毕业设计（论文）-高新创业园员工六层宿舍楼设计.doc

江江 西西 理理 工工 大大 学学 本 科 毕 业 设 计 论文 任 务 书 建筑与测绘工程学院建筑与测绘工程学院 土木工程专业土木工程专业 2008 级级 土木土木 082 班班 一一 毕毕业业设设计计题题目目 高新创业园员工宿舍 1 号楼设计 全套图纸加扣 3012250582 二二 建建筑筑规规模模与与功功能能要要求求 总建筑面积 3000 5000m2 结构形式 4 7 层钢筋混凝土框架结构 总造价 约 600 1000 万元 三三 设设计计资资料料 设计资料 1 当地气象资料 基本风压 0 30kN m 2 基本雪压 0 30kN m 2 场地粗糙度为 C 类 2 工程地质勘查资料 自然地表下 0 5m 内为填土 填土下 4m 内为粘土 fk 180kN m 2 再下为强风化岩层 fk 350kN m 2 3 抗震设防资料 抗震设防烈度为 6 度 基本地震加速度为 0 10g 设计地震 分组为第一组 建筑场地类别为 II 类 四 设设计计内内容容及及要要求求 完成建筑设计 结构设计 达到施工图设计深度 具体设计内容及要求如下 1 建筑设计部分 1 建筑物的平 立 剖面设计 2 主要节点 檐口 墙身等 构造设计 3 绘制建筑施工图 包括图纸目录 建筑设计总说明 建筑平面图 立面图 剖面图 建筑大样等 2 结构设计部分 1 结构方案与结构布置 2 结构设计与计算 手算部分 完成一榀典型框架及基础 屋面板和某一层楼板及楼梯 阳台 雨 蓬等的结构设计与计算 并整理出结构设计说明及计算书 电算部分 完成整个结构设计计算的全部内容 并将以下电算结果文件编入结 构计算书 文本文件 1 结构设计总信息 WMASS OUT 2 周期 振型 地震力 WZQ OUT 3 结构位移 WDISP OUT 4 平面荷载简图 楼面恒活荷载 梁间荷载 图形文件 混凝土构件配筋及钢构件验算简图 3 绘制结构施工图 包括图纸目录 结构设计总说明 梁结构配筋图 柱结构 配筋图 楼板及屋面板结构配筋图 基础平面施工图 基础配筋大样图 楼梯配筋 图等 其中梁 板 柱结构配筋图要求按标准图集 五五 毕毕业业设设计计进进度度安安排排 建筑设计 第 3 7 周 结构设计 第 8 14 周 毕业答辩 第 15 16 周 六六 主主要要参参考考文文献献和和书书目目 1 房屋建筑制图统一标准 GB T 50001 2001 2 建筑制图标准 GB T 50104 2001 3 建筑结构制图标准 GB T 50105 2001 4 民用建筑设计通则 GB50352 2005 5 办公建筑设计规范 JGJ 67 2006 宿舍建筑设计规范 住宅建筑设计规范 学 校建筑设计规范 6 建筑设计防火规范 GB50016 2006 7 建筑结构荷载规范 2006 年版 GB50009 2001 8 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 9 砌体结构设计规范 GB50003 2001 10 建筑工程抗震设防分类标准 GB 50223 2008 11 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 12 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3 2002 13 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 14 建筑桩基技术规范 JGJ 94 2008 15 混凝土结构施工图平面整体表示法制图规则和构造详图 03G101 1 2003 16 公共建筑节能设计标准 GB 50189 2005 17 其它 如 建筑防雷设计规范 民用建筑隔声设计规范 民用建筑照明设计规 范 岩土工程勘察规范 房屋建筑学教材 钢筋混凝土教材 砌体结构教材 地基基 础教材 建筑制图教材 等等 江江 西西 理理 工工 大大 学学 本本 科科 毕毕 业业 设设 计 论文 开计 论文 开 题题 报报 告告 建筑与测绘工程学院建筑与测绘工程学院 土木工程专业土木工程专业 2008 级级 土木土木 082 班班 题题 目 目 高新创业园员工 1 号楼设计 专题题目专题题目 若无专题则不填 本课题来源及研究现状 本课题来源及研究现状 混凝土结构使用历史较长 它在性能及材料来源等方面有许多自身优点 发展速 度很快 应用也最广泛 已从工业与民用建筑 交通设施转到了近海工程和海底工程 等 我国应用混凝土的时间比较短 但目前钢筋混凝土结构在我国发展势头非常好 所以深入了解混凝土的性能非常有必要 框架结构是由梁和柱连接而成的 是如今常用的一种建筑结构 整体性比较好 一般用于小高层建筑 在 10 层以下 否则要加设剪力墙结构 纯框架在现代运用较广 框架结构选型结构分类 混凝土结构按施工方法的不同可分为现浇式 装配式和装配 整体式 现浇式框架即梁 柱 楼盖均为现浇钢筋混凝土结构 一般做法是每层的柱与其 上部的梁板同时支模 绑扎钢筋 然后一次浇注混凝土 整体性强 抗震性能好 其 缺点是工作量大 工期长 需要大量的模板 装配整体式框架是指梁 柱 楼板均为预制 节点构造简单 用钢量和焊接工作 量少 吊装方便 抗震性能及整体性较好 在楼面荷载较大的工业厂房中 值得推广 应用 目前国内外多层房屋大多采用现浇式钢筋混凝土框架结构 近年来 由于人们对 大空间 大跨度的要求 国内外正在推广使用预应力混凝土结构 预应力构件的使用 大大减少混凝土的用量 另外 由于地域的不同 或是特殊功能的要求 新的防冻 防火等具有特殊性能的混凝土正不断地被研制开发出来 相信未来混凝土的用途会越 来越广泛 课题研究目标 内容 方法和手段 课题研究目标 内容 方法和手段 完成具有一定复杂程度的建筑物的建筑设计 结构设计和施工组织设计 一 建筑设计内容 1 方案设计 2 详细设计 3 施工图绘制 二 结构设计内容 1 结构方案及结构布置 2 标准构件选型 3 框架内力计算 4 梁柱配筋及基础设计 5 绘制结构施工图 6 整理计算书 三 施工组织设计 1 确定主要分部分项工程施工方案 2 主导工程施工设计 3 单位工程施工进度计划设计 4 施工平面图设计 5 整理设计说明书 设计 论文 提纲及进度安排 设计 论文 提纲及进度安排 1 文献收集 广泛收集与办公楼有关的建筑设计 结构设计和施工组织设计资料 2 毕业实习 通过对现场直观观察 对实际工程中各处的工程施工与管理情况有了一定的感性 认识 在这一过程中 学到了一些设计时应该掌握的一些工程细节 以及理论跟实际 工程的联系 更好的指导设计 3 教师分阶段讲课 建筑 结构和施工三个环节的指导老师 结合学生的进度分阶段讲课 并对相关 问题展开讨论 4 结构设计是整个设计中工作量最大 时间最长的一个环节 为了加深和巩固学生对 自己出知识和基本技能的掌握程度 结构计算以手算为主 电算为辅的方法 施工图 绘制要求既有手工绘制又有计算机绘制 工作进度 1 建筑设计进度计划 第1周 方案设计 包括收集资料 讲课 第2周 修改方案 绘制定稿图 第3 3 5周 绘制施工图 2 结构设计进度计划表 配合建筑设计 0 5天 结构布置草图 标准构件选型 3天 典型框架内力计算 14天 复习框架的荷载计算 内力分析内力组合的方法 叠代法 典型框架荷载计算 典型框架内力计算 典型框架内力组合 梁柱配筋于基础设计 4天 典型框架配筋计算 柱下基础的设计 施工图绘制 14天 绘制结构平面布置图 绘制典型框架结构详图 基础详图 绘制现浇楼梯 雨篷 檐口结构详图 整理计算书 3天 3 施工组织设计工作参考进度 讲解任务书及编写工程概况 主要分部分项工程施工方案拟定及工程量计算 主导工程施工设计 包括工程量计算到绘制网络图 设计和绘制单位工程施工进度及不分工种劳动力动态图 设计单位工程施工总平面图 整理说明书 主要参考文献和书目 主要参考文献和书目 1 房屋建筑学 2 建筑设计资料集 3 江西省建筑标准图集 4 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 5 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 6 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 7 混凝土结构 上册 中册 8 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3 2002 9 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 10 建筑结构制图标准 GB T 50105 2001 11 混凝土结构计算手册 第三版 吴德安主编 中国建筑工业出版社 12 混凝土结构构造手册 第三版 中国有色工程设计研究总院 13 钢混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图 现浇混凝土板 式楼梯 03G1001 2 指导教师审核意见 指导教师审核意见 指导教师 指导教师 签字 年年 月月 日日 摘摘 要要 本设计是一幢六层员工宿舍楼设计 设计内容包括 建筑设计和结构设计两部分 结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案 选择合理的结构体系 进 行结构布置 并初步估算 确定结构构件尺寸 进行结构计算 结构计算包括荷载计 算 变形验算 内力分析及截面设计等内容 并绘制相关的结构施工图 设计时要充 分考虑抗震设防的要求 计算内容包括 1 荷载的计算 包括恒荷载 活荷载以及地震荷载和风荷载的作用 2 框架布置及计算单元的选取 3 抗震计算 包括框架的抗侧移刚度 变形验算 重力荷载代表值以及地震荷 载作用框架产生的内力等 4 各种荷载的内力组合与内力分析 截面设计及其配筋 5 楼梯设计及基础的设计和验算等 关键词 关键词 抗震 结构 内力计算 基础 配筋 ABSTRACTABSTRACT This design is an six layer of Office building It includes two parts architecture design and structure design In the structure design determine the structure design based on architecture first design Select the right structure type Precede structure arrangement and sizes of structure components to calculate All work about calculation including load estimation deform test Mechanics analysis and selection design in the end drawing all the blueprints of architecture construction and structure constructor Design should give full consideration to our earthquake proof requirements Calculation includes 1 Load calculations including hang load live load and seismic load 2 The framework of layout and the selection of modules 3 The calculation of the earthquake including the framework of resisting Zhao cut deformation who checked gravity load and seismic load generation value of the endogenous force the role of framework and so on 4 Various combinations with endogenous force load of endogenous force analysis cross sectional design and equipped with steel bars 5 Stair design and basic design and check etc Key word earthquake proof structure endogenous force calculation foundation reinforcemen 目目 录录 第一章 绪论及建筑设计说明 1 1 1 工程背景 1 1 1 1 工程概况 1 1 2 设计任务书 1 1 2 1 基本概况 1 1 2 2 工程设计主要内容 1 1 2 3 设计原始资料 2 1 2 4 建筑设计任务及要求 3 1 3 设计步骤 3 1 3 1 方案构思 3 1 3 2 初步设计 3 1 4 施工图设计 4 第二章 结构设计说明书 6 2 1 框架结构设计任务书 6 2 1 1 工程概况 6 2 1 2 结构布置及计算简图 6 2 2 框架结构设计计算 7 2 2 1 梁 柱截面尺寸及柱高 7 2 2 2 重力荷载计算 8 2 2 3 横向框架侧移刚度计算 11 2 2 4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 13 2 2 5 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 19 2 2 6 风荷载作用下位移验算及内力计算 32 2 2 7 截面设计 48 第三章 楼板 盖 设计 58 3 1 设计资料 58 3 2 板的计算 59 3 2 1 荷载设计值 59 3 2 2 计算跨度 59 3 2 3 弯矩计算 60 3 2 4 截面设计 60 第四章 楼梯设计 62 4 1 设计资料 62 4 2 梯段的计算 63 4 2 1 尺寸计算 63 4 2 2 荷载计算 63 4 2 3 内力及承载力计算 64 4 3 平台板计算 64 4 3 1 荷载计算 64 4 3 2 内力及截面承载力计算 64 4 4 平台梁计算 65 4 4 1 计算简图及截面尺寸 65 4 4 2 荷载计算 65 4 4 3 内力及承载力计算 65 第五章 基础设计 67 5 1 地基条件 67 5 2 荷载计算 67 5 3 基础尺寸计算 67 5 4 桩顶荷载计算 67 5 5 承台受冲切承载力验算 69 5 5 1 柱边冲切 69 5 5 2 角桩向上冲切 70 5 6 承台受剪切承载力计算 70 5 7 承台受弯承载力计算 71 第六章 电算部分 72 结束语 97 参考文献 98 致 谢 99 江西理工大学本科毕业设计 1 第一章第一章 绪绪论及建筑设计说明论及建筑设计说明 1 1 工程背景工程背景 1 1 1 工程概况工程概况 高新创业园拟兴建六层员工宿舍楼 采用钢筋混凝土框架结构 梁 板 柱均为 现浇 建筑面积为 3729 4m2 建筑物平面为矩形 受场地限制 拟建建筑所在地的设 计地震参数 max 0 04 基本雪压 S0 0 3KN m2 建筑方案确定 房间开间 3 9m 进 深 6 6m 走廊宽 2 4m 底层层高 3 60m 室内外高差为 0 45m 设防烈度 6 度 II 类 场地 1 2 设计任务书设计任务书 1 2 1 基本概况基本概况 1 工程概况 工程名称 高新创业园员工一号宿舍 建设地点 高新创业园区 业主 高新创业园 2 工程规模 本工程由一栋宿舍楼组成 为钢筋混凝土框架结构 1 层数 主体 地上 6 层 2 层高 首层 3 6m 其它层 3 6m 3 房屋高度 主体 22 800m 长度 39m 宽度 15 6m 4 抗震设防烈度 6 度 第一组 II 类场地土 1 2 2 工程设计主要内容工程设计主要内容 1 地基与基础 基础采用柱下独立基础 基础埋深 2 0m 2 主体结构工程 1 采用现浇框架结构 主要部分采用肋梁楼盖 2 混凝土强度等级 梁柱及基础 C30 楼板采用 C20 3 钢筋 本工程钢筋采用 HPB235 级和 HRB335 级 4 墙体 内外墙均采用标准砖 3 装饰工程 1 外墙装修 外墙及部分柱面采用贴面砖饰面 2 内墙装修 按照各房间及各部位使用功能的不同 分别采用瓷砖墙面 水泥砂浆粉 面 3 顶棚装修 办公室 机房 楼梯间 走廊 门厅等采用轻钢龙骨穿硅钙板吊顶 卫 生间为条形铝扣板吊顶 江西理工大学本科毕业设计 2 4 楼地面装修 按照各房间及各部位使用功能的不同分别采用细石混凝土面层 花岗 岩楼面 地砖楼面 5 门窗 外门采用铝合金门窗 内门为木质防火门 4 屋面工程 上人屋面做法 20 厚 1 2 5 水泥砂浆找平 100 120 厚 2 找坡 膨胀珍珠岩 100 厚现浇钢筋砼楼板 10 厚纸筋石灰抹底 1 2 3 设计原始资料设计原始资料 1 气象条件 温度 全年平均温度 19 8 最热月平均 35 最冷月平均 5 夏季极端最高温 度 39 4 相对湿度 最热月相对湿度 70 主导风向 全年为东南风 夏季南风偏多 冬季北风偏多 基本风压 0 3KN m2 雨雪条件 年总降雨量 1318 9 毫米 基本雪压 0 2kN m2 2 工程地质条件 第一工程岩土层 素填土 Qml 紫红色 灰色 主要由强风化岩及粘 性土夹含少许杂物组成 较湿 稍松 厚度1 00 6 00m 根据经验 该 土层压缩性较高 第二工程岩土层 粉质粘土 Q3al pl 红黄色 刀切面 较光滑 无摇振反应 干强度较高 韧性较好 厚度0 00 2 60m 层 面 高程 119 79 115 69m 部分地段缺失该土层 根据标贯及土工试验 该土层 呈可塑状 Es 6 77 9 34MPa 中低压缩性 第三工程岩土层 砾砂 Q3al 黄色 黄褐色 含25 45 左右的粘性土 粒径大于2mm 的颗粒质量占总 质量的 25 50 稍湿 厚度 0 00 6 30m 层面 高程 125 67 117 41m 部分地段缺失该土层 根据标贯试验 该土层呈中密状 压缩性较低 第四 工程岩土层 圆砾 Q3al 褐黄色 浅黄色 粒径大于2mm 的颗粒质量约 占总质量的 54 左右 颗粒级配良好 分选性差 含10 48 左右的粘性 土 卵石 粒径一般2 6cm 含量 11 38 稍湿 很湿 呈亚圆形 为 石英岩 砂岩 厚度 0 00 4 80m 层面高程 125 70 114 50m 部分地段 缺失该土层 根据重型动力触探试验 该土层呈稍密状 压缩性低 第五工程 岩土层 残积粉质粘土 Qel 浅紫红色 刀切面较光滑 无摇振反应 干强 度较高 韧性较好 厚度0 00 2 60m 层 面高程 123 72 113 31m 部分 地段缺失该土层 根据标贯及土工试验 该土层呈可塑状 Es 8 72 11 62MPa 中低压缩性 第六工程岩土层 泥岩 K2g 紫红色 强风化 呈小块状 向下块体逐渐增大 强度逐渐增高 岩石质量基本等级为 V 级 揭露 厚度 5 60 6 00m 层面 高程 120 00 112 21m 根据标贯试验 该土层呈低压缩性 在所揭露的地层内无地下洞穴及软弱岩层等 江西理工大学本科毕业设计 3 地下水位 地层内为孔隙潜水 赋存在圆砾层中 初见水位埋深 4 80 7 00m 高程为 114 39 115 74m 稳定水位埋深3 90 6 20m 高程为 114 69 120 69m 1 2 4 建筑设计任务及要求建筑设计任务及要求 表表 1 1 1 1 1 1 建建筑筑设设计计图图纸纸内内容容 序 号 图纸内容 比例 备 注 1 底层平面图 1 100 要求标注三道尺寸 文字等 2 标准层平面图 1 100 适当布置家具 洁具等 3 顶层平面图 1 100 4 屋顶平面图 1 100 屋面排水系统 排水设施 排水坡度 等 5 正立面图1 100 6 侧立面图 1 100 7 背立面图 1 100 8 剖面图 1 100 9 构造详图 1 50 1 20 楼梯 雨篷 楼地面 屋面 檐口 暗沟等 1 31 3 设计步骤设计步骤 1 3 1 方案构思方案构思 总体布局 即从全局观点出发 综合考虑和组织室内外空间 合理布置建筑总 面积 处理好里面 体型 体量 层数 主要出入口的人流 车流等交通问题 解决 好建筑各组成部分之间 内部与外部之间的联系与分隔 解决好通风 采光 朝向和 使用等大的原则问题 同时做到与周围的环境协调 1 3 2 初步设计初步设计 总体设计方案确定后 就要在总体布局原则指导下进行单位工程的初步设计 其 步骤是 将建筑的不同组成部分化为若干基本单元 首先是基本单元空间设计 其次 是空间组合设计 最后是立面 体型设计 空间组合设计是按照各基本单元的功能性质 使用顺序分别进行功能分析和功能 分区 处理解决好各建筑空间的 主与辅 内与外 及不同高度 不同层高之间的 江西理工大学本科毕业设计 4 关系 合理组织交通流线 使用各种流线符号合理使用次序 力求简洁通畅 避免交 叉迂回 1 41 4 施工图设计施工图设计 施工图设计应根据已批准的初步设计 方案设计 进行编制 内容以说明和图纸为主 施工图的作用是正确指导施工 施工图设计师建筑师对设计 建造方法及施工工艺的 最后决策 施工图设计必须满足一下基本要求 与设计意图一致 符合功能要求 1 结构的整体性 2 耐久性 3 符合规范 4 正确的施工顺序和加工 安装方法 5 经济性 6 施工图设计文件的深度应满足下列要求 能据此编制施工图预算 1 能据此安排材料 设备订货和非标准设备的制作 2 能据此进行施工和安装 3 能据此进行工程验收 4 首页图内容 1 图纸目录 序号图纸名称图幅 备注 1首层平面图A2 2标准层平面图A2 3顶层平面图A2 4 1 1 剖面图 楼梯平面图 A2 5正立面图 背立面图 侧立面图A2 6屋顶平面图 大样图等A2 2 设计说明 设计说明是本工程施工图设计依据 根据初步设计批准文件盒批准的初步设计 说明本工程概况 内容包括工程名称 建设地点 建设单位 建筑面积 建筑占地面 积 建筑等级 建筑层数 人防工程等级 抗震设防烈度 主要结构类型等 本工程 相对标高与总图绝对标高的关系 材料说明和室内外装修 如墙身防潮层 地下室防 水 屋面 外墙面 勒脚 散水 台阶 坡道等做法 可用文字说明或部分文字说明 江西理工大学本科毕业设计 5 选用标准图的直接在图上注索引号 3 室内装修表 室内装修部分一般用表格表达 如下表所示 表 2 1 室内装修表 楼 地面踢脚板墙裙内墙面顶棚门厅走廊 材料 做法 构造要求 防水等级 2 平面图 平面图应表达下了内容 纵横墙 柱 墩 内外门窗位置及编号 门的开启方向 轴线编号等 1 开间进深尺寸 墙体厚度和轴线关系尺寸 2 轴线编号及尺寸 门窗洞口尺寸 分段尺寸 外包尺寸 3 楼梯位置及主要尺寸 楼梯上下方向示意 4 阳台 雨棚 踏步 坡道 散水 通风道 管线竖井 烟筒 雨水管位置及尺寸 5 室内外地面标高 设计标高 楼地层标高 6 3 立面图 各个方向应绘全 但差异大小 不难推定的立面可以省略 立面图应表达下列内 容 建筑物两端及分段轴线编号 1 女儿墙顶 檐口 柱 伸缩缝 沉降缝 抗震缝 消防梯 楼梯 阳台 2 台阶 踏步 花台 雨棚 线条 勒脚 留洞 门窗 门头 雨水管 其他装饰构件 和粉刷分格线示意等 外墙的留洞应注尺寸与标高 宽 高 深 及关系尺寸 门窗可适当典型示范一些具体形式与分格 在平面图上表示不出的窗编号 应 3 在立面图上标注 平 剖面未表示出来的窗台高度 应在立面图上分别注明 各部分构造 装饰节点详图索引 用料名称和符号 4 江西理工大学本科毕业设计 6 第二章第二章 结构设计说明书结构设计说明书 2 12 1 框架结构设计任务书框架结构设计任务书 2 1 1 工程概况工程概况 拟建员工宿舍楼 6 层钢筋混凝土框架结构 梁 板 柱均为现浇 建筑面积约为 3729 4m2 建筑物平面为矩形 宽为 15 6m 长为 39m 建筑方案确定 房间开间 3 9m 进深 6 6m 走廊宽 2 4m 1 6 层层高均为 3 60m 室内外高差为 0 45m 设防 烈度 6 度 四类场地 2 1 2 结构布置及计算简图结构布置及计算简图 根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求 进行建筑平面 立面及剖面设计 填 充墙采用 240mm 厚的普通粘土砖砌筑 门为防盗门和木门及推拉门 门洞尺寸为 1 1m 2 1m 0 8m 2 1m 2 0m 2 1m 等规格 窗为铝合金窗 洞口尺寸为 1 8m 1 5m 0 6m 1 5m 等规格 江西理工大学本科毕业设计 7 2 2 框架结构设计计算框架结构设计计算 2 2 1 梁 柱截面尺寸及柱高梁 柱截面尺寸及柱高 1 楼盖屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构 楼板厚度取 100mm 梁截面厚度按梁跨 度的 1 10 1 8 估算 由此估算的梁截面尺寸见表 2 1 表中还给出了各层梁 柱和板 的混凝土强度等级 其设计强度 C30 fc 14 3N mm2 ft 1 43N mm2 表表 2 2 梁截面尺寸 梁截面尺寸 mm 及各层混凝土强度等级 及各层混凝土强度等级 横梁 b h 层次 混凝土强度等 级AB CD 跨BC 跨 纵梁 b h 1 6 层C30200 500200 300 200 500 及 200 300 2 柱截面尺寸可根据下式进行计算 Ac 2 1 cN fN 2 2 E Nn FG N 组合的轴压力设计值 重力荷载代表值 可近似的取 12 15kN m2 E G 为考虑地震作用后柱轴压力增大系数 n 为验算截面以上楼层层数 Ac 为柱截面面积 混凝土轴心抗压强度设计值 c f 为框架住轴压比限值 对于一级 二级 三级抗震等级分别取 N 0 7 0 8 0 9 柱的截面尺寸可根据上式进行估算 由表可查得该框架结构的抗震等级为二级 其 轴压比限值 0 8 各层的重力荷载代表值近似取 12 kN 由结构平面布置图可 N 知边柱及中柱的负荷面积为 4 2 6 0 和 4 2 6 0 由式 Ac 可得 第一层 cN fN 柱截面面积为 边柱 柱 3 2 1 2 3 9 6 6 12 104 129600 0 8 14 3 c Amm 经核算如取截面为正方形 则边柱和中柱截面尺寸为 500mm 和 500mm 根据计算 结果 综合考虑其他因素 本设计柱截面尺寸取值 一 六层 500mm 500mm 3 框架计算简图如下 江西理工大学本科毕业设计 8 取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线 梁轴线取至底板 1 6 层柱高度即为层高 取 3 60m 2 2 2 重力荷载重力荷载计算计算 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面 上人 40 厚 C20 钢砼防水层 0 04 25 1 kN m2 20 厚 1 2 5 水泥砂浆找平 20 0 02 0 4kN m2 1 6 水泥焦渣 2 找坡层 0 03 0 23 2 14 1 82 kN m2 120 厚聚苯保护板 0 12 0 5 0 06 kN m2 100 厚现浇钢筋混凝土楼板 0 1 25 2 5 kN m2 合计 5 78 kN m2 边跨 AB CD 框架梁自重 0 3 0 5 25 3 75 kN m 粱侧的粉刷 2 0 5 0 1 0 02 17 0 272 kN m 合计 4 022kN m 中跨 BC 框架梁自重 0 2 0 4 25 2 0 kN m 江西理工大学本科毕业设计 9 粱侧的粉刷 2 0 4 0 1 17 0 02 0 204 kN m 合计 2 204kN m 2 屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布活荷载标准值 2 0 kN m2 楼面活荷载标准值 2 0 kN m2 3 梁 柱 墙 窗 门重力荷载计算 梁 柱可根据截面尺寸 材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力 荷载 对墙 窗 门等可计算出单位面积上的重力荷载 表表 2 3 梁 柱重力荷载标准值梁 柱重力荷载标准值 层次构件 b m h m r kN m g kN m li m n Gi KN Gi KN 边横梁 1 0 200 50 25 00 1 05 2 6253 70040388 500 中横梁 1 0 20 0 30 25 00 1 05 1 5753 70020116 550 纵梁 10 20 0 50 25 00 1 05 2 625 5 50022317 625 边横梁 2 0 200 3025 001 051 5753 700020116 550 中横梁 2 0 200 3025 001 051 5751 6001127 72 纵梁 20 200 30251 051 5751 2502243 313 1 6 柱0 50 0 50 25 00 1 05 6 8753 30044998 250 2008 508 注 1 表中 为考虑柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数 g 表示单位长度构件重力 荷载 n 为构件数量 2 梁长度取净长 柱长度取层高 墙体为 240mm 厚普通粘土砖 外墙面贴瓷砖 0 5 kN m2 内墙面为 20mm 厚抹 灰 则外墙单位墙面重力荷载为 0 5 150 24 170 02 4 44 kN m2 内墙 240mm 厚粘土空心砖 两侧均为 20 厚抹灰 则内墙单位面积重力荷载为 150 24 170 022 4 28 kN m2 木门单位面积重力荷载为 0 2kN m2 铝合金窗单位面积重力荷载取 0 4 kN m2 4 重力荷载代表值 荷载分层汇总 集中于各楼层标高处的重力荷载代表值 Gi 计算 1 每层门窗的重力荷载代表值 G1 木门面积 28 0 2 5 6 kN 铝合 金窗 28 0 4 11 2kN 2 1 6 层地面 瓷砖地面包括水泥打底 江西理工大学本科毕业设计 10 6 60 24 3 90 24 20 1 950 24 3 90 24 10 0 55290 476KN 3 1 5 层楼面荷载 1 5 层混凝土楼板荷载 100 厚砼板及瓷砖地面包括水泥打底 6 60 24 3 90 24 20 1 950 24 3 90 24 10 0 552 5 1610 821KN 活载 粉底 6 60 24 3 90 24 20 1 950 24 3 90 24 10 2 0 1056 276KN 抹灰 4 6 60 24 3 90 24 20 1 950 24 3 90 24 10 17 0 02179 567KN 墙体 1 6 各层内墙 1 6 60 5 0 24 3 30 1 22 3 90 5 0 24 3 30 1 20 2 00 25 0 12 3 30 1 20 1 5 0 12 3 30 1 20 193276 439KN 6 各层外墙 扣除窗洞 6 60 5 0 24 3 30 1 203 9 0 12 1 1 20 1 50 25 0 12 1 1 22 191982 354KN 屋面 1 2m 高女儿墙重力荷载代表值 上人屋面女儿墙高取 1 2 米 1 2 0 24 40 8 2 19 1 2 0 24 14 1 2 19600 826KN 屋面恒载 屋面活 6 60 24 3 90 24 20 1 950 24 3 90 24 10 3 982101 990KN 载 6 60 24 3 90 24 20 1 950 24 3 90 24 10 21056 276KN 粉底抹灰 6 60 24 3 90 24 20 1 950 24 3 90 24 10 17 0 02179 567KN 顶层重力荷载代表值包括 屋面恒载 50 屋面雪荷载 纵 横梁自重 半层柱重 半层墙体自重 6 G600 8262101 9901056 2763276 439 50 1605 12 50 986 285 50 179 5676784 793KN 其它重力荷载代表值包括 楼面荷载 50 楼面均布荷载 纵 横梁自重 楼面 上 下各半层的柱及纵 横墙体自重 G1 1610 821 1056 276 440 154 3276 439 50 1605 12 50 986 285 50 179 567 6259 736kN G2 16110 8214 1056 276 1982 354 3276 439 986 285 179 567 9142 3161kN G2 G3 G4 G5 9142 316kN 所以各质点的重力荷载代表值如图所示 由于各层柱子尺寸为 500 500mm 所以二层至五层重力荷载代表值均等 江西理工大学本科毕业设计 11 本设计抗震设防烈度为度 设计地震分组为第一组 场地类别为 类场地 以此 插得 水平地震影响系数最大值 特征周期值 取阻尼比 max 0 04 0 35 g s 0 05s 6259 7369142 316 46784 79349613 793 i GKN 0 850 85 49613 79342171 724 eqi GGKN 2 2 3 横向框架侧移刚度计算 横向框架侧移刚度计算 Io bh3 12 i Ec Io l 表表 2 4 横梁线刚度横梁线刚度 ib b计算计算 类别 层 次 Ec N mm2 b h mm2 I0 mm4 L mm EcI0 l N mm 1 5EcI0 l N mm 边 2EcI0 l N mm 中 AB 和 CD 跨 1 6 3 0 10 4 200 5002 08 1096600 1 04 101 0 1 56 101 0 2 08 101 0 BC 跨 1 8 3 10 4 200 3004 5 108195006 43 1099 65 109 1 29 101 0 表表 2 5 柱线刚度柱线刚度 ic 计算计算 层次Hc mm Ec N mm2 b h mm2 Ic mm4 Kc EcIc l N mm 143003 0 4 10500 5005 208 9 103 634 10 10 江西理工大学本科毕业设计 12 2 633003 0 4 10500 5005 208 9 104 735 10 10 2 6 横向框架柱侧移刚度横向框架柱侧移刚度 D 值计算值计算 项 目 柱 层类型 1234 12 K 2 K c c iiii i ii i 底层 一般层 2 0 5 2 k k k k 一般层 底层 c 2 12 D i h kN m 根数 边框架 边柱 0 440 385153404 边框架 中柱 0 710 446178284 中框架 中柱 0 540 4092158618 底 层 中框架0 880 4791914818 江西理工大学本科毕业设计 13 边柱 D865884 边框架 边柱 0 440 18093764 边框架 中柱 0 710 262136464 中框架 中柱 0 540 2131109418 中框架 边柱 0 880 3061593818 2 6 层 D578664 2 2 4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 1 横向自振周期计算 按顶点位移法计算框架的自振周期 顶点位移法 将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂直杆 导出以直杆顶 点位移表示的基频公式 这样只要求出结构的顶点水平位移 就可按下式求得结构的 基本周期 T1 1 7 2 3 0 T 式中 基本周期调整系数 取 0 7 框架的顶点位移 0 0 T 表表 2 7 横向框架顶点位移计算横向框架顶点位移计算 层 次 Gi kN Gi kN Di kN m 层间相对位移 i Gi Di mm i mm 66910 9866910 98657866411 94277 03 59219 08116130 06757866427 87265 09 49219 081 25349 14 8 57866443 81237 22 39219 081 34568 22 9 57866459 74193 41 29219 081 43787 31 0 57866475 67133 67 16437 704 50225 01 4 86588458 0058 00 基本周期 T1 1 7 0 7 0 626 s 0 27703 2 横向地震作用 在 类场地 6 度近震区 结构的特征周期和地震影响系数为 g T max 江西理工大学本科毕业设计 14 0 35s 0 04 由于 T1 0 626s 1 4 1 4 0 35 0 49 s 应考虑顶点 g T max g T 附加地震作用 抗震规范 规定 对结构的基本自振周期大于 1 4的建筑 取顶部附加地震作 g T 用 Fn作为集中的水平力加在结构的顶部加以修正 若按上述公式分配给各质点 则水平地震作用呈倒三角形分布 对一般层 这种 分布基本符合实际 但对结构上部 水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的 结果 特别对周期较长的结构相差更大 因此引入 即 顶部附加地震作用系数考 n 虑顶部地震力的加大 考虑了结构周期和场地的影响且使修正后的剪力分布与实际 n 更加吻合 0 08 0 07 0 08 0 626 0 07 0 120 n 1 T 结构横向总水平地震作用标准值 0 9 8 max 1 1 0 85 g Eki i T FG T 0 9 0 35 0 04 0 85 50225 014 918 651KN 0 697 顶点附加水平地震作用 0 120 918 651 110 238kN nnEk FF 各层横向地震剪力计算如表 2 7 表表 2 8 各层横向地震剪力计算表各层横向地震剪力计算表 层 次 Hi m Hi m Gi kN GiHi kN m 8 1 iijj j G HG H Fi kN Vi kN 63 319 86910 986136837 520 234990 58990 58 53 316 59219 081152114 840 260978 161968 74 43 313 29219 081121691 870 208782 532751 27 33 39 99219 08191268 900 156586 903338 17 23 36 69219 08160845 950 104391 263729 43 13 33 36437 70421244 420 042158 013887 44 注 表中第 8 层 Fi 中加入了 n F 江西理工大学本科毕业设计 15 3 水平地震作用下的位移验算 表表 2 9 横向水平地震作用下的位移验算横向水平地震作用下的位移验算 层次 层间剪力 Vi KN 层间刚度 Di N mm 层间位移 Vi Di mm 层高 hi mm 层间相对弹性 转角 e 6990 585786641 7133001 1930 51968 745786643 4033001 970 42751 275786644 7533001 695 33338 175786645 7733001 572 23619 205786645 8733001 563 13887 448658844 4933001 735 由表 2 8 可见 最大层间弹性位移角发生在第二层 其值为 1 563 e 1 550 满足要求 4 水平地震作用下框架内力计算 以图 2 1 中轴线横向框架内力计算为例 其余框架内力计算从略 具体计算过程 5 及结果如下表 表表 2 20 各层柱端弯矩及剪力计算 各层柱端弯矩及剪力计算 边 柱 A D 柱 层 次 i h m i V KN ij D N mm Di1Vi1yMbi1Mui1 k 江西理工大学本科毕业设计 16 63 3990 58578664937616 030 1800 5026 4526 45 53 31968 74578664937631 900 1800 5052 6452 64 43 32751 27578664937644 570 1800 5073 5473 54 33 33338 17578664937654 080 1800 5089 2389 23 23 33619 20578664937658 630 1800 5096 7496 74 13 33887 448658841534068 870 3850 6090 91136 6 续表续表 2 9 中 柱 B C 柱 层 次 i h m i V KN ij D N mm Di1Vi1yMbi1Mui1 63 3990 585786641109418 990 2130 5031 3331 33 53 31968 745786641109437 740 2130 5062 2762 27 43 32751 275786641109452 740 2130 5087 0287 02 33 33338 175786641109464 000 2130 50105 60105 60 23 33619 205786641109469 390 2130 50114 49114 49 13 33887 448658842158674 530 4090 60147 5798 38 表表 2 21 梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 梁端弯矩 剪力及柱轴力计算 边横梁中横梁柱轴力层 次MlbMrbLVbMlbMrbLVb边柱 N中柱 N 626 4519 306 09 2911 8311 832 111 27 9 29 1 98 579 0957 916 022 8335 4935 492 133 8 32 12 12 95 4126 1892 566 036 4656 7356 732 154 03 68 58 30 52 3162 77119 426 047 0373 2073 202 169 71 115 61 53 20 2185 97136 466 053 7483 6383 632 179 65 169 35 79 11 1187 65131 986 053 2780 8980 892 177 04 222 62 102 88 注 1 柱轴力中的负号表示拉力 当为左地震作用时 左侧两根柱为拉力 对应的右侧两根柱 为压力 2 表中的 M 单位为 V 的单位为 kN N 的单位为 kN 的单位为 m kN m l 弯矩和柱轴力 由以下公式求得上表中梁端弯矩 在求得柱端弯矩以后 由节点的弯矩平衡条件求得梁端弯矩 2 4 l lud b bcc lr bb i MMM ii 2 5 r rud b bcc lr bb i MMM ii 为节点左右的梁的线刚度 为节点上下的柱端弯 lr bb i i ud cc MM 由以下公式求得上表中梁端弯矩 在求得柱端弯矩以后 由节点的弯矩平衡条件求得梁端弯矩 k 江西理工大学本科毕业设计 17 2 4 l lud b bcc lr bb i MMM ii 2 5 r rud b bcc lr bb i MMM ii 为节点左右的梁的线刚度 为节点上下的柱端弯矩 lr bb i i ud cc MM 注 图 2 6 中单位为 kN m 江西理工大学本科毕业设计 18 注 图 2 7 中的单位为 KN 江西理工大学本科毕业设计 19 以各个梁为隔离体 将梁的左右端弯矩之和除以梁的跨长 即得到梁的剪力 再以柱为隔离体 自上而下逐层叠加节点左右的梁端剪力即得到柱子内的轴力 计算步骤不计入上面 水平地震作用下的框架弯矩图 梁端剪力图及柱轴力图如上图 2 5 2 6 所示 2 2 5 竖向荷载作