淮阴工学院框架结构毕业设计计算书.doc

淮阴工学院毕业设计说明书(论文) 第 页 共 页目录1 引言12 建筑设计说明12.1 建筑物的主要组成部分2 2.2 剖面设计32.3 立面设计43 结构设计方案63.1 结构平面布置63.2 计算简图84 现浇板设计（钢筋混凝土楼盖设计）94.1 荷载计算104.2 双向板105 荷载计算135.1 横向框架计算145.2 活载计算195.3 水平地震作用计算225.4 梁柱刚度的计算266 框架内力计算336.1 恒载内力336.2 活载内力436.3 地震作用下横向框架内力计算517 框架内力组合608 框架梁、柱截面设计729 楼梯结构设计909.1 梯段板计算919.2 休息平台板计算929.3 梯段梁TL1计算9310 基础设计9410.1 荷载计算9410.2 确定基础底面积9510.3 基础结构设计（混凝土选用C40）9711 PKPM计算书100结 论128致 谢129参考文献130淮阴工学院毕业设计(论文)说明书 第 130 页 共130页1 引言本次毕业设计课题为泗阳县王集镇新党政办公楼设计，其主要目的是加深对理论和概念的理解，独立系统的完成一项工程设计，熟悉工程设计的一般步骤，熟悉相关设计规范、手册、标准图集以及工程实践中常用的方法。毕业设计的时间较短，我们土木工程专业的学生本次毕业设计仅需完成该工程的建筑设计及结构设计两部分，侧重于结构计算。通过毕业设计，使我们初步了解办公楼建筑的设计原理，熟悉运用建筑规范和国家标准图集，初步掌握建筑设计的基本方法和步骤，了解建筑物的一些细部构造，进一步提高和训练绘图技巧，包括使用计算机绘制建筑图及有关结构计算。在设计中，一方面要把所学的知识运用到设计、施工中去，熟悉国家有关规范、条例和规程并知道如何去查找规范里的相关条文；另一方面，由于现代化建筑一般都具有密度大，高度高，功能多，设备复杂，装修豪华，防火要求和管理自动化水平高等特点，需要各工种交叉配合。因此，通过这次毕业设计，对于扩大我们非本专业知识面也是十分重要的。本次设计包括建筑设计和结构设计两个部分。以结构设计为主线，即以结构选型与布置、选取计算模型与结构内力分析、构件设计与构造、施工图绘制为主线，将所学的结构力学、混凝土结构、地基与基础等各学科的知识有机的联系起来。设计内容包括（建筑设计部分）平面设计、立面设计、剖面设计及相应的构件设计，（结构设计部分）计算模型的选取、荷载计算、内力分析、构件设计、施工图设计等。2 建筑设计说明建筑设计在现有的自然环境与总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑使用功能、结构施工、材料设备、经济艺术等问题，着重解决建筑内部使用功能和使用空间的合理安排，内部和外表的艺术效果，各个细部的构造方式等，创造出既美观又实用的建筑。建筑设计应考虑建筑与结构等相关的技术的综合协调，以及如何以更少的材料、劳动力、投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用、经济、坚固、美观。建筑空间是供人使用的场所，它们的大小、形态、组合以及交流关系与使用功能密切相关，同时往往还反映了一种精神上的需求。采用合理的技术措施，房屋设计的使用要求和技术措施要和造价，建筑标准统一起来，正确选用建筑材料，选择合理的建筑方案，采用合理的施工措施，使房屋坚固耐久，建造方便，节约投资。框架结构是多层、高层建筑的一种主要结构形式。框架结构具有建筑平面布置灵活、能获得较大的空间、建筑立面容易处理、结构自重较轻、抗震性能好、计算理论较成熟等优点，可以适应不同的房屋造型要求。同时，在结构性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计可以具有较好的延性性能。我国定义10层以下或建筑总高度小于28m的建筑为多层建筑，钢筋混凝土框架结构多用于多层建筑，较少用于高层建筑，因为当房屋的高度超过一定的范围时，框架结构侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，从受力合理和控制造价的角度，现浇钢筋混凝土框架结构一般不超过60m，地震区现浇钢筋混凝土框架，当设防烈度为7度、8度、9度时高度一般不超过55m、45m和25m。框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，梁和柱，通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础，整个房屋全部采用这种结构形式的称为框架结构或纯（全）框架结构，框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完全相同的，有时因工艺和使用要求，也可能在某层轴柱或某跨轴梁，形成缺梁、缺柱的框架。此结构的柱网布置为长方形，采用纵横向承重方案，楼面为现浇双向板楼盖，两个方向的框架同时承受竖向荷载和水平荷载。建筑物是社会物质和文化财富，它在满足使用要求的同时，还需要考虑人们对建筑物在美观方面的要求，本方案采用对称方式体观了职能的一面，其主体五层，主要考虑到和周围建筑物的整体效果。2.1 建筑物的主要组成部分 建筑物通常由楼地面、墙或柱、基础、楼梯、屋盖、门窗等几部分组成。 楼地层：其主要作用是提供使用者在建筑物中活动所需的各种平面，同时将由此而产生的各种荷载，传递到支承它们的垂直构件上去。它除了具有提供活动平面并传递水平荷载的作用外，还起着沿建筑物的高度分隔空间的作用。对于高层建筑而言楼层是对抗风荷载等侧向水平力的有效支撑。墙或柱：在不同结构体系的建筑中，屋盖、楼层等部分所承受的活荷载以及它们的自重，分别通过支承它们的墙或柱传递到基础上，再传给地基。该建筑采用了框架结构，墙体不承重，但它具有分隔空间或对建筑起到围合、保护作用。基础：这是建筑物的垂直构件与支承建筑物的地基直接接触的部分。基础的状况既与上部的建筑状况有关，也与其下部的地基状况有关。楼电梯：楼电梯是解决建筑物上下楼层之间联系的交通枢纽。特别是楼梯，由于在使用时存在高差，对其安全性能应予以足够重视。屋盖：除了承受由于雨雪或屋面上人所引起的荷载外，屋盖主要起围护的作用，其防水、隔热或保温的热工性能是主要问题。2.2 剖面设计建筑剖面设计是对各房间和交通联系部分进行竖向的组合布局。它的主要内容有确定房间的剖面形状、建筑各部分的高度及建筑物的层数，进行建筑剖面组合，研究建筑空间的利用。此外还要处理建筑剖面中的结构、构造关系等问题。建筑平面与剖面是从两个不同的方向来表示建筑各部分的组合关系，因此，设计中的一些问题往往需要将平面和立面结合在一起考虑，才能加以解决。房间的室内高度，从楼地面到室内天花或其它构件底面的距离叫净高，净高加上楼板层的结构，即该层的地坪面或楼板面到上层楼板面的距离叫层高。确定房间高度和剖面形状的原则与确定房间的平面尺寸和形状是一样的。(1) 考虑房间的使用性质和活动的特点；(2) 考虑采光、通风、空气容量等卫生要求。房间的高度，也是反映建筑标准和建筑经济的一个方面，因为建筑体积和造价有密切的关系，所以适当降低房间的层高是降低建筑造价的措施之一。综合考虑上述因素，我们认为：使用要求是决定房间尺寸和形状的主要因素，但在满足基本使用的条件下，结构的经济合理，构件的规格等等，又往往成为决定具体尺寸的重要因素。一、门的设计与布置：在建筑设计中，各种门的设计与布置，包括确定门的大小、数量、位置和开启方式等等，对于人流活动、家具布置、内部使用以及安全疏散等影响很大。因此，对门必须进行精心设计。对门的设计主要考虑了以下几点：(1) 根据功能要求确定门的大小；(2) 根据使用的具体要求确定门的数量。二、窗的设计和布置房间中窗子的大小、形式和位置，对室内采光、通风、日照和使用等功能要求，对建筑物的装门面构图，都有很大关系，在设计时应根据各方面要求综合考虑。采光是窗的主要功能，室内采光的优劣，一方面取决于的平面和剖面的尺寸和形式；另一方面也与窗的方位、位置、大小、形状、窗子的透光程度、窗前的遮挡情况、以及室内墙反光能力等因素有关。房间所需采光面积大小，在一般民用和工业建筑中，常常参考实践经验所得的窗面积和地面面积来进行设计。窗子的大小、数量，还应考虑经济条件和当地的气候条件，因为窗的造价比墙贵，而且窗子的保温、隔热性能比墙差。在设计窗的位置时，考虑了下列问题： 1、窗的位置应很好地考虑房间内部的使用情况。 2、窗子大都兼有通风的作用，因此房间的窗子位置应与门的位置一起考虑，最好把窗开在门对面的墙上或离门较远的地方，以使房间尽可能得到穿堂风。3、窗子的位置还考虑了立面的要求，使立面构图整齐谐调，不致杂乱无章，影响立面的效果。2.3 立面设计 立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、经济性；正确处理与施工技术的关系。完整的立面设计，并不只是美观问题，它和平、剖面的设计一样，同样也有使用要求、结构构造等功能和技术方面的问题，但是从房屋的平、立、剖面来看，立面设计中涉及的造型和构图问题，通常较为突出。建筑外形不是设计者主观臆造出来的，它是功能、结构体系和内部空间组合等合乎逻辑的反映；建筑外形也不是建筑内容的简单反映或直接表现，而是在建筑功能、技术、经济等各种条件制约下，根据建筑艺术表现的要求和建筑形式美的构图规律，进行加工创作而成的。不同的功能要求具有不同的建筑空间，而不同的建筑空间又形成不同的建筑外形，这种关系首先表现在建筑外部的体形组合上，其次也表现在立面上许多构件和构件的组合上。建筑立面可以看成是由许多构部件所组成：它们有墙体、梁柱、墙墩等构成房屋的结构构件。恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的比例和尺度，运用节奏韵律、虚实对比等规律，设计出体型完整、形式与内容统一的建筑立面，是立面设计的主要任务。建筑物的外墙做散水，主要是为了迅速排除靠墙体的地面水并堵住地面水沿墙脚向下渗透，以减少墙脚基础受水侵蚀的可能性。散水是将外墙四周地面做成向外倾斜的坡道，以便将水导至远离墙脚处。由于散水附属在外墙底部，当墙身下沉时，在交接处容易产生裂缝而渗水。解决办法可在接缝处嵌以沥青油膏，或将勒脚做至散水面以下。 女儿墙是屋顶上直接受到风吹雨淋的一个构件，如果没有适当的防水措施，雨水就有可能顺女儿墙渗入室内，女儿墙的外饰面材料也可能因此而破坏。防止女儿墙渗水的办法主要是在女儿墙的墙身中铺设油毡防水层，或把屋面防水层铺过女儿墙。本次教学楼设计中，为了安全和美观的需要，设置了女儿墙，并充分考虑了女儿墙的抗震和防水。勒脚是外墙接近室外地面处的表面部分，其作用：一是保护墙身不受外界雨、雪的侵袭而受潮、受冻；二是加固墙身，以防因外界机械性破坏而使墙身受损；三是对建筑物立面处理产生一定效果。根据勒脚的作用，勒脚应选用防水性、耐久性较好，并有一定装饰效果的材料。外墙勒脚一般采用1 : 2水泥砂浆粉刷。这种勒脚的优点是造价低，施工方便。缺点是比较脆、容易裂，日久常有起壳剥落现象，严重的会造成墙体的破坏。发生起壳剥落现象的主要原因：一是施工时墙面清洗湿润不够，以致在抹灰时砂浆中水份被砖墙吸收，使面层抹灰咬不住，从而造成了面层与基层的粘结，造成空鼓；二是当室内外高差较大时，地下的潮气由室内填土进入勒脚墙体并停留在与外墙抹灰交接的孔隙间，由于地下潮气往往含有碱性介质，经过外墙面的风吹日晒，潮气挥发，碱性介质形成结晶，体积膨胀，致勒脚面层成片剥离脱落；三是由于散水坍陷，使抹灰开裂渗水，当水浸入勒脚后，由于冻融循环的影响，导致表面脱壳。 建筑立面设计的步骤，通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系，例如房屋的大小、高低、门窗位置，构部件的排列方式等，描绘出房屋各个立面的基本轮廓，作为进一步调整统一，进行立面设计的基础。设计时首先应该推敲立面各部分总的比例关系，考虑建筑整体的几个立面之间的统一，相邻立面间的连接和协调，然后着重分析各个立面上墙面的处理，门窗的调整安排，最后对入口门廊、建筑装饰等进一步作重点及细部处理。本设计工程建筑立面设计力求给人一种均衡、和谐的感觉，与环境融于一体，充分体现了建筑物的功能，通过巧妙组合，使建筑物创造了优美、和谐、统一而又丰富的空间环境，给人以美的享受。3 结构设计方案3.1 结构平面布置3.1.1 设计依据（1）设计题目:泗阳县王集镇新党政办公楼（2）设计资料王集新城是泗阳县北部乡镇的经济、文化、交通的中心，该新党政办公楼就坐落于泗阳县王集镇健康路18号。该建筑的建筑面积约4500，5层的框架结构。一楼设置有：服务大厅、值班室、接待室等；二楼为：镇政府主要领导办公室和部分会议室；三、四楼为镇政府主要职能部门的办公室（如工会、工委、宣传等办公室）并适当配置会议室等。建筑设计要求建筑物体型美观、新颖，整体协调；立面简洁明快，具有现代气息；满足各项使用功能要求，功能区组合合理；结构设计要求结构布置合理，构件设计经济合理。 1）地质资料 地质报告 表3-1序号岩石名称厚度Fak(MPa)1素填土0.502粉土2.52003粘土0.52404粉土3.8250 土壤最大冻结深度0.25m，常年地下水位低于-2.4m，水质对混凝土没有侵蚀作用。 2）气象资料：冬季主导风向东北风，平均风速2.6m/s，夏季主导风向东南风，平均风速 2.6m/s，最大风速23.7m/s。最大积雪厚度0.32m，基本雪压S0=0.4KN/, 基本风压0=0.4KN/。 3）抗震设防烈度为7度，地震分组为二组。（3）荷载资料：查阅建筑结构荷载规范（GB500092012）3.1.2 结构布置 1.结构选型及布置本党政办公室采用钢筋混凝土框架，根据地质条件，拟采用独立基础。（1）构件材料选择考虑到墙柱弱梁，施工顺序（现场浇筑混凝土时一般梁、板一起整浇，柱单独浇筑）等因素，拟选用构件材料如下： 柱：采用C40混凝土，主筋采用HRB400，箍筋采用HPB300； 梁：采用C30混凝土，主筋采用HRB400，箍筋采用HPB300； 板：采用C30混凝土，钢筋采用HRB400； 基础：采用C40混凝土，钢筋采用HRB400； 围护墙、间隔墙材料：内外墙墙体均采用240mm厚浆砌焦渣砖墙，卫生间内部隔断取用100厚轻质隔断。浆砌浇渣砖强度等级MU5，砌筑砂浆强度M7.5，采用水泥石灰混合砂浆。（2）构件尺寸确定1）梁确定原则：梁截面高度一般为其跨度的 l/14l/10；梁截面宽度一般为其截面高 度的l/3l/2。梁截面宽度不宜小于200mm，梁截面高宽比不宜大于4。再综合挠度控制、荷载等原因，初选梁截面尺寸为：横向框架长跨梁：bh=300mm600mm横向框架短跨梁（2400mm）：300mm500mm纵向框架梁：300mm550mm2）柱确定原则：由建筑抗震设计规范（以下简称抗规）6.3.5条，矩形截面柱边长不宜小于400mm，柱截面高宽比不宜大于3；由建筑抗震设计规范表6.3.6知：三级框架结构柱轴压比限值为0.85。抗震设计时宜采用方柱，根据轴压比确定柱子截面尺寸，以门厅处（受荷面积最大）柱子为例计算：轴压比限值条件： 上式中：即：且令 解得： 取楼板分为双向板和单向板，据混凝土结构设计规范9.1.2条：板的跨厚比，对于单向板不大于30，双向板不大于40，故板厚取为100mm。3.2 计算简图针对本党政办公楼的建筑施工图纸，选择第13轴横向框架作为手算对象。本计算书除特别说明外，所有计算、选型、材料、图纸均为第13轴横向框架数据。选取计算单元时的确定原则和方法是在结构计算简图中，杆件用其轴线来表示。框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离；框架的层高（框架柱的长度）即为相应的建筑层高，而底层柱的长度应从基础顶面算起，计算简图如3-1所示 图3-1 第轴框架计算简图4 现浇板设计（钢筋混凝土楼盖设计）以主楼三层1015轴线之间楼板设计为例，其区格划分如图4-1所示，由图9-5知1015轴线之间的板包括双向板B3-7和B3-11。图4-1主楼二层1015轴线之间的楼板区格图选取底层、三层1015轴线之间的板作为计算对象。设计资料：混凝土： 钢筋： 板厚：。4.1 荷载计算恒载： 25mm水泥砂浆和30mm大理石砖地面 100mm厚混凝土楼板 12厚板底粉刷 小计 活载：由荷载计算部分知道，普通办公室、标准办公室活载值均取 ，走廊部分取 办公室部分荷载设计值：永久荷载控制的组合： 可变荷载控制的组合： 由此确定其设计用荷载取：走廊部分荷载设计值：永久荷载控制的组合： 可变荷载控制的组合： 由此确定设计用荷载取：4.2 双向板4.2.1 内力计算双向板B3-7进行设计，采用塑胶性绞线法设计板，由于板两端与梁（柱）整体连接，因此计算跨度取其净跨：长跨：；短跨：。因，按双向板设计。板B3-7为三边连续一短边简支，计算简图见图9-6。由以上可知： 其中： 图4-2板计算简图根据虚功方程，内力做功等于外力做功，得到：解得：由此依可次