TJ01-049@某中学教学楼框架结构设计（本科）
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毕业设计论文
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TJ01-049@某中学教学楼框架结构设计（本科）,毕业设计论文
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一、工程概况 本工程为南宁市郊某教学综合楼，总建筑面积2962.7，层数5层，一层层高为5.1m，二层五层层高为3.9m，该建筑物为框架结构，梁柱为现浇钢筋砼，板为预制板，内外墙体均为砼小砌块墙，采用柱下独立基础。本工程的火要求：建筑物为一级防火标准，上下水由城市管网解决，电源由城市电网解决，建筑标准800元/。 气象水文地质条件：风玫瑰图：夏季盛吹东及东南风，冬季季节东北风;温度：最热月平均29。C均13.5。C，雨量：年降雨量为1255.1毫米，地下水无侵蚀性，地在面以下8米，地质资料：50表土以下为亚粘土地基容许承载力标准值为210Kpa.二结构选型： 根据所提供的建筑设计，贯彻“适用、安全、经济、在可行的条件下注意美观”的建筑方针布置要与建筑设计协调，要满足建筑设计的使用要求，保证房屋建筑有适当的强度、刚度、和整体性。 本工程房屋空间较大，层高较高，总高度不大，竖向荷载较大，水平荷载较小，采用钢筋砼框架结构较合理，框架的梁、柱现浇，节点构造简单，整体性好，楼板采用预制板施工速度较快，可比全现浇节约模板约20%，比装配式框架节约钢材和水泥约为20%。 框架承重方案分析，框架承重有横向框架承重方案、纵向承重方案、纵横向框架承重方案。其中横向框架承重方案在横向布置框架承重梁，楼面竖向荷载由横向框架梁传至柱，而在纵向布置连系梁，横向框架往往跨数较少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往仅按构造要求布置较小的连系梁。这也有利于房屋的采光与通风。 纵向框架承重方案在在纵向布置承重梁，在横向布置连系梁，因楼面荷载由纵向梁传至柱子，所以横向布置梁较小，有利于设备管道线的穿行，当在房屋开间方向需要较大的空间时，可获得较高的室内净高，另外，当地基土的物理力学性能在房屋纵向有明显的差异时，可利用纵向框架的刚度来调整房屋的不均匀沉降，纵向框架承重方案的缺点是房屋的横向抗侧刚度较差，进深尺寸受预制板长的限制。 纵横框架混合承重方案在两个方向均需布置框架承重以承受楼面荷载。当楼面上有较大的荷载，或是楼面有较大的开洞，或当柱网布置正方形或接近正方形时，常采用这种承重方案，具有较好的整体工作性能，对抗震有利。综上所述，本工程应选择横向承重方案，梁、柱现浇，板采用预制板。最冷月平。结构型式和结构 本工程为南宁市郊某教学综合楼，总建筑面积2962.7，层数5层，一层层高为5.1m，二层五层层高为3.9m，采用柱下独立基础。本工程的火要求：建筑物为一级防火标准，上下水由城市管网解决，电源由城市电网解决，建筑标准800元/。 气象水文地质条件：风玫瑰图：夏季盛吹东及东南风，冬季季节东北风;温度：最热月平均29。C均13.5。C，雨量：年降雨量为1255.1毫米，地下水无侵蚀性，地在面以下8米，地质资料：50表土以下为亚粘土布置要与建筑设计协调，要满足建筑设计的使用要求，保证房屋建筑有适当的强度、刚度、和整体性。 本工程房屋空间较大，层高较高，总高度不大，竖向荷载较大，水平荷载较小，采用钢筋砼框架结构较合理，框架的梁、柱现浇，节点构造简单，整体性好，楼板采用预制板施工速度较快，可比全现浇节约模板约20%，比装 框架承重方案分析，框架承重有横向框架承重方案、纵向承重方案、纵横向框架承重方案。其中横向框架承重方案在横向布置框架承重梁，楼面竖向荷载由横向框架梁传至柱，而在纵向布置连系梁，横向框架往往跨数较少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往仅按构造要求布置较小的连系梁。这也有利于 纵向框架承重方案在在纵向布置承重梁，在横向布置连系梁，因楼面荷载由纵向梁传至柱子，所以横向布置梁较小，有利于设备管道线的穿行，当在房屋开间方向需要较大的空间时，可获得较高的室内净高，另外，当地基土的物理力学性能在房屋纵向有明显的差异时，可利用纵向框架的刚度来调整房屋的不均匀沉降，纵向框架承重方 纵横框架混合承重方案在两个方向均需布置框架承重以承受楼面荷载。当楼面上有较大的荷载荷荷载载计计算算一.恒载计算(Kj18)1.屋面荷载:1)板自重(YKB5193)查表得:2.36 KN/2)其它重量(隔热防水等构造)按最薄处409mm:3.61 KN/屋面恒荷载:5.97 KN/框架梁自重:0.25*0.6*25=3.75 kN/m梁侧粉刷：2*0.6*0.02*17=0.408 kN/m2.楼面1）.水泥砂浆楼面20mm厚1:2水泥砂浆素水泥浆结合一遍：0.4 KN/2）.预应力空心板厚度180厚（含灌缝0.20KN/）：2.37 KN/3）.采用顶棚混合砂浆顶棚，钢砼板底清理干净0.24 KN/.7mm厚的水泥石灰砂浆1:1:4.5mm厚1：0.5：3水泥石灰砂浆.表面涂料.总厚度12mm3.01 KN/3.内墙1）.砼小砌块墙厚180mm：2）.内墙面：采用混合砂浆墙面15mm厚1：1：6水泥石灰砂浆5mm厚1：0.5：3水泥石灰砂浆3.1 KN/3.1 KN/4.外墙1）.砼小砌块墙厚180mm：2）.内墙面：采用混合砂浆墙面15mm厚1：1：6水泥石灰砂浆5mm厚1：0.5：3水泥石灰砂浆3.1 KN/3.1 KN/5.走廊(与楼面构造一样)1）.水泥砂浆楼面20mm厚1:2水泥砂浆素水泥浆结合一遍：0.4 KN/2）.预应力空心板厚度180厚（含灌缝0.20KN/）：2.37 KN/3）.采用顶棚混合砂浆顶棚，钢砼板底清理干净0.24 KN/.7mm厚的水泥石灰砂浆1:1:4.5mm厚1：0.5：3水泥石灰砂浆.表面涂料.总厚度12mm3.01 KN/6.木门0.2 KN/7.窗0.35 KN/8.栏杆:(建施 98ZJ411-38-5a)1).栏板重:0.9*12*5.1*19+0.12*0.12*0.9*(25-19)=10.54296 KN2).压顶梁:0.06*0.12*4.95*25=0.918 KN3).抹灰: 0.9*5.1*0.02*17*2=3.1212 KN4).钢管: 3.14*0.08*0.002*78.5*5.1=0.201136 KN一个柱距S14.7833 KN半个柱距S/27.391648 KN二.活载计算1.屋面按上人屋面:2.0KN/2.楼面:(教室)2.0KN/(走廊)2.5 KN/准永久值系数:= 0.5三.风荷载:基本风压:W00.35 KN/风载体型系数：=0.8-(-0.5)=1.3风压高度系数：按B类地区（大城市效区），查表列如下表：离地高度5101520301.01.01.141.251.42风振系数：房屋高度未超过30m，=1.0结结构构平平面面布布置置中中的的各各构构件件尺尺寸寸的的估估算算方方法法及及结结果果1.梁的截面初估1）.框架梁:h=(1/81/12）L,取h=1/12L=1/12*7200=600选取h=600mm ; b=(1/21/3)h,取b=200mm300mm.选取b=250mm.2).连系梁、封口梁：按h=(1/121/14)L1,(l1=5100mm),h=425364mm,选取h=400mm, b=(1/21/3)h,取b=200mm133mm.选取b=200mm。3）.按梁内力估算：qk=(3.01+2.0)*5.1=25.551 KNMGk=1/12*qk*7.2*7.2=110.3803 KN.mVGK=1/2*qk*7.2=91.9836 KNMb=1.25*MGK*1.5=206.9631 KN.mVb=1.25*VGk*1.5=172.4692 KN檐口处风压高度变化系数M2=1.25，风载不大=1.5C20为砼强度等级，HB335为钢筋强度等级，fy=300N/mm2,fc=9.6N/mm2;抗弯要求：= 570.5509 mm422.2122 mm故取b=250mm,h=600mm可满足要求。qsusuz bbb32.05cMbh f =6 3206.96*102.05*9.633.153.15 172.47*10 9.6bchVf=2.柱截面初估1）.按h=(1/151/20)H,H为层高，一层层高为H=5.1m,其它层为H=3.9m,故有底层柱：h=1/15*5.1=340 mm选取h=400mm,b=350mm。其它层桩：h=1/15*3.9=260 mm选取h=400mm,b=350mm。2).按轴压比：A= 0.9N=柱重+5/2（主梁一跨自重）+5（连系梁一跨自重）+楼面重+屋面重+活载+墙重+窗重+栏杆重+封口梁重）其中：柱重=25bhH=25*0.4*0.35*3.9*4+25*0.35*0.4*5.1=72.45 KN主梁一跨自重=5/2*25*0.2*0.25*0.6*7.2=67.5 KN次梁一跨自重=4*25*0.2*0.4*5.1+3.01*（5.1*3.9-2*1.5*2.1）*1/2+25*0.2*0.4*5.1+3.01*1.5*5.1*1/2楼面重11.25（3.01+2.0）*5.10*1/2*7.2*1/2*4=229.959 （D轴）楼面重21.25*（3.01+2.5）*（1/2*7.2+2.1）*5.1*4*1/2 400.43925 (C轴）屋面重11.25*（5.97+2.0）*5.1*1/2*7.2182.9115 KN(D轴）屋面重21.25*(5.97+2.0)*5.1*(1/2*7.2+2.1)289.60988 KN（C轴）墙重=1.2*3.9*1/2*7.2*3.1*4=208.9152 KN窗重=1.2*1.5*2.1*2*5*0.35=13.23 KN栏杆重=1.2*14.921*5*1/2=89.526 KN封口梁重=1.2*0.2*0.4*5.1*25*5*1/2=30.6 KNND=1019.0167 KNNC=1206.6694 KNC轴柱A= 117941.8mm2D轴柱A= 139660.8mm2故选取C轴柱：350*400=140000117941 选取D轴柱：350*400=140000139660偏心受压初步验算：仅验算D轴柱底层与顶层柱：构件线刚度：梁：ib=625000楼层柱:ic=478632底层柱:ic=366013用相对值计算ib=1,楼层ic=0.765812底层柱ic=0.5856209C轴底层柱端弯矩估算：V=1.3*1.25*0.35*5.1*5.1=14.79319 KNMc=1.4*1/2*14.79*5.1/2+0.5856/（1+0.7658+0.5856）*1.25*110.38=60.76139cN f llcN f l31019.02*100.9*9.6cN f l31206.67*100.9*9.631 250*60012720031 350*40012390031 350*400125100x=N/fcb= 1206.67*1000/9.6*350=359.128e=M/N+b/2-as= 210.35345 mmho-x/2+0.008*fyhco/fc*x(hco-as)=374.9267 mm210.35mm374.93mm,可以。C轴顶层柱端弯矩估算：Nc=1.25*(5.97+2.0)*5.1*1/2*7.2=182.9115 KNV=1.3*1.25*0.35*5.1*3.9=11.31244 KNMc=1.4*1/2*14.79*5.1/2+0.7658/（1+0.7658+0.5856）*1.25*110.38=65.12382 KN.m偏心验算：x=182.911*1000/9.6*350=54.4378 mme=65.12*1000000/182.911*1000-400/2+40=196.0mm=529e=196mmXb时先按小偏心计算.1 cN x f ba100)(/2)(c ssysNef bx h xAAf haasasa2 10101000.43(0.8)()bcb c c bsNf bhNef bhf bhhax axxa a x0xhx 152355.61675185.8790707.99675185.831.01.01.01.09.69.69.69.63503503503507983733133733003003003003535353536536536536545.34393142 200.9482 235.3297585 200.9481637121569037.6 2.52E+08 247461289.5 251872046.552155596.34 1.79E+08 195569855.8 178604151.699000990009900099000701.15740.08524.16740.08框架柱底截面不利内力组合:C轴柱:N=1005.66KNM=50.03KN.mV=24.70D轴柱:N=790.70799 KNM=-42.04789 KN.mV=-25.85939上部结构传至基础顶面的压力: (加上基础梁及墙和门窗传来的荷载)基础梁:1.2*0.2*0.5*5.1*25*1/2=7.65 KN墙11.2*7.2*(5.1-0.6)*3.1*1/2=60.264 KN墙21.2*3.1*(5.1-0.6)*5.1-1.5*2.1*2*1/2=30.969 KN门重:1.2*0.9*2.4*0.2=0.5184 KN窗重:1.2*1.5*2.1*0.35=1.323 KNC轴柱:Fc=1004.39+7.65*2+60.264+30.97+0.5184+1.323=1114.036 KND轴柱:Fd=785.22+7.65*2+60.264+30.97+1.323=898.564 KN作用在基础底面的弯矩:C轴柱:Mc=59.39+26.11*1.0+60.264*1/2*7.2=291.6818 KN.mD轴柱:Md=43.97+27.08*1.0+60.264*1/2*7.2=284.8577 KN.m计算基础底面积,设防e=l/6,n=6.= 10.43105=1.2/(16 / )F A fe lrd1112.761.2*228/(16* /6/ )20*1.5ll(1.2(6)(1.2)lnfnrd MfF(1.2*6*228(66)*20*1.5*302.45 (1.2*228*1112.76)KNKN= 1.273176(1.2*6*228(66)*20*1.5*302.45 (1.2*228*1112.76)框架柱底截面不利内力组合:C轴柱:N=1005.66KNM=50.03KN.mV=24.70KND轴柱:N=790.70799 KNM=-42.04789 KN.mV=-25.85939 KN上部结构传至基础顶面的压力: (加上基础梁及墙和门窗传来的荷载)基础梁:1.2*0.2*0.5*5.1*25*1/2=7.65 KN墙11.2*7.2*(5.1-0.6)*3.1*1/2=60.264 KN墙21.2*3.1*(5.1-0.6)*5.1-1.5*2.1*2*1/2=30.969 KN门重:1.2*0.9*2.4*0.2=0.5184 KN窗重:1.2*1.5*2.1*0.35=1.323 KNC轴柱:Fc=1004.39+7.65*2+60.264+30.97+0.5184+1.323=1114.04KND轴柱:Fd=785.22+7.65*2+60.264+30.97+1.323=898.56KN作用在基础底面的弯矩:C轴柱:Mc=59.39+26.11*1.0+60.264*1/2*7.2=291.68KN.mD轴柱:Md=43.97+27.08*1.0+60.264*1/2*7.2=284.86KN.m确定基础底面尺寸:先按轴心受压估算,由公式:=5.63将其增大20%40%,初步选用底面尺寸为:b=3.0m;l=2.5m.=3.75 KNamF A fr d1112.7622820*1.52/6Wlb22*3.0 /6=225 KN基础边缘的最大和最小压力计算:=256.32kN/=100.76KN/=256.32= 1.2*228=273.6KN/= (259.02+97.71)/2=178.37= 228KN/故该基础底面积尺寸可以满足要求.验算基础高度=226.32KN/=70.76KN/按比例求得相应于柱边缘,变阶处及冲切破坏锥体外边缘处的地基净反力.柱边缘:变阶处：Grbld20*3.0*2.5*1.5maxccFGMV bp blW1112.76225302.453*2.53.75minccFGMV bp blW1112.76225302.453*2.53.75maxP1.2afmaxmin()/2ppaf, maxccnFMV bp blW, minccnFMV bp blW1112.76302.453*2.53.751112.76302.453*2.53.752tbmbbb + =0.352.350.965=1.35=1.851.352.350.4650.990.54=229.02*0.99=224.7131=0.7*1.1*1350*965/1000=1003.1175在1处满足受冲切承载力的要求=229.02*0.52=122.86911=0.7*1.1*1850*1100*465/1000=662.3925在2处满足受冲切承载力的要求故该基础高度满足受冲切承载力要求。基础高度满足受冲切承载力要求。沿基础长度，对柱边载1-1处的弯矩M1按下式计算：=292.26=1121.704100.7tmFlfb hsFlP A=tb =bb =0h =00()()2222ttbhlbAh bh=-tb =bb =0h =00()()2222ttbhlbAh bh=-3.00.42.50.35(0.965)*3.0(0.965)2222=-3.01.72.51.35(0.465)*3.0(0.465)2222=-2tbmbbb + =sFlP A=00.7tmFlfb h, max,121 ()() (2)242nnccppMbhlb+ =-+21229.02 158.87()(3.00.4) (2*2.50.35)242+ -+1 1 010.9s yMA f h=6292.26*100.9*300*965=2tbmbbb + =变阶2-2处的弯矩M2计算如下：=94.562401=753.16607D轴柱下独立基础计算：确定基础底面尺寸:先按轴心受压估算,由公式:= 4.538202将其增大20%40%,初步选用底面尺寸为:b=3.2m;l=2.0m.=3.4=192 KN基础边缘的最大和最小压力计算:=253.86kN/=86.95KN/, max, 221 ()() (2)242nnccppMbhlb+ =-+21229.02 193.94()(3.0 1.7) (2*2.5 1.35)242+ -+1 12010.9s yM A f h=697.54*100.9*300*465=amF A fr d893.0822820*1.52/6Wlb22.0*3.2 /6Grbld20*3.2*2.0*1.5maxccFGMV bp blW893.08192288.03.2*2.03.4minccFGMV bp blW893.081922883.2*2.03.43m1 1 010.9s yMA f h=6292.26*100.9*300*965=253.86= 1.2*228=273.6KN/= (253.92+85.17)/2= 170.40062= 228KN/故该基础底面积尺寸可以满足要求.验算基础高度=223.86KN/=56.95KN/按比例求得相应于柱边缘,变阶处及冲切破坏锥体外边缘处的地基净反力.柱边缘:变阶处：0.352.270.965=1.35=1.651.152.150.4651.39max
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