七层钢筋混凝土框架结构设计毕业论文.doc

七层钢筋混凝土框架结构设计毕业论文目录摘 要1Abstract2绪论31确定结构方案41.1主要承重结构的方案与布置41.2 梁截面尺寸的确定51.3柱截面尺寸的确定62结构荷载统计62.1框架梁柱的线刚度计算62.2 荷载计算72.21恒荷载标准值计算72.22活荷载标准值计算92.2.3 竖向荷载下框架受荷总图92.2.3.1 AB轴与CD轴间框架梁102.2.4 风荷载计算122.2.5 地震作用计算163内力计算193.1 恒载作用下的内力计算193.1.1 计算固端弯矩193.1.2 恒荷载作用下内力计算193.2 活荷载作用下的内力计算273.2.1 计算固端弯矩273.2.2 活荷载作用下的内力计算273.3 风荷载作用下的内力计算283.4 地震作用下的内力计算324 内力组合344.1 框架梁内力组合344.1.1 AB梁内力组合344.1.2 BC梁内力组合404.2 框架柱的内力组合454.2.1 B、C轴柱的内力组合454.2.2 A、D轴柱的内力组合505 配筋计算525.1 框架梁配筋设计525.1.1 纵向钢筋的计算525.1.2 箍筋的计算525.2 框架柱配筋设计525.2.1 纵向钢筋的计算525.2.2 箍筋的计算535.3 楼梯配筋设计565.3.1 踏步板计算565.3.1 平台板计算575.3.1 平台梁计算575.3 基础配筋设计585.3.1 荷载585.3.2 基础尺寸设计585.3.3 基础抗冲切验算595.3.5 双柱联合基础计算62参考文献64致 谢65631确定结构方案1.1主要承重结构的方案与布置 采用框架结构，内廊式柱网，柱网布置如图1.1图1.1 柱网布置图1.2 梁截面尺寸的确定 混凝土的强度等级：C30，fc=14.3N/mm2,EC=3.0107KN/M2 AB梁跨度为L=7200mm，则 梁高：h= 取h=650mm 取b=250mm故框架梁初选截面尺寸为，其惯性矩为 BC梁跨度为L=3000mm, 则： 梁高： 取h=400mm 取b=250mm故框架梁初选截面尺寸为，其惯性矩为 1.3柱截面尺寸的确定混凝土强度等级：C30, 按柱高确定柱截面尺寸，底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件定位-1.10m,而底层层高为3900mm,故底层柱5.0m,其余各层柱高均为3.9m。框架柱的截面尺寸确定：其中轴压比取0.8表1.1 柱截面计算表柱位受荷面（m2）轴力N(KN)层数柱截A(mm2)B=h计算B=h取值A21.61829.521159923399.9500B30.6.8259121226557475.986002结构荷载统计2.1框架梁柱的线刚度计算对于中间框架梁，边跨梁 中跨梁 边底层柱A 中底层柱B 标准层柱A 标准层柱B 令则其各杆件的相对线刚度如表1.2表2.1 各杆件相对线刚度相对线刚度取值1.190.670.781.622.08由此可绘出框架的计算简图，如图1.2图1.2 框架计算简图2.2 荷载计算2.21恒荷载标准值计算表2.2 屋面荷载的标准值计算表屋面荷载标准值 6.39 KN/m2防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水 1.0KN/m2防水层（柔性）三毡四油铺小石子0.4 KN/m找平层：15厚水泥砂浆0.015m20 KN/m3 =0.30 KN/m2找平层：15厚水泥砂浆0.015 m20 KN/m3 =0.30 KN/m2找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平0.04 m14 KN/m3 =0.56 KN/m2保温层：80厚矿渣水泥0.08 m14.5 KN/m3 =1.16 KN/m2结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.10 m25 KN/m3 =2.5 KN/m2抹灰层：10厚混合砂浆0.01 m17 KN/m3 =0.17 KN/m2 表2.3 各层走廊楼面荷载标准值表各层走廊楼面3.32 KN/m210面层20水泥砂浆打底0.65KN/m2素水泥浆结合层一道100厚现浇钢筋混凝土板0.10m25 KN/m3=2.5 KN/m210厚混合砂浆0.01 m17 KN/m3=0.17 KN/m2表2.4 标准层楼面荷载标准值表标准层楼面3.83 KN/m大理石面层，水泥砂浆擦缝30厚1:3干硬性水泥砂浆1.16KN/m2水泥砂浆结合层一道结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.10m25 KN/m3=2.5 KN/m2抹灰层：10厚混凝土砂浆0.01m17 KN/m3=0.17 KN/m2表2.5 标准层外纵墙自重外纵墙自重有窗户处的自重2.72 KN/m2（3.9-0.65）m =8.84 KN/m无窗户处的自重8.84 KN/m-2.1 m2.72 KN/m2+2.1 m0.35 KN/m2=3.86 KN/m 表2.6 底层外纵墙自重外纵墙自重有窗户处的自重2.72 KN/m2（5-0.4-0.65）m=10.74 KN/m无窗户处的自重10.74 KN/m-2.72 KN/m22.1 m +2.1 m0.35 KN/m2=5.77 KN/m表2.7 内纵横墙自重表内纵横墙自重标准值两侧石灰粗砂200厚加气混凝土块2.56 KN/m23.25 m =8.32 KN/m表2.8 楼梯恒载计算类型具体做法荷载标准值平台板板底抹灰170.023.5水磨石面层0.65100厚混凝土板250.01梯段板水磨石面层（0.26+0.15）0.65/0.3 5.22踏步0.50.260.1525/0.3混凝土斜板0.0825/0.866板底抹灰平台梁梁自重0.2（0.35-0.10）21712.05梁侧粉刷0.02（0.35-0.10）217平台板传来3.51.62梯段板传来5.223.0/2底层内隔墙自重荷载标准值=（5-0.4-0.65）2.56=10.11 KN/m边跨梁自重：25 KN/m30.25 m（0.65-0.1）m +0.27 KN/m=3.71 KN/m中跨梁自重：25 KN/m30.25 m（0.4-0.1）m +0.187 KN/m=2.06 KN/m边柱自重：0.01 m0.5 m417 KN/m3+25 KN/m30.25m2 =6.59 KN/m 中柱自重：25 KN/m30.36 m2+0.01 m0.6 m417 KN/m3=9.41 KN/m2.22活荷载标准值计算 1）不上人屋面：0.5 KN/m 楼面： 一般房间：2.0 KN/m2 走廊：2.5 KN/m22）雪荷载：基本雪压为0.4 KN/m20.5 KN/m2，即不取雪荷载。2.2.3 竖向荷载下框架受荷总图2.2.3.1 AB轴与CD轴间框架梁图2.1 板传荷载示意图 1）屋面板传荷载： 板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图2.1 恒载：6.391.50.922=17.64 KN/m 活载：0.51.50.922=1.38 KN/m 2）楼面板传荷载： 恒载：3.831.50.922=10.57 KN/m 活载：2.01.50.922=5.52 KN/m 梁自重：3.71 3）AB和BC轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=3.71+17.64=21.35 KN/m 活载=板传荷载=1.38 KN/m 楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载=3.71+10.57=14.28 KN/m 活载=板传荷载=5.52 KN/m2.2.3.2 BC轴间框架梁1）屋面板传荷载： 恒载：6.391.552/8=11.96 KN/m 活载：0.51.552/8=0.94 KN/m2）楼面板传荷载： 恒载：3.321.552/8=6.225 KN/m 活载：2.51.552/8=4.69 KN/m 梁自重：2.06 KN/m3）BC轴间框架梁均布荷载： 屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载=2.06+11.89=13.95 KN/m 活载=板传荷载=0.94 KN/m 楼面梁：恒载=梁自重+板传荷载=2.06+6.225=8.29 KN/m 活载=办传荷载=4.69 KN/m2.2.3.3 A轴柱纵向集中荷载的计算1)顶层柱：女儿墙自重：（墙高500mm，混凝土压顶100mm,）0.250.67.5+250.10.25+（0.62+0.25）0.5=2.475天沟自重：0.3+0.182+（0.3-0.08）0.117+250.3+（0.18-0.08）0.08 =2.33 KN/m顶层柱恒荷载=女儿墙+天沟自重+梁自重+板传荷载=（2.475+2.33）6+3.71(6-0.5)+6.391.50.926/2/2+2.067.20.252+6.391.50.926/2/2=145.51 KN/m顶层柱活载=板传荷载 =0.51.5523/8+20.50.926/2=6.95 KN2)标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=8.84（2.4-0.5）+3.8633.6+3.71（6-0.5）+3.831.5532/8+2.067.20.252=+2.067.20.252+3.830.921.56/4=110.90 KN标准层活荷载=办传荷载=21.5532/8+220.921.56/2=27.80 KN 基础顶面恒载=10.74（2.4-0.5）+5.773.6+2.596-0.50=54.68 KN2.2.3.4 B轴柱纵向集中荷载计算1）顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.71（6-0.6）+6.3951.53/8+6.390.921.534+2.067.220.25=162.87 KN顶层柱活载=板传荷载 =0.51.5532/8+0.50.8911.534=10.83 KN2）标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重 =8.84（6-0.6）+3.715.4+22.066/4+23.83351.5/8+3.831.50.8913+3.831.50.8916=156.92 KN 标准层柱活载=板传荷载 =2251.53/8+22.50.8911.5+220.8911.53=47.34 KN 基础顶面恒载=底层纵墙自重+基础梁自重 =10.11+（6-0.6）+2.5(6-0.6)=68.10 KN（图）框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图2.2所示。2.2.4 风荷载计算2.2.4.1 风荷载作用下集中荷载作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值： 式中 基本风压，0.3 风压高度变化系数，因建于城市郊区，地面粗糙度B类 风荷载体型系数，取为1.3图2.2 竖向荷载作用下的受荷图下层柱高 上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍风荷载标准值计算如表2.9表2.9 集中风荷载标准值离地高度/m/m/kN27.91.381.01.30.33.91.28.23241.321.01.30.33.93.912.0520.11.251.01.30.33.93.911.4116.21.171.01.30.33.93.910.6812.31.061.01.30.33.93.99.678.41.01.01.30.33.93.99.134.51.01.01.30.34.53.99.832.2.4.2风荷载作用下的位移计算 1）侧移刚度如表2.10和表2.11。表2.10 横向1-7层D值的计算构件名称A轴柱1.190.37311771B轴柱0.8950.30920258C轴柱0.8950.30920258D轴柱1.190.37311771 D=117712+20282=64058表2.11 横向底层D值的计算构件名称A轴柱1.530.57510648B轴柱1.150.52420121C轴柱1.150.52420121D轴柱1.530.57510648 D=201212+106482=615382.2.4.3风荷载作用下的框架层间侧移计算水平荷载作用下的框架的层间侧移可按下式计算：图2.3 框架在风荷载作用下的荷载标准值各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和，顶层侧移是所有各层层间侧移之和。框架在风荷载作用下侧移的计算见表2.11表2.12 风荷载作用下框架侧移计算层间78.238.23640580.00011/30356612.0520.28640580.00031/12319511.4131.69640580.00051/7883410.6842.37640580.00071/589639.6752.04640580.00081/480029.1361.17640580.00101/108419.8371615380.00121/4064侧移验算：层间侧移最大值：1/4064 1/550(满足要求)2.2.5 地震作用计算由于建筑高度27.6m 30m，应按底部剪力法处理。根据规范，场地为类别，第一分组，即可得Tg=0.35s。1）恒荷载标准值Gk计算,如图2.12、表2.13和表2.14表2.13 顶层恒荷载标准值顶层1211.26 KN板自重6.3917.656-6.590.12-9.410.12=673.50 KN梁自重3.712(7.2-0.55)+2.06(3-0.6)+3.7164=143.32 KN外墙自重8.84（2.4-0.5）+3.863.62=30.71 KN内墙自重8.32(7.2-0.55)+8.3262=155.17 KN柱子自重女儿墙自重6.593.92+9.413.92=124.8 KN(2.475+2.33) 62=57.66 KN表2.14 标准层恒荷载标准值标准层965.3 KN板自重3.8317.656-3.830.12-9.410.12=402.40 KN梁自重143.32 KN外墙自重30.71 KN内墙自重155.17 KN柱子自重124.8 KN表2.15 底层恒荷载标准值底层1038.23 KN板自重402.40 KN梁自重143.32 KN外墙自重10.74（2.4-0.5）+5.773.6 2=82.36 KN内墙自重10.11（6-0.6）2+10.11（7.2-0.55）=176.45 KN柱子自重6.5952+9.4152=160 KN2）结构的自振周期为：3)地震影响系数，查表得=0.35s,抗震设防烈度为7度，多遇地震，可得 由于5,即： =0.60s1.4=1.40.35=0.49s 屋顶的附加地震作用：4）水平地震作用标准值计算： 按下式计算：地震作用下各层间的地震作用如表2.15表2.16 地震作用下的荷载标准值层号21211.2656056.3116144.58259.9313.563965.38.98591.1719.234965.312.812355.8427.655965.316.716120.5136.086965.320.619885.1844.507965.324.523649.8552.93屋面1038.2328.429485.7365.99图2.4 框架在地震作用下的荷载标准值屋面的水平地震作用为：3内力计算 分为以下四种单独受荷情况：a、 恒载作用（力矩分配法）b、 活荷载作用（力矩分配法）c、 风荷载作用（D值法）d、 水平地震作用（底部剪力法）3.1 恒载作用下的内力计算 由于结构的对称性，取半边结构进行计算。3.1.1 计算固端弯矩 3.1.2 恒荷载作用下内力计算 内力计算采用力矩分配法，计算如图3.1，恒荷载作用下的M、N、V图件图3.2、3.3及3.4。上柱下柱右梁跨中 左梁上柱下柱右梁0.4570.5430.3020.000 0.5280.176-92.23 92.23 -10.46 42.15 50.08 -24.69 -43.17 -14.39 9.80 -12.35 25.04 -9.66 1.16 1.38 -4.65 -8.12 -2.71 -4.00 -2.32 0.69 5.79 2.89 3.43 -1.96 -3.42 -1.14 52.00 -52.00 -69.01 86.67 -58.59 -28.70 0.31550.31350.3730.1980.346 0.111 0.346 -62.12 62.12 -6.22 19.60 19.48 23.17 -11.07 -19.31 -19.31 -19.31 21.08 9.80 -5.53 11.59 -21.59 -9.66 -7.99 -7.94 -9.45 3.89 6.79 2.18 6.79 0.58 4.87 1.95 -4.73 -4.06 -4.83 -2.33 -2.32 -2.76 2.70 4.70 4.70 4.70 30.93 23.88 -54.75 -33.56 64.50 -33.47 -26.91 -14.04 0.31550.31550.3730.1980.346 0.111 0.346 -62.12 62.12 -6.22 19.60 19.60 23.17 -11.07 -19.31 -19.31 -19.31 9.74 9.80 -5.53 11.59 -9.66 -9.66 -4.42 -4.42 -5.22 1.53 2.67 0.86 2.67 -3.97 4.90 0.77 -2.61 1.09 -4.83 -0.53 -0.53 -0.63 1.26 2.20 2.20 2.20 20.41 29.35 -49.57 -36.99 62.81 -23.01 -30.75 -20.66 0.31550.31550.3730.1980.346 0.111 0.346 -62.12 62.12 -6.22 19.60 19.60 23.17 -11.07 -19.31 -19.31 -19.31 9.80 9.80 -5.53 11.59 -9.66 -9.66 -4.42 -4.42 -5.22 1.53 2.67 0.86 2.67 -2.21 4.90 0.77 -2.61 0.43 -4.83 -1.09 -1.09 -1.29 1.39 2.43 2.43 2.43 21.68 28.79 -50.23 -36.59 62.95 -23.44 -30.52 -20.43 0.31550.31550.3730.1980.346 0.111 0.346 -62.12 62.12 -6.22 19.60 19.60 23.17 -11.07 -19.31 -19.31 -19.31 9.80 9.80 -5.53 11.59 -9.66 -9.66 -4.42 -4.42 -5.22 1.53 2.67 0.86 2.67 -2.21 4.90 0.77 -2.61 0.43 -4.83 -1.09 -1.09 -1.29 1.39 2.43 2.43 2.43 21.68 28.79 -50.23 -36.59 62.95 -23.44 -30.52 -20.43 0.31550.31550.3730.1980.346 0.111 0.346 -62.12 62.12 -6.22 19.60 19.60 23.17 -11.07 -19.31 -19.31 -19.31 9.80 9.80 -5.53 11.59 -9.66 -9.66 -4.42 -4.42 -5.22 1.53 2.67 0.86 2.67 -2.21 4.90 0.77 -2.61 0.43 -4.83 -1.09 -1.09 -1.29 1.39 2.43 2.43 2.43 21.68 28.79 -50.23 -36.59 62.95 -23.44 -30.52 -20.43 0.31550.31550.3730.1980.346 0.111 0.346 -62.12 62.12 -6.22 19.60 19.60 23.17 -11.07 -19.31 -19.31 -19.31 9.80 -5.53 11.59 -9.66 -1.35 -1.35 -1.59 -0.38 -0.67 -0.21 -0.67 -2.21 -0.17 -2.61 0.43 0.75 0.75 0.89 0.43 0.76 0.76 0.76 26.59 19.00 -45.36 -40.46 60.08 -28.46 -18.77 -25.45 图3.1 恒荷载作用下的内力计算图3.2 恒荷载作用下的弯矩图图3.3 横恒载作用下的轴力图图3.4 恒荷载作用下的剪力图图3.5 活荷载作用下的框架M图图3.6 活荷载作用下的框架N图图3.7 活荷载作用的框架V图3.2 活荷载作用下的内力计算 由于结构为对称结构，因此去一半进行计算。3.2.1 计算固端弯矩 3.2.2 活荷载作用下的内力计算 采用力矩分配法计算，如图3.2，活荷载作用的M、N、V图如图3.5、3.6、3.7上柱下柱右梁跨中左梁上柱下柱右梁0.4570.5430.3020.0000.5280.176-5.965.96-0.712.723.24-1.59-2.78-0.933.76-0.791.62-3.51-1.36-1.610.571.000.33-0.490.29-0.812.220.090.11-0.43-0.75-0.254.73-4.73-3.915.33-3.81-1.550.31550.31350.3730.1980.3460.1110.346-23.8523.85-3.527.527.488.89-4.03-7.02-7.02-7.021.363.76-2.014.45-1.39-3.51-0.98-0.98-1.160.090.160.050.16-0.681.870.04-0.580.50-1.76-0.39-0.39-0.460.360.630.630.636.8411.74-18.54-14.4324.14-7.12-11.61-9.750.31550.31550.3730.1980.3460.1110.346-23.8523.85-3.527.527.528.89-4.03-7.02-7.02-7.023.743.76-2.014.45-3.51-3.51-1.73-1.73-2.050.510.890.290.89-0.491.880.26-1.020.03-1.76-0.52-0.52-0.610.550.950.950.958.5210.91-19.37-13.9324.30-8.67-11.05-8.700.31550.31550.3730.1980.3460.1110.346-23.8523.85-3.527.527.528.89-4.03-7.02-7.02-7.023.763.76-2.014.45-3.51-3.51-1.73-1.73-2.050.510.890.290.89-0.871.880.26-1.020.14-1.76-0.40-0.40-0.470.520.910.910.918.2911.03-19.23-14.0224.28-8.59-11.09-8.740.31550.31550.3730.1980.3460.1110.346-23.8523.85-3.527.527.528.89-4.03-7.02-7.02-7.023.763.76-2.014.45-3.51-3.51-1.73-1.73-2.050.510.890.290.89-0.871.880.26-1.020.14-1.76-0.40-0.40-0.470.520.910.910.918.2911.03-19.23-14.0224.28-8.59-11.09-8.740.31550.31550.3730.1980.3460.1110.346-23.8523.85-3.527.527.528.89-4.03-7.02-7.02-7.023.763.76-2.014.45-3.51-3.51-1.73-1.73-2.050.510.890.290.89-0.871.880.26-1.020.14-1.76-0.40-0.40-0.470.520.910.910.918.2911.03-19.23-14.0224.28-8.59-11.09-8.740.31550.31550.3730.1980.3460.1110.346-23.8523.85-3.527.527.528.89-4.03-7.02-7.02-7.023.76-2.014.45-3.51-0.55-0.55-0.65-0.19-0.33-0.10-0.33-0.87-0.17-1.020.140.330.330.390.170.300.300.3010.207.30-17.40-15.4623.23-10.42-6.82-10.57图3.8 活荷载作用的内力计算3.3 风荷载作用下的内力计算风荷载作用下采用D值法进行计算。其步骤为：1） 求各柱反弯点处的剪力值；2） 求各柱反弯点高度；如表3.1和表3.23） 求各柱的杆端弯矩及梁端弯矩；框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算，计算过程如表3.3和表3.4中柱处的梁 边柱处的梁 4） 求各柱的轴力和梁剪力。5） 第，如表2.9 风荷载作用下的内力图如图3.9表3.1 A、D轴柱的反弯点高度层号73.91.190.360000.361.4063.91.190.410000.411.6053.91.190.450000.451.7643.91.190.460000.461.7933.91.190.460000.461.7923.91.190.500000.502.014.51.530.600000.602.3表3.2 B、C轴柱的反弯点高度层号73.90.8950.350000.351.3763.90.8950.400000.401.5653.90.8950.450000.451.7643.90.8950.450000.451.7633.90.8950.450000.451.7623.90.8950.500000.501.9514.51.150.630000.632.46表3.3 A、D轴框架柱剪力及梁柱弯矩在风荷载作用下计算层78.23640580.1841.511.403.772.113.77620.28640580.1843.731.609.335.9711.44531.69640580.1845.831.7612.4810.2618.45442.37640580.1847.801.7916.4613.9626.72352.04640580.1849.581.7920.2117.1534.17261.17640580.18411.262.0021.3922.5238.54171.00615380.17313.062.3020.9030.0443.42 表3.4 B、C轴框架柱剪力及梁柱弯矩在风荷载作用下计算层78.23640580.3162.601.376.583.564.212.37620.28640580.3166.411.5615.0010.0011.889.10531.69640580.31610.011.7621.4217.6220.1118.88442.37640580.31613.391.7628.6523.5729.6127.95352.04640580.31616.441.7635.1828.9337.6037.47261.17640580.31619.331.9537.6937.6936.2418.19171.00615380.32722.442.4622.3155.2038.4058.42表3.5 风荷载作用下框架柱轴力与梁端剪力梁端弯矩梁端剪力/kN柱轴力/KnAB跨AB跨BC跨AB跨BC跨A轴B轴73.774.212.371.111.58-1.11-0.47611.4411.889.13.246.07-4.35-3.30518.4520.1118.885.3612.59-9.70-10.53426.7229.6127.957.8218.63-17.53-21.34334.1737.6037.479.9724.98-27.49-36.35238.5436.2448.1910.3932.13-37.88-58.09143.4238.4058.4211.3638.95-49.24-85.68图3.8 风荷载作用下的内力3.4 地震作用下的内力计算 地震作用下的内力计算同风荷载作用下的内力计算，内力计算过程如表3.6、表3.7及表3.8，内力计算的图如图3.9。表3.6 A、D轴框架柱剪力及梁柱弯矩在地震作用下计算层7100.77640580.18418.541.4046.3525.9646.356153.70640580.18428.281.6065.0545.2591.005198.20640580.18436.471.7678.0464.19123.294234.28640580.18443.111.7990.9677.16155.293261.93640580.18448.201.79101.6986.27178.852281.16640580.18451.732.0098.29103.47184.561294.72615380.17350.992.30137.66117.27241.13表3.7 B、C轴框架柱剪力及梁柱弯矩在地震作用下计算层7100.77640580.31631.841.4079.6144.5850.9528.666153.70640580.31648