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建筑结构设计说明书范本 作者 日期 南京理工大学泰州科技学院 毕业设计说明书 论文 作作 者者 王超 学学 号 号 0904530241 学院学院 系系 土木工程学院 专专 业业 土木工程 题题 目目 泰州某人民法院 建筑与结构设计 指导者 指导者 邹玉广 讲师 评阅者 评阅者 2013 年 5 月 毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 中中文文摘摘要要 本次毕业设计是对大学四年所学知识的一次系统复习和总结 以检验四年来 对专业知识的掌握程度 运用能力 同时进一步巩固 系统化所学的知识 为今 后的学习工作打下良好的基础 本设计为泰州市某人民法院 该工程的建筑面积约为6200 共6层 其中 一层至四层层高为4 2m 五至六层层高为3 6m 结构形式为钢筋混凝土框架结构 抗震要求为7度设防 本次设计内容包括建筑设计和结构设计 建筑设计主要 是对建筑物的平面 立面 和剖面根据任务书的要求 建筑物的功能和特点等进 行综合考虑来设计 结构设计主要是确定柱网的布置 选择承重框架构件 在设 计中 运用PKPM软件进行建模和计算 并选取8号轴一榀框架进行手算 将结果 与电算进行校核 分析 关键词 建筑设计 结构设计 框架结构 PKPM 毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 外外文文摘摘要要 Title The Architectural Structure Design of The People s Court Building in Taizhou Abstract The graduation is designed to university four years of knowledge on a system with the review and summarization inspection four years of professional knowledge but also can master degree of the further consolidate and systematized knowledge for future study work lay a good foundation The design of The People s Court Building in Taizhou The project construction area is about 6200 a total of 6 layers to four layers of a layer of 4 2 meters high five or six layer upon layer is 3 6 meters high structure of reinforced concrete frame structure the seismic requirements for the degree of fortification 7 The design includes architectural design and structural design Architectural design of buildings is mainly flat vertical surface and profile according to the requirements of the mission statement functions and features of buildings such as a comprehensive consideration to design Structural design is to determine the column net in the main layout select the load bearing frame Also used in the design to PKPM software for modeling and calculation and select the Pin framework 8 axis of a hand calculation the results were checked with the ICC analysis Keywords architectural design structure design frame structure PKPM 目 录 1 绪论 1 1 1 工程常用的结构体系 1 1 2 工程研究背景 2 1 3 工程研究现状 3 1 4 本设计主要运用的软件介绍 4 1 5 本设计主要的研究工作 4 2 建筑设计说明 7 2 1 建筑物功能与特点 7 2 2 建筑做法 8 3 PKPM设计 10 3 1 确定结构布置及构件的截面尺寸 10 3 2 输入荷载的计算 12 3 3 PMCAD参数选取 15 3 4 SATWE参数选取 16 3 5 PKPM电算流程 18 3 6 PKPM电算成果 18 4 零星构件设计 19 4 1 次梁的设计 19 4 2 板的计算 22 4 3 楼梯的计算 23 5 一榀框架设计 29 5 1 计算简图的确定 29 5 2 竖向荷载标准值计算 30 5 3 竖向荷载作用下的内力计算 35 5 4 风荷载作用下的内力计算 47 5 5 地震作用下的内力及位移计算 54 5 6 内力组合 61 5 7 梁柱截面配筋计算 78 6 基础设计 98 6 1 独立基础设计 98 6 2 条形基础设计 102 6 3 联合基础设计 103 结束语 105 致 谢 106 参 考 文 献 107 附图1 108 附图2 109 附图3 110 附图4 111 1 1 绪论绪论 土木工程建筑工程专业的毕业设计是土木工程建筑工程专业学子必须要经历的 一个过程 它将这几年来的专业知识进行系统的总结并深化 本次毕业设计以泰州 市某人民法院建筑与结构设计为例 系统的阐述了框架结构的建筑设计与结构设计 流程 通过进行泰州市某人民法院建筑与结构设计 了解框架结构的基本设计过程 重新梳理一遍大学几年来学到专业知识 了解并熟练掌握CAD PKPM 天正建筑等软 件 最终使自己能够胜任即将到来的工作 为社会主义现代化事业添砖加瓦 1 11 1 工程常用的结构体系工程常用的结构体系 现如今混凝土凭其优越的抗压性能成为建筑工程中最常用的建筑材料 但其抗 拉性能较差 容易因受拉而断裂 为了解决这一矛盾 充分发挥混凝土的受压性能 常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋 使两种材料粘结成一个 整体 共同承受外力 这种配有钢筋的混凝土 称为钢筋混凝土 钢筋混凝土结构 体系主要包括框架结构 剪力墙结构和框架剪力墙结构 1 1 1 框架结构 框架结构是目前应用最广的钢筋混凝土建筑结构体系 框架结构的优点主要有 空间分隔灵活 自重轻 节省材料 具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点 利于安排需要较大空间的建筑结构 框架结构的梁 柱构件易于标准化 定型化 便于采用装配整体式结构 以缩短施工工期 采用现浇混凝土框架时 结构的整体 性 刚度较好 设计处理好也能达到较好的抗震效果 而且可以把梁或柱浇注成各 种需要的截面形状 框架结构体系的缺点为 框架节点应力集中显著 框架结构的 侧向刚度小 属柔性结构框架 在强烈地震作用下 结构所产生水平位移较大 易 造成严重的非结构性破坏 不适宜建造高层建筑 1 1 2 剪力墙结构 剪力墙结构一般用于高层建筑中 其优点主要是整体性好 刚度大 在水平荷 载作用下侧向变形小 易满足承载力要求及抗震性能好 缺点主要有平面布置不灵 活 不能满足公共建筑的使用要求 结构自重较大 造价高及施工困难 1 1 3 框架剪力墙结构 框架剪力墙结构一般也用于高层建筑且适用度较高 它结合了框架结构和剪力 墙结构的优点 不仅抗震性能相对较好 而且空间布置也够灵活 但其造价较高 施工工序繁琐 1 21 2 工程研究背景工程研究背景 随着我国民主法制的完善 法院建筑显得越来越重要 新中国成立以来 由于 人们的法制观念淡薄 法制建筑的意识较低 同时建筑的数量有限 因此 人民对 法院的建筑缺乏足够的认识 所以 建设更有形象 更有特点 极具权威 附有特 殊功能的人民法院已经成为必然 1 2 1 工程概况 工程名称 泰州市某人民法院建筑结构设计 建设地点 泰州市 建设规模 该教学楼建筑面积约6200m2 层数为地上6层 建筑高度24 64m 具 体建筑功能见表1 1 表1 1 建筑功能表 房间名称间数 建筑面积m 2 房间名称间数 建筑面积m 2 立案厅 243 审判厅 4130 羁押室 143 协调厅 286 收费室 143 执行局 632 会议室 676 监察室 343 接待室 243 评议室 343 公诉人室 315 普通办公室 2443 证人室 315 技术室 615 辩护人室 315 其他辅助房间根据需要自拟 注 各部分内容和面积 在设计时可做适当调整 结构体系 钢筋混凝土框架结构 设计使用年限 50年 抗震设防烈度 7度 1 2 2 结构体系的选型 综合考虑任务书要求及工程概况等决定本工程采用框架结构 因为其空间分割 灵活 自重轻 有利于抗震 节省材料 具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优 点 利用安排需要较大空间的建筑结构 框架结构的梁 柱易于标准化 定型化 便于采用装配整体式结构 以缩短施工工期 采用现浇混凝土框架时 结构的整体 性 刚度较好 能达到较好的抗震效果 而且可以把梁或柱浇筑成各种需要的截面 形状 而本工程只有六层且属于公共建筑 要求空间大且布置灵活 因此框架结构 最适合 1 31 3 工程工程研究现状研究现状 本工程采用框架结构作为结构体系 框架结构是目前建筑工程界应用最为广泛 的一种结构体系 前人研究的成果十分成熟 因此安全系数高 风险相对较小 1 3 1 结构设计原则 框架结构的设计主要应遵循以下几个原则 1 刚柔并济 结构太刚则变形能力差 强大的破坏力瞬间袭来时 需要承受 的力很大 容易造成局部受损最后全部毁坏 而太柔的结构虽然可以很好的消减外 力 但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆 2 多道防线 安全的结构是层层设防的 在荷载的作用下 所有抵抗外力的 结构通力合作 本结构设计的柱与梁上下左右贯通 以确保传力途径的完整 避免 地震及荷载作用下局部应力集中导致结构破坏 3 强柱弱梁 由于框架柱受轴向压力作用 其延性通常比梁的延性小 一旦框架柱先于框架梁出现塑性绞 就会产生较大的层间位移 甚至形成同层各柱 上下端同时出现塑性铰的 柱绞结构 从而危及结构承受竖向荷载的能力而造成 结构的倒塌 4 强剪弱弯 为了防止梁塌 柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏 则 要使构件的受剪承载力大于构件弯曲时实际达到的剪力 5 强节点弱构件 由于对节点进行抗震结构设计 所有要求使框架节点 核心区不先于梁柱破坏 框架结构设计在工程实践中已取得丰富的实践经验 因此在设计中要充分结合 实际工程经验 1 3 2 相关的规范及标准 目前国内对于框架结构已经有一套相当成熟的理论体系 同时也制定了多种规 范来约束施工行为 本次工程设计主要用到以下几本规范及标准 民用建筑设计通则 GB50352 2005 建筑设计防火规范 GB50016 2009 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 建筑地基基础设计规范 GB50007 2011 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 工程结构可靠性设计统一标准 GB50153 2008 1 41 4 本设计主要运用的软件介绍本设计主要运用的软件介绍 目前工程界常用的建筑设计软件是CAD及天正 结构设计软件主要用的PKPM和探 索者 一般由PKPM电算并出结构施工草图 然后由探索者进行细化修改 PKPM软件 在后面会详细讲诉 这里主要表述天正建筑软件 天正建筑是在AutoCAD图形平台上开发出的一系列建筑 暖通 电气等专业软件 全国范围内的建筑设计单位 已经很难找到不使用天正建筑软件的设计人员 可 以说天正建筑软件已经成为国内建筑CAD 的行业规范 随着天正建筑软件的广泛应用 它的图档格式已经成为各设计单位与 甲方之间图形信息交流的基础 天正从TArch5系列后采用二维图形描述与三维空间 表现一体化的先进技术 从方案到施工图全程体现建筑设计的特点 在建筑 CAD 技术上掀起了一场革命 天正是一款采用自定义对象技术的建筑CAD软件 其具有人 性化 智能化 参数化 可视化等多个重要特征 以建筑构件作为基本设计单元 把内部带有专业数据的构件模型作为智能化的图形对象 天正提供体贴用户的操作 模式使得软件更加易于掌握 可轻松完成各个设计阶段的任务 包括体量规划模型 和单体建筑方案比较等等 适用于从初步设计直至最后阶段的施工图设计 同时可 为天正日照设计软件和天正节能软件提供准确的建筑模型 大大推动了建筑节能设 计的普及 1 51 5 本设计主要的研究工作本设计主要的研究工作 毕业设计的研究工作可以概况为采用的技术路线及预期成果 1 5 1 本设计采用的技术路线 本设计主要研究多层框架的建筑结构设计 掌握框架结构的设计思路 流程及 受力特点 掌握结构构件的常用设计计算方法 并了解结构电算过程 运用软件进 行结构设计 本设计主要采用的技术路线 1 前期准备 查阅相关文献 收集相关资料 与同学讨论 请教老师 学习 并掌握框架结构的受力特点 一般设计过程及注意要点等内容 学习使用PKPM Aut oCAD软件 2 针对地质报告及周边环境选择不同的设计方案以确保结构的安全性 建立 PKPM模型 通过改变框架中梁柱荷载的大小和方向等参数了解不同条件下框架的受 力特点 3 通过手算和PKPM电算并书写完整的计算书及生成PKPM电算结果 然后对 计算出的结果进行分析得出关于框架结构受力特点的结论 最终选择最优的方案来 进行计算 4 在最终计算结果出来之后结合任务书的要求和周边环境进行建筑设计 画 出草图并最终运用AutoCAD绘制出完整的施工图 1 5 2 本设计的预期成果 本次毕业设计预期达到的成果主要有 1 设计说明计算书 1 根据建筑的功能要求 编写建筑设计方案的构思思路和设计依据 2 简述 建筑结构概况 结构设计依据和技术措施 3 进行结构布置 并初估构件的截面尺寸 进行荷载计算 4 计算机辅助设计 应用PKPM软件建立结构模型 输入荷载 验算结构的 可行性 说明电算中一些重要参数的取值依据 5 现浇板 至少选取一块双向板 内力及配筋计算 6 选取一根次梁进行内力及配筋计算 7 选择一榀框架进行内力 位移分析 进行内力组合 对框架梁柱进行配筋 计算 8 基础形式的选择及计算 9 楼梯的设计 2 建筑施工图 1 建筑设计说明 2 平面图 底层平面图 二层平面图 三层平面图和顶层平面图 比例为1 100 3 屋顶平面图 主要是体现屋面排水设计及屋面的坡度 比例为1 1 00 4 剖面图 主要是体现了房屋内部上下层之间的关系 比例为1 100 5 立面图 主要是体现了建筑物的立面造型 比例为1 100 6 楼梯平面详图及楼梯剖面详图 主要是体现楼梯的细部构造为1 50 3 结构施工图 1 结构设计说明 2 标准层框架柱配筋图 平法标注 比例1 100 3 标准层框架梁配筋图 平法标注 比例1 100 4 标准层楼面结构布置图及现浇板配筋图 比例1 100 5 楼梯配筋图 比例1 50 6 基础结构平面布置图及基础配筋详图 比例1 100 7 手工验算的一榀框架的配筋图 比例1 50 1 20 4 PKPM建模文件 最大的成果是通过毕业设计可以将几年来的知识整理概况并总结升华 为即将 到来的工作打下更加坚实的基础 2 2 建筑设计建筑设计说明说明 在总体规划的前提下 从地基环境 使用功能 结构施工 材料设备 经济及 建筑艺术等方面综合考虑 着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安 排 建筑物与周围环境等各种外部条件的协调 内外部艺术效果的结合 细部构造 处理 从而使设计的建筑物达到适用 经济 坚固和美观 下面将对本次设计进行建筑特点和工程做法方面的阐述 2 12 1 建筑物功能与特点建筑物功能与特点 法院建筑的平面功能有其特殊的要求 它有两个基本空间层次 其一 为外来开 放性的审判法庭区域 它不再专属于法院而升华为城市的社会法制活动场所 其社 会性与法制性的双重特点 成为建筑中最具标志性的空间 是建筑的灵魂 其二 为严格内向 组织严密的办公区域 从法院工作的特性来看 既要内向封闭 又要 尽可能地与面向公众的各法庭紧密联系 本次设计结构形式采用钢筋混凝土框架结构 框架结构是目前中小城市广泛选 用的结构形式 具有建筑平面布置灵活 施工方便 经济性好 结构系统质量较轻 延性与整体抗震性能较好等特点 易于标准化 定型化 2 填充墙采用混凝土小 型空心砌块以减小建筑自重 因地质条件较好 基础采用柱下独立基础 下面从平面 立面 剖面等几个方面予以说明 2 1 1 平面设计 法院的平面布局是由法院的工作特殊性确定的 一个法院建筑按其基本的功能至 少要分为审判区和办公区 理论上还应有立案区 执行区 羁押区 生活服务区 餐饮区等 其中办公区仅供内部使用 审判区则要分为内部使用 外部公众使用及 刑事被告候审使用 一个总原则是 审判部分的公众区可便捷到达立案执行及各审 判法庭 不能到达审判内部区 办公区及羁押区 审判部分的内部区可以从另一方 向到达各审判法庭 立案区 执行区 并可通过门禁到达公众区和羁押区 羁押区 仅能与审判的内部区相联系 或者也可通过第三条路线与各刑事审判庭相通 根据 以上原则 一般基层人民法院的布局形式可采用 矩形 布局 其中一层为 立案 厅 接待室 羁押室 档案室及法警室 二层至四层为 审判区 五层至六层为 办公区 整个建筑平面分区明确合理 庄重大方 2 1 2 立面设计 为了增加法院内的天然采光和美感需求 以体现出法院的 光明正大 公正廉 洁 本次设计采用了大面积玻璃窗 这样更容易为法院争取良好的日照 法院外墙 采用白色涂料为底色并分为网格 蓝灰色涂料为腰线 使整个建筑物的色彩简洁 给每一个公民一种简单而庄严的感觉 2 1 3 剖面设计 剖面图是反映建筑物分层情况 材料 做法 高度尺寸及各部位联系等 侧立 面主要以推拉窗为主 便于走廊的采光 远眺 法院门均采用木门 窗户均采用塑 钢窗 整座大楼的立面美观大方 有一定的可观性 2 22 2 建筑做法建筑做法 1 屋面做法 a 40厚C20细实混凝土刚性防水层 b 三毡四油铺小石子柔性防水层 c 20厚1 3水泥砂浆找平层 d 40厚水泥石灰焦渣砂浆3 找坡层 e 80厚矿渣水泥保温层 f 120厚现浇钢筋混凝土板 g 10厚混凝土砂浆抹灰层 2 楼面做法 a 走廊楼面 30厚水磨石地面 10厚面层 20厚水泥浆打底 素水泥浆结合层一道 120厚钢筋混凝土楼板 10厚混合砂浆抹灰层 b 楼地面 大理石面层 水泥砂浆擦缝 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 120厚现浇钢筋混凝土板 10厚混合砂浆抹灰层 c 卫生间 8 10厚陶瓷地砖 5厚1 1水泥细砂浆结合层 防水层 冷底子油一道 热沥青二道 20厚1 3水泥砂浆找平层 120厚钢筋混凝土楼面板 3 外墙面做法 a 刷外墙涂料 b 20厚混合砂浆粉刷墙面 c 190厚小型混凝土空心砌块 4 内墙面做法 a 刷内墙涂料 b 20厚混合砂浆粉刷墙面 两侧 c 190厚小型混凝土空心砌块 5 散水做法 混凝土散水 a 50厚C15混凝土撒1 1水泥砂子 压实赶光 b 150厚3 7灰土垫层 c 素土夯实向外坡2 6 门窗 a 门选用标准图集中的木门 窗选用塑钢窗 b 门窗表见建筑图 3 3 PKPMPKPM设计设计 PKPM系列CAD系统软件是目前国内建筑工程界应用最广 用户最多的一套计算机 辅助设计系统 它是一套集建筑设计 结构设计 设备设计 工程量统计 概预算 及施工软件等于一体的大型建筑工程综合CAD系统 7 具体建模步骤见下述流程图 轴线输入 网格生成 构件定义 荷载定义 楼层组装 保存文件 设计参数 楼层定义 1 PM交互式数据输入 柱定义 梁定义 墙定义 洞口定义 构件清理 荷载定义 荷载输入 删除荷载 节点对齐 轴线命名 网点编辑 清理网点 偏心对齐 本层修改 布置墙 布置主梁 布置柱 本层信息 换标准层 输入纵向 横向 斜向轴线及圆弧 确定标准层 荷载层的层数 层高及各楼层的归属 确定总信息 材料信息 地震信息 风信息及绘图参数等 承重墙或剪力墙 墙洞 不是楼面开洞 输入第一荷载标准层的荷载信息 插入一个新的荷载标准层 删除一个荷载标准层 2 次梁输入 拷贝前层 改墙材料 修改板厚 次梁布置 设悬挑板 可以修改任何一块楼板的厚度 在主梁之间布置次梁 可以设置阳台 雨篷 檐口等悬挑板 可以修改任何一片墙的材料 在第2 n标准层输入前层信息 3 输入荷载信息按层号输入 修改各自然层 甚至每个房间 的荷载信息 4 平面荷载显示校核 次梁荷载 梁墙荷载 楼面荷载 节点荷载 竖向荷载 显示 校核已输入的各层各类荷载 最终确认或修改并向下传导 5 SATWE 转入结构分析计算 6 形成PK文件 可以形成框架 连续梁 等的PK数据 7 画结构平面图按层号绘制各层结构平面图 图3 1 PKPM电算流程图 3 13 1 确定结构布置及构件的截面尺寸确定结构布置及构件的截面尺寸 为使结构在横向和纵向均具有较好的抗震能力 框架结构应设计为双向抗侧力 体系 不宜采用单跨框架 框架梁和柱的中线应尽可能重合在同一平面内以避免或 减小对柱不利的扭转效应 8 非承重墙体应优先选用轻质墙体材料 墙体与主体结构应有可靠的拉结 砌体 填充墙的设置应采取措施减少对主体结构的不利影响 避免使主体结构形成薄弱层 或短柱 3 1 1 结构布置 根据建筑方案的设计要求 确定结构平面布置 如图3 2 图3 2 结构平面布置图 3 1 2 确定梁柱板的截面尺寸 1 确定梁的截面尺寸 主梁的尺寸估算 1111 7200600900 128128 hlmmmm 取600hmm 1111 600200 300 3232 bhmmmm 取 300mm b 300600bhmmmm 次梁的尺寸估算 1111 6000333mm 500mm 18121812 hl 500mmh 1111 500167mm 250mm 3232 bh 250mmb 250mm 500mmbh 2 柱截面尺寸 根据经验公式 可取柱的截面尺寸为 2 3 0 1 10 c GnF Aa f w 600mm 600mmbh 3 楼板尺寸估算 在一般荷载下 双向板板厚取板跨的 但不小于 考虑板跨 1 50 100mm 管网布置对结构的削弱作用 扰度要求 对结构的不利影响等 取板厚 506000 50120mmhl 3 23 2 输入荷载的计算输入荷载的计算 荷载输入分为恒荷载输入和活荷载输入两个部分 其中恒荷载输入包括梁间荷 载输入和楼面 屋顶恒荷载输入 活荷载输入则包括楼面活荷载和屋顶活荷载 梁 间荷载计算的是墙体荷载 需要把墙面抹灰和门窗的荷载考虑在内 1 板荷载计算 a 顶板荷载 恒载 40厚C20细石混凝土刚性防水层 32 0 0422kN m0 88kN mm 三毡四油铺小石子柔性防水层 2 0 4kN m 20厚1 3水泥砂浆找平层 32 0 02m20kN m 0 4kN m 40厚水泥石灰焦渣砂浆3 找坡层 2 0 04 14 0 56kN m 80厚矿渣水泥保温层 2 0 08 14 5 1 16kN m 120厚现浇钢筋混凝土板 2 0 12 25 3 0kN m 10厚混凝土砂浆抹灰层 2 0 01 17 0 17kN m 小计 2 6 57kN m 活载 不上人屋面 2 0 5kN m b 楼板荷载 恒载 30厚水磨石地面 10厚面层 20厚水泥浆打底 2 1 16kN m 120厚钢筋混凝土楼板 2 0 12 25 3 0kN m 10厚混合砂浆抹灰 2 0 01 17 0 17kN m 小计 2 4 33kN m 活载 走廊 阳台 楼梯间 2 3 5kN m 办公区 审判区 档案室 储藏室 2 2 5kN m c 卫生间荷载 恒载 8 10厚陶瓷地砖 2 19 8 0 01 0 198kN m 5厚1 1水泥细砂浆结合层 防水层 冷底子油一道 热沥青二道 2 0 02kN m 20厚1 3水泥砂浆找平层 2 0 02 20 0 4kN m 120厚钢筋混凝土楼面板 2 0 12 25 3 0kN m 小计 2 3 62kN m 活载 2 2 5kN m 2 墙体荷载计算 由于本工程层高不等 一层至四层层高为4 2m 五层至六层层高为3 6m 现取层 高为4 2m为例计算墙体荷载 a 外墙 内墙 190厚混凝土小型空心砌块 2 0 19 11 8 2 24kN m 20厚混合砂浆粉刷层 两侧 2 0 02 17 2 0 68kN m b 墙体线荷载计算 外纵墙自重 墙体线荷载 2 24 0 68 3 610 52kN m 窗洞墙体线荷载 2 24 0 68 2 1 3 3 63 37kN m 窗自重荷载 转换为线荷载 2 1 3 3 0 35 6 0 4kN m 小计 7 55kN m 内纵墙自重 墙体线荷载 2 24 0 68 3 610 52kN m 窗洞墙体线荷载 2 24 0 68 2 4 2 4 62 8kN m 窗自重荷载 转换为线荷载 2 4 2 4 0 2 6 0 19kN m 小计 7 91kN m 外纵墙自重 墙体线荷载 2 24 0 68 3 610 52kN m 窗洞墙体线荷载 2 24 0 68 2 1 2 1 4 52 86kN m 窗自重荷载 转换为线荷载 2 1 2 1 0 35 4 5 0 34kN m 小计 8 0kN m 内纵墙自重 墙体线荷载 2 24 0 68 3 610 52kN m 窗洞墙体线荷载 2 24 0 68 2 4 1 8 4 52 8kN m 窗自重荷载 转换为线荷载 2 4 1 8 0 2 4 5 0 19kN m 小计 7 91kN m 3 梁柱荷载计算 a 主梁自重 300600 b hmmmm 梁自重 25 0 3 0 60 12 3 6kN m 抹灰层 10厚混合砂浆 17 0 60 12 0 01 2 0 16kN m 小计 3 76kN m b 次梁自重 250500 b hmmmm 梁自重 25 0 25 0 50 12 2 38kN m 抹灰层 10厚混合砂浆 17 0 50 12 0 01 2 0 13kN m 小计 2 51kN m c 次梁自重 600600 b hmmmm 梁自重 2 25 0 69 0kN m 抹灰层 10厚混合砂浆 17 0 6 0 01 4 0 41kN m 小计 9 41kN m 3 33 3 PMCADPMCAD参数选取参数选取 根据抗震设计规范可查得 本工程位于泰州市海陵区 抗震设防烈度为7度 0 1 g 设计分组为第一组 建筑高度控制在28m之内 但超过24m 由于人民法院属 于乙类建筑 所以可判断该框架结构抗震等级为一级 具体其他的材料信息和设置 参数选择如下 具体数据如下图3 3 3 5所示 图3 3 标准层信息 图3 4 地震信息 图3 5 风荷载信息 3 43 4 SATWESATWE参数选取参数选取 具体详细参数选取见下图3 6 3 8所示 图3 6 SATWE总信息 图3 7 SATWE调整信息 图3 8 SATWE地震信息 3 53 5 PKPMPKPM电算流程电算流程 PMCAD软件采用人机交互方式引导用户逐层布置楼面 再输入层高就建立起一套 描述建筑整体结构的数据 PMCAD是整个结构CAD的核心 是剪力墙 楼梯施工图 高层空间三维分析和各 类基础CAD的必备接口软件 用电算程序做房屋结构设计 通常要经历三个步骤 建模 计算和绘制施工图 3 63 6 PKPMPKPM电算成果电算成果 根据计算结果见附图3 附图4 判断结构方案是否合理 并且进行构件的优化 计算 即调整构件截面使其满足承载力极限状态和正常使用极限状态要求 谋求结 构最优设计 对于计算结果的分析主要包括 1 梁 柱的计算结果的分析 以第五层为例 见附图3 2 板的计算结果的分析 以第五层为例 见附图4 从计算结果看 板的配筋满足了构造要求 梁的配筋率均大于最好配筋率满足 了设计要求 柱的轴压比也均小于0 5 满足一级抗震等级下轴压比限值0 65 所以 本方案基本合理 手算时有很多简化原则 所以会与电算有差距 4 4 零星构件设计零星构件设计 零星构件的设计包括次梁 楼梯 板的设计 这些构件在建筑结构中起着巨大 作用 例如 楼板起着分割建筑空间的水平承重构件并依次通过次梁主梁将水平面 荷载以集中力的形式传递给柱 楼梯则起到联系建筑空间竖向组合的纽带 4 14 1 次梁的设计次梁的设计 按考虑内力重分布设计 根据本教学楼楼盖的实际使用情况 楼盖的次梁的活 荷载不考虑梁从属面积的荷载折减 现以三层会议室下的次梁进行250mm 500mm 计算 板厚为120 15 mm 4 1 1 恒荷载设计值 板传来的恒荷载 2 4 33 1 8 0 84713 2kN m 次梁自重及梁侧抹灰 2 51kN m 合计 15 71kN m 活载 2 2 5 1 8 0 8477 62kN m 合计 1 21 429 52kN mgq 4 1 2 计算简图 次梁在主梁上的支承长度为 主梁截面为300mm300mm 600mm 计算跨度 0 6 00 35 7m n ll 因为所取的次梁为等跨次梁 故按等跨连续梁计算 计算简图如下 图4 1 次梁计算简图 4 1 3 内力计算 查出计算系数后 计算简图 分别代入公式计算 下面以端支座为例计算 其 他支座计算方法相同 弯矩计算系数 m 1 24 22 m0 1 29 52 5 739 96kN m 24 Mgq l A 剪力计算系数 0 50 V 0 50 29 52 5 784 13kN Vn Vgq l 表4 1 弯矩计算表 kN m 端支座边跨跨中离端第二支座 m 1 24 1 14 1 10 M39 96 68 5195 91 表4 2 剪力计算表 kN 端支座右侧离端第二支座 0 500 55 V84 1392 55 4 1 4 配筋计算 次梁跨中截面按T形截面计算 其翼缘宽度为 边跨 0 11 5 71 9m 33 f bl 梁高 500mmh 0 50040460mmh 翼缘厚 120mm f h 判别T形板的类型 10 120 1 0 14 3 1900 120 460 1304 16kN m84 13kN m 22 f cff h f b hh AA 故边跨跨中截面按第一类T形截面设计 同理可得中间跨跨中截面也为第一类 次梁支座截面按矩形截面计算 次梁正截面 斜截面承载力计算见下表 以端支座 为例计算 具体配筋见结施 04 计算结果表明均小于0 35 符合塑性内力重分布条件 正截面承载力计算 39 96kN mM A 6 22 10 39 96 10 0 053 1 0 14 3 250 460 s c M f bh 11 211 2 0 0560 054 s 选配3 18 763mm2 2 10 s 14 3 250 0 053 460 242mm 360 c y f b h A f 斜截面承载力计算 84 13kNV 0 0 250 25 1 0 14 3 250 460411 13kN 84 13kN cc f bh 0 0 70 7 1 43 250 460115 12kN84 13kN t f bh 故按构造配箍筋 选用箍筋 8 200 表4 3 次梁正截面承载力计算表 截面端支座边跨跨中 M kNm 39 9668 51 s 0 0530 012 0 0540 012 s A 242417 选配钢筋 3C183C18 选配钢筋 763763 表4 4 次梁斜截面承载力计算表 截面端支座右侧离端第二支座左侧 V kN 84 1392 55 0 0 25 cc f bh 411 13V 411 13V 0 0 7 t f bh115 12V 115 12V 箍筋计算判断构造配箍构造配箍 实配钢筋 C8 200C8 200 4 24 2 板的计算板的计算 板厚取为120mm 取一跨板进行分析 由于 按双向板进行计 21 6000 1 7 3600 oo ll 算 双向板按弹性理论设计 8 15 所选取的板计算示意图见图4 2 01 02 p m m m m 2 2 11 图4 2 板计算示意图 1 板的荷载设计值 活荷载标准值 2 2 5kN mq 恒荷载标准值 2 4 33kN mg 总荷载设计值 2 1 21 41 2 4 33 1 4 2 58 7kN mpgq 2 弯矩计算 按四边固定计算 由查表得 12 0 6 oo ll 1 0 0367m 2 0 0076m 1 0 0793m 2 0 0571m 则 22 1121 0 03670 2 0 0076 8 7 3 64 13kN m o Mmmpl 22 2212 0 00760 2 0 0367 8 7 3 61 68kN m o Mmm pl 22 111 0 0793 8 7 3 68 94kN m o Mm pl 22 222 0 0571 8 7 3 66 44kN m o Mm pl 3 配筋计算 截面有效高度 方向跨中截面的 方向跨中截面的 1o l 1 20100mm o hh 2o l 支座截面 2 3090mm o hh 100mm o h 为了便于计算 近似取 截面配筋计算结果及实际0 95 0 0 95 s y M A h f 配筋 列于表4 5中 其余板配筋根据结构设计软件PKPM建模得出结果 具体配筋 结果见结施 06 min 1 43 max 0 45 0 2 0 2 360 2 minmin 0 2 3600 120864mm S Abh 取1m板宽 则 2 min 864 3 6240mm s A 表4 5 板配筋计算 位置方向 mm o h kN mAM mm 2 s A配筋 实配 方向 1o l 1004 31126 10 150523 跨 中 方向 2o l 901 6855 10 150523 方向 1o l 100 8 96249 10 150523 支 座 方向 2o l 100 6 44178 10 150523 4 34 3 楼梯的计算楼梯的计算 楼梯是多层及高层房屋中的重要组成部分 楼梯的平面布置 踏步尺寸 栏杆形式 等由建筑设计确定 板式楼梯设计内容包括梯段板 平台板和平台梁的设计 4 3 1 计算简图的确定 取楼梯的标准层进行计算 8 15 计算示意图见图4 3 计算简图见图4 4 图4 3 楼梯计算示意图 图4 4 楼梯计算简图 4 3 2 梯段板设计 1 确定板厚 梯段板的厚度为 取 0 3360 mm 112mm 3030 l h 120mmh 2 荷载计算 取1m宽板计算 楼梯斜板的倾斜角 150 arctan arctan0 536 28 11 280 cos0 881 恒荷载 踏步重 11 0 28 0 15 251 875kN m 0 282 斜板重 1 0 12 253 405kN m 0 881 板底抹灰 0 015 17 0 8810 289kN m 30mm厚水磨石面层 0 280 15 1 0 0 650 998kN m 0 28 恒荷载标准值 6 567kN m k g 活荷载标准值 3 5kN m k q 总荷载设计值 1 21 41 2 6 5671 4 3 512 78kN mpgq 3 内力计算 计算跨度 跨中弯矩 0 3 36ml 22 0 11 12 78 3 36 14 43kN m 1010 Mpl 4 配筋计算 0 6 s 22 10 2 1 0 2 sminmin0 25 12025 95mm 14 43 10 0 112 1 0 14 3 1000 95 1120 1190 518 1 0 14 3 0 1191000 95449mm 360 1 43 45450 1790 2 360 0 2 1000 95190mm c sb c s y t y hh M f bh f Abh f f f Abh 受力筋选用C12 150 分布筋为C8 每踏步一根 2 754mm s A 4 3 3 平台板设计 平台板按双向板设计 平台板计算简图见图4 5 图4 5 休息平台板计算简图 设平台板厚100mm h 1 荷载计算 恒荷载 水磨石面层 kN m65 0 100厚混凝土板 0 1 252 5kN m 板底抹灰 0 015 170 255kN m 恒载标准值 3 405kN m 活荷载标准值 3 5kN m 总荷载设计值 1 2 3 405 1 4 3 58 986kN mp 2 内力计算 双向板计算 按四边固定计算 由查表得 12 0 53 oo ll 1 0 0393m 2 0 0047m 1 0 0822m 2 0 0571m 则 22 1121 0 03930 2 0 0047 8 986 2 42 083kN m o Mmmpl 22 2212 0 00470 2 0 0393 8 986 2 40 65kN m o Mmm pl 22 111 0 0822 8 986 2 44 255kN m o Mm pl 22 222 0 0571 8 986 2 42 955kN m o Mm pl 截面有效高度 方向跨中截面的 1 2080mm o hh 2o l 2 3070mm o hh 支座截面 80mm o h 为了便于计算 对于四边现浇板的弯矩折减0 8 均近似取 0 95 截面配筋计算结果及实际配筋 列于表中 0 0 95 s y M A h f 表4 6 板配筋计算 位置方向 mm o h M mm 2 s A配筋配筋 方向 1o l 802 08342C10 150523 跨 中 方向 2o l 700 6527C10 150523 方向 1o l 80 4 255156C10 150523 支 座 方向 2o l 80 2 955108C10 150523 2 minmin 1 43 0 45450 1790 2 0 2 2400 100480mm 360 c s y f Abh f 4 3 4 平台梁设计 设平台梁截面尺寸为 200 400mm 1 荷载计算 恒荷载 梁自重 0 2 0 40 1 25 1 21 8kN m 梁侧粉刷 0 015 0 40 1 2 17 1 20 184kN m 平台板传来 1 8 986 2 410 783kN m 2 梯段板传来 12 78 3 36 221 47kN m 总荷载设计值 34 24kN mp 2 内力计算 计算跨度 0 1 051 05 4 34 515m n ll 0 4 30 24 5m n lla 取较小者 0 4 5ml 弯矩设计值 22 max0 11 q34 24 4 586 67kN m 88 Ml 剪力设计值 max 11 34 24 4 373 62kN 22 n Vql 3 配筋计算 截面按倒L形计算 52005 100700mm ff bbh 梁的有效高度 40035365mmh 10 100 14 3 700 100 365 315 3286 67 22 j cjj h f b h hkNmkNm 经判别属于第一类T形截面 6 22 10 86 67 10 0 065 1 0 14 3 700 365 s c M f bh 11 2 0 966 2 s s 6 2 0 86 67 10 683mm 0 966 365 360 s sy M A h f 选配3C18 2 763mm s A 则斜截面受剪承载力 0max 0 70 7 1 43 200 36573 173 62kN t f bhV 按构造配置 8 150箍筋 满足要求 5 5 一榀框架设计一榀框架设计 框架结构是由梁和柱连接而成的 梁柱交接处的框架节点应为刚接构成双向梁 柱抗侧力体系 框架结构是高次超静定结构 即承受竖向荷载 又承受风荷载或水 平地震作用等侧向力的作用 为方便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 将横向框架和纵向框架分别按平面框架进行分析计算 通常 横向框架的间距 荷载和间距都相同 因此取出有代表性的一品中间横向框架作为 计算单元 5 15 1 计算简图的确定计算简图的确定 取8轴一品框架进行计算 计算简图的确定如图4 1 根据地质资料 确定基础 顶面离室外地面为860mm 由公式 底层柱高 层高 室内外高差 基础顶面至室外地 面高度 求得底层柱高为5 7m 各梁柱构件的线刚度经计算后列于图4 1 其中在计 算框架梁截面惯性矩时应考虑到现浇楼板的影响 6 在框架梁两端节点附近 梁承I 受负弯矩 顶部的楼板受拉 楼板对梁的截面弯曲刚度影响较小 而在框架梁的跨 中 梁承受正弯矩 楼板处于受压区形成形截面梁 楼板对梁的截面弯曲刚度影T 响较大 设计中对现浇楼盖 中框架梁取 边框架梁取 为不考 o 2II o 5 1 II o I 虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩 梁的线刚度 1 左边跨梁 734 1 2 3 100 3 0 6 7 24 5 10 KNm 12 i 左梁 2 中跨梁 734 1 2 3 100 3 0 6 310 8 10 KNm 12 i 中梁 3 右边跨梁 734 1 2 3 100 3 0 6 7 24 5 10 KNm 12 i 右梁 柱的线刚度 1 底层柱 744 1 3 100 6 5 75 7 10 KNm 12 i 底柱 2 二至四层柱 744 1 3 100 6 4 27 7 10 KNm 12 i 二至四 3 五至六层柱 744 1 3 100 6 3 69 0 10 KNm 12 i 五至六 现取 则其余各杆件的相对线刚度见下图5 1 1 0i左梁 图5 1 KJ 8框架线刚度 5 25 2 竖向荷载标准值计算竖向荷载标准值计算 作用于框架结构上的荷载有竖向荷载和水平荷载两种 竖向荷载包括结构自重 及楼 屋 面活荷载 一般为分布荷载 有时也有集中荷载 水平荷载包括风荷载 和水平地震作用 一般均简化成作用于框架节点的水平集中力 板传至梁上的三角 形或梯形荷载 为简化计算近似等效为均布荷载 5 2 1 恒 活荷载标准值简化计算 框架梁上的线荷载主要包括 梁自重 包括粉刷 梁上墙 窗 重 楼面 屋面 传来自重等 屋面设计为不上人屋面 活荷载取 楼面活荷载考虑 2 0 5kN m 正常使用需求 综合考虑房屋功能使用及以后的规划使用 走廊活荷载取 2 3 5kN m 功能用房活荷载取 2 2 5kN m 荷载简化原则 框架梁上分布荷载由均布荷载和三角形荷载以及均布荷载和梯 形荷载两部分组成 荷载的简化方法有两种 弯矩等效和剪力等效