毕业设计---某中学框架教学楼.doc

合 肥 工 业 大 学 毕 业 设 计第1章 工程概况1.1 工程概况1.1.1 工程概况本工程为合肥市瑶海区某中学框架教学楼，该工程占地面积约为689.46平方米，总建筑面积约为4136.75平方米。1层层高3.9米，26层层高为3.6米，女儿墙高度为1米。抗震设防类别为乙类，抗震等级为三级。设计使用年限50年。1.1.2 设计依据1.1.2.1 国家颁布的现行建筑结构规程、规范、图集：1民用建筑设计通则 GB50352-20052办公建筑设计规范 JGJ67-20063建筑设计防火规范 GB50016-20064工程做法 05J9095建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-20016建筑抗震设防分类标准 GB50223-20087建筑抗震设计规范 GB50011-20108建筑结构荷载规范 GB50009-20129混凝土结构设计规范 GB50010-201010建筑地基基础设计规范 GB50007-200211蒸压加气混凝土砌块 GB11968-20061.1.2.2 中国建筑科学研究院编制的PKPM系列软件。1.1.3 自然条件1.1.3.1 基本风压0.35kN/m2，地面粗糙度B类。1.1.3.2 基本雪压0.6kN/m2。1.1.3.3 地质条件：表1.1 工程地质条件地质分层厚度（m）平均厚度（m）压缩模量（MPa）地基承载力特征值（kN/m2）杂填土1.01.30.9885粉质粘土0.91.15.576.58145粘土92015270 砂岩强风化未穿透3801.1.3.4 本地区地震基本烈度为7度，本工程抗震设防烈度为7度，建筑场地类别为类，设计基本地震加速度为0.1，特征周期0.35s。1.2 建筑方案1.2.1 设计标高建筑物室内地坪标高：0.00m，室内外高差0.45m。1.2.2 平面布置方案（见建筑施工图）1.2.3 不上人屋面做法（选自工程做法05J909，编号：屋15B5(90)）自上而下：20mm厚1：3水泥砂浆面层；10mm厚低标号砂浆隔离层；改性沥青防水卷材；20mm厚1：3水泥砂浆找平层；90mm厚憎水膨胀珍珠岩板保温层；最薄30mm厚LC5.0轻集料混凝土2找坡层；120mm厚现浇钢筋混凝土屋面板。1.2.4 楼面做法（选自工程做法05J909，编号：楼17A）自上而下：20mm厚磨光石材板，水泥浆擦缝；30mm厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉；水泥浆一道；120mm厚现浇钢筋混凝土楼板。1.2.5 卫生间楼面做法（选自工程做法05J909，编号：楼13A）自上而下：10mm厚地砖，干水泥擦缝；20mm厚1：3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉；2mm厚聚合物水泥基防水涂料；1：3水泥砂浆找坡层抹平；水泥浆一道；120mm厚现浇钢筋混凝土楼板。1.2.6 顶棚做法（选自工程做法05J909，编号：棚4A2）自内而外：素水泥浆一道甩毛；3mm厚1：0.5：1水泥石灰膏砂浆打底；5mm厚1：0.5：3水泥石灰膏砂浆；5mm厚底基防裂腻子分遍找平；2mm厚面层耐水腻子刮平；面浆饰面。1.2.7 墙身及内墙面做法（选自工程做法05J909，编号：内墙4D）自内而外：240mm厚加气混凝土砌块填充墙，水泥砂浆砌筑；3mm厚外加剂专用砂浆打底刮糙；8mm厚1：1：6水泥石灰膏砂浆划出纹道；5mm厚1：0.5：2.5水泥石灰膏砂浆找平；面浆饰面。1.2.8 外墙面做法（选自工程做法05J909，编号：外墙4D）自内而外： 3mm厚专用聚合物砂浆底面刮糙；9mm厚1：3专用水泥砂浆划出纹道；10mm厚1：2.5水泥砂浆面层。1.2.9 门窗做法窗户均采用塑钢窗。入户门为防盗门，套内门为木门。1.3 结构方案1.3.1 结构选型1.3.1.1 竖向承重结构：框架结构。混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400。1.3.1.2 基础：柱下独立基础。1.3.2 结构布置：见图1.1。1.3.3 传力路径：楼板梁柱基础。第2章 框架计算简图2.1 构件尺寸确定2.1.1 主梁截面尺寸确定AB，CD跨L=6000mm，h=(1/151/10)L=400600mm，取h=500mm；b=(1/31/2)h，取b=250mm，梁截面bh=250mm500mm。BC跨L=2400mm，h=(1/151/10)L=160240mm，取h=400mm；b=(1/31/2)h，取b=200mm，梁截面bh=200mm400mm。2.1.2 次梁截面尺寸确定h=(1/181/12)L=250375mm，取h=400mm；b=200mm。次梁截面bh=200mm400mm。2.1.3 板厚确定楼板和屋面板厚度取120mm。2.1.4 柱截面尺寸确定一般可通过满足轴压比限值进行截面估算，本教学楼抗震等级为三级，柱轴压比限值为=0.85，各层重力荷载代表值近似取15kN/m。由结构平面布置图得中柱的负载面积为(4.54.5)/2(2.4+6)/2=18.9m2。竖向荷载产生的轴力估计值为=1.251518.95=1117.875kN7度设防时，地震作用下轴力放大系数为1.05，即N=1.05=1860.469kN估算公式：柱截面面积A153063.012mm2 底层柱截面为bh=500mm500mm，其他层为400mm400。2.2 一榀框架计算简图2.2.1 一榀框架计算简图 框架柱嵌固于基础顶面。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，室内外高差为450mm，基础顶面至室外地坪取500mm，故底层柱高为4850mm，其余层柱高为3600mm。由此可绘制出框架计算简图如图2.1所示。图2.1 一榀框架计算简图第3章 竖向荷载作用下框架内力计算3.1 恒荷载3.1.1 恒载计算3.1.1.1 屋面（选自工程做法05J909，编号：屋15B5(90)）面层： 20mm厚水泥砂浆 0.0220=0.4kN/m2 隔离层： 10mm厚低标号砂浆 0.0120=0.2kN/m2 柔性防水层： 改性沥青防水卷材 0.4kN/m2 找平层： 20mm厚水泥砂浆 0.0220=0.4kN/m2 保温层： 90mm厚憎水膨胀珍珠岩板 0.094=0.36kN/m2 找坡层： 轻集料混凝土（平均厚度100mm） 0.114=1.4kN/m2 找平层： 20mm厚水泥砂浆 0.0220=0.4kN/m2 结构层： 120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3kN/m2抹灰层： 15mm厚石灰砂浆 0.01517=0.26kN/m2吊顶： 0.25kN/m2 合计： 7.07kN/m27.1kN/m23.1.1.2 楼面（选自工程做法05J909，编号：楼17A） 面层： 20mm厚磨光石材板 0.0128=0.56kN/m2 结合层： 30mm厚水泥砂浆 0.0230=0.6kN/m2 结构层： 120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3kN/m2 抹灰层： 15mm厚石灰砂浆 0.01517=0.26kN/m2 吊顶： 0.25kN/m2 合计： 4.67kN/m24.7kN/m23.1.1.3 卫生间地面（选自工程做法05J909，编号：楼13A） 面层找坡层： 荷载取自工程做法 2kN/m2 结构层： 120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3kN/m2 抹灰层： 15mm厚石灰砂浆 0.01517=0.26kN/m2 吊顶： 0.25kN/m2 合计： 5.6kN/m23.1.1.4 梁自重1.bh=250mm500mm自重： 0.25(0.500.12)25=2.375kN/m16mm厚梁侧抹灰： 0.016(0.450.12)217=0.224kN/m合计： 2.287kN/m2.bh=200mm400mm自重： 0.20(0.40.12)25=1.75kN/m16mm厚梁侧抹灰： 0.016(0.40.12)217=0.19kN/m 合计： 1.94kN/m3.1.1.5 墙自重1.二五层纵墙 底部五皮、顶部斜砌两皮共七皮灰砂砖：0.24(0.0530.01)720=2.117kN/m 加气混凝土砌体： 0.24(3.60.40.0637)7=4.64kN/m 内墙16mm厚面层： 0.016(3.60.4)17=1.31kN/m 外墙22mm厚面层： 0.022(3.60.4)20=1.31kN/m 合计： 9.377kN/m2.二五层横墙 底部五皮、顶部斜砌两皮共七皮灰砂砖：0.24(0.0530.01)720=2.117kN/m 加气混凝土砌体： 0.24(3.60.450.0637)7=4.55kN/m 16mm厚面层： 0.016(3.60.4)217=1.31kN/m 合计： 7.977kN/m3.一层纵墙 底部五皮、顶部斜砌两皮共七皮灰砂砖：0.24(0.0530.01)720=2.117kN/m 加气混凝土砌体： 0.24(3.90.40.0637)7=5.14kN/m16mm厚面层： 0.016(2.40.4)217=1.09kN/m 外墙22mm厚面层： 0.022(3.60.4)20=1.31kN/m 合计： 9.657kN/m4.一层横墙 底部五皮、顶部斜砌两皮共七皮灰砂砖：0.24(0.0530.01)720=2.117kN/m 加气混凝土砌体： 0.24(3.90.450.0637)7=5.06kN/m 16mm厚面层： 0.016(3.40.4)217=1.09kN/m 合计： 8.267kN/m5.卫生间墙 200mm高素混凝土止水带： 0.20.2424=1.152kN/m 1000mm高灰砂砖： 10.2420=4.8kN/m 顶部斜砌两皮灰砂砖： 0.24(0.0530.01)220=0.61kN/m 加气混凝土砌体： 0.24(3.60.30.06321.2)7=1.972kN/m 贴瓷砖墙面： 0.52.8=1.4kN/m16mm厚面层： 0.016(3.60.4)17=0.65kN/m 合计： 10.832kN/m6.带木门的二五层内墙（门洞高2400mm） 木门： (3.60.4)0.2=0.64kN/m7.带木门的一层内墙（门洞高2000mm） 木门： (3.40.4)0.2=0.6kN/m8.带塑钢窗的二五层纵墙（窗洞高1500mm，窗台距地面900mm） 底部砌五皮、窗台下两皮共七皮灰砂砖：0.24(0.0530.01)720=2.117kN/m 加气混凝土砌体： 0.24(3.60.40.06371.5)7=0.771kN/m 16mm厚面层： 0.016(3.60.41.5)217=0.49kN/m 塑钢窗： 1.50.45=0.675kN/m 合计： 4.175kN/m9.带塑钢窗的一层纵墙（窗洞高600mm，窗台距地面1400mm） 底部砌五皮、窗台下两皮共七皮灰砂砖：0.24(0.0530.01)720=2.117kN/m 加气混凝土砌体： 0.24(3.40.40.06370.6)7=1.611kN/m 16mm厚面层： 0.016(3.40.40.6)217=0.76kN/m 塑钢窗： 0.60.45=0.27kN/m 合计： 4.95kN/m各填充墙荷载见表3.1：表3.1 填充墙荷载表墙号荷载值（kN/m）墙1二五层纵墙9.377墙2二五层横墙7.977墙3一层纵墙9.657墙4一层横墙8.267墙6带木门的二七层内墙0.48墙7带木门的一层内墙0.4墙8带塑钢窗的二五层纵墙4.175墙9带塑钢窗的一层纵墙4.953.2 活荷载根据建筑结构荷载规范(GB50009-2001)，活荷载标准值如下表。表3.2 活荷载取值表 不上人屋面0.5 kN/m2 楼面2.0 kN/m2楼梯2.0 kN/m2阳台2.5 kN/m23.3 竖向荷载下框架计算简图3.3.1 屋面恒载标准值3.3.1.1 框架梁线荷载标准值1.框架梁及粉刷自重AB、CD跨梁 0.25(0.50.12)25=2.375kN/m粉刷 0.02(0.50.12)217=0.258kN/mBC跨 0.25(0.40.12)25=1.75kN/m粉刷 0.02(0.40.12)217+0.020.2517=0.275kN/m2.AB、CD跨梁上线荷载标准值： g7AB1（自重） 2.375+0.258=2.633kN/m g7AB2（屋面恒载传来，梯形） 7.24.5/2=16.2kN/m g7AB3（屋面恒载传来，梯形） 7.24.5/2=16.2kN/m3.BC跨上梁的线荷载标准值： g7BC1 (自重) 1.75+0.275=2.025kN/m g7BC2 (屋面恒载传来，三角形) 7.22.4/2=8.64kN/m图3.1 横向框架计算单元3.3.1.2 屋面框架节点集中荷载标准值1.A(D)节点：边柱次梁自重 1.944.5=8.73kN 1米高的女儿墙 10.244.520=21.6kN 女儿墙粉刷 10.0224.517=3.06kN 次梁传来屋面荷载 6.90.5(4.54.5/2+4.54.5/2)/2=34.93kN 柱自重 0.40.4125=4kN 柱粉刷 0.02(0.440.242)17=0.38kN 合计 G7A=G7D=72.7kN2.B(C)节点：边柱次梁自重 1.944.5=8.73kN 次梁传来屋面荷载 24.92+6.92.44.2/2+(2.4+2.4/2)/2/2=57.21kN合计 G7B=G7C=65.94kN3.3.2 楼面恒载标准值3.3.2.1 框架梁线荷载标准值1.框架梁及粉刷自重AB、CD跨梁 0.25(0.50.12)25=2.375kN/m粉刷 0.02(0.50.12)217=0.258kN/mBC跨 0.25(0.40.12)25=1.75kN/m粉刷 0.02(0.40.12)217+0.020.2517=0.275kN/m AB、CD跨梁上填充墙及粉刷 7.977kN/m2.AB、CD跨梁上线荷载标准值： gAB1（自重） 2.375+0.258+7.977=10.61kN/m gAB2（楼面恒载传来，梯形） 4.74.5/2=10.58kN/mgAB3（楼面恒载传来，梯形） 4.74.5/2=10.58kN/m3.BC跨上梁的线荷载标准值： gBC1 (自重) 1.75+0.275=2.025kN/m gBC2 (楼面恒载传来，三角形) 4.72.4/2=5.64kN/m3.3.2.2 楼面框架节点集中荷载标准值1.A节点： 次梁自重及粉刷 1.944.5=8.73kN 次梁传来楼面荷载 4.80.5(4.54.5/2+4.54.5/2)/2=24.3kN 外墙自重 4.175(2.7+1.8)/2+7.04(1.5+1.8)/2=21kN 柱自重 0.40.43.625=14.4kN 柱粉刷 0.02(0.440.243)3.617=1.07kN合计 GA=69.51kN2.B节点：边柱次梁自重 1.944.5=8.73kN 次梁传来楼面荷载 20.81+4.82.44.5/2+(2.4+2.4/2)/2/2=44.138kN 带门墙体自重 10.832(1.4+0.9)/2+0.48(1.0+0.7)/2=12.86kN 柱自重 0.40.43.625=14.4kN 柱粉刷 0.02(0.440.242)3.617=1.07kN合计 GB=81.198kN3.C节点： 边柱次梁自重 1.944.5=8.73kN 次梁传来楼面荷载 20.81+4.82.44.5/2+(2.4+2.4/2)/2/2=44.138kN 带门墙体自重 10.832(1.4+0.9)/2+0.48(1.0+0.7)/2=12.86kN 柱自重 0.40.43.625=14.4kN 柱粉刷 0.02(0.440.242)3.617=1.07kN合计 GB=81.198kN4.D节点： 次梁自重及粉刷 1.944.5=8.73kN 次梁传来楼面荷载 4.80.5(4.54.5/2+4.54.5/2)/2=24.3kN 外墙自重 4.175(2.7+1.8)/2+7.04(1.5+1.8)/2=21kN 柱自重 0.40.43.625=14.4kN 柱粉刷 0.02(0.440.243)3.617=1.07kN合计 GA=69.51kN3.3.3 屋面活载标准值3.3.3.1 线荷载 P7AB1(梯形) 0.54.5/2=1.125kN/m P7AB2（梯形） 0.54.5/2=1.125kN/m P7BC（三角形） 0.52.1=1.05kN/m P7CD1（梯形） 0.54.5/2=1.125kN/m P7CD2（梯形） 0.54.5/2=1.125kN/m3.3.3.2 节点处集中荷载 P7A 0.50.5(4.54.5/2+4.54.5/2)/2=2.53kN P7B 2.53+0.52.44.5/2+(2.4+2.4/2)/2/2=4.96kN P7C 4.96kN P7D 2.53kN3.3.4 楼面活载标准值3.3.4.1 线荷载 P7AB1(梯形) 24.5/2=4.5kN/m P7AB2（梯形） 24.5/2=4.5kN/m P7BC（三角形） 22.1=4.2kN/m P7CD1（梯形） 24.5/2=4.5kN/m P7CD2（梯形） 24.5/2=4.5kN/m3.3.4.2 节点处集中荷载 P7A 20.5(4.54.5/2+4.54.5/2)/2=10.12kN P7B 10.12+22.44.5/2+(2.4+2.4/2)/2/2=19.84kN P7C 19.84kN P7D 10.12kN 恒载作用下的计算简图如图3.2所示，活载作用下的计算简图如图3.3所示。恒载作用下的内力图如图3.4、3.5、3.6所示，活载作用下的内力图如图3.7、3.8、3.9所示。图3.2 恒载作用下结构计算简图图3.3 活载作用下结构计算简图图3.4 恒载作用下弯矩图(kNm) 3.5 恒载作用下剪力图(kN) 图3.6 恒载作用下轴力图(kN) 3.7 活载作用下弯矩图(kNm) 图3.8 活载作用下剪力图(kN) 3.9 活载作用下轴力图(kN)第4章 水平荷载作用下框架内力计算4.1 水平地震作用下框架内力计算建筑物高度18.3m0.7，故该框架为规则框架。4.1.3 基本自振周期及水平地震作用的计算4.1.3.1 用假想位移法计算结构的基本自振周期表4.4 假想顶点侧移u T计算楼层(kN)(kN)(104kN/m)u Ti(m)u Ti(m)76600.356600.35129.7380.00510.143966955.4913555.84129.7380.01040.138856955.4920511.33129.7380.01580.128446955.4927466.82129.7380.02120.112636955.4934422.31129.7380.02650.091426955.4941377.8129.7380.03190.064916016.6947394.49143.80.0330.033表中u Ti =u Ti-u Ti-1=结构基本自振周期考虑非结构墙影响的折减系数=0.8，则结构的基本自振周期为0.52s用经验公式计算结构基本自振周期0.34s本次计算取0.52s。4.1.3.2 多遇水平地震作用的计算抗震设防烈度为7度，场地类别类，设计地震分组为第一组，查规范可知，Tg=0.35s。等效总重力荷载代表值为0.8547394.4940285.32kN由于TgT15Tg，故地震影响系数式中 衰减系数，在TgT15Tg的区间取为0.9； 阻尼调整系数，除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，相应的1.0。 地震影响系数为0.056由于T11.4Tg0.49，所以需要考虑顶部附加水平地震作用的影响，顶部附加水平地震作用系数为0.080.520.070.1116对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值为0.05640285.322255.98kN附加顶部集中力 0.1162255.98252.67kN各层水平地震作用标准值计算公式为 表4.5 各层水平地震作用标准值F i的计算楼层(kN)(m)(kN)轴框架集中力(kN)76600.3519.85131016.95547569.65699.8+252.6764.7766955.4917.05118591.1633.4343.0756955.4914.2599115.73529.43646955.4911.4579640.36425.3828.9336955.498.6560164.99321.3621.8526955.495.8540689.62217.3314.7816016.693.0518350.998.026.57轴框架集中力计算如下一层轴1.9292+2.91729.692104kN/m，9.692/143.80.067，98.020.0676.57kN。七层轴1.3732+3.04228.83104kN/m，8.83/129.7380.068，（699.8+252.67）0.06864.77kN。表4.6 横向水平地震作用下的层间位移角计算楼层 (kN) (kN)(104kN/m)/