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1、毕业设计说明书结构设计 专业：土木工程专业 学生: 李鹏 指导老师：骈龙江河北工程大学土木学院2014年6月4日摘要作为土木工程专业的一名即将毕业的学生，我们用了十二周的时间完成了离校前的最重要的一课毕业设计，在此设过程中我们收获颇丰，收益非浅。我们此次毕业设计的题目是临漳县第六小学教学楼。主体五层，采用框架结构，主体高度为20.25米。室内外高差为0.45米，此设计中框架梁（根据跨度的1/8-1/12）采用主梁采用550500mm，次梁采用500200mm，框架柱采用600600mm，混凝土采用C30-C35，墙体采用轻质加气混凝土砌快。此工程设计的内容包括：建筑设计，结构设计两部分，它们之
2、间有分工，又相互密切配合。在设计过程中我们严格按照设计步骤进行。首先熟悉设计任务书，根据每个人对设计任务书的理解做出一套自己的方案，然后小组内进行比较，根据功能，结构布置，立面效果等方面的比较，取长补短，确定一套较适宜的方案，然后根据此方案每人选取一榀框架，进行框架内力与配筋计算以及板配筋和楼梯配筋计算，最后要进行罕遇地震作用下的结构薄弱层验算，这些作为计算书的主要内容。完成计算后，采用PKPM软件进行了整个工程的建模与结构的配筋计算。最后进入建筑施工图，结构施工图的绘制阶段，在绘图过程中我熟练了CAD中各个命令的用法，掌握了建筑图与结构图的绘制。再次设计过程中，我全面了解了设计的整个过程，能
3、够系统独立的完成整个设计，为以后走上工作岗位奠定了坚实的基础。在此我也感谢各位老师在设计过程中给予的细心指导和全面帮助，最后祝各位老师工作顺利，万事如意！AbstractAs a soon graduated student of civil engineering specialized ,I used about 12week-long time to complete the most important class before leaving school -graduation project ,I harvested quite abundantly during the des
4、ign process ,the income was vulgar ,and it layed the solid foundation before I step onto the work post .The subject of our graduates design is Wu Anshi crane concept in kindergarten.This building have four stories in the major body, 15meters. The height difference between indoor and outdoor is 0.45m
5、eters. As a result ,it can avoid interference between the functions, and provide a nice environment for working. We design the frame beam(based on 1/8-1/12 of the span)as 300700mm. And the beam in the middle span is 250600mm. The frame beam is 500200mm, we choose the concrete of C30-C35,while the wa
6、ll is built with concrete curb. This engineering design content includes: the architectural design, the structural design two parts, between them have the division of labor, also closely coordinates mutually. We strictly carry on in the design process according to the design procedure, first is fami
7、liar with designs the project description, to designs the project description according to each person the understanding. Makes a set of own plan, then in the group carries on the comparison, according to the function, the structural arrangement, sets up aspect the and so on surface effect compariso
8、n, made up for one s deficiency by learning from others strong points, had determined a set was suitable the plan, then acted according to this aspect each person to select one case, the frame has carried on the frame endogenic force, matched the muscle computation, as well as met the earthquake rar
9、ely, the board matches the muscle and the staircase matches the muscle computation, these achievement designed main content. After completes the account book, used PKPM to carry on the entire project modeling from the software, the floor configuration computation. Finally, enters the construction dr
10、awing, the structure construction drawing plan stage, let in my skilled CAD in the plan process each order usage, has grasped the construction chart ad the structure drawing plan.In this design process, I had comprehensively understood the design entire process, can the system independence complete
11、the entire design, will step onto the work post for later to lay the solid foundation. In this me also thanks fellow teachers the careful instruction which gives in the design process and helps with all one s strength, finally wishes fellow teachers to work smoothly, all things are satisfactory.目录第一
12、章 绪论5第二章 设计任务书62.1 主要内容包括：62.2 设计计算内容7第三章 工程概况83.1工程概况83.2柱网布置83.3.框架结构承重方案的选择93.4.梁、柱截面尺寸的初步确定10第四章 重力荷载代表值的计算104.1 楼屋面做法10屋面及搂面的永久荷载标准值104.2 屋面及楼面可变荷载标准值114.3 墙、门、窗重力荷载计算114.4 梁、柱计算12第五章 框架侧移刚度的计算13 5.1梁线刚度计算：135.2 柱线刚度的计算:14第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算156.1 横向自振周期的计算156.2 横向水平地震作用及楼层地震剪力的计算166.3 变形验
13、算166.4 水平地震作用下框架内力计算17第七章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算21第八章 横向框架内力组合308.1结构抗震等级308.2框架梁内力组合308.3框架柱内力组合34第九章 截面设计399.1 框架梁399.2 框架柱419.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算44第十章 楼梯设计4610.1 设计资料4610.2 楼梯板设计4610.3 平台板计算47第十一章 基础设计5011.1 工程概况5011.2 独立基础设计(21轴线G柱)51鸣 谢55参考文献56附件1：毕业设计任务书附件2：实习报告附件3：实习日记附件4：英文翻译第一章 绪论根据设计任务书的要求，本次结构设计采
14、用钢筋混凝土框架结构。设计过程遵循先建筑、后结构、再基础的思路。建筑设计依据用地条件和建筑使用功能、周边环境特点，首先设计建筑平面，包括建筑平面选择、平面柱网布置、平面交通组织及平面功能设计；其次进行立面造型、剖面的设计；最后进行楼梯的设计及相关构件的初选。本次设计的建筑物位于地震区，应该考虑地震的影响，查阅有关规范和资料，进行结构设计时不用考虑风荷载。第二章 设计任务书2.1 主要内容包括：确定结构体系与结构布置；根据经验对构件进行初估；竖向荷载统计与计算；地震作用的内力分析； 确定计算单元模型及计算简图；内力计算及组合；梁、柱、板截面设计；基础设计。 楼梯设计； 结构设计部分：分别从结构体
15、系的选择，结构总体布置，屋盖的结构方案，基础方案的选择及结构计算等多方面进行了论述。结构计算大致分为以下几个步骤：构件布置：按建筑方案中的平，立，剖面设计，确定各构件的截面及布置，绘出结构计算简图并初选梁，柱截面。荷载统计：在选截面的基础上，按从上到下的顺序进行，在荷载的取值按各房间的使用功能及位置查找荷载规范，完成恒载及活载的统计，并求出重力荷载代表值。框架水平地震作用下侧移验算：先算出各构件的侧移刚度，在根据顶点位移法计算结构的自振周期，按底部剪力法求水平地震剪力，由于结构自震周期小于1.4倍特征周期，所以不考虑顶点附加水平地震作用。横向框架内力分析：分析了横向框架在水平地震剪力和竖向荷载
16、作用下的内力，用弯矩二次分配法计算梁端，柱端弯矩，剪力。内力组合；活载及地震作用下对横向框架的内力进行组合，找出最不利内力组合，作为对框架梁，柱进行截面设计，和配筋计算的依据。板的设计：用塑性理论对板进行结构设计，求出板的配筋。基础设计：采用钢筋混凝土柱下条形基础进行设计。设计成果：平面图两张，立面，及剖面图各一张，楼梯剖面图，楼梯配筋图，楼梯详图各一张，楼，屋盖的结构布置，配筋图各一张，墙身大样图一张，建筑总说明及结构总说明等。计算机应用：使用了AUTO CAD,天正，PKPM软件及EXCL表格制作和WORD进行了排版设计。在设计过程中我们严格按照现行建筑设计规范和现行结构设计规范进行设计，
17、并取一榀框架进行内力计算，绘制建筑施工图和结构施工图，在设计的过程中我们还参考了有关的教材和图籍，房建，混凝土结构，抗震等，但是由于我们的水平有限和经验的缺乏，以及材料的不足，还有许多不合理之处，希望各位老师提出批评指正。2.2 设计计算内容全部毕业设计内容包括建筑设计部分和结构设计部分，以结构设计部分为重点，学生可根据要求选择不同的设计方案，每人完成的具体内容要求如下：2.2.1建筑设计要求要求每人在规定的时间内，独立完成一项规定的建筑与结构设计，以结构为主。1） 方案图：各层平面、各个立面、剖面及方案简单说明。2） 建筑施工图：要求计算机绘图。每人必做题目：平面图：框架部分，地下室、一、二
18、、三层及四层。立面图：东、西、南、北立面图选一张。剖面图：一张楼梯：剖面、平面图一张。墙身剖面图：一张。建筑说明及总平面图，门窗表、工程作法。要求：每组同学除主要施工图外，其它施工图的选择绘制，尽量不相同，同组同学的应能准确完整地反映本设计的内容。图纸采用2号或2号加长，共六张。2.2.2结构设计要求：3） 作出建筑物的结构方案，结构布置与选型，初选构件尺寸，手工计算一榀框架，计算机计算一榀框架。4） 结构施工图的要求，可由计算机画图。每人必做题目：结构设计总说明。框架施工图两榀。楼盖、屋盖结构布置、配筋图。楼梯平面、剖面施工图。基础平面、剖面图。除主要施工图外，每个同学尽量选择互不相同的内容
19、施工图绘制。共绘制2号或2号加长6张结构施工图。5） 编写结构设计计算书主要内容：结构方案、结构的选型、材料的确定。荷载的计算、内力计算及其简图，计算的公式及抗震验算等内容。3.设计说明书的组成要求：（1） 毕业说明书与评语。（2） 毕业设计说明书目录。（3） 中英文摘要（字数500700字）。（4） 建筑设计说明书。（5） 结构设计说明书。（6） 主要经济指标。（7） 上机计算计算机程序及输出成果打印。（8） 专业外文资料翻译（原文不少于5000字符）。第三章 工程概况3.1工程概况 根据该房屋的使用功能及建筑设计要求，进行了平立面及剖面的设计，主体结构为5层，一层层高为4.9m,其余为3.
20、9m。 填充墙采用蒸压粉煤灰混凝土砌块，为200mm,重度为5.5KN/m3；门为实木门，；窗为铝合金窗。 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板厚100mm.3.2柱网布置本教学楼主体结构柱网布置如下图所示：图3.1 主体结构柱网布置图 3.3.框架结构承重方案的选择 竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本机构框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。3.4.框架结构的计算 图3.2横向框架组成的空间结构 3.4.梁、柱截面尺寸的初步确定3
21、.5.1 梁截面尺寸估算墙外墙：300mm（保温及抹灰厚度为50mm）内墙： 200mm楼底层100mm柱子600mm600mm混凝土强度等级：柱子首层：C30 25层：C25梁C30楼板C25主梁： 梁的跨度：7.4m ， 2.7m ， 3.9m ，8.4m 梁高（经济跨度：1/121/16）梁的跨度梁高合理取值范围梁高取值7.4m616mm462.5mm550mm2.7m225mm168.75mm200mm3.9m325mm650mm550mm8.4m700mm520mm550mm总结：2.7m跨度的框架梁截面尺寸bh=250500,其余跨度的梁截面bh=500550次梁： 次梁的跨度：8
22、.4m，3.9m梁的跨度梁高取值范围梁高取值8.4m600mm525mm550mmbh=5005503.9m278.6243.7mm250mmbh=250500 第四章 重力荷载代表值的计算4.1 楼屋面做法屋面及搂面的永久荷载标准值屋面：（不上人）20厚1：2水泥砂浆找平层 200.02=0.4KN/100140厚（2%找坡）膨胀珍珠岩 （0.1+0.14）27=0.84 KN/120厚钢筋混凝土板 250.12=3KN/15厚纸筋石灰抹底 160.015= 0.24KN/ 合计 4.48KN/14层楼面：8-10厚地砖铺实拍平水泥砂浆擦缝20厚1：4干硬性水泥砂浆素水泥砂浆结合层一遍 0.
23、7 KN/120厚钢筋混凝土板 250.12=3KN/15厚纸筋石灰抹底 160.015= 0.24KN/ 合计 3.94KN/ 4.2 屋面及楼面可变荷载标准值 查建筑荷载规范 GB50009-2001 上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kN/m2 楼面活荷载标准值 2.0 kN/m2 屋面雪荷载标准值 =1.00.2=0.2 kN/m2 （式中r 为屋面积雪分布系数）4.3 墙、门、窗重力荷载计算 外墙 200厚蒸压粉煤灰混凝土砌块（5.5KN/m3），外墙涂料，内墙20mm 抹灰，则外墙重力 荷载为： 5.50.2+170.02=1.44 kN/m2 内墙200 厚蒸压粉煤灰混凝土砌块（
24、5.5KN/m3） , 双面抹灰各20mm ， 则内墙重力荷载 为： 5.50.2+170.022=1.78 kN/m2木门单位面积重力荷载： 0.2 kN/m2一层：外墙（计入窗户）：（210.10.25+84.60.252）0.6=28.41m228.414.95.5=766m3内墙（计入门窗）（8.48+4.22+7.412）0.23.90.6 5.5=424KN水泥粉刷墙面（外墙算一面，内墙算两面）：【（10.13.9+84.63.9）0.36+23.9（8.48+4.22+7.412）0.36】0.6=357KN汇总：首层自重：766+424+357=1547KN25层：外墙：（10
25、.10.5+84.60.5）3.95.50.6=610KN内墙：424KN 水泥粉刷墙面：357KN总结:610+424+357=1391/层 4.4 梁、柱计算 柱子钢筋混凝土的重度取：25KN/m3 首层柱子：0.60.64.925=44KN/根合计：4439=1716KN/首层 25层柱子：0.60.63.925=35KN/根合计：3531=1085KN/层4.4梁、柱的计算主梁：2.70.50.213+（7.413+8.493+3.92）0.50.55=3.5+91=94.5m394.525=2363KN/层次梁：【（8.40.50.559+3.90.50.252）25=544KN总结
26、：每层梁的自重为2363+544=2907KN/层板：2584.610.10.1=2316KN/层采用水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底）：0.6584.610.1=65KN 4.5 各质点重力荷载代表值计算集中于各楼层标高处的重力荷载代表值，为计算单元范围内的各楼层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等重量。各层重力荷载代表值（KN）一层二层三层四层五层88328439843984397201计算简图见下图。 图4.2 各质点重力荷载代表值第五章 框架侧移刚度的计算5.1梁线刚度计算：断面bh跨度L矩形截面惯性矩I0(m4)边框架梁中框架梁Ib=1.5I0Kb=EIb/lIb
27、=2.0I0Kb=EIb/l5002502.70.3310-30.49510-30.551040.6610-30.731045005503.96.910-310.3510-37.9610413.810-310.61045005507.46.910-310.3510-34.210413.810-35.61045005508.46.910-310.3510-33.710413.810-34.9104 5.2 柱线刚度的计算:层次混凝土强度等级断面bh(m2)层高h(m)惯性矩Ic（m4）线刚度Kc=EIc/h跨度K=Kb/2Kc （一般层)K=Kb/Kc (首层)K/（2+K）（一般层）（K+0.
28、5）/（2+K）D=角柱1C300.624.910.810-36.61047.40.640.432142502.70.080.27992037.40.640.4311425025C250.623.910.810-37.81047.42.70.213131082.70.070.0342652边框架中柱1C300.624.910.810-36.61040.680.4401451425C250.623.910.810-37.81040.610.23414400中框架中柱1C300.624.910.810-36.61040.960.4921622925C250.623.910.810-37.81040
29、.810.28817723 第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算6.1 横向自振周期的计算 横向自振周期的计算采用顶点位移法，基本自振周期可按下式计算：，式中为顶点位移（单位为m），按D值法计算，见下表。 表6.1 横向框架顶点位移计算层次Gi（KN）（KN）Di-=Gi /D(m)5720172014352790.01650.262348439156404352790.0360.245838439240794352790.0550.209828439325184352790.07470.154818832413505158660.08010.0801 注：1.为结构基本自振周期
30、考虑非承重砖墙影响的折减系数，取0.8。 2.为假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi 作为水平荷载而算得的结构顶点位移。 =1.70.6=0.52s6.2 横向水平地震作用及楼层地震剪力的计算地震作用按8度计算，基本地震加速度0.20g，类场地所属设计地震分组为第二组。Tg=0.52 s ，=0.16，由于T1=0.5 s1.4 Tg。无需考虑附加地震作用。FEK=G =2=0.550.16=0.088FEK=0.0880.8541350=3093各层地震作用及楼层地震剪力层数hiHiGi（KN）Gi HiFiVi53.920.572011476210.28889189143.916.6
31、84391400880.273844173533.912.784391071750.209646238123.98.88439742630.145449283014.94.98832432770.08426030933层数ViDiUi-Ui-1 =Vi /Dhi层间弹性转角备注58914352792.010-33.91/19501/550417354352794.010-33.91/9751/550323814352795.510-33.91/7091/550228304352796.510-33.91/6001/5501309335158662.010-34.91/8171/550 6.3
32、变形验算水平地震作用下框架结构的层间位移 和顶点位移分别按下列公式计算: ， 各层的层间弹性位移角,，根据建筑抗震规范，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值。计算过程如下表6.3:地震作用按8度计算，基本地震加速度0.20g，类场地所属设计地震分组为第二组。Tg=0.52 s ，=0.16，由于T1=0.5 s1.4 Tg。无需考虑附加地震作用。FEK=G =2=0.550.9=0.495FEK=0.550.941350=17398KN各层地震作用及楼层地震剪力层数hiHiGi（KN）Gi HiFiVi53.920.572011476210.2885011501143.916.68
33、4391400880.2734750976133.912.784391071750.20936371339823.98.88439742630.14525231592114.94.98832432770.084146217383弹塑性变形验算：=0.3,查表=1.8 ，=1.8层数ViDiUi-Ui-1 =Vi /Dhi/hi=1.8550114352790.01153.91/3391/1881/50497614352790.02243.91/1741/971/503133984352790.03083.91/1271/741/502159214352790.03663.91/1071/591
34、/501173835158660.03374.91/1451/811/50由此可见，最大层间弹性位移角发生在第一层，0.0005336581/550(满足规范要求). 6.4 水平地震作用下框架内力计算 1、框架柱端剪力及弯矩分别按下列公式计算： 注：1.y0 框架柱的标准反弯点高度比。 2.y1 为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。 3.y2、y3 为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。 4.y 框架柱的反弯点高度比。 下面以21轴线横向框架内力的计算为例(表6.4)：层次层高层间剪力Vi 层间刚度DiA轴柱B轴柱C轴柱DimVimKYM上M下DimVimKYM上M下DimVimK
35、YM上M下53.98914352791310826.80.540.3074321772336.30.810.3592 5026525.40.07-0.03522-143.917354352791310852.20.540.40122821772370.60.810.40166110265210.60.070.1436633.923814352791310871.70.540.451541261772396.90.810.45208170265214.50.070.31401723.928304352791310885.20.540.5315617617723115.20.810.5022522
36、5 265217.20.070.50343414.930935158661425085.40.640.701262931622997.40.960.6571311920355.20.081.04112712、 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算： ， 计算结构见下图： 左震作用下梁柱弯矩图 左震作用下梁端剪力及柱轴力、弯矩图第七章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算 恒荷载作用下框架弯矩图恒荷载作用下AB跨梁端剪力VAB 、VAB和跨中弯矩M层alMABMBAVABVBAM56.625.632.17.4-29.8958.4234.40-42.35-35.2946.6210.202.17.4
37、-71.3472.6055.11-55.45-38.3036.6210.202.17.4-72.4972.1255.33-55.23-37.9626.6210.202.17.4-72.4972.1255.33-55.23-37.9616.6210.202.17.4-70.6770.3255.33-55.24-39.77注：弯矩剪力以绕杆端顺时针转动为正。恒荷载作用下BC跨梁端剪力VBC 、VCB和跨中弯矩M层qlMBCMCBVBCVCBM53.132.7-3.120.655.14 -3.31-0.9747.72.7-6.143.0011.56 -9.23-2.4537.72.7-6.283.0
38、211.60-9.18-2.3727.72.7-6.283.0211.60-9.18-2.3717.72.7-6.813.0411.79-9.00-2.09注：弯矩剪力以绕杆端顺时针转动为正。层柱高HMA底MA上VA底= VA上53.926.6722.39-12.5843.931.6435.46-17.2033.931.6431.64-16.2223.923.7431.64-14.214.911.8723.74-7.27层柱高HMB底MB上VB底= VB上53.9-35.17-53.0522.6243.9-32.92-35.1717.4633.9-32.92-32.9216.8823.9-38.96-32.9218.4314.9-12.27-24.557.51层柱高HMC底MC上VC底= VC上53.9-1.99-3.55-1.4243.9-1.65-1.34-1.1133.9-1.65-1.55-0.8223.9-1.84-1.55-0.8714.9-0.73-1.45-0.44恒荷载作用下的剪力图（单位：KN）
