1、 多層混凝土房屋框架結構設計河北大學 本科生課程設計 混凝土結構課程設計 學 院 建筑工程學院 學科門類 工學 專 業 土木工程 學 號 2012451086 姓 名 付子武 指導教師 范東峰 2015年 7 月 3 日房屋結構課程設計指導書一. 設計題目某四層辦公樓框架結構設計二. 課程設計目的1 使學生進一步了解結構設計的基本特點。2 掌握框架結構設計的主要特點和基本過程。3 對框架結構工程的施工技術有一定的了解。4 通過課程設計，使學生能夠綜合運用所學的基礎和專業等方面的知識，掌握房屋結構設計中常用的計算和設計的基本原理.方法.計算及先進的計算手段，使學生熟悉有關的專業規范，掌握解決實際

2、工程問題的能力。三. 課程設計內容及要求 1. 使學生掌握房屋結構設計的內容。2. 掌握框架結構計算的模型，分析計算結果。3. 熟悉框架結構的構造。4. 寫出結構設計計算書。5. 圖紙要求：單榀橫向框架配筋圖。四. 結構條件 根據抗震設計規范確定抗震設防烈度；地基承載力fak=160kpa,基礎形式采用鋼筋混凝土獨立基礎；根據荷載設計規范確定基本雪壓基本風壓值。目錄一.任務與資料（一）.設計任務書-（3）（二）.設計資料-（4）二.結構計算書1.結構布置-（5）2.計算簡圖-（5）3.荷載計算 -（6）（1）恒荷載-（6）（2）活荷載-（7）（3）風荷載-（8）4.內力分析-（9）（1）恒荷載

3、作用下的內力計算-（9）（2）活荷載作用下的內力計算-（11）（3）風荷載作用下的內力計算-（14）5.內力組合-（16）6.截面設計-（17）（1）梁的設計-（17）（2）柱的設計-（21）三.設計圖紙（一）梁柱配筋施工圖-（28）（二）各截面配筋詳圖-（29）附：柱鋼筋表-（29） 梁鋼筋表-（31）附錄-（32）某四層辦公樓混凝土框架結構設計任務書設計資料某四層辦公樓，其標準建筑平面見圖1.房屋總長度35.45米，總寬度14.9米建筑總面積2112.8米2。層高均為3.2米，總高度12.8米。室內設計標高+-0.000相當絕對標高4.400米，室內外高差0.6米，見圖2。擬采用現澆混凝土

4、框架結構，混凝土條形基礎。設計使用年限50年，環境類別一類。1 建筑做法1） 墻體+-00以下采用采用MU20混凝土實心磚M7.5水泥沙漿；.+-00以上采用加氣混凝土，M5.0混合沙漿。內墻粉刷為混合沙漿底，紙筋灰面，厚20mm，內墻涂料。外粉刷為1：3水泥沙漿底，厚20mm，外墻涂料。2） 樓面為30mm厚細石混凝土找平12 mm厚水泥砂漿鋪地磚，板底為15mm厚紙筋面石灰抹底，涂料兩邊。3） 屋面 現澆樓板上鋪膨脹珍珠巖保溫層（檐口處厚100mm,2/100自兩側檐口向中間找坡），1：2水泥沙漿找平層厚20mm，二氈三油防水層。4） 門窗做法 木門，塑鋼窗。 2.設計荷載1） 基本風壓w

5、0=0.55kn/m2,地面粗糙度屬于B類；基本雪壓S0=0.40kn/m2 ,1類地區。2） 均布荷載：不上人屋頂活荷載標準值0.5kn/m2,辦公樓樓面活荷載標準值2.0kn/m2,走廊.樓梯活荷載標準值2.5kn/m2。3） 地質情況：地基承載力15t/m2試設計一榀橫向框架，標準層建筑平面。柱網平面布置如下圖所示柱的線剛度為某四層辦公樓混凝土框架結構設計計算書一. 結構平面布置采用縱橫向框架承重方案，見圖3.構件截面尺寸估算如下。不設置次梁，雙向板的最大跨度為3.9m，板厚應滿足h>l/40=86.7mm,取h=100mm;橫向框架梁，邊跨取h=l/12=1/12×60

6、00=500mm,b=h/2=250mm;中跨（走道）取h=400mm,b=250mm縱向框架梁；（B）.（C）軸線取b×h=250mm×400mm;外縱墻不設窗過梁，（A）.（D）軸線取b×h=250mm×500mm。 恒荷載標準值按12KN/m2估計，活荷載標準值房間為2kn/m2。則底層中柱軸力估算值為N=1.2×12×3.9×4.25+1.4×（2×3.9×3+2.5×3.9×1.25） ×4=1088Kn。 以1.4×N按軸心受壓構件估算所需截面

7、面積。取配筋率p=1/100,則所需截面面積A=1.4N/0.9（fc+pfy）=134321mm2,現取b×h=300mm×450mm二. 內力分析1. 計算簡圖橫向框架的計算單元取一個開間，即3.9m。框架梁的計算長度取左右相鄰柱形心之間的距離，即軸線距離；框架柱的計算高度取上下層橫梁中心線之間的距離。假定基礎高度為1米，則基礎頂面離室外地面距離為750mm，地層計算高度為：基礎頂面距室外地面的距離為4.3米。因上部各層橫梁尺寸相同.樓面做法相同，其余各層計算高度等于層高為3.2米。計算框架梁橫截面慣性矩，梁柱的線剛度的計算過程列表1。構件名稱截面慣性矩I0 等效慣性矩

8、I 計算長度線剛度i相對線剛度邊跨（框架梁）0.25×0.5/12=0.00260.00526.00.0008671.62中跨（框架梁）0.25×0.4/12=0.00130.00262.50.001041.88底層（框架柱）0.3×0.45/12=0.00230.00234.30.0005351其余層（框架柱）0.3×0.45/12=0.00230.00233.20.0007191.342.豎向荷載計算1）恒載（1）屋面荷載 A 二氈三油防水層 0.35kn/m220厚1：2水泥沙漿找平 0.02×20=0.4kn/m2100厚140厚（2/

9、100找坡）膨脹珍珠巖 （0.1+0.14）/2×7=0.84kn/m2100厚現澆鋼筋混凝土樓板 0.10×25=2.5 kn/m215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因此作用在屋頂框架梁上的線荷載為：g4ab1=g4cd1=3.4 kn/m g4b

10、c1=2.7 kn/mg4ab2=g4cd2=4.33×3.9=16.89 kn/mg4bc2=10.83 kn/mB樓面框架梁線荷載標準值20厚水泥沙漿面層 0.025×20=0.50 kn/m2100厚現澆鋼筋混凝土樓板 0.10×25=2.5 kn/m220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

11、.84 kn/m邊跨框架梁及梁側粉刷 2.7 kn/m因此作用在中間層框架上的線荷載為gab1=gcd1=17.55 kn/mgbc1=2.7 kn/mgab2=gcd2=12.64 kn/mgbc2=8.1 kn/m C屋面框架節點集中荷載標準值邊跨連系梁自重 0.25×0.5×3.9×25=12.19KN梁側粉刷 0.02×（0.50-0.10）×2×3.9×17=1.06 KN0.5米高女兒墻自重 0.5×3.9×0.24×19=8.89KN墻側粉刷 1×0.02×3.

12、9×7=2.65KN連系梁傳來屋面自重 0.5×3.9×0.5×3.9×3.98=15.13KN頂層邊節點集中荷載 G4A=G4D=39.32KN中柱連系梁自重 0.25×0.40×3.9×25=9.75KN梁側粉刷 0.02×（0.4-0.1）×2×3.9×17=0.80KN連系梁傳來屋面自重 0.5×（3.9+3.9-2.5）×1.25×3.98=13.18KN0.5×3.9×1.98×3.98=15.13KN頂

13、點中節點集中荷載 G4B=G4C=38.86KND樓面框架節點集中荷載標準值邊柱連系梁自重 12.19KN粉刷 1.06KN鋼窗自重 2.43KN窗下墻體自重 14.77KN粉刷 2×0.02×0.9×3.6×17=2.20KN窗邊墻體自重 9.85KN粉刷 1.47KN框架柱自重 0.3×0.45×3.2×25=10.8KN粉刷 0.78×0.02×3.2×17=0.85 KN連系梁傳來樓面自重 0.5×3.9×0.5×3.9×3.24=2.32KN中間

14、層邊節點集中荷載 GA=GD=67.94KN中柱連系梁自重 9.75KN粉刷 0.80KN內縱墻自重 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中間層中節點集中荷載 GB=GC=87.48KNE恒荷載作用下的結構計算簡圖（）2）活荷載計算活荷載作用下的結構計算簡圖如圖

15、（）圖中各荷載計算如下P4AB =P4CD=0.5×3.9=1.95KNP4BC=0.5×2.5=1.25 KNP4A=P4D=1.90 KNP4B=P4C=3.56 KNPAB=PCD=2.0×3.9=7.8 KNPBC=2.5×2.5=6.25 KNPA=PD=0.5×3.9×0.5×3.9×2.0=7.61 KNPB=PC=15.89 KN3）風荷載計算風荷載標準值計算公式因為高度小于30米，可取 =1.0；對于矩形截面 =1.3； 可查荷載規范當查得的 1.0時，取 =1.0，將風荷載換算成作用在框架上的集

16、中荷載計算結果如圖所示層次ßsZ/mWsA/ m2Pw/ KN41.01.313.41.100.5510.149.6431.01.310.21.010.5512.488.9221.01.37.01.000.5512.488.9211.01.33.81.000.5513.659.763內力計算恒荷載作用下的內力計算恒荷載作用下的風力計算采用分層法由（）取出頂層進行分析結構計算如圖圖中框架剛度取框架柱實際剛度的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=g4

17、ab1+(1-2x2+x3)g4ab2=17.3 KN/m結構內力可用彎矩分配法計算并可利用結構對稱性取1/2結構計算各桿件的固端彎矩為M4AB=51.9 KN.mM4bc=4.93 KN.mM4CB=2.46 KN.m1） 頂層在恒荷載作用下的彎矩圖：2）標準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幅圖：活荷載作用下的內力計算 活荷載作用下的內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。計算結果見圖（僅表示出標準層在活荷載作用下的彎

18、矩圖）1） 頂層活荷載作用下的彎矩圖： 2）標準層活荷載作用下的彎矩圖：3）底層活荷載作用下的彎矩圖： 4風荷載作用下的計算1）剪力在各柱間的分配圖：P4=9.64Vp4=9.64K=1.21Xc=0.38V4=1.93K=2.61Xc=0.57V4=2.98P3=8.92Vp3=18.56K=1.21Xc=0.38V3=3.71K=2.61Xc=0.57V3=5.57P2=8.92Vp2=27.48K=1.21Xc=0.38V2=5.50K=2.61Xc=0.57V2=8.24P1=9.76Vp1=37.24K=1.62Xc=0.59V1=8.33K=2.61Xc=0.57V1=10.292

19、）各柱反彎點及柱端彎矩圖：y0=0.361M上=3.95M下=2.23y0=0.431M上=5.26M下=3.98y0=0.45M上=6.53M下=5.34y0=0.481M上=9.25M下=8.67y0=0.461M上=9.49M下=8.11y0=0.5M上=13.18M下=13.18y0=0.569M上=15.44M下=20.38y0=0.55M上=19.91M下=24.343）風荷載作用下的彎矩圖：4）風荷載作用下的剪力軸力圖：5）框架梁柱控制截面5內力組合根據內力計算結果，即可進行框架各梁柱各控制截面上的內力組合，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

20、14中的1、2、3、4、5號截面，表2給出了第二層梁的內力組合過程；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給出了二層柱的內力組合過程。頂層梁的內力組合同理可以計算出第三層,第二層,第一層梁的內力組合,見下表:荷栽類型截面恒載 活載MVMVMVMVMV第三層梁12345-40.7367.10-57.42-15.48-10.7680.76-86.828.88-6.6316.03-10.26-3.63-3.6317-18.320-0.210.751.291.543.370.18-0.183.91-6.2216.15-9.63-

21、4.150.4817.04-18.286.460-0.070.100.271.20.48-0.06-0.06-1.36-第二層梁12345-41.4266.43-58.06-15.21-10.4980.77-86.818.88-6.6316.03-10.26-3.63-3.6317-18.320-0.210.751.291.543.370.18-0.183.91-6.2216.15-9.63-4.150.4817.04-18.286.460-0.070.100.271.20.48-0.06-0.06-1.36-第一層梁12345-34.8772.12-53.23-17.82-13.1080.4

22、5-87.138.88-5.8216.36-9.61-3.83-3.8316.97-18.350-0.210.691.261.553.380.18-0.183.91-5.8116.42-9.51-4.120.3516.99-18.326.59-0.090.120.320.70.35-0.07-0.07-1.23-頂層梁正截面承載力計算截面123M-24.7970.40-45.980.0220.0090.0410.020.0090.042r0 =(1+)/20.9890.9950.979(mm2)149.2421.2279.6最小配筋要求350260350選配鋼筋314314314實配鋼筋面積(

23、mm2)461461461截面123M68.29106.8392.710.0610.0140.0870.0620.0140.087r0 =(1+)/20.9670.9930.957(mm2)420.4640.4576.6最小配筋要求400330350選配鋼筋314118 216316實配鋼筋面積(mm2)461656.5603中間層梁正截面承載力計算截面123M62.80114.9888.250.0560.0150.0790.0580.0150.082r0 =(1+)/20.9710.9820.969(mm2)385689.9547.8最小配筋要求450360450選配鋼筋314120 216

24、216 114 實配鋼筋面積(mm2)461656.5603底層梁正截面承載力計算頂層梁斜截面承載力計算截面123V71.9780.0415.73499.8499.8304.940.7hftbh0149.35149.3591.12箍筋肢數、直徑262626(mm2 )575757(mm2 )-實配箍筋間距(mm)200200200中間層梁斜截面承載力計算截面123V127.41136.8521.21499.8499.8304.940.7hftbh0149.35149.3591.12箍筋肢數、直徑262626(mm2 )575757(mm2 )-實配箍筋間距(mm)200200200底層梁斜截面

25、承載力計算截面123V128.09138.4423.16499.8499.8304.940.7hftbh0149.35149.3591.12箍筋肢數、直徑262626(mm2 )575757(mm2 )-實配箍筋間距(mm)200200200柱的內力計算結果柱號 荷載類型截面屋面梁上有活載的情況四層梁上有活載的情況四層AM8M7N1.9+0.634.560.04+0.010.041.9+0.634.56-0.05-0.020.051.82+5.450-0.04-0.1101.825.450-0.01-0.040BM8M7N-1.98-0.665.10.130.040.98-1.53-0.517

26、.030.150.05-0.03-1.86-5.60-0.16-0.490-1.48-4.4300.060.170三層四層梁上有活載的情況三層梁上有活載的情況AM6M5N5.451.8218.6-0.11-0.040.185.451.8218.64-0.04-0.010.061.825.450-0.04-0.1101.825.450-0.01-0.040BM6M5N-5.6-1.8619.92-0.49-0.164.71-4.43-1.4827.320.170.062.28-1.86-5.60-0.16-0.490-1.48-4.4300.060.170二層三層梁上有活載的情況二層梁上有活載的

27、情況AM4M3N5.451.8218.6-0.11-0.040.185.451.8218.64-0.04-0.010.061.915.720-0.04-0.1101.915.720-0.02-0.050BM4M3N-5.6-1.8619.92-0.49-0.164.71-4.43-1.4827.320.170.062.28-1.96-5.890-0.17-0.510-1.54-4.6300.070.210一層二層梁上有活載的情況A M2M1N4.722.3618.57-0.1-0.050.184.742.3718.59-0.04-0.020.07BM2M1N-4.87-2.4419.95-0.

28、33-0.214.71-3.85-1.9327.490.170.092.14 柱的內力組合柱荷栽類型截面恒載 活載風載上層傳來上層傳來上層傳來上層傳來四層AM8M7NV29.43095.28-0-3.726.084.563.726.084.561.865.460.0403.726.084.561.865.460.043.726.094.5601.860.524.560-0.10.041.860.524.560±1.35±0.79±0.98±0.67BM8M7NV-29.16-30.16116.72.0-3.84-6.265.1-3.39-6.117.03

29、-0.04-0.450.980-3.46-5.095.1-1.35-4.390.980.05-3.927.030-2.14-1.155.1-0.03-0.450.98-1.69-17.030±1.67±1.25±0.23±0.91三層AM6M5NV30.9230.43161.6295.287.277.2718.67.277.2718.641.715.410.184.567.277.2718.61.715.410.187.277.2718.644.565.411.7118.6-0.15-0.150.185.411.7118.644.56±2.96

30、±2.42±2.06±1.68BM6M5NV-31.26-30.8200.86116.72-7.46-7.4619.92-6.29-7.08-27.32-2.35-5.764.717.03-7.08-6.2919.92-1.97-4.594.71-5.91-5.9127.327.03-5.76-2.3519.92-0.65-0.654.71-4.59-1.9727.327.03±3.83±3.5±1.01±2.29二層AM4M3NV31.1935.36161.63256.97.367.5418.67.367.5418.641

31、.85.680.1823.27.367.5418.61.85.680.187.367.5418.6423.25.411.718.6-0.15-0.150.185.411.718.6423.2±4.57±4.04±4.07±2.69BM4M3NV -31.53-35.26200.85317.58-7.56-7.7519.92-6.39-7.3727.32-2.45-6.054.7134.35-7.14-6.4919.92-2.03-4.794.71-5.97-6.1127.3234.35-5.77-2.3719.92-0.66-0.674.71-4.6-1

32、.9927.3234.4±5.89±5.89±2.44±3.68號柱荷載類型面截恒載活載風載一層AM2M1NV19.6210.88161.31418.524.722.3618.57-0.1-0.050.184.742.3718.5941.84±7.89±9.89±7.44±4.13BM2M1NV-19.72-10.75201.18518.44-4.87-2.4419.95-0.33-0.214.71-3.85-1.9327.4961.67±9.42±11.52±4.68±4.

33、87樓 層號柱荷載類型截面1.35×恒0.7×1.4×活0.6×1.4×風Nmax,MNmin,MMmax,N,V四層AM8M7NV44.4747.13133.920.6642.6546.51129.490.6644.4747.13133.920.66BM8M7NV-43.76-46.97167.970.76-41.76-45.29162.040.76-44.2-47.12166.080.76三層AM6M5NV51.3550.24373.991.4145.948.42351.471.4151.3550.24369.531.41BM6M5NV-5

34、1.58-51.46466.751.92-47.72-50.16438.671.92-52.73-51.83459.51.92二層AM4M3NV53.1658.52612.152.2647.7156.7571.542.2653.1658.52612.152.26BM4M3NV-53.78-59.77765.883.09-49.92-58.48715.633.09-54.93-60.14758.633.09一層AM2M1NV37.7625.32850.953.4733.0222.95792.33.4737.7625.32810.343.47BM2M1NV-38.31-26.081066.314.

35、09-34.86-24.4993.744.09-39.31-26.581058.924.09（5）截面計算    1）梁的設計    以第二層梁AB為例，其最不利的組合內力如圖15所示。    正截面強度計算：    梁的截面尺寸為500mmx250mm。    C20時，梁的混凝土保護層最小厚度為30mm。    故設，則，  

36、0; 。    對于梁端，不考慮現澆混凝土板的作用。    梁端A：    （滿足要求）    選用316，。    梁端B：計算公式同上，計算過程略。計算結果：    選用316，。    對于梁中截面，考慮混凝土現澆板翼緣受壓，按T形梁計算。    翼緣計算寬度取&

37、#160;   屬于第一類型的T形截面。（滿足要求）    選用320，。    斜截面強度計算    取較大設計剪力V108.02 kN。    驗算截面尺寸            （截面符合要求）    驗算是否需要計算配置箍筋