土木工程专业毕业设计：某教学楼框架结构优化设计

1、某教学楼框架结构优化设计摘 要本篇毕业论文从土力学基本理论出发，结合相关设计规范及工程实际，对工程进行初步设计。在设计中采用计算边坡推力的方法进行边坡稳定性分析，并以滑坡推力的计算结果和地质勘测资料作为肋梁锚杆支护计算、设计的依据。除了理论上的计算之外，本文还论述了边坡治理的一些基本原则。根据这些基本原则和计算结果，给出了治理边坡的方案。关键词： 混凝土 结构优化建筑设计说明部分一、工程概况：工程位置：天津市；工程总面积：10326.24，主楼8层，高28.2m，一、二层层高4.2m,标准层层高3.3m；裙楼共两层，高8.4m，层高4.2m；结构形式：现浇整体框架。三、设计资料 （一）、自然条

2、件1、工程地质条件：详见地质勘查报告。2、抗震设防： 7 度3、防火等级： 二级4、建筑物类型： 丙类5、基本风压： w0= 0.40 kn/m2，主导风向：西北风6、基本雪压： s0= 0.50 kn/m27、冻土深度： 0.7 m8、地下水位： 最低：1.7 m 最高：1.5 m9、气象条件： 年平均温度：12 oc 最高温度：39 oc 最低温度：21 oc 年总降雨量：541.5 mm 日最大降雨量：115.5 mm10、楼面活荷： 办公室：2.0 kn/m2；走道：2.0 kn/m2；餐厅：2.5 kn/m2。（二）、工程做法1、屋面做法高聚物改性沥青卷材防水4厚高聚物改性沥青卷材防

3、水层（带砂、小片石，作为保护层）20厚1：3水泥砂浆层找平层1：6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚50厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层钢筋混凝土基层（三）、门窗门选用标准图集中的木门，窗选用塑钢窗。门窗表见表1。 门窗表 表1编号洞口尺寸开启方向材料樘数备注宽高c124002650推拉窗塑钢52单槽双玻，开启扇带纱扇c218002650推拉窗塑钢40单槽双玻，开启扇带纱扇，卫生间窗装磨砂玻璃c315001750推拉窗塑钢4单槽双玻c418001750推拉窗塑钢220单槽双玻，开启扇带纱扇，卫生间窗装磨砂玻璃c512001750推拉窗塑钢4单槽双玻，开启扇带纱扇c615001750推拉窗塑钢12单槽双玻

4、，开启扇带纱扇m142003600弹簧门玻璃门2m230003600弹簧门玻璃门1m318003600平开门夹板门2m49002100平开门夹板门240m515002100平开门夹板门4m67502100平开门夹板门22结构设计计算书结构布置及结构计算简图的确定结构布置（b区）结构平面布置如图1所示。38层500500 30065012层600600250550250550250400图1 结构平面布置图2、确定梁柱截面尺寸：主梁：h=(1/81/12)l=(1/81/12) 6600=825mm550mm取h=650mm,b=300mm连系梁：边跨（hg、fe）梁 h=550mm,b=250

5、mm 中跨（gf）梁 h=400mm,b=250mm次梁： h=550mm,b=250mm柱截面： 12层600mm600mm 38层500 mm500mm现浇楼板厚100mm，满足h/l01 1/503、计算简图的确定（见图2）根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为700mm,由此求得底层层高为5.5m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，边跨梁取i=1.5i0,中跨梁取i=2i0（i0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。hg跨梁：gf跨梁：fe跨梁：38层柱：2层柱： 首层柱： 注：图中数字为线刚度，单位：10-4em3ec=3.25104n/

6、mm2 eb=3.00104n/mm2图2：结构计算简图荷载计算恒载计算屋面框架梁线荷载标准值：4厚高聚物改性沥青卷材防水层（三毡四油上铺小石子） 0.4 kn/ m220厚1：3水泥砂浆层找平层 0.0220=0.4 kn/ m21：6水泥焦渣找2%坡，最薄处30厚 kn/ m250厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温层 0.050.5=0.025 kn/ m2钢筋混凝土基层 0.125=2.5 kn/ m2铝合金条板吊顶 0.12 kn/ m2屋面恒载: 4.81 kn/m2边跨(hg、fe跨)框架梁自重 0.250.5525=3.44 kn/ m2中跨框架梁自重 0.250.425=2.5kn/ m

7、2粉刷 2（0.40.1）0.0217=0.2 kn/ m2因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：（图3）g8hg1= g8fe1=3.44kn/ mg8gf1= 2.5 kn/ mg8hg2= g8fe2=4.813.3=15.87 kn/ mg8fg2= 4.812.4=11.54kn/ m (2)楼面框架梁线荷载标准值30厚水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底） 0.65kn/m240厚c20细石混凝土垫层 0.0425=1.0kn/ m2100厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kn/ m2铝合金条板吊顶 0.12 kn/ m2楼面恒载 4.27 kn/ m237层框架梁边跨

8、(hg、fe跨)框架梁自重 0.250.5525=3.44 kn/ m边跨填充墙自重 0.19（3.30.65）6.0=3.02 kn/ m墙面粉刷 （3.30.65）0.02217=1.80 kn/ m中跨框架梁自重 0.250.425=2.5kn/ m梁侧粉刷 2(0.40.1)0.0217=0.2 kn/ m因此，作用在37层框架梁上的线荷载为（图3）：ghg1= gfe1=3.44+3.02+1.80=8.26 kn/ mggf1= 2.5 +0.2=2.7kn/ mghg2= gfe2=4.273.3=14.09kn/ mgfg2= 4.272.4=10.25kn/ m2层框架梁边跨

9、填充墙自重 0.19（4.20.65）6.0=4.05 kn/ m2墙面粉刷 （4.20.65）0.02217=2.41kn/ m2因此，作用在2层框架梁上的线荷载为（图3）：ghg1= gfe1=3.44+4.05+2.41=9.90 kn/ mggf1 =2.7 kn/ mghg2= gfe2=14.09 kn/ mggf1= 10.25 kn/ m（3）、屋面框架节点集中荷载标准值e轴框架梁自重 0.300.656.625=32.18kn粉刷 0.02(0.650.10)26.617=2.47kn600高女儿墙自重 0.66.60.196.0=4.51kn粉刷 0.60.0226.617

10、=2.69kn框架梁传来屋面自重 kn次梁自重 0.250.556.025=20.61kn作用在次梁上的屋面自重 kn框架梁传来次梁自重 kn顶层e轴节点集中荷载 g8e=32.18+2.47+4.51+2.69+26.19+44.83=112.87knf轴框架梁自重及粉刷 32.18+2.47=34.65kn框架梁传来屋面自重kn框架梁传来次梁自重 44.83kn顶层f轴节点集中荷载 g8f=34.65+57.36+44.83=136.84kng轴框架梁自重及粉刷 34.65kn框架梁传来屋面自重 57.36kn次梁自重 0.250.554.525=15.47kn作用在次梁上的屋面自重 kn

11、框架梁传来次梁自重 kn顶层g轴节点集中荷载 g8g=34.65+57.36+30.36=122.37knh轴框架梁自重及粉刷 34.65kn女儿墙自重及粉刷 7.20kn框架梁传来屋面自重 26.19kn框架梁传来次梁自重 30.36kn顶层h轴节点集中荷载 g8h=34.65+7.2+26.19+30.36=98.40kn（4）38层楼面框架节点集中荷载标准值e轴框架梁自重及粉刷 34.65kn塑钢窗自重 21.81.750.45=2.84kn窗下墙自重 0.290.9（6.60.5）6=9.55kn内粉刷 0.020.9（6.60.5）17=1.87 kn外贴面砖 0.080.96.11

12、9.8=8.70 kn窗边墙自重 0.29（6.60.521.8）(3.31.55)6=7.61kn内粉刷 0.02（6.60.521.8）(3.31.55)17=1.49 kn外贴面砖 0.08(3.31.55)2.519.8=6.93 kn框架梁传来楼面自重 kn次梁自重 0.250.556.025=20.61kn作用在次梁上的墙自重 0.19(3.30.55)5.56=17.24 kn粉刷 20.02(3.30.55)5.517=10.29 kn作用在次梁上的楼面自重 kn框架梁传来次梁自重 kn框架柱自重 0.50.53.325=20.63 kn内粉刷 0.90.023.317=1.0

13、1 kn外贴面砖 0.080.53.319.8=2.61kn38层e轴节点集中荷载 ge=34.65+2.84+9.55+1.87+8.70+7.61+1.49+6.93+23.25+54.72+20.63+1.01+2.61=175.86knf轴框架梁自重及粉刷 34.65kn内纵墙自重 6.1（3.30.65）0.196.0=18.43 kn粉刷 6.1（3.30.65）20.0217=10.99kn扣除门洞重 2.10.9（0.196.0+20.0217）2=6.88 kn门重 2.10.90.22=0.76 kn框架梁传来屋面自重kn次梁自重 20.61 kn作用在次梁上墙的自重及粉刷

14、 17.24+10.29=27.53 kn作用在次梁上的楼面自重 61.30 kn框架梁传来次梁自重 kn框架柱自重 20.63 kn粉刷 1.60.023.317=1.80 kn38层f轴节点集中荷载 gf=34.65+18.43+10.996.88+0.76+50.92+54.72+20.63+1.80=186.02 kng轴框架梁自重及粉刷 34.65kn内纵墙自重 18.43 kn粉刷 10.99kn扣除门洞重 6.88 kn门重 0.76 kn框架梁传来屋面自重 50.92kn次梁自重 15.47 kn作用在次梁上墙的自重及粉刷 0.19(3.30.55)4.06.0=12.54 k

15、n 20.02（3.30.55）4.017=7.48 kn作用在次梁上的楼面自重 kn 框架梁传来次梁自重 kn框架柱自重 20.63kn粉刷 1.80 kn38层g轴节点集中荷载 gg=34.65+18.43+10.996.88+0.76+50.92+37.83+20.63+1.80=169.13knh轴框架梁自重及粉刷 34.65kn墙体自重 38.99 kn框架梁传来楼面自重 23.25kn框架梁传来次梁自重 37.83kn框架柱自重 20.63 kn粉刷加面砖 1.01+2.61=3.62kn38层h轴节点集中荷载 gh=34.65+38.99+23.25+37.83+20.63+3.

16、62=158.97kn（5）2层楼面框架节点集中荷载标准值e轴框架梁自重及粉刷 34.65kn塑钢窗自重 21.82.650.45=4.29kn窗下墙自重 0.290.9（6.60.6）6=9.40kn内粉刷 0.020.9（6.60.6）17=1.84 kn外贴面砖 0.080.96.019.8=8.55 kn窗边墙自重 0.29（6.60.621.8）(4.21.55) 6=11.07kn内粉刷 0.02（6.60.621.8）(4.21.55) 17=2.16 kn外贴面砖 0.08(4.21.55)2.319.8=9.65kn框架梁传来楼面自重 kn次梁自重 0.250.556.025

17、=20.61kn作用在次梁上的墙自重 0.19(4.20.55)5.56=22.89 kn粉刷 20.02(4.20.55)5.517=13.65 kn作用在次梁上的楼面自重 61.30 kn框架梁传来次梁自重 kn框架柱自重 0.60.64.225=37.80 kn内粉刷 1.20.024.217=1.71 kn外贴面砖 0.080.64.219.8=3.99kn2层e轴节点集中荷载 ge=34.65+4.29+9.40+1.84+8.55+11.07+2.16+9.65+23.25+59.23+37.80+1.71+3.99=207.59knf轴框架梁自重及粉刷 34.65kn内纵墙自重

18、6.0（4.20.65）0.196.0=24.28 kn粉刷 6.0（4.20.65）20.0217=14.48kn扣除门洞重 6.88 kn门重 0.76kn框架梁传来屋面自重 50.92kn框架梁传来次梁自重 59.23kn框架柱自重 37.80kn粉刷 20.024.217=2.86 kn2层f轴节点集中荷载 gf=34.65+24.28+14.486.88+0.76+50.92+59.23+37.80+2.86=218.10 kng轴框架梁自重及粉刷 34.65kn内纵墙自重 24.28kn粉刷 14.48kn扣除门洞重 6.88 kn门重 0.76 kn框架梁传来屋面自重 50.92

19、kn次梁自重 15.47 kn作用在次梁上墙的自重及粉刷 0.19(4.20.55)3.86.0=15.81kn 20.02（4.20.55）3.817=9.43kn作用在次梁上的楼面自重 kn 框架梁传来次梁自重 kn框架柱自重 37.80kn粉刷 2.86 kn2层g轴节点集中荷载 gg=34.65+24.28+14.486.88+0.76+50.92+40.44+37.80+2.86=199.31 knh轴框架梁自重及粉刷 34.65kn墙体自重 46.96 kn框架梁传来楼面自重 23.25kn框架梁传来次梁自重 40.44kn框架柱自重 37.80 kn粉刷及面砖 5.70 kn38

20、层h轴节点集中荷载 g8h=34.65+46.96+23.25+40.44+37.80+5.70=188.80kn（6）恒载作用下结构计算简图（图3）2、楼面活荷载计算楼面活荷载作用下结构计算简图如图4所示。图中各荷载计算如下：（1）、屋面框架梁线荷载标准值p8hg= p8fe=0.53.3=1.65kn/ mp8gf=0.52.4=1.2 kn/ m（2）、楼面框架梁线荷载标准值phg= pfe=2.03.3=6.6kn/ mpgf=2.02.4=4.8 kn/ m图4：活荷载作用下结构计算简图图3：恒载作用下结构计算简图（3）、屋面框架节点集中荷载标准值e轴：由框架梁传来的屋面荷载 由框架

21、梁传来次梁荷载 p8e=2.72+3.59=6.31knf轴：由框架梁传来的屋面荷载 由框架梁传来次梁荷载 3.59knp8f=6.98+3.59=10.57kng轴：由框架梁传来的屋面荷载 6.98kn由框架梁传来次梁荷载 p8g=6.98+2.35=9.33knh轴：由框架梁传来的屋面荷载 2.72kn由框架梁传来次梁荷载 2.35knp8h=2.72+2.35=5.07kn（4）、楼面框架节点集中荷载标准值e轴：由框架梁传来的屋面荷载 由框架梁传来次梁荷载 pe=10.88+14.35=25.23knf轴：由框架梁传来的屋面荷载 由框架梁传来次梁荷载 14.35knpf=27.93+14

22、.35=42.28kng轴：由框架梁传来的屋面荷载 27.93kn由框架梁传来次梁荷载 pg=27.93+9.41=37.34knh轴：由框架梁传来的屋面荷载 10.88kn由框架梁传来次梁荷载 9.41kn ph=10.88+9.41=20.29kn3、风荷载计算风压标准值计算公式为 wk=zszw0因结构高度h=29.3m,b=12.9,h/b=2.31.5,z应按下式计算z=对于框架结构t=（0.080.1）n, t=0.640.8,取t=0.7则w0t2=0.400.72=0.2， 所以=1.25地面粗糙程度为c类 =0.63各层标高处z见表2对于矩形平面s=1.3；z可查荷载规范，当查得的z1.4 tg=0.49s,故应考虑顶部附加地震作用，取n=0.080.78+0.01=0.0724。结构底部剪力为： 顶点附加地震作用为： 计算结果列于表6。七、梁柱截面配筋计算框架梁、柱截面配筋除满足承载力要求外，对于梁和e0/h05.5的偏心受压柱还应满足裂缝宽度要求。梁的配筋计算（1）梁的支座截面考虑了柱支座宽度的影响，按支座边缘截面的弯矩计算，其值为：m=m组-v组b/2式中，m组为梁内力组合表中支座轴线上的弯矩值；v组为相应组合的支座剪力；b为柱的支承宽度，12层b=600mm,38层b=500mm.按上式的计算结果列入表15中。（2）计算纵向受拉