土木工程毕业设计计算模板毕业论文.docx

XXXX住宅楼建筑结构设计毕业设计目 录摘 要iAbstractii第一章 工程概况11.1 工程名称11.2 工程地点11.3 建筑参数11.4 抗震设防11.5 工程地质条件11.6 材料选用1第二章 结构布置及计算简图22.1 柱网布置图22.2梁、柱截面尺寸初步确定32.3 框架结构的计算简图3第三章 重力荷载计算53.1屋面及楼面永久荷载标准值53.2屋面及楼面可变荷载标准值53.3梁、柱、门、墙、窗重力荷载计算53.4重力荷载代表值6第四章 框架侧移刚度的计算84.1横向框架侧移刚度计算84.2纵向框架侧移刚度计算104.3刚度验算12第五章 水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算135.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算135.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算18第六章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算226.1 横向框架内力计算226.2 横向框架内力组合27第七章 截面设计407.1 框架梁407.2 框架柱477.3 楼板54第八章 基础设计588.1设计资料588.2独立基础设计58第九章 楼梯设计629.1楼梯板计算629.2平台板计算639.3平台梁计算64第十章 PKPM电算结果6610.1抗震分析6610.2内力分析76参考文献82致谢83第一章 工程概况1.1 工程名称XXXX住宅楼建筑结构设计1.2 工程地点 xx省xxx市xx县1.3 建筑参数 本工程为钢筋混凝土框架结构商住楼，地上共六层，一层为商业区，层高4m，二层为商业办公区，层高为3.3m，三到六层为住宅区，层高为2.8m。建筑总高度为18.5m，无地下室。使用年限为50年，基础类型为柱下独立基础。1.4 抗震设防 抗震设防烈度为7度，建筑抗震重要性分类为乙类，建筑抗震等级为三级。设计基本地震加速度值为0.10g。场地条件为二类，设计地震分组为第三组。特征周期值Tg=0.45s。1.5 工程地质条件本工程地质条件分布如下：杂填土 粉质粘土 淤泥 粘土，无软弱下卧层，孔隙潜水为主要地下水类型。根据对临近场地水质的分析，可以判定地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。具体土层的物理性质指标详见地质勘察报告中相应内容。荷载条件由规范查得如下：灌云基本风压为0.55kN/m2，基本雪压为0.40 kN/m2。1.6 材料选用楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120mm。内外填充墙均采用为200mm厚的蒸压加气混凝土砌块。梁、板采用C30混凝土，一层柱子采用C35混凝土，二到六层采用C30混凝土。第二章 结构布置及计算简图2.1 柱网布置图图2.1 第一标准层柱网布置图图2.2 第三标准层柱网布置图2.2梁、柱截面尺寸初步确定2.2.1柱截面框架柱的截面尺寸一般根据柱子的轴压比限值来估算，该结构选用的C35混凝土轴心抗压强度，选用的C30混凝土轴心抗压强度，选用的三级钢筋HRB400强度设计值，结构抗震等级为三级，由公式：（2.1）（2.2） 式中取0.9，取，gE取12kN/m2，n为验算截面以上的楼层数，n等于5，为考虑地震作用组合后轴压比增大系数，边柱取1.3，中柱取1.25，F为柱子的负载面积，边柱和中柱的负载面积分别为4.81.65和3.64.1，由（1）和（2）得： 取柱子截面为正方形，则边柱和中柱的截面高度分别为203mm和271mm，根据上述计算结果并综合考虑其它因素，选取一层柱子为600600，二层柱子为500500，三到六层柱子均为300500。2.2.2梁截面梁截面高度按梁跨度的1/12-1/8进行估算，横梁一层采用300500，二到六层采用250500，纵梁一层采用300600，二到六层采用250600，次梁均采用200400。2.3 框架结构的计算简图框架结构的计算简图如图2.3所示，选取一榀框架进行计算。假定框架柱底部嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。基础采用柱下独立基础，基础埋置深度1.7m，基础顶部至室外地坪高度为0.85 m。底层柱高从基础顶面算至一层板底，h=4+0.15+0.85=5 m，其余各层柱高分别为二层3.3m，三到六层2.8m。框架结构的计算单元简图如下： 图2.3 横向框架计算简图第三章 重力荷载计算3.1屋面及楼面永久荷载标准值 层面：30厚细石混凝土保护层220.03=0.66 kN/m2三毡四油防水层0.4 kN/m220厚水泥砂浆找平层200.02=0.4 kN/m2150厚水泥蛙石保温层50.15=0.75 kN/m2120厚钢筋混凝土板250.12=3 kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25 kN/m25.46 kN/m2一到五层楼面：瓷砖地面（包括水泥粗砂打底）2.0 kN/m2120厚钢筋混凝土板250.12=3 kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25 kN/m23.8 kN/m23.2屋面及楼面可变荷载标准值屋面均布活荷载标准值2.0 kN/m2住宅楼面活荷载标准值2.0 kN/m2书房活荷载标准值2.5 kN/m2浴室活荷载标准值2.5 kN/m2商场活荷载标准值3.5 kN/m2多层住宅楼梯2.0 kN/m2办公楼2.5 kN/m2一般阳台2.5 kN/m23.3梁、柱、门、墙、窗重力荷载计算梁、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、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载，结果如下：表3.1 重力荷载标准值层次构件b mh m kN/m3g kN/ml mG kNG kN一横梁0.30 0.50 251.05 3.94 224.30883.18883.18纵梁0.30 0.60 251.05 4.73 240.501136.361136.36次梁0.20 0.40 251.05 2.10 39.6583.2783.27柱0.60 0.60 251.10 9.90 430.424261.162102.81二横梁0.25 0.50 251.05 3.28 224.30735.98735.98纵梁0.25 0.60 251.05 3.94 240.50946.97946.97次梁0.20 0.40 251.05 2.10 40.8585.7985.79柱0.50 0.50 251.10 6.88 300.302064.561768.74三到五横梁0.25 0.50 251.05 3.28 160.80527.63527.63纵梁0.25 0.60 251.05 3.94 183.20721.35721.35次梁0.20 0.40 251.05 2.10 56.70119.07119.07柱0.30 0.50 251.10 4.13 162.40669.901368.05六横梁0.25 0.50 251.05 3.28 140.70461.67461.67纵梁0.25 0.60 251.05 3.94 183.20721.35721.35柱0.30 0.50 251.10 4.13 162.40669.901183.02外墙体为200mm蒸压加气混凝土砌块填充墙8kN/m3，外墙面贴瓷砖0.5kN/m2，内墙面为20mm厚抹灰17kN/m3，则外墙单位墙面重力荷载为：0.5+80.2+170.02=2.44kN/m2内墙体为200mm蒸压加气混凝土砌块填充墙8kN/m3，两侧墙面均为20mm厚抹灰17kN/m3，则内墙单位墙面重力荷载为：80.2+1720.02=2.28kN/m23.4重力荷载代表值集中于各楼层标高处重力荷载代表值Gi是指结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和，是表示地震发生时根据遇合概率确定的“有效重力”。Gi为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙、柱等重量。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，半层柱自重，半层墙体自重。 其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面活载，纵横梁自重，楼面上、下各半层的柱子及纵横墙体自重。图3.1 各质点的重力荷载代表值第四章 框架侧移刚度的计算4.1横向框架侧移刚度计算 根据规范可知，对于现浇楼板，其梁截面惯性矩应进行修正，见表4.1；梁的线刚度，Ec为混凝土弹性模量，l为梁的计算跨度，Ib为梁截面惯性矩，其计算过程见表4.2；柱的线刚度，Ic为柱的截面惯性矩，h为柱的计算高度，其计算过程见表4.3。表4.1 梁截面惯性矩取值楼面做法中框架梁边框架梁现浇ib=2Ib ib=1.5Ib 装配整体式ib=1.5Ib ib=1.2Ib 表4.2 横梁线刚度ib计算表类别层次Ec N/mm2b mmh mmIb mm4l mmEcIb/lNmm1.5EcIb/lNmm2EcIb/lNmm横梁一3.0E+043005003.125E+0939002.404E+103.606E+104.808E+103.0E+043005003.125E+0933002.841E+104.261E+105.682E+103.0E+043005003.125E+0940002.344E+103.516E+104.688E+103.0E+043005003.125E+0942002.232E+103.348E+104.464E+103.0E+043005003.125E+0918005.208E+107.813E+101.042E+113.0E+043005003.125E+0948001.953E+102.930E+103.906E+10横梁二到六3.0E+042505002.604E+0939002.003E+103.005E+104.006E+103.0E+042505002.604E+0933002.367E+103.551E+104.735E+103.0E+042505002.604E+0940001.953E+102.930E+103.906E+103.0E+042505002.604E+0942001.860E+102.790E+103.720E+103.0E+042505002.604E+0918004.340E+106.510E+108.681E+103.0E+042505002.604E+0948001.628E+102.441E+103.255E+10表4.3 柱线刚度ic计算表层次hc mmEc N/mmb mmh mmIc mm4EcIc/hc Nmm一50003.15E+046006001.080E+106.804E+10二33003.00E+045005005.208E+094.735E+10三到六28003.00E+043005003.125E+093.348E+10柱的侧移刚度D值按下式计算： （2.2）式中，c为柱侧移刚度修正系数，应根据规范以及梁柱线刚度比来取值。本商住楼中，柱可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱，纵向和横向框架侧移刚度计算结果见表4.44.6。表4.4 一层柱侧移刚度边框架中框架KcnD N/mmD N/mmKcnD N/mmD N/mm0.530 0.407 213295.643 26591.287 0.707 0.446 214559.430 29118.860 1.156 0.525 117138.002 17138.002 1.542 0.576 318827.074 56481.223 1.143 0.523 117072.575 17072.575 1.524 0.574 518757.737 93788.686 1.009 0.501 116377.332 16377.332 0.835 0.471 915379.628 138416.655 0.923 0.487 115897.587 15897.587 1.345 0.552 1518014.080 270211.199 0.861 0.476 215537.231 31074.462 1.230 0.536 317493.504 52480.511 0.431 0.383 212504.037 25008.073 1.148 0.524 217098.415 34196.830 0.626 0.429 114006.057 14006.057 0.574 0.417 213627.852 27255.703 1.143 0.523 117072.575 17072.575 2.187 0.642 1220959.233 251510.799 1.009 0.501 116377.332 16377.332 1.531 0.575 1218785.135 225421.616 1.640 0.588 119201.909 19201.909 0.835 0.471 715379.628 107657.399 1.148 0.524 117098.415 17098.415 721286539.481 15232915.604 1519455.085 表4.5 二层侧移刚度边框架中框架KcnD N/mmD N/mmKcnD N/mmD N/mm0.486 0.195 26264.384 12528.769 0.648 0.245 212763.975 25527.950 1.060 0.346 111103.347 11103.347 1.413 0.414 321603.021 64809.064 1.048 0.344 111019.859 11019.859 1.397 0.411 521457.284 107286.422 0.925 0.316 110135.047 10135.047 0.765 0.277 914442.325 129980.928 0.846 0.297 19527.000 9527.000 1.233 0.381 1519898.689 298480.341 0.789 0.283 29071.610 18143.219 1.128 0.361 318812.486 56437.458 0.395 0.165 25283.408 10566.817 1.053 0.345 217990.766 35981.531 0.574 0.223 111637.022 11637.022 1.053 0.345 217990.766 35981.531 1.048 0.344 117937.102 17937.102 2.005 0.501 1226119.627 313435.524 0.925 0.316 116496.888 16496.888 1.403 0.412 1221514.861 258178.337 1.504 0.429 122392.111 22392.111 0.765 0.277 714442.325 101096.277 1.053 0.345 117990.766 17990.766 721427195.365 15169477.946 1596673.311 表4.6 三到六层侧移刚度边框架中框架KcnD N/mmD N/mmKcnD N/mmD N/mm1.061 0.347 217758.133 35516.266 1.414 0.414 1821225.697 382062.553 2.581 0.563 228871.161 57742.322 2.581 0.563 428871.161 115484.643 2.278 0.532 227286.244 54572.489 2.278 0.532 1427286.244 382007.421 1.111 0.357 218301.749 36603.499 1.111 0.357 1418301.749 256224.490 8184434.575 501135779.107 1320213.682 4.2纵向框架侧移刚度计算纵向侧移刚度计算方法与横向相同，结果见表4.7表4.11：表4.7 纵梁线刚度ib计算表类别层次Ec N/mm2b mmh mmIb mm4l mmEcIb/lNmm1.5EcIb/lNmm2EcIb/lNmm横梁一3.0E+043006005.400E+0926006.231E+109.346E+101.246E+113.0E+043006005.400E+0933004.909E+107.364E+109.818E+103.0E+043006005.400E+0936004.500E+106.750E+109.000E+103.0E+043006005.400E+0948003.375E+105.063E+106.750E+10横梁二到六3.0E+042506004.500E+0926005.192E+107.788E+101.038E+113.0E+042506004.500E+0933004.091E+106.136E+108.182E+103.0E+042506004.500E+0936003.750E+105.625E+107.500E+103.0E+042506004.500E+0948002.813E+104.219E+105.625E+10表4.8 柱线刚度ic计算表层次hc mmEc N/mmb mmh mmIc mm4EcIc/hc Nmm一50003.15E+046006001.080E+106.804E+10二33003.00E+045005005.208E+094.735E+10三到六28003.00E+043005001.125E+091.205E+10表4.9 一层柱侧移刚度边框架中框架KcnD N/mmD N/mmKcnDN/mmD N/mm1.082E+005.133E-0121.677E+043.353E+041.443E+005.643E-0151.843E+049.215E+042.074E+006.318E-0122.064E+044.127E+042.766E+006.853E-0112.238E+042.238E+041.736E+005.985E-0111.955E+041.955E+042.646E+006.771E-0112.211E+042.211E+047.440E-014.534E-0111.481E+041.481E+041.323E+005.486E-0111.792E+041.792E+041.984E+006.235E-0112.036E+042.036E+042.766E+006.853E-0132.238E+046.714E+049.921E-014.987E-0111.629E+041.629E+042.315E+006.524E-01102.131E+042.131E+051.736E+005.985E-0161.955E+041.173E+052.646E+006.771E-0122.211E+044.423E+041.488E+005.700E-0121.861E+043.723E+043.154E+007.090E-0162.315E+041.389E+051.984E+006.235E-0152.036E+041.018E+053.275E+007.156E-0162.337E+041.402E+059.921E-014.987E-0141.629E+046.515E+042.766E+006.853E-0162.238E+041.343E+051.082E+005.133E-0131.677E+045.030E+042.646E+006.771E-0192.211E+041.990E+052.074E+006.318E-0132.064E+046.191E+041.323E+005.486E-0131.792E+045.375E+04315.795E+051.984E+006.235E-0132.036E+046.109E+04561.206E+061.786E+06表4.10 二层柱侧移刚度边框架中框架KcnD N/mmD N/mmKcnD N/mmD N/mm9.921E-013.316E-0122.391E+044.783E+041.323E+003.981E-0152.871E+041.436E+051.901E+004.874E-0123.515E+047.030E+042.535E+005.590E-0114.032E+044.032E+041.591E+004.431E-0113.196E+043.196E+042.425E+005.480E-0113.952E+043.952E+046.820E-012.543E-0111.834E+041.834E+041.213E+003.774E-0112.722E+042.722E+041.819E+004.763E-0113.435E+043.435E+042.535E+005.590E-0132.917E+048.750E+049.094E-013.126E-0112.254E+042.254E+042.122E+005.148E-01102.686E+042.686E+051.591E+004.431E-0162.312E+041.387E+052.425E+005.480E-0122.859E+045.719E+041.364E+004.055E-0122.116E+044.231E+042.891E+005.911E-0163.084E+041.851E+051.819E+004.763E-0152.485E+041.243E+053.002E+006.001E-0163.131E+041.879E+059.094E-013.126E-0141.631E+046.524E+042.535E+005.590E-0162.917E+041.750E+059.921E-013.316E-0131.730E+045.190E+042.425E+005.480E-0192.859E+042.573E+051.901E+004.874E-0132.543E+047.629E+041.213E+003.774E-0131.969E+045.908E+04317.240E+051.819E+004.763E-0132.485E+047.455E+04561.603E+062.327E+06表4.11 三到六层柱侧移刚度边框架中框架KcnD N/mmD N/mmKcnD N/mmD N/mm4.667E+007.000E-0141.291E+045.164E+046.222E+007.568E-0141.396E+045.583E+048.167E+008.033E-0181.482E+041.185E+051.089E+018.448E-0181.558E+041.247E+059.333E+008.235E-0141.519E+046.076E+049.333E+008.235E-0121.519E+043.038E+047.000E+007.778E-0121.435E+042.869E+041.244E+018.615E-0161.589E+049.534E+041.113E+018.477E-0131.563E+044.690E+041.540E+018.851E-0131.632E+044.897E+041.155E+018.524E-0131.572E+044.717E+041.484E+018.812E-0131.625E+044.876E+049.758E+008.299E-0131.531E+044.592E+041.301E+018.668E-0151.599E+047.993E+04273.996E+05314.839E+058.835E+054.3刚度验算 D1/D2= 0.952 0.7，故该框架为横向规则框架。 D1/D2= 0.7680.7，故该框架为纵向规则框架。第五章 水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算（1）横向自振周期计算 对于质量和刚度沿高度分布比较均匀地框架结构，其基本自振周期T1（s）可按下式计算： T1=1.7 (5.1)式中：为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移（m），即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移；为结构基本自振周期考虑非沉重砖墙影响的折减系数，框架结构取0.60.7。 对于框架结构，式（5.1）中的按下列公式计算： VGi= (5.2) (u)i= VGi/ (5.3) = (5.4)计算过程见表5.1表5.1 结构顶点假想位移计算层次Gi kNVgi kNDi N/mmui mmui mm67036.463 7036.463 1320213.682 5.330 122.112 58001.835 15038.298 1320213.682 11.391 116.782 48001.835 23040.133 1320213.682 17.452 105.391 38001.835 31041.969 1320213.682 23.513 87.939 211395.107 42437.076 1596673.311 26.578 64.426 115071.341 57508.417 1519455.085 37.848 37.848 按式（5.1）计算基本周期，取=0.7，则T1=1.70.70.1221=0.416s（2）横向水平地震作用及楼层地震剪力计算 本商住楼结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式（5.5）计算，即 FEk=1Geq （5.5）Geq=0.85Gi=0.8557508.417 = 48882.155 kN1=max=0.08=0.086 FEk=0.08648882.155=4198.542kN 因1.4Tg=0.63sT1=0.416s，所以不需要考虑顶部附加地震作用，则各质点的水平地震作用按下式（5.6）计算： Fi= （5.6） 各楼层地震剪力按式（5.7）计算： Vi= （5.7）计算过程见表5.2：表5.2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次Hi mGi kNGiHi kNmGiHi/GjHjFi kNVi kN619.57036.463 137211.022 0.214 898.978 898.978 516.78001.835 133630.651 0.209 875.520 1774.498 413.98001.835 111225.512 0.174 728.726 2503.224 311.18001.835 88820.373 0.139 581.932 3085.156 28.311395.107 94579.392 0.148 619.664 3704.821 1515071.341 75356.705 0.118 493.721 4198.542 各质点水平地震作用及楼层剪力沿房屋高度的分布见图5.1。 图5.1 横向水平地震作用及楼层地震剪力（3）横向水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移ui和顶点位移ui分别按式（5.8）和（5.9）计算，计算过程见表5.3。 （5.8） （5.9） 由表5.3可见，最大层间弹性位移角发生在第五层，其值为1/20831/550,满足要求。表5.3 横向水平地震作用下的位移验算层次Vi kNDi N/mmui mmUi mmhi mmui/hi6898.978 1320213.682 0.681 11.341 28001/411251774.498 1320213.682 1.344 10.661 28001/208342503.224 1320213.682 1.896 9.316 28004/590733085.156 1320213.682 2.337 7.420 28005/599123704.821 1596673.311 2.320 5.084 33005/711114198.542 1519455.085 2.763 2.763 50002/3619（4）横向水平地震作用下框架内力计算取图2.1中轴线横向框架做内力计算，框架柱端剪力及弯矩分别按式（5.10）和（5.11）计算，其中Dij取与D取自侧移刚度表，层间剪力取自表5.2,。各柱反弯点高度比y按式（5.12）计算，yn为框架柱的标准反弯点高度比，y1为上、下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值，y2、y3为上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。具体计算过程见表5.4。 （5.10） （5.11） （5.12）梁端的弯矩、剪力、及柱的轴力分别按式（5.13）（5.15）计算，具体计算过程和结果见表5.5与表5.6。 （5.13） （5.14） （5.15）- 82 - 表5.4 柱端弯矩及剪力计算层次hi mVi kNDij N/mm边柱中柱DijVijKyMbMuDijVijKyMbMu62.8899.0 1320214 21226 14.45 1.414 0.3714.97 25.50 28871 19.66 2.581 0.4323.67 31.38 2.8899.0 1320214 18302 12.46 1.111 0.3612.56 22.33 27286 18.58 2.278 0.4221.85 30.17 52.81774.5 1320214 21226 28.53 1.414 0.4233.55 46.33 28871 38.81 2.581 0.4548.90 59.76 2.81774.5 1320214 18302 24.60 1.111 0.4128.24 40.64 27286 36.68 2.278 0.4546.21 56.48 42.82503.2 1320214 21226 40.25 1.414 0.4550.71 61.98 28871 54.74 2.581 0.4873.57 79.70 2.82503.2 1320214 18302 34.70 1.111 0.4543.72 53.44 27286 51.74 2.278 0.4768.09 76.78 32.83085.2 1320214 21226 49.60 1.414 0.4765.28 73.61 28871 67.47 2.581 0.594.46 94.46 2.83085.2 1320214 18302 42.77 1.111 0.4655.09 64.67 27286 63.76 2.278 0.589.27 89.27 23.33704.8 1596673 14442 33.51 0.765 0.4549.76 60.82 21457 49.79 1.397 0.4573.94 90.37 3.33704.8 1596673 21515 49.92 1.403 0.4574.13 90.61 19899 46.17 1.233 0.4568.56 83.80 3.33704.8 1596673 26120 60.61 2.005 0.5100.00 100.00 154198.5 1519455 15380 42.50 0.835 0.61