土木工程毕业设计---多层商场

*商场 摘要摘要： ：本工程为会理县一拟建多层商场，建筑分为六层，结构标高为 27.0m，总建筑面积 7251m.。本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构。 基本步骤为：结构计算见图；荷载计算；内力分析；内力组合；梁、柱界面配筋、 板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及施工图的绘制等。其中，内力计算考虑 一下四种荷载作用，即恒荷载、活荷载、风荷载以及地震作用；柱、板的设计采 用弹性理论；梁的设计采用塑性理论；楼梯选用板式楼梯；基础选用柱下独立基 础。在进行截面抗震设计时，遵循了强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件的设计 原则，且满足构造要求。本设计采用手算和电算相结合，电算用 PKPM2006 版， 电算结果包括：结构信息；周期振型地震力；结构位移；薄弱层验算；板计算； 基础计算。 主要采用了 PMCAD、 SATWE 和 JCCAD,柱、 梁、 板以及基础施工图由 PKPM 导出。 关键词：关键词：框架结构；设计；荷载；内力计算；PKPM 1 1 结构设计说明结构设计说明 1.11.1 工程概况工程概况 会理县*商场，建筑面积 7351 m2, 按照规划要求，拟建层数为 6 层的框架 结构。 1、气侯条件 (1) 温度：最热月平均 26.5，最冷月平均 0.1； 夏季极端最高 30.6，冬季极端最低 0。 (2) 相对湿度：最热月平均 61%。 (3) 主导风向：全年为南北风, 夏季为北风, 基本风压 W 0=0.30kN/m 2。 (4) 雨雪条件：年降雨量 1148mm；日最大降水强度 10.945mm/日；基本雪压 0.10kN/m2。 2、工程地质条件 (1) 土质情况：地表 1.0m 内为填土，填土下为 1.8m 厚砂质粘土，再下为砾 石层； 砂质粘土和砾石允许承载力分别为 280kN/m2和 400kN/m2。 (2) 地下水位：地表以下 4.5m，无侵蚀性。 (3) 相邻原有建筑基础为条形基础，其底面标高在室外地面下-1.5m 处。 (4) 抗震设防烈度：7 度 3、材料供应 (1) 三材由建材公司供应，品种齐全。 (2) 墙体材料可选用普通粘土砖或多孔砖， 内墙可选用轻质墙板；考虑环保 因素，内外墙体均可采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。 4、施工条件和能力 施工单位具备完成该建筑所需的各种人力条件和机械条件。 1.21.2 设计主要依据和资料设计主要依据和资料 1国家标准、规范、规程国家标准、规范、规程 1教科书 1参考书 3四川省建筑、结构通用图集 房屋建筑制图统一标准 （GB/T50001-2001） 总图制图标准 （GB/T50103-2001） 建筑结构制图标准 （GB/T50105-2001） 办公建筑设计规范 （JBJ 67-89） 建筑设计防火规范 （GBJ 16-87） 民用建筑设计通则 （JGJ 67-89） 建筑结构荷载规范 （GB50009-2001） 混凝土结构设计规范 （GB50010-2002） 建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） 建筑抗震设计规范 （GB50011-2001） 网架结构设计与施工规程 （JGJ7-91） 钢筋混凝土、钢结构设计手册 建筑设计资料集（13） 建筑结构静力计算手册 建筑结构构造资料集上、下 本工程采用框架结构体系，框架抗震等级为三级。本工程耐火等级为二级， 其建筑构件的耐火极限及燃烧性能均按民用建筑设计规范（ GBJI0I8-7）执行. 全部图纸尺寸均以毫米为单位。本工程结构图中所注标高均为结构标高。 1.31.3 主体工程设计主体工程设计 1、全部双向板底筋短向放置在底层,长向放置在短向筋上。 2、框架柱与墙连接均需间隔 500mm高、在柱内预埋并向外伸出长度不小于 1000mm的26的钢筋与墙体相连接。 3、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、梁及混凝土墙上开洞必须满足相关规范要求。 4、凡建筑图中未设墙处今后需加隔墙时，只允许加轻质隔墙。 5、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%。 1.41.4 结构设计方案及布置结构设计方案及布置 该建筑为商场，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，结构平面布置见下图。 图 3.1结构平面布置 1.4.11.4.1 构件初估构件初估 一、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，抗震等级为三 级,因此 取 0.9。 底层柱的柱高 H=4500mm， 由于为现浇楼盖则其l=1.0H=4500mm, 其他层柱的柱高 H=4500mm，同样为现浇楼盖条件下的计算高度l 0 =1.25H=1.25 4500mm=5625mm, 则由 bl 0 /30=5625/30=187.5mm hl 0 /25=5625/25=225mm 综合考虑框架柱最小截面尺寸为 bh=400mm380mm,选定柱截面尺寸为 650mm 650mm。 二、梁尺寸确定 框架梁的截面高度可根据梁的跨度、约束条件及荷载大小进行选择，一 般取梁高为 l/12l/8 梁的跨度。为防止发生剪切破坏，梁高不宜大于1/4 净跨。框架梁的截面宽度可取为梁高度的1/31/2 梁高，为了使端部节点 传力可靠，梁宽不宜小于柱宽的1/2，且不应小于250mm。该工程框架为纵 横向承重，梁跨度为 6.5m，根据梁跨度可初步确定框架梁截面尺寸350mm 700mm。次梁梁高为跨度的 1/181/12，梁宽为梁高的 1/31/2，因梁与板 整结在一起，故梁宽可取偏小值。选取次梁尺寸为200mm400mm，纵向钢筋 配筋率一般为 0.6%1.5%。 三、楼板尺寸 板的纵横向的跨度比为 2，采用现浇单向板，板的最小厚度 h=l/40 且满足 h80mm 。板的厚度取 120mm。 1.4.21.4.2 基本假定与计算简图基本假定与计算简图 一、基本假定 1、平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该 方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。 2、由于结构体型相对规则，布置相对对称均匀，结构在水平荷载作用下不计 扭转影响。 二、计算简图 在横向水平力作用下，梁对墙产生约束弯矩， 因此将结构简化为刚结计算 体系，计算简图如后面所述。 1.4.31.4.3 荷载计算荷载计算 水平荷载包括风荷载和地震荷载。风荷载的计算按当地情况确定。地震作用 计算方法按建筑结构抗震设计规范进行，对高度不超过 40m 以剪切为主且质 量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。 竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载） 。结构自重可由构件截 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（活荷载） 按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。 1.4.41.4.4 侧移计算及控制侧移计算及控制 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 1：650，1：700。 1.4.51.4.5 内力计算及组合内力计算及组合 一、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层 框架。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。 二、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，采用 D 值法进行计算。 三、内力组合 1、荷载组合。由于不考虑风荷载影响，荷载组合简化如下： (1) 1.2恒1.4活 (2) 1.2恒1.4风 (3) 1.2恒+0.85(1.4活+1.4风) (4) 1.2恒+0.5 1.2 活+1.3地震 1.4 2、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，M max，Vmax，跨中截面，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，N max 及相应 M、V，N min 及相应 M、V。 1.4.61.4.6 构件及节点设计构件及节点设计 构件设计包括框架梁、柱，板的配筋计算。 1.4.71.4.7 基础设计基础设计 根据上部结构条件、工程地质、施工等因素，选用柱下独立基础，进行基础 的配筋及抗冲切的验算。 1.51.5 施工材料施工材料 1、本工程中所采用的钢筋箍筋为级钢，fy=210N/m,主筋为级钢，fy= 300N/。 2、柱梁钢筋混凝土保护层为30mm,板为20mm。 3、钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。 4、本工程混凝土强度等级为C20，C30。 5、墙体采用240厚粉煤灰轻渣空心砌块。 1.61.6 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、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。 3、未详尽说明处，按相关规范执行。 2 2 结构计算书结构计算书 2.12.1 工程概况工程概况 我们本次设计课题是一幢商场，六层框架结构，抗震设计烈度为 7 度。地基 按类场地土。建筑物层高为 4.5m，柱、梁板均为现浇结构。 2.1.12.1.1 平面设计平面设计 首先应是底层的设计，初步拟定柱的截面尺寸 ,650mm650mm，梁的截面尺 寸为 350mm700mm，在设计中，考虑到多层商城的多项功能集一体，设计中， 把它主要功能分区，亦即是商业区和办公区，各个区进行人员分流以及满足防火 要求。 2.1.22.1.2 剖面设计剖面设计 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。 2.1.32.1.3 排水设计排水设计 为了使雨水能很好的有组织的排走，设计中，采用的是外檐沟排水，起坡坡 度均为 2%,设计成双坡排水。 2.1.42.1.4 结构选型结构选型 采用钢筋混凝土框架结构 1、屋面、楼面结构：现浇钢筋混凝土屋面板，按非上人屋面的使用荷载取 用； 2、楼梯结构：采用板式楼梯； 3、排水采用檐沟外排水，沟内垫坡。 4、基础：采用柱下独立基础。 2.1.52.1.5 基本资料基本资料： ： 1、设计标高：室内设计标高0.000m，室内外高差 300mm； 2、墙身做法：墙身为粉煤灰轻渣空心砌块。用 M5 混合砂浆砌筑，内粉刷为 混合砂浆底，纸筋灰面，厚 15mm， “803”内墙涂料两度，外粉刷为 1：3 水泥砂浆底，厚 15mm, 5 厚 1：1 水泥砂浆粘结层，水刷石墙面； 3、楼地面做法：采用水磨石地面。 4、屋面做法：钢筋混凝土楼板上为 20 厚 1：3 水泥砂浆找平，上面为保温 层，再用 20 厚水泥砂浆找平，上面为隔离层，结构层采用 40 厚 C20 细石 混凝土，内配 4150 双向钢筋，最上面的面层为青色防滑地砖； 门窗做法：采用木门，铝合金窗，详细尺寸见建施图； 5、工程地质资料：持力层为砂质粘土，地基承载力标准值为280KPa，基本 风压 0.3KN/m2，雪压 0.10KN/m2，抗震 7 度设防（近震） ； 6、活荷载标准值：屋面活荷载为2.0 KN/m2，楼面活荷载，五层楼面活荷载 取为 2.0 KN/m2，其余层为商业区楼面活荷载取为 2.5 KN/m2。 根据这些资料和设计的平面图和结构布置，据此来进行框架计算。 2.22.2 结构布置及计算简图结构布置及计算简图 2.2.1 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 的设计，其各层建筑平面、剖面示意图见建筑设计图，本结构层高6 层，各层层 高为 4.5m。 填充墙采用 390mm240 mm190mm 的粉煤灰轻渣空心砌块砌筑， 门为木门、 玻璃门和卷帘门，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 120 mm，梁截面高度 按梁跨度的 1/121/8 估算，由此估算的梁载面尺寸见表4.1，混凝土强度等级 取 C30（f c=14.3N/mm 2，f t=1.43N/mm 2） 表 4.1梁截面尺寸（mm） 主梁（bh） 350700 次梁（bh） 200400 柱截面尺寸可根据式 N=Fg E n， AcN/ Nfc 估算，查表 4.2、4.3 得该 框架结构在 30m 以下，抗震等级为三级，其轴压比值 N=0.9 表 4.2结构抗震等级 烈度 结构类型 6 高度/m 框架结构框架 剧场、体育等 30 四 三 表 4.3柱轴压比限值 N 30 三 30 三 二 7 30 二 30 二 一 8 30 一 9 25 一 一 抗 震 等 级 结构类型 一 框架结构0.7 二 0.8 三 0.9 取柱的截面为正方形，设计柱截面尺寸取值统一取 650 mm650 mm 基础选用柱下独立基础，基础埋深取 0.5m，取顶层柱的形心线作为框架柱 的轴线，梁轴线取至板顶，2-6 层柱高度即为层高 4.5m，底层柱高度从基础顶面 取至一层板顶，即 h 1=4.5+0.3+0.5=5.3m 2.2.2 重力荷载计算 一、恒载标准值计算 1、屋面 防水层（刚性） ：青色地砖 0.55 KN/m2 找平层：20 厚水泥砂浆 0.0220=0.4 KN/m2 保温层：80 厚矿渣水泥 0.0814.5=1.16 KN/m2 找平层：20 厚水泥砂浆 0.0220=0.4 KN/m2 结构层：40 厚钢筋混凝土 0.0425=1 KN/m2