土木工程毕业设计（论文）-某多层混凝土框架工业厂房设计.doc

本科毕业设计 题 目 某多层混凝土框架工业厂房3# 学 院 城 市 建 设 学 院 专 业 土 木 工 程 班 级 09 土 木 02 班 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2013年4月 西安思源学院教务处制二一三 年 四 月中文摘要本工程为某多层混凝土框架工业厂房3#，主体为5层。抗震设防烈度为7度，场地类别为II类场地。基本风压0.40KN/M，基本雪压0.25 KN/M。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计在确定框架布局的基础上，进行层间荷载代表值的计算。通过计算结构构件在恒载、活载、风荷载、重力荷载代表值和水平地震作用下的内力并进行组合，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配筋计算并绘图。为验证手算部分结果精确度，采用PKPM 软件进行计算机算，比较分析计算结果。整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。关键词： 框架结构 抗震设计 荷载计算 内力计算 计算配筋全套图纸加扣3012250582 AbstractThis project is a multi-storey reinforced concrete frame industrial workshop # 3, subject to 5 layers. Seismic fortification intensity is 7 degrees, site category for class II site. The basic wind pressure of 0.40 KN/M, the basic snow pressure of 0.25 KN/M. LouWu cover adopt cast-in-place reinforced concrete structureThis design in determining the frame layout, on the basis of the interlayer load representative value is calculated. Structures by calculation in the constant load, live load, wind load and gravity load on behalf of the value and the internal force under horizontal seismic action and to find out the most unfavorable set or a group of internal force combination, select the safest results of reinforcement calculation and drawing.To test hand calculate partial results accuracy, using PKPM software to the computer calculate, comparative analysis of calculation results.The entire structure in the design process, strictly follow relevant according to the requirement of specification, the reference related information and specifications related to the latest national standards, each link of design comprehensive scientific considerations. In short, applicable, security, economic, easy to use is the principle of this design. Design reasonable structure scheme is the important basis of site construction.Keywords： Frame structure Seismic design Load calculation Internal force calculation Calculation reinforcement目 录1、工程概况12、手工计算22.1设计说明22.1.1房间各部分高度22.1.2屋面构造说明（从上到下）22.1.3楼面构造说明（从上到下）22.1.4墙体说明32.1.5女儿墙32.2框架计算简图及梁柱截面尺寸32.2.1恒荷载标准值Gk32.2.2竖向活荷载标准值Qk42.2.3风荷载标准值k42.2.4初估梁柱截面尺寸52.2.5梁柱线刚度及柱抗侧移刚度52.3框架内力计算62.3.1恒载作用下内力计算72.3.2活载作用于AB跨下框架的内力计算112.3.3活载作用于BC跨下框架的内力计算182.3.4风荷载作用下框架的内力及侧移计算212.3.5水平地震作用下框架的内力计算252.3.6重力荷载代表值作用下框架的内力计算312.4荷载组合和内力组合352.4.1横梁内力组合352.4.2柱内力组合382.5框架梁柱配筋442.5.1梁配筋442.5.2柱配筋463、PKPM计算493.1效果图部分493.2结构设计信息493.3周期、振型、地震力643.4结构位移723.5计算对比82参考文献83致谢84西安思源学院毕业设计 87某多层混凝土框架工业厂房3#1、工程概况该工程为五层某工业厂房3#楼，主为现浇钢筋混凝土框架结构，建筑物共5层，底层层高6.0m，标准层层高4.4m，女儿墙高1.5m，总高度27.2m，室内外高差0.150m。抗震设防烈度7度，地震分组第一组，II类场地土；基本风压0.45KN/m2，雪荷载标准值0.15KN/m2；楼面均布活荷载标准值3.5KN/m2，屋面为上人屋面活荷载标准值取2KN/m2，混凝土采用C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2，弹性模量Ec=3104N/mm2，等效矩形应力图形系数1=1.0，1=0.8；箍筋HPB235级钢筋fy=210N/mm2，HRB335级钢筋，fy=fy=300N/mm2，b=0.55。进行框架结构设计。2、手工计算该工程为某浇现钢筋混凝土框架结构工业厂房3#楼。2.1设计说明框架布置对称，建议取其中一榀框架作为计算单元进行计算。图2-1 结构平面柱网尺寸2.1.1房间各部分高度层高和净高：底层层高6.0m；标准层层高4.4mm；女儿墙高1.5m室内外高差：0.15m2.1.2屋面构造说明（从上到下）面层：屋面防水、保温、隔热层现浇楼面层：100厚2.1.3楼面构造说明（从上到下）面层：水磨石面层现浇楼面层：100厚2.1.4墙体说明墙体采用粉煤灰空心砌块240厚墙体层2.1.5女儿墙女儿墙240厚，高1.5m2.2框架计算简图及梁柱截面尺寸图2-2 结构轴线尺寸框架布置对称，现取其中一榀框架作为计算单元，单元宽度2.65m。2.2.1恒荷载标准值Gk屋面荷载屋面防水、保温、隔热 2.91KN/m2现浇楼面 250.1=2.5KN/m2合计 5.41KN/m2楼面荷载面层 0.65KN/m2现浇楼面 250.1=2.5KN/m2合计 3.15KN/m2框架梁自重主梁h=（1/121/8）l=667mm1000mm 取h=750mmb=（1/31/2）h=250mm375mm 取b=300mm 250.30.75=5.63KN/m次梁h=（1/181/12）l=444mm667mm 取h=500mmb=（1/31/2）h=167mm250mm 取b=250mm 250.250.5=3.13KN/m梁顶线荷载屋面梁 5.412.65+5.63=19.97KN/m楼面梁 3.152.65+5.63=13.98KN/m2.2.2竖向活荷载标准值Qk屋面活载雪荷载 0.15KN/m2屋面均布活荷载（上人屋面） 2.00KN/m2屋面梁活载 2.002.65=5.30KN/m楼面活载根据设计任务，楼面活荷载标注值取 3.50KN/m2楼面梁活荷载 3.502.65=9.28KN/m2.2.3风荷载标准值k基本风压为0.45KN/m2，风荷载体型系数迎风面为0.8，被风面为-0.5，综合为s=0.8-（-0.5）=1.3，风压高度系数按B类地区，房屋高度小于30m，取z=1.0。表2-1 风压高度系数表离地高度/m510152030z111.141.251.42作用于各楼层处的集中风压荷载标准值Fwk=zsz0Bh，z按內差法取值，计算结果如下。5层：z5=（1.42-1.25）（23.75-20）/（30-20）+1.25=1.31Fw5k=1.01.31.310.452.65（4.4/2）=4.47KN4层：z4=（1.25-1.14）（19.35-15）/（20-15）+1.14=1.24Fw4k=1.01.31.240.452.654.4=8.46KN3层：z3=（1.14-1）（14.95-10）/（15-10）+1=1.14Fw3k=1.01.31.310.452.654.4=7.78KN2层：z2=（1.14-1）（10.55-10）/（15-10）+1=1.02Fw2k=1.01.31.020.452.654.4=6.96KN1层：Fw1k=1.01.310.452.65（6+4.4+0.15/2）=8.18KN2.2.4初估梁柱截面尺寸梁截面尺寸 bh=300mm750mm（主）bh=250mm500mm（次） 柱截面尺寸 bh=700mm700mm2.2.5梁柱线刚度及柱抗侧移刚度梁、柱截面惯性矩，线刚度（i=EI/L）及D值计算如下。表2-2 梁柱线刚度及柱D值计算表项目柱梁一层柱二三四五层柱边柱內柱外柱內柱边跨中跨截面尺寸bh700700700700700700700700300750300750惯性矩I2.010102.010102.010102.010101.110101.11010跨度h615061504400440080008000线刚度ic9.761049.761041.361051.361054.131044.13104K0.420.850.300.610.380.470.130.23Dij11767145541095919388Dij5264260694注：底层K=ib/ic，其它层K=ib/2ic；底层=(0.5+K)/(2+K)，其它层=K/(2+K)；Dij=12ic/（hj2）图2-3 梁柱线相对刚度2.3框架内力计算2.3.1恒载作用下内力计算梁顶线荷载设计值屋面梁1.219.97=23.96KN/m楼面梁1.213.98=16.78KN/m梁中剪力设计值屋面梁1/223.968=95.84KN楼面梁1/216.788=67.12KN图2-4 恒荷载计算简图恒荷载为对称荷载，利用结构的对称性，取半榀框架进行计算。采用分层计算法计算前，对二层以上各柱线刚度乘以0.9系数。2.3.1.1顶层计算单元图2-5 恒荷载顶层计算单元2.3.1.2中间层计算单元图2-6 恒荷载中间层计算单元2.3.1.3底层计算单元图2-7 恒荷载底层计算单元2.3.1.4恒荷载作用下的内力图将计算单元各层的弯矩图叠加，得出最后的弯矩图，并对节点不平衡弯矩再分配一次；根据弯矩与剪力的关系，算出各杆剪力；根据剪力与轴力的平衡，算出各柱轴力。（1） 弯矩计算表2-3 恒荷载不平衡弯矩二次分配表楼层支座AB杆件号上下右左上下右五层分配系数0.7490.2510.2230.6650.112杆端弯矩97.0-97.0140.3-10.7-129.6不平衡弯矩12.8-0.9弯矩分配-9.6-3.20.20.60.1分配结果100.2-100.2140.5-11.0-129.5四层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.067杆端弯矩38.338.3-76.695.1-2.6-2.6-89.9不平衡弯矩32.312.8-3.6-0.9弯矩分配-19.3-19.3-6.50.61.81.80.3分配结果51.331.8-83.195.7-4.4-1.7-89.6三层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.067杆端弯矩38.338.3-76.695.1-2.6-2.6-89.9不平衡弯矩12.812.8-0.9-0.9弯矩分配-11.0-11.0-3.60.30.70.70.1分配结果40.140.1-80.295.4-2.8-2.8-89.8二层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.067杆端弯矩38.338.3-76.695.1-2.6-2.6-89.9不平衡弯矩12.814.0-0.9-1.0弯矩分配-11.5-11.5-3.80.20.80.80.1分配结果39.640.8-80.495.3-2.7-2.8-89.8一层分配系数0.4680.3740.1580.1460.4340.3470.073杆端弯矩41.933.5-75.495.6-3.1-2.5-90.0不平衡弯矩12.8-0.9弯矩分配-6.0-4.8-2.00.10.40.30.1分配结果48.728.7-77.495.7-3.6-2.2-89.9（2）剪力计算女儿墙自重 80.2481.5=23.04KN主梁自重 250.30.75(8-0.7)=41.06KN次梁自重 250.250.5(8/2)=12.50KN外墙自重4.4m 80.24(8-0.7)4.4=61.67KN外墙自重6.15m 80.24(8-0.7)6.15=86.20KN柱自重4.4m 250.70.74.4=53.90KN柱自重6.15m 250.70.76.15=75.34KN屋面板自重 5.41(2.65+2.7)/24=57.89KN楼面板自重 3.15(2.65+2.7)/24=33.71KN表2-4 梁柱轴力计算表楼层VqVmV总剪力N柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨边柱A中柱BA=BB=CA=-BB=CABB=CN顶N底N顶N底595.895.8-5.0090.8100.995.8295.7349.6514.3568.2467.167.1-1.6065.568.767.1610.3664.2928.3982.2367.167.1-1.9065.269.067.1924.5978.41342.31396.2267.167.1-1.9065.369.067.11238.81292.71756.31810.2167.167.1-2.3064.867.467.11577.21652.62170.42245.7注：V=Vq+Vm，N=V+P图2-8 恒载作用下的框架弯矩（左）剪力（右）图2.3.2活载作用于AB跨下框架的内力计算屋面梁活荷载设计值 1.45.30=7.42KN/m楼面梁活荷载设计值 1.49.28=12.99KN/m将活荷载分跨布置在AB、BC、CD跨，用分层法计算，由于活荷载分布在AB、CD跨时对称，所以只需计算活荷载布置于AB、BC跨即可。图2-9 活荷载作用于AB跨计算简图2.3.2.1顶层计算单元图2-10 活荷载作用于AB跨顶层计算单元2.3.2.2中间层计算单元图2-11 活荷载作用于AB跨中间层计算单元2.3.2.3底层计算单元图2-12 活荷载作用于AB跨底层计算单元2.3.2.4活荷载作用于AB跨的内力图表2-5 活荷载作用于AB跨不平衡弯矩二次分配表楼层支座ABCD杆件号上下右左上下右左上下右左上下五层分配系数0.7490.2510.2230.6650.1120.1120.6650.2230.2510.749杆端弯矩33.4-33.434.7-29.7-5.0-2.21.60.60.2-0.2不平衡弯矩10.6-9.90.30弯矩分配-7.9-2.72.26.61.10-0.2-0.100分配结果36.1-36.136.9-3.3-3.9-2.21.70.50.2-0.2四层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.0670.0670.3990.3990.1350.1440.4280.428杆端弯矩31.831.8-63.664.2-29.6-29.6-5.0-2.31.01.00.30.2-0.1-0.1不平衡弯矩11.110.6-9.9-9.90.50.3-0.10弯矩分配-9.3-9.3-3.12.78.08.01.1-0.1-0.3-0.3-0.100.10分配结果33.633.1-66.766.9-31.5-31.5-3.9-2.41.21.00.20.2-0.1-0.1三层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.0670.0670.3990.3990.1350.1440.4280.428杆端弯矩31.831.8-63.664.2-29.6-29.6-5.0-2.31.01.00.30.2-0.1-0.1不平衡弯矩10.610.6-9.9-9.90.30.300弯矩分配-9.1-9.1-32.78.08.01.1-0.1-0.2-0.2-0.1000分配结果33.333.3-66.666.9-31.5-31.5-3.9-2.41.11.10.20.2-0.1-0.1二层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.0670.0670.3990.3990.1350.1440.4280.428杆端弯矩31.831.8-63.664.2-29.6-29.6-5.0-2.31.01.00.30.2-0.1-0.1不平衡弯矩10.611.6-9.9-10.80.30.400弯矩分配-9.5-9.5-3.22.88.38.31.30-0.3-0.3-0.1000分配结果32.933.9-66.867.0-31.2-32.1-3.7-2.31.11.10.20.2-0.1-0.1一层分配系数0.4680.3740.1580.1460.4340.3470.0730.0730.4340.3470.1460.1580.4680.374杆端弯矩34.928.1-63.063.9-32.5-26.0-5.4-2.51.20.90.40.2-0.1-0.1不平衡弯矩10.6-9.90.30弯矩分配-5.0-4.0-1.61.44.33.40.80-0.1-0.1-0.1000分配结果40.524.1-64.665.3-38.1-22.6-4.6-2.51.40.80.30.2-0.1-0.1表2-6 活荷载作用于AB跨剪力表楼层活荷载/KN剪力计算剪力值57.42VA5MB=0-8VA5-6.89881/2+36.9-36.1=0-27.46VB5MA=0-8VB5+7.42881/2+36.9-36.1=029.78412.99VA4MB=0-8VA4-12.99881/2+66.9-66.7=0-51.94VB4MA=0-8VB4+12.99881/2+66.9-66.7=051.99312.99VA3MB=0-8VA3-12.99881/2+66.9-66.6=0-51.92VB3MA=0-8VB3+12.99881/2+66.9-66.6=052.00212.99VA2MB=0-8VA2-12.99881/2+67.0-66.8=0-51.94VB2MA=0-8VB2+12.99881/2+67.0-66.8=051.99112.99VA1MB=0-8VA1-12.99881/2+65.3-64.6=0-51.87VB1MA=0-8VB1+12.99881/2+65.3-64.6=052.05图2-13 活荷载作用于AB跨框架弯矩（左）剪力（右）图2.3.3活载作用于BC跨下框架的内力计算图14 活荷载作用于BC跨计算简图2.3.3.1顶层计算单元图2-15 活荷载作用于BC跨顶层计算单元2.3.3.2中间层计算单元图2-16 活荷载作用于BC跨中间层计算单元2.3.3.3底层计算单元图2-17 活荷载作用于BC跨底层计算单元2.3.3.4活荷载作用于BC跨的内力图表2-7 活荷载作用于BC跨不平衡弯矩二次分配表楼层支座AB杆件号上下右左上下右五层分配系数0.7490.2510.2230.6650.112杆端弯矩-3.43.48.426.7-35.1不平衡弯矩-0.79.2弯矩分配0.50.2-2.1-6.1-1.0分配结果-3.63.66.329.836.1四层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.067杆端弯矩-2.0-2.04.09.327.727.7-64.7不平衡弯矩-1.1-0.78.99.2弯矩分配0.80.80.2-2.4-7.2-7.2-1.3分配结果-2.3-1.94.26.929.429.7-66.0三层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.067杆端弯矩-2.0-2.04.09.327.727.7-64.7不平衡弯矩-0.7-0.79.29.2弯矩分配0.60.60.2-2.5-7.3-7.3-1.3分配结果-2.1-2.14.26.829.629.6-66.0二层分配系数0.4280.4280.1440.1350.3990.3990.067杆端弯矩-2.0-2.04.09.327.727.7-64.7不平衡弯矩-0.7-0.89.210.0弯矩分配0.60.60.3-2.6-7.7-7.7-1.2分配结果-2.1-2.24.36.729.230.0-65.9一层分配系数0.4680.3740.1580.1460.4340.3470.073杆端弯矩-1.9-2.44.310.230.124.0-64.3不平衡弯矩-0.79.2弯矩分配0.30.30.1-1.2-3.7-3.7-0.6分配结果-2.3-2.14.29.035.620.3-63.9图2-18 活荷载作用于BC跨框架弯矩（左）剪力（右）图2.3.4风荷载作用下框架的内力及侧移计算2.3.4.1风荷载设计值（活荷载1.4Tg=0.49，应考虑顶部附加水平地震作用，顶部附加水平地震作用系数为n=0.08T1+0.07=0.111结构总水平地震作用标准值为FEK=1GEQ=0.0860.853595.95=262.7KN可得各层水平地震作用标准值为F1=648.616.15/230.84=17.28KNF2=797.59(6.15+4.4)/230.84=36.45KNF3=723.45(6.15+4.42)/230.84=46.85KNF4=723.45(6.15+4.43)/230.84=60.64KNF5=702.85(6.15+4.44)/230.8