土木工程毕业设计（论文）-长春市诚美政务中心大楼结构、施工设计.doc

长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计毕业设计长春市诚美政务中心大楼结构、施工设计The Structure and Construction Design of The ChengMei Municipal Government Center of Changchun City全套图纸加扣3012250582 学生姓名： 所在院校： 土木工程学院 所学专业： 土木工程 所在班级： 土木0942 指导教师： 教师职称： 讲师 完成时间： 2013年06月21日 长 春 工 程 学 院摘 要 本次毕业设计题目是长春市诚美政务中心大楼结构、施工设计，主体九层，采用钢框架结构，总建筑面积约为10157.4，总高度为35.5m。长春市地区抗震设防烈度为7度，场地类别为II类场地。本设计贯彻“实用、安全、经济”的设计原则。此次设计包括结构、施工两部分设计。 结构设计，根据要求采用压型钢板组合楼板，梁柱采用H型钢。在确定框架布局之后，先计算了竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，接着进行了重力荷载代表值的计算,然后利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算横向框架水平地震作用，接着求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着进行内力组合,找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果进行计算并绘图。此外还进行了结构方案中的框架设计、板设计、节点设计和基础设计等。 施工设计内容为编制一份工程量清单、工程量报价、编制施工组织设计方案、绘制施工总平面图、绘制施工进度计划表。关键词 结构设计 抗震设计 内力组合 施工组织Abstract：The graduation project entitled Changchun City-US government center building structure, and construction design. The main part of the building has 9 floors, with steel frame structure. Its total gross floor area is approximately 10,157, with a total height of 35.5m. The seismic intensity of Changchun City area is 7 degrees, the site classification is II. This design implementation of the practical, safe and economical design principles. The design includes the structure design and construction design two parts. First,structural design.According to requirement, the composite floor use steel sheeting and beams using H-beam. After determined the frame layout, firstly, calculate the vertical loads (dead load and live load) under the action of the structural forces, followed by a gravity load representative value calculation, and then by using the vertex displacement method to calculate the seismic period, and then by using the base shear method for the horizontal seismic action of the fame.After that calculate the structure internal force under the horizontal loads (bending moment, shear, axial force). Finally,followed by a forces combination, to identify the most one group or several groups unfavorable combinations. Select the most secure combinations and do the calculation. In addition, structural design has also carried out the framework design,board design,node design and basic design and so on. Construction design contents to establish one Bill of Quantities, Total Project Quote,Construction Organization Design,Overall Construction Plan, and Construction Progress Schedule.Keywordsstructural design Seismic design forces combination Construction Organization目 录前言1结构设计部分1 工程概况及设计参数21.1 结构概况21.2 荷载设计标准值与抗风抗震设计标准值22 结构布置及计算简图22.1 计算单元22.2 构件截面尺寸初选33 荷载计算及其内力分析(取一品框架计算)53.1 恒荷载标准值63.2 活荷载标准值104 压型钢板组合楼板104.1 LB1计算：134.2 LB8计算：184.3 LB10计算：244.4 屋面板计算：295 重力荷载代表值计算345.1 结构自重计算345.2 屋盖重力荷载代表值计算355.3 重力荷载代表值365.4 重力荷载代表值365.5 重力荷载代表值 365.6 重力荷载代表值 375.7 重力荷载代表值 375.8 重力荷载代表值376 地震作用计算386.1 梁、柱的计算跨(高)度386.2 梁柱线刚度计算386.3 横向框架抗侧移刚度计算396.4 横向框架自振周期计算416.5 横向框架水平地震作用计算416.6 横向框架侧移计算446.7 水平地震下框架内力计算447 风荷载作用下横向框架的内力计算487.1 柱顶集中风荷载计算487.2 风荷载作用下横向框架侧移计算507.3 风荷载作用下横向框架内力计算518 竖向荷载作用下横向框架的内力计算558.1 恒荷载作用下梁固端弯矩558.2 弯矩分配系数558.3 恒载作用下框架内力分析578.4 活荷载作用下梁固端弯矩639 横向框架内力组合689.1 荷载组合689.2 内力组合6810 强柱弱梁、节点域验算6910.1 强柱弱梁验算6910.2 框架节点域验算：7011 构件验算7111.1 框架梁的验算7111.2 框架柱的验算7612 节点设计8412.1 梁柱节点8412.2 主次梁节点10012.3 柱子拼接节点10312.4 柱变截面处拼接节点10512.5 柱脚设计10513 基础设计10813.1 承台确定桩型，截面尺寸和桩长10813.2 计算单桩竖向承载力特征值10913.3 承台1计算11013.4 承台2计算115施工设计部分 投标书文件12014 施工组织设计14814.1 编制说明及编制依据14814.2 工程概况14914.3 施工部署15115 主要分部分项工程15515.1 工程测量及定位放线15515.2 土方工程15915.3 桩基工程16115.4 钢筋工程16315.5 模板工程16715.6 混凝土工程16915.7 脚手架工程17115.8 屋面工程17315.9 墙体工程17615.10 抹灰工程17615.11 装饰工程17815.12 门窗工程17816 钢结构安装18016.1 钢构件安装前的准备工作18016.2 钢柱吊装18116.3 钢梁安装18316.4 高强螺栓安装18516.5 构件的链接施工18716.6 除锈、施锈18916.7 压型钢板安装19117 安全施工措施19217.1 安全管理体系19217.2 构件起吊与落位19417.3 构件吊装安全19517.4 用电安全19617.5 氧气、乙炔使用安全19717.6 卫生和急救措施19717.7 消防保证措施19718 文明施工措施19818.1 文明施工管理组织与目标19818.2 文明施工保证措施19818.3 文明施工检查措施19918.4 协调关系，防止施工扰民19919 雨季施工措施19919.1 雨季施工管理目标19919.2 雨季施工准备工作19919.3 雨季施工管理20019.4 雨季施工措施20020 成品保护20020.1 钢构件成品保护20020.2 涂装工程20121 工程验收20122 施工进度计划20123 施工平面布置图201结 语203致 谢204附录一205附录二206附录三207附录四208参考文献209V前 言 毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要步骤，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教学成果的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。本次设计使理论和实际很好的结合起来，提高了分析、解决工程实际问题的能力。培养了我们严谨、求实、细致、认真和吃苦耐劳的工作作风，为以后更好地学习和工作打下了坚实的基础。土木工程是门应用性非常强的学科，本次毕业设计对培养我们的实践能力尤其重要。本专业为土木工程专业建筑方向，毕业设计的内容是设计钢框架结构。工程名称为长春市诚美政务中心大楼，位于长春市。设计共分两章，内容涵盖结构设计和施工设计。结构设计主要包括框架梁设计、框架柱设计、压型钢板组合楼板设计、节点设计、基础设计；施工设计包括工程量清单计算，工程量报价，施工组织设计，施工进度计划的编制及施工平面布置图的绘制。在毕业设计前期，我温习了结构力学、钢结构设计原理、建筑结构抗震设计等知识，并借阅了钢结构设计规范、建筑抗震设计规范、建筑结构荷载规范等规范。另外，在整个设计过程中，我查阅了大量的资料，学会了许多软件，如天正建筑（结构），钢结构设计软件等。钢框架结构是一种常用的钢结构形式，其优点是可采用较大的柱距和提供较大的使用空间，建筑平面布置灵活，能适应多种类型的使用功能，结构简单，构件易于标准化和定型化，施工速度快。因而目前广泛应用于多层的办公楼、旅馆及商场等建筑。通过这一次对钢框架结构的设计，使我能够更好的将所学的基本理论及专业知识应用到实际工作中去，为我将来走上工作岗位打下了坚实的基础。这次设计是在王玉英老师、王锐老师的悉心指导下完成的，在此向你们表示衷心的感谢！在设计过程中，由于经验的匮乏和时间的仓促，缺点错误在所难免，敬请各位老师和同学批评和指正。 编者： 2013年06月21日2第一章 结构设计1. 工程概况及设计参数1.1 结构概况本工程9层办公楼，全钢框架结构，框架梁采用窄翼缘H型钢，框架柱采用焊接工字型钢，除特殊注明外钢材均为Q235B级钢，楼板为压型钢板组合楼板。1.2 荷载设计标准值与抗风抗震设计标准值1.2.1 0.000为测量标高的150.9m1.2.2 构使用年限为50年1.2.3 房间使用荷载标准值走廊2.5 KN/、办公室2.0 KN/、会议室2.0 KN/、展览室3.5KN/、文印室2.5 KN/1.2.4 风荷载设计标准值 0.65 KN/ 雪荷载设计标准值 0.45 KN/1.2.5 地震设防烈度 7度设计地震基本加速度0.10g多遇地震阻尼比 0.04水平地震影响系数最大值0.081.2.6 工字型截面节点域时折减系数=0.62. 结构布置及计算简图本工程平面为狭长形，且水平和竖向均为较规则布置，没有大的刚度突变，采用纵横向框架承重方案。2.1 计算单元根据结构方案的特点，可取一榀典型横向框架作为计算单元，这里取轴线框架进行计算，取两个柱距的1/2宽作为计算单元,如图2.1： 平面结构布置及计算单元选取2.2 构件截面尺寸初选2.2.1 梁截面初选本工程主次梁均优先选用窄翼缘热轧H型钢（HN系列），初选截面可参考简支梁的要求进行调整，将截面高度减小些；框架柱优先选用焊接工字型钢。 横向框架梁查热轧H型钢和部分T型钢（GB/T11263）,则选用(2) 纵向框架梁 查热轧H型钢和部分T型钢（GB/T11263）,则选用(3)走道梁 由实际工程要求选用 (4) 次梁1查热轧H型钢和部分T型钢（GB/T11263）,则选用(5) 次梁2查热轧H型钢和部分T型钢（GB/T11263）,则选用2.2.2 框架柱截面初选 选择焊接工字型钢二、三层柱截面均采用7007002030焊接工字型截面 四到六层柱截面均采用6506502030焊接工字型截面七到九层柱截面均采用5505501626焊接工字型截面局部稳定验算：一、二、三层柱： 四到六层柱： 七、八、九层柱： 经验算局部稳定性均满足要求。2.2.3 组合楼盖的初选根据组合楼板的构造要求，压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于50mm,取混凝土厚度为100mm。各构件截面尺寸和特性见表2-1：表2-1 构件截面尺寸及特性构件类型截面尺寸hbtwtf(mm)截面积A(cm2)单位长度重量m（kN/m）Ix(cm4)w（cm3）ix(cm）Iy(cm4)Wy(cm3）iy(cm）13柱7007002030548430.185153501473430.66171542490117.6946柱6506502030508398.784093121259428.381373514226.16.4479柱5505501626365287.05212950774324.1372112262214.04横向框梁550200101611792.0056695206221.9921382134.27走道梁45020091495.4374.931973142118.3018701874.43纵向框架梁6503001117171.21134.40122739377726.7776575106.69次梁一5002001016112.2588.1045685182720.1721382134.36次梁二40020081383.3765.4022775113916.5317351734.563. 荷载计算及其内力分析(取一品框架计算)3.1 恒荷载标准值（1）楼面：20厚大理石地面10厚1:3水泥砂浆 30mm厚1：2水泥砂浆找平层 100mm厚C30钢筋混凝土板 2.3mm厚压型钢板 轻钢龙骨吊顶 合计 （2）屋面：50mm厚C30现浇防水混凝土 20mm厚水泥砂浆保护层 4厚SBS防水卷材两层 20mm厚1:3水泥砂浆找平层 1:6水泥珍珠岩找坡层最薄处20mm 100厚聚苯乙烯保温层 SBS防水卷材一层 20厚1:3水泥砂浆找平层 100mm厚C30钢筋混凝土板 2.3mm厚压型钢板 轻钢龙骨吊顶 合计 (3)外纵墙：底层：塑钢玻璃窗 墙体自重NALC板 20厚1:3水泥砂浆找平 100厚聚苯乙烯保温层 20厚混合砂浆两侧抹灰 合 计 标准层：塑钢玻璃窗 墙体自重NALC板 20厚1:3水泥砂浆找平 100厚聚苯乙烯保温层 20厚混合砂浆两侧抹灰 合计 （4）内墙自重墙体自重 20厚混合砂浆两侧抹灰 合 计 (5)横向框架梁AB跨框架梁自重标准值：框梁HN6503001117 防火及装饰 合 计 BC跨走道梁自重标准值：框梁 防火及装饰 合 计 (6）纵向框架梁自重标准值：框梁 防火及装饰 合 计 (7)次梁2自重标准值次梁 防火及装饰 合 计 (8) 女儿墙自重标准值100厚聚苯乙烯保温板 20厚1:3水泥砂浆找平 1400mm高200mm厚混凝土空心砌块线荷载 20厚1:3水泥砂浆找平 100厚聚苯乙烯保温板 20厚混合砂浆两侧抹灰 合 计 (9)纵向框架梁传来恒荷载标准值屋面A轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：女儿墙自重 纵向框架梁自重 横向次梁自重 屋面恒荷传来 合 计 屋面B轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：纵向框架梁自重 横向次梁自重 屋面恒荷传来 合 计 楼面A轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：外纵墙自重 内横墙自重 纵向框架梁自重 横向次梁自重 楼面恒荷传来 合 计 楼面B轴纵向框架梁传来恒荷载标准值：内纵墙自重 纵向框架梁自重 横向次梁自重 楼面恒荷传来 合 计 (10)柱自重一三层柱自重标准值：框架柱 防火及装饰 合 计 四六层柱自重标准值：框架柱 防火及装饰 合 计 七九层柱自重标准值：框架柱 防火及装饰 合 计 3.2活荷载标准值屋面活荷：上人屋面： 雪荷载： 屋面荷载和雪荷载两者取大值取：屋面A轴纵向框架梁传来活荷载标准值 屋面B轴纵向框架梁传来活荷载标2） 楼面活荷标准值楼面活荷 合 计 楼面A轴纵向框架梁传来活荷载标准值 楼面B轴纵向框架梁传来活荷载标 4. 压型钢板组合楼板本次设计计算了标准层的压型钢板，总计10块板，按简支板计算，计算如下： 本次设计采用压型钢板，压型钢板上部混凝土厚度取100mm，(组合板强边方向的正弯矩和挠度，按承受全部荷载的简支单向板计算)混凝土强度等级C30（，,）。压型钢板采用2.3mm厚YX-75-230-690（）型，钢材等级为Q235级钢（，）。 截面尺寸（mm）截面面积A/重量W/形心位置（mm）截面惯性矩截面抵抗拒Bbt40.1全截面有效截面全截面有效截面52308182.336.40.411831879.579.5 图4-1 压型钢板示意图混凝土平均厚度，组合板的有效宽度楼板设计4.1 LB1计算：4.1.1 施工阶段荷载和内力计算(1)施工恒荷标准值 134厚等效混凝土 压型钢板自重 合 计 (2)施工活荷载标准值 合 计 (3)施工阶段内力计算：压型钢板上作用的恒荷载标准值和设计值： 压型钢板上作用的活荷载标准值和设计值： 取1m宽板条作为计算单元板上的均布荷载设计值：压型钢板上作用的弯矩、剪力设计值： 弯矩： 剪力：4.1.2 使用阶段荷载和内力计算楼面恒荷标准值：20厚大理石地面10厚1:3水泥砂浆 30mm厚1：2水泥砂浆找平层 100mm厚C30钢筋混凝土板 2.3mm厚压型钢板 轻钢龙骨吊顶 合计 楼面活荷标准值楼面活荷 合 计 使用阶段内力计算：压型钢板上作用的恒荷载标准值和设计值： 压型钢板上作用的活荷载标准值和设计值： 取1m宽板条作为计算单元板上的均布荷载设计值：压型钢板上作用的弯矩、剪力设计值： 跨中弯矩：支座弯矩：剪力：取一个波距进行内力计算：弯矩： 剪力： 4.1.3 压型钢板施工阶段的验算：(1)受压翼缘的有效宽度(2)受弯承载力：1m板宽上全截面的抵抗矩(3)挠度计算： 满足要求故施工阶段强度和挠度满足要求。4.1.4 使用阶段组合板的验算：（1）受弯承载力：一个波距上压型钢板的面积：考虑折减：考虑作为手拉去压型钢板没有砼保护以及中和轴附近材料强度发挥不充分等原因，压型钢板强度设计值系数0.9和砼抗压强度折减0.8。故塑性中和轴在混凝土翼缘板内，此时压型钢板的全截面有效。由 得： 压型钢板形心轴至混凝土边缘的距离为 故取由 得： 故正截面承载力满足要求。(2)斜截面受剪承载力验算 由 得： 故斜截面受剪承载力满足要求。挠度计算：在B=230mm宽度上，均布恒荷载和活荷载的标准值分别为： 代入 计算得：代入下列公式得换算截面惯性矩为考虑荷载长期影响时换算截面中和轴至受压区边缘的距离为： 则换算惯性矩故按荷载效应标准组合计算的挠度为：故按荷载效应永久组合计算的挠度为： 满足要求故使用阶段的挠度符合要求。(4）自振频率的计算： 由永久荷载引起的挠度： 组合板的自振频率为： 满足要求。 故自振频率符合要求。4.1.5 支座负弯矩钢筋的计算已知，按固端板计算由前面计算可知：支座弯矩： 剪力： 配筋计算： 满足要求。 选配，实配 满足最小配筋率要求。 因为板计算跨度为2500mm，2600mm,1950mm3600mm，且考虑以后可能更换使用功能，认为使用荷载与相同，因此板通过计算能够满足要求，所以同板采用相同配筋与构造要求，板也能满足要求，故在此对板不进行计算。4.2 LB8计算：4.2.1 施工阶段荷载和内力计算(1）施工恒荷标准值134厚等效混凝土 压型钢板自重 合 计 (2）施工活荷载标准值 合 计 (3)施工阶段内力计算： 压型钢板上作用的恒荷载标准值和设计值： 压型钢板上作用的活荷载标准值和设计值： 取1m宽板条作为计算单元板上的均布荷载设计值：压型钢板上作用的弯矩、剪力设计值： 弯矩： 剪力：4.2.2 使用阶段荷载和内力计算楼面恒荷标准值20厚大理石地面10厚1:3水泥砂浆 30mm厚1：2水泥砂浆找平层 100mm厚C30钢筋混凝土板 2.3mm厚压型钢板 轻钢龙骨吊顶 合计 楼面活荷标准值楼面活荷 合 计 使用阶段内力计算：压型钢板上作用的恒荷载标准值和设计值： 压型钢板上作用的活荷载标准值和设计值： 取1m宽板条作为计算单元板上的均布荷载设计值：压型钢板上作用的弯矩、剪力设计值： 跨中弯矩：支座弯矩：剪力：取一个波距进行内力计算：弯矩： 剪力： 4.2.3 压型钢板施工阶段的验算：(1)受压翼缘的有效宽度(2)受弯承载力：1m板宽上全截面的抵抗矩(3)挠度计算： 满足要求故施工阶段强度和挠度满足要求。4.2.4 使用阶段组合板的验算：（1）受弯承载力：一个波距上压型钢板的面积：考虑折减：考虑作为手拉去压型钢板没有砼保护以及中和轴附近材料强度发挥不充分等原因，压型钢板强度设计值系数0.9和砼抗压强度折减0.8。故塑性中和轴在混凝土翼缘板内，此时压型钢板的全截面有效。由 得： 压型钢板形心轴至混凝土边缘的距离为 故取由 得： 故正截面承载力满足要求。（2）斜截面受剪承载力验算 由 得： 故斜截面受剪承载力满足要求。（3）挠度计算：在B=230mm宽度上，均布恒荷载和活荷载的标准值分别为： 代入 计算得：代入下列公式得换算截面惯性矩为考虑荷载长期影响时换算截面中和轴至受压区边缘的距离为： 则换算惯性矩故按荷载效应标准组合计算的挠度为：故按荷载效应永久组合计算的挠度为： 满足要求故使用阶段的挠度符合要求。（4）自振频率的计算：由永久荷载引起的挠度：组合板的自振频率为： 满足要求。故自振频率符合要求。4.2.5 支座负弯矩钢筋的计算已知，按固端板计算由前面计算可知：支座弯矩： 剪力： 配筋计算： 满足要求。 选配，实配 满足最小配筋率要求。 因为板计算跨度为2500mm，2600mm,1950mm3600mm，且考虑以后可能更换使用功能，认为使用荷载与相同，因此板通过计算能够满足要求，所以同板采用相同配筋与构