中型商场设计框架结构毕业论文doc.docx

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中型商场设计框架结构毕业论文doc

中型商场设计框架结构毕业论文

1设计依据、方案及经济技术指标

1.1设计资料

（1）设计标高：

室内设计标高±0.000,室内外高差450mm.

（2）墙身做法：

采用240mm烧结空心砖；用M5混合砂浆砌筑，内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚20mm，“803”内涂料两度。

外墙采用贴面砖，1：

3水泥砂浆底厚20mm。

（3）楼面作法：

楼板顶面为地面砖地面，楼板底面为20mm厚白灰砂浆天花抹面。

（4）屋面作法：

现浇楼板上依次铺20mm厚水泥砂浆找平层、300mm厚水泥珍珠制品隔热找平层、20mm厚水泥砂浆找平层和SDC120复合卷材，下面依次为15mm厚白灰砂浆天花抹面。

（5）基本风压：

ωo=0.3KN/m2（地面粗糙度属C类）。

（6）基本雪压：

S0=0.3KN/m2。

（7）抗震设防烈度：

七度（0.15g），框架抗震等级为二级。

（8）地质条件：

由上至下：

人工填土：

厚度为1m

粉质粘土：

厚度为1m，地基承载力特征值为180KPa

建筑场地类别为Ⅱ类；无地下水及不良地质现象。

活荷载：

上人屋面活荷载2.0KN/m2，办公室楼面活荷载2.0KN/m2。

1.2总体布局与技术经济指标

1.2.1总体布置的考虑：

　　总平面设计的核心内容，是研究建筑与人的依存关系。

建筑与人的依存关系是解决好建筑与功能的呼应、建筑与人际呼应、建筑与地下衔接三大有机结合的关系，故总平面设计是方案设计的关键，包括：

出入口的选择；估计用地面积；包括建筑面积；停留面积，如人，货，车辆的停留；交通面积，如车道，人行道等；隔离面积，如卫生，安全要求的隔离带；分析联系关系；建筑组合可能性分析。

1.2.2立面造型

由于这栋中型商场是整体四层框架结构，采取大空间主要通过所设窗户，梁来衬托，另外，立面墙体采用白色外墙面砖，详细情况见立面图。

　1.2.3技术经济指标

（1）：

总占地面积：

1484.4m2

（2）：

总建筑面积：

5752.8m2

（3）：

总绿化面积：

2160m2

（4）：

道路和广场面积：

1500m2

（5）：

绿地率：

40%

（6）：

容积率：

18%

（7）：

停车位：

20个汽车停车位，一个自行车棚。

（8）：

房屋总高度为：

17.850m

1.2.4其他有关说明

本工程合理使用年限为50年，建筑总高位17.85m，施工中的有关问题与有关部门协商。

2混凝土现浇框架结构设计

2.1结构布置及计算简图

根据该房屋的使用要求及建筑设计要求，进行了建筑平面，立面及剖面设计，其标准层结构平面图如下。

主体结构共4层，一~四层均4.2m，框架柱柱距跨度取为：

6.9m，榀距取为7.2m，即平面柱网为：

6.9m×7.2m。

结构平面布置如图2.1所示。

图2.1主次梁结构平面图

2.2材料选用及截面尺寸的初步估算

梁截面高度按梁跨度估算由此估算的梁截面如下表所示，起计算过程如下。

表中还给出了各层所用混凝土的强度等级，其设计强度：

C30（fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）。

2.2.1材料选用

填充墙采用240mm厚的空心粘土砖填充，门有：

塑钢门、铝合金门、木质门；窗子全采用铝合金窗。

楼盖、屋盖、梁柱、楼梯等构件均采用现浇钢筋混凝土结构。

混凝土强度等级C30，其设计强度：

C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2钢筋采用HPB235fy=210N/mm2fy=210N/mm2和HPB400fy=360N/mm2和HPB335

fy=300N/mm2。

2.2.2构件截面尺寸初步估算：

梁的截面尺寸应满足承载力，刚度及延性的要求，截面高度一般取梁跨度的1/8~1/14，当梁的负荷面积较大或荷载较大时，宜取其上限值。

为防止梁发生剪切脆性破坏，梁的净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度可取1/3~1/2梁高，同时不小于1/2柱宽，且不应小于250mm。

（1）各梁截面尺寸确定如下：

A:

框架主梁：

取h=1/8~1/14L=1/8~1/14×6900=493~862mm，

取h=700mm,取b=1/3~1/2h=250~375,取b=300mm，

B:

次梁：

取h=1/12~1/18L=1/12~1/18×7200=480~600

取h=500mm,取b=300mm，

表2.1构件截面尺寸

层次

混凝土强度等级

主梁（b×h×L）

次梁（b×h×L）

1~4

C30

300×700×6900

300×500×7200

（2）柱子截面尺寸确定如下：

柱截面尺寸可根据柱的轴压比按下列公式计算：

N=ßfgEn,Ac=N/（[uN]fc）

注：

N为柱组合的轴压设计值；F为简直状态下的柱的负荷面积；gE为折算在单位面积上的重力荷载代表值，可根据实际荷载计算，也可近似取12~15KN/m；ß为考虑地震作用下的柱轴压力大系数，边柱取1.3不等跨内柱取1.25等跨内柱取1.2；n为验算层以上的层数，Ac为柱的截面面积；fc为混凝土轴心受压设计值了[u]为框架结构轴压比限值，可近似取值，对一级、二级和三级抗震，分别为0.7、0.8和0.9。

边柱：

Ac1=1.3×7.2×3.45×15×1000×4/（0.8×14.3）=169363.64mm2

Ac2=1.3×6.9×3.6×15×1000×4/（0.8×14.3）=169363.64mm2

若取为方柱即b=h，则411.5mm，故取柱截面均为b×h=600×600mm。

按构造要求现浇混凝土板厚：

h=（1/30~1/40）L次且大于80mm，

计算得：

h=（1/30~1/40）×3600=90mm~120mm故取板厚为120mm。

2.2.3基础

选用柱下独立基础，基础埋深2m，距顶面0.5m。

2.2.4其他

取顶层的型心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底2~4层均为4.2m，底层柱高度从基础顶面取至一层板底，即H1=4.2m+0.5m+0.45m-0.1m=5.05m

取顶层柱的型心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至底板。

取第5轴线为计算单元，结构计算简图如图2所示，根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高为5.05m。

各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2中，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。

梁柱均采用C30混凝土。

梁柱刚度成比例增加，不会引起后面分配系数的改变。

地震作用下的弹性侧移将更小，一定符合要求。

3荷载计算

3.1框架刚度及荷载统计计算

3.1.1框架刚度统计

框架主梁线刚度：

ib2=2Ec×I。

/L2

=2×3.0×104×300×7003/（12×6900）

=7.457×1010N·mm

二～四层框架柱线刚度：

ic2~4=Ec×I。

/L2~4

=3.0×104×600×6003/（12×4200）

=7.714×1010N·mm

首层框架柱线刚度：

Ic1=Ec×I。

/L1

=3.0×104×600×6003/（12×5050）

=6.416×1010N·mm

在计算内力时，柱的线刚度取框架实际柱线刚度的0.9倍。

即：

首层框架柱线刚度:

ic1=0.9×6.416×1010

=5.774×1010N·mm

二～四层框架柱线刚度:

ic2~4=0.9×7.714×1010

=6.943×1010N·mm

3.1.2永久荷载恒载计算

（1）屋面框架梁线荷载标准值：

SDC120复合卷材0.15KN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m2

300mm厚水泥砂浆珍珠制品隔热找平层1.2KN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

20mm厚白灰砂浆天花抹面0.34KN/m2

合计：

5.49KN/m2

（2）楼面永久荷载标准值：

营业厅：

600mm×600mm地面砖地面水泥浆结合层一道30厚1：

3干硬性水泥砂浆，面上撒二厚素水泥1.16KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

10mm厚白灰砂浆天花抹面0.17KN/m2

合计：

4.43KN/m2

仓库及消防室：

600mm×600mm地面砖地面水泥浆结合层一道30厚1：

3干硬性水泥砂浆，面上撒二厚素水泥1.16KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

10mm厚白灰砂浆天花抹面0.17KN/m2

合计：

4.43KN/m2

办公室：

硬木地板：

0.2KN/m2

地板格栅：

0.2KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

隔声纸板顶棚0.2KN/m2

合计：

3.60KN/m2

楼梯：

大理石地面：

28×0.015=0.42KN/m2

20mm厚水泥砂浆找平层0.4KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

20mm厚白灰砂浆天花抹面0.34KN/m2

合计：

4.32KN/m2

男女更衣室：

600mm×600mm地面砖地面水泥浆结合层一道30厚1：

3干硬性水泥砂浆，面上撒二厚素水泥1.16KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

10mm厚白灰砂浆天花抹面0.17KN/m2

合计：

4.43KN/m2

配电室

600mm×600mm地面砖地面水泥浆结合层一道30厚1：

3干硬性水泥砂浆，面上撒二厚素水泥1.16KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

10mm厚白灰砂浆天花抹面0.17KN/m2

合计：

4.43KN/m2

警卫室：

600mm×600mm地面砖地面水泥浆结合层一道30厚1：

3干硬性水泥砂浆，面上撒二厚素水泥1.16KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

10mm厚白灰砂浆天花抹面0.17KN/m2

合计：

4.43KN/m2

卫生间：

300mm×300mm防滑地面砖地面水泥浆结合层一道30厚1：

3干硬性水泥砂浆，面上撒二厚素水泥1.16KN/m

SDC120复合卷材0.05KN/m2

120mm厚现浇混凝土楼板3.0KN/m2

10mm厚白灰砂浆天花抹面0.17KN/m2

合计：

4.38KN/m2

注：

为计算数据准确可靠施工简便取楼面恒荷载为：

g=4.43KN/m2

（3）屋面及楼面可变荷载标准值：

A：

不上人屋面均布活荷载标准值：

0.5KN/m2

B：

营业厅活荷载标准值：

3.5KN/m2

C：

办公室及男女更衣室警卫室活荷载标准值：

2.0KN/m2

D：

仓库及配电室活荷载标准值：

5.0KN/m2

E：

卫生间活荷载标准值：

2.5KN/m2

F：

楼梯间活荷载标准值：

3.5KN/m2

G：

屋面雪荷载标准值：

so=0.3KN/m2

H：

基本风压：

wo=0.3KN/m2

（4）梁柱墙门窗重力荷载计算：

①：

A：

外墙贴瓷瓦，0.5KN/m2，内侧面20厚抹灰，采用240mm空心烧结砖，

g=4.44KN/m2

B：

内墙采用240mm空心烧结砖，两侧抹灰，g=4.28KN/m2

C:

玻璃门：

g=0.3KN/m2,木门:

g=0.2KN/m2,,铝合金窗子：

g=0.4KN/m2

②：

A:

框架主梁自重：

0.30m×0.70m×25KN/m3＝5.25KN/m

梁侧粉刷：

2×（0.80m-0.1m）×0.02m×17KN/m3＝0.48KN/m

单梁重量：

（5.25KN/m+0.48KN/m）×7.2m=41.26KN

B:

次梁自重：

0.30m×0.50m×25KN/m3＝3.75KN/m

梁侧粉刷：

2×0.02m×（0.50m-0.10m）×17KN/m3＝0.27KN/m

单梁重量：

（3.75KN/m+0.272KN/m）×6.9m=27.75KN

C:

柱子线重：

0.6m×0.6m×25KN/m3=9.0KN/m

柱侧粉刷：

4×0.02m×0.6m×17KN/m3＝0.82KN/m

一层单柱重量：

（0.82KN/m+9KN/m）×5.05m=49.56KN

二~四层单柱重量：

（0.82KN/m+9）KN/m×4.20m=41.24KN

表3.1梁柱重量统计表

层号

构件

b/m

H/m

r

抹灰kn/m

Li

Wi（KN）

n

G（KN）

∑Gi（KN）

1

主梁

0.3

0.7

25

0.48

7.2

41.26

35

1444.1

5091.5KN

次梁

0.3

0.5

25

0.27

6.9

27.75

60

1665

柱子

600

600

25

0.82

5.05

49.56

40

1982.4

2

主梁

0.3

0.7

25

0.48

7.2

41.26

35

1444.1

4758.7KN

次梁

0.3

0.5

25

0.27

6.9

27.75

60

1665

柱子

600

600

25

0.82

4.2

41.24

40

1649.6

3

主梁

0.3

0.7

25

0.48

7.2

41.26

35

1444.1

4758.7KN

次梁

0.3

0.5

25

0.27

6.9

27.75

60

1665

柱子

600

600

25

0.82

4.2

41.24

40

1649.6

4

主梁

0.3

0.7

25

0.48

7.2

41.26

35

1444.1

4758.7KN

次梁

0.3

0.5

25

0.27

6.9

27.75

60

1665

柱子

600

600

25

0.82

4.2

41.24

40

1649.6

注：

其中r表示构件的重度；Wi表示单根构件的质量；n表示每层中构件的数量；梁长取净高，柱取层高。

3.2重力荷载代表值计算

（1）G1：

第一层荷载G1=楼面恒载+50﹪楼面荷载+纵横梁自重+第二层柱、横梁墙门窗自重的一半+第一层柱、横梁墙门窗自重的一半

A:

梁.柱荷载：

梁重：

gL=1444.1KN+1265.3KN+777KN=3477.4KN

柱重：

gZ=（0.5×1982.4KN）+（0.5×1649.6KN）=1816KN

合计：

g1=5293.4KN

B:

二层楼面结构层恒载：

（（50.4m+0.3m+0.3m）×（27.6m+0.3m+0.3m））×4.43KN/m2=6371.23KN

C:

二层楼面活荷载×0.5：

（7.2m×5.2m×2.0KN/m2+（10.8m×5.2m+6.9m×4.2m）

×5KN/m2+6.9m×7.2m×2.5KN/m2+（51m×28.2m－7.2m×5.2m－10.8m×5.2m

－6.9m×4.2m－6.9m×7.2m）×3.5KN/m2）×0.5=2527.8KN

D:

一层上半层：

墙体：

（0.8m×5.4m×10+2.4m×0.8m×11+1.8m×1.8m+1.2m×4×2.7m+1.7×（21.6m+0.9m×40.5m+5.2m）=188m2

则：

GW=188m2×4.44KN/m2=835KN

门:

0.3KN/m2×4×2.7×3=10KN

铝合金窗：

0.4×0.9×（5.4×10+2.4×11）=29KN

一层上半层合计：

一层上半层门窗墙体计算需用总重：

Gb=874KN

E:

二层下半层：

墙体：

0.9m×（（51m+28.2m）×2+（1.2m×（3×7.2m+0.9m×42+5.2m）））×4.44KN/m2

=835KN

窗：

1.2m×（5.4m×13+2.4m×10+0.8m）×0.4KN/m2=45.6KN

二层下半层合计：

二层下半层门窗墙体计算需用总重：

Gb=988.4KN

故G1=4385.4KN+6371.23KN+2527.8KN+874KN+988.4KN=16054.83KN

（2）G2：

第二层荷载：

G2=楼面恒载+50﹪楼面荷载+纵横梁自重+第三层柱、横梁墙门窗自重的一半+第二层柱、横梁墙门窗自重的一半

A:

梁.柱荷载：

梁重：

gL=1444.1KN+1265.3KN+777KN=3477.4KN

柱重：

gZ=（0.5×1649.6KN）+（0.5×1649.6KN）=1649.6KN

合计：

g1=5127KN

F:

二层上半层：

0.8m×（（51m+28.2m）×2+（1.2m×（3×7.2m+0.9m×41m）+5.2m））×4.44KN/m2=834.2KN

窗子：

0.9m×（5.4m×13+2.4m×10+0.8m）×0.4=KN/m234.4KN

二层上半层合计：

二层上半层门窗墙体计算需用总重：

Gb=868.6KN

G2=5127KN+6371.23KN+2527.8KN+988.4KN+868.6KN=15882.93KN

（3）G3=G2=15882.93KN

（4）G4：

G4=屋面恒载+50﹪雪荷载+纵横梁自重+第三层柱、横梁墙门窗自重的一半

G:

1.2m高女儿墙自重（含粉刷层）：

（50.7m+27.9m）×2×0.24m×1.2m×（15+0.4）KN/m2=697.2KN

H:

屋面积雪荷载×0.5：

51m×28.2m×0.3KN/m2×0.5=215.73KN

I:

屋面恒荷载：

51m×28.2m×5.49KN/m2=7895.72KN

故G4=0.251649.6KN+3477.4KN+6371.23KN+215.73KN+697.2KN+868.4KN

=12455KN

表3.2重力荷载代表值统计表

层次

一层

二层

三层

四层

重力荷载代表值

16054.83KN

15882.9KN

15882.9KN

12455KN

图3.1重力荷载代表值

3.3横向框架侧移刚度计算

侧移刚度即通过求解构件的侧移刚度D值来确定各层的剪力值的一种近似计算方法，D值法称为反弯点法，反弯点法假定：

除底层外其他各层上下柱两端的转角相等，且位置固定不变，规定：

底层柱的反弯点定为：

2/3的柱高，其他的均定为中点处。

由混凝土设计教程知，柱的侧移刚度计算式为：

D=ac12EI/h3=ac12ic/h2。

横梁与柱的线刚度计算如下表：

表3.3横梁的线刚度ib计算表

类别

层次

Ec

N/mm2×104

b

/mm

h

/mm

I0/mm×109

L/mm

EcI0/L/N.mm×1010

1.5EcI0/L/N.mm×1010

2.0EcI0/L/N.mm×1010

边主梁

1~4

3

300

700

8.575

6900

3.573

5.36

7.146

中主梁

3

300

700

8.575

6900

3.573

5.36

7.146

表3.4楼梯间的梁线刚度ib计算表

类别

层次

Ec

N/mm2×104

B

/mm

H

/mm

I0

/mm×109

L

/mm

EcI0/L/N.mm×1010

1.5EcI0/L/N.mm×1010

2.0EcI0/L/N.mm×1010

纵主梁

1~4

3

300

700

8.575

3450

7.457

11.19

14.914

横梁

3

300

700

8.575

3600

7.146

10.72

14.29

表3.5柱的线刚度ic计算表

层次

Hc/mm

Ec/N/mm2

b/mm

h/mm

Ic/mm4×1010

EcIc/L/N.mm×1010

1

5050

3.00×104

600

600

1.08

6.416

2~4

4200

3.00×104

600

600

1.08

7.714

由混凝土设计教程知，有以下几种常见情况：

图3.2线刚度计算示意图

当为中间层时：

i=（i1+i2+i3+i4）/2ic,此时：

ac=i/（2+i）;

当为底层时:

i=（i1+i2）/ic,此时：

ac=（0.5+i）/（2+i）;

由教程知：

对于中跨框架梁其I=2I0，则ib=2.0EcI0/L

取轴线5所在的一榀架子计算：

表3.6横向2~4层框架柱D值的计算：

构件名称

i=∑ib/2ic

ac=i/（2+i）

D=ac12ic/h2KN/m

A轴柱

2×7.146/（2×7.714）=0.926

0.32

16792.4

B轴柱

4×7.146/（2×7.714）=1.852

0.48

25230

C轴柱

1.852

0.48

25230

D轴柱

1.852

0.48

25230

E轴柱

2×7.146/（2×7.714）=0.926

0.32

16792.4

表3.7一层框架梁D值计算

构件名称

i=∑ib/ic

ac=（0.5+i）/（2+i）

D=ac12ic/h2KN/m

A轴柱

7.146/6.416=1.114

0.518

15647.6

B轴柱

2×7.146/6.416=2.227

0.715

21616

C轴柱

2.227

0.715

21616

D轴柱

2.227

0.715

21616

E轴柱

7.146/6.416=1.114

0.358

15647.6

表3.8楼梯间框架柱2~4层D值：

构件名称

i=∑ib/2ic

ac=i/（2+i）

D=ac12ic/h2KN/m

B轴柱

2×14.914/（2×6.416）=2.32

0.538

23460.7

E轴柱

2×14.29/（2×6.416）=2.227

0.527

22996

表3.9楼梯间框架柱1层D值：

构件名称

i=∑ib/2ic

ac=i/（2+i）

D=ac12ic/h2KN/m

B轴柱

2×14.914/（2×6.416）=2.32

0.538

16227.7

E轴柱

2×14.29/（2×6.416）=2.227

0.527

15906.2

表3.10D值汇总

层次

边柱

中柱

∑Di

i

ac

Di1

i

ac

Di1

2~4层

0.926

0.32

16792.4

1.852

0.48

25230

823572.8

首层

1.114

0.358

15647.6

2.227

0.715

21616

733335.6

楼梯间一层

8和1轴柱

E轴柱

2.32

0.538