框架结构商场毕业设计论文.doc

1、某商场框架结构设计摘 要本设计是对某办公楼进行设计，内容包括建筑设计和结构设计两部分，结构形式采用现浇钢筋混凝土框架结构。建筑设计要求既符合美学要求又和所选择场地周围环境相适应的，而且需综合考虑了安全性、经济性及适用性等因素。结构设计主要包括了结构概念设计和结构设计计算两部分组成，结构概念设计依次进行了体系的合理选择，结构平面布置，楼盖结构设计，基础形式的选择，结构构件尺寸的初步估计。结构设计计算首先应用结构分析软件PKPM 建立三维有限元模型进行结构分析，确定了结构概念设计的合理性。然后选取一层楼盖结构进行楼板和次梁的设计计算，以及选取一榀框架，对其在竖向荷载、地震作用、风载作用下进行内力分

2、析，内力组合，最后进行截面设计。依据计算数据确定了PKPM建立的三维有限元模型的结构分析结果和配筋结果的合理性；最后进行了楼梯设计计算和地基基础设计，并使用AUTO CAD绘制结构施工图。关键词：钢筋混凝土框架结构，建筑设计，结构设计Architecture and Structure Design of Market buildingAbstractThis project is about the structural design of some Market building, including architecture design and structure design. Ar

3、chitecture design should make the building aesthetically acceptable and adaptable to the particular site chosen. Moreover, many factors such as safety, serviceability, economical and artistic problems should be taken into consideration.In structural design, firstly, using “PKPM” establish the three-

4、dimensional finite element model to prove the concept design of the structure is reasonable. Secondly, designing the beam-and-slab floor construction, which includes the design of the floor slab and the beam. Then, finishing the structural design of one piece of the frames, which includes : load cal

5、culation ;analysis of the internal force under the horizontal load and vertical load ;design of the section of columns and girders, etc. At last, compared with the result of three-dimensional finite element model, design the stairs and piled foundation, and finish construction drawings. Key Words: r

6、einforced concrete frame system; architecture design; structure design;目录摘 要iAbstractii第一章 绪论- 1 -1.1工程概况- 1 -1.2工程地质条件- 1 -第二章 方案论述- 2 -2.1 建筑设计说明- 2 -2.2 结构设计说明- 2 -第三章 地震作用下框架结构分析- 3 -3.1 重力荷载代表值的计算- 3 -3.1.1 构件的截面尺寸- 3 -3.1.2 荷载汇集- 4 -3.1.3重力荷载代表值的计算- 5 -3.2 水平地震作用下的框架变形与内力分析- 6 -3.2.1 框架梁、柱刚度-

7、6 -3.2.2 水平地震作用分析（采用底部剪力法）- 8 -3.2.3 水平地震作用下框架内力分析（D值法）- 10 -第四章 风荷载作用下框架内力分析- 17 -4.1 风荷载计算- 17 -4.1.1 自然情况- 17 -4.1.2 风荷载计算- 17 -4.1.3 风荷载作用下框架内力分析（D值法）- 18 -第五章 竖向荷载作用下框架内力分析- 25 -5.1竖向荷载计算- 25 -5.1.1 永久荷载计算- 25 -5.1.2 活荷载计算- 26 -5.2竖向荷载作用下框架内力计算- 27 -5.2.1 竖向荷载作用下框架的计算简图- 27 -5.2.2 竖向荷载作用下框架内力计算

8、- 30 -第六章 内力组合- 44 -6.1 框架梁的内力组合- 44 -6.1.1 框架梁的控制截面- 44 -6.1.2 框架梁的内力组合- 44 -6.1.3 框架梁剪力设计值- 47 -6.2 框架柱的内力组合- 48 -6.2.1 框架柱的控制截面- 48 -6.2.2 框架柱的内力组合- 48 -6.2.3 框架柱剪力设计值- 50 -第七章 框架结构配筋计算- 52 -7.1 框架梁配筋计算- 52 -7.1.1 框架梁正截面配筋- 52 -7.1.2 框架梁斜截面配筋- 55 -7.2 框架柱配筋计算- 56 -7.2.1 框架柱截面内力的调整- 56 -7.2.2 框架柱的

9、配筋计算- 57 -7.3 现浇板配筋计算- 61 -7.3.1 荷载计算- 61 -7.3.2 配筋计算- 61 -第八章 楼梯设计- 63 -8.1 说明- 63 -8.2 楼梯计算简图- 64 -8.3 楼梯构件设计- 64 -8.3.1 踏步板的内力及配筋计算- 64 -8.3.2 平台板的内力及配筋计算- 65 -8.3.3 平台梁的内力及配筋计算- 66 -第九章 独立基础设计- 67 -9.1 说明- 67 -9.2 计算简图- 68 -9.3 计算过程- 69 -第十章 施工组织管理- 72 -10.1 总体部署- 72 -10.2 工程的管理组织- 73 -10.2.1 项目

10、管理班子主要管理人员- 73 -10.2.2 项目部主要管理人员及职能部门职责- 73 -10.3 施工准备- 74 -10.4 施工顺序- 74 -10.4.1 施工原则- 74 -10.4.2 基础工程施工顺序- 75 -10.4.3 主体工程施工顺序- 75 -10.4.4 屋面工程施工顺序- 75 -10.5 分项工程施工技术及参数- 75 -10.5.1 土方与基础工程施工方案- 75 -10.5. 主体结构施工方案- 81 -10.5.3 主要装饰工程施工方案- 90 -10.6 施工进度计划- 94 -10.6.1 编制依据- 94 -10.6.2 划分施工项目- 95 -10.

11、6.3确定进度计划- 95 -10.7 施工措施- 95 -10.7.1安全技术措施- 95 -10.7.2 文明施工措施- 97 -10.7.3 雨季施工措施- 98 -第十一章 结论与展望- 103 -参考文献- 104 -致 谢- 105 -第一章 绪论1.1工程概况本设计是对某商场进行设计，内容包括建筑设计和结构设计两部分，结构形式采用现浇钢筋混凝土框架结构。设计原始资料为：层高：4.5m建筑层数：4层总高度：19.00m总建筑面积：5000 建筑物安全等级：二级建筑抗震设防类别：按7度近震设防，类场地土基本雪压：基本风压：地面粗糙度：C类1.2工程地质条件本场地地质条件较好，无不良地

12、质作用。场地地基土层可分为8层，自上而下为：层耕土、层粉土、层淤泥质粉质粘土、层粘土、层粉质粘土夹粉土、层粉质粘土、层粘土、层粘土。地下水类型属孔隙潜水，主要接受地表水和大气降水补给，排泄方式主要为自然蒸发和侧向渗透。年降水量在1000mm左右，雨量分部平均以7月份最高，在200mm左右，12月份最少，在30mm左右。场地土和场地地下水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。地基承载力特征值为200kPa第二章 方案论述2.1 建筑设计说明建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑其地理环境、使用功能、结构施工、材料设备、建筑经济及建筑艺术等问题，着重

13、解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑物与周围环境、与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果，各种细部的构造方式等，创造出既符合科学性又具有艺术性的生产和生活环境。建筑设计包括建筑的平面、剖面和立面设计。平面设计有使用部分和交通联系部分；剖面设计包括确定房间的剖面形状、尺寸及比例关系，确定房间的层数和各部分的标高，进行房屋竖向空间的组合；立面反映了内部空间的特征，应与平、剖面设计同时进行，并贯穿整个设计的始终。2.2 结构设计说明设计任务书中要求采用现浇钢筋混凝土框架结构。框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构，框架结构的特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载，墙仅起维护作

14、用，其整体性和抗震性均好于混合结构，且平面布置灵活，可提供较大的使用空间，也可构成丰富多变的立面造型。现浇钢筋混凝土框架的全部构件均在现场浇成整体，结构整体性好，抗震性能强，钢材用量省，构件尺寸不受标准构件限制，对房屋各种使用功能的适应性大。结构布置：结构布置应尽量使得平面形状和立面体型简单、规则，使各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性；控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移；尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化设计及施工；房屋的总长宜控制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时可设伸缩缝将房屋分成若干温度区段。柱网布置：首先要满足生产工艺和其他使用功能的要求，其次是满足

15、建筑平面功能的要求，还要力求做到柱网平面简单规则受力合理。承重体系确定：柱网确定后，沿房屋纵横方向布置梁系，有三种承重体系：横向框架承重方案、纵向框架承重方案、纵横向框架混合承重方案。梁、柱、板采用C30混凝土。第三章 地震作用下框架结构分析3.1 重力荷载代表值的计算3.1.1 构件的截面尺寸1.主梁: 梁的跨度主要有7000mm、6500mm和8400mm三种。L=7000mm h=(1/81/12)L=875mm583mm L=6500mm h=(1/81/12)L=813mm542mm L=8400mm h=(1/81/12)L=1050mm700mm 方便施工统一取h=700mm35

16、0mm233mm 取b=350mm故主要框架梁初选截面尺寸为：bh=350mm700mm2.次梁： L=7000mm h=(1/121/15)L=583mm467mm L=6500mm h=(1/121/15)L=542mm433mm L=8400mm h=(1/121/15)L=700mm560mm 为方便施工统一取h=500mm250mm167mm 取b=250mm故次要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm500mm 3.框架柱:按轴压比验算:此建筑抗震等级为三级， 取 选C30混凝土 底层边柱：中柱： 为方便统一施工故初选柱截面尺寸：600mm600mm4.板厚标准层板厚取100mm；

17、屋面板厚取150mm3.1.2 荷载汇集1.屋面表3.1 屋面恒载30mm厚细石混凝土保护层220.03=0.66 kN/m2三毡四油屋面防水层0.4kN/m220mm厚水泥砂浆找平层200.02=0.4kN/m2150mm厚水泥蛭石保温层50.15=0.75kN/m2150mm厚现浇钢筋混凝土板250.15=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2合记6.21kN/m2屋面活载：0.5kN/m2；雪压：0.65kN/m22. 楼面表3.2 楼面恒载水磨石地面0.65kN/m2100mm现浇钢筋混凝土板0.125=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25kN/m2合计3.40kN/m

18、2楼面活载：3.5kN/m23.梁自重（包括粉刷及扣除板厚）表3.3梁自重梁截面自重（kN/m）梁侧粉刷（kN/m）合计（kN/m）3507000.350.725=6.132（0.7-0.1）0.0217=0.416.542505000.250.525=3.132（0.5-0.1）0.0217=0.273.404.柱自重（包括粉刷及扣除板厚）表3.4柱自重层高（m）柱截面（mm2）自重（kN）柱侧粉刷（kN）合计（kN）4.56006000.60.6(4.5-0.1)25=39.60（0.6+0.6）0.02+40.022(4.5-0.1)17=1.9141.515.墙自重（包括粉刷）（1）外

19、墙：200mm厚空心砖（15 kN/），外墙面贴瓷砖（0.5 kN/m2），内墙面水泥粉刷墙面（0.36 kN/m2）。合计0.215+0.5+0.36=3.86 kN/m2表3.5 外墙自重层高350mm700mm梁下墙（kN/m）4.5m3.86（4.5-0.7）=14.67（13.20）注：括号内数据是考虑门窗对墙体的影响，折减10%所得。（2）内墙：200mm厚空心砖（15 kN/），两面水泥粉刷墙面（0.36 kN/m2）。合计0.362+0.215=3.72 kN/m2表3.6 内墙自重层高350mm700mm梁下墙（kN/m）底层4.5m3.72（4.5-0.7）=14.14（1

20、2.73）注：括号内数据是考虑门窗对墙体的影响，折减10%所得。（3）女儿墙：200mm厚普通砖（18 kN/），外墙面贴瓷砖（0.5 kN/m2），内面水泥粉刷墙面（0.36 kN/m2）。合计0.218+0.5+0.36=4.46 kN/m2取女儿墙1.0m高，则线密度为4.461.0=4.46kN/m3.1.3重力荷载代表值的计算1.各层重力荷载代表值计算各层柱重：3641.51=1494.36kN一到三层楼板重：55.622.23.40=4196.69kN各层梁重：392.16.54+329.83.40=3685.65kN底层墙重：143.213.20+49.212.73=2516.5

21、6kN二到四层墙重：143.213.20+64.812.73=2715.14 kN屋面楼板重：55.622.26.21=7665.13kN女儿墙重：（22.4+55.8）24.46=697.54kN标准层活载：55.622.23.5=4320.12kN屋面活载：55.622.20.65=802.31kN3.2 水平地震作用下的框架变形与内力分析3.2.1 框架梁、柱刚度1. 框架梁的线刚度混凝土C30，N/mm2，对现浇楼板=1.0，；。表3.7梁线刚度bh/mmmml/mmE/（N/mm2）/mm4/ Nmm/ Nmm/ Nmm35070070003000084003000065003000

22、02505007000300008400300006500300002. 框架柱的刚度（1）框架柱的线刚度混凝土C30，N/mm2，对现浇楼板=1.0，；。表3.8 框架柱线刚度层次/mmE/（N/mm2）bh/mmmm/mm4/ Nmm14450030000600600（2）框架柱的侧移刚度横向框架柱侧移刚度计算（D值法）： 表3.9 横向框架柱侧移刚度层次类型KD/ (N/mm)数目110.900.4820480421.650.6025600431.200.53226671442.200.6427307142410.900.3113227421.650.4519200431.200.381

23、62131442.200.532261314表3.10 横向框架层间侧移刚度（N/mm）层次12348839566732726732726732723.2.2 水平地震作用分析（采用底部剪力法）1. 框架水平地震作用及水平地震剪力计算 故顶点位移:基本自振周期水平地震影响系数已知，地区地震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，场地类别为类，故特征周期为。故结构底部剪力标准值各层水平地震作用标准值，故 各层水平地震层间剪力 2. 水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算层间位移 层间弹性位移角表3.11 水平地震作用下的位移验算层次/(N/mm)/mm/mm/mm412598839561.4314

24、.2945001/3147322956732723.4112.8645001/1320229856732724.449.4845001/1014133716732725.015.0145001/898显然，合理3.2.3 水平地震作用下框架内力分析（D值法）1. 水平地震作用下框架柱的弯矩和剪力计算取中间一榀框架计算，计算模型如右图：这榀框架各层剪力为： 图3.1 计算模型表3.12 各层各柱的剪力值（kN）层次1柱2柱3柱4柱186.4104.1104.186.4271.8100.2100.271.8355.377.277.255.3430.342.242.230.3各层柱的反弯点高度为：表

25、3.13 K值层次123411.202.202.201.2021.202.202.201.2031.202.202.201.2041.202.202.201.20表3.14 值层次123410.630.550.550.6320.500.500.500.5030.450.460.450.4640.410.450.410.45值：由于上下层梁的截面、材料、跨度一样，所以上下层横梁线刚度比对没有影响=0、值：由于层高不变，所以的值全为0修正后，结果见下表：表3.15 值层次123410.630.550.550.6320.500.500.500.5030.450.460.450.4640.410.45

26、0.410.45柱底到反弯点高度，结果见下表：表3.16 柱底到反弯点高度层次层高/m1/m2/m3/m4/m14.52.842.472.472.8424.52.252.252.252.2534.52.032.072.072.0344.51.852.032.031.85各柱端弯矩为： 计算结果见下表表3.17 各柱端弯矩层次1/k Nm2/k Nm3/k Nm4/ kNm4上80.30上104.23上104.23上80.30下56.06下85.67下85.67下56.063上136.59上187.60上187.60上136.59下112.26下159.80下159.80下112.262上161

27、.55上225.45上225.45上161.55下161.55下225.45下225.45下161.551上143.42上211.32上211.32上143.42下245.38下257.13下257.13下245.382. 水平地震作用下框架梁的弯矩和剪力计算（1）水平地震作用下框架梁的弯矩计算 ：=： +=+ 梁端弯矩为：=（+） =（+）图3.2 梁端弯矩计算示意 +表3.18 梁端弯矩层次1/k Nm2/k Nm3/k Nm左右左右左右480.3056.2847.9547.9556.2880.303192.65147.57125.70125.70147.57192.652273.8120

28、8.04177.21177.21208.04273.811304.97235.86200.91200.91235.86304.97（2）水平地震作用下框架梁的剪力及柱轴力计算梁的剪力 已知梁的剪力，从上到下利用节点的 竖向力平衡，可求得柱的轴力。 图3.3 梁剪力计算示意图梁的剪力和柱的轴力计算结果见下表：表3.19 梁剪力（kN）层次123419.5711.4219.57348.6029.9348.60268.8442.1968.84177.2647.8477.26表3.20 柱轴力（kN）层次1（受拉）2（受压）3（受拉）4（受压）419.578.158.1519.57368.1726.8

29、226.8268.172137.0153.4753.47137.011214.2782.8982.89214.273. 水平地震作用下框架内力图弯矩图（kNm）剪力图（kN）轴力图（kN）第四章 风荷载作用下框架内力分析4.1 风荷载计算4.1.1 自然情况本地区基本风压为；楼高H30m；地面粗糙类别为C类。4.1.2 风荷载计算垂直于建筑物表面的风荷载的标准值按下式计算式中：风荷载标准值，kN/m2；高度z处风振系数；风荷载体型系数；风压高度变化系数；重现期调整系数；基本风压，kN/m2。=1.0 =1.3 表4.1 值离地面高度（m）取值4.50.749.00.7413.50.7418.0

30、0.8019.00.82，计算得表4.2 值离地面高度（m）取值4.51.169.01.3213.51.4818.01.5919.01.60表4.3 值Z/m4.59.013.518.019.0/ kN/m20.450.510.570.660.68 4.1.3 风荷载作用下框架内力分析（D值法）1. 风荷载作用下框架柱剪力和弯矩计算各层剪力为：图4.1风荷载作用下计算简图表4.4 各层各柱的剪力值（kN）层次1柱2柱3柱4柱1层17.5021.0821.0817.502层12.3217.1717.1712.323层8.0511.2311.238.054层3.204.464.463.20各层柱的

31、反弯点高度为：表4.5 K值层次123411.202.202.201.2021.202.202.201.2031.202.202.201.2041.202.202.201.20表4.6 值层次123410.590.550.550.5920.460.500.500.4630.450.460.460.4540.360.410.410.36值：由于上下层梁的截面、材料、跨度一样，所以上下层横梁线刚度比对没有影响=0、值：通过查表得的值全为0表4.7 修正后层次123410.590.550.550.5920.460.500.500.4630.450.460.460.4540.360.410.410.3

32、6表4.8 柱底到反弯点高度层次1/m2/m3/m4/m12.662.482.482.6622.072.252.252.0732.032.072.072.0341.621.851.851.62表4.9 各柱端弯矩为：层次1/k Nm2/k Nm3/k Nm4/ kNm4上9.23上11.82上11.82上9.23下5.20下8.24下8.24下5.203上19.89上27.29上27.29上19.89下16.35下23.25下23.25下16.352上29.93上38.64上38.64上29.93下25.50下38.64下38.64下25.501上32.19上42.58上42.58上32.19

33、下46.55下52.27下52.27下46.552. 风荷载作用下框架梁的弯矩和剪力计算（1）风荷载作用下框架梁的弯矩计算计算方法与水平地震作用下框架梁的弯矩计算一样，结果见下表：表4.10 各层梁的梁端弯矩层次1/k Nm2/k Nm3/k Nm左右左右左右49.236.445.395.396.449.23325.0819.3516.1916.1919.3525.08246.2833.6928.2028.2033.6946.28157.6941.6337.0137.0141.6357.69（2）风荷载作用下框架梁的剪力及柱轴力计算计算方法与水平地震作用下框架梁的剪力及柱轴力计算一样梁的剪力和

34、柱的轴力计算结果见下表：表4.11 梁剪力（kN）层次12342.241.282.2436.353.856.35211.986.7111.98114.198.8114.19表4.12 柱轴力（kN）层次1（受拉）2（受压）3（受拉）4（受压）42.240.960.962.2438.583.453.458.58220.568.728.7220.56134.7514.1014.1034.753. 风荷载作用下框架内力图弯矩图（k Nm）剪力图（kN）轴力图（kN）第五章 竖向荷载作用下框架内力分析5.1竖向荷载计算5.1.1 永久荷载计算1. 屋面恒荷载计算 图5.1 板的荷载计算简图屋面恒载：6

35、.21kN/m2； 等效荷载： 梁自重 总计 边跨梁：；中跨梁：集中荷载分别由边纵梁、中纵梁直接传给柱的恒载，它包括梁自重、楼板重和女儿墙等的重力荷载， 2. 楼面恒荷载计算楼面恒载：3.40kN/m2； 同上述一样求得边跨梁：；中跨梁： 5.1.2 活荷载计算1. 屋面活荷载计算屋面活载：0.5kN/m2；雪压：0.65kN/m2屋面雪载同上述一样求得 屋面活载：同理求得 2. 楼面活荷载计算楼面活载：3.5kN/m2；可求 ： 5.2竖向荷载作用下框架内力计算5.2.1 竖向荷载作用下框架的计算简图1. 恒载作用下的计算简图其中均布荷载单位为；集中荷载单位为2. 活荷载作用下的计算简图屋面

36、活载（0.5kN/m2）：其中均布荷载单位为；集中荷载单位为屋面雪载（0.65kN/m2）：其中均布荷载单位为；集中荷载单位为5.2.2 竖向荷载作用下框架内力计算采用分层法进行竖向荷载内力作用。该结构为对称结构，用对称法取一半结构计算1. 恒载作用（1）顶层：取Nmm则；转动刚度：A节点 ；C节点 ；分配系数：A节点 ；同理 C节点 ；固端弯矩：kNm kNmkNm kNm力矩分配和传递（2）标准层：转动刚度：A节点 ；B节点 ；分配系数：A节点 ；B节点 ；固端弯矩：kNm；kNmkNm；kNm力矩分配和传递（3）底层：转动刚度：A节点 ；B节点 ；分配系数：A节点 ；B节点 ；固端弯矩：

37、kNm；kNmkNm；kNm力矩分配和传递2. 竖向荷载作用下框架内力计算（1）恒载作用下内力图对分层法的内力重新组合后得到一榀框架的弯矩图，进而求出剪力和轴力弯矩图（括号里为梁调幅后弯矩，梁端乘以0.85，梁跨中乘以1.15）单位：kNm为对称结构，所以弯矩以轴线对称剪力图（kN）剪力以中心为反对称图轴力图（kN）轴力以轴线对称（2）活载作用下内力图与恒载的计算方法一样，同理可以求出弯矩图、剪力图和轴力图。 屋面布活载弯矩图（括号里为梁调幅后弯矩，梁端乘以0.85，梁跨中乘以1.15）单位（kNm）为对称结构，所以弯矩以轴线对称剪力图（kN）剪力以中心为反对称图轴力图（kN）轴力以轴线对称屋面布雪载弯矩图（括号里为梁调幅后弯矩，梁端乘以0.85，梁跨中乘以1.15）单位（kNm）弯矩以轴线对称剪力图（kN）剪力以中心为反对称图轴力图（kN）轴力以轴线对称第六章 内力组合6.1 框架梁的内力组合6.1.1 框架梁的控制截面由于结构对称梁的控制截面有5个分别记为1、2、3、4、5，见下图6.1.2 框架梁的内力组合表6.1 截面内力楼层截面恒载活荷载（活载）活荷载（雪载）风荷载（左风）地震作用（左震）