框架结构毕业设计计算书
毕业设计课程设计毕业论文
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结构设计
1．结构设计概况
结构设计以建筑设计为基础，相互配合，相得益彰，互相协调，确定出最为合理可靠的方案，同时满足建筑安全、适用、耐久、经济等各个方面的指标。
结构设计主要包含以下内容：
1.确定结构体系与结构布置；
2.根据经验初步估计构件尺寸；
3.确定计算单元模型及计算简图；
4.进行荷载及内力计算；
5.进行内力组合，确定最不利状况；
6.进行构件及节点设计；
7.基础、楼梯、楼板等设计
1.1工程概况
本工程为三星级旅馆，共七层，总高21.6米。无地下室，首层及二层为辅助用房，三到七层为客房。首层与二层层高3.3米，三到七层层高3.0米。
拟采用钢筋混凝土框架结构，属于丙类建筑。
1.1.1 场地条件：
青岛市海边，海拔：76m
场地类别：二类
地面粗糙度类别：B
地基承载层为粘土层，容许承载力一般可达300Kpa ； 地基土承载力特征值为：300k f MPa
；
1.1.2 气象资料
由《建筑结构荷载规范》附录D 可查得，青岛市基本风压：0.6kN/ ㎡；基本雪压：0.20 kN/ ㎡；气候分区：II 区。 1.1.3抗震
由《混凝土结构设计规范》11.1.4及《建筑抗震设计规范》可知，该建筑属丙类建筑；6度设防；抗震等级：四级。
1.2结构方案
1.2.1结构选型
拟采用钢筋混凝土框架结构，该结构建筑平面布置灵活，由于本工程层数不多、高度不大、平面规则均匀，采用框架结构用材少，施工方便，抗震性能好。 1.2.2柱网布置
框架柱柱距一般取建筑开间，但本工程开间较小，层数较少，柱截面设计时常按照构造配筋，材料强度不能充分利用，故采用柱距为两个开间大小。
柱网布置如下图：
1.2.3 拟定梁柱截面尺寸
1.框架梁截面
梁截面参考受弯构件的尺寸选择。
梁高取h=（1/12~1/8）L,宜满足h>=L/15(多跨用较小值)。其中L为梁的跨度。为防止发生剪切破坏,h≯1/4梁净跨。
梁宽度b取为（1/3~1/2）h，为使端部节点传力可靠,梁宽b≮柱宽的1/2,且不应小于250mm,高宽比≯4。对抗震结构，梁截面的宽度不小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4，净跨与截面高度之比不宜小于4。
故Lz1高h=（1/12~1/8）×7800=650~975，取700，宽b取350。
Lz2高h=（1/12~1/8）×2100=262.5~175,取400，宽b取200。
Lc1高h=（1/15~1/12）×7800=520~650，取600，宽b取300。
结果如下：
梁柱截面
梁编号Lz1（b×h）Lz2（b×h）Lc1（b×h）
尺寸350×700 200×400 300×600
单位：mm
2.框架柱截面
柱截面宽与高一般取（1/20~1/15）层高，需满足h>=L/25,b>=L/30,L为柱子计算长度。且截面大于250mm×250mm.。对抗震结构，柱子宽度不宜小于
300mm ，柱子净高与截面高度之比宜大于4。
柱截面多采用矩形或方形截面,截面高度h=(1/15～1/20)H(H 为层高)且≮400mm,截面宽度b=(1～2/3)h 且≮350mm.为避免发生剪切破坏,柱净高与截面长边之比≥4.
初估：承受以轴力为主的框架柱，可按轴心受压柱估算，并考虑弯矩影响， 将轴向力N 乘以1.2~1.4的增大系数。N 按每平米10kN~12kN 估算，N 约为2×3.90×（2.10/2+7.80/2）×12.5×1.3×7=4391.9kN 。（受荷面积按中柱计算）
由《建筑抗震设计规范》可知，抗震等级为四级的建筑轴压比限制值为 1.0即可，故A=N/f=4391900N/14.3Mpa=307126mm 2
。若采用正方形截面柱，则边长约为554.19mm 。
由于中柱受荷面积最大，边柱截面略小与中柱，但为了方便施工，柱子截面统一取600mm ×600mm 。 3.板厚
根据工程经验，板厚h 应满足：
mm 70mm
5.9740
3900
40min =≥==≥
h h l h 故取mm h 100=。 4.梁柱线刚度计算
对现浇楼面结构，中部框架梁的惯性矩I 可用20I ，边框架梁的惯性矩0I 可用1.50I 。本工程选取的典型计算单元为中部框架。
0I 为框架梁矩形截面惯性矩，0I =（bh 3）/12，其中h 为截面高度，b 为截面
宽度。
i 为线刚度，c E I
i l
=，其中l 为梁跨度或柱计算高度。
计算过程及结果见下表：
1.3 计算单元与计算简图
1.3.1 计算单元
框架结构体系在竖向承重单体的布置形式中，纵横向框架都是等距离均匀布置的，各自刚度基本相同，作用在房屋上的荷载，如恒荷载、雪荷载、风荷载等，一般也是均匀分布。因此在荷载作用下无论在纵向或横向，各榀框架将产生相同的位移，相互之间不会产生大的约束力。故可单独取一榀框架作为计算单元。由
计算简图中，杆件用轴线表示，杆件间的连接区用节点表示，杆件长度用节点距离表示，荷载的作用点转移到轴线上。框架梁的跨度等于顶层柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二层楼板底，为4.25m，二层柱为3.3 m，三至七层的柱高为建筑层高，均为3.0m.
简图如下（图中数字为线刚度，单位：×103-E c m3）
计算简图
2恒荷载计算
2.1屋面框架梁线荷载标准值
4mm厚APP卷材防水层0.35kN/ m2
20mm厚水泥砂浆找平层0.02m×20kN/m=0.40kN/ m2 120mm厚水泥膨胀珍珠岩找坡层0.12m×10kN/m=1.20kN/ m2
50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层0.05m×0.5 kN/m=0.025 kN/ m2 100mm厚钢筋混凝土板0.1.m×25kN/m=2.50kN/ m2 20mm厚板底抹灰0.02m×17kN/m=0.34kN/ m2屋面板均布恒荷载标准值 4.82kN/ m2 AB跨屋面梁上恒荷载标准值q2q2= 3.9m×4.82kN/ m2=18.80kN/m BC跨屋面梁上恒荷载标准值q2’q2’= 2.1m×4.82kN/ m2=10.12kN/m AB跨框架梁自重q1:
框架梁自重0.35m×0.7m×25kN/m＝6.13 kN/m
框架梁抹灰2×(0.7m－0.1m)×0.02m×17kN/m＝0.41 kN/m
q1=6.54 kN/m BC跨框架梁自重q1’
框架梁自重0.2m×0.4m×25＝2.00 kN/m 框架梁抹灰2×(0.3m－0.1m)×0.02m×17＝0.20 kN/m
q1’= 2.20 kN/m 2.2屋面框架节点集中荷载标准值：
A轴框架梁自重标准值：
纵向框架梁自重0.35m×0.7m×25kN/m＝6.13 kN/m 抹灰(0.6m×2)×0.02×17=0.41 kN/m A轴框架梁自重标准值 6.54 kN/m 次梁自重标准值：
次梁自重0.3m×0.6m×25=4.50kN/m 抹灰(0.5m×2)×0.02×17=0.34 kN/m 次梁自重标准值 4.84kN/m 女儿墙为200mm加气混凝土砌块，两侧均为20mm抹灰，则内墙单位面积重力荷载为6.5×0.2+17×0.02×2=1.98 kN/m2.900mm高，故自重标准值为0.9m×1.98kN/ m2=1.78 kN/m。
A轴纵向框架梁传来恒荷载标准值P1：
（1）女儿墙自重 1.78 kN/m×7.8m=13.88 kN （2）纵向框架梁自重 6.54 kN/m×7.8m=51.01 kN （3）纵向次梁自重 4.84 kN/m×3.9m=18.88 kN （4）屋面恒荷载传来
【7.8m×3.9m－(1.95m+3.9m)×1.95m】×4.82 kN/m2=91.63 kN
P1=175.40kN B轴纵向框架梁传来恒荷载标准值P2：
（1）纵向框架梁自重 6.54 kN/m×7.8m=51.01 kN （2）纵向次梁自重 4.84 kN/m×3.9m=18.88 kN
（3）屋面恒荷载传来
【7.8m×3.9m－(1.95m+3.9m)×1.95m】×4.82 kN/ m2=91.63 kN
【7.8m×1.05m－1.05m×1.05m】×4.82 kN/ m2=34.17 kN
P2=195.69 kN 2.3楼面框架梁线荷载标准值：
楼面均布恒荷载：
30mm厚水磨石面层0.65 kN/ m2 100mm厚钢筋混凝土板0.10m×25 kN/ m2=2.50 kN/ m2 20mm厚板底抹灰0..2m×17 kN/ m2=0.34 kN/ m2楼面均布恒荷载标准值 3.49 kN/ m2外墙墙体为200mm加气混凝土砌块，+50mm厚挤塑聚苯板，内外20mm厚抹灰，外刷外墙涂料，则外墙单位墙面重力荷载为 6.5×0.2+0.05×20+17×0.02×2=2.98 kN/m2.
内墙墙体为200mm加气混凝土砌块，两侧均为20mm抹灰，则内墙单位面积重力荷载为6.5×0.2+17×0.02×2=1.98 kN/m2.
框架柱自重为25×0.6×0.6＋17×4×0.6×0.02（粉刷）=9.82 kN/m。
2~6层：
AB跨楼面梁上恒载标准值q2q2 = 3.9m×3.49 kN/ m2=13.61 kN/m AB跨框架梁自重 6.54 kN/m 边跨填充墙自重标准值: 1.98 kN/m2×(3.0－0.7)=4.55kN/m
q1=4.55kN/m＋6.54 kN/m=11.09kN/m BC跨楼面梁上恒载标准值q2’q2 ‘= 1.05m×2×3.49 kN/ m2=7.33 kN/m BC跨框架梁自重q1’=2.20 kN/m 1层
AB跨楼面梁上恒载标准值q2q2 = 3.9m×3.49 kN/ m2=13.61 kN/m
AB跨框架梁自重 6.54 kN/m 边跨填充墙自重标准值: 1.98 kN/m2×(3.3－0.7)=5.15kN/m
q1=5.15kN/m＋6.54 kN/m=11.69 kN/m BC跨楼面梁上恒载标准值q2’q2 ‘= 1.05m×2×3.49 kN/ m2=7.33 kN/m BC跨框架梁自重q1’=2.20 kN/m 2.4楼面框架节点集中荷载标准值：
2~6层
（1）A轴框架梁自重 6.54 kN/m×7.8m=51.01 kN （2）外纵墙自重(7.8m×3.0m－2.4m×2.4m×2)×2.98kN/m2=35.40kN 门重2×2.4m×2.4m×0.4 kN/m2=4.60 kN 合计37.75 kN （3）框架柱自重9.82 kN/m×3.0m=29.46 kN （4）次梁自重 4.84 kN/m×3.9m=18.88 kN 次梁上的墙自重 1.98 kN/m2×（3.0m－0.6m）×3.9m=18.53 kN （5）A轴框架梁传来楼面自重
楼面恒荷载传来【7.8m×3.9m－(1.95m+3.9m)×1.95m】×3.49 kN/ m2=66.34kN 2~6层边节点集中荷载：P1=221.97 kN ( 1 ) B轴框架梁自重 6.54 kN/m×7.8m=51.01 kN ( 2 ) 内纵墙自重(7.8m×3.0m－0.9m×2.1m×2)×1.98 kN/m2=38.85kN 门重2×0.9m×2.1m×0.2 kN/m2=0.76 kN 合计39.61 kN （3）框架柱自重9.82 kN/m×3.0m=29.46 kN （4）次梁自重 4.84 kN/m×3.9m=18.88 kN 次梁上的墙自重 1.98 kN/m2×（3.0m－0.6m）×3.9m=18.53 kN （5）B轴框架梁传来楼面自重
【7.8m×3.9m－(1.95m+3.9m)×1.95m】×3.49 kN/ m2=66.34 kN
【7.8m×1.05m－1.05m×1.05m】×3.49 kN/ m2=24.74 kN 2~6层中节点集中荷载：P2=248.57 kN 1层
（1）A轴框架梁自重 6.54 kN/m×7.8m=51.01 kN （2）A轴外纵墙自重(7.8m×3.3m－1.8m×1.5m×2)×2.98kN/m2=60.61kN 窗重2×1.8m×1.5m×0.4 kN/m2=2.16 kN 合计62.77 kN （3）框架柱自重9.82 kN/m×3.3m=32.41 kN （4）次梁自重 4.84 kN/m×3.9m=18.88 kN （5）A轴框架梁传来楼面自重
楼面恒荷载传来【7.8m×3.9m－(1.95m+3.9m)×1.95m】×3.49 kN/ m2=66.34kN 1层边节点A集中荷载：P1=231.41kN ( 1 ) B轴框架梁自重 6.54 kN/m×7.8m=51.01 kN ( 2 ) B轴内纵墙自重(7.8m×3.3m－2.4m×2.4m)×1.98 kN/m2=39.56kN 门重 2.4m×2.4m×0.4 kN/m2=2.30 kN 合计41.86 kN （3）框架柱自重9.82 kN/m×3.3m=32.41 kN （4）次梁自重 4.84 kN/m×3.9m=18.88 kN （5）B轴框架梁传来楼面自重
【7.8m×3.9m－(1.95m+3.9m)×1.95m】×3.49 kN/ m2=66.34 kN
【7.8m×1.05m－1.05m×1.05m】×3.49 kN/ m2=24.74 kN 1层中节点B集中荷载：P2=235.24 kN （1）E轴框架梁自重 6.54 kN/m×7.8m=51.01 kN （2）E轴外纵墙玻璃幕墙自重7.8m×3.3m×1.5 kN/m2=38.61kN （3）框架柱自重9.82 kN/m×3.3m=32.41 kN （4）次梁自重 4.84 kN/m×3.9m=18.88 kN
（5）E 轴框架梁传来楼面自重
楼面恒荷载传来【7.8m ×3.9m －(1.95m+3.9m)×1.95m 】×3.49 kN/ m 2
=66.34kN 1层边节点E 集中荷载： P1=207.25kN ( 1 ) C 轴框架梁自重 6.54 kN/m ×7.8m=51.01 kN ( 2 ) C 轴内纵墙自重 7.8m ×3.3m ×1.98 kN/m 2=50.97kN （3）框架柱自重 9.82 kN/m ×3.3m =32.41 kN （4）次梁自重 4.84 kN/m ×3.9m=18.88 kN （5）C 轴框架梁传来楼面自重
【7.8m ×3.9m －(1.95m+3.9m)×1.95m 】×3.49 kN/ m 2=66.34 kN
【7.8m ×1.05m －1.05m ×1.05m 】×3.49 kN/ m 2=24.74 kN
中间层中节点C 集中荷载： P2=244.35 kN 2.5梁固端弯矩
将梯形荷载和三角形荷载折算成固端等效均布荷载。
则(1)顶层：AB 跨a=1.95/7.8=0.25； q=6.54 kN/m ＋18.80 kN/m ×0.89=23.27 kN/m M1==±
2
ql 12
1±23.27 kN/m ×7.8m ×7.8m/12=±117.98 k N ·
m BC 跨q=2.20 kN/m ＋10.12 kN/m ×0.625=8.53kN/m
M2=-=2ql 31
－8.53 kN/m ×1.05m ×1.05m/3=－3.13 k N ·m
M3==-2ql 61
－8.53 kN/m ×1.05m ×1.05m/6=－1.57 k N ·m
(2)2-6层: AB 跨a=1.95/7.8=0.25； q=11.09 kN/m ＋13.61kN/m ×0.89=23.20 kN/m M1==±
2
ql 12
1±23.20kN/m ×7.8m ×7.8m/12=±117.62k N ·m BC 跨q=2.20kN/m ＋7.33 kN/m ×0.625=6.78 kN/m
M2=-=2ql 31
－6.78 kN/m ×1.05m ×1.05m/3=－2.49 k N ·m
M3==-2ql 61
－6.78 kN/m ×1.05m ×1.05m/6=－1.25 k N ·m
(3) 1层：
AB 跨a=1.95/7.8=0.25； q=11.69 kN/m ＋13.61kN/m ×0.89=23.80 kN/m M1==±
2
ql 12
1±23.80kN/m ×7.8m ×7.8m/12=±120.67k N ·m
BC 跨q=2.20kN/m ＋7.33 kN/m ×0.625=6.78 kN/m
M2=-=2ql 31
－6.78 kN/m ×1.05m ×1.05m/3=－2.49 k N ·m
M3==-2ql 61
－6.78 kN/m ×1.05m ×1.05m/6=－1.25 k N ·m
2.6梁柱线刚度及侧移刚度计算 线刚度计算见上。 各层侧移刚度计算:
柱的侧移刚度D 值按下式计算：
212h
i D c
c
α= c α为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按下式计算：
(1)一般层：K K c +=
2α，1234c i i i i K 2*i +++=
，
(2)底 层：
K K c ++=
25.0α，12c i i K i +=
，
其中K 表示梁柱线刚度比。
由于各层柱等高且线刚度相同，故可用c α替代D 值进行计算。
计算详见下表：
3．恒荷载作用下的框架内力计算
梁端柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。
弯矩计算过程如下所示，所得弯矩图为图。梁端剪力根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加而得。柱轴力可有梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑梁的自重，如表和表所列。
分层法除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数，且传递系数由1/2改为1/3，以考虑假定的柱上下端与实际情况的出入。
3.1弯矩分配系数
由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。如图：
（1）A1节点：S A1A0=4 i A1A0=4×0.988=3.952
S A1B1=4 i A1B1=4×1=4
S A1A2=4Ii A1A2=4×1.272×0.9=4.579
∑S=12.531
U A1A0=3.952/12.531=0.315
U a1b1=4/12.531=0.319
U a1a2=0.366
B1节点: S B1C1=I b1c1=2×0.397=0.794
∑S=12.531＋0.794=13.325
U b1a1=4/13.325=0.300
U b1b2=4.579/13.325=0.344
U B1C1=0.794/13.325=0.060
U B1B0=3.952/13.325=0.296
( 2) A2节点: U A2A1 =4×1.272×0.9/(1.272×0.9+1.401×0.9+1)×4=0.336 U A2A3=4×1.401×0.9/(1.272×0.9+1.401×0.9+1)×4=0.370
U A2B2=1×4/(1.272×0.9+1.401×0.9+1)×4=0.294 B2节点: U B2A2=1×4/(1.272×0.9+1.401×0.9+1)×4+2×0.397=0.277 U B2B1 =4×1.272×0.9/14.417=0.318
U B2B3=4×1.401×0.9/14.417=0.350
U B2C2=2×0.397/14.417=0.055
(3) A3节点: U A3A2 =4×1.401×0.9/(1.401×0.9+1.401×0.9+1)×4=0.358
U A3A4=0.358
U A3B3=1×4/(1.401×0.9+1.401×0.9+1)×4=0.284 B3节点: U B3A3=1×4/(1.401×0.9+1.401×0.9+1)×4+2×0.397=0.269 U B3B2 =4×1.401×0.9/14.881=0.339
U B3B4=0.339
U B3C3=2×0.397/14.881=0.053
A4,B4,A5,B5,A6,B6与相应的A3,B3相同。
（4）A7节点: U A7B7= 1×4/(1.401×0.9+1)×4=0.442
U a7a6 =1.401×0.9×4/(1.401×0.9+1)×4=0.558 B7节点: U b7a7=1×4/2×0.397+(1+1.401×0.9)×4=0.407
U b7b6=1.401×0.9×4/2×0.397+(1+1.401×0.9)×4=0.513 U b7c7=2×0.397/2×0.397+(1+1.401×0.9)×4=0.080
3.2内力计算
（1）一层内力计算
力矩分配
单位：kN-m
(2)二层内力计算
力矩分配
单位：kN-m
(3)三~六层内力计算力矩分配