土木工程毕业设计.docx
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土木工程毕业设计
兴达商场
摘要:
本工程为会理县一拟建多层商场,建筑分为六层,结构标高为27.0m,总建筑面积7251m².。
本工程结构设计采用多层钢筋混凝土框架结构。
基本步骤为:
结构计算见图;荷载计算;内力分析;内力组合;梁、柱界面配筋、板的设计、楼梯的设计、基础的设计以及施工图的绘制等。
其中,内力计算考虑一下四种荷载作用,即恒荷载、活荷载、风荷载以及地震作用;柱、板的设计采用弹性理论;梁的设计采用塑性理论;楼梯选用板式楼梯;基础选用柱下独立基础。
在进行截面抗震设计时,遵循了强剪弱弯,强柱弱梁,强节点弱构件的设计原则,且满足构造要求。
本设计采用手算和电算相结合,电算用PKPM2006版,电算结果包括:
结构信息;周期振型地震力;结构位移;薄弱层验算;板计算;基础计算。
主要采用了PMCAD、SATWE和JCCAD,柱、梁、板以及基础施工图由PKPM导出。
关键词:
框架结构;设计;荷载;内力计算;PKPM
1结构设计说明
1.1工程概况
会理县兴达商场,建筑面积7351m2,按照规划要求,拟建层数为6层的框架结构。
1、气侯条件
(1)温度:
最热月平均26.5℃,最冷月平均0.1℃;
夏季极端最高30.6℃,冬季极端最低0℃。
(2)相对湿度:
最热月平均61%。
(3)主导风向:
全年为南北风,夏季为北风,基本风压W0=0.30kN/m2。
(4)雨雪条件:
年降雨量1148mm;日最大降水强度10.945mm/日;基本雪压0.10kN/m2。
2、工程地质条件
(1)土质情况:
地表1.0m内为填土,填土下为1.8m厚砂质粘土,再下为砾石层;
砂质粘土和砾石允许承载力分别为280kN/m2和400kN/m2。
(2)地下水位:
地表以下4.5m,无侵蚀性。
(3)相邻原有建筑基础为条形基础,其底面标高在室外地面下-1.5m处。
(4)抗震设防烈度:
7度
3、材料供应
(1)三材由建材公司供应,品种齐全。
(2)墙体材料可选用普通粘土砖或多孔砖,内墙可选用轻质墙板;考虑环保因素,内外墙体均可采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。
4、施工条件和能力
施工单位具备完成该建筑所需的各种人力条件和机械条件。
1.2设计主要依据和资料
1.国家标准、规范、规程
1教科书
1.参考书
3.四川省建筑、结构通用图集
《房屋建筑制图统一标准》(GB/T50001-2001)
《总图制图标准》(GB/T50103-2001)
《建筑结构制图标准》(GB/T50105-2001)
《办公建筑设计规范》(JBJ67-89)
《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)
《民用建筑设计通则》(JGJ67-89)
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)
《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91)
钢筋混凝土、钢结构设计手册
建筑设计资料集(1~3)
建筑结构静力计算手册
建筑结构构造资料集上、下
本工程采用框架结构体系,框架抗震等级为三级。
本工程耐火等级为二级,其建筑构件的耐火极限及燃烧性能均按民用建筑设计规范(GBJI0I8-7)执行.全部图纸尺寸均以毫米为单位。
本工程结构图中所注标高均为结构标高。
1.3主体工程设计
1、全部双向板底筋短向放置在底层,长向放置在短向筋上。
2、框架柱与墙连接均需间隔500mm高、在柱内预埋并向外伸出长度不小于1000mm的2φ6的钢筋与墙体相连接。
3、工程内预留洞、预埋件应与其他相关专业配合施工,严禁在结构构件上事后凿洞。
凡柱、板、梁及混凝土墙上开洞必须满足相关规范要求。
4、凡建筑图中未设墙处今后需加隔墙时,只允许加轻质隔墙。
5、框架梁上下立筋除图中注明外均不宜有接头,不可避免时,必须采用焊接接头,同一截面内钢筋的接头面积不多于钢筋总面积的50%。
1.4结构设计方案及布置
该建筑为商场,采用框架结构,建筑平面布置灵活,有较大空间。
该工程采用全现浇结构体系,结构平面布置见下图。
图3.1结构平面布置
1.4.1构件初估
一、柱截面尺寸的确定
由于本框架结构荷载较小,β可取1.1。
设防烈度7度,抗震等级为三级,因此μ取0.9。
底层柱的柱高H=4500mm,由于为现浇楼盖则其
=1.0H=4500mm,其他层柱的柱高H=4500mm,同样为现浇楼盖条件下的计算高度
=1.25H=1.25×4500mm=5625mm,则由
b≥
/30=5625/30=187.5mm
h≥
/25=5625/25=225mm
综合考虑框架柱最小截面尺寸为b×h=400mm×380mm,选定柱截面尺寸为650mm×650mm。
二、梁尺寸确定
框架梁的截面高度可根据梁的跨度、约束条件及荷载大小进行选择,一般取梁高为l/12~l/8梁的跨度。
为防止发生剪切破坏,梁高不宜大于1/4净跨。
框架梁的截面宽度可取为梁高度的1/3~1/2梁高,为了使端部节点传力可靠,梁宽不宜小于柱宽的1/2,且不应小于250mm。
该工程框架为纵横向承重,梁跨度为6.5m,根据梁跨度可初步确定框架梁截面尺寸350mm×700mm。
次梁梁高为跨度的1/18~1/12,梁宽为梁高的1/3~1/2,因梁与板整结在一起,故梁宽可取偏小值。
选取次梁尺寸为200mm×400mm,纵向钢筋配筋率一般为0.6%~1.5%。
三、楼板尺寸
板的纵横向的跨度比为2,采用现浇单向板,板的最小厚度h=l/40且满足h≥80mm。
板的厚度取120mm。
1.4.2基本假定与计算简图
一、基本假定
1、平面结构假定:
该工程平面为正交布置,可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担,垂直于该方向的抗侧力结构不受力。
2、由于结构体型相对规则,布置相对对称均匀,结构在水平荷载作用下不计扭转影响。
二、计算简图
在横向水平力作用下,梁对墙产生约束弯矩,因此将结构简化为刚结计算体系,计算简图如后面所述。
1.4.3荷载计算
水平荷载包括风荷载和地震荷载。
风荷载的计算按当地情况确定。
地震作用计算方法按《建筑结构抗震设计规范》进行,对高度不超过40m以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,可采用底部剪力法。
竖向荷载主要是结构自重(恒载)和使用荷载(活载)。
结构自重可由构件截面尺寸直接计算,建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。
使用荷载(活荷载)按荷载规范取值,楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。
1.4.4侧移计算及控制
当一般装修标准时,框架结构在地震作用下层间位移和层高之比、顶点位移与总高之比分别为1:
650,1:
700。
1.4.5内力计算及组合
一、竖向荷载下的内力计算
竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置,将竖向荷载传递给每层框架。
框架结构在竖向荷载下的内力分层法;连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅,按两端固定进行计算。
二、水平荷载下的计算
水平力首先在框架分配,然后将分得的份额按各榀框架的剪切刚度进行再分配,采用D值法进行计算。
三、内力组合
1、荷载组合。
由于不考虑风荷载影响,荷载组合简化如下:
(1)1.2×恒+1.4×活
(2)1.2×恒+1.4×风
(3)1.2×恒+0.85(1.4×活+1.4×风)
(4)1.2×恒+0.5
×活+1.3×地震
2、控制截面及不利内力。
框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层,底层,混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层。
框架梁控制截面及不利内力为:
支座截面,-Mmax,Vmax,跨中截面,Mmax。
框架柱控制截面为每层上、下截面,每截面组合:
Mmax及相应的N、V,Nmax及相应M、V,Nmin及相应M、V。
1.4.6构件及节点设计
构件设计包括框架梁、柱,板的配筋计算。
1.4.7基础设计
根据上部结构条件、工程地质、施工等因素,选用柱下独立基础,进行基础的配筋及抗冲切的验算。
1.5施工材料
1、本工程中所采用的钢筋箍筋为Ⅰ级钢,fy=210N/m㎡,主筋为Ⅱ级钢,fy=
300N/㎡。
2、柱梁钢筋混凝土保护层为30mm,板为20mm。
3、钢筋的锚固和搭接按国家现行规范执行。
4、本工程混凝土强度等级为C20,C30。
5、墙体采用240厚粉煤灰轻渣空心砌块。
1.6施工要求及其他设计说明
1、本工程上部楼板设计时未考虑较大施工堆载(均布),当外荷载达到3.0KN/m时,应采取可靠措施予以保护。
2、施工缝接缝应认真处理,在混凝土浇筑前必须清除杂物,洗净湿润,在刷2度纯水泥浆后,用高一级的水泥沙浆接头,再浇筑混凝土。
3、未详尽说明处,按相关规范执行。
2结构计算书
2.1工程概况
我们本次设计课题是一幢商场,六层框架结构,抗震设计烈度为7度。
地基按Ⅱ类场地土。
建筑物层高为4.5m,柱、梁板均为现浇结构。
2.1.1平面设计
首先应是底层的设计,初步拟定柱的截面尺寸,650mm×650mm,梁的截面尺寸为350mm×700mm,在设计中,考虑到多层商城的多项功能集一体,设计中,把它主要功能分区,亦即是商业区和办公区,各个区进行人员分流以及满足防火要求。
2.1.2剖面设计
为了很好的反映楼层的结构,在设计剖面时,剖到楼梯这个比较重要的部位,使剖面能很好的反映结构的布置,楼地面的装修以及梁柱之间的关系等。
2.1.3排水设计
为了使雨水能很好的有组织的排走,设计中,采用的是外檐沟排水,起坡坡度均为2%,设计成双坡排水。
2.1.4结构选型
采用钢筋混凝土框架结构
1、屋面、楼面结构:
现浇钢筋混凝土屋面板,按非上人屋面的使用荷载取用;
2、楼梯结构:
采用板式楼梯;
3、排水采用檐沟外排水,沟内垫坡。
4、基础:
采用柱下独立基础。
2.1.5基本资料:
1、设计标高:
室内设计标高±0.000m,室内外高差300mm;
2、墙身做法:
墙身为粉煤灰轻渣空心砌块。
用M5混合砂浆砌筑,内粉刷为混合砂浆底,纸筋灰面,厚15mm,“803”内墙涂料两度,外粉刷为1:
3水泥砂浆底,厚15mm,5厚1:
1水泥砂浆粘结层,水刷石墙面;
3、楼地面做法:
采用水磨石地面。
4、屋面做法:
钢筋混凝土楼板上为20厚1:
3水泥砂浆找平,上面为保温层,再用20厚水泥砂浆找平,上面为隔离层,结构层采用40厚C20细石混凝土,内配ø4@150双向钢筋,最上面的面层为青色防滑地砖;
门窗做法:
采用木门,铝合金窗,详细尺寸见建施图;
5、工程地质资料:
持力层为砂质粘土,地基承载力标准值为280KPa,基本风压0.3KN/m2,雪压0.10KN/m2,抗震7度设防(近震);
6、活荷载标准值:
屋面活荷载为2.0KN/m2,楼面活荷载,五层楼面活荷载取为2.0KN/m2,其余层为商业区楼面活荷载取为2.5KN/m2。
根据这些资料和设计的平面图和结构布置,据此来进行框架计算。
2.2结构布置及计算简图
2.2.1结构布置
根据该房屋的使用功能及建筑设计的需求,进行了建筑平面、立面及剖面的设计,其各层建筑平面、剖面示意图见建筑设计图,本结构层高6层,各层层高为4.5m。
填充墙采用390mm×240mm×190mm的粉煤灰轻渣空心砌块砌筑,门为木门、玻璃门和卷帘门,窗为铝合金窗,门窗洞口尺寸见门窗表。
楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构,楼板厚度取120mm,梁截面高度按梁跨度的1/12~1/8估算,由此估算的梁载面尺寸见表4.1,混凝土强度等级取C30(fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2)
表4.1梁截面尺寸(mm)
主梁(b
h)
次梁(b
h)
350
700
200
400
柱截面尺寸可根据式N=βFgEn,Ac≥N/[µN]fc估算,查表4.2、4.3得该框架结构在30m以下,抗震等级为三级,其轴压比值[µN]=0.9
表4.2结构抗震等级
结构类型
烈度
6
7
8
9
框架结构
高度/m
≤30
>30
≤30
>30
≤30
>30
≤25
框架
四
三
三
二
二
一
一
剧场、体育等
三
二
一
一
表4.3柱轴压比限值µN
结构类型
抗震等级
一
二
三
框架结构
0.7
0.8
0.9
取柱的截面为正方形,设计柱截面尺寸取值统一取650mm
650mm
基础选用柱下独立基础,基础埋深取0.5m,取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线,梁轴线取至板顶,2-6层柱高度即为层高4.5m,底层柱高度从基础顶面取至一层板顶,即h1=4.5+0.3+0.5=5.3m
2.2.2重力荷载计算
一、恒载标准值计算
1、屋面
防水层(刚性):
青色地砖0.55KN/m2
找平层:
20厚水泥砂浆0.02×20=0.4KN/m2
保温层:
80厚矿渣水泥0.08×14.5=1.16KN/m2
找平层:
20厚水泥砂浆0.02×20=0.4KN/m2
结构层:
40厚钢筋混凝土0.04×25=1KN/m2
吊顶:
V型轻钢龙骨吊顶0.17KN/m2
合计 3.68KN/m2
2、楼面
地面:
水磨石地面 0.65KN/m2
结构层:
120厚钢筋砼板0.1×25=3KN/m2
抹灰层:
10厚混合砂浆0.01×17=0.17KN/m2
吊顶:
V型轻钢龙骨吊顶0.17KN/m2
合计 3.99KN/m2
3、梁自重
b×h=350×700
自重0.35×(0.7-0.1)×25=5.25KN/m
粉刷:
20厚混合砂浆 0.02×[(0.7-0.1)×2+0.3]×17=0.51KN/m
合计 5.76KN/m
b×h=200×400
自重0.2×(0.40-0.1)×25=1.5KN/m
粉刷:
20厚混合砂浆 0.02×[(0.45-0.1)×2+0.2]×17=0.31KN/m
合计1.81KN/m
4、柱自重
b×h=650×650
自重0.65×0.65×25=10.56KN/m
粉刷:
20厚混合砂浆 0.02×0.45×4×17=0.62KN/m
合计 11.18KN/m
5、墙体
序号
类别
荷载(KN/m²)
1
不上人屋面恒荷载(板厚取120mm)
7.0
2
不上人屋面恒荷载(板厚取100mm)
6.5
3
标准层楼面恒荷载(板厚120mm)
4.5
4
标准层楼面恒荷载(板厚100mm)
4.0
5
标准层楼面恒荷载(板厚80mm)
3.5
6
雨篷恒荷载(板厚100mm)
5.7
7
卫生间恒荷载(板厚100mm)
6.0
8
塑钢门窗
0.45
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