混凝土框架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計

河北大學(xué)

建筑工程學(xué)院 混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計

項目名稱： 某四層辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè) 計 者： 秦夢伊 學(xué) 號： 2012451038 指導(dǎo)教師： 范東峰

完成日期： 2015年6月30日

目錄

一．設(shè)計任務(wù)書----------------------------------------------------（1） 二．結(jié)構(gòu)計算書----------------------------------------------------（2）

1.結(jié)構(gòu)布置--------------------------------------------------（2） 2.計算簡圖--------------------------------------------------（2） 3.荷載計算 -------------------------------------------------（3） （1）恒荷載------------------------------------------------（3） （2）活荷載------------------------------------------------（5） （3）風(fēng)荷載------------------------------------------------（6） 4.內(nèi)力分析--------------------------------------------------（7） （1）恒荷載作用下的內(nèi)力計算------------------------（7） （2）活荷載作用下的內(nèi)力計算------------------------（10） （3）風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算------------------------（14） 5.內(nèi)力組合--------------------------------------------------（16） 6.截面設(shè)計--------------------------------------------------（17） （1）梁的設(shè)計--------------------------------------------（24） （2）柱的設(shè)計--------------------------------------------（26）

三．設(shè)計圖紙

（一）梁柱配筋施工圖-------------------------------------------（29） （二）各截面配筋詳圖-------------------------------------------（30） 附：柱鋼筋表-------------------------------------------------------（31） 梁鋼筋表-------------------------------------------------------（31） 附錄-------------------------------------------------------------------（32） 致謝-------------------------------------------------------------------（33）

一、某四層辦公樓混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)書

設(shè)計資料

設(shè)計標(biāo)高：室內(nèi)設(shè)計標(biāo)高+-0.000相當(dāng)絕對標(biāo)高4.400米，室內(nèi)外高差600mm。

墻身做法：墻身為普通機(jī)制磚填充墻，用M5混合砂漿砌筑。內(nèi)粉刷為混合砂漿底，紙筋灰面，厚20mm，內(nèi)外涂料兩度。外粉刷為1：3水泥砂漿底，厚20mm，陶瓷錦磚貼面。 樓面：樓板頂面為20mm厚水泥砂漿找平，5mm厚1:2水泥砂漿加“108”膠水找色粉面層，板底為15mm厚紙筋面石灰抹底，涂料兩度。

屋面：現(xiàn)澆樓板上鋪膨脹珍珠巖保溫層（檐口處厚100mm,2%自兩側(cè)檐口向中間找坡），1：2水泥沙漿找平層厚20mm，二氈三油防水層，撒綠豆沙保護(hù)。 門窗做法：門廳處為鋁合金門窗，其他均為木門鋼窗。 地質(zhì)資料：三類建筑場地。

基本風(fēng)壓w0=0.55kn/m2,地面粗糙度屬于B類。

1） 活荷載：屋頂活荷載2kn/m2，（不上人屋頂活荷載0.5kn/m2）辦公樓樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值

2.0kn/m2,走廊.樓梯活荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.5KN/m2。 設(shè)計第7榀橫向框架，標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面。

柱網(wǎng)平面布置如下圖所示

柱的線剛度為

二、某四層辦公樓混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書

1.結(jié)構(gòu)平面布置

邊跨(AB CD跨)梁：取h=1/12*L=1/12*6000=500mm，取b=250mm。 中跨(BC跨)梁：取h=400mm,b=250mm。

邊柱（A軸 D軸）連系梁，取b×h=250mm×500mm；中柱（B軸，C軸）連系梁，取b*h=250mm*400mm；柱截面均為b*h=300mm*450mm，現(xiàn)澆樓板厚100mm。

結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖1。根據(jù)地質(zhì)資料，確定基礎(chǔ)頂面離室外地面為500mm，由此求得底層層高為4.3m。各梁柱構(gòu)件的線剛度經(jīng)計算后列于圖1.其中在求梁截面慣性矩時考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，取I=2I0（I0為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣矩）。 AB、CD跨梁：

i=2Ec*1/12*0.25*0.50^3/6.0

=8.68*10^(-6)Ecm BC跨梁：

i=2*Ec*1/12*0.25*(0.4^3)/2.5=10.67*10^(-4) m 上部各層柱：

i=EC*1/12*0.30*(0.45^3)/3.2=7.12*10^(-4)Ecm 底層柱：

i=EC*1/12*0.3*(0.45^3)/4.3=5.30*10^(-4)Ecm

333

3

2.計算簡圖

結(jié)構(gòu)平面布置圖

結(jié)構(gòu)計算簡圖

3.荷載計算

1）恒荷載

（1）屋面荷載 A

二氈三油防水層 0.35kn/m2 20厚1：2水泥沙漿找平 0.02×20=0.4kn/m2 100厚~140厚（2/100找坡）膨脹珍珠巖 （0.1+0.14）/2×7=0.84kn/m2 100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 0.10×25=2.5 kn/m2 15厚紙筋灰抹底 0.015×16=0.24kn/m2

合計 4.33kn/m2

邊跨（AB CD）框架梁自重 0.25×0.50×25=3.13 kn/m 梁側(cè)粉刷 2×（0.5-0.1）×0.02×17=0.27 kn/m 中跨（BC）框架梁自重 0.25×0.4×25=2.5 kn/m 梁側(cè)粉刷 2*(0.4-0.1)*0.02*17=0.2kN/m 因此作用在屋頂框架梁上的線荷載為：

g4ab1=g4cd1=3.4 kn/m

g4bc1=2.7 kn/m

g4ab2=g4cd2=4.33×3.9=16.89 kn/m

g4bc2=10.83 kn/m

B

樓面框架梁線荷載標(biāo)準(zhǔn)值

20厚水泥沙漿面層 0.025×20=0.50 kn/m2

100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 0.10×25=2.5 kn/m2 20厚紙筋灰石灰抹面 0.15×16=0.24 kn/m2

樓面荷載3.24 kn/m2

邊跨框架梁及梁側(cè)粉刷 3.4 kn/m 邊跨填充墻自重 0.24×（3.2-0.5）×19=12.31 kn/m 墻面粉刷 （3.2-0.5）×0.02×2×17=1.84 kn/m 邊跨框架梁及梁側(cè)粉刷 2.7 kn/m 因此作用在中間層框架上的線荷載為

C

屋面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值

邊跨連系梁自重 梁側(cè)粉刷 1米高女兒墻自重 墻側(cè)粉刷 連系梁傳來屋面自重 頂層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載 中柱連系梁自重 梁側(cè)粉刷 連系梁傳來屋面自重 頂點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)集中荷載 D

樓面框架節(jié)點(diǎn)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值

邊柱連系梁自重 粉刷 鋼窗自重 窗下墻體自重 粉刷 窗邊墻體自重 粉刷 框架柱自重 粉刷 連系梁傳來樓面自重 中間層邊節(jié)點(diǎn)集中荷載

中柱連系梁自重 粉刷 內(nèi)縱墻自重 gab1=gcd1=17.55 kn/m

gbc1=2.7 kn/m gab2=6.32kn/m gcd2=12.64 kn/m

gbc2=8.1 kn/m

0.25×0.5×3.9×25=12.19KN 0.02×（0.50-0.10）×2×3.9×17=1.06 KN 1×3.9×0.24×19=17.78KN 1×0.02×3.9×7=2.65KN 0.5×3.9×0.5×3.9×3.98=15.13KN G4A=G4D=48.81KN 0.25×0.40×3.9×25=9.75KN 0.02×（0.4-0.1）×2×3.9×17=0.80KN 0.5×（3.9+3.9-2.5）×1.25×3.98=13.18KN

0.5×3.9×1.95×3.98=15.13KN

G4B=G4C=38.86KN 12.19KN 1.06KN 2.43KN 14.77KN 2×0.02×0.9×3.6×17=2.20KN

0.60*（3.2-1.4）*0.24*19 =4.92kN 0.73KN 0.3×0.45×3.2×25=10.8KN 0.78×0.02×3.2×17=0.85 KN 0.5×3.9×0.5×3.9×3.24=12.32KN GA=GD=62.27KN 9.75KN 0.80KN 3.6×（3.2-0.4）×0.24×19=45.96KN

粉刷 3.6×（3.2-0.4）×2×0.02×17=6.85KN 扣除門洞重 -2.1×1.0×（5.24-0.2）=-10.58KN 框架柱自重 10.8KN 粉刷 0.85KN 連系梁傳來樓面自重 10.73KN 12.32KN 中間層中節(jié)點(diǎn)集中荷載 GB=GC=87.48KN 恒荷載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖（）

2）活荷載計算

活荷載作用下的結(jié)構(gòu)計算簡圖如圖（）圖中各荷載計算如下 P4AB =P4CD=0.5×3.9=1.95KN/m P4BC=0.5×2.5=1.25 KN/m

P4A=P4D=0.5*3.9*0.5*3.9*0.5=1.90 KN

P4B=P4C=0.5*(3.9+3.9-2.5)*1.25*0.5+0.25*3.9*3.9*0.5=3.56 KN PAB=PCD=2.0×3.9=7.8 KN/m PBC=2.5×2.5=6.25 KN/m

PA=PD=0.25×3.9×6.0×2.0=8.7 KN PB=PC=14.79 KN

3）風(fēng)荷載

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算公式 wk=βzμsμzμrw0因?yàn)楦叨刃∮?0米，可取 β z=1.0；對于矩形截面 μ s=1.3； 〈μ z 可查荷載規(guī)范當(dāng)查得的 μz1.0

4.內(nèi)力分析

（1）恒荷載作用下的內(nèi)力計算

恒荷載作用下的風(fēng)力計算采用分層法

取出頂層進(jìn)行分析結(jié)構(gòu)計算如圖圖中框架剛度取框架柱實(shí)際剛度的0.9倍。 圖中梁上分布荷載由三角形和梯形兩部分組成；根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形分布荷載化為等效均布荷載計算公式如下圖所示 把梯形荷載化為等效均布荷載

G4邊=g4ab1+(1-2x2+x3)g4ab2=17.3 KN/m G4中=g4bc1+5/8g4bc2=18.28kn/m

結(jié)構(gòu)內(nèi)力可用彎矩分配法計算并可利用結(jié)構(gòu)對稱性取1/2結(jié)構(gòu)計算各桿件的固端彎矩為 M4AB=51.9 KN.m M4bc=9.52 KN.m M4CB=4.76 KN.m

1）頂層在恒荷載作用下的彎矩圖：

2）標(biāo)準(zhǔn)層在恒荷載作用下的彎矩圖：

3）底層在恒荷載作用下的彎矩圖：

4）恒荷載作用下的彎矩總圖：

5）恒載作用下的剪力軸力圖：

6）恒載作用下的彎矩調(diào)幅圖：

（2）活荷載作用下的內(nèi)力計算

活荷載作用下的內(nèi)力計算也采用分層法，考慮到活荷載分布的最不利組合，各層樓層活荷

載布置可能如圖所示的幾種組合形式。計算結(jié)果見圖（僅表示出標(biāo)準(zhǔn)層在活荷載作用下的彎矩圖）

1）頂層活荷載作用下的彎矩圖：

2）標(biāo)準(zhǔn)層活荷載作用下的彎矩圖：

3）底層活荷載作用下的彎矩圖：

（3）風(fēng)荷載作用下的計算

1

2）各柱反彎點(diǎn)及柱端彎矩圖：

3）風(fēng)荷載作用下的彎矩圖：

4）風(fēng)荷載作用下的剪力軸力圖：

5）框架梁柱控制截面

5.內(nèi)力組合

根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果，即可進(jìn)行框架各梁柱各控制截面上的內(nèi)力組合，其中梁的控制截面為梁端、柱邊及跨中。由于對稱性，每層有5個控制截面，即圖14中的1、2、3、4、5號截面，表2給出了第二層梁的內(nèi)力組合過程；柱則分為邊柱和中柱（即A柱、B柱），每個柱每層有兩個控制截面，以圖14中第二層為例，控制截面為3、4號截面。表3給出了二層柱的內(nèi)力組合過程。

頂層梁的內(nèi)力組合

同理可以計算出第三層,第二層,第一層梁的內(nèi)力組合,見下表:

頂層梁正截面承載力計算

中間層梁正截面承載力計算

底層梁正截面承載力計算

頂層梁斜截面承載力計算

中間層梁斜截面承載力計算

底層梁斜截面承載力計算

柱的內(nèi)力計算結(jié)果

柱的內(nèi)力組合

6.截面設(shè)計

（1）梁的設(shè)計

以第二層梁AB為例，其最不利的組合內(nèi)力如圖15所示。 ①正截面強(qiáng)度計算：

梁的截面尺寸為500mmx250mm。

C20時，梁的混凝土保護(hù)層最小厚度為30mm。 故設(shè)a=35mm,則h0=500-35=465mm，

fcm=9.6N/mm^2, fy=300N/mm^2, ft=1.10Nmm^2.

對于梁端，不考慮現(xiàn)澆混凝土板的作用。 梁端A：

αs=M/(α1*fcm*b*h02)=(71.45*10^6)/(1.0*9.6*250*465*465)=0.138

ζ=1-(1-2αs)^(1/2)=1-(1-2*0.138)^(1/2)=0.149＜ξb=0.55 （滿足要求）

As=ξbh0fcm/fy=0.149*250*465*9.6/300=554mm^2

選用3

16，As=603mm^2。

梁端B：計算公式同上，計算過程略。計算結(jié)果：

16，As=603mm^2。

選用3

對于梁中截面，考慮混凝土現(xiàn)澆板翼緣受壓，按T形梁計算。

翼緣計算寬度取

btf=l0/3=

6000/3=2000mm

屬于第一類型的T

形截面。

（滿足要求）

選用320，。

②斜截面強(qiáng)度計算

取較大設(shè)計剪力V＝－108.02 kN。

驗(yàn)算截面尺寸

（截面符合要求）

驗(yàn)算是否需要計算配置箍筋

故需要配置箍筋。若選用φ

8@200

（滿足要求）

配箍率

最小配箍率求）

（2）柱的設(shè)計

以第二層A軸線柱為例。其最不利組合 A 4M＝60.59 kN·m V＝500.06 kN A 3M＝63.70 kN·m V＝500.06 kN

柱A 4 A 3的最不利組合內(nèi)力 柱的截面尺寸為300mmx450mm。 ①受力縱筋的計算

（滿足要

柱的計算長度

柱端A 4

：

；

先按大偏心受壓情況計算：

選用216，。

柱端A 3：計算公式同上，計算過程略。計算結(jié)果：

選用216，。

②抗剪強(qiáng)度計算

故可按構(gòu)造要求配置箍筋，取φ8@200。

三、設(shè)計圖紙（一）梁柱配筋施工圖：

梁柱配筋施工圖

(二)各截面施工配筋詳圖：

附：

附錄

參考文獻(xiàn)

1 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB）北京：中國建筑工業(yè)出版社 2中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB）北京：中國建筑工業(yè)出版社 3中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）北京：中國建筑工業(yè)出版社

4中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2010）北京：中國建筑工業(yè)出版社

5《混凝土結(jié)構(gòu)（上冊）》（第五版）.建工出版社 6《混凝土結(jié)構(gòu)（中冊）》（第五版）.建工出版社

應(yīng)用軟件

Microsoft Office Word 2007 AutoCAD 2008 Simplified Chinese

致謝

本次土木工程混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計對于我們來說十分重要，因此老師和同

學(xué)都投入很多精力。我們的設(shè)計課老師范東峰老師，給了我們很多幫助。在課程設(shè)計過程中，不斷和我們交流，提出意見，幫助我們改正進(jìn)步。對于老師耐心的指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。同樣，也感謝和我們并肩同行的同學(xué)們。 最后，再次感謝范東峰老師，希望您的教育事業(yè)蒸蒸日上，桃李滿天下。

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