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1、某多层食堂结构设计摘 要本工程为长春市多层食堂工程，采用框架结构，主体为二层，无地下室。建筑面积约为2500平米，本地区抗震设防烈度为7度，近震，场地类别为II类场地。主导风向为西南，基本风压0.65KN/M，基本雪压0.35 KN/M。楼屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。本设计贯彻“实用、安全、经济、美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑影响设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。本设计主要进行了结构方案中横向框架第3轴抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的
2、结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用桩基础，对基础承台和桩进行了受力和配筋计算。整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。 关键词： 框架结构，抗震设计，荷载计算，内
3、力计算，计算配筋 Multi-layer mall structure designPick toThis project for changchun multi-layer mall project, adopt frame structure, main body for four layers, without the basement. This region seismic fortification intensity of 7 degrees, the recent earthquake, site categories for class II field. Leading t
4、he wind to the southwest, basic wind pressure for 0.65 KN/M, basic snow KN/M 30k pressure. Floor, roof adopts cast-in-situ reinforced concrete structure. This design implementation the practical, safe, economic, beautiful design principle. According to the architectural design standard, carefully co
5、nsider the various factors influence the design. According to the overall structure and building the relationship with details. This design main structure plan in the first three axis horizontal frame aseismic design. In determining the framework, after the first layout between layers of load calcul
6、ation, then represent value for using vertex displacement method, and then from the earthquake cycle by bottom shear method to calculate the size of horizontal seismic load, and then find out under horizontal loads of structural internal force (moment, shear force and axial force). Then calculating
7、vertical load (constant load and live load) under the action of structural internal force. The most unfavorable is to find a group of or several groups of internal force combination. Select the security reinforcement and the results calculated animation In addition to the structure scheme design of
8、indoor stair. Completed the flat bedplate, ladder section board, platform beam of internal force and the component such as reinforcement calculation and construction drawing. The reinforcement of floor, this design USES the calculation of pile foundation, pile caps and based on the mechanical and re
9、inforcement calculation. The whole structure in the design process, strictly abide by relevant professional the requirement of the specifications, reference related material and the relevant and up-to-date, national standards for design of each tache of comprehensive scientific consideration. Anyhow
10、, applicable, safety, economy, use convenient is this design principles. Design of structure is rational and feasible scheme is the important basis of construction site. Keywords: frame structure, seismic design, the load calculation, internal force calculation, reinforcement 符 号 混凝土弹性模量；C20表示立方体强度标
11、准值为20N/的混凝土强度等级；N轴向力设计值；M弯矩设计值；V剪力设计值；A构件截面面积；I截面惯性矩；永久荷载标准值；可变荷载标准值；永久荷载分项系数；可变荷载分项系数；结构总水平地震作用标准值；地震时结构的重力荷载代表值、等效总重力荷载代表值；T结构自振周期；承载力抗震调整系数；构件长细比；地基承载力特征值；基础高度；d基础埋置深度，桩身直径；土的重力密度； 风荷载标准值；结构顶部附加水平地震作用标准值；楼层层间位移；e偏心距； 箍筋面积；B结构迎风面宽度；截面有效高度；受拉区、受压区纵筋面积。目 录前 言第1章 工程概况第2章 结构布置及计算简图2.1结构布置及梁,柱截面尺寸的初选2.
12、1.1梁柱截面尺寸初选2.1.2结构布置2.2框架计算简图及梁柱线刚度2.2.1确定框架计算简图2.2.2框架梁柱的线刚度计算第3章 荷载计算 3.1荷载计算3.1.1 屋面及楼面恒荷载计算3.1.2 屋面及楼面活荷载计算3.1.3 梁，柱，墙，门窗重力荷载的计算第4章 框架梁柱的线刚度计算4.1框架梁柱的线刚度计算4.1.1 框架梁柱的线刚度计算4.1,2 梁柱的线平均刚度比第5章 横向水平荷载作用下的框架内力计算5.1重力荷载代表值计算5.1.1墙自重5.1.2梁，柱，墙，板，门窗重力荷载标准值5.1.3集中与各楼层处的重力荷载代表值计算5.2水平地震作用下框架内力合侧移的计算5.2.1横
13、向自振周期5.2.2水平地震作用5.2.3水平地震作用下框架内力计算5.3横向凤荷载作用下框架结构内力和侧移计算5.3.1凤荷载标准值5.3.2风荷载作用下的水平位移验算5.3.2凤荷载作用下的框架结构的内力计算第6章竖向荷载作用下内力计算6.1框架结构的荷载计算6.2.1板传荷载计算6.2恒荷载作用下框架的内力6.2.1恒荷载作用下框架的弯矩计算6.3活荷载作用下框架的内力6.3.1活载作用下的框架内力6.3.2活荷载作用下框架的内力计算第7章 框架结构的内力组合7.1框架结构梁内力组合7.1.1框架结构梁的内力组合7.1.2梁端弯矩控制值7.1.3梁端截面组合的剪力设计值调整7.2框架结构
14、柱的内力组合7.2.1框架结构柱的内力组合7.2.2柱端弯矩设计值调整7.2.3柱端截面组合的剪力设计值调整第8章 框架柱正、斜截面配筋计算8.1框架柱的截面设计8.1.1框架柱截面设计8.1.2柱斜截面受弯承载力计算8.2框架梁的正，斜截面配筋计算8.2.1正截面受弯承载力计算8.2.2截面受弯承载力计算第9章板配筋计算9.1板的配筋9.1.1设计资料9.1.2荷载计算9.1.3板的计算第10章 基础计算前 言本设计是按照长春广播电视大学2013年毕业设计任务书要求编写的毕业设计。题目为“某多层食堂”。多层食堂能体现处建筑和结构设计的很多重要的方面，选择多层食堂建筑和结构设计，从而掌握食堂设
15、计的基本原理，妥善解决其功能关系，满足使用要求。框架结构的设计在二十世纪后得到了世界各地大范围的使用，其结构建筑平面布置灵活，使用空间大。延性较好。其具有良好的抗震能力。能满足其较大的使用面积要求。框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算种采用了弯矩分配法，对水平荷载采用了D值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应用。本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向
16、荷载下的内力时使用的弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种不错的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。这次设计是在结构教研室各位老师的悉心指导下完成的，在此向你们表示衷心的感谢！鉴于水平有限，设计书中还存在不少缺点甚至错误，敬请老师批评和指正。第1章 设计基本资料1.1 工程概况与设计资料1.1.1建筑概况与结构选型 长春市某多层食堂，地面以上为2层，首层层高4.6m，标准层层高为4.0m；首层室内外地面高差为0.45m 根据建筑的使用功能、房屋的高度与层数、
17、场地条件、结构材料以及施工技术等因素综合考虑，抗侧力结构采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。1.1.2设计依据 本工程依据下列现行国家标准或行业标准进行结构设计：1、建筑结构可靠度设计统一标准 GB500682001；2、建筑工程抗震设防分类标准 GB502232004；3、建筑结构荷载规范（2006年版） GB500092001；4、建筑抗震设计规范 GB5000112010；5、混凝土结构设计规范 GB5000102002；6、多层建筑混凝土结构技术规程 JGJ32002；7、建筑地基基础设计规范 GB5000072002；1.1.3设计的基本条件1、建筑结构的设计使用年限、安全等级及建筑抗震
18、设防类别 本工程为普通多层上食堂，属于一般的建筑物。根据建筑结构可靠度设计统一标准 GB500682001第1.0.5条，结构的设计使用年限为50年。 按照建筑结构可靠度设计统一标准 GB500682001第1.0.8条和第7.0.3条，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数0 = 1.0。 根据建筑工程抗震设防分类标准 GB502232004第3.0.2条，建筑抗震设防类别为丙类。2、雪荷载 根据建筑结构荷载规范（2006年版） GB500092001附录D.4全国各城市的50年一遇雪压和风压，长春地区基本雪压 s0 = 0.35kN/。3、风荷载（1）基本风压 本工程的房屋高度小于60m
19、，对风荷载不敏感，基本风压w0 应取建筑结构荷载规范（2006年版） GB500092001附录D.4全国各城市的雪压和风压值值中50年一遇的风压，基本风压w0 =0.65kN/。 类 别使用部位 活 载（kPa)面层及吊顶(kPa) 备 注施工和检修荷载首层1.0KN1.5食堂营业区食堂标准层3.51.0楼梯2.51.0厕所2.01.0上人屋面2.03.5机房7.01.0第二章.结构布置及计算简图根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图纸。主体结构共2层，层高1层为4.6m，2层为4.0m。填充墙采用粉煤灰加气混凝土
20、砌块砌筑：外墙300mm；内墙200mm。窗户均采用塑钢窗，门采用钢门和木门。楼盖及屋面均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取120mm，梁截面高度按跨度的估算。一.梁截面尺寸的估算：1.横向框架梁：(1). 主梁：L=7000主梁截面高度hb=(1/101/18)l 取600bb=(1/21/3) hb，取300故框架横梁的截面尺寸为bh=300700。(2).次梁：L=7000hb=(1/121/18)l,取550bb =(1/21/3) hb，取250故框架次梁的截面尺寸为bh=2505502.纵向框架梁：纵梁截面尺寸：hb=(1/101/18)l 取700 由此可估算框架梁尺寸如下表：各
21、层梁截面尺寸及混凝土强度等级如下表， 梁截面尺寸（mm）层次混凝土强度等级横梁纵梁次梁1-2300x700300x700250x550柱截面尺寸可根据式估算。因为抗震烈度为7度，总高度202655mm2由于为多层建筑，柱截面保持不变，1-2层均为500x500mm。 第三章 重力荷载计算一.屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面（上人）: 40厚C20细石混凝土保护层 250.04=1kN/ 4厚APP改性沥青防水层 10厚水泥砂浆找平层 水泥珍珠岩找坡层 40.15= 0.6 KN/m2 100厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 0.10.5=0.05 KN/m2 2厚APP改性沥青隔气层 0.0020.5
22、=0.001 KN/m2 10厚水泥砂浆找平层 200.01=0.2 KN/m2 120厚钢筋混凝土板 10厚水泥砂浆抹面 合计： 5.15KN/2. 楼面均布恒荷载（12层） 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 30厚水泥砂浆找平层 120厚钢筋混凝土板 20厚水泥砂浆 0.0220=0.4 KN/m2 合计： 4.19KN/二.屋面及楼面可变荷载标准值 上人屋面均布荷载标准值 2.0KN/ 楼面活荷载标准值 3.5 KN/m2 屋面雪荷载标准值 三. 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算墙 外墙采用190厚空心陶粒混凝土砌块，外墙面刷1厚挂面胶浆，刷外墙涂料，80厚苯板保温层，1：2.5水泥
23、砂浆20厚找平层，10厚抹灰，则外墙单位面积重力荷载 内墙采用190厚空心陶粒混凝土砌块则两侧均为10厚抹灰则内墙单位面积重力荷载 木门单位面积重力荷载0.2KN/，钢框玻璃窗0.4KN/，钢铁门0.45KN/，女儿墙120厚混凝土。 梁、柱重力荷载标准值层次构件n1纵梁0.30.7251.056.6361442.215602.62横梁0.30.7251.056.6351553.15次梁0.250.55251.056.936860.9柱0.50.5251.15.68421746.362纵梁0.30.7251.056.6361463.115112.47横梁0.30.7251.056.635157
24、5.66次梁0.250.55251.056.936860.9柱0.50.5251.15.68421212.754.191687.5+1.75【16513.6-（0.91.53+3.31.56+1.51.59+1.21.55）】+1.54【145.93.6-（1.56+1.2+0.92+0.72+1.83）2.1】+0.4（0.91.53+3.31.56+1.51.59+1.21.55）+0.2（1.56+1.2+0.92+0.72+1.83）2.1+（153.15+1442.21+860.9）+1746.36+2953.13=7070.63+929.25+748.07+25.2+7.896+3
25、856.26+1746.36+2953.13=17336.8G2=5.151687.5+1.75(1651.5-63)+1.5439.481.5+0.463+（1575.66+1463.11+860.9）1212.75/2+0.52.351687.5 =15618.76G出屋面=5.157.57.52+4.14（0.57.52+1.539.48+0.512.5）+1.75（1.827.542-1.532-0.534）+0.21.53.02+0.40.53.04+6.251.052.524+0.70.35256.74+0.650.356.74+0.52.357.52 =1408.74第四章 框架
26、侧移刚度计算框架梁柱的线刚度计算在框架结构中，现浇楼板的楼可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取I=2 Io（Io为梁的截面惯性矩） （41） （1） 梁线刚度ib计算结果见表4-1，表中I0表示按矩形截面所计算的惯性矩；2EI0/l,1.5EI0/l分别表示中框架梁和边框架梁的线刚度。各层柱线刚度ic计算结果见表4-2.柱子线刚度层次240005005004.2146005005008.87横梁线刚度类别2.0横梁300*7007000纵梁300*7007500层位层高h(m)与柱相连梁线性刚度
27、kb(KN.m)柱的线刚度kc(KN.m)k=kb/kca=k/(2+k)Dk=12akc/h2nDk第i层的侧移刚度Di(KN/m)14.6041300887000.451 0.184 11102.141 33306.423 923400.000 24.00 44200427000.937 0.319 9265.588 27796.765 660900.000 D1/D2=660900/9234000.7,故该框架为规则框架。第五章横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算一.横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算1.横向自振周期计算 结构顶点的假想位移计算公式： VGI=GK （U）i
28、=VGI /I=（U） 184507.060.09267437.160.1 结构基本自震周期其中T的量纲为m， 各质点的水平地震作用按式 计算， 将上述和代入可得 具体过程见下表，各楼层地震剪力按式。各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次电梯间9.81408.7450827.340.02239.0928.612074.733965.50.1424.18133.4514.610184.8627415.450.11198153.45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： 柱子剪力及弯矩计算： 剪力： 反弯点高度： 柱端弯矩：顶： 底： 各层边柱柱端弯矩及剪力计算层次my2
29、4.0133.45644902198338.210.4560.4853.1957.6214.6153.45923402198340.150.4560.5058.2258.22各层中柱柱端弯矩及剪力计算层次my24.0133.4564490454873.951.1260.50107.23107.2314.6153.4592340454877.711.1260.50112.68112.68注：表中弯矩单位为,减力单位为KN梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按下式来计算 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁中梁柱轴力边柱N中柱N2104.2198.767.033.83108.67108.676.0103.50
30、-164.09-329.071111.41104.707.036.02115.21115.216.0109.72-200.11-402.77柱梁弯矩图： 地震作用下剪力简图：二、 横向风荷载作用下框架内力和侧移计算长春基本风压wo=0.65KN/m2,地面粗糙度为C类，迎风面s1=0.8,背风面s2=-0.5，z=1.0,B=7.2m.5.3.1风荷载标准值荷载规范规定，对于高度大于30m，且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数未考虑风压脉动影响，本设计房屋高度H=17.1m小于30m, 取平面图3轴线横向框架，其负载宽度为7.5m ，则沿高度方向分布的风荷载标准值为：根据各楼层标高处的
31、高度H可以查得各楼层标高处的沿房屋高度分各层的集中荷载F的计算过程如下：=(1.738+1.574)+(1.574+1.389)3.751/4+(0.983+1.12)+(0.893+0.983)3.751/4=9.229=(1.738+1.574)+(1.32+1.389)3.751/4+(0.983+0.983)+(0.893+0.825)3.75 1/4=8.339表5.7 沿房屋高度分布风荷载标准值层次14.60.4491.051.251.5740.9831.4828.60.5871.151.31.7381.121.685.3.2.风荷载作用下的水平位移验算 根据图5-8 等效节点集中
32、荷载 所示的水平荷载由公式(5-13)计算层间剪力，然后根据轴线，框架的层间侧移刚度，按公式(5-14),(5-15)计算各层的层间位移，相对侧移和绝对侧移 表58 风荷载作用下的框架层间剪力及侧移计算层244.63244.6326449000.0510.2651/70588152.97152.9719234000.0610.2141/59016由表58所示，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/54167远小于1/550,满足规范要求！5.3.3.风荷载作用下的框架结构的内力计算 各柱分配到的剪力按公式计算。 具体计算过程结果见表59，510所示。梁端弯矩，剪力及柱轴力的计算过程和结果见表表
33、5-9 各层边柱柱端弯矩层y24.044.63264490019416.6613.7410.60949.4690.4522.2627.20814.652.97192340019416.6616.3090.60958.7120.4526.4232.291表5.10 各层中柱柱端弯矩及剪力计算层y24.044.63264490024231.678817.1490.8261.740.4527.7833.9614.652.97192340024231.678820.3530.8273.270.4532.9740.3表5-14 梁端弯矩，剪力及柱轴力层LL边柱N中柱N边中边梁中梁柱轴力242.953.0
34、442.939.627.213.7513.9213.927.2-67.68-67.6810.94154.5568.0854.5550.387.217.4917.717.77.2-53.93-53.938.79 第六章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算一、横向框架内力计算1、计算单元 取3轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.5 m,如图8所示。由于房间内布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，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。2.横向框架计算单元及作用荷载 恒荷载： 2层 纵梁线荷载 板传来荷载 等效均布荷载
35、1层 顶层一般层 则 顶层 一般层 活荷载:顶层屋面雪荷载： 活荷载大于雪荷载一二层 梁端弯矩 顶层 一般层 3.内力计算梁端、柱端弯矩采用二次分配法计算。由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力叠加而得。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柱的自重。恒荷载作用下的弯矩分配：活荷载作用下弯矩分配：竖向恒荷载梁端弯矩：竖向活荷载弯矩图：剪力计算荷载引起剪力弯矩引起剪力 层次恒（活）荷载作用下163.2541.57）73.41（48.37)69.47(45.26)68.19(44.84)68.83（45.3)263（
36、41.39）76.66（50.53）70.85(46.64)68.81(45.28)69.83（45.96)第7章 作用效应的组合1、结构抗震等级 结构的抗震等级可根据结构类型、地震烈度、房屋高度等因素由表确定。查抗震规范知，本工程的框架为三级抗震等级。2、 框架梁内力组合及调整 本方案考虑了四种内力组合： 一.：1.2SGK+1.4SQK 二.：1.2 SGK+1.26(SQK+SWK) 三.：1.35SGK+1.0SQK 四.：1.2 (SGK+0.5SQK)+1.3SEK各层梁的内力组合见表，表中，两列中的梁端弯矩M为经过调幅后的弯矩（调整系数为0.8）。现以第一层AB跨梁为例，说明求跨
37、间最大正弯矩的确定。均布荷载和梯形荷载作用下计算简图 若，说明,其中x为最大正弯矩截面至A支座的距离，则x可由下式求解：，将求得的x值代入下式即可求得跨间最大正弯矩值 。 若，说明，则 ；若，则 3、 框架柱的内力组合 取每层柱顶和柱底两个控制截面组合结果见表。一二三级框架的梁柱节点处除 框架顶层和柱轴压比小于0.15及框支柱的节点处,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求.MC=CMB注：MC为节点上下柱截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩值之和，上下柱端的弯矩值可按弹性分析分配。MB为节点左右梁端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩设计值之和。C为柱端弯矩增大系数,二级1.3调整结果见表：框架梁内力组
38、合表层次截面内力荷载种类1.2 SGK+1.26(SQK+SWK)RE1.2 (SGK+0.5SQK)+1.3SEK1.35SGK+1.0SQK1.2SGK+1.4SQKV=vb(Mbl+Mbr)/ln+VGb位置恒SGK活SQK风SWK地SEK一层框架梁内力组合表A右M-46.49 -28.09 80.83 175.34 10.66 -193.02 124.24 -240.47 -90.85 -95.12 116.71 V46.17 30.34 -19.63 -61.80 68.90 118.37 -5.39 123.16 92.67 97.88 B左M-64.96 -40.46 -66.39
