1、1浅埋式闭合框架结构设计计算书设计资料根据学号位数为 016，选择的尺寸序号为（7）即， 选择荷载序号为 , 即 。由mLyx30,390 mkNqkq/38,/2821于设计资料中明确了荷载以考虑最不利组合（含恒荷载） ，故在该荷载值即为设计值。考虑到闭合框架在长度方向上的尺寸较大，计算中视其为平面应变问题，取 1m 长的框架为计算单元。施工材料的性质如表 1-1材料明细表材料名称等级 抗压强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）弹性模量（Mpa）混凝土 C30 14.3 1.43 3.0*104HRB335 300 300 2.0*105钢筋HRB300 270 270 2.0*105HRB335
2、 作为受力钢筋， 。HRB300 作为箍筋。地基弹性压0.5b缩系数 ，弹性模量43.0*1/kNm2/EkNm2一、截面尺寸确定及内力计算设 S 为 400mm,则有 h1=S+h=400+360=760mm),可得h+S/3760mm,1 计算弯矩 M1.1.结构的计算简图和基本结构如下图。3图-2 计算简图和基本结构1.2 典型方程弹性地基梁上的平面框架的内力计算可以采用结构力学中的力法，只是需要将下侧（底板）按弹性地基梁考虑。由图-1 的基本结构可知，此结构是对称的，所以就只有 X1 和 X2，即可以得出典型方程为：X1 11+X2 12+ 1P=0X1 21+X2 22+ 2P=0系
3、数是指在多余力 xi 的作用下，沿着 xi 方向的位移，iP 是指在外荷载的作用下沿 xi 的方向的位移，按下式计算：4ij=ij+bijij=iP+bipij= dsiEJMjij-框架基本结构在单位力的作用下产生的位移（不包括地板） 。bij-底板按弹性地基梁在单位力的作用下算出的切口处 xi 方向的位移；iP-框架基本结构在外荷载的作用下产生的位移；bip-底板按弹性地基梁在外荷载的作用下算出的切口处 xi 方向的位移。1.3 求 ij 和iP：5图-5 pMM1=1(kN.m)M2=3.3(kN.m)MP 上=53.235(kN.m)MP 下=260.145(kN.m) (摘自 exc
4、el 文件；) 根据结构力学的力法的相关知识由图乘法可以得到： 惯性矩: 设 EI=1，可得各系数如下：11= =23.958EIL2xy22= =10.5Iy21/3M图-3 M1 图-4 M2612=21= =-10.89EILMy211p= =1706.3EI)L1/3M-(2LM1/3(2- yP下yPPx 5412p= =-875.7585EI)M3/4-(ML1/3M0.5LM（2 1P下yyP (摘自 excel 文件)1.4 求 bij 和 bip= )/1(5.04kmEIb接下来要用弹性地基梁的知识，求的相应的 值。对于受x1x2，xp 的的情况进行讨论。 处 x=l 代入
5、公式：1 =chxcosx=-1.3272762732 =chxsinx+shxcos x=2.0561581077图-6 M1 作用时的弹性地基梁3 =sh xsinx=3.1986003654 =chxsinx-shxcosx=4.605376385以 X1=1 时为例说明如何求 。:因为 M=-3.23KNM ,Q=0 KN 可以求出另两个未知初始值。然后根据所有的初始值求出他的 M 和 Q 等值。这可以得到：M=A 3y0+B04 +CM01+DQ02Q =Ey02+F03 +GM0 4 +HQ01由软件可以计算得到，如下值：0=3.73204E-05y0=-2.37211E-058同
6、理可以得到当 x2，xp 时的 0 和 y0。又b11=-2Ly10; b12= b21=-210；b22=-2 20 ；b1p=-2Lyp0 ；b2p=-2p0和11=11+b1112=21=12+b1222=22+b221p=1P+b1p2p=2P+b2p9根据以上公式就可以求出相应的值，详细的情况见来自 excel 的表格：b11 b12 b21 b22 b1p b2p0.000246 -7.464E-0 -7.464E-0 2.262E-0 0.01628 -0.0051011 12 21 22 1P 2P3.96E-04 -1.43E-04 -1.43E-04 8.82E-05 2.
7、75E-02 -1.06E-021.5 求 X1 和 X2：又由典型方程：X111+X212+ 1P=0 ， X121+X222+2P=0可得，X1= = -62.889 kN2121PP-10X2= =18.110 kN2121PP-1.6 其他：对于底板的弹性地基梁，可以得到它的初始值，然后像前面所述的那样求出它的关于 M 和 Q 的方程。可知：M0=M1 X1+M2 X2+MP 下=34.500 kNmQ0= -54.6kN可以推得: y0 00.00076 -2.30E-061.7 弹性地基梁的 M对地基上取若干个点，来计算它们的 1 2 4 3 ，为接下来的弯矩的计算做好准备，另外这
8、些数据在计算剪力时也是需要的。所以是比较的重要，如果他们都计算错了，那么，其他的也就不会正确，具体的数据见来自 excel 得下表：11然后由 M=A3 y0+B04 +CM01+DQ02地基 x 取值 Lx 1x 2x 3x 4x0 0 1 0 0 00.39 0.195 0.999759017 0.389981203 0.038024389 0.0049432160.78 0.39 0.996144477 0.779398524 0.152060904 0.0395416441.17 0.585 0.980485784 1.165433108 0.3417797 0.1333933191.
9、56 0.78 0.938362603 1.540761594 0.605898517 0.3158104671.95 0.975 0.849709321 1.891330487 0.941086642 0.6152484432.34 1.17 0.68907802 2.194198932 1.340440551 1.0582232622.73 1.365 0.426175741 2.415533264 1.791551955 1.6675542033.12 1.56 0.026822722 2.508887932 2.274210039 2.4597797953.51 1.755 -0.54
10、5494118 2.413970156 2.757811867 3.4416177193.9 1.95 -1.327276273 2.056158107 3.198600365 4.60537638512地基 x 取值 M(x)0 34.500355920.39 15.497347530.78 0.9994355421.17 -9.1640110051.56 -15.173581561.95 -17.160868212.34 -15.173581562.73 -9.1640110053.12 0.9994355423.51 15.497347533.9 34.500355921.8 两侧和上侧
11、的 M.13又 Mx=M1 X1+M2 X2+MP 下,可以得到以下表格：顶板 x 取值M（x）0 -35.124771880.39 -15.960171880.78 -1.0543718831.17 9.5926281171.56 15.980828121.95 18.110228122.34 15.980828122.73 9.5926281173.12 -1.0543718833.51 -15.960171883.9 -35.1247718814得到弯矩图如下：2求框架的 Q：2.1 弹性地基梁的 Q：因为 Qx=Ey02x+F0 3x+GM0 4x+HQ01x,所以可得：地基 x 取值
12、 Q(x)0 -54.60.39 -42.888781830.78 -31.535988381.17 -20.66393841图-7 M 图151.56 -10.21209421.95 02.34 10.21209422.73 20.663938413.12 31.535988383.51 42.888781833.9 54.62.2 其他的 Q有结构力学可解得，如图所示163. 框架的轴力 N;3.1 对于地基 N= q2Ly- X1 则有：地基 x 取值 N(x)0 70.80.39 70.80.78 70.81.17 70.81.56 70.8171.95 70.82.34 70.82.
13、73 70.83.12 70.83.51 70.83.9 70.83.2 对于上侧 ，两侧由结构力学计算 -46.3-46.3-59.80-59.80-4.7-49.57-.80-59.80轴 力 图 N18二、截面配筋计算在此我们给出上述计算过程得到的弯矩图、轴力图如下 -46.3-46.359.80-59.804.7-49.57.8059.80轴 力 图 N19分析弯矩、轴力图我们可以发现最大轴力出现在上部结构顶板出为 62.9kN,若采取对称配筋可以计算出此时偏心构件的，故整个闭合框架均可按大偏心受压构件进行配10.78cbNfbh=筋计算。在混凝土构件设计中对于大偏心受压构件，在轴力相
14、同的情况下弯矩越大越危险，在弯矩相同的情况下轴力越小越危险。在此原则的指导下我们比较上部结构各截面的弯矩、轴力值，发现侧墙底部的截面对整个上部结构起控制作用，故只需要计算此处截面的配筋情况，这样的做法只是在确保安全的前提下简化了计算。1、侧墙底部截面的配筋计算已知：弯矩 ，轴力 ；截面性质（ ，34.5cMkNm54.6ckN40hm， ， ） ；材料性质036hm10b0sa20（ ， ， ）14.3cfMpa1.43tfpa30yfMpa求 （对称配筋）sA解：，可以确定此构件为大偏心受压构件，且10.78cbNfbh=，取 。02sah02.6sa再 ，故初始偏心距031.87cMemN
15、 02max650.87/3iemh考虑弯矩增大系数 的影响，对受压区钢筋2011.53*cileh取矩可求得 。 2min0 7csysNAbfha故按构造要求配筋即 ，选配钢筋 7 12200，2in80sAh 实际钢筋面积 791mm22、底板的配筋计算考虑到底板的的轴力较小，为简化计算忽略轴力的作用，将底板作为受弯构件计算，这做是在确保安全的前提下简化计算。已知：弯矩 ；截面性质（ ， ，34.5cMkNm40hm036h， ） ；材料性质10bm0sa21（ ， ， ）14.3cfMpa1.43tfpa30yfMpa求 （对称配筋）sA解：由于采用对称配筋，受压区的钢筋肯定不能屈服，
16、故用下式计算 101/csysyscusyfbxAfaMhExf验算满足最小配筋率要求，选配 9 12100，实际钢筋面积1017mm23、折角处箍筋的计算根据GB50010-2010的构造要求，折角出的箍筋应能承受未在受压区锚固的纵向受力钢筋的合力，且在任何情况下不得小于全部纵向受力钢筋合力的 0.35 倍。由箍筋承受的纵向受拉钢筋的合力按下列公式计算未在受压区锚固的纵向受拉钢筋的合力 1cos450sySNfAkN。全部纵向受力钢筋合力的 0.35 倍20.35*cos43.58syfAk。22故取 ，配筋范围 。选配 21 1*63.58,=0.7svyvsvAfkNAm求 得 260sm8,n=6。4、分布钢筋按照构造要求分布钢筋的配筋面积不小于受力昂金面积的 15%，且配筋率不小于 0.15%,综合考虑施工等因素影响选配分布钢筋12200，角部钢筋加密间距为 100三、参考资料1张誉，建筑混凝土结构设计，北京：机械工业出版社，2006.12张誉，混凝土结构基本原理，北京：机械工业出版社，2006.13混凝土结构设计规范（GB50010-2010）4人民防空地下室设计规范（GB50038-2005）5建筑结构制图标准（GB/T50105-2010 ）604CJ01-3 变形缝建筑构造（一）
