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上东国际大厦建筑结构设计毕业论文

 2020-02-18 10:02  

摘 要

本文核心描述上东国际大厦建筑结构设计的总体过程,在设计中,严格依照相关规范的规定,选择合适的数据与计算标准,完成总体的计算过程,并且合理利用AutoCAD、PKPM、结构力学求解器等相关软件完成对应的图纸绘制工作。

设计过程主要分为两大板块,第一个是建筑的整体布置设计,需要考虑到建筑的本身特性和功能性,另外,在布置平面时,相关尺寸可以参考已有建筑的设计情况,结合规范要求,在保证其安全、合理的情况下进行设计,最终绘制出建筑施工图。第二个是建筑的结构设计,需要查找相关的地质、气候等条件,选定建筑某一个具体截面进行详细的受力计算。在计算中,我们核心计算该截面承受的竖向的恒荷载和活荷载,以及水平的风荷载和地震荷载,并依照相关规定进行内力组合,寻找最不利的组合受力情况,按照最危险的原则参与后续的配筋计算并进一步校核各构件的截面尺寸,在最后,完成各构件的结构施工图。

关键词:结构设计;荷载统计;内力组合;配筋计算

abstract

This paper describes the overall process of the structural design of Shangdong International Building. In the design process, the appropriate data and calculation criteria are selected in strict accordance with the relevant specifications to complete the overall calculation process, and the corresponding drawings are drawn reasonably by using relevant software such as AutoCAD, PKPM, structural mechanics solver and so on.

The design process is mainly divided into two parts. The first is the overall layout design of the building, which needs to take into account the characteristics and functions of the building itself. In addition, when laying out the plane, the relevant dimensions can refer to the design situation of the existing buildings, combined with the requirements of specifications, design under the condition of ensuring its safety and rationality, and finally draw the construction drawings of the building. The second is the structural design of the building, which needs to find out the relevant geological, climatic and other conditions, and select a specific section of the building for detailed stress calculation. In the calculation, we calculate the vertical constant and live loads, horizontal wind loads and seismic loads on the section, and combine the internal forces according to the relevant provisions to find the most disadvantageous combined forces, participate in the subsequent reinforcement calculation according to the most dangerous principle, and further check the section size of each component. Finally, we complete the structural construction drawings of each component.

Key words: structural design;Load statistics;Internal force combination;

Reinforcement calculation

目录

第1章 绪论 1

第2章 设计资料及相应内力统计与组合 2

2.1 设计资料 2

2.2 结构选型 3

2.3 梁柱截面尺寸估算 3

2.4 确定计算简图 3

2.5荷载统计 5

2.6竖向荷载作用下的框架承受荷载图 7

2.7风荷载计算 10

2.8水平地震作用计算 11

2.9内力计算 13

2.10内力组合 35

第3章 各构件的计算与设计 47

C20:fy=11.9 N/mm2,ft=1.10 N/mm2; 47

3.1框架柱设计 47

3.2框架梁设计 51

3.3楼面板的计算与配筋 53

3.4楼梯计算与设计 54

3.5基础设计 60

第4章 结束语 66

参考文献 67

致谢 68

绪论

作为日常生活中必不可少的一类建筑,大厦在总的建筑中占有很大的地位,又因为其占地较大,层数较高,使大厦相对于其他建筑物,更加难以设计。作为人们日常生活、办公、聚会的地点,人流量十分密集、繁杂,结构的安全与稳定就更显得尤为重要。

在当今世界上,对于高层建筑物,基本选择钢筋混凝土或者钢构作为建筑主体,但是在相同的层高下,虽然钢构的承重能力更加突出,但是由于钢构本身自重大,耗资多等缺点,使得钢筋混凝土结构成为高层大厦的主要材料。

在结构上,框架结构由于结构自重轻,节省材料,抗震性能好等优势,被广泛的应用于各类建筑结构中。另外,由于框架结构自身特性,使得其计算与施工都是相当方便的,所以对于大多数的建筑我们都可以采用这种结构。

设计过程中,应该严格按照规范的要求去执行,并合理利用AutoCAD、PKPM等软件配合画出结构施工图和建筑施工图等。

第2章 设计资料及相应内力统计与组合

2.1 设计资料

工程名称:上东国际大厦建筑结构设计。

工程概况:工程项目地点位于湖北省宜昌市猇亭区,总的建筑面积大约为15363平方米,建筑的最高处为44.53米,最高层为9层,其中,第一、二层高为5.1米,三到九层高为3.7米,室内外的高度差为0.6米,楼顶水箱结构高7.83米。

IU9S75D0)P~[IAN_L$77P1E 结构平面布置如图所示。

图2.1 结构平面布置图

气候数据:基本风压:ω0=0.30KN/m2 基本雪压:S0=0.30KN/m2

地质条件:地面粗糙度类别为B类,基础场地类别为Ⅱ类。

抗震设防:抗震烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第一组。

材料选择:

混凝土:框架梁和柱以及楼板采用C30混泥土而基础、楼梯采用C20混泥土,钢筋:框架梁和柱中的纵向受力普通钢筋采用热轧钢筋HRB400,楼梯斜梁和平台梁中的纵向普通受力钢筋和基础底板的受力钢筋采用HRB335级,至于其余的均采用热轧钢筋HPB300,墙体:240mm厚的空心砌块填充墙,采用1:2.5的水泥砂浆砌筑,重度为γ=18KN/m2.

2.2 结构选型

在进行结构的设计时,首先需要选择各类结构形式,结构选型合理与否,不但关系到能否满足使用要求和结构受力的可靠性,而且还关系到经济性和施工方便度等问题,结构选型的基本原则是:

满足使用要求:受力性能好,施工简便;经济合理。

结构选型设计内容较多,应根据建筑重要程度、当地地质条件、材料和施工条件以及经济情况等进行综合确定,因此,综合上述原则,本工程大致采用钢筋混泥土现浇框架结构体系作为整体结构体系。

2.3 梁柱截面尺寸估算

按照设计规范要求,梁的最小截面高度大致为:h=(1/8~1/14)l0,其中l0为两柱之间或者是墙柱之间的距离,根据计算简图,我们选择其中的最大值8100mm代入计算。

则h=(1/8~1/14)l0=(1/8~1/14)×8100mm=(579~1012.5)mm,我们最终选择梁的高度为600mm,按照一般的选取原则,我们通常去h/b=2.0~2.5,所以,我们选择b=300mm,

最终,梁的尺寸可以初步选定为b×h=300mm×600mm。

框架柱的截面我们一般是选择正方形的立柱,尺寸一般由层高H来决定,按照最危险情况代入计算,因此,我们取最长柱代入,H=7200mm,按规范要求,h=(1/12~1/18)H=(1/12~1/18)×7200=(400~600)mm,取最大值600mm代入计算,由于我们决定为方形柱,所以最终选择的柱尺寸为b×h=600mm×600mm。

2.4 确定计算简图

楼体结构不同,则其与框架梁的链接构造也就不同,然而,在现浇楼面中,由于楼面板与梁的钢筋先预先布置好后再同时浇筑混泥土,使其成为了一个整体,因此具有更好的整体性,所以,在后面计算梁的截面惯性矩时,我们就需要考虑到这种情况带来的影响。

为了方便计算,在现浇楼面中,我们计算边框架梁的惯性矩时取I=1.5I0,而柱的惯性矩不放大,I0为梁按矩形截面计算得到的惯性矩,至于线刚度,统一按i=计算,其中,E为所选混泥土的弹性模量,l为梁的计算跨度。

对于A-B轴(C-D轴)kN·m

iAB=iCD==(1.5×3.0×107KN/m2×0.3m×(0.6m)3)/(12×8.1m)=3×104kN·m

对于B-C轴

iBC==(1.5×3.0×107 KN/m2×0.3m×(0.6m)3)/(12×2.4m)=1.0125×105 kN·m

对于底层柱

i==(3.0×107 KN/m2×(0.6m)4)/(12×7.2m)=4.5×104kN·m

对于2层柱

i2= =(3.0×107 KN/m2×(0.6m)4)/(12×5.1m)=6.35×104kN·m

对于标准层

i==(3.0×107 KN/m2×(0.6m)4)/(12×3.7m)=8.76×104kN·m

令i=1.0,则其余各杆的相对线刚度为

iAB=iCD=0.34,iBC=1.15,i=0.51,i2=0.72

在将计算框架简化过程中,我们一般以单线条取代原构件,可以显示出各构件的形心轴所在位置,若如此做,梁的跨度可直接表示为梁边两柱的形心轴距离,柱的计算长度直接为每层的楼面和顶面的高差,而底层柱的长度还需加上基础深度和室内外高差。

IMG_256 取(15)轴上的一榀框架进行设计和计算,按照上述简化方法,则底层柱长为7.2m,2层柱长为5.1m,3、4层的柱长为3.7m,具体计算简图如下所示。

图2.2 框架计算简图

2.5荷载统计

2.5.1恒载标准值

⑴屋面恒载标准值

防水层(刚性):30mm厚的C20细石混泥土 1.0 kN/m2

防水层(柔性):三毡四油上铺小石子 0.4 kN/m2

结构层:120mm厚的现浇钢筋混泥土板 0.12×25=3.0 kN/m2

抹灰层:10mm厚的混合砂浆 0.01×17=0.17 kN/m2

抹灰层:15mm厚的水泥砂浆 2×0.015×20=0.60 kN/m2

保温层:80mm厚的矿渣水泥 0.08×14.5=1.16 kN/m2

找坡层:40mm厚的水泥石灰焦渣砂浆3‰找平 0.04×14=0.56 kN/m2

合计 6.89 kN/m2

⑵楼面恒荷载标准值

大理石面层,水泥砂浆擦缝

30mm厚1:3干硬性水泥砂浆,面上撒2mm厚的素水泥 1.16 kN/m2

水泥浆结合层一道

结构层:120mm厚现浇钢筋混泥土板 0.12×25=3.0 kN/m2

抹灰层:10mm厚混合砂浆 0.01×17=0.17 kN/m2

合计 4.33 kN/m2

⑶梁自重

b×h=300mm×600mm

梁自重 25×0.3×(0.60-0.12)=3.60 kN/m2

抹灰层:10mm厚的混合砂浆 0.01×[(0.60-0.12)×2 0.3]×17=0.21 kN/m2

合计 3.81 kN/m2

⑷柱自重

b×h=600mm×600mm

柱自重 25×0.6×0.6=9 kN/m2

抹灰层:10mm厚的混合砂浆 0.01×0.6×4×17=0.41 kN/m2

合计 9.41 kN/m2

⑸外墙自重

标准层

240mm厚的空心砌块填充墙 (3.7-1.55-0.6)×0.24×18=6.70 kN/m2

水刷石外墙面 (3.7-1.55-0.6)×0.5=0.77 kN/m2

水泥粉刷内墙面 1.55×0.36=0.56 kN/m2

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