幼儿园结构设计毕业设计计算书.doc

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1、毕业设计说明书幼儿园结构设计摘要该建筑为现浇钢筋混凝土框架结构，框架梁纵横向布置，板的四周支撑于主梁上。主梁与柱构成横向框架体系，增强了房屋的横向侧移刚度。本设计分为建筑设计和结构设计两大部分。建筑设计部分综合了几个方案的优点，考虑了影响建筑的各种因素，采用了既能满足学生住宿生活的多方面要求，又比较经济适用的方案。结构设计的过程分为结构方案的选择布置及构件尺寸的确定、附属结构和主体结构的计算三个过程。设计内容有：荷载统计，水平地震作用下及竖向荷载作用下框架的内力计算，内力组合，梁柱的截面设计，楼梯、楼板设计及基础设计等。另外运用PK、PM及CAD进行框架的结构设计计算和板的配筋计算。结构设计方

2、面充分考虑了抗震设计，本着“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防目标，进行了结构的抗震设计。 AbstractShould construct , construct main near symmetry for the cast-in-place frame structure , . the building bodily form of rule is not only helpful for structural anti-seismic, is also helpful for construction. in which, frame beam crossing to arrang

3、e , beam lateral arrange , the four weeks of board sustain in beam and main beam on. main beam and column form lateral frame system, have strengthened the lateral side of house move rigidity. It is most of that this design divide into building design and structural design two . construct design part

4、 have synthesized the advantage of some schemes, have considered the various factors of building influence, have adopted can satisfy the various requirement of modern medical treatment , again compare economic suitable scheme.The process of structural design divides into the option of structural sch

5、eme with arrange , component size determine the calculation of and main structure 3 processes. design content have : load statistics and horizontal seismic role take off and erect to load role sill put up force calculation, force combination and the section design of beam column, stairs and floor de

6、sign etc. carry out board and the structural design calculation of frame additionally with PK, PM and CAD match tendon calculation.Structure design the aspect was full consideration anti- earthquake design, be in the light of“ small earthquake pretty good, medium earthquake can fix, big earthquake d

7、ont pour” of establish and defend target, carry on structure of anti- earthquake design.Include an anti- an earthquake to check calculate with building anti- earthquake concept design.目录第一章绪论1第二章 设计任书22.1 主要内容包括：22.2 设计计算内容3第三章 工程概况43.1工程概况43.2柱网布置43.3.框架结构承重方案的选择43.4.框架结构的计算53.5.梁、柱截面尺寸的初步确定5第四章 框架

8、侧移刚度的计算84.1.横梁线刚度ib 的计算：(=b/12)84.2.纵梁线刚度ib 的计算：(=b/12)84.3.柱线刚度i c 的计算：(=b/12)8第五章 重力荷载代表值的计算105.1 楼屋面做法105.2 屋面及楼面可变荷载标准值105.3 墙、门、窗重力荷载计算115.4 梁、柱计算11第六章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算146.1 横向自振周期的计算146.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算146.3 多遇水平地震作用下的位移验算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217.1 计算单元确定217.2 荷载计算21

9、7.3 内力计算25第八章 横向框架内力组合298.1结构抗震等级298.2框架梁内力组合298.3框架柱内力组合35第九章 截面设计479.1 框架梁479.2 框架柱539.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算57第十章 楼梯设计5910.1 设计资料5910.2 楼梯板设计5910.3 平台板计算6010.4 平台梁设计61第十一章 楼盖设计6311.1 楼面梁格布置图6311.2 荷载设计值6411.3 方案确定（弹性理论）6411.4 双向板计65第十二章 基础设计6712.1 工程概况6712.2 独立基础设计(轴线)67鸣 谢72参考文献73附件1：毕业设计任务书附件2：实习报告附

10、件3：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；地震作用的内力分析； 确定计算单元模型及计算简图；竖向荷载统计与计算；楼梯设计；内力计算及组合；

11、梁、柱、板截面设计；基础设计。结构设计部分：分别从结构体系的选择，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。

12、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

13、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，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 建筑设计总平面图：建筑设计说明及各部分做法各平面图，立面图，剖面图建筑构造节点详图23个，墙身剖面图，屋顶排水。建筑设计说明书与计算机书内容包括：设计任务简介

14、，结构方案的设计。平、立、剖面设计的说明，柱网尺寸的确定。装饰等材料的确定及各部分做法的说明。主要建筑节点的构造。门窗明细表。技术经济分析。引用的规范、标准以及图集。2.2.2结构设计部分各层结构布置及剖面详图框架梁柱配筋图楼梯及楼板配筋图结构设计说明与计算书内容包括：结构方案的确定。框架的内力计算分析及抗震设计计算框架梁柱的配筋计算。 基础的配筋计算第三章 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4 层，一层层高为3.9m,其余为3.6m；附属结构为一大厅，为单一层，层高3.9m。 填充墙采用蒸压粉煤灰混凝土砌块，为200mm,重度为5

15、.5KN/m3；门为实木门，门尺寸1.2m2.1m，0.9m2.1m；窗为铝合金窗，窗洞尺寸1.8m1.8m，3.0m1.8m。 楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，板厚120mm.3.2柱网布置本幼儿园采用柱距为6m 的内廊式小柱网，边跨为6.6m,，中间跨为6.6m，层高取3.6m，主体结构布置如下图所示： 图3.1 本计算框架的结构柱网布置图 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

16、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 图3.3纵向框架组成的空间结构3.5.梁、柱截面尺寸的初步确定3.5.1 梁截面尺寸估算梁截面高度一般取梁跨度的 1/121/8 进行估算，梁宽取梁高的1/31/2。可得梁的截面初步定为各种梁截面见表1.1表3.1 梁截面尺寸表（mm） 混凝土等级横梁（bh）纵梁（bh） 次梁（bh）250550C302505502505003.5.2 柱的截面尺寸估算根据柱的轴压比限值按下列公式计算:a)柱组合的轴压力设计值N = Fn注： 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3，中柱取 1.25； F 按简支状态计算柱

17、的负载面积； 为折算在单位面积上的重力荷载代表值，近似的取（1215）kN/； n 为验算截面以上的楼层层数。b)注： 为框架柱轴压比限值，本方案为三级抗震等级，查建筑 抗震设计规范GB50011 2001取0.9。 为混凝土轴心抗压强度设计值，C30 为14.3N/c)计算过程： 对于边柱： N =Fn=1.32.67124 =166.72 KN =12954.55 对于中柱： N =Fn=1.253.51124=219.37KN =17045.45综合以上计算结果并考虑其它因素取边柱和中柱截面为450mm450mm。 表3.2 柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级bh1-4C30550550第

18、四章 框架侧移刚度的计算 横向框架侧移刚度计算4.1纵梁线刚度ib 的计算：(=b/12)类别Ec（N/mm)bh（mmmm）（）l（mm）EcI/l（Nmm）1.5Ec/l（Nmm）2Ec/l（Nmm）横梁pm3.02506004.575001.82.73.6横梁mk3.02506004.557002.373.554.744.3.柱线刚度i c 的计算：(=b/12)层次hc（mm）Ec（N/） bh（mmmm）Ic（）EcIc/hc（Nmm）144003.04504503.422.332-436003.04504503.422.85柱的侧移刚度D值按下式计算：。根据梁柱线刚度比的不同，柱可

19、分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱以及楼、电梯间柱等，计算结果分别见下表 边框架柱侧移刚度D值 层次中柱（1根）边柱（2根）12.160.6492401.520.578280258002-42.190.52138100.580.23606025930层次123425800259302593025930425800/25930=0.990.7,该框架为规则框架。 第五章 重力荷载代表值的计算5.1 楼屋面做法 根据建筑类别（框架幼儿园）查98J122 工程做法P6 表查得屋面防水等 级为级，10 年。根据平屋面和不上人屋面要求选择以下屋面、楼面做法：5.1.1 楼面做法 楼面做法：选98J1

20、22 工程做法P78 屋18，查荷载规范可取： 永久荷载标准值： 120厚花岗石楼面 150.02=0.3 kN/m2 220厚1：4干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4 kN/m2 3100厚钢筋混凝土板 250.10=2.5 kN/m2 4.V型轻钢龙骨吊顶 0.20 kN/m2合计 3.4 kN/m2 楼面做法：选98J122 工程做法P79 屋21，查荷载规范可取： 永久荷载标准值： 120厚石英地板楼面 150.02=0.3 kN/m2 220厚1：4干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4 kN/m2 3120厚钢筋混凝土板 250.10=2kN/m2 4.V型轻钢龙骨吊顶

21、 0.20 kN/m2合计 3.4 kN/m25.1.2 屋面做法 选98J122 工程做法P13 屋11，查荷载规范可取：屋面永久荷载标准值（不上人） 1SBS防水层 0.15 kN/m2 220厚1：3水泥砂浆找平层 14.50.02=0.29 kN/m2 3150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 kN/m2 4100厚钢筋混凝土现浇板 250.12=2.5 kN/m2 5.V型轻钢龙骨吊顶 0.2 kN/m2 合计 4.15 kN/m25.2 屋面及楼面可变荷载标准值 查建筑荷载规范 GB50009-2001 不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

22、 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）5.3 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（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 铝合金窗单位面积重力荷载：0.4 kN/m25.4 梁、柱计算5.4.1 梁柱平面布置（见图6.1） 图6.1

23、梁柱平面布置 5.4.2 梁、柱重力荷载计算（见下表） 表6.1 梁柱重力荷载计算表层次构件（）()()(m)(根)（）（）1-4梁框架梁250600251.053.907.54117.00199.24250600251.053.905.7484.241柱251.057.874.403103.882-4柱251.057.873.609254.99注：1）表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构 件重力荷载；n为构件数量。2）梁长度取净长；柱长度取层高。5.5 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

24、表值及上下各半层的墙柱等重量。计算时，各可变荷载的组合按规定采用，屋面上的可变荷载均取雪荷载，具体过程略，计算简图见图2。 图5.2 各质点重力荷载代表值 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结构顶点的假想位移法。 表6.1 结构顶点的假想侧移计算层次4134.81134.81259305.20104.73134.81269.622593015.699.52134.81404.432593031.283.91153.69558.12580052.752.7 基本自振周期可按下式计算： 注：1.为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的

25、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。 =1.70.8=0.44s6.2 水平地震作用及楼层地震剪力的计算本幼儿园结构高度未超过 40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用，即： =0.85（134.813+153.69）=474.401、 计算水平地震影响系数 查建筑抗震规范得三类场地二组特征周期值。 设防烈度为7度的 =0.08=0.097 3、结构总的水平地震作用标准值 =0.097474.40=46.02 因1.4Tg=1.40.55=0.77sT1=0.44s，所以不考虑

26、顶部附加水平地震作用。 各质点横向水平地震作用按下式计算： 地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi 为 计算过程如下表7.2： 表6.2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次4360015300134.812062.590.38017.4817.483360011700134.811577.280.29013.3430.82236008100134.811091.960.2039.3540.17144004400153.69691.610.1275.8546.02各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图： 图6.1 水平地震作用分布 图6.2 层间剪力分布 6.3 多遇水

27、平地震作用下的位移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:层次层间剪力层间刚度层高417.48259300.6736001/5373330.82259301.1936001/3025240.17259301.5536001/2322146.02258001.7844001/2528由此可见，最大层间弹性位移角发生在第一层，1/9311/550(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.

28、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。 5.底层柱需考虑修正值y2，二层柱需考虑修正值 y3，其它柱无修正。 下面以轴线横向框架内力的计算为例(表6.4)：层次边柱43.617.482593060604.090.580.405.898.8333.630.822593060607.200.580.4812.4413.4823.640.172593060609.380.580.65 21.95 11.8214.4046.0225800828010.761.52

29、0.5526.0421.30二层修正值：层次中柱 43.617.4825930138109.310.520.4013.4120.1133.630.82259301381016.410.520.4526.5832.4923.640.17259301381021.390.520.5038.5038.5014.446.0225800924016.400.640.6647.6225.98一层修正值：二层修正值：一层修正值：2、 梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算： ， 计算结果见表12层次边梁走道梁柱轴力边柱中柱48.8331.9957.511.731.99531.9955.79.70-11.7

30、2390.4675.087.525.0875.0875.085.722.75-36.784.332125.43108.377.535.42108.37108.375.732.84-72.26.911158.36128.467.543.46128.46128.465.738.93-115.6611.44 水平地震作用（左震）下的弯矩 水平地震作用（左震）下的轴力 水平地震作用（左震）下的剪力 第七章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算（横向框架内力计算）7.1 计算单元确定 取轴线横向框架进行计算，如下图（图 8.1）所示，计算单元宽 度为6.6m.由于走廊内布置有次梁（bh=250mm500mm

31、），故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影所示。计算单元范围内的其余楼面荷载则通过次梁和纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于纵向框墙的中心线与纵向梁、柱的中心线不重合，对梁有扭矩，之而对框架节点上还作用有集中力矩。 图7.1 横向框架计算单元7.2 荷载计算7.2.1 恒载作用 恒荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图（图8.2）所示： 各层框架梁的荷载组合图（1）、对于第4层 ，代表横梁自重和墙体自重，为均布荷载形式。 =0.250.55251.05+6.718=10.32 kN/m q3,q4分别为屋面板1和屋面板2传给横梁的三角形荷载： =4.153.75=15

32、.56 = 4.152.85=11.82 ，分别由左右、边梁及墙体直接传给柱的恒载，包括主梁自重、女儿墙自重等重力荷载， 计算如下： 集中力矩: （2） 、对于1-3 层， ，代表横梁自重和墙体自重，为均布荷载形式。 =0.250.55251.05+6.718=10.32 kN/m q3,q4分别为屋面板1和屋面板2传给横梁的三角形荷载： =3.43.75=12.75 =3.42.85=9.69 ，分别由左右、边梁及墙体直接传给柱的恒载，包括主梁自重、女儿墙自重等重力荷载， 计算如下： 7.2.2 活载作用 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如图8.3 所示： =0.250.55251.05+

33、6.718=10.32 kN/m =23.75=7.5 将以上计算结果汇总如表7.1、表7.2： 表7.1 横向框架恒载汇总表层次410.3210.3215.5611.8218.0618.062.72.71-310.3210.3212.75 9.6915.1115.112.262.26 表7.2 横向框架活载汇总表层次410.3210.32 7.55.718.0618.062.72.71-310.3210.327.5 5.715.1115.112.262.267.3 内力计算 梁端、柱端弯矩采用结构力学求解器计算，弯矩计算过程及结果如下： 各层梁柱线刚度示意图恒载内力计算杆端内力值 ( 乘子

34、= 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 -531.218801 -6.68323176 10.9874298 -531.218801 -6.68323176 -18.4187898 2 -392.869996 -14.6310946 27.5023605 -392.869996 -14.6310946 -25.1695800 3 -253.383093 -12.8626943 24.0406613 -253.383093 -12.8626943 -22.2650384 4 -112.779723 -20.3071508 29.9521655 -

35、112.779723 -20.3071508 -43.1535774 5 -20.3071508 57.7797236 -43.1535774 -20.3071508 -70.4132763 -79.1592025 6 -172.904899 -23.2187970 49.3070994 -172.904899 -23.2187970 -34.2805699 7 -321.150509 -12.2823190 20.7512530 -321.150509 -12.2823190 -23.4650954 8 -470.714682 -16.0389515 27.8257441 -470.714682 -16.0389515 -29.9144814 9 -621.741669 -6.51998342 18.1776742 -621.741669 -6.51998342 -10.5102527 10