土木工程毕业设计六层框架完整版概要到致谢

摘要建筑物共6层，总高度为20.4m。结构体系为框架结构，基础选用嵌岩转孔灌注桩。抗震设计烈度为7度，框架的抗震等级为三级。整个设计包括建筑设计、结构设计和施工设计两部分：建筑设计部分，首先根据建筑的使用功能确定建筑的初步布局，包括建筑体系及室内空间布置等，然后结合使用的材料、做法进一步确定具体的尺寸和平面立面风格等。结构设计部分主要包括PKPM建模与计算，书写计算书和施工图的绘制。本计算书内容包括如下部分：1.工程概况2.结构布置3.刚度、荷载计算4.各工况下的内力计算5.梁、柱截面设计6.楼梯、楼板与基础设计关键词：框架；钢筋混凝土；内力计算；结构设计。AbstractThis project is the 3# R&D building of Nanjing KuoRen Membrane materials Ltd. It contains 6 floors and the total height is 20.4 meters. The main structure of this building is a frame structure constructed with reinforced concrete . The foundation is Rock-socket pile. The seismic fortification intensity design degree is 7 and the frame structure is the third class. This project is composed of architecture design , structure design and construction design.Part of the architecture design , according to the construction of the first use of function determine the initial layout of the building, including the building shape and layout of the indoor space, and then use a combination of materials, practice further determine the specific size peace, elevation style.The part of structure design contains modeling and calculating by PKPM, writing calculations and drawing construction plans.The calculations include the following components:1. The survey of the program.2. Arrangement of structure members.3. The calculation of the stiffness and the load.4. The internal force calculation under a variety of condition.5. The section design of the beams and columns.6. The design of the stairs, floors and foundation.Keywords: Framework Reinforced concrete Internal force calculation Structure design目录第一章 工程概况1第二章 结构布置和荷载计算3 2.1 确定计算简图3 2.2 梁、柱截面尺寸及板厚3 2.3 材料强度等级5 2.4 荷载计算5第三章 内力计算163.1 恒载作用下的框架内力163.2 活载作用下的框架内力253.3 风荷载作用下的框架内力313.4 地震作用下横向框架的内力3.4.1 0.5（雪+活）作用下横向框架的内力计算38 3.4.2 地震作用下横向框架的内力计算44第四章 框架内力组合50 4.1 荷载组合50 4.2 控制截面和最不利内力51 4.3 内力调幅及内力组合52第五章 框架梁柱配筋69 5.1 梁截面设计69 5.2 柱截面设计76第六章 楼梯结构计算设计896.1 梯段板计算896.2 休息平台板计算906.3 梯段梁TL1计算91第七章 现浇楼面板设计937.1 单向板计算93 7.2 双向板计算95第八章 基础设计998.1地质条件及桩基参数998.2 桩顶荷载设计值计算1008.3 承台计算与配筋101参考资料103致谢104南京工业大学毕业设计第一章 工程概况本次毕业设计内容为南京阔仁膜材料有限公司3#研发楼（方案A）。该工程位于南京市溧水区，设计基本条件包括以下：总建筑面积为7990m2，设计层数为6层，房屋长度60-64m,宽度为2022m，开间8.4m，进深为8.4m；建筑结构的安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，场地类别为III类，设计特征周期为0.45s。设计地震分组为第一组，基本风压w0=0.4KN/m2.本工程为钢筋混凝土框架结构，抗震等级为三级。地基基础设计等级：丙级。基础形式采用桩基础，桩型为转孔灌注桩。结构共6层，底层高度为3.9m，上部各层层高为3.3m，室外地面标高为-0.45m，内外围护墙均为240mm，不设地下室。楼面顶面设置电梯机房，层高为3m。标准层建筑平面示意图见图1-1：图 1-1111南京工业大学毕业设计第二章 结构布置和初选截面，荷载计算2.1确定计算简图本工程横向框架计算单元取轴，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，查抗震规范可判断该场地为类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层粉质粘土层上，基底标高为设计相对标高2.25 m(图8-1）。柱子的高度底层为：h1 = 3.9+0.8+0.45 = 5.15m（初步假设基础高度0.5 m），二五层柱高为h2h6 = 3.3 m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：l = 8400、3000、8400。计算简图见图2-1。2.2梁、柱截面尺寸及板厚图2-1 计算简图AB,CD跨的梁尺寸：BC跨的梁尺寸：纵梁尺寸：次梁尺寸：柱尺寸：边柱：(3.3+3.3)8.42=27.72m2中柱：(3.3+3.3)(8.4+3)2=37.62 m2边柱：中柱：600600 mm=360000180600mm，故柱截面取为600600 mm。板：具体构件截面尺寸如表2-1南京工业大学毕业设计 截面尺寸汇总 表2-1梁截面柱截面混凝土强度等级纵向框架梁横向框架梁次梁边柱中柱上部地基AB跨BC跨bxhbxh300X600300X600300X600300X500600X600600X600C40C302.3材料强度等级混凝土：上部结构均采用C40级，基础采用C30级纵筋直径12 mm的采用HRB400钢筋，其余采用HRB335钢筋，箍筋采用HPB300钢筋。2.4荷载计算本例题以轴线横向框架为计算分析对象。1. 屋面横梁竖向线荷载标准值a)恒载作用下结构计算简图 b）活载作用下结构计算简图2-2计算简图(1)恒载屋面恒载标准值：20厚1：3水泥砂浆面层 0.0220=0.4 KN/m210厚低标号砂浆隔离层 0.0120=0.2 KN/m23+3厚双层SBS改性沥青防水卷材 0.05 KN/m220厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m270厚憎水膨胀珍珠岩板 0.28KN/m2最薄30厚LC5.0轻集料混凝土2%找坡层 0.034=0.12 KN/m2120厚钢筋混凝土屋面板 0.1225=3 KN/m2防水编号为I4，自重增加1.00 KN/m2屋面恒载标准值： 5.45 KN/m2 梁自重：框架梁横向 钢筋混凝土自重 0.30.625=4.5 KN/m梁侧粉刷 2(0.6-0.12)0.0217=0.33 KN /m 4.83kN/m次梁钢筋混凝土自重 0.30.525=3.75 KN/m梁侧粉刷 2(0.5-0.12)0.0217=0.258KN/m 4.00KN/m梁自重：g6AB1= g6BC1= g6CD1=4.83KN/m 板传来的荷载: g6AB2= g6BC2= g6CD2=0集中恒荷载： F6AB=F6CD=次梁自重+板传来的荷载=2.50.30.58.4+2(0.5-0.12)0.028.417+5.458.42.8=161.85KN（2）活载（图2-2b）作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为：q6AB = q6CD = q6BC= 02. 楼面横梁竖向线荷载标准值（1）恒载15厚1：2.5水泥砂浆35厚C15细石混凝土1.5厚聚氨酯防水层或2厚聚合物水泥基防水材料1：3水泥砂浆或最薄处30厚C20细石混凝土找坡层抹平水泥浆一道（内掺建筑胶） 1.96 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1225=3 KN/m2 楼面恒载标准值 4.96 KN/m2横向框架梁自重 g横=4.83 KN/m纵向框架梁自重 g纵=4.83 KN/m次梁自重 g次 =4 KN/m作用于楼面层框架梁上的荷载值 梁自重 g2AB1= g2BC1=g2CD1=4.83KN/m 板传来的荷载 0 集中恒荷载 F2AB=F2CD=次梁自重+板传来的荷载 =48.4+4.968.42.8=150.26KN 填充墙荷载 g2AB3=g2CD3=2.36(3.3-0.6)+20.0217(3.3-0.6)=8.21KN/m(2) 楼面活载： 0 集中活荷载： F2AB=F2CD=2.02.88.4=47.04KN3. 屋面框架节点集中荷载标准值： （1）恒载 边跨连系梁自重： 0.30.68.425=37.8KN粉刷: 2(0.6-0.12)0.028.417=2.74KN1.2m高女儿墙： 1.28.42.36=23.79 KN粉刷： 0.0228.4171.2=6.85 KN连系梁传来屋面自重： 8.41.45.45=64.04 KN 顶层边节点集中荷载： G=135.27 KN中柱连系梁自重： 0.30.68.425=37.8KN粉刷： 2.74KN连系梁传来屋面自重： 8.4(2.8+3)/25.45=132.76 KN 顶层中节点集中荷载： G=173.3 KN(2)活载QA=QD=8.41.40.5=5.88 KNQB=QC=8.42.90.5=12.18 KN4. 楼面框架节点集中荷载标准值： (1)恒载边柱连系梁自重 37.8KN粉刷 2.74KN钢窗自重 2.41.50.4=1.44 KN窗下墙体自重 (8.4-0.6)0.92.36=16.57KN粉刷 27.80.90.0217=4.77 KN窗边墙体自重 （8.4-0.6-2.4）1.52.36=19.12 KN粉刷 21.5(8.4-0.6-2.4)0.0217=5.51 KN 连系梁传来楼面自重 8.41.44.96=58.33kN 146.28kN中间层边节点集中荷载： GA = GD = 146.28 kN 框架柱自重： GA = GD = 0.60.625 3.3= 29.7 kN 中柱连系梁自重 37.87 KN粉刷 2.74 KN内墙自重 (8.4-0.6) (3.3-0.6) 2.36=49.70 KN粉刷 27.82.70.0217=14.32KN连系梁传来楼面自重 8.4(2.8+3.0)/24.96=120.83kN _ 225.39kN中间层中节点集中荷载： GB = Gc = 225.39kN 柱传来集中荷载： GB= Gc= 29.7kN(2)活载： QA=QD=8.41.42=23.52 KN QB=QC=8.41.42+8.43/22.5=55.02 KN5. 风荷载已知基本风压W0 =0.40kN/m2，地面粗糙度属B类，按荷载规范。风载体型系数：迎风面为0.8；背风面为0.5，因结构高度H =21.6 m30 m（从室外地面算起），取风振系数，计算过程如表2-7所示，风荷载图见图2-5：图 2-5 横向框架上的风荷载风荷载计算 表2-1层次zsZ(m)zW0(kN/m2)A(m2)Pi(kN)61.01.320.851.2410.4023.9415.4551.01.317.551.1810.4027.7217.0241.01.314.251.1110.4027.7216.0131.01.310.951.0250.4027.7214.7721.01.37.651.00.4027.7214.4111.01.34.351.00.4030.2415.726. 地震作用1)建筑物总重力荷载代表值Gi的计算(a)集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G650%雪载：0.50.6519.867.2=432.43KN层面恒载：67.25.45(8.42+3)=7251.55 KN横梁: 4.8319.811=1051.97KN纵梁: 4.8367.24=1298.3KN次梁： (0.250.525+210.5-0.12)0.0217467.2=909.46KN女儿墙: 1. 22.36(67.2+19.8)2=492.77KN柱重： 0.60.6253.3/244=653.4KN横墙（忽略门窗按墙重计算）： 2.36(8.43.3/221+(33.3/2-1.52.4/2)2)=707.77KN纵墙（忽略内纵墙门窗按墙重计算）：2.3629(8.43.3/2-0.52.41.5)+2.362(8.43.3/2-0.50.92.4)+2.368.43.3/2=918.42KN_G6=13731.81KN(b)集中于五层处的质点重力荷载代表值G550%楼面活载： 0.567.232.54+67.28.422=1380.96KN楼面恒载： 4.9667.219.8=6599.58KN横梁： 4.8319.811=1051.97KN纵梁： 1298.3KN次梁： 909.46KN 柱重： 653.4KN横墙： 701.77KN纵墙：918.42KN钢窗：21.74KN G5=G2=13535.6KN(c)集中于其他层处的质点重力荷载代表值G150%楼面荷载： 0.567.232.5+(67.22-8.42)8.42+8.44.223.5=1433.88KN楼面恒载： 6599.58KN横梁： 1051.97KN纵梁： 1298.3KN次梁： 909.46KN 柱重： 653.4KN横墙： 701.77KN纵墙：918.42KN钢窗：21.74KN G1=G4=13588.5KN2)地震作用计算：（1）框架柱的抗侧移刚度在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取 I = 2I0；边框架梁取 I = 1.5I0；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I = 1.5I0；边框架梁取I = 1.2I0，I0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁、柱线刚度 表2-2杆件截面尺寸Ec(kN/mm2)I0(mm4)I(mm4)L(mm)(kNmm)相对刚度B(mm)H(mm)边框架梁30060032.55.41098.110984003.1341071边框架梁30060032.55.41098.110930008.7751072.78中框架梁30060032.55.41091.08101084004.1791071.333中框架梁30060032.55.41091.08101030001.171083.733底层框架柱60060032.51.081010210951506.8321072.18中层框架柱60060032.51.081010210933001.061083.39每层框架柱总的抗侧移刚度见表2-3： 框架柱横向侧移刚度D值 表2-3项目根数层柱类型及截面二至六层边框架边柱(600600)0.2950.12911.864边框架中柱(600600)1.1140.35832.924中框架边柱(600600)0.3930.16415.0818中框架中柱(600600) 1.4930.42739.2718底 层边框架边柱(600600)0.4600.39012.464边框架中柱(600600)1.7370.60019.174中框架边柱(600600)0.6130.42613.6118中框架中柱(600600)2.3290.65320.8618ic:梁的线刚度，iz：柱的线刚度。底层： D = 4（12.86+19.17）+18（13.61+20.86） = 746.78kN/mm二六层：D = 4（11.86+32.92）+18（15.08+39.27） =1157.42kN/mm（2）框架自振周期的计算框架顶点假想水平位移计算表 表2-4层Gi(kN)Gi(kN)D(kN/mm)=Gi/D（层间相对位移）总位移 (mm)613731.8113731.811157.4211.86285.84513535.627267.411157.4223.56273.98413588.540855.911157.4235.30250.42313588.5 54444.411157.4247.04215.12213588.568032.911157.4258.78168.08113588.581621.41746.78109.30109.30：（考虑结构非承重砖墙影响的折减系数，对于框架取0.6）则自振周期为：（3）地震作用计算根据本工程设防烈度7、类场地土，设计地震分组为第一组，查抗震规范特征周期Tg = 0.35 sec，ma = 0.08结构等效总重力荷载：T11.4Tg = 1.40.35 = 0.49 sec，故需考虑框架顶部附加集中力作用框架横向水平地震作用标准值为：结构底部：各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表2-5计算列出。楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 表2-5层Hi(m)Gi(kN)GiHi楼层剪力Vi(kN)621.6513731.81297293.61328.581328.58518.3513535.6248378.3753.162081.74415.413588.5204506.9620.132701.87311.813588.5159664.9484.163186.0328.213588.5114822.8348.183534.2114.613588.569980.8212.203746.41楼层地震作用和地震位移计算表 表2-6层hVi63.31328.581157.421.15653.32081.741157.421.80643.32701.871157.422.53633.33186.031157.422.75623.33534.211157.423.05615.153746.41746.785.029.4因此，各层层间弹性侧移满足规范要求，即小于图 2-6 横向框架上的地震作用第2章 框架内力计算3.1恒载作用下的框架内力1. 弯矩分配系数 (1)计算弯矩分配系数根据上面的原则，可计算出本例横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图3-1。节点A1： （相对线刚度见表2-3） 节点B1： 节点A2：节点B2：节点A6：节点B6：A3、B3和A4、B4和A5、B5与相应的A2、B2相同。2. 杆件固端弯矩计算杆件固端弯矩时应带符号，杆端弯矩一律以顺时针为正，如图3-1。 图3-11）横梁固端弯矩：（1）顶层横梁自重作用：次梁集中力及板传来的恒载作用：（2）二五层横梁自重作用：次梁集中力及板传来的恒载作用：2）纵梁引起柱端附加弯矩：此处不妨令柱和梁的轴线相互重合，则不需考虑附加弯矩。 3. 节点不平衡弯矩横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节点的各杆件（不包括纵向框架梁）在节点处的固端弯矩与通过该节点的纵梁引起柱端横向附加弯矩之和，根据平衡原则，节点弯矩的正方向与杆端弯矩方向相反，一律以逆时针方向为正，如图3-2。节点A6的不平衡弯矩：节点A1A5的不平衡弯矩：节点B6的不平衡弯矩：节点B1B4的不平衡弯矩：本例计算的横向框架的节点不平衡弯矩如图3-2。 （a）恒载 （b）恒载产生的节点不平衡弯矩图 3-2 横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩4. 内力计算根据对称原则，只计算AB、BC跨。在进行弯矩分配时，应将节点不平衡弯矩反号后再进行杆件弯矩分配。节点弯矩使相交于该节点杆件的近端产生弯矩，同时也使各杆件的远端产生弯矩，近端产生的弯矩通过节点弯矩分配确定，远端产生的弯矩由传递系数C（近端弯矩与远端弯矩的比值）确定。传递系数与杆件远端的约束形式有关，如图3-2。恒载弯矩分配过程如图3-3，恒载作用下弯矩见图3-4，梁剪力、柱轴力见图3-5。根据所求出的梁端弯矩，再通过平衡条件，即可求出恒载作用下梁剪力、柱轴力，结果见表3-1、表3-2、表3-3、表3-4。 AB跨梁端剪力 （kN） 表 3-1层Fp(kN)(板传来)g(kN/m)(自重)a1(m)l(m)a2(m)u=Fp(a1+a2)MAB(kN.m)MBA(kN.m)Mik/lV1/A=gl/2+u-Mik/lVB=-( 2Fp+gl- V1/A)6161.854.832.88.45.6-268.99310.074.89177.24-187.035150.2613.032.88.45.634.17-340.89340.030.10205.09-204.884150.2613.032.88.45.631.69-327.71342.21.73203.26-206.713150.2613.032.88.45.631.69-332.93 338.010.60204.38-205.592150.2613.032.88.45.631.69-333.25342.831.14203.85-206.121150.2613.032.88.45.631.69-319.17335.321.92203.06-206.91注：a见表3-1图。 BC跨梁端剪力（kN） 表 3-2层次654321g(kN/m)4.834.834.834.834.834.83VB=VC=gl/27.247.247.247.247.247.24 AB跨跨中弯矩（kN.m） 表 3-3层Fp(kN)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)l(m)a(m)u=l/2-aMAB(kN.m)V1/AM=gl/2*l/4+ Fp*u-MAB- V1/A*l/26161.854.838.42.81.4-268.99177.24-186.625150.2613.038.42.81.4-340.89205.09-194.324150.2613.038.42.81.4-327.71203.26-200.693150.2613.038.42.81.4-332.93 204.38-200.182150.2613.038.42.81.4-333.25203.85-197.631150.2613.038.42.81.4-319.17203.06-208.39柱轴力（kN） 表 3-4层边柱A轴、D轴中柱B轴、C轴横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力6柱顶177.24135.2729.7312.51187.03+4.83*1.5=194.28173.3029.7367.58柱底342.21397.285柱顶205.09146.2829.7693.58204.88+4.83*1.5=212.12225.3929.7834.79柱底723.28864.494柱顶203.26146.2829.71072.82206.71+4.83*1.5=213.95225.3929.71303.63柱底1102.521333.333柱顶204.38146.2829.71453.18205.59+4.83*1.5=212.83225.3929.71771.55柱底1482.881801.252柱顶203.85146.2829.71833.01206.12+4.83*1.5=213.36225.3929.72240柱底1862.712269.71柱顶203.06146.2829.72212.05206.91+4.83*1.5=214.15225.3929.72709.24柱底2247.152744.34节点分配顺序（A6，B5，A4，B3，A2，B1）（B6，A5，B4，A3，B2，A1）图 3-3 恒载弯矩分配过程 图 3-4 恒载作用下弯矩图（kN.m） 图 3-5 恒载作用下梁剪力、柱轴力（kN） 3.2活载作用下的框架内力注意：各不利荷载布置时计算简图不一定是对称形式，为方便，近似采用对称结构对称荷载形式简化计算。1.梁固端弯矩：（1）顶层：（2）二五层横梁：2.纵梁偏心引起柱端附加弯矩：此处令柱和梁的轴线相互重合，则不需考虑附加弯矩。3.本工程考虑如下最不利组合：计算活载满跨布置，图3-6。图 3-6 活载不利布置4.各节点不平衡弯矩：当AB跨和BC跨均布置活载时：5.内力计算：根据所求出的梁端弯矩，再通过平衡条件，即可求出的恒载作用下梁剪力、柱轴力，结果见表3-5表3-7。满跨活载作用下梁剪力AB跨梁端剪力 表 3-5层Fp(kN)a1(m)a2(m)MAB(kN.m)MBA(kN.m)V1/A=Fp*(a1+a2)/l - Mik/lVB=-(2Fp+ Mik/l)611.762.85.6-20.4221.4311.64-11.88547.042.85.6-79.8982.6746.71-47.37447.042.85.6-81.2384.1646.69-47.39347.042.85.6-81.738346.89-47.19247.042.85.6-81.9684.7146.71-47.37147.042.85.6-78.5282.3246.59-47.49满跨活载作用下AB跨跨中弯矩（kN.m） 表 3-6层Fp(kN)a(m)l(m)u=(l/2-a)* FpMAB(kN.m)V1/AM=u-MAB- V1/A*l/2611.762.88.414.11-20.4211.64-14.36547.042.88.456.45-79.8946.71-59.84447.042.88.456.45-81.2346.69-58.42347.042.88.456.45-81.7346.89-58.76247.042.88.456.45-81.9646.71-57.74147.042.88.456.45-78.5246.59-60.71满跨活载作用下柱轴力与剪力 (kN