一榀框架计算(土木工程毕业设计手算全过程)

VB
VB
VC
表 4-1 恒载作用下内力
CD 跨
VC
VD
AB 跨 VA
弯矩引起的内力
BC 跨 CD 跨
VB
VB VC VC
VD
顶 层 194.67 -194.67 194.67 -194.67 194.67 -194.67 -16.52 -16.52 0 0 16.52 16.52
5
180.6 -180.6 180.6 -180.6 180.6 -180.6 -6.07 -6.07 0 0 6.07 6.07
图 4-2 恒载作用下的计算简图
由于分布荷载在梁汇总产生的内力远小于集中荷载，所以将梁的分布荷载近似等 效为作用在次梁处的集中荷载，以便于计算。
图 4-3 恒载等效荷载作用下的计算简图
因为框架对称，且恒荷载为正对称荷载，所以取半榀框架进行计算。
由结构力学梁端弯矩公式得到：
顶层结点弯矩：
MAB=-MBA=-Pa(1-
图 4-4 恒载弯矩分配图
在竖向荷载作用下，梁端截面有较大的负弯矩，设计时应进行弯矩调幅，降低负 弯矩，以减少配筋面积。对于现浇框架，支座弯矩调幅系数为 0.85（在内力组合 的表中进行梁端调幅计算）
图 4-5 恒载作用下的框架弯矩图（等效为集中荷载时）
楼 层 AB 跨
荷载引起的弯矩 BC 跨
VA
1:6 水泥渣 1%找坡层最薄处 30 厚（0.03+0.045）/2×14=0.525 KN/M 2
120 厚现浇钢筋混凝土板
0.12×25=3 KN/M 2
12 厚板底抹灰
0.012×20=0.24 KN/M 2
合计
4.675 KN/M 2
屋面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：
4.675×1.5×9=63KN 4.675×3×9=126.23KN
墙自重
0.2×（3.3-0.8）×10.3≈5.2KN/M
粉刷
（3.3-0.8）×0.02×17×2=1.7KN/M
合计取（因为有构造柱取大点）
7.2KN/M
4）柱自重标准值
1~3 层柱自重： 大理石贴面：
合计 4~5 层柱自重： 大理石贴面：
合计
0.7×0.7×（4.2－0.12）×25＝49.98KN 0.5×4×0.7×4.2＝5.88KN 55.86KN
拟定轴向压力设计值 N=n •A=13kn/m2×81m2×5=5265KN
拟定柱的混凝土等级为 C30，fc=14.3N/mm2 柱子尺寸拟定 700mm× 700mm
N
5265
μ= fc As = 0.0143 700 700 =0.75<[μ]=0.85 满足
初步确定截面尺寸如下：
柱：b×h=700mm×700mm
4.2 活荷载作用下的内力计算
活荷载按满跨布置，不考虑活荷载的最不利布置。此时，求得的跨中弯矩比最不 利荷载位置法的计算结果偏小，故对梁跨中弯矩乘以 1.2 的增大系数。梁端弯矩 应进行弯矩调幅，乘以调幅系数 0.85.在内力组合的表中进行跨中弯矩增大和梁 端调幅计算。
方法同恒载作用下的内力计算，计算过程见下图。
刚度计算
梁线刚度： 截面的惯性矩 Ib0=
bh3 =
12
4008003 =17×109mm4
12
考虑现浇楼板对框架梁截面惯性矩的影响，中框架梁取 I 中=2Ib0 边框架取 I 边=1.5Ib0
i = 边跨梁
1.517 109 9000
E=28×105E
i = 中跨梁
2 17 109 E=38×105E
13.5 135 67.5 94.5 94.5
-13.5 -135 -67.5 -94.5 -94.5
13.5 135 67.5 94.5 94.5
-13.5 -135 -67.5 -94.5 -94.5
0.61 -7.3 -2.3 -5.19 -5.19
弯矩引起的内力
BC 跨 CD 跨
VB
VB VC VC
2）①5 层楼面板活荷载标准值：
5KN/M²
②5 层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图 3） 5×3=15KN/M
③框架梁受次梁传递的活荷载标准值
15×9=135KN
④5 层面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：
5×1.5×9=67.5KN 5×3×9=135KN
3）①4 层楼面板活荷载标准值：
2.5KN/M²
②4 层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图 3） 2.5×3=7.5KN/M
③框架梁受次梁传递的活荷载标准值
7.5×9=67.5KN
④屋面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：
2.5×1.5×9=33.75KN 2.5×3×9=67.5KN
4）①2~3 层楼面板活荷载标准值：
VD
0.61 0 0 -0.61 -0.61
-7.3 0 0 7.3 7.3 -2.3 0 0 2.3 2.3 -5.19 0 0 5.19 5.19 -5.19 0 0 5.19 5.19
4
213 -213 213 -213 213 -213 -10.57 -10.57 0 0 10.57 10.57
3
180.6 -180.6 180.6 -180.6 180.6 -180.6 -9.18 -9.18 0 0 9.18 9.18
2
180.6 -180.6 180.6 -180.6 180.6 -180.6 -11.07 -11.07 0 0 11.07 11.07
1.3 设计内容
1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图 2)荷载计算 3)框架纵横向侧移计算； 4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析； 5)内力组合及截面设计； 6)节点验算。
二 框架结构布置及结构计算简图确定
2.1 梁柱截面的确定
通过查阅规范，知抗震等级为 3 级，允许轴压比为[μ]=0.85
由经验知 n=12~14kn/m2 取 n=13kn/m2
9000
柱线刚度： 截面的惯性矩 IC= bh3 = 700 7003 =20×109mm4
12
12
i = 4~5 层柱 20 109 E=60×105E
3300
i = 1~3 层柱 20 109 E=48×105E
4200
取 105E 值作为基准值 1，算得各杆件相对线刚度(见下图)
图 4-1 梁柱相对线刚度图
楼 层 AB 跨
恒载作用下的剪力
BC 跨
CD 跨
VA
VB
VB
VC
VC
VD
顶 178.15 -221.19 194.67 -194.67 221.19 -178.15
层
5 174.53 -186.67 180.6 -180.6 186.67 -174.53
4 202.43 -223.57 213
-213 223.57 -202.43
一 框架结构设计任务书 1.1 工程概况：
本工程为成都万达购物广场----成仁店，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为 现浇，建筑面积约为 5750m2，宽 27 米，长为 45 米，建筑方案确定。建筑分类 为乙类公共类建筑，二类场地，抗震等级三级。
图 1-1 计算平面简图
1.2 设计资料
1）气象条件： 基本风压 3155KN/m2
0.7×0.7×（3.3-0.12）×25＝38.96KN 0.5×4×0.7×3.3＝4.62KN 43.58KN
5）外墙自重标准值
5 层外墙作用在边柱的集中荷载
墙自重：
0.2×（3.3-0.12）×10.3×（9-07） =54.37KN
粉刷：
2×0.02×（3.3-0.12）×17（9-0.7）=17.95KN
3 171.42 -189.78 180.6 -180.6 189.78 -171.42
2 169.63 -191.67 180.6 -180.6 191.67 -169.63
图 4-6 恒载作用下的框架梁的剪力图
柱轴力包括柱传下轴力和柱自重，恒载作用下的柱轴力见下图。
图 4-7 恒载作用下柱的轴力图
合计
92.79KN
3.2 活荷载标准值计算 1）①屋面板活荷载标准值（不上人）：
0.5KN/M²
②顶层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图 2） 0.5×3=1.5KN/M
③框架梁受次梁传递的活荷载标准值
1.5×9=13.5KN
④屋面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：
0.5×1.5×9=6.75KN 0.5×3×9=13.5KN
梁（BC 跨、CE、EF 跨）=L/12=9000/12=750mm
取 h=800mm，b=400mm
纵梁=L/12=9000/15=600mm
取 h=600mm，b=300mm
现浇板厚取 h=120mm
2.2 结构计算简图
结构计算简图如下：
图 2-1 结构计算简图
图 2-2 平面计算简图
三 荷载计算：
18×9=162KN
④屋顶框架梁重量 梁自重： 粉刷：
合计
0.4×﹙0.8-0.12﹚×25=6.8KN/M ﹙0.8-0.12﹚×0.02×17×2=0.46KN/M
7.26KN/M
2）①楼面板恒载标准值
8~13 厚铺地砖面层 20 厚 1:2 水泥砂浆结合层 120 厚钢筋砼楼板 石膏板吊顶 合计
a )=194.67×3×(1-
L
3 9 )=
-389.34KN·M
4 层结点弯矩：
MAB=-MBA=-Pa(1-
a )=213×3×(1-
L
3 9
)=-426KN·M
标准层结点弯矩：
MAB=-MBA=-Pa(1-
a )=180.6×3×(1L
3 9 )=-361.2KN·M
采用二次弯矩分配法（见下图）
3.5KN/M²
②2~3 层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图 3） 3.5×3=10.5KN/M
③框架梁受次梁传递的活荷载标准值
10.5×9=94.5KN
④屋面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：
3.5×1.5×9=47.25KN 3.5×3×9=94.5KN
四 内力计算
4.1 恒荷载作用下的内力计算
②屋顶次梁恒载标准值 单向板传给次梁的荷载 次梁自重 次梁粉刷 合计
4.675×3=14.025 KN/M 0.3×(0.6-0.12)) ×25=3.6 KN/M （0.6-0.12）×0.02×17×2=0.326 KN/M
18 KN/M
图 3-1 次梁计算单元及板传力图
③屋顶框架梁所受恒荷载标准值 次梁传给框架梁恒荷载
4.2×3=12.6 KN/M 0.3×（0.6-0.12）×25=3.6KN/M
16.2 KN/M
③2~5 层框架梁所受恒荷载标准值 次梁传递给框架梁恒荷载
16.2×9≈150 KN
③2~5 层框架梁恒载标准值 框架梁自重
0.4×Βιβλιοθήκη Baidu0.8-0.12）×25=6.8 KN/M
3）四层建在所取一榀框架梁上的填充墙恒荷载标准值
合计
72.32KN
4 层玻璃幕墙作用在边柱的集中荷载
玻璃幕墙自重：
1.5kn/m2×（9-0.7）×（3.3-0.12）=26.15KN
2~3 层外墙作用在边柱的集中荷载
墙自重：
0.2×（4.2-0.12）×10.3×（9-07） =69.76KN
粉刷：
2×0.02×（4.2-0.12）×17（9-0.7）=23.03KN
图 4-8 活荷载作用下的计算简图
图 4-9 活荷载作用下的框架弯矩分配图
图 4-10 活荷载作用下的框架弯矩图
荷载引起的弯矩
楼 层 AB 跨
BC 跨
VA
VB
VB
VC
表 4-2 活载作用下的内力
CD 跨
VC
VD
AB 跨 VA
顶 层 13.5
5
135
4
67.5
3
94.5
2
94.5
-13.5 -135 -67.5 -94.5 -94.5
3.1 恒载标准值计算
1）①屋面板恒荷载标准值
20 厚 1:3 水泥砂浆面层
0.02×20 =0.4 KN/M 2
一层油毡隔离层
0.05 KN/M 2
40 厚挤塑苯板保温层
0.04×0.5 =0.02 KN/M 2
15 厚高分子防水卷材
0.04KN/M 2
20 厚 1:3 水泥砂浆找平
0.02×20 =0.4 KN/M 2
2）抗震设防： 设防烈度 7 度
3）屋面做法： 20 厚水泥砂浆面层 一层油毡隔离层 40 厚挤塑聚苯板保温层 15 厚高分子防水卷材 20 厚 1:3 水泥砂浆找平 1:6 水泥焦渣 1%找坡层，最薄处 30 厚 120 厚现浇钢筋混凝土板 粉底
4）楼面做法： 8~13 厚铺地砖面层 100 厚钢筋砼楼板 吊顶
0.6 KN/M 2 0.02×20=0.4 KN/M 2
0.12×25=3 KN/M 2 0.2 KN/M 2 4.2 KN/M 2
楼面板传递给边柱的集中荷载： 中柱的集中荷载：
4.2×1.5×9=56.7KN 4.2×3×9=113.4KN
②2~5 层纵向次梁恒载标准值 计算简图见 图 3
楼面单向板传给纵向次梁恒荷载 次梁自重 合计