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1、框架结构建筑设计毕业论文 前 言 毕业设计是在学完全部理论课程并完成了工艺流程实习专业实习之后对房屋建筑工程中常见的典型房屋进行一次理论和实践相结合的相对完整的工程设计毕业设计也是土木工程专业培养计划中最后一个主要的教学环节也是最重要的综合性实践教学环节其主要目的有以下几方面巩固联系充实加深和扩大所学基础理论和专业知识提高运用所学知识解决实际问题的能力提高创新能力以及正确地将独创精神与科学态度相结合的能力初步掌握专业设计工作的流程和方法熟悉运用计算机等工具提高工作效率养成严肃认真刻苦钻研事实求是的工作作风毕业设计要求学生在指导教师的指导下独立系统地完成一项工程设计或计算解决与之相关的所有问题熟
2、悉相关规范手册标准图集以及工程实践中常用的方法具有实践性综合性强的显著特点因而对培养学生的综合素质增强工程意识和提高创新能力具有其他教学环节无法代替的重要作用它的意义主要体现在毕业设计在培养大学生探求真理强化社会意识进行科学研究基本训练和提高综合实践能力与素质等方面具有不可替代的作用是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现是培养大学生的创新能力实践能力和创业精神的重要实践环节毕业设计的质量也是衡量教学水平和学生毕业与学位资格认证的重要依据毕业设计可以提高学生多方面的能力包括综合应用所学知识的能力发现和解决问题的能力计算机应用能力口头表达能力和协调合作能力毕业设计可以缩短学生在未来工作岗位的适
3、应期能够使他们尽早的进入角色并发挥作用毕业设计可以加强师生间的交流发现教学上的不足尽量缩小教与学的不同差异混凝土框架结构设计的计算工作量很大在计算过程中以手算为主辅以一些计算软件的校正由于自己水平有限难免有不妥和疏忽之处敬请各位老师批评指正 编者邵国杰 72013 年 6 月建筑设计部分1 建筑设计条件 11 技术条件 com 建筑规模1建筑层数7层2建筑面积511353功能要求本建筑的功能是办公用楼要求设置门厅大办公室小办公室套间办公室文印室打字室展览室大会议室小会议室档案室资料室卫生间等必要的房间com 建筑场地位于吉林省长春市内考虑周围建筑影响com 自然条件标准冻土深度17m基本风压值
4、065kNm2基本雪压值045kNm2抗震设防烈度为7度设计基本地震加速度为010gcom 工程地质条件详见任务书12 防火设计本建筑要求耐火等级为级对房间超过60mm2以上的均设置两个以上的门各层均设消防栓楼内设有一部楼梯以满足人流的疏散与防火要求2 建筑平面设计为营造舒适的办公环境满足办公要求空间特征及交通组织等故此建筑选择坐北朝南的朝向采用自然通风采用自然和人工采光相结合的方式层高17层均为36m顶棚 均采用水泥砂浆抹灰及刮大白地面 办公楼地面采用贴水磨石面砖的做法外墙采用复合型墙体从外到内依次为60厚EPS保温板20厚混合砂浆3 00厚陶粒混凝土砌块内墙采用200厚陶粒混凝土砌块走廊宽
5、度决定宽度的因素包括人流股数及防火疏散要求走廊宽度设计为24m宽3 设计参数及计算31 楼梯尺寸设计com 确定楼梯踏步尺寸每层踏步级数n Fh踏步宽度b和高度h应满足bh 450mm或b2h 600620mm先取总踏步数为20n 3600mm 20 180mm则取h 180mmb 280mmcom 计算楼梯的水平投影长度I n-1b 10-1 280mm 2520mm注本建筑层高为36m第一跑是10步第二跑10步32 卫生间设计com 根据使用人数男女比例确定设备数量办公室按每人4使用面积计算每层办公人数约120人按男女比例11计算则男小便器6030 2个大便器6040 15取2个女大便器6
6、020 3个com 具体布置室内设备男女卫生间跨度均为3450mm 女卫生间设备单面布置外开门隔间至对面墙面净距离不小于13m则设计卫生间尺寸为1200mmx1300mm过道宽1800mm 男卫生间大小便器对面布置采用外开门时厕所隔间至对面小便器最小距离不小于13m则设计蹲位尺寸为1200mmx1300mm小便池包括站位尺寸为700mm过道宽1150mm洗手盆40人具则在男女卫生间各布置两具洗手盆 33 办公室窗洞口尺寸设计层高3600mm窗台高 900mm框架梁高 600mm 则窗高h 3600-900-600 2100mm 依建筑图取窗高1600mm窗宽取2100mm注窗的位置利于采光室内
7、照明度均匀无暗角等还有兼顾里面造型结构设计部分4 结构布置长春市明星培训中心办公楼总建筑面积51135建筑总长度487m宽度15m建筑高度255m共7层层高36m无地下室本工程是多层框架结构体系耐火等级为二级建筑抗震烈度7度框架抗震等级为二级维护结构采用混凝土小型空心砌块41 结构布置结构形式全现浇钢筋混凝土框架结构承重方案纵横向框架承重42 拟定梁柱的截面尺寸框架梁混凝土为C25柱C40边跨ABCD h 118110 L 383690mm取h 600mmb 1312 h 200300mm取 b 300mm故得 bh 300mm600mm 中跨BCbh 300mm400mm次梁h 118112
8、 L 383mm575mm取h 400mm b 1312 h 133mm200mm因梁宽不宜小于200取b 200mm则次梁bh 200mm400mm框架柱h 3600 300600 取600柱截面尺寸变截面底层60060027层500500轴压比验算混凝土强度等级C40 191 N 1214 n 1112 1369405712 3051KN 5 楼板设计51 荷载计算 1 B1B2B4板块荷载收集 活动区 水磨石地面10mm面层20mm水泥砂浆打底 065 KNm220mm厚13水泥细石砂浆 00220 04 KNm2100mm厚钢筋混凝土楼板 0125 25 KNm2 20mm厚混合砂浆抹
9、灰 0217 034KNm2恒荷载标准值gk 389KNm2 活荷载标准值qk 20KNm2m2由可变荷载控制的荷载组合设计值为 12 3891420 747 KNm2 则取楼板荷载设计值为q 747KNm22 B3板块荷载收集卫生间水磨石地面10mm面层20mm水泥砂浆打底 065 KNm28mm厚捷罗克防水层 010 KNm220mm厚13水泥细石砂浆 00220 04 KNm2100mm厚钢筋混凝土楼板 0125 25 KNm220mm厚混合砂浆抹灰 0217 034 KNm2 恒荷载标准值gk 399KNm2 活荷载标准值qk 25KNm2m2由可变荷载控制的荷载组合设计值为 1239
10、91425 829 KNm2则取楼板荷载设计值为q 829 KNm23 B5B6板块荷载收集走廊水磨石地面10mm面层20mm水泥砂浆打底 065 KNm220mm厚13水泥细石砂浆 00220 04 KNm2100mm厚钢筋混凝土楼板 0125 25 KNm220mm厚混合砂浆抹灰 0217 034 KNm2 恒荷载标准值gk 389KNm2 活荷载标准值qk 25KNm2由永久荷载控制的荷载组合设计值为 1353891025 775KNm2由可变荷载控制的荷载组合设计值为 12 3891425 817 KNm2则取楼板荷载设计值为q 817 KNm252 楼板配筋计算B1 塑性双向板 l1
11、 ln1 3450-100 3350mm l2 ln2 6300-150 6150mm l2l1 1843 12 0294 查表得 00475 2 0 ql12 004757473352 393 KNmm 0294393 116KNmmm 1 2393 840 KNmmm 0 KNmmm 2116 232 KNmmm 0 KNmmB2 塑性双向板 l1 ln1 3350-100-150 3200mm l2 ln2 6300-150 6150mm l2l1 192 12 027 图5-2 B1计算简图 查表得 00326 1 1 2 2 2 0 m1 ql12 00326747322 246 K
12、Nmmm2 m1 0270246 071 KNmmm 1m1 2246 492 KNmm图5-1 楼板平面布置图m 1 m1 492 KNmm m 2m2 0 KNmmm 2 m2 2066 132KNmmB4 塑性双向板 l1 ln1 3650-100-150 3400mm l2 ln2 6300-150 6150mm l2l1 18 12 031 查表得 00309 1 1 2 2 2 0 m1 ql12 00309747342 263 KNmmm2 m1 031263 082 KNmmm 1m1 2263 526 KNmmm 1 m1 2263 526 KNmm m 2m2 0 KNmm
13、 m 2 m2 2082 536 KNmmB3弹性双向板l01 lc1 3450mm l02 lc2 6300mm l01l02 055 m1 003988293452 40 KNmmm2 00048293452 04 KNmmm1 v m1m2 400204 408 KNmmM2 v m2m1 040240 12 KNmmm 008278293452 83 KNmmm 005708293452 57 KNmm 图5-3 B3计算简图B5 塑性单向板 l02 ln2 6900-150 6750mm l01 ln1 2400-300 2100mmn l02l01 321 取 0097 1n2 2
14、M1 l02m1 675m1M2 l01m1 009721m1 02m1 M1 l02m1 2675m1 135m1M1” 0M2 M2” l01m1 2009721m1 041m1 m1 189 KNmmm2 m1 0097189 018 KNmmm m1 2189 378 KNmmm 0 KNmmm m m1 037KNmmB6 塑性单向板 l02 ln2 7300-150 7150mm l01 ln1 2400-300 2100mmn l02l01 340 取 0087 1n2 2M1 l02m1 715m1M2 l01m1 008721m1 018m1 M1 l02m1 2715m1
15、143m1M1” 0M2 M2” l01m1 2008721m1 037m1m1 189 KNmmm2 m1 0087189 016 KNmmm m1 2189 378 KNmm m 0 KNmmm m m1 033KNmm楼板配筋表AS m095fyh0m1393801918200251m211670658200251m786803838100503m232801138200251B2m1246801208200251m206670378200251m492802408150335m492802408150335B3m1263801288200251m208270468200251m5268
16、02568150335m526802568150335B4m1 v 408801998200251M2 v 1270678200251m83804048100503m57802788150335B5m118980928200251m201870108200251m378801848200251m03780188200251B6m1 18980928200251m20167098200251m378801848200251m03380168200251注板使用C25混凝土钢筋使用HPB300fy 270Nmm26 一榀横向框架的内力分析com件 七层钢筋混凝土框架结构办公楼采用钢筋混凝土现浇楼盖
17、因办公室房间布置需要次梁支撑于纵向框架梁上房屋层数七层层高36mcom 工程地质条件建筑场地位于市区内场地地势平坦由钻探资料探明场区地层由上而下分别为1杂填土含有大量砖石碎块和人工垃圾厚约13米2粘土棕黄色稍湿呈可塑状态厚约38米3淤泥质土黑灰色含有大量腐植质呈流塑状态厚约50米4粉质粘土呈可塑状态厚约41米5粘土呈硬塑状态未穿透各类土的主要物理力学性质指标见表土的物理力学性质指标层次土层名称土层厚度 m 土的天然密度 tm3 土的天然含水量 孔隙比e塑性指数IP液性指数IL土的内摩角 度 土的粘聚力C kPa 压缩模量ES MPa 承载力特征值fak KPa 1杂填土131682粉质粘土38
18、1872407214062512901603淤泥质土5017540151912105030954粉质粘土41190280721905272651252655粘土未穿透196260720022845146290com 自然条件 风荷载基本风压w 065KNm2雪荷载基本雪压045KNm2com 主要建筑做法1楼面20mm厚板底抹灰100mm厚钢筋混凝土板30mm厚水磨石面层2屋面20mm厚板底抹灰120mm厚钢筋混凝土板120mm厚水泥膨胀珍珠岩找坡层80厚苯板保温层20mm厚水泥砂浆找平层4mm厚APP卷材防水层3外填充墙300mm厚陶粒空心砌块60mm厚EPS保温板内外20mm厚砂浆抹面外刷
19、外墙涂料4内填充墙200mm厚陶粒空心砌块双面抹20mm厚砂浆5女儿墙1050mm高160mm现浇混凝土墙6窗成品塑钢窗宽高 2100mm1600mm窗台900mm高62 办公楼设计62确定框架设计简图该框架柱网平面布置规则仅选择中间位置的一榀横向框架KJ3进行设计计算该榀框架的计算单元如图6-1中的阴影范围所示KJ3的计算简图中框架梁的跨度等于顶层柱截面形心轴之间的距离底层柱高从基础顶面算至二层楼板底为46m其余各层的层高为建筑层高均为36m材料选用 混凝土C25Ec 280104Nmm2fc 119Nmm2 C40Ec 325104Nmm2fc 191Nmm2钢筋梁柱纵筋采用HRB335箍
20、筋采用HPB300图6-1 局部标注层结构平面布置图63荷载计算com架梁4mm厚APP卷材防水层 035kN20mm厚水泥砂浆找平层 00220kNm2 040kN120mm厚水泥膨胀珍珠岩找坡层 012m10kNm2 120kN120mm厚钢筋混凝土板 01225kNm2 300kN20mm厚板底抹灰 0217kNm2 034kN屋面板均布恒荷载标准值 529kNAB跨屋面梁上恒荷载标准值 gwk1 345m529kNm2 165kNmBC跨屋面梁上恒荷载标准值 gwk2 12m2529kNm2 115kNmAB跨框架梁自重gwk3gwk3 393kNmBC跨框架梁自重gwk4gwk4 2
21、70kNm屋面不上人活荷载标准值为05kNm2则AB跨屋面梁上活荷载标准值 qwk1 345m050kNm2 17kNmBC跨屋面梁上活荷载标准值 qwk2 12m2050kNm2 12kNm屋面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载女儿墙自重标准值1050mm高220mm厚混凝土墙自重 09m524kNm2 472kNm纵向框架梁自重标准值纵向框架梁自重 030m060012m25kNm3 360kNm纵向框架梁抹灰 048m2m002m17kNm3 033kNm 纵向框架梁自重标准值 393kNm次梁自重标准值次梁自重 020m040010m25kNm3 150kNm 次梁抹灰 030m2m002
22、m17kNm3 020kNm次梁自重标准值 170kNmA轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gwk1女儿墙自重 472kNm69m 326kN纵向框架梁自重 393kNm69m 271kN纵向次梁自重 170kNm315m 54kN屋面恒荷载传 69m315m 1425m315m 1725m 529kNm2 732kN Gwk1 1373kNB轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gwk1纵向框架梁自重 393kNm69m 271kN纵向次梁自重 170kNm315m 60kN屋面恒荷载传来 69m315m 1425m315m 1725m529kNm2 73kN 69m12m12m12m529kNm2 362
23、kN Gwk1 1423kNA轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qwk1屋面活荷载传来 Qwk1 69m315m 1425m315m 1725m05kNm2 69kNB轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qwk2屋面活荷载传来 69m315m 1425m315m 1725m05kNm2 69kN 69m12m12m12m05kNm2 34kN Qwk2 103kNA轴纵向框架梁中心往外侧偏离柱轴线应考虑100mm偏心及由此产生的节点弯矩则Mwk1 1423kN010m 1423kNmMwk2 69kN010m 069kN 图6-2 屋面梁荷载简图com 楼面框架梁楼面均布恒荷载30mm厚水磨石面层 065k
24、N100mm厚钢筋混凝土板 010m25kNm3 25kN20mm厚板底抹灰 002m17kNm3 034kN楼面均布恒荷载标准值 349kN内隔墙自重200mm厚陶粒空心砌块 02m6kNm3 120kN 20mm厚砂浆双面抹灰 00217kNm22 068kN内隔墙自重标准值 188kNm2345m06m 54kNm外纵墙墙自重300mm厚陶粒空心砌块 03m6kNm3 180kN 60mm厚轻质GRC保温板 06m014kNm3 008kN 20mm厚砂浆双面抹灰 00217kNm22 068kN外纵墙自重标准值 256kNm2345m06m 73kNmAB跨楼面梁上恒荷载标准值 gk1
25、 345m349kNm2 120kNm gk3 73kNm409kNm 1139kNm BC跨楼面梁上恒荷载标准值 gk2 12m2349kNm2 838kNm gk4 270kNm办公楼楼面活荷载标准值为20kNm2qk1 345m20kNm2 69kNm BC跨楼面梁上活荷载标准值 qk2 12m220kNm2 48kNm楼面梁传来作用于柱顶的集中荷载外纵墙自重标准值墙重 69m30m21m16m2256kNm2 3579kN窗重 21m16m10kNm22 67kN合计 4249kN内纵墙自重标准值墙重 69m30m10m20m2188kNm2 314kN门重 10m20m10kNm22
26、 40kN合计 354kNA轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gk1外纵墙重 4249kN次梁上墙重 188kNm236m05m315m 1836kN纵向框架梁自重 393kNm69m 271kN纵向次梁自重 170kNm315m 54kN 楼面恒荷载传来 69m315m 1425m315m 1725m349kNm2 482kN Gk1 1416kNB轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gk2内纵墙重 354kN次梁上墙重 188kNm236m05m315m 1836kN纵向框架梁自重 393kNm69m 271kN纵向次梁自重 170kNm315m 54kN楼面恒荷载传来 69m315m 1425m315
27、m 1725m349kNm2 482kN 69m12m12m12m349kNm2 239kN Gk2 1584kNA轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qk1楼面活荷载传来 Qk1 69m315m 1425m315m 1725m20kNm2 276kNB轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qk2楼面活荷载传来 69m315m 1425m315m 1725m20kNm2 276kN 69m12m12m12m20kNm2 137kN Qk2 413kNA轴纵向框架梁偏心产生的节点弯矩底 层Mk1 1416kN015m 212kNm Mk2 276kN015m 41kNm二六层Mk1 1416kN01m 1416k
28、Nm Mk2 276kN01m 28kNm楼面梁荷载简图如图6-3所示 图6-3 楼面梁荷载简图 a 楼面梁恒荷载 b 楼面梁活荷载com 柱自重底层柱自重 06m06m28kNm346m 464kN二七层柱自重 05m05m28kNm336m 252kN混凝土容重取28kNm3以考虑柱外抹灰重梁柱线刚度计算AB跨梁 BC跨梁 底层层柱 二七层柱 内力分析时一般只要梁柱线刚度比为计算简便取跨梁线刚度作为基础值算得各杆件的相对线刚度比标于图6-4中 图6-4 KJ3计算简图64 荷载作用下的框架内力分析com作用下的框架内力分析 com1梁端柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算由于结构和荷载对称故计算
29、时可用半框架梁固端弯矩将梯形荷载折算成固端等效均布荷载qe 123 q al将三角形荷载折算成固端等效均布荷载qe 58q则顶层AB跨 172563 0273q 409kNm165kNm0872 185kNmBC跨q 270kNm115kNm58 99kNm同理其余层AB跨 172563 0273q 1139kNm120kNm0872 22kNmBC跨q 270kNm838kNm58 80kNm弯矩分配系数以顶层节点为例A7节点 B7节点 com2 内力计算弯矩计算过程如图6-5所示所得弯矩图如图6-5所示节点弯矩不平衡是由于纵向框架梁在节点处存在偏心弯矩梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与
30、梁端弯矩引起的剪力相叠加而得柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到计算柱底轴力还需考虑住的自重如表6-1所示表6-1 恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力柱轴力AB跨BC跨AB跨BC跨AB跨BC跨A柱B柱7644170-10063465417020072259224724996732133-03072973513344044656495152035732133-040728736133680705272274724732133-040728736133919694489925101773732133-0407287361331159211844126315335273
31、2133-09072474013313984142361719218044173213301073373113316385168492049220956图6-5 恒荷载作用下框架弯矩的二次分配图6-6 恒荷载作用下框架的弯矩柱剪力图竖向荷载梁端调幅系数取08跨中弯矩由调幅后的梁端弯矩和跨内实际荷载求得弯矩图中括号内的数值表示调幅后的弯矩值以第一层顶梁AB跨中弯矩为例说明跨中弯矩的求法梁端弯矩调幅后 MA 086762kNm 541kNm MB 0867kNm 536kNm跨中弯矩 对BC跨调幅后跨中弯矩为-19kNm为防止跨中正弯矩过小取简支梁跨中弯矩的12为跨中正弯矩有按12简支梁跨中弯矩调整的跨中正弯矩值用方括号在图6-6中示出65可变荷载作用下框架内力分析 因各层楼面活荷载标准值均小于35kNm2可采用满布荷载法近似考虑活荷载不利布置的影响内力分析方法与恒载相同采用力矩二次分配法com弯矩将梯形荷载折算成固端等效均布荷载qe 123 q al将三角形荷载折算成固端等效均布荷载qe 58q则顶层AB跨 172563 0273q 1725kNm0872 148kNmBC跨q 12kNm58 075kNm同理其余层AB跨 172563 0273q 69kNm0872 60kNmBC跨q 48k
