江苏射阳开发区综合楼设计毕业论文
2021-12-23 08:12
论文总字数：45273字
摘 要
本设计主要进行了多层钢筋混凝土框架结构体系的设计计算。 首先确定框架布局，然后计算内力。 通过计算各种内力组合以获得最安全的结构数据，在此过程中，我们深刻理解了PKPM软件的应用，极大地方便了以后的数据处理。 此外，还用于楼梯，梁，柱，地基等的构造以及建筑图和结构施工图的内力和钢筋计算
关键词：框架 结构设计 抗震设计 PKPM
An office building in sheyang county, jiangsu province
Abstract
This design mainly carried out the design calculation of the multi-layer reinforced concrete frame structure system. First determine the frame layout, and then calculate the internal force. Through calculating a variety of internal force combinations to obtain the safest structural data, in this process, we deeply understand the application of PKPM software, which greatly facilitates the later data processing. In addition, the internal forces and reinforcement calculations for the construction of stairs, beams, columns, foundations, etc., as well as the drawing of building and structural construction drawings
Key Words: Frame ;Structural design;Seismic design;PKPM
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章结构选型与布置 1
1.1结构选型 1
1.2 结构布置 1
1.3 设计例题已知条件 1
1.3.1工程概况 1
1.3.2气象资料 2
1.3.3工程地质资料 2
1.3.4结构和基础的安全等级 2
第二章确定计算简图 3
2.1确定计算简图 3
2.2梁柱截面尺寸 4
2.3材料强度等级 4
2.4荷载计算 4
2.4.1 屋面横梁竖向线荷载标准值： 4
2.4.2楼面横梁竖向线荷载标准值： 5
2.4.3屋面框架节点集中荷载标准值： 5
2.4.4楼面框架节点集中荷载标准值： 6
2.4.5风荷载 6
2.4.6地震作用 8
第三章框架内力计算 13
3.1弯矩分配系数 13
3.2恒载作用下的框架内力 14
3.2.1杆件固端弯矩 14
3.2.2.节点不平衡弯矩 15
3.2.3内力计算 16
3.3活载作用下的框架内力 21
3.3.1杆件固端弯矩 21
3.3.2工程考虑如下最不利组合：活载满跨布置，图3-5。 22
3.3.3各节点不平衡弯矩： 22
3.3.4内力计算 22
3.4风荷载作用下的位移内力计算 26
3.4.1 框架侧移： 26
3.4.2层间侧移 26
3.4.3顶点侧移 26
3.5地震作用下横向框架的内力计算 31
3.5.1 0.5（雪 活）重力荷载作用下横向框架的内力计算 31
3.5.2地震作用下横向框架的内力计算 37
4.1梁弯矩调幅 41
4.2 梁内力组合（一般组合） 42
4.3梁内力组合（地震效应） 43
续表4-3 43
4.4横向框架柱（一般组合） 44
4.5横向框架柱（地震组合） 47
第五章 框架梁柱截面设计 49
5.1横梁AB、BC跨正截面受弯承载力计算 49
5.2 横梁AB、BC跨正截面抗震验算 51
表5-3横梁AB、BC跨斜截面受剪承载力计算 53
第六章楼梯结构计算设计 62
6.1 梯段板计算 62
6.1.1荷载计算 62
6.1.2内力计算 62
6.1.3配筋计算 62
6.2休息平台板计算 63
6.2.1荷载计算 63
6.2.2内力计算 63
6.2.3配筋计算 63
6.3梯段梁TL1计算 63
6.3.1荷载计算 63
6.3.2内力计算 64
6.3.3配筋计算 64
第七章 现浇楼面板设计 65
7.1支座中点最大弯矩 65
7.2 A区格 66
7.2.1.求跨内最大弯矩MX（A），My（A） 66
7.2.2求支座中点固端弯矩， 67
7.3 E区格 67
7.3.1求跨内最大弯矩MX（E），My（E） 67
7.3.2求支座中点固端弯矩， 68
第八章 基础设计 70
8.1荷载计算 70
8.2确定基础底面积 70
8.2.1A柱： 71
8.2.2B柱 72
8.3抗震验算 73
8.3地基变形验算 74
8.4基础结构设计 74
8.4.1荷载设计值 74
8.4.2 A柱： 74
8.4.3（B-C)柱基 77
第一章结构选型与布置
1.1结构选型
结构选型很重要，一个合理的结构形式可以让建筑安全可靠，在绿色环保的同时，节约成本。在本次设计中，将采用现浇钢筋混凝土框架结构。
1.2 结构布置
框架结构布置的核心工作是要精准确定梁柱的位置及其中的数据。
其基本原则： |
(1)结构平面形状和立面体型宜简单、规则，使刚度均匀对称，减小偏心扭转。 |
(2)控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移。 |
(3)尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化梁设计及施工。 |
(4)房屋的总长度宜控制在最大温度伸缩缝间距内。 |
本次设计的办公楼采用的是内廊式结构，如图1-1 |
图1-1 结构布置图
1.3 设计例题已知条件
1.3.1工程概况
本毕业设计题目为实际工程应用课题，位于江苏省射阳县。该工程采 |
用钢筋混凝土框架结构，楼板采用现浇钢筋混凝土板。房屋总高度20.7米， |
共5层，首层高度4.5米。本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速 |
度值为0.10g，设计地震分组为第一组。本工程场地较平坦，室内相对标高 |
0.00相当于绝对标高12.00m。根据地质钻探，该场地土质较均匀，场地上部 |
为新生代沉积成因的粉土。地下水位较高，在天然地面以下1.2~1.0米处， |
无侵蚀性。工程场地地质情况较好，无液化土层，属于Ⅱ类场地土。工程的 |
平面图见附图。 |
1.3.2气象资料
1. 基本风压：0.35kN/m2 |
2. 基本雪压：0.40kN/m2 |
1.3.3工程地质资料
地下水位较高，在天然地面以下1.2~2.0米处，无侵蚀性。场地无液化土层，属于Ⅱ类场地土
1.3.4结构和基础的安全等级
1. 建筑结构的安全等级为二级。
2. 拟建场地位于7度区，按“建筑抗震设防分类标准”，本工程为丙类建筑，按7度设防标准采用抗震构造。
第二章确定计算简图
2.1确定计算简图
本工程横向框架计算单元取图1-1中斜线部分所示，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，在地基按《设计任务书》工程地质资料提供的数据，查《抗震规范》可判断为该场地为Ⅱ类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层粉砂层上，基底标高为设计相对标高。柱子的高度底层为：（初步假设基础高度），二～五层柱高为。柱节点刚接横梁的计算跨度，取柱中心至中心间距离，跨度：计算简图见图2-1。
图2-1 计算简图
2.2梁柱截面尺寸
框架柱：
梁：横向框架梁： 纵向连系梁：
2.3材料强度等级
混凝土：均采用C35级
钢筋：HRB400
2.4荷载计算
以横向框架④轴线为计算分析对象。
2.4.1 屋面横梁竖向线荷载标准值：
1.恒载
屋面恒载标准值： | |
35厚架空隔热板 | 0.035×25=0.875 kN/m2 |
防水层 | 0.4 kN/m2 |
20厚1:3水泥砂浆找平层 | 0.02×20=0.4 kN/m2 |
120厚钢砼现浇板 | 0.12×25=3 kN/m2 |
12厚板底粉刷 | 0.012×16=0.192 kN/m2 |
屋面恒载标准值 | 4.87 kN/m2 |
梁自重 | |
AB、CD、BC跨： | 0.3×0.7×25=5.25KN/m |
梁侧粉刷： | 2×（0.7-0.12）×0.02×17= 0.3944KN/m |
5.65 KN/m |
作用在顶层框架梁上的线恒荷载为： | |
梁自重： | gkAB1= gkCD1 =gkBC1 =5.65KN/m |
板传来的荷载： | gkAB2= gkCD2 =4.87×6.8=33.12KN/m， |
gkBC2 =4.87×2.8=13.64KN/m |
2.活载
作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为： | |
q4AB = q4CD = 0.7×6.8 = 4.76 kN/m | |
q4BC = 0.7×2.8 = 1.96 kN/m | |
2.4.2楼面横梁竖向线荷载标准值：
1.恒载
25厚水泥砂浆面层 | |
120厚钢混凝土现浇板 | 0.12×25 = 3 kN/m2 |
12厚板底粉刷 | 0.012×16 = 0.192 kN/m2 |
楼面恒载标准值： | 3.692 kN/m2 |
梁自重 | gkAB1= gkCD1 =gkBC1 =5.65KN/m |
板传来的荷载 | gkAB2= gkCD2 =3.692×6.8=25.11KN/m |
gkBC2 =3.692×2.8=10.34KN/m |
2.活载
楼面活载： | |
qAB = qCD = 2×6.8= 13.6kN/m | |
qBC = 2×2.8 = 5.6 kN/m |
2.4.3屋面框架节点集中荷载标准值：
1.恒载
边跨连系梁自重： | 0.25×0.60×6.8×25 = 25.5 kN |
粉刷 | 2×(0.60-0.12)×0.02×6.8×17 = 2.22 kN |
1.3 m高女儿墙： | 1.3×6.8×3.6 = 31.83kN |
粉刷： | 1.3×2×0.02×6.8×17 = 6.02kN |
连系梁传来屋面自重： | 0.5×6.8×0.5×6.8×4.87 = 56.30 kN |
顶层边节点集中荷载： | G5A = G5D = 121.87kN |
图 2-2 恒载顶层集中力
中柱连系梁自重 ： | 0.25×0.6×6.8×25 =25.5 kN |
粉刷： | [(0.60-0.12)*2]×0.02×6.8×17 =2.22 kN |
连系梁传来屋面自重 ： | 1/2×6.8×1/2×6.8×4.87 =56.30 kN |
0.5×(6.8 6.8-2.8)×2.8/2 ×4.87=36.82 kN | |
顶层中节点集中荷载： | G5B = G5c = 120.84kN |
2活载：
Q5A = Q5D = 1/2×6.8×1/2×6.8×0.7 =8.10 kN
Q5B=Q5c=1/2×6.8×1/2×6.8×0.7 1/2×(6.8 6.8-2.8)×2.8/2×0.7=13.4 kN
2.4.4楼面框架节点集中荷载标准值：
1.恒载：
边柱连系梁自重 | 14.06 kN |
粉刷： | 1.16 kN |
连系梁传来楼面自重： | 1/2×6.8×1/2×6.8×3.692 =42.68kN |
57.9kN |
中间层边节点集中荷载： |
GA = GD = 57.9kN |
框架柱自重： GA’ = GD’ = 0.6×0.6×3.3×25 =29.7kN |
中柱连系梁自重： | 14.06 kN |
粉刷： | 1.19 kN |
连系梁传来楼面自重 | 1/2×6.8×1/2×6.8×3.692 = 42.68kN |
1/2×(6.8 6.8-2.8)×2.8/2×3.692 = 27.92 kN | |
85.85 kN | |
中间层中节点集中荷载： | |
GB = Gc = 85.85 kN | |
柱传来集中荷载： GB’= Gc’= 29.7 kN | |
2活载：
QA = QD = 1/2×6.8×1/2×6.8×2.0 =23.12kN
QB = QC = 1/2×6.8×1/2×6.8×2.0 1/2×(6.8 6.8-2.8)×2.8/2×2.0= 38.24 kN
图 2-3 恒载中间层结点集中力
2.4.5风荷载
已知基本风压W0 =0.35kN/m2，本工程为江苏射阳县办公楼，地面粗糙度属B类，按荷载规范。
风载体型系数：迎风面为0.8；背风面为–0.5，因结构高度H = 19m＜30 m（从室外地面算起），取风振系数，计算过程如表2-1所示，风荷载图见图 2-4
表2-1 风荷载计算 | |||||||
层次 | βz | μs | Z(m) | μz | W0(kN/m2) | A(m2) | Pi(kN) |
5 | 1 | 1.3 | 17.7 | 1.184 | 0.35 | 20.06 | 10.81 |
4 | 1 | 1.3 | 14.4 | 1.115 | 0.35 | 22.44 | 11.39 |
3 | 1 | 1.3 | 11.1 | 1.029 | 0.35 | 22.44 | 10.51 |
2 | 1 | 1.3 | 7.8 | 1 | 0.35 | 22.44 | 10.21 |
1 | 1 | 1.3 | 4.5 | 0.9 | 0.35 | 26.52 | 10.86 |
图2-4 横向框架上的风荷载
2.4.6地震作用
1.建筑物总重力荷载代表值Gi的计算
（1）集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G 5
50%雪载： | 0.5×0.4×15×47.6 =114.24kN |
层面恒载： | 4.87×47.6×15 =3477.18 kN |
横梁： | 5.65×15×8 = 678kN |
纵梁： | （25.5 2.22）×8×4=887.04kN |
女儿墙： | 1.3×3.6×（47.6 15）×2 = 586.0kN |
柱重： | 0.6×0.6×25×1.65×32=475.2kN |
横墙： | 0.24×15×1.8×2×25=324 kN |
纵墙： | 0.12×6.1×1.8×13×25= 428.22kN |
钢窗： | 20×1.8×1.5×1/2×0.4 = 10.8kN |
GE5=6980.68 kN |
（2）集中于三、四层处的质点重力荷载代表值G 4～G 2
50%楼面活载： | 0.5×2.0×15×47.6 =714kN |
楼面恒载： | 3.692×47.6×15= 2636.09kN |
横梁： | 678 kN |
纵梁： | 887.04 kN |
柱重： | 586.0×2 =1172kN |
横墙： | 324×2 =648 kN |
纵墙： | 428.22×2 =856.44 kN |
钢窗： | 10.8×2 = 21.6 kN |
G 3 = G 2 = 7613.17 kN |
（3）集中于二层处的质点重力荷载标准值G 1
50%楼面活载： | 714 kN |
楼面恒载： | 2636.09 kN |
横梁： | 678 kN |
纵梁： | 887.04 kN |
柱重： | 0.6×0.6×25×（3.05 1.65）×32= 1353.6 kN |
横墙： | 648 648×3.05/1.65 = 1845.82kN |
纵墙： | 856.44 856.44×3.05/1.65 = 2439.56 kN |
钢窗： | 21.6kN |
G1 = 10575.71 kN |
2.地震作用计算：
（1）框架柱的抗侧移刚度
在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取 I = 2I0；边框架梁取 I = 1.5I0；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I = 1.5I0；边框架梁取I = 1.2I0，I0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。
表2-2 横梁、柱线刚度 | |||||||||
杆件 | 截面尺寸 | Ec(kN/mm2) | I0(mm4) | I(mm4) | L(mm) |
| 相对刚度 | ||
B | H | ||||||||
(mm) | (mm) | ||||||||
边框架梁 | 300.00 | 700.00 | 31.50 | 8.6E 09 | 1.3E 10 | 6100.00 | 6.6E 07 | 1.00 | |
中框架梁 | 300.00 | 700.00 | 31.50 | 8.6E 09 | 1.7E 10 | 2800.00 | 1.9E 08 | 2.90 | |
底层框架柱 | 600.00 | 600.00 | 31.50 | 1.1E 10 | 1.1E 10 | 6100.00 | 5.6E 07 | 0.84 | |
中层框架柱 | 600.00 | 600.00 | 31.50 | 1.1E 10 | 1.1E 10 | 3300.00 | 1.0E 08 | 1.55 | |
每层框架柱总的抗侧移刚度见表2-3：
