扬州市某医院办公楼设计毕业论文
2021-12-18 05:12
论文总字数：58254字
摘 要
本毕业设计的课题为“扬州市某医院办公楼设计”。这份毕业设计的工程地点坐落于江苏省扬州市，它的结构类型是钢筋混凝土框架结构，长度为42米，总宽度为16.2米，6层总高度不超过20米，使用7度设防，设计地震加速度值为0.15g，建筑场地的类别为Ⅱ类，特征周期值为0.35秒，设计地震分组为第一组。
本毕业设计的楼板采用现浇楼板，混凝土强度等级使用的是C30，梁、板、柱的受力钢筋选取HRB400，楼梯构件受力钢筋选取HRB335，本计算书包含了设计资料、结构布置和计算简图、荷载计算、楼板计算、内力计算以及基础设计计算内容。
关键词：荷载计算 结构设计 节点验算
Abstract
This graduation project "" is a subject with practical engineering application needs. The project site is located in . The structure type is a reinforced concrete frame structure, a total width of , a total height of 6 floors of no , , a design seismic acceleration value of , and , with a characteristic period value of ,.
The floor slab adopts cast-in-place floor slab, the concrete strength grade is C30, the beams, slabs, and columns are reinforced with HRB400, and the staircase members are reinforced with HRB335. This calculation book contains design data, structural layout and calculation sketches, load calculation, floor Calculation, internal force calculation and basic design calculation content.
Keywords: load calculation, structural design, joint check
一 设计资料
工程概括
本工程为扬州市某医院办公室设计（位于江苏省扬州市）。结构形式为钢筋混凝土框架结构。设计使用年限为 50 年。
1.2 工程资料
1）基本雪压0.35 kN/m2，基本风压0.40kN/m2。（江苏省扬州市）
2）设防烈度7度（0.15s），第二组（江苏省扬州市广陵区）
3）地质条件：
本工程的持力层为二层中砂层，②层地基承载力特征值为180kPa，压缩模量为Es=6.0MPa。
1.3 材料等级
。
钢筋：梁、板、柱受力钢筋选取HRB400，楼梯构件受力钢筋选取HRB335。
1.4 建筑说明
- 填充墙材料：粉煤灰加气混凝土砌块；
- 建筑高度：共有6层，其中层高均为3.3 m，室内外高差为450mm，基础顶到地面高度初定为1.2m；
- 开间选定：8.6m（布置次梁4.3m）；
- 进深选定：边跨6.8m，中跨2.5m。
二 结构布置和计算简图
2.1 楼板厚度
楼板采用现浇楼板，楼板厚一般取板短跨的1/36-1/45，取100mm。
2.2 梁柱截面尺寸
对于横向框架梁
A-B、C-D跨：
，梁截面高度h取梁跨度的1/12~1/8，宽度b=(1/2~1/3)h，则梁截面尺寸选取如下：
A-B、C-D梁：
B-C跨：
，梁截面高度h取梁跨度的1/12~1/8，宽度b=(1/2~1/3)h，则梁截面尺寸选取如下：
B-C梁：
其他梁估算方式相同。纵向框架梁取h 650mm，b 250 mm；设平台梁、次梁截面尺寸为。
柱截面尺寸可根据轴压比公式计算。框架柱选用 C30 混凝土，fc= 14.3 N/mm2，轴压比限值 0.85。各层重力荷载可近似取14。
中柱：
其他柱方法相同，采用正方形，且由于，即柱截面均为 b×h=650mm×650mm。
2.3 校核柱截面尺寸
（1）， 满足要求。
（2）为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比应大于4。层高均为最低3.3m，，满足要求。
2.4 计算简图的确定
对于首层柱，高度应是嵌固端到一层顶的高度，即层高、室内外高度差和埋深高度的总和，即3.3 0.45 1.2=4.95m。
图2.4计算简图
三 荷载计算
3.1 屋面荷载
3.2 楼面荷载
3.3 墙体荷载
墙体荷载：墙选取200mm粉煤灰加气混凝土砌块（5.5kN/m3）、20mm厚混合砂浆、面刷乳胶漆，即5.5×(3.3-0.65) ×0.2 17×0.02×3.3=4.04kN/m。
女儿墙：选取200mm烧结空心砖（2.6 kN/m2）、 20mm厚水泥砂浆、面刷乳胶漆，即2.6×0.6×0.2 20×0.02×0.6=0.32kN/m
3.4 梁、柱自重
边跨（AB/CD跨）框架梁自重及梁侧粉刷：
中跨BC跨框架梁自重及梁侧粉刷：
柱重力荷载：0.65 0.6525=10.56
4×0.65×0.02×20=1.04
10.56 1.04=11.09
3.5 活荷载取值
不上人屋面活荷载0.5kN/m2，办公室2.0 kN/m3，走廊2.5kN/m3。
3.6 重力荷载代表值计算
3.6.1 顶层重力荷载标准值
屋面恒载：42×16.1×3.8=2569.56kN
屋面活载（50%）：0.5×42×16.1×0.5=169.05kN
女儿墙重：0.32×（42 16.1）×2=37.18kN
顶层墙重（50%）：0.5×4.04×[(42 16.1) ×2 15×6.8]=440.76kN
顶层柱重（50%）：0.5×11.09×3.3×28=512.36kN
顶层梁重：3.88×(6.8×7 42×4) 1.74×(4×6.8 11×2.5)=931.71kN
3.6.2 标准层重力荷载标准值
楼面恒载：42×16.1×3.26=2204.41kN
楼面活载（50%）：0.5×(42×6.8×2×2 2.5×42×2.5)=702.45kN
标准层墙重（50%）：0.5×4.04×[(42 16.1) ×2 15×6.8]=440.76kN
标准层柱重（50%）：0.5×11.09×3.3×28=512.36kN
标准层梁重：3.88×(6.8×7 42×4) 1.74×(4×6.8 11×2.5)=931.71kN
3.6.3 底层重力荷载标准值
楼面恒载：42×16.1×3.26=2204.41kN
楼面活载（50%）：0.5×(42×6.8×2×2 2.5×42×2.5)=702.45kN
一层柱重：0.5×11.09×4.95×28=768.54kN
底层梁重：3.88×(6.8×7 42×4) 1.74×(4×6.8 11×2.5)=931.71kN
一层墙重（50%）：0.5×4.04×[(42 16.1) ×2 15×6.8]=440.76kN
3.6.4 各层重力荷载标准值
将以上计算汇总为下表：
表2.6 各层重力荷载标准值计算 （单位：kN） | |||||||
楼层 | 楼屋面 | 楼屋面 | 墙重力 | 梁重力 | 柱重力 | 合计 | |
1 | 下半部分 | 0 | 0 | 220.38 | 0 | 384.27 | 604.65 |
上半部分 | 2204.41 | 351.23 | 220.38 | 931.71 | 384.27 | 4092.00 | |
2 | 下半部分 | 0 | 0 | 220.38 | 0 | 256.18 | 476.56 |
上半部分 | 2204.41 | 351.23 | 220.38 | 931.71 | 256.18 | 3963.91 | |
3 | 下半部分 | 0 | 0 | 220.38 | 0 | 256.18 | 476.56 |
上半部分 | 2204.41 | 351.23 | 220.38 | 931.71 | 256.18 | 3963.91 | |
4 | 下半部分 | 0 | 0 | 220.38 | 0 | 256.18 | 476.56 |
上半部分 | 2204.41 | 351.23 | 220.38 | 931.71 | 256.18 | 3963.91 | |
5 | 下半部分 | 0 | 0 | 220.38 | 0 | 256.18 | 476.56 |
上半部分 | 2204.41 | 351.23 | 220.38 | 931.71 | 256.18 | 3963.91 | |
6 | 下半部分 | 0 | 0 | 220.38 | 0 | 256.18 | 476.56 |
上半部分 | 2569.56 | 84.53 | 220.38 | 931.71 | 256.18 | 4062.36 | |
顶层女儿墙/ | 0 | 0 | 18.59 | 0 | 0.00 | 18.59 | |
0.00 | 0 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | ||
3.6.5重力荷载代表值
表2.7 各质点重力荷载代表值Gi(kN) | ||||||
质点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Gi | 4568.56 | 4440.47 | 4440.47 | 4440.47 | 4440.47 | 4080.95 |
图3.6重力荷载标准值
四 横向水平荷载作用下框架内力及侧移计算
4.1 线刚度计算
根据建筑设计资料，首层结构高度应为楼层高度、室内外高差、基础顶到地面高度之和，由资料可知底层层高为4.95m，其他各层为3.3m。
表4.1 框架梁线刚度ib计算 | ||||||
类别 | Ec(N/mm2) | b×h | Ib(mm4) | l(mm) | 1.5EcIb / l | 2EcIb / l |
边跨 | 3.0×104 | 250×650 | 5.721109 | 6800 | 3.7861010 | 5.0481010 |
中间跨 | 3.0×104 | 200×400 | 1.067109 | 2500 | 1.921010 | 2.561010 |
表4.2 框架柱线刚度ic计算 | |||||
类别 | Ec(N/mm2) | b×h | Ic(mm4) | hc(mm) | EcIc / l |
底层柱 | 3.0×104 | 650×650 | 1.49×1010 | 4950 | 9.021010 |
其余层柱 | 3.0×104 | 650×650 | 1.49×1010 | 3300 | 1.35×1011 |
4.2 侧移刚度的计算
表4-3 框架柱侧移刚度计算表格
框架柱位置 | K’ | α | D(N/mm) | |
边框架 | 底层边柱 | 0.42 | 0.38 | 16785 |
底层中柱 | 0.63 | 0.43 | 18999 | |
其余层边柱 | 0.28 | 0.12 | 18299 | |
其余层中柱 | 0.42 | 0.17 | 25962 | |
中间框架 | 底层边柱 | 0.56 | 0.41 | 18282 |
底层中柱 | 0.84 | 0.47 | 20865 | |
其余层边柱 | 0.37 | 0.16 | 23439 | |
其余层中柱 | 0.56 | 0.22 | 32716 | |
取4号轴分析，计算一榀框架的侧移刚度总和：
表4-4 横向框架层间一榀侧移刚度Di
楼层 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
ΣDi(N/mm) | 78293 | 112310 | 112310 | 112310 | 112310 | 112310 |
整个单体D值总和：
表4-5 横向框架层间总侧移刚度Di
楼层 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
ΣDi(N/mm) | 534598 | 738591 | 738591 | 738591 | 738591 | 738591 |
4.2 横向水平地震作用下框架内力及侧移计算
4.2.1 横向自振周期计算
由重力荷载代表值G（计算层及以上层）/层侧向刚度D（各层），得出各层的相对位移，所有层的相对位移之和则为u：
表4-6结构顶点的假想侧移计算
楼层 | Gi(kN) | VGi(kN) | ΣDi(N/mm) | Δui(mm) | ui(mm) |
6 | 4081 | 4081 | 738591 | 5.53 | 87.75 |
5 | 4440 | 8521 | 738591 | 11.54 | 82.22 |
4 | 4440 | 12962 | 738591 | 17.55 | 70.68 |
3 | 4440 | 17402 | 738591 | 23.56 | 53.14 |
2 | 4440 | 21843 | 738591 | 29.57 | 29.57 |
1 | 4569 | 26411 | 534598 | 49.40 | 49.40 |
由上表可以知道，这个框架结构的周期折减可取，取，则可得出
4.2.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算
，设计地震分组为第二组，由《抗震规范》查得：
，
，故：
式中，——为衰减指数，的区间取0.9
——-阻尼调整系数,除专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05，相应。
所以需要考虑框架顶部附加集中作用。框架结构底部横向水平地震作用标准值为：
，
楼层层间位移及楼层地震剪力的计算见下表4-7。
表4-7 横向水平地震作用下的层间剪力计算
楼层 | Hi(m) | Gi(kN) | GiHi(kN·m) | Fi(kN) | Vi(kN) | |
6 | 21.45 | 4081 | 87536 | 0.2540 | 546.43 | 1639.30 |
5 | 18.15 | 4440 | 80594 | 0.2339 | 503.10 | 2142.39 |
4 | 14.85 | 4440 | 65941 | 0.1914 | 411.63 | 2554.02 |
3 | 11.55 | 4440 | 51287 | 0.1488 | 320.15 | 2874.17 |
2 | 8.25 | 4440 | 36634 | 0.1063 | 228.68 | 3102.86 |
1 | 4.95 | 4569 | 22614 | 0.0656 | 127.59 | 3230.44 |
4.2.3 水平地震作用下位移验算
在水平地震作用下的框架结构的层之间的位移和顶点的位移按照规范公式为：
各层的层之间的弹性位移角度,根据规范的规定，对于砌体填充墙抵抗侧向力的框架结构体系，层之间的弹性位移限值。
表4.8 横向水平地震作用下的位移验算 | ||||||
楼层 | Vi(kN) | ΣDi(N/mm) | Δui(mm) | ui(mm) | hi(mm) | |
6 | 1639.30 | 738591 | 2.22 | 16.67 | 3300 | 1/1487 |
5 | 2142.39 | 738591 | 2.90 | 14.45 | 3300 | 1/1138 |
4 | 2554.02 | 738591 | 3.46 | 11.55 | 3300 | 1/954 |
3 | 2874.17 | 738591 | 3.89 | 8.09 | 3300 | 1/848 |
2 | 3102.86 | 738591 | 4.20 | 4.20 | 3300 | 1/786 |
1 | 3230.44 | 534598 | 6.04 | 6.04 | 4950 | 1/819 |
4.2.4 水平地震作用下框架内力计算
表4.9 A、D轴框架柱反弯点高度比计算 | ||||||||||||||||
楼层 | h(mm) | K | y0 | y1 | y2 | y3 | y | yh(mm) | ||||||||
6 | 3300 | 0.37 | 0.35 | 0.15 | 0.05 | 0.05 | 0.6 | 1980 | ||||||||
5 | 3300 | 0.37 | 0.40 | 0.15 | 0.05 | 0.05 | 0.65 | 2145 | ||||||||
4 | 3300 | 0.37 | 0.45 | 0.15 | 0.05 | 0.05 | 0.7 | 2310 | ||||||||
3 | 3300 | 0.37 | 0.50 | 0.15 | 0.05 | 0.05 | 0.750 | 2475 | ||||||||
2 | 3300 | 0.56 | 0.6 | 0.063 | 0.00 | 0.00 | 0.663 | 2188 | ||||||||
1 | 4950 | 1.07 | 0.643 | 0 | -0.248 | 0 | 0.395 | 1955.25 | ||||||||
表4.10 B、C轴框架柱反弯点高度比计算 | ||||||||||||||||
楼层 | h(mm) | K | y0 | y1 | y2 | y3 | y | yh(mm) | ||||||||
6 | 3300 | 0.56 | 0.36 | 0.05 | 0.15 | 0.15 | 0.71 | 2343 | ||||||||
5 | 3300 | 0.56 | 0.41 | 0.05 | 0.15 | 0.15 | 0.76 | 2508 | ||||||||
4 | 3300 | 0.56 | 0.46 | 0.05 | 0.15 | 0.15 | 0.81 | 2673 | ||||||||
3 | 3300 | 0.56 | 0.50 | 0.05 | 0.15 | 0.15 | 0.85 | 2805 | ||||||||
2 | 3300 | 0.84 | 0.55 | 0.05 | 0 | 0 | 0.6 | 1980 | ||||||||
1 | 4950 | 2.93 | 0.55 | 0 | 0 | 0 | 0.55 | 2723 | ||||||||
；
计算过程如表4-11、4-12：
表4-11 A、D轴框架柱端弯矩及剪力计算
楼层 | Vi | ΣDi | Dim |
| Vim | yh | (kN·m) | (kN·m) | |||||||||
6 | 1639.30 | 738591 | 23439 | 0.032 | 52.02 | 1.98 | 74.91 | 103.01 | |||||||||
5 | 2142.39 | 738591 | 23439 | 0.032 | 67.99 | 2.15 | 85.67 | 145.84 | |||||||||
4 | 2554.02 | 738591 | 23439 | 0.032 | 81.05 | 2.31 | 87.54 | 187.23 | |||||||||
3 | 2874.17 | 738591 | 23439 | 0.032 | 91.21 | 2.48 | 82.09 | 225.75 | |||||||||
2 | 3102.86 | 738591 | 23439 | 0.032 | 98.47 | 2.19 | 152.65 | 215.44 | |||||||||
1 | 3230.44 | 534598 | 18282 | 0.034 | 110.47 | 2.19 | 307.44 | 241.70 | |||||||||
表4-12 B、C轴框架柱端弯矩及剪力计算
楼层 | Vi | ΣDi | Dim |
| Vim | yh | | | |||||||||
6 | 1639.30 | 738591 | 32716 | 0.044 | 72.61 | 2.34 | 75.81 | 170.13 | |||||||||
5 | 2142.39 | 738591 | 32716 | 0.044 | 94.90 | 2.51 | 81.99 | 238.00 | |||||||||
4 | 2554.02 | 738591 | 32716 | 0.044 | 113.13 | 2.67 | 77.38 | 302.40 | |||||||||
3 | 2874.17 | 738591 | 32716 | 0.044 | 127.31 | 2.81 | 68.75 | 357.11 | |||||||||
2 | 3102.86 | 738591 | 32716 | 0.044 | 137.44 | 1.98 | 197.91 | 272.13 | |||||||||
1 | 3230.44 | 534598 | 20865 | 0.039 | 126.08 | 1.98 | 204.25 | 249.64 | |||||||||
计算结果如表4-13：
表4-13框架梁端弯矩、剪力及框架柱轴力计算
楼层 | 边跨梁（A、B轴间） | 中间跨梁（B、C轴间） | 柱轴力N | |||||||
l | l | 边柱 | 中柱 | |||||||
6 | 74.91 | 50.30 | 6.8 | -18.41 | 25.51 | 25.51 | 2.5 | -20.41 | -18.41 | -20.41 |
5 | 188.67 | 167.29 | 6.8 | -52.35 | 84.83 | 84.83 | 2.5 | -67.87 | -70.76 | -35.93 |
4 | 233.37 | 209.26 | 6.8 | -65.09 | 106.12 | 106.12 | 2.5 | -84.89 | -135.85 | -55.73 |
3 | 269.32 | 246.26 | 6.8 | -75.82 | 124.88 | 124.88 | 2.5 | -99.90 | -211.67 | -79.81 |
2 | 378.40 | 368.27 | 6.8 | -109.80 | 186.75 | 186.75 | 2.5 | -149.40 | -321.48 | -119.41 |
1 | 522.88 | 316.09 | 6.8 | -123.38 | 160.29 | 160.29 | 2.5 | -128.23 | -444.86 | -124.26 |
图4-1 地震弯矩图
图4-2 地震剪力、轴力图
4.3 横向水平风荷载作用下框架内力及侧移计算
4.3.1 风荷载计算
基本风压w0=0.40kN/m2，地面粗糙度为B类。
-风压高度变化系数，本工程建设地为郊区，地面粗糙度为类；
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