框架结构综合楼毕业设计_70P.doc

辽宁地质学院综合楼辽 东 学 院 本 科 毕 业 设 计辽宁地质学院综合楼The Teaching Building Design of Liaoning Geology Insitute学 生 姓 名： XX 学 院： 城市建设学院 专 业： 土木工程 班 级： B0802 学 号： 1411080213 指 导 教 师： XX 审 阅 教 师： XX 完 成 日 期： 2012年5月24 日 辽 东 学 院 Eastern Liaoning University独创性说明作者郑重声明：本毕业论文（设计）是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：_ 日期：_ _ 辽宁地质学院综合楼摘 要本次设计题目为辽宁地质学院综合楼设计，建筑座落于丹东市，采用钢筋混凝土框架结构。主题结构为6层。建筑面积6519 m2，建筑层高3.6m，基本满足房屋的使用功能和建筑设计要求。根据房屋使用功能和建筑设计要求，本教学楼的设计根据一下规则设计：（一）本建筑设计使用年限为50年（二）本工程的建筑抗震类别为丙类（三）本建筑结构安全等级为二级（四）本工程地震基本烈度为七度，抗震设防烈度为七度设防（五）本工程建筑场地类别为类根据教学楼设计规范和其他相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，设计该教学楼的主要内容包括：设计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以及其他部分的设计说明；结构平面布置及计算简图确定、荷载计算、内力计算、内力组合、主梁截面设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、楼梯设计、基础设计等。本设计还绘制了建筑、结构施工图，包括平面图、立面图、剖面图、及结构配筋图等等。关键词：框架结构 ；建筑设计 ； 结构设计 ；内力组合 - I -辽宁地质学院综合楼AbstractThis design topic is Liaoning geology institute building design. It is located in Dandong city, using reinforced concrete frame structure. The main building of 5 floors with area of 6519,square meters, the ground floor height 3.6 meters, basically meeting the function use of the house and architecture design requirements.According to building use function and architectural design requirement, the teaching building design following these rules.(1) This housing design life expectancy is 50 years.(2) The seismic-resistant designs of this project categories for C class.(3) This building structure security rating for the secondary(4) The basic engineering earthquake intensity of 7 degrees, seismic fortification intensity for 7 degrees fortify(5) This project construction site for the Class category.According to the teaching building design codes and other related standards, as well as the design requirements and provided geological material, The main contents of this teaching building design include: design material, architectural design specification, building elevation, and profile design descriptions, and other parts of the design descriptions, Structure layout and calculation diagram determination, the load calculation, internal force calculation, internal force combination, girders section design and reinforcement calculation, frame column section design and reinforcement calculation, stair design, basic design, etc. This design also plotted the documents of construction and structure, including plan, elevation, profiles, and structure reinforcement figure, etc.Keywords: Frame construction; Architectural design; Structure design; Internal force combination;- V -目 录摘 要I一、设计说明1（一）建筑设计说明11设计依据12设计内容1（二） 结构设计论述2 1气象条件：22工程地质条件：23材料情况：24荷载计算35基础设计36抗震设计3二、结构计算4（一）结构平面简图：4（二）截面尺寸选取：41框架柱：4（三）框架结构计算简图如下图:5（四）荷载计算：51恒荷载标准值计算52活荷载标准值计算63竖向荷载下框架受荷计算7（五）水平荷载作用下的框架内力分析91梁线刚度92. 柱的线刚度：103.横向自振周期计算：11（六）水平风载作用下的框架内力分析181水平风载作用下的层间剪力图如下：192水平风载作用下框架柱剪力和柱弯矩：193水平风载作用下梁端弯矩，剪力，轴力分别按下式计算：204水平风载作用下的弯矩、剪力、轴力图：（见图）21（七）框架在竖向荷载作用下的内力分析211框架计算简图：222竖向荷载计算：223梁固端弯矩：244内力分配系数计算：255弯矩分配与传递：266梁端剪力：32（八）内力组合351框架控制截面的内力：352 框架柱的内力组合44（九） 框架结构配筋计算46 1框架梁配筋计算：462框架柱配筋计算：50(十) 现浇板配筋计算531荷载计算：532配筋计算：53（十一）基础设计551中柱56（十二）楼梯设计581梯段板582平台梁设计：593平台板计算(按简支算)60三、绘制施工图61（一）建筑施工图611首层平面图612二层平面图613标准层平面图614顶层平面图615屋面排水图617正立面图618侧立面图 剖面图619楼梯详图（一）6110. 楼梯详图（二）6111. 节点详图61（二）结构施工图611结构设计说明612板配筋图613梁配筋图614柱配筋图615基础配筋图616楼梯配筋图61结论62参考文献：63辽宁地质学院综合楼一、设计说明（一）建筑设计说明1设计依据依据建筑工程专业2012届毕业设计任务书。建筑结构荷载规范混凝土结构设计规范建筑抗震设计规范建筑地基基础设计规范及有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上料集等相关资料2设计内容(1) 设计内容、建筑面积、标高： 设计题目为“辽宁地质学院综合楼”。 建筑面积：6519m2，共五层，建筑层高为3.6m。 室内外高差0.600m，室外地面标高为-0.600m。 外墙水泥空心砖，内墙粉煤轻渣空心砌块。(2) 各部分工程构造： 屋面( 不上人屋面)防水层（刚性）SBS型改性防水卷材 防水层（柔性）三毡四油铺小石子 找平层：15mm厚水泥砂浆 找坡层：40mm厚水泥石灰焦渣砂浆找平 找平层：15mm厚水泥砂浆 保温层：80mm厚苯板保温层 结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：15mm水泥砂浆找平 刮大白二遍 楼面：大理石面层，水泥沙浆檫缝 30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥水泥浆结合层一道 结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 抹灰层：15mm水泥砂浆找平 刮大白二遍 （2） 结构设计论述 1气象条件：丹东地区基本风压0.55 KN/m2，基本雪压：0.40KN/m2.2工程地质条件： 根据地质勘探结果,给定地质情况如下表: 地质条件一览表序号岩土分类土层深度厚度范围地基土承载力压缩模量1杂填土0.01.21.11.52粉质粘土1.22.40.91.32005.03中砂粗砂2.44.8 1.62.8300 9.54砾砂4.8153. 35021(1) 拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地表-6m一下，土层深度由自然地坪算起。(2) 建筑地点冰冻深度-1.0m。(3) 建筑场地类别：类场地土。(4)地震设防基本烈度：7 度。3材料情况： 水泥空心砖；粉煤轻渣空心砌块；砂浆等级为M5；混凝土：C30（基础）、C30（梁、板、柱、楼梯）纵向受力钢筋：HRB335级；箍筋：HPB235级钢筋门窗:采用钢塑门窗 4.结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。 5. 施工：梁、板、柱均现浇。 6. 荷载计算 作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活载。恒载包括结构自重、结构表面的粉灰比重、土压力、预加应力等。活荷载包括楼面和屋面活荷载、活荷载、安装荷载等。 竖向荷载主要是结构自重和使用荷载。结构自重可由结构截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。7基础设计 在荷载作用下，建筑物的地基。基础和上部结构三部分彼此联系、相互制约。设计时根据地质资料，综合考虑地基、基础、上部结构的相互作用与施工条件，通过经济条件比较和地质材料综合考虑，选取安全可靠、经济合理、技术先进和施工简便的地基基础方案。根据上部结构、工程地质、施工等因素，优先选用整体性比较好的独立基础。8抗震设计 建筑抗震设计规范规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。丹东地区抗震设防烈度为7度，必须进行抗震设防。 建筑根据使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。本工程抗震设防类别为丙类。丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防的要求。丙类建筑的抗震等级按要求确定，本设计属于框架结构，7度设防，高度小于30m，所以为三级框架。二、结构计算（一）结构平面简图：见图： 图1 结构平面图（二）截面尺寸选取：1框架柱：根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：Nc/fcbh0.9（三级框架）选定柱截面尺寸： bc1hc1=500mm500mm（底层） bc2hc2=500mm500mm（二五层）2框架梁： h =（1/8-1/12）Lb =（1/2-1/3） h 边梁： L=7500mm， 取 h = 600mm b = 300mm过道梁：L=3000mm， 取 h = 400mm b = 300mm3连续板：h=l/401/45L（短跨方向）左边跨： L=7500mm， 取h=140mm右边跨： L=3000mm， 取h=100mm（三）框架结构计算简图如下图:取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线,梁轴线取至板底.2-6层柱高度是3.6米,底层柱高度取至基础顶面至一层板底,即h=3.6+0.60+1.0=5.20m 图2 框架结构简图（四）荷载计算：1恒荷载标准值计算(1) 屋面：防水层：SBS型改性防水卷材 0.4 KN/m2找平层：15mm厚水泥砂浆 0.01520=0.3 KN/m2找坡层：40mm厚水泥石灰焦渣砂浆找平 0.0414=0.56 KN/m2找平层：15mm厚水泥砂浆 0.01520=0.3 KN/m2保温层：80mm厚苯板保温层 0.01 KN/m2结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5 KN/m2抹灰层：15mm水泥砂浆找平 0.01520=0.3 KN/m2刮大白二遍 0.05 KN/m2 = 4.42 KN/m2(2) 楼面：大理石面层，水泥沙浆檫缝 30厚1:3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥水泥浆结合层一道 1.16 KN/m2结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5 KN/m2抹灰层：15mm水泥砂浆找平 0.01520=0.3 KN/m2刮大白二遍 0.05 KN/m2 = 4 KN/m2(3) 梁自重：横梁 ：300mm600mm （考虑梁上抹灰，取梁自重27 KN/m3） 27 KN/m30.3m（0.6m -0.1m）=3.9KN/m纵梁 ：300mm600mm （考虑梁上抹灰，取梁自重27 KN/m3） 27 KN/m30.3m（0.6m -0.1m）=3.9KN/m(4) 柱自重：一层 ：500mm500mm （考虑柱上抹灰，取柱自重27 KN/m3） 27 KN/m30.5m0.5m=6.5KN/m二-五层：500mm500mm （考虑梁上抹灰，取梁自重27 KN/m3） 27 KN/m30.5m0.5m=6.5KN/m(5) 外墙自重：墙体 0.310.3=3.09KN/m2保温层：70 mm厚增强水泥聚苯复合保温板 0.035KN/m2贴瓷砖墙面 0.5KN/m2水泥粉刷内墙面 0.36KN/m2 = 3.985KN/m2(6) 内墙自重： 墙体 0.208=1.60KN/m2水泥粉刷内墙面 0.362=0.72KN/m2 = 2.32KN/m2(7) 门、窗自重： 门：木门 0.2 KN/m2 窗：钢塑门窗 0.35 KN/m2 2活荷载标准值计算(1) 屋面和楼面活荷载标准值：根据荷载规范查得：不上人屋面 0.5 KN/m2楼面：教室 2.0 KN/m2走廊 2.5 KN/m2(2) 雪荷载：根据荷载规范查得：屋面积雪分布系数为 1.01.00.5=0.5 KN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，二者中取大值3竖向荷载下框架受荷计算六层： 女儿墙: (60.4+182+60.4) 180.240.9=1194.19 KN 屋 面(恒载+0.5活载)：4.42（60.418）+0.50.5（60.418）=4967.81KN 框架梁：3.51（18-0.256）7+3.9（7.5-0.252）6=4266.76KN 柱 子：6.5（3.6/2）56=655.22KN 外墙和窗: 3.98560.4（3.6/2-0.6）2+3.98518（3.6/2-0.6）2+（1.81.050.3524+1.51.050.352）-（1.81.053.98524+1.51.053.9852）=1997.90 KN内墙和门:（3.6/2-0.6）+（7.5-0.5）112.32+（7.5-0.5）102.32（3.6/2-0.6）+0.91.2130.2-（0.91.22.32）=1437.74KN = 10319.53KN二五层： 楼 面(恒载+0.5活载)：4（60.418）+0.52.0（60.418）=5318.85KN框架梁：3.9（18-0.256）7+3.9（7.5-0.252）6+1.567.56=4266.76KN 柱 子：6.53.632=748.8KN外墙和窗: 3.98560.4（3.6/2-0.6）2+3.98518（3.6-0.6）2+（1.82.10.3522+1.52.10.352+1.81.40.352）-（1.82.13.98522+1.52.13.9852+1.81.43.9852）=1997.90KN内墙和门: （3.6-0.6）+（7.5-0.5）112.32+（7.5-0.5）102.32（3.6-0.6）+0.92.4130.2-（0.92.42.3213）=1437.74KN = 14144.45KN一层： 楼 面(恒载+0.5活载)：4（60.418）+0.52.0（60.418） =5318.85KN 框架梁：3.6（18-0.256）7+3.9（7.5-0.252）63+1.564.56=4438.79KN 柱 子：6.5（5.35/2）32+6.5（3.6 /2）42=927.68KN 外墙和窗: 3.98560.4（3.6-0.6）2+3.98518（3.6-0.6）2+（1.82.10.3520+1.52.10.351+1.82.00.22+2.43.30.24）-（1.82.13.98520+1.52.13.9851+1.82.03.9852+2.43.33.9854）=1KN内墙和门: （3.6-0.6）+（4.5-0.5）102.32+（4.5-0.5）122.32（3.6-0.6）+0.92.4140.2-（0.92.42.3214）=1437.74KN = 14120.96KN结构重力荷载代表值 G6 =10319.53KN G2 = G3 = G4 = G5 =14144.45 KN G1 =14120.96 KNG = G6 + G44 + G1 = 81018.29 KN结构计算简图如下：图3 结构计算简图（五）水平荷载作用下的框架内力分析1梁线刚度在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。在工程上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩I0，然后乘以增大系数。中框架梁I=2.0I0 边框架梁I=1.5I0梁采用C30混凝土，EC=3107 KN/m2 Ic=1/12bh取图1的3轴线横向框架进行计算:表1 横梁的线刚度bhm2LI0=bh3/1210-3 m4边框架梁中框架梁Ib=1.5I010-3 m4Kb=EI/L104KN.m4I=2.0I010-3m4Kb =EI/L104KN.m40.30.6(边跨)6.65.48.13.6810.84.90.30.4(中跨)2.41.62.4 2.03.24.0柱的线刚度：表2 柱的线刚度bhm2LIC=bh3/1210-3 m4中框架柱Kc =EIC/L104KN.m40.50.5(2-5层)3.65.214.30.50.5(一层)5355.214.9柱子2-6层采用C30混凝土,Ec=3.0107 kN/m ,一层采用C35Ec=3.15107 kN/m 首层高度5.20m 2-6层高度3.6 m 柱子截面采用： 500mm500mm (二-五层) 500mm500mm（底层）一般层： = D=首层： = D=表3 柱的线刚度表层数层高m柱号根数bhmmKc =EIC/L104KN.m412/h1/m DD楼层Di104KN/m2-63.6Z140.50.54.30.860.30.91.1630.94Z221.320.41.55Z3101.00.31.16Z4100.860.31.16层数层高m柱号根数bhmmKc =EIC/L104KN.m412/h1/m DD楼层Di104KN/m15.2Z140.50.54.91.50.50.40.9828.56Z221.20.50.98Z3101.80.60.98Z4101.00.51.2D1/D2 =28.56/30.94 =70.8% 70% 满足要求横向自振周期计算： 采用顶点位移法计算表4 横向自振周期计算表层数楼层重力荷载代表值Gi（KN）楼层剪力Vi=Gi（KN）侧移刚度Di（KN/m）层间侧移i=Vi/Di(mm)楼层侧移i=i(m)GiiGii64956.54956.53094000.0160.186922171.555772.7810729.283094000.0350.17981166.845772.7810729.283094000.0350.17981166.835772.7816502.063094000.0530.135779105.225772.7822274.843094000.0720.08247338.816121.7628396.62856000.0100.01061.220.6 28396.63216.22482.9(1) 计算T1及1:; T1= T1=1.70.65=0.43 (2) 水平地震作用楼层剪力计算: 因本结构不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主.结构振动位移往往以第一振型为主，故抗震规范建议采用底部剪力法计算水平地震作用. 因场地为类，设计地震分组第一组，查得Tg=0.35s. =0.8528396.6=24137.11 KN又根据抗震规范可知：=0.05，2=1.0，r=0.9而 max=0.08（多遇地震）max=0.50（罕遇地震） 又因为：Tg T1 5 Tg ，所以1=（Tg/ T1）2max=（0.35/0. 43）0.91.00.08=0.066, FEK=1Geq= 0.06628396.6=1874.18KN 因为T1=0.431.4Tg=0.49 故不考虑顶部附加水平地震作用 即n=0 (3) 各质点的水平地震作用计算:（底部剪力法）(4) 按公式:Fn= FEK(计算见下表)例如：Fi= FEK=6121.765.35/（6121.765.35+5772.788.95+5772.7812.55+5772.7816.15+4956.519.75）1874.18=102.1KN.m其他各层的具体计算如下表：表5 横向自振周期计算表层次Hi(m)Gi(KN)Fi(KN)Vi(KN)623.204956.5524.8524.8519.605772.78506.031030.83416.005772.78390.21421.03312.405772.78278.31699.3328.806121.76102.11801.4315.206121.76102.11801.43(4) 水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算：（见下表）表6 层间位移和定点位移计算层次Vi(KN)hi(m)Di104(KN/m)uei=Vi/di10-4 (MM)uei/ hi6524.83.630940016.91/213051030.833.6309400331/109041421.033.630940045.91/282331699.333.630940054.91/236021699.333.930940054.91/236011801.435.3528560063.11/4533的最大值是1/2052 即5501满足规范规定的弹性要求。(5) 各质点水平地震作用及楼层地震剪力图如下：图4 楼层地震剪力图 (6) 水平地震作用下框架内力计算：柱剪力和柱端弯矩（D值法） 以图1中的3轴线横向框架计算起内力框架柱剪力和柱端弯矩计算如下：反弯点到柱下端结点的距离，即反弯点高度。标准反弯点高度比。上下横粱线刚度比对标准反弯点高度比的修正系数。上层层高变化修正值。下层层高变化修正值。根据框架总层数，该柱所在层数和梁柱线刚度比查表得。表7 中框架边柱A层h(m)y0y1y2y3y63.60.860.300.0000.0000.0000.3053.60.860.350.0000.0000.0000.3543.60.860.400.0000.0000.0000.4033.60.860.450.0000.0000.0000.4523.60.860.500.0000.0000.0000.5015.201.00.650.0000.0000.0000.65表8 中框架中柱B层h(m)y0y1y2y3y63.61.00.300.0000.0000.0000.3053.61.00.350.0000.0000.0000.3543.61.00.400.0000.0000.0000.4033.61.00.450.0000.0000.0000.4523.61.00.500.0000.0000.0000.5015.201.80.650.0000.0000.0000.65表9 中框架边柱C层h(m)y0y1y2y3y63.60.860.300.0000.0000.0000.3053.60.860.350.0000.0000.0000.3543.60.860.400.0000.0000.0000.4033.60.860.450.0000.000 0.0000.4523.60.860.500.0000.0000.0000.515.201.00.650.0000.0000.0000.65表10 中框架边柱A层H(m)Di(KN/m)D(KN/m)D/DiVi(KN)Vik(KN)M下（KNm）M上(KNm)63.6309400116000.040524.821.00.3026.4649.1453.6309400116000.0401030.8341.230.3559.3789.0643.6309400116000.0401421.0356.80.4092.02112.4633.6309400116000.0401699.33680.45122.4122.423.6309400116000.0401701.4370.70.50180.25122.7515.20285600120000.0421801.4375.70.65263.25141.75表11 中框架中柱C层H(m)Di(KN/m)D(KN/m)D/DiVi(KN)Vik(KN)M下（KNm）M上(KNm)63.6309400155000.050524.826.240.3033.0661.4053.6309400155000.0501030.8351.540.3574.22111.3343.6309400155000.0501421.0371.050.40115.10140.6833.6309400155000.0501699.3384.970.45152.95152.9523.6309400155000.0501701.4361.250.50180.99114.7015.2028560098000.0341801.4361.250.65212.99114.70注： 柱上端弯矩：MC上=Vij(1-y)h ; 柱上端弯矩：MC下= Vij y h ；(7) 水平地震作用下梁端弯矩、剪力和柱轴力按下式计算：B1= KB1/(KB1+KB2)、MB1=(MC上+MC下)B1 B2= KB2/(KB1+KB2)MB2=(MC上+MC下)B2其中柱轴力以压力为正、拉力为负，由前面计算可知AB跨横梁的线钢度：4.9104KN M BC梁的线钢度:4.0104 KN MB1=KB1/(KB1+KB2)=4.9/(4.0+4.9)=0.551 B2= KB2/(KB1+KB2)=4.0/(4.0+4.9)=0.449 表中的的单位是kn m ， 剪力和轴力的单位是kn表12 剪力轴力表层次边跨AB边跨BC柱轴力L(m)L(m)边柱A（KN）中柱B(KN)边柱C(KN)66.649.1452.0515.32.442.4142.4135.34-15.335.34-15.356.6115.52102.24332.483.3183.3169.43-48.3104.77-48.346.6171.83140.9347.42.4114.85114.8595.71-95.7200.48-95.736.6214.42168.5558.032.4137.35137.35114.46-153.73314.94-153.7326.6234.15170.5667.42.4147.13147.13122.61-221.13437.55-221.1316.6264.15180.5670.42.4156.23158.43133.23-289.45523.56-321.45(8) 水平地震作用下的框架内力图如下：图5 框架内力图注：上图为左震时左侧柱力为拉力，右侧柱力为压力。当为右震时，柱力相反，弯矩图和剪力图与上图对称。（六）水平风载作用下的框架内力分析丹东地区基本风压 0.5 5KN/m ； 风载体形变化系数： 按C类地区查表表13 变化系数表离地高度5101520z0.740.740.740.84风震系数：由于房屋高度未超过30m，所以z=1.0Wk=zszwoFWki= WkiAi表14 系数计算表层zszW0WkFWk61.00.8+0.50.840.550.614.25650.740.5312.5940.740.5312.5930.740.5312.5920.740.5312.5910.740.5318.711水平风载作用下的层间剪力图如下：图6 层间剪力图水平风载作用下框架柱剪力和柱弯矩：表15 A轴柱（中框）层次H(m)Di(KN/m)D(KN/m)D/DiVi(KN)Vik(KN)yM下（KNm）M上(KNm)63.6309400116000.04014.2560.60.300.7561.40453.6309400116000.04026.8461.10.351.5842.37643.6309400116000.04039.4361.60.402.5923.16833.6309400116