四层钢筋混凝土框架结构设计毕业论文.doc

山东建筑大学土木工程专业毕业设计说明书第119 页 共119 页四层钢筋混凝土框架结构设计毕业论文1 建筑设计根据设计要求，建筑面积约为2800m2，层数四层，总体高度小于25m。综合考虑到本地区的发展水平、地理环境，以及综合楼的基本功能和规范要求，经过多种方案的对比，最终确定下来。采用钢筋混凝土框架结构， 1.1 平面设计建筑平面设计是表示建筑物在水平方向上的房屋各房间的组合关系。本综合楼根据使用性质分析，主要可以归纳为使用部分和交通联系部分。使用房间主要有一般办公室、专用办公室、会议室、文印室、会客室等部分。辅助房间主要有厕所、储藏室以及一些电气、水房等设备用房。交通联系部分主要有走廊、大厅、楼梯等部分。本综合楼为内廊式，为了方便员工的使用在建筑的中部有主楼梯，西端部设有辅助楼梯。整个建筑物共设两个入口，其中综合楼西端的入口是安全入口。本综合楼的设计能满足使用功能的要求，为员工的工作提供了良好的办公环境。1.2 立面设计建筑物在满足使用功能的要求的同时，它的体型、立面、以及内外空间组合等，还会给人们在精神上的享受。在本设计中，南立面为临街立面，南立面设计是立面设计的主要的部分。本综合楼，由于采光要求高，人流出入多，立面上采用高大明快、成组排列的窗户和入口。本综合楼结构根据要求采用钢筋混凝土框架结构，立面上墙柱不外露，形成节奏明快的立面构图。1.3 剖面设计根据有关规范要求，层高设计为3.3m，使办公室内部空间不至于显得局促狭隘，给人一种赏心悦目的感觉。电梯设备间位于顶层。为防止室外雨水流入室内并防止墙身受潮，将室内地面适当抬高，根据有关规范规定，并从使用方便的原则出发，设计中将室内外高差置为0.6m。2 结构设计整个建筑采用现浇式钢筋混凝土框架结构，虽然现场施工时间较长，但是结构整体性好，有利于结构抗震。利墙体采用200mm厚空心砖填充墙，在电梯间，考虑到电梯垂直运动的动荷载，采用剪力墙结构。结构采用纵向框架承重体系，竖向荷载包括恒载和活载，都采用分层法进行内力分析。水平荷载，仅考虑水平地震荷载的作用，采用D值法和反弯点法进行内力分析。考虑不同情况下的内力组合后，得出最不利截面的控制内力，依此进行配筋计算。由于毕业设计时间有限，不可能对整个结构进行全面的计算，故仅取一个边部来进行受力计算及分析，画出内力图并进行构件的配筋计算。该框架结构的基础设计，按一般要求，独立基础即可以满足承载力要求，故该基础采用独立基础。2.1 楼盖板的设计2.1.1 材料选用混凝土:楼层梁板均采用C30混凝土,方柱采用C30混凝土.钢筋:HRB335钢筋,fy=300KN/m2; HRB400钢筋,fy=360KN/m2;梁柱主受力筋采用RRB400钢筋,板主受力筋采用HRB335钢筋,梁柱箍筋及梁柱板的构造钢筋均采用HRB335钢筋,基础采用HRB335钢筋.2.1.2 荷载标准值办公室:2.0KN/m2; 会议室: 2.0KN/m2; 一般资料档案室: 2.5KN/m2; 储藏室:5.0KN/m2; 厕所: 2.0KN/m2; 走廊楼梯: 2.5KN/m2; 陈列室: 3.5KN/m2; 微机房: 3.0KN/m2; 不上人屋面: 0.5KN/m2;2.1.3 截面选取次梁:h1/15l=1/155400=360,取400mm,b=(1/2-1/3.5)h=200-114mm,取200mm; 纵框架梁:h=(1/10-1/12)l=(1/10-1/12)7200=720-600mm,取600mm, b=(1/2-1/3)h=300-200mm,取250mm; 横框架梁: h=(1/10-1/12)l=(1/10-1/12)5400=540-450mm,取500mm,b=(1/2-1/3)h=250-167mm,取250mm; 四层会议室屋顶 粱、板采用预应力结构 主粱跨度 13.2m,无粘结预应力结构h=(1/15-1/20)l=880-660mm,取800mm, b=(1/2-1/3)h=400-267mm,取350mm预应力板厚:h=(1/40-1/45)l=(1/40-1/45)7200=180-160mm,取180mm楼层板厚:l01/l02=1.5min=0.21% b.双向板计算1.计算跨度：内跨：l0=lc,lc为轴线间距离 边跨：l0=ln+t/2+b/22.弯矩计算 楼盖边梁对板的作用视为简支支座。跨中最大弯矩发生在活荷载为棋盘式布置时，它可以简化为当内支座为固支时g+q/2作用下的跨中弯矩值与内支座简支时q/2作用下的跨中弯矩值两者之和。支座最大负弯矩可近似按活荷载满布求得，即内支座固支时g+q作用下的支座弯矩。弯矩计算以B2为例： L01=5.4+0.4-0.25=5.55m L01/L02=0.649计算板的跨中正弯矩，其中g+q/2作用查表1.11e；q/2作用下查表1.11a；板的支座负弯矩按g+q作用下查表1.11e。m11=(0.0461+0.20.0151)4.643.62+(0.0750+0.20.0271)1.43.62=4.41 kNm/mm12=(0.0151+0.20.0461)4.63.62=2.21 kNm/mm11=-0.10456.043.62=-8.18kNm/mm12=-0.07776.043.62=-6.08kNm/m其它的板计算类同B2，具体结果见表3.1：区格B22B33B44B55L01(m) 3.6 3.6 3.6 3.6L02(m)5.555.555.555.55L01/L020.6490.6490.6490.649m1(kNm/m)(0.0461+0.20.0151)4.643.62+(0.0750+0.20.0271)1.43.62=4.41(0.0368+0.20.0076)5.183.62+(0.0750+0.20.0271)1.43.62=4.03(0.0461+0.20.0151)5.183.62+(0.0750+0.20.0271)1.43.62=4.76(0.0368+0.20.0076)4.643.62+(0.0750+0.20.0271)1.43.62=3.76m2(kNm/m)(0.0151+0.20.0461)4.63.62+(0.0271+0.20.0750)1.43.62=2.21(0.0076+0.20.0368)5.183.62+(0.0271+0.20.0750)1.43.62=1.77(0.0151+0.20.0461)5.183.62+(0.0271+0.20.0750)1.43.62=2.4(0.0076+0.20.0368)4.643.62+(0.0271+0.20.0750)1.43.621.66m1(kNm/m)-0.10456.043.62=-8.18-0.07966.583.62=-6.79-0.10456.583.62=-8.91-0.07966.043.62=-6.23m2(kNm/m)-0.07776.043.62=-6.08-0.05726.583.62=-4.88-0.07776.583.62=-6.63-0.05726.043.62=-4.48区格B6B7B8B9L01(m) 3.6 3.6 3.6 2.5L02(m)5.555.555.552.975L01/L020.6490.6490.6490.84m1(kNm/m)(0.0368+0.20.0076)6.233.62+(0.0750+0.20.0271)1.43.62=5.65(0.0368+0.20.0076)5.633.62+(0.0750+0.20.0271)1.43.62=4.09(0.0461+0.20.0151)5.633.62+(0.0750+0.20.0271)1.43.62=4.83(0.0329+0.20.0213)6.982.52=1.62m2(kNm/m)(0.0076+0.20.0368)6.233.62+(0.0271+0.20.0750)1.43.62=2.54(0.0076+0.20.0368)5.633.62+(0.0271+0.20.0750)1.43.62=1.79(0.0151+0.20.0461)5.633.62+(0.0271+0.20.0750)1.43.62=2.43(0.0213+0.20.0329)6.982.52=1.22m1(kNm/m)-0.07968.683.62=-8.95-0.07966.73.62=-6.91-0.10456.73.62=-9.07-0.08406.982.52=3.66m2(kNm/m)-0.05728.683.62=-6.43-0.05726.73.62=-4.97-0.07776.73.62=-6.75-0.07366.982.52=3.21区格B10B113L01(m)2.9752.575L02(m)4.74.7L01/L020.630.55m1(kNm/m)(0.0354+0.20.0087)5.882.9752+(0.0078+0.20.026)2.12.9752=3.48(0.0398+0.20.0042)5.882.5752+(0.0892+0.20.0210)2.12.5752=2.18m2(kNm/m)(0.0087+0.20.0354)5.882.9752+(0.026+0.20.0078)2.12.9752=1.33 (0.0042+0.20.0398)5.882.9752+(0.021+0.20.0892)2.12.9752=1.01m1(kNm/m)-0.07777.982.9752=5.49-0.08277.982.5752=-4.38m2(kNm/m)-0.05717.982.9752=-4.03-0.05707.982.5752=-3.023.截面设计截面有效高度:选钢筋为受力钢筋,则L01(短跨)方向跨中截面h01=h-20=90-20=70mm,L02(长跨)方向跨中截面h01=h-30=90-30=60mm支座截面处h01=h-20=90-20=70mm截面弯矩设计值:该板四周与梁整浇,故弯矩值按如下折减: B3,B5,B6,B11板跨中截面与B3-B1,B4-B1,B5-B1,B6-B1, B7-B1, B11-B1,B11-B10,B11-B9,支座折减20% B2,B4,B8,B9,B10 板不予折减;计算配筋量时,取内力臂系数s=0.90,As=表3.2：截面h0(mm)m(kNm/m)As(mm2/m)配筋实有As (mm2/m)配筋率跨中B2l01方向704.4123382002510.014l02方向602.2113662001410.009B3l01方向604.030.8=3.2217161501890.013l02方向701.770.8=1.428762001410.008B4l01方向704.7625282002510.014l02方向602.414861501890.013B5l01方向703.760.8=3.0115961501890.011l02方向601.660.8=1.338262001410.009B6l01方向705.650.8=4.5223982002510.014l02方向602.540.8=2.0312562001410.009B7l01方向704.090.8=3.2717361501890.011l02方向601.790.8=1.438862001410.009B8l01方向704.9326181902650.015l02方向602.4315061501890.013B9l01方向701.628662001410.008l02方向601.227562001410.009B10l01方向702.0811562001410.008l02方向601.016262001410.009B11l01方向703.480.8=2.7814761501890.011l01方向601.330.8=1.066662001410.009支座B2-B3B3-B270-8.1843381104570.02670-6.79B3-B370-6.7935981303870.022B3-B4B4-B370-6.7970-8.9147181005030.029B2-B5B5-B270-8.1843381104570.02670-6.23B3-B5B5-B370-6.2370-6.7935981303870.022B3-B6B6-B370-6.7970-8.9547481005030.029B6-B670-8.9547481005030.029B3-B7B7-B370-6.7970-6.9136681303870.022B7-B8B8-B770-6.9170-9.0748081005030.029B3-B10B10-B3B11-B370-4.030.8=3.2270-3.0270-6.7935981303870.022B10-B11B11-B1070-4.3870-5.490.8=4.3923281002510.014B9-B11B11-B970-3.6619461301940.01170-4.030.8=3.22B2-B170-6.0832281503350.019B3-B170-4.880.8=3.9020761302180.012B4-B170-6.630.8=5.3028181702960.017B5-B170-4.480.8=3.5819061501890.011B6-B170-6.430.8=5.1427281702960.017B7-B170-4.970.8=3.9821061302180.012B8-B170-6.7535781303870.022B9-B170-3.2117061601770.010B11-B170-5.490.8=4.3923282002510.0143.2 楼盖的次粱设计 3.2.1.基本材料:混凝土选用C30:fc= 14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2受力钢筋选用HRB400级，fy=360N/mm2,fyv=360N/mm2,箍筋选用HRB335级钢筋, fy=300N/mm2,fyv=300N/mm2, b=0.528,min=0.20%梁截面尺寸: L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7:hb=400mm200mm L8:hb=500mm200mm3.2.2计算过程： 次粱与主粱连接处按简支粱考虑,隔墙采用蒸压加气混凝土砌块 5.5KN/m2L1次梁： 1.计算跨度：l01=5.4+0.4-0.25m 2.荷载：次梁恒载：g1=1.20.20.425=2.4kN/m隔墙恒载：g3=1.2(3.3-0.4)5.5=3.83kN/m板传来:梯形荷载：q梯形=1.22.73.61/2+1.42.03.61/2=10.872 kN/m支座反力：R左=R右=1/26.235.55+10.872(5.55-1.8)=37.67kN/m支座剪力：V =R-gb/2=37.67-1/2(10.8721/1.80.25/2)0.25/2-0.25/26.23=37.62kN/m跨中弯矩 M中=37.675.55/2-10.8722/3(5.5-1.82/3)-1/210.872(1.95/2)2-1/26.23(5.55/2)2=59.83 kNm正截面跨中按第一类T形截面计算,属于倒L形：l0/6=917mm,b+Sn/2=200+3375/2=1888mm取bf=917mm,h0=400-35=365mms=0.034查表得：=0.035min斜截面承载力计算：V=27.94kN3.验算尺寸：hw=h0-hf=365-90=275hw/b=275/200=1.3837.62kNV0.7ftbh0=0.71.43200365=73073N=73.03kN 按构造配筋双肢箍8250 min=nAsv1/bs=250.3/200250=0. 201%0.24ft/fyv=0.241.43/300=0.114%其它次梁的计算过程与L1相同，具体过程略，结果见表3.3：梁号项目L1L2L3L4L5L6L7L8计算跨度l0(m)5.555.555.555.555.555.554.705.55次梁恒载g1(kN/m)2.42.42.42.42.42.42.43.0隔墙恒载g2(kN/m)3.833.833.833.833.833.833.833.83总均布荷载g(kN/m)6.236.236.236.236.236.236.236.23梯形荷载10.8721.7423.6931.2523.6924.1222.1422.14支座反力37.6747.4361.7065.2551.0862.5152.6652.66支座剪力V=R-g/2b（kN）37.6247.0460.8264.8150.6761.6352.3452.34跨中弯矩（kNm）59.8381.22102.39112.787.66103.8393.36123.67b917183318331833183318331567917s=0.0340.0230.0290.0320.0250.0300.0310.0440.0350.0240.0300.0330.0250.0300.0320.045As=465638797877664797727762配筋316218116416320218116220118416318实配钢筋面积（mm2）6037108047417108828047630.75%0.89%1.01%0.93%0.89%1.10%1.01%0.76%配箍筋82508250825082508250825082508250配箍率0.20%0.20%0.20%0.20%0.20%0.20%0.20%0.20%板中的负钢筋及构造钢筋的配本楼盖采用分离式配筋，主要按以下原则：1 对双向板，角区格的板角负钢筋从支座边缘起长度为l0/4,非角区格边支座取l0/7，内支座取l0/4。2 对单向板，角区格的板角负钢筋从支座边缘起长度为l0/4,非角区格边支座取l0/7，内支座取l0/4。3 单向板分布筋致取6300。4 对单向板与双向板交接处，按双向板配置负钢筋。5 双向板按简支边简化的支座配置8200的构造钢筋。6 板上部钢筋伸入支座长度l=a-10,次梁为90mm和65mm，主梁为140mm下部钢筋伸入支座长度las5d=58=40mm,且a/2=75mm,取90mm.。 3.3 楼梯设计选择中间主楼梯进行设计,结构采用粱式楼梯进行设计 材料:混凝土强度等级C30,板主钢筋HRB335钢筋,粱主钢筋HRB400钢筋建筑作法：水磨石梯面，钢筋混凝土梁板，20mm厚纸筋白灰抹顶活荷载：综合楼楼梯活荷载 2.5kN/m2楼梯简图如下:3.3.1 踏步板的计算取一个踏步板为计算单元1.荷载: 恒载 踏步面 水磨石地板 (0.3+0.15)0.65=0.29KN/m 踏步板(折算成平板) (0.15/2+0.04/2)0.325=0.9 KN/m 踏步板抹灰 0.02/20.317=0.11 KN/mKN/m 活载 2.50.3=0.75 KN/m荷载设计值: 1.21.307+1.40.75=2.62 KN/m 2.内力 短跨梯段板:梯段粱 150mm300mm 板跨度(1850-2150+150)=1700mm 踏步板跨中弯矩:M=1/82.621.72=0.946 kNm 踏步板折算高度:h=150/2+402=120mm,h0=120-20=100mm.=0.022查表得：=0.022b=0.560故As=31.5mm2 选26 As=57mm2长跨梯段板: 板跨度3100-150=2950mm 踏步板跨中弯矩:M=1/82.622.952=2.85 kNmh0=120-20=100mm.=0.066查表得：=0.069b=0.560故As=99mm2 选210 As=157mm23.3.2 梯段粱计算主楼梯的边楼梯:1.荷载:恒载: 踏步板传粱: 1/22.621.851/0.3=8.08KN/m 斜粱自重: 1.2(0.3-0.04)0.1525/2=1.3KN/m 梯段抹灰: 1.2(0.3-0.04)20.0217/2=0.24KN/m 栏杆: 1.20.1=0.12KN/m 9.74 KN/m 2.内力平台粱 250mm500mm ,框架粱 250mm600mm楼梯粱跨度:3300+250=3550mm 粱跨中弯矩:M=1/89.743.552=15.34 kNm 支座剪力:V=1/29.743.552/=15.46KN 正截面跨中按第一类T形截面计算,属于倒L形：l0/6=3250/6=541mm,b+Sn/2=150+1550/2=950mm取bf=541mm,h0=300-35=265mm fcbfhf(h0-hf/2)=14.354140(265-0.540)=75.82 kNmM,截面跨中按第一类T形截面计算=0.0237查表得：=0.024b=0.560故As=136mm2 选212 As=226mm2因0.7ftbh0=0.71.43150265=39.79KNV 按构造配箍筋,配6250 主楼梯的中楼梯:1.荷载恒载: 踏步板传粱: 1/22.623.11/0.3=13.54KN/m 斜粱自重: 1.2(0.3-0.04)0.1525/2=1.3KN/m 梯段抹灰: 1.2(0.3-0.04)20.0217/2=0.24KN/m 栏杆: 1.20.1=0.12KN/m 15.2KN/m 2. 楼梯粱跨度:3300+250=3550mm 粱跨中弯矩:M=1/815.23.552=23.94 kNm支座剪力: V=1/215.23.552/=24.13KN bf=541mm,同上As=257mm2取214 As=308mm2箍筋,配62503.3.3 平台粱的计算:板厚:2025/30=67.5mm,取70mm 1.荷载 平台板自重:（结构层、面层、抹灰) 1.75+0.65+0.34=2.74 KN/m梯段梁传来集中荷载：边梯梁传来：9.743.3/2=16.07KN/m 中间梁传来: 15.23.3/2=25.08 KN/m梯段粱传来均布荷载:1.22.742.25/2+1.42.52.25/2=7.64KN 平台粱自重:3.125 KN/m 抹灰:1.22(0.5-0.07)0.0217=0.35 KN/m 均布荷载:11.12 KN/m b.内力计算正截面跨中按第一类T形截面计算,属于倒L形：l0/6=7200/6=1200mm,b+Sn/2=250+2025/2=1263mm取bf=1200mm,h0=500-35=465mmfcbfhf(h0-hf/2)=14.3120070(465-0.570)=516.52 kNmM,截面跨中按第一类T形截面计算 支座反力:V=11.123.6+16.072+25.08=97.25KN M中=97.253.6-16.073.425-16.071.725-25.081.575=227.87 kNm V=97.25-11.210.1=96.14KN=0.061查表得：=0.061b=0.560故As=1396mm2 选422 As=1520mm23.3.4 平台板的计算荷载:1.22.74+1.42.5=6.79KN/m跨中弯矩m=1/106.792.0252=2.78 kNm As+=193mm2, 取6140 202mm2分布钢筋按构造配8250 3.4 框架的计算与设计3.4.1 梁柱尺寸、梁跨度及柱高度的确定截面尺寸： 柱：400400mm2梁：kL1：bh=250600mm2 kL2：bh=250500mm2 kL3：bh=250500mm2kL4：bh=250400mm2 kL5：bh=350800 mm2梁的计算跨度： kL1：l1=7200mm kL2: l2=5400mm kL3: l3=2400mm kL4: l4=2400mm kL4: l4=13200mm柱高度：底层柱高度（取柱底标高-1.00m）：h=3.3+0.6+0.5=4.4m其它层柱高等于层高，即3.3m,四层大会议室层高4.2m,顶层机房层高3.0m3.4.2 荷载计算3.4.2.1 屋面均布恒荷载：三毡四油防水层： 0.3kN/m215mm厚水泥砂浆找平层 170.02=0.26 kN/m290mm厚现浇混凝土板： 0.0925=2.25 kN/m2 2.81 kN/m2屋面均布活载标准值：不上人屋面 0.5KN/m2屋面雪载标准值：0.65KN/m2 屋面雪荷载与活荷载不同时考虑,取大值 0.65KN/m2 其余荷载见楼盖板设计部分.3.4.2.2 结构自重计算梁自重标准值：纵框架梁kL1：0.250.625=3.75KN/m 横框架梁kL2：0.250.525=3.125kN/m 横框架走道中梁kL3：0.250.425=2.5kN/m 横框架走道边梁kL4：0.250.525=3.125kN/m预应力粱kL5: 0.350.825=7.0KN/m次梁：L1-L7： 0.20.425=2.0KN/m L8: 0.20.525=2.5KN/m柱自重标准值：顶层大会议室柱自重：0.40.44.225=16.8kN/根一般层柱自重: 0.40.43.325=13.2kN/根底层柱：0.40.44.425=17.6kN/根隔墙重：(隔墙采用蒸压加气混凝土砌块 5.5KN/m2) 横次粱下隔墙:0.2(3.3-0.4)5.5=3.19KN/m 纵向内、外墙(考虑门窗洞的折减):0.2(3.3-0.6)5.50.85=2.52 KN/m 横框架, L8下隔墙:0.2(3.3-0.5)5.5=3.08 KN/m女儿墙重：0.60.25.5=0.66 KN/m顶层机房纵隔墙:0.2(3.0-0.6)5.5=2.64KN/m顶层机房纵隔墙:0.2(3.0-0.5)5.5=2.75KN/m 楼梯荷载估算： 踏步板重:4.35KN/m2 平台粱:22.5KN 梯段粱:3.27KN 走道板:2.9KN/m2中间主楼梯间:4.357.23.0+2.97.22.4+22.5+3.274=179.65KN端部辅楼梯间:179.65/2=89.83KN3.4.2.3 荷载分层总汇： 顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重，女儿墙自重。 其它层重力荷载代表值包括：