多层百货大楼毕业设计.doc

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1、 苏州科技学院成人教育学院毕业设计任务书设计题目 苏州某多层百货大楼 院 (系) 土木工程学院专 业 13土木工程（函授）学生姓名 李海军 学 号 1342120131起迄日期 2015年3月7日 2015年5月2日 设计地点 苏州科技学院指导教师 劳裕华 职称副教授填写日期: 2015 年 5月 2 日 摘要 本设计主要进行了结构方案中横向框架某轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（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。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

2、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。整个结构设计分为三个阶段，结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。 关键词： 框架 结构设计 抗震设计 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 20. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calcula

3、ted .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. T

4、hen the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose

5、 purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcin

6、g such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end. The structural design stage can be roughly divided into three stages, the structure of the programme stage, structural calculations of stage design and construction plans.Keywords : frames,

7、 structural design, anti-seismic design目录目录1结构计算书21 设计资料22 梁、柱截面尺寸估算22.1 梁截面尺寸估算32.2 柱截面尺寸估算33 框架计算简图及梁柱线刚度33.1 确定框架计算简图33.2 梁柱线刚度计算34 荷载计算44.1 恒荷载标准值计算44.1.1 屋面44.1.2 各层楼面44.1.3 梁自重54.1.4 柱自重54.1.5 内、外纵横墙自重54.2 活荷载标准值计算64.2.1 屋面和楼面活荷载标准值64.2.2 雪荷载标准值64.3 恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图64.3.1 AF轴间框架梁64.3.2 A、F轴柱纵向

8、集中荷载的计算74.3.3 B、C、D、E轴柱纵向集中荷载的计算84.4 风荷载标准值计算84.5 水平地震作用计算94.6 刚重比和剪重比验算95 内力组合105.1 各种荷载作用下梁控制截面的内力115.1.1 恒荷载作用下梁控制截面的内力115.1.2 活荷载作用下梁控制截面的内力125.1.3 风荷载作用下梁控制截面的内力125.2 各种荷载作用下柱控制截面的内力135.2.1 恒荷载作用下柱控制截面的内力135.2.2 活荷载作用下柱控制截面的内力135.2.3 风荷载作用下柱控制截面的内力145.3 框架柱A柱端截面组合弯矩设计值和组合剪力设计值的调整176 框架梁截面设计20 6

9、.1 框架梁正截面承载力计算206.2 框架梁斜截面承载力计算226.3 框架梁裂缝宽度验算257 框架柱截面设计267.1 框架柱正截面承载力计算267.1.1 轴压比验算267.1.2 正截面承载力计算267.2 框架柱斜截面承载力计算297.3 裂缝宽度验算308 板截面设计318.1 B1计算328.1.1 荷载计算328.1.2 内力计算328.1.3 截面承载力计算339楼梯设计349.1 设计资料349.2楼梯板计算349.3平台板计算3510 基础设计37致谢41参考文献42结构计算书1 设计资料（1）工程名称：多层百货大楼。（2） 结构形式：现浇钢筋混凝土框架结构，柱网尺寸为

10、7.2m7.5m。（3） 工程概况：建筑层数5层，一层高5m，其它层4m，室内外高差450mm，建筑高度21.9m，建筑面积9522m2。基础埋深3m，粉质粘土层作为持力层，不必再埋深以节省造价，场地类别按二类。（4） 基本风压：0.45 kN/ m2，地面粗糙度为C类。（5） 基本雪压：0.40 kN/ m2，百货楼楼面活荷载取3.0kN/ m2，屋面活荷载标准值为1.5kN/ m2，其他情况详见说明书。（6） 抗震设防烈度：六度设防。（7） 材料选用：钢筋：梁、柱中的纵向钢筋采用HRB335，板中钢筋和箍筋采用HRB335；基础中除分布钢筋和箍筋采用HPB235外，其余钢筋采用HRB335

11、。混凝土：采用C30混凝土；墙体：采用加气混凝土砌块，重度=5.5 kN/m3 ；窗：铝合金窗，=0.35 kN/m3 ；（8） 墙体厚度：内外墙厚240mm。基础埋深3.0m，天然地面高2.7m，室内地坪高0.00m。室内外高差为0.45m，,所以室外标高为-0.45m，基础顶面标高为-2.35m2 梁、柱截面尺寸估算2.1 梁截面尺寸估算框架主梁截面高度，截面宽度，本结构中取：纵向框架梁： b=350mm h=700mm次梁： b=200mm h=500mm2.2 柱截面尺寸估算框架柱的截面尺寸，为第层层高。本结构中层高为4.5m，故=（250375）mm。框架柱截面尺寸还应根据公式估算。

12、式中：，负荷面积（1214） kN/ m2层数，为轴压比，可根据规范查出。仅估算底层柱。本结构中，边柱和中柱负荷面积分别为（6.9*4.5）m2 ，（6.93.3）m2，层数为4层；该框架结构抗震设防烈度为六度，建筑高度14.4m30m，因此为三级抗震，其轴压比限值=0.9。C30混凝土 ，=16.7 N/mm2经计算，取柱截面为正方形，考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为600 mm 600 mm。3 框架计算简图及梁柱线刚度3.1 确定框架计算简图框架的计算单元如图1所示，选取轴线上的一榀框架进行计算，其余框架可参照此框架进行配筋。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架

13、梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基础顶面至室外地面的高度为3m，室内外高差为0.45m，因此基底层高标高为-3.45m，二层楼面标高为5.0m,故底层框架柱高为6.4m，其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.3 m。由此可绘出框架的计算简图，如图2所示。3.2 梁柱线刚度计算对于现浇楼板，中框架梁取，。各跨框架梁和各层框架柱的线刚度计算分别见表1和表 2 。由于该榀框架结构对称，因此只需计算半边结构。表1 梁线刚度的计算构件EC(N/mm2)bh(mmmm)I0(mm4)L(mm)2ECI0/L(Nmm)

14、边框架梁3.0104300*7005.410975004.71010中框架梁3.0104300*7005.410975004.71010表2 柱线刚度的计算层EC(N/mm2)bh(mmmm)I0(mm4)h(mm)ECI0/h(Nmm)13.01046006005.208310964003.9251010253.01046006005.208310940009.4551010令，则其余各杆件的相对线刚度为：4 荷载计算4.1 恒荷载标准值计算 图2 计算简图4.1.1 屋面高聚物改性沥青卷材防水屋面 2.20 kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225 =3 kN/m2抹灰层：

15、粉刷石膏砂浆 0.15 kN/m2合计 5.35 kN/m24.1.2 各层楼面水磨石楼面 1.50 kN/m2结构层：120厚现浇钢筋混凝土板 0.1225 =3 kN/m2抹灰层粉刷石膏砂浆 0.15 kN/m2合计 3.85 kN/m24.1.3 梁自重（1）bh=350 mm 700 mm梁自重 250.3（0.7-0.12）=3 .6kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15（0.7-0.12）2+0.3=0.18 kN/m合计 3.78 kN/m（2）bh=200 mm 500 mm梁自重 250.2（0.5-0.12）=2.38 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.15（0.5-0.1

16、2）2*7=0.8kN/m合计 3.18 kN/m4.1.4 柱自重bh=600 mm600 mm柱自重 250.60.6=6.25 kN/m抹灰层：粉刷石膏砂浆 0.150.54*7=2.1kN/m合计 8.35kN/m4.1.5 内、外纵横墙自重（1）标准层纵墙在计算单元内相当于高度为m的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为m的窗。纵墙 3.22 0.25.5=3.54kN/m铝合金窗 0.980.35=0.34 kN/m水刷石外墙面 3.220.5=1.61 kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 3.220.15*7=3.4kN/m合计 8.89 kN/m （2）底层纵墙在计算单元内相当于高度为m

17、的墙，铝合金窗在计算单元内相当于高度为0.98m的窗。纵墙 3.270.25.5=3.60kN/m铝合金窗 0.980.35=0.34 kN/m水刷石外墙面 4.410.5=2.21kN/m粉刷石膏砂浆内墙面 3.270.15=0.50 kN/m合计 6.65kN/m 4.2 活荷载标准值计算4.2.1 屋面和楼面活荷载标准值上人屋面 1.5 kN/ m2楼面活荷载 3.0kN/ m24.2.2 雪荷载标准值=1.00.40 kN/ m2屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，两者中取大值。4.3 恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图AF轴间梁上板的，按单向板进行计算，长边支承梁上荷载呈梯形分布，短边支承梁

18、上荷载呈三角形分布； 板传至梁上的三角形荷载等效为均布荷载梯形荷载等效为均布荷载 ， 4.3.1 AF轴间框架梁屋面板传给梁（即屋面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：恒荷载：5.351.730.632=11.66 kN/m活荷载：1.51.730.632=3.27kN/m楼面板传给梁（即楼面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：恒荷载： 3.851.730.632=8.39kN/m活荷载： 3.01.730.632=6.54kN/mAF轴间框架梁均布荷载为：屋面梁 恒荷载=梁自重+板传恒荷载=3.78+11.66=15.44 kN/m 活荷载=板传活荷载=3.27kN/m楼面梁 恒荷载=内横墙自重+梁

19、自重+板传恒荷载=8.89+3.78+8.39=21.06 kN/m 活荷载=板传活荷载=6.54kN/m4.3.2 A、F轴柱纵向集中荷载的计算屋面板三角形荷载等效为均布荷载：恒荷载：5.351.73=3.24 kN/m活荷载：1.51.73=1.62kN/m楼面板三角形荷载等效为均布荷载：恒荷载：3.851.73=3.24kN/m活荷载：3.01.73=3.24kN/m顶层柱恒荷载=外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载 =3.18（7.2-0.5）+ =71.55kN顶层柱活荷载=板传活荷载=1.62（7.2-0.5）+ =21.65kN标准层柱恒荷载=外纵墙自重+外纵框架梁自重+板传

20、恒荷载+次梁传恒荷载 =8.89（7.2-0.5）+3.18（7.2-0.5）+3.24（7.2-0.5）+ =145.86kN 标准层柱活荷载=板传活荷载=3.24（7.2-0.5）+ =43.30kN基础顶面恒荷载=底面外纵墙自重+基础梁自重 =8.89（7.2-0.5）+2.5（7.2-0.5） =72.90kN4.3.3 B、C、D、E轴柱纵向集中荷载的计算屋面板三角形荷载等效为均布荷载屋面板均布荷载：恒荷载：5.351.73*5/8=3.24 kN/m活荷载：1.51.73*5/8=1.62kN/m楼面板三角形荷载等效为均布荷载：楼面板均布荷载：恒荷载：3.851.73*5/8=3.

21、24 kN/m活荷载：3.01.73*5/8=3.24 kN/m顶层柱恒荷载=内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载 =8.89（7.2-0.5）+3.24（7.2-0.5）+3.78（7.2-0.5）=192.70kN顶层柱活荷载=板传活荷载=1.62（7.2-0.5）+ = 27.65kN标准层柱恒荷载=内纵墙自重+内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载 =8.89（7.2-0.5）+3.78（7.2-0.5）+3.24（7.2-0.5）+3.18（7.2-0.5） =192.13kN 标准层柱活荷载=板传活荷载=3.24（7.2-0.5）+6.54（7.2-0.5） =62.59kN

22、基础顶面恒荷载=底面内纵墙自重+基础梁自重 =8.89（7.2-0.5）+2.5（7.2-0.5） =72.90 kN4.4 风荷载标准值计算为简化计算，将计算单元范围内外墙面的风荷载化为等量的作用于楼面的集中风荷载，计算公式为：式中：基本风压，为0.45 kN/m2风压高度变化系数，地面粗糙度为C类风荷载体形系数, =0.8-(-0.5)=1.3（迎风面、背风面叠加）风振系数，因房屋高度小于30m，所以=1.0下层柱高上层柱高，（对于顶层为女儿墙高2倍，本设计中没有女儿墙不考虑）B计算单元迎风面宽度，B=7.2m计算过程见表3。表3 各层楼面处集中风荷载标准值离地高度(m)(m)(m)(kN

23、) 17.451.541.01.3 4411.06 13.451.541.01.34411.069.451.541.01.34411.065.451.541.01.35.455.45111.0621.451.541.01.34411.064.5 水平地震作用计算由于设防烈度为六度，不考虑抗震设计，再施工过程中，只考虑抗震构造。4.6 刚重比和剪重比验算为了保证结构的稳定和安全，需分别按式和进行结构刚重比和剪重比验算。各层的刚重比和剪重比见表4。表4 各层刚重比和剪重比层(m)(kN/m)(kN)(kN)(kN)4432953614829121274.5211765.48/15441.1276.

24、830.0833432953614829121640.1517777.14/23765.1049.920.0692432953614829121893.7523788.80/32089.0836.970.0591528265015263102039.4229973.83/40621.1029.20.0505432953614829121023.511765.48/15441.1289.50.07注：一栏中，分子为第j层的重力荷载代表值，分母为第j层的重力荷载设计值，刚重比计算用重力荷载设计值，剪重比计算用重力荷载代表值。由表12可见，各层的刚重比均大于20，不必考虑重力二阶效应，各层的剪重比均

25、大于0.016，满足剪重比要求。 5 内力组合由于梁控制截面的内力值应取自支座边缘处，为此，在进行组合前，应先计算各控制截面的（支座边缘处）内力值。柱上端控制截面在上层的梁底，柱下端控制截面在下层的梁端，按轴线计算简图算得的柱段内力值宜换算到控制截面处的值。梁控制截面的内力值为：，柱控制截面的内力值为：式中：控制截面的弯矩标准值控制截面的剪力标准值M梁柱中线交点处的弯矩标准值V与M相应的梁柱中线交点处的剪力标准值q梁单位长度的均布荷载标准值b梁支座宽度（即柱截面高度），柱支座宽度（即梁截面高度）5.1 各种荷载作用下梁控制截面的内力5.1.1 恒荷载作用下梁控制截面的内力，计算结果见表5。表5

26、 恒荷载作用下梁控制截面的内力层梁控制截面的弯矩梁控制截面的剪力5-54.2-39.4-1.5-1.355.65-54.232.05-2.054-45.24-38.38-1.40-1.4054.78-52.262.05-2.053-43.75-36.17-3.92-3.9254.90-52.142.05-2.052-43.10-37.91-3.34-3.3454.46-52.582.05-2.051-39.70-38.45-4.91-4.9153.75-53.292.05-2.05 5.1.2 活荷载作用下梁控制截面的内力计算结果见表6。表6 活荷载作用下梁控制截面的内力层梁控制截面的弯矩梁控

27、制截面的剪力5-15.25-11.45-1.89-1.8718.65-16.23004-13.83-9.86-1.77-1.7717.50-16.06003-14.00-10.33-1.46-1.4617.45-16.11002-13.63-10.80-1.45-1.4517.30-16.26001-12.23-10.97-2.14-2.1413.01-18.35005.1.3 风荷载作用下梁控制截面的内力计算结果见表7。层梁控制截面的弯矩梁控制截面的剪力57.67-7.565.23-5.23-2.87-2.87-5.2-5.248.91 -8.34 5.53 -5.53 -3.14 -3.1

28、4 -5.02 -5.02 315.21 -13.99 11.52 -11.52 -3.18 -3.18 -9.75 -9.75 221.43 -19.75 16.40 -16.40 -7.49 -7.49 -14.91 -14.91 127.96 -24.67 20.62 -20.62 -9.57 -9.57 -18.75 -18.75 表7 风荷载作用下梁控制截面的内力5.2 各种荷载作用下柱控制截面的内力5.2.1 恒荷载作用下柱控制截面的内力计算结果见表8。表8 恒荷载作用下柱控制截面的内力（单位：）层框架柱A框架柱B5-17.8919.457.3-9.34-16.4118.726.5

29、0-10.203-19.2618.2812.23-11.382-18.5721.6212.60-14.891-13.976.659.32-4.225.2.2 活荷载作用下柱控制截面的内力计算结果见表9。表9 活荷载作用下柱控制截面的内力（单位：）层框架柱A框架柱B5-9.659.565.98-5.674-8.848.235.78-5.893-7.887.735.52-5.512-7.979.006.29-7.301-5.952.834.54-2.065.2.3 风荷载作用下柱控制截面的内力计算结果见表10。表10 风荷载作用下柱控制截面的内力（单位：）层框架柱A框架柱B56.54-2.6512

30、.33-6.747.66 -3.52 10.99 -7.92 311.51 -6.72 16.63 -13.41 213.40 -8.62 22.47 -20.38 116.94 -31.76 24.84 -35.32 表11 框架梁AB的基本组合表（非地震）层截面内力种类荷载类别内力组合S恒荷载活荷载左风右风1.2恒+1.4活+1.40.6左风1.2恒+1.4活+1.40.6右风1.2恒+1.4左风+1.41.5活1.2恒+1.4右风+1.41.5活1.35恒+1.41.5活+1.40.6左风1.35恒+1.41.5活+1.40.6右风MmaxMminVmax左M-46.24-14.838.

31、10-8.10-78.67-89.56-54.37-78.34-68.1467.9-89.565V53.7815.504.54-4.5489.3499.4579.4988.9889.4798.898.8中M32.2113.2560.56-0.5655.5654.7650.8455.2545.3654.8755.56右M-34.38-10.86-9.29.2-66.87-55.85-67.39-45.76-69.3-54.4767.39V-54.26-14.206-3.343.34-87.83-83.56-82.85-78.3485.34-83.65-87.834左M-45.24-13.838.

32、91-8.91-66.17-81.13-55.37-80.32-67.14-82.11-82.11V54.7817.50-3.143.1487.6092.8778.4987.2888.4793.7493.74中M31.2113.250.29-0.2956.2555.7650.8450.0355.3654.8756.25右M-38.38-9.86-8.348.34-66.87-52.85-67.39-44.04-68.48-54.47-68.48V-52.26-16.06-3.143.14-87.83-82.56-82.85-74.05-88.93-83.65-88.933左M-43.75-14

33、.0015.21-15.21-59.32-84.88-44.93-87.51-60.01-85.56-87.51V54.9017.45-3.183.1885.8594.7775.5590.4286.7695.6895.68中M33.0112.850.61-0.6158.1153.0953.0651.3557.6756.6458.11右M-36.17-10.33-13.9913.99-69.62-46.11-73.11-33.94-71.50-47.20-73.11V-52.14-16.11-3.183.18-89.58-80.63-85.79-70.92-90.64-81.72-90.642左

34、M-43.10-13.6321.43-21.43-52.80-88.80-35.08-95.08-53.54-89.54-95.08V54.4617.30-7.497.4983.2895.8671.8292.7984.1896.7796.77中M32.4712.790.84-0.8457.5856.1652.6750.3253.0755.6657.58右M-37.91-10.80-19.7519.75-77.20-44.02-83.73-28.43-78.35-45.17-83.73V-52.58-16.26-7.497.49-92.15-79.57-89.52-68.54-93.21-80.

35、63-93.211左M-39.70-12.2327.96-27.96-41.28-88.25-20.48-98.77-42.09-89.07-98.77V53.7513.01-9.579.5780.2895.7867.7794.1681.1997.2797.27中M33.9013.521.65-1.6560.9958.2256.2451.6260.4057.6360.99右M-38.45-10.97-24.6724.67-82.22-41.58-91.43-22.35-83.38-41.734-91.43V-53.29-18.35-9.579.57-95.16-79.08-93.57-66.77-96.20-80.12-96.20表12 框架梁BC的基本组合表（非地震）层截面内力种类荷载类别内力组合S恒荷载活荷载左风右风1.2恒+1.4活+1.40.6左风1.2恒+1.4活+1.40.6右风1.2恒+1.4左风+1.41.5活1.2恒+1.4右风+1.41.5活1.35恒+1.41.5活+1.40.6左风1.35恒+1.41.5活+1.40.6右风MmaxMminVmax5左M-.087-1.884.56-4.560.56-7.983.22-10