某教学楼结构设计说明书毕业论文.doc

第一章 框架构件选型1.1 构件与截面尺寸确定1.1.1 框架梁尺寸选择1. 根据钢筋混凝土结构构造手册梁截面选择的要求： (1) 梁截面高度小于或等于800取50为模数,800以上可取100为模数；(2) 现浇楼盖中,一般主梁至少要比次梁高50,以便于施工；(3) 主梁截面宽度不应小于200,次梁截面宽度不应小于150。2. 按照建筑抗震设计规范第6.3.1，梁截面尺寸要求：(1) 截面宽度比不宜小于200，也不宜小于柱宽的一半； (2) 截面高宽比不宜大于4； (3) 梁净跨与截面高度比不宜小于4。3.按照经验选择： 主梁： 次梁： 梁截面宽度可取1/21/3梁高，且不宜大于1/2的柱宽，且不宜小于250。4.横向框架梁尺寸确定： 6600跨度：，取主梁高为600； , 取主梁宽为300；8700跨度： ，取主梁高为800； ，取主梁宽为350；5.次梁截面尺寸确定：次梁高，取次梁高为500；次梁宽，取次梁宽为250； 1.1.2 柱截面设计按照建筑抗震设计规范第6.3.6，6.3.7条规定：(1) 柱截面的宽度和高度均不宜小于300；(2) 剪跨比不宜小于2；(3) 截面长边和宽边的边长比不宜大于3；(4) 柱轴压比不宜超过0.8。框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按照下式计算。 其中 F为简支状态计算的柱承载面积；为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取1215kN/； 为地震作用组合后柱轴力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2；为验算截面以上楼层层数； 柱截面面积；混凝土轴心抗压强度设计值；框架柱轴压比限值，对一级、二级、和三级抗震等级分别取0.7、0.8、和0.9。计算底层柱截面尺寸，其余层与底层相同。本工程为二级抗震，轴压比限值=0.8，各层重力荷载代表值取13kN/，柱的混凝土强度等级不低于C20，柱的混凝土强度采用C30(=14.3 kN/,=1.43 kN/)底层采用C35；边柱取6.6m跨进行计算，承载面积为(6.63.6)，中柱为(6.65.1)；边柱：=162000 中柱：220673计算得边柱截面为402402,中柱截面为470470,根据以上结果取每层柱截面尺寸为600600。1.1.3 板的尺寸选择 根据钢筋混凝土结构构造手册板尺寸选择的要求：连续式板：，板统一取为100。1.1.4 基础选用柱下独立基础，基础顶面距室外地面为650mm。基础埋深的确定 ： 由地质勘测报告可知，第一层为杂土层0.31.8m该土层不宜做基础，第二层为砂质粉土厚1.4m，第三层中粗砂层2.55m，第四层砾砂混角砾层。地下水位9m,冻结深度1.5m。底层框架的计算高度H=4.20.450.65=5.3m。 图1.1底层柱高1.2 材料选取 根据钢筋混凝土设计规范对梁、柱、框架节点的要求：按照一级抗震设计时，其混凝土强度不低于C30；按照二、三级抗震等级设计时，混凝土强度等级不低于C20。本工程为二级抗震，初步确定一层柱混凝土强度等级为C35，一层梁、板、楼梯为C30，二五层梁、板、柱、楼梯混凝土强度等级为C30，基础混凝土强度为C25。 根据钢筋混凝土设计规范，结构构件中的纵向受力钢筋，宜选用HRB335、HRB400钢筋，箍筋宜选用HPB235、HRB335钢筋。本设计主梁、次梁、柱、基础均采用HRB335，箍筋采用HPB235钢筋。1.3 计算简图1.3.1 计算单元取号轴的一榀框架作为计算单元，如图1.1所示。图1.1 一榀框架平面图第二章 重力荷载计算2.1 屋面楼面等做法 (1) 屋面做法：改性沥青防水卷材 0.35 kN/20厚1:3水泥沙浆找平层 0.02200.4 kN/最薄处30厚碎浮石找3坡(0.030.128)61 kN/100厚保温板 0.10.50.05 kN/100厚现浇混凝土楼板 0.1252.5 kN/20厚板底抹灰 0.02170.34 kN/屋面恒荷载 ： 总计4.64 kN/屋面活荷载(按上人屋面计算)： 0.5 kN/(2) 楼面做法：30厚的水磨石地面 0.65 kN/100厚现浇钢筋混凝土板 0.1252.5 kN/20厚板底抹灰 0.02170.34 kN/楼面恒荷载： 总计 3.49 kN/楼面活荷载：走廊楼梯门厅 2.5 kN/教室 2.0 kN/ 卫生间 2.5 kN/(3) 楼面卫生间做法： 面砖(防滑缸砖) 0.65 kN/20厚1:2水泥沙浆结合层 0.02200.4 kN/60厚C20混凝土找平 0.06251.5 kN/高聚物改性沥青防水层 0.35 kN/20厚1:3水泥沙浆找平 0.02200.4 kN/100厚现浇钢筋混凝土楼板 0.1252.5 kN/20厚抹灰 0.02170.4 kN/楼面卫生间恒荷载： 总计 6.14 kN/楼面卫生间活荷载： 2.0 kN/2.2楼层重力荷载计算 2.2.1各层荷载计算计算集中荷载时，假定各层的重量为本层自重、梁自重、活荷载以及上、下各半层墙、柱自重之和，并集中于该层楼(屋)盖处，楼层顶部次梁布置，房屋次梁均采用250500截面，布置如图2.1所示。图2.1 次梁布置图梁自重：=0.30.6(16.21.8)25(0.50.50.3)(16.21.8)0.021758.43 kN/根根数：30.30.6(21.66)25(0.50.50.3)0.02(21.66)17 =77.09 kN/根根数：10.30.6(21.62.4)25 (0.50.50.3)(21.62.4)1794.9 kN/根根数：20.80.35(8.70.6)25(0.80.350.8)0.02(8.70.6)17 62.07 kN/根根数：50.60.3(26.42.4)25(0.50.50.3)0.02(26.42.4)17 118.6 kN/根根数：40.50.25(6.60.3)25(0.40.40.25)0.02(6.60.3)17 21.94 kN/根根数：50.50.2517.7251.0517.70.0217 61.31 kN/根根数：5梁总重：58.45377.0994.9262.075118.6421.9561.315 1521.52 kN屋面恒荷载：(0.66.648.7)(6.6230.6)(8.70.6)3(8.70.6)2.74.64 3028.8 kN屋面活荷载：(0.66.648.7)(6.6230.6)(8.70.6)3(8.70.6)2.70.5 326.38 kN 柱子自重：0.60.63.92825982.8 kN柱子抹灰：(0.640.4)3.9280.021774.26 kN女儿墙：(26.4128.726.42.7)1.30.26(8.712.6)20.22.76 153.85 kN女儿墙压顶：76.20.20.225(8.712.6)20.30.225 111.15 kN高出屋面柱：0.60.62.42517367.2 kN抹灰：91.81.520.021793.6 kN墙自重：（外墙300厚，内墙200厚）外墙：(26.4221.632.7160.6)3.361395.9 kN外墙窗面积：C13：2.11.539.45C14：4.52.410.8C8：2.12.2313.86C16：2.42.45.76C7：32.26.6C5：2.12.4420.16C2：5.42.4112.96C1：1.42.4310.08总面积：89.67外墙除窗：1395.989.670.361234.5 kN窗自重：89.670.435.9 kN外墙抹灰：1234.51/61/0.320.0217466.4 kN内墙自重：横墙：63.30.2610237.6 kN纵墙：63.30.267166.32 kN(8.70.6)3.1620.260.26 kN门窗面积：M3：12.1816.8M4：0.92.147.56M6：1.22.125.04门总面积：16.87.565.0429.4门自重：29.40.25.88 kN窗自面积：31.2310.8窗自重：10.80.44.32 kN内墙除门窗：237.660.26166.32(29.410.8) 0.26415.94 kN内墙抹灰：249.621/61/0.220.0217141.5 kN门窗过梁： 1.4140.20.22519.6 kN(1) 屋面荷载计算恒载：高出屋面恒载： 828.89 kN屋面恒载： 3028.8 kN梁总重： 1521.5 kN外墙总重： (1395.9466.4)1.35/3.389.670.361.35/2.4+35.91.35/2.4691.3 kN内墙总重： 415.941.35/3.3+4.32+19.6+141.51.35/3.3252 kN柱自重： 528.5 kN恒载总计： 6850.71 kN活载总计： 326.38 kN荷载合计：恒载活载6850.7326.387013.9 kN(2) 24层荷载计算楼面恒载：3.49(35.116.28.735.32.7(6.66.63.36)6.63.32(6.60.2138.70.22)6.14(3.30.2)(6.60.2)2(6.66.63.36)62398.4 kN楼面活载： 2.0(9.90.2)(6.60.1)36.66.66.38.768.72.5(6.66.663.36.66.635.12.4315.38.73.3)1343.84 kN梁总重：1521.5 kN外墙总重： 2337.54 kN柱自重： 1057.06kN恒载总计： 7314.52 kN活载总计：1343.84kN荷载合计：恒载活载7314.521343.847986.44 kN(3) 1层荷载计算底层计算高度为5.2m，截取底层一半到二层楼面高度为2.6m二层墙体计算：2337.54691.32521394.24 kN一层墙体计算：(691.3265.5)1417.48 kN雨篷计算：柱：4.550.60.62522.40.024.551785.6 kN梁：(3.920.60.36.60.60.3)251.171.28 kN(6.60.3)(3.90.3)0.1251.268.04 kN雨篷活载:0.53.96.612.87 kN表2.2 一层荷载计算部位楼面墙梁柱雨篷恒载(kN)2398.42811.721521.521221.8224.92活载(kN)1343.8412.87总计(kN)恒载： 8178.36活载： 356.71合计(kN)恒载活载8178.36356.718856.7 kN2.2.1各层荷载计算重力荷载代表值如图2.2所示图2.2 框架重力荷载代表值及简图 第三章 水平地震内力分析3.1 楼层D值计算3.1.1 梁、柱线刚度计算1横梁线刚度一层柱混凝土强度等级为C35，一层梁、板、楼梯为C30，二五层梁、板、柱、楼梯均为C30，包头市区抗震设防烈度为8度，基本地震加速度为0.20g , C30混凝土，C35混凝土。在框架结构中现浇楼面的楼板可作为梁的有效翼缘增大梁的有效刚度，减小框架的侧移，考虑这一作用在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取，对中框架梁取 ，其中为梁截面惯性矩，横梁线刚度计算如 表3.1表3.1 横梁线刚度计算梁长度(mm) 梁尺寸(mm)(mm)(N/mm)(Nmm)(Nmm)(Nmm)30002400600036002柱线刚度柱线刚度计算如表3.2表3.2 柱线刚度计算层次高度(mm)(N/mm)(Nmm)(mm)(Nmm)1层520025层39003.1.2 框架柱D值计算1. 柱侧移刚度修正系数计算表3.3 柱侧移刚度修正系数楼层简图K 一般层底层 柱的侧移刚度值按 计算。底层柱侧移刚度见表3.4表3.4 柱侧移刚度 数量层数部位层数部位216轴B柱0.5630.41512051256轴B柱0.4430.181118672 16轴C柱1.8010.60517568256轴C柱1.4180.415272095 17轴B柱0.7490.45413192257轴B柱0.590.228149495 17轴C柱2.4010.65919136257轴C柱1.890.48631865119轴D柱3.3030.71720820259轴D柱2.5990.56537045119轴E柱3.0280.70220384259轴E柱2.3830.54435668119轴F柱2.9240.69520181259轴F柱2.3010.53535078119轴G柱1.5470.57716754259轴G柱1.2170.378247842110轴A柱1.2390.537155932510轴A柱0.9740.328215051110轴B柱1.9880.624181192510轴B柱1.5430.43628587 1 110轴C柱1.5750.580168422510轴C柱1.2390.383251111110轴E柱1.6510.589171032510轴E柱1.2990.394258331110轴G柱0.8260.469136192510轴G柱0.6490.245160641 111轴B柱1.8010.605175682511轴B柱1.4180.415272091111轴C柱1.1820.529153612511轴C柱0.930.317207841111轴E柱1.2390.537155932511轴E柱0.9740.328215061111轴G柱0.6190.427123992511轴G柱0.4870.19612851表3.4 框架侧移刚度D汇总楼层底层二层三层四层五层4568076657526657526657526657523.2 横向框架自振周期计算3.2.1 横向框架自振周期按顶点位移法来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本自振周期可按下式来计算：式中， 计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移，即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移； 结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.6。故先计算结构顶点的假想侧移，计算过程如下表：表3.5 结构顶点的假想位移计算层次57013.97013.96657520.01050.20147986.4415000.346657520.02250.190537986.4422986.786657520.03450.16827986.4430973.226657520.04650.133518856.739829.924568070.0870.087由上表计算基本周期，3.3 水平地震作用下框架的侧移验算3.3.1 横向地震作用计算本建筑位于包头市区，为类场地，第一组，八度抗震区，基本地震加速度为。查表得场地周期特征值，地震影响系数最大值取。采用底部剪力法计算，由于，不考虑顶点附加地震作用，取，结构底部剪力为：.kN。表3.6 地震作用及楼层地震剪力层次520.87013.91458890.28981227.51227.5416.97986.44134970.80.26811135.62363.13 137986.44103823.70.2062891.963255.062 9.17986.4472676.60.1444611.63866.6615.28856.746054.80.0915387.574254.23 图3.1 横向水平地震作用及层间剪力3.3.2 水平地震作用位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按式和计算，计算过程见表3.7表3.7 水平地震作用下的位移验算层次层间剪力层间刚度层高 层间相对转角查表得：钢筋混凝土框架梁弹性层间位移角限值根据变形验算，层间最大位移角发生在第一层，其值满足要求51227.56657520.00184 3.94 2363.1665752 0.00355 3.93 3255.06665752 0.00489 3.9 2 3866.66665752 0.00581 3.9 1 4254.23456807 0.00931 5.2 第四章 框架内力分析4.1 水平地震作用横向框架的内力分析4.1.1横向框架梁柱内力1. 横向框架轴边、中柱端弯矩分别见表4.1、表4.2（用D值法计算）表4.1 轴边柱端弯矩计算层次层高层间剪力层间刚度 边柱 5 3.91227.56657521494927.560.590.332.2575.23 43.92363.16657521494953.060.590.482.77124.16 3 3.93255.066657521494973.090.590.45128.27186.2 2 3.93866.666657521494986.820.590.5169.3169.3 1 5.24254.2345680713192122.870.7490.7447.72191.7表4.2 轴中柱端弯矩计算层次层高层间剪力层间刚度 中柱 5 3.91227.56657523186558.751.890.491.65137.5 43.92363.166575231865113.11.890.45198.5242.65 3 3.93255.0666575231865155.791.890.5255.8255.8 2 3.93866.6666575231865185.11.890.5303.9303.9 1 5.24254.2345680719136178.22.4010.6555.984370.656梁端剪力以及柱轴力分别按照下列公式计算：； 2. 柱轴力见表4.3表4.3 柱轴力层次柱 柱轴力 12345B轴277.74191.14119.657.417.9C轴713.26490.56305.1158.945.1D轴713.26490.56305.1158.945.1F轴277.74191.14119.657.417.93. 梁端弯矩、剪力见表4.4表4.4 梁端弯矩、剪力层次BC跨CD跨575.2342.96.617.994.694.63634156.41104.36.639.5229.9229.93153.33268.97141.76.662.2312.6312.63208.42297.57174.66.671.5438538532571361210.66.686.64644643309