1、四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 1 -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 计算平面简图四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 2 -1.2 设计资料1）气象条件：基本风压 3155KN/m22）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1
2、20 厚现浇钢筋混凝土板粉底4）楼面做法：813 厚铺地砖面层100 厚钢筋砼楼板吊顶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。四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 3 -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=0.85由经验知 n=1214kn/m2 取 n=13kn/m2拟定轴向压力设计值 N=n A=13kn/m281m25=5265KN拟定柱的混凝土等级为 C30，f c=14.3N/mm2 柱子尺寸拟
3、定700mm700mm= = =0.75=0.85 满足cfsNA5260.14370初步确定截面尺寸如下：柱：bh=700mm 700mm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四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 4 -2.2 结构计算简图结构计算简图如下：图 2-1 结构计算简图四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 5 -图 2-2 平面计算简图三 荷载计算：3.1 恒载标准值计算1）屋面板恒荷载标准值20 厚 1:3 水泥砂
4、浆面层 0.0220 =0.4 KN/M 2一层油毡隔离层 0.05 KN/M 240 厚挤塑苯板保温层 0.040.5 =0.02 KN/M 2 15 厚高分子防水卷材 0.04KN/M 220 厚 1:3 水泥砂浆找平 0.0220 =0.4 KN/M 21:6 水泥渣 1%找坡层最薄处 30 厚（0.03+0.045）/214=0.525 KN/M 2120 厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3 KN/M 212 厚板底抹灰 0.01220=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： 4.6751.59=63KN中柱的集中荷载： 4.67539=1
5、26.23KN屋顶次梁恒载标准值单向板传给次梁的荷载 4.6753=14.025 KN/M次梁自重 0.3(0.6-0.12) 25=3.6 KN/M次梁粉刷 （0.6-0.12）0.02172=0.326 KN/M合计 18 KN/M图 3-1 次梁计算单元及板传力图四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 6 -屋顶框架梁所受恒荷载标准值次梁传给框架梁恒荷载 189=162KN屋顶框架梁重量梁自重： 0.40.8-0.1225=6.8KN/M粉刷： 0.8-0.120.02172=0.46KN/M合计 7.26KN/M2）楼面板恒载标准值813 厚铺地砖面层 0.6 KN/M 220 厚 1:2
6、 水泥砂浆结合层 0.0220=0.4 KN/M 2120 厚钢筋砼楼板 0.1225=3 KN/M 2石膏板吊顶 0.2 KN/M 2合计 4.2 KN/M 2楼面板传递给边柱的集中荷载： 4.21.59=56.7KN中柱的集中荷载： 4.239=113.4KN25 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 4.23=12.6 KN/M次梁自重 0.3（0.6-0.12）25=3.6KN/M合计 16.2 KN/M25 层框架梁所受恒荷载标准值次梁传递给框架梁恒荷载 16.29150 KN25 层框架梁恒载标准值框架梁自重 0.4（0.8-0.12）25=6.8 K
7、N/M3）四层建在所取一榀框架梁上的填充墙恒荷载标准值墙自重 0.2（3.3-0.8）10.35.2KN/M粉刷 （3.3-0.8）0.02172=1.7KN/M合计取（因为有构造柱取大点） 7.2KN/M四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 7 -4）柱自重标准值13 层柱自重： 0.70.7（4.20.12）2549.98KN大理石贴面： 0.540.74.25.88KN合计 55.86KN45 层柱自重： 0.70.7（3.3-0.12）2538.96KN大理石贴面： 0.540.73.34.62KN合计 43.58KN5）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.
8、3-0.12）10.3（9-07） =54.37KN 粉刷： 20.02（3.3-0.12）17（9-0.7）=17.95KN合计 72.32KN4 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）=26.15KN23 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 四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 8 -粉刷： 20.02（4.2-0.12）17（9-0.7）=23.03KN合计 92.79KN3.2 活荷载标准值计算1）屋面板活荷载标准值（不上人）： 0.5KN/M顶层次梁受板传递的活荷
9、载标准值（计算简图见图 2）0.53=1.5KN/M框架梁受次梁传递的活荷载标准值1.59=13.5KN屋面板传递给边柱的集中荷载： 0.51.59=6.75KN中柱的集中荷载： 0.539=13.5KN2）5 层楼面板活荷载标准值： 5KN/M 5 层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图 3）53=15KN/M框架梁受次梁传递的活荷载标准值159=135KN5 层面板传递给边柱的集中荷载： 51.59=67.5KN中柱的集中荷载： 539=135KN四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 9 -3）4 层楼面板活荷载标准值： 2.5KN/M4 层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图 3）
10、2.53=7.5KN/M框架梁受次梁传递的活荷载标准值7.59=67.5KN屋面板传递给边柱的集中荷载： 2.51.59=33.75KN中柱的集中荷载： 2.539=67.5KN4）23 层楼面板活荷载标准值： 3.5KN/M23 层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图 3）3.53=10.5KN/M框架梁受次梁传递的活荷载标准值10.59=94.5KN屋面板传递给边柱的集中荷载： 3.51.59=47.25KN中柱的集中荷载： 3.539=94.5KN四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 10 -四 内力计算4.1 恒荷载作用下的内力计算刚度计算梁线刚度： 截面的惯性矩 I b0= = =
11、17109mm4312bh34081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 =1.5Ib0i 边跨梁 = E=28105E91.570i 中跨梁 = E=38105E92柱线刚度： 截面的惯性矩 IC= = =20109mm4312bh370i45 层柱 = E=60105E9201 3i13 层柱 = E=48105E9 420取 105E 值作为基准值 1，算得各杆件相对线刚度(见下图)四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 11 -图 4-1 梁柱相对线刚度图四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 12 -图 4-2 恒载作用下的计算简图由于分布荷
12、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。四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 13 -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- )=194.673(1- )= -389.34KNMaL394 层结点弯矩：MAB=-MBA=-Pa(1- )=2133(1- )=-426KNM标准层结点弯矩：MAB=-MBA=-Pa(1- )=180.63(1- )=-361.2KNMaL39四川大学锦江学院毕业论文（设计）-
13、 14 -采用二次弯矩分配法（见下图）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）四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 15 -图 4-5 恒载作用下的框架弯矩图（等效为集中荷载时）表 4-1 恒载作用下内力荷载引起的弯矩 弯矩引起的内力AB 跨 BC 跨 CD 跨 AB 跨 BC 跨 CD 跨楼层VA VB VB VC VC VD VA VB VB VC VC VD顶层 194.67 -194.67 194.67 -194.67 194.67
14、-194.67 -16.52 -16.52 0 0 16.52 16.525180.6 -180.6 180.6 -180.6 180.6 -180.6 -6.07 -6.07 0 0 6.07 6.074213 -213 213 -213 213 -213 -10.57 -10.57 0 0 10.57 10.573180.6 -180.6 180.6 -180.6 180.6 -180.6 -9.18 -9.18 0 0 9.18 9.182180.6 -180.6 180.6 -180.6 180.6 -180.6 -11.07 -11.07 0 0 11.07 11.07四川大学锦江学
15、院毕业论文（设计）- 16 -图 4-6 恒载作用下的框架梁的剪力图恒载作用下的剪力AB 跨 BC 跨 CD 跨楼层VA VB VB VC VC VD顶层178.15 -221.19 194.67 -194.67 221.19 -178.155 174.53 -186.67 180.6 -180.6 186.67 -174.534 202.43 -223.57 213 -213 223.57 -202.433 171.42 -189.78 180.6 -180.6 189.78 -171.422 169.63 -191.67 180.6 -180.6 191.67 -169.63四川大学锦江学
16、院毕业论文（设计）- 17 -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四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 18 -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。图 4-8 活荷载作用下的计算简图四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 19 -图 4-9 活荷载作用下的框架弯矩分配图四川大学锦江
17、学院毕业论文（设计）- 20 -图 4-10 活荷载作用下的框架弯矩图表 4-2 活载作用下的内力荷载引起的弯矩 弯矩引起的内力AB 跨 BC 跨 CD 跨 AB 跨 BC 跨 CD 跨楼层VA VB VB VC VC VD VA VB VB VC VC VD顶层 13.5 -13.5 13.5 -13.5 13.5 -13.5 0.61 0.61 0 0 -0.61 -0.615135 -135 135 -135 135 -135 -7.3 -7.3 0 0 7.3 7.3467.5 -67.5 67.5 -67.5 67.5 -67.5 -2.3 -2.3 0 0 2.3 2.3394.5
18、 -94.5 94.5 -94.5 94.5 -94.5 -5.19 -5.19 0 0 5.19 5.19294.5 -94.5 94.5 -94.5 94.5 -94.5 -5.19 -5.19 0 0 5.19 5.19四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 21 -活荷载作用下的剪力AB 跨 BC 跨 CD 跨楼层VA VB VB VC VC VD顶层14.11 -12.89 13.5 -13.5 12.89 -14.115 127.7 -142.3 135 -135 142.3 -127.74 65.2 -69.8 67.5 -67.5 69.8 -65.23 89.31 -99.69
19、94.5 -94.5 99.69 -89.312 88.71 -100.29 94.5 -94.5 100.29 -88.71图 4-11 活载载作用下的框架梁的剪力图四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 22 -图 4-12 活荷载作用下柱的轴力图四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 23 -4.3 地震荷载作用下框架的内力计算一、水平地震作用标准值的计算1、框架的抗震等级由设计需求，抗震设防烈度为 7 度，房屋高度为 19.2m 30m，可知该框架的抗震等级为三级。2、场地和特征周期值工程场地为类场地，地震设计特征周期值 Tg=0.40s。3、重力荷载代表值（取第轴线的 KJL 计算各层重力荷
20、载代表值）对于楼层，重力荷载代表值取全部恒荷载和 50%的楼面活荷载。对于屋顶是不上人屋顶故屋面活荷载不计入。顶层重力荷载代表值 G6G6 恒=（63+32.4）2+（126.23+32.4）2+1626+7.2627=1580.68KN 第 5 层重力荷载代表值 G5G5 恒+0.5 活= (56.7+32.4+72.32) 2+(113.4+32.4) 2+1506+6.827+43.584 +0.5（67.52+1352+1356）=2479.86KN 第 4 层重力荷载代表值 G4G4 恒+0.5 活= (56.7+32.4+26.15) 2+(113.4+32.4) 2+1506+6
21、.827+7.227+43.584 +0.5（33.752+67.52+67.56）=2278.17KN第 3 层重力荷载代表值 G3G3 恒+0.5 活= (56.7+32.4+92.79) 2+(113.4+32.4) 2+1506+6.827+55.864 +0.5（47.252+94.52+94.56）=2387.67KN第 2 层重力荷载代表值 G2G2 恒+0.5 活=2387.67KN4、结构自震周期 T1对框架结构，采用经验公式计算: T 1=0.085n=0.0855=0.425s四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 24 -5、地震影响系数 由 =0.40s，T 1=0.42
22、5s， T15 ，则由地震影响曲线，有g ggT076.8.)425.0()(9.max21 6、计算水平地震作用标准值（采用底部剪力法计算）因为 T11.4 ，故顶部g附加地震作用不考虑。 .8.768(150.62479.8.2387.6)1.97EKeqiiiEKjFG KNH可按下表计算计算水平地震作用标准值表二、水平地震作用产生的框架内力表 4-3 水平地震作用产生的框架内力位置 )KN(Gi )m(Hi iGEKF)N(Fi顶层 1580.68 19.2 30349.1 717.97 169.5第 5 层 2479.86 15.9 39429.8 717.97 220.2第 4 层
23、 2278.17 12.6 28704.9 717.97 160.3第 3 层 2387.67 8.4 20056.4 717.97 112第 2 层 2387.67 4.2 10028.2 717.97 5612856.4jGHKNm 718iFKN四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 25 -1、各柱剪力值及反弯点高度层数 )KN(FH柱号 2cihi1=DiDiiDF=V反弯点高 度 yA5 0.187( )60.4 29.5 0.74B5 0.35( )6021 55.2 1.19C5 0.35( )60. 55.2 1.195169.5D5 0.187( )60241.074( )60
24、2.4129.5 0.74A4 0.187( )60.1 67.9 1.09B4 0.35( )602 127 1.32C4 0.35( )60.4 127 1.324 389.7D4 0.187( )60211.074( )602.4167.9 1.09A3 0.225( )48. 97.44 1.85B3 0.41( )4824177.56 1.93C3 0.41( )48.1177.56 1.933 550D3 0.225( )4821.27( )482.4138.7 1.85A2 0.225( )48.4117.3 2.1B2 0.41( )4821213.7 2.1C2 0.41(
25、)48. 213.7 2.12 662D2 0.225( )48241.27( )482.41117.3 2.1A1 0.418( )48.1156.3 2.981 718B1 0.541( )4821.92( )482.41202.3 2.73四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 26 -2、水平地震作用下的框架内力图求出各柱剪力 Vi和该柱反弯点高度 yi后，则该柱下端弯矩为 Mi=Viyi,上端弯矩为 Vi(hi-yi),再利用节点平衡求出框架梁端弯矩，画出左地震作用下的框架内力图，右地震作用下的框架内力与左地震作用下的反号。C1 0.541( )482.41202.3 2.73D1 0.
26、418( )48 156.3 2.98四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 27 -图 4-13 水平地震(左震)作用下的框架内力图弯矩图(单位：KNm)与梁剪力图(单位：KN)图 4-14 左震作用下的柱剪力图与轴力图(单位：KN)四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 28 -五 内力组合5.1 框架横梁内力组合：由于是对称结构，所以只算左跨和中跨，右跨内力与左跨反号。表 5-1 KJ4 的屋面框架梁(顶层)内力组合表M max M max Vmax杆件截面位置 内力种类恒荷载活荷载重力荷载左震右震组合项 组合值组合项组合值组合项组合值M -245.47-30.43-260.6964.19 -6
27、4.19-396.28AV 178.1514.11185.21-13.8813.881.2+1.31.35+0.71.4 254.33跨中 M295.7210.03300.74 1.2+1.4368.9M -371.88-25.8384.78-42 42 527.32AB B 左V -221.19-12.89227.64-13.8813.881.35+0.71.41.35+0.71.4 -311.24M -346.83-22.95-358.3157 -57 -504.07B 右V 194.6713.5 201.42-14.9 14.91.2+1.31.35+0.71.4 285.15BC跨中
28、M175.9713.5 182.72 1.2+1.4230.06四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 29 -M -346.83-22.95-358.31-57 57 -504.07C 左V -194.67-13.5-201.42-14.9 14.91.2+1.31.35+0.71.4 -285.15表 5-2 KJ4 的框架梁(5 层)内力组合表M max M max Vmax杆件截面位置 内力种类恒荷载活荷载重力荷载左震右震组合项 组合值组合项组合值组合项组合值M -319.31 -192.1-415.36146.05-146.05-688.3AV 174.53127.7238.38-34.
29、0334.031.2+1.31.35+0.71.4 360.76跨中M 187.93188.52376.45 1.2+1.4489.44M -331.78-248 -455.78-114.3114.3 -695.526AB B 左V -186.67-142.3-257.82-34.0334.031.2+1.31.2+1.3-391.46M -312.95-225.07-425.49155.28-155.28-712.45B 右V 180.6135 248.1 -40.6 40.61.2+1.31.35+0.71.4 376.11BC跨中M 173.63168.25257.76 1.2+1.44
30、43.91四川大学锦江学院毕业论文（设计）- 30 -M -312.95-225.07-425.49-155.28155.28-712.45C 左V -180.6-135 -248.1-40.6 40.61.2+1.31.35+0.71.4 -376.11表 5-3 KJ4 的框架梁(4 层)内力组合表M max M max Vmax杆件截面位置 内力种类恒荷载活荷载重力荷载左震右震组合项 组合值组合项组合值组合项组合值M -312.55 -107.09-366.1257.54-257.54-774.122AV 202.4365.2 235.03-53.0253.021.2+1.31.2+1.3350.96跨中 M239.5991.81331.4 1.2+1.4416.04M -393.4-124.66-455.73-148.07148.07-739.37ABB 左V -223.57-69.8-258.47-53.0253.021.2+1.31.2+1.3-379.02M -370.23-112.18-426.32201.2 -201.2-773.14B 右V 213 67.5 246.75-52.6 52.61.2+1.31.2+1.3364.48BC 跨中 M203.4384.62245.74 1.2+1.4362.58
