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1、本科毕业设计职业技术学校图书电教楼框架结构设计2014年6月 本科毕业设计职业技术学校图书电教楼框架结构设计学院（系）： 专 业： 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 答辩 日期： 燕山大学毕业设计任务书学院：里仁学院 系级教学单位：土木工程系学号101607011149学生姓名邵星杰专 业班 级土木工程民建10-5班题目题目名称某公司科研办公楼框架结构设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生
2、产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容 结构方案的选择与结构布置；构件截面初步设计；结构体系在竖向荷载和水平荷载作用下的内力分析；结构侧移计算及截面验算；梁、柱、楼面板的设计；基础的设计。基本要求通过毕业设计，使学生熟悉建筑结构设计的步骤及过程，基本掌握常用结构设计规范和常用设计图集的应用，掌握在已有建筑施工图设计基础上完成结构设计过程，了解并掌握设计内容和图纸要求，并在此基础上绘制结构施工图和完成计算书。参考资料荷载统计建筑结构荷载规范(CB50009-2012)、混凝土结构设计规范(GB50010-2010 )、 建筑抗震设计规范(GB50011-2010)、建筑地基基础设计规范(GB500
3、07-2011)、相关设计手册和教材周 次第1-2周第3-5周第6-8周第9-11周第12-14周第15-17周应完成的内容准备毕业设计相关资料，初步建筑方案设计。进行梁柱楼板的设计,对板进行配钢筋计算,进行荷载统计框架水平和竖向荷载作用下结构计算和内力组合，构件截面设计和配筋梁、住施工图的绘制；基础类型的确定，进行基础设计计算，绘出基础草图。 电脑绘制结构施工图；输入计算书。计算书与施工图修改、打印、装订，准备答辩。指导教师： 职称： 年 月 日系级教学单位审批： 年 月 日摘要摘要本设计6层图书馆，标准层高4.2米。主体采用框架结构体系，基础采用独立基础。毕业设计目的是熟悉多层建筑结构设计
4、的步骤，方法，掌握结构设计的全过程。根据毕业设计任务书的要求，以现行国家相关规程、规范为依据，严格按照实际设计顺序，全面、详细的进行结构设计，对某中学教学楼的结构进行了完整的设计。主要内容包括结构平面布置及计算简图确定、荷载计算、板、梁、柱的内力计算，配筋计算。采用弯矩二次分配法进行一榀框架在竖向荷载作用下的内力分析，采用D值法计算横向框架在水平地震以及风荷载作用下的的内力分析，采用底部剪力法计算横向水平地震作用，以及框架梁柱的内力组合、截面设计及配筋计算。进行了独立基础的设计和板式楼梯的设计。以表格的形式汇总了设计过程中的许多参数，其中还附有设计过程中的许多内力图及计算简图。关键词:结构设计
5、；内力分析；变形验算；内力组合IAbstractThe body of this design is a 6-story cultivating library, The main height of the floor is 4.2 meters. The body uses the portal frame construction system, and the foundation uses the pile foundation.The purpose of the designs is to make me farniliar with procedure and method o
6、f high-floor architectural designs, to master the whole process-from outline design, sophisticated design, to structural one. Strictly according to the sequence of practical design, architectural and structural designs are carried out wholy and detailedly. Contents of the design are as following: ou
7、tline design for architecture bar disposal for every floor planks, floor beams and ceiling planks, internal force analysis by means of Layer Division for rows of a horizanfal frame and a longitudinal one affected by vertical load, internal force analysis and deformitys checking computations by means
8、 of D-value for rows of a horizontal frame and a hngitudinal one affected by horizontal load, internal force composing: cross-sectional designs and joints designs for frame beams and columns and columns ,calculations and reinforcing bar disposal for stairs and basis. Lots of parameters are gathered
9、by the form of tables. The consultation and use method of standards have been familiarized and preliminarily mastered. All the above-presented exposition could be used for reference in my future career.Keywords: Structural design; Analysis of internal forces; Checking deformation; Combination of int
10、ernal forcesI目录目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 工程概况11.3 设计资料11.4 主要结构材料11.5 设计内容21.6 设计方法2第2章 结构布置及计算简图的确定32.1 结构布置32.2 确定梁柱截面尺寸3第3章 构件设计63.1 楼板荷载63.1.1 恒荷载计算63.1.2 活荷载计算63.2 楼板设计63.2.1 设计资料63.2.2 荷载设计值73.2.3弯矩计算83.2.4 截面设计143.3 次梁设计183.3.1荷载193.3.2正截面抗弯承载力及配筋193.3.3 斜截面受剪承载力及箍筋计算203.4楼梯设计213.4.
11、1 设计参数213.4.2 楼梯板计算213.4.3 平台板计算223.4.4 平台梁计算23第4章 横向框架在竖向荷载作用下计算254.1 横向框架在恒荷载作用下的计算简图254.1.1 横向框架简图254.1.2 第一层框架简图计算264.1.3 恒荷载作用下的横向框架的计算简图304.2 横向框架在活荷载作用下的计算简图304.2.1 第1层横向框架简图304.2.2 第2-3层横向框架简图314.2.3 第4-5层横向框架简图324.2.4 屋面横向框架简图334.2.5 活荷载作用下的横向框架的计算简图344.3横向框架在横荷载作用下的内力计算354.3.1 弯矩二次分配法计算弯矩3
12、54.4 横向框架在活荷载作用下的内力计算414.4.1用弯矩二次分配法计算弯矩41第5章横向框架在水平荷载作用下计算465.1 横向框架在水平地震作用下的内力与位移计算465.1.1 计算重力荷载代表值465.1.2 横向框架的水平地震作用和位移计算485.2 横向框架在风荷载作用下的内力与位移计算595.2.1横向框架在风荷载作用下得计算简图595.2.2 横向框架在风荷载作用下的位移计算625.2.3 横向框架在风荷载作用下的内力计算63第六章 横向框架梁柱内力组合686.1 组合公式686.2. 框架控制截面内力组合表686.2.1 框架梁的内力组合表686.2.1 框架梁和框架柱的内
13、力组合表686.3. 柱端弯矩设计值调整82第七章 框架梁柱截面设计877.1. 框架梁截面设计877.2. 框架柱截面设计92第八章 框架独立基础设计968.1. 地基设计资料968.2. 独立基础设计96结论99参考文献100致谢101附录1102附录2107评审表112评语表113第一章绪论第1章 绪论1.1 课题背景本课题为秦皇岛职业技术学校图书电教楼设计，该建筑一二层为书库和学生阅览室，二层为教室办公室，三四层为微机室和电教演示室，五六层为学生自习室。结构形式为多层钢筋混凝土框架结构，基础为独立基础。主要依据是材料力学、结构力学等力学基础，地基基础、钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、
14、结构抗震专业知识，毕业设计任务书，以及建筑结构荷载规范(GB50009-2011)和建筑抗震设计规范(GB50011-2010)建筑地基基础设计规范（GB50007-2012）等设计规范。1.2 工程概况本工程为为六层，高度为27.9m，长度为42.3m，宽度为20.1m.设计使用年限为50年。1.3 设计资料1工程地质条件：自然地表1m内为填土，填土下层为3 m厚砂质粘土，再下为砾石层。砂质粘土允许承载力标准值为200kN/m2。砾石层允许承载力标准值为300400kN/m2。常年地下水位低于-10 m，水质对混凝土无侵蚀作用。场地类别为类。2基本风压：= 0.45kN/m2，地面粗糙程度为
15、C类地区，常年主导风向为东北风，年最高温度为33 ，最低温度为-15 。3基本雪压：= 0.25kN/m2。4抗震设防烈度：7度，设计地震分组为第三组，设计基本地震加速度值0.10g。5建筑物类型：丙类。6抗震等级设计：三级。1.4 主要结构材料1混凝土强度等级：C25，C30。2钢筋：级，级，级钢筋。1.5 设计内容1初步的建筑方案设计。2结构方案的设计与结构布置。3构件截面初设计。4结构体系在竖向荷载和水平荷载作用下的内力分析。5结构侧移计算及截面验算。 6基础的设计。7节点的设计。1.6 设计方法本次毕业设计采用人工手算方式进行，关键环节采用了如下计算方法：1楼盖设计：弹性理论方法。2次
16、梁设计：弹性理论方法。3结构自振周期：能量法。4水平地震作用：底部剪力法。5框架结构竖向荷载作用下的受力分析：弯矩二次分配法。6框架结构水平荷载作用下的受力分析：D值法。109第二章 结构布置及计算简图确定第2章 结构布置及计算简图的确定2.1 结构布置该楼结构6层，每层层高4.2米。外墙采用300mm厚混凝土小型空心砌块，内墙采用200mm厚混凝土小型空心砌块。图2.1 标准层结构平面布置图2.2 确定梁柱截面尺寸楼板： 双向板，板厚,框架梁：=(1/8-1/12)8400=7001050mm，取h=750mm，b=300mm。框架梁：=(1/8-1/12)6000=500750mm，取h=
17、750mm，b=300mm。次梁：mm，mm。柱截面：600 mm600 mm。现浇板厚：100mm，卫生间板厚：80mm，满足。混凝土设计强度：C30（=14.3N/mm2，=1.43N/mm2）。柱截面尺寸根据式： (2-1) (2-2)估算。由抗震规范可知该框架结构的抗震等级为三级，其轴压比限值= 0.9，各层的重力荷载代表值近似取14kN/m2，由建筑图可知边柱及中柱的负载面积分别为：4.23m2和5.46 m2，得柱截面面积为中柱：1.25145.4661000/0.9/14.3=264336mm2边柱：1.3144.2361000/0.9/14.3=106909mm2考虑地震作用组
18、合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25。取柱截面为正方形。中柱和边柱截面高度分别为514.1mm和327.0mm。故取柱截面尺寸为：600mm600mm。2.3 计算简图的确定根据地基础顶面标高-0.600，底层层高4.8m，2-6层层高4.2m。基础采用柱下独立基础。图 2.2 纵向计算简图 图2.3 横向计算简图第三章 构件设计第3章 构件设计3.1 楼板荷载3.1.1 恒荷载计算1 不上人屋面荷载标准值 20厚细石混凝土保护层 220.02=0.44kN/m2 2层4厚SBS卷材防水层（聚酯） 0.6KN/m2 20厚1：2.5水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/
19、m2 30厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.0313=0.39kN/m2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/m2 100厚钢筋混凝土基层 0.125=2.5kN/m2 V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/m2 屋面恒荷载 5.98kN/m22 1-5楼面恒荷载标准值瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kN/m2100厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5kN/m210厚混合砂浆抹灰层 0.0117=0.17kN/m2 楼面恒荷载 4.22kN/m23.1.2 活荷载计算不上人屋面均布活荷载标准值 0.5kN/m21层楼面活荷载标准值 5.0kN/m22-3层楼面活荷载标准值
20、3kN/m24-5层楼面活荷载标准值 2.5kN/m2 走道活荷载标准值 3.5kN/m2 注：雪荷载标准值为0.25kN/m23.2 楼板设计3.2.1 设计资料对于楼板，根据弹性理论，对于楼板，根据弹性理论，2lo2/lo13，按双向板计算。图3.1 标准层框架楼板布置图3.2.2 荷载设计值恒荷载分项系数取1.2，因楼面活荷载标准值小于4.0kN/m2，所以活荷载分项系数应取1.4，于是板：对于1层楼面恒荷载设计值：活荷载设计值：荷载设计值：11.564kN/m2，q/2=3.25kN/m25.064+3.25=8.314kN/m2对于2-3层楼面恒荷载设计值：活荷载设计值：荷载设计值：
21、9.264kN/m2，q/2=2.1kN/m25.064+2.1=7.164kN/m2 对于4-5层楼面恒荷载设计值：g=1,24.22=5.064kN/m2活荷载设计值：q=1.42.5=3.5kN/m2荷载设计值：8.564kN/m2，q/2=1.75kN/m2对于屋面恒荷载设计值：活荷载设计值：荷载设计值： 3.2.3弯矩计算内跨：lo=lc 边跨：lo=lc跨中最大弯矩为当内支座固定时在作用下的跨中弯矩值，与内支座铰支时在作用下的跨中弯矩之和，混凝土的泊松比为，支座最大负弯矩为当支座固定是作用下的支座弯矩。根据不同的支撑情况划分多种区格板，选择其中几种典型板计算。A区格板L01/L02
22、=0.714，查表L01,L02方向的跨中弯矩系数分别为0.046,0.0100，支座弯矩系数分别为-0.0769，-0.0572，四边简支时查表得L01,L02方向跨中弯矩系数分别为0.0659，0.0301。1层:m1=(0.046+0.01000.2)(g+q/2)l012+(0.0659+0.03010.2)ql012/2 =0.0488.31462+0.071923.2562 =22.781kN.m.m-1 m2=(0.0100+0.0460.2)(g+q/2)l012+(0.0301+0.06590.2)ql012/2 =10.81kNm.m-1 =-0.0769(g+q)l012
23、=-0.076911.56462=-32.01kNm.m-1 =0 =-0.0572(g+q)l012=-0.057211.56462 =-23.81KN.m.m-12-3层：m1=0.0487.16462+0.071922.162=17.82KN.m.m-1 m2=0.01927.16462+0.043282.162=8.22KN.m.m-1 =-0.07699.26462=-25.65KN.m.m-1 =0 =-0.05729.26462=-19.08KN.m.m-14-5层：m1=0.0486.81462+0.071921.7562=16.31KN.m.m-1 m2=0.01926.81
24、462+0.043281.7562=7.44KN.m.m-1 =-0.07698.56462=-23.71KN.m.m-1 =0 =-0.05728.56462=-17.63KN.m.m-1 屋面：m1=0.0487.52662+0.071920.3562=13.91KN.m.m-1 m2=0.01927.52662+0.043280.3562=5.75KN.m.m-1 =-0.07697.87662=-21.80KN.m.m-1 =0 =-0.05727.87662=-16.22KN.m.m-1 B区格板L01/L02=0.714，查表L01,L02方向的跨中弯矩系数分别为0.0418,0.
25、0176，支座弯矩系数分别为-0.0980，-0.0775，四边简支时查表得L01,L02方向跨中弯矩系数分别为0.0659，0.0301。1层:m1=(0.018+0.01760.2)(g+q/2)l012+(0.0659+0.03010.2)ql012/2 =0.045328.31462+0.071923.2562 =21.981kNm.m-1 m2=(0.0176+0.04180.2)(g+q/2)l012+(0.0301+0.06590.2)q l012/2 =12.83kNm.m-1 =0 =-0.0980(g+q)l012=-0.098011.56462 =-40.8001kNm.
26、m-1 =0 =-0.0572(g+q)l012=-0.057211.56462=-23.81KN.m2-3层：m1=0.045327.16462+0.071922.162=17.13KN.m.m-1 m2=0.025967.16462+0.043282.162=9.97KN.m.m-1 =0 =-0.09809.26462=-32.68KN.m.m-1 =0 =-0.057759.26462=-25.85KN.m.m-14-5层：m1=0.045326.81462+0.071921.7562=15.65KN.m.m-1 m2=0.025966.81462+0.043281.7562=9.09
27、KN.m.m-1 =0 =-0.09808.56462=-30.21KN.m.m-1 =0 =-0.07758.56462=-23.89KN.m.m-1 屋面：m1=0.045327.52662+0.071920.3562=13.19KN.m.m-1 m2=0.025967.52662+0.043280.3562=7.58KN.m.m-1 =0 =-0.09807.87662=-27.79KN.m.m-1 =0 =-0.07757.87662=-21.97KN.m.m-1C区格板L01/L02=0.7，查表L01,L02方向的跨中弯矩系数分别为0.0321,0.0113，支座弯矩系数分别为-0
28、.0735，-0.0569，四边简支时查表得L01,L02方向跨中弯矩系数分别为0.0683，0.0296。1层:m1=(0.0321+0.01130.2)(g+q/2)l012+(0.0683+0.02960.2)ql012/2 =0.034368.3144.22+0.074223.254.22 =9.29kNm.m-1 m2=(0.0113+0.03210.2)(g+q/2)l012+(0.0296+0.06830.2)ql012/2 =5.081kNm.m-1 =-0.0735(g+q)l012=-0.073511.5644.22=-14.99kNm.m-1 =-0.0569(g+q)l
29、012=-0.056911.5644.22=-11.61KN.m.m-12-3层：m1=0.034367.1644.22+0.074222.14.22=7.09KN.m.m-1 m2=0.017727.1644.22+0.043262.14.22=3.84KN.m.m-1 =-0.07699.2644.22=-12.01KN.m.m-1 =-0.05699.2644.22=-9.30KN.m.m-14-5层：m1=0.034366.8144.22+0.074221.754.22=6.42KN.m.m-1 m2=0.017726.8144.22+0.043261.754.22=3.47KN.m.
30、m-1 =-0.07358.5644.22=-11.10KN.m.m-1 =-0.05698.5644.22=-8.60KN.m.m-1 屋面：m1=0.034367.5264.22+0.074220.354.22=5.02KN.m.m-1 m2=0.017727.5264.22+0.043260.354.22=2.62KN.m.m-1 =-0.07357.8764.22=-10.21KN.m.m-1 =0 =-0.05697.8764.22=-7.91KN.m.m-1D区格板L01/L02=0.5，查表L01,L02方向的跨中弯矩系数分别为0.0400,0.0038支座弯矩系数分别为-0.0
31、829，-0.0570，四边简支时查表得L01,L02方向跨中弯矩系数分别为0.0965，0.0174。1层:m1=(0.0400+0.00380.2)(g+q/2)l012+(0.0965+0.01740.2)ql012/2 =0.040768.31432+0.099983.2532 =5.97kNm.m-1 m2=(0.0038+0.04000.2)(g+q/2)l012+(0.0174+0.09650.2)ql012/2 =1.96kNm.m-1 =-0.0829(g+q)l012=-0.082911.56432=-8.63kNm.m-1 =-0.0570(g+q)l012=-0.057
32、011.56432=-5.93KN.m.m-12-3层：m1=0.040767.1643+0.099982.132=4.52KN.m.m-1 m2=0.01187.16432+0.03672.132=1.45KN.m.m-1 =-0.08299.26432=-6.911KN.m.m-1 =-0.05709.26432=-4.75KN.m.m-14-5层：m1=0.040766.81432+0.099981.7532=4.07KN.m.m-1 m2=0.01186.81432+0.03671.7532=1.30KN.m.m-1 =-0.08298.56432=-6.39KN.m.m-1 =-0.
33、05708.56432=-4.39KN.m.m-1 屋面：m1=0.040767.52632+0.099980.3532=3.08KN.m.m-1 m2=0.01187.52632+0.03670.3532=0.91KN.m.m-1 =-0.05707.87632=-4.04KN.m.m-1 表3-1 按弹性理论计算1层楼板区格ABCD/m664.23/m8.48.4660.7140.7140.710.5/kN.m.m-122.7821.989.295.971/kN.m.m-110.8112.835.081.96/kN.m.m-1-32.010-14.99-8.63/kN.m.m-1-32.0
34、1-40.807-14.99-8.63/kN.m.m-100-11.61-5.93/kN.m.m-1-23.81-32.268-11.61-5.93 表3-2 按弹性理论计算2-3层楼板区格ABCD/m664.23/m8.48.4660.7140.7140.700.5/kN.m.m-117.8217.137.094.521/kN.m.m-18.229.973.841.45/kN.m.m-1-25.650-12.01-6.91 （附表 3-2）/kN.m.m-1-25.65-32.68-12.01-6.91/kN.m.m-100-9.30-4.75/kN.m.m-1-19.08-25.85-9.
35、30-4.75 表3-3 按弹性理论计算4-5层楼板区格ABCD/m664.23/m8.48.4660.7140.7140.700.5/kN.m.m-116.3115.656.424.07/kN.m.m-17.449.093.471.30/kN.m.m-1-23.710-11.10-6.39/kN.m.m-1-23.71-30.21-11.10-6.39/kN.m.m-100-8.60-4.39/kN.m.m-117.63-23.89-8.60-4.39 表3-4 按弹性理论计算屋面楼板区格ABCD/m664.23/m8.48.4660.7140.7140.700.5/kN.m.m-113.9
36、113.195.023.08/kN.m.m-15.757.582.620.91/kN.m.m-1-21.800-10.21-5.88 （附表 3-4）/kN.m.m-1-21.80-27.79-10.21-5.88/kN.m.m-100-7.91-4.04/kN.m.m-1-16.22-21.97-7.91-4.043.2.4 截面设计截面配筋计算的结果及实际配筋（由于跨中弯矩短跨方向比长跨方向大，为了更好地利用截面的有效高度，将短跨方向的受力钢筋放在长跨受力钢筋的外侧。对于周边与梁整体连接的板，在竖向荷载作用下，与单向板一样，板平面内会产生推力使弯矩减小。同时l02/l010.2%，满足要求
37、板间支座弯矩不平衡，取相邻两区格支座弯矩的平均值，即 A-B支座：1-2层 M=（-32.01-40.80)/2=-36.41KN.m.m-1 3-4层 M=（-25.65-32.68)/2=-29.17KN.m.m-1 5-6层 M=（-23.71-30.21)/2=-26.96KN.m.m-1 屋面 M=（-21.8-27.79)/2=-24.80KN.m.m-1 A-C支座：1-2层 M=（-32.01-11.61)/2=-21.81KN.m.m-1 3-4层 M=（-25.65-9,3)/2=-17.48KN.m.m-1 5-6层 M=（-23.71-8.6)/2=-16.16KN.m
38、.m-1 屋面 M=（-21.8-7.91)/2=-14.86KN.m.m-1 A-D支座：1-2层 M=（-23.81-8.63)/2=-16.22KN.m.m-1 3-4层 M=（-19.08-6.91)/2=-13.00KN.m.m-1 5-6层 M=（-17.63-6.39)/2=-12.01KN.m.m-1 屋面 M=（-16.22-4.04)/2=-10.13KN.m.m-1 B-D支座：1-2层 M=（-32.26-8.63)/2=-20.45KN.m.m-1 3-4层 M=（-25.85-6.91)/2=-16.38KN.m.m-1 5-6层 M=（-23.89-6.39)/2=-15.14KN.m.m-1 屋面 M=（-21.97-4.04)/2=-13.01KN.m.m-1 C-D支座：1-2层 M=（-14.99-8.63)/2=-11.81KN.m.m-1 3-4层 M=（-12.01-6.91)/2=-9.