【S科技股份有限公司2#公寓楼框架结构设计8200字（论文）】

1S科技股份有限公司2#公寓楼框架结构设计第一章建筑设计内容及依据 4 4 41.4屋面、楼面、墙身和门窗的做法 5第二章结构平面布置 72.1框架设计 72.1.1计算单元的选取 72.1.2.框架几何尺寸 82.2恒荷载及内力分析 2.2.1屋面恒荷载 2.2.2楼面恒荷载 2.2.3构件自重 2.2.4恒荷载固端弯矩计算………错2.2.5节点分配系数u的计算 2.2.6.恒荷载作用下内力分析 2.2.7恒荷载作用下的计算过程 2.4.3各柱的反弯点位置、剪力、柱端弯矩的计算2822.6截面设计……………错误!未定义书签。第三章双向板的计算………错误!未定义书签。3.3屋面板的配筋计算…………………错误!未定义书签。4.1设计资料 4.2雨棚板计算 4.3雨篷梁的计算 5.1梯段板的计算………5.3平台梁的计算………错误!未定义书签。6.1确定基础底的面积…………………错误!未定义书签。3第一章建筑设筑设计内容及依据根据我的毕业设计的任务书要求，本次毕业设计的设计内容为江西正邦科技股份有限公司2#公寓楼位于江西省南昌高新技术开发区艾溪湖一路569号。该办公楼占地面积约850m²,建筑面积约为4250m²,混凝土框架结构，结构层数为五层。该办公楼底层的层高为3.6m,标准层的层高为3.3m,建筑防火等级二级，安全等级二级，设计使用年限50年，环境类别一类，该公寓楼的设计主要用于公司员工居住，考虑到员工的休息与休闲问题，本公寓楼底层层高3.6米，标准层层高3.3米。总长度52.2米，总宽度16.2米。开间与进深分别为4.2米，3.9米和6.9米。建筑立面图、平面图、ⅢI1.4.1屋面做法：屋顶排水主要是确定排水的组织方式，找坡形式，坡度，防水层，隔热层构造，以及天沟、檐口、泛水等。本办公楼采用100厚现浇钢筋混凝土屋面板；30厚水泥炉渣找坡层；20厚1:3水泥砂浆找平层；冷底子油一道上铺SBS防水卷材二道；现浇40厚C30细石混凝土保护51.4.2楼面做法：卫生间内的地砖为防滑地砖；其他的房间均为普通的地砖地面；2厚麻刀石灰面打白浆二道；18厚1:3水泥砂浆；120厚C30现浇钢筋混凝土屋面板；25厚1:2.5干硬性水泥砂浆结合层一道；5厚陶瓷锦砖面层。1.4.3墙身做法：外墙为240mm厚的空心砖墙；20厚的1:3水泥砂浆打底；60厚的1:2.5水泥砂浆找平；50的厚抗裂砂浆；110厚的外贴墙瓷砖。内隔墙为200厚的空心砖隔墙；内墙乳胶漆3~5遍；120厚的1:3水泥砂浆。1.4.4门窗做法：外门外窗应均为铝合金材质的外门窗；内门则可以为木门。6第二章结构平面布置土木工程师在结构设计的时候，必须要考虑到结构形式是否足够合理，因为这不仅关系到使用需求和结结构受需求，同时也会影响到对经济的合理性以及施工的便利性，结构选型的基本原则为满足使用和受力、施工便捷、经济合理。根据我国的混凝土设计规范，钢筋混凝土结构方案中的受力体系应该合理，布置和构件类型也需要合理。对于混凝土框架结构，可以采用超静定结构，即结构的构件和传力的关键节点处要用冗余约束，或者有多条传力的途径，以免局部破坏造成连续性坍塌。7框架计算单元简图H=(1/18-1/10L=(1/18-1/10)×6.9=0.3综合实际情况，取=0.5mB=(1/3-1/2)H=(1/3-1/2)×0.5=0.1综合实际情况，取=0.2m所以综合实际情况，横向框架梁边跨截面尺寸直接取b×h=0.2m×0.5m由于中间跨尺寸太小，所以横向梁中跨截面尺直接取b×h=250mm×300mm②纵向框架梁H=(1/18-1/10)L=0.23综合实际情况，所以纵向框架梁的截面尺寸为b×h=0.2m×0.3m③框架柱B=H=(1/12-1/8)h=(1/12-1/8)3.6=0.3m~0.由于框架柱的截面形状为正方形，所以综合实际情况，框架柱的截面尺寸为8底层的柱高：设基础底面标高为-1.8m,基则底层柱高h=3.6+0.45+1.8-1.05=4.8m框架几何尺寸图(mm)竖向荷载作用时应选择刚性方案的设计。水平荷载作用时则应按弹性方案设计。梁和柱子用C30混凝土，弹性模量值为Ec=30×10⁹N/m²,相对线刚度计9边跨梁惯性矩：I=2×bh³/12)=2×(0.2×0.5³)/12=0.00417m⁴边跨梁线刚度：ibi=EI/H=30×10⁹×0.00417/69=中跨梁惯性矩：I=2×bh³/12)=2×(0.2×0.3³)/12=0.0009m⁴为了简化计算步骤，则令边跨梁线刚度为设ic₂=1,那么其余各构件的相对线刚从而得到框架计算简图如下所示11111111111111111现浇的楼板厚度100mm1毡2油隔气层20mm厚水泥砂浆找平坡度的百分比为(2%)30mm厚细细石混凝15mm厚天棚抹灰楼面恒荷载横向框架梁自重(边跨)(中跨)纵向框架梁自重框架柱自重(低层)框架柱自重(其他层)内墙重0.20×6.5+0.015×17×2=1.81KN/m²屋顶女儿墙0.3×0.24×10+0.3×0.015×17×2=0.87KN/m铝合金窗0.5KN/m²木门0.2KN/m²边跨框架梁承担的是由屋面板、楼面板所传来的荷载形成梯形，为了计算的屋面边跨架梁上的线荷载：q=(1-2×0.3×0.3+0.3×0.3×0.3)×5.1×4.2+2.5=20.64KN/m楼面边跨梁上的线荷载：q=(1-2×0.3×0.3+0.3×0.3×0.3)×3.86×4.2+2.5+5=21.23KN/m楼面中间跨梁上的线荷载：q=5/8×3.86×2.4+1.5=恒荷载分布如下图所示：154320154320BA(D边框架梁中间跨框架梁底层及中间层CD轴线固端弯矩计算表中间跨框架梁底层及中间层配系数仅计算框架中AB轴线部分，CD轴线部分屋面与楼面的弯矩情况同顶层分配系数计算过程如下(其他层计算方法相同，见表2):结点A:uA5B5=0.38/(1+0.38)=0.28uB5C5=0.24/(1+0.38+0.24)=0uB5B4=1/(1+0.38+0.24)=0结点A各杆端分配系数u结点B各杆端分配系数u顶层标准层底层结点分配系数u计算表计算采用力矩二次分配计算法，内力计算过程如下图：上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁00L(1)计算框架梁跨中的弯矩MAAB中=1/8×6.9²×20.64-1/2×(70.35+75.08)=50.12kN·mMBSC₅中=1/8×2.4²×9.15-1/2×(10.49×2)=-3.9kN·mMA₄B中=1/8×6.9²×21.23-1/2×(83.39+83.21)=43.05kN·mMBAC中=1/8×2.4²×7.29-1/2×(4.53×2)=0.72kN·mMA₃B中=1/8×6.9²×21.23-1/2×(81.5+81.91)=44.64kN·mMB₃C₃中=1/8×2.4²×7.29-1/2×(5.31×2)=0.06kN·mMAZB₂中=1/8×6.9²×21.23-1/2×(81.9+82.21)=44.29kN.mMB₂C2中=1/8×2.4²×7.29-1/2×(5.11×2)=0.14kN·mMA₁B中=1/8×6.9²×21.23-1/2×(77.55+79.42)=47.86kN·mMBICI中=1/8×2.4²×7.29-1/2×(7.58×2)=-2.33kN·m(2)恒载作用下的框架剪力计算(梁端剪力):VAB=(70.35-75.08)/6.9+1/2×20.64×6.9=7VBA=(70.35-75.08)/6.9-1/2×20.64×6.9=-71VBc=(10.49-10.49)/2.4+1/2×9.15×2.4=1VAB=(83.39-83.21)/6.9+1/2×21.23×6.9=7VBA=(83.39-83.21)/6.9-1/2×21.23×6.9=-73第三层：VAB=(81.5-81.91)/6.9+1/2×21.23×6.9=7VBA=(81.5-81.91)/6.9-1/2×21.23×6.9=-7第二层：VBA=(81.9-82.21)/6.9-1/2×21.23×6.9=-73VAB=(77.55-79.42)/6.9+1/2×21.23×6.9=7VBA=(77.55-79.42)/6.9-1/2×21.23×6.9=-73恒荷载作用下框架的弯矩图见下图22.3活荷载及内力分析2.3.1内力分析根据规范，由于屋面设计为不上人屋面，取屋面活荷载设计值为0.5KN/m²楼面活荷载设计值为2KN/m²则屋面边跨梁上线荷载：则楼面边跨梁上线荷载：154320154320边框架梁中间跨框架梁底层及中间层中间跨框架梁底层及中间层CD轴线弯矩分布情况同AB活荷载荷载作用下内力采用力矩二次分配法，内力计算过程如下上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁00L4.22.3.3恒荷载作用下的计算过程计算框架梁跨中的弯矩梁跨中弯矩为：活载作用下的框架剪力计算(梁端剪力):VAB=(7.28-7.35)/6.9+1/2×1.78×6.9=VBA=(7.28-7.35)/6.9-1/2×1.78×6.9=-6VBC=(0.48-0.48)/2.4+1/2×1.02×2.4=VAB=(26.71-27.06)/6.9+1/2×7.11×6.9=2VBA=(26.71-27.06)/6.9-1/2×7.11×6.9=-24第三层：VAB=(27.26-27.5)/6.9+1/2×7.11×6.9=2VBA=(27.26-27.5)/6.9-1/2×7.11×6.9=-24第二层：VBA=(27.38-27.6)/6.9-1/2×7.11×6.9=-24VAB=(25.93-26.71)/6.9+1/2×7.11×6.9=2VBA=(25.93-26.71)/6.9-1/2×7.11×6.9=-22.4风荷载及其内力分析按照任务书中所提供的相关资料，查相关数据得，南昌市的基本风压应按五十年一遇来进行计算，所以w₀=0.45kN/m²。由于此栋建筑超过15m,同时不超过30m,所以建筑风振系数为β₂=1.0。由《荷载规范》得体型系数：迎风面的μs取因为地面的粗糙类别为C类，经查表得风压高度的变化系数：一层至四层H₂=0.74,五层μ₂=0.84。风荷载的标准值Wk:一层至四层Wk=β₂H₂μ₅W=1.0×0.74×1.3×0.45=0.43KN/m²五层Wk=β₂H₂H₃O₀=1.0×0.84×1.3×0.45风荷载的线荷载标准值qk:一层至四层qk=W×4.2=0.43×4.2=1.81KN/m为了简化计算的相关步骤，特将风荷载换算成为节点集中力F:第三层：Fk=3.3×1.81=5.97KN第一层：Fk=(3.3/2+3.6/2+0.45/2)×1.81=6.65KN2.4.2.各柱的D值及剪力分配系数η计算风荷载作用下框架节点偏移大，不容忽略，采用D值法计算框架在风荷载状态下的偏移情况层位及层高柱号αABCD二至四层ABCD一层ABCD2.4.3各柱的反弯点位置、剪力、柱端弯矩的计算框架各柱的反弯点位置以及按“剪力分配法”计算出的剪力和柱端弯矩计算情况见下表，由于结构是正对称的，所以只需计算半部分的结构，另外半部分结构则完全相同。各柱的反弯点位置、剪力、柱端弯矩表层号柱号η)y五)00四)00三)00二)00一)00梁端的不平衡弯矩根据节点上梁的线刚度大小来对弯矩进行分配MB₅A5=2.73×0.38/(0.38+0.24)=1.67KN·mMB₅c5=2.73×0.24/(0.38+0.24)=1.06KN·mMB₄A4=(1.17+6.48)×0.38/(0.38+0.24)=4.69KN·mMB4C4=(1.17+6.48)×0.24/(0.38+0.24)=2.96MB₃A3=(3.65+8.82)×0.38/(0.38+0.24)=7.64KN·mMB₃C3=(3.65+8.82)×0.24/(0.38+0.24)=MB₂A₂=(7.22+10.97)×0.38/(0.38+0.24)=11.15KN·mMB₂C2=(7.22+10.97)×0.24/(0.38+0.24)=7.04KN·mMBIA₁=(10.97+13.07)×0.38/(0.38+0.24)=1MBIC₁=(10.97+13.07)×0.24/(0.38+0.24)=梁端剪力的计算：第五层：VA5B₅=(2.08+1.67)/6.9=0.54kNVBsc₅=(1.06+1.06)/2.4=0第四层：VA4B4=(5.27+4.69)/6.9=1.44kNVB4C4=(2.96+2.96)/2.4=2第三层：VA₃B₃=(8.37+7.64)/6.9=2.32kNVB3C3=(4.83+4.83)/2.4=4VB2C₂=(7.04+7.04)/2.4=5.87KN·mVBiC=(9.31+9.31)/2.4=7MA2B2=(11.59-11.15)MAIB₁=(15.91-14.73)MB₅C₅=0MB3c3=0MB2c₂=0风荷载作用下的的弯矩图如下图所示：风荷载作用下的半边弯矩图(kN·m)2.5内力组合2.5.1框架梁内力组合框架梁在恒荷载、活荷载、风荷载作用下的内力组合情况见下表所示。考虑到因为截面相同，所以需取首层、标准层以及顶层的边跨梁和中间跨梁进行荷载5545544截截面左截面跨左截面跨中右截面左截面跨中右截面左截面跨中右截面左截面跨中右截梁恒载活载风荷载×活载+1.4××0.7×活载面面左截面跨中右截面左截面跨中右截面左截面跨中右截面左截面跨中右截面左截面33221跨跨中右截面左截面跨中右截面1框架柱在恒荷载与活荷载的作用下所产生的轴力应该由包括框架梁端的剪力和框架柱本身的自重所组成的。(1)框架边柱A、D在恒荷载作用下的轴力如下步骤计算得：①恒荷载作用下的梁端剪力见恒荷载内力计算表。②主梁传来的轴力按实际荷载分布进行计算：总和为：6.3+3.67+22.49+51.41=83.87KN柱下端总和为：83.87+20.63=104.5KN外墙及窗重：{(开间-柱宽)-窗面积}×外墙重+窗重3.7m×2.8m-1.8×1.5m)×2.91kN/m²+1.8×1.5m×0.5总和为：104.5+17.02+38.91+6.3+23.64=190.37KN柱下端总和为：190.37+20.63=211KN外墙及窗重：{(开间-柱宽)-窗面积}×外墙重+窗重3.7m×2.8m-1.8×1.5m)×2.91kN/m²+1.8×1.5m×0.5总和为：211+17.02+38.91+6.3+23.64=296.87KN总和为：296.87+20.63=317.5KN外墙及窗重：{(开间-柱宽)-窗面积}×外墙重+窗重3.7m×2.8m-1.8×1.5m)×2.91kN/m²+1.8×1.5m×0.5总和为：317.5+17.02+38.91+6.3+23.64=403.37KN总和为：403.37+20.63=424KN外墙及窗重：{(开间-柱宽)-窗面积}×外墙重+窗重3.7m×2.8m-1.8×1.5m)×2.91kN/m²+1.8×1.5m×0.5总和为：424+17.02+38.91+6.3+23.64=509.87KN总和为：509.87+30=539.87KN(2)框架中柱B、C在恒荷载作用下的轴力如下计算得：①恒荷载作用下梁端剪力恒荷载内力计算表。②主梁传过来的轴力按实际荷载进行分布计算：总和为：6.3+25.7+22.49+51.41=105.9KN总和为：105.9+20.63=126.53KN内墙及门重：{(开间-柱宽)-门面积}×内墙重+门重3.7m×2.8m-0.9×2.1m)×1.81kN/m²+0.9×2.1m×0.2总和为：126.53+17.02+38.91+19.45+6.3+15.33=223.54KN总和为：223.54+20.63=244.17KN内墙及门重：{(开间-柱宽)-门面积}×内墙重+门重3.7m×2.8m-0.9×2.1m)×1.81kN/m²+0.9×2.1m×0.2总和为：244.17+17.02+38.91+19.45+6.3+15.33=341.18KN总和为：341.18+20.63=361.81KN内墙及门重：{(开间-柱宽)-门面积}×内墙重+门重3.7m×2.8m-0.9×2.1m)×1.81kN/m²+0.9×2.1m×0.2总和为：361.81+17.02+38.91+19.45+6.3+15.33=458.82KN总和为：458.82+20.63=479.45KN内墙及门重：{(开间-柱宽)-门面积}×内墙重+门重3.7m×2.8m-0.9×2.1m)×1.81kN/m²+0.9×2.1m×0.2总和为：479.45+17.02+38.91+19.45+6.3+15.33=576.46KN总和为：576.46+30=606.46KN(3)框架边柱A、D在活荷载作用下的轴力如下计算得：①活荷载作用下的梁端剪力活荷载内力计算表。②主梁传来的轴力按实际荷载分布进行相关计算：根据上下柱端轴力相同可做如下相关简化的计算第五层柱上端屋面梯形的部分荷载：(6.9/2×4.2-2.1²)×总和为：2.21+5.04=7.25KN第四层柱上端总和为：7.25+8.82+20.16=36.23KN第三层柱上端楼面三角形的部分荷载：2×0.5×(4.2/2)²×2=8.82KN总和为：36.23+8.82+20.16=65.21KN第二层、柱上端总和为：65.21+8.82+20.16=94.19KN总和为：94.19+8.82+20.16=123.17KN(4)框架中柱B、C在活荷载作用下的轴力可由如下计算得：①活荷载作用下的梁端剪力活荷载内力计算表。②主梁传来的轴力按实际荷载分布进行相关的计算：总和为：2.21+5.04+2.52=9.77KN总和为：9.77+8.82+20.16+10.08=48.83KN总和为：48.83+8.82+20.16+10.08=87.89KN第二层、楼面三角形的部分荷载：2×0.5×(4.2/2)²×2=8.82KN总和为：87.89+8.82+20.16+10.08=126.95KN总和为：126.95+8.82+20.16+10.08=166.01KN同框架梁一样，取边柱中柱的首层、标准层顶层。计算框架柱内力组合对应的N,+Nmax对应的M的绝对值应尽可能对应大的三种情况中的最危险内力。梁内力恒载内力恒载活载风荷载5N(kN)154.39442AAAN(kN)476.57118.69N(kN)N(kN)582.84147.590B5B4上上上下上下B4B3B3B2B2B1B1B0下m)5.87911.2737-27.4972南昌工程学院本科毕业设计2.6截面设计以框架梁A1B1为例子，用来说明整个框架梁的配筋过程，因为AB轴框架与CD轴框架对称，故CD轴的配筋情况同AD轴，为保证框架结构的强度，梁的混凝土采用C30级别混凝土，钢筋选用HRB400级钢筋。已知f。=14.3MPa,f,=f,=360MPa,=0.518,Mmax=80.33kN·m,框架梁跨中截面为T型截面，该截面，翼缘高度为h,=100mm’T型截面翼缘宽度br’取值：按梁肋净距：b=b+sn=200mm+4200mm-200mm=4200mm按翼缘高度考虑：h0=h-as=500mm-40mm=460mm因为M=1348.49KN·m>M=70.88KN·m,所以属于第一类型T形截面受压区高度为：x=ξh₀=0.01161×460=5.34所配钢筋配筋率大于最小配筋率，故满足最小配筋率要求(2)支座正截面：受压区高度：x=ξh₀=0.0208×460=9.69计算配筋：选配钢筋为4C18,钢筋面积为1017.36mm²所配钢筋配筋率大于截面构造最小配筋率，故满足最小配筋率要求(3)支座斜截面配筋计算；V=126.44KN<0.25β₁febh₀=0.25×1.0×14.3×200×460=328.9KN所以截面尺寸符合要求，该柱不易发生斜拉与斜压破坏0.7f,bh₀=0.7×1.43×200×460=9故需要按截面承载力进行箍筋配筋计算：选用双肢箍(n=2),设，设间200,则则应配箍筋面积446mm²则所配箍筋为C10@200梁置弯矩积筋剪力配箍面积选配箍筋跨中-支座跨中-支座跨中-支座跨中-支座跨中-支座跨中-支座跨中支座跨中-支座跨中-支座-跨中-支座通过以上配筋计算可得框架梁的配筋表2.6.2框架柱截面配筋计算为保证框架结构的强度，梁的混凝土采用C30级别混凝土，力钢筋选用HRB400级钢筋。查表已知f。=14.3MPa,f,=f,=360MPa,=0.518,a,=40mm,f₁=1.43N/mm²fy=360MPa第一组：上端M=49.96KN·m,N=931.47KN;下端M=40.28KN·m,N=971.97KN第二组：上端M=41.64KN·m,N=850.26KN;下端M=20.87KN·m,N=886.26KNM=49.96KN·m,M=40.28KN·m,N=971.97KN截面有效高度：h0=h-as=500mm-40mm=柱截面的回转半径：柱的长细比：故需要考虑弯矩的二阶效应附加偏心距：M=CmnnM₂=0.955×1.71×49.96=81南昌工程学院本科毕业设计e;=eo+ea=83.86+20=103.86且2α₅=80<x<ξh₀=0.518×460=238.28A,=A'>0.00275bh₀=0.00275×500×500=配置3C18,钢筋面积为763.02mm²N=971.97KN<0.3fbh=0.3×14.3×500×500=1072.5KM柱截面尺寸弯矩轴力配筋面积选配纵筋上构造下上构造下上构造下上构造下上构造下上构造下上构造下上构造下上构造下上构造下第三章双向板的计向根据结构平面布置图可以看出，楼板的开间为4.2m,楼板的进深为6.9m,所以设计的板的长边与板的短边之比小于2,所以此板应该是属于双向板肋梁楼盖。做法如下：采C30现浇混凝土屋面板100mm厚);泊松比钢筋采用的是HRB400。现在来对屋面恒荷载设计值g=1.2×5.1=6.12KN/m²屋面活荷载设计值q=1.2×0.5=0.6KN/m²总荷载设计值g+q=6.12+0.6=6.72KN/m²楼面恒荷载设计值g=1.2×3.86=4.63KN/m²楼面活荷载标准值2KN/m²楼面活荷载设计值q=1.2×2=2.4KN/m²总荷载设计值g+q=4.63+2.4=7.03KN/m²区格计算简图活荷载四面简支四面简支跨中支座计算简图恒荷载与活荷载四面固定恒荷载与活荷载四面固定混凝土C30),钢筋为HPB₄00级钢(fy=360N/mm²)。近似按公式A,选配钢筋实配面积跨中L、方向L,方向支座跨中L,方向支座区格跨中计算简图活荷载四面简支四面简支支座计算简图混凝土C30(fe=14.3N/mm²),钢筋为HPB400级钢(fy=360N/mm²)。=m/0.95f,h₀计算钢筋截面面积，计算结果见下表.选配钢筋实配面积跨中L方向L,方向支座跨中L方向L,方向支座第四章雨棚设棚4.1设计资料荷载计算：两边10m厚抹灰层：20mm的防水砂浆钢筋混凝土板100mm20mm的水泥砂浆均布荷载标准值均布荷载设计值板面均布活荷载(按不上人屋面取值):qa=0.5kN/m板面均布活荷载设计值：q=0.5×1.2=0.6kN/mM总=Mg+M₄=4.92+0..68=5.6kN/m²4.2雨棚板的计算采用C30强度级别混凝土，钢筋选用HRB400强度级别钢筋计算配筋：受力钢筋选用C8@140As>0.2%bh=0.2%×1000×100=2符合最小配筋率4.3雨篷梁的计算活载标准值：0.5kN/m正截面计算：南昌工程学院本科毕业设计受压区高度：x=ξh₀=0.05×370=18.5选用2C12钢筋，实