教学楼建筑、结构和施工组织设计毕业论文（附cad）.doc

毕业设计 论文 中文摘要 本课题主要进行的是教学楼建筑 结构和施工组织设计 建筑设计部分主要确定平 立 剖面图方案 选择建筑功能分区 根据建筑规模进 行选择和布置 耐火等级为二级 根据防火规范要求对住宅楼的房间 门窗 楼梯等进 行设计 结构设计部分首先选定结构方案 完成结构布置 确定计算简图 对框架竖向永久 荷载 可变荷载 水平风荷载 水平地震作用以及各部分荷载的内力和侧移进行计算 内力组合包括抗震和非抗震两部分 通过计算找出最不利的一组或几组内力组合 选取 最安全的结果计算配筋并绘图 其次对柱下基础进行设计 确定基础平面图和基础配筋 详图 再对楼梯进行设计 确定楼梯的配筋 同时上机用 PKPM 对标准层梁 柱平法施工 图 标准层楼板配筋图以及屋面梁平法施工图 屋面楼板配筋图打印出图 施工组织设计部分包括施工方案的选择 编制施工进度计划图表 绘制施工平面图 并制定各项组织措施等 关键词 住宅楼 建筑设计 结构设计 抗震设计 施工组织设计 毕业 设 计 论文 外文摘要 Title The new teaching building in the city of Huaian Abstract The task is mostly ongoing the design of teaching building configuration and the framework for construction The part of architecture design confirms the precept of ichnography eatablish and section plane mostly and choices the function subarea choosing and disposing them according to the dimensions of the construction The fire resistant ranking is ambipolar The chambers door windows and walkway is designed based on the request of the fire resistant criterion The part for configuration design is to choose precept first and finishing the fabric collocation and confirming the calculate diagram Then calculating the vertical permanent load alterable load aclinic wind load aclinic earthquake action and the internal force and side move for all parts of the load The combination of internal force includes aseismatic part and non aseimatic part Finding out the worst combination of internal viaing oalculate and choosing the most safe result to count reinforcing steel bar and plot In the next place the work is to design the base below the pillar and confirm the base ichnography and the detail drawing of the reinforcing steel bar for basic At the same time mimeographing the chart of shop drawing and the reinforcing steel bar drawing for standard floor and roof with PKPM The part of the framework for construction includes the choosing for the construction blue print weaving the chart of the construction plan protracting the ichnography and constituting organizing measure all napes Keywords the experimentment building architecture design structural design 3 antic seismic design framework for construction 目 次 1 引 言 1 2 建筑设计说明 2 2 1 平面设计 2 2 2 剖面设计 4 2 3 立面设计 4 2 4 构造和建筑设计措施 5 3 结构设计 8 3 1 主体工程设计 8 3 2 结构设计方案及布置 8 3 3 施工材料 12 3 4 施工要求及其他设计说明 13 4 结构计算书 14 4 1 工程概况 14 4 2 结构布置及计算简图 15 4 3 框架侧移刚度计算 20 4 4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 22 4 5 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 29 4 6 框架截面设计 50 4 7 板的设计 57 4 8 楼梯计算 62 4 9 基础设计 67 5 施工组织设计 74 5 1 工程概况 74 5 2 施工方案 75 5 3 施工准备 76 5 4 主要部位施工技术措施及施工方法 77 5 5 冬 雨季施工技术保证措施 89 5 6 工期计划 网络计划保证措施 91 5 7 安全与文明施工措施 97 结 论 102 参考文献 103 致谢 105 中英文资料译文 106 1 1 1 引言引言 毕业设计是我们一次实践性的锻炼 通过毕业设计使我们系统地 综合地 灵活地 运用学到的各种理论知识 解决建筑工程中的实际问题 通过毕业设计 使我们在分析 使用技术资料 计算 绘图 编写设计文件及独立工作等方面得到全面锻炼 毕业设计要求我们在指导教师的指导下 独立系统地完成一项工程设计 运用所学 基础知识跟专业知识解决与之相关的所有问题 熟悉与此设计相关的国家规范 包括设 计规范 防火规范等等以及相关手册 标准图和工程实践中常用的方法 具有实践性 综合性强的显著特点 在此次设计中 要把所学的知识运用到设计 施工中去 熟悉国家有关规范 条例 并知道如何去查找规范里的相关条文 另外由于现代化建筑一般都是高度高 功能多 花式多样 装修豪华 防火要求 需要各工种配合 因此 通过这次毕业设计 拓展我 们非本专业知识面也是十分重要的 由于此次是初次做毕业设计 其中要了解的专业比较多以及条件和自身水平有限 所以难免有很多错误跟漏洞 还望各土木工程专家谅解 2 2 2 建筑设计建筑设计说明说明 建筑设计首先要满足建筑物的功能要求 为人们的生产和生活活动创造良好的环境 这是建筑设计的首要任务 其次要正确选用建筑材料 根据建筑空间组合的特点 选择 合理的结构 施工方案 使房屋坚固耐久 建造方便 再者要具有良好的经济效果 建 造房屋是一个复杂的物质生产过程 需要大量人力 物力和资金 在房屋的设计和建造 中 要因地制宜 就地取材 尽量做到节省劳动力 节省建筑材料和资金 此次设计的教学楼采用框架结构 框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成 承重体系的房屋建筑结构 框架结构由梁柱构成 构件截面较小 因此框架结构的承载 力和刚度都较低 它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁 楼层越高 水平位移越慢 高 层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力 这时 现浇楼面也作为梁共同工作的 装 配整体式楼面的作用则不考虑 框架结构的墙体是填充墙 起围护和分隔作用 框架结 构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间 框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中 由梁和柱通过节点构成承载结 构 框架结构可形成可灵活布置的建筑空间 使用较方便 框架结构按施工方法的不同 又可分为 一 梁 板 柱全部在现场浇筑的现浇框架 二 楼板预制 梁 柱现场浇 筑的现浇框架 三 梁 板预制 柱现场浇筑的半装配式框架 四 梁 板 柱全部预 制的全装配式框架等 框架结构建筑平面布置灵活 可以形成较大的使用空间 框架结 构的组成简单 只有框架柱和框架梁两种基本构件组成 便于构件的标准化 定性化 可以采用装配式结构也可以采用现浇式结构 单体建筑是总体规划中的组成部分 单体建筑应符合总体规划提出的要求 建筑物 的设计要充分考虑和周围环境的关系 建筑物是社会的物质和文化财富 它在满足使用 要求的同时 还要考虑人们对建筑物在美观方面的要求 考虑建筑物所赋予人们在精神 上的感受 2 12 1 平面设计平面设计 建筑平面是表示建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系 由于建筑平面通常较为 集中反映建筑功能方面的问题 一些剖面关系比较简单的民用建筑 它们的平面布置基 本上能够反映空间组合的主要内容 因此 首先从建筑平面设计入手 但是在平面设计 中 我始终从建筑整体空间组合的效果来考虑 紧密联系建筑剖面和立面 分析剖面 立面的可能性和合理性 不断调整修改平面 3 反复深入 也就是说 虽然我从平面设计入手 但是着手于建筑空间的组合 各种类型的民用建筑 从组成平面各部分面积的使用性质来分析 主要可以归纳为 使用部分和交通联系部分两类 建筑平面设计是组合布置建筑物在水平方向房屋各部分的组合关系 它包括使用部 分设计和交通联系部分设计 2 1 1 使用部分平面设计 建筑平面中各个使用房间和辅助房间 是建筑平面组合的基本单元 本设计在使用 平面设计中充分考虑了以下几点 注意了房间的面积 形状和尺寸满足室内使用活动和 设备合理布置的要求 门窗的大小和位置考虑了房间的出入方便 疏散安全 采风通风 良好 房间的构成注意使结构布置合理 施工方便 也要有利于房间之间的组合 所用 材料应符合相应的建筑标准 室内空间 以及顶棚 地面 各个墙面和构件细部 应考 虑人们的使用和审美要求 对于辅助房间的平面设计 通常根据建筑物的使用特点和使用人数的多少 先确定 所需设备的个数 根据计算所得的设备数量 考虑在整幢建筑中辅助房间的分布情况 最后在建筑平面组合中 根据整幢房屋的使用要求适当调整并确定这些辅助房间的面积 平面形式和尺寸 2 1 2 交通联系部分设计 交通联系部分是把各个房间以及室内交通合理协调起来 同时又要考虑到使用房间 和辅助房间的用途 减少交通干扰 楼梯是垂直交通联系部分 是各个楼层疏散的必经 之路 同时又要考虑到建筑防火要求 本住宅采用板式双跑楼梯 本设计中交通联系部分设计能满足下列要求 交通线路简捷明确 联系通行方便 人 流通畅 紧急疏散时迅速安全 满足一定的通风采光要求 力求节省交通面积 同时考 虑空间组合等设计问题 2 1 3 平面组合设计 建筑平面的组合设计 一方面 是在熟悉平面各组成部分的基础上 进一步从建筑整 体的使用功能 技术经济和建筑艺术等方面 来分析对平面组合的要求 另一方面 还 必须考虑总体规划 基地环境对建筑单体平面组合的要求 即建筑平面组合设计须要综 4 合分解建筑本身提出的 经及总体环境对单体建筑提出的内外两方面的要求 房间是组成建筑物最基本的单位 从普通教室以听课为主的使用特点来分析 首先 要满足学生上课是视 听方面的质量 即座位的排列不能太远太偏 确定教室平面形状 和尺寸的因素 除了是视 听要求外 还要考虑其他方面的要求 从教室内需要有足够 和均匀的天然采光 当平面组合中房间只能一侧开窗采光时 沿外墙长向的矩行平面 能够较好地满足采光均匀的要求 本建筑为框架结构 墙体为填充墙 只起维护分隔作用 承重结构与围护结构分工 明确 框架结构本身并不形成空间 只为形成空间提供一个骨架 这就给自由灵活的分隔 空间创造了十分有利的条件 框架结构对建筑平面组合限制较少 各部分空间的大小和平 面布置可按功能特点作不同的处理 但各空间的形式和平面尺寸应尽量与柱网的排列形 式和尺寸协调 2 22 2 剖面设计剖面设计 建筑剖面设计主要是根据功能和使用方面对立体空间的要求 结合建筑结构和构造 特点 来确定房间各部分高度和空间比例 考虑垂直方向空间的组合和利用 选择适当 的剖面形式 进行垂直交通和采光 通风等方面的设计 使建筑物立体空间关系符合功 能 艺术和技术 经济的要求 建筑平面与剖面是从两个不同的方向来表示建筑各部分 的组合关系 因此 设计中的一些问题往往需要将平面和立面结合在一起考虑 才能加 以解决 综合考虑教室 多媒体教室等的层高要求 本工程层高定为 3 9m 室内光线的强弱 和照度是否均匀 不仅与窗在平面中的宽度和位置有关 而且还与窗在剖面中的高低有 关 房间内光线的照射深度主要取决于侧窗的高度 侧窗上沿越高 光线的照射深度越 远 进深较大的房间 为避免室内远离窗口处的照度过低 应适当提高窗上沿的高度 垂直交通包括两内部楼梯及一外部楼梯 门的高度根据人体尺寸来确定 窗高要满足通 风采光要求 2 32 3 立面设计立面设计 建筑立面设计是根据建筑物的性质和内容 结合材料 结构 周围环境特点以及艺 术表现要求 综合地考虑建筑物内部的空间形象 外部的体形组合 立面构图以及材料 质感 色彩的处理等等 使建筑物的形式与 5 内容统一 创造良好的建筑艺术形象 以满足人们的审美要求 建筑立面可以看成是由许多构部件所组成 它们有墙体 梁柱 墙墩等构成房屋的 结构构件 有门窗 阳台 外廊等和内部使用空间直接连通的部件 以及台基 勒脚 檐口等主要起到保护外墙作用的组成部分 恰当地确定立面中这些组成部分和构部件的 比例和尺度 运用节奏韵律 虚实对比等规律 设计出体型完整 形式与内容统一的建 筑立面 是立面设计的主要任务 建筑立面设计的步骤 通常根据初步确定的房屋内部空间组合的平剖面关系 例如 房屋的大小 高低 门窗位置 构部件的排列方式等 描绘出房屋各个立面的基本轮廓 作为进一步调整统一 进行立面设计的基础 设计时首先应该推敲立面各部分总的比例 关系 考虑建筑整体的几个立面之间的统一 相邻立面间的连接和协调 然后着重分析 各个立面上墙面的处理 门窗的调整安排 最后对入口门廊 建筑装饰等进一步作重点 及细部处理 完整的立面设计 并不只是美观问题 它和平 剖面的设计一样 同样也有使用要 求 结构构造等功能和技术方面的问题 但是从房屋的平 立 剖面来看 立面设计中 涉及的造型和构图问题 通常较为突出 2 42 4 构造和建筑设计措施构造和建筑设计措施 建筑构造设计必须满足以下几点 一 必须满足建筑使用功能要求 由于建筑物使用性质和所处条件 环境的不同 则对建筑构造设计有不同的要求 为满足使用功能要求需要 在构造设计时 必须综合 有关技术知识 进行合理的设计 以便选择 确定最经济合理的构造方案 二 必须有利于结构安全 建筑物除根据荷载大小 结构的要求确定构件的必须尺 度外 对一些零部件的设计都必须在构造上采取必要的措施 以确保建筑物在使用时的 安全 三 必须讲求建筑经济的综合效益 在构造设计中 应该注意整体建筑物的经济效 益问题 即要注意降低建筑造价 减少材料的能源消耗 又要有利于降低经常运行 维 修和管理的费用 考虑其综合的经济效益 另外 在提倡节约 降低造价的同时 还必 须保证工程质量 绝不可为了追求效益而偷工减料 粗制滥造 四 必须注意美观 构造方案的处理还要考虑其造型 尺度 质感 色彩等艺术和 美观问题 如有不当往往会影响建筑物的整体设计的效果 6 总之 在构造设计中 要全面考虑坚固适用 技术先进 经济合理 美观大方 2 4 1 墙体 墙体依其在房屋所处位置的不同 有内墙和外墙之分 按布置方向又可以分为纵 横墙 按受力方式分为承重墙和非承重墙 根据墙体所处位置和功能的不同 设计时 应满足下列要求 一 具有足够的强度和稳定性 墙体的强度与所用材料有关 墙体的 稳定性通常可通过增加墙体厚度 增设墙垛 壁柱 圈梁等方法 二 具有必要的保温 隔热等方面的性能 三 应满足防火要求 做为墙体材料及墙身厚度 都应满足防火规 范中相应燃烧性能和耐火极限所规定的要求 如划分防火区域 防止火灾蔓延 须设置 防火墙等 四 应满足隔声要求 作为房间围护构件的墙体 必须具有足够隔声能力 以符合有关隔声标准的要求 此外还应考虑防潮 防水以及经济等方面的要求 2 4 2 基础 基础是建筑面地以下的承重构件 是建筑的下部结构 其作用是扩散上部结构的荷 载 减小应力强度 最终将荷载传给地基 基础和地基具有不可分割的关系 但又是不 同的概念 基础是建筑物与土层直接接触的部分 它承受建筑物的全部荷载 并把他们 传给地基 基础是建筑物的一个组成部分 而地基是基础下面的土层 承受由基础传来 的整个建筑物的荷载 地基不是建筑物的组成部分 地基分两种 一是天然土层具有足够的承载能力 不需人工处理就能承受建筑物全 部荷载的叫天然地基 一是当上部荷载叫大或土层承载能力叫弱 缺乏足够的坚固性和 稳定性 必须经人工处理后才能承受建筑物全部荷载的叫人工地基 基础要求坚固 稳定 并能抵抗冰冻和地下水的侵蚀 基础的大小取决于荷重的大小 土壤的性质 材料的性能以及承重的方式 本工程采用柱下条形基础 该类基础在其纵 横两个方向均产生变曲变形 故在两个方向的截面内场存在剪力和弯短 柱下条形基础 纵向的剪力与弯短一般则由基础梁承担 基础梁的纵向内力通常可采用简化法 直线分 布法 或弹性地基梁法计算 2 4 3 楼地层 楼地层是建筑物水平方向的承重构件 并对墙身起着水平支撑作用 增强房屋的刚 度和整体性 又是建筑物分隔水平空间的构件 分为楼板层和地面层 楼板层将楼面荷 7 载传至墙柱及基础 并对墙体起水平支撑作用 楼板层包括面层 结构层 天花三部分 要求刚性好 坚固 耐磨 隔声 防火 楼板层根据结构层的主要用料分为钢筋混凝土 楼层 木楼层 钢楼层和砖楼层四类 地面层主要由基层和面层组成 基层可直接做在 地基上 当地面太低 太潮或填土要求过高时 也可做成架空式的 面层是直接承受各 种荷载 摩擦 冲击的表面层 有整体式地面 铺贴地面 木地面以及砖地面和灰渣地 面等等 由于地面层贴近土壤 因此要求防潮 防腐 此外还应注意保温 耐磨 不易 起灰 并有一定弹性等等要求 2 4 4 屋顶 屋顶是房屋最上层覆盖的外围护结构 其主要功能是用以抵御自然界的风霜雨雪 太阳辐射 气温变化和其他外界不利的因素 以使屋顶覆盖下的空间有一个良好的使用 环境 因此 要求屋顶在构造设计时要注意解决防水 保温 隔热以及隔声 防火等问 题 一般分为平屋顶 坡屋顶 曲面屋顶等其它形式的屋顶 本工程采用平屋顶 其 排水坡度为 2 屋顶设计满足功能 结构 建筑艺术三方面要求 本工程采用女 儿墙外排水 屋面采用刚性防火屋面 其 构建简单 施工方便 造价较低 本设计工程建筑立面设计力求给人一种均衡 和谐的感觉 与环境融于一体 充分 体现了建筑物的功能 通过巧妙组合 使建筑物创造了优美 和谐 统一而又丰富的空 间环境 给人以美的享受 8 3 结构设计 3 13 1 主体工程设计主体工程设计 框架柱与砖墙连接均需间隔 500 高 在柱内预埋并向外伸出长度不小于 1000 的 2 6 的钢筋与砌体相连接 主体工程内预留洞 预埋件应与其他相关专业配合施工 严禁在结构构件上事后凿 洞 凡柱 板 梁及混凝土全部单向板底筋短向放置在底层 长向放置在短向筋上 墙上开洞必须满足相关规范要求 凡建筑图中未设墙处今后需加隔墙时 只允许加轻质隔墙 框架梁上下立筋除图中注明外均不宜有接头 不可避免时 必须采用焊接接头 同 一截面内钢筋的接头面积不多于钢筋总面积的 50 3 23 2 结构设计方案及布置结构设计方案及布置 该建筑为教学楼 采用框架结构 建筑平面布置灵活 有较大空间 该工程采用 全现浇结构体系 混凝土强度等级为 C30 结构平面布置见详图 3 2 1 构件初估 1 柱截面尺寸的确定 由于本框架结构荷载较小 可取 1 1 设防烈度 7 度 小于 60 m 高的框架结构抗 震等级为三级 因此 取 0 9 柱截面高度可取 h 1 5 1 20 H H 为层高 柱截面宽度 可取 b 1 2 3 H 对于有抗震设防要求的框架结构 为保证有足够的延性 需要限制 柱的轴压比 框架柱截面高度不宜小于 400mm 宽度不宜小于 350mm 为避免发生剪 切剖坏 柱净高与截面长边之比宜大于 4 2 梁尺寸确定 框架梁截面高度取梁跨度的 l 8 l 12 宽度为梁高度的 1 2 1 3 3 楼板厚度 9 楼板为现浇双向板 根据经验板厚取 100mm 3 2 2 基本假定与计算简图 1 基本假定 1 框架的侧移忽略不计 即不考虑框架侧移对内力的影响 2 每层梁上的荷载对其他层梁 柱内力的影响忽略不计 仅考虑本层梁柱内力的影响 2 计算简图 框架结构一般有按空间结构分析和简化成平面结构分析两种方法 在计算机没有普 及的年代 实际为空间工作的框架常被简化成平面结构采用手算的方法进行分析 近年 来随着微机的日益普及和应用程序的不断出现 框架结构分析时更多的是根据结构力学 位移法的基本原理编制电算程序 由计算机直接求出结构的变形 内力 以至各截面的 配筋 由于目前计算机内存和运算速度已经能够满足结构计算的需要 因此在计算机程 序中一般是按空间结构进行分析 但是在初步设计阶段 为确定结构布置方案或估算构 件截面尺寸 还是需要采用一些简单的近似计算方法 以求既快又省地解决问题 另外 近似的手算方法虽然计算精度较差 但概念明确 能够直观地反映结构的受力特点 因 此 工程设计中也常利用手算的结果来定性的校核判断电算结果的合理性 所以我将重 点介绍框架结构的近似手算法 一般情况下 框架结构是一个空间受力体系 为了方便起见 常常忽略结构纵向和 横向之间的空间联系 忽略各构件的抗扭作用 将纵向框架和横向框架分别按平面框架 进行分析计算 由于横向框架的间距相同 作用于各横向框架上的荷载相同 框架的抗 侧刚度相同 因此 除端部外 各榀横向框架都将产生相同的内力与变形 结构设计时 一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可 而作用于纵向框架上的荷载则各不 相同 必要时应分别进行计算 框架节点一般总是三向受力的 但当按平面框架进行结构分析时 则节点也相应地 简化 在现浇钢筋混凝土结构中 梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点或锚入区 这 时应简化为刚节点 在结构计算简图中 杆件用轴线来表示 框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离 框架的层高 框架柱的长度 即为相应的建筑层高 而底层柱的长度则应从基础顶面算 起 对于不等跨框架 当个跨跨度相差不大于 10 时 在手算时可简化为等跨框架 跨度 10 取原框架各跨跨度的平均值 以减少计算工作量 但在电算时一般可按实际情况考虑 在计算框架梁截面惯性距 I 时应考虑到楼板的影响 在框架梁两端节点附近 梁受 负弯矩 顶部的楼板受拉 楼板对梁的截面抗弯刚度影响较小 而在框架梁的跨中 梁 受正弯矩 楼板处于受压区形成 T 形截面梁 楼板对梁的截面抗弯刚度影响较大 在工 程设计中 为简便起见 仍假定梁的截面惯性距 I 沿轴线不变 对现浇楼盖中框架取 I 2I0边框 架取 I 1 5I0 对装配整体式楼盖 这里 I0为矩形截面梁的截面惯性矩 3 2 3 荷载计算 1 在竖向荷载作用下的近似计算 框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似地采用分层法 通常 多层多跨框架 在竖向荷载作用下的侧移是不大的 可近似的按无侧移框架进行分析 而且当某层梁上 有竖向荷载时 在该层梁及相邻柱子中产生较大内力 而在其他楼层的梁 柱子所产生 内力 在经过柱子传递和节点分配以后 其值将随着传递和分配次数的增加而衰减 且 梁的线刚度越大 衰减越快 因此 在进行竖向荷载作用下的内力分析时 可假定作用 在某一层框架梁上的竖向荷载只对本层楼的梁以及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪 力 而对其他楼层框架和隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力 其中一般我们常用的方法 有两种 分层法和二次弯距分配法 2 地震作用计算 在此仅考虑水平地震作用即可 并可采用基底剪力法计算水平地震作用力 为求基底剪力 先要计算结构各层的总重力荷载代表值 在此为简化计算 仅取一 榀框架的重力荷载代表值进行计算 顶层重力荷载代表值包括 屋面恒载 50 屋面活 荷载 纵 横梁自重 半层柱自重 半层墙体自重以及女儿墙自重 其它层重力荷载代 表值包括 楼面恒载 50 楼面活荷载 纵 横梁自重 楼面梁自重 楼面上 下各半 层的柱及纵 横墙自重 请注意 在计算重力荷载代表值时 屋面活荷载仅考虑雪荷载 控制框架结构侧移要计算两部分内容 一是计算顶层最大侧移 因周期过大 将 影响使用 二是计算层间相对侧移 其值过大 将会使填充墙出现裂缝 引起框架的 侧移 主要是水平荷载作用 对一般的多层框架结构而言 仅需计算由梁柱弯曲变形所产生的侧向位移 而不 11 考虑梁柱的轴向变形和截面的剪切变形所产生的结构侧移 这样计算的框架侧移已能 满足工程设计的精度要求 在竖向荷载作用下要考虑的力包括板 墙 梁等的自重 然后用力矩分配法算 用弯矩分配法计算框架弯矩 竖向荷载作用下框架的内力分析 除活荷载较大的工业厂房外 对一般的工业与 民用建筑可不考虑活载的不利布置法求得的弯矩偏低 但当活荷载占总荷载比例较小 时 其影响很小 若活荷载占总荷载比例较大 可在截面配筋时 将跨中弯矩乘 1 1 1 2 的放大系数予以调整 固端弯距 梁上的分布荷载含有矩形或三角形荷载 在求固端弯矩时可直接根据图 示荷载计算 也可根据固端相等的原则 先将梯形分布荷载及三角形荷载化为等放均 布荷载 在此采用后一方法 3 在水平荷载作用下采用 D 值法 在框架内力组合时 通过框架内力分析 获得了在不同荷载作用下产生的构件内力 标准值 进行结构设计时 应根据可能出现的最不利情况确定构件内力设计值 4 在截面设计时 主要有正截面和斜截面的设计 受弯构件在设计是都要进行抗弯和抗剪设计 钢筋混凝土受弯构件的破坏主要有三 种形式 即适筋截面的破坏 特点是手拉钢筋先屈服 而后受压区混凝土被压碎 超筋破坏 和少筋破坏是脆性破坏是工程中不允许出现的 我们在截面设计是不能出现后面的两种 情况 受弯构件在弯距和剪力共同作用的区段往往会产生斜裂缝 并可能延斜截面发生破 坏 斜截面破坏带有脆性破坏的性质 所以在设计中要加以控制 在截面设计时 不仅要对 截面尺寸加以控制 同时还要对对斜截面进行计算 配置一定数量的箍筋 3 2 4 侧移计算及控制 当一般装修标准时 框架结构在地震作用下层间位移和层高之比 顶点位移与总高 之比分别为 1 550 1 700 3 2 5 内力计算及组合 1 竖向荷载下的内力计算 竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置 将竖向荷载传递给每榀框架 12 框架结构在竖向荷载下的内力分层法 连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅 按两端固 定进行计算 2 水平荷载下的计算 水平力首先在框架分配 然后将分得的份额按各榀框架的剪切刚度进行再分配 将 总剪力墙分得的份额按各片剪力墙的等效刚度进行再分配 最后计算单榀框架 3 内力组合 1 1 2 恒 1 4 活 2 1 2 重力荷载代表值 1 3 水平地震作用 控制截面及不利内力 框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层 底层 混凝土强 度 截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层 框架梁控制截面及不利内力为 支座截面 Mmax Mmax Vmax 跨中截面 Mmax Mmax 框架柱控制截面为每层上 下截面 每截面组合 Mmax 及相应的 N V Nmax及相应 M V Nmin及相应 M V 3 2 6 构件及节点设计 现浇框架节点 框架节点核芯区处于剪压复合受力状态 为了保证节点具有良好的 延性和足够的抗剪承载力 应在节点核芯区配置箍筋 节点范围内的箍筋数量应与柱端 相同 3 2 7 基础设计 建筑物由上部结构和基础两部分组成 基础是上部结构与土层之间的过度性构件 它具有承上启下的作用 基础设计时 除了保证基础本身具有足够的承载力和刚度外 还需要选择合理的基础形式和地面尺寸 使得地基的承载力 沉降量及沉降差满足要求 因此 基础设计包括基础形式的选择 基础埋深的确定 底面尺寸的计算 基础内力的 分析和基础配筋设计等方面的内容 3 33 3 施工材料施工材料 1 本工程所采用的钢筋箍筋为 级钢 fy 210N m 主筋为 级钢 fy 300N m 13 2 柱梁钢筋混凝土保护层为 35mm 板为 15mm 3 钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行 4 本工程所有混凝土强度等级均为 C30 5 墙体外墙及疏散楼梯间采用 240 厚多孔空心砖 其余内墙采用 240 厚多孔空心 砖 后封设备管道及夹墙采用 80 厚石膏砌块 6 门窗洞宽 1000mm 设置钢筋混凝土过梁 3 43 4 施工要求及其他设计说明施工要求及其他设计说明 1 本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载 均布 当外荷载达到 3 0Kn m 时 应采取可靠措施予以保护 2 本工程女儿墙压顶圈梁为 240mm 120mm 内配 4 8 6 250 构造柱为 240mm 240mm 内配 4 10 6 250 间隔不大于 2000mm 3 施工缝接缝应认真处理 在混凝土浇筑前必须清除杂物 洗净湿润 在刷 2 度纯 水泥浆后 用高一级的水泥沙浆接头 再浇筑混凝土 4 未详尽说明处 按相关规范执行 14 4 结构计算书 4 14 1 工程概况工程概况 我们本次设计课题是一幢教学楼 局部五层框架结构 抗震设计烈度为 7 度 近震 地基按 II 类场地土 建筑物层高为 3 9 米 柱 梁板均为现浇结构 4 1 1 平面设计 首先应是底层的设计 初步拟定柱的截面尺寸 500 500 横梁的截面尺寸为 250 750 次梁截面尺寸为 200 600 在设计中 考虑到多层综合楼的多项功能集一体 设计中 把它主要功能分区 亦即是教室和办公区 各个区进行人员分流以及满足防火 要求 各自有单独出入口 4 1 2 剖面设计 为了很好的反映楼层的结构 在设计剖面时 剖到楼梯这个比较重要的部位 使剖 面能很好的反映结构的布置 楼地面的装修以及梁柱之间的关系等 4 1 3 排水设计 为了使雨水能很好的有组织的排走 设计中 我采用内檐沟排水 起坡坡度均为 2 设计成双坡排水 4 1 4 结构选型 采用钢筋混凝土框架结构 15 1 屋面 楼面结构 现浇钢筋混凝土屋面板 按上人屋面的使用荷载取用 2 楼梯结构 采用板式楼梯 3 排水采用檐沟内排水 沟内垫坡 4 基础 采用柱下独立基础 4 1 5 基本资料 年平均温度 16 夏季最高气温为 40 7 冬季最低气温为 14 冬季相对温度 73 夏季相对温度 81 冬季主导风向东北平均风速 2 6m s 夏季主导风向东南平均风速 2 6m s 最大风速 为 23 7m s 年平均降水量 1034 1mm 月最大降水量为 179 3 mm 常年地下水位低于 1 5 m 水质对混凝土没有浸蚀作用 地震荷载和雪荷载等常用荷载查相关规范 场地平整 三通已完成 主要建筑材料供应充足 4 24 2 结构布置及计算简图结构布置及计算简图 4 2 1 结构布置 根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求 进行了建筑平面 立面 及剖面设计其 各层建筑平面剖面示意图如建筑设计图 主体结构 5 层 层高均为 3 9m 填充干墙面采用 240 mm 厚的粘土空心砖砌筑 门为木门 窗为铝合金窗 门窗洞口 尺寸见门窗表 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构 楼板厚度取 100 mm 梁载面高度按梁跨度 的 1 12 1 8 估算 由此估算的梁载面尺寸 柱板的砼强度等级为 C30 fc 14 3N mm2 ft 1 43N mm2 表 1 结构抗震等级 烈 度 结构类型 6789 框架结构高度 m 30 30 30 30 30 30 25 16 框架四三三二二一一 剧场 体育等三二一一 表 2 柱轴压比限值 N 抗 震 等 级 结构类型 一二三 框架结构 0 70 80 9 抗震规范 6 3 1 梁的截面尺寸 宜符合 1 截面宽度不宜小于 200mm 2 截面高宽比不宜大于 4 3 净跨与截面高度之比不宜小于 4 1 主梁尺寸 根据多跨连续主梁的截面高度 lh 8 1 14 1 1 横向 A B 线之间 7200lmm 取250 750 bmm hmm B C 轴线之间 2400lmm 取250 400 bmm hmm C D 轴线之间 7200mml 取250 750 bmm hmm 2 纵向 4500lmm 取250 550 bmm hmm 2 次梁尺寸 根据 和一般经验lh 12 1 15 1 hb 2 1 3 1 卫生间 楼梯间 办公室 300 600 bmm hmm 所选截面满足要求 3 柱的截面尺寸 抗震规范 6 3 6 柱的截面尺寸 宜符合 1 截面的宽度和高度均不宜小于 300 mm 17 2 剪跨比宜大于 2 3 截面长边与短边的边长比不宜大于 3 根据经验公式 nFgN E 本工程采用经验值 12 则以一柱为例 E gmKN KNN1111 9689 321 2 4 52 4 5 2 2 42 2 7 1 1 2 3 86400 3 149 0 101111 968 9 0 mm f N A c C 取 满足要求 所选截面满足要求 22 86400mmmm250000500500 hb 4 计算跨度的确定 采用现浇混凝土框架结构 底层柱固定于基础顶面 梁柱结点为刚结 横梁的计算跨度为 7200mm 2400mm 7200mm 柱子的计算高度的确定 底层 基础埋深 1 5 基础梁顶面至一层楼面的距离 其余取层高 3 9 1 5 1 4 4 1C Hm 3 9 2C H 5C Hm 4 2 2 重力荷载计算 重力荷载代表值 1 屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面 18 刚性防水屋面 有保温层 30 厚 C20 细石砼土保护层 0 66 KN m2 洒细纱一层再干铺纸贴油毡一层 0 4 KN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平 0 02x20 0 4 KN m2 70 厚水泥防水珍珠岩块或沥青珍珠岩保温层 0 07x10 0 7 KN m2 20 厚 1 3 水泥砂浆找平层 现捣钢筋砼屋面 0 02x20 0 4 KN m2 100 厚现浇砼板 0 10 x25 2 5 KN m2 合 计 5 06KN m2 1 4 层楼面 铺瓷砖 0 50 KN m2 25 厚水泥地面 0 50 KN m2 100 厚钢筋砼板 25 0 1 2 50 KN m2 合 计 3 50 KN m2 屋面及楼面可承荷载标准值 不上人屋面均布活载标准值 0 5 KN m2 2 楼面活荷载标准值 2 0KN m2 屋面肆荷载标准值 SKUr So 1 0 0 4KN m2 式中 Ur 为屋面积雪分布系数取 Ur 1 0 内墙采用 查苏 J9501 施工说明 1 刷喷内墙涂料 0 1 KN m2 2 10 厚 1 2 水泥砂浆抹面 0 01X20 0 2 KN m2 3 15 厚 1 1 6 水泥石灰砂浆打底 0 015 X 17 0 26 KN m2 4 墙体结构自重 15X0 24 3 6 KN m2 合 计 4 16 KN m2 外墙采用 1 8 厚 1 1 6 水泥石灰砂浆粉面 0 008X17 0 136 KN m2 2 12 厚 1 1 6 水泥石灰砂浆打底 0 012X17 0 204KN m2 3 墙体结构自重 15X0 24 3 6 KN m2 合 计 3 94 KN m2 19 3 梁柱墙窗门重力荷载计算 梁柱可根据载面尺寸 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 具体计算结果见下表 墙体为 240mm 厚粘土空心 砖 两侧均为 20mm 厚抹灰 木门单位面积重力荷载为 0 2 KN m2 铝合金窗单位面积重力 荷载取 0 4 KN m2 梁的高度尺寸可根据 1 12 1 8 L 来取 宽度可取高度的 1 2 1 3 h 来取 具体数值见表 3 表 3 梁柱重力荷载标准值 层 次 构 件 b mh m r KN m3 g KN m3 i mnGi KN Gi KN BD 横梁 0 250 75251 05 4 9226 64 7 228 77 DF 横梁 0 250 4251 05 2 6252 16 7 39 69 FH 横梁 0 250 75251 054 922 6 64 7 228 77 纵梁 0 2 5 0 5 5 25 1 053 6093 96 24 343 00 轴线 1 2 10 11 横 梁 0 2 5 0 5 0 25 1 053 2813 64 24 286 63 轴线 1 2 10 11 纵 梁 0 2 5 0 7 5 25 1 054 9226 64 14 457 55 1 层柱 0 50 5251 1 6 875 4 443 1300 75 1584 41 1 5 层 2 5 层柱 0 50 5251 1 6 875 3 943 1152 941152 94 注 1 表中为考虑梁柱的粉刷层重力而对其重力的增大 g 表示单位长度构件的重力荷载 n 表示 构件的数量 2 梁长度取净长 柱取层高 4 墙重力荷载标准值 一层墙休重力荷载标准值 20 计算底层墙体重力荷载标准值 G1可以先看作全是整块的墙体计算出 G1墙再计算 出所有的门窗及梁 楼面的重力荷载标准值 于是可以得出 G1 G1纵墙 G1横墙 G1窗 G1门 G1梁 G1楼面 G1柱 纵墙面积 S1 4 5 3 9 20 7 2 3 9 8 575 64 m2 横墙面积 S2 7 2 3 9 12 4 2 3 9 24 730 08m2 窗面积 S3 1 8 2 1 22 2 3 2 1 14 150 78 m2 门面积 S4 1 2 4 20 48 00m2 楼面面积 S6 4 5 7 2 12 4 5 2 4 6 7 2 8 4 5 8 4 9 3 2 1 42 922 32 m2 G1 G1纵墙 G1横墙 G1窗 G1门 G1梁 G1楼面 G1柱 575 65 3 94 730 1 4 16 150 8 4 16 0 4 48 4 16 0 2 1584 4 922 32 3 5 1300 75 11348 56 KN 同理 第二层 G2 11240 42 KN 第三层 G3 11240 42 KN 第四层 G4 11240 42 KN 第五层 G5 4189 9 KN 各质点重力荷载代表值 4 34 3 框架侧移刚度计算框架侧移刚度计算 框架梁的线刚度计算 00 2 5 1IIII 中框梁取对于边框梁取 21 左边跨梁MKNlEIi 437 105 52 7 75 0 25 0 12 1 5 1100 3 中跨梁MKNlEIi 437 103 34 2 4 025 0 12 1 2100 3 右边跨梁MKNlEIi 437 105 52 7 75 0 25 0 12 1 5 1100 3 框架柱的线刚度计算 底层柱MKNlEIi 447 0 106 34 4 5 0 12 1 5 1100 3 2 5 层柱MKNlEIi 447 0 100 49 3 5 0 12 1 5 1100 3 设 2 5 层柱 则其余各杆件的相对线刚度为 1 i 38 1 100 4 105 5 4 4 左边梁 i 85 0 100 4 103 3 4 4 中跨梁 i 38 1 100 4 105 5 4 4 左边梁 i 9 0 100 4 106 3 4 4 右边梁 i 柱的侧移刚度按式 D 计算 式中系数 为柱侧移刚度修正系数 2 12 h i 表 4 横向框架柱侧移刚度 D 值 层次 K 2 一般层 c b i i K 底层 c b i i 一般层 K K 2 底层 K K 2 5 0 DN A 轴柱1 530 575 1283112 B 轴柱2 440 662 147729 C 轴柱2 440 662 147729 D 轴柱1 530 575 1283112 1 D 573840 A 轴柱1 380 408 1287612 B 轴柱2 20 524 165369 C 轴柱2 20 524 165369 2 4 D 轴柱1 380 408 1287612 22 D 606672 A 轴柱1 530 575 128317 B 轴柱2 440 662 147727 C 轴柱2 440 662 147727 D 轴柱1 530 575 128317 5 D 386442 4 44 4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 4 4 1 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算 横向自振周期计算 1 横向水平地震作用下框架结构内力和侧移计算 a 横向自振周期计算 表 5 结构顶点的假想侧移计算 层次 Gi KNVGi KN Di N mm i mm i mm 54189 94189 938644210 8228 5 411240 4215430 3260667225 4217 7 311240 4226670 7460667244 0192 3 211240 4237911 1660667262 5148 3 111348 5649259 7257384085 885 8 其中 ijGii DVu 按式 T1 1 7计算基本周期 T1 其中 T的量纲为 m 为结构基本自振周期 T T T 考虑非承重砖墙影响系数 框架结构一般取 0 6 0 7 取 0 7 则 T T1 1 7 0 7 0 569S 2285 0 b 水平地震作用及楼层地震剪力计算 本工程中结构不超过 40m 质量和刚度沿度分布比较均匀 变形以剪切型为主 故可 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 FEK 1Gep计算即 Gep 0 85 D1 0 85 11348 56 11240 42 3 4189 9 0 85 49259 72 23 41870 76KN 1 0 9 max 0 9 0 08 0 052 1 T Tg 569 0 35 0 FEK 1Gep 0 052 41870 76 2177 28KN 附加地震作用系数 n按下表计算 表 6 顶部附加地震作用系数 n Tg sT1 1 4 TgT1 1 4Tg 0 350 08 T1 0 07 0 35 0 550 08 T1 0 01 b V 199 70 b V 199 70 b V 199 7 b V 199 70 b V 实配箍筋 2 8 350 2 8 350 2 8 350 2 8 350 2 8 350 2 8 350 BC 梁 C1端 1