北京科技大学教学楼设计计算书1学士学位论文.docx
- 文档编号:24297351
- 上传时间:2023-05-26
- 格式:DOCX
- 页数:150
- 大小:941.73KB
北京科技大学教学楼设计计算书1学士学位论文.docx
《北京科技大学教学楼设计计算书1学士学位论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《北京科技大学教学楼设计计算书1学士学位论文.docx(150页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
北京科技大学教学楼设计计算书1学士学位论文
毕业设计(论文)用纸
摘要
本毕业设计工程是北京科技大学教学楼设计,包括建筑设计和结构设计两部分内容。
一、建筑设计是在总体规划的前提下,根据设计任务书的要求,综合考虑建筑物与周围环境、建筑物的使用功能、流水交通及经济性等问题,依据相关设计规范来确定设计方案,做出建筑的结构形式、建筑平面、剖面及立面设计。
二、结构设计是在建筑物初步设计的基础上确定结构方案;选择合理的结构体系;进
行结构布置,并初步估算,确定结构构件尺寸,进行结构计算。
在确定框架布局之后,我
先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自振周期,进而按底部剪力法计
算水平荷载(地震荷载、风荷载)的作用,求出在水平荷载作用下的结构内力(弯矩、剪
力、轴力)。
接着计算竖向荷载(恒载及活荷载)作用下的结构内力,并利用Excel表格找
出最不利的一组或几组内力组合,选取最安全的结果计算配筋。
此外还进行了基础、楼板
的设计,利用PKPM电算软件对整体结构进行分析,并绘制相关的结构施工图.
关键词:
框架结构;荷载计算;内力计算;内力组合;抗震设计;PKPM
-1-
毕业设计(论文)用纸
Abstract
ThisgraduationdesignprojectisaBeijinguniversityofscienceandtechnologyofthebuilding,includingarchitecturedesignandstructuredesign.
1.Thearchitecturedesignismadeunderthepremiseoftheoverallprogramming,according
totherequestofthedesignmission,inaddition,thebuildinganditssurroundings,usage
function,thetransportationandarchitectureeconomyandsoonarecompressivelyconsidered.
Andtheprojectdesignaccordingtotherelateddesignnormconfirmthestructuralformof
architecture,thedesignoftheplanviews,theelevationviewsandthesectionalviews..
2.Thestructuredesignisbasedonpreliminaryarchitecturedesign,toselecttheright
structuretype,precedestructurearrangementandsizesofstructurecomponentstocalculate.
Whenthedirectionsoftheframesisdetermined,firstlytheweightofeachflooris
calculated.Thenthevibratecycleiscalculatedbyutilizingthepeak-displacementmethod,then
makingtheamountofthehorizontalloadforce(seismicload,windload)canbegotbywayof
thebottom-shearforcemethod.Theforcecanbeassignedaccordingtotheshearingstiffnessof
theframesofthedifferentaxis.Thentheinternalforce(bendingmoment,shearingforceand
axialforce)inthestructureunderthehorizontalloadscanbeeasilycalculated.Afterthe
determinationoftheinternalforceunderthedeadandliveloads,thecombinationofinternal
forcecanbemadebyusingtheExcelsoftware,whosepurposeistofindoneorseveralsetsof
themostadverseinternalforce,whichwillbethebasisofprotractingthereinforcingdrawings
ofthecomponents.Besidethat,Thedesignsofthefoundation、floorslabsandstairsarealsobe
approachedbycalculatingtheinternalforceandreinforcing.Wecanusethecomputersoftware
PKPMtoanalysistheoverallstructure.Afterall,theconstructiondrawingsarecompleted.
KeyWords:
framestructure;loadcomputation;internalloadcomputation;internalload
combination;anti-seismicdesign;PKPM
-2-
毕业设计(论文)用纸
第一章绪论3
第二章结构计算书4
2.1设计资料4
第三章梁、柱截面尺寸估算5
3.1梁截面尺寸估算5
3.2柱截面尺寸估算5
第四章框架计算简图及梁柱线刚度6
4.1确定框架计算简图(KJ-5)6
4.2梁柱线刚度计算6
第五章荷载计算8
5.1恒荷载标准值计算8
5.2活荷载标准值计算11
5.3恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图11
5.4风荷载标准值计算15
5.5.框架柱抗侧刚度D和16
5.6水平地震作用计算18
5.7结构基本自振周期计算20
第六章内力计算22
6.1恒荷载标准值作用下框架的内力22
6.2活荷载标准值作用下框架的内力24
6.3风荷载标准值作用下框架的内力26
6.4水平地震作用下框架的内力27
第七章内力组合29
7.1荷载统计29
7.2横梁弯矩调幅31
7.3荷载组合33
第八章配筋计算46
-1-
毕业设计(论文)用纸
8.1框架梁的配筋计算46
8.2框架柱的配筋计算50
8.3双向板的设计53
第九章基础设计59
9.1基本资料59
9.2基础底面设计59
9.3基础结设计62
结论68
致谢69
主要参考文献70
-2-
毕业设计(论文)用纸
第一章绪论
作为一名即将毕业的土木工程专业的本科生,在大学几年的理论学习后,要结合社会
的实际情况,检验一下所学习的专业知识是否专业和完善。
毕业设计恰好就是一种最好的
检验,可以使四年中所学习的知识得到综合利用,使得各方面的知识系统化和实践化。
通
过独立完成毕业设计,可以培养独立思考、独立工作的能力,以及调查、分析和查阅资料
的能力。
本次毕业设计题目为《北京科技大学教学楼》,结构形式采用全现浇框架结构。
在熟
悉本课题设计任务书的基础上,结合当地的自然条件,施工技术水平,并查阅相关建筑设
计的书籍和规范,独立完成教学楼工程的建筑方案设计,并最终绘制出建筑施工图。
通过建筑方案的设计,对框架结构进行柱网布置和结构选型,并确定材料类型和截面尺寸。
首先,通过现行规范选定教室做法,并以此计算框架结构各层的重力荷载代表值;其次,采用合适的计算方法对竖向荷载作用下框架结构的内力、水平地震荷载作用下框架结构内力及侧移进行计算;最后,通过以上的结构计算,对框架结构进行截面设计(梁、板、柱截面尺寸及配筋)、楼板设计(楼板尺寸及配筋),使得截面的配筋满足构造要求。
最后通过框架结构的结构设计及计算结果,在此基础上利用PKPM电算软件对整体结构进行分析,并绘制出框架结构的结构施工图。
3
毕业设计(论文)用纸
第二章结构计算书
2.1设计资料
(1)工程名称:
北京科技大学教学楼。
(2)结构形式:
现浇钢筋混凝土框架结构,柱网尺寸为7.8m?
.6m。
(3)工程概况:
建筑层数4层,层高3.6m,室内外高差600mm,女儿墙1100mm,建筑高度16.1m,建筑面积3250m2。
(4)基本风压:
0.45kN/m2,地面粗糙度为C类。
(5)基本雪压:
0.40kN/m2。
(6)抗震设防烈度:
八度设防。
(7)材料选用:
钢筋:
梁、柱中的纵向钢筋采用HRB335,板中钢筋和箍筋采用HPB235;基础中除分布钢筋和箍筋采用HPB235外,其余钢筋采用HRB335。
混凝土:
采用C30混凝土;
墙体:
采用加气混凝土砌块,重度=5.5kN/m3;窗:
铝合金窗,=0.35kN/m3;
(8)墙体厚度:
墙厚为240mm。
结构平面布置图如图2.1所示:
图2.1结构平面布置图
4
毕业设计(论文)用纸
第三章梁、柱截面尺寸估算
3.1梁截面尺寸估算
框架梁截面高度h=(1/8—1/12)L,截面宽度b=(1/2—1/4)h,本结构中取:
纵向框架梁:
b=300mmh=650mm
横向AB、CD跨框架梁:
b=300mmh=650mm
横向BC跨框架梁:
b=300mmh=400mm
次梁:
b=250mmh=500mm
3.2柱截面尺寸估算
11
框架柱的截面尺寸bc
~Hi,hc12bc,Hi
1218
为第i层层高。
本结构中层高
为3.6m,故bc=(200~300)mm。
框架柱截面尺寸还应根据公式
N
A估算。
式中:
N1.11.2N,N负荷
c
Nfc
vv
面积?
(12~14)kN/m2?
层数,N为轴压比,可根据规范查出。
仅估算底层柱。
本结构中,边柱和中柱负荷面积分别为(7.83.3)m2,(7.84.65)m2,层数为4层;该框架结构抗震设防烈度为八度,建筑高度16.1m<30m,因此为二级抗震,其轴压比限值N=0.8。
C30混凝土,fc=14.3N/mm2
3
1.27.83.3144102
边柱
Ac
134400mm
0.914.3
3
1.27.84.65144102
中柱
Ac189382mm
0.914.3
取柱截面为正方形,则边柱、中柱截面分别为370mm370mm,435mm435mm,考
虑到施工、计算简便以及安全因素,各柱截面尺寸从底层到顶层均取为500mm500mm。
5
毕业设计(论文)用纸
第四章框架计算简图及梁柱线刚度
4.1确定框架计算简图(KJ-5)
框架的计算单元如图2.1.1所示,选取⑤轴线上的一榀框架进行计算,其余框架可参照此框架进行配筋。
假定框架柱嵌固于基础顶面,框架梁与柱刚接。
由于各层柱的截面尺寸不变,故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。
底层柱高从基础顶面算至二层楼面,基础顶面至室外地面的高度为0.5m,室内外高差为0.6m,因此基顶标高为-1.1m,二层楼面标高为3.6m,故底层框架柱高为4.7m,其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高),故均为3.6m。
由此可绘出框架的计算简图,如图4.2.1所示。
4.2梁柱线刚度计算
对于现浇楼板,中框架梁取I2I
0
,I
0
13
bh,icEI。
12l
各跨框架梁和各层框架柱的线刚度计算分别见表4.2.1和表4.2.2。
由于该榀框架结构对称,因此只需计算半边结构。
表4.1梁线刚度ib的计算
构件
ECbh
(N/mm2)(mm譵m)
I0L1.5ECI0/L2ECI0/L
(mm4)(mm)(N譵m)(N譵m)
边框架梁AB3.0?
04300?
506.866?
0966004.681?
0106.241?
010
中框架梁BC3.0?
04300?
001.600?
0927002.667?
0103.556?
010
表4.2柱线刚度ic的计算
层号
ECbh
(N/mm2)(mm譵m)
I0hECI0/h
(mm4)(mm)(N譵m)
13.0?
04500?
005.208?
0947003.324?
010
2~43.0?
04500?
005.208?
0936004.340?
010
令i-1.0,则其余各杆件的相对线刚度为:
6.2411010
iAB、CD梁
10
4.34010
10
1.438,
10
i
3.55610
0.819,i
3.32410
0.766
BC梁
10
4.34010
底层柱10
4.34010
框架结构的相对线刚度如图4.2.1所示。
6
25
毕业设计(论文)用纸
图4.1框架结构的相对线刚度如
7
毕业设计(论文)用纸
第五章荷载计算
5.1恒荷载标准值计算
5.1.1屋面
防水层:
App改性沥青防水卷材找平层:
20厚水泥砂浆
找坡层:
40厚水泥石灰焦渣砂浆保温层:
20厚珍珠岩保温层
结构层:
120厚现浇钢筋混凝土板抹灰层:
20厚混合砂浆
合计:
5.1.2各层楼面
20mm厚水泥砂浆面层
结构层:
100厚现浇钢筋混凝土板抹灰层:
20厚混合砂浆
合计:
5.1.3梁自重
(1)bh=300mm650mm梁自重
抹灰层:
15厚混合砂浆合计:
(2)bh=300mm400mm梁自重
抹灰层:
15厚混合砂浆合计:
(3)bh=250mm500mm梁自重
2
0.05kNm
32
0.02m20kNm0.40kNm
32
0.04m14kNm0.56kNm
32
0.024kN/m0.008kNm
32
0.12m25kNm3kNm
32
0.02m17kNm0.34kNm
4.258kN/m2
32
0.02m20kNm0.40kNm
32
0.10m25kNm2.5kNm
32
0.02m17kNm0.34kNm
3.240kN/m2
25?
.3?
(0.65-0.1)=4.125kN/m
0.015?
((0.65-0.1)?
+0.3﹞?
7=0.357kN/m
4.482kN/m
25?
.3?
(0.4-0.1)=2.250kN/m
0.015?
﹝(0.4-0.1)?
+0.3﹞?
7=0.230kN/m
2.480kN/m
25?
.25?
(0.5-0.1)=2.500kN/m
抹灰层:
15厚混合砂浆0.015?
﹝(0.5-0.1)?
+0.25﹞?
7=0.268kN/m
合计:
2.768kN/m
(4)基础梁250mm400mm
梁自重25?
.25?
.4=2.5kN/m
8
毕业设计(论文)用纸
5.1.4柱自重
bh=500mm500mm
柱自重25?
.5?
.5=6.25kN/m
抹灰层:
15厚混合砂浆0.015?
.5?
?
7=0.51kN/m
合计:
6.76kN/m
5.1.5外纵墙自重
(1)标准层
(7.80.5)(3.60.65)3.32.12
纵墙在计算单元内相当于高度为
3.32.12
7.80.5
1.001m的墙,铝
合金窗在计算单元内相当于高度为
纵墙
铝合金窗
7.80.5
1.899的窗。
1.001?
.24?
.5=1.321kN/m
1.899?
.35=0.665kN/m
2
面砖外墙面1.0010.0221kNm0.420kNm
水泥粉刷内墙面1.0010.36kNm20.360kNm
合计:
2.766kN/m
(2)底层
(7.80.5)(4.70.650.4)3.32.12
纵墙在计算单元内相当于高度为
7.80.5
1.651m的
墙,铝合金窗在计算单元内相当于高度为1.32m的窗。
纵墙
铝合金窗
1.651?
.24?
.5=2.179kN/m
1.889?
.35=0.661kN/m
2
面砖外墙面1.6510.0221kNm0.693kNm
2
水泥粉刷内墙面1.6510.36kNm0.594kNm
合计:
4.127kN/m
5.1.6内纵墙自重
(1)标准层
纵墙(3.6-0.65)?
.24?
.5=3.894kN/m
水泥粉刷内墙面(3.6-0.65)?
.36?
=2.124kN/m
合计:
6.018kN/m
(2)底层
纵墙(4.7-0.65-0.4)?
.24?
.5=4.881kN/m
水泥粉刷内墙面(3.6-0.65)?
.36?
=2.124kN/m
合计:
7.005kN/m
9
毕业设计(论文)用纸
5.1.7外横墙自重
(1)标准层
横墙(4.7-0.65-0.4)?
.24?
.5=4.881kN/m
面砖外墙面(3.6-0.65)?
.02?
1=1.239kN/m
水泥粉刷内墙面(3.6-0.65)?
.36=1.062kN/m
合计:
6.195kN/m
(2)底层
横墙(4.7-0.65-0.4)?
.24?
.5=5.02kN/m
面砖外墙面(3.6+0.6-0.65)?
.02?
1=1.491kN/m
粉刷石水泥粉刷内墙面(3.6-0.65)?
.36=1.062kN/m
合计:
7.573kN/m
5.1.8内横墙自重
(1)标准层
纵墙(3.6-0.65)?
.24?
.5=3.894kN/m
水泥粉刷内墙面(3.6-0.65)?
.36?
=2.124kN/m
合计:
6.018kN/m
(2)底层
纵墙(4.7-0.65-0.4)?
.24?
.5=4.881kN/m
水泥粉刷内墙面(3.6-0.65)?
.36?
=2.124kN/m
合计:
7.005kN/m
5.1.9走廊尽头墙
(1)标准层
(2.705)(3.60.65)1.82.1
纵墙在计算单元内相当于高度为
1.82.1
2.70.5
1.232m的墙,铝合
金窗在计算单元内相当于高度为
走廊尽头墙
铝合金窗
面砖外墙面
水泥粉刷内墙面合计:
(2)底层
2.70.5
1.718m的窗。
1.232?
.24?
.5=1.626kN/m
1.718?
.35=0.601kN/m
1.232?
.02?
1=0.517kN/m
1.232?
.36=0.444kN/m
3.188kN/m
(2.705)(4.70.650.4)1.82.1
纵墙在计算单元内相当于高度为1.832m的墙,
2.70.5
铝合金在计算单元内相当于高度为1.718m的窗。
走廊尽头墙1.832?
.24?
.5=2.418kN/m
10
毕业设计(论文)用纸
铝合金窗
面砖外墙面
水泥粉刷内墙面合计:
5.1.10女儿墙自重
做法:
100mm混凝土压顶,1100mm加气混凝土。
1.718/?
.35=0.601kN/m
1.832?
.02?
1=0.769kN/m
1.718?
.36=0.618kN/m
4.406kN/m
墙
压顶的混凝土面砖外墙面合计:
5.2活荷载标准值计算
5.2.1屋面和楼面活荷载标准值
不上人屋面0.5kN/m
0.5?
.1?
.24?
.5=0.726kN/m
0.1?
.24?
5=0.600kN/m
1.2?
.02?
1=0.504kN/m
1.734kN/m
2
2
房间2.5kN/m
2
走廊3.5kN/m
5.2.2雪荷载标准值
Sk=1.0?
.40kN/m2
屋面活荷载和雪荷载不同时考虑,两者中取大值。
5.3恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图
图5.1恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图
A~B轴间梁上板的l/l
6600/39001.692,按双向板进行计算,长边支承梁上
oyox
11
毕业设计(论文)用纸
荷载呈梯形分布,短边支承梁上荷载呈三角形分布;B~C轴间梁上板的
l/l7800/27002.8893,按双向板进行计算,荷载平均分给两长边的支承梁。
本结
oyox
构楼面荷载的传递示意图见图5.1。
板传至梁上的三角形荷载等效为均布荷载q1
5
q;梯形荷载等效为均布荷载
8
q1
23
12q,
1.95
6.6
23
0.295,1-2
-20.2950.2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 北京科技大学 教学楼 设计 计算 学士学位 论文