某中学6#学生宿舍框架结构设计毕业设计论文

6#学生宿舍框架结构设计摘要：本工程采用框架结构，主体为五层，本地区抗震设防烈度为6度，场地类别为II类场地。基本风压0.5kN/m²。楼、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。设计过程中，基于相应设计规范分析了影响设计的各本设计主要就结构方案中横向框架第5轴进行了设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，接着求出在水平荷载作用下的结构内力(弯矩、剪力、轴力)。然后计算竖向荷载(恒载及活荷载)作用下的结构内力。接着找出最不利的一组或几组内力组合，选取最安全的结果计算配筋。然后，根据上部结构传递的荷载，进行了浅基础的设计与计算。最后，利用PKPM和软件进行了结构施工图的绘制。关键词：框架结构；钢筋混凝土；荷载计算；内力计算；结构设计afive-storeymainbody.TheearthquakeintensityofInthedesignprocess,thevariousfactorsareanalyzedvalueoftheloadactingoshearandaxialforce)undertheactionofhorizoresultsareusedtothereinforcement.Then,basedontheloadisdesignedand1设计资料戮楼甘甘叭叭颁卿卿钞 21.1初步设计资料谭谭谭凑凑凑胝胝聩聩 21.2结构选型毳毳氡贡贡洋洋选濉濉 32截面尺寸选择及计算简图肾擂擂溃促促渭渭沛沛 32.1梁截面尺寸估算矛褐褐抑抑抑经经峻服 32.2板截面尺寸估算兴扑扑嗪嗦嗪登登皿皿 42.3柱截面尺寸估算较诚诚嵩嵩峥峥峥镑镑 42.4计算简图确定下下涎裱裱佬佬括台台 53荷载计算索索缝缝鑫鑫鑫羔羔负 73.1屋面及楼面恒载标准值计算的弈弈抑抑尧雹雹射射 73.2梁、墙重力荷载计算骄骄越越韵缦缦疝疝孥 83.3活荷载标准值计算二二赌哪哪嬗嬗橙橙橙 3.4竖向荷载作用下荷载计算钩钩固绿绿狡狡结俞俞 3.5风荷载计算铂铂枚枚枚茎茎境冻冻 4荷载作用下框架内力分析饭怨糟翥嘉榷榷榷蒿蒿 4.1风荷载作用下的内力分析计算攫褂褂狗煞煞姑姑管茼 4.2竖向荷载作用下框架内力分析嘞鱿鱿狲狲乡躁躁桁桁 5内力组合敲敲崔崔从捎捎碾碾泥 6截面设计猗馔缤缤佗佗佗膜痪漉 6.1横梁正截面受弯承载力计算潮澜兰笔瘾瘾胥驺驺 6.2横梁斜截面受剪承载力计算鼬鼬暴擒擒络络络诅诅 6.3框架柱承载力计算嗫嘧粽粽袭袭仙迳迳瘙 7柱下浅基础计算访放颗颗院院院阵阵门 7.1边柱独立基础计算瞬它预预儇儇偌窦窦忑 7.2中柱(双柱联合基础)计算裂垩箍箍箍侑侑全粟粟 致谢娩娩霉倒倒瘁瘁瘁纺纺 参考文献荆荆荆在在谗谗谗衩衩 21设计资料1.1初步设计资料1、工程名称：宁波市某中学6#学生宿舍(1)建筑面积：3564m²,共5层，底层层高为3.9m,其它层均为3.6m,建筑总高为18.300m,室内外高差为0.30m。建筑安全等级：二级；耐火等级：二级；抗震设防烈度：6度；结构使用年限：50年；屋面防水等级：IⅡ级，防水耐用年限15年。(2)主体结构采用现浇混凝土框架结构，肋梁楼盖。屋面做法(自上而下):40厚C20细石混凝土随捣随抹、10厚1:4灰砂、3厚SBS防水卷材、20厚1:3水泥砂浆找平层、40厚挤塑泡沫板保温层、20厚1:3水泥砂浆找平层、110厚钢筋混凝土屋面板、15厚混合砂浆抹灰。楼面做法：110厚钢筋混凝土楼板、20厚水泥砂浆抹底、30厚水泥豆石面层。墙身做法：240厚混凝土空心小砌块、6厚1:2水泥砂浆底2面、14厚1:3水泥砂浆底2面、20厚1:2防水砂浆抹灰。门窗做法：门为木门，窗为塑钢窗。3(3)风荷载和活荷载基本风压为：0.50kN/m²,楼面粗糙程度属B类；楼面活荷载2.0kN/m²,屋面活荷载(上人)2.0kN/m²1、结构体系选型：钢筋混凝土现浇框架结构体系2、屋面结构：采用现浇混凝土肋型屋盖，刚柔性结合的屋面，屋面2截面尺寸选择及计算简图2.1梁截面尺寸估算表2.1梁截面尺寸表梁跨度L)梁高系数梁高h梁宽系数梁宽b实选截面b横向框架梁纵向4框架梁过道梁2.2板截面尺寸估算表2.2板截面尺寸表位置跨度(m)系数计算板厚度(mm)最小计算厚度(mm)实际选用板厚度(mm)楼板屋面板2.3柱截面尺寸估算(1)计算公式：4=N/μf,N=βfgn。其中，f:混凝土轴心抗压设计值，C25为11.9kN/m²;μ,:框架柱轴压比限值，对一、二、三级抗震等级，分别取0.7、0.8、0.9;β:考虑地震作用组合后柱的轴向压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2;gε:折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，框架结构可近似取10—12kN/m²(取10kN/m²);n:柱截面以上的楼层的层数(5层);F:按简支状态计算的柱的负载面积。(2)N的计算计算简图如下图所示：5图2.1框架柱负载面积示意图A=N/Fc=1316.25*10^3/11.9=1106092.4计算简图确定选择中间位置的一榀横向框架KL-7进行计算，该榀框架的计算单元如图2.2阴影部分范围图2.2框架计算单元5555图2.3框架计算简图73.1屋面及楼面恒载标准值计算细3塑3筋混合计：乙屋面=5.62kN/m²筋泥混砂伏土浆楼抹8合计：乙楼面=4.32kN/m²3.2梁、墙重力荷载计算双侧20厚水泥砂浆抹灰筋240×500次梁双侧20厚水泥砂浆抹灰乙次梁=3.25kN/m)面9浆砂底浆2抹乙外墙=4.032kN/m²筋筋水心L灰水砂之内墙=4.206kN/m²4、女儿墙土面乙女儿墙=6.88kN/m²3.3活荷载标准值计算较大值2.0kN/m²;楼面活荷载为2.0kN/m²,走廊活荷载为2.0kN/m²。3.4竖向荷载作用下荷载计算1、第5层(屋面)框架作用恒荷载的计算故AB跨板两侧传给梁AB的荷载为9.48kN/m×2=18.96kN/m;梁AB的自重为3.91kN/m;故q=18.96kN/m+3.91kN/m=22.87kN/m。图3.1板荷载传递图图3.2框架梁均布恒荷载作用示意图2、第5层(屋面)框架作用活荷载的计算AB、CD跨屋面活荷载为2.0kN/m²,传递给梁AB的荷载为梯形4、活荷载作用下第5层柱顶层集中力5、第1至第4层框架作用恒荷载的计算AB跨板的屋面荷载为4.32kN/m²,传递给梁AB的荷载为梯形荷故AB跨板两侧传给梁AB的荷载为7.29kN/m×2=14.58kN/m梁AB的自重为3.91kN/m;墙自重为4.206x(3.6-0.6)=12.62kN/m屋面传递给梁BC的荷载为三角形，等效转化：过道梁BC自重为3.25kN/m;(3)qeo的计算图3.5均布恒荷载作用示意图6、第1至第4层框架作用活荷载的计算AB、CD跨屋面活荷载为2.0kN/m²,传递给梁AB的荷载为梯形荷载，等效转化为均布荷载：屋面传递给梁BC的荷载为三角形，等效转化为均布荷载：图3.6均布活荷载作用示意图7、恒荷载作用下第1至第4层柱集中力主梁自重：3.91kN/m×3.6m=14.08kN外墙自重：外墙宽：3.9m-0.5m=3.4m;墙高：3.6m-0.6m=3m;边柱自重：22.5kN主梁自重：3.91kN/m×3.6m=14.08kN内墙自重：4.206kN/m×6.42m=27kN板传荷载：图3.7柱顶层集中荷载作用示意图8、活荷载作用下第1至第4层柱集中力板传荷载：板传荷载：773.5风荷载计算→图3.10风荷载体型系数层次54321表3.1风荷载计算将分布风荷载转化为节点集中荷载，按静力等效原理将分布风荷载转化为节点集中荷载：j4边柱与梁：中柱与梁：4荷载作用下框架内力分析4.1风荷载作用下的内力分析计算1、梁、柱线刚度计算E=2.8×10°kN/m²,在计算框架梁截面惯性矩/时，在现浇楼板中考虑楼板对梁的作用，会增大梁的有效翼缘，故中框架梁取1=21。,边框现令ig=1.0,则其余各构件的相对线刚度为：注：在用分层法计算时除底层之外的所有柱的线刚度均乘以0.9。框架梁、柱线刚度比值K与α值的关系(1)一般层;中柱与梁：边柱与梁：中柱与梁：;框架梁、柱线刚度比值K与α值的关系(1)第5层：层剪力=18.48kN;(2)第4层：层剪力=40.82kN;边柱：每根边柱剪力：每根中柱剪力：(3)第3层：层剪力=61.51kN;每根边柱剪力：(4)第2层：层剪力=81.42kN;(5)第1层：层剪力=101.19kN;每根边柱剪力：表4.1反弯点高度比层数边柱(均布)中柱(集中)(1)计算各柱的柱端弯矩Mg=3.25×(1-0.35)×3.Mg=5.99×(1-0.44)×3.Mk=5.99×(1-0.44)×3.6Mg=3.25×(1-0.35)×3.M=7.17×(1-0.40)×3.6M=13.24×(1-0.45)×3.6M₁₁=13.24×(1-0.45)×3.Mp=7.17×(1-0.40)×3.6M=10.81×(1-0.45)×3.6M=19.94×(1-0.50)×3.6M=19.94×(1-0.50)×3.6M=10.81×(1-0.45)×3.6Mc₈=14.31×(1-0.5)×3.Mg=26.40×(1-0.50)×3.6M=26.40×(1-0.50)×3.6Mcg=14.31×(1-0.5)×3.Mʙ₄=20.99×(1-0.65)×4.Mou=29.60×(1-0.55)×4.2M=29.60×(1-0.55)×4.2Ma₄=20.99×(1-0.65)×4.(2)各横梁梁端弯矩计算Mp=Min=7.61kN·m4(3)梁、柱剪力计算,(3)柱轴力计算表4.2风荷载作用下柱轴力层数A柱B柱C柱D柱5N=0-4321图4.2风荷载作用下的剪力、轴力图为最后内力组合做准备，需要把梁端弯矩、剪力换算到梁端柱边处的弯矩值和剪力值。换算按下列公式进行：MB¹=M-0.25V₁’M'=Mg₄-0.25V₄'Ma'=M₈c-0.25Va'算表梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩跨中弯矩MVB’M’5108668321104999037770230104.2竖向荷载作用下框架内力分析1、恒荷载作用下框架内力计算(1)均布恒荷载作用下固端弯矩M,计算②其它层：用弯矩分配法计算梁，柱柱端弯矩，除底层外柱的线刚度乘以系数0.9,各层柱的弯矩传递系数取1/3。表4.4梁柱线刚度简表层数梁柱1(2)弯矩分配系数计算B节点的分配系数：②中间层uF柱=13.35/40.68=0.33B节点分配系数：(3)各层偏心力引起的力矩计算分配表4.5弯矩二次分配过程上柱下柱右梁左梁上柱下上÷个土右梁376455755711557116327947541119(4)跨中弯矩计算框架梁的跨中弯矩按下式计算：①边跨梁：V=-(Mʙ+Mʙ)/I+(1-a)×计算简图如下图所示：图4.3边跨梁均布荷载示意图②中间跨梁：图4.4中跨梁均布荷载示意图顶层(第五层):V=-(-71.24+78.71)/7-(7-1.95)×18.96/2-3.91×7/2=同理1至4层框架梁的跨中弯矩也由上式算出；计算结果见下表：表4.6框架梁跨中弯矩位置左端弯矩右端弯矩跨中弯矩AB、CD跨54321543213由[4-3]和[4-4]可得：为内力组合作准备，需将梁端弯矩换成梁端柱边弯矩：表4.7梁端柱边弯矩计算表层次梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩569544342414表4.8柱轴力计算表层数A柱B柱V纵梁竖向力F柱自重G每层竖向力P轴力纵向梁竖向力F柱自重G每层竖向力P轴力N。5顶部6顶部底部6底部4顶部90顶部底部9底部3顶部40顶部底部4底部图4.6恒载作用下梁剪力、柱轴力图弯矩调幅，调幅系数取β=0.85,则调幅后的弯矩图如下所示：图4.7恒载作用下调幅后的弯矩图2、活荷载作用下框架内力计算均布活荷载作用下固端弯矩M,计算：中间层：边跨梁表4.5弯矩二次分配过程分配系数固端弯矩分配分配55556上柱下柱上柱右梁框架梁的跨中弯矩按下式计算：其中q为板传来的梯形荷载；顶层(第五层):V=-(-18.35+26.29)/7+(7-1.95)×6.75/2=18Va=-(-18,35+26.79)/7-(7-1.95)×6.75/2=-1同理1至4层框架梁的跨中弯矩也由上式算出；计算结果见下位置左端弯矩右端弯矩跨中弯矩54321BC跨54321图4.8活载作用下的弯矩图下面进行梁端柱边剪力计算，取柱轴心至柱边这一段为隔离体，由平衡条件可求得梁端柱边的剪力值：由[4-5]和[4-6]可得：为内力组合作准备，需将梁端弯矩换成梁端柱边弯矩：表4.11梁端柱边弯矩计算表层次梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩VV57434334221.5341716层数B柱C柱轴力轴力54321图4.10活荷载作用下调幅后的弯矩图5内力组合表5.1框架梁内力组合表横梁内力恒载活载左风层数内力组合最不利值1.35恒+1.4*(0.6*风+0.7*楼)1.2恒+1.4楼+1.4*0.6风1.2恒+1.4风+1.4*0.7楼左风右风左风右风左风右风第五层边跨M3V73.2606FM422.3781M5826023V6中跨M0V58900M第四层边跨M1V39M719M417.5712.9429V9中跨M659V48511M19第三层边跨M33.56V21.537M017M27362V7.37中跨M642V45077M19第二层边跨F45.80V33M713M87514V3中跨M644V49588M9第一层边跨M1J57.53V18M334M4449.5778V8中跨M66V438M表5.2框架柱内力组合表框架柱内力组合杆件跨截内荷载内力组合Mmax及Nmin及Nmax及向面力恒载活载风载1.35恒+1.4*(0.6*风+0.7*楼)1.2恒+1.4楼+1.4*0.6风1.2恒+1.4风+1.4*0.7楼相应的N相应的M左风右风左风右风左风右风左风右风AA柱柱项M411N66柱底M500N66B柱柱顶MN22柱底M99N22AA柱柱顶柱M8N55柱底M0N55B柱柱顶M77N柱底M99N三层柱柱柱顶M0N柱底M0NB柱M柱顶99N3柱底M99N三层柱AA柱柱顶M0N31柱底M7N31B柱柱项M11N33柱底M00N33层柱A柱柱顶M18N69柱底M69N04V12BB柱柱质M88N99柱底M77N99V6截面设计6.1横梁正截面受弯承载力计算以第五层AB跨梁为例，说明计算方法和过程，其余各层梁的纵向钢筋计算结果见表6.1。当梁下部受拉(梁跨中)时，按T形截面计算，当梁上部受压(支座出处)时，按矩形截面计算。对于AB跨梁的的左端和右端均采用矩形截面设计1.几何参数截面类型：矩形2.材料信息受压纵筋最小配筋率：3.受力信息4.设计参数Ⅱ、计算过程1.验算单筋截面受弯承载力假定受拉钢筋放一排可设计为单筋截面2.计算As3.选配钢筋：经检验配筋满足要求。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.2.3条，T形截面翼缘计算宽度b;梁内纵向钢筋为HRB400f,=f;=360N/mm²,ξ=0.518因为属第一类T形截面实配钢筋2420。验算可满足要求。层次跨位截面位置hh配筋率最小配筋率比第五层跨左支座跨中右支座跨左支座跨中右支座第四层跨左支座跨中右支座左支座跨中右支座第三层跨左支座跨中右支座左支座跨中右支座第二层跨左支座跨中右支座跨左支座2金18+2e16跨中右支座第一层跨左支座跨中右支座跨左支座跨中2业18右支座6.2横梁斜截面受剪承载力计算以第五层AB跨梁为例，说明计算方法和过程。1.计算截面有效高度和腹板高度2.确定受剪面是否符合条件=0.25×1.0×11.9×240×565=403kN截面符合条件。3.确定是否需要按构造箍筋需进行斜截面的受剪承载力计算。选用双肢(n=2)φ8取s=110mm,满足最大，最小箍筋间距要求表6.2框架梁箍筋配筋表层次跨位斜截;面位置组合内力bh)选用箍筋第五层跨A支座右B支座左BB跨第四层跨A支座右AB支座左B跨右第三层跨座A座支右B支座B支跨座右第二层跨A支座右AB支座左B跨B支座右B第一层A支座右AB支座左BD跨B支座右B6.3框架柱承载力计算为1.25H。配筋e₁=e₀+e₄大偏心：当2a,≤x≤5h,当x<2a,表6.3柱配筋表柱位外柱楼层第一层第二层第三层第四层第五层NMM81938312956229562ξ111111111111111n11111111111111105181075483224877777值248判别大偏心小偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心实配钢筋2业186业222血142业162血14业182血14第二层第三层第四第五层楼层第二层第三层第四第五层楼层柱位外柱(B)层NMMN组合M7M94539235330600060405111111111999999999999571111111111111119599396333456N9280777值9280判别大偏心小偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心大偏心实配8业226虫224血18钢筋7柱下浅基础计算7.1边柱独立基础计算1.荷载标准组合值计算表7.1底层柱内力设计值层数柱子截面内力Mmax及相应的NNmin及相应的MNmax及相应的M底层A柱柱顶MN柱底NVB柱柱顶MN柱底MNV从上表可知，边柱F=1558.80kN,M=106.26kN·m,V=47.24kN2.基础底面尺寸确定(1)按地基持力层承载力计算基底尺寸，根据所给地址资料可知，地基承载力特征值为fm=180kPa,且持力层为比较均匀的密实中砂土高度初步选定为0.5m,基础埋深1.0m:修正后地基承载力特征值：f=f+n/(d-0.5)=180+1.5×18×(1.0采用矩形基础，取b=3.05m,1=3..05m(2)验算持力层地基承载力基底处总竖向力为(满足要求)3.基础设计采用C30,混凝土保护层厚度50,垫层c10(1)基底净反力(满足条件)(2)冲切验算(仅验算一个方向)βm=1.0,a,=0.5m,a.+2h₂=0.F=PA=220.55×1.83=40(4)配筋计算7.2中柱(双柱联合基础)计算2.确定基础底面积设1=4.5m,b=4.5m,A=20.25m²3.基础构造设计基础高度H=0.5m,有效高度ho=0.45m(2)冲切验算F,≤0.7βf,umum=(a,+h)×4=(0.5+0.45)×满足条件(3)纵向内力计算bP=4.5×182.71=822.20kN计算简图如下：M图图9.1双柱联合基础基底弯矩、剪力图(M单位为kN·m,V单位(4)抗剪验算,满足条件。(5)纵向配筋计算(6)横向配筋计算柱下等效梁宽为：0.5+2×0.75×0.45=1.175m每米板宽内需布置：2158.782/1.175=1827.26mm²弹指一挥间，大学四年已经接近了尾声。四年的艰苦跋涉，两个月的精心准备，毕业设计终于到了划句号的时候。感谢我的指导老师胡俊浩老师，能够顺利完成毕业设计，离不开他的悉心指导，他对我的设计从确定题目、修改直到完成，给予了我许多的指点和帮助。感谢他在繁忙的工作之余，挤出时间对设计提出精辟的修改意见。在此，向张老师致以最诚挚的谢意。我也要感谢浙江树人大学城建学院所有教育过我的老师!你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本设计的基础。再次对所有关心、帮助我的人说一声“谢谢”。佩婷013年5月(GB50010-2010)[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.(GB500