8913. 5-13. 512. 89-14. 115127. 7-142. 3135-135142. 3-127.7465.2-69.867. 5-67. 569.8-65.2389. 31-99. 6994. 5-94. 5
26、99. 69-89. 31288. 71-100. 2994. 5-94. 5100. 29-88. 71U.1113.512.89厂L127.713512.89仏2.313.514.1165.2U23135-127.789.3194.569.899.6967.565.288.71-94.599.69j100.2994.589.31100.29-94588.71图4-11活载载作用下的框架梁的剪力图20.8539.8939.8920.B5216.05315451.56587.52/452.19452.19216.05659.99659.993159L5.68945.68451561234.97
27、1234.97587.52TTTT7/TTT77图4-12活荷载作用下柱的轴力图四川大学锦江学院毕业论文(设计)4. 3地震荷载作用下框架的内力计算一、水平地籐作用标准值的计算1、框架的抗震等级山设计需求，抗震设防烈度为7度，房屋高度为19. 2m 30m,可知该框架的抗 震等级为三级。2、场地和特征周期值工程场地为II类场地，地震设计特征周期值T沪0. 40so3、重力荷载代表值(取第轴线的KJL it算各层重力荷载代表值)对于楼层，重力荷载代表值取全部恒荷载和50%的楼面活荷载。对于屋顶是不 上人屋顶故屋面活荷载不计入。顶层重力荷载代表值G6G6恒二(63+32.4) X2+ (126.
28、23+32.4) X 2+162 X 6+7. 26X27二 1580. 68KN第5层重力荷载代表值G5G5恒+0. 5活二(56. 7+32. 4+72. 32) X 2+(113. 4+32. 4) X 2+150 X 6+6. 8 X 27+43. 58 X 4+0. 5X (67.5X2+135X2+135X6) =2479. 86KN第4层重力荷载代表值G4G4 恒+0. 5 活二(56. 7+32. 4+26. 15) X 2+(113. 4+32. 4) X 2+150 X 6+6. 8 X27+7. 2X27+43. 58X4 +0. 5X (33. 75X2+67. 5X2
29、+67. 5X6)二2278. 17KN第3层重力荷载代表值G3G3 恒+0. 5 活二(56. 7+32. 4+92. 79) X2+(113. 4+32.4) X 2+150 X 6+6. 8 X27+55. 86X4 +0. 5X (47. 25X2+94. 5X2+94. 5X6) =2387. 67KN第2层重力荷载代表值G2G2 恒+0. 5 活=2387. 67KN4、结构自震周期对框架结构，采用经验公式计算：T：=0. 085n二0. 085X5二0. 425s5、地震影响系数a由Tg二0.40s, TlO. 425s,耳15人，则由地震影响曲线，有a =（）曲疵=（花严 x
30、1 x 0.08 = 0.0766、计算水平地震作用标准值（采用底部剪力法计算）因为11.4儿，故顶部附 加地震作用不考虑。件k 二兀绍二 axO.85G, = 0.076x0.85x（1580.68+2479.86+2278.17+2387.67x2） = 717.97 F. CH可按下表计算计算水平地震作用标准值表二、水平地震作用产生的框架内力表4-3水平地震作用产生的框架内力位置Gg)H,(m)G.H.FekF.(KN)顶层1580. 6819.230349. 1717. 97169.5第5层2479.8615.939429. 8717. 97220.2第4层2278.1712.6287
31、04.9717. 97160. 3第3层2387. 678.420056.4717. 97112第2层2387. 674.210028. 2717. 9756为GjHj =128568.4 KN m仁各柱剪力值及反弯点高度层数百 k(KN)柱号12icP 叭22d.D, Ef v, SDi反弯点高 度y5169.5A5P0. 187(r)604.2-1229.50. 74B5/ 12、0. 35(严)6055.21. 19C5120. 35( )604.22丄.U ,4 (r ) OU4.2255.21. 19D5z 12、0. 187(一 )604.2-29.50. 744389. 7A41
32、20. 187(. )604.221?67.91. 09B4z 12、0. 35(严)601271.32C4z 12、0. 35( )604.22丄(J / 4 ( ) bu4.221271.32D40. 187(一 )604.2-67.91. 093550A3120. 225(. )484.2121 07(4997. 441.85B3，12、4041 -，177. 561.93C3(12、0.41( )484.221. 4/1 4.22177. 561.93D30. 225( 一 )484才38.71.852662A21?0. 225(. )484.2121 07(117.32. 1B212
33、 041(4.22)48213.72. 1C2120.41( )484.24.22213.72. 1D2z 12、0. 225( 一 )48 4.2117.32. 11718A11?0.418( )484.221?1 no f156.32. 98B10. 541(-t)484.2202.32. 73C10. 541( 一 )484.2-4.22202.32. 73D10.418(一 )484.2156.32. 982、水平地震作用下的框架内力图求出各柱剪力E和该柱反弯点高度*后，则该柱下端弯矩为L二Ey：,上端弯矩为 V：（hi-yJ,再利用节点平衡求出框架梁端弯矩，画出左地震作用下的框架内力图, 右地震作用下的框架内力与左地震作用下的反号。U.913.88 Qg6佗47L49.6?.2*$ 9.3 z 2C3J1-8A,b. KuC2A.881$.4657-06 二、As7U0021275W967.716.or?1OOPAAvL、！n?.96.-8i1 CG8-9?.417V5csJft/ / 图4-14左震作用下的柱剪力图与轴力图（单位：KN）5 ,b.5五内力组合5.1框架横梁内力组合：由于是对称结构，所以只算左跨和中跨，右跨内力与左跨反号。表5T KJ4的屋面框架梁（顶层）内力组合表截面 位置内力 种类恒 荷载活载 動荷重荷力载左 震右 震M maxM maxV
