土木工程毕业论文工程设计-框架结构(一)

...一中科技实验楼结构设计摘要本设计为一中科技实验楼，为五层框架结构。建筑总高度为19.5m，建筑面积为4201.15mm2，室内外高差为0.45mm，本地区抗震设防烈度为8度，框架的框架等级为二级。首先根据提供资料及框架结构的优点确定框架布局及承重方案。再根据承重方案选择、构件截面尺寸选择、重力荷载代表值计算及横向框架侧移刚度计算确定所设计框架为规则框架体系。然后计算了水平地震荷载作用下一榀框架的内力分析并求出内力，做出内力图，计算竖向荷载(恒载、活载)作用下各杆端内力，用二次分配法进行内力分配，接着内力组合，找出最不利的一组或几组来进行构件截面设计。最后，用计算机软件（PKPM）对一榀框架进行计算，并绘制了楼板的配筋图等。关键词：框架结构；实验楼设计；内力组合；截面设计；力矩分配法TechnologylabbuildingintheNO.1middleschoolofxxxxxxAbstractThedesignistechnologylabbuildingforthefive-storyframestructureintheNO.1middleschoolofxxxxxxxx.Thetotalbuildingareaisabout4201.15squaremetersandthetotalbuildingheightis19.5meters,andthedifferencebetweeninsideandoutsidegroundlevelsis450millimeter.Theseismicfortificationintensitydesignis8degrees,theclassofframestructureisSecondclass.Firstaccordingtothedesignmatcrialwhichprovides,aswellasthemeritsoftheframeworkoflayoutandloadingprograms.Undertheprogramthenloadingthechoicebeamsizechoices,gravityloadsonbehalfofthecalculationofhorizontalandlateralstiffnessframeworkofthecalculationtodeterminetheframeworkforthedesignrulesframework.Thencalculatethehorizontalseismicloadsframeworkofthenextloadanalysisandinternalforcessoughtforces,internalforcesmadeplans,calculatedverticalload(constantload,liveload)undertherodendswiththeinternalforcesecondarydistributionmethodforinternalforcedistribution,Theninternalforcecomposition,identifythemostdisadvantagedgrouporafewgroupstobeamdesign.Finally,thecomputersoftware(PKPM)carriesononeframetomatchthemusclechart,thefloormatchesthemusclechartaswellasthestaircasematchesthemusclechartthestructuretoleavethechart.Keywords:framestructure;officebuildingdesign;sectiondesign；internalforcecombination；momentdistributionmethod目录第一章建筑设计 81.1满足建筑功能要求 81.2采用合理的技术措施 81.3具有良好的经济效果 81.4考虑建筑美观要求 81.5建筑平面设计 91.5.1使用房间平面设计要求 91.5.2本设计根据具体情况做到以下几点 91.6交通联系部分的平面设计 91.7建筑立面设计 101.8建筑剖面设计 10第二章工程概况和计算简图 112.1工程概况 112.1计算简图 112.1.1结构布置图 112.1.2结构计算简图 14第三章重力荷载计算 163.1工程做法 163.2重力荷载代表值计算 223.2.1的计算 223.2.2的计算 243.2.3、的计算 263.2.4的计算 26第四章结构构件刚度计算 284.1材料选择 284.2刚度计算 28第五章横向水平作用框架下结构内力和侧移计算 315.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算 315.1.1横向自震周期计算 315.1.2水平地震作用及楼层地震剪力 325.1.3水平地震作用下位移验算 345.1.4水平地震作用下框架内力计算 355.1.5梁端弯矩、剪力及柱轴力计算 37第六章竖向荷载作用下框架结构内力计算 406.1横向框架内力计算 406.1.1计算单元 406.1.2荷载计算 416.1.3内力计算 436.1.4.恒载作用下梁固端弯矩和剪力计算 456.1.5活载作用下梁固端弯矩和剪力计算 46第七章框架内力组合 537.1结构抗震等级 537.2框架内力组合 53第八章截面设计 658.1框架梁的截面设计及构造要求 658.1.1构造要求 658.1.2梁的正截面受弯承载力计算 678.1.3梁的斜截面承载力验算 688.2框架柱截面设计及构造要求 698.2.1构造要求 698.2.2柱的轴压比验算 718.2.3柱的正截面承载力计算 728.2.4柱的斜截面承载力的计算 738.3框架梁、柱的节点设计 75第九章楼板的设计 789.1双向板的设计 789.1.1荷载设计值 799.1.2计算跨度 799.1.3弯矩计算 799.1.4截面设计 809.2单向板的设计 819.2.1计算跨度 819.2.2弯矩设计值 81第十章次梁的设计 8310.1荷载设计值 8310.2计算简图 8310.3内力计算 8310.4承载力计算 84第十一章楼梯的设计 8611.1.1梯段板的设计 8611.1.2荷载计算 8611.1.3截面设计 8711.2平台板的设计 8711.2.1荷载计算 8711.2.2截面设计 8811.3平台梁的设计 8811.3.1荷载计算 8811.3.2截面设计 88第十二章独立基础设计 9012.1基础设计资料 9012.2基础设计 9012.2.1确定基础埋深 9012.2.2确定地基承载力和基础尺寸 90第十三章电算部分 98第十四章外文翻译 119参考文献 125致谢 126..第一章建筑设计建筑设计是建筑物设计的一部分，遵循安全、经济、实用、美观的原则。并且与结构设计相互密切配合。因此，必须综合考虑建筑功能、建筑艺术、结构等的要求。1.1建筑设计原则：1.1.1满足建筑功能要求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，是建筑设计的首要任务。1.1.2采用合理的技术措施正确选用建筑材料，根据空间组合的特点，选择合理的结构、施工方案，使房屋坚固耐久、建造方便。1.1.3具有良好的经济效果房屋设计和建造中，要因地制宜，就地取材，尽量做到节省劳动力，节约建筑材料和资金。讲究经济效果，使得房屋设计的使用要求、技术措施以及造价匹配。1.1.4考虑建筑美观要求建筑物在满足使用要求的同时要考虑人们对建筑物的美观的要求，考虑建筑物所赋予人们在精神上的感受。1.2建筑平面设计1.2.1使用房间平面设计要求a房间的面积、形状和尺寸要满足室内办公、活动等的要求b门窗的大小和位置考虑出入方便、疏散安全、采光通风良好。c房间之间的组合要有利于结构合理的布置，施工方便。1.2.2本设计根据具体情况做到以下几点a房间的面积基本上由任务书给定，部分做了适当调整。考虑到房间之间平面组合的方便采用“一”字型平面。b房间平面中门的最小宽度是由通过人流多少决定的。一般情况下，门的宽度为900mm左右，由«办公建筑设计规范»(JGJ67-89)规定：办公室门洞口宽度不应小于1m，高度不应小于2m，如室内人数超过50人或房间面积大于60m2时，须设两个门或一个大于1.5m的双扇门，房内最远一点到门口距离不超过14m。本设计标准教室设两个1m的单扇门。合班教室设两个1.5m的双扇门。房间中窗的大小和位置主要根据室内采光和通风要求考虑。《办公建筑设计规范》(JGJ67-89)规定：办公室、教室等房间窗地比不应小于1∶6。c规范规定：①厕所距离最远的工作点不应大于50m。②厕所应设前室，前室内应设洗手盆。③男厕所每40人设大便器一具，每30人设小便器一具，女厕所每20人设大便器一具，洗手盆每40人一具。1.2.3交通联系部分平面设计规范规定：走道的宽度应符合防火、疏散和人流畅通的要求。本设计走道宽度设计为2400mm，能够满足防火、疏散和人流畅通的要求。楼梯宽度考虑三人并行前进，其宽度在1500-1650mm内，且平台板的宽度不应小于梯段宽度，本设计1#楼梯梯段宽采用1800mm，2#楼梯梯段宽采用1600mm。门厅对外出入口的总宽度不应小于通向该门厅的过道、楼梯宽度的总和，门厅应与楼梯、过厅、电梯等临近。1.3建筑立面设计建筑外形设计要求简洁、明快、朴素、大方，能体现建筑物的使用要求以及与周围环境的协调。外观要求有较完善的材料质感及色彩搭配，为了达到以上效果，本设计采取以下措施：⑴建筑立面采用框架柱与墙面相平，不显示出框架柱。立面外墙面喷刷浅灰色外墙涂料，使人感觉明快、清新、淡雅。⑵勒脚采用700mm高的剁斧石装饰砖，与墙面的颜色相辉映，使建筑物整体协调。1.4建筑剖面设计剖面设计反映建筑物各部分应有的高度、建筑层数、空间组合以及各部分结构之间的关系。本设计综合考虑了诸多因素，采取以下措施：⑴各层布置基本相同，主体部分都是实验室、办公室、活动室和卫生间。为满足办公的净空要求和采光良好，将标准层层高设计为3.9m。⑵为了防止雨水侵入室内，并防止墙身受潮，室内外高差取为450mm，并在±0.000下60mm处设水平防潮层一道。第二章工程概况和计算简图2.1工程概况一中拟建五层科技实验楼，框架结构，本工程建筑面积为4201平方米。拟建工程所在地的设计局震动参数：=0.16，=0.35s基本风压=0.55基本雪压=0.10主导风向：北风，西北风地震烈度：6度，根据甲方要求，实际结构设计为8度（0.2g）第一组场地地势较为平坦，场地自上而下各土层的工程地质特征如下：砾砂，承载能力标准值f=130(kPa)角砂，承载能力标准值f=260(kPa)，Ⅱ类场地本工程地基持力层为角砂，地基承载力特征值[]=260kPa地下水埋深较深，对本工程无影响土壤标准冻结深度1.3m。最热平均温度27.3℃（绝对最高气温39℃），最冷平均温度：-10℃（绝对最低气温-25℃）。2.1结构布置图2.1.1结构平面布置图主体结构共五层，框架结构，层高均为3.9m。填充墙：外填充墙为300厚陶粒空心砌块，内填充墙为200厚陶粒空心砌块，门为木门，窗为铝合金窗。结构平面布置图如图2.1所示。图2.1结构平面布置图楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120mm，梁截面尺寸依刚度要求确定，梁高为梁跨度的1/12~1/8，根据已确定的柱网尺寸，横向主梁的尺寸为（300×600）mm。由于走廊的跨度较小，为了防止梁的剪切脆性破坏，规定梁高不宜大于1/4净跨，即h≤1/4×2100=525mm，取走廊的横向梁截面尺寸为（300×500）mm，纵向梁的截面尺寸取（300×800）mm。柱的截面尺寸可由下式估算，由表