北仑盛风纺织生产综合楼Ⅲ 毕业设计

1、 宁波理工学院毕业设计（论文） 题 目 北仑盛风纺织生产综合楼 姓 名 学 号 3110625016 专业班级 指导教师 学 院 土木建筑工程分院 完成日期 2013年4月26日 I摘 要本设计项目为北仑盛风纺织生产综合楼，共五层。结构选型选用框架结构，结构布置应满足使用，耐久，美观三方面的要求。本设计主要进行了结构方案中横向框架轴的一榀框架的设计。在确定框架结构的布局之后，先进行了荷载统计，计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）以及在风荷载作用下的结构内力，然后进行内力组合，找出最不利的一组或几组内力，之后选取最安全的结果进行梁柱配筋计算并绘图。最后还进行了楼板的配

2、筋计算和室内楼梯的设计，完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。另外还用结构设计软件PKPM 对办公楼的其余结构进行了计算。关键词： 框架结构；D 值法；内力计算；配筋IIIAbstractThe design project is a mansion building ,a total of six storey. Structure models have been chosen frameworks that meet the structural layout of the use of durable and stylish. The main purpose

3、 of the design calculation is to do the design in the longitudinal frames of axis. When the directions of the frames is determined, firstly proceed load statistic, then calculate the internal force (bending moment, shearing force and axial force) in the structure under the vertically loads and the w

4、ind loads. And then proceed endogenous force combination, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting t

5、he reinforcing drawings of the components. Finally proceed floor slab reinforce count and the design of the stairs which is also approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end. I

6、n addition, the remaining structures of this structural design are calculated in PKPM software.Keywords: frame construction; D value law; calculating endogenous force; einforce II1. 工程概况及设计资料11.1 工程概况11.2 设计资料12. 结构设计计算书22.1 结构布置方案及设计计算简图的确定22.1.1 结构布置22.1.2梁柱截面尺寸估算22.1.3 确定框架计算简图42.1.4 框架梁柱线刚度计算42.

7、2 荷载计算52.2.1 恒荷载标准值计算52.2.2 活荷载标准值计算82.2.3竖向荷载作用下框架受荷总图82.2.4 风荷载标准值计算172.3 荷载内力分析与计算192.3.1 恒载作用下框架内力计算192.3.2 活荷载作用下框架内力计算322.3.3 风荷载作用下框架内力计算412.4 框架内力组合表482.4.1 框架梁内力组合表（详见附录一）482.4.2 柱内力组合表（详见附录二）492.5 框架梁、柱的配筋计算492.5.1 框架梁的配筋492.5.2 框架柱的配筋552.6 楼板设计572.6.1 楼板弹性计算572.6.2 双向板配筋计算582.7 板式楼梯的设计592

8、.7.1 梯段板设计592.7.2平台板设计602.7.3 平台梁的设计60参考文献62附录一63附表二66致 谢71II1. 工程概况及设计资料1.1 工程概况本设计项目名称：天福社区幸福家园建设地点：北仑建筑面积：24.2万平方米建筑层数：10层建筑设计使用年限：50年1.2 设计资料（一）设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差0.150m。（二）气象条件：基本风压：，地面粗糙度为B类；基本雪压：，。（三）抗震设防烈度：七度（加速度值为0.5g），框架抗震等级为四级。（四）地质条件：场地地质情况根据工程地质勘察报告。（五）活荷载：不上人屋面活荷载，贮藏室活荷载采用，楼梯活荷载，阳台荷

9、载采用，卫生间楼面荷载采用。II2. 结构设计计算书2.1 结构布置方案及设计计算简图的确定2.1.1 结构布置（1）根据建筑功能要求以及建筑施工图的布置，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置图参见结构平面图（图2.1）（2）主要构件选型结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系；屋面结构：板厚120浇钢筋混凝土结构；楼面结构：板厚120现浇钢筋混凝土结构；楼梯结构：砌体结构架设暗柱；天沟：采用钢筋混凝土现浇结构；（3）材料选用混凝土等级：C30；钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB400，其余采用热轧钢筋HPB300；墙体：所有墙体均采用普通砖，规格为，重度；门窗：窗采用铝合金窗，重

10、度；2.1.2梁柱截面尺寸估算（1）尺寸选定结合梁的跨度以及建筑需求考虑，取。框架梁（2）截面尺寸暂定为；框架梁（3）截面尺寸暂定为；框架梁（4）截面尺寸暂定为；71 图2.1 结构平面图（2） 框架柱截面选定按层高来确定框架柱的截面尺寸。取底层h=2450mm，其余各层柱高2900m。，故截面尺寸为。2.1.3 确定框架计算简图框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱钢接，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高为基础顶面算至二层楼面，室内外高差为-0.150m，基础顶面至室外地坪通常取-1.000m，故基础顶面标高为-1.150m，故底层柱高为5.1m，第二层贮藏室为

11、2.000m，计算简图如图2.2所图2.2 框架计算简图2.1.4 框架梁柱线刚度计算由于楼面板与框架梁的混凝土一起浇筑，对于中框架梁取。梁AB：，考虑为中框架梁则为框架柱为则梁则梁则柱则柱取值作为基准值1，算得梁柱的线刚度如下：；故框架梁柱的相对线刚度如图2.3所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。 图2.3 梁柱相对线刚度2.2 荷载计算2.2.1 恒荷载标准值计算（1）屋面：找平层： 20厚水泥砂浆 防水层：SBS改性沥青卷材 找平层：20厚水泥砂浆 保温层：1：6水泥膨胀珍珠岩80mm 找坡层：100厚2%找坡膨胀珍珠岩 结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：15厚板底抹灰

12、合计：5.6（2）楼面恒载：1：3水泥砂浆找平层20mm 水磨石面层 120厚现浇钢筋混凝土楼板 抹灰层：10厚混合砂浆 合计：3.92（3）商铺二层贮藏室：轴处外墙轴-轴砖墙： 铝合金窗： 20厚水泥粉刷内墙面： 25厚水泥粉刷外墙面： 合计：5.93（4）砖墙-：砖墙： 铝合金窗： 20厚水泥粉刷内墙面： 25厚水泥粉刷外墙面： 合计：5.89（5）砖墙-砖墙： 20厚水泥粉刷内墙面： 25厚水泥粉刷外墙面： 合计：7.61砖墙-砖墙： 20厚水泥粉刷内墙面： 25厚水泥粉刷外墙面： 合计：7.768（6）轴 墙-墙砖墙： 20厚水泥粉刷内墙面： 25厚水泥粉刷外墙面： 合计：6.243轴

13、 墙-墙砖墙： 20厚水泥粉刷内墙面： 25厚水泥粉刷外墙面： 合计：6.15内墙自重： 合计：5.98（7）女儿墙砖墙： 20厚水泥粉刷内墙面： 25厚水泥粉刷外墙面： 合计：1.036（8）梁自重自重 抹灰层：10厚混合砂浆 合计：2.17自重 抹灰层：10厚混合砂浆 合计：1.845（9）柱自重： 自重： 抹灰层：10厚混合砂浆 合计：4.2722.2.2 活荷载标准值计算（1）屋面和楼面活荷载标准值：不上人屋面：楼面：贮藏室楼面 （2）雪荷载标准值：注：屋面活荷载和雪荷载不同时考虑两者中的最大值。2.2.3竖向荷载作用下框架受荷总图（1） 屋面（即2层）：（1） A-B轴间框架梁（活B

14、-C轴间框架梁）：恒载：板传荷载 主梁自重 活载：板传荷载 图2.4 屋面荷载计算简图（2） 顶层柱恒载: 顶层柱活载： （2） 四层 图2.5 四层楼面荷载计算简图（1）A-B轴间框架梁恒载：板传荷载 主梁自重 墙自重 故梁自重+墙自重=活载：板传荷载 （2） B-C轴间框架梁恒载：板传荷载 主梁自重 墙自重 故梁自重+墙自重=活载：板传荷载 （3） 四层柱纵向集中荷载计算四层柱恒载： 四层柱活载：（三）一至三层： 图2.6 一三层楼面荷载计算简图（1）A-B轴间框架梁恒载：板传荷载 主梁自重 活载：板传荷载 （2）B-C轴间框架梁恒载：板传荷载 主梁自重 活载：板传荷载 （3）一至三层柱纵

15、向集中荷载计算一至三层柱恒载： 一至三层柱活载： 综上所述，可以画出框架在竖向荷载作用下的受荷总图，即横载图和活载图。又由于A轴与C轴的纵梁边线分别于该两轴柱的内边线齐平，故此两轴上的竖向荷载与柱的轴线偏心，偏心距为150mm。图2.7 竖向恒载下的框架受荷图图2.8 竖向活载下的框架受荷图2.2.4 风荷载标准值计算风荷载标准值计算公式为：，其中基本风压，(体型系数），迎风面取0.8，背风面取0.5，可查荷载规范，Z为框架节点离地面的高度，地面粗糙程度为B类。 表2.2.4.1 风荷载标准值层次51.01.322.751.300.50.84541.01.318.551.220.50.7933

16、1.01.314.351.120.50.72821.01.310.151.000.50.65011.01.35.951.000.50.650将风荷载换算成作用于框架节点上的集中荷载，计算过程如下：图2.9 风荷载图（单位：kN）2.3 荷载内力分析与计算2.3.1 恒载作用下框架内力计算（一）恒载作用下梁端固端弯矩（1）顶层：A、B端固端弯矩计算： B、C端固端弯矩与A、B端相同；综上所述： （2） 四层：A、B端固端弯矩计算： B、C端固端弯矩计算： 综上所述： （3）一至三层： A、B端固端弯矩计算： 综上所述： 故恒载作用下的弯矩经过二次分配后的弯矩图如下图所示（图2.10） 图2.10

17、 恒载作用下弯矩二次分配法图（单位：）（二）恒载作用下框架剪力计算：（1）梁的剪力计算：AB跨计算简图如图：五层：, , , 四层：， ，三层：， , 二层： ， , 一层：， ，BC跨计算简图如图： 五层：, , 四层：, , 三层：, , 二层：, , 一层：, , （2）柱的剪力计算柱的计算剪力如图：；五层： 四层： 三层： 二层： 一层： 图2.11 恒载作用下框架剪力图（单位：kN）（3） 恒载作用下梁的跨中弯矩：（弯矩调幅系数为0.9）（1） AB跨：计算简图如图：五层： 四层： 三层： 二层： 一层： （2）BC跨：计算简图如图:五层： 四层： 三层： 二层： 一层： 图2.12

18、 恒载作用下的调幅弯矩（单位：）（4） 恒载作用下柱的轴力：边柱A： 中柱B: 边柱C： 图2.13 恒载作用下柱轴力（单位：kN）2.3.2 活荷载作用下框架内力计算（一）活荷载作用下梁端固端弯矩（1）顶层：AB端固端弯矩计算： BC端固端弯矩计算： 综上所述： （2） 一至四层：AB端固端弯矩计算：BC端固端弯矩计算：综上所述： 活荷载作用下弯矩经过二次分配后的弯矩图如下图所示（图2.14）（2） 活载作用下框架剪力计算（1） 梁的剪力计算（AB跨）：五层：，；,四层：，；，三层：，；，；二层：，；，；一层：，；，；BC跨：五层：, 四层：, 三层：，二层：，一层：， 图2.14 活荷载作

19、用下弯矩二次分配法图（单位：）（2） 柱的剪力计算五层： 四层： 三层： 二层： 一层： 图2.15 活载作用下框架剪力图（单位：kN)（3） 活载作用下梁的跨中弯矩（1） AB跨：五层：四层：三层：二层：一层：（2） BC跨：五层：四层：三层：二层：一层： 图2.16 活载作用下的调幅弯矩（单位：）（4） 活载作用下柱的轴力边柱A： 中柱B： 边柱C: 图2.17 活荷载下柱轴力（单位：kN)2.3.3 风荷载作用下框架内力计算（1） 层剪力计算（二）风荷载作用下框架各层剪力计算见下表（D值法）表2.3.3.1 风荷载作用下框架各层剪力值第五层A轴B轴C轴0.911.820.910.8639

20、0.310.650.310.21090.44210.21094.048.474.04第四层A轴B轴C轴0.911.820.910.86390.310.650.310.21090.44210.210910.7622.5610.76第三层A轴B轴C轴0.911.820.910.86390.310.650.310.21090.44210.210917.0035.6317.00第二层A轴B轴C轴0.911.820.910.86390.310.650.310.21090.44210.210922.6547.4822.65第一层A轴B轴C轴1.523.031.520.27430.570.700.570.0

21、8500.10430.085036.9345.3136.93（三）各柱反弯点高度（yh）计算表2.3.3.2 风荷载作用下框架各柱反弯点高度（yh）值层数第五层（m=5，n=5，h=4.2m）柱号A轴0.910.351000101.47B轴1.820.391000101.64C轴0.910.351000101.47层数第四层（m=5，n=4，h=4.2m）柱号A轴0.910.400010101.68B轴1.820.440010101.85C轴0.910.400010101.68层数第三层（m=5，n=3，h=4.2m）柱号A轴0.910.450010101.89B轴1.820.49001010

22、2.06C轴0.910.450010101.89层数第二层（m=5，n=2，h=4.2m）柱号A轴0.910.5000101.65-0.051.89B轴1.820.5000101.65-0.051.89C轴0.910.5000101.65-0.051.89层数第一层（m=5，n=1，h=5.80m）柱号A轴1.520.60000.60003.48B轴3.030.55000.60003.19C轴1.520.60000.60003.48(四) 风荷载作用下框架内力计算（1）风荷载作用下柱端弯矩：表2.3.3.3 风荷载作用下柱端弯矩（单位：）层数柱端A轴B轴C轴五层柱上11.0321.6811.0

23、3柱下5.9413.895.94四层柱上27.1253.0227.12柱下18.0841.7418.08三层柱上39.2776.2539.27柱下32.1373.4032.13二层柱上52.32109.6852.32柱下42.8189.7442.81一层柱上85.68118.2685.68柱下128.52144.54128.52（2）风荷载作用下梁端弯矩：表2.3.3.4 风荷载作用下梁端弯矩(单位：）层数AB跨BC跨 五层11.0310.8410.8411.03四层33.0633.4633.4633.06三层57.3559.0059.0057.35二层84.4541.5441.5484.45

24、一层128.49104.00104.00128.49（3）风荷载作用下横梁剪力：表2.3.3.5 风荷载作用下梁端弯矩(单位：kN) 层数AB跨BC跨五层2.922.92四层8.878.87三层15.5115.51二层23.4723.47一层31.0031.00（4）风荷载作用下柱轴力：表2.3.3.6 风荷载作用下柱轴力(单位：kN) 层数A轴B轴C轴五层2.920-2.92四层11.790-11.79三层27.300-27.30二层50.770-50.77一层81.770-81.77 图2.18 风荷载作用下的弯矩图（单位：） 图2.19 风荷载作用下的剪力图（单位：kN） 图2.20 风

25、荷载作用下的轴力图（单位：kN）2.4 框架内力组合表为了求得控制截面的某一最不利内力，需要进行以下多个计算和比较，从中选出最大值作为最不利内力（非抗震设计时）,考虑四种情况：（1）1.2恒荷载+1.4活荷载；（2） 1.2恒荷载+1.4风荷载；（3） 1.2恒荷载+0.9（1.4活载+1.4风载）；（4）1.35恒荷载+0.71.4活荷载；在组合各种荷载的内力时，风荷载分别考虑左风和右风，活荷载考虑满布布置。2.4.1 框架梁内力组合表（详见附录一）每一根梁一般有三个控制截面：左端支座截面、跨中截面、右端支座截面。梁的支座截面一般要考虑两个最不利内力：（1） 支座截面可能的最不利负弯矩 Mm

26、ax；（2） 支座截面可能的最不利剪力 Vmax。用前一个最不利内力进行支座截面的正截面设计，用后一个最不利内力进行支座截面的斜截面设计，以保证支座截面有足够的承载力。梁的跨中截面一般只要考虑截面可能的最不利正弯矩Mmax。2.4.2 柱内力组合表（详见附录二）每一根柱一般只有两个控制截面：柱顶截面和柱底截面。柱控制截面上最不利内力的类型为：（1） Mmax及相应的轴力N和剪力V；（2） Mmax及相应的轴力N和剪力V；（3）Nmax及相应的弯矩M和剪力V；（4）Nmax及相应的弯矩M和剪力V；（5）Vmax及相应的弯矩M和轴力N。2.5 框架梁、柱的配筋计算2.5.1 框架梁的配筋根据横梁控

27、制截面内力设计值，利用受弯构件正截面承载力和斜截面承载力计算公式，算出所需纵筋及箍筋并进行配筋。选用材料：混凝土：C30，钢筋：级钢筋HPB300， 级钢筋HRB400，（1） 梁的正截面受弯承载力计算梁截面（AB跨）： (BC跨)： 采用单筋矩形截面公式：取，则以顶层为例：（1） AB跨：（a） 左端支座截面：， ，满足要求。实配：218（）。（b）跨中弯矩： 实配：216（）。（c）右端支座截面：， 实配：220+212（)。（2） BC跨：（a）左端支座截面：， 实配：220+212（)。（b）跨中弯矩： 实配：314（）。（c）右端支座截面：， 实配：218（)。故梁正截面钢筋配筋表见

28、下表2.5.1.1。表2.5.1.1 梁正截面钢筋配筋表层号数值AB跨BC跨左端跨中右端左端跨中右端顶层M-124.4196.69196.42-195.32106.14123.11四层-245.15129.26291.11-289.72124.43232.05一至三层-283.6675.30293.57-293.2080.44280.66顶层0.070.050.110.110.060.07四层0.140.070.160.160.070.13一至三层0.150.040.160.160.040.15顶层0.070.050.120.120.060.07四层0.150.070.180.180.070.

29、14一至三层0.160.040.180.180.040.16顶层497355852852426497四层106549712781278497994一至三层1136284127812782841136顶层实配钢筋218216220+212220+212314218四层322218225+120225+120218418一至三层322214225+120225+120214322顶层实配钢筋面积509402854854461509四层1140509129612965091017一至三层1140308129612963081140顶层最小配筋率0.2%四层一至三层（二）框架横梁的斜截面承载力计算AB

30、跨（BC跨）：以底层为例：（1） AB跨：左端支座：截面尺寸满足要求。可按最小配筋率配置箍筋。，箍筋直径可选用6mm。故选用双肢箍6150。右端支座：可配置与AB跨相同的箍筋，满足要求。（2） BC跨：左端支座：截面尺寸满足要求。可按最小配筋率配置箍筋。，箍筋直径可选用6mm。故选用双肢箍6150右端支座：可配置与AB跨相同的箍筋，满足要求。表2.5.1.2 梁斜截面配筋表位置所要求数值AB跨BC跨左端右端左端右端五层105.01-127.32127.37-104.96四层177.21-193.27182.58-164.61三层112.60-115.10116.57-111.12二层121.8

31、0-126.59127.04-120.73一层127.33-139.42139.80-126.95一至五层250715250715250715250715一至五层639.00639.00639.00639.00一至五层178.93178.93178.93178.93一至五层0.001270.001270.001270.00127一至五层178178178178一至五层实配箍筋61506150615061502.5.2 框架柱的配筋（1）轴压比的验算： 所以，轴压比满足要求。（2） 截面尺寸复合：取，。因为，所以，满足要求。（3） 正截面承载力验算：以顶层为例：A轴柱：属于大偏心受压，选择M大N

32、小的组合。最不利组合为：， ，第一组内力：，柱计算长度：，因为最小纵配筋率为0.6%，所以。故每测实配322 。第二组内力：，。柱计算长度：，因为最小纵配筋率为0.6%，所以。故每测实配322 。经计算，其他层柱可相同配置，满足要求。（4） 垂直于弯矩作用平面的受压承载力计算底层：，查表得：，又因为所以满足要求。（5） 框架柱抗剪承载力计算箍筋选6300， 。2.6 楼板设计2.6.1 楼板弹性计算沿着边支撑的楼板应按，对于四边支撑的板，当长边与短边比值大于3时，可按沿短边方向的单向板计算；当长边与短边比值小于3时，宜按沿双向板计算；当长边与短边比值介于2与3之间时，宜按双向板计算；当长边与短

33、边比值小于2时，应按双向板计算。双向板内力计算：（A区格为双向板） 楼面恒载设计值： 楼面活载设计值： 计算每一跨中正弯矩时，取： （除边支座外，各边固支） （四边简支） 计算每一区格支座的最大负弯矩时，取： （除边支座外，各边固支）注：均以轴线间距离作为计算跨度。 表2.6.6.1 双向板内力项目A区格4.07.54.0/7.5=0.53 2.6.2 双向板配筋计算支座处由于弯矩不平衡，按大的弯矩配筋，选用HPB300配筋，采用近似公式计算。跨中截面： 支座截面：因此，跨中方向： 选用8200， 方向： 选用8250，支座截面： 选用8140，选用8200，2.7 板式楼梯的设计2.7.1

34、梯段板设计踏面宽为260mm，踏面高为160mm，梯板厚120mm，板的倾斜角160/2600.01，取1米板宽计算。（1） 荷载计算恒载：板自重： 面层： 抹灰层： 合计：活载： 故总荷载设计值：（2） 截面设计采用C30，选用HPB300配镜，对底层楼梯而言，梯段板净跨（底层中间跑断），有效高度。梯段板的跨中弯矩最大值：，满足要求。选用12160，分布钢筋每级踏步下面设置一根8。2.7.2平台板设计（1） 荷载计算恒载：120mm厚混凝土板 20mm厚水泥砂浆 10mm厚板底抹灰 合计：活载：故总荷载设计值：（2） 截面设计：采用C30混凝土，选用HPB300钢筋。平台板的计算跨度：，有效

35、高度跨中弯矩设计值：选用8220，分布钢筋每级踏步下面设置一根8。2.7.3 平台梁的设计设平台梁的尺寸为。（1） 荷载计算恒载：梁自重： 粉刷： 梯段传来： 平台传来： 合计：活载： 梯段传来： 平台板传来： 合计：故总荷载设计值：（2）截面设计采用C30混凝土，选用HPB300钢筋。其计算跨度：有效高度：跨中弯矩设计值：剪力设计值：截面按矩形计算： 选用512，斜截面受剪承载力计算：所以，可按最小配箍率配置钢筋。 可得：所以，选用双肢箍6200。参考文献1 GB 500092012，建筑结构荷载规范S，中华人民共和国建设部，20122 GB 500102010，混凝土结构设计规范S，中华人民共和国建设部，20103 GB 500112010，建筑抗震设计规范S，中华人民共和国建设部，20104 GB/T 500112010，房屋建筑制图统一标准S，中华人民共和国建设部，20105 GB/T 500072011，建筑地基基础设计规范S，中华人民共和国建设部，20116舒士霖邵永治陈鸣，钢筋混凝土结构设计M，杭州：浙江大学出版社，2003703G1011，混凝土结构施工图平面整体表示方法制图和构造详图（现浇混