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机械类 建筑工程 毕业设计 cad

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本科学生毕业设计 某多层办公楼设计 PAGE PAGE 64一、设计资料设计标高：室内设计标高0.000,室内外高差450mm.墙身做法：采用加气混凝土块，用M5混合砂浆砌筑，内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚20mm，“803”内涂料两度。外墙采用贴面砖，1：3水泥砂浆底厚20mm。楼面作法：楼板顶面为水磨石地面，楼板底面为15mm厚白灰砂浆天花抹面，外加V型轻钢龙骨吊顶。屋面作法：现浇楼板上依次铺20mm厚水泥砂浆找平层、300mm厚水泥珍珠制品隔热找平层、20mm厚水泥砂浆找平层和SDC120复合卷材，下面依次为15mm厚白灰砂浆天花抹面和V型轻钢骨龙吊顶。基本风压：o=0.3KN/m2(地面粗糙度属C类)。基本雪压：S0=0.3KN/m2。抗震设防烈度：八度（0.2g）第二组，框架抗震等级为二级。地质条件： 由上至下：人工添土：厚度为1m粉质粘土：厚度为7m，地基承载力特征值为500KPa中风化基岩：岩石饱和单轴抗压强度标准值为3.6MPa建筑场地类别为类；无地下水及不良地质现象。活荷载：上人屋面活荷载2.0KN/m2，办公室楼面活荷载2.0KN/m2,走廊楼面活荷载2.5KN/m2,档案室楼面活荷载2.5KN/m2。目 录 中文摘要英文摘要一、设计资料1二、结构布置及结构计算简图的确定1三、荷载计算3四、内力计算. 10五、内力组合56六、截面设计56七、框架节点核心区抗震验算56八、基础设计.58九、板式楼梯设计. 60参考文献. 63二、结构布置及结构计算简图的确定结构平面布置如图1所示。各梁柱截面尺寸确定如下：主梁：取h=1/9=1/97200=800mm，取h=800mm,取b=350mm，次梁：取h=1 /16=1/167200=450mm，取h=500mm,取b=250mm，柱子：取柱截面均为bh=600600mm，现浇板厚为100mm。取轴线为计算单元，结构计算简图如图2所示，根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高为4.7m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2中，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。梁柱均采用C30混凝土。由于后面梁的组合弯矩过大，相对受压区高度超过了界限受压区高度，所以改用C40混凝土，因为梁柱刚度成比例增加，不会引起后面分配系数的改变。地震作用下的弹性侧移将更小，一定符合要求。框架刚度计算：1.边跨框架梁线刚度：ib=2EcI。/l=23.0104 MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Section (Next) SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec h * MERGEFORMAT 3508003/(127200) =12.441010Nmm2.中间跨框架梁线刚度： ib=2EcI。/l=23.01043508003/(122400)=37.331010Nmm3.二五层框架柱线刚度：ic=EcI。/l=3.01046006003/(123600)=9.001010Nmm4.首层框架柱线刚度：ic=EcI。/l=3.01046006003/(124700)=6.891010Nmm在计算内力时，柱的线刚度取框架实际柱线刚度的0.9倍。即：首层框架柱线刚度:ic=0.96.891010=6.201010Nmm二五层框架柱线刚度:ic=0.99.001010=8.101010Nmm三、荷载计算1.恒载计算屋面框架梁线荷载标准值：SDC120复合卷材 0.15KN/m220mm厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2300mm厚水泥砂浆珍珠制品隔热找平层 1.2 KN/m220mm厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2100mm厚现浇混凝土楼板 2.5 KN/m215mm厚白灰砂浆天花抹面 0.26 KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.12 KN/m2屋面恒载 5.03 KN/m2框架梁自重 0.350.80257.00 KN/m梁侧粉刷2（0.80-0.1）0.02170.48KN/m作用在顶层框架梁上的线荷载为：g5AB1=g5CD1=7.000.487.48 KN/m g5BC1=7.48KN/mg5AB2=g5CD2=5.033.6=18.12 KN/m g5BC2=5.032.4=12.07KN/m 楼面框架梁线荷载标准值：水磨石地面 0.65 KN/m2100mm厚现浇混凝土楼板 2.5 KN/m215mm厚白灰砂浆天花抹面 0.26 KN/m2V型轻钢龙骨吊顶 0.12 KN/m2楼面恒载 3.53 KN/m2边跨填充墙自重： 0.20（3.6-0.80）73.92KN/m墙面粉刷： （3.6-0.80）0.022171.90KN/m作用在中间层框架梁上的线荷载为：gAB1=gCD1=7.48+3.921.9013.30KN/m gBC1=7.48 KN/mgAB2=gCD2=3.533.6=12.71 KN/m gBC2=3.532.4=8.47 KN/m 屋面框架节点集中荷载标准值：边柱连系梁自重： 0.350.807.22550.40KN粉刷： 20.02（0.80-0.10）7.2173.43KN次梁自重： 0.250.507.2250.511.25 KN粉刷： 20.02（0.50-0.10）7.2170.50.98KN1.5m高女儿墙自重： 1.57.20.20712.10 KN粉刷： 20.021.27.2175.88 KN连系梁传来屋面自重： A、D点相同： （3.63.6+1.81.8）5.0381.49 KN顶层边节点集中荷载： G5A=G5D=165.53KN中柱连系梁自重： 0.350.807.22550.40KN粉刷： 20.02（0.80-0.10）7.2173.43 KN次梁自重： 0.250.507.2250.511.25KN粉刷： 20.02（0.50-0.10）7.2170.50.98 KN连系梁传来屋面自重：B、C点相同：0.51.21.22.41.20.51.81.81.83.6 25.03117.70 KN顶层中间节点集中荷载： G5B=G5C=183.76KN楼面框架节点集中荷载标准值：边柱连系梁自重： 0.350.807.22550.40KN粉刷： 20.02（0.80-0.10）7.2173.43 KN次梁自重： 0.250.507.2250.511.25KN粉刷： 20.02（0.50-0.10）7.2170.50.98 KN钢窗自重： 2.121.80.453.40KN窗下墙体自重： 0.21.006.679.24KN粉刷： 20.021.006.6174.49 KN窗边墙体自重： 1.8（6.62.12）0.276.05 KN粉刷： 20.021.8（6.62.12）172.94 KN框架柱自重： 0.600.603.62532.4 KN粉刷： 1.80.023.6172.20 KN连系梁传来楼面自重：A、D点相同： （3.63.6+1.81.8）3.5357.19 KN 中间层边节点集中荷载： GA=GD=183.97KN中柱连系梁自重： 50.40 KN粉刷： 3.43 KN次梁自重： 11.25 KN粉刷： 0.98 KN内纵墙自重： 6.6（3.60.80）0.2725.87KN粉刷： 6.6（3.60.80）20.021712.57KN扣除门洞重加上门重：2.11.0（70.2+1720.020.2）-3.95KN框架柱自重： 32.4KN粉刷： 2.20KN连系梁传来楼面自重：B、C点相同： 0.51.21.22.41.20.51.81.81.83.6 23.5382.60 KN 中间层中节点集中荷载： GB=GC=217.75KN恒载作用下的结构计算简图如图3所示，其中：G5A= G5D=165.53KNG5B= G5C=183.76 KNGA= GD=183.97 KNGB= GC=217.75 KNg5AB1= g5BC1= g5CD1=7.48 KN/mg5AB2= g5CD2=18.12 KN/mg5BC2=12.07KN/mgAB1 = gCD1 =13.30KN/mgBC1=7.48KN/mgAB2 = gCD2 =12.71KN/mgBC2=8.47 KN/m2.屋、楼面活荷载计算屋、楼面活荷载作用下的结构计算简图如图4所示。图中各荷载值计算如下P5AB= P5CD=3.62.0=7.20 KN/mP5BC=2.42.0=4.80KN/mP5A=P5D=(1.81.8+3.63.6) 2.0=32.40KNP5B= P5C= 1.21.2+4.81.2+1.81.8+3.63.6 2.0=46.8 KNPABPCD =2.03.6=7.2 KN/m走廊：PBC2.52.4=6.00KN/mPA= PD= (1.81.8+3.63.6) 2.0=32.40KNPB= PC= 1.21.2+4.81.22.5+1.81.8+3.63.62.0=50.40KN3.风荷载计算风压标准值计算公式为： =zszo因结构高度H18.600m30m,可取z1.0；对于矩形平面s1.3；z可查荷载规范得到，当查得得z 1.0时，取z1.0。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表1所示。表中A为一榀框架各层节点的受风面积。计算结果如图5所示。 风荷载计算 表1层次zsZ（m）zo (KN/m2)A(m2)Pw(KN)五层1.01.319.10.780.3247.30四层1.01.315.50.740.328.88.31三层1.01.311.90.740.328.88.31二层1.01.38.30.740.328.88.31一层1.01.34.70.740.333.29.584.地震作用计算计算框架梁柱的线刚度：框架梁线刚度：边跨：ib1=12.44104KNM 中跨：ib2=37.33104KNM框架柱线刚度：首层：ic1=6.20104KNM 其他层：ic2=8.1104KNM本设计仅考虑水平地震作用即可，并采用基底剪力法计算水平地震作用力。为求基底剪力，先要计算结构各层的总重力荷载代表值：顶层： G5= g5AB116.8+(3.6+7.2)(g5AB2+ g5CD2)0.5+ g5BC22.40.5+ G5A+ G5B+ G5C+ G5D+4G柱/2+0.37.216.80.5=7.4816.8+10.818.1220.5+12.072.40.5+(165.33+183.76)2+40.5(32.4+2.20) +0.37.216.80.51121.36KNG4 = G3= G2= gAB114.4+ gBC12.4+ 0.5gAB2(3.6+7.2)2+0.52.4gBC2+GA+GB+ GC+ GD+4G柱0.5+(3.6+7.2)(pAB+ pCD)0.5+ pBC2.40.5+PA+ PB+ PC+ PD 0.5=13.3014.4+7.482.4+10.812.71+0.52.48.47+(183.97+217.75) 2+234.6+10.80.514.8+1.26.0+(32.4+46.8) 2 0.5=1352.30KNG1= G2+4(2.35-1.8) G柱/3.6=1352.30+40.6534.6/3.6=1373.44 KN质量重力荷载代表值见图6。用“D值法”计算柱的侧向刚度，框架各构件线刚度如图7：其中：i5= i4= i3= i2=8.11010 N*mm i1=6.21010 N*mmi51=i41=i31=i21=i11=12.441010 N*mmi52=i42=i32=i22=i12=37.331010 N*mm除底层外，其余柱的D值：边柱 由K=（i51+ i41）/（2 i5）=1.536 =K/（2+K）=0.434 则 D5边=12ic/hj2=0.414128.1104 /3.62=32550KN/m中柱 由K=（i51+ i52+ i41+ i42）/（2 i5）=6.144 =K/（2+K）=0.754 则D5中=12 ic/ hj2=56550KN/m底层柱的D值：边柱 由K= i11/ i1=2.006 =（0.5+K）/（2+K）=0.626 故D1边=12 ic/ hj2=21083 KN/m中柱 由K=（i11+ i12）/ i1=8.027 得（0.5+K）/（2+K）=0.850 故D1中=12 ic/ hj2=28628 KN/m从而得各层的侧向刚度如下：K1=2（D1边+D1中）=2（2108328628）99422KN/m K2= K3= K4= K5=2（D边+ D中）=2（3255056550）178200KN/m用顶点位移法求结构基本周期T1：将各层的重力荷载代表值当作水平力，产生的楼层剪力为：V5=G5=1121.36KNV4= G4+G5=1352.30+1121.36=2473.66KNV3= V4+G3=3825.96KNV2= V3+G2=5178.26KNV1= V2+G1=6551.70KN求顶点位移，则： U1= V1/ K1=0.0659m U2= U1+ V2/ K2=0.0659+0.0291=0.0950m U3= U2+ V3/ K3=0.0950+0.0215=0.1165m U4= V4/ K4+ U3=0.1165+0.0139=0.1304m U5= V5/ K5+ U4=0.1304+0.0063=0.1367m= UT 故T1=1.8 =0.6655s由于要考虑填充墙对基本周期的折减，故取折减系数为0.6，则T1=0.60.66550.3993s由于T11.4 Tg=1.40.4=0.56s，故不考虑顶层附加作用。查抗震设计规范得：max0.16由于T10.3993sTg0.4s，故1max0.16FEK=1Geq=0.851GE=0.850.16(1121.36+1352.303+1373.44) =891.03 KNF1=FEK=891.03=75.53KN同理：F2=131.33 KN F3=188.30KN F4=245.26 KN F5=250.61 KN故地震的水平作用力如图8.所示：地震作用下的水平位移的弹性验算：U=+=8.96210-3+4.57610-3+3.83910-3+2.78310-3+1.40610-3=21.5310-3m层间位移验算：底层：满足要求； 二层：满足要求；顶点位移验算：=0.3 fcA时，取N=0.3fcA。所以：Hn/2h04.700/（20.6）3.923，取3； 0.3 fcA0.319.160022062.80KNN=278.91KN，取N=278.91KN选底层柱箍筋为4肢10150，则V=（）/0.85 =485.43KN407.01KN，满足。其它柱均采用4肢10150，加密区采用4肢10100。七、框架节点核心区抗震验算分别取底层、顶层的边节点和中间节点进行节点核心区抗震验算。顶层边节点：设计剪力：取4肢10100，KN，满足要求。顶层中间节点：设计剪力：取4肢10100也能满足要求。底层边节点：设计剪力：取4肢10100仍然能满足要求。底层中间节点：设计剪力：取4肢1080，1771.07KN，能满足要求。八、框架柱下基础设计1、基础设计为独立基础，埋深为650mm，持力层地基为强风化泥岩，地基承载力特征值为500KPa，基础混凝土采用C40。修正后的地基承载力特征值为：2、B柱下独立基础的内力设计值为： M=851.38KN*m, N=4305.24KN, 独立基础的几何尺寸如图55所示。在以上内力设计值下的验算及设计：,1.2604.9KPa, 故基础底面尺寸满足要求。3.基础受冲切承载力验算：柱与基础交接处：,满足要求。从上到下第一个台阶变阶处：，满足要求。经过验算，第二个变阶处也能满足要求。4.基础底板配筋从下到上第一个变阶处（11和22截面）：底板配筋选用HRB335级钢筋，fy=300N/mm2, 对11截面：选用12200，总面积为1812mm2.对22截面：选用12200，总面积为2149mm2.从下到上第二个变阶处（33和44截面）：对33截面：选用12100，总面积为3506mm2.对44截面：选用12200，总面积为2149mm2.综合前面的配筋情况，11和33截面均配置通长钢筋12100，22和44截面均配置通长钢筋12200，配筋如图55所示。由于B、C轴间距仅为2.4m，故按前面所取尺寸的基础将重叠，需连在一起浇，对于整个连在一起的基础而言，内力设计值为单个的两倍，但基础底面抵抗矩成平方增长，经验算最大基底反力满足要求，平均基底反力也满足要求。九、板式楼梯设计1、梯板示意图：2、基本资料：（1）几何参数：楼梯净跨: ln = 3300 mm楼梯高度: H = 1800 mm梯板厚: t = 100 mm踢步数: n = 12(阶)上平台楼梯梁宽度: b1 = 250 mm下平台楼梯梁宽度: b2 = 250 mm（2）荷载标准值：可变荷载：q = 2.50kN/m2面层荷载：qm = 1.70kN/m2栏杆荷载：qf = 0.20kN/m（3）材料信息：混凝土强度等级: C40fc = 19.10 N/mm2ft = 1.71 N/mm2钢筋强度等级: HPB235fy = 210.00 N/mm23、计算过程：（1）楼梯几何参数：踏步高度：h = 0.15 m踏步宽度：b = 0.30 m计算跨度：l0 = ln+(b1+b2)/2 = 3.50 m梯段板与水平方向夹角余弦值：cos = 0.878 （2）计算最大弯矩：(按两端简支计算)梯段板荷载设计值Pn(D)-恒荷控制 = (1.35*(1+h/b)*qm+(t/cos+h/2)*25 + c*20/cos) + 1.40*0.7*q)*B + 1.35*qf = (1.35*(1+0.15/0.30)*1.70+(0.10/0.88+0.15/2)*25.00+0.02*20.00/0.88)+1.40*0.70*2.50)*1.00+1.35*0.20 = 13.15 kN/m梯段板荷载设计值Pn(L)-活荷控制 = (1.20*(1+h/b)*qm+(t/cos+h/2)*25 + c*20/cos) + 1.40*q)*B + 1.20*qf = (1.20*(1+0.15/0.30)*1.70+(0.10/0.88+0.15/2)*25.00+0.02*20.00/0.88)+1.40*2.50*1.00)*1.20+1.20*0.20 = 13.01 kN/m故取一米宽板带荷载设计值Pn = 13.15 kN/m，左端支座反力: Rl = 23.02 kN右端支座反力: Rr = 23.02 kN最大弯矩截面距左支座的距离: Lmax = 1.75 m，即位于跨中。最大弯矩: Mmax =Pn*l02/8=13.153.502/8=20.14 kN*m（3）正截面受弯承载力计