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1、课程设计任务书课程名称：混凝土结构设计设计题目：多层框架结构设计学院:土木工程学院班级：土木 1301姓名：陈健文学号:133120001指导老师：王莺歌目 录一. 设计任务 错误！ 未定义书签。1设计内容 错误！未定义书签。2设计条件 2二. 框架结构计算过程 31. 平面布置 32. 结构计算简图 43. 内力计算 5恒荷载计算 5(2) 活荷载计算 8(3) 荷载转化 9(4) 水平荷载计算 15(5) 弯矩调整 21(6) 内力组合 23三. 构件配筋计算 291. 梁的设计 292. 柱的设计 35四. 绘制框架结构施工图 451设计题目某办公楼是五层框架结构，建筑平面图如附图所示。
2、采用钢筋混凝土现浇框架结 构设计该办公楼。选第榀框架进行设计。CSIL1L1L1L1L1根据学号选择自己的跨度L221002400270030003300mmmmmmmmmm4500 mrnK 6000 mm123454500 mnrK 6300 mm6789104500 mnrK 6600 mm11121314154500 mnrK 6900 mm16171819204500 mnrK 7200 mm21222324255100 mnrK 6000 mm26272829305100 mnrK 6300 mm31323334355100 mnrK 6600 mm36373839405100 m
3、nrK 6900 mm41424344455100 mnrK 7200 mm46474849505700 mnrK 6000 mm51525354555700 mnrK 6300 mm56575859605700 mnrK 6600 mm61626364655700 mnrK 6900 mm66676869705700 mnrK 7200 mm71727374752设计资料设计标高：层高3.300m,室内设计标高士0.000m室外设计标高-0.600m，基础顶面离室外地面为600mm(2) 屋面楼面荷载：恒载1.5 kN/m2 (不包括板结构自重)，活载2kN/m2。(3) 梁上墙荷载：8kN
4、/m2(4) 基本风压：w=0.60KN/m (地面粗糙度为B类)。3设计内容(1) 结构布置及主要构件尺寸初选。(2) 荷载计算。计算第榀框架的梁柱承受的恒荷载、活荷载、风荷载。(3) 内力计算。使用弯矩二次分配法或分层法计算竖向荷载，使用D值法计算水平荷载。(4) 内力组合。考虑永久荷载控制，可变荷载控制情况。(5) 框架的梁柱截面设计。进行正截面、斜截面配筋计算。(6) 绘制一榀框架的结构施工图。4提交成果(1) 多层框架设计计算书。(2) 一榀框架结构施工图。二. 框架结构计算过程1.平面布置（1）结构平面布置（见图 2）IIII1111IIII图2结构平面布置（2）构件尺寸确定100
5、mm 边跨（AB CD）梁：，取 h=600mm，取 h=450mm楼盖及屋盖均采用现浇混凝土结构，楼板厚度取取 一一 一一-取 b=300mm中跨（BQ梁：取 一一 一一-，取 b=300mm柱连系梁：取，取 500mm，取 200mm梁截面尺寸（mm及各层混凝土强度等级层次混凝土强度等级横梁（bx h）纵梁（bx h）AB跨、CD跨BC跨1-5C30300x 600300x 450200x 500柱截面：边柱中柱根据上述估算结构并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值为：1-5层450mnX 450mm,2-5层柱计算高度为层高。取3.3m;底层柱计算高度：h=3.3+0.6+0.6-0.
6、1=4.4m.2.结构计算简图(1计算第榀框架(2)计算梁、柱线刚度梁:中框架边框架一柱:.EIc_bh3iIc1i =2Ec0.25 0.53/6.0 =8.68 10-4Ec(m3)lc1212可知:AB,CD跨梁：BC跨梁：上部各层柱底层柱：算竖向荷载柱线刚度乘以 0.9系数得：57乩泌 15.79.3615J8,4415,79.36 S9.3615.78.4415.7二U9.36 ”9361578A4157936忘CT9J61578点1579.36 d-I7J7TOWTOP.77 Mf矗gms77MfiCl梁柱线刚度3.内力计算(57fll1sion57M.均布荷载向梁传递的示意图(1
7、) 恒荷载计算a)屋面框架梁线荷载的标准值楼面框架梁线荷载标准值：100mm厚现浇钢筋混凝土板：0.10 X 25=2.5 kN/m2屋面恒荷载：边跨(AB CD跨)框架梁自重：0.3 X 0.6 X 25=4.5 kN/m梁侧粉刷：A 4.842X( 0.6-0.1 )X 0.02 X 17=0.34 kN/mr中跨BC跨框架梁自重：0.3 X 0.45 X 25=2.25 kN/m-侧梁粉刷：*2.4882X(0.45-0.1 ) X 0.02 X 17=0.238 kN/m-因此，作用在顶屋框架梁上的线荷载为：C）屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁梁自重0.2粉刷0.02连系梁传来的
8、屋面自重0.5顶层边节点集中荷载中柱连系梁自重0.25粉刷0.02连系梁传来的屋面荷载0.5顶层中节点集中荷载d）楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重0.2粉刷0.02墙体自重5.7b）楼面框架梁线荷载标准值楼面框架梁线荷载标准值：100mm厚现浇钢筋混凝土板：0.10 X 25=2.5 kN/m2楼面恒荷载：边跨框架梁及侧梁粉刷4.84边跨填充墙自重中跨框架梁及侧梁粉刷2.488因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为:X 0.5 X 5.7 X 25=14.25kNX (0.5 0.1 ) X 2X 5.7 X 17=1.55 kNX 5.7 X 0.5 X 5.7 X 4=32.49 k
9、N48.29 kNX 0.5 X 5.7 X 25=14.25 kNX (0.5-0.1 ) X 2X 5.7 X 17=1.55 kNX (5.7+5.7-2.7 ) X 1.35 X 4=23.49 kN0.5 X 5.7 X 0.5 X 5.7 X 4=32.49 kN71.78 kNX 0.5 X 5.7 X 25=14.25kNX (0.5 0.1 ) X 2X 5.7 X 17=1.55 kNX 8=45.6 kN框架柱自重连系梁传来的楼面自重0.5中间层边节点集中荷载中柱连系梁自重0.2中柱粉刷0.02墙体自重5.7框架柱自重0.5 X 0.5 X 3.3 X 25=20.63
10、kNX 5.7 X 0.5 X 5.7 X 4=32.49 kNGA 二 Gd = 114.52 KnX 0.5 X 5.7 X 25=14.25kNX (0.5 0.1 ) X 2X 5.7 X 17=1.55 kNX 8=45.6 kN0.5 X 0.5 X 3.3 X 25=20.63 kN连系梁传来的楼面荷载0.5 X (5.7+5.7-2.7 ) X 1.35 X 4=23.49 kN0.5 X 5.7 X 0.5 X 5.7 X 4=32.49 kN中间层终结点集中荷载e ）恒荷载作用下的结构简图如图 5图5恒荷载作用下结构计算简图Gc = Gb = 137.95 Kn(2) 活荷
11、载计算活荷载计算值如下：P5AB = P5CD = 2 X 5.7 =11.4kN/mP5B = F5c - 0.5 X (57+57-2.7 ) X 1.35 X 2+ 0.5 X 5.7 X 0.5 X 5.7 X 2=28kNPaB = PcD =2X 5.7 =11.4kN/m图6楼面活荷载作用下结构计算简图(3) 竖向荷载作用下框架内力计算因结构和荷载均匀对称，故取对称轴一侧的框架为计算对象，且中间跨梁取为竖向滑动支 座。利用弯矩二次分配法计算杆端弯矩。先计算恒荷载作用下的弯矩。第1层:下 上下上第2-4层：下 上下上第5层：下下左右卩左 右右 左右计算1-4层固端弯矩:右右a a一
12、 一)第5层固端弯矩:上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.398 0.6020.518 0.3980.343 0.1390.28533.3216.95-3.430.28533.3216.66-3.3546.630.28533.3216.66-3.7246.260.30733.8916.661.9554.5-85.1733.90 51.2716.66 -20.731.542.4152.1-52.10.285 0.43-116.9133.32 50.2716.66 -21.57-3.43 -5.1846.84 -93.390.285 0.43-116.9133.32 50.2716.66 -21.57
13、-3.35 -5.0546.63 -93.260.285 0.43-116.9133.32 50.2717.95 -21.57-5.647.55 -93.810.239 0.454-116.9127.94 53.08-23.021.522.8929.46 -83.9614.7385.17-41.4525.64-5.9063.50.386 0.255116.91-43.14 -28.5025.14 -13.721.090.720.386 0.255116.91-43.14 -28.5025.14 -14.251.301.09100.11-41.660.386 0.255116.91-43.14
14、-28.5025.14 -14.251.691.11100.6 -41.640.412 0.273116.91-46.04 -30.5126.54 -14.25-5.06-3.3692.35 -48.12-5.16-27.44-11.21-14.25-3.91 -1.58-45.6 -17.950.255 0.104-5.16-28.50-11.61-14.250.720.3-42.07-16.490.255 0.104-5.16-28.50-11.61-14.251.090.12-41.66-16.650.255 0.104-5.16-28.50-11.61-15.261.110.46-42
15、.65-16.310.204 0.111-5.16-22.80-12.4-2.51 -1.36-25.31 -18.92-12.6677777777777777荷载作用下框架结构的弯矩二次分配恒荷载作用下的框架弯矩图计算活荷载作用下的弯矩-32.98上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.398 0.6020.518 0.3980.343 0.1390.2859.406.57-1.5114.460.2859.404.7-0.9813.120.2859.404.7-1.0813.020.30710.124.70.5115.33-32.9813.13 19.854.7-8.011.321.9919.15
16、-19.150.285 0.43-32.989.4014.184.7-5.97-1.51 -2.2812.59 -27.050.285 0.43-32.989.4014.184.7-5.97-0.98 -1.4713.12 -26.210.285 0.43-32.989.4014.185.06 -5.97-1.08 -1.6313.38 -26.220.239 0.454-32.987.8814.97-6.370.40 0.768.28 -23.624.1432.98-16.029.93-3.1023.790.386 0.25532.98-11.94 -7.897.09-5.310.840.5
17、528.97 -12.650.386 0.25532.98-11.94 -7.897.09-3.950.310.2128.44 -11.630.386 0.25532.98-11.94 -7.897.09-3.950.420.2828.55 -11.560.412 0.27332.98-12.74 -8.447.49-3.95-1.46-0.9726.27 -13.36-2.05-10.61-4.30-3.95-2.05 -0.83-16.61 -7.180.255 0.104-2.05-7.89 -3.22-3.950.55 0.23-11.29-5.040.255 0.104-2.05-7
18、.89 -3.22-3.950.21 0.08-11.63-5.190.255 0.104-2.05-7.89 -3.22-4.220.28 0.1-11.83-5.170.204 0.111-2.05-6.31 -3.43-0.72 -0.39-7.03 -5.87-3.52活荷载作用下框架结构的弯矩二次分配活荷载作用下框架弯矩图边梁跨最大弯矩和剪力可根据梁两端的杆端弯矩及作用于梁上的荷载，用平衡条件求得。 走道梁的最大弯矩画出两端弯矩连线，用叠加法求的，剪力可查结构静力学手册。将两侧的 梁端剪力、节点集中力及柱轴力叠加，即得柱轴力。层次恒载内力活载内力梁端剪力A柱轴力B柱轴力梁端剪力A柱轴
19、力B柱轴力左右左上下上下A左右左上下上下561.4564.7710.65109.74130.37147.2167.8322.5323.873.6538.7859.4155.5276.15489.7591.6710.65334.64355.27408.13428.7622.9223.483.6598.58119.21131.28151.91389.7291.710.65559.51580.14669.06689.6922.8623.543.65158.32178.95207.1227.73289.7391.6910.65784.39805.02929.98950.6122.8623.543.65
20、218.06238.69282.92303.55189.4991.9310.651009.01029.661191.1211.22.8223.583.65277.7298.39358.7379.431768189.7589.7289.7389.49147.210.6564.7710.65167.83408.1310.6591.6710.65428.76669.0610.6591.710.65689.69929.9810.6510.651191.110.651211.791.6991.93950.61109.7130.37334.64355.27559.51580.14784.39805.621
21、009.631029.66614510.65恒荷载作用下的梁剪力图、柱轴力图22.533.65活荷载作用下的梁剪力图、柱轴力图(4) 水平荷载计算风压彼岸准直计算公式：因为高度H=23m 1，其值为负值。层次梁别( )()()边柱()中 柱()5边梁3.97( )-1.01-0.18过道梁1.61( )4边梁10.5+2.43=12.93( )(1.01+3.4)=-4.41-0.98()过道梁()5.67( )3边梁7.92+15.31=23.23( )(6.1+4.41)=-10.51-2.37()过道梁()10.11( )2边梁20.26+14.13=34.39( )(9.14+10.5
22、1) =19.64-4.02()过道梁()15.30( )1边梁29.80+20.06=49.86( )(13.17+19.64)=-32.81-7.19()过道梁()22.06( )D值法计算线刚度计算（单位为Ec =30000Pa ）由公式：A.-j可知： 口Vim二 Djk k 4J - 0.002 h e=0.0000040.002 满足要求=0.0000120.002 满足要求卩=0.0000180.002 满足要求卩 二=0.0000240.002 满足要求卩 二 =0.0000430.002满足要求（此层 h取5m）顶层总位移为：(mm)3-974.616900#7叫)风荷载作用
23、下的框架柱弯矩图：（kN ）风荷载作用下的框架梁弯矩图：（kN ）L196.18.9212J616.9319,11270 fEiITl V&2.4513.179.1415.30导二3A7.0234风荷载作用下的框架剪力图：（kN）罔nn f i. .#风荷载作用下的框架柱轴力图：（kN ）弯矩换算在竖向荷载作用下换算公式:在风荷载作用下换算公式：将框架梁在各种荷载作用下经弯矩调幅并换算至柱边截面的弯矩如下表: 框架梁在恒荷载作用下梁端剪力算到柱边截面：第一层梁端控制截面内力标准值截面恒载内力活载内力风载内力柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处M 1Vr m ”VMV 1MVMVMV
24、83.9689.4969.2286.6023.6222.8217.9222.8249.8313.1746.8713.1792.3591.9371.6789.0426.2723.5820.9623.5841.0313.1738.0713.1718.9210.6516.5210.095.873.655.053.6522.0616.3418.3816.34第二层梁端控制截面内力标准值截面恒载内力活载内力风载内力柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处MVMVMVMVMVMV93.8189.7373.6286.8426.2222.8621.0822.8634.999.1432.939.1410
25、0.691.6979.9788.8028.5523.5423.2523.5428.669.1426.609.1416.3110.6513.9110.095.173.654.353.6515.3011.3312.7511.33第三层梁端控制截面内力标准值截面恒载内力活载内力风载内力柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处MVMVMVMVM 1VMV93.2689.7273.0786.8326.2122.8621.0722.8623.236.121.866.1100.191.779.4788.828.4423.5423.1423.5418.816.117.446.116.6510.6514
26、.2510.095.193.654.373.6510.117.498.427.49第四层梁端控制截面内力标准值截面恒载内力活载内力风载内力柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处M :V:m nVMVMVM -VMV93.3989.7573.2086.8627.0522.9221.8922.9212.933.412.173.410091.6779.3788.7828.9723.4823.6923.4810.553.49.793.416.4910.6514.0910.095.043.654.223.655.674.24.734.2第五层梁端控制截面内力标准值截面恒载内力活载内力风载内力柱
27、轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处MVMVMVMVMVMV52.161.4538.2760.2419.1522.5314.0822.533.971.013.741.0163.564.7748.9363.6823.7923.8718.4223.873.001.012.771.0117.9510.6515.5510.097.183.656.363.651.611.191.341.19（6）内力组合根据内力计算结果，即可进行框架各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端柱边及跨中。由于对称性，每层有5个控制截面，即下图6-7中的1、2、3、4、5号截面，表1给出了各层梁的内力组
28、合过程。柱则分柱边和 中柱（即A柱、B柱），每个柱每层有两个控制截面，以图 6-7中第三层为例，控 制截面为5、6号截面，表2给出了各层柱的内力组合过程。组合时，竖向荷载作 用下的梁支座截面负弯矩乘了系数 0.8，以考虑塑性内力重分布，跨中截面弯矩相 应增大（由平衡条件确定）；当风荷载作用下支座截面为正弯矩且与永久荷载效应1.0.组合时，永久荷载分项系数取图6-7注：使梁下部受拉的弯矩为正，使梁截开部分产生顺时针方向转动的剪力为正。层控 制 截 面恒载活载风何载（左 风）内力组合1.35 + 1.4 X 0.71.2 + 1.4 土 1.4 X 0.6或1.0 + 1.4 土 1.4 X 0.
29、61.2 土 1.4 + 1.4 X 0.7或1.0 土 1.4 + 1.4 X 0.7MVMVMVMmaxMhnVmaxIMiaxMninVnaxMnaxMinVnax1-38.260.24-14.022.533.74-1.01-52.3103.4-49.37106.97-42.5499.60785164.294.58-1.6637.2-0.670.485-1.011-1.58165.98-3.78150.63-4.0653-48.9-63.6-18.4-23.8-2.77-1.01-73.4-119.3-69.93-110.68-65.29-112.55382779-15.5：-21.74
30、510.09-6.363.651.34-1.19817.20-20.9216.22-18.0413.955-9.130-5.5400-1.19-14.20-14.97-1-13.11-1.671-73.286.86-21.822.9212.17-3.4-96.2139.72-84.57133.46-70.40121.930942101.4-0.9629.35-0.281.19-3.4165.-1.57163.83-4.36152.17-6.19573-79.3-88.7-23.6-23.4-9.79-3.4-104.-143.0-110.95-142.26-108.47-134.3147898274-14.010.09-5.043.654.73-4.2-19.117.20-15.2013.69-10.869.8197
