框架结构毕业设计(共84页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要根据住宅楼设计规范和其它相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，设计该框架结构住宅楼。 按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。主要内容包括：设计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以及其它部分的设计说明；结构平面布置及计算简图确定、荷载计算、内力计算、内力组合、主梁截面设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计，基础设计等。其中附有风荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；横向地震荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图；恒荷载和活荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图以及梁柱的内力组合表。关键词：框架、重力荷载代表值

2、；现浇钢筋混凝土结构；内力组合；弯矩调幅。AbstractAccording to building design specifications and other relevant standards and design requirements and provide geological data, the design of the framework of the Residential building. After the first building in accordance with the structure and layout of the overall afte

3、r the first local node design steps design. Main contents include : design, architectural design of the total shows that the construction of the plane, Facade, profile design specifications, , and other parts of the design; structural layout and schematic calculation of identification, load, stress,

4、 the combination of internal forces, Main beam reinforcement design and calculation, frame-section design and reinforcement, meeting beam reinforcement design, floor and roof design, stair design, infrastructure design. Enclosing wind load under the framework moment, shear and axial bid; vertical an

5、d horizontal seismic loads under the framework of the moment, shear and axial bid; Constant load and live load under the framework moment, shear and axial trying to internal forces and the combination of beam-column table. Key Words：frame, Gravity load charecter value , cast-in-place reinforced conc

6、rete structure , internal force make up , curved square amplitude modulation.专心-专注-专业目录1、绪论12、建筑设计理念及设计依据2 2.1设计资料2 2.2工程概况2 2.3设计依据33、 结构布置方案与结构选型3 3.1设计资料3 3.2结构构件参数估计4 3.3框架计算简图的确定54、荷载计算6 4.1恒荷载计算6 4.2屋、楼面活荷载计算9 4.3水平地震作用计算115、内力计算15 5.1恒荷载作用下的内力计算15 5.2活荷载作用下的内力计算27 5.3地震作用下的内力计算376、内力组合42 6.1梁

7、、柱内力组合42 6.2抗震计算427、截面设计45 7.1梁截面设计45 7.2柱截面设计51 7.3屋盖、楼盖设计568、楼梯的设计60 8.1底层楼梯的设计60 8.2其它层楼梯设计639、基础设计与地基处理65 9.1工程概况65 9.2材料参数选用66 9.3基础梁的截面设计66 9.4基础的计算简图66 9.5基础的设计计算67 9.6地基处理75结论77参考文献 78致谢 80附录1 梁内力组合表附录2 柱内力组合表1、绪论毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。 本组毕业设计题

8、目为晋中市平遥县美中美公司框架楼上部结构与地基基础设计。在毕设前期，我温习了结构力学、钢筋混凝土设计、建筑结构抗震设计等书籍，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。在毕设中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在毕设后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了A

9、utoCAD、天正等绘图软件，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。2、建筑设计理念及设计依据2.1 设计理念住宅楼是为人们提供良好生活条件的建筑。纵观住宅建筑的发展历史，无不体现着人类文化生活的历史进程和时代特征。住宅楼建筑设计同设计其他类型建筑一样有许多共同点，也有许多不同的特点和要求。随着时代的发展，住宅楼的内容和形式都在不断发生变化。因此，我对住宅楼的设计过程和设计方法进行了详细研究，经过一番思考，我认为本设计应该具有以下特点：（1）

10、弹性。从设计、结构到服务功能都应做到开放性，以适应时空的变化。 （2） 紧凑性。卧室以及其它辅助用房的空间布置要做到紧凑合理。（3） 易接近性。从楼外到楼内，从入口到各个部门，要规划得合理，要设计一个良好的导引系统。（4） 可扩展性。在未来扩展时可灵活延伸，将损失减小到低程度。（5）舒适性。在环境、通风、温湿度、光线等方面要柔和、协调，尽量借用外部的自然环境。（6）环境的稳定性。（7）安全性。建筑安全防护措施做到不仅满足规范要求而且更加人性化。（8）济性。把建设和维护一座住宅楼所需要的经费和人员控制在最低限度。在整个设计过程中，我本着“安全，适用，经济，美观”的原则，在满足设计任务书提出的功能

11、要求前提下，完成了建筑设计这一环节，合理的选择框架，并为以后的结构设计打下了良好的基础。2.2 工程概况（1）本工程位于晋中市平遥县，用途为住宅。 （2）本工程为3层框架结构。主体结构：地下1层，地上3层，地下室2.2m，首层层高3.2m，2至4层各层层高2.8 m ，柱距平面布置详见附图。 （3）本工程耐火等级为二级，屋面防水等级为级，建筑耐久年限为二级。 （4）结构形式为框架结构，填充墙为加气混凝土砌块，所有卫生间墙体为粘土空心砖。 （5）设计使用年限：50年；安全等级：二级； （6）抗震设防类别为丙类； （7）地基基础设计等级为丙级； （8）本工程地质场地类别为类，场地卓越周期0.40s

12、；。（9）该场地具有级非自重湿陷性。根据地质资料，该地区地下水埋深在15米以下； （10）最大冻土深度为0.8米； （11）基本风压为0.40kN/m2，基本雪压为0.25kN/m2； （12）混凝土结构的环境类别：基础为三类；上部外露构件如女儿墙、挑梁等为二类；室内结构为一类； （13）地震影响：抗震设防烈度及设计基本地震加速度按题目；场地类别为III类；设计地震分组为第一组。2.3设计依据（1）通过定案的建筑设计方案及有关使用功能等要求。 （2）国家现行有关建筑结构设计、基础及地基处理等规范。 （3）本工程岩土工程条件。3、 结构布置方案与结构选型3.1设计资料（1）安全等级系数确定，依据

13、混凝土结构设计规范（GB500102002）第3.2.3条：对于安全等级为二级或者使用年限为50年的结构构件，其中要性系数r0不应小于1.0，此处取1.0。 （2）抗震设防烈度：抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组。 （3）基本风压：基本风压为0.40kN/m2，地面粗糙度为C类。 （4）基本雪压：基本雪压为0.25KN/m2。 （5）活荷载取值（KN/m2）， 表3-1活荷载位置活荷载取值房间2.0走廊2.0上人屋面2.0 （6）底层柱高：底层柱高应计算至基础顶面，设室内外高差0.6m，基础顶面至室外标高0.5m，即底层柱高H1=3.2+0.6+0.5=4

14、.3m。 （7）屋的建筑高度：H=3.2+2.82+0.6+1.1=10.5m。 （8）抗震等级：根据建筑抗震设计规范6.1.2条，因为结构抗震烈度为8度，房屋高度小于30m，所以框架抗震等级为二级。 （9）材料参数选用 结构各构件选用的材料及其强度设计值如表， 选用材料及其强度 表3-2项目强度值(N/mm2）C30混凝土（板、柱、梁）轴心抗压强度设计值fc14.3轴心抗拉强度设计值ft1.43HRB335钢筋（梁受力筋）强度设计值fy，fy300HPB235钢筋（板受力筋，梁、柱箍筋）强度设计值fy，fy210HPB400钢筋（柱受力筋）强度设计值fy，fy3603.2结构构件参数估算3.

15、2.1框架梁截面按照跨度进行估算：横梁：边跨梁（AB、CD跨），高h=1/12L=500mm，取h=500mm； 宽b=（1/31/2）L=200mm300mm，取b=250mm； 中跨梁（BC跨），取高h=400mm，宽b=250mm；纵梁：取h=（1/121/8）L=300450mm,取h=400mm,b=250mm；次梁：取bbhb=250mm550mm；3.2.2框架柱截面尺寸可根据式Ac=N/Nfc估算： 由建筑抗震设计规范可知该框架结构的抗震等级为二级，轴压比限值N=0.8；各层重力荷载代表值可根据实际荷载计算，这里近似取14KN/m2.由结构平面布置图可知边柱及中柱的负载面积分别

16、为7.2m3.0m和7.2m4.8m。由此可得第一层柱截面面积为： 边柱：Ac=N/Nfc=(1.37.)/(0.814.3)=.9 mm2 中柱：Ac=N/Nfc=(1.25140007.24.83)/(0.814.3)=.4 mm2 ， 如取边柱截面为正方形，则边柱和中柱的截面高度分别为322mm和398mm。根据上述计算结果，本设计柱截面尺寸取值为400mm400mm。3.2.3楼板厚度按照板跨度进行估算： 板厚h=1/453600=80mm，取h=100mm。3.3框架计算简图的确定3.3.1计算简图取A4D4轴线横向框架： 图3-1.框架计算简图3.3.2框架梁刚度计算：（在求梁截面

17、惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I0)(1)边跨框架梁线刚度： ib=2EcI。/l =2EC0.250.503/(126.0) =8.6810-4EC(m3） (2)中间跨框架梁线刚度： ib=2EcI。/l =2EC0.250.403/(122.4) =11.1110-4EC（m3）3.3.3二、三层框架柱线刚度： ic=EcI。/l =EC0.40.43/(122.8) =7.6210-4EC（m3）3.3.4首层框架柱线刚度： ic=EcI。/l =EC0.40.43/(124.3) =4.9610-4EC（m3）4荷载计算4.1恒载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值：10mm厚地

18、砖 200.01=0.2 KN/m220mm厚1:3水泥砂浆结合层 200.02=0.4 KN/m250mm厚聚苯乙烯泡沫塑料 0.50.05=0.025 KN/m22mm厚改性沥青 0.3 KN/m220mm厚1:2.5水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 250.1=2.5 KN/m215mm厚水泥石灰浆打底，5mm厚纸筋灰批面 0.34 KN/m2屋面恒荷载 4.165 KN/m2边跨（AB、CD跨)框架梁自重 0.250.50253.13 KN/m梁侧粉刷 2（0.50-0.1）0.02170.27KN/m中跨（BC跨）框架梁自重 0.250.40

19、252.50 KN/m梁侧粉刷 2（0.50-0.1）0.02170.27KN/m作用在顶层框架梁上的线荷载为：G3AB1=g3CD1=3.13+0.273.40 KN/m g3BC1=2.70KN/mg5AB2=g5CD2=4.1653.6=14.99 KN/m g5BC2=4.1652.4=10.00KN/m （2）楼面框架梁线荷载标准值：10mm厚地砖 200.01=0.2 KN/m225mm厚1:3水泥砂浆结合层 250.02=0.5 KN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 250.1=2.5 KN/m15mm厚水泥石灰浆打底，5mm厚纸筋灰批面 0.34 KN/m2楼面恒载 3.54

20、KN/m2边跨框架梁自重及梁侧粉刷 3.4 KN/m2边跨填充墙自重： 0.20（2.8-0.50）5.52.53 KN/m墙面粉刷： （2.8-0.5）0.022171.56 KN/m中间跨框架梁及梁侧粉刷 2.7 KN/m2因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：gAB1=gCD1=3.4+2.53+1.567.49KN/m gBC1=2.7 KN/mgAB2=gCD2=3.543.6=12.74 KN/m gBC2=3.542.4=8.50 KN/m （3）屋面框架节点集中荷载标准值：边柱纵梁自重： 0.250.407.22518.00 KN粉刷： 20.02（0.40-0.10）7.21

21、71.46 KN1.1m高女儿墙自重： 1.17.20.305.513.06 KN粉刷： 20.021.17.2175.38 KN纵梁传来屋面自重（A、D点相同）：R1+FL-1板传来荷载为三角形荷载所产生的集中力为 R1=20.53.63.6/24.165=26.98 KN次梁传给纵向框架梁的集中荷载FL-1的计算：梁重（250400） 250.25（0.4-0.1）=1.875 KN/m板传来的梯形荷载所产生的集中力为R2=（3.6-1.8+3.6）/21.84.1652=40.48 KNFL-1=1.8756/2+40.48=46.11 KN顶层边节点集中荷载： G3A=G3D=110.

22、99 KN中柱纵梁自重： 0.250.407.22518.00 KN粉刷： 20.02（0.40-0.10）7.2171.46 KN纵梁传来屋面自重（B、C点相同）： R1+R2板传来荷载为三角形荷载所产生的集中力为 R1=20.53.63.6/24.165=26.98 KN板传来荷载为梯形荷载所产生的集中力为 R2=2(3.6-2.4/2+3.6)1.24.165=29.99KN顶层中间节点集中荷载： G3B=G3C=76.43 KN （4）楼面框架节点集中荷载标准值：边柱纵梁自重： 0.250.407.22518.00 KN粉刷： 20.02（0.40-0.10）7.2171.46 KN钢

23、窗自重(200160)： 2.021.60.452.88 KN窗下墙体自重： 0.30.807.25.59.50 KN粉刷： 20.020.807.2173.92 KN窗边墙体自重： 1.6（7.20.4-22）0.35.57.39 KN粉刷： 20.021.6（7.20.4-22）173.05 KN框架柱自重： 0.400.402.82511.2 KN粉刷： 40.020.42.8171.52 KN纵梁传来楼面自重(与屋面算法相同）： 1.8756/2+21/23.636./23.54+（3.6-1.8+3.6）/21.83.54262.97 KN 中间层边节点集中荷载： GA=GD=126

24、.84 KN中柱纵梁自重： 18.00 KN粉刷： 1.46 KN内纵墙自重： （7.2-0.4）（2.800.40）0.25.517.95 KN粉刷： 6.82.420.021711.10 KN扣除门洞重加上门重：2.11.0（5.50.2+1720.020.2）-3.318 KN框架柱自重： 11.2 KN粉刷： 1.52 KN纵梁传来楼面自重（与屋面算法相同）： 21/23.63.6/23.54+21/2（3.6-2.4/2+3.6）1.23.5448.43 KN 中间层中节点集中荷载： GB=GC=106.34 KN （5）恒载作用下的结构计算简图如图所示其中：G3A= G3D=110

25、.99 KNG3B= G3C=76.43 KNGA= GD=126.84 KNGB= GC=106.34 KNg3AB1= g3CD1=3.40 KN/m，g3bc1=2.70KN/mg3AB2= g3CD2=14.99 KN/mg3BC2=10.00 KN/mgAB1 = gCD1 =7.49 KN/mgBC1=2.7 KN/mgAB2 = gCD2 =12.74 KN/mgBC2=8.5 KN/m4.2屋、楼面活荷载计算 屋、楼面活荷载作用下的结构计算简图如图4所示。图中各荷载值计算如下P3AB= P3CD=3.62.0=7.20 KN/mP3BC=2.42.0=4.80KN/mP3A=P

26、3D=21/23.63.6/22+(3.6-1.8+3.6)/21.822=32.40 KNP3B= P3C=21/23.63.6/22+21/2(3.6-2.4/2+3.6)1.22=27.36 KNPABPCD =2.03.6=7.2 KN/mPBC22.4=4.8 KN/mPA= PD=32.40 KNPB= PC= 27.36 KN 图4-1.恒荷载作用下结构计算简图图4-2.活荷载作用下结构计算简图 4.3水平地震作用计算4.3.1计算框架梁柱的线刚度：框架梁线刚度：边跨：ib1=2.60104KNM 中跨：ib2=3.33104KNM框架柱线刚度：首层：ic1=1.49104KNM

27、 其他层：ic2=2.29104KNM 4.3.2本设计仅考虑水平地震作用即可，并采用基底剪力法计算水平地震作用力 为求基底剪力，先要计算结构各层的总重力荷载代表值（建筑的重力荷载代表制应取结构构配件标准值与各可变荷载组合值之和，各永久荷载的组合值系数取1.0，各可变荷载的组合值系数取0.5）：顶层： G3=g3AB112+g3BC12.4+2(2.4+6)g3AB20.5+g3BC22.40.5+ G3A+ G3B+ G3C+ G3D+4 G柱/24+(2.4+6)(P3AB+P3CD)0.5+P3BC2.40.5+P3A+P3B+P3C+P3D0.54=(3.412+2.72.4+28.4

28、14.990.5+102.40.5+110.992+76.432+4(11.2+1.52)0.5+(8.414.40.5+4.81.2+32.42+27.362)0.54=2713.42 KNG2=gAB112+gBC12.4+2(2.4+6)gAB20.5+gBC22.40.5+ GA+ GB+ GC+ GD+4G柱4+(2.4+6)(PAB+PCD)0.5+PBC2.40.5+P3A+P3B+P3C+P3D0.54=7.4912+2.72.4+8.412.77+8.51.2+126.842+106.342+4(11.2+1.52)+(8.414.40.5+4.81.2+32.42+27.3

29、62)0.54=3294.78 KNG1= G2+4(2.15-1.4) G柱/2.84=3294.78+160.268(11.2+1.52)=3349.32 KN质量重力荷载代表值见图 图4-4.重力荷载代表值4.3.3用“D值法”计算柱的侧向刚度，框架各构件线刚度如图图4-5.框架结构侧向刚度 其中：i31=i21=i11=2.6104 KNM i32=i22=i12=3.33104 KNM i1=1.49104 KNM i2=i3=2.29104 KNM 除底层外，其余柱的D值： 边柱 由K=（i31+ i21）/（2 i3）=1.14 =K/（2+K）=0.363 则 D5边=12ic

30、/hj2=0.363122.29104 /2.82=12618 KN/m 中柱 由K=（i31+ i32+ i21+ i22）/（2 i3）=2.59 =K/（2+K）=0.56 则D3中=12 ic/ hj2=19629 KN/m 底层柱的D值： 边柱 由K= i11/ i1=1.745 =（0.5+K）/（2+K）=0.600 故D1边=12 ic/ hj2=5802 KN/m 中柱 由K=（i11+ i12）/ i1=3.98 得（0.5+K）/（2+K）=0.750 故D1中=12 ic/ hj2=7252 KN/m 从而得各层的侧向刚度如下： K1=2（D1边+D1中）=2（5802

31、7252） KN/m K2= K3=2（D边+ D中）=2（1261819629） KN/m4.3.4用顶点位移法求结构基本周期T1：将各层的重力荷载代表值当作水平力，产生的楼层剪力为：V3=G3=2713.42 KNV2= G3+G2=2713.42+3294.78=6008.20KNV1= V2+G1=9357.52 KN求顶点位移，则： U1= V1/ K1=0.0597mU2= U1+ V2/ K2=0.0597+0.0155=0.0752mU3= U2+ V3/ K3=0.0752+0.0070=0.0822m= UT故T1=1.8=0.5161 S由于要考虑填充墙对基本周期的折减，

32、故取折减系数为0.6，则T1=0.60.51610.3100s由于T11.4 Tg=1.40.35=0.49s，故不考虑顶层附加作用。查抗震设计规范得：max0.16由于T10.3100sTg0.35s，故1max0.16FEK=1Geq=0.851GE=0.850.16(2713.42+3294.78+3349.32) =1272.57 KNF1=FEK=1272.57=270.04 KN(注意：Hj为该点到地面的总高度，不是层高）同理：F2= 1272.57=461.37 KNF3= 541.16 KN故地震的水平作用力如图8.所示： 图4-6.地震力的水平作用4.3.5 地震作用下的水平

33、位移的弹性验算：U=+ =1272.57/+(1252.57-270.04)/+541.16/=8.12410-3+2.59110-3+1.39810-3=12.1110-3m层间位移验算：底层：满足要求； 二层：满足要求；顶点位移验算：=满足要求。由于风荷载远小于水平地震作用，故不必验算风荷载作用下框架的弹性水平位移，肯定能够满足。5、内力计算5.1恒载作用下的内力计算5.1.1恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法。 顶层：由图2中取出顶层进行分析，结构计算简图如图8所示。图8中的柱子线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。（a）（b） 图5-1.分层法计算简图图中，梁上分布荷载由矩形和梯

34、形两部分组成，可根据固端弯矩相等的原则先将梯形分布荷载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公式如图所示：图5-2.荷载等效转换过程 G3边g3AB1+g3AB2=3.4+14.99=16.75 KN/mG3中g3BC1+g3BC2=2.7+10=8.95 KN/m图示结构内力可用弯矩分配法计算，并可利用结构对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：M3AB= M3BA =g3边l边216.756250.25 KNMM3BE=g3中l中28.951.224.30 KNMM3EB=g3中l中28.951.222.15 KNM弯矩分配法计算过程如图所示：下柱ABBA下柱BE0.44

35、0.560.3970.3490.254-50.2550.25-4.322.1128.141/214.07-10.421/2-23.83-20.95-15.254.585.841/22.92-0.581/2-1.16-1.02-0.740.260.321/20.16-0.06-0.06-0.0426.95-26.9542.35-22.03-20.33 图5-3.顶层弯矩分配法计算过程二至四层荷载作用如图：图5-4.分层法计算简图利用结构对称性取二分之一结构计算。同理，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载化为等效均布荷载。g边gAB1+gAB2=7.49+0.84712.74=18.28 KN/mg中gBC1+gBC2=2.7+8.5=8.01KN/m各杆的固端弯矩为：MAB= MBA=g边l边218.286254.84 KNMMBC=g中l中28.011.223.84 KNMMCB=g中l中28.011.221.92 KNM弯矩分配法计算过程如图所示：上柱下柱ABBA上柱下柱BE0.3060.3060.3880.3110.2450.2450.199-54.8454.84-3.8416.7816.7821.281/210.64-9.591/2-19.17-15.1-15.1-12.272.932.933.721/21.86-0.291/2-0.58-0.46-0.46-0.370