结构设计毕业设计计算书.doc

1、目录摘要本设计主要分为两大部分：第一部分为建筑设计。建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求，综合考虑地基环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑设计及建筑艺术问题，解决建筑物的使用功能和空间的安排。依据建筑物的概念，建筑方针的原则，完成了拟建公寓楼以下几方面的设计：建筑总平面设计，建筑布局，基本单元设计，公共部分设计，空间组合设计，屋面设计，建筑立面设计及建筑防火设计等等。第二部分为结构设计。结构设计由框架设计，基础设计等组成。该建筑的抗震设防烈度为7度，抗震等级为三级，考虑水平地震作用对横向框架的影响。竖向荷载作用下，横向框架内力计算采用分层法，而内力组合比较了竖向荷载组合和竖向荷载

2、与地震力组合时对框架梁，柱产生的不利影响，取两者中较大值对框架梁，柱进行截面设计。关键词：建筑设计 建筑规范 内力组合AbstractThis design is divided into two major parts mainly: The first part is the architectural design。The architectural design is on the premise of master plan, according to the request of task book, considering the base environment synthet

3、ically, the function of use, the structure constructs, material equipment, architectural design and artistic question of the building , solve the function of use of the building and arrangement in the space. Whether according to concept design of building, principle policy of building,the design sho

4、uld finish the following aspects. The total planar design of the building , the overall arrangement of the building , the elementary cell is designed, the public part is designed, the space is made up and designed, the roofing is designed, the elevation design of the building and building fire preve

5、ntion and design etc.The second part is structural design.Structural design is consisted by design of frame, foundation designing etc. making up. Should build provide fortification against earthquakes earthquake intensity 7 , antidetonation grade for being tertiary , consider horizontal earthquake f

6、unction impact on horizontal frame. Vertical to load function, horizontal frame internal force calculate and adopt the curved square to assign France, and internal force make up vertical to is it make up and not vertical to load with earthquake strength setting a roof beam in place to frame when mak

7、ing up to load, adverse effect that post produce, fetch the two great value set a roof beam in place to frame, post design the section.Key words: Architectural design; Norm of the building; Internal force association目 录 65 泰山学院本科毕业设计1 引言12 工程概况12.1 地质资料12.2 设计参数12.3 工作要求23 建筑设计说明23.1 平面设计23.2 立面设计23

8、.3 构造设计24 结构设计说明34.1 结构布置及截面尺寸的选择34.2 荷载计算64.3 框架结构内力计算及内力组合234.4.截面设计464.5楼梯设计514.6基础设计545 参考文献646 致谢651 引言 本工程为某市的单元住宅楼，层数为6层，采用现浇钢筋混凝土框架设计。建筑面积3812.4m2，。建筑物地点：场地平整、地段交通方便、地势平坦、东西两侧均为开发性用地，用地具体尺寸详见地形图。 结构平面布置力求简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀，使结构的刚度中心和质量中心尽量重合，避免凹角和狭长的缩颈部位，结构竖向布置应尽量避免较大的外挑和内收，以减少因形状不规则产生扭转的可能性

9、。 框架结构的缺点是抗侧刚度较小，在水平荷载作用下位移较大，抗震性能较差，因此应考虑抗震设计及其构造措施，文中将进行详细介绍2 工程概况2.1 地质资料由地质勘察报告，其地质土层构造为：第一层为杂填土，平均厚度为0.40.5m。第二层为粘土，承载力为200KN/m2。拟建场地范围内，浅部填土为上层滞水，主要受大气降水及地表排水影响，地下水位为1.52.0m;承压孔隙含水层。地下水对混凝土无侵蚀性。其他基本条件参照规范及使用要求或与指导教师协商确定。2.2 设计参数（1）设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差600mm。（2）墙身做法：墙身为蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，M5水泥砂浆砌筑。内墙

10、粉刷为15厚1:1:6水泥石灰砂浆，5厚1：0.5:3水泥石灰砂浆，“803”内墙涂料。外墙粉刷为12厚1：3水泥砂浆，8厚1:2水泥砂浆，墙面喷浅黄色氟碳漆。（3）楼面做法：采用30厚细石混凝土楼面，结合层素水泥浆一遍，钢筋混凝土楼板底层，自重0.72KN/m2。（楼面5）（4）屋面做法：参见地区建筑标准设计建筑图集合订本（屋面8）的做法。自 重2.97KN/m2总厚度251mm。（5）门窗做法：全部为铝合金门窗。（6）地质资料：属类建筑场地，余略。（7）基本风压：w0=0.3KN/m2（地面粗糙度属C类）。（8）基本雪压：s0=0.4KN/m2（9）活荷载：屋面活荷载2.0KN/m2，楼面

11、活荷载2.0KN/m2。2.3 工作要求完成建筑主要平面、立面、剖面的设计，绘制相应的施工图。完成上部结构的设计，绘制部分结构施工图。设计说明书要完整，并附有必要的计算简图和表格。施工图机绘。3 建筑设计说明3.1 平面设计本建筑主体结构采用现浇钢筋混凝土框结构。要求共六层，总建筑面积为3812.4m2。现浇楼板,柱下独立基础3.2 立面设计本图书馆底层层高3.0米，标准层层高3.0米。总长度39米，总宽度19.8米。跨距分别为8.4米、7.5米和4.5米。详情见建筑立面图和平面图。3.3 构造设计 1.女儿墙构造柱女儿墙应设置构造柱，构造柱间距不宜大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶并与现浇钢筋混

12、宁土顶浇注在一起. 2.墙体 外墙厚300mm，内墙厚120mm，隔户墙厚200mm。 3.屋顶排水考虑屋顶上人的需要，采用女儿墙边天沟内排水沟，双坡排水；屋面做法由下至上依次为钢筋混凝土屋面板（100mm），聚苯乙烯泡沫塑料保温板（50mm），1:8水泥陶粒找坡层（平均厚80mm），1:3水泥砂浆找平层（20mm），SBS改性沥青防水卷材，细石混凝土（30mm）。 4.散水建筑地面设计规范GB50037-96摘要 散水的宽度，应根据土壤性质、气候条件、建筑物的高度和屋面排水型式确定,宜为6001000mm；当采用无组织排水时，散水的宽度可按檐口线放出200300mm。 散水的坡度可为3%5%

13、。当散水采用混凝土时，宜按2030m间距设置伸缝。散水与外墙之间宜设缝，缝宽可为2030mm，缝内应填沥青类材料。本工程据此采用宽900mm，坡度5%，散水与外墙之间缝宽20mm，外沿高30mm。4 结构设计说明4.1 结构布置及截面尺寸的选择 图1结构平面布置图 图2框架结构计算简图梁柱尺寸初估：（） 主要承重框架:取跨度较大者进行计算.纵向：取L=3300mm h=(1/101/15)L=330mm220mm 取h=400mm. 200mm114.3mm 取b=200mm 所以纵向主梁初选截面尺寸为bh=200400mm横向（3,4,5,10,12,13,14,16,21,22,23轴）取

14、L=6900mm h=(1/101/15)L=690mm460mm 取h=600mm 300mm171.4mm 取b=300mm横向其他主梁：取L=4500mm h=(1/101/15)L=450mm300mm 取h=400mm. 200mm114.3mm 取b=200mm （） 次要承重框架： 取L=3300mm h=(1/121/18)L=275mm183.3mm 取h=300mm 150mm85.7mm 取b=200mm故次要框架梁初选截面尺寸为：bh=200mm300mm （3）框架柱:3000=374.7mm281mm b=(12/3)h 取b=h=400mm 按轴力估算: A列柱:

15、 No=613.2m2 (1014)KN/m2=792KN1108.8KN B列柱: No=615.1m2(1014)KN/m2=906KN1268.4KN C列柱: No=69.03m2(1014)KN/m2=541.8KN758.52KN D列柱: No=67.07m2(1014)KN/m2=424.2KN593.88KN 按轴压比验算:此建筑抗震等级为三级， =0.9 选C30型混凝土 =14.3 N=(1.21.4)No A列柱： B列柱： C列柱： D列柱：故初选柱截面尺寸为：A，B，C, D列柱： bh=400mm400mm4.2 荷载计算 竖向荷载的计算1. 上人屋面恒载保护层：

16、30mm厚细石混凝土 220.030.66防水层：SBS改性沥青防水卷材 0.4找平层：20mm厚1:3水泥砂浆 200.020.4找坡层：1:8水泥陶粒平均厚80mm 140.081.12保温层：50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板 0.50.050.025结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 250.102.5 板底抹灰：10mm厚水泥石膏砂浆 140.010.14 合计： 5.2452. 楼面恒载25mm硬木地板： 0.2地板格栅： 0.220mm厚水泥砂浆找平层： 200.020.4100mm厚现浇钢筋混凝土板： 250.102.510mm厚水泥石膏砂浆打底： 140.010.14合计： 3.

17、44阳台恒载20mm厚水泥砂浆： 200.020.4100mm厚现浇钢筋混凝土板： 250.102.510mm厚水泥石膏砂浆打底： 140.010.14合计： 3.043. 梁自重bh=450mm250mm自重： 250.25(0.45-0.1)=2.18810mm厚水泥石膏砂浆抹灰： 140.01(0.45-0.1)20.098 合计： 2.2864. 柱自重bh=400mm400mm自重： 250.40.4=410mm厚水泥石膏砂浆抹灰： 140.0140.40.224 合计： 4.2245. 墙自重(1) 外墙自重8mm抗裂砂浆： 170.0080.13650mm厚聚苯板： 0.50.0

18、50.025300mm水泥空心砖： 9.60.32.8820mm内墙面抹灰： 170.020.34合计： 3.381(2) 内墙自重120mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块： 5.50.120.6620mm厚双面抹灰： 2170.020.68合计： 1.34(3) 内隔户墙自重200mm厚混凝土空心砌块： 11.80.22.3620mm厚双面抹灰： 2170.020.68合计： 3.046. 女儿墙自重(墙高1000mm，100mm混凝土压顶，压顶厚400mm)墙重及压顶重： 9.610.3+250.10.43.8820mm厚双面水泥砂浆抹灰： 2200.021.10.88合计： 4.767. 门

19、、窗自重木门： 0.2 钢铁门：0.45塑钢窗： 0.45 活荷载标准值1. 上人屋面活荷载 2.02. 楼面活荷载 住宅 2.0 厨房、厕所 2.0 门厅、楼梯 2.0 阳台 2.5 3. 屋面雪荷载标准值Sk=rS0=1.00.40=0.40 竖向荷载作用下框架受载总图1.计算单元取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为3.3m，如图2.3所示。直接传给该框架楼面荷载如图中的水平阴影所示，计算单元范围内的其余楼面荷载通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架梁，作用于各节点上。图3 横向框架计算单元2.荷载计算（1）恒载计算图2.4中q1代表横梁均布荷载；q2和q2代表板传梯形分布荷载；P1、

20、P2 、P3代表纵梁传给柱的恒载。图4 各层恒载位置图图2.4中的梯形分布荷载可根据支座弯矩相等的条件转化为等效均布荷载，如下：图5 梯形分布荷载化为均布荷载（=a/l）根据图5，=a/l=1.65/5.4=0.306，则qE=(1-20.3062+0.3063)q=0.841q图2.4的荷载作用等效为图6中的荷载作用图6 各层等效恒载位置图对于第6层：q1=2.286kN/mq2=q2=5.2451.65=8.655kN/mP1包括楼板自重、纵梁自重和女儿墙自重，P2包括楼板自重和纵梁自重，计算如下：梯形荷载等效均布荷载 0.841q2=0.8418.655=7.279kN/m梁上均布荷载叠

21、加值 q1+ 0.841q2=2.286+7.279=9.565kN/m对于15层：q1包括梁自重和其上横墙自重 q1=2.286+3.043=11.406kN/mq2=3.441.65=5.676kN/m卫生间隔墙自重 1.34(2.1+2.1-0.9)3=13.266kN将卫生间隔墙自重均布至BC轴之间的楼板上 13.266(3.35.4)=0.745 kN/m2q2=(3.44+0.745)1.65=6.905kN/mP1、P3包括楼板自重、纵梁自重、外墙自重和窗户自重，P2包括楼板自重、纵梁自重和内墙自重，计算如下： 梯形荷载等效均布荷载 0.841q2=0.8415.676=4.77

22、4kN/m 0.841q2=0.8416.905=5.807kN/m梁上均布荷载叠加值 AB梁：q1+ 0.841q2=11.406+4.774=16.180kN/m BC梁：q1+ 0.841 q2=11.406+5.807=17.213kN/m（2）活载计算 活载作用在各层框架梁上的荷载分布如图2.7所示：图7 各层活载分布图活载作用在各层框架梁上的等效均布荷载分布如图2.8所示：8 各层等效活载分布图对于第6层：q2= 21.65=3.3kN/m梯形荷载等效均布荷载 0.841q2=0.8413.3=2.775kN/m对于第15层：q2= 21.65=3.3kN/m梯形荷载等效均布荷载

23、0.841q2=0.8413.3=2.775kN/m竖向荷载作用下框架受载总图如图横向框架侧移刚度计算梁柱均采用C30混凝土，Ec=3.0104 N/mm2。1. 线刚度计算(1) 横梁线刚度ib计算截面尺寸：bh=250mm450mm 跨度：l=5400mm梁矩形部分截面惯性矩：梁截面惯性矩： 横梁线刚度： (2) 柱线刚度ic计算截面尺寸：bh=400mm400mm 柱高：H=3000mm柱截面惯性矩： 柱线刚度： 2. 柱侧移刚度计算柱的侧移刚度D值按下式计算： 其中c为侧移刚度的修正系数，h为柱子计算高度 ,ic为柱子的线刚度。 梁柱线刚度比为 对于第1层： 边柱 中柱 对于第26层：

24、 边柱 中柱 表1 横向框架侧移刚度D值(N/mm)层数边柱中柱Di(N/mm)根数Di(N/mm)根数Di(N/mm)262677071312115357877126128831316182545324水平地震作用计算重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，为计算单元范围内的各楼层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等重量。计算时，各可变荷载的组合按规定采用，屋面上的可变荷载均取雪荷载。(1) 顶层重力荷载标准值女儿墙：屋面板：梁： 柱： 窗： 外墙： 门： 隔户墙：隔墙： 合计 Gk6=4626.12kN(2) 25层重力荷载标准值楼板： 梁： 柱： 窗： 外墙： 门： 隔户

25、墙：隔墙： 阳台板： 合计 Gk25=4674.64kN(3) 底层重力荷载标准值楼板： 梁： 柱： 窗： 外墙： 门： 隔户墙：隔墙： 阳台板： 合计 Gk1=4674.96kN(4) 活荷载标准值 屋面活载： 41.410.80.40=178.85kN楼面活载： 41.410.82.0=894.24kN阳台活载： 30.612.5=76.5kN15层活载： 楼面+阳台=894.24+76.5=970.74kN(5) 重力荷载代表值 顶层： G6=4626.12+0.5178.85=4715.55kN25层： G25=4674.64+0.5970.74=5160.01kN底层： G1=467

26、4.96+0.5970.74=5160.33kN 各质点的重力荷载代表值如图2.10所示图9 各质点的重力荷载代表值剪力计算因为本设计方案中结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按式 计算即： =0.85（4175.55+5160.014+5160.33）=0.8530515.92=25938.53kN设计地震分组为第一组，类场地，查表的特征周期Tg=0.35s抗震设防烈度为7度，多遇地震，查表得水平地震影响系数最大值max=0.08 因为T1=0.614s1.4Tg=0.49s，所以应考虑顶部附加水平地震

27、作用。顶部附加地震系数各质点的水平地震作用计算按式 将上述和代入可得 各楼层地震剪力计算按式 具体过程见表表2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层数6184715.5584879.900.268441.9441.95155160.0177400.150.244267.7709.64125160.0161920.120.195214.2923.8395160.0146440.090.146160.61084.4265160.0130960.060.098107.171191.5135160.3315480.990.04953.51245.1各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分

28、布见图4.7(a) 水平地震作用分布 (b) 层间剪力分布 图10 横向水平地震作用及楼层地震剪力 水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按式 和 计算，计算过程见表2.4。表中还计算了各层的层间弹性位移角 。表3 横向水平地震作用下的位移验算层数6441.93578771.2314.4330001/24395709.63578771.9813.230001/15154923.83578772.5811.2230001/116321084.43578773.038.6430001/99021191.53578773.335.6130001/90111245.15453242.282.2

29、830001/1316由表3可见,最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/901 1/550，满足 的要求，其中。 以平面图中轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算略。框架柱端剪力及柱上、下端弯矩分别按下列各式计算：式中：Dij为i层j柱的侧移刚度；h为该层柱的计算高度；y为框架柱的反弯点高度比；yn为框架柱的标准反弯点高度比；y1为上、下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值；y2、y3为上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。yn可以查表得到，本设计不需考虑修正。横向风荷载作用下框架结构的内力和侧移计算风荷载标准值风荷载标准值：，基本风压0=0.65kN/m2，查表知风载

30、体型系数s=1.3。建筑结构荷载规范规定，对于高度大于30米且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数取z来考虑风压脉动的影响。本设计房屋高度H=19.1m1.5，故应考虑风压脉动的影响。0T21=0.650.6142=0.245kNs2/m2，查表得脉动增大系数=1.29；地面粗糙度类别为B类，结构总高度与其迎风面宽度的比H/B=19.1/41.4=0.46，查表得脉动影响系数=1.29；振型系数z=Hi/H；所以仍取轴线横向框架，其负载宽度3.3m，沿房屋高度的分布风荷载标准值为： 根据各楼层标高处的高度Hi，可查表得z的值，计算结果如下表:表4 沿房屋高度分布风荷载标准值层数Hi/mH

31、i/Hszz0k( kN/m2)qz( kN/m)女儿墙顶19.11.001.31.231.440.651.4974.946180.9421.31.2061.4230.651.454.7855150.7851.31.141.3730.651.3234.3664120.6281.31.0561.3220.651.183.894390.4711.31.001.2550.651.063.498260.3141.31.001.170.650.9893.264130.1571.31.001.0850.650.9173.026qz沿房屋高度的分布见图（a）风荷载沿房屋高度的分布(kN/m) （b）等效节点

32、集中风荷载(kN)图11 框架上的风荷载框架结构分析时，应将图2.16(a)的分布风荷载转化为节点集中荷载,公式如下： 式中： hi为下层柱高，hj为上层柱高。节点集中风荷载如图2.16(b)所示。风荷载作用下的水平位移验算根据图2.16(b)所示的水平荷载由式计算层间剪力，然后依据表2.1求出轴线框架的层间侧移刚度，再按式 和 计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表 风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层数612.3712.37275290.458.1430001/6667513.125.47275290.937.6930001/3226411.6837.15275291.356.763

33、0001/2222210.4947.64275291.735.4130001/173429.7957.43275292.093.6830001/143519.0866.51419481.591.5930001/1887由表5可见,最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/1435 ，远小于1/550，满足 的要求，其中4.3 框架结构内力计算及内力组合竖向荷载作用下框架结构内力梁端、柱端弯矩采用二次分配法计算。对于无侧移框架，某一点不平衡弯矩只对相连杆件的远端弯矩影响比较明显，对其它杆件的影响很小。弯矩二次分配法就是根据框架结构在竖向荷载作用下的这一特点，将各节点的不平衡弯矩，同时做分配和传递

34、。远端均假设为固定端，传递系数取为1/2。对于因弯矩传递产生的新的不平衡弯矩，做第二次分配，而不再进行传递。这样得到的弯矩即为结构在竖向荷载下的最终弯矩计算结果。 固端弯矩计算将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算公式为：表6恒载固端弯矩层数AB跨BC跨简图固端弯矩(kNm)简图固端弯矩(kNm)623.2423.241539.3241.83表7活载固端弯矩层数AB跨BC跨简图固端弯矩(kNm)简图固端弯矩(kNm)66.74(1.35)6.74(1.35)156.746.74注：括号内为屋面雪荷载作用下的固端弯矩分配系数计算将节点不平衡弯矩按线刚度比进行分配。对于顶层：(1) 左节点： 右

35、节点与左节点对称。 (2)中节点： 对于15层：(2) 左节点： 右节点与左节点对称。 (2)中节点： 弯矩分配恒载和活载作用下，框架的弯矩分配计算分别见图12-17框架的弯矩图分别见图图12恒载作用下的弯矩二次分配(M单位：kNm)图13 活载(上人屋面活载)作用下的弯矩二次分配(M单位：kNm)图14活载(屋面雪荷载)作用下的弯矩二次分配(M单位：kNm)图15恒载作用下的框架弯矩图(单位：kNm)图16活载(上人屋面活载)作用下的框架弯矩图(单位：kNm) 框架梁内力组合 本设计方案中考虑了三种内力组合，即 ，。各层梁的内力组合见表6，表中，三列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调整系数为0.8）。承载力抗震调整系数RE受弯时取0.75，受剪时取0.85。1. 在非抗震组合作用下，跨中弯矩最大值Mmax近似取恒载和活载跨中弯矩组合值代替，并乘以1.1倍的增大系数。在抗震组合作用下，采用解析法导出跨中弯矩最大值Mmax的计算公式，推导过程中，弯矩以顺时针方向为正，剪力以向上为正。图16求解梁跨间最大正弯矩计算图形 如图16所示，M左代表梁左端考虑抗震的组合弯矩值，M右代表梁右端考虑抗震的组合弯矩值，q为梁上荷载设计值，l为梁的跨度，x代表最大正弯矩Mmax距梁左端的距离。对右端取矩可得： 则 由 解得