土木工程框架结构毕业设计

第1章项目概况及设计资料11项目概况1项目名称安徽省六安市寿县某建筑结构设计；2建筑占地面积3645，总建筑面积2151；3建筑高度177M；4设计使用年限50年；5建筑层数六层；6结构类型现浇钢筋混凝土框架结构；7抗震设防烈度6度；8设计耐火等级二级。12设计资料1设计标高室内设计标高为，室内外高差；0M30M2基本风压；2035KN3基本雪压；4地面粗糙程度B类；5建筑物安全等级级；6墙体材料以上采用MU10混凝土多孔砖，M5混合砂浆一砖实砌；0以下采用MU10混凝土实心砖，M10水泥砂浆一砖实砌,20厚12水泥砂浆双面粉刷，0060处设20厚12水泥砂浆，内掺5防水剂防潮层。第2章结构布置及计算简图的确定21结构平面布置1选取单榀框架根据图形的对称性，本次计算选用轴进行计算，结构布置图如下图21结构布置图22梁柱截面初估1梁截面初估确定，各梁截面宽度按照高度的确定。那么，各截面尺寸确定如下次64132梁截面高度按照跨度的确定，主梁截面高度按照跨度的确定，悬臂152128梁截面高度按照跨度的1主梁1AB，取；2H84703960M50HM，取。3B5252B2主梁1BD，取；2H80130M50HM，取。13B25017250M250BM3810、1012轴间主梁尺寸，取，。H86344H250B2柱截面初估1根据混凝土设计原理中的承载力计算公式，可推出构件截面面积的计算公式如下21CCANAF式中轴压比一级07、二级08、三级09，短柱减005；A砼轴心抗压强度设计值；CF估算柱轴力设计值。N2柱轴力设计值22125CN式中竖向荷载作用下柱轴力标准值已包含活载；N中柱、边柱、角柱。C11123竖向荷载作用下柱轴力标准值23NNAQ柱承受楼层数；N柱子从属面积；A竖向荷载标准值已包含活载，对于框架结构各层的重力代表值一般为Q，此处取。215KNM215QKNM4柱A，2364719，558K，204CNN。22094167043CCNAMAF取截面为，5M22516704CAM同理，柱、D也取截面为。1B023计算简图的确定1线刚度计算根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为600MM，室内外高差为300MM，由此求得底层层高为51M。各梁柱构件的线刚度经计算后列于图22，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，边跨梁取I15I0，中跨梁取I2I0I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩。1由混凝土结构中得到线刚度计算公式如下24EIIH式中梁的长度；H混凝土弹性模量。E2各梁柱的线刚度计算如下1梁的线刚度计算L1；331502547081IEEML2；3315025160IEM2柱的线刚度计算首层柱Z1；3310591402IE二六层柱Z1；33281IEM图22梁柱线刚度图单位103EM3第3章荷载计算31恒荷载计算1屋面板按屋面做法逐项计算均布荷载防水层40MM厚C20细石混凝土；21KNM找平层20MM厚水泥砂浆；2024KNM找坡层C15加气混凝土找坡2（最薄处30厚）；143756保温层40MM厚挤塑聚苯乙烯泡沫保温板；20450KNM结构层120MM厚钢筋混凝土整浇层；2123抹灰层20MM厚混合砂浆；2074KNM小计。2534K2楼面恒载找平层20MM厚13水泥砂浆找平；2024KNM结构层120MM厚现浇板；202530KNM抹灰层20MM厚混合砂浆；2174小计。240KNM3墙体恒载240MM厚空心砖；202461KNM20MM厚水泥砂浆面。208小计。24KNM120MM厚空心砖；0126720MM厚水泥砂浆面。204208KNM小计。215K4梁的自重线荷载梁L1、L2自重线荷载；0253125KNM梁侧粉刷线荷载；17084梁L3自重线荷载；4K梁侧粉刷线荷载；0241270194KNM梁L4自重线荷载；0123510KNM梁侧粉刷线荷载。75645柱自重线荷载Z1；05205024208QK6门窗自重木门，自重；塑钢门窗，自重。2KN4KN7墙体自重线荷载门窗面积所占比例较大的墙体，墙重按80折算；1W24905376QKNM、23；49084QKNM；15290438QKNM；5W1。645K图31墙体编号图8各层梁所受恒载图32传力路线图1屋顶层梁所受恒荷载图331线荷载屋面板；365192QKNM梁、门、墙。82集中荷载A点屋面；184753296QKN梁；26917女儿墙；0K小计。576AFND点屋面；12312QK梁；112538256932544QKN女儿墙；46Q小计。37DFKN点1B屋面；2111850254785367212QKN梁；1383042Q小计。18BFKN图33屋顶层梁所受恒载图2二六层梁所受恒荷载图341线荷载楼面；367413QKNM梁、门、墙。82562集中荷载A点楼面；18473164QKN梁；11269323847632QKN柱；2970854QKN墙；14213小计。84AFKND点楼面；15237105Q梁；1253869244QKN柱；8墙；1132548362582673QKN小计。4DFK点1B楼面；2211850254783429QKN梁；13850742Q柱；90QK墙；11325386554736924QN小计。1349BFK图34二五层梁所受恒载图32活荷载计算1各种活荷载分析活荷载各层的传力路线均与恒荷载相同。不上人屋面活荷载；205KNM厕所、浴室活荷载；20MKN走廊、楼梯活荷载；阳台、阅览室活荷载；23K楼面活荷载。0MN1二屋顶层梁所受活荷载图351线荷载；3627QK2集中荷载A点；184720169QKND点；55点。1B21185277QK图35二屋顶层梁所受活载图33竖向荷载作用下框架所受荷载总图图36整榀框架所受恒荷载图37整榀框架所受活荷载34风荷载计算1根据混凝土结构风荷载标准值计算公式如下310WWSZK式中高度Z处的风振系数，由于房屋结构高宽比小于15，所以；Z01Z风压高度变化系数；Z风荷载体型系数，由于地面粗糙度为B类，所以体型系数迎风面取08，SS背风面取05。2风荷载设计值计算公式如下321,20/2KZSIJQWH33,QKRB计算单元宽度；下层柱高；IH上层柱高，对于顶层为女儿墙的2倍；J可变荷载分项系数，取14。QR表31风荷载计算结果表迎风面背风面层次Z0W2/KNM1/Z1ZSKIW/2MKNZ/2ZSKIW/2MKNIF/61003517712000803361771200050215215100351481134080318148113405019453941003511910530802951191053050184500310035901000080289010000501754752100356110000802861100005017547511003539100008028391000050175500图38风荷载作用下计算简图第4章内力计算41风荷载作用下弯矩求解1D值计算1一般层；12342211,CCCIIKKDIIHH2底层。22211501,HIKHIICCC3计算结构如下表所示表41风荷载作用下D值计算层数柱号DA柱20831462046180429柱1B53626层D柱21087207180729287A柱3646345柱1B0815721029底层D柱6342634810622V值计算根据可求得每层各柱的剪力V值，如下表所示JMKJKVD1表42风荷载作用下剪力V计算层数KNVJKA1BKND6层52104825719026587307952185层1062341456314层156085670268707952843层203542389135923692层2510572068710725181层30131608423036103反弯点高度计算YH根据总层数，该柱所在层，梁柱线刚度比，查表得到标准反弯点系数；MNK0Y根据上下横梁线刚度比值查表得修正；根据上下层高度变化查表的修正值、I1Y2。那么各层反弯点高度为如下表所示3YHH320表43风荷载作用下反弯点高度YH计算层数MNH柱号0Y12Y3YHA023100002310671B0367000036710646层6629D033500003350972A0331000033109601B041700004171215层6529D04000000400116A0381000038111051B0450000045013054层6429D045000004501305A0450000045013051B0467000046713543层6329D045000004501305A0500000050045013051B0500000050014502层6229D050000005004501305A070000007002731B0572000057222311层6139D0634000063424734弯矩计算根据各柱分配到的剪力及反弯点位置可以计算第层第个柱上、下端弯矩分别YHIJ为、。要求梁端弯矩，可以由柱端弯矩，并根据节点平衡计1TIJIJMVHYHYVIJBIJ算所得。对于边跨梁端弯矩BJITIJBIM,1对于中跨，由于梁的端弯矩与梁的线刚度成正比，因此；RBLBJITIJLBII,1。RBLBJITIJRBIIM,1因此，可以绘得整榀框架在风荷载作用下的弯矩图图41风荷载作用下弯矩图42竖向荷载作用下弯矩求解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以不考虑活荷载的不利布置。这样求得的框架内力，梁跨中弯矩较考虑活荷载不利布置求得的弯矩偏低，但当活荷载在总荷载比例较大时，可在截面配筋时，将跨中弯矩乘1112的放大系数予以调整。考虑本建筑实际活荷载相对于恒荷载不大，因此不考虑活荷载不利布置。1固定端弯矩将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。在计算固端弯矩时，可根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如图42所示。图42荷载的等效1荷载转化把梯形荷载化作等效均布荷载，AB为边跨梁，BC为中跨梁。，1360584723054621321,ABABGG边。21,BCGG中2各杆的固端弯矩。1,2ABML边边1竖向恒荷载作用下弯矩屋顶层，；128743ABMKNM134BAKNM，；1058D85HGM二六层，。1264ABKNM1264BAK16BDK1685DBMKNM图43恒荷载作用下梁固端弯矩2竖向活荷载作用下弯矩计算方法与恒荷载作用下相同。图44活荷载作用下梁固端弯矩2弯矩分配系数中间层省略图45节点编号节点1，；12083164180643节点2，2190835，6037218；5180430356节点3，；321560483618节点4，；4174503182节点5，540198325656603；280310815节点6，；63983416526节点7，7407,103478；708103节点8，70831546825031564，；952,81节点9，9803，；96180354,124285563弯矩分配1恒荷载作用下弯矩分配图46屋顶层梁固端弯矩一次分配图47三六层梁固端弯矩一次分配图48二层梁固端弯矩一次分配图49屋顶层梁固端弯矩二次分配图410六层梁固端弯矩二次分配图411四、五层梁固端弯矩二次分配图412三层梁固端弯矩二次分配图413二层梁固端弯矩二次分配2活荷载作用下弯矩分配图414屋顶层梁固端弯矩一次分配图415三六层梁固端弯矩一次分配图416二层梁固端弯矩一次分配图417屋顶层梁固端弯矩二次分配图418六层梁固端弯矩二次分配图419四、五层梁固端弯矩二次分配图420三层梁固端弯矩二次分配图421二层梁固端弯矩二次分配4弯矩图绘制图422恒荷载作用下弯矩图图423活荷载作用下弯矩图5梁跨中弯矩计算1恒荷载梁跨中弯矩计算；12634187427MKN顶AB；1958顶D；12693148ABK；17035DN，；，；154ABMKN1298KBD1485ABMK1298KN4BD，；，荷载梁跨中弯矩计算；121059748138MKN顶AB；16320顶D；126479ABK；15817688DN，；，；153ABMKN1KBD143ABMK157KN4BD，；，。11573127109243剪力计算1取屋顶层EF杆件为隔离体弯矩取顺时针为正，逆时针为负图424AB1梁受力分析图，10BM1247192263438470ABQ得。149AQKN，0YF1138479280ABBAQ得。17BK因此，其剪力图为图425AB1梁剪力图2取B1D杆件为隔离体图426FG梁受力分析图0DM，得。122532511965293850BDQ1248BDQKN，0YF，得。11382519231950BDDBQQ109DBKN图427B1D梁剪力图3其它杆件计算过程从略，各种工况下的框架剪力图分别如图526图528图428整榀梁在恒荷载作用下剪力图图429整榀框架梁在活荷载作用下剪力图图430整榀框架在风荷载作用下剪力图44轴力计算框架梁的轴力一般不大，且影响较小，因此，可以不必计算梁的轴力，本设计只计算柱的轴力。1以屋顶层A轴柱为例图431屋顶层A柱受力分析图Z1自重；829402NKN柱,。57634175A顶69175240157AKN其它杆件计算过程从略，各种工况下的框架剪力图分别如图529图531图432整榀框架在恒荷载作用下轴力图图433整榀框架在活荷载作用下轴力图图434整榀框架在风荷载作用下轴力图第5章内力组合根据以上内力计算结果，即可进行各梁柱各控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端及跨中，每层共有9个截面。柱每层有两个控制截面，及柱顶和柱底。为了施工方便，对梁端弯矩进行调幅只对恒载和活载下弯矩进行调幅，端部调幅系数取085，跨中调幅系数取11。图51恒荷载作用下调幅后梁端弯矩图图52活荷载作用下调幅后梁端弯矩图51梁的内力组合1取所有梁端和跨中为控制截面，梁截面编号每层自左向右按阿拉伯数字顺序排列，如下图所示图53梁截面编号图梁跨中弯矩以梁下部受拉为正，上部受拉为负；梁支座的弯矩和剪力以使梁产生顺时针转动为正，反之为负；由于二五层的内力基本相同，所以取屋顶层和五层为例，内力组合12恒14活，12恒0914活风，135恒1407活06风，结果见表51和52表51屋顶层梁内力组合截面123456M226423428991672621836恒载V3419163738241871019M8978941101542222071活载V9931095708222264M2449149327973423风载V083908390839248824882488M397331375022763483232V54931926019389311511592M415630450543039459741V546086575841071121242M4141311851183021441605内力组合V56591466049416711631425表52六层梁内力组合截面123456M21116172141825375343恒载V3573587574817192311M10328021108494185177活载V10251063635149337M507366368638008风载V185818581858594859485948M39772368412129854866V57195793778722713245M44712281442724775281644V58123415418447302448M39332295428421745321309内力组合V565915657288882296629552底层柱的内力组合图54底层柱编号图表53底层柱内力组合A柱B1柱D柱截面上下上下上下M827414465233187094恒载N81345837471442691466717722579627M557279244122085043活载N162516252373528528528M8291193452005926811570127203风载N206520654732473267966796M1772887945343173N99891232520634209231000610294M27393286166229451647326N1206912357208982118790763364M2359245781818189832116N1274813072222022524999110696M27393286166229451647326MMAX及相应的NN1206912357208982118790763364M17728879451647326NMIN及相应的MN998912325206342092390763364M2359245781818183432116NMAX及相应的MN12748130722220225241000610696第6章截面设计61梁截面设计1已知条件混凝土强度等级选用C25，。纵向受力钢筋219/CFNM217/TFNMHRB335，箍筋选用HRB235。梁的截面230/YFN0/Y尺寸均为250500。2箍筋的最小配筋率。MIN024/02417/015SVTYVF3配筋计算当梁下部受拉时，按T形截面设计；当梁上部受拉时，按矩形截面设计。1跨中2截面1屋顶层跨中2截面，取，/3470/156FBLM120FH35SAM；0SHA，故101201956745963172FCFHBKNKM属于第一类截面。,622103007819574SCFMBH12078S，/8165/3SFYAM，故取配筋为418，。2MIN25463SM2108SA2六层跨中2截面，取，/370/FBL10FH35SA；0546SHA，1012019574659623682FCFHBKNMK故属于第一类截面。,，62210381005879574SCFMBH12059S，/6/3SFYAM，故取配筋为216，。2MIN25463SM240SA2截面1设计1屋顶层截面1设计，将下部截面的418深入支座，作为支座负弯矩下的受压钢筋，再计算相应的受拉钢筋。602214510186530194SSSCMBAHAFS说明富余，且达不到屈服，可以近似取SA620415033SYSMMFHA，故取配筋为218，。2MIN2S2509SAM2六层截面1设计，将下部截面的218深入支座，作为支座负弯矩下的受压钢筋，再计算相应的受拉钢筋。60221471054653029SSSCMBAHAF59SS说明受压区钢筋已经屈服，所以2201495041336YUSSYSFAMFH，故取配筋为218，。2MIN56SM2509SA其他截面的计算过程从略，结果见表61和62表61屋顶层选配钢筋表截面2MHBKNM2MAS选用钢筋实际钢筋150415623304421850923137322088418101835158373088418101845030392330352164025248322330352164026741233035216402表62五层选配钢筋表截面2MHBKNM2MAS选用钢筋实际钢筋150447123303521640222368413044218509344273430442185094502477233035216402525482330352164026164423303521640262底层柱截面设计1已知条件混凝土强度等级选用C30，。纵向受力钢筋2143/CFNM2143/TFNMHRB335，箍筋选用HRB235。柱的截面230/YFN0/Y尺寸边柱，中柱，。550SA0156H2构造要求框架柱纵筋最小配筋率为6，。21MIN06540138SAM表63A柱正截面配筋计算表A柱底层组合方式|M|MAXNMAXNMINM328624571772N123571307212325E0M/N266188144EAMM202020EIE0EA466388349EI/H0010080081111L0M393939L0/H7878782111143154154EI666598581203H0138138138大小偏心小小小E276626982681057058049ASASMM2按构造配筋按构造配筋按构造配筋实配钢筋1216面积MM22413表64B1柱正截面配筋计算表B1柱底层组合方式|M|MAXNMAXNMINM2945181890N211872252420634E0M/N1398144EAMM202020EIE0EA339281244EI/H00070060051084079087L0M393939L0/H7878782111152157176EI51544142903H0138138138大小偏心小小小E261525412520062062066ASASMM2按构造配筋按构造配筋按构造配筋实配钢筋1216面积MM22413表65D柱正截面配筋计算表D柱底层组合方式|M|MAXNMAXNMINM32621161647N9076106969076E0M/N359198181EAMM202020EIE0EA559398381EI/H00120090081111L0M393939L0/H7878782111136148154EI76058958703H0138138138大小偏心小小小E28626892687058058062ASASMM2按构造配筋按构造配筋按构造配筋实配钢筋1216面积MM22413第7章楼梯设计71楼梯基本资料楼梯开间为26M，进深为54M。采用板式楼梯，底层楼梯，踏步宽280MM，踏步高160MM,二六层楼梯，踏步宽270MM，踏步高1611MM。楼梯的踢面和踏面均做25厚磨光花岗岩板，底面为水泥砂浆粉刷。混凝土强度等级C20。板采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋。72梯段板设计取二六层的梯段板计算，底层的梯段板配筋与二五层的相同。板倾斜角TAN1611/280058，COS087。板斜长为2240/0872574MM，板厚H2574/28919MM，取H100MM。取1M宽板带计算。1荷载计算梯段板的荷载计算列于表71。恒荷载分项系数G12，活荷载分项系数为Q14。总荷载设计值PPCOSA127621420087104KN/M。表71梯段板的荷载荷载种类荷载标准值KN/M水磨石面层0280161065/028102水泥砂浆找平0280161002200176三角形踏步05028016125/028201混凝土斜板01425/087402板底抹灰00217/087039恒荷载小计762活荷载202截面计算板水平计算跨度，弯矩设计值。24NLM2210145NMPLKNM板的有效高度。H8010，得。62210510859SCMFBH12/0956SS，选配8150，。6038SYAMF23SAM分布筋每级踏步1根。73平台板设计设平台板厚120MM，取1M宽板带计算。1荷载计算平台板的荷载计算列于表72。总荷载设计值P124391420807KN/M。表72平台板的荷载荷载种类荷载标准值KN/M水磨石面层065水泥砂浆找平0022004混凝土板012253板底抹灰00217034恒荷载小计439活荷载202截面计算平台板的计算跨度。016825/01/265LM弯矩设计值。207MPLKN板的有效高度。01HM，得。62210091SCFB12/098SS，选配200，。6008SYMAFH825SAM74梯梁设计设梯梁截面尺寸为250MM350MM。1荷载计算梯梁的荷载计算列于表73。总荷载设计值P121404143862225KN/M。表73梯梁的荷载荷载类型荷载标准值KN/M梁自重0250352522梁侧粉刷00203501217017平台板传来3891615/2314梯段板传来762224/2853恒荷载小计1404活荷载20224/21615/23862截面设计计算跨度。01502421NLLM弯矩设计值。1578MPKN剪力设计值。92NVL截面按倒L形计算，MHBFF650820梁的有效截面高度。H3150经判别属于第一类T形截面，得。6221017098953SCMFBH12/09SS，选配216，。6001SYAMF24SAM第8章单桩承载力计算81工程地质状况表81三个孔位的地质状况Z19孔位J20孔位J21孔位土层土层顶标高土层厚度桩侧摩阻力土层顶标高土层厚度桩侧摩阻力土层顶标高土层厚度桩侧摩阻力素填土585106010858109285201225127122712212185471416942141894614砂质粉土57539125694125994112粉砂111554251119552511195225淤泥质粘土21951089213910292169759粉质粘土26054125251938252489322582单桩承载力计算1单桩直径为600MM，桩端阻力特征值，2160/PAQKNM2单桩竖向承载力特征值计算公式81APPSIARAUH为桩底横截面面积；PA为桩身周长；PU桩侧阻力特征值；SIAQ桩身穿越的第I层岩土的厚度。IH3个桩端阻力分别都为2216034/5/SAPPRQAKNM1Z19桩314062471392541089425879PASIARUQHKN。50AKN2J20桩31406271412510293858PASIARUQHKN。53AKN3J21桩3140621461257932578PASIARUQHKN。538AKN4平均单桩承载力，取。1340241/3104ARKN130ARKN参考文献1程绍革,任卫教钢筋混凝土抗震加固J建筑科学,2001,17335382杨伟军基于弹塑性分析的钢筋混凝土框架结构体系可靠度研究J长沙交通学院,2000,12617213宋翔现有混凝土结构耐久性的检测与评估D浙江大学，200355874赵国潘,李云贵钢筋混凝土构件的近似概率设计法J四川建筑科学