毕业设计---某园区管委会设计.doc

摘 要本工程名称为某园区管委会设计，结构为全现浇混凝土框架结构，6层，建筑面积6060平方米，设计使用年限为50年。工程所在地区为合肥，抗震设防等级为7度。设计过程遵循先建筑后结构再施工的顺序进行。建筑设计，依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点，首先设计建筑平面， 其次进行立面造型、剖面设计。考虑到建筑等级和防火要求，建筑设计应满足使用功能和造型艺术的要求，并适应未来发展与灵活改造的需要。本次设计主要包括结构选型及结构布置、确定计算简图及计算单元、荷载计算、侧移控制、内力组合、构件设计、楼梯设计、基础设计等内容 。本工程采用钢筋混凝土结构框架结构体系（横向承重），选择了有代表性的一榀框架进行计算。对于竖向荷载作用采用弯矩二次分配法，水平荷载作用采用d值法。设计计算整个过程中综合考虑了技术经济指标和施工工业化的要求。 关键词：建筑设计；结构设计；施工组织设；荷载计算abstractthis project is designed for comprehensive building with a style of cast-in frame work. the building has six floors.the structure locates hefei with an anti-earthquake degree of 7. the design process follows the order: firstly, the architectural design; secondly, the structural design; lastly, the foundation design. the architectural design, according to the master plan of the building, the site conditions, peripheral urban environment, and characteristic of the base, the building plain design goes first. the elevation design is carried out secondly. considering the building classification and fire prevention demands. the architectural design should meet the needs of the function requirement, the use requirement and development and flexible transformation in the future. structural design maintains close ties with the architectural design, which is based on current relevant codes. it includes the structure style, the preliminary estimation for the structural members, confirmation of the sketch and unit for calculation, sideway control, load calculation, component design, slab-stairs design, floor overlay design and foundation design. this project adopts reinforced concrete frame (transverse bearing), which has chosen a representative frame to calculate. vertical load function adopts moment distribution method, level load function adopts d value method, and seismic load function adopts equivalent base shear method. during the design process earthquake-resistant design, technical economy index and construction industrialized request are synthetically considered.keywords: architectural design;structural design;construction management design; load calculationi2 建 筑 设 计2.1 建筑设计资料2.1.1荷载情况1、风荷载：主导风向为东南方向，基本风压0.35kn/m2;2、雪荷载：基本雪压值0.6kn/m2；3、场地地震设防烈度7度，场地土类别为类场地，设计地震分组为（0.1g）第二组4、其它荷载参见荷载规范。2.1.2场地工程地质情况1.根据工程地质勘察报告，本工程所处场地具体情况如下：土的类型土层厚度（m）地基土静荷载标准值（kpa）a层：杂填土0.780b层：亚粘土0.5-1.0150c层：粘土5-72402.水文资料拟建场地地势平坦，自然地面标高24.5米，实测最高地下水位21米，水质无侵蚀。2.2.1 建筑做法1、墙面做法（1）、外墙采用陶瓷板块面层； （2）、框架填充墙采用200粉煤灰轻渣空心砌块，两侧均为15mm抹灰。2、屋面采用sbs卷材防水屋面，楼地面采用地瓷砖地面，卫生间用白色地面砖。3、室内门采用木门，窗采用银灰色铝合金窗。4、工程采用全现浇结构体系，混凝土强度等级：c30。2.2.2设计依据1、上级主管部门和市计委下达的批准文件。2、建设单位向设计部门提供的设计委托书和设计要求。3、勘察设计院提供的工程地质勘察资料。4、主要设计规范：（1）、gb500072002建筑地基基础设计规范（2）、gb500092001建筑结构荷载规范（3）、gb500102002混凝土结构设计规范（4）、gb500112001建筑抗震设计规范2.2.5施工要求1、除注明外，本工程所用的材料、性能、规格、施工及验收要求均参照国家标准的现行有关规范。2、钢筋长度不足，需要接长时，宜优先采用焊接或机械连接接头，在接头处钢筋直径35倍的区域内（不小于500mm），接头的钢筋截面积不超过总截面积的50%。3、建筑平面上钢筋混凝土柱与墙连接处，柱必须预埋拉筋与砖墙拉接。4、柱等竖向构件施工本层时必须注意预留上一层插筋。5、钢筋混凝土施工时应注意养护，保证混凝土在养护期间内经常处于湿润状态。6、基础工程结合拟建场地工程地质资料进行周密的施工组织设计。7、施工的每一阶段都需要有隐蔽工程记录及有关人员验收达到设计要求后方可施工。2.3 结构设计资料2.3.1 设计标高室内设计标高0.000，室内外高差450mm。2.3.2 墙身做法墙身为200粉煤灰轻渣空心砌块填充墙，用m5混合砂浆砌筑。2.3.3 内墙做法15厚水泥砂浆打底喷内墙涂料2.3.4 外墙做法：15厚1：3水泥砂浆打底10厚水泥石灰膏砂浆作粘结层瓷砖贴面2.3.5 楼面做法 陶瓷板块面层； 30厚水泥砂浆； 140厚现浇钢筋混凝土楼板； 素水泥砂浆一道； 8厚水泥砂浆； 5厚水泥砂浆； 胶黏剂； 12厚装饰吸声板。2.3.6 屋面做法粒径5绿豆砂;4厚sbs防水卷材;高聚物改性沥青涂料一遍;20厚水泥砂浆找平;80厚憎水膨胀珍珠岩块保温层;20厚1:3防水砂浆找平;刷素水泥浆一道;100厚现浇混凝土楼板;8厚水泥砂浆； 5厚水泥砂浆； 胶黏剂； 12厚装饰吸声板。2.3.7 门窗做法全部采用铝合金窗，除大厅处门用铝合金门外，其他室内门全部用木镶板门。2.3.8 地质资料属二类建筑场地。2.3.9 基本雪压基本雪压为0.6kn/。2.3.10 基本风压基本风压为0.35kn/。（地面粗糙度属b类）2.3.11 冻土深度冻土深度为0.5m。2.3.12 活荷载屋面活荷载为0.5 kn/,楼面荷载为2.0kn/,走廊、门厅、楼梯活荷载为2.5 kn/。3 结 构 设 计 算 书3.1 结构布置图3.1 结构布置图3.2 楼板的设计计算结构平面布置如图所示。板采用150厚现浇混凝土楼板。混凝土强度等级为c30，选用hpb235钢筋。查混凝土结构设计规范（gb50010-2002）环境类别为一类，保护层厚度15mm。 =6.9/2.7=2.55 按单向板计算 =7.8/3.45= 2.26 按单向板计算3.2.1 荷载计算屋面板 恒载设计值 g=1.24.92=5.9kn/m活载设计值 q=1.40.5=0.7kn/m楼面板 恒载设计值 g=1.23.2=3.84kn/m 活载设计值 q=1.42.0=2.8kn/m3.2.2 内力计算计算跨度 l0=2.15m l0=2.15m取1米宽板带作为计算单元.屋面板、跨中弯矩为 m =6.322.152=3.65kn.m楼面板、跨中弯矩为 m =6.642.152=3.84kn.m3.2.3 截面承载力计算混凝土强度 c30 钢筋强度 hpb235 b=1000mm h=100mm h0=100-20=80mm配筋计算见下表9-1表8-1 板、跨中配筋计算板带屋面板b1、b2楼面板b1、b2部位截面跨中跨中m （knm)3.653.840.0400.0420.0400.043218234306306选配钢筋81508150实配钢筋面积335335其中： 所以 ，另外在板的长边方向配8200分布钢筋。3.3截面尺寸估算3.3.1梁截面尺寸确定各梁,柱截面尺寸确定尺寸:边跨(ab,cd)梁l1:h=（）7800=600900mm，取h=650mm;b=()h=217325mm,取b=300mm。中跨(bc)梁l2: h=（）2700=225338mm，取h=500mmb=()h=167250mm,考虑的抗震取b=300mm。当连系梁柱距为7800mm时 h=（1/151/10）9000=600900,取h=650mm b=()h=250375mm，考虑到抗震b200且h/b4,取b=300m3.3.2柱截面尺寸确定框架柱的截面形式通常大多为方形、矩形。柱截面的宽与高一般取层高的1/151/20，同时满足、，l0为柱计算长度。多层房屋建筑中，框架柱截面的宽度和高度不宜小于300mm；柱截面高度与宽度之比为12。柱净高与截面高度之比宜大于4。 在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比()、剪跨比()、轴压比()限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，如以表示柱轴压比的限值，则柱截面尺寸可用如下经验公式粗略确定： 式中；a柱横截面面积，m2，取方形时边长为a；n验算截面以上楼层层数；f验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定，m2；fc混凝土轴心抗压强度设计值；混凝土c30，则f=14.3 kn/ m2 .框架柱最大轴压比限值，三级框架取0.9。地震及中、边柱的相关调整系数，7度中间柱取1、边柱取1.1，8度中间柱取1.1、边柱取1.2；g结构单位面积的重量，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为1214knm2。初步决定边柱和中柱bh=600mm600mm现浇楼板尺寸估算: 因为板为双向多跨连续板 ，取h=140mm 3.3.3各梁柱构件的线刚度计算：计算线刚度:根据地质资料,确定基础顶离室外地面为1000mm,室内外高差为600mm,则底层高度为3.9+0.6+0.5=5m其中,求梁截面惯性矩时,考虑到现浇楼板作用,取i=2(不考虑楼板翼缘产生的梁截面惯性矩). 梁柱均采用c30混凝土=3.0各梁柱构件的线刚度经计算：ab、cd跨粱: bc粱： a,d轴;上部各层柱： 底层柱; b,c轴;上部各层柱：底层柱; 图3.3 结构计算简图（图中的数字为相对线刚度）3.4 荷载计算:3.4.1.恒荷载计算: (1)屋面框架梁线荷载标准值4厚sbs防水卷材 0.005 kn/20厚1:3水泥砂浆找平 0.0220=0.4 kn/50厚聚苯乙烯泡沫塑料板 0.050.5=0.025 kn/sbs改性沥青卷材 0.05kn/140厚现浇楼板 0.1425=3.5 kn/10厚1;3;9混合水泥砂浆找平 0.0117=0.17kn/3厚麻刀灰面层 0.0036.5=0.0195 kn/屋面恒荷载 4.92kn/边跨(ab,cd)框架梁自重 250.3(0.65-0.14)=3.825 kn/梁侧粉刷 2(0.65-0.14+0.15)0.01520=0.396 kn/ 小计 4.22kn/中跨(bc)框架梁自重 0.3(o.5 -0.14)25=2.7 kn/梁侧粉刷 2(0.5 -0.14+0.15)0.01520=0.306 kn/ 小计 3.01 kn/作用在顶层框架梁上的线荷载为:g6ab1=g6cd1=4.22 kng6bc1=3.01 kn屋面板和走道板传递给横梁的荷载峰值分别为:g6ab2=g6cd2=4.927.8=35.42 kn/mg6bc2=4.922.7=13.28 kn/m(2)楼面框架梁线荷载标准值:5厚1:1水泥细砂浆粘贴陶瓷锦砖 0.55 kn/25厚1:2水泥砂浆结合层 0.02520=0.5 kn/140厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1425=3.5 kn/10厚水泥砂浆 0.0120=0.2 kn/12厚装饰吸声板 0.18 kn/楼面恒荷载 4.93 kn/边跨框架梁及梁侧粉刷 4.22kn/中跨框架梁及梁侧粉刷 3.01 kn/边跨上填充墙自重 0.2(3.6-0.65)5.5=3.575 kn/ 及粉刷 2（3.9-0.65）0.1520=2.6 kn/小记 6.18 kn/因此,作用在中间层框架梁上的线荷载为:g6ab1=g6cd1=4.22+6.18=10.4 kn/mg6bc1=3.01 kn/m2g6ab2=g6cd2=4.937.2=35.5 kn/mg6bc2=4.932.7=13.31 kn/m(3)屋面框架节点集中荷载标准值:边柱连系梁自重及粉刷 0.30.75925+0.015(0.75-0.14)2920=53.92 kn600高女儿墙自重及粉刷 0.690.26.5+0.60.022920=11.34 kn连系梁传来的屋面自重 (9+9-7.8)3.64.92=95.04 kn顶层边节点集中荷载 g6a=g6d=160.9 kn中柱连系梁自重及粉刷 53.92 kn连系梁传来屋面自重 (9+9-2.7）1.354.92=41.07 kn 95.04 kn 顶层中间节点集中荷载 g6b=g6c=190.03 kn(4)楼面框架节点集中荷载标准值: 边柱连系梁自重及粉刷 53.92kn铝合金窗自重 2.14.80.35=3.53 kn扣除窗墙体自重 0.2(3.6-0.75)（9-0.5）5.5-0.22.14.85.5=18.36 kn 粉刷 (3.6-0. 75)(9-0.5)-(2.14.8) (0.01520+0.01520+0.0112+0.12）17 =14.02kn框架柱自重 0.50.53.625=24.38 kn粉刷 （0.5-0.2）30.0153.620+0.53.6(0.01520+0.0112+0.12)=2.11 kn连系梁传来楼面自重 (9+9-7.8)3.64.93=95.84 kn中间层边节点集中荷载 ga=gd=212.16 kn中柱连系梁自重及粉刷 53.92 kn内纵墙自重 (9-0.5)0.2（3.6-0.75）5.5=29.45 kn粉刷 (9-0.5) (3.6-0.7 5）20.01520=16.07kn扣除门洞 -2.11.0（5.5-0.2）2=-27.26kn扣除高窗 -4.81.2（5.5-0.35）=-29.66kn框架柱自重 0.60.63.625=35.1 kn粉刷 （0.6-0.2）30.0153.620+0.63.6(0.01520+0.0112+0.12)=2.87 kn连系梁传来楼面自重 (9+9-2.7)1.354.93=50.91 kn 95.84kn 中间层中节点集中荷载 gb=gc=232.04 kn(5)恒荷载作用下的结构计算简图:图3.4 恒荷载作用下的结构计算简图3.4.2 活荷载计算楼面活荷载作用下荷载峰值计算如下:p6ab=p6cd=0.57.2=3.6kn/mp6bc=0.52.7=1.35kn/mp6a=p6d=0.5(9+9-7.2)3.60.5=9.72 knp6b=p6c=0.5(9+9-2.7)1.350.5+9.72=13.89knpab= pcd =27.2=14.4 kn pbc=2.52.7=6.75 knpa= pd =0.5(9+9-7.2)3.62=38.88knpb=pc=0.5(9+9-2.7)1.352+38.88=59.75kn楼面活荷载作用下的结构计算简图如下：图3.5 活荷载作用下的结构计算简图3.4.3风荷载计算风压标准值计算公式为；因结构高度为h=24.2m30m可取 矩形平面 可查荷载规范，将风荷载换成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表3.1，表中z为框架节点至室外地面的高度，a为一榀框架各层节点的受风面积，计算结构如图3.4。风荷载计算如下表：表 3.2 风荷载作用下结构的计算数据层次z(m)(kn/)a()(kn)w6543211.01.01.01.01.01.01.31.31.31.31.31.324.020.116.212.38.44.51.321.251.261.061.001.000.350.350.350.350.350.3520.7235.135.135.135.137.815.6025.6223.8721.7620.7122.300.770.730.680.620.590.59示例：6层 5层 4层 3层 图3.6 风载计算结构图3.5 内力计算3.5.1 恒载作用下的内力计算:恒载(竖向荷载)作用下的 内力计算采用分层法,以中间层为例,柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍.图3.7 调整后线刚度由于梁上的分布荷载由矩形、三角形和集中荷载三部分组成,在求固端弯矩时,先将三角形分布荷载,代为等效均布荷载的计算公式如下：如恒载计算简图结构构内力可用弯矩分配法,计算并可利用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算.把三角形分布荷载等效成均布荷载后，恒载作用下结构的计算简图：图3.9 恒载作用下三角形分布荷载等效成均布荷载的节后计算简图顶层各杆的固端弯矩为：偏心弯矩表3.3 顶层层弯矩分配法计算图24.14 -380.390.610.340.450.21-113.87113.87-6.87-3.443554.7327.37-16.39-32.77-43.77-20.2320.236.39105-0.9-1.7-2.3-110.40.50.3-0.05-0.1-0.1-0.10.10.020.0341.81-65.95111.98-45.78-28.217.89求顶层边跨跨中弯矩：支座反力 : 图3.10 顶层弯矩图knm同样可利用分配法求得标准层及底层的各截面的弯矩图:标准层各杆的固端弯矩为：偏心弯矩表3.4 标准层弯矩分配法计算图27.85 -44.320280.280.440.240.310.310.14-140.79140.79-6.88-3.4431.6231.6249.7024.85-13.74-27.47-35.48-35.48-16.0116.013.853.856.043.02-0.36-0.72-0.94-0.94-0.420.420.10.10.160.08-0.02-0.02-0.02-0.020.0235.5735.57-98.99140.53-36.44-36.44-23.3313.01 求标准层边跨跨中弯矩:支座反力 图3.11 标准层弯矩图knm 底层弯矩分配过程：偏心弯矩表3.5 底层弯矩分配法计算图27.85 -44.320.290.250.460.250.360.280.15-140.79140.79-6.88-3.4432.7528.2451.9525.98-14.45-28.89-36.98-32.36-17.3417.344.193.616.653.33-0.42-0.83-1.01-0.93-0.50.50.120.110.190.1-0.06-0.02-0.03-0.03-0.020.0237.0631.96-96.87140.46-38.08-33.32-24.7414.42求底层边跨跨中弯矩: 图3.12 底层弯矩图knm3.5.2恒载作用下的内力组合：由于该方法（分层法）所得的框架节点处的弯矩之和不为零。这是分层计算单元与实际结构不符所带来的误差。为提高精度，对节点，特别是边节点不平衡弯矩再作一次弯矩分配，予以修正。恒载作用下的内力组合：表3.6 六层的内力组合0.390.610.340.450.21beeb11.86-12.152.074.135.472.55-2.55-5.43-8.49-4.250. 731.451.910.81-0.89-0.28-0.46-0.230.080.10.05-0.056.15 -6.151.18-4.673.49-3.4941.81-65.95111.98-45.78-28.217.8947.96-72.1113.16-50.45-24.7114.4表3.7 五层的内力组合0280.280.440.240.310.310.14bqqb13.9411.86-15.26-12.153.296.588.508.503.83-3.83-8.15-8.15-12.79-6.40 0.771.541.981.980.9-0.9-0.22-0.22-0.33-0.170.040.050.050.03-0.035.573.49-9.061.59-4.73-1.624.76-4.7635.5735.57-98.99140.53-36.44-36.44-23.3313.0141.1439.06-108.05142.12-41.17-38.06-18.578.25表3.8 四层和三层的内力组合0280280.440.240.310.310.14bqqb11.8611.86-12.15-12.152.925.847.537.533.41-3.41-7.46-7.46-11.72-5.860.711.411.821.820.81-0.81-0.2-0.2-0.31-0.160.040.050.050.02-0.024.24.2-8.41.26-2.75-2.754.24-4.2435.5735.57-98.99140.53-36.44-36.44-23.3313.0139.7739.77-107.39141.79-39.19-39.19-19.09-8.77表3.9 二层的内力组合0280280.440.240.310.310.14bqqb11.8612.45-12.15-12.092.985.967.707.703.48-3.48-7.64-7.64-12.01-6.010.721.441.861.860.85-0.85-0.2-0.2-0.32-0.160.040.050.050.02-0.024.024.61-8.631.27-2.54-3.084.35-4.3535.5735.57-98.99140.53-36.44-36.44-23.3313.0139.5940.18-107.62141.8-38.98-39.52-18.988.66表3.10 一层的内力组合0.290.250.460.250.320.280.15bqqb11.86-12.151.523.043.893.401.82-1.82-3.88-3.35-6.15-3.080.390.770.990.860.46-0.46-0.11-0.10-0.18-0.090.020.030.030.01-0.017.87-3.45-4.420.66-7.24 4.29 2.29-2.2937.0631.96-96.87140.46-38.08-33.32-24.7414.4244.9328.51-101.29141.12-45.32-29.03-22.4512.13经过内力组合后的边梁跨中的弯矩值求解：m6ab中=180.37-0.5（72.1+113.16）=87.74 kn.mm5ab中=220.75-0.5（108.05+142.12）=95.67 kn.mm4ab中=220.75-0.5（107.39+141.79）=96.16 kn.mm3ab中=220.75-0.5（107.39+141.79）=96.16 kn.mm2ab中=220.75-0.5（107.62+141.8）=96.04 kn.mm1ab中=220.75-0.5（101.29+141.12）=99.54 kn.m图3.13 框架恒载弯矩图knm3.5.3结构调幅按照框架结构的合理破坏形式，在梁端出现塑性铰是允许的，为了便于浇注混凝土，也往往希望节点处梁的负钢筋放的少些.所以，在进行框架结构设计时，一般均对梁端弯矩进行调幅。梁端弯矩调幅后，在相应荷载作用下的跨中弯矩必将增加，所以应对跨中的弯矩进行调整。对恒载作用下的结构进行调幅，梁边截面的弯矩值乘以系数0.85.6层; ab段力偶平衡：bc段；力偶平衡：同理可得：5层：ab段力偶平衡：bc段；力偶平衡：4，3层：ab段力偶平衡：bc段；力偶平衡：2层：ab段力偶平衡：bc段；力偶平衡： 1层：ab段力偶平衡：bc段；力偶平衡：经调幅后的结构的弯矩如下图所示：图3.14 框架恒载经调幅后弯矩图knm经调幅后的结构的剪力如下图所示：图3.15 框架恒载经调幅后剪力图knm计算梁的剪力和轴力，并将梁的弯矩算到柱边：6层 ab段bc段5层ab段：4,3层ab段bc段2层ab段bc段1层ab段bc段表3.11 经调幅和弯矩算到柱边的梁的弯矩和剪力6-42.8573.7675.33-83.46 101.63-17.6411.2011.98-4.855-67.6996.5994.63-104.63114.43-12.5810.666.75-4.024-67.1496.5594.35-104.67114.85 -13.0310.667.20-4.063-67.1496.5594.35-104.67114.85-13.0310.667.20-4.062-67.3496.5894.37-104.64114.75-12.9310.667.10-4.031-62.1295.9193.62-105.31 117.73-15.8810.6610.05-4.7计算柱的轴力：计算柱的剪力：a柱: v6a=-(47.96+41.4)/3.9=-22.91 knv5a=-(39.06+39.77)/3.9=-20.21 knv4a=-(39.77+39.77)/3.9=-20.39 knv3a=-(39.77+39.59)/3.9=-20.35 knv2a=-(40.18+44.93)/3.9=-21.82 knv1a=-(28.51+14.3)/5.0=-8.56 knb柱: v6b=-(50.45+41.17)/3.9=-23.49 knv6b=-(38.06+39.19)/3.9=-19.81knv6b=-(39.19+39.19)/3.9=-20.10knv6b=-(39.19+38.98)/3.9=-20.04knv6b=-(39.52+45.32)/3.9