层框架结构毕业设计计算书

1、层框架结构毕业设计计算书层框架结构毕业设计计算书黑龙江东方学院毕业设计设计题目：哈尔滨理工大学教学楼设计 姓名学号专业班级指 导教师 学 部 建筑工程工学部 答辩日期2013年04月14 日黑龙江东方学院本科生毕业设计评语（一） 姓名学号专业班级建筑工程总成绩毕业设计 题目：哈尔滨理工大学教学楼答辩委员会评语答辩成绩主任签字：年 月曰 答辩委员会成员签字 学部毕业论文（设计）领 导小组意见组长签字：年 月日学部公章黑龙江东方学院本科生毕业设计评语（二）姓名学号专业班级建筑工程毕业设计题目：哈尔滨理工大学教学楼指导教师评语指导教师成绩指导教师签字：年 月曰 黑龙江东方学院本科毕业设计 黑龙江东方

2、学院 本科生毕业设计评语（三） 姓名 学号 专业班级 毕业设计 题目：哈尔滨理工大学教学楼评阅教师评语评阅教师成绩 评阅教师签字：年 月曰哈尔滨理工大学教学楼 摘要本工程为哈尔滨市一多层教学楼，按使用功能将建筑分为五层。楼房标高18.6m,总建筑面积 4271.4945m2。本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构，基本步 骤为：结构计算简图的确定；荷载计算；内力分析；内力组合；梁、柱截面配筋、板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及结构 施工图的绘制等。其中，内力计算考虑以下四种荷载作用，即恒荷载、活荷 载、风荷载以及地震作用；柱、板的设计采用弹性理论；梁 的设计采用塑性理论；楼梯选用板式楼梯；

3、基础选用十字交 叉条形基础。在进行截面抗震设计时，遵循了强剪弱弯，强柱弱梁，强 节点弱构件的设计原则，且满足构造要求。关键词：框架结构；地震作用；内力；设计；配筋 ABSTRACT This engineering is an office building of many layers in Dongying City . According to the function, the construct consists of five layers. The building is 28.2 meters in height and the total floor area is 4000

4、m2 . Reinforced concrete frame structure is adopted in this engineering. The design includes determination of structure calculating diagram; calculation of load; analysis of internal force; combination of internal force; reinforcement for beams and columns; the designof slab, stair and basement; the

5、 drawing of structural working plan. Dead load, live load, wind load and earthquake action are considered. The design of beams is based on plastic analysis. Slab stair and strip foundation are selected in this design. In the seismic design, the design principle of“strong column and weakbeam, strong

6、shear and weak bending, strong joint week member" is obeyed. And the crosssection can meet the demand of construction. Keywords: frame; action of earthquake; internal force; design; reinforcement 目 录前言1 第1章 结构设计 说明2 1.1工程概况1.2设计主要依据和资料1.3结构设计方案及布置1.4变形缝的设置1.5构件初估1.6基本假定与计算简图1.7荷载计算1.8侧移计算及控制1.9

7、内力计算及组合1.10基础设计1.11施工材料1.12施工要求及其他设 计说明 第2章 设计计算书11 2.1设计原始资料2.2结构布置及计算简图2.3荷载计算2.4地震作用计算 2.5竖向荷载 作用下框架内力计算2.6风荷载计算2.7内力组合2.8截面设计2.9楼板设计 2.10楼梯设计2.11基础设计2.12纵向 连续梁设计 结论76参考文献77致明f 78前言框架结 构体系的优点是：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；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价 较低，目前在多高层房屋建筑中应用十分广泛。其缺点是: 侧移刚度较小，在地震作用下非结构构件（如非填

8、充墙、建 筑装饰等）破坏较严重。因此，采用框架结构时应控制建筑物的层数和高度。设计中需要考虑到建筑抗震要求、结构构件的变形以及施 工的方便性等问题。为了使设计能够满足钢筋混凝土框架结构设计规范的要 求，我们需要熟悉钢筋混凝土结构设计的全过程，需要充分 理解钢筋混凝土结构基本理论、基本方法。本次毕业设计系统、全面地帮助我们对四年来所学专业知 识进行了一次复习与巩固，使我们对结构设计的宏观理解上 了一个层次，对专业知识的应用更加熟练，独立钻研与动手 能力得到强化。本设计共包含九个部分，分别为：设计资料、结构布置及计算简图、荷载计算、内力计算、内 力组合、梁柱截面设计、板结构设计、楼梯结构设计以及基

9、 础结构设计。由于个人水平能力有限，设计中难免有错误与不妥之处， 希望得到各位老师与同学的批评指正。第一章结构设计说明1.1工程概况哈尔滨理工大学大学教学楼，设计要求建筑面积约2500-5000m2 , 4-5层。经多方论证，初步确定设为五层，结构为钢筋混凝土框架结构1.2 设计主要依据和资料1.2.1设计依据 a)国家及黑龙江省现行的有关结构设计规范、规程及规定。b)本工程各项批文及甲方单位要求。c)本工程的活载取值严格按建筑结构荷载规范 (GB50009-2001 )执行。1.2.2设计资料 1房屋建筑学武汉工业大学生版社2混凝土结构(上、下)武汉理工大学生版社3基础工程 同济大学生版社

10、4建筑结构设计 东南大学生版社5结构力学 人民教育生版社 6地基与基础 武汉工业大学生版社7工程结构抗震中国建筑工业生版社8简明建筑结构设计手册 中国建筑工业由版社9 土木工程专业毕业设计指导科学生版社10实用钢筋混凝土构造手册中国建筑工业由版社11房屋建筑制图统一标准(BG50001-2001 ) 中国建筑工业由版社 12建筑结构制图标准(BG50105-2001 ) 中 国建筑工业由版社13建筑设计防火规范(GBJ1687)中国建筑工业由版社14民用建筑设计规范(GBJI0I8-7 )中国建筑工业由版社15综合医院建筑设计规范(JGJ49-88)中国建筑工业生版社16建筑楼梯模数协调标准(

11、GBJI0I-87)中国建筑工业由版社 17建筑结构荷载规范 (GB5009-2001 )中国建筑工业由版社18建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001 )中国建筑工业由版社19混凝土结构设计规范 (GB50010 2002)中国建筑工业由版社 20地基与基础设计规范(GB5007-2002 ) 中国建筑工业由版社21建筑抗震设计规范 (GB500112001)中国建筑工 业生版社22砌体结构 中国建筑工业生版社23简明砌体结构设计施工资料集成中国电力由版社 24 土木工程专业毕业设计指南中国水利水电由版社25 土建工程图与AutoCAD科学生版社 26简明砌体结构设计手册机械工业

12、由版社 27砌体结构设计手册中国建筑工业由版社28砌体结构设计规范 (GB50010 2002)中国建筑工业由版社 本工程采用框架结构体系，抗震等级为四级。本工程耐火等级为二级，具建筑构件的耐火极限及燃烧性 能均按民用建筑设计规范(GBJI0I8-7 )执行.全部图纸尺寸 除标高以米为单位外均以毫米为单位。本工程结构图中所注标高均为结构标高。1.3 结构设计方案及布置钢筋混凝土框架结构是由梁，柱通过节点连接组成的承受竖向荷载和水平荷载的结构体 系。墙体只给围护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，室内空间大等优点，广 泛应用于电子、轻工、食品、化工等多层厂房和住宅、办公、商业、旅馆等民用建

13、筑。因此这次设计的成集中学教学楼采用钢筋混凝土框架结构。按结构布置不同，框架结构可以分为横向承重，纵向承 重和纵横向承重三种布置方案。本次设计的教学楼采用横向承重方案，竖向荷载主要由 横向框架承担，楼板为预制板时应沿横向布置，楼板为现浇 板时，一般需设置次梁将荷载传至横向框架。横向框架还要承受横向的水平风载和地震荷载。在房屋的纵向则设置连系梁与横向框架连接，这些联系梁 与柱实际上形成了纵向框架，承受平行于房屋纵向的水平风 荷载和地震荷载。1.4 变形缝的设置 在结构总体布置中，为了降低地基沉 降、温度变化和体型复杂对结构的不利影响，可以设置沉降 缝、伸缩缝和防震缝将结构分成若干独立的单元。当房

14、屋既需要设沉降缝，又需要设伸缩缝，沉降缝可以兼做伸缩缝，两缝合并设置。对有抗震设防要求的的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应该符 合防震缝的要求，并进可能做到三缝合一。1.5 构件初估1.5.1柱截面尺寸的确定 柱截面高度可以 取，H为层高；柱截面宽度可以取为。选定柱截面尺寸为 500 mnX 500mm 1.5.2梁尺寸确定框架梁截面高度取梁跨度的l/8l/12 o该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定框架梁300mrrK 600mm 1.5,3楼板厚度楼板为现浇双向板，根据经 验板厚取130mm。1.6 基本假定与计算简图1,6.1基本假定 第一：平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每

15、一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。第二：由于结构体型规整，布置对称均匀，结构在水平荷载作用下 不计扭转影响。1.6.2计算简图 在横向水平力作用下，连梁梁对墙产生 约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图如后 面所述。1.7 荷载计算作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活 载。恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力、预加应 力等。活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷 载等。高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用和 风力。地震作用计算方法按建筑结构抗震设计规范进行，对高度不超过 40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较 均

16、匀的结构，可采用底部剪力法。竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积 重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系 数按荷载规范取用。1.8 侧移计算及控制 框架结构的侧移由梁柱杆件弯曲变 形和柱的轴向变形产生的。在层数不多的框架中，柱轴向变形引起的侧移很小，可以 忽略不计。在近似计算中，一般只需计算由杆件弯曲引起的变形。当一般装修标准时，框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1:650, 1:700o框架结构在正常使用条件下的变形验算要求各层的层间 侧移值与该层的层高之比不宜超过1

17、/550的限值。1.9 内力计算及组合 1.9.1竖向荷载下的内力计算竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载 传递给每根框架。框架结构在竖向荷载下的内力计算采用分层法计算各敞 口单元的内力，然后在将各敞口单元的内力进行叠加；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定进行计算。1.9.2 水平荷载下的计算 利用D值法计算由框架在水平 荷载作用下的层间水平力，然后将作用在每一层上的水平力 按照该板框架各柱的刚度比进行分配，算由各柱的剪力，再 求生柱端的弯矩，利用节点平衡求生梁端弯矩。1.9.3 内力组合第一：荷载组合。荷载组合简化如下：（1）恒荷载+活荷载、（2）恒荷载+风荷载

18、、（3）恒荷载+ 活荷载+风荷载、（4）恒荷载+地震荷载+活荷载。第二：控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土 强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。框架梁控制截面及不利内力为：支座截面， Mmax , Vmax ,跨中截面， Mmax。框架柱控制截面为每层上、下截面，每截面组合：Mmax及相应的 N、V, Nmax及相应 M、V, Nmin及相应 M、V。1.10 基础设计 在荷载作用下，建筑物的地基、基础和上 部结构3部分彼此联系、相互制约。设计时应根据地质资料，综合考虑地基基础 上部结构的相互作用与施工条件，通过经济条件比较，选取安全可靠、经济合理、技

19、术先进和施工简便的地基基础方案。根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体性较好的独立基础。1.11 施工材料第一:本工程中所采用的钢筋箍筋为I级钢，fy=210N/m m2，主筋为n 级钢，fy=300N/m m2。第二：柱梁钢筋混凝土保护层为 35mm,板为15mm。第三：钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。第四：本工程所有混凝土强度等级均为C30 o第五：墙体外墙及疏散楼梯间采用240厚蒸压灰砂砖o第六：当门窗洞宽 1000mm时，应采用钢筋砖过梁，两端伸入支座370并弯直钩；门窗洞宽n 1000mm01设置钢筋混凝土过梁。1.12 施工要求及其他设计说明第一：本工程上部楼板设计时

20、未考虑较大施工堆载（均布），当外荷载达到3.0Kn/m时，应采取可靠措施予以保护。第二:本工程女儿墙压顶圈梁为240mrW 120mm,内配 438,Fj 6250 构造柱为 240mmX 240mm,内配 4 3 10 3 6250 间隔不大于2000mm第三；施工缝接缝应认真处理，在混凝土浇筑前必须清除杂物，洗净湿润，在刷2度纯水泥浆后，用高一级的水泥沙浆接头，再浇筑混凝土。第四：未详尽说明处，按相关规范执行。第二章设计计算书2.1设计原始资料 (1).冬季主导风向东北平均风速 2.6 m/s,夏季主导风向东南平均风速2.6m/s,最大风速 23.7 m/so(2) .常年地下水位低于-1

21、.3m,水质对混凝土没有侵蚀作 用。(3) .最大积雪厚度 0.32m,基本雪压 SO=0.4KN/M2,基本风 压 WO=0.4 KN/M2, 土壤最大冻结深度 0.09m。(4) .抗震设防烈度6度，设计地震分组第三组.(5).地质条 件序号岩石名称 厚度 Fak(MPa) 1耕± 1.1 - 2黏土 2.8 250 3黏土 9.4 110 2.2结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求，进行了建筑平面、立面、 及剖面设计其各层建筑平面剖面示意图如建筑设计图，主体 结构5层，层高均为 3.6mo填充墙面采用240 mm厚的灰砂砖砌筑，门为木门，窗为 铝合金窗，门窗洞

22、口尺寸见门窗表。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取130mm,梁载面高度按梁跨度的1/121/8估算，由此估算的梁截面尺寸见表1,表中还给由柱板的玲强度等级。C30 （fc=14.3N/mm2 , ft=1.43N/mm2 ） 表 2-1 梁截面尺寸 层次硅强度横梁（bh）纵梁（bh） AB跨BC跨CD跨1-5 C30 300600 250500 300600 250500柱截面尺寸可根据式 N=B FgEn AO N/UNfc估算表2查得该框架结构在 30m以 下，抚震得级为三级，其轴压比值 UN=0.9表2-2抗震等 级分类结构类型 烈度6 7 8 9框架结构 高度/m <

23、;30 > 30 <30> 30 < 30>30 W25匡架五四三三二二一剧 场、体育等 三二表2-3轴压比限值 结构类型 抗震等级一二三框架结构 0.7 0.8 0.9柱截面尺寸： 柱截面高度可取 h= （1/15-1/20） H, H为层高；柱截面高度 可取b= （1-2/3） h,并按下述方法进行初步估算。a）框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算由柱轴力，再按轴心受压柱验算。考虑到弯矩影响，适当将柱轴力乘以1.2-1.4的放大系数。b）对于有抗震设防要求的框架结构，为保证柱有足够的延性，需要限制柱的轴压比，柱截面面积应满足下列要求。c）框架柱截面高度

24、不宜小于400mm,宽度不宜小于 350mm。为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比不宜大于4 o根据上述规定并综合考虑其他因素，设计柱截面尺寸取 值统一取 500500mm。基础采用柱下条形基础，基础+距离室外地平 0.5,室内外高差为0.45，框架结构计算简图如图所示，取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-5层柱高度即为层高3.6m,底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即h1=4.2+0.45+0.5=4.95m。2.3荷载计算2.3.1恒载标准值计算 屋面： 刚性防水屋面（有保温层）：黑J01-2005 12/7 40厚C20细石硅内配直径 4间距150双向 钢筋 0.8

25、 kN/m2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平 0.02x20=0.4kN/m2 70厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩保温层0.07x10=0.7kN/m2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 0.02x20=0.4 kN/m2 100 厚 结构层 0.1x25=2.5 kN/m2 12 厚板底抹灰 0.012x20=2.5 kN/m2 合计 4.82kN/m2 楼面：水磨石地面（10mm面层,20mm水泥砂浆打底，素水泥打底 ） 0.65kN/m2 130 厚钢筋硅板 25X0.13=3.25 kN/m2 12 厚水泥沙 浆 0.012 >20=2.5 kN/m2 合 计 4.14 kN/m

26、2 梁自重：边 跨 梁bXh=300X600mm梁 自 重25X0.3 a.6-0.13）=3.75kN/m 抹灰层：12 厚水泥砂浆 V 0.012 国.6-0.13） 2+0.012 0.3 > X20 = 0.312kN/m 合计 4.062kN/m2 中间跨梁 bXh=250X500mm 梁自重 25X0.25 XO.5-0.13)=3.00kN/m 抹灰层：12 厚水泥砂浆 V 0.012 (0.5-0.13) 2+0.012 025 > X20 = 0.26kN/m 合计 3.26kN/m2 柱自重：bXh=500X500mm 柱自重 25X0.50 0.50=6.25

27、kN/m 抹灰 层：12 厚水泥砂浆 0.012 0.50 冲 X20=0.48kN/m 合计 6.73kN/m 外纵墙自重：标准层：纵墙(240 灰砂砖) 18X(3.9-051.8) 0.24=6.48kN/m 铝合 金门窗 0.35 乂.8 =0.63kN/m 水泥粉刷外墙面 0.36 2.60-1.80)=0.756kN/m 水泥粉刷内墙面 0.36 260-1.80)=0.756kN/m 合计 8.622kN/m2 底层：纵 墙 (240 灰 砂 砖)18X(4.85-1.80-0.50-0.40) 0.24=9.288kN/m 铝合金 门 窗 0.35 1.8=0.63kN/m 釉

28、 面 砖 外 墙 面 0.5 矽.35-1.80-0.50)=1.025kN/m水 泥粉刷 内墙面0.756kN/m 合计11.70kN/m 内纵墙自重：标准层：纵墙(240 灰砂砖) 183.90-0.50) 0.24=14.688kN/m 水泥 粉 刷墙面0.36 X3.90-0.5) 2>«0=2.448kN/m 合 计17.136kN/m2 底层：纵墙(240 灰砂砖)184.85-0.50-0.40) 0.24=17.06kN/m 水泥粉刷墙面 0.36 >3.90 >2=2.808kN/m 合计 19.87kN/m 2.3.2活荷载标准值计算第一：面和楼

29、屋面活荷载标准值根据荷载规范查得：上人屋面2.0楼面：教室2.0走道2.5第二：雪荷载0.4屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。2.3.3 竖向荷载下框架受荷总图本次设计的教学楼纵向柱距为4.50m,横梁跨度为6.90m,单区格板为4.50mX6.90m。L1/L2=1.5 图2-2板面荷载分配图图2-3计算单元的选取第一：A-B轴间框架屋面板荷载：板传至梁上的三角形和梯形荷载等效为均布荷载恒载 活载楼面板荷载：恒载 活载 梁自重A-B轴间框架梁均布荷载：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 活载二板传荷载 楼面梁 恒载=梁自重+板传荷载 活载二板传荷载 第二：B-C轴间框架梁均布荷载：屋面

30、板传荷载：恒载活载楼面板荷载：恒载 活载 梁自重B-C轴间框架梁均布荷载：屋面梁 恒载=梁自重+板传荷载 活载二板传荷载 楼面梁恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 活载二板传荷载 第三:C-D轴间框架梁均布板荷载同 A-B轴 第四：A柱纵向集中荷载计算顶层柱：女儿墙自重（做法:墙高900mm,100mm硅压顶）顶层柱恒载=梁自重+板传荷载+板传荷载 标准层柱：标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载 第五：B柱纵向集中荷载计算 顶层柱：顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 标准层柱：标准层柱恒载=内纵墙自重+梁自重+板传荷载 基础顶面恒 载=底层内总墙+基础梁自重 结构在进行梁柱的布置时柱轴 线与梁的轴线不

31、重合，因此柱的竖向荷载对柱存在偏心。框架的竖向荷载及偏心距如图2-4所示。2.3.4 重力荷载代表值计算结构的重力荷载代表值应取结构和构件自重标准值加上各可变荷载组合值，即其中可变荷载为雪荷载屋面活载楼面活载：教室走道（1）屋面处的重力荷载代表值的计算女儿墙的计算屋面板结构层及构造层自重的标准层顶层的墙重（2）其余层楼面处重力荷载代表值计算（3）底层楼面处重力荷载代表值计算 （4）屋顶雪荷载标准值 （5）楼 面活荷载标准值 （6）总重力荷载标准值 2.4地震作用计 算2.4.1横向框架侧移刚度计算 横梁线刚度ib计算过程见 下表2-4,柱线刚度ic计算见表5。表2-4横梁线刚度ib计算表 层层

32、次 类 别Ec/ (N/mm2) bXh/mm2 Io/mm4 L/mm Eclo/L (N.mm) 1.5EcIo/L 2EcIo/L 11-5 AB 跨 3.0 104 300 >600 5.4 109 6300 2 . 57X1010 3.85 1010 5. 14X1010 BC 跨 3.0 ¥04 250 500 2. 6X109 2100 3. 71 X1010 5. 57X 1010 7 . 43X1010 表 2-5 柱线刚度 ic 计 算表 层次 hc/mm Ec/(N/mm2) bxh/mm2 Ic/mm4 EcIc/hc/(N.mm) 1 4850 3.0 104 沟00 500 3. 22X1010 2-5 39