土木工程框架結構畢業(yè)設計

第1章項目概況及設計資料11項目概況1項目名稱安徽省六安市壽縣某建筑結構設計；2建筑占地面積3645，總建筑面積2151；3建筑高度177M；4設計使用年限50年；5建筑層數(shù)六層；6結構類型現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構；7抗震設防烈度6度；8設計耐火等級二級。12設計資料1設計標高室內(nèi)設計標高為，室內(nèi)外高差；0M30M2基本風壓；2035KN3基本雪壓；4地面粗糙程度B類；5建筑物安全等級級；6墻體材料以上采用MU10混凝土多孔磚，M5混合砂漿一磚實砌；0以下采用MU10混凝土實心磚，M10水泥砂漿一磚實砌,20厚12水泥砂漿雙面粉刷，0060處設20厚12水泥砂漿，內(nèi)摻5防水劑防潮層。第2章結構布置及計算簡圖的確定21結構平面布置1選取單榀框架根據(jù)圖形的對稱性，本次計算選用軸進行計算，結構布置圖如下圖21結構布置圖22梁柱截面初估1梁截面初估確定，各梁截面寬度按照高度的確定。那么，各截面尺寸確定如下次64132梁截面高度按照跨度的確定，主梁截面高度按照跨度的確定，懸臂152128梁截面高度按照跨度的1主梁1AB，取；2H84703960M50HM，取。3B5252B2主梁1BD，??；2H80130M50HM，取。13B25017250M250BM3810、1012軸間主梁尺寸，取，。H86344H250B2柱截面初估1根據(jù)混凝土設計原理中的承載力計算公式，可推出構件截面面積的計算公式如下21CCANAF式中軸壓比一級07、二級08、三級09，短柱減005；A砼軸心抗壓強度設計值；CF估算柱軸力設計值。N2柱軸力設計值22125CN式中豎向荷載作用下柱軸力標準值已包含活載；N中柱、邊柱、角柱。C11123豎向荷載作用下柱軸力標準值23NNAQ柱承受樓層數(shù)；N柱子從屬面積；A豎向荷載標準值已包含活載，對于框架結構各層的重力代表值一般為Q，此處取。215KNM215QKNM4柱A，2364719，558K，204CNN。22094167043CCNAMAF取截面為，5M22516704CAM同理，柱、D也取截面為。1B023計算簡圖的確定1線剛度計算根據(jù)地質資料，確定基礎頂面離室外地面為600MM，室內(nèi)外高差為300MM，由此求得底層層高為51M。各梁柱構件的線剛度經(jīng)計算后列于圖22，其中在求梁截面慣性矩時考慮到現(xiàn)澆樓板的作用，邊跨梁取I15I0，中跨梁取I2I0I0為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩。1由混凝土結構中得到線剛度計算公式如下24EIIH式中梁的長度；H混凝土彈性模量。E2各梁柱的線剛度計算如下1梁的線剛度計算L1；331502547081IEEML2；3315025160IEM2柱的線剛度計算首層柱Z1；3310591402IE二六層柱Z1；33281IEM圖22梁柱線剛度圖單位103EM3第3章荷載計算31恒荷載計算1屋面板按屋面做法逐項計算均布荷載防水層40MM厚C20細石混凝土；21KNM找平層20MM厚水泥砂漿；2024KNM找坡層C15加氣混凝土找坡2（最薄處30厚）；143756保溫層40MM厚擠塑聚苯乙烯泡沫保溫板；20450KNM結構層120MM厚鋼筋混凝土整澆層；2123抹灰層20MM厚混合砂漿；2074KNM小計。2534K2樓面恒載找平層20MM厚13水泥砂漿找平；2024KNM結構層120MM厚現(xiàn)澆板；202530KNM抹灰層20MM厚混合砂漿；2174小計。240KNM3墻體恒載240MM厚空心磚；202461KNM20MM厚水泥砂漿面。208小計。24KNM120MM厚空心磚；0126720MM厚水泥砂漿面。204208KNM小計。215K4梁的自重線荷載梁L1、L2自重線荷載；0253125KNM梁側粉刷線荷載；17084梁L3自重線荷載；4K梁側粉刷線荷載；0241270194KNM梁L4自重線荷載；0123510KNM梁側粉刷線荷載。75645柱自重線荷載Z1；05205024208QK6門窗自重木門，自重；塑鋼門窗，自重。2KN4KN7墻體自重線荷載門窗面積所占比例較大的墻體，墻重按80折算；1W24905376QKNM、23；49084QKNM；15290438QKNM；5W1。645K圖31墻體編號圖8各層梁所受恒載圖32傳力路線圖1屋頂層梁所受恒荷載圖331線荷載屋面板；365192QKNM梁、門、墻。82集中荷載A點屋面；184753296QKN梁；26917女兒墻；0K小計。576AFND點屋面；12312QK梁；112538256932544QKN女兒墻；46Q小計。37DFKN點1B屋面；2111850254785367212QKN梁；1383042Q小計。18BFKN圖33屋頂層梁所受恒載圖2二六層梁所受恒荷載圖341線荷載樓面；367413QKNM梁、門、墻。82562集中荷載A點樓面；18473164QKN梁；11269323847632QKN柱；2970854QKN墻；14213小計。84AFKND點樓面；15237105Q梁；1253869244QKN柱；8墻；1132548362582673QKN小計。4DFK點1B樓面；2211850254783429QKN梁；13850742Q柱；90QK墻；11325386554736924QN小計。1349BFK圖34二五層梁所受恒載圖32活荷載計算1各種活荷載分析活荷載各層的傳力路線均與恒荷載相同。不上人屋面活荷載；205KNM廁所、浴室活荷載；20MKN走廊、樓梯活荷載；陽臺、閱覽室活荷載；23K樓面活荷載。0MN1二屋頂層梁所受活荷載圖351線荷載；3627QK2集中荷載A點；184720169QKND點；55點。1B21185277QK圖35二屋頂層梁所受活載圖33豎向荷載作用下框架所受荷載總圖圖36整榀框架所受恒荷載圖37整榀框架所受活荷載34風荷載計算1根據(jù)混凝土結構風荷載標準值計算公式如下310WWSZK式中高度Z處的風振系數(shù)，由于房屋結構高寬比小于15，所以；Z01Z風壓高度變化系數(shù)；Z風荷載體型系數(shù)，由于地面粗糙度為B類，所以體型系數(shù)迎風面取08，SS背風面取05。2風荷載設計值計算公式如下321,20/2KZSIJQWH33,QKRB計算單元寬度；下層柱高；IH上層柱高，對于頂層為女兒墻的2倍；J可變荷載分項系數(shù)，取14。QR表31風荷載計算結果表迎風面背風面層次Z0W2/KNM1/Z1ZSKIW/2MKNZ/2ZSKIW/2MKNIF/61003517712000803361771200050215215100351481134080318148113405019453941003511910530802951191053050184500310035901000080289010000501754752100356110000802861100005017547511003539100008028391000050175500圖38風荷載作用下計算簡圖第4章內(nèi)力計算41風荷載作用下彎矩求解1D值計算1一般層；12342211,CCCIIKKDIIHH2底層。22211501,HIKHIICCC3計算結構如下表所示表41風荷載作用下D值計算層數(shù)柱號DA柱20831462046180429柱1B53626層D柱21087207180729287A柱3646345柱1B0815721029底層D柱6342634810622V值計算根據(jù)可求得每層各柱的剪力V值，如下表所示JMKJKVD1表42風荷載作用下剪力V計算層數(shù)KNVJKA1BKND6層52104825719026587307952185層1062341456314層156085670268707952843層203542389135923692層2510572068710725181層30131608423036103反彎點高度計算YH根據(jù)總層數(shù)，該柱所在層，梁柱線剛度比，查表得到標準反彎點系數(shù)；MNK0Y根據(jù)上下橫梁線剛度比值查表得修正；根據(jù)上下層高度變化查表的修正值、I1Y2。那么各層反彎點高度為如下表所示3YHH320表43風荷載作用下反彎點高度YH計算層數(shù)MNH柱號0Y12Y3YHA023100002310671B0367000036710646層6629D033500003350972A0331000033109601B041700004171215層6529D04000000400116A0381000038111051B0450000045013054層6429D045000004501305A0450000045013051B0467000046713543層6329D045000004501305A0500000050045013051B0500000050014502層6229D050000005004501305A070000007002731B0572000057222311層6139D0634000063424734彎矩計算根據(jù)各柱分配到的剪力及反彎點位置可以計算第層第個柱上、下端彎矩分別YHIJ為、。要求梁端彎矩，可以由柱端彎矩，并根據(jù)節(jié)點平衡計1TIJIJMVHYHYVIJBIJ算所得。對于邊跨梁端彎矩BJITIJBIM,1對于中跨，由于梁的端彎矩與梁的線剛度成正比，因此；RBLBJITIJLBII,1。RBLBJITIJRBIIM,1因此，可以繪得整榀框架在風荷載作用下的彎矩圖圖41風荷載作用下彎矩圖42豎向荷載作用下彎矩求解豎向荷載作用下框架的內(nèi)力分析，除活荷載較大的工業(yè)廠房外，對一般的工業(yè)與民用建筑可以不考慮活荷載的不利布置。這樣求得的框架內(nèi)力，梁跨中彎矩較考慮活荷載不利布置求得的彎矩偏低，但當活荷載在總荷載比例較大時，可在截面配筋時，將跨中彎矩乘1112的放大系數(shù)予以調(diào)整。考慮本建筑實際活荷載相對于恒荷載不大，因此不考慮活荷載不利布置。1固定端彎矩將框架視為兩端固定梁，計算固端彎矩。在計算固端彎矩時，可根據(jù)固端彎矩相等的原則，先將梯形分布荷載及三角形分布荷載，化為等效均布荷載，等效均布荷載的計算公式如圖42所示。圖42荷載的等效1荷載轉化把梯形荷載化作等效均布荷載，AB為邊跨梁，BC為中跨梁。，1360584723054621321,ABABGG邊。21,BCGG中2各桿的固端彎矩。1,2ABML邊邊1豎向恒荷載作用下彎矩屋頂層，；128743ABMKNM134BAKNM，；1058D85HGM二六層，。1264ABKNM1264BAK16BDK1685DBMKNM圖43恒荷載作用下梁固端彎矩2豎向活荷載作用下彎矩計算方法與恒荷載作用下相同。圖44活荷載作用下梁固端彎矩2彎矩分配系數(shù)中間層省略圖45節(jié)點編號節(jié)點1，；12083164180643節(jié)點2，2190835，6037218；5180430356節(jié)點3，；321560483618節(jié)點4，；4174503182節(jié)點5，540198325656603；280310815節(jié)點6，；63983416526節(jié)點7，7407,103478；708103節(jié)點8，70831546825031564，；952,81節(jié)點9，9803，；96180354,124285563彎矩分配1恒荷載作用下彎矩分配圖46屋頂層梁固端彎矩一次分配圖47三六層梁固端彎矩一次分配圖48二層梁固端彎矩一次分配圖49屋頂層梁固端彎矩二次分配圖410六層梁固端彎矩二次分配圖411四、五層梁固端彎矩二次分配圖412三層梁固端彎矩二次分配圖413二層梁固端彎矩二次分配2活荷載作用下彎矩分配圖414屋頂層梁固端彎矩一次分配圖415三六層梁固端彎矩一次分配圖416二層梁固端彎矩一次分配圖417屋頂層梁固端彎矩二次分配圖418六層梁固端彎矩二次分配圖419四、五層梁固端彎矩二次分配圖420三層梁固端彎矩二次分配圖421二層梁固端彎矩二次分配4彎矩圖繪制圖422恒荷載作用下彎矩圖圖423活荷載作用下彎矩圖5梁跨中彎矩計算1恒荷載梁跨中彎矩計算；12634187427MKN頂AB；1958頂D；12693148ABK；17035DN，；，；154ABMKN1298KBD1485ABMK1298KN4BD，；，荷載梁跨中彎矩計算；121059748138MKN頂AB；16320頂D；126479ABK；15817688DN，；，；153ABMKN1KBD143ABMK157KN4BD，；，。11573127109243剪力計算1取屋頂層EF桿件為隔離體彎矩取順時針為正，逆時針為負圖424AB1梁受力分析圖，10BM1247192263438470ABQ得。149AQKN，0YF1138479280ABBAQ得。17BK因此，其剪力圖為圖425AB1梁剪力圖2取B1D桿件為隔離體圖426FG梁受力分析圖0DM，得。122532511965293850BDQ1248BDQKN，0YF，得。11382519231950BDDBQQ109DBKN圖427B1D梁剪力圖3其它桿件計算過程從略，各種工況下的框架剪力圖分別如圖526圖528圖428整榀梁在恒荷載作用下剪力圖圖429整榀框架梁在活荷載作用下剪力圖圖430整榀框架在風荷載作用下剪力圖44軸力計算框架梁的軸力一般不大，且影響較小，因此，可以不必計算梁的軸力，本設計只計算柱的軸力。1以屋頂層A軸柱為例圖431屋頂層A柱受力分析圖Z1自重；829402NKN柱,。57634175A頂69175240157AKN其它桿件計算過程從略，各種工況下的框架剪力圖分別如圖529圖531圖432整榀框架在恒荷載作用下軸力圖圖433整榀框架在活荷載作用下軸力圖圖434整榀框架在風荷載作用下軸力圖第5章內(nèi)力組合根據(jù)以上內(nèi)力計算結果，即可進行各梁柱各控制截面上的內(nèi)力組合，其中梁的控制截面為梁端及跨中，每層共有9個截面。柱每層有兩個控制截面，及柱頂和柱底。為了施工方便，對梁端彎矩進行調(diào)幅只對恒載和活載下彎矩進行調(diào)幅，端部調(diào)幅系數(shù)取085，跨中調(diào)幅系數(shù)取11。圖51恒荷載作用下調(diào)幅后梁端彎矩圖圖52活荷載作用下調(diào)幅后梁端彎矩圖51梁的內(nèi)力組合1取所有梁端和跨中為控制截面，梁截面編號每層自左向右按阿拉伯數(shù)字順序排列，如下圖所示圖53梁截面編號圖梁跨中彎矩以梁下部受拉為正，上部受拉為負；梁支座的彎矩和剪力以使梁產(chǎn)生順時針轉動為正，反之為負；由于二五層的內(nèi)力基本相同，所以取屋頂層和五層為例，內(nèi)力組合12恒14活，12恒0914活風，135恒1407活06風，結果見表51和52表51屋頂層梁內(nèi)力組合截面123456M226423428991672621836恒載V3419163738241871019M8978941101542222071活載V9931095708222264M2449149327973423風載V083908390839248824882488M397331375022763483232V54931926019389311511592M415630450543039459741V546086575841071121242M4141311851183021441605內(nèi)力組合V56591466049416711631425表52六層梁內(nèi)力組合截面123456M21116172141825375343恒載V3573587574817192311M10328021108494185177活載V10251063635149337M507366368638008風載V185818581858594859485948M39772368412129854866V57195793778722713245M44712281442724775281644V58123415418447302448M39332295428421745321309內(nèi)力組合V565915657288882296629552底層柱的內(nèi)力組合圖54底層柱編號圖表53底層柱內(nèi)力組合A柱B1柱D柱截面上下上下上下M827414465233187094恒載N81345837471442691466717722579627M557279244122085043活載N162516252373528528528M8291193452005926811570127203風載N206520654732473267966796M1772887945343173N99891232520634209231000610294M27393286166229451647326N1206912357208982118790763364M2359245781818189832116N1274813072222022524999110696M27393286166229451647326MMAX及相應的NN1206912357208982118790763364M17728879451647326NMIN及相應的MN998912325206342092390763364M2359245781818183432116NMAX及相應的MN12748130722220225241000610696第6章截面設計61梁截面設計1已知條件混凝土強度等級選用C25，?？v向受力鋼筋219/CFNM217/TFNMHRB335，箍筋選用HRB235。梁的截面230/YFN0/Y尺寸均為250500。2箍筋的最小配筋率。MIN024/02417/015SVTYVF3配筋計算當梁下部受拉時，按T形截面設計；當梁上部受拉時，按矩形截面設計。1跨中2截面1屋頂層跨中2截面，取，/3470/156FBLM120FH35SAM；0SHA，故101201956745963172FCFHBKNKM屬于第一類截面。,622103007819574SCFMBH12078S，/8165/3SFYAM，故取配筋為418，。2MIN25463SM2108SA2六層跨中2截面，取，/370/FBL10FH35SA；0546SHA，1012019574659623682FCFHBKNMK故屬于第一類截面。,，62210381005879574SCFMBH12059S，/6/3SFYAM，故取配筋為216，。2MIN25463SM240SA2截面1設計1屋頂層截面1設計，將下部截面的418深入支座，作為支座負彎矩下的受壓鋼筋，再計算相應的受拉鋼筋。602214510186530194SSSCMBAHAFS說明富余，且達不到屈服，可以近似取SA620415033SYSMMFHA，故取配筋為218，。2MIN2S2509SAM2六層截面1設計，將下部截面的218深入支座，作為支座負彎矩下的受壓鋼筋，再計算相應的受拉鋼筋。60221471054653029SSSCMBAHAF59SS說明受壓區(qū)鋼筋已經(jīng)屈服，所以2201495041336YUSSYSFAMFH，故取配筋為218，。2MIN56SM2509SA其他截面的計算過程從略，結果見表61和62表61屋頂層選配鋼筋表截面2MHBKNM2MAS選用鋼筋實際鋼筋150415623304421850923137322088418101835158373088418101845030392330352164025248322330352164026741233035216402表62五層選配鋼筋表截面2MHBKNM2MAS選用鋼筋實際鋼筋150447123303521640222368413044218509344273430442185094502477233035216402525482330352164026164423303521640262底層柱截面設計1已知條件混凝土強度等級選用C30，。縱向受力鋼筋2143/CFNM2143/TFNMHRB335，箍筋選用HRB235。柱的截面230/YFN0/Y尺寸邊柱，中柱，。550SA0156H2構造要求框架柱縱筋最小配筋率為6，。21MIN06540138SAM表63A柱正截面配筋計算表A柱底層組合方式|M|MAXNMAXNMINM328624571772N123571307212325E0M/N266188144EAMM202020EIE0EA466388349EI/H0010080081111L0M393939L0/H7878782111143154154EI666598581203H0138138138大小偏心小小小E276626982681057058049ASASMM2按構造配筋按構造配筋按構造配筋實配鋼筋1216面積MM22413表64B1柱正截面配筋計算表B1柱底層組合方式|M|MAXNMAXNMINM2945181890N211872252420634E0M/N1398144EAMM202020EIE0EA339281244EI/H00070060051084079087L0M393939L0/H7878782111152157176EI51544142903H0138138138大小偏心小小小E261525412520062062066ASASMM2按構造配筋按構造配筋按構造配筋實配鋼筋1216面積MM22413表65D柱正截面配筋計算表D柱底層組合方式|M|MAXNMAXNMINM32621161647N9076106969076E0M/N359198181EAMM202020EIE0EA559398381EI/H00120090081111L0M393939L0/H7878782111136148154EI76058958703H0138138138大小偏心小小小E28626892687058058062ASASMM2按構造配筋按構造配筋按構造配筋實配鋼筋1216面積MM22413第7章樓梯設計71樓梯基本資料樓梯開間為26M，進深為54M。采用板式樓梯，底層樓梯，踏步寬280MM，踏步高160MM,二六層樓梯，踏步寬270MM，踏步高1611MM。樓梯的踢面和踏面均做25厚磨光花崗巖板，底面為水泥砂漿粉刷?；炷翉姸鹊燃塁20。板采用HPB235鋼筋，梁縱筋采用HRB335鋼筋。72梯段板設計取二六層的梯段板計算，底層的梯段板配筋與二五層的相同。板傾斜角TAN1611/280058，COS087。板斜長為2240/0872574MM，板厚H2574/28919MM，取H100MM。取1M寬板帶計算。1荷載計算梯段板的荷載計算列于表71。恒荷載分項系數(shù)G12，活荷載分項系數(shù)為Q14。總荷載設計值PPCOSA127621420087104KN/M。表71梯段板的荷載荷載種類荷載標準值KN/M水磨石面層0280161065/028102水泥砂漿找平0280161002200176三角形踏步05028016125/028201混凝土斜板01425/087402板底抹灰00217/087039恒荷載小計762活荷載202截面計算板水平計算跨度，彎矩設計值。24NLM2210145NMPLKNM板的有效高度。H8010，得。62210510859SCMFBH12/0956SS，選配8150，。6038SYAMF23SAM分布筋每級踏步1根。73平臺板設計設平臺板厚120MM，取1M寬板帶計算。1荷載計算平臺板的荷載計算列于表72?？偤奢d設計值P124391420807KN/M。表72平臺板的荷載荷載種類荷載標準值KN/M水磨石面層065水泥砂漿找平0022004混凝土板012253板底抹灰00217034恒荷載小計439活荷載202截面計算平臺板的計算跨度。016825/01/265LM彎矩設計值。207MPLKN板的有效高度。01HM，得。62210091SCFB12/098SS，選配200，。6008SYMAFH825SAM74梯梁設計設梯梁截面尺寸為250MM350MM。1荷載計算梯梁的荷載計算列于表73?？偤奢d設計值P121404143862225KN/M。表73梯梁的荷載荷載類型荷載標準值KN/M梁自重0250352522梁側粉刷00203501217017平臺板傳來3891615/2314梯段板傳來762224/2853恒荷載小計1404活荷載20224/21615/23862截面設計計算跨度。01502421NLLM彎矩設計值。1578MPKN剪力設計值。92NVL截面按倒L形計算，MHBFF650820梁的有效截面高度。H3150經(jīng)判別屬于第一類T形截面，得。6221017098953SCMFBH12/09SS，選配216，。6001SYAMF24SAM第8章單樁承載力計算81工程地質狀況表81三個孔位的地質狀況Z19孔位J20孔位J21孔位土層土層頂標高土層厚度樁側摩阻力土層頂標高土層厚度樁側摩阻力土層頂標高土層厚度樁側摩阻力素填土585106010858109285201225127122712212185471416942141894614砂質粉土57539125694125994112粉砂111554251119552511195225淤泥質粘土21951089213910292169759粉質粘土26054125251938252489322582單樁承載力計算1單樁直徑為600MM，樁端阻力特征值，2160/PAQKNM2單樁豎向承載力特征值計算公式81APPSIARAUH為樁底橫截面面積；PA為樁身周長；PU樁側阻力特征值；SIAQ樁身穿越的第I層巖土的厚度。IH3個樁端阻力分別都為2216034/5/SAPPRQAKNM1Z19樁314062471392541089425879PASIARUQHKN。50AKN2J20樁31406271412510293858PASIARUQHKN。53AKN3J21樁3140621461257932578PASIARUQHKN。538AKN4平均單樁承載力，取。1340241/3104ARKN130ARKN參考文獻1程紹革,任衛(wèi)教鋼筋混凝土抗震加固J建筑科學,2001,17335382楊偉軍基于彈塑性分析的鋼筋混凝土框架結構體系可靠度研究J長沙交通學院,2000,12617213宋翔現(xiàn)有混凝土結構耐久性的檢測與評估D浙江大學，200355874趙國潘,李云貴鋼筋混凝土構件的近似概率設計法J四川建筑科學