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混凝土框架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)
河北大學(xué)
建筑工程學(xué)院 混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)
項(xiàng)目名稱： 某四層辦公樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
設(shè) 計(jì) 者： 秦夢(mèng)伊 學(xué) 號(hào)： 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(jì)任務(wù)書----------------------------------------------------（1） 二．結(jié)構(gòu)計(jì)算書----------------------------------------------------（2）
1.結(jié)構(gòu)布置--------------------------------------------------（2） 2.計(jì)算簡(jiǎn)圖--------------------------------------------------（2） 3.荷載計(jì)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(jì)算------------------------（7） （2）活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算------------------------（10） （3）風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算------------------------（14） 5.內(nèi)力組合--------------------------------------------------（16） 6.截面設(shè)計(jì)--------------------------------------------------（17） （1）梁的設(shè)計(jì)--------------------------------------------（24） （2）柱的設(shè)計(jì)--------------------------------------------（26）
三．設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)資料
設(shè)計(jì)標(biāo)高：室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高+-0.000相當(dāng)絕對(duì)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(chǎng)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(jì)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(jì)計(jì)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(jì)算簡(jiǎn)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(jì)算后列于圖1.其中在求梁截面慣性矩時(shí)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(jì)算簡(jiǎn)圖
結(jié)構(gòu)平面布置圖
結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖
3.荷載計(jì)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(jì) 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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(jì)算簡(jiǎn)圖（）
2）活荷載計(jì)算
活荷載作用下的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖（）圖中各荷載計(jì)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(jì)算公式 wk=βzμsμzμrw0因?yàn)楦叨刃∮?0米，可取 β z=1.0；對(duì)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(jì)算
恒荷載作用下的風(fēng)力計(jì)算采用分層法
取出頂層進(jìn)行分析結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)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(jì)算并可利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性取1/2結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算
活荷載作用下的內(nèi)力計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(duì)稱性，每層有5個(gè)控制截面，即圖14中的1、2、3、4、5號(hào)截面，表2給出了第二層梁的內(nèi)力組合過(guò)程；柱則分為邊柱和中柱（即A柱、B柱），每個(gè)柱每層有兩個(gè)控制截面，以圖14中第二層為例，控制截面為3、4號(hào)截面。表3給出了二層柱的內(nèi)力組合過(guò)程。
頂層梁的內(nèi)力組合
同理可以計(jì)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(jì)算
中間層梁正截面承載力計(jì)算
底層梁正截面承載力計(jì)算
頂層梁斜截面承載力計(jì)算
中間層梁斜截面承載力計(jì)算
底層梁斜截面承載力計(jì)算
柱的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果
柱的內(nèi)力組合
6.截面設(shè)計(jì)
（1）梁的設(shè)計(jì)
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(jì)算：
梁的截面尺寸為500mmx250mm。
C20時(shí)，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(duì)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(jì)算公式同上，計(jì)算過(guò)程略。計(jì)算結(jié)果：
16，As=603mm^2。
選用3
對(duì)于梁中截面，考慮混凝土現(xiàn)澆板翼緣受壓，按T形梁計(jì)算。
翼緣計(jì)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(jì)算
取較大設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)
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(jì)算
（滿足要
柱的計(jì)算長(zhǎng)度
柱端A 4
：
；
先按大偏心受壓情況計(jì)算：
選用216，。
柱端A 3：計(jì)算公式同上，計(jì)算過(guò)程略。計(jì)算結(jié)果：
選用216，。
②抗剪強(qiáng)度計(jì)算
故可按構(gòu)造要求配置箍筋，取φ8@200。
三、設(shè)計(jì)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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB）北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB）北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社 3中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社
4中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50068-2010）北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社
5《混凝土結(jié)構(gòu)（上冊(cè)）》（第五版）.建工出版社 6《混凝土結(jié)構(gòu)（中冊(cè)）》（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(jì)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)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(jì)課老師范東峰老師，給了我們很多幫助。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷和我們交流，提出意見，幫助我們改正進(jìn)步。對(duì)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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