土木工程毕业设计（论文）-六层馨忆办公楼设计.doc

江西理工大学2010届本科生毕业设计第1章 工程概况 馨忆办公楼为6层钢筋砼框架结构体系，建筑面积约4500。办公楼各层建筑平面图、剖面图、门窗表等如建筑平面图所示。各层的建筑层高都为3.6m。1-6层的结构层高分别为5.2m(从基础顶面算起，包括地下部分3.6+2.1-0.5 (基础层高) =5.2m)、3.6m、3.6m、3.6m、3.6m、3.6m。室内外高差0.45m，建筑设计使用年限50年。全套图纸加扣3012250582 第2章 设计资料2.1工程地质条件 根据地质勘查报告，场区范围内地下水位高程为-12.000m,地下水对一般建筑材料无侵蚀作用不考虑土的液化。土质构成自地表向下依次为：（1.）填土层：厚度约为1.15m，承载力特征值fak=80kpa，天然重度17.2kN/m3。（2.）粉质黏土：厚度为3m，承载力特征值fak=180kpa，天然重度19.3kN/m3。（3.）强风化岩层：厚度为5-9m，承载力特征值fak=350kpa，天然重度20.2kN/m3。2.2气象资料（1）气温：年平均气温20，最高气温38，最低气温0。（2）雨量年降雨量800，最大雨量110/d。（3）基本风压：W0=0.40kN/,地面粗糙度为B类。（4）基本雪压：S 0=0.65kN/2.3抗震设防烈度 抗震设防烈度为6度，基本地震加速度为0.05g，建筑场地类别为类，场地特征周期Tg为0.35s，框架抗震等级为四级，设计地震分组为第一组。2.4材料 梁、板、柱的砼均选用C25，梁柱主筋选用HRB335，箍筋选HPB235，板受力钢筋选用HRB335。第3章 结构平面布置3.1结构平面布置图 根据建筑功能要求及框架结构体系，通过分析荷载传递路线确定梁系布置方案。本工程的各层结构平面布置如图3-1-1和图3-1-2所示。 图3-1-1 一层结构平面布置图 图3-1-2 二-六层结构平面布置图3.2确定计算简图 本工程横向框架计算单元取图3-2中斜线部分所示范围，即轴线所在位置。 图3-2 计算单元3.3框架梁柱截面尺寸确定3.3.1框架梁截面尺寸初估（1）横向框架梁 A-B跨、C-D跨L0=6.6m,h=(1/8-1/12)L0=825550,取h=600。b=(1/21/3)h=300200，取b=250B-C跨 L0=2.4m,h=(1/81/12)L0=300200,又因为框架梁的截面高度不宜400，所以取h=400，b=(1/11/3)h=200134,取b=250。（2）纵向框架梁A、B、C、D轴：最大跨度L01=6.0m,h=(1/81/12)L01=750500，L02=4.5m,h=(1/81/12) L02=563375,取h=550,b=(1/21/3)h=275183，取b=250。 （3）横向次梁 L0=6.6m,h=(1/151/18) L0=440367,取h=400b=(1/21/3)h=200133，取b=250。3.3.2框架柱截面初估（1）按轴压比要求初估框架柱截面尺寸 框架柱的受荷面积如图3-3所示， 图3-3 柱受荷面积框架柱选用C25砼，fc=11.9N/2，框架抗震等级为四级，轴压比N=1.0 Ac=bchcN/(Nfc) N=Gqsn12. 1)4轴与D轴相交边柱： N=Gqsn12=1.25*14*(4.5*3.3)*6*1.05*1.1*1.0=1801.8(KN) Ac=bchcN/(Nfc)=1801.8*103/(1.0*11.9)=151412(2)考虑到边柱承受偏心荷载且跨度较大，故取D轴边柱截面尺寸为400*500。2）4轴与C轴相交中柱：N=Gqsn12=1.25*14*(4.5*4.5)*6*1.05*1.0*1.0=2233(KN)Ac=bchcN/(Nfc)=2233*103/(1.0*11.9)=187647(2)因为bchc=400*500=20000(2)，故取中柱截面尺寸为400*500角柱虽然承受面荷载较小，但由于角柱承受双向偏心荷载作用，受力复杂，故截面尺寸取与D轴边柱相同，即400*500。故框架柱截面尺寸只取一种：400*500。（2）校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求1）按构造要求框架柱截面高度不宜小于400，宽度不宜小于350 2）为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4 取二层柱高，Hn=3600,Hn/n=3.6/0.5=7.24 3）框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/101/15 h(1/101/15)H0=(1/101/15)*4600=460307(取底层柱高为4600) 故所选框架柱截面尺寸均满足要求。第4章 荷载计算4.1横梁竖向线性荷载标准值计算4.1.1恒载标准值计算 屋面： 35厚架空隔热板 0.35*25=0.875 kN/ 防水层 0.4 kN/ 20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02*20=0.4 kN/ 120厚钢筋砼现浇板 0.12*25=3 kN/ 12厚纸筋石灰粉平顶 0.012*16=0.192 kN/_合计 4.87 kN/楼面：水磨石面层 0.65 kN/ 100厚钢筋砼现浇板 0.10*25=2.5 kN/ 12厚板底粉刷 0.012*16=0.192 kN/_ 合计 3.34 kN/梁自重：1号梁 b*h=250*600 梁自重： 25*0.25*0.6=3.75kN/m 梁侧粉刷： 2*（0.6-0.10）*0.02*17=0.34kN/m_ 合计 4.09kN/m2号梁 b*h=250*550 梁自重： 25*0.25*0.55=3.44kN/m 梁侧粉刷： 2*（0.55-0.10）*0.02*17=0.31kN/m_ 合计 3.75kN/m3号梁 b*h=250*400 梁自重： 25*0.25*0.4=2.5kN/m 梁侧粉刷： 2*（0.4-0.10）*0.02*17=0.21kN/m_ 合计 2.71kN/m作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为：梁自重： g6AB1=g6CD1= 4.09 kN/m, g6BC1=2.71 kN/m板传来的荷载： g6AB2=g6CD2=4.87*4.5=21.9 kN/m g6BC2=4.87*2.4=11.7 kN/m作用在楼面层框架上的线恒荷载标准值为：梁自重： gAB1=gCD1= 4.09 kN/m, gBC1=2.71 kN/m板传来的荷载： gAB2=gCD2=3.34*4.5=15.03 kN/m gBC2=3.34*2.4=8.02 kN/m4.1.2活荷载标准值计算屋面：q6AB=q6CD= 1.5*4.5=6.75kN/m q6BC=1.5*2.4=3.6 kN/m楼面：qAB=qCD= 2*4.5=9.0kN/m qBC=2.0*2.4=4.8 kN/m 图4-1 框架计算简图4.2框架节点集中荷载标准值4.2.1屋面（1）恒载边跨连系梁自重： 0.25 *0.55*4.5*2.5=15.47 kN 粉刷： 2*（0.55-0.12）*0.02*4.5*17=1.32 kN1.3m高女儿墙： 1.3*4.5*0.24*18=25.27 kN粉刷： 1.3*2*0.02*4.5*17=3.98 kN连系梁传来屋面自重：1/2*4.5*0.5*4.5*4.87=24.65 kN_顶层边节点集中荷载：G6A=G6D=70.69 kN中柱连系梁自重：0.25*0.55*4.5*25=15.47 kN粉刷： 2*（0.55-0.12）*0.02*4.5*17=1.32 kN连系梁传来屋面自重：1/2*4.5*1/2*4.5*4.87=24.65 kN 0.5*（4.5+4.5-2.4）*2.4/2*4.87=19.29 kN顶层中节点集中荷载：G6B=G6C=60.73 kN （2）活载 Q6A=Q6D=1/2*4.5*1/2*4.5*1.5=7.59kN Q6B=Q6C=1/2*4.5*1/2*4.5*1.5+1/2*(4.5+4.5-2.4)*2.4/2*1.5=13.53 kN4.2.2楼面（1）恒载 边柱连系梁自重： 15.47 kN粉刷： 1.32 kN连系梁传来楼面自重 1/2*4.5*1/2*4.5*3.34=16.91 kN_合计 33.70 kN中间层边节点集中荷载： GA=GD= 33.70 kN 框架柱自重：GA=GD=0.4*0.5*3.6*25=18.0 kN中柱连系梁自重： 15.47 kN粉刷： 1.32 kN连系梁传来楼面自重： 1/2*4.5*1/2*4.5*3.34=16.91 kN 1/2*(4.5+4.5-2.4)*2.4/2*3.34=13.23 kN_合计 46.93 kN中间层中节点集中荷载：GB=GC=46.93kN 柱传来集中荷载：GB=GC=18.0kN（2）活载 QA=QD=1/2*4.5*1/2*4.5*2.0=10.13 kN QB=QC=1/2*4.5*1/2*4.5*2.0+1/2*(4.5+4.5-2.4)*2.4/2*2.0=18.05 kN4.3风荷载已知基本风压W0=0.40kN/，地面粗糙度属B类，按荷载规范wk=zszw0风载体型系数s ：，因结构高度H=23.35m1.4Tg=1.4*0.35=0.49s，故需考虑框架顶部附加集中力作用。n=0.08 T1+0.07=0.08*0.955+0.07=0.146框架横向水平地震作用标准值为：结构底部：FEK=1Geq=0.016*109062.86=1745.00 kN各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表4-5计算列出，图示见图4-4Fn=n FEK =0.146*1745.00=254.77 kN 表4-5 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 层Hi(m)Gi(kN)GiHiFi=Fn+Fn(顶层）Fi=GiHi/GiHiFEk(1-n)(其他层）楼层剪力Vi(kN) 623.28552.3198413.36656.40656.40 519.68758.25171661.70347.481003.88 416.08758.25140132.00283.661287.54 312.48758.25108602.30219.831507.37 28.88758.2577072.60156.011663.39 15.27753.2540316.9081.611745.00GiHi736198.86第5章 框架内力计算（迭代法）5.1恒载作用下的框架内力 1、弯矩分配系数先计算所选的一榀平面框架_轴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5-1 (a) 恒载 (b)恒载产生的节点不平衡弯矩 图5-1 横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩节点A1:SA1A0=4iA1A0*0.782=3.128 SA1B1=4iA1B1=4*1.333=5.332 SA1A2=4iA1A2=4*1.130=4.520 （相对线刚度见表4-2） S=4*(0.782+1.333+1.130)=12.98 A1A0=SA1A0/S=3.128/12.98=0.241 A1B1=SA1B1/S=5.332/12.98=0.411 A1A2=SA1A2/S=4.520/12.98=0.348节点B1:SB1D1=iB1D1=2*1.084=2.168 S=12.98+2.168=15.148 B1A1=5.332/15.148=0.352 B1B2=4.52/15.148=0.298 B1B0=3.128/15.148=0.207 B1D1=2.168/15.148=0.143节点A2:A2A1= A2A3=1.13*4/(1.13+1.13+1.333)*4=0.314 A2B2=1.333*4/(1.13+1.13+1.333)*4=0.371 节点B2:B2A2=4*1.333/(1.333+1.13*2)*4+1.084*2=0.322 B2B1=B2B3=1.13*4/(1.333+1.13+1.13)*4+1.084*2=0.273 B2D2=1.084*2/(1.333+1.13+1.13)*4+1.084*2=0.132 节点A6:A6A5=1.13*4/(1.13+1.333)*4=0.459 A6B6=1.333*4/(1.13+1.333)*4=0.541 节点B6:B6A6=1.333*4/(1.333+1.13)*4+1.084*2=0.443 B6B5=1.13*4/(1.333+1.13)*4+1.084*2=0.376 B6D6=1.084*2/(1.333+1.13)*4+1.084*2=0.181A3、A4、A5与A2相同 B3、B4、B5与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方向为正，如图5-2 （1）横梁固端弯矩 1）顶层横梁： 自重作用：MA6B6=-MB6A6=-1/12ql2=-1/12*4.09*6.62=-14.84kNm MB6D6=-1/3ql2=-1/3*2106kNm .71*1.22=-1.30kNm MD6B6=1/2MB6D6=-0.65kNm 板传来的恒载作用：MA6B6=-MB6A6=-1/12ql2（1-2a2/l2+a3/l3) =-1/12*21.9*6.62* (1-2*2.252/6.62+2.253/6.63) =-64.17kNm MB6D6=-5/96ql2=-5/96*11.7*2.42=-3.51kNm MD6B6=-1/32ql2=-1/32*11.7*2.42=-2.106kNm 2）二六层横梁： 自重作用：MA1B1=-MB1A1=-1/12ql2=-1/12*4.09*6.62=-14.85kNm MB1D1=-1/3ql2=-1/3*2.71*1.22=-1.30kNm MD1B1=1/2MB1D1=-0.65kNm 板传来的恒载作用：MA1B1=-MB1A1=-1/12ql2（1-2a2/l2+a3/l3) =-1/12*15.03*6.62* (1-2*2.252/6.62+2.253/6.63) =-44.04kNm MB1D1=-5/96ql2=-5/96*8.02*2.42=-2.41kNm MD1B1=-1/32ql2=-1/32*8.02*2.42=-1.44kNm3.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，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5-2。节点A6的不平衡弯矩：MA6B6=-14.84-64.17=-79.01kNm本例计算的横向框架的节点不平衡弯矩如图5-14.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，恒载弯矩分配过程如图5-3，恒载作用下弯矩见图5-4，梁剪力、柱轴力见图5-5 图5-4 恒载作用下弯矩图（KNm) 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5-1表5-4 表5-1 AB跨梁端剪力（KN） 层q(KN/m)板传来作用g(KN/m)(自重作用）a(m)l(m)gl/2u=(l-a) *q/2 MAB (kNm) MBA (kNm)Mik/lVA=gl/2+u-Mik/lVB=-(gl/2+u+Mik/l)621.94.092.256.613.547.63-30.7564.385.1056.03-66.23515.034.092.256.613.532.69-48.6653.380.7245.47-46.91415.034.092.256.613.532.69-46.5356.401.5044.69-47.69315.034.092.256.613.532.69-48.1351.380.4945.70-46.68215.034.092.256.613.532.69-48.8552.450.5545.64-46.74115.034.092.256.613.532.69-44.1249.800.8645.33-47.05 表5-2 BC跨梁端剪力（KN） 层q(KN/m) 板传来作用g(KN/m) (自重作用）l(m)gl/2l*q /4VB=gl/2+l*q/4VC=-(gl/2+l*q/4) 611.72.712.43.257.0210.27-10.27 5 8.022.712.43.254.818.06-8.06 48.022.712.43.254.818.06-8.06 3 8.022.712.43.254.818.06-8.06 2 8.022.712.43.254.818.06-8.06 1 8.022.712.43.254.818.06-8.06 表5-3 AB跨跨中弯矩（KNm） 层q(KN/m) 板传来作用g(KN/m) (自重作用）a(m)l(m)gl/2u=(l-a)*q /2MAB(kNm)Mik/lVA=gl/2+u- Mik/lM=gl/2*l/4+u*1.05-MAB-VA*l/2 621.94.092.256.613.5047.63-30.755.1056.03-81.86 5 15.034.092.256.613.5032.69-48.660.7245.47-44.79 415.034.092.256.613.5032.69-46.531.5044.69-44.35 3 15.034.092.256.613.5032.69-48.130.4945.70-46.08 2 15.034.092.256.613.5032.69-48.850.5545.64-45.16 1 15.034.092.256.613.5032.69-44.120.8645.33-48.87表5-4 柱轴力(KN) 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56.03 70.69 18.00 126.7266.23+10.27=76.5060.7318.00 137.23 柱底144.72155.23 5柱顶45.47 33.70 18.00 223.8946.91+8.06=54.9746.9318.00 257.13 柱底241.89275.13 4柱顶44.69 33.70 18.00 320.2847.69+8.06=55.7546.9318.00 377.81 柱底338.28395.81 3柱顶45.70 33.70 18.00 417.6846.68+8.06=54.7446.9318.00 497.48 柱底435.68515.48 2柱顶45.64 33.70 18.00 515.0246.74+8.06=54.8046.9318.00 617.21 柱底533.02635.21 1柱顶45.33 33.70 26.00 612.0547.05+8.06=55.1146.9318.00 737.25 柱底638.05763.25 5.2 活载作用下的框架内力 1.梁固端弯矩 （1）顶层 MA6B6=-MB6A6=-1/12ql2（1-2a2/l2+a3/l3) =-1/12*（6.75*0.65）*6.62* (1-2*2.252/6.62+2.253/6.63) =-12.86kNm MB6D6=-5/96ql2=-5/96*（3.6*0.65）*2.42=-0.70kNm MD6B6=-1/32ql2=-1/32*（3.6*0.65）*2.42=-0.42kNm （2）二六层横梁 MA1B1=-MB1A1=-1/12ql2（1-2a2/l2+a3/l3) =-1/12*（9.0*0.65）*6.62* (1-2*2.252/6.62+2.253/6.63) =-17.14kNm MB1D1=-5/96ql2=-5/96*（4.8*0.65）*2.42=-0.94kNm MD1B1=-1/32ql2=-1/32*（4.8*0.65）*2.42=-0.56kNm 2.为简化计算量，本工程只考虑活载满跨布置一种不利组合如图5-6 图5-6 活载不利布置（满跨） 3.各节点不平横弯矩 AB跨和BC跨均布置活载时： MA6=MA6B6=-12.86kNm MA5=MA4=MA3=MA2=MA1=MA1B1=-17.14kNm MB6=MB6A6+MB6D6=12.86-0.70=12.16kNm MB5=MB4=MB3=MB2=MB1=MB1A1+MB1D1 =17.14-0.94=16.20kNm 4.内力计算： 采用“迭代法”计算，迭代法计算次序同恒载，如图5-7 活载作用下梁弯矩，剪力、轴力如图5-8、5-9所示 图5-8 满跨活载弯矩图（KN.m）109 图5-9 满跨活载剪力、轴力（KN） 根据所求出的梁端弯矩，再通过平横条件，即可求出活载作用下的梁剪力、柱轴力、结果如下表。 表5-5 满跨活载作用下梁剪力AB跨梁端剪力 层q(KN/m) a(m)u=(l-a)*q /2MAB(kNm)MBA (kNm)Mik/lVA=u- Mik/lVB=-(u+Mik/l) 64.392.259.55-8.4710.390.299.26-9.84 55.852.2512.72-14.2715.180.1412.58-12.86 45.852.2512.72-13.9615.100.1712.55-12.89 35.852.2512.72-14.0015.040.1612.56-12.88 25.852.2512.72-14.2315.220.1512.57-12.87 1 5.852.2512.72-12.8514.450.2412.48-12.96 表5-6 满跨活载作用下BC跨梁端剪力 层q(KN/m)l(m)l*q /4(KN)VB=l*q/4(KN)VC=-l*q/4(KN) 62.342.41.401.40-1.40 53.122.41.871.87-1.87 43.122.41.871.87-1.87 33.122.41.871.87-1.87 23.122.41.871.87-1.87 13.122.41.871.87-1.87 表5-7 满跨活载作用下AB跨跨中弯矩(kNm) 层q(KN/m) 板传来荷载作用a(m)l(m)u=(l-a)*q /2MAB(kNm)Mik/lVA=u- Mik/lM=u*1.05- MAB-VA*l/2 64.392.256.69.55-8.470.299.26-12.06 55.852.256.612.72-14.270.1412.58-13.89 45.852.256.612.72-13.960.1712.55-14.10 35.852.256.612.72-14.000.1612.56-14.09 25.852.256.612.72-14.240.1512.57-13.90 15.852.256.612.72-12.850.2412.48-14.98 表5-8 满跨活载作用下柱轴力 (KN) 层边柱（A轴）中柱（B轴）横梁端部剪力纵梁端部剪力柱轴力横梁端部剪力纵梁端部剪力柱轴力69.267.591