毕业设计 毕业论文 土木工程 综合教学楼框架结构设计（最新整理）（最新整理）

JIUJIANGUNIVERSITY毕业设计题目综合教学楼框架结构设计院系土木工程与城市建设学院专业土木工程姓名庄园年级指导教师二零一二年六月设计任务及要求第一节设计原始数据一、工程概况本结构为六层框架综合教学楼，建筑面积6455，结构主要高度H=23.4m<24m。采用现浇钢筋混凝土结构，设计使用年限为50年。结构平安等级为二级。建筑抗震设防分类为丙类，抗震设计防烈度为6度，设计地震分组为第一组，框架的抗震等级为四级。二、设计条件根据地质勘察报告，参照勘察结论和建议，本工程地基根底设计等级为丙级，基持力层选定为粉质黏土层，该层为褐黄色，呈可塑坚硬壮，质地均匀，网状裂隙发育，层内夹有少量呈褐黑色的铁锰质结核。地基承载力按300Kpa考虑。根本风压。拟建九江市区，地面粗糙度属C类。三、设计要求1、遵循以人为本的原那么，充分考虑人的行为规律合理进行功能分区，流线组织明确便捷，与周围环境融为一体。2、管理方便，各个房间采光通风良好。3、适当运用现代建筑造型手段和建筑构图规律，创造新颖，活泼，有现代感的建筑形象。4、合理进行柱网布置，合理选择根底类型，并进行相关的计算。第二章建筑设计第一节建筑设计总说明设计标高：室内设计标高为±0.000m，室内外高差+0.600m。2、墙身做法：墙身为普通粘土砖填充墙，M5水泥砂浆砌筑。外墙为37墙，24墙。内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚20mm，“803〞内墙涂料两度。外粉刷为1：3水泥砂浆浆底，厚20mm，马赛克贴面。屋面做法：膨胀珍珠岩保温层〔厚100~140，2%找坡〕；1：2水泥砂浆找平层厚20mm；现浇钢筋混凝土板；15厚纸筋粉底。楼面做法：30mm厚水泥砂浆面层；现浇钢筋混凝土板；20mm厚纸筋粉底。kN/m2。kN/m22；kN/m2kN/m2。第二节平面设计：相关图见建筑施工图。第三章结构设计第一节、结构选型以及结构布置和计算简图一、结构方案确实定：本设计采用现浇钢筋混凝土框架结构,纵横向框架混合承重方案。根底类型确实定：上部结构荷载不大，且地基比拟均匀、地基承载力适中故可选独立根底设计。结构布置： 结构平面布置如图1：6000360036003600360036003600360036003600360036003600360060006000600036003600360036003600360036003600360036003600360036006000600012345678910111213141516171234567891011121314151617DCBA600030006000DCBA结构平面布置(图1)结构平面布置(图1)四、结构构件截面确实定1、根底顶面设计标高确实定：取根底顶面距离室外设计地面500mm2、楼板厚度确实定：以上板块均按双向板设计。取板跨最长的板作为研究对象，。根据?混规?第9.1.2条，双向板的跨厚比，，按构造要求，现浇钢筋混凝土双向板的最小厚度为80mm；综合荷载等情况考虑，取板厚h=150mm。3、框架梁截面尺寸确定横向框架梁：横向框架梁的最大跨度为6000mm，横向框架梁高h===400~600mm，取h=500mm；横向框架梁宽b===167~250mm，取b=200mm纵向框架梁：纵向框架梁的最大跨度为6000mm纵向框架梁高h===400~600，取h=500mm；纵向框架梁宽b===167~250mm，取b=200mm4、框架柱截面尺寸确定：对于多层框架，无论从受力的角度，还是柱的净高而言，都以底层最为不利。底层层高H=5m，柱截面高度取h===250~333mm，又对于抗震设防烈度为6度，房屋高度为26.3m>24m，即抗震等级为二级的框架结构，为保证柱有足够的延性，需要限制柱的轴压比，初步估计框架柱截面的高度为h=500mm，截面宽度取为500mm，柱的截面尺寸为500×500。5、材料选择:混凝土强度等级：除根底垫层混凝土选用C15，根底选用C25外，根底以上各层混凝土均选用C30。钢筋级别：框架梁、柱等主要构件的纵向受力钢筋选择HRB400级钢筋；构造钢筋、箍筋及板内钢筋选用HRB235。五、结构计算简图确实定〔取一榀横向框架，④号轴线〕根据地质资料，确定根底顶面距室外地面500mm，底层层高为3.9+0.5+0.6=5m，各梁柱构件线刚度列于图2中：柱：底层:==()标准层：==()梁：边跨〔AB、CD〕：==()中跨〔BC〕：==()图2图2(单位:)图2(单位:)第二节、框架荷载计算〔取结构平面布置图④号轴线框架做具体计算〕恒载计算屋面框架梁线荷载标准值20mm厚1:2水泥砂浆找平100~140厚膨胀珍珠岩150mm厚现浇板15mm厚纸筋石灰抹底屋面恒载框架梁自重梁侧粉刷框架梁恒载 作用在顶层框架梁上的线荷载为：，楼面梁线荷载标准值25mm厚水泥砂浆面层150mm厚现浇楼板15mm厚纸筋抹底楼面恒载 框架梁恒载边跨填充墙墙两侧粉刷 填充墙恒载因此作用在中间层框架梁的线荷载为：，，屋面框架节点集中荷载标准值：边柱框架梁恒载1m高女儿墙自重女儿墙粉刷 女儿墙恒载纵向框架梁传来屋面恒载顶层边节点集中荷载 中柱框架梁自重纵向框架梁传来屋面恒载顶层中节点集中荷载 楼面框架节点集中荷载标准值：边柱框架梁恒载铝合金窗自重窗下墙体自重粉刷窗边墙体自重 粉刷框架柱自重粉刷纵向框架梁传来楼板自重 中间层边节点集中荷载标准值 中柱纵向框架梁恒载 内纵墙自重粉刷扣除门洞重 门重 纵向框架梁传来楼板自重 中间层中节点集中荷载标准值 弯矩标准值〔恒载引起〕：顶层边节点集中荷载偏心〔向外〕顶层边节点弯矩标准值顶层中节点集中荷载 偏心〔向走廊〕顶层中节点弯矩标准值中间层边节点集中荷载标准值 偏心〔向外〕中间层边节点弯矩标准值中间层中节点集中荷载标准值 偏心〔向走廊〕中间层中节点弯矩标准值楼屋面活载标准值计算屋面面荷载：上人时为；教室活载：；走廊：。屋面：，；楼面：，；由于活载偏心产生的弯矩很小，可以忽略。恒载、活载作用下结构计算简图分别如下列图3〔a〕、3〔b〕：图3〔a〕图3〔a〕活载作用下结构计算简图图3〔b〕活载作用下结构计算简图图3〔b〕三、地震作用计算1、重力荷载代表值的计算屋面恒载标准值雪荷载标准值楼面恒载标准值222〕梁柱的自重标准值梁或柱截面尺寸(mm×mm)跨度或柱高(m)净跨或净高各层根数单根自重标准值(kN)各层梁或柱自重标准值(kN)L1317L2403L36一般柱底层柱552125墙体自重标准值墙体每片面积〔〕片数墙体厚度(mm)面荷()重量(kN)女儿墙1120(钢筋混凝土)468标准层外墙1370标准层内墙1240底层外墙1370底层内墙1240荷载分层汇总屋面重力荷载代表值为屋面恒荷载+0.5屋面雪荷载+纵横梁自重+屋面下半层的柱及纵横墙自重；楼面重力荷载代表值为楼面荷载+1.0楼面均布活载+纵横梁自重+楼屋面上下各半层柱及纵横墙自重。层数屋面/楼面恒载屋面/楼面活载纵横梁柱纵横墙各层重力荷载代表值654续表层数屋面/楼面恒载屋面/楼面活载纵横梁(kN)柱(kN)纵横墙(kN)各层重力荷载代表值〔kN〕3212、横向框架抗侧刚度计算根据D值法，横向框架抗侧刚度，计算过程及结果如下表：层次柱类型柱高(m)柱子的线刚度(kN/m)D〔〕一般层边柱0.5200.2066521.476中柱1.5600.43813850.40868底层边柱50.6660.4376562.162中柱1.9990.6259375.000683、框架根本自振周期的计算层位613852880.00900.2623262.1854.6351385288297210.02150.2534369.31105.46413852880.03390.2323998.8925.92313852880.04640.1983413.0674.50213852880.05890.1512611.9395.02110837270.09240.0921717.3158.65取，结构根本自振周期S4、多遇水平地震作用标准值和位移的计算房屋高度为24.5<40m，且刚度和质量沿高度分布比拟均匀，故可采用底部剪力法计算多遇水平地震作用标准值。由抗震书表3-4，抗震设防烈度为6度的多遇地震下，水平地震影响系数最大值。按二类场地类别，第一设计分组，查抗震书表3-2，设计特征周期为0.35S。。由于，所以地震影响系数。总水平地震作用标准值，由于，顶部附加地震作用系数，顶部附加水平地震作用质点的水平地震作用标准值、楼层地震剪力及楼层层间位移的计算过程见下表1.6：层次6305051141691950550513852880.00045355761589109413852880.00084288408478157213852880.00113221055366193813852880.00142153702255219313852880.00161592942154234710837270.0022根据GB50011-2021第5.5.1条规定，层间弹性位移角按，钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角限值，一般层取层间位移最大值验算，，满足条件；底层，满足。与地震组合的重力荷载计算1、荷载代表值计算1〕作用在顶层框架梁上的重力荷载恒载，，雪荷载，作用在顶层框架梁上的重力荷载为，2〕作用在楼面框架梁上的重力荷载恒载，，活载，；作用在楼面框架梁上的重力荷载为，，2、计算简图如下列图3(c)图3(c)地震组合荷载图五、风荷载计算查?荷载标准?附录D得，九江地区的根本风压为。风压标准值计算公式：，由于H=24.7<30m,所以=1.0；矩形平面体型系数迎风面和背风面分别取0.8、0.5；按C类粗糙度查得风压高度系数在4.5、8.4、12.3、16.2、20.1、24处分别为0.74、0.74、0.74、0.764、0.842、0.904。风压标准值计算如下，其中A为一榀框架各节点的受风面积，计算简图见下列图3(c)：层次654321518图3〔d〕风荷载作用下结构计算简图、楼板配筋计算一、设计资料汇总：屋面恒载为，活载为；楼面恒载为，活载在A、B轴和B、C轴为，在B、C轴间为，采用C25混凝土，，板中的受力钢筋采用HPB235，，构造钢筋等采用HPB235。楼盖结构布置图如下列图4：图4楼盖结构布置图屋面板的设计：1、按弹性理论设计〔1〕、荷载设计值，，〔2〕、计算跨度内跨：〔轴线间距离〕，边跨：，各区格板的计算跨度列于下表：〔3〕弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时在作用下的跨中弯矩与内支座铰支时在作用下的跨中弯矩之和。此题计算时混凝土的泊松比取0.2；支座最大弯矩为当支座固定时在作用下的支座弯矩。根据不同的支承条件，整个楼盖可以分为A、B、C、D、E、F六种。计算结果见下表2：表2工程区格ABCDEF3366-0.6611续表工程区格ABCDEF0---0000(4)截面设计截面有效高度：假定选用Φ8或Φ6钢筋，那么方向跨中截面的，方向跨中截面的，支座处。采用别离式配筋方式。截面设计用的弯矩：楼盖周边未设圈梁，故只能将A、F区格的跨中弯矩及支座A-A、A-F弯矩减少20%，其余不折减。为了方便计算，近似取，。截面配筋计算结果及实际配筋列于下表3中。工程区格(mm)m()配筋实有配筋()跨中A区格方向131Φ6@200方向123Φ6@200B区格方向131Φ6@200方向123Φ6@200表3续表工程区格(mm)m()配筋实有配筋()跨中C区格方向131Φ6/8@100393方向123Φ6/8@100393D区格方向131Φ6/8@200方向123Φ6@200E区格方向131Φ6/8@100393方向123Φ6/8@100393F区格方向131Φ8@200方向123Φ6@100283支座A-A131Φ8@200A-B131Φ10@200A-D131Φ8@200A-F131Φ8/10@100B-B131Φ10/12@200B-C131Φ10/12@100B-E131Φ10/12@100C-E131Φ10/12@100C-D131Φ10/12@100D-F131Φ8/10@100E-F131Φ10@1002、按塑性理论设计〔1〕、荷载设计值〔2〕、计算跨度内跨：〔b为梁宽〕，边跨：〔h为板厚〕，各区格板的计算跨度值列于下表中：(3)、弯矩计算取；，其中；弯矩值见下表4中：表4工程区格A〔四边固支〕B〔三边固支，短简支〕C〔两边固支〕D〔三边固支，短简支〕E〔三边固支，短简支〕F〔四边固支〕续表工程区格A〔四边固支〕B〔三边固支，短简支〕C〔两边固支〕D〔三边固支，短简支〕E〔三边固支，短简支〕F〔四边固支〕0000000000〔4〕、截面计算各区格板及支座的截面计算配筋如下：按塑性理论设计的截面配筋，其中：，，，工程区格(mm)m()配筋实有配筋()跨中A区格方向13147.56Φ6@200方向12330.40Φ6@200表5续表工程区格(mm)m()配筋实有配筋()跨中B区格方向131109.55Φ6@200方向12370.01Φ6@200C区格方向131313.57Φ10@200方向123200.38Φ8@200D区格方向131100.98Φ6@200方向12364.51Φ6@200E区格方向131308.25Φ10@200方向123197.00Φ8@200F区格方向13170.52Φ6@200方向12345.07Φ6@200支座A-A13195.12Φ8@200A-B13157.09Φ8@200A-D131121.18Φ8@200A-F131141.04Φ8@200B-B131219.10Φ8@200B-C131627.14Φ8/10@100B-E131616.50Φ8/10@100C-E131627.14Φ8/10@100C-D131376.28Φ10@200D-F131121.18Φ8@200E-F131369.89Φ10@200(5)、楼面施工图：见施工图第四节、内力计算一、恒载作用下的内力计算恒载作用下的内力计算采用分层法。这里只列出中间层的计算过程，其他层仅显示计算结果。取第三层的④轴线所在的框架计算，先不考虑节点的集中弯矩和集中力。图5〔a〕为刚度简图，图5(b)为荷载简图： 刚度简图5〔a〕:单位： 荷载简图5〔b〕：单位：kN/m先将梯形分布荷载和三角形分布荷载化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如下列图6所示。图6图6把梯形荷载化为等效均布荷载：，利用结构对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：弯矩分配法计算过程如下列图7所示，考虑节点弯矩作用，计算所得弯矩图见下列图8。同样可以分层法求得顶层及底层的弯矩图，也见下列图7(b)。图7弯矩分配法计算过程注意考虑集中弯矩的作用时，应将集中弯矩按节点刚度进行分解，计算结果见下列图8:(a)(b)(c)图8分层法弯矩计算结果顶层；(b)标准层；(c)底层将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒荷载作用下的弯矩图。如果节点不平衡，要注意将不平衡弯矩进行再分配进行修正，修正后竖向荷载作用下的整个结构弯矩图如图9〔a〕所示,进而求得框架各梁柱的剪力和轴力图9〔b〕所示，在求解轴力图是要加载节点的集中荷载：图9〔b〕图9〔b〕图9〔a〕图9〔a〕考虑梁端弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值，以备内力组合时用，如图9(c)图9〔c〕经调幅算至柱边的弯矩图二、活载作用下内力计算活载作用下的内力计算也采用分层法，对于它的不利布置，采用满布荷载法进行考虑。同样采用弯矩分配法计算，考虑弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值。这里只列出中间层的计算过程，其他层仅显示计算结果。取第三层的④轴线所在的框架计算，先不考虑节点的集中弯矩和集中力。图10〔a〕为刚度简图，图10(b)为荷载简图： 刚度简图10〔a〕:单位：荷载简图10〔b〕：单位：kN/m先将梯形分布荷载和三角形分布荷载化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如下列图11所示。图11图11把梯形荷载化为等效均布荷载：，利用结构对称性取二分之一结构计算，各杆的固端弯矩为：弯矩分配法计算过程如下列图12所示，考虑节点弯矩作用，计算所得弯矩图见下列图13。同样可以分层法求得顶层及底层的弯矩图，也见下列图12(b)。图12(弯矩分配法计算过程)弯矩分配法计算框架的内力图如下列图13：(a)(b)(c)图13活载作用下分层法弯矩计算结果〔a〕顶层；(b)标准层；(c)底层将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒荷载作用下的弯矩图。如果节点不平衡，要注意将不平衡弯矩进行再分配进行修正，修正后竖向荷载作用下的整个结构弯矩图如图13〔a〕所示,进而求得框架各梁柱的剪力和轴力图9〔b〕所示，图13〔a〕图13〔a〕图13(b〕图13(b〕考虑梁端弯矩调幅，并将梁端节点弯矩换算至梁端柱边弯矩值，以备内力组合时用，如图13(c)图13〔c〕经调幅算至柱边的弯矩图三、风荷载作用下内力计算风荷载作用下的结构计算简图如图3〔c〕。内力计算采用D值法，横向框架的抗侧刚度计算见表1.4。各柱的剪力及反弯点的高度计算见下表6、表7所示：表6层次本层柱所受总剪力边柱中柱抗侧刚度边柱剪力〔kN〕中柱剪力〔kN〕K值抗侧刚度K值抗侧刚度66521.47613850.4080.9331.98256521.47613850.4081.8023.82846521.47613850.4082.5935.50736521.47613850.4083.3507.11526521.47613850.4084.1078.72316562.1629375.0006.5309.330表7层次柱高柱的类型K值6边柱0000.975中柱0001.4745边柱0001.365中柱0001.6694边柱0001.560中柱0001.7553边柱0001.755中柱0001.8642边柱001.872中柱0001.95015边柱002.691中柱000根据表格画出横向框架在风荷载作用下的内力图如图14：图14上图为风荷载作用下的剪力和轴力图，下列图为弯矩图四、地震作用下结构内力计算地震荷载作用下的内力计算采用D值法，横向框架的抗侧刚度计算见表1.4。各柱的剪力及反弯点的高度计算见下表8、表9所示：表8层次本层柱所受总剪力边柱中柱抗侧刚度边柱剪力〔kN〕中柱剪力〔kN〕K值抗侧刚度K值抗侧刚度65056521.47613850.40880.831171.6