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1、-毕业设计（论文）-某职业技术学院教学楼框架结构设计-第 62 页 成人高等学历教育 毕 业 设 计（论 文） 题 目 某职业技术学院教学楼框架结构设计 姓 名 学 号 年 级 2014级 专 业 土木工程 学习形式 专升本 层 次 函授 指导教师 2016 年 09月 26日摘 要 本设计主要讲述了教学楼框架结构设计的设计过程，它为钢筋混凝土框架结构。筑高度为16.500m，共四层局部三层，室内设计标高0.000室外高差0.45m。结构设计由荷载计算，框架结构的受力分析，计算和设计，楼板设计，楼梯设计和基础设计等组成。该建筑的抗震设防烈度为7度，抗震等级为三级，考虑水平地震作用和风荷载对横向
2、框架的影响，采用反弯点法计算内力。竖向荷载作用下，横向框架内力计算采用分层法计算，而内力组合比较了竖向荷载组合和竖向荷载与地震力组合时对框架梁，柱产生的不利影响，取两者中较大值对框架梁，柱进行截面设计。关键词：钢筋混凝土；框架；结构设计ABSTRACT This thesis tell the design processes of a residential building in the national garden of someplace。It is six -layer reinforced concrete frame. It has six stories,and the he
3、ight of other stories are all 3.3 meters. The height of the whole building is 13.500 meters. The second part is structural design. Structural design is consisted by calculation of wind load ,design of frame, stair design, board design with the foundation designing etc. making up. Should build provid
4、e fortification against earthquakes earthquake intensity 7 , antidetonation grade for being tertiary , consider horizontal earthquake function impact on horizontal frame and apply the method of for force calculate ,Vertical to load function, horizontal frame internal force calculate and adopt the me
5、thod of to assign France, and internal force make up vertical to is it make up and not vertical to load with earthquake strength setting a roof beam in place to frame Keywords: reinforced concrete, frame, the design of the structure目录摘 要IABSTRACTII目录III第1章 设计条件71.1建筑设计资料71.1.1工程地质报告摘要21.1.2 气象条件摘要31
6、.1.3 活荷载31.1.4 该地区基本烈度为7度（近震）4第2章 结构选型及布置42.1结构布置及计算简图的确定52.2承重方案选择72.3梁、柱截面尺寸初估82.4结构计算简图错误！未定义书签。第3章 荷载计算113.1恒荷载计算113.1.1屋面及楼面恒荷载计算113.1.2屋面及楼面活荷载计算123.1.3梁，柱，墙，门窗重力荷载的计算123.1.4荷载等效转化143.1.5 屋面框架节点集中荷载标准值153.2屋面及楼面活荷载计算17第4章 横向框架侧移刚度计算184.1计算梁、柱的线刚度184.1.1梁的线刚度计算184.1.2 柱的线刚度计算184.2柱的侧移刚度D值的计算184
7、.2.1框架侧移刚度D值的计算194.2.2不同层刚度D值的计算错误！未定义书签。第5章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算195.1 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算195.1.1 风荷载作用计算195.1.2风荷载作用下框架结构内力计算205.2 横向地震力荷载作用下框架结构内力和侧移计算235.2.1 基本情况235.2.2 地震力荷载标准值235.2.3 横向自振周期计算245.2.4 横向水平地震作用计算255.2.5 地震力荷载作用下的水平位移验算265.2.6水平地震作用下框架内力计算27第6章 竖向荷载作用下横向框架结构的内力计算296.1 恒荷载作用下的内力计算
8、296.1.1 线刚度计算296.1.2 恒荷载转化306.1.3 分层法计算恒荷载作用下梁端弯矩316.1.4 恒载作用下的剪力计算376.2 活荷载作用下的内力计算396.2.1 活荷载转化396.2.2 分层法计算活荷载作用下梁端弯矩396.2.3 活载作用下的剪力计算43第7章 楼梯设计457.1梯段板设计457.1.1梯段板尺寸457.1.2 荷载计算467.1.3 截面设计467.2 平台板设计477.2.1 荷载计算477.2.2 截面设计487.3 平台梁设计487.3.1 荷载计算487.3.2 截面设计497.4 楼梯间梁上柱设计507.5 PKPM中的荷载传导50第8章
9、基础设计528.1基础截面计算528.2地基承载力及基础冲切验算538.2.1地基承载力验算538.2.2地基抗冲切验算548.3基础底板配筋计算55第9章 电算结果输出文本文件579.1标准层平面简图FLR*.T579.2荷图载平面CHKPM*.T579.3总信息WMASS.OUT609.4抗震文件WZQ.OUT739.5 构件配筋图WPJ*.T82结束语85致 谢86参考文献87第1章 设计条件1.1建筑设计资料工程名称：某职业技术学院教学楼地点：常州市工程概况：建筑高度为15.60m，共四层，室内设计标高0.000室外高差0.45m，具体见平面布置图及剖面图。材料选用：混凝土：C30；钢
10、 筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335，其余采用热轧钢筋HPB235；墙 体：外墙、分户墙均采用加气混凝土砌体，其尺寸为 重度 ；门： 木门，； 窗：钢塑窗，；玻璃门，。楼面作法：楼板顶面为水磨石地面，楼板底面为15mm厚白灰砂浆天花抹 面，外加V型轻钢龙骨吊顶。屋面作法：现浇楼板上依次铺20mm厚水泥砂浆找平层、300mm厚水泥 珍珠制品隔热找平层、20mm厚水泥砂浆找平层和SDC120复合卷材，下面依次为15mm厚白灰砂浆天花抹面和V型轻钢龙骨吊顶。1.1.2 该地区基本烈度基本风压：o=0.45KN/m2(地面粗糙度属C类)。基本雪压：S0=0.4KN/m2。抗震设防烈度：七度（0.
11、2g）第二组，框架抗震等级为二级。活荷载：上人屋面活荷载2.0KN/m2，办公室楼面及走廊活荷载2.0KN/m2, 第2章 结构选型及布置2.1结构布置及计算简图的确定主体结构共4层，一层层高3.6m，其余层高均为3.3，填充墙砌240厚空心砌块砖，门窗详见门窗表，楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。板厚取100 mm：2.2承重方案选择该建筑为教学楼，采用横向框架承重方案，三柱两跨不等跨的形式。柱网布置形式详见建筑平面图。2.3梁、柱截面尺寸初估1.梁截面尺寸的估算：1.BD跨：主梁：L=5400,取500，取200故框架横纵梁的截面尺寸为bh=250500故框架横纵梁的截面尺寸为bh=200400
12、2.AB跨：主梁：L=4500,取500，取200故框架梁的截面尺寸为bh=200500估算梁的截面尺寸（）及各层混凝土强度等级 表2.1层数混凝土强度等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）AB跨BD跨20050020040014C302005002005002.柱截面尺寸的估算框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，按下式计算：1.柱组合的轴压比设计值按照公式11计算： (11)式中：为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，边柱取1.3，等跨内柱取1.2,不等跨取1.25；: 为按照简支状态计算柱的负荷面积；：为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取14KN/;: 为验算截面以上楼层层数；2
13、.框架柱验算 (12)由计算简图21可知边柱和中柱的负载面积可知：中柱：（5.44.5）/2(3.9+3.9)/2=19.3边柱：（3.93.9）/25.4/2=10.5边柱：中柱：根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计柱的尺寸为500500250000，为计算简便中柱和边柱的尺寸相同，均为500500。故初选柱的尺寸为500500。第3章 荷载计算3.1恒荷载计算3.1.1屋面及楼面恒荷载计算1.屋面防水层（刚性）30厚C20细石混凝土 1.0KN/找平层（柔性）3毡4油油铺小石子 0.4 KN/找平层：15厚水泥砂浆 0.015m200.3 KN/找坡层：40厚水
14、泥石灰砂浆3找平0.04m140.56 KN/保温层：80厚矿渣水泥0.08m14.51.16KN/结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m252.5KN/抹灰层：10厚混合砂浆0.01m170.17KN/合计 6.09 KN/2.标准层楼面：大理石楼面大理石面层，水泥砂浆擦缝30厚1：3干硬性水泥砂浆面上撒2厚素水泥 1.16KN/水泥浆结合层1道结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m252.5KN/抹灰层：10厚混合砂浆0.01m170.17KN/合计：3.83 KN/3.楼梯，水泥砂浆楼面构造层：0.5KN/结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1m252.5KN/抹灰层：10厚混合砂浆
15、0.01m170.17KN/合计：3.17 KN/3.1.2屋面及楼面活荷载计算1. 根据荷载规范查得 ：上人屋面：2.0KN/楼 面：2.0KN/(宿舍楼)2.雪荷载Sk=0 KN/屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者.3.1.3梁，柱，墙，门窗重力荷载的计算1.梁自重：1.边横梁，中横梁，纵梁：bh=200500梁自重： 25 KN/0.2m(0.5m-0.1m)=2.0 KN/抹灰层10厚混合砂浆： 0.01m(0.5m-0.1m)2+0.2m17 KN/=0.170KN/合计：2.170 KN/2.次梁：bh=200400梁自重：25 KN/0.20m(0.4m-0.1m)=1.5
16、KN/m抹灰层10厚混合砂浆： 0.01m(0.4m-0.1m)2+0.20m17 KN/=0.136 KN/合计：1.636 KN/3.基础梁：bh=200400梁自重：25 KN/0.20m0.4m=2.0KN/m2.柱自重： 1.柱：bh=500500柱自重：25 KN/0.5m0.5m=6.25KN/m抹灰层10厚混合砂浆： 0.01m0.5m417 KN/=0.34 KN/合计：6.59 KN/2.构造柱：bh=240240柱自重：25 KN/0.24m0.24m=1.44KN/m抹灰层10厚混合砂浆： 0.01m0.24m0.24m217 KN/=0.16 KN/合计：1.6 KN
17、/3.外纵墙自重：标准层纵墙：（2.8-1.5）m0.24m18 KN/=5.616 KN/m铝合金窗：0.35 KN/1.5m=0.525 KN/m瓷砖外墙面：（2.8m-1.5m）0.5 KN/=0.65 KN/m水泥粉刷墙面：（2.8m-1.5m）0.36 KN/=0.845KN/m合计：7.636 KN/底层：卷闸门：0.45 KN/2.2m=0.99 KN/m瓷砖外墙面：2.20.5 KN/=1.1 KN/m合计：2.09 KN/4.内墙自重：标准层纵墙：（2.8m-0.5m）0.12m18 KN/=4.968 KN/m水泥粉刷内墙面：2.3m0.36 KN/2=1.656 KN/m
18、合计：6.624 KN/底层：纵墙：（3.0m-0.5m）0.12m18=5.4 KN/m水泥粉刷内墙面：2.5m0.36 KN/2=1.8 KN/m合计：7.2 KN/3.1.4荷载等效转化1.DB轴间框架梁：屋面板传荷载：恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：2.17KN/mDB轴间框架梁均布荷载为：屋 面 梁：恒载梁自重板传荷载2.17 KN/m+19.35 KN/m=21.52 KN/m 活载板传荷载6.357KN/m楼面板传荷载：恒载梁自重板传荷载2.17 KN/m+12.174 KN/m=14.344 KN/m 活载板传荷载6.357 KN/m2. BA轴间框架梁：屋面板传
19、荷载：恒载：活载：楼面板传荷载：恒载：活载：梁自重：2.17KN/mBA轴间框架梁均布荷载为：屋 面 梁：恒载梁自重板传荷载2.17 KN/m+17.67 KN/m=19.84 KN/m 活载板传荷载5.80 KN/m楼面板传荷载：恒载梁自重板传荷载2.17 KN/m+11.11 KN/m=13.28 KN/m 活载板传荷载5.80 KN/m3.1.5 屋面框架节点集中荷载标准值顶层柱：D轴,A轴柱纵向集中荷载计算： 女儿墙自重：（做法：墙高1100,100的混凝土压顶）边柱连系梁自重: 粉刷： 连系梁传来屋面自重： KN边节点D，A集中荷载： = 40.53KN中柱连系梁自重: 粉刷： 连系
20、梁传来屋面自重：KNB节点集中荷载： 57.12KN3.1.4楼面框架节点集中荷载：边柱联系梁自重(含粉刷)0.200.52.1725+0.02（0.5-0.1）22.1717=6.02KN 次梁自重（含粉刷） 0.200.401.64250.5+（0.40-0.1）0.021.6417=1.72KN钢窗自重： 11.51.50.45=1.01 KN窗下墙体自重： （3.9-1.5）0.90.2418=9.33 KN 窗下墙体粉刷： 20.02（2.8-1.5）17=0.88KN 框架柱自重(含粉刷)： 0.500.502.825+0.502.80.02217=18.49 KN联系梁传来楼面自
21、重： KN 中间层边节点集中荷载： 60.61 KN中柱联系梁自重(含粉刷)： 9.75+1.06=10.81 KN次梁自重(含粉刷)： 1.72 KN内纵墙自重(含粉刷，扣除门洞重加上门重)： （3.9-0.9）(2.8-0.4)0.1218=15.55 KN（3.9-0.9）(2.8-0.4)20.0217=4.90 KN框架柱自重(含粉刷)： 18.49KN联系梁传来楼面自重： KN中间层中节点集中荷载： 97.78KN3.2屋面及楼面活荷载计算上人屋面均布活荷载标准值 : 2.0kN/m2屋面雪荷载标准值 : 0kN/m2=KN KN=KNKN第4章 横向框架侧移刚度计算4.1计算梁、
22、柱的线刚度4.1.1梁的线刚度计算梁柱混凝土标号均为 C30，EC=3.0*107KN/m2，在框架结构中，现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的框架梁取I=2I0。梁的线刚度计算 表4-1类型跨度截面积线刚度500高60.200.5023150500高4.50.200.5027777注：表中(KNm)4.1.2 柱的线刚度计算 柱的线刚度计算 表4-2注：表中(KNm)4.2柱的侧移刚度D值的计算其中为柱侧移刚度修正系数，为梁柱线刚度比，不同情况下，、取值不对于一般层： 对于底层： 4.2.1框架侧移刚度D值的
23、计算层次边柱D轴（13根）边柱A轴（13根）中柱（15根）KDiKDiKDi2至40.4150.182144800.910.293245100.4980.1991702784107010.4440.320281890.9100.481333700.5330.408283191261340第5章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算5.1.1 风荷载作用计算荷载标准值基本风压w0=0.55kN/m2，地面粗糙度为C类。本章计算以左风为例。，建筑物高度18.4m30m，故z=1.0。对于矩形平面，s=1.3计算过程见下表（其中z为框架节点至室外地
24、面的高度；A为一榀框架各层节点的受风面积: A6=3.9(1.1+2.8/2）=9.75 m2A5=A4=A3=A2=3.92.8=10.92 m2A1=3.92.8/2 +3/2)=11.31 m2 表5-1楼层高度z(m)zwk(kN/m2)A(m2)P(kN)四10.90.740.4810.925.24三8.10.740.4810.925.24二5.30.740.4810.925.24一2.50.380.2511.312.835.1.2风荷载作用下框架结构内力计算采用D值法。在求得框架第I层的层间剪力后，I层j柱分配到的剪力以及柱上、下端的弯矩、分别按下列各式计算：柱端剪力计算公式为柱端
25、弯矩计算公式为 需要注意的是，风荷载作用下的反弯点高比是根据表：均布水平荷载作用下各层标准反弯点高度比查得。梁端弯矩、剪力以及柱轴力分别按照下列公式计算：层柱端弯矩及剪力计算 表5-2层次hV边柱DKYM下M上42.816.33841070144800.330.4150.410.380.5432.821.57841070144800.430.4150.450.540.6622.826.81841070144800.540.4150.550.830.6813.029.641261340281890.660.4440.771.520.46层柱端弯矩及剪力计算 表5-3层次hV边柱AKYM下M上42
26、.816.33841070170270.330.4980.450.420.5132.821.57841070170270.430.4980.450.540.6622.826.81841070170270.540.4980.550.830.6813.029.641261340283190.660.5330.731.440.53层柱端弯矩及剪力计算 表5-4层次hV中柱BKYM下M上42.816.33841070245100.560.9100.450.700.8632.821.57841070245100.730.9100.450.921.1222.826.81841070245100.910.9
27、100.551.271.0213.029.641261340333701.010.9100.731.971.06梁端弯矩及剪力轴力计算 表5-5层次梁DB梁BA柱轴力M左M右LVM左M右LV边柱D中柱B边柱A40.760.585.40.250.721.34.50.450.470.360.8331.040.825.40.341.01.824.50.630.810.651.4621.220.815.40.381.071.944.50.671.190.942.0311.291.055.40.431.282.334.50.801.621.312.93 风荷载作用下弯矩、剪力、轴力图5.2 横向地震力荷
28、载作用下框架结构内力和侧移计算5.2.1 基本情况本建筑抗震设防烈度为7度，房屋高度未超过30m的丙类建筑，抗震等级为三级。框架属于规则框架，采用底部剪力法计算框架承受的水平地震作用，根据工程地质报告和土的类型划分，判定为二类场地，由设计地震分组为第一组查相关规范得特征周期系数Tg=0.35s.5.2.2 地震力荷载标准值地震力荷载标准值包括全部恒荷载值和部分活荷载值。其中屋盖处活载仅取雪荷载一半。重力荷载值按整个框架结构计算，然后平均分配到各榀框架。计算见下表（一）重力荷载代表值计算G=qs1屋面雪荷载标准值不考虑。2屋面、楼面活荷载标准值Q1k=Q2k=Q3k=Q4k=Q5k=Q6k=2.
29、0(9.947.2-62.62)=2.0436.08=872.16kN 3屋盖、楼盖自重G6k=6.09436.08=2655.7kNG1k=G2k=G3k=G4k=G5k=3.83436.08=1670.2kN4女儿墙自重G=1.1（9.92+47.22-2.62）0.2419=546.74kN5顶层楼梯间自重（高2.2m）2.662.23.17+(64+2.64)2.20.2419+2(64+2.64)2.20.0217=505.2kN6二六层柱梁墙等自重柱自重（45根柱）0.50.52.82545=785.5kN柱粉刷0.542.80.021745=85.68kN梁（含粉刷）自重2.17
30、（9.911+3.92+64）+1.633.94=330.71kN门面积 2.10.936=68.04m2窗面积 1.51.514+2.41.84+1.51.24+0.91.24=60.28m2门窗自重 68.040.2+60.280.45=40.73kN墙体自重 19(47.22+9.92+8.412+203.3)0.242.8-(68.04+60.28)0.24=4342.68kN墙体粉刷(47.22+9.92+8.412+203.3)2.8-(68.04+60.28)20.0217=447.76k小计6032.56kN7底层柱梁墙等自重柱自重 0.50.53.02545=843.75kN
31、柱粉刷0.542.20.021745=64.26kN梁（含粉刷）自重2.17（9.911+3.92+64）+1.633.94=330.71kN门面积 2.41.824=103.68m2窗面积 0m2门窗自重103.680.45=46.66kN墙体自重 19 (9.92+64+2.62)0.242.2=491.57kN墙体粉刷(9.92+64+2.62)2.220.0217=73.30KN小计1850.77kN恒荷载取全部，活荷载取50%，各层重力荷载集中于楼屋盖标高处，其代表值汇总如下：5.2.3 横向自振周期计算 （二）地震作用计算按顶点位移法计算，考虑填充墙对框架刚度的影响，取基本周期调整
32、系数=0.6。计算公式为,式中为顶点位移（单位为m）过，按D值法计算，过程如下表： 表5-6层次Gi（kN）（kN）Di(kN/m) (m)(m)48138.282343.288410700.02860.167738138.2831574.568410700.03750.139128138.2839712.848410700.04720.101616047.2845760.1212613400.05440.0544T1=1.70.6=0.449s5.2.4 横向水平地震作用计算 该工程所在地抗震设防烈度为7度，场地类别为类，设计地震分组为第一组，则，为水平地震影响系数最大值。由于 ，则顶点附加
33、地震作用系数，相应于结构基本自振周期的地震影响系数根据反应谱曲线计算（式中为阻尼调整系数,除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,相应的）结构的等效总重=0.8545760.12=38896.10kNFi=（1-）=各层横向地震作用及楼层地震剪力计算如下表： 表5-7层次ihi（m）Hi（m）Gi（kN）GiHi（kNm）FiVi42.811.48138.2892776.40.2301073.53822.732.88.68138.2869989.20.174812.24634.822.85.88138.2847202.00.117546.15180.912.83.06047.281814
34、1.80.045210.05390.95.2.5 地震力荷载作用下的水平位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移，计算过程见下表，表中还计算了各层的层间相对弹性转角=/hi横向水平地震作用下的位移验算 表5-8层次Vi层间侧移刚度Dihie=43822.78410700.00402.81/70034634.88410700.00452.81/62225180.98410700.00502.81/55315390.912613400.00432.81/698由表中计算结果可见，最大层间相对弹性转角发生在第2层，其值为1/5531/550，满足要求。5.2.6水平地震作用下框架内力计算反弯点高度
35、比,计算结果列于下表：对于梁端弯矩、剪力及柱轴力发别按下式计算：（计算过程略）Vb=(Mbl- Mbr)/l ，Ni=其中i表示线刚度，l、r、m表示左、右、中。各层柱端弯矩及剪力计算 表5-9层次hV边柱DKYM下M上42.83822.78410701448065.820.4150.4175.56108.7332.84634.88410701448079.800.4150.45100.55122.8922.85180.98410701448089.200.4150.55137.37112.3913.05390.912613402818992.810.4440.77214.4064.04各层柱
36、端弯矩及剪力计算 表5-10层次hV边柱AKYM下M上42.83822.78410701702777.390.4980.4597.51119.1832.84634.88410701702793.830.4980.45118.22143.8222.85180.984107017027104.890.4980.55161.53132.1613.05390.9126134028319109.140.5330.73239.0288.40层柱端弯矩及剪力计算 表5-11层次hV中柱BKYM下M上42.83822.784107024510114.400.9100.45140.36176.1832.84634.884107024510135.060.9100.45170.18207.9922.85180.984107024510150.980.9100.5523