土木工程專業(yè)畢業(yè)設計：某教學樓框架結(jié)構優(yōu)化設計

1、同濟大學 土木工程專業(yè)畢業(yè)設計某教學樓框架結(jié)構優(yōu)化設計摘 要本篇畢業(yè)論文從土力學基本理論出發(fā)，結(jié)合相關設計規(guī)范及工程實際，對工程進行初步設計。在設計中采用計算邊坡推力的方法進行邊坡穩(wěn)定性分析，并以滑坡推力的計算結(jié)果和地質(zhì)勘測資料作為肋梁錨桿支護計算、設計的依據(jù)。除了理論上的計算之外，本文還論述了邊坡治理的一些基本原則。根據(jù)這些基本原則和計算結(jié)果，給出了治理邊坡的方案。關鍵詞： 混凝土 結(jié)構優(yōu)化建筑設計說明部分一、工程概況：工程位置：天津市；工程總面積：10326.24，主樓8層，高28.2m，一、二層層高4.2m,標準層層高3.3m；裙樓共兩層，高8.4m，層高4.2m；結(jié)構形式：現(xiàn)澆整體框架

2、。三、設計資料 （一）、自然條件1、工程地質(zhì)條件：詳見地質(zhì)勘查報告。2、抗震設防： 7 度3、防火等級： 二級4、建筑物類型： 丙類5、基本風壓： w0= 0.40 kn/m2，主導風向：西北風6、基本雪壓： s0= 0.50 kn/m27、凍土深度： 0.7 m8、地下水位： 最低：1.7 m 最高：1.5 m9、氣象條件： 年平均溫度：12 oc 最高溫度：39 oc 最低溫度：21 oc 年總降雨量：541.5 mm 日最大降雨量：115.5 mm10、樓面活荷： 辦公室：2.0 kn/m2；走道：2.0 kn/m2；餐廳：2.5 kn/m2。（二）、工程做法1、屋面做法高聚物改性瀝青卷

3、材防水4厚高聚物改性瀝青卷材防水層（帶砂、小片石，作為保護層）20厚1：3水泥砂漿層找平層1：6水泥焦渣找2%坡，最薄處30厚50厚聚苯乙烯泡沫塑料板保溫層鋼筋混凝土基層（三）、門窗門選用標準圖集中的木門，窗選用塑鋼窗。門窗表見表1。 門窗表 表1編號洞口尺寸開啟方向材料樘數(shù)備注寬高c124002650推拉窗塑鋼52單槽雙玻，開啟扇帶紗扇c218002650推拉窗塑鋼40單槽雙玻，開啟扇帶紗扇，衛(wèi)生間窗裝磨砂玻璃c315001750推拉窗塑鋼4單槽雙玻c418001750推拉窗塑鋼220單槽雙玻，開啟扇帶紗扇，衛(wèi)生間窗裝磨砂玻璃c512001750推拉窗塑鋼4單槽雙玻，開啟扇帶紗扇c61500

4、1750推拉窗塑鋼12單槽雙玻，開啟扇帶紗扇m142003600彈簧門玻璃門2m230003600彈簧門玻璃門1m318003600平開門夾板門2m49002100平開門夾板門240m515002100平開門夾板門4m67502100平開門夾板門22結(jié)構設計計算書結(jié)構布置及結(jié)構計算簡圖的確定結(jié)構布置（b區(qū)）結(jié)構平面布置如圖1所示。38層500500 30065012層600600250550250550250400圖1 結(jié)構平面布置圖2、確定梁柱截面尺寸：主梁：h=(1/81/12)l=(1/81/12) 6600=825mm550mm取h=650mm,b=300mm連系梁：邊跨（hg、fe）

5、梁 h=550mm,b=250mm 中跨（gf）梁 h=400mm,b=250mm次梁： h=550mm,b=250mm柱截面： 12層600mm600mm 38層500 mm500mm現(xiàn)澆樓板厚100mm，滿足h/l01 1/503、計算簡圖的確定（見圖2）根據(jù)地質(zhì)資料，確定基礎頂面離室外地面為700mm,由此求得底層層高為5.5m。各梁柱構件的線剛度經(jīng)計算后列于圖2，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i=1.5i0,中跨梁取i=2i0（i0為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）。hg跨梁：gf跨梁：fe跨梁：38層柱：2層柱： 首層柱： 注：圖中數(shù)字為線剛度，單位：10-4

6、em3ec=3.25104n/mm2 eb=3.00104n/mm2圖2：結(jié)構計算簡圖荷載計算恒載計算屋面框架梁線荷載標準值：4厚高聚物改性瀝青卷材防水層（三氈四油上鋪小石子） 0.4 kn/ m220厚1：3水泥砂漿層找平層 0.0220=0.4 kn/ m21：6水泥焦渣找2%坡，最薄處30厚 kn/ m250厚聚苯乙烯泡沫塑料板保溫層 0.050.5=0.025 kn/ m2鋼筋混凝土基層 0.125=2.5 kn/ m2鋁合金條板吊頂 0.12 kn/ m2屋面恒載: 4.81 kn/m2邊跨(hg、fe跨)框架梁自重 0.250.5525=3.44 kn/ m2中跨框架梁自重 0.2

7、50.425=2.5kn/ m2粉刷 2（0.40.1）0.0217=0.2 kn/ m2因此，作用在頂層框架梁上的線荷載為：（圖3）g8hg1= g8fe1=3.44kn/ mg8gf1= 2.5 kn/ mg8hg2= g8fe2=4.813.3=15.87 kn/ mg8fg2= 4.812.4=11.54kn/ m (2)樓面框架梁線荷載標準值30厚水磨石地面（10mm面層，20mm水泥砂漿打底） 0.65kn/m240厚c20細石混凝土墊層 0.0425=1.0kn/ m2100厚鋼筋混凝土樓板 0.125=2.5 kn/ m2鋁合金條板吊頂 0.12 kn/ m2樓面恒載 4.27

8、 kn/ m237層框架梁邊跨(hg、fe跨)框架梁自重 0.250.5525=3.44 kn/ m邊跨填充墻自重 0.19（3.30.65）6.0=3.02 kn/ m墻面粉刷 （3.30.65）0.02217=1.80 kn/ m中跨框架梁自重 0.250.425=2.5kn/ m梁側(cè)粉刷 2(0.40.1)0.0217=0.2 kn/ m因此，作用在37層框架梁上的線荷載為（圖3）：ghg1= gfe1=3.44+3.02+1.80=8.26 kn/ mggf1= 2.5 +0.2=2.7kn/ mghg2= gfe2=4.273.3=14.09kn/ mgfg2= 4.272.4=10

9、.25kn/ m2層框架梁邊跨填充墻自重 0.19（4.20.65）6.0=4.05 kn/ m2墻面粉刷 （4.20.65）0.02217=2.41kn/ m2因此，作用在2層框架梁上的線荷載為（圖3）：ghg1= gfe1=3.44+4.05+2.41=9.90 kn/ mggf1 =2.7 kn/ mghg2= gfe2=14.09 kn/ mggf1= 10.25 kn/ m（3）、屋面框架節(jié)點集中荷載標準值e軸框架梁自重 0.300.656.625=32.18kn粉刷 0.02(0.650.10)26.617=2.47kn600高女兒墻自重 0.66.60.196.0=4.51kn粉

10、刷 0.60.0226.617=2.69kn框架梁傳來屋面自重 kn次梁自重 0.250.556.025=20.61kn作用在次梁上的屋面自重 kn框架梁傳來次梁自重 kn頂層e軸節(jié)點集中荷載 g8e=32.18+2.47+4.51+2.69+26.19+44.83=112.87knf軸框架梁自重及粉刷 32.18+2.47=34.65kn框架梁傳來屋面自重kn框架梁傳來次梁自重 44.83kn頂層f軸節(jié)點集中荷載 g8f=34.65+57.36+44.83=136.84kng軸框架梁自重及粉刷 34.65kn框架梁傳來屋面自重 57.36kn次梁自重 0.250.554.525=15.47k

11、n作用在次梁上的屋面自重 kn框架梁傳來次梁自重 kn頂層g軸節(jié)點集中荷載 g8g=34.65+57.36+30.36=122.37knh軸框架梁自重及粉刷 34.65kn女兒墻自重及粉刷 7.20kn框架梁傳來屋面自重 26.19kn框架梁傳來次梁自重 30.36kn頂層h軸節(jié)點集中荷載 g8h=34.65+7.2+26.19+30.36=98.40kn（4）38層樓面框架節(jié)點集中荷載標準值e軸框架梁自重及粉刷 34.65kn塑鋼窗自重 21.81.750.45=2.84kn窗下墻自重 0.290.9（6.60.5）6=9.55kn內(nèi)粉刷 0.020.9（6.60.5）17=1.87 kn外

12、貼面磚 0.080.96.119.8=8.70 kn窗邊墻自重 0.29（6.60.521.8）(3.31.55)6=7.61kn內(nèi)粉刷 0.02（6.60.521.8）(3.31.55)17=1.49 kn外貼面磚 0.08(3.31.55)2.519.8=6.93 kn框架梁傳來樓面自重 kn次梁自重 0.250.556.025=20.61kn作用在次梁上的墻自重 0.19(3.30.55)5.56=17.24 kn粉刷 20.02(3.30.55)5.517=10.29 kn作用在次梁上的樓面自重 kn框架梁傳來次梁自重 kn框架柱自重 0.50.53.325=20.63 kn內(nèi)粉刷 0

13、.90.023.317=1.01 kn外貼面磚 0.080.53.319.8=2.61kn38層e軸節(jié)點集中荷載 ge=34.65+2.84+9.55+1.87+8.70+7.61+1.49+6.93+23.25+54.72+20.63+1.01+2.61=175.86knf軸框架梁自重及粉刷 34.65kn內(nèi)縱墻自重 6.1（3.30.65）0.196.0=18.43 kn粉刷 6.1（3.30.65）20.0217=10.99kn扣除門洞重 2.10.9（0.196.0+20.0217）2=6.88 kn門重 2.10.90.22=0.76 kn框架梁傳來屋面自重kn次梁自重 20.61

14、kn作用在次梁上墻的自重及粉刷 17.24+10.29=27.53 kn作用在次梁上的樓面自重 61.30 kn框架梁傳來次梁自重 kn框架柱自重 20.63 kn粉刷 1.60.023.317=1.80 kn38層f軸節(jié)點集中荷載 gf=34.65+18.43+10.996.88+0.76+50.92+54.72+20.63+1.80=186.02 kng軸框架梁自重及粉刷 34.65kn內(nèi)縱墻自重 18.43 kn粉刷 10.99kn扣除門洞重 6.88 kn門重 0.76 kn框架梁傳來屋面自重 50.92kn次梁自重 15.47 kn作用在次梁上墻的自重及粉刷 0.19(3.30.55

15、)4.06.0=12.54 kn 20.02（3.30.55）4.017=7.48 kn作用在次梁上的樓面自重 kn 框架梁傳來次梁自重 kn框架柱自重 20.63kn粉刷 1.80 kn38層g軸節(jié)點集中荷載 gg=34.65+18.43+10.996.88+0.76+50.92+37.83+20.63+1.80=169.13knh軸框架梁自重及粉刷 34.65kn墻體自重 38.99 kn框架梁傳來樓面自重 23.25kn框架梁傳來次梁自重 37.83kn框架柱自重 20.63 kn粉刷加面磚 1.01+2.61=3.62kn38層h軸節(jié)點集中荷載 gh=34.65+38.99+23.25

16、+37.83+20.63+3.62=158.97kn（5）2層樓面框架節(jié)點集中荷載標準值e軸框架梁自重及粉刷 34.65kn塑鋼窗自重 21.82.650.45=4.29kn窗下墻自重 0.290.9（6.60.6）6=9.40kn內(nèi)粉刷 0.020.9（6.60.6）17=1.84 kn外貼面磚 0.080.96.019.8=8.55 kn窗邊墻自重 0.29（6.60.621.8）(4.21.55) 6=11.07kn內(nèi)粉刷 0.02（6.60.621.8）(4.21.55) 17=2.16 kn外貼面磚 0.08(4.21.55)2.319.8=9.65kn框架梁傳來樓面自重 kn次梁自

17、重 0.250.556.025=20.61kn作用在次梁上的墻自重 0.19(4.20.55)5.56=22.89 kn粉刷 20.02(4.20.55)5.517=13.65 kn作用在次梁上的樓面自重 61.30 kn框架梁傳來次梁自重 kn框架柱自重 0.60.64.225=37.80 kn內(nèi)粉刷 1.20.024.217=1.71 kn外貼面磚 0.080.64.219.8=3.99kn2層e軸節(jié)點集中荷載 ge=34.65+4.29+9.40+1.84+8.55+11.07+2.16+9.65+23.25+59.23+37.80+1.71+3.99=207.59knf軸框架梁自重及粉

18、刷 34.65kn內(nèi)縱墻自重 6.0（4.20.65）0.196.0=24.28 kn粉刷 6.0（4.20.65）20.0217=14.48kn扣除門洞重 6.88 kn門重 0.76kn框架梁傳來屋面自重 50.92kn框架梁傳來次梁自重 59.23kn框架柱自重 37.80kn粉刷 20.024.217=2.86 kn2層f軸節(jié)點集中荷載 gf=34.65+24.28+14.486.88+0.76+50.92+59.23+37.80+2.86=218.10 kng軸框架梁自重及粉刷 34.65kn內(nèi)縱墻自重 24.28kn粉刷 14.48kn扣除門洞重 6.88 kn門重 0.76 kn

19、框架梁傳來屋面自重 50.92kn次梁自重 15.47 kn作用在次梁上墻的自重及粉刷 0.19(4.20.55)3.86.0=15.81kn 20.02（4.20.55）3.817=9.43kn作用在次梁上的樓面自重 kn 框架梁傳來次梁自重 kn框架柱自重 37.80kn粉刷 2.86 kn2層g軸節(jié)點集中荷載 gg=34.65+24.28+14.486.88+0.76+50.92+40.44+37.80+2.86=199.31 knh軸框架梁自重及粉刷 34.65kn墻體自重 46.96 kn框架梁傳來樓面自重 23.25kn框架梁傳來次梁自重 40.44kn框架柱自重 37.80 kn

20、粉刷及面磚 5.70 kn38層h軸節(jié)點集中荷載 g8h=34.65+46.96+23.25+40.44+37.80+5.70=188.80kn（6）恒載作用下結(jié)構計算簡圖（圖3）2、樓面活荷載計算樓面活荷載作用下結(jié)構計算簡圖如圖4所示。圖中各荷載計算如下：（1）、屋面框架梁線荷載標準值p8hg= p8fe=0.53.3=1.65kn/ mp8gf=0.52.4=1.2 kn/ m（2）、樓面框架梁線荷載標準值phg= pfe=2.03.3=6.6kn/ mpgf=2.02.4=4.8 kn/ m圖4：活荷載作用下結(jié)構計算簡圖圖3：恒載作用下結(jié)構計算簡圖（3）、屋面框架節(jié)點集中荷載標準值e軸：

21、由框架梁傳來的屋面荷載 由框架梁傳來次梁荷載 p8e=2.72+3.59=6.31knf軸：由框架梁傳來的屋面荷載 由框架梁傳來次梁荷載 3.59knp8f=6.98+3.59=10.57kng軸：由框架梁傳來的屋面荷載 6.98kn由框架梁傳來次梁荷載 p8g=6.98+2.35=9.33knh軸：由框架梁傳來的屋面荷載 2.72kn由框架梁傳來次梁荷載 2.35knp8h=2.72+2.35=5.07kn（4）、樓面框架節(jié)點集中荷載標準值e軸：由框架梁傳來的屋面荷載 由框架梁傳來次梁荷載 pe=10.88+14.35=25.23knf軸：由框架梁傳來的屋面荷載 由框架梁傳來次梁荷載 14.

22、35knpf=27.93+14.35=42.28kng軸：由框架梁傳來的屋面荷載 27.93kn由框架梁傳來次梁荷載 pg=27.93+9.41=37.34knh軸：由框架梁傳來的屋面荷載 10.88kn由框架梁傳來次梁荷載 9.41kn ph=10.88+9.41=20.29kn3、風荷載計算風壓標準值計算公式為 wk=zszw0因結(jié)構高度h=29.3m,b=12.9,h/b=2.31.5,z應按下式計算z=對于框架結(jié)構t=（0.080.1）n, t=0.640.8,取t=0.7則w0t2=0.400.72=0.2， 所以=1.25地面粗糙程度為c類 =0.63各層標高處z見表2對于矩形平面

23、s=1.3；z可查荷載規(guī)范，當查得的z1.4 tg=0.49s,故應考慮頂部附加地震作用，取n=0.080.78+0.01=0.0724。結(jié)構底部剪力為： 頂點附加地震作用為： 計算結(jié)果列于表6。七、梁柱截面配筋計算框架梁、柱截面配筋除滿足承載力要求外，對于梁和e0/h05.5的偏心受壓柱還應滿足裂縫寬度要求。梁的配筋計算（1）梁的支座截面考慮了柱支座寬度的影響，按支座邊緣截面的彎矩計算，其值為：m=m組-v組b/2式中，m組為梁內(nèi)力組合表中支座軸線上的彎矩值；v組為相應組合的支座剪力；b為柱的支承寬度，12層b=600mm,38層b=500mm.按上式的計算結(jié)果列入表15中。（2）計算縱向受拉鋼筋當梁下