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河北工业大学本科毕业设计中期报告 河北工业大学本科毕业设计中期报告毕业设计题目：专业（方向）：学 生 信 息： 学号： 姓名： 班级：指导教师信息：教师号： 姓名： 职称：报告提交日期：里面出现的图都用白底黑线.打印出来要清楚前 言：目前，正处于毕业设计的中期阶段，此阶段的主要任务是进行建筑设计和结构设计。建筑设计方面，通过两个方案对比选出合理的方案，确定建筑结构布置的具体问题，成果包括建筑设计说明书及建筑施工图，建筑施工图包括建筑设计总说明、平面图、立面图、剖面图、外檐大样及楼梯详图、门窗表等。结构设计方面，初步根据规范布置主梁，次梁，并确定主梁，次梁截面。统计荷载，利用PKPM软件进行结构计算，并对计算结果进行合理性分析，具体分析其合理或不合理的原因，若有不合理之处，则必须提出设计方案的改进措施，并重新进行结构计算。结构设计成果有：结构设计说明书及结构施工图。结构施工图包括首层、标准层、顶层结构平面图，框架梁柱配筋图，楼梯平面图、配筋详图以及基础平面图、配筋图。1 概述二结构方案的选择1.材料选用 1)钢筋：本工程的结构构件的纵向受力钢筋选用HRB400级热轧钢筋，箍筋HRB335级热轧钢筋。HRB335级热轧钢筋应符合现行的国家标准钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013的要求，HRB335级热轧钢筋应符合现行国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499的要求，且钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比小于1.25，屈服强度实测值与强度标准值之比不应大于1.3。钢筋的强度设计直与弹性模量按照混凝土设计规范第4.2.3条和第4.2.4条的规定采用，参见下表 钢筋种类fy（N/mm2）fy（N/mm2）Es（1105 N/mm2）HRB335300 300 2.0HRB400360 360 2.0 钢筋强度设计值与弹性模量2)混凝土: 在本工程中，结构各梁板柱均采用混凝土强度等级为C30的混凝土，混凝土强度设计值与弹性模量按照混凝土结构设计规范第4.1.4条和第4.1.5条的规定采用，其中fc= 14.3 N/mm2 ,ft=1.43 N/mm2, Ec=3.00104N/mm2。3)结构混凝土耐久性的基本要求按照混凝土结构设计规范第3.4.2条的规定媒介够混凝土应符合下表要求。混凝土耐久性的基本要求 环境类别 一类二b类最大水灰比 0.65 0.55最小水泥用量 225 275最大氯离子含量 1.0 0.2最大碱含量 不限制 3.0当混凝土中加入活性掺和料或提高耐久性的外加剂时，可适当降低最小水泥用量。当使用非碱活性骨料时对混凝土中的碱含量可不做限制 根据本工程混凝土结构的环境使用类别，本工程的环境类别为一类室内正常环境。故梁板柱的保护层厚度分别为15mm.25mm.25mm。结构主体外墙采用300厚蒸压粉煤灰充气混凝土砌块砌筑5.5 KN/m2，并外贴80mm厚水泥珍珠岩制品保温层，内墙与卫生间采用200厚蒸压粉煤灰充气混凝土砌块砌筑 5.5 KN/m2。门为玻璃门和刚框门；窗统一为为铝合金窗。2.建筑做法1)屋面做法：屋面：15厚砂浆保护层 防水层：三毡四油铺小石子 找平层：15厚水泥砂浆 保温层：60厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板找平层：20厚1：3水泥砂浆；结构层：100mm厚钢筋砼屋面板。10厚混合砂浆板底抹灰2)楼面做法： 地面：地面砖，白水泥勾缝 结合层：5厚1:3水泥砂浆 找平层：20厚1：3水泥砂浆；结构层：100厚现浇砼板。10厚混合砂浆板底抹灰3)墙体做法：内墙：喷内墙涂料或刷油漆； 6厚1：2.5 水泥砂浆抹面压实抹光； 7 厚1：3 水泥砂浆找平扫毛； 7厚1：3 水泥砂浆打底扫毛； 刷素水泥浆一道。 外墙：7厚1:2.5水泥砂浆抹面；聚苯乙烯泡沫塑料板保温墙面 7厚1：3水泥砂浆找平扫毛； 7厚1：3 水泥砂浆打底扫毛； 刷素水泥浆一道。4)卫生间做法:地面：陶瓷地砖防水地面 面层:10mm厚防滑地砖面层(撒素水泥面) 结合层:10mm厚1:3水泥砂浆 刷素水泥浆一道 找坡层：40mm厚C20细石混凝土向地漏 (最薄处不少于20mm厚) 防水层：聚胺脂防水涂层 找平层:10mm厚1:3水泥砂浆（四周抹小巴子角） 结构层：100mm厚钢筋混凝土楼板 10mm厚板底粉刷抹平5)雨棚强度较高的钢塑玻璃与钢梁，材质较轻。在本次设计中雨棚可不做计算，做法参照相应建筑图集做法即可。3、建筑设计成果：首层、二层、三层、四层、屋顶平面图（比例1：100），剖面图（比例1：100）正立面图、侧立面图、背立面图（比例1：100）楼梯详图（比例1:50）外檐详图（比例1:20）。4.构件截面尺寸的初步确定1)初步估算梁板的截面尺寸主梁高h = (1/81/12)L=(750500) mm; 取600 mm；次梁h = (1/121/15)L=（500400）mm ; 取500 mm，梁宽b = (1/21/3)h外框架梁取 bh=300700mm内框架梁取 bh=300600mm纵横向次梁取 bh=250500mm对于板=6000/5400=1.11，按双向板计算板厚h=(l/40l/50)L短=(135108)mm，且要求板厚不小于80 mm，所以取板标准层顶层h(mm)120120砼强度C30C30梁、板取用C30砼， 2)初步估算柱子的截面尺寸： 根据估算公式：AC=Nc/(afc) 其中：a-轴压比（一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05） fc-砼轴心抗压强度设计值 Nc-估算柱轴力设计值 柱轴力设计值：Nc=1.25CN 其中：N-竖向荷载作用下柱轴力标准值（已包含活载） -水平力作用对柱轴力的放大系数 七度抗震：=1.05、八度抗震：=1.10 1.25-考虑柱受弯影响后的柱轴力放大系数C-中柱C1、边柱C1.1、角柱C1.2 竖向荷载作用下柱轴力标准值：N=nAq 其中：n-柱承受楼层数 A-柱子从属面积 q-竖向荷载标准值（已包含活载,对于框架结构：轻质砖取1012、机制砖取1214） 估算柱轴力设计值N。由于本工程为框架结构， N可根据柱的支撑的楼板面积、楼层数和楼层上的竖向荷载，并考虑分项系数1进行计算。由于采用轻质填充墙，故单位面积上的重力荷载代表值近似取q=12kN/ ，柱混凝土强度为C30（fc=14.3 N/mm2）中柱：NC=1.2511.054.55.4512=1913.6kN边柱：NC=1.251.11.0535.4512=1403.3 kN估算柱子尺寸：根据结构设防烈度为七度且高度小于24m,结合建筑抗震设计规范GB5011-2010第49页表6.1.2可知，本工程抗震等级为三级，故轴压比a=0.9，相应的：中柱：AC=1913.61000/0.914.3=148686.9mm215层：bchc=500500mm，C30砼边框架柱：AC=1403.31000/0.914.3=109036.5mm2， 。考虑到结构中部刚度过于集中，故边框架柱截面适当放大，取用15层：bchc=600600mm，C30砼 三、荷载统计1、楼屋面及卫生间恒活计算1）屋面（恒荷计算）：15厚砂浆保护层：0.015m20 kN/m30.3 KN/三毡四油铺小石子：0.4 KN/15厚水泥砂浆：0.015m20 kN/m30.3 KN/60厚挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板：0.03 KN/20厚1：3水泥砂浆：0.0220 kN/m3=0.4 KN/120mm厚钢筋砼屋面板：0.12m25 kN/m33.0KN/10厚混合砂浆板底抹灰：0.01m17 kN/m30.17KN/ 合计4.6 KN/ 近似取5.0 KN/ 2）楼面（恒荷计算）：地面砖，白水泥勾缝 ：0.55 KN/5厚1:3水泥砂浆：0.005m20 kN/m30.1 KN/20厚1：3水泥砂浆：0.02020 kN/m30.4 KN/120厚现浇砼板：0.12m25 kN/m33.0KN/10厚混合砂浆板底抹灰：0.01m17 kN/m30.17KN/ 合计4.22 KN/ 近似取4.3 KN/3） 卫生间（恒荷计算）：10mm厚防滑地砖面层(撒素水泥面) 0.2kN/10m厚1:3 干硬性水泥砂浆结合层 20kN/m340mm厚C20细石混凝土向地漏找坡 25kN/m3 (最薄处不少于20mm厚)胺脂防水涂层 0.02kN/m210m厚1:3水泥砂浆找平层 20kN/m3120厚现浇钢筋混凝土楼板 25kN/m310厚板底抹灰 17kN/m3 楼板自重标准值：0.2+0.0120+0.0425+0.02+0.0120+0.1225+0.0117=4.79kN/m2 近似取5.0kN/m24）楼梯：构造层(同楼面)：1.05KN/折算板厚度可取1/30梯长与1/2踏步高之和，标准层及顶层：(34402+18002)0.51/30 +150/2=204.4 ,取205。0.20525=5.125 KN/抹灰层：10厚混合砂浆0.01m17 kN/m30.17KN/ 合计：6.345 KN/楼梯角：A=arctan（1800/3440）=27.6。折算楼梯垂直荷载q=6.345/cosA=7.16 KN/对于顶层，传至梯梁的线荷载：7.163.440/2=13.45 KN/ m同理只有一半的梯梁承受活荷，为2.03.440/2=3.44 KN/ m相应于底层第一跑楼梯：构造层(同楼面)：1.05KN/折算板厚度取1/30梯长与1/2踏步高之和，(40202+21002)0.5 1/30+150/2=226.2 ,取226。0.22625=5.65 KN/抹灰层：10厚混合砂浆0.01m17 kN/m30.17KN/ 合计：6.87 KN/楼梯角：A=arctan（2100/4020）=27.6。折算楼梯垂直荷载q=6.87/cosA=7.75 KN/5）屋面及楼面可变荷载的确定：根据建筑结构荷载规范GB50009-2001查得 ：不上人屋面：0.5KN/楼 面：2.0KN/(办公楼)走 廊：2.5 KN/卫 生 间：2.0 kN/。雪荷载：Sk=1.00.2 KN/=0.2 KN/屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者0.5KN/.2.墙体、窗、门重力荷载计算1）外墙自重：外墙：0.3m5.5 kN/m3=1.65 KN/铝合金窗：0.35 KN/外墙抹灰及找平：0.02117=0.42KN/80厚聚苯乙烯泡沫塑料板保温墙面：0.04 KN/内墙抹灰及找平：0.0217=0.34KN/刷素水泥浆一道：0.36KN/2=0.72KN/ 合计：3.457KN/ a.外墙试算D轴对应的7-8轴段：铝合金窗：1.821.80.35=2.268 KN墙体：(0.92-0.5+1.8) 33.107+1.821.23.107=42.32 KN将此墙段全部作为墙体来计算：（7.2-0.5）33.107=62.45 KN（42.32+2.268）/62.45=0.72b.外墙另选取D轴对应的10-11轴段进行试算：铝合金窗：1.82.40.35=1.512 KN墙体：(1.52-0.5) 33.107+2.41.23.107=32.25 KN将此墙段全部作为墙体来计算：（5.4-0.5）33.107=45.673 KN （1.512+32.25）/45.673=0.74 根据1和2的验算，外墙宜取开洞率为0.25。则有：标准层（开洞）：30.753.1=6.975KN/ m 近似取7.0KN/ m标准层（不开洞）：33.1=9.3KN/ m 近似取9.3 KN/ m2）内墙自重： 内墙：0.2m5.5=1.1 KN/钢框门：0.40 KN/找平及抹面：0.02172=0.68KN/刷素水泥浆一道：0.36KN/2=0.72KN/ 合计：2.95 KN/a.内墙试算D轴对应的7-8轴段：钢框门：1.52.10.4=1.26 KN墙体：(0.91.5-33.4) 2.5=28.88 KN将此墙段全部作为墙体来计算：（5.4-0.5）32.5=36.75 KN（28.88+1.26）/36.75=0.82b.外墙另选取D轴对应的10-11轴段进行试算：钢框门：0.92.10.42=1.512 KN墙体：(7.2-0.5-1.8) 32.5+1.80.92.5=40.8 KN将此墙段全部作为墙体来计算：（7.2-0.5）32.5=50.25 KN （1.512+40.8）/50.25=0.84 根据1和2的验算，内墙宜取开洞率为0.15。则有：标准层（开洞）：30.852.5=6.375KN/ m 近似取6.4 KN/ m标准层（不开洞）：32.5=7.5KN/ m 3）女儿墙自重：墙体自重：0.3m5.5 kN/m3=1.65 KN/抹灰及找平：0.02172=0.68KN/刷素水泥浆一道：0.36KN/2=0.72KN/ 合计：3.05KN/女儿墙均布荷载：3.050.9=2.745KN/ m 近似取2.8 KN/ m四.pkpm设计步骤1.PKPM建模第一步是轴线输入，网格生成，对照建筑平面图输入轴线。构件定义菜单中初步确定梁柱尺寸。所选柱截面尺寸为600600（此处所用尺寸单位都为mm），主梁截面有300700，300600，次梁尺寸有200x550。所设柱子都是偏心柱，外边线与墙平齐，梁与柱齐边，另外将次梁当做主梁来布置。在本层信息菜单中修改板厚120及受力钢筋HRB400和混凝土等级C30，楼板保护层厚度为15mm。首层层高4900mm，其他层3600mm。 之后定义和布置梁间荷载，进行楼层组装。本楼处于天津市塘沽区，地震分组为第二组，抗震设防烈度为7度，场地类型为3类，梁，柱的保护层厚度分别为25mm、30mm，钢筋主筋采用HRB440，箍筋采用HRB335 1) 第一层标准图2)第二层标准图3)第三层标准图4).第四层标准图5) 修改板厚 然后输入楼面活荷以及恒荷。楼梯荷载载，折算为楼面荷载。之后修改板厚（楼梯间修改板厚为0）及楼板错层（卫生间），楼面活荷以及恒荷及荷载传导方式。计算荷载时传到基础上。6)导荷方式查看数据无错后开始画楼板配筋图。画楼板配筋图之前，可以设定配筋参数，选用合适的钢筋。本建筑的楼板受力筋选用二级钢筋，箍筋选用一级钢筋，板筋最大间距设为200。2.用SATWE进行结构分析1)总信息 结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 28.00 钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00 地下室层数: MBASE= 0 竖向荷载计算信息: 按模拟施工加荷计算方式 风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力 特殊荷载计算信息: 不计算 结构类别: 框架结构 裙房层数: MANNEX= 0 转换层所在层号： MCHANGE= 0 墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00 墙元侧向节点信息: 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 2)风荷载信息 修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.50 地面粗糙程度: B 类 结构基本周期（秒）: T1 = 0.55 体形变化分段数: MPART= 1 各段最高层号: NSTi = 5 各段体形系数: USi = 1.303) 地震信息 振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数: NMODE= 15 地震烈度: NAF = 7.50 场地类别: KD = 3 设计地震分组: 二组 特征周期 TG = 0.55 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.12 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.72 框架的抗震等级: NF = 3 剪力墙的抗震等级: NW = 3 活荷质量折减系数: RMC = 0.50 周期折减系数: TC = 0.70 结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00 是否考虑偶然偏心: 是 是否考虑双向地震扭转效应: 否 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0 4)活荷载信息 考虑活荷不利布置的层数 从第 1 到5层 柱、墙活荷载是否折减 折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 5)柱，墙，基础活荷载折减系数 计算截面以上的层数-折减系数 1 1.00 2-3 0.85 4-5 0.70 6-8 0.65 9-20 0.60 20 0.55 6)调整信息 中梁刚度增大系数： BK = 1.00 梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85 梁设计弯矩增大系数： BM = 1.00 连梁刚度折减系数： BLZ = 0.70 梁扭矩折减系数： TB = 0.40 全楼地震力放大系数： RSF = 1.00 0.2Qo 调整起始层号： KQ1 = 0 0.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 0 顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0 顶塔楼内力放大： RTL = 1.00 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 = 1.15 是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0 剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0 7)配筋信息 梁主筋强度 (N/mm2): IB = 360 柱主筋强度 (N/mm2): IC = 360 墙主筋强度 (N/mm2): IW = 210 梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 300 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 300 墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210 梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00 柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00 墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 200.00 墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.308) 设计信息 结构重要性系数: RWO = 1.00 柱计算长度计算原则: 有侧移 梁柱重叠部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应： 否 柱配筋计算原则: 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85 梁保护层厚度 (mm): BCB = 25.00 柱保护层厚度 (mm): ACA = 25.00 是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 否 9)荷载组合信息 恒载分项系数: CDEAD= 1.20 活载分项系数: CLIVE= 1.40 风荷载分项系数: CWIND= 1.40 水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30 竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50 特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00 活荷载的组合系数: CD_L = 0.70 风荷载的组合系数: CD_W = 0.60 活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50 10)剪力墙底部加强区信息 剪力墙底部加强区层数 IWF= 2 剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 8.5011)各层的质量、质心坐标信息 层号 塔号 质心 X 质心 Y 质心 Z 恒载质量 活载质量 (m) (m) (t) (t) 5 1 18.645 12.347 19.300 895.0 21.7 4 1 18.993 12.264 15.700 977.0 87.3 3 1 18.782 12.152 12.100 992.4 90.3 2 1 18.782 12.152 8.500 992.4 90.3 1 1 18.774 12.156 4.900 1036.1 90.3 活载产生的总质量 (t): 379.790 恒载产生的总质量 (t): 4892.810 结构的总质量 (t): 5272.600 恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载 结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量 活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果 (1t = 1000kg) 12) 各层构件数量、构件材料和层高 层号 塔号 梁数 柱数 墙数 层高 累计高度 (混凝土) (混凝土) (混凝土) (m) (m) 1 1 105(30) 48(30) 0(25) 4.900 4.900 2 1 105(30) 48(30) 0(25) 3.600 8.500 3 1 105(30) 48(30) 0(25) 3.600 12.100 4 1 99(30) 48(30) 0(25) 3.600 15.700 5 1 77(30) 48(30) 0(25) 3.600 19.300 13)风荷载信息 层号 塔号 风荷载X 剪力X 倾覆弯矩X 风荷载Y 剪力Y 倾覆弯矩Y 5 1 77.38 77.4 278.6 234.72 234.7 845.0 4 1 69.57 146.9 807.6 209.86 444.6 2445.5 3 1 61.26 208.2 1557.1 184.79 629.4 4711.2 2 1 54.45 262.7 2502.7 164.25 793.6 7568.2 1 1 68.43 331.1 4125.1 206.43 1000.0 12468.5 14)各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息 Floor No : 层号 Tower No : 塔号 Xstif，Ystif : 刚心的 X，Y 坐标值 Alf : 层刚性主轴的方向 Xmass，Ymass : 质心的 X，Y 坐标值 Gmass : 总质量 Eex，Eey : X，Y 方向的偏心率 Ratx，Raty : X，Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值 Ratx1，Raty1 : X，Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值 或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 RJX，RJY，RJZ: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度 Floor No. 1 Tower No. 1 Xstif= 18.5420(m) Ystif= 12.2625(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 18.7739(m) Ymass= 12.1558(m) Gmass= 1216.5933(t) Eex = 0.0128 Eey = 0.0059 Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000 Ratx1= 0.9100 Raty1= 1.0319 薄弱层地震剪力放大系数= 1.15 RJX = 5.1652E+05(kN/m) RJY = 4.6222E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 2 Tower No. 1 Xstif= 18.5420(m) Ystif= 12.2625(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 18.7825(m) Ymass= 12.1518(m) Gmass= 1172.9136(t) Eex = 0.0132 Eey = 0.0061 Ratx = 1.3586 Raty = 1.2229 Ratx1= 1.2634 Raty1= 1.3315 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX = 7.0173E+05(kN/m) RJY = 5.6524E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 3 Tower No. 1 Xstif= 18.5420(m) Ystif= 12.2625(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 18.7825(m) Ymass= 12.1518(m) Gmass= 1172.9136(t) Eex = 0.0132 Eey = 0.0061 Ratx = 1.0202 Raty = 1.0000 Ratx1= 1.3270 Raty1= 1.4091 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX = 7.1589E+05(kN/m) RJY = 5.6523E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 4 Tower No. 1 Xstif= 18.5420(m) Ystif= 12.2625(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 18.9933(m) Ymass= 12.2638(m) Gmass= 1151.6345(t) Eex = 0.0249 Eey = 0.0001 Ratx = 0.9931 Raty = 0.9719 Ratx1= 1.3546 Raty1= 1.4383 薄弱层地震剪力放大系数= 1.00 RJX = 7.1095E+05(kN/m) RJY = 5.4934E+05(kN/m) RJZ = 0.0000E+00(kN/m) - Floor No. 5 Tower No. 1 Xstif= 18.5420(m) Ystif= 12.2625(m) Alf = 45.0000(Degree) Xmass= 18.6449(m) Ymass= 12.3474(m) Gmass= 938.3347(t) Eex = 0.0057 Eey = 0.0047 Ratx =