扬州宏森减震科技有限公司宿舍框架结构设计（方案2）毕业论文
2022-01-19 08:01
论文总字数：70035字
摘 要
框架结构是一种由梁、柱等构件通过节点处的连接而形成的结构。相较于其它结构形式，框架结构平面上的可使用空间较大，同时又具有较好的整体性和抗震性，适用于一般的多层建筑。
本设计为扬州宏森减震科技有限公司宿舍框架结构设计，主要针对结构中第5榀框架进行设计，主要设计内容包括以下几方面：结构的选型和布置、计算简图的确定、各种荷载情况下的内力计算、荷载效应的组合、梁柱截面等的配筋设计以及运用PKPM设计并绘制施工图。
关键词：框架结构；；弯矩分配；内力组合；弯矩调幅
Abstract
Frame structure is a kind of structure formed by the connection of beams, columns and other components through the joints. Compared with other structural forms, the available space on the frame structure plane is larger, and at the same time it has good integrity and earthquake resistance, which is suitable for the general multi-layer buildings. This design for Yangzhou Hongsheng Damping Technology Co., Ltd. dormitory frame structure design, mainly for the structure of the 5th analytes frame design, the main design content includes the following aspects: the selection and layout of the structure, the determination of the calculation diagram, the calculation of internal force under various loads, the combination of load effect, beam and column cross section, such as the reinforcement design and the use of PKPM design and draw construction drawings.
Key Words: bending moment allocation; internal force combination; bending moment amplitude modulation
目 录
第一章 设计条件
1.1 工程概况
“扬州宏森减震科技有限公司宿舍框架结构设计（方案2）”为实际工程，位于江苏省扬州市。建筑场地长宽约长36m 宽21m，建筑面积约3800m2，建筑高度约18m，室内外高差0.45m，本工程建筑层数为五层。建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，地基基础设计等级为丙级，框架抗震等级为三级，建筑抗震设防类别为标准设防类，抗震设防烈度为7 度(基本地震加速度为 0.15 g) ，地震分组为第一组。
1.2 工程地质资料
1.3 气象资料
（1）基本风压值：
（2）基本雪压值：
1.4 荷载资料
（1）宿舍楼活荷载，查《建筑结构荷载规范》GB50009-2012，确定宿舍楼面活荷载标准值为2.0kN/m2，宿舍楼走廊、楼梯楼面活荷载标准值为2.0kN/m2。
（2）不上人屋面:活荷载标准值为0.7kN/m2。
（3）屋面构造:
（4）楼面构造:
水泥楼面:10mm厚1:2水泥砂浆面层压实抹光、15mm厚1:3水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、12mm厚纸筋石灰粉平顶。
（5）围护墙:围护墙采用200mm厚混凝土空心小砌块（重度2.36kN/m2），M5混合砂浆砌筑，双面粉刷（重度3.6kN/m2）。
图1-1 柱网图
第二章 计算简图和荷载计算
2.1 框架计算简图
本工程横向框架计算单元取③轴所在框架部分，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，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2层密卵石上，基底标高为设计相对标高-1.8m。底层柱子的高度为：h1=3.6 1.8-0.5=4.9m（初步假设基础高度0.5m），二至五层柱高为h2~ h5=3.6m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取两柱中心线至中心间距离。三跨的计算宽度分别为：l=7800mm、2400mm、7800mm。计算简图如图2-1所示。
图2-1 计算简图
图2-2 荷载计算简图
- 屋面横梁竖向线荷载标准值
- 永久荷载
屋面永久荷载标准值 | |
35mm厚架空隔热板 | 0.03525=0.875kN/m2 |
防水层 | 0.4kN/m2 |
20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层 | 0.0220=0.4kN/m2 |
120mm厚钢筋混凝土楼板 | 0.1225=3kN/m2 |
12厚纸筋石灰粉平顶 | 0.01216=0.192kN/m2 |
屋面永久荷载标准值 | 4.867kN/m2 |
梁自重
横向框架梁 | 0.350.825=7kN/m |
梁侧粉刷 | （0.8-0.12）0.02=0.4624kN/m |
7.462kN/m
作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为
梁自重 | g5AB1=g5BC1=g5CD1=7.462kN/m |
板传来的荷载 | g5AB2=g5CD2=4.8673.6=17.52kN/m g5BC2=4.8672.4=11.68kN/m |
- 活荷载
作用在顶层框架梁的线活荷载标准值为 | ||
q5AB=q5CD=0.73.6=2.52kN/m q5BC=0.72.4=1.68kN/m | ||
- 楼面横梁竖向线荷载标准值
- 永久荷载
25mm厚水泥砂浆面层 | 0.02520=0.50kN/m2 |
120mm厚钢筋混凝土现浇板 | 0.1225=3.0kN/m2 |
12厚板底粉刷 | 0.01216=0.192kN/m2 |
楼面永久荷载标准值 | 3.692 kN/m2 |
墙自重 | 3.63.49=12.564 kN/m |
AB，BC，CD跨框架梁自重 | 7.4624kN/m |
作用在楼面层框架梁上的线恒荷载标准值为
梁自重 | gAB1=gBC1=gCD1=7.4624kN/m |
墙自重 | gAB2=gBC2=12.564 kN/m |
板传来荷载 | gAB2=gCD2=3.6923.6=13.29kN/m gBC2=3.6922.4=8.86kN/m |
- 活荷载
楼面活荷载 | qAB=qCD=23.6=7.2kN/m qBC=22.4=4.8kN/m |
- 屋面框架节点集中荷载标准值
图2-3 恒载顶层集中力
- 永久荷载
边跨纵向框架梁自重 | 0.357.225=44.1kN |
粉刷 | 2（0.7-0.12）0.02=2.840kN |
1.2m高女儿墙 | 1.27.22.36=20.39kN |
粉刷 | 1.220.027.217=5.875kN |
纵向框架梁传来屋面自重 | 0.57.20.57.84.867=68.33kN |
次梁粉刷与自重 | 0.50.20.457.225 0.52（0.45-0.12）0.027.817=8.96kN |
顶层边节点集中荷载 | G5A= G5D=150.49kN |
中柱纵向框架梁自重 | 0.7757.225=44.1kN |
粉刷 | 2（0.7-0.12）0.027.21.7=2.840kN |
纵向框架梁传来屋面荷载 | 0.57.20.57.84.867=68.33kN |
0.5（7.22-2.4）0.52.44.867=35.04kN | |
次梁自重与粉刷 | 8.96 0.50.20.452.425 0.52（0.45-0.12）0.022.417=11.93kN |
顶层中节点集中荷载 | G5B= G5C=162.24kN |
- 活荷载
Q5A=Q5D=1/27.21/27.80.7=14.04kN
Q5B=Q5C=1/27.21/27.80.7 1/2（7.22-2.4）1/22.40.7=19.08kN
- 楼面框架节点集中荷载标准值
- 永久荷载
边跨纵向框架梁自重 | 44.1kN |
粉刷 | 2.84kN |
钢窗自重 | 0.41.31.22=1.248kN |
窗下墙体自重 | 2.36（7.2-0.4）（3.6-1.2-1.1）=20.86kN |
粉刷 | 26.81.30.0217=6.01kN |
窗边墙体自重 | 1.3（6.8-1.2）2.36=17.18 |
粉刷 | 25.61.30.0217=4.95kN |
纵向框架梁传来楼面自重 | 0.57.20.57.83.692=51.84kN |
次梁粉刷与自重 | 8.96kN |
墙重 | 3.67.82.360.5=33.13kN |
191.11kN
中间层边节点集中荷载
柱传来荷载 | GA=GD=191.11kN |
框架柱自重 | GA＇=GD＇=0.450.453.625=18.23kN |
中柱纵向框架梁自重 | 44.1kN |
粉刷 | 2.84kN |
内墙自重 （忽略门窗按墙重量计算） | （7.2-0.45）（3.6-0.82）2.36=44.29kN |
粉刷 | 26.752.780.0217=12.76kN |
纵向框架梁传来楼面自重 | 0.57.20.57.83.692=51.84kN 0.5（14.4-2.4）1.23.692=26.58kN |
次梁自重与粉刷 | 11.93kN |
墙重 | 33.13 3.62.42.360.5=43.33kN |
237.67kN
中间层中节点集中荷载
柱传来集中荷载 | GB=GC=237.67kN |
框架柱自重 | GB＇=GC＇18.23kN |
- 活载
QA=QD=1/27.21/27.82=28.08kN
Q5B=Q5C=1/27.21/27.82 1/2（7.22-2.4）1/22.42=42.48kN
图2-4 恒载中间层结点集中力
- 风荷载
已知基本风压，地面粗燥程度属于B类，按荷载规范。
风载体型系数：迎风面0.8；背风面-0.5，因结构高度H=19.2mlt;30m，取风震系数=1.0，计算过程见表，风荷载如图所示。
图2-5 横向框架上的风荷载
表2-1 风荷载计算
层次 | Z（m） | (kN/m2) | A(m2) | Pi（kN） | |||
5 | 1.0 | 1.3 | 18 | 1.19 | 0.40 | 21.6 | 13.37 |
4 | 1.0 | 1.3 | 14.4 | 1.1144 | 0.40 | 25.92 | 15.02 |
3 | 1.0 | 1.3 | 10.8 | 1.0208 | 0.40 | 25.92 | 13.76 |
2 | 1.0 | 1.3 | 7.2 | 1.0 | 0.40 | 25.92 | 13.48 |
1 | 1.0 | 1.3 | 3.6 | 0.72 | 0.40 | 25.92 | 9.70 |
- 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G5
50%雪载： | 0.50.35（14.41.5 19.536）=126.63kN |
板上荷载： 屋面永久荷载 | 4.867367.82 4.87362.4=3153.82kN |
梁自重： 横向梁 纵向梁 次梁 | （7.4627.82 7.4622.4）6=805.90kN （44.1 2.84）54=938.8kN （2.47447.82 2.47442.4）5=222.70kN |
柱自重： | 0.450.45251.824=218.70kN |
隔墙自重： | |
横墙： | 2.36[7.81.818 （2. 41.8-0.91.5/2）2 （7.81.8-2.10.922）=662.05kN |
纵墙（忽略门窗）： | （3.6×1.8-1.3×0.6）×2.36×14 （3.6×1.8-2.1×0.9）2.36×4 （3.6×1.8-1.5×0.45）×2.36×2 7.2××1.8×2.36×10=564.91kN |
钢窗： | 8×2.1×0.9×0.4 2×1.5×0.45×0.4 14×1.3×0.6×0.4=10.96kN |
女儿墙： | 1.2×2.36×（36 19.5×2 36 1.5×2）=322.85kN |
G5=7027.32kN
2）集中于三、四、五层处的质点重力荷载代表值G4~G2
50%楼面活载： | 0.5×（8×36×2 1.5×36×2 72×2×1.5×2）=918kN |
板上荷载： 楼面永久荷载 | 3.6923618=32392.42kN |
梁自重： 横向梁 纵向梁 次梁 | （7.4627.82 7.4622.4）6=805.90kN （44.1 2.84）54=938.8kN （2.47447.82 2.47442.4）5=222.70kN |
柱自重： | 218.70×2=437.4kN |
隔墙自重： | |
横墙： | 662.05×2=1324.1kN |
纵墙（忽略门窗）： | 564.91×2=1129.82kN |
钢窗： | 10.96×2=21.92kN |
G4=G3=G2=8191.06kN
3）集中于二层处的质点重力荷载代表值G1
50%楼面活载： | 918kN |
板上荷载： 楼面永久荷载 | 2392.42kN |
梁自重： 横向梁 纵向梁 次梁 | 805.90kN 938.8kN 222.70kN |
柱自重： | 0.450.4525（2.05 1.8）24=467.78kN |
隔墙自重： | |
横墙： | 662.05 662.05×2.05/1.8=1416.05kN |
纵墙（忽略门窗）： | 564.91 564.91×2.05/1.8=1208.28kN |
钢窗： | 10.96×2=21.92kN |
G1=8391.85kN
（2）地震作用计算
1）框架柱的抗侧移刚度
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