混凝土课程设计-内廊式多层办公楼结构设计.docx

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1、混凝土结构课程设计设计题目：内廊式多层办公楼结构设计学 院：建筑工程学院 姓 名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2015年10月17日 一、任务书31设计内容32设计条件1二.框架结构计算书11.平面布置12.结构计算简图233.内力计算3(1)恒荷载计算4(2)活荷载计算7(3)荷载转化8(4)水平荷载计算16轴力剪力图（KN）19(5)内力组合19三.构件配筋计算211.梁的设计212、柱的设计24四.绘制框架结构施工图27一、任务书 某内廊式多层办公楼结构设计。1设计内容（1）结构平面布置与材料选择。确定柱网尺寸，构件截面尺寸，绘制框架结构平面布置图。（2）横向框架结构分析。（3）

2、框架梁、柱截面设计。（4）绘制施工图，内容包括：结构平面布置图。（1:200）框架施工图。（1:200）施工说明。2设计条件(1)办公楼标准层建筑平面如图所示，层高均为3.6m，室内外高差0.45m。房屋安全等级为二级，设计使用年限50年。抗震设防烈度六度，拟采用钢筋混凝土框架结构。(2)建筑构造 屋面做法:50mm厚C20细石混凝土20mm厚1:3水泥砂浆找平60mm厚挤塑聚苯板保温层20mm厚1:3水泥砂浆找平层合成高分子防水卷材一层20-150mm厚轻质混凝土找坡（坡度2%）现浇钢筋混凝土屋面板 楼面做法:15mm厚1:2白水泥彩色石子磨光打蜡刷素水泥结合层一道20mm厚水泥砂浆找平层现

3、浇钢筋混凝土楼面 （3）可变荷载标准值： 建设地点基本风压（重现期50年），场地粗糙程度属B类，组合值系数=0.6。 建设地点基本雪压=0.40（重现期50年），组合值系数=0.7。 不上人屋面可变荷载标准值0.5，组合值系数=0.7。 办公室楼面可变荷载标准值2.0，组合值系数=0.7。 走廊、楼梯可变荷载标准值2.5，组合值系数=0.7。 二.框架结构计算书1.平面布置（1）结构平面布置 图 2 结构平面布置 （2）构件尺寸确定横梁：取 300*500mm纵梁：取300*600mm柱截面均为400*600mm现浇楼板厚150mm。2.结构计算简图（1）确定结构计算单元阴影（2）计算梁、柱线

4、刚度（见图3）（假定底层层高为4.2m，其他各层为3.6m）梁： 2）柱： 可知： AB,CD跨梁：BC跨梁： 上部各层柱: 底层柱： 图3梁柱线刚3.内力计算 图4 均布荷载向梁传递图示(1)恒荷载计算a)屋面框架梁线荷载的标准值: 50mm厚C20细石混凝土：0.0525=1.2520mm厚1:3水泥砂浆找平： 60mm厚挤塑聚苯板保温层：0.060.5=0.03 20mm厚1:3水泥砂浆找平层： 20-150mm厚轻质混凝土找坡：150mm厚现浇钢筋混凝土屋面板：0.1525=3.75屋面恒荷载： 7.785框架梁自重：0.30.525=3.75梁侧粉刷： 4.02（0.5-0.15）0

5、.0217=0.238 因此，作用在顶屋框架梁上的线荷载为：kN/m kN/mb)楼面框架梁线荷载标准值15mm厚1:2白水泥彩色石子磨光打蜡：0.0150.65=0.009820mm厚1:3水泥砂浆找平层：0.0220=0.4150mm厚现浇钢筋混凝楼板：0.1025=3.75楼面恒荷载： 4.16框架梁及侧梁粉刷 4.02填充墙自重 0.24（3.6-0.5）19=14.14kN 16.25 kN墙面粉刷（3.6-0.5）0.02217=2.11kN 因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：c）屋面框架节点集中荷载标准值边纵梁自重0.30.63.625=16.2kN粉刷0.02（0.60.1

6、）23.617=1.23 kN1m高女儿墙自重：13.60.249=7.7kN梁传来的屋面自重 kN顶层边节点集中荷载 50.43 kN边横梁自重0.30.53.625=13.5kN粉刷0.02（0.5-0.1）23.617=1.0kN连系梁传来的屋面荷载 kNkN顶层中节点集中荷载 62.7kNd)楼面框架节点集中荷载标准值边柱纵梁自重：16.2kN粉刷：1.23 kN墙体自重：3.60.24(3.6-0.5)19=50.9 kN墙体粉刷：3.60.0223.617=8.8kN框架柱自重：0.40.63.625=21.6kN（柱子粉刷算在墙体之中）连系梁传来的楼面自重： kN中间层边节点集中

7、荷载 112.3kN中柱连系梁自重：13.5 kN中柱粉刷：1.0kN内纵墙自重：3.6(3.6-0.5)0.2419=50.9 kN内纵墙粉刷：3.6(3.6-0.5)20.0217=7.6 kN框架柱自重：21.6kN（柱子粉刷算在墙体之中）连系梁传来的楼面荷载： kNkN中间层终结点集中荷载： 120.4kNe）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(2)活荷载计算不上人屋面活荷载0.5KN/m2，办公室楼面活荷载2.0KN/m2，走廊楼面活荷载2.5KN/m2。活荷载计算值如下： 0.53.6 =1.8kN/m/m/m/m2.03.6 =7.2kN/m/m 楼面活

8、荷载作用下的结果计算简图如图6： 图6 楼面活荷载作用下结构计算简图(3)荷载转化（同时列出弯矩分配系数如下）梯形转化为均布荷载的公式为：三角形转化为均布荷载的公式为： 弯矩分配系数A.恒载作用下（ ）=24.73kN/m =24.73 +4.0=28.73 kN/m=12.17 kN/m 12.17+4.0=16.17kN/m=13.1kN/m =13.1+20.27=33.37 kN/m=6.5 kN/m =6.5+4.0=10.5 kN/m 转换后恒荷载均分荷载图屋面恒荷载内力利用弯矩分配计算并利用结构对称性取二分之一结构计算,各杆固端弯矩为:a) 顶层： b)标准层： c)底层： i.

9、根据弯矩二次分配法计算结果，得整个结构弯矩图如下图所示: ii.计算梁端剪力梁平衡受力及柱轴力图如下：顶层集中力：kN 62.7 kN标准层集中力：112.3 kN 120.4 kN梁平衡受力图由梁的平衡条件可得：和 可知恒荷载标准值作用下梁剪力、柱轴力表如下：（单位：KN） 恒荷载下梁剪力楼层右梁左梁qlV右V左跨中弯矩跨中剪力5-92.9113.8228.736.996.09 102.15 160.52 3.03 4-126.45132.0433.376.9114.32 115.94 195.80 0.81 3-124.18131.7333.376.9114.03 116.22 194.8

10、2 1.09 2-124.52131.8233.376.9114.07 116.18 194.94 1.06 1-118.19129.5933.376.9113.47 116.78 192.89 1.65 恒荷载下柱轴力楼层GaGbV右V左V右合V左合550.462.7146.49 248.64 146.49 248.64 4112.3120.4226.62 342.55 373.10 591.19 3112.3120.4226.33 342.55 599.44 933.74 2112.3120.4226.37 342.55 825.80 1276.30 1112.3120.4225.77 3

11、42.55 1051.58 1618.85 B.活载作用下 =1.60kN/m =0.78kN/m=6.36kN/m =3.91kN/m 转换后活载均布荷载图a)顶层： b)标准层： c)底层： I根据弯矩二次分配法计算结果，得整个活载下结构弯矩图如下图所示: ii计算梁端剪力梁平衡受力及柱轴力图如下：梁平衡受力图由梁的平衡条件可得：和 可知活荷载标准值作用下梁剪力、柱轴力表如下：（单位：KN） 活荷载下梁剪力楼层右梁左梁qlV右V左跨中弯矩跨中剪力5-5.981.241.66.96.21 4.83 11.89 -0.69 4-223.996.366.924.55 19.33 46.85 -2

12、.61 3-22.54.016.366.924.62 19.26 47.09 -2.68 2-22.584.016.366.924.63 19.25 47.13 -2.69 1-21.344.16.366.924.44 19.44 46.47 -2.50 活荷载下柱轴力楼层GaGbV右V左V右合V左合51.93.568.11 12.94 8.11 12.94 414.0423.5538.59 57.92 46.70 70.86 314.0423.5538.66 57.92 85.36 128.79 214.0423.5538.67 57.92 124.03 186.71 114.0423.55

13、38.48 57.92 162.51 244.64 (4)水平荷载计算风荷载标准值计算公式：因为高度H=18.6 m30m,可取=1，=1.3，可查建筑结构荷载规范，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表。一榀框架各层节点的受风面积计算如下表： 风荷载离地高度P4.20 1.00 0.451.30 14.04 8.21 7.80 1.00 0.45 1.30 12.96 7.58 11.40 1.00 0.45 1.30 12.96 7.58 15.00 1.13 0.45 1.30 12.96 8.57 18.60 1.20 0.45 1.30 10.08 7.08 1

14、） 求各柱剪力值及反弯点高度层数第5层（m=5,n=5，h=3.6m）反弯点高度柱号kynyhyhA0.450.230.233.60.83 B0.8530.330.333.61.19 层数第4层（m=5,n=4，h=3.6m）反弯点高度柱号kynyhyhA0.450.330.333.61.19 B0.8530.40.43.61.44 层数第3层（m=5,n=3，h=3.6m）反弯点高度柱号kynyhyhA0.450.40.43.61.44B0.8530.450.453.61.62层数第2层（m=5,n=2，h=3.6m）反弯点高度柱号kynyhyhA0.450.50.53.61.8B0.853

15、0.50.53.61.8层数第1层（m=5,n=1，h=4.2m）反弯点高度柱号kynyhyhA0.5350.720.724.23.02 B1.70.580.584.22.44 2）求各柱的柱端弯矩 柱端剪力弯矩计算表层号层间剪力柱别ViyhM下M上57.16A2.73 0.832.26 7.56 B4.43 1.195.27 10.68 414.72A5.61 1.196.67 13.52 B9.11 1.4413.12 19.68 322.63A8.62 1.4412.42 18.62 B14.01 1.6222.69 27.74 230.28A11.54 1.820.77 20.77 B

16、18.74 1.833.74 33.74 138.56A14.54 3.0243.90 17.15 B24.02 2.4458.62 42.28 3）求各横梁梁端的弯矩 梁端弯矩计算表层顶梁号MA右MB左MB右V5AB7.56 2.88 7.80 1.51 4AB13.52 8.20 22.16 3.15 3AB18.62 12.80 34.61 4.55 2AB20.77 16.60 44.88 5.42 1AB17.15 20.52 55.49 5.46 楼层侧向位移表如下 侧向位移层号层间剪力总侧向刚度57.16268330.27 414.72268330.55 322.63268330

17、.84 230.28268331.13 138.56347931.11 顶层总位移为：风荷载作用下的框架内力图：弯矩图（kN） 轴力剪力图（KN）(5)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4个控制截面，即下图6-7中的1、2、3、4号截面，表1给出了各层梁的内力组合过程。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中第二层为例，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。梁的内力组合表如下（第一列为弯矩，第二列为剪力）梁控制截面内力组合楼层控制截面恒载活载风载1.2*+1.

18、4*（0.7*+0.6*）51-92.996.09-5.986.217.56-1.51-110.99 120.13 2-160.523.03-11.89-0.690-204.28 2.96 3113.82102.151.244.832.881.51140.22 128.58 4-56.91-0.71-7.8-75.54 0.00 41-126.45114.32-2224.5513.52-3.15-161.94 158.60 2-195.80.81-46.85-2.610-280.87 -1.59 3132.04115.943.9919.388.23.15169.25 160.77 4-39.2

19、5-2.07-22.160-67.74 0.00 31-124.18114.03-22.524.6218.62-4.55-155.43 157.14 2-194.821.09-47.09-2.68-279.93 -1.32 3131.73116.224.0119.2612.84.55172.76 162.16 4-40.77-2.05-34.61-80.01 0.00 21-124.52114.03-22.5824.6320.77-5.42-154.11 156.42 2-194.941.06-47.13-2.690-280.12 -1.36 3131.82116.184.0119.2516.

20、65.42176.06 162.83 4-39.85-1.95-44.88-87.43 0.00 11-118.19113.47-21.3424.4417.15-5.46-148.34 155.53 2-192.861.65-46.47-2.50-276.97 -0.47 3129.59116.784.119.4420.525.46176.76 163.77 4-48-2.21-55.49-106.38 0.00 柱内力组合表如下（第一列为弯矩，第二列为轴力）柱控制截面内力组合楼层控制截面恒载活载风载1.2*+1.4*（0.7*+0.6*）5A192.9146.495.988.11-2.261

21、15.44 183.74 A269.339.52-7.5686.18 0.00 B1-56.93248.64-0.5312.94-5.27-73.26 311.05 B2-47.6-0.91-10.68-66.98 0.00 4A157.11373.112.4846.7-6.6775.16 493.49 A262.0911.25-13.5274.18 0.00 B1-45.15591.19-1.0170.86-13.12-66.19 778.87 B2-45.83-0.98-19.68-72.49 0.00 3A162.09599.4411.2585.36-12.4275.10 802.98

22、A261.3611.12-18.6268.89 0.00 B1-45.83933.74-0.98128.79-22.69-75.02 1246.70 B2-45.62-0.98-27.74-79.01 0.00 2A163.15825.811.46124.03-20.7769.56 1112.51 A276.2613.9-20.7787.69 0.00 B1-46.321276.3-0.99186.71-33.74-84.90 1714.54 B2-52.03-1.09-33.74-91.85 0.00 1A141.931051.587.44162.51-43.920.73 1421.16 A

23、220.973.72-17.1514.40 0.00 B1-29.571618.85-0.8244.64-58.62-85.51 2182.37 B2-14.79-0.4-42.28-53.66 0.00 三.构件配筋计算1.梁的设计梁的混凝土强度等级为C30，最小保护层厚度为20mm。钢筋采用HRB400级，。A）正截面受弯承载力计算查表可得 ，边跨梁的截面尺寸为。设，则梁端控制截面1：对于梁端，不考虑现浇混凝土板的作用。，可以选用316，实有。验算：满足要求梁跨中控制截面2：考虑混凝土现浇板翼缘受压，按T型梁计算。翼缘计算宽度：属于第一类型的T型截面，用计算。，可以满足要求。选用420，实

24、有。验算：梁端控制截面3：对于梁端，不考虑现浇混凝土板的作用。，可以满足要求。选用420，实有。验算：梁端控制截面4：对于梁端，不考虑现浇混凝土板的作用。，可以满足要求。选用314，实有。验算：B）斜截面受剪承载力计算AB跨：取较大设计剪力V=163.77KNa.验算截面尺寸，属于厚腹梁截面符合。b.验算是否需要按计算配置箍筋，故需按计算配置箍筋。c.只配箍筋选用8200，间距查表取得200mm 实有，可以满足要求。箍筋配筋率，可以满足要求。BC跨：取较大设计剪力V=31.46KN。a.验算截面尺寸，属于厚腹梁，截面符合要求。b.验算是否需要按计算配置箍筋，故只需按构造配置箍筋，c.构造配箍筋选用8200，箍筋配筋率，可以。其他层的梁配筋计算过程同上2、柱的设计第一层A轴线柱，其最不利组合如下。柱的截面尺寸为查表可得： A.受力纵筋的计算柱A：柱的计算长度，属于小偏压情况，； 配筋，416，。满足要求。轴心受压验算垂直于弯矩作用方向的承载力的验算：由，查表得 满足要求B.抗剪强度计算 a.验算截面尺寸 属于一般柱 截面满足要求 b.验算是否需要计算配筋箍筋，取， 取 故可按构造要求配置箍筋，取8200。四.绘制框架结构施工图（见图纸）37