结构设计算书.doc

本 科 毕 业 设 计 第 75 页 共 75 页1 引言本设计是按照河北科技大学建筑工程学院毕业设计要求编写的毕业设计。题目为“石家庄桥东区政府行政办公楼设计”。内容包括建筑设计、结构设计两部分。教学楼是公共建筑，其规范要求比较严格，能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面，选择教学楼建筑和结构设计，从而掌握结构设计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。框架结构体系的优点是建筑平面布置灵活，可以提供较大的内部空间，建筑立面也容易处理，结构自重较轻，构件简单，施工方便，计算理论也比较成熟，在一定范围内的高度范围内造价较低，因而特别适用于教学楼，能满足其较大的使用面积要求。框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法，对水平荷载采用了D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用的弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种不错的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。在设计过程中还充分利用了PKPM、CAD、结构力学求解器、理正结构工具箱等结构软件使我的毕业设计更加完善。这次设计是在董洁老师和张学辉老师的悉心指导下完成的，在此向您们表示衷心的感谢！鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。2 建筑设计概述2.1 设计依据： (1) 依据土木工程专业2012届毕业设计任务书(2) 建筑结构荷载规范(3) 混凝土结构设计规范(4) 建筑抗震设计规范(5) 建筑地基基础设计规范及有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。(6) 遵照国家规定的现行各种设计规范、有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。2.2 各部分工程构造(1) 屋面： 防水层：SBS改性沥青防水卷材 找平层：1：3 水泥沙浆20mm厚 保温层：80泡沫混凝土保温层（2%自两侧向中间找坡） 找坡层：1：8水泥陶粒100mm 结构层：120mm厚钢筋混凝土板 板底抹灰：15mm厚板下混合砂浆抹灰(2) 楼面: 水磨石地面，10面层，20水泥砂浆打底。(3) 厕所: 20mm厚水泥砂浆地面50mm厚防水砂浆180mm厚空心砖20mm厚水泥砂浆抹灰(4) 墙体：外墙300mm厚水泥空心砖墙，内墙为300mm厚水泥空心砖墙，厕所、楼梯墙为300厚水泥空心砖墙。(5) 门窗：门厅处为铝合金门，其他均为木门。双推拉塑钢窗，单层玻璃全封闭窗。(6) 基础：独立基础。3 结构方案设计3.1 设计资料(1) 本工程抗震设防烈度为7度，设计地分组为第一组(2) 自然条件：雪荷载0.3KN/M，基本风压：0.35KN/M.(3) 地质条件：地质勘探以 0.000为基准面，地质分布具体情况见表1，类场地，7度设防建筑地点冰冻深度-1.2m。注： 拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地表-6m。 建筑地点冰冻深度-1.2m。 建筑场地类别：类场地土。 地震设防基本烈度：7 度。3.2 结构方案：(1) 本工程为钢筋混凝土现浇框架结构。(2) 楼板采用现浇钢筋混凝土板。楼梯为现浇板式楼梯(3) 材料情况： 非重承水泥空心砖；砂浆等级为M5；混凝土：C20（梁）、C30（基础、板、柱）。纵向受力钢筋：HRB400级（梁）；HRB400级（柱）；箍筋：HPB235级钢筋，基础：HRB400级钢筋(4) 施工：梁、板、柱均现浇。4 荷载计算4.1初估梁柱截面：(1) 柱截面初估由于框架办公楼荷载较小，按13kN/计算；负荷面积按F= 6(2.4+6.6)/2 = 26.10考虑，取1。设防烈度为7度，小于60m高的框架结构抗震等级为三级，因此取0.8A = a2 = = = 0.23 a = 0.47 m 初步估计柱的尺寸的为500500。为计算简便，边柱中柱尺寸取相同。(2) 梁尺寸确定。 该工程定为纵横向承重，主要为横向承重，根据梁尺寸初步确定：主梁高h : (1/81/12)L = 525-787.5 取 h = 600 宽b : (1/31/2)h = 200-300 取 b=250连系梁高h : (1/10-1/15)L = 420-630 取h =500 宽b : (1/3-1/2)h = 167-250 取 b =250次梁高h : (1/12-1/18)L = 350-525 取 h = 500 宽b : (1/3-1/2)h = 167250 取 b =200 (3) 初选楼板。楼板为现浇双向连续板，t (1/50)L =60. 取 t = 120. 4.2梁柱线刚度： 假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础标高根据地质条件，室内外高差等定为-0.45m,二楼楼面标高+4.50m，故底层柱高为4.950m.其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高）。故均为3.90m.多层框架考虑为纵横向承重，主要为横向承重，为超静定结构，故在内力计算前，应预先估算梁，柱的截面尺寸及结构所采用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度。混凝土强度等级： 梁用C20 （Ec = 25.5 106 kN/） 柱用C30 (Ec = 29.5 106 kN/) 结构计算简图如下： 图4-1结构计算简图(1) 梁的线刚度计算：主梁：I0 =4.510m全现浇框架梁： a. 中框架梁 Ib= 2.0I0= 9.010m b. 边框架梁 Ib= 1.5I0=6.7510m边框架梁(b=0.25m.h=0.6m):跨度为6.3m时，kb = = = 2.710kNm跨度为2.4m时，kb =7.210kNm中框架梁（b=0.25m,h=0.6m）:跨度为6.3米时， kb = =3.610kNm跨度为2.4米时， kb = = 9.610kNm(2) 柱的线刚度计算(b=0.5m,h=0.5m) 第一层：柱高4.95m ,Ic=5.2110m kc=6.410 第二七层：柱高3.9m,Ic=5.2110mkc=8.210(3) 柱的侧移刚度计算 见下图表。 对于高度小于50m,且高宽比h/b=21.15/60=0.35114.91kNm（符合要求）属于第一种类型的T型梁以代替本工程框架抗震等级为三级，对跨中=0.2%250565=282.5下部配上部按构造配筋1) 支座左截面（）上部受拉按矩形截面配筋=0.317162.71属于第一种类型的T型梁以代替本工程框架抗震等级为三级，对支座=0.25%250565=353.13下部配(2) 支座右截面（）上部受拉按矩形截面配筋=0.21455.95属于第一种类型的T型梁以代替本工程框架抗震等级为三级，对支座=0.25%250565=353.13下部按构造配筋(3) 斜截面抗剪设计（三级抗震）因在抗震区，只采用箍筋作抗剪钢筋。剪压比应满足：=0.1430.25满足最小截面尺寸要求考虑抗震时：因，可取双肢箍，验算间距取200配双肢箍,间距取（中最小值，取100mm梁端箍筋加密区范围取大值，取850mm非加密区间距200第5层：边跨（250600）(1) 跨中截面（M=65.372kNm）因下部受拉用T型配筋。,=2100,=9.62100120（565-=1221.69