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1、-某大学框架宿舍框架结构_毕业设计-第 57 页绪论毕业设计是大学本科教育培养目标实现的关键阶段，是毕业前的一次综合性学习阶段，是在工作之前对于大学期间所学知识的一次全面、综合的运用，更是一次作为工民建专业的毕业生跨入这个行业之前的一次练兵。我的毕业设计题目为成都某大学框架宿舍2号楼结构设计，本工程采用6层框架结构体系。此结构体系平面结构布置对称，各种构件布置均匀、规整。在设计过程中，框架梁、柱的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合理性，既可以满足空间的灵活布置，同时考虑框架为多层建筑承受竖向荷载和侧向力的作用的有效形式，可以满足抵抗水平和竖向荷载。针对现在框架结构在工民建中的广泛运用，并
2、且自己在毕业后将继续硕士深造，研究方向为高层建筑与大跨建筑的设计，所以为了给自己打下一个良好的基础，我选择了设计框架建筑作为我在大学本科阶段的最后一次最为重要的综合性学习课程，选择此题目的目的也是希望将自己四年所学的知识总结与应用，设计过程分为建筑部分与结构部分，每部分的设计在指导老师及各种规范的指导下进行，力求做到安全、合理并经济。限于自己的水平有限，在本设计书中难免存在很多考虑不周全与错误之处。望老师批评指正。 第1章 结构设计基本质料1.1建筑概况1)设计题目： 成都某大学框架宿舍2号楼结构设计2)建筑面积： 5140.073)建筑总高度：23.35（室外地坪算起）4)建筑层数： 六层5
3、)结构类型： 框架结构1.2工程概况 该宿舍为五层钢筋框架结构体系，建筑面积约5140.07m2，建筑物平面为一字形。走廊宽度2.4m,标准层高3.3m，室内外高差0.45m，其它轴网尺寸等详见平面简图1-1。 平面简图 1-1 1.3设计资料（1）气象条件：本地区基本风压 0.20kN/，基本雪压0.10kN/（2）抗震烈度：7度第三组，设计基本地震加速度值0.10g（3） 工程地质条件：1)场地属非湿陷性地基土；2)修正后的地基承载力特征值为160kN/m2；3)抗震设防烈度为7度，场地类别为类；4)场地地下水稳定水位埋深为5.305.60m，水质对混凝土结构无腐蚀作用，对钢筋混凝5)土结
4、构中的钢筋不具有腐蚀作用。6)可不考虑地基土液化影响。(4)屋面做法: 保护层：30厚细石混凝土防水层：三毡四油结合层：冷底子油热马蹄脂二道保温层：水泥蛭石保温层（150mm厚）找平层：20mm厚1：3水泥砂浆结构层：100mm厚钢筋砼屋面板板底抹灰：混合砂浆10mm厚(5)楼面做法 水磨石地面： 100现浇砼板 混合砂浆10mm厚(6)材料 梁、柱、板统一采用混凝土强度等级为C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HRB335，板筋采用HRB335级钢筋。1.4建筑要求建筑等级:耐火等级为级抗震等级为级设计使用年限50年1.5采光、通风、防火设计1.5.1采光、通风设计在设计中选择合适的门窗位
5、置，从而形成“穿堂风”，取得良好的效果以便于通风。1.5.2防火设计本工程耐火等级为二级，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以减少火灾的发生及降低蔓延速度，公共安全出口设有三个，可以方便人员疏散。因该为宿舍的总高度超过21m属多层建筑，因而根据高层民用建筑设计防火规范（2001版GB50045-95）规定，楼梯间应采用封闭式，防止烟火侵袭。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手动、自动报警器及高压灭火水枪。1.6建筑细部设计1、建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥投资的经济效益。2、建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑围护结构的保温和隔热，以利节能
6、。3、采暖地区的保温隔热标准应符合现行的民用建筑节能设计标准的规定。4、室内应尽量利用天然采光。5、房间之间的送风和排风管道采取消声处理措施。6、为满足防火和安全疏散要求，设有三部楼梯。7、房间内的布置与装修以清新自然为主，卫生间的地面铺有防滑地板砖，墙面贴瓷砖。1.7参考资料1) 国家标准. 建筑结构荷载规范（GB 500092001）2) 国家标准. 建筑抗震设计规范（GB 500112010）3) 国家标准. 建筑工程抗震设防分类标准（GB 502232008）4) 国家标准. 混凝土结构设计规范（GB 500102010）5) 国家建筑标准设计图集. 建筑物抗震构造详图（03G3291
7、）6) 国家标准. 建筑地基基础设计规范（GB 500072002）7) 国家标准. 建筑地基处理技术规范（JGJ 792002 ）8) 国家行业标准. 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 32010、J 1862010）阅微阁小说9) 国家行业标准. 建筑桩基技术规范（JGJ 942008）第2章 结构设计2.1工程概况宿舍为六层钢筋框架结构体系，建筑面积约5140.07m2，建筑物平面为一字形。底层层高3.3m，其它层为3.3m，室内外高差0.45m，因毕业设计未给定0.000标高所对应绝对标高，框架平面柱网布置如图21所示：框架平面布置图2-12.2梁柱面、梁跨度及柱高的确定2.2.1初
8、估截面尺寸板厚：取=90mm 取100mm横梁：高=（）5100=638425 取500mm 梁宽b=（） ，取b=250mm纵梁：高=（）7200=900600 取700mm ，b=300mm次梁：= （）5100=425283 取400mm ，b=200mm挑梁：= （）1500=375250 取400mm ，b=200mm封口梁：= （）3600=300200 取300mm ，b=200mm2.2.2框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值，按下列公式计算1）柱组合的轴压力设计值 注： 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数 按简支状态计算柱的负载面积 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似
9、取14kN/ m2 为验算截面以上的楼层层数2）注： 为框架柱轴压比限值，本方案为三级框架，则取0.85 为混凝土轴心抗压强度设计值，本方案为C30混凝土，则取14.3kN/ 23）计算过程对于边柱（13层）：=1.327146=2948.4（kN）=2948.4103/0.85/14.3=242567（mm 2）对于内柱（13层）：=1.2529.16146=3061.8（kN）=3061.8103/0.85/14.3=251896（mm 2）如取截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为493mm和502mm。对于边柱（36层）：=1.327143=1474.2（kN）=1474.2103/
10、0.85/14.3=121284mm 2）对于内柱（36层）：=1.2529.16146=1530.9（kN）=1530.9103/0.85/14.3=125948（mm 2）如取截面为正方形，则边柱和中柱截面高度分别为348mm和355mm。根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下： 13层柱： 550mm550mm 36层柱： 450mm450mm2.2.3柱高度底层高度h3.3m+0.45m+0.54.25m，其中3.3m为底层层高，0.45为室内外高差,0.5m是当基础采用“高杯基础”时为了减小底层柱的计算长度所设的深入地下固定端深度。其它柱高等于层高即3.3m，由
11、此得框架计算简图2-2图2-2横向框架计算简图及柱编号2.3载荷计算（1）屋面均布恒载按屋面得做法逐项计算均布载荷，计算时注意：吊顶处布做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶粉底为相同重量。30mm厚细石混凝土保护层 0.0322=0.66 kN/ 二毡三油防水层 0.40kN/20 mm厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/ 150 mm厚水泥蛭石保温层 0.155=0.75 kN/100 mm钢筋砼屋面板结构层 0.1025=2.5 kN/ 10 mm厚水泥石灰膏砂浆 0.0117=0.17 kN/共 计 4.88kN/（2）楼面均布恒载按楼面做法逐项计算水磨石地面 0.65kN
12、/100mm厚钢筋混凝土整浇层 0.1025=2.5 kN/ 10 mm厚水泥石灰膏砂浆 0.0117=0.17 kN/ 共计 3.32 kN/ （3）屋面楼面及楼梯均布活载标准值上人屋面活载标准值 2.0 kN/ 楼面活载标准值 2.0 kN/ 楼梯活载标准值 2.5 kN/ （4）梁柱自重计算（包括梁侧、梁底、柱得抹灰重量）主梁（横向） bh=250mm500mm 梁自重： 250.25（0.5-0.1）=2.5 kN/m 抹灰层： 2（0.5-0.1）0.34=0.27 kN/m 共 计 2.77 kN/m主梁（纵向） bh=300mm600mm 梁自重： 250.3（0.6-0.1）=
13、3.75kN/m 抹灰层： 2（0.6-0.1）0.34=0.34 kN/m 共 计 4.09 kN/m次梁（横向） bh=250mm400mm 梁自重： 250.25（0.4-0.1）=1.88 kN/m 抹灰层： 2（0.4-0.1）0.34=0.22kN/m 共 计 2.10kN/m挑梁，封口梁 bh=200mm400mm 梁自重： 250.20（0.4-0.1）=1.5 kN/m 抹灰层： 2（0.4-0.1）0.34=0.22 kN/m 共 计 1.72 kN/m（5）墙体自重（单位面积自重） 墙体均为240厚粘土空心砖，外墙贴瓷砖（0.5kN/），内面为20mm厚抹灰。外墙面 外墙
14、面瓷砖 0.50 kN/ 240mm粘土砖空心砖 0.2415=3.6 kN/ 内墙抹灰20mm厚 0.0217=0.34 kN/ 共 计 4.44 kN/墙体均为240厚粘土空心砖，两侧为20mm厚抹灰。内墙面 240mm粘土砖空心砖 0.2415=3.6 kN/ 内墙抹灰20mm厚 0.02172=0.68kN/ 共 计 4.28kN/（6）柱自重13层柱 550mm550mm (20mm厚抹灰） 0.550.5525+0.5540.34=8.31kN/m 13层柱 550mm550mm (20mm厚抹灰） 0.450.4525+0.4540.34=5.67kN/m 2.4重力荷载代表值计
15、算 各层楼面取建筑总面积计算恒载，取楼板净面积计算活荷载；各根梁取梁截面高度减去板厚的尺寸计算梁自重；各根柱取层高计算柱自重；顶层重力载荷代表值包括：层面载荷，50屋面雪荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙的自重。其它层重力载荷代表值包括：楼面恒载50楼面均布活载荷，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵墙的自重。2.4.1梁柱自重（见2-1表） 梁柱自重（26层）表2-1 编号截面长度m根数每根重量kN横向主梁边跨L10.250.54.553412.6横向主梁中跨L20.250.51.8595.12纵向主梁L30.250.66.653227.2次梁L40.250.44.6169.66挑梁L5
16、0.20.41.25341.4封口梁L60.20.43.4323.88编号截面长度m根数每根重量kN0.550.553.33627.420.450.453.33618.720.40.43.368.77（11.3） 注：1层柱柱高4.25m，屋顶塔楼高3.55m柱重分别为35.3kN，20.13kN。2.4.2墙体自重（扣除门窗洞口） 外墙：4.44kN/ 内墙：4.28kN/ 1层墙自重： 内横墙 5.1（3.75-0.5）254.28=1774 kN 外横墙 11.5（3.75-0.5）24.44=332 kN 外纵墙 （53.44（3.75-0.6）2-241.52.9-1.81.752-
17、1.5 1.93)4.44=965 kN 内纵墙 （53.44（3.75-0.6）2-260.90.24-1.52.12-1.5 2.42）4.28=1359 kN 阳台 0.9（3.6+1.5+2）244.44=633 kN 楼梯间墙 5.1（3.75-0.5）44.28+1.53.2544.44=370 kN 共计 5433 kN 23层墙自重： 内横墙 5.1（3.3-0.5）254.28=1528 kN 外横墙 11.5（3.3-0.5）24.44=286kN 外纵墙 （53.44（3.3-0.6）2-241.52.9-1.81.752-1.5 1.93)4.44=752 kN 内纵墙
18、 （53.44（3.3-0.6）2-260.90.24-1.52.12-1.5 2.42）4.28=1153 kN 阳台护墙 0.9（3.6+1.5+2）244.44=633 kN 楼梯间墙 5.1（3.3-0.5）44.28+1.52.844.44=319 kN 共计 4671 kN 46层墙自重： 内横墙 5.1（3.3-0.5）254.28=1528 kN 外横墙 11.7（3.3-0.5）24.44=291 kN 外纵墙 （54.24（3.3-0.6）2-241.52.9-1.81.752-1.5 1.93)4.44=771 kN 内纵墙 （54.24（3.3-0.6）2-260.90
19、.24-1.52.12-1.5 2.42）4.28=1172 kN 阳台护墙 0.9（3.6+1.5+2）244.44=633 kN 楼梯间墙 5.1（3.3-0.5）44.28+1.52.844.44=319 kN 共计 4714 kN 屋顶女儿墙重：（12.6+57.84）0.94.442=562 kN 屋顶小塔楼重：（3.55-0.5）12.154.44+（3.2（3.55-0.6）2-1.8 1.75-1.52.1）4.44=220 kN2.4.3门窗重 门窗都采用钢门窗0.4kN/. 16层： 0.92.40.428+1.51.90.42+1.5 2.90.424+1.52.10.4
20、2=71kN 屋顶塔楼门窗重 （1.81.75+1.52.1）0.4=2.52kN 2.4.5雪荷载 12.657.840.1=73kN 2.4.6重力载荷代表值将前述分项载荷相加，得集中于各层楼面得重力载荷代表值如下： G1=1.0楼面恒载+1.0柱重+1.0梁重+1.0墙重+1.0门窗+0.5活载 G1=1.0（15.657.84-1.57.22）3.32+1.0/2（54.33+46.71）+（35.336+11.36+27.4236+8.776）/2+1.071+1.0(12.634+27.232+9.6616+1.434+3.8832）+0.5（15.657.84-1.57.22）2
21、=11751 kN G25=1.0楼面恒载+1.0柱重+1.0梁重+1.0墙重+1.0门窗+0.5活载 G2=1.0（15.657.84-1.57.22）3.32+1.04671+（27.4236+8.776）+1.071+1635+881=11258 kN G3=2924+（4671+4714）/2+（18.7136+27.4236）/2+8.77 6+71+1635+881=11086 kN G4,5=2924+4714+18.7136+8.77 6+71+1635+881=10951kN G6=1.0楼面恒载+0.5柱重+1.0梁重+0.5墙重+1.0门窗+0.5活载+0.5雪载+1.0
22、女 儿墙+0.5塔楼重 G6=15.657.844.88+0.5257.8412.6+4714/2+0.51.012.657.84+18.71 38/2+8.776+71+1635+1.0562+0.52220=11113kN G7=653kN（略） 建筑物总重力荷载代表值 为：=67094.45 kN质点重力载荷值见图2-3：图2-3 质点重力荷载值2.5水平地震力作用下框架的侧移验算2.5.1横梁线刚度混凝土C30，Ec=3103 kN/结构计算简图如下所示：底层高为4.25米，其它层3.3米，各梁柱的构件线刚度经计算后列于图SJ-2所示，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=
23、2I0，（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。 AB跨 梁： i=2E/120.20.43/1.5=6.010-4E(m3)=1.81010 BC跨 梁： i=2E/120.250.53/5.1=10.2110-4E(m3)=3.0631010 CD跨 梁： i=2E/120.250.53/2.4=21.710-4E(m3)=6.511010 纵向梁： i=2E/120.30.73/2.4=23.810-4E(m3)=7.141010 2.5.2横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2-2，横向框架柱侧移刚度D值计算见下表2-3柱线刚度 表2-2柱号截面柱高度惯性矩线刚度(knm)(1层
24、）0.550.554.257.6310-35.383104(26层）0.550.553.37.6310-36.9361040.450.453.33.4210-33.108104横向框架柱侧移刚度D值计算 表2-3 项目柱 层 类型数 根数底层中框架边柱0.5690.4161486918中框架中柱1.7780.60321565188103062、3层中框架边柱0.4420.1811383418中框架中柱1.3800.40831183186558124、5、6层中框架边柱0.9860.3301130218中框架中柱3.0800.606207541855770082.5.3横向框架自振周期按顶点位移
25、法计算框架的自振周期。顶点位移法时求结构基频得一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆。导出以直杆顶点位移表示的基频公式，这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可按下式求得结构的基本周期 。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，取0.7框架的定点位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移。是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得假想框架的定点位移，然后由求出，再用求得框架结构的底部剪力，进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。横向框架顶点位移计算见2-4表：横向框架顶点位移 2-4层次层间相对位移 611766117665770080.0180.3
26、42510951227175770080.0390.324410951336685770080.0580.285311086447548103060.0550.227211258560128103060.0690.172111751677636558120.1030.1032.5.4横向地震作用计算在类场地，7度设防烈度，结构的特征周期和地震影响系数为：=0.45（s）=0.08由于，应考虑顶点附加地震作用。由于固按计算按底部剪力法求得的基底剪力，若按：分配给各层质点，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际，但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分析法求得的结果，特
27、别对周期较长的结果相差更大，地震的宏观震害也表明，结果上部往往震害严重，因此引入，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响，且使修正后的剪力分布与实际更加吻合。因此引入n = =0.080.631+0.01=0.06 结构横向总水平地震作用标准值：=kN注：为多质点体系结构等效总重力荷载按规定应取总重力荷载代表值得85% 顶点附加水平地震作用：各层横向地震剪力计算见2-5表，其中：格层横向地震作用及楼层地震剪力 表2-5层次63.320.75117662441450.28984584553.317.45109511910950.226661150643.314.1
28、5109511549570.183535204133.310.85110861202830.142415245623.37.5511258849980.101295275114.254.2511751499420.0591733112 注：表中第六层中加入了横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2-4图2-4 横向框架各层水平地震作用和地震剪力（a）水平地震作用 （b）地震剪力2.5.5横向框架抗震变动验算多遇地震作用下，层间弹性位移验算见2-6表，层间弹性相对转角均满足要求 横向变形验算 表2-6 层次层间剪力层间刚度层间位移层高层间相对弹性转角68455770080.001463.31/2
29、260515065770080.002613.31/1266420415770080.003543.31/935324568103060.003033.31/1089227518103060.003403.31/971129246558120.003614.251/11782.6水平地震作用下，横向框架得内力分析以中框架为例进行计算，边框架和纵向框架的计算方法、步骤与横向中框架完全相同。故不再在赘述。框架柱剪力及弯矩计算，采用D值法，其结果见表2-7框架柱剪力及弯矩计算 表2-7层 次654321层 高3.33.33.33.33.33.3层间剪力84515062041245627512924层
30、间刚度577008577008577008810306810306655812B轴柱（Q）11302113021130213834138341486916.629.540.041.947.066.30.9860.9860.9860.4420.4420.5690.350.450.450.450.550.7235.537.5472.5676.1069.7578.8919.1230.7259.3762.2785.24202.86C轴柱（P）20754207542075431183311832156530.438.073.494.5105.996.13.083.083.081.381.381.380.
31、450.50.50.520.520.58655.1662.67121.13162.19181.67239.4645.1362.67121.13162.19181.67239.46注：框架梁端弯矩、剪力及柱轴力见表2-8地震作用下框架深端弯矩及柱轴力 表2-8 层次654321BC跨5.15.15.15.15.15.135.556.66103.28135.47132.01164.1417.2134.4958.8186.66105.55112.2610.3417.8931.7843.5546.5854.19CD跨2.42.42.42.42.42.437.5173.31124.98187.17224
32、.32238.5737.5173.31124.98184.17224.32238.5731.26 61.09104.15153.48186.93198.81柱轴力10.3428.2159.99103.55150.13204.3220.9264.14136.51246.43386.79531.40中柱两侧梁端弯矩按深线刚度分配，地震力作用下框架弯矩见下图2-5，剪力及柱轴力见下图2-6。地震作用下框架弯矩图（kNm） 图2-5左震弯矩图 图2-6地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力（kN）2.7竖向荷载作用下横梁框架的内力分析仍取5轴线框架计算见图2-5 图2-52.7.1恒荷载计算1）15层梁的均
33、布线荷载（恒载）AB跨阳台隔墙 0.240.917=3.67kN/m横梁自重（包括抹灰） 1.14kN/m恒载 4.81kN/m楼板均布恒载传给梁（最值） 0.7523.32=4.98 kN/mBC跨内横墙自重（包括抹灰） （3.3-0.5）4.28=11.98kN/m横梁自重（包括抹灰） 2.77kN/m恒载 14.75kN/m楼板均布恒载传给梁（最值） 3.63.32=12.00kN/mCD跨横梁自重（包括抹灰） 2.77kN/m恒载 2.77kN/m楼板均布恒载传给梁（最值） 21.23.32=7.96kN/m6层梁的均布恒线荷载AB跨横梁自重（包括抹灰） 1.14kN/m恒载 1.14
34、 kN/m楼板均布恒载传给梁（最值） 0.7523.32=4.98 kN/mBC跨横梁自重（包括抹灰） 2.77kN/m恒载 2.77kN/m楼板均布恒载传给梁（最值） 3.64.88=17.57kN/mCD跨横梁自重（包括抹灰） 2.77kN/m恒载 2.77kN/m楼板均布恒载传给梁（最值） 21.24.88=11.72kN/m2）16层梁的集中荷载（恒载） 集中荷载P1（15层）板传来 3.32（3.6-1.5）+3.6）1.5/4=7.10 kN纵向阳台墙自重 170.240.93.6=13.22 kN纵向阳台梁自重 1.143.6=4.1 kN 恒载 24.42kN集中荷载P2（13层）阳台梁+次梁+纵向梁自重 7.24.09+5.12.1/2+5.11.14=40.62kN板传来 墙自重 67+61.12/2=97.56 kN柱自重 8.313.