完整版土木工程毕业设计计算书混凝土框架结构.docx
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完整版土木工程毕业设计计算书混凝土框架结构
目录1
1绪论3
1.1工程概略3
1.2设计内容与方法3
2建筑设计4
2.1建筑结构做法4
2.2其余建筑设计5
3结构设计5
3.1设计依照5
3.2荷载取值6
3.3结构计算原则和方法6
4.结构部署6
4.1结构部署方案构件尺寸6
4.2确立结构计算简图9
4.3梁、柱惯性矩、线刚度计算10
5.荷载计算12
5.1恒载标准值计算12
5.2活载标准值计算16
5.3风荷载标准值计算18
6.内力计算23
6.1恒荷载作用下的内力计算23
6.2活载作用下的内力计算35
6.3风荷载作用下的内力计算42
7.内力组合48
7.1竖向荷载弯矩调幅49
7.2框架梁内力组合52
7.3框架柱内力组合57
8.截面设计63
8.1框架梁截面设计63
8.2框架柱截面设计72
9板的设计86
10.楼梯设计88
10.1梯段板设计88
10.2平台板设计90
10.3平台梁设计91
11.基础设计92
11.1基础设计参数92
11.2确立基础底面面积93
11.3持力层强度验算94
11.4基础冲切验算94
11.5基础配筋计算95
1绪论
1.1工程概略
此工程建于山东省济南市(某办公楼综合设计),工程采纳框架结构,建筑抗
震布防类型丙类,设计使用年限50年,耐火等级为二级,抗震布防烈度6度,
地震分组为第二组,Ⅱ类建筑场所;基本雪压0.3kN/m2;基本风压0.45kN/m2,
地面粗拙程度为B类;地基同意承载力为fak=200kPa。
1.2设计内容与方法
1.2.1建筑设计
1.建筑方案设计
依据房子建筑学、民用建筑设计公则、民用建筑设计防火规范等有关知识进
行建筑方案设计,针对工程的使用性质作出详细的设计。
功能分区要仔细合理、
切合规范,使建筑物发挥出其应有的功能。
2.建筑施工图
运用CAD、天正进行画图,绘出建筑的平、立、剖等图。
1.2.2结构设计
1.结构设计内容
(1)结构种类的选择,包含结构的部署及柱网尺寸。
(2)估量结构的梁、板、柱的截面尺寸以及资料等级。
(3)荷载计算:
竖向荷载,水平荷载,包含框架柱侧移刚度计算。
(4)内力计算包含恒载,活载,风荷载,以及地震荷载。
(5)内力组合包含恒荷载,活荷载,风荷载以及地震荷载。
(6)框架梁、柱正截面设计斜截面设计。
(7)板的配筋计算。
(8)楼梯设计,包含楼梯板,平台板,梯梁等设计。
(9)基础的截面尺寸确立,承载力验算,冲切验算,配筋计算。
2.结构设计方法
(1)荷载计算:
荷载计算包含竖向荷载与水平荷载计算,竖向荷载包含恒荷载与活荷载;水平荷载包含水平风荷载和水平川震作用。
(2)水平荷载作用下的框架结构内力计算:
水平荷载作用下的框架结构的位移及内力可采纳D值法计算。
(3)竖向荷载作用下的框架结构内力计算:
一般取一榀框架单元,按平面计算简图进行内力剖析。
(4)内力计算。
(5)经过内力组合求得梁、柱构件各控制截面的最不利内力设计值并进行必需的调整后,即可对其进行截面配筋计算和采纳结构举措。
(6)基础设计:
依据上部荷载及与建筑物有关条件、工程地质条件、水文地质条件、地基冻融条件、场所环境条件等来确立基础的种类以及基础埋深。
第一要确立基础底面尺寸,按地基持力层承载力和地基脆弱层承载力进行验算。
应用地基计算模型计算,而后进行各项配筋计算。
(7)依照制图标准绘制结构施工图。
2建筑设计
2.1建筑结构做法
2.1.1屋面做法(次序均为从上到下)
40mm细石混凝土保护层
高聚物改性沥青卷材防水层
配套基层及卷材胶黏剂
40mm厚现场喷涂硬质发泡聚氨脂
最薄处40厚1:
8水泥膨胀珍珠岩2%找坡层
20厚1:
3水泥沙浆
110mm厚钢筋砼屋面板
V形轻型钢龙骨吊顶
2.1.2楼面做法
地砖面层
钢筋混凝土板
V形轻钢龙骨吊顶
2.1.3内墙做法
内墙体为100mm厚的轻质隔墙,墙面双侧各20mm厚水泥沙浆抹灰。
2.1.4外墙做法
外墙体为200mm厚的烧结多孔砖,墙面双侧各20mm厚水泥沙浆抹灰。
2.1.5女儿墙做法
女儿墙墙体为200mm厚的烧结多孔砖,墙面双侧各20mm厚水泥沙浆抹灰。
2.2其余建筑设计
其余建筑详见建筑施工图。
3结构设计
3.1设计依照
3.1.1国家标准
(1)国家标准.建筑结构荷载规范(GB50009-2012)
(2)国家标准.建筑抗震设计规范(GB50011-2010)
(3)国家标准.混凝土结构设计规范(GB50010-2010)
(4)国家标准.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)
(5)国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)
3.1.2地质勘探报告
建筑场所较平展,地基土承载力特点值fak=200kPa,场所为Ⅱ类。
3.1.3结构设计参数
结构计算参数
表3-1
技术指标
技术条件
取值依照
设计使用年限
50年
《建筑结构靠谱度设计一致标准》第
1.0.5条
抗震布防烈度
6度
《建筑抗震设计规范》第
3.2.4条
建筑抗震布防类型
丙类
《建筑工程抗震布防分类标准》第
6.0.8条
设计基当地震加快度
0.05g
《建筑抗震设计规范》第
3.2.4条
设计地震分组
第二组
《建筑抗震设计规范》第
3.2.4条
房子抗震等级
四级抗震
《建筑抗震设计规范》第
6.1.2条
混凝土环境类型
一类
《混凝土结构设计规范》第
3.4.1条
3.2荷载取值
风、雪荷载取值
表3-2
荷载种类
取值(kN/m2)
取值依照
基本风压
0.45
《建筑结构荷载规范》第
7.1.2条
基本雪压
0.3
《建筑结构荷载规范》第
6.1.2条
3.3结构计算原则和方法
3.3.1手算
采纳简化方法选用横向一榀框架计算结构内力和位移。
3.3.2电算
1.软件名称:
PKPM
2.版本:
2010
3.编制单位:
中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部
4.结构部署
4.1结构部署方案构件尺寸
4.1.1结构承重方案选择
依据建筑功能要求以及建筑施工部署图,本工程确立采纳框架方案,框架梁、
柱部署如图2.1所示。
4-1结构部署图
4.1.2梁截面尺寸估量
1.横向框架梁
AB跨梁:
l07200mm,h
(1/8~1/12)l0
900mm~600mm,取h
600mm
b
(h/2~h/3)
300mm~200mm,取b250mm
BC跨梁:
l02400mm,h
(1/8~1/12)l0
300mm~200mm,取h
400mm
b
(h/2~h/3)
200mm~133.33mm,取b250mm
CD跨梁:
l07200mm,h
(1/8~1/12)l0
900mm~600mm,取h
600mm
b
(h/2~h/3)
300mm~200mm,取b250mm
2纵向框架梁
l0
6600mm,h
(1/8~1/12)l0825mm~550mm,取h600mm
b
(h/2~h/3)
300mm~200mm,取b
250mm
3.横向次梁
l07200mm,h(1/8~1/12)l0900mm~600mm,取h500mm
b(h/2~h/3)250mm~166.67mm,取b250mm
4.1.3柱截面尺寸估量
按轴压比要求初估框架柱截面尺寸,以A柱(C30混凝土)为例。
N
Gqsn
1
2
1.2×14×23.76×5×1.05×1.2×1=2515kN
AC
bchc
N
fc
2515×1000
=195415.7mm=442.1mm×442.1mm
N
0.9×14.3
μN——框架柱的轴压比一级抗震
0.65;二级抗震0.75;三级抗震0.85;
四级抗震0.9
Ac——框架柱的截面面积
fc——柱混凝土抗压强度设计值
N——柱轴向压力设计值
γG——竖向荷载分项系数
q——每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14kN/m2
S——柱一层的受荷面积
n——柱荷载楼层数
α——考虑水平力产生的附带系数,四级抗震时α1=1.05,三~一级抗震时
α1=1.05~1.15
α2——边角柱轴向力增大系数,边柱α2=1.1,角柱α2=1.2
β——柱由框架梁与剪力墙连结时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8
柱子截面尺寸
表4-1
柱号
N(kN)
un
fc(mm2)
Ac(mm2)
bc(mm2)
hc(mm2)
bc(mm2)×hc(mm2)
A柱
2515.0
0.9
14.3
195415.7
442.1
442.1
600×600
B柱
3074.0
0.9
14.3
238850
488.7
488.7
600×600
C柱
3074.0
0.9
14.3
238850
488.7
488.7
600×600
D柱
2515.0
0.9
14.3
195415.7
442.1
442.1
600×600
4.1.3板厚度确立
依据现行《混凝土结构设计规范GB50010-2010》板的跨厚比:
钢筋混凝土
单向板不大于30,双向板不大于40,综合考虑取屋面板厚为110mm,楼面板厚
为110mm。
4.2确立结构计算简图
三个假定:
(1)平面结构假定:
以为每一方向的水平力只由该方向的抗侧结构肩负,垂直于该方向的抗侧力结构不受力;
(2)板在自己平面内在水平荷载作用下,框架之间不产生相对位移;
(3)考虑水平荷载作用下的扭转作用;
依据结构平面部署图以第②轴作为计算单元如图4-2所示。
4.2.1水平框架结构计算简图
图4-2水平框架计算简图
4.2.2垂直框架结构计算简图
250×600
250×400
250×600
0
0
0
0
0
0
0
6
6
6
0
×
×
×
9
3
0
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0
6
6
6
250×600
250×400
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6
6
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9
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×
×
3
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0
0
0
6
6
6
250×600
250×400
250×600
0
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6
6
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4
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×
×
×
0
9
2
3
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0
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0
0
6
6
6
250×600
250×400
250×600
0
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0
0
0
0
0
6
6
6
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×
×
×
9
0
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3
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6
6
6
250×600
250×400
250×600
0
0
0
0
0
0
0
6
6
6
×
×
×
0
0
0
0
8
0
0
0
4
6
6
6
7200
2400
7200
16800
A
B
C
0
0
6
×
0
0
6
0
0
6
×
0
0
6
0
0
6
×
0
0
6
0
0
6
×
0
0
6
0
0
6
×
0
0
6
D
图4-3垂直框架计算简图(基层柱高从基础顶面算起)
基础埋深1.5m,基础假定高度0.6m
4.3梁、柱惯性矩、线刚度计算
4.3.1梁、柱惯性矩计算
3
bh
构件惯性矩公式:
I,此中平行于弯矩平面的截面宽度定义为h。
AB跨梁:
Ib=
bh3
=0.25×0.63/12=0.0045m4
12
b
bh3
4
BC跨梁:
I=
12
=0.25×0.43/12=0.0013333m
CD跨梁:
Ib=
bh3
=0.25×0.63/12=0.0045m4
12
柱:
Ic
=
bh3
×
4
12
=0.60.63/12=0.0108m
4.3.2梁、柱线刚度计算
中框架梁取I=2I
b,线刚度计算公式
iEI/l
。
梁混凝土等级为,弹性模
C30
量Eb=30000000kPa,柱混凝土等级为C30,弹性模量Ec=30000000kPa。
AB跨梁:
ib=EbIb/l=30000000×0.0045×2/7.2=37500kNm·BC跨梁:
ib=EbIb/l=30000000×0.0013333×2/2.4=33332.5kNm·CD跨梁:
ib=EbIb/l=30000000×0.0045×2/7.2=37500kNm·2~5层柱:
ic=EcIc/l=30000000×0.0108/3.9=83076.92kNm·1层柱:
ic=EcIc/l=30000000×0.0108/4.8=67500kNm·
37500.0033332.5037500.00
83076.92
83076.92
83076.92
83076.92
37500.00
33332.50
37500.00
83076.92
83076.92
83076.92
83076.92
37500.00
33332.50
37500.00
83076.92
83076.92
83076.92
83076.92
37500.00
33332.50
37500.00
83076.92
83076.92
83076.92
83076.92
37500.00
33332.50
37500.00
67500.0067500.0067500.0067500.00
7200
2400
7200
16800
A
B
C
D
图4-4框架线刚度图(kN·m)
5.荷载计算
5.1恒载标准值计算
5.1.1屋面框架梁恒载标准值
屋面面荷载计算
40mm细石混凝土保护层
0.04×24=0.96kN/m2
高聚物改性沥青卷材防水层
0.15kN/m2
配套基层及卷材胶黏剂
0.05kN/m2
40mm厚现场喷涂硬质发泡聚氨脂
0.04×2=0.08kN/m2
最薄处40厚1:
8水泥膨胀珍珠岩
2%找坡层
(0.04×2+8.4×0.02)/210=1×.24kN/m2
20厚1:
3水泥沙浆
0.02×20=0.4kN/m2
110mm厚钢筋砼屋面板
0.11×25=2.75kN/m2
V形轻型钢龙骨吊顶
0.25kN/m2
屋面荷载共计
5.88kN/m2
屋面框架梁线荷载计算
AB梁自重
0.25×0.6×25=3.75kN/m
AB梁抹灰
2×(0.6-0.11)0.×02×20=0.392kN/m
共计
4.142kN/m
BC梁自重
0.25×0.4×25=2.5kN/m
BC梁抹灰
(2×(0.4-0.11)+0.25)0.02××20=0.332kN/m
共计
2.832kN/m
CD梁自重
0.25×0.6×25=3.75kN/m
CD梁抹灰
2×(0.6-0.11)0.×02×20=0.392kN/m
共计
4.142kN/m
5.1.2楼面框架梁恒载标准值
楼面面荷载计算
地砖面层
0.55kN/m2
钢筋混凝土板
0.11×25=2.75kN/m2
V形轻钢龙骨吊顶
0.25kN/m2
楼面荷载共计
3.55kN/m2
楼面框架梁线荷载计算
AB梁自重
0.25×0.6
×25=3.75kN/m
AB梁抹灰
2×(0.6-0.11)0.×02×20=0.392kN/m
AB梁上墙自重
(3.9-0.6)0.×1×5=1.65kN/m
AB梁上墙面抹灰
2×(3.9-0.6)0.×02
×20=2.64kN/m
共计
8.432kN/m
BC梁自重
0.25×0.4×25=2.5kN/m
BC梁抹灰
(2×(0.4-0.11)+0.25)0.02××20=0.332kN/m
共计
2.832kN/m
CD梁自重
0.25×0.6
×25=3.75kN/m
CD梁抹灰
2×(0.6-0.11)0.×02×20=0.392kN/m
CD梁上墙自重
(3.9-0.6)0.×1×5=1.65kN/m
CD梁上墙面抹灰
2×(3.9-0.6)0.×02
×20=2.64kN/m
共计
8.432kN/m
5.1.3屋面框架节点集中恒载标准值
A、D轴柱顶层集中荷载
连系梁自重
(3.3+3.3)
0×.25
×0.6×25=24.75kN
连系梁抹灰
(0.6-0.11)2×0.02
×20×6.6=2.587kN
0.6m女儿墙自重
6.6
×0.6×0.2×16=12.672kN
女儿墙抹灰
1轴到2轴板传给连系梁
2轴到3轴板传给连系梁
1轴到2轴次梁自重
1轴到2轴次梁抹灰
2轴到3轴次梁自重
2轴到3轴次梁抹灰
板传给1轴到2轴次梁
板传给2轴到3轴次梁
共计
B、C轴柱顶层集中荷载
连系梁自重
连系梁抹灰
1轴到2轴板传给连系梁
2轴到3轴板传给连系梁
1轴到2轴次梁自重
1轴到2轴次梁抹灰
2轴到3轴次梁自重
2轴到3轴次梁抹灰
板传给1轴到2轴次梁
板传给2轴到3轴次梁
共计
6.6×0.6×0.02×20=3.168kN
(1.65×1.65+1.651×.65)×5.88/2=16.008kN
(1.65×1.65+1.651×.65)×5.88/2=16.008kN
0.25×0.5×7.2×25×0.5/2=5.625kN
(0.39×2+0.25)×7.2×0.02×20×0.5/2=0.742kN
0.25×0.5×7.2×25×0.5/2=5.625kN
(0.39×2+0.25)×7.2×0.02×20×0.5/2=0.742kN
(9.1575+9.1575)5×.88×0.5/2=26.923kN
(9.158+9.16)5×.88×0.5/2=26.923kN
141.773kN
(3.3+3.3)0×.25×0.6×25=24.75kN
(0.6-0.11)2×0.02×20×6.6=2.587kN
(2.7225+6.48+2.7225)5.88/2=35×.06kN
(2.7225+6.48+2.7225)5.88/2=35×.06
0.25×0.5×7.2×25×0.5/2=5.625kN
(0.39×2+0.25)×7.2×0.02×20×0.5/2=0.742kN
0.25×0.5×7.2×25×0.5/2=5.625kN
(0.39×2+0.25)×7.2×0.02×20×0.5/2=0.742kN
(9.1575+9.1575)5×.88×0.5/2=26.923kN
(9.158+9.16)5×.88×0.5/2=26.923kN
164.037kN
5.1.4楼面框架节点集中恒载标准值
A、D轴柱标准层集中荷载
连系梁自重
(3.3+3.3)0×.25
×0.6×25=24.75kN
连系梁抹灰
(0.6-0.11)2×0.02
×20×6.6=2.587kN
连系梁上窗自重
10.08×0.45/2+10.080×.45/2=4.536kN
连系梁上墙自重
(13.2×3.3-10.08-10.08)0.×2×16/2=37.44kN
连系梁上墙抹灰
(13.2×3.3-10.08-10.08)0.×02×20=9.36kN
1
轴到2轴板传给连系梁
(1.651.65+1.65×
1×.65)
×3.55/2=9.665kN
2
轴到3轴板传给连系梁
(1.65×1.65+1.651×.65)
×3.55/2=9.665kN
1
轴到2轴次梁自重
0.25
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