框架结构毕业设计辅导教材.doc

'框架结构毕业设计辅导教材开始确定结构方案与结构布置初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级分层计算重力荷载，刚度系数结构周期计算地震作用及位移计算验算是否满足水平位移限值若不满足，重新选构件尺寸，重新验算，若满足，则继续地震作用（小震）内力分析竖向荷载计算竖向荷载作用下内力分析内力组合柱轴压比验算梁、柱截面配筋计算是否需要`若需要进行验算，验算是否满足若不满足，重新选构件尺寸，若满足，则继续若不需要薄弱层验算，则继续延性构造措施结束12 一．进行结构方案比较，选定结构方案，进行结构布置1、结构选型：在建筑设计的基础上，从抗震要求方面、房屋总高度、层数、柱最大间距等，说明为何选用框架结构，而不采用框剪结构、内框架结构、剪力墙结构以及砖混结构。2、楼盖结构方案比较：确定承重方案，进行结构布置，比较选用现浇板及预制板的不同点，画出三种以上结构平面布置草图，比较后全组共同确定一种方案，画出结构平面布置图，进行编号对框架负载面积基本相同的编同一个号：“KJ-X”；连续梁用“L-X”表示；现浇板用“B-X”表示；构造柱用“GZ-X”表示；预制板放在选板后再补画，其他见结构参考图。二．初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级1．确定梁柱剪力墙截面尺寸（1）梁1）框架梁：按抗震要求：荷载大（一般指活荷大或负荷面积大），取大值。2）连续梁：另外，确定梁宽时，尽量与填充墙厚度相同，可使室内不见梁棱角，纵向框架梁还要考虑下皮最好与窗上口标高相同，以免再设过梁。（2）现浇板及预制板现浇板厚：工业建筑：连续单向板：；双向板：；（3）柱截面尺寸：柱净高与截面高度之比；截面积；式中N为首层柱根估算轴力设计值，计算方法如下：对于中柱与边柱，分别找出负荷面积最大的柱，算出一层楼面的面荷载，假设屋面荷载同楼面荷载，用此荷载乘以层数再乘以负荷面积，即为所求N。柱自重略去不计，各层Ac宜相同。2．确定材料强度等级钢筋：按抗震要求，确定纵筋与箍筋级别；混凝土：按抗震要求，并考虑现浇板砼质量，经济确定砼强度等级，考虑首层较高，变形较大，可适当提高砼强度等级。三．分层计算重力荷载代表值1、确定地震作用计算简图首层计算高度：取基础顶面至首层楼板顶面标高之间距离；其他层取层高。2、计算重力荷载代表值12 重力荷载代表值包括：楼（屋）面自重标准值；上下各半层窗、墙高标准值；50%楼面活荷载；50%雪荷载。（查《GB50011-2001》第5.1.3条）首层墙自重按室外地坪至板顶标高之半计算；板墙自重先求出面荷载，再求总重；梁柱可先求出每米长自重，再求总重。1）．板：每平方米上的荷载屋面：恒载钢筋混凝土板厚×25=KN/m2保温层厚×容重=KN/m2防水层=KN/m2抹灰厚×20=KN/m2………………恒载小计KN/m2活载雪载S=ΜS0=1.0×0.4KN/m2使用荷载不与活载组合0.5KN/m2………………活载小计KN/m2楼面（1）楼面（2）………………2），梁：b1×h1×2.5+(b1+2h1)×2.0=KN/m（包括抹灰重）b2×h2×2.5+(b2+2h2)×2.0=KN/m（包括抹灰重）………………3）,柱：b1×h1×2.5+2(b1+h1)×2.0=KN/m（包括抹灰重）b2×h2×2.5+2(b2+h2)×2.0=KN/m（包括抹灰重）………………4），墙：300混凝土空心砖外墙KN/m2（包括内外抹灰）200混凝土空心砖内隔墙KN/m2（包括两面抹灰）………………G5:女儿墙，屋面，梁，墙，柱(面积×单重)g1g2g3g4g5=∑giG4:女儿墙，屋面，梁，墙，柱(分屋面上下两部分算，扣去窗面积)(面积×单重)g1g2g3g4g5=∑giG3:外墙体，内墙体，楼板,梁，柱，(分楼面上下两部分算，扣去窗面积)………………12 四．框架刚度计算（一）框架刚度计算1梁柱线刚度计算梁的线刚度计算截面b×h(m2)梁跨度l(m)截面惯性矩I0=bh3/12(m4)砼强度、E边框架梁中框架梁惯性矩Ib=1.5I0(m4)Kb=EIb/l(kN•m)惯性矩Ib=2.0I0(m4)Kb=EIb/l(kN•m)柱的线刚度计算层次柱号混凝土强度等级柱截面B×h(m2)层高H(m)惯性矩IC(m4)线刚度KC=EIC/h(kN•m)2柱抗侧刚度D值计算按层高、混凝土强度、柱截面将楼层划分为几个标准层，分别计算每一楼层柱的抗侧刚度。首层柱抗侧刚度：柱编号柱根数n楼层Di中柱边柱标准层柱抗推刚度：柱编号柱根数n楼层Di中柱边柱∑D=根数1×D1值+根数2×D2+根数3×D3+根数4×D4+根数5×D5五．框架自振周期的计算：1．顶点位移法按剪切型震动由顶点位移法确定自振周期，将Gi看作水平作用后求出层间剪力，除以楼层刚度，得到层间相对位移及顶点位移Δ，并考虑折减系数0.6、0.7。层次Gi(kN)∑Gi(kN)DiΔi-Δi-1=∑Gi/D(m)ΔG(m)5432112 2．经验公式六．横向地震作用计算：底部剪力法：按地震作用7度（0.15g），II类场地，设计地震分组按一组，则Tg=0.35,αmax=0.12,采用底部剪力法计算，结构总水平地震作用标准值为：作用在第i质点上的水平地震作用标准值：顶点附加地震作用：（作用在主体的顶层，若T1>1.4Tg时，就要考虑)突出屋面的第5层上的剪力：V5=3F5（放大倍数3不往下传）各层地震作用及楼层地震剪力层次hiHiGiGiHIGiHI/∑GiHIFi或Fn+ΔFnVi(m)(m)(kN)(kN)5432112 七．变形验算：层次层间剪力Vi(kN)层间刚度Diui-ui-1=Vi/Di(m)层高h(m)层间相对弹性转角层间剪力位移示意图54321八，框架在竖向荷载作用下的内力分析：（一）不与地震作用组合的竖向荷载及内力计算1竖向荷载计算（1）画图表示所设计框架负荷范围；（2）梁板柱计算有前面的面荷载再求线荷载，集中荷载，先求标准值，荷载组合时再计算设计值；（3）因活荷载较小，不考虑不利布置，先求标准值，荷载组合时再计算设计值；（4）梁上的活荷载折减问题见《荷载规范》第3.1.2条；（5）画出计算简图，包括：计算高度、跨度、、线荷载、集中荷载设计值，梁柱线刚度。注：1）挑檐、偏梁在结点处有一集中力偶作用；2）计算高度：首层取基础梁顶面至首层楼面距离，其他层取层高。2内力计算用弯矩二次分配法3画出内力图考虑调幅，可参《抗震》教材。（二）与地震作用组合的竖向荷载（重力荷载代表值）及内力计算计算过程同上，只是重力荷载代表值的计算不同，可参《抗震规范》第4.1.3条，第20页。梁柱的转动刚度计算表构件名称转动刚度S相对转动刚度s梁边跨4kb中跨（对称跨）2kb柱首层4kc其他层4kc分配系数μ=某杆的相对转动刚度si/交于一个节点上杆件的相对转动刚度∑si节点号∑si（抄自前面表格并求和）μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁固端弯矩计算：M=ql2/12M对称=ql2/3调幅系数=0.812 上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁0.5870.4130.2570.3660.377-106.65106.65-22.040.3700.3700.2600.1880.2680.2680.276-119.06119.06-28.310.3700.3700.2600.1880.2680.2680.276-119.06119.06-28.310.3700.3700.2600.1880.2680.2680.276-119.06119.06-28.310.4170.2900.2930.2050.2910.2030.301-119.06119.06-28.31图2-4弯矩分配与传递12 弯矩二次分配法：μ下柱μ右梁μ左梁μ下柱μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁μ左梁μ上柱μ下柱μ右梁最后画出竖向荷载作用下（恒载和活载）的弯矩图形12 竖向荷载作用下梁端的剪力（由前面弯矩图中的数值求得）层次竖向荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V剪力设计值V=1.2V恒+1.4V活边跨中跨边跨中跨左右左右5恒活4恒活3恒活2恒活1恒活荷载引起的剪力：VA1=VB1=ql2/2弯矩引起的剪力：VA左=-VB右=(M左+M右)/l竖向荷载作用下柱中的轴力层次截面楼屋盖恒荷载楼屋盖活荷载层间填充墙重梁自重柱自重恒载引起的轴力活载引起的轴力5顶底4顶底3顶底2顶底1顶底1，活载引起的轴力由累加楼屋盖活荷载引起的轴力求得2，5层柱顶恒载引起的轴力等于楼屋盖恒荷载引起的轴力加梁自重3，5层柱底恒载引起的轴力等于5层柱顶恒载引起的轴力加柱自重4，各层柱顶恒载引起的轴力等于上层柱底恒载引起的轴力加楼屋盖恒荷载加上层填充墙重加梁自重5，各层柱底恒载引起的轴力等于该层柱顶恒载引起的轴力加柱自重12 九．框架地震内力计算（框架编号KJ-）地震作用下框架内力计算1．框架地震剪力在各框架柱间分配（取一榀框架）反弯点法计算2．框架柱轴力与框架梁剪力计算注：内力图中，M，V，N要与同一地震作用方向一致，正负号自定，且在内力图中说明。（内力随地震方向改变而变号）框架柱端弯矩计算柱层次层高hi（m）层剪间力Vi(kN)（抄自前面表格）层间刚度Di（抄自前面表格）框架柱刚度Dik（抄自前面表格）框架柱剪力Vik=ViXDik/DiK（抄自前面表格）y0(由K及层数m,所在层n查表)M下=Vikhiy0M上=Vikhi(1-y0)边柱54321中柱54321框架在水平荷载作用下梁端剪力和柱轴力的计算层次边跨梁端剪力中跨梁端剪力柱轴力跨长l(m)ME左(kNm)ME右(kNm)VE=(ME左+ME右)/l（kN）跨长l(m)ME左(kNm)ME右(kNm)VE=(ME左+ME右)/l（kN）边柱NE(kN)中柱NE（kN）5432112 十．框架边柱内力组合框架边柱内力组合项目内力层次截面静力组合（恒载加全部活载）地震组合（水平加垂直）组合取值恒载MG,NG活载MQ,NQM﹡=1.2MG+1.4MQN﹡=1.2NG+1.4βNQ1.3ME1.2MGγRE(1.2MG+1.3ME)γRE(1.2NG+1.3NE)Mmax相应NNmax相应M5柱顶MN柱底MN4柱顶MN柱底MN3柱顶MN柱底MN2柱顶MN柱底MN2柱顶MN柱底MN1柱顶MN柱底MN框架中柱内力组合（同框架边柱内力组合）12 框架梁内力组合截面部位恒载加全部活载地震作用加重力荷载代表值产生的内力内力组合取值MGVG1.3MEγRE(1.2MG+1.3ME)γRE(1.3ME-1.2MG)MGE1.2VGbVGb支座加M支座减M跨中M支座V支座边二左二左中跨中支座边二左二左中跨中1，承载力抗震调整系数γRE，抗弯取0.75，抗剪取0.85，2，MG=1.2MG+1.4MQ,VG=1.2VG+1.4VQ3，MG,VGb为重力荷载产生的内力，MG已乘调整系数0.8;VGb为相当于简支梁时的杆端剪力4，MGE相应于本跨的γRE(1.2MG+1.3ME)max；VGE=(1.2VGb+1.2(Mb+Mb)/l)5,弯矩单位为kNm；剪力单位为kN。12'