[建筑土木]土木工程專業畢業設計四層框架超市計算書荷載梁柱尺寸內力組合彎矩(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 簡化計算，對水平荷載的各種情況，采用求解器計算。本次設計采用軟件為《清華大學結構力學求解器》。為簡化計算，考慮水平荷載作用下幾種情況及內力如下：① 風荷載作用(從左向右吹)② 風荷載作用(從右向左吹)③ 水平地震作用（從左向右作用）④ 水平地震作用（從右向左作用） 風荷載標準值作用下的內力計算：(D值法)D值法計算步驟：⑴求各柱反彎點處的剪力；⑵求各柱反彎點高度；⑶求各柱的桿端彎矩及梁端彎矩；⑷求各柱的軸力和梁剪力。框架柱端剪力及彎矩分別按下式計算： (《砼結構設計》)修正后的值。各層柱反彎點位置計算 表10層號層高A軸柱yB軸柱yC軸柱yD軸柱yE軸柱y4321風荷載作用下A、E軸柱剪力和梁端彎矩的計算 表11層次Vim/KNiyh4321風荷載作用下B、C、D軸柱剪力和梁端彎矩的計算 表12層次Vim/KNiyh4321左風荷載標準值作用下采用D值法計算的彎矩、剪力和軸力，如圖10圖12。風載作用下框架柱軸力與梁端剪力 表13層梁端剪力/KN柱軸力/KNAB跨BC 跨CD跨 DE跨A軸B軸C軸D軸E軸4321注：軸力壓為+，拉為。：(D值法、左震)框架在橫向水平地震作用下（左右往復運動）的內力用D值法類似風荷載作用下的內力計算,地震從左往右作用時柱上、下端彎矩的計算結果見表:各層柱反彎點位置計算 表14層號層高A軸柱yB軸柱yC軸柱yD軸柱yE軸柱y4321水平地震作用下A、E軸柱剪力和梁端彎矩的計算 表15層次Vim/KNiyh4183．0526．5483．6135．8383．613311．5545．17121．9681．31157．792400．7158．10149．03112．71230．341451．8278．16160．38285．28273．09水平地震作用下B、C、D軸柱剪力和梁端彎矩的計算 表16層次Vim/KNiyh4183．05124．423311．552400．711451．82 水平地震作用下框架柱軸力與梁端剪力 表17層梁端剪力/KN柱軸力/KNAB跨0BC 跨CD跨DE跨A軸B軸C軸D軸E軸4321注：軸力壓為+，拉為。從左往右作用橫向地震作用力下采用D值法計算的彎矩、剪力、軸力，如圖13圖15。 電算：使用《清華大學結構力學求解器》，對風荷載的兩種情況（左風、右風）和地震作用（左震、右震）進行復核計算，內力圖（M、V、N）詳見圖31圖42。重力荷載作用的內力圖詳見圖43圖45。、手算和求解器計算的比較經過手算的成果與用《清華大學結構力學求解器》，發現存在偏差。可能因為求解器計算時，考慮整體空間結構體系進行內力分析，和各構件的EA、EI等因素，計算精度要求較高。而手算是對結構進行結構力學中的各種簡化假設。圖16：恒載M圖圖17：恒載V圖圖18：恒載N圖圖19：AB活載M圖圖20：AB活載V圖圖21：AB活載N圖圖22：BC活載M圖圖23：BC活載V圖圖24：BC活載N圖圖25：CD活載M圖圖26：CD活載V圖圖27：CD活載N圖圖28：DE活載M圖圖29：DE活載V圖圖30：DE活載N圖圖31：左風M圖圖32：左風V圖圖33：左風N圖圖34：右風M圖圖35：右風V圖圖36：右風N圖圖37：左震M圖圖38：左震V圖圖39：左震N圖圖40：右震M圖圖41：右震V圖圖42：右震N圖圖43：重力荷載M圖圖44：重力荷載V圖圖45：重力荷載N圖內力組合各種荷載情況下的框架內力求得后，根據最不利的效應組合設計。取左端支座截面，跨間截面，右端支座截面 8。.框架柱的柱頂截面，柱底截面為內力組合時的控制截面。： 梁端截面：Mmax、+Mmax、Vmax跨中截面：+Mmax ，Vmax： 及相應的N、VNmax及相應的M、VNmin 及相應的M、VVmax及相應的M、N（一般不起控制作用）用進行組在豎向荷載作用下考慮梁端塑性變開內力重分布，對梁端負彎矩進行調幅。 無地震作用效應組合各組合項目按《建筑結構荷載規范（GB500092001）》進行計算，其中組合項目各荷載分項系數的取值詳見內力組合表。無地震作用效應組合項目為：可變荷載效應控制、永久荷載效應控制。其公式如下：《建筑結構荷載規范（GB500092001）》 對于一般框架結構，基本組合可采用簡化規則并應按下列組合值中取最不利組合：可變荷載效應控制：S=γGSGK+γQ1SQ1KS=γGSGK+永久荷載效應控制：S=γGSGK+ +γQiψCiSQiK本結構為框架結構，本次所采用的無地震作用效應組合公式為《建筑結構荷載規范（GB500092001）》，其中組合項目各荷載分項系數的取值詳見內力組合表12。 有地震作用效應組合本工程的抗震設防烈度為7度，H=，按《建筑抗震設計規范》（GB50012001）查得現澆鋼筋混凝土框架結構的抗震等級為Ⅲ級。，所以須對地震作用進行內力組合，：結構構件的地震作用效應和其他荷載效應的基本組合，應按下式計算：S=γGSGE+γEHSEHK+γEVSEVK+γWψWSWK本次設計根據規范可不進行豎向地震作用計算，所以γG=，γEH=，γW=0，其中組合項目各作用分項系數的取值詳見內力組合表。考慮地震作用進行組合時，應對框架根據“強柱弱梁”、“強剪弱彎”和“強節點弱構件”的調整原則，對柱端彎矩和梁柱端剪力進行調整，其各調整公式和分項系數取值詳見內力組合表。，本次設計對各種情況取值說明如下，且進行最不利的效應組合設計： 豎向荷載：恒載：采用手算迭代法計算的內力值進行組合計算；豎向活荷載：取《清華大學結構力學求解器》；水平荷載：全取《清華大學結構力學求解器》。 對梁的控制截面先按軸線處內力值進行組合，在進行截面計算時，則采用下列公式計算控制截面的組合相應內力值:M邊組合=MV*b/2V邊組合=Vq*b/2 對柱的控制截面，為簡化起見，按軸線處內力值進行組合，這樣算得的鋼筋用量比需要的鋼筋用量略多一點，偏安全。 對表內組合值，梁、柱符號統一規定如下： 梁： M：下部受拉為正，反之為負；V：繞桿順轉為正，反之為負；N：拉為正，反之為負。柱： M：右部受拉為正，反之為負；V：繞桿順轉為正，反之為負；N：拉為正，反之為負。 內力組合見表18表23。截面設計與配筋計算混凝土強度等級為C30， fc=鋼筋強度：HRB400 fy=fy’=360N/mm2 fyk=400N/mm2 HRB335 fy=fy’=300N/mm2 fyk=400N/mm2 HRB235 fy=fy’=210N/mm2 fyk=235N/mm2ξb=⑴剪跨比和軸壓比驗算表中給出了框架柱各層的剪跨比和軸壓比計算結果，其中剪跨比也可取Hn/（2h0）。表中的Mc、Vc和N都不應考慮承載力抗震調整。由表可見，各柱的剪跨比和軸壓比均滿足要求。 柱的剪跨比和軸壓比驗算 表24柱號層次b/mmH0/mmfc/mmMc/Vc/KNN/KNMc/Vch0N/fcbhA柱4600565216005652⑵截面尺寸復核取h0=h=600mm35mm=565mm Vmax= h0/b=565mm/600mm=4=**600mm*565mm=1212KNVmax=滿足要求⑶柱正截面承載力計算由于框架對稱，本次只對框架柱A和B進行了內力組合，從組合結果表明，按B柱的截面的最不利內力設計明顯比按A柱的截面的最不利內力設計安全（即為了簡化計算，全柱按B柱設計內力值配筋）。以第一層B軸柱為例，為簡化計算，其余層設計同第一層。根據B柱內力組合表，將支座中心處的彎矩換算至支座邊緣，并與柱端組合彎矩的調整值比較后，選出最不利組合，進行配筋計算。B軸的截面設計采用底層下柱截面為控制截面進行設計，并通長配筋。“強柱弱梁”的調整：GB50012002 《砼結構設計規范》。對B柱選取兩組內力進行配筋計算。第一組： M= 第二組： M=N= N=底層“強柱弱梁”的調整后設計值()：第一組： M= 第二組： M=N= N=先選第一組內力計算：第一組： M= N=在彎矩中沒有由水平荷載產生的彎矩，柱的計算長度L0==e0=M/N=*103=ea取20mm和600mm/30=20mm中的大值。ei=e0+ea=+20mm=由于l0/h=5，所以考慮η ，因為l0/h=＜15，所以 η=ηe=*==*565=170mme=ηe+h/2as=+600/235=按對稱配筋考慮，計算Nb=**600**565=2511KNN=NNb按大偏壓計算＝[600mm5652mm2()]/[ 360N/mm2(565mm35mm)]0 按構造配筋:三級抗震設防: 全部縱筋最小配筋率:% 不少于212 間距不大于200mm＝A%/2＝6002mm2%/2＝1080mm2實配: 每側325(＝1473mm2)第二組：M= N=彎距中由風荷載作用產生的彎距75%Mmax，柱的計算長度lo取下列二式中的較小值；式中 ，－柱的上端，下端節點處交匯的各柱線剛度之和與交匯的各梁線剛度之和的比值；－比值，中的較小值；－柱的高度，對底層柱為從基礎頂面到一層樓蓋頂面的高度；對其余各層柱為上、下兩層樓蓋面之間的高度。在這里，＝（104+104）/（104）＝ =0 ＝0＝[1+]＝＝(2+0)＝所以lo＝ s＝s＝35mm ho＝h35mm＝600mm35mm＝565mm＝M/＝＝20mm或h/30＝600mm/30＝20mm，取＝20mm＝+＝+20mm＝由于lo/h＝＝5，應考慮η＝（6002mm2）/＝ 取＝又lo/h＝＝15 ＝1+1/（1400）＝ηe===565=170mm=＋600mm/235mm＝＝（565mm）＝2s＝70mm屬大偏壓＝[600mm5652mm2()]/[ 360N/mm2(565mm35mm)]=1005mm2 實配: 每側325(＝1473mm2)⑷垂直于彎距作用平面的受壓承載力驗算1層 Nmax＝lo/b＝＝ 查得φ＝＝（ N/mm26002mm2+360N/mm21473mm22）＝Nmax＝2431kN 滿足要求。5）斜截面受剪承載力計算B軸柱第一層柱：（強剪弱彎，柱設計剪力的調整） =(+)/ = 滿足要求 V相對應的軸力，N==6002=1544KN2取N= 0 故該層柱應按構造配置箍筋。① 箍筋加密范圍底層柱上端的加密區長度: 500mm,b=