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1、-土木工程专业毕业设计岚庭雅苑结构设计-第 52 页土木工程专业毕业设计岚庭雅苑住宅楼结构设计学生姓名 房朝江 学 号 1433001205845 专 业 土木工程（本科） 年 级 14春 指导老师 张贵寿 学 校 绍兴电大 岚庭雅苑结构设计摘 要本工程为安徽省阜阳市区拟建岚庭雅苑住宅。建筑面积1120m2，按使用功能分为6层，高度18.5m，使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，防火设计的建筑分类为二类，其耐火等级为二级。本工程结构设计采用框架结构，结构计算按横向框架承重分析。内力计算主要以PKPM软件获得的恒荷载、活荷载、风荷载以及地
2、震荷载分别作用下的弯矩图、剪力图和轴力图为基础，进行内力组合获得最不利内力。在进行梁、柱截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，为保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件，强锚固”的设计原则，且满足构造要求。关键词 设计；内力；计算 STRUCTURAL DESIGN OF LAN TING VILLAABSTRACTThis project is a residential villa attempted to set up at city of Fuyang in Anhui Province. Total buildings area is 1120 m2. According to
3、the use, the construction is devided into 6 layers. Main buildings elevation is 18.5 m . The Useful life of 50 years. The seismic intensity is 7 degrees and the basic design earthquake acceleration is 0.10g. The fire design of buildings is classified as Class II, and its fire resistance rating of tw
4、o.This engineering construction design adoption the frame construction. Being calculating the structure, the lateral structure be lacked as frame system and be analysis.Calculation of internal force is based on the moment graph,shearing force graph and axial force graph of gravity load, live load, w
5、ind load and seismic load ,which is provied by PKPM software. The most dagerous internal forces are found through analysis. In the intrest of the assurance of the frame-work ability continue, we adhere to the design principle is “stranger column and weaker beam, stranger shear force and weaker bendi
6、ng, stranger joint stronger anchorage”. And the cross-section must to meet the demand of construction. KEYWORDS design; internal force; calculation前 言本次毕业设计是对大学所学的知识进行一次全面的融合，这是对我们大学这三年来所学知识的一次具体的运用，是毕业前的综合学习阶段，是深化、拓宽、综合教和学的一个重要过程。 本次我以岚庭雅苑结构设计为题进行了框架结构设计。设计过程中，我综合运用了大学三年所学专业知识，查阅了图书馆资料以及各类相关规范，利用PK
7、PM、AutoCAD以及各种办公软件，最后在指导老师的指导下顺利完成结构设计施工图和计算书。进行结构设计时主要包括结构布置、初估梁板柱截面尺寸、荷载计算（包括楼面恒荷载、活荷载、梁间荷载、风荷载以及地震荷载）、内力计算、内力组合、配筋计算。结构施工图主要包括结构设计总说明、基础、柱、梁、板以及楼梯等结构施工图。进行此次框架结构设计的计算过程中以电算为主，手算校核为辅。从中我了解了建筑设计的一般过程，掌握了结构设计的基本内容，同时培养了我们综合运用基础理论和基本技能的能力，提高了分析和解决实际问题的能力，为我今后的学习和工作奠定了一定基础。但是由于时间、能力有限，某些问题还待进一步深入的研究，难
8、免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。目 录中文摘要 英文摘要 前 言 目 录1 1建筑设计说明3 1.1工程概况3 1.2设计资料3 1.3构造做法3 2结构布置和选型3 2.1结构选型3 2.2结构布置4 2.3初估截面尺寸4 3计算简图确定5 3.1计算简图说明5 3.2框架梁柱截面特征6 3.3框架梁柱的线刚度计算6 4荷载计算7 4.1恒载标准值计算8 4.2活载标准值计算10 4.3作用于框架梁的恒载计算10 4.4作用于框架梁的活载计算17 4.5恒载作用下的内力计算21 4.6活载作用下的内力计算25 4.7风荷载作用下的内力计算28 4.8地震作用下的内力计算32 5内力
9、组合36 表5.1柱内力组合37 表5.2柱剪力组合43 表5.3梁跨中最大弯矩45 表5.4梁内力组合46 6梁柱截面配筋计算50 6.1梁的配筋计算50 6.1.1梁支座边缘弯矩计算50 6.1.2梁正截面受弯承载力计算50 6.1.3梁斜截面受剪承载力计算52 6.2柱的配筋计算58 6.2.1剪跨比和轴压比验算58 6.2.2柱的正截面承载力计算58 6.2.3柱的斜截面受剪承载力计算61 7楼梯计算61 7.1踏步板BT-1设计62 7.2平台板PB-1设计63 7.3平台板PB-2设计63 7.4平台梁TL-1设计64 8桩基础计算65 8.1设计资料65 8.2选择桩型、桩端持力
10、层、承台埋深65 8.3确定单桩极限承载力特征值66 8.4桩顶作用效应验算67 8.5承台设计计算67 参考文献70 附录71 致谢 80 1建筑设计说明 1.1工程概况 (1)工程名称：岚庭雅苑； (2)工程位置：安徽省阜阳市； (3)工程总面积：，主楼6层，高，一层层高，二五层层高，女儿墙。 (4)结构形式：现浇整体框架。 1.2设计资料 (1)工程地质条件：详见地质勘查报告。 (2)抗震设防： 7 度 (3)建筑物类型： 丙类 (4)基本风压：。 (5)基本雪压：(6)地下水位： (7)楼面活荷：，楼梯：。 (8)屋面活荷： 上人屋面：，不上人屋面：。 1.3构造做法 (1)屋面做法：
11、 40厚C20细石混凝土随捣随抹；干铺油毡一道（包括改性沥青防水卷材）；30厚挤塑泡沫保温隔热板； 20厚1:3水泥砂浆；1:8水泥加气混凝土找坡； 现浇钢筋混凝土板。(2)楼面做法：C20细石混凝；现浇板结构层；顶棚抹灰。(3)墙身：100厚、240厚加气混凝土砌块；外墙瓷砖贴面；内墙25厚抹灰。 2结构布置和选型2.1结构选型根据住宅建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。2.2结构布置 根据建筑功能要求及建筑物可用的占地平面地形，横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案，具体布置详见图2.1。施工方案
12、采用梁、板、柱中体现浇方案。楼盖方案采用双向板肋梁楼盖。楼梯采用整体现浇式楼梯。基础方案采用柱下独立基础。图2.1 结构平面布置图2.3初估截面尺寸根据本项目房屋的结构类型、抗震设防烈度和房屋的高度查建筑抗震设计规范3表6.1.2，得本建筑的抗震等级为三级。楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取为100，各层梁柱板混凝土强度等级均为C30，纵向受力钢筋和构造钢筋采用HRB400级钢筋，板筋采用HRB335，其余钢筋用HPB235级钢筋。根据建筑平面布置确定的结构平面布置图可知，中柱的承载范围为。估算结构构件尺寸时，楼面荷载近似取为计算（以中柱计算为例）。梁截面尺寸估算依据。梁高度h取，
13、且梁高度不宜大于，（为计算长度，为净跨），梁的高宽比不宜小于4，主梁宽度不小于200mm。纵梁(DE)：，取； 1、2、46、910、1315轴AH：； 78、1112轴CG：； 横梁:：116轴：；其中 D、E轴14为，； F轴712为。 柱截面尺寸估算依据。由建筑抗震设计规范3表6.3.6可知，柱的轴压比应小于轴压比限值的要求：C30混凝土：，求得：上式中的1.2为荷载分项系数，6表示底层柱承受其上6层的荷载。N按底层中柱的负荷面积考虑。取柱截面为正方形，则柱截面边长为254。1轴C、E（方形柱）：；4轴C、E、G（方形柱）： ；5、7、12、14轴F（方形柱）： 6、910、13轴C、E
14、（方形柱）： ；15轴C、E、G（方形柱）： 5、14轴C，9、10轴G（L形柱）： ；8、11轴C（L形柱）： ；57、1214轴G：（方形柱）：。板的厚度估算依据由混凝土结构构造手册9表2.1.1可知，连续双向板满足，则楼面板厚取，屋面板厚取。3 计算简图的确定（见图3.1）3.1 计算简图说明本设计基础选用柱下独立基础，基础顶面标高为-0.900。框架的计算单元如图2. 1所示，取轴上的一榀框架计算，假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。首层柱计算高度为，其余各层柱计算高度为。3.2 框架梁柱截面特征由构件的几何尺寸、截面
15、尺寸和材料强度，利用结构力学有关截面惯性矩及线刚度的概念计算梁柱截面的特征。3.3 框架梁柱的线刚度计算CF跨梁：；FG跨梁：；C、F轴26层柱：G轴26层柱：C、F轴首层柱：G轴首层柱：图 3.1结构计算简图注：图中数字为线刚度，单位：，4荷载计算 荷载计算是结构计算中非常重要的基础数据计算。不能漏算荷载，也不能多计荷载。要使荷载计算准确无误，关键应把握荷载的正确传递路径和荷载的正确取值。荷载的传递路径直接与结构布置相关，有什么样的结构布置就有什么样的荷载传递方式；荷载的正确取值又分恒载和活载取值。此外还应特别注意的是，若考虑功能分隔可以灵活布置的隔墙或考虑二次装修荷载，设计之初隔墙位置或装
16、修位置不确定时，可将非固定隔墙的自重取每延米墙重（）的1/3作为楼面活载的附加值（）计入，附加值不小于1.0。4.1 恒载标准值计算1、不上人屋面恒载刚性防水（保护）层：40厚C20细石混凝土随捣随抹 隔热层：干铺油毡一道（包括改性沥青防水卷材） 保护层：30厚挤塑泡沫保温隔热板 找平层：20厚1:3水泥砂浆 找坡层：1:8水泥加气混凝土找坡 结构层：120现浇钢筋混凝土板 顶棚抹灰：10 合计： 2、楼面恒载（1）一般房间C20细石混凝： 现浇板结构层： 顶棚抹灰： 合计： （2）阳台1:2水泥砂浆找坡： 现浇板结构层： 顶棚抹灰 合计： 3、框架梁自重4、基础梁5、柱自重KZ1（矩形柱）：
17、KZ2（矩形柱）：KZ3（L形柱）：，KZ4（矩形柱）：KZ5（L形柱）：，6、墙自重240厚外墙自重（加气混凝土砌块）：横墙：16轴：15轴AE，5、14轴GH，9、10轴：纵墙：A、 F轴13：A轴415：G轴514：100厚内墙自重加气混凝土砌块）：女儿墙自重：4.2 活载标准值计算1、屋面及楼面活载由建筑结构荷载规范表4.1.1和表4.3.1查得：不上人屋面为0.5；住宅楼面为2.0；阳台楼面荷载为2.5；消防楼梯面为3.5。2、屋面雪荷载标准值屋面雪荷载与活载不同时考虑，两者中取大值。4.3 作用于框架梁的恒载计算由混凝土结构设计1311.3.5可知，直角相交的相邻支承总是按45线来
18、划分负荷范围的，故沿短跨方向的支承受板面积传来的三角形分布荷载；沿长跨方向的支承梁承受板面传来的梯形荷载分布，如图3.2、3.3所示。三角形荷载作用时，；梯形荷载作用时，。其中；。（、分别为长跨和短跨的计算长度）图3.2 15层双向板导荷图3.3 6层双向板导荷1、15层框架梁线荷载计算（1）AC、GH梁板梁：墙梁：梁自重：（2）CF梁板梁：， 墙梁：梁自重：（3）FG梁板梁：，墙梁：梁自重：2、6层框架梁线荷载计算（1）AC梁板梁：墙梁：梁自重：（2）CF梁板梁：， ，墙梁：梁自重：（3）FG梁板梁：墙梁：梁自重：3、15层框架梁集中荷载计算（1）A、H轴墙次梁：次梁自重：次梁主梁：（2）C
19、轴板梁：，梁自重：梁柱：柱自重：（3）E轴板梁：，梁自重：梁柱：（4）F轴板梁：梁自重：梁柱：柱自重：（5）G轴板梁：梁自重：梁柱：柱自重：4、6层框架梁集中荷载计算（1）A轴墙次梁：次梁自重：次梁主梁：（2）C轴板梁：梁自重：梁柱：（3）1/D轴板梁：，梁自重：次梁主梁：（4）F轴板梁：，梁自重：梁柱：（5）G轴板梁：梁自重：梁柱：5、恒载作用下结构计算简图（图4.1）图4.1恒载作用下结构计算简图注：图中线荷载单位（kN/m）,集中荷载单位（kN） 4.4 作用于框架梁的活载计算1、15层框架梁线荷载计算（1）AC、GH梁板梁：（2）CF梁板梁：， （3）FG梁板梁：板梁：，2、6层框架梁
20、线荷载计算（1）AC梁板梁：（2）CF梁板梁：， ，（3）FG梁板梁：3、15层框架梁集中荷载计算（1）C轴板梁：，梁柱：（2）E轴板梁：，梁柱：（3）F轴板梁：，梁柱：（4）G轴板梁：梁柱：4、6层框架梁集中荷载计算（1）C轴板梁：，梁柱：（2）1/D轴板梁：，梁柱：（3）F轴板梁：，梁柱：（4）G轴板梁：梁柱：5、活载作用下结构计算简图（图4.2）图4.1活载作用下结构计算简图注：图中线荷载单位（kN/m）,集中荷载单位（kN）4.5 恒载作用下的内力计算 竖向恒载作用下的内力计算采用分层法。 1、分层法基本假定：假定作用在某一层框架梁上的竖向荷载只对本楼层的梁以及本层梁相连的框架柱产生弯
21、矩和剪力，而对其他楼层的框架梁和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。 2、分层法参数修正：按照叠加原理，多层多跨框架梁在多层竖向荷载同时作用下的内力，可以看成是各层竖向荷载单独作用下的内力叠加。实际上，除底层住的下端外，其余各层柱端均有转角产生，为了改善误差，应作一下修正： 除底层外其他各层柱的线刚度均乘以0.9， 除底层柱以外其他各层柱的弯矩传递系数取为1/3。 3、分层法计算过程：（1）荷载简化：梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，在 求固端弯矩时，将梯形分布荷载及三角形荷载化作等效均布荷载；（2）柱的线刚度调整；（3）弯矩分配系数；（4）杆件固端弯矩；(5) 分层法求内力。 4、分层法计算结
22、果见图4.3、图4.4、图4.5。 图4.3 恒荷载作用下的弯矩图（kNm）图4.4 恒荷载作用下的剪力图（kN）图4.5 恒荷载作用下的轴力图（kN）4.6 活荷载作用下的内力计算分析过程同竖向恒荷载作用下的内力计算，计算结果具体见图4.6、图4.7、图4.8。图4.6 活荷载作用下的弯矩图（kNm）图4.7 活荷载作用下的剪力图（kN）图4.8 活荷载作用下的轴力图（kN）4.7风荷载作用下内力计算由建筑结构荷载规范17.1.1可知，风荷载计算公式：（为风荷载标准值（）；为高度z处得风振系数；为风荷载体型系数；为风压高度变化系数；为基本风压（）由建筑结构荷载规范1可知，修正后的基本风压，地
23、面粗糙程度为C类；结构段数为1段，体形系数；其他系数查询荷载规范。风荷载作用下内力计算采用D值法计算。1、D值法假定：柱及其上下相邻的线刚度均为； 柱及其上下相邻柱的层间水平位移均为； 柱两端节点及与其上下左右相邻的各节点的转角均为； 与柱相交的横梁的线刚度分别为、。2、D值法计算公式，其中依据下表取值。 楼层简图K一般层底层3、内力计算过程：1）求得第j层框架柱所承受的层间总剪力； 2）按公式计算得第j层第k柱剪力；3)计算修正后的柱反弯点高度；4）根据所得剪力和反弯点高度求得内力。4、计算结果具体见图4.9、4.10、4.11。图4.9 在Y向风荷载作用下的弯矩图（kNm）图4.10 在Y
24、向风荷载作用下的剪力图（kN）图4.11 在Y向风荷载作用下的轴力图（kN）4.8 地震作用下结果内力计算本设计仅考虑水平地震作用，并采用底部剪力法计算水平地震作用。 1、分层计算重力荷载代表值 2、计算自振周期：按顶点位移法计算，考虑轻质填充墙对刚度的影响，取基本周期调整系数。计算公式为，式中为顶点位移（单位为m），由电算导出，按D值法计算。D值法如风荷载同。 3、横向地震作用：本工程地震设防烈度为7度，场地类别为三类,地震分组按一组考。横向地震作用采用底部剪力法计算。考虑顶部附加地震作用。由建筑抗震设计规范3表5.1.4-2可知，且，所以结构底部剪力按一下公式计算：地震作用下结构内力计算采
25、用D值法，如风荷载同。 4、计算结果具体见图4.12、4.13、4.14。图4.12 在Y向地震荷载作用下的弯矩图（kNm）图4.13 在Y向地震荷载作用下的剪力图（kN）图4.14 在Y向地震荷载作用下的轴力图（kN）5 内力组合根据以上内力计算结果，即可进行各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端及跨中，每层共有9个截面。柱每层有两个控制截面，柱底及柱顶。内力组合时，考虑非抗震与抗震组合。非抗震组合包括恒荷载效应控制和活荷载效应控制，组合时风荷载均考虑了左风右风影响。抗震组合中地震荷载也均考虑了左震右震影响。梁柱配筋根据经过内力组合确定的最不利荷载组合进行计算。具体组合见下表，
26、包括：表5.1 柱内力组合、表5.2 柱剪力组合、表5.3 梁跨中最大弯矩、表5.4 梁内力组合。表5.1 C轴柱内力组合荷载非抗震抗震内力组合取值层次恒载活载风载可变荷载组合永久荷载组合MGMQMwrMwlM=1.2MG+1.4MQM=1.2MG+1.4MwM=1.2MG+0.9*1.4*(MQ+Mw)M=1.35MG+1.4*(0.7MQ+0.6Mw)MEhrMEhlMGE1.2MGE+1.3MEhr1.2MGE+1.3MEhlMmaxNmaxNGNQNwrNwlN=1.2NG+1.4NQN=1.2NG+1.4NwN=1.2NG+0.9*1.4*(NQ+Nw)N=1.35NG+1.4*(0
27、.7NQ+0.6Nw)NEhrNEhlNGE1.2NGE+1.3NEhr1.2NGE+1.3NEhl及相应的N及相应的M6柱顶M-10.0 -4.0 -8.5 8.5 -17.6 -23.9 -27.8 -24.6 -17.1 17.1 -12.0 -36.6 7.8 -36.6 -24.6N-126.5 -12.1 -6.1 6.1 -168.7 -160.3 -174.7 -187.8 -6.1 6.1 -132.6 -167.0 -151.1 -167.0 -187.8柱底M-3.0 -2.5 -4.1 4.1 -7.1 -9.3 -11.9 -9.9 -8.3 8.3 -4.3 -15
28、.9 5.7 -15.9 -9.9N-126.5 -12.1 -6.1 6.1 -168.7 -160.3 -174.7 -187.8 -6.1 6.1 -132.6 -167.0 -151.1 -167.0 -1875柱顶M-3.2 -1.7 -9.1 9.1 -6.2 -16.6 -17.4 -13.6 -19.1 19.1 -4.1 -29.7 20.0 -29.7 -13.6N-262.7 -37.0 -16.8 16.8 -367.0 -338.8 -383.0 -405.0 -16.8 16.8 -281.2 -359.3 -315.6 -359.3 -405柱底M-1.0 -2.
29、0 -5.8 5.8 -4.0 -9.3 -11.0 -8.2 -12.3 12.3 -2.0 -18.4 13.6 -18.4 -8.2N-262.7 -37.0 -16.8 16.8 -367.0 -338.8 -383.0 -405.0 -16.8 16.8 -281.2 -359.3 -315.6 -359.3 -4054柱顶M-5.4 -1.9 -11.3 11.3 -9.1 -22.3 -23.1 -18.6 -22.8 22.8 -6.4 -37.3 22.0 -37.3 -18.6N-399.2 -62.0 -30.8 30.8 -565.8 -522.2 -596.0 -62
30、5.6 -30.8 30.8 -430.2 -556.3 -476.2 -556.3 -625.6柱底M-1.9 -2.1 -8.0 8.0 -5.2 -13.5 -15.0 -11.3 -17.2 17.2 -3.0 -25.9 18.8 -25.9 -11.3N-399.2 -62.0 -30.8 30.8 -565.8 -522.2 -596.0 -625.6 -30.8 30.8 -430.2 -556.3 -476.2 -556.3 -625.6续表荷载非抗震抗震内力组合取值层次恒载活载风载可变荷载组合永久荷载组合MGMQMwrMwlM=1.2MG+1.4MQM=1.2MG+1.4MwM=1.2MG+0.9*1.4*(MQ+Mw)M=1.35MG+1.4*(0.7MQ+0.6Mw)MEhrMEhlMGE1.2MGE+1.3MEhr1.2MGE+1.3MEhlMmaxNmaxNGNQNwrNwlN=1.2NG+1.4NQN=1.2NG+1.4NwN=1.2NG+0.9*1.4*(NQ+Nw)N=1.35NG+1.4*(0.7NQ+0.6Nw)NEhrNEhlNGE1.2NGE+1.3NEhr1.2NGE+1.3NEhl及相应的N及相应的M3柱顶M-5.4 -1.7