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工民建综合服务楼毕业设计计算书

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'摘要本毕业设计的建筑是洪泽中学综合服务楼,位于江苏省淮安市洪泽县,总建筑面积约为4200m2,总高度为18.15m,共4层,第1层与第2层高4.5m,其余层高均为3.9m。毕业设计主要内容包括建筑设计和结构设计两部分。建筑设计部分完成了建筑总体方案设计、平面设计、立面设计、剖面设计、外立面装饰设计、防火设计以及屋面、楼梯及墙体等细部构造设计。完成了建筑设计说明及相应建筑图。根据建筑使用功能要求和经济合理的原则,选取钢筋混凝土框架结构作为本建筑的结构承重体系,采用柱下独立基础。结构设计中考虑了恒载、楼屋面活载及地震水平作用、风荷载作用,荷载效应组合等问题。本设计框架抗震等级为三级。对框架梁、柱按强剪弱弯、强柱弱梁原则进行构件配筋设计,并考虑了地震区对配筋的各种构造要求。结构设计部分完成了结构体系选取、框架结构平面布置、截面尺寸估算、荷载计算、侧移验算、内力计算、内力组合及构件配筋设计等工作,同时还完成了基础设计,楼板设计、楼梯设计工作。完成了结构设计说明及基础配筋图,以及相应图纸绘制。另外仔细研读了一篇与本专业相关的英文文献,并将其译成中文。关键词:综合楼服务楼;钢筋混凝土框架结构;建筑设计;结构设计 ABSTRACTThegraduationdesignisaIntegratedServicesBuildingofhongzeInstituteOfTechnology,whichlocatesinthedowntownareaofhuaianCityinJiangsuProvinceandhasatotalconstructionareaofabout4200squaremeters.Thebuidingiscomposedoffour-story,18.15mhigh.Theheightofthefirststoryandsecondstoryis4.5m,andthethreeotherstoriesare3.9minheight.Thegraduationdesignmainlyincludestwosections:architecturaldesignandstructuraldesign.Inthearchitecturaldesignsection,thispaperhasfinishedgeneralprogrammedesign,graphicdesign,elevationdesign,profiledesign,decorativefacadesdesign,firedesign,roof,stairs,wallsandotherstructuraldesignetc,alsoithascompletedtheexplanationofarchitecturaldesignandthearchitecturaldesignandbuildingplansnote.Accordingtotheprincipleoftheconstructionuseofthefunctionalrequirementsandofeconomicrationality,thebuildinghasselectedthestructureofreinforcedconcreteframeworkbuildingstructureastheload-bearingsystem,andhasadoptedanindependentbasisbycolumn.Thepermanentload,variableloadoffloorandroof,theleveloftheearthquake,windloads,loadeffectcombinationsareconsideredinthestructuraldesignsection.Theseismicdesigngradeoftheframeworkisthree.Thereinforcedbardesigninthebeamsandcolumnsoftheframeworkisbasedontheprincipleofweakshear-bendingandstrong-weakbeamandthestructuralrequirements.ofthereinforcementsarealsoconsidered.Structuraldesignstage:theselectionoftheloadingsystem,theframeworkstructurelayout,estimatingsectionsize,loadcalculation,thelateralchecked,theinternalforcecalculation,thecombinationofinternalforcesandcomponentdesignarefinished.Thefoundationdesign,floordesign,andstaircasedesign.arealsocompleted.Thedescriptionofthestructuraldesignandreinforcementofthefoundationdesignandcorrespondingchartshavebeenfinished.Inaddition,anEnglisharticleoncivilengineeringhasbeenresearchedandtranslated.Keywords:IntegratedServicesBuilding;reinforcedconcreteframestrcuture;architecturaldesign;structuraldesign 目录1建筑设计11.1工程概况11.1.1工程概况11.1.2原始设计资料11.2建筑设计说明21.2.1建筑平面设计31.2.2建筑立面设计31.2.3建筑剖面设计31.2.4门窗尺寸的确定41.2.5交通联系部分设计41.2.6厕所各尺寸的确定51.2.7建筑构造做法52结构设计72.1设计资料72.1.1工程概况72.1.2气象资料72.2结构布置计算82.2.1柱网布置82.3结构方案选取82.3.1竖向承重体系选取82.3.2水平方向承重体系选取92.3.3基础形式选取92.4框架梁柱尺寸确定92.4.1梁截面尺寸的确定92.4.2柱截面尺寸的确定102.4.3构件材料选取102.5框架梁柱线刚度计算102.5.1横梁线刚度102.5.2柱的线刚度计算112.6恒荷载计算122.6.1荷载传递的基本原理122.6.2荷载统计132.7活荷载计算192.7.1屋面活载202.7.2楼面活载21 2.7.3屋面雪荷载222.8风荷载计算232.8.1风荷载作用下框架结构的侧移232.8.2水平风荷载作用下的内力计算252.9地震作用计算292.9.1重力荷载代表值292.9.2横向框架自振周期302.9.3水平地震作用及楼层地震剪力计算302.9.4水平地震作用下的内力计算322.10竖向荷载作用下框架结构的内力计算342.10.1恒载作用下内力计算352.10.2活载载作用下内力计算352.11横向框架内力组合462.11.1结构抗震等级462.11.2承载力抗震调整系数462.11.3框架梁内力组合472.11.4框架柱内力组合582.12截面设计592.12.1框架梁截面设计592.12.2柱截面设计612.13楼板设计662.13.1基本资料662.13.2计算结果662.13.3跨中挠度验算672.13.4裂缝宽度验算682.14楼梯设计692.14.1设计资料702.14.2梯段板设计702.14.3平台板设计712.14.4平台梁设计712.15基础设计732.16电算内力与手算内力比较762.16.1恒荷载作用下内力输出762.16.2活荷载作用下内力输出792.16.3风荷载作用下弯矩输出812.16.5水平地震作用下弯矩输出822.16.6手算荷载、内力与机算荷载、内力比较分析82参考文献84 翻译部分85致谢99 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页1建筑设计1.1工程概况1.1.1工程概况一、工程名称:洪泽中学综合服务楼二、地点:淮安市洪泽县三、设计功能要求:食堂、后勤办公室1.1.2原始设计资料洪泽县自然条件及气候条件:年平均温度14.9。C最热月平均气温27.2。C最冷月份平均温度1.5。C土壤冻结最大深度20cm最大积雪深度27cm平均降雨量913.3mm最大降雨量193.8mm无霜期平均天数242主导风向东风基本风压0.40KN/m2基本雪压0.40KN/m2(二)地质资料(1)地形、地貌及地质构造:本场地勘察时为大部分为农田,尚有部分房屋及树木未拆除,地势平坦,在地貌上属于淮河冲击平原;本区的地质构造主要有:非活动断裂淮安-响水断裂带从本区穿过,对拟建场地无影响,场地稳定性较好;本报告高程采用黄海高程,以场地北侧东九道与东侧东十一道中心线交叉点(BM9.49M)为起点,引测各勘探点标高。(2)土层分布:经勘察查明,在勘察深度范围内,拟建场地为第四纪晚更新期(Q3)沉积的土层,据钻探揭露,场地土可分为5层,自上而下描述如下:层:耕土:灰黄色,以粘土为主,富含植物根茎,松散。层:粘土(Q3),灰黄色,可塑,无摇震反应,稍有光泽,干强度高,韧性高,属中压缩性土,一般层面标高约8.40米,一般层厚度约为1.80米,其主要物理与工程特性指标见表1.1。层:粘土(Q3),灰黄色,可塑,无摇震反应,稍有光泽,干强度高,韧性高,属中 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页压缩性土,局部夹薄层粉土,一般层面标高约为6.60米,一般层厚约2.40米,其主要物理与工程特性指标见表1.1。层:粉土(Q3),黄色,密实,湿,摇震反应中等,无光泽,干强度低,韧性低,属于中压缩性土,局部夹薄层粘土,一般层面标高约为4.20米,一般层厚约为8.20米,其主要物理与工程特性指标见表1.1。层:粉土(Q3),灰黄色,可塑,无摇震反应,稍有光泽,干强度高,韧性高,属中压缩性土,一般层面标高约为-4.00米,本次勘察该层未钻穿其主要物理与工程特性指标见表1.1。表1.1工程地质条件②层③层④层⑤层名称粘土粘土粉土粘土重度(KN/m3)18.819.619.419.1含水量(%)31.027.225.527.6平均厚度(m)1.82.48.2未揭穿层顶标高(m)8.4006.6004.200压缩系数(1/MPa)0.330.140.130.19压缩模量(Mpa)5.6712.5813.969.54孔隙比e0.8710.7540.7080.796液性指数IL0.650.330.550.46塑性指数Ip18.420.78.318.7承载力特征值(kPa)150250220200(3)水文地质:本场地地下水类型主要为潜水,主要赋存于层粘土中,钻探期间测得初见水位在自然地面下1.00米,标高8.10米,稳定地下水位埋深为1.10米,标高8.00米。微承压水赋存于层粉土中。常年最高水位大约在自然地面下0.5米,其主要补给源为大气降水垂直补给,主要排泄方式为地表径流和蒸发;潜水水位随季节不同有升降变化,枯水期水位在自然地面下约2.5米,变化幅度约2.0米。1.2建筑设计说明建筑设计要达到以下的一系列要求:(1)满足建筑物的功能要求,为人们的生产和生活活动创造良好的环境;(2)正确选用建筑材料,根据建筑空间结合的特点,选择合理的结构、施工方案,使房屋坚固耐久、建造方便;(3)具有良好的经济效果;(4)建筑物是社会的物质和文化财富,它在满足使用要求的同时,还需要满足人们对建筑物在美观方面的要求,考虑建筑物所赋予人们在精神上的感受。(5)建筑物还要满足总体规划的要求,任何一个单体建筑都是存在于一个总体的规划之中,哪怕单体再漂亮、美观,而与周围的环境不协调、统一,我们都可以说这是一个失败的建筑物。建筑设计的依据:(1)满足人体尺度和人体活动所需要的空间尺度;(2)家具、设备 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页的尺寸和使用它们的必要空间;(3)温度、湿度、日照、雨雪、风向、风速等气候条件;(4)地形、地质条件和地震烈度;(5)建筑模数和模数制。1.2.1建筑平面设计建筑的平面设计是针对建筑的室内使用部分进行的。建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系。由于建筑平面通常较为集中反映建筑功能方面的问题,一些剖面关系比较简单的民用建筑,它们的平面布置基本上能够反映空间组合的主要内容,因此,首先从建筑平面设计入手。各种类型的建筑,从组成平面各部分面积的使用性质来分析,主要可以归纳为使用部分和交通联系部分两大类。另外,对于一栋建筑来说,还有建筑的结构体系和围护体系,如墙、柱、隔断等构件所占的结构面积。1.2.2建筑立面设计建筑的立面设计是在符合使用功能和结构构造等要求的前提下对建筑空间造型的进一步美化,运用建筑造型和立面构图的一些规律,紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行的。因此在立面设计中一应反映出建筑的性格,即建筑的使用性质;二应反映内部空间及其组合情况;三应反映自然条件和民族特点的不同;四应适应基地环境和建筑规划的总体要求。1.2.3建筑剖面设计建筑剖面设计的任务是确定建筑各部分空间的高度、建筑的层数、建筑空间的利用以及处理建筑剖面中结构构造关系等问题。建筑剖面设计的实质是对使用空间、交通联系空间进行竖向的组合布局。建筑剖面设计和建筑的使用、造价、节约用地等有很大的关系,而且要结合平面一起考虑,才能有助于剖面设计的完成。层高是剖面设计的重要数据,是工程常用的控制尺寸。本设计中层高的确定除了考虑室内净高与结构、构造所需的高度外,还使其符合建筑模数的要求。建筑剖面组合则是根据建筑竖向使用要求,解决层高、层数和建筑在高度方向的安排方式,并协调这些因素与“造型力求简洁”之间的矛盾。(1)房屋各部分高度的确定房间剖面的设计,首先需要确定室内的净高。即房间内楼地面到顶棚或其他构件底面的距离。室内净高和房间剖面形状的确定主要考虑以下几个方面:室内使用性质和活动特点的要求,采光通风的要求,结构类型的要求,室内空间比例的要求。本设计层高为一层4.5m、二层4.5m、三层3.9m、四层3.9m。(2)房屋数的确定影响确定房间层数的因素有很多。主要有房屋本身的使用要求、城市规划的要求、选用的结构类型以及建筑防火等。根据综合服务楼的功能要求要求,确定取4层的建筑高度。(3)楼梯在剖面中的位置画剖面图时,一般要将楼梯.门厅等较复杂的部位表现出来。(4)建筑空间的利用充分利用建筑物内部的空间,除了充分发挥主体空间的功用外,还须对走廊.楼梯和门厅等进行充分利用。走廊平顶的上部,可以作为设置通风.照明设备和铺设管线的空间。楼梯间的底部和顶部,通常都有可以利用的空间,当楼梯间底层平台不作出入口用时,平台 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页以下的空间可作贮藏或厕所等辅助房间。1.2.4门窗尺寸的确定(1)门的宽度、开启方式、数量及位置的确定。根据人流的多少和搬进房间的家具、设备的大小来决定门的宽度,在食堂的设计中,出于对餐厅是人员活动密集的场所,不仅要考虑学生流量,也要对工作人员的行动要求进行考虑,详细设计见建筑设计图。对于三、四层的办公室取门宽1000mm,高2100mm。(2)窗的大小及位置的确定房间中窗的大小和位置的确定,主要是考虑到室内采光和通风的要求。由于本综合服务楼为餐厅及办公室的综合,所以一楼餐厅的窗户定为宽3000mm,高2400m。三楼办公室的窗户也取宽3000mm,高2400mm。1.2.5交通联系部分设计(1)水平交通联系部分:走廊走廊是连结各个房间、楼梯和门厅等各部分,以解决建筑中水平联系和疏散问题。走廊的宽度应符合人流通畅和防火要求,通常单股人流的通行宽度约为550-600mm。在通行人数较多的公共建筑中,应按其使用特点、平面组合要求、通过人流的多少及调查分析或参考设计资料确定走廊的宽度。按《规范》要求,餐厅与饮食厅的餐桌正向布置时,桌边到桌边(或墙面)的净距应符合下列规定:一、仅就餐者通行时,桌边到桌边的净距不应小于1.35m;桌边到内墙面的净距不应小于0.9m;二、有服务员通行时,桌边到桌边的净距不应小于1.8m;桌边到内墙面的净距不应小于1.35m;三、有小车通行时,桌边到桌边的净距不应小于2.10m;对于办公室的设计,当走道长度<40m时,单面布房走道最小净宽1.3m,双面布房走道最小净宽1.5m;当走道长度>40m时,单面布房走到最小净宽1.5m,双面布房走道最小净宽1.8m。2)垂直交通联系部分:楼梯设计楼梯时,还应使其符合《建筑设计防火规范》、《建筑设计通则》和其他有关单项建筑设计规范的规定。考虑防火要求,多层建筑应设封闭楼梯间,且应靠外墙设置,能直接天然采光和自然通风,楼梯的门是可以阻挡烟气入侵的双向弹簧门。考虑结构楼梯平面形式的选用,主要依据其使用性质和重要程度来决定。本设计采用双跑楼梯(1)楼梯踏步的尺寸:考虑到人们行走的舒适性,便于疏散等要求,取踏面宽300mm,踢面高150mm,楼梯坡度小于30度。(2)梯段和平台的尺寸:房门距最近的楼梯口的距离与防火等级和建筑类型有关,一般最大需30米。两跑楼梯间留有空隙,称为楼梯井。楼梯井至少做15cm,本设计为20cm,可以供消防水管穿过。楼梯的梯段宽度应按防火规范来确定,级根据紧急疏散时要求通过的人流股数多少。每股人流通常按550+(0~150)mm宽度考虑,双人通行时为1000~1200mm,以此类推。同时,还需满足各类建筑设计规范中对梯段宽度的限 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页定,公共建筑大于等于1300mm。(3)楼梯扶手的确定:楼梯的扶手应坚固适用,且在两侧都设有扶手,其高度为900mm。在楼梯的起始及终结处,扶手均自其前缘向前伸出300mm,且出于安全因素,扶手末端向下布置1.2.6厕所各尺寸的确定厕所内设有带洗手池的前室,厕所有直接自然风和天然采光。卫生洁具数量按规范要求:食堂规定,洗手间水龙头,≦50座设一个,>50座时每100个增设一个。厕所中大、小便器的设置,≦100座时设男大便器1个,小便器1个,女大便器1个;>100座时,每100座增设男大便器1个或小便器1个,女大便器1个。办公室规定,对外的公用厕所应设供残疾人使用的专用设施;距离最远工作点不应大于50m;应设前室;公用厕所的门不宜直接开向办公用房、门厅、电梯厅等主要公共空间;宜有天然采光、通风;条件不允许时,应有机械通风措施;卫生洁具数量应符合现行行业标准《城市公共厕所设计标准》CJJ14的规定。注:每间厕所大便器三具以上者,其中一具宜设坐式大便器;设有大会议室(厅)的楼层应相应增加厕位。1.2.7建筑构造做法本设计所以构造做法均查《江苏省建筑配件标准图集施工说明》苏J01-2005得到。屋面做法:苏J01-2005-7-111.40厚C20细石混凝土,4@150内配双向钢筋;2.隔离层;3.20厚1:3水泥砂浆找平层;4.100厚现浇钢筋混凝土屋面板;5.20厚水泥砂浆板底抹灰。楼面做法:苏J01-2005-3-7地砖楼面:1.10厚地砖,水泥浆擦缝;2.5厚1:1水泥细砂浆结合层;3.20厚1:3水泥砂浆找平层;4.100厚现浇钢筋混凝土楼面;5.20厚水泥砂浆抹底。地面做法:苏J01-2005-2-14石材楼面:大理石1.20厚石材楼面,水泥浆擦缝;2.撒素水泥面(洒适量清水);3.30厚1:2干硬性水泥砂浆结合层;4.刷素水泥浆一道; 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页1.60厚C15混凝土;2.150厚碎石或碎砖夯实;3.素土夯实。内外墙面做法:苏J01-2005-5-41.10厚1∶2水泥砂浆抹面;2.15厚1∶3水泥砂浆打底;3.彩色涂料一底两度。卫生间做法:1.8厚防滑地砖,素水泥浆擦缝;2.20厚水泥砂浆保护层;3.1.5厚涂膜防水;4.20厚1∶3水泥砂浆找平层;5.素水泥浆结合层一道;6.钢筋混凝土楼板。踢脚做法:苏J01-2005-4-8釉面瓷砖踢脚:1.5厚釉面瓷砖;2.15厚1:3水泥砂浆打底;3.刷界面处理剂一道。墙基防潮:苏J01-2005-1-1防水砂浆防潮层:20厚1:2水泥砂浆掺5%避水浆。散水:苏J01-2005-12-1(宽度800mm,坡度4%做水磨石面层)1.40厚C20细石混凝土,撒1:2水泥黄砂压实抹光;2.120厚碎石或者碎砖灌M2.5混合砂浆;3.素土夯实,向外坡度为4%。女儿墙:1.5厚水泥砂浆罩面;2.15厚水泥砂浆打底;3.190厚混凝土空心砖小砌块;4.20厚水泥砂浆找平。排水雨水管:为保证美观及便于维修管道,采用内部排水。门窗:木门、玻璃弹簧门、塑钢窗。基础:采用柱下独立基础,基础采用C30混凝土,有垫层,垫层厚度100mm,垫层混凝土标号为C20。基础具体尺寸与做法详见基础设计。室外坡道:苏J01-2005-11-81.20厚1:2水泥砂浆抹面,15宽金刚砂防滑条,中距80、突出坡面;2.素水泥浆一道;3.80-100厚C15混凝土; 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页1.200厚碎石或者碎砖,灌1:5水泥砂浆;2.素土夯实。室外台阶做法:苏J01-2005-11-71.20厚石材,水泥砂浆擦缝;2.撒素水泥面(洒适量清水);3.30厚1:3干硬性水泥砂浆结合层;4.素水泥浆一道;5.100厚C15现浇钢筋混凝土6双向钢筋中距150(厚度不包括踏步三角形部分)台阶面外坡1%;6.150厚碎石垫层;7.素土夯实;8.台阶横向两端M2.5砂浆砖砌240厚地垄墙,横向大于3m是,每隔3m加一道240厚地垄墙,地垄墙埋深在水冻线以下,C10混凝土基础垫层600宽、300高。2结构设计2.1设计资料2.1.1工程概况工程名称:洪泽中学综合服务楼工程规模:主体4层;建筑面积:4000平方米结构类型:框架结构;工程环境:本工程位于洪泽市。本地区抗震设防等级为6度,第一组别,设计基本地震加速度值为0.05g;场地类别Ⅲ类;本工程抗震设防标准为7度;乙类建筑。地面粗糙度:B类现浇钢筋混凝土框架抗震等级:三级结构重要性系数:1.0场地类别:Ⅲ类设计使用年限:50年2.1.2气象资料年平均温度:14.9℃最热月平均最高:27.2℃最冷月平均最低:1.5℃土壤最大冻结深度:20cm 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页年平均降水量:913.3mm日最大降水量:193.8mm积雪最大厚度:27cm基本雪压:0.40kN/m2主导风向:东风无霜期平均天数:2422.2结构布置计算根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行了建筑平面立面及剖面设计。主体结构为4层,层高分别为4.5m,4.5m,3.9m,3.9m。填充墙采用190厚的混凝土空心砌块。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚度为100mm。一般情况下,框架结构是一个空间受力体系。为方便起见,常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系,忽略各构件的扭转作用,将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算。由于通常横向框架的间距相同,作用于各横向框架上的荷载相同,框架的抗侧刚度相同,因此,各榀横向框架都将产生相同的内力与变形,结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可。2.2.1柱网布置图2.1主体结构柱网布置图2.3结构方案选取2.3.1竖向承重体系选取 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页选择合理的抗侧力结构体系,进行合理的结构或构件布置,使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能,是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。常见的竖向承重体系包括砖混结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系及筒体结构体系等。框架结构体系:由梁柱连接而成,其具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点,可以形成较大的使用空间,易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面,框架结构属于柔性结构,自振周期长,地震反应较小,经合理设计可具有较好的延性性能。其缺点是结构抗侧刚度较小,在地震作用下侧向位移较大。本设计为四层的多层结构,根据综合服务楼楼的功能使用性进行结构布置。经各方案比较筛选,本工程选用框架结构的竖向承重体系。2.3.2水平方向承重体系选取常见的横向承重体系包括:现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。本设计采用现浇肋梁楼盖结构,现浇楼盖可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标,可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量,能充分发挥材料的作用,结构整体性好,抗震性能好,且结构平面布置灵活,易于满足楼面不规则布置、开洞等要求,容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。2.3.3基础形式选取本设计的基础形式选取独立基础。多层框架结构的基础,一般有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片筏基础,必要时也可采用箱形基础或桩基等。基础类型的选择,取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素,还应进行必要的技术经济比较。2.4框架梁柱尺寸确定2.4.1梁截面尺寸的确定纵梁:取取横梁:取取 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页次梁:取取2.4.2柱截面尺寸的确定柱截面尺寸可根据轴压比估算,查表可得该框架的抗震等级为三级,其轴压比限值为0.9。各层重力荷载代表值近似取13kn/m2。由图知边柱及中柱的负荷面积为和,由轴压比限值公式:,((公式1)中柱:边柱:取截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为:369mm和512mm。根椐上述计算结果并综合考虑其它因素,本设计柱截面尺寸底层为700mm×700mm,底层柱高度为4.5+0.55+0.45=5.5m。其中4.5m为底层结构高度,0.45m为室内外高差,0.55m为基础顶面至室外地面的高度,二层柱高为4.5m,三层、四层柱高为3.96m。2.4.3构件材料选取现浇钢筋混凝土梁,C30,,纵筋为HRB400级(=360),箍筋为HPB235级()现浇钢筋混凝土柱,C30,,纵筋为HRB400级(=360),箍筋为HPB235级()现浇钢筋混凝土板,C30,,钢筋为HPB235级(=210)现浇板,板厚取:100mm(一般为短跨的1/45~1/50)2.5框架梁柱线刚度计算2.5.1横梁线刚度在框架结构中,通常现浇层的楼板,可以作为梁的有效翼缘,增大梁的有效刚度,减少框架侧移,为考虑这一有利作用,在计算梁截面惯性矩时,对现浇楼面的边框架梁取 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页(为梁的截面惯性矩),对中框架梁取,本设计取4轴的一榀框架进行设计。(本设计中在开洞处出于安全考虑取I=1.5I0)表2.1梁线刚度i0的计算表类别层次Ec(104N/mm2)b×h(mm×mm)I0(109mm4)l(m)Ib(1010N·mm)ib(1010N·mm)AB、DE2、3、43.00300×7008.5757.21.7157.15BC、CD2、3、43.00300×7008.5757.21.2865.358所有梁13.00300×7008.5757.21.7157.152.5.2柱的线刚度计算表2.2柱线刚度ic的计算表层次Ec(104N/mm2)b×h(mm2)I0(1010mm4)Hc(mm)ib(1010N·mm)3-43.00700×7002.00390015.423.00700×7002.00450013.313.00700×7002.00550010.9表2.3一榀框架侧移刚度D值(N/mm)层次A、B柱C柱B、D柱∑DkαDkαDkαD3-40.460.92.38050.70.263.15900.810.293.523514823020.2540.211.65510.810.292.28560.940.322.522110640010.660.451.9450.980.52.16201.150.522.2485105506注:柱的侧移刚度D:梁柱相对线刚度比以及柱侧移刚度修正系数计算公式:,((公式2) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页,((公式3)满足竖向规则框架的要求。2.6恒荷载计算2.6.1荷载传递的基本原理如下图所示,阴影部分为一个计算单元。次梁承受板传来的荷载,并通过自身受弯将荷载传递到主梁上,主梁作为次梁的不动支点承受次梁传来的荷载,并将荷载传递给主梁的支撑—柱。双向板上的荷载,以450等角分线为界,分别传至两相邻支座。当各层柱截面尺寸不同且形心线不重合时,一般取顶层柱的形心线作为柱子的轴线,待框架内力设计计算完成以后,计算杆件内力时,要考虑荷载偏心的影响。梁跨度取柱轴心间的距离,柱高度对楼层取层高,对底层柱取基础顶面到二层楼面间的高度。图2.2二至四层结构荷载传递方式 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页图2.3底层结构荷载传递方式图2.4结构计算单元2.6.2荷载统计(1)屋面框架梁线荷载标准值图2.4Error!Referencesourcenotfound.图2.2Error!Referencesourcenotfound.40厚C20细石混凝土,内配φ4@150双向钢筋0.04×25=1.0KN/m2隔离层20厚1:3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/m2 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页保温层(平均厚度150厚水泥蛭石)0.15×5=0.75KN/m2100厚现浇钢筋混凝土板0.1×25=2.5KN/m2吊顶0.17KN/m2屋面荷载4.82KN/m2横向框架梁自重及梁侧粉刷层自重:0.3×0.7×25=5.25KN/m2×0.025×(0.7-0.1)=0.6KN/m因此,作用在顶层框架梁上的线荷载为:g4AB1=g4BC1=g4CD1=g4DE1=5.85KN/mg4AN2=4.821×4.8=23.14KN/mg4NB2=g4DM2=0.00KN/mg4BC2=g4CM2=4.82×2.4=11.57KN/mg4DE2=4.82×3.6=17.354kn/m屋面框架节点集中荷载代表值纵向梁自重及梁侧粉刷层自重0.3×0.7×25=5.25KN/m0.025×(0.7-0.1)×2×20=0.6KN/m5.85KN/m900mm女儿墙0.9×0.2×11.8=2.12KN/m0.025×0.9×2×20=0.9KN/m3.02KN/m次梁自重及粉刷层重0.2×0.5×2.5=2.5KN/m0.025×(0.5-0.1)×2×20=0.4KN/m2.9KN/m1)A节点的集中荷载为:纵梁自重:5.85×7.2=42.12KN女儿墙自重:3.02×7.2=21.74KN纵梁传来的荷载:屋面自重(梯形)0.5×(2.4+7.2)×2.4×4.82=55.53KNGA=119.39KN2)B节点处的集中荷载为:纵梁自重:5.85×7.2=42.12KN纵梁传来的荷载:单向屋面自重7.2×1.2×4.82×0.5×2=41.64KN纵梁传来集中荷载38.19KNGB=121.95KN3)C节点处的集中荷载为:纵梁自重42.12KN纵梁传来的荷载 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页左侧楼板38.19KN右侧楼板30.09KNGC=110.40KN4)D节点处的集中荷载为:纵梁自重42.12KN纵梁传来的荷载屋面自重7.2×1.2×4.82×0.5×2=41.64KN次梁自重2.90×7.2×0.5=10.44KN次梁传来屋面自重7.2×3.6×4.82×0.5×0.5×2=62.47KNGD=156.67KN5)E节点处的集中荷载为:纵梁自重42.12KN女儿墙自重3.02×7.2=21.74KN纵梁传来的荷载:次梁自重2.9×7.2×0.5=10.44KN次梁传来的屋面自重7.2×4.82×3.6×0.5×0.5×2=62.47KNGE=136.77KN6)M节点处的集中荷载为:次梁自重2.9×7.2=20.88KN次梁传来集中荷载30.09KN屋面自重7.2×1.2×4.82×0.5×2=41.64KNGM=92.61KN7)N节点处的集中荷载为:次梁自重2.9×7.2×0.5×2=20.88KN次梁传来的荷载梯形屋面自重0.5×(7.2+2.4)×2.4×4.82×0.5×2=55.53KN矩形屋面自重7.2×1.2×4.82×0.5×2=41.64KNGN=118.05KN(2)2-3层楼面框架梁线荷载标准值10厚地砖,干水泥擦缝0.2KN/m25厚1:1水泥细砂浆结合层0.005×20=0.1KN/m220厚1:3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4KN/m2100厚现浇钢筋混凝土楼面0.1×25=2.5KN/m2吊顶0.17KN/m2楼面荷载3.37KN/m2横向梁自重及粉刷5.85KN/m填充墙自重及粉刷0.2×(3.9-0.7)×7.5=4.8KN/m0.02×2×17×(3.9-0.7)=2.18KN/m 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页因此,作用在2-3层框架梁上的线荷载为:gAB1=gBC1=gCD1=gDE1=5.85KN/mgAN2=gBC2=gCN2=gDE2=4.8+2.18=6.98KN/mgAN3=3.37×4.8=16.18LN/mgNB3=gMD3=0.00KN/mgBC3=gCM3=3.37×2.7=8.09KN/mgDE3=3.37×3.6=12.13KN/m(3)2-3层楼面框架节点集中荷载标准值外墙自重标准值外墙为190厚混凝土砌块,墙面贴面砖(0.5KN/m),内墙为20厚抹灰,则外墙自重标准值为:0.5+0.2×11.8+17×0.02=3.09KN/m2内填充墙重及粉刷层重:0.20×8=1.60KN/m22×0.025×20=1.00KN/m22.60KN/m2门自重M1(玻璃弹簧门)2.0×2.1×0.45=1.89KNM2(木门)1.0×2.1×0.2=0.42KNM3(玻璃弹簧门)1.8×2.1×0.45=1.7KN窗自重C13.0×2.4×0.4=2.88KNC22.4×2.1×0.4=2.02KNC31.8×2.1×0.4=1.51KNC41.2×2.4×0.4=1.15KN纵向梁自重及梁侧粉刷层重5.85KN/m柱子自重及粉刷层重0.7×0.7×25=12.25KN/m0.7×0.02×4×17=0.95KN/m共计:13.20KN/m1)A节点集中荷载纵梁自重5.85×7.2=42.12KN扣窗面积墙重[(7.2-0.7)×(3.9-0.7)-3.0×2.4]×3.09×0.0×2=42.02KN柱子自重13.20×3.9=51.48KN窗自重2.88KN纵梁传来的荷载:楼面自重0.5×(2.4+7.2)×2.4×3.37×0.5×2=38.82KN 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页GA=177.321KN1)B节点集中荷载纵梁自重42.12KN柱自重51.84KN纵梁传来的荷载单向传递楼面自重7.2×1.2×3.37×0.5×2=29.12KN纵梁传来集中荷载61.44KNGB=184.16KN2)C节点的集中荷载纵梁自重42.12KN柱子自重51.48KN纵梁传来的荷载91.38KNGC=184.98KN3)D节点集中荷载纵梁自重42.12KN纵梁传来的荷载:楼面自重7.2×1.2×3.37×0.5v2=29.12KN次梁自重2.9×7.2×0.5=10.44KN楼面自重7.2×3.6×3.77×0.5×0.5×2=43.68KN内纵墙自重[(7.2-0.7)×(3.9-0.7)-1.0×2.1]×2.6×0.5v2=48.62KN门自重0.42KNGD=225.88KN4)E节点集中荷载纵梁自重42.12KN柱子自重51.48KN扣窗面积墙重[(7.2-0.7)×(3.9-0.7)-3.0×2.4]×3.09×0.5×2=42.02KN窗重2.88KN纵梁传来的荷载:次梁自重2.90×7.2×0.5×0.5×2=10.44KN楼面自重7.2×3.6×3.77×0.5×0.5×2=43.68KNGE=192.62KN6)M节点集中荷载纵梁自重42.12KN纵梁传来的荷载:楼面自重7.2×1.2×3..7×0.5×2=29.12KN次梁传来集中荷载39.31KNGM=110.55KN7)N节点集中荷载 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页次梁自重2.9×7.2×0.5×2=20.88KN次梁传来的楼面自重:梯形部分0.5×(7.2+2.4)×2.4×3.37×0.5×2=38.82KN矩形部分7.2×1.2×3.37×0.5×2=29.12KN内纵墙自重[(7.2-0.3)×(3.9-0.5)-1.0×2.1]×2.6×0.5×2=55.54KN门重0.42KNGG=144.78KN(4)底层楼面框架梁线荷载标准值楼面恒载共计:3.37KN/m2横向框架梁自重及两侧粉刷层重:5.85KN/m因此,作用在横梁上的线荷载标准值为:gAB1=gBC1=gCD1=gDE1=5.85KN/mgAB2=gBC2=gCD2=gDE2=3.6×3.37=12.13KN/m(5)底层楼面框架梁节点集中荷载标准值1)A节点集中荷载纵梁自重5.85×7.2=42.12KN扣窗面积墙重[(7.2-0.7)×(4.5-0.7)-3.0×2.4]×3.09×0.5+[(7.2-0.7)×(4.5-0.7)-1.2×2.4]×3.09×0.5=60.75KN柱子自重59.40KN窗自重2.88+1.15=4.03KN纵梁传来的荷载:楼面自重0.5×3.6×1.8×3.37×2×0.5+10.62=21.54KN次梁自重2.90×7.2×0.5=10.44KN由次梁传来的楼面自重0.5×(7.2+3.6)×1.8×3.37×0.5+(7.2-0.3)×(4.5-0.7)×2.6×0.5×0.5+20.46=53.88KNGA=252.16KN2)B节点集中荷载纵梁自重5.85×7.2=42.12KN柱子自重59.40KN纵梁传来荷载:楼面自重0.5×3.6×1.8×3.37×2×0.5×3+10.62=43.38KN次梁自重2.90×7.2×0.5×2=20.88KN次梁传来楼面自重0.5×(7.2+3.6)×1.8×3.37×0.5×3+(7.2-0.3)×(4.5-0.7)×2.6×0.5×0.5+20.46=86.64KNGB=252.42KN 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页3)C、D节点集中荷载纵梁自重42.12KN柱子自重59.40KN纵梁传来的荷载:楼面自重(三角行)0.5×3.6×1.8×3.37×0.5×4=43.66KN次梁自重7.2×2.9×0.5×0.5×4=20.88KN次梁传递的楼面自重0.5×(7.2+3.6)×1.8×3.37×2×0.5×0.5×4=65.51KNGC=GD=231.57KN4)E节点集中荷载纵梁自重42.12KN扣窗面积墙重(7.2-0.7)×(-0.7)×3.09×0.5+[(7.2-0.7)×(4.5-0.7)-3.0×2.4]×3.09×0.5=65.20KN窗重2.88KN柱子自重13.20×4.50=59.40KN纵梁传来的荷载楼面自重0.5×3.6×1.8×2×3.37=21.84KN次梁自重2.90×7.2×0.5=10.44KN次梁传递荷载0.5×(7.2+3.6)×1.8×3.37=32.76KNGE=234.64KN图2.5恒载图2.7活荷载计算 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页2.7.1屋面活载查《建筑结构荷载规范》,可知:不上人屋面活载:0.5KN/m1F到2F食堂的楼面活载:2.5KN/m3F到4F办公室的楼面活载:2.0KN/m雪荷载标准值:(公式4)式中:屋面荷载分布系数,基本雪压,洪泽地区S0=0.40KN/m则(1)屋面活荷载标准值1)线荷载标准值gAN=4.8×0.5=2.4KN/mgNB=gMD=0.00KN/mgBC=gCM=2.4×0.5=1.2KN/mgDE=3.6×0.5=1.8KN/m2)A节点集中荷载屋面活载0.5×(2.4+7.2)×2.4×0.5×0.5×2=5.76KN3)B节点集中荷载纵梁传来楼面荷载7.2×1.2×0.5×0.5×2=4.32KN次梁传来楼面荷载3.6KN7.92KN4)C节点集中荷载纵梁传来楼面荷载6.48KN6.48KN5)D节点集中荷载纵梁传来楼面活载7.2×1.2×0.5×0.5×2=4.32KN次梁传来楼面荷载7.2×3.6×0.5×0.5×0.5×2=6.48KN10.8KN6)E节点集中荷载7.2×3.6×0.5×0.5×0.5×2=6.48KN7)M节点集中荷载纵梁传来楼面荷载7.2×1.2×0.5×0.5×2=4.32KN次梁传来楼面荷载2.88KN7.08KN8)N节点集中荷载矩形荷载7.2×1.2×0.5×0.5×2=4.32KN梯形荷载0.5×(7.2+2.4)×2.4×0.5×0.5×2=5.76KN 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页10.8KN2.7.2楼面活载(1)2-3层楼面活荷载标准值1)线荷载标准值gAN=4.8×2.0=9.6KN/mgNB=gMD=0.00KN/mgBC=gCM=2.4×2.0=4.8KN/mgDE=3.6×2.0=7.2KN/m2)A点集中荷载楼面活载0.5×(7.2+2.4)×2.4×2.0=23.04KN23.4KN3)B节点集中荷载纵梁传来楼面活载7.2×1.2×2=17.28KN次梁传来楼面活载14.40KN31.68KN4)C节点集中荷载纵梁传来活载27.84KN27.84KN5)D节点集中荷载纵梁传来楼面活载7.2×1.2×2.0×0.5×2=17.28KN次梁传来楼面活载7.2×3.6×2×0.5=25.92KN43.20KN6)E节点集中荷载纵梁传来楼面活载7.2×3.6×2×0.5=25.92KN25.92KN7)M节点集中荷载纵梁传来楼面活载7.2×1.2×2=17.28KN次梁传来楼面活载11.52KN28.80KN8)N节点集中荷载次梁传来楼面活载7.2×1.2×2.0=17.28KN次梁传来楼面活载0.5×(7.2+2.4)×2.4×2.0=23.04KN40.32KN(2)底层楼面活载1)线荷载标准值gAB=gBC=gCD=gDE=3.6×2.5=90.KN/m2)A节点集中荷载 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页纵梁传来楼面活载0.5×3.6×1.8×2.5+8.50=16.60KN次梁传来楼面活载0.5×(7.2+3.6)×1.8×2.5×0.5+12.6=24.75KN41.35KN3)B节点集中荷载纵梁传来楼面活载0.5×3.6×1.8×2.5×3+8.5=32.8KN次梁传来楼面活载0.5(7.2+3.6)×1.8×2.5×2×0.5×0.5×3+12.6=49.05KN81.85KN4)C、D节点集中荷载纵梁传来楼面活载0.5×3.6×1.8×2.5×4=32.4KN次梁传来楼面活载0.5×(7.2+3.6)×1.8×2.5×2×4=48.6KN81.00KN5)E节点集中荷载纵梁传来荷载0.5×3.6×1.8×2.5×2=16.2KN次梁传来荷载0.5(7.2+3.6)×1.8×2.5=24.3KN40.5KN2.7.3屋面雪荷载(1)屋面雪荷载标准值1)线荷载标准值gAN=4.8×0.4=1.92KN/mgNB=gMD=0.00KN/mgBC=gCM=2.4×0.4=0.96KN/mgDE=3.6×0.4=1.44KN/m2)A节点集中荷载屋面活载0.5×(2.4+7.2)×2.4×0.4×0.5×2=4.61KN3)B节点集中荷载纵梁传来楼面荷载7.2×1.2×0.4×0.5×2=3.46KN次梁传来楼面荷载2.88KN6.34KN4)C节点集中荷载纵梁传来楼面荷载5.18KN5.18KN5)D节点集中荷载纵梁传来楼面活载7.2×1.2×0.5×0.4×2=3.46KN次梁传来楼面荷载7.2×3.6×0.5×0.4×0.5×2=5.18KN8.64KN6)E节点集中荷载7.2×3.6×0.5×0.4×0.5×2=5.18KN 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页7)M节点集中荷载纵梁传来楼面荷载7.2×1.2×0.4×0.5×2=3.46KN次梁传来楼面荷载2.30KN5.76KN8)N节点集中荷载矩形荷载7.2×1.2×0.4×0.5×2=3.46KN梯形荷载0.5×(7.2+2.4)×2.4×0.4×0.5×2=4.61KN8.64KN图2.6活载计算简图2.8风荷载计算2.8.1风荷载作用下框架结构的侧移垂直于建筑物表面上的风荷载标准值,应按下述公式计算((公式5)式中,—风荷载标准值(kN/m2)—高度Z处的风振系数—风荷载体型系数—风压高度变化系数 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页—基本风压(kN/m2)由《荷载规范》,洪泽地区重现期为50年的基本风压:=0.40kN/m,地面粗糙度为B类。风载体型系数由《荷载规范》第7.3节查得:=0.8(迎风面)和=-0.5(背风面),对于矩形平面。《荷载规范》规定,对于高度大于30m,且高宽比大于1.5的房屋结构,应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。本设计中,房屋高度H=18.15m<30m,则不需要考虑风压脉动的影响,取=1.0。表2.4风荷载计算表层次41.01.317.251.190.4020.5212.7031.01.313.351.090.4028.0815.9221.01.39.451.000.4030.2415.7211.01.34.951.000.4032.4016.85风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载。其中为,一榀框架各层节点的受风面积,取上层的一半和下层的一半之和,顶层取到女儿墙顶,底层只取到该层计算高度的一半(底层的计算高度应从室外地面开始取)。z为框架节点至室外地面的高度。等效节点集中风荷载如图2.7所示。表2.5风荷载作用下框架剪力及侧移计算层次层次412.701482300.0861.2763900均小于1/550所以满足要求328.621482300.1931.1903900244.341064000.4170.9974500161.191055060.5800.5805500 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页图2.7等效节点集中风荷2.8.2水平风荷载作用下的内力计算1.各层柱的反弯点高度比:(公式6)式中,—标准反弯点高比,根据上下梁的平均线刚度,和柱的相对线刚度的比值,总层数,该层位置查表确定。—上下梁的相对线刚度变化的修正值,由上下梁相对线刚度比值及查表得。—上下层层高变化的修正值,由上层层高对该层层高比值及查表。—下层层高对该层层高的比值及查表得。2.剪力分配,(公式7)表2.6风荷载作用下A、E柱弯矩、剪力表层次Mbi2Mi2u43.912.70148230230851.980.460.231.775.9433.928.62148230230854.460.460.335.7411.6524.544.34106400165516.900.540.4012.4218.6215.561.191055061945811.280.660.6741.5920.48 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页表2.7风荷载作用下C柱弯矩、剪力计算表层次Mbi2Mi2u43.91.270148230315902.710.700.33.177.3933.928.62148230315906.100.700.49.5114.2724.544.34106400228569.520.810.521.4321.4315.561.191055062162012.540.980.6142.0726.90表2.8风荷载作用下B、D柱弯矩、剪力计算表层次Mbi2Mi2u43.912.70148230352353.020.810.354.127.6533.928.62148230352356.800.810.4010.6115.9224.544.341064002522110.510.940.4923.1824.1215.561.191055062248513.041.150.5942.3229.413.风荷载作用下的梁端弯矩及柱轴力计算按照下列公式计算;;;(公式8)表2.9风荷载作用下梁端剪力、弯矩层次AB梁BC梁45.944.371.433.283.690.97313.4211.453.458.598.722.40224.3619.856.1414.8815.474.22132.9026.298.2226.2924.167.01 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页表2.10风荷载作用下梁端剪力、弯矩层次CD梁DE梁43.693.280.974.375.941.4338.728.592.4011.4513.423.45215.4714.884.2219.8524.366.14124.1626.297.0126.2932.908.22表2.11风荷载作用下柱子轴力层次A柱B柱C柱D柱E柱41.43-0.4600.46-1.4334.89-1.5201.52-4.89211.03-3.4403.44-11.03119.25-4.6504.65-19.25注:表中轴力、弯矩的量纲为KN,弯矩的量纲为KN·m 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页图2.8风荷载作用下弯矩图(KN/m)图2.9风荷载作用下框架梁端剪力和轴力 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页2.9地震作用计算2.9.1重力荷载代表值1.顶层计算(1)女儿墙自重:3.02×7.2×2=43.49KN(2)梁自重:5.85×7.2×5+5.85×7.2×4+2.9×7.2×4=462.60KN(3)墙自重:0.5×[(42.02+42.02+48.62+55.54+3.6×3.9×2+2.6×(3.6-0.35-0.1)×(3.9-0.5)×2+2.6×3.6×(3.9-0.5)]=137.86KN(4)板自重:4.82[7.2×7.2×2+3.6×(7.2+4.8)+7.2×2.4]=791.25KN(5)柱自重:13.20×3.9×5×0.5=128.7KN(6)门、窗自重:2.88×0.5+2.88×0.5+0.42=3.3KN(7)50%雪荷载:0.5×0.4×(7.2×7.2×2+3.6×(7.2+4.8)+7.2×2.4)=32.83KNG4=1600.03KN2.三层重力代表值(1)楼面恒载3.37×[7.2×7.2×2+3.6×(7.2+4.8)+7.2×2.4]=553.22KN(2)梁自重462.60KN(3)柱自重13.2×3.9×5=257.40KN(4)墙自重2×137.86+6.6=282.32KN(5)50%楼面活载2.0×[7.2×7.2×2+3.6×(7.2+4.8)+7.2×2.4]×0.5=164.16KNG3=1719.58KN3.二层重力代表值(1)楼面恒载3.37×[7.2×7.2×2+3.6×12+1.2×2.4]=553.22KN(2)梁自重5.85×7.2×5+5.85×7.2×4+2.9×7.2×8=546.12KN(3)柱自重13.2×3.9×5×0.5+13.2×4.5×5×0.5=277.2KN(4)墙自重137.86+3.3+0.5×(65.2+60.75)=204.14KN(5)50%活载0.5×2×[7.2×7.2×2+3.6×12+7.2×2.4]=164.16KNG2=1744.84KN4.底层重力代表值(1)楼面恒载698.80KN(2)梁自重5.85×7.2×5+5.85×7.2×4+2.9×7.2×8=546.12KN(3)柱自重13.2×4.5×5=297.00KN(4)墙自重65.2+60.75=125.95KN 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页(5)50%活载0.5×2.5×7.2×7.2×4=259.2KNG1=1927.07KN2.9.2横向框架自振周期对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构,基本自振周期可按下式计算:式中,—基本周期调整系数。考虑填充墙使框架自振周期减小的影响的折减系数,框架结构取0.6~0.7。当采用轻质墙,外挂墙时取0.8。—框架的顶点假想位移。在未求出框架的周期前,无法求出框架的地震力及位移,为将框架的重力荷载代表值视为水平作用力,求得假想的框架顶点位移。对框架结构,按下列公式计算:(公式9)表2.12结构顶点假想侧移层次41600.031600.0314823010.80147.1031719.583319.6114823022.40136.3021744.845064.4510640047.60113.9011927.076991.5210550666.3066.30基本自振周期2.9.3水平地震作用及楼层地震剪力计算本设计中,结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用。底部剪力(公式10)--为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数;--为结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值,多质点应取总重力荷载代表值的85%。洪泽地区按设防烈度为6度,由《抗震规范》查得水平地震影响系数最大值,按第一组情况下的Ⅲ类建筑场地,由《抗震规范》查得特征周期 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页,由地震影响系数曲线,地震影响系数为:由底部剪力法计算公式:(公式11)因,故不用考虑顶部附加地震作用。各质点的水平地震作用式按下式计算:(公式12)表2.13横向水平地震作用下楼层剪力计算表层次417.81600.0328480.530.35482.0582.05313.91719.5823902.160.29768.84150.89210.01744.8417448.400.21750.29201.1815.51927.0710598.890.13230.59231.77各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图:图2.10(a)水平地震分布,(b)层间剪力分布表2.14横向水平地震作用下的位移验算层次4390082.051482300.555.651.4×10-433900150.891482301.025.102.62×10-424500201.181064001.894.084.2×10-415500231.771055062.192.193.98×10-4 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页由表格可知,最大层间弹性位移角发生在第二层,其值为4.20×10-4<1/550,满足要求,由规范可查得。2.9.4水平地震作用下的内力计算内力计算过程同风荷载作用下内力的计算,不再赘述。地震荷载作用下边柱弯矩、剪力计算表如下:表2.15地震荷载作用下A、E柱弯矩、剪力计算表层次Mib(KN·m)Mib(KN·m)43.982.051482302308512.780.460.2311.4638.3733.9150.891482302308523.500.460.3330.2461.4024.5201.181064001655131.290.540.4056.3384.5015.5231.771055061945842.740.660.67157.5177.58表2.16地震荷载作用下C柱弯矩、剪力计算表层次Mib(KN·m)Mib(KN·m)43.982.051482303159017.490.700.3020.4647.7433.9150.891482303159032.160.700.4050.1675.2524.5201.181064002285643.220.810.5097.2497.2415.5231.771055062162047.790.980.61159.24101.87表2.17地震荷载作用下B、D柱弯矩、剪力计算表层次Mi2u(KNm)43.982.051482303523519.500.810.3526.6249.4433.9150.891482303523535.870.810.4055.9583.9324.5201.181064002522147.690.940.49105.15109.4415.5231.771055062248549.391.150.59160.28111.38地震作用下的梁端弯矩及柱轴力按下式计算:;;(公式13) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页;表2.18地震作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次AB梁BC梁A柱B柱NN438.3728.269.2521.1823.876.269.25-3.00372.8763.1918.9047.3747.8513.2228.15-8.672114.7494.5329.0770.8773.7020.0857.22-17.651133.91108.2733.64108.2799.5528.2690.85-22.43表2.19地震作用下梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次CD梁DE梁C柱D柱E柱NNN423.8721.186.2628.2638.379.3503.00-9.25347.8547.3713.2263.1972.8718.9008.67-28.15273.7070.8720.0894.53117.7429.07017.65-57.22199.55108.27288.86108.27133.9133.64022.43-90.85地震荷载作用下的框架弯矩图和框架梁端轴力剪力如图2.11和图2.12所示。 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页图2.11地震作用下框架弯矩图(KN/m)图2.12地震作用下框架梁端剪力及轴力图(KN)2.10竖向荷载作用下框架结构的内力计算竖向荷载作用下框架的内力采用弯矩分配法计算。对于框架内力除了活荷载较大的工业厂房以外,一般的工业与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置,这样求得的框架内力, 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第35页梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏小,但当活荷载占总荷载比例较小时,其影响很小。如果像工业厂房活荷载占总荷载比例较大,可在截面配筋时,将跨中弯矩乘以1.1~1.2的放大系数予以调整。2.10.1恒载作用下内力计算1、恒载作用下等效荷载的计算(二次弯矩分配法)梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成,在求固端弯矩时可直接根据图示荷载计算,也可根据固端弯矩相等的原则,先将梯形分布荷载以及三角形分布荷载,化为等效均布荷载,等效均布荷载的计算如下。图2.13荷载的等效梯形荷载化为等效均布荷载的公式:(公式14)三角形荷载化为等效均布荷载的公式:(公式15)以底层框架梁为例:gAB=5.85+12.13×[1-2×(1/4)2+(1/4)3]=16.65KN/m梁端剪力公式为:ql2/12(均布荷载)MA=-Fab2/l2,MB=Fa2b/l2(集中荷载)2.10.2活载载作用下内力计算活荷载作用下的内力计算与恒荷载作用下的内力计算方法相同,过程如下:以底层框架梁为例:gAB=9.0×[1-2×(1/4)2+(1/4)3]=8.02KN/m梁端剪力公式为:ql2/12(均布荷载)MA=-Fab2/l2,MB=Fa2b/l2(集中荷载)(公式16) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第39页表2.20恒荷载作用下的横向框架的二次分配表(KN/m) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第39页图2.14恒载作用下框架弯矩图(KN/m) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第39页表2.21活荷载作用下的横向框架的二次分配表(KN/m) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第39页图2.15活载作用下框架弯矩图(KN/m) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第40页(1)恒载作用下梁的剪力以及柱的轴力计算①梁端剪力由两部分组成:a.荷载引起的剪力,计算公式为:、分别为矩形和梯形荷载(公式17)、分别为矩形和三角形荷载(公式18)b.弯矩引起的剪力,计算原理是杆件弯矩平衡,即跨(公式19)跨(公式20)②柱的轴力计算:顶层柱顶轴力由节点剪力和节点集中力叠加得到,柱底轴力为柱顶轴力加上柱的自重。其余层轴力计算同顶层,但需要考虑该层上部柱的轴力的传递。③在竖向荷载作用下,考虑框架梁的塑性内力重分布,取弯矩调幅系数为0.85。表2.22竖向恒载作用下轴力表层次A柱B柱C柱D柱E柱N顶N底N顶N底N顶N底N顶N底N顶N底4230.28254.76305.58357.06215.32266.80346.28397.76213.63265.113482.66534.14714.26765.74545.67597.15790.23841.71492.01543.492761.81813.291123.661183.06875.51934.911235.261294.66769.35828.7511057.071116.471486.341545.741214.571273.971576.831636.231055.491114.89注:表中轴力的量纲为表2.23竖向活载作用下轴力表层次A柱B柱C柱D柱E柱N顶N底N顶N底N顶N底N顶N底N顶N底412.0612.0623.4023.4015.5415.5423.9923.9912.7312.73360.2560.25105.46105.4668.3868.38120.38120.3863.4963.492108.58108.58187.45187.45121.13121.13216.73216.73114.31114.311172.78172.78319.33319.33250.66250.66347.76347.76177.77177.77 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页表2.24竖向恒载作用下AB跨、BC跨梁端剪力表层次AB跨BC跨荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V左V右荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右491.78123.93-7.897.8983.89131.8248.8348.832.98-2.9851.8145.853110.25149.02-8.198.19102.06157.2165.6065.601.71-1.7167.3163.892110.25149.02-8.428.42101.83157.4465.6065.602.202.2067.8063.40153.8153.81-2.792.7951.0256.653.8153.81-0.150.1553.6653.96表2.25竖向恒载作用下CD跨、DE跨梁端剪力表层次CD跨DE跨荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V左V右荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右465.1393.37-6.066.0659.0799.4383.5283.526.66-6.6690.1876.86387.32118.27-5.845.8481.48124.1189.8689.864.10-4.1093.9685.76287.32118.27-5.865.8681.46124.1389.8689.865.14-5.1495.0084.72153.8153.81-0.280.2853.5354.0953.8153.812.31-2.3155.9151.50 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页表2.26竖向活载作用AB、BC下梁端剪力表层次AB跨BC跨荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V左V右荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右46.779.07-0.470.476.309.545.765.760.18-0.185.945.58327.0936.27-1.941.9425.1538.2111.5211.520.65-0.6512.1710.87227.0936.27-1.801.8025.2938.0711.5211.520.72-0.7212.2410.8124.324.3-1.451.4522.8525.7524.324.3-0.020.0224.2824.32表2.27竖向活载作用CD、DE下梁端剪力表层次CD跨DE跨荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V左V右荷载引起的剪力弯矩引起的剪力V左V右V左V右V左V右V左V右V左V右43.926.04-0.440.443.486.486.486.480.23-0.236.716.25315.7924.53-1.661.6614.1326.1925.9225.921.08-1.0827.0024.84215.7924.53-1.681.6814.1126.2125.9225.921.02-1.0226.9424.90124.324.3-0.090.0924.2124.3924.324.31.34-1.3425.6422.96 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页图2.16恒载作用下梁端剪力图(KN) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页图2.17恒载作用下轴力表 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页图2.18活载作用下剪力图(KN) 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页图2.19竖向活载作用下轴力图2.11横向框架内力组合2.11.1结构抗震等级结构的抗震等级可根据结构类型、地震设防烈度、房屋高度等因素,由《抗震规范》GB50011-2001表6.1.2确定。由此表可知,该工程框架结构的抗震等级为三级。2.11.2承载力抗震调整系数 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页理论上抗震设计中采用的材料强度设计值应高于非抗震设计时的材料强度设计值。但实际上在抗震设计中仍采用非抗震设计时的材料强度设计值,而是通过引入承载力抗震调整系数来提高其承载力。对于轴压比小于的偏心受压柱,因柱的变形能力与梁接近,故其承载力抗震调整系数与梁相同。表2.28承载力抗震调整系数受弯梁偏压柱受剪构件轴压比<0.15轴压比>0.150.750.750.800.852.11.3框架梁内力组合本设计根据《荷载规范》GB50009-2001第3.2.4条,对于框架结构的基本组合和《抗震规范》第5.4.1条的结构构件地震作用效应和其它荷载效应的基本组合,考虑了六种内力组合,即:1.35SGK+1.4×0.7SQK1.2SGK+1.4SQK1.2SGK+1.4SQK+1.4×0.6SWK(公式21)1.2SGK+1.4SWK+1.4×0.7SQK1.2(SGK+0.5SQKˊ)+1.3SEK1.35SGK+1.4×0.7SQK+1.4×0.6SWK其中:—恒荷载标准值的效应;—活荷载标准值的效应;—风荷载标准值的效应;—水平地震作用标准值的效应;框架梁在水平力和竖向荷载共同作用下,剪力沿梁轴线呈线性变化,弯矩则呈抛物线形变化(指竖向分布荷载),因此,除取梁的梁的两端为控制截面以外,还应在跨间取最大正弯矩的截面为控制截面。为了简便,不再用求极值的方法确定最大正弯矩控制截面,而直接以梁的跨中截面作为控制截面。还应指出的是,在截面配筋计算时应采用构件端部截面的内力,而不是轴线处的内力,梁端柱边的剪力和弯矩应按下式计算:(公式22)式中:——为梁端柱边截面的剪力和弯矩;——分别为内力计算得到的梁端柱轴线截面的剪力和弯矩; 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页——分别为作用在梁上的竖向分布恒荷载和活荷载。——柱宽度恒荷载和活荷载的组合,梁端弯矩取调幅后的数值(并已转化为柱边弯矩),剪力取调幅前后的较大值,如下图所示。图2.20调幅前后剪力值变化图中,、—调幅前弯矩值;、—调幅后弯矩值;表2.29第一层梁端控制截面内力标准值截面恒载内力活载内力柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处MVMVMVMVA-53.1551.44-37.1845.62-24.2823.07-17.1920.26B-70.2456.18-52.6450.35-33.1734.4-22.1131.59截面风载内力(左)地震作用内力(左)柱轴线处柱边缘处柱轴线处柱边缘处MVMVMVMVA32.98.2230.02-8.22133.91-33.64122.14-33.64 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第49页B-26.298.22-23.428.22-108.2733.64-96.5033.64注:弯矩M的量纲为KN/m,剪力V的量纲为KN1)梁跨间最大正弯矩组合的设计值抗震设计及非抗震设计时,梁跨间最大正弯矩的确定方法相同。抗震设计时,梁跨间最大弯矩应是水平地震作用产生的跨间弯矩和相应的重力荷载代表值产生的跨间弯矩的组合。由于水平地震作用可能来自左、右两个方向,因而应考虑两种可能性,分别求出跨间弯矩,然后取较大者进行截面配筋计算。以底层框架梁AB为例说明各内力的组合方法。对支座负弯矩的组合情况进行计算,求跨中弯矩时,可近似根据梁端截面弯矩组合值及作用在梁上的荷载的设计值由平衡条件确定。由图可得:图2.21均布和梯形荷载作用下的计算简 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第51页表2.30梁内力组合位置梁端A梁端B内力MVMVSG-37.1845.62-52.6450.35SQ-17.1920.26-22.1131.59SQˊ-17.1920.26-22.1131.59SW左30.02-8.22-26.298.22右-30.228.2226.29-8.22SE左122.14-33.64-96.50-33.64右-122.1433.6496.50-33.641.2SGK+1.4SQK+1.4×0.6SWK左-43.4776.20-116.21111.55右-93.9090.01-72.0497.741.2SGK+1.4SWK+1.4×0.7SQK左-19.4363.09-121.64102.89右-103.4986.11-48.0379.871.2(SGK+0.5SQKˊ)+1.3SEK左103.8523.17-201.88123.11右-213.71110.6349.0235.641.35SGK+1.4×0.7SQK+1.4×0.6SW左-41.8274.54-114.82105.84右-92.2688.35-70.6592.031.35SGK+1.4×0.7SQK-67.0481.44-92.9398.931.2SGK+1.4SQK-68.6883.11-94.13104.65注:弯矩M的量纲为KN·m,剪力V的量纲为KN,支座截面上部受拉时为负,下部受拉时为正 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第51页表2.31柱内力组合位置A柱顶A柱底内力MNMNVSG14.331057.07-7.171116.473.91SQ9.27172.78-4.64172.782.53SQˊ9.27170.29-4.64170.292.53SW左-20.48-19.2541.59-19.2511.28右20.4819.25-41.5919.25-11.28SE左-77.58-90.85157.51-90.8542.74右77.5890.85-157.5190.85-42.741.2SGK+1.4SQK+1.4×0.6SWK左12.971494.2119.841565.4917.71右47.381526.55-50.041597.83-1.241.2SGK+1.4SWK+1.4×0.7SQK左-2.391410.8645.071482.1422.96右54.951464.76-71.381536.04-8.621.2(SGK+0.5SQKˊ)+1.3SEK左-78.101252.55193.381323.8361.77右123.611488.76-216.151560.04-49.351.35SGK+1.4×0.7SQK+1.4×0.6SW左11.231580.2020.711660.3917.23右45.631612.54-49.16169273-1.721.35SGK+1.4×0.7SQK28.431596.37-14.231676.5628.431.2SGK+1.4SQK30.171510.38-15.101581.668.23 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页1.1.2(SGK+0.5SQK)+1.3SEK组合梁上荷载设计值为由于梁端弯矩系支座边缘处的弯矩值,故计算时应取净跨。左震:MA=103.85KN·m,MB=-201.88KN·m则Mmax=MA,Mmax发生在左支座右震:说明所以,21.35SGK+1.4×0.7SQK+1.4×0.6SWK组合梁上荷载设计值为:由于梁端弯矩系支座边缘处的弯矩值,故计算时应取净跨。 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页左风:说明所以,右风:说明所以,3.组合梁上荷载设计值为: 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页由于梁端弯矩系支座边缘处的弯矩值,故计算时应取净跨。左风:说明所以,右风:说明所以, 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页41.35SGK+1.4×0.7SQK.组合梁上荷载设计值为:由于梁端弯矩系支座边缘处的弯矩值,故计算时应取净跨。说明所以,5.1.2SGK+1.4SQK梁上荷载设计值为:由于梁端弯矩系支座边缘处的弯矩值,故计算时应取净跨。 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页说明所以,6.1.2SGK+1.4×0.7SQK+1.4SWK梁上荷载设计值为:由于梁端弯矩系支座边缘处的弯矩值,故计算时应取净跨。左风:说明所以, 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页右风:说明所以,2)梁端剪力调整梁端剪力设计值的调整:抗震设计组合时,三级框架梁端剪力设计值应按下式调整:式中,为梁的净跨;为梁在重力荷载代表值作用下,按简支梁分析的梁端截面剪力设计值;为梁端剪力增大系数,三级框架为。左震:右震:左震:左震: 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页取2.11.4框架柱内力组合组合结果见表2.31。由于柱是偏心受力构件且一般采用对称配筋,故应从上述组合中求出下列最不利内力:(1)(2)(3)对于抗震设计的组合或非抗震设计中考虑风荷载的组合,应注意从两个方向的水平地震作用或风荷载效应中确定最不利内力。1)柱端弯矩调整三级框架的梁柱结点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:(公式23)式中:—节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和。—节点左右端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和。—柱端弯矩增大系数,三级框架取1.1。同时,为了避免框架柱脚过早屈服,三级框架结构的底层柱下端截面的弯矩设计值应乘以增大系数1.15。左震:节点左梁弯矩节点上下柱端弯矩所以底层柱上端弯矩:底层柱下端弯矩为:右震:节点左梁弯矩:节点上下柱端弯矩:所以底层柱上端弯矩为: 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页底层柱下端弯矩为:2)柱端剪力调整抗震设计时,三级框架柱的柱端部的剪力设计值应按下式调整:(公式24)式中:—柱端截面组合的剪力设计值;—柱的静高;—柱的上下端顺时针或反时针方向截面组合的弯矩设计值,应符合上述柱端弯矩设计值调整的要求;—柱端剪力增大系数,三级框架取1.1。左震:右震:2.12截面设计2.12.1框架梁截面设计1)AB跨梁正截面受弯承载力计算从内力组合表中分别选出AB跨跨间及支座截面的最不利内力进行配筋计算。支座截面:跨中控制截面:当梁下部受拉时,按形截面设计;当梁上部受拉时,按矩形截面设计。先计算跨中截面,因梁板现浇,故跨中按T形截面计算。形梁翼缘计算宽度的确定(根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002,表7.2.3):1.按计算跨度考虑2.梁净距考虑3.按翼缘高度考虑这种情况不起控制作用,故取。梁采用混凝土等级(,),,;纵向钢筋选用级钢筋()梁跨中截面采用双筋T形截面 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页故属于第一类T形截面实际配筋:取2C16+2C18的HRB400钢筋,,满足要求将跨中截面的2C16+2C18全部深入支座,作为支座负弯矩作用下的受压钢筋(),据此计算支座上部纵向受拉钢筋的数量。支座A上部:说明富裕,且达不到屈服,可近似取实际配筋:取2C18+2C20的HRB400钢筋,满足要求。支座B上部:实际配筋:取2C18+2C20的HRB400钢筋,满足要求。,满足梁的抗震构造要求。2)AB跨梁斜截面受剪承载力计算AB跨梁两端支座截面剪力最大值相差较小,所以两端支座截面均按,确定箍筋数量。 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页因所以截面尺寸满足要求。式中,为混凝土强度影响系数,当混凝土强度不超过时,取,混凝土强度等级为时,取,其间按线形内插法取用。验算是否需要计算配置箍筋:﹥,故只需构造配筋。,配A,满足要求。三级框架梁端箍筋的构造要求:加密区长度:和中的大值最大间距:、、中的小值最小直径:所以本设计中梁端加密区的长度取1050mm,梁端箍筋取肢,箍筋用级钢筋。由于梁腹板高,规范要求需配腰筋每侧不少于0.1%,且间距不宜大于200mm,本设计每侧配2C12()。2.12.2柱截面设计1)柱截面尺寸验算根据《建筑抗震规范》,对于三级抗震等级,剪跨比,其值宜大于;轴压比,其值小于。一层A柱:,,,柱端弯矩设计值:取上下端弯矩的最大值,柱端剪力设计值:,柱轴力N取柱顶、柱底的最大值:所以,底层A柱的剪跨比及轴压比均满足要求。2)柱正截面受弯承载力计算第一层A柱: 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页取和偏心方向截面尺寸的两者中的较大者,即,故取。柱的计算长度确定:由《混凝土结构设计规范》GB50010-2002,第7.3.11条,水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值以上时,框架柱的计算长度按如下俩式计算,并取其中较小值:式中,、为柱的上、下端节点交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁的线刚度之和的比值;为俩者较小值;为柱的高度。当水平荷载产生的弯矩设计值小于总弯矩设计值的75%,对现浇楼盖,框架柱的计算长度的取值分别为:底层柱:其余各层:1.按及相应的N一组计算该组内力中,水平力产生的弯矩设计值与总弯矩设计值之比为,取因为﹥5,故应考虑偏心距增大系数﹥1取,取判别大小偏压,属大偏压 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页因为对称配筋,故有所以确为大偏压情况。故应按构造配筋。2.按及相应的M一组计算:,考虑偏心矩增大系数:,取该组内力无水平荷载参与组合,所以柱的计算长度,取,属大偏压因为对称配筋,故有所以确为大偏压情况。故应按构造配筋。3.及相应的M一组计算:, 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页考虑偏心矩增大系数:,取该组内力中水平荷载产生的弯矩设计值与总弯矩设计值之比,取,取,属大偏压因为对称配筋,故有所以确为大偏压情况。故应按构造配筋。三级框架柱截面纵向钢筋的最小总配筋率为0.7%,同时柱截面每侧配筋率不应小于0.2%故选5C20的HRB400钢筋()每侧配腰筋3C20()总配筋率:,满足要求。3)柱斜截面受剪承载力计算 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页根据《混凝土结构设计规范》 第7.5.12条,矩形、T形和I形截面的钢筋混凝土偏心受压构件,其斜截面受剪承载力应符合下列规定:式中:—框架柱的剪跨比,可取,此处,为柱净高;当<1.0时,取=1.0;当>3.0时,取=3.0;—与剪力设计值V相应的轴向压力设计值,当时,取,此处,A为构件的截面面积。从组合表中选取剪力最大的组合:因为,所以>满足要求。由,取=3.0>,取又因为根据《混凝土结构设计规范》第7.5.13条,矩形、T形和I形截面的钢筋混凝土偏心受压构件,当符合下列公式的要求时:可不进行斜截面受剪承载力计算,而仅需按构造要求配置箍筋故该层柱应按构造配置箍筋。柱箍筋加密范围:柱端,取截面高度、柱净高的和三者的最大值;底层柱,柱根不小于柱净高的;当有刚性地面时,除柱端外尚应去刚性地面上下各。三级框架柱:箍筋最大间距采用,(柱根)中较小值;箍筋最小直径:。柱端加密区的箍筋选用肢A一层柱的轴压比n=0.22,根据《混凝土规范》表11.4.7查得柱箍筋加密区的箍筋的最小配筋特征值,因为混凝土强度为,则其取,则最小体积配筋率为,则实际配箍率为, 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页根据构造要求,取加密区箍筋为4肢A,加密区长度上下端分别为1500mm,2450mm。加密区的箍筋肢距,三级不宜大于和倍箍筋直径的较大值,至少每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋约束。非加密区应满足箍筋体积配箍率不宜小于加密区的一半,且箍筋间距在三级时不应大于,为纵筋直径。故取,故箍筋取4肢A。2.13楼板设计2.13.1基本资料1、房间编号:342、边界条件(左端/下端/右端/上端):固定/固定/固定/固定/3、荷载: 永久荷载标准值:g=3.37kN/m2 可变荷载标准值:q=2.50kN/m2 计算跨度Lx=3600mm;计算跨度Ly=7200mm 板厚H=100mm;砼强度等级:C30;钢筋强度等级:HRB4004、计算方法:弹性算法。5、泊松比:μ=1/5.6、考虑活荷载不利组合。2.13.2计算结果Mx=(0.04000+0.00380/5)×(1.20×3.4+1.40×1.3)×3.62=3.06kN·m 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩: Mxa=(0.09650+0.01740/5)×(1.4×1.3)×3.6^2=2.27kN·mMx=3.06+2.27=5.33kN·mAsx=200.00mm2,实配φ8@200(As=251.mm2)ρmin=0.200%,ρ=0.251%My=(0.00380+0.04000/5)×(1.20×3.4+1.40×1.3)×3.62=0.89kN·m 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩: Mya=(0.01740+0.09650/5)×(1.4×1.3)×3.62=0.83kN·mMy=0.89+0.83=1.72kN·mAsy=200.00mm2,实配φ8@200(As=251.mm2)ρmin=0.200%,ρ=0.251%Mx"=0.08290×(1.20×3.4+1.40×2.5)×3.62=8.11kN·mAsx"=295.10mm2,实配φ8@150(As=335.mm2,可能与邻跨有关系)ρmin=0.200%,ρ=0.335% 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页My"=0.05700×(1.20×3.4+1.40×2.5)×3.62=5.57kN·mAsy"=230.70mm2,实配φ8@200(As=251.mm2,可能与邻跨有关系)ρmin=0.200%,ρ=0.251%2.13.3跨中挠度验算Mk--------按荷载效应的标准组合计算的弯矩值Mq--------按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值(1)、挠度和裂缝验算参数: Mk=(0.04000+0.00380/5)×(1.0×3.4+1.0×2.5)×3.62=3.10kN·m Mq=(0.04000+0.00380/5)×(1.0×3.4+0.5×2.5)×3.62=2.44kN·mEs=200000.N/mm2Ec=29791.N/mm2Ftk=2.01N/mm2Fy=360.N/mm2(2)、在荷载效应的标准组合作用下,受弯构件的短期刚度Bs:①、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算: ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)σsk=Mk/(0.87×h0×As)(混凝土规范式8.1.3-3)σsk=3.10/(0.87×81×251)=175.08N/mm矩形截面,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×100.=50000.mm2ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)ρte=251./50000.=0.00503ψ=1.1-0.65×2.01/(0.00503×175.08)=-0.382 当ψ<0.2时,取ψ=0.2②、钢筋弹性模量与混凝土模量的比值αe:Αe=Es/Ec=200000.0/29791.5=6.713③、受压翼缘面积与腹板有效面积的比值γf:矩形截面,γff=0④、纵向受拉钢筋配筋率ρ=As/b/h0=251./1000/81.=0.00310⑤、钢筋混凝土受弯构件的Bs按公式(混凝土规范式8.2.3-1)计算:Bs=Es×As×h02/[1.15ψ+0.2+6×αe×ρ/(1+3.5γf")]Bs=200000.×251.×81.2/[1.15×0.200+0.2+6×6.713×0.00310/(1+3.5*0.00)]=594.24kN·M(3)、考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数θ:按混凝土规范第8.2.5条,当ρ"=0时,θ=2.0(4)、受弯构件的长期刚度B,可按下列公式计算:B=Mk/[Mq×(θ-1)+Mk]×Bs(混凝土规范式8.2.2)B=3.10/[2.44×(2-1)+3.10]×594.24=332.525kN·m(5)、挠度f=κ×Qk*×L4/Bf=0.00253×5.9×3.64/332.525=7.501mmf/L=7.501/3600.=1/480.,满足规范要求! 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页2.13.4裂缝宽度验算①X方向板带跨中裂缝: 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算: ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)σsk=Mk/(0.87×h0×As)(混凝土规范式8.1.3-3)σsk=3.10×106/(0.87×81×251)=175.08N/mm矩形截面,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×100=50000mm2ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)ρte=251/50000=0.005 当ρte<0.01时,取ρte=0.01ψ=1.1-0.65×2.01/(0.01×175.08)=0.355 ωmax=αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)(混凝土规范式8.1.2-1) ωmax=2.1×0.355×175.1/200000×(1.9×20+0.08×8.00/0.010)=0.067,满足规范要求!②Y方向板带跨中裂缝: 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算: ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)σsk=Mk/(0.87×h0×As)(混凝土规范式8.1.3-3)σsk=0.90×10=6/(0.87×73×251)=56.24N/mm矩形截面,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×100=50000.mm2ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)ρte=251/50000=0.005 当ρte<0.01时,取ρte=0.01ψ=1.1-0.65×2.01/(0.01×56.24)=-1.219 当ψ<0.2时,取ψ=0.2 wmax=αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)(混凝土规范式8.1.2-1) ωmax=2.1×0.200×56.2/200000×(1.9×20+0.08×8.00/0.01000)=0.012,满足规范要求!③左端支座跨中裂缝: 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算: ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)σsk=Mk/(0.87×h0×As)(混凝土规范式8.1.3-3)σsk=6.31×106/(0.87×81×335)=267.06N/mm矩形截面,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×100=50000.mm2ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)ρte=335/50000=0.007 当ρte<0.01时,取ρte=0.01ψ=1.1-0.65×2.01/(0.01×267.06)=0.612 ωmax=αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)(混凝土规范式8.1.2-1) ωmax=2.1×0.612×267.1/200000×(1.9×20.+0.08×8.00/0.010)=0.175,满足规范要求! 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页④下端支座跨中裂缝: 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算: ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)σsk=Mk/(0.87×h0×As)(混凝土规范式8.1.3-3)σsk=4.34×106/(0.87×81×251)=244.84N/mm矩形截面,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×100=50000mm2ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)ρte=251/50000=0.005 当ρte<0.01时,取ρte=0.01ψ=1.1-0.65×2.01/(0.01×244.84)=0.567 ωmaxαcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)(混凝土规范式8.1.2-1) ωmax=2.1×0.567×244.8/200000×(1.9×20+0.08×8.00/0.01000)=0.149,满足规范要求!⑤右端支座跨中裂缝: 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算: ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)σsk=Mk/(0.87×h0×As)(混凝土规范式8.1.3-3)σsk=6.31×106/(0.87×81×335)=267.06N/mm矩形截面,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×100=50000mm2ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)ρte=335/50000=0.007 当ρte<0.01时,取ρte0.01ψ=1.1-0.65×2.01/(0.01×267.06)=0.612 ωmax=αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)(混凝土规范式8.1.2-1) ωmax=2.1×0.612×267.1/200000×(1.9×20+0.08×8.00/0.01000)=0.175,满足规范要求!⑥上端支座跨中裂缝: 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ,按下列公式计算: ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)(混凝土规范式8.1.2-2)σsk=Mk/(0.87×h0×As)(混凝土规范式8.1.3-3)σsk=4.34×106/(0.87×81×251)=244.84N/mm矩形截面,Ate=0.5×b×h=0.5×1000×100=50000.mm2ρte=As/Ate(混凝土规范式8.1.2-4)ρte=251/50000=0.005 当ρte<0.01时,取ρte=0.01ψ=1.1-0.65×2.01/(0.01×244.84)=0.567 ωmax=αcr×ψ×σsk/Es×(1.9c+0.08×Deq/ρte)(混凝土规范式8.1.2-1) ωmax=2.1×0.567×244.8/200000×(1.9×20+0.08×8.00/0.01000)=0.149,满足规范要求!2.14楼梯设计 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页2.14.1设计资料楼梯活荷载标准值=,踏步面采用厚水磨石面层(自重为),底面为厚混合砂浆(自重为)抹灰,采用混凝土,金属栏杆重,采用级钢筋。2.14.2梯段板设计估算斜板厚取。板倾斜角为,取1米宽板带进行计算。图2.22楼梯结构平面图1)荷载计算水磨石面层三角形踏步混凝土斜板板底抹灰楼梯栏杆重恒荷载标准值恒荷载设计值活载标准值活载设计值合计2)内力计算水平投影计算跨度为: 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页弯矩设计值:3)配筋计算板保护层厚度20mm,则取as=25mm选配A12@120,,分布筋A8@2002.14.3平台板设计取平台板厚100mm,取1m宽板带计算1)荷载计算恒荷载标准值地砖面层平台板自重板底抹灰恒荷载标准值恒荷载设计值活荷载设计值合计2)内力计算计算跨度Ln=1.8-0.35=1.45m弯矩设计值3)配筋计算板保护层厚度,有效高度选配A8@200(取5根/m),,2.14.4平台梁设计 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页计算跨度为Ln=3.6m,L0=1.05Ln=1.05×3.6=3.78bc+2h0=2.1m,所以 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页故冲切验算满足要求。6)配筋验算沿基础纵边方向,对柱边截面处的弯矩为:实配C沿基础横边方向与纵边相同配置,C2.16电算内力与手算内力比较本设计中利用PKPM系列软件对本框架结构进行辅助结构设计,一方面核对手算部分的内容,另一方面锻炼计算机辅助设计的能力和方法,并通过手算和机算间的对比加强对结构设计的理解和分析。2.16.1恒荷载作用下内力输出 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页PKPM得到的恒荷载图如图2.24所示,恒荷载的弯矩、剪力、轴力图如图2.25,图2.26,图2.27所示:图2.24恒载图 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页图2.25恒载作用下框架弯矩图图2.26恒载作用下剪力图 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页图2.27恒载作用下轴力图2.16.2活荷载作用下内力输出PKPM得到的活荷载图如图2.29所示,活荷载的弯矩包络图、剪力、轴力图如图图2.29,图2.30,图2.31示:图2.28活载图 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页图2.29活载弯矩包络图图2.30活载作用下剪力包络图 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页图2.31活载作用下轴力包络图2.16.3风荷载作用下弯矩输出图2.32左风荷载弯矩图右风荷载计算简图及右风荷载弯矩图与左风荷载简图及左风荷载弯矩图呈反对称,略去不予列出。 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页2.16.5水平地震作用下弯矩输出PKPM得到的地震弯矩图如下图所示图2.33左震弯矩图右震弯矩图与左震弯矩图呈反对称,在此略去不予列出。2.16.6手算荷载、内力与机算荷载、内力比较分析1)恒荷载及其内力分析比较比较手算恒载图图2.5及PKPM输出的恒载图图2.24可以看出,框架梁上的荷载的两者相差梁的自重。因为PKPM所计算出的荷载只是作用于框架梁上的荷载,即墙体重量及从板传来的荷载,而梁的自重则不以荷载形式在计算简图上表示出来。在进行PKPM辅助设计时,设定自动计算梁柱自重。内力计算虽恒载计算简图相差梁自重但最终手算和PKPM计算得到的内力结果比较接近;2)活荷载及内力分析比较手算活载图图2.6与PKPM输出的活载图图2.28结果比较一致。手算计算活荷载内力时为简化计算,忽略活载的最不利布置而采用满跨布置进行计算,故能手算得出这种情况下活载作用下的弯矩、轴力、剪力及其内力图,而PKPM计算活载内力图时考虑了活荷载的不同布置形式,因此得出的结果是活载内力包络图。另外,PKPM进行竖向荷载作用下内力计算时对梁的轴力也进行了计算,而手算时则忽略了在竖向荷载下梁的轴力计算。从PKPM计算结果看,竖向荷载下梁轴力很小,基本可以忽略不计。 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页3)水平荷载及其内力分析比较通过比较可以发现手算水平地震力及其内力均较PKPM计算得到的地震力和内力大,差异明显。在计算水平地震力及其内力时,手算采用底部剪力法计算自振周期和地震力,采用D值法计算内力,而PKPM则采用振型分解法,两者所得的自振周期相差较大,地震力及其内力相差也很大。另外,手算水平风荷载及其内力与PKPM计算水平风荷载及其内力相差也较大。主要还是由于计算方法的差异所致。 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页参考文献[1]中华人民共和国国家标准.建筑制图标准(GB/T50104-2001).北京:中国建筑工业出版社,2002[2]中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范(GB50009-2001).北京:中国建筑工业出版社,2001[3]中华人民共和国国家标准.建筑设计防火规范(GB50016-2006).北京:中国建筑工业出版社,2002[4]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2002).北京:中国建筑工业出版社2002[5]中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2001).北京:中国建筑工业出版社,2001[6]中华人民共和国国家标准.混凝土结构设计规范(GB50010-2002).北京:中国建筑工业出版社,2002[7]中华人民共和国国家标准.建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001).北京:中国建筑工业出版社,2001[8]郑照北,吕恒林,李天珍.结构力学教程(上册).徐州:中国矿业大学出版社,2000[9]王作兴,张德琦.混凝土结构与砌体结构[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999[10]杨志勇,董晓峰.工民建筑专业毕业设计手册[M].武汉:武汉工业大学出版社,1997[11]周景星,李广信.基础工程[M].北京:清华大学出版社,2007[12]陆可人,欧晓星.房屋建筑学与城市规划导论[M].南京:东南大学出版社,2007[13]鲁彩凤,贾福平,常虹.土木工程制图与计算机绘图[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007[14]李廉锟.结构力学[M].北京:高等教育出版社,2004[15]中国有色工程设计研究总院.混凝土结构构造手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2003[16]曹双寅.工程结构设计原理[M].南京:东南大学出版社,2002[17]夏军武,贾福平,龙邦云,常鸿飞等.结构设计原理[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007[18]黄东升,吴强.建筑结构设计[M].北京:科学出版社,2005[19]梁兴文,史庆轩.土木工程专业毕业设计指导[M].北京:科学出版社,2002[20]陈志源,李启令.土木工程材料[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006[21]刘立新.砌体结构[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.5[22]王社良.抗震结构设计[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003.8[23]赵阳,方有珍.荷载与结构设计方法[M].重庆:重庆大学出版社,2001.9[24]周果行.房屋结构毕业设计指导[M].北京:中国建筑工业出版社,2004 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页翻译部分1.外文资料原文 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第89页 中国矿业大学2011届本科生毕业设计第99页致谢大学四年时间匆匆而过,本学期的毕业设计在老师与同学的帮助下终于完成了,我的大学生活也即将结束。回想起来,四年里有快乐也有痛苦,但是我觉得自己过得很充实,大学生活是我人生中宝贵的财富。首先,感谢我的指导老师龙帮云教授,老师以严格的要求督促我们进行设计,在大的问题上认真讲解,小的问题也从不放过。老师教导我们要讲究原则,设计要按规范执行每一个步骤,不能模棱两可,对我今后的工作起了引导作用,人生中态度决定一切。其次,感谢我的同组同学和其他同学的帮助,在设计过程中我遇到不会的问题时,同学们总是全力为我讲解。我们共同讨论,共同进步。还要感谢我的大学,中国矿业大学对我的培养,大学四年生活锻炼了我,充实了我,使我有实力和勇气去面对将来的挑战。美丽的校园中留下了我的足迹,我不会忘记在这里生活的点点滴滴。张清2011年6月'