江苏省昆山市某医院住院大楼--建筑专业毕业设计.doc

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1、目 录第一章 结构选型与布置11.1结构选型11.2结构布置11.3设计例题已知条件3第二章 确定计算简图102.1基本理论102.2设计例题162.2.1确定计算简图162.2.2梁、柱截面尺寸162.2.3材料强度等级172.2.4荷载计算17第三章 框架内力计算243.1计算方法243.1.1竖向荷载作用下框架内力计算243.1.2框架活荷载不利布置273.1.3水平荷载作用下框架内力计算273.2例题计算303.2.1恒载作用下的框架内力303.2.2活载作用下的框架内力363.2.3风荷载作用下的位移、内力计算513.2.4地震作用下横向框架的内力计算55第四章 框架内力组合634.

2、1荷载组合634.2控制截面及最不利内力644.2.1 控制截面644.2.2最不利内力组合644.3弯矩调幅654.4例题计算65第五章 框架梁柱截面设计735.1理论基础735.2例题计算75第六章 楼梯结构计算设计866.1基本理论866.1.1 板式楼梯866.1.2 梁式楼梯886.2例题设计896.2.1梯段板计算906.2.2休息平台板计算906.2.3梯段梁计算91第七章 现浇楼面板设计937.1计算方法937.1.1 单向板肋形楼盖937.1.2 双向板肋形楼盖957.2例题计算977.2.1跨中最大弯矩987.2.2求支座中点最大弯矩987.2.3 A区格997.2.4 E

3、区格100第八章 基础设计1028.1 柱下独立基础设计1028.1.1按持力层强度初步确定基础底面尺寸1028.1.2抗震承载力验算1048.1.3地基软卧层强度验算1048.1.4地基变形验算1058.1.5确定基础高度1058.1.6基础底板配筋1078.2基础设计例题1078.2.1荷载计算1088.2.2确定基础底面积1088.2.3地基变形验算1128.2.4基础结构设计114第九章 PKPM软件在框架结构设计中的应用1199.1PKPM软件介绍1199.2框架结构设计在PKPM系列软件中的实施1199.2.1PMCAD全楼结构模型建立1199.2.2PK模块分析单榀框架内力127

4、9.2.3TAT-8空间框架分析及平法配筋施工图绘制1349.3软件分析结果与手算结果分析比较140第十章 施工图绘制14310.1结构施工图的表示方法14310.2各类结构构件的平法施工图14610.2.1柱平法施工图14610.2.2梁平法施工图14610.2.3板平法施工图14610.2.4楼梯平法施工图14710.2.5基础平法施工图14710.2.6标准构件详图14710.3 例题部分施工图147第十一章 单位工程施工组织设计15711.1单位工程施工组织设计概述15711.1.1单位工程施工组织设计的编制依据15711.1.2单位工程施工组织设计的编制程序和基本内容15711.2单

5、位工程施工组织设计指导15811.2.1工程概况15811.2.2施工准备15911.2.3施工方案16011.2.4施工进度计划16111.2.5资源需要量计划16211.2.6施工现场平面图16211.2.7技术措施16311.3 某中学教学楼施工组织设计实例16311.3.1工程概况16311.3.2 施工准备工作16411.3.3施工方案16711.3.4施工进度计划17511.3.5施工平面布置图17811.3.6技术质量、安全生产、文明施工措施178附录1 规则框架承受均布及倒三角形分布水平力作用时标准反弯点的高度比181附录2 双向板弯矩、挠度计算系数186主要参考文献1901.

6、3设计例题已知条件题目：江苏省昆山市某医院住院大楼根据建筑方案图，本工程结构为五层钢筋混凝土框架，建筑面积约4100m2，建筑一层平面图、南立面图、西立面图及剖面图分别见图1-4、1-5、1-6、1-7，结构标准层平面及剖面简图如图1-8、1-9所示，其它条件如下：1. 气象资料（1）基本风压值：W0 = 0.35 kN/m2（2）基本雪压值：S0 = 0.40 kN/m22. 水文地质资料场地条件：拟建场地地表平整，现场地标高变化范围在6.72-7.25 m，土层分布见图1-10。场地土层等效剪切波速为195 m/s，3mdov50m。场地为稳定场地,类别类。 地质报告编号土体名称平均厚度（

7、米）ESkN/m3Fkkpa1-1素填土0.516901-2粘土1.16.016.81302粘土3.2 17.82003粘土3.3 18.62204未风化的岩石，未钻透场地土层物理力学指标见表：3. 抗震设防烈度：七度。（假定场地覆盖层厚度大于9 m，小于80 m。）4. 荷载资料（1）医院楼楼面活载，查建筑结构荷载规范(GB 500092001)，确定楼面活载标准值为2 kN/m2；（2）不上人屋面：活载标准值为0.5 kN/m2；（3）屋面构造：35厚490490的C20预制钢筋混凝土架空板、防水层、20厚1:3水泥砂浆找平层，现浇钢筋混凝土屋面板、12厚纸筋石灰粉平顶；（4）楼面构造：水

8、泥楼面：10厚1:2水泥砂浆面层压实抹光、15厚1:3水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、12厚纸筋石灰粉平顶；（5）围护墙：围护墙采用240厚非承页岩砖（容重3.6 kN/m2），M5混合砂浆砌筑，双面粉刷 (容重3.6 kN/m2) ，每开间采用33002100（bh）通长塑钢窗。本工程采用全现浇框架结构，由于开间较小，双向板的跨度超过经济跨度不多，同时考虑使用要求，在楼面不设次梁。图 1-4 一层建筑平面图（1：100）图 1-5 南立面图（1：100）图 1-6 东立面图 图 1-7 剖面图 图 1-8 标准层柱网平面布置图图 1-9 剖面图图 1-10 土层分布第二章 确定计算简图

9、2.2设计例题2.2.1确定计算简图本工程横向框架计算单元取图1-8中斜线部分所示范围，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，查抗震规范可判断该场地为类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第三层粘土层上，基底标高为设计相对标高2.20 m（图8-5）。柱子的高度底层为：h1 = 3.9+1.90.5 = 5.3 m（初步假设基础高度0.5m），二四层柱高为h2h4 = 3.6 m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：l = 7200、3600、7200。计算简图见图2-8。2.2.2梁、柱截面尺寸

10、(1)框架柱：各柱尺寸均为500500；(2)梁：横向框架梁AB跨、CD跨：300700，BC跨：300350。纵向连系梁：300650。图 2-8 计算简图 2.2.3材料强度等级混凝土：均采用C30级钢筋直径12 mm的采用HPB400钢筋，其余采用HPB235钢筋。2.2.4荷载计算本例题以轴线横向框架为计算分析对象。1. 屋面横梁竖向线荷载标准值a）恒载作用下结构计算简图 b）活载作用下结构计算简图图 2-9 计算简图（1）恒载（图2-9a）屋面恒载标准值：35厚架空隔热板0.03525 = 0.875 kN/m2防水层0.4 kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220 = 0

11、.4 kN/m2120(100)厚钢混凝土现浇板 0.1225 = 3 kN/m2（AB，CD跨板厚取120；BC跨取100）(0.1025 = 2.5 kN/m2)12厚纸筋石灰粉平顶0.01216 = 0.192 kN/m2屋面恒载标准值： 4.87 kN/m2 （4.37kN/m2）梁自重边跨AB、CD跨：0.300.725 =5.25 kN/m梁侧粉刷： 2（0.7-0.12）0.0217 = 0.39 kN/m 5.64 kN/m 中跨BC跨：0.30.3525 = 2.625 kN/m梁侧粉刷： 2（0.35-0.1）0.0217 = 0.17 kN/m 2.795 kN/m作用在

12、顶层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自重： g4AB1 = g4CD1 = 5.64kN/m，g4BC1 = 2.795 kN/m板传来的荷载： g4AB2 = g4CD2 = 4.873.6= 17.53 kN/mg4BC2 = 4.372.4 = 10.49 kN/m（2）活载（图2-9b）作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为：q4AB = q4CD = 0.53.6 = 3.45kN/mq4BC = 0.52.4 = 1.2kN/m2. 楼面横梁竖向线荷载标准值（1）恒载（图2-9a）25厚水泥砂浆面层0.02520 = 0.50 kN/m2120(100)厚钢混凝土现浇板0.1225 =

13、 3 kN/m2 (0.1025 = 2.5 kN/m2 ) 12厚板底粉刷0.01216 = 0.192 kN/m2 楼面恒载标准值： 3.692 kN/m2 （3.192 kN/m2)边跨（AB，CD跨）框架梁自重： 5.64 kN/m中跨（BC跨）梁自重： 2.80 kN/m作用在楼面层框架梁上的线恒荷载标准值为：梁自重： gAB1 = gCD1 = 5.64 kN/m gBC1 = 2.80 kN/m板传来荷载： gAB2 = gCD2 = 3.6923.6= 14.40 kN/m gBC2 = 3.1922.4= 7.66kN/m（2）活载（图2-9b）楼面活载： qAB = qCD

14、 = 23.6= 7.2 kN/m qBC = 22.4 = 4.8kN/m3. 屋面框架节点集中荷载标准值：（图2-10）（1）恒载 边跨连系梁自重： 0.300.653.625 = 17.55 kN 粉刷： 2(0.65-0.12)0.023.617 = 1.30 kN 0.9m高女儿墙： 0.93.63.6 = 11.66kN 粉刷： 0.920.023.617 = 2.20kN连系梁传来屋面自重： 0.53.60.53.64.87 =15.78kN次梁传来集中力： 0.50.30.457.225=12.15 kN粉刷 0.52（0.45-0.12）0.027.217=0.808 kN

15、顶层边节点集中荷载： G4A = G4D = 61.45 kN图 2-10 恒载顶层集中力中柱连系梁自重 ： 0.300.653.625 = 17.55kN 粉刷： (0.65-0.12)+(0.65-0.10)0.023.617 = 1.32 kN 连系梁传来屋面自重 ： 1/23.61/23.64.87 = 18.52 kN 0.5(3.9+3.9-2.4)2.4/2 4.37 = 12.59 kN次梁传来集中力： 12.15+0.50.30.452.425=16.2 kN粉刷 ： 0.808+0.52（0.45-0.10）0.022.417=1.096 kN 顶层中节点集中荷载： G5B

16、 = G5c = 67.28 kN（2）活载： Q4A = Q4D = 1/23.91/23.90.5 = 1.90 kN Q4B = Q4c =1.90+1/2(3.9+3.9-3.6)3.6/20.5=3.79 kN4. 楼面框架节点集中荷载标准值：（图2-11）（1）恒载： 边柱连系梁自重 17.55 kN 粉刷： 1.30kN 连系梁传来楼面自重： 1/23.61/23.63.692 = 11.96 kN次梁传来集中力： 12.15 kN粉刷： 0.808 kN 43.77kN中间层边节点集中荷载： GA = GD = 43.77kN 框架柱自重： GA = GD = 0.50.53.

17、625 = 22.5 kN 中柱连系梁自重： 17.55 kN粉刷： 1.32kN 连系梁传来楼面自重： 1/23.61/23.63.692 = 11.96 kN 1/2(3.6+3.6-2.4)2.4/23.192 = 9.193 kN次梁传来集中力： 16.2kN粉刷： 1.096 kN 57.32 kN中间层中节点集中荷载： GB = Gc = 57.32 kN 柱传来集中荷载： GB= Gc= 22.5kN(2)活载： QA = QD = 1/23.61/23.62.0 = 6.48 kN QB = QC = 1/23.61/23.62.0+1/2(3.6+3.6-2.4)2.4/22

18、.0= 12.24 kN图 2-11 恒载中间层结点集中力5. 风荷载已知基本风压W0 =0.35kN/m2，本工程为市郊中学，地面粗糙度属C类，按荷载规范。风载体型系数：迎风面为0.8；背风面为0.5，因结构高度H = 19.65 m30 m（从室外地面算起），取风振系数，计算过程如表2-7所示，风荷载图见图2-12：图 2-12 横向框架上的风荷载风荷载计算 表2-7层次zsZ(m)zW0(kN/m2)A(m2)Pi(kN)51.01.318.750.750.358.13.1741.01.315.150.650.3512.963.8331.01.311.550.650.3512.963.8

19、321.01.37.950.650.3512.963.8311.01.34.350.570.3514.313.716. 地震作用1)建筑物总重力荷载代表值Gi的计算（a）集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G 450%雪载： 0.50. 550.416.2 = 204.12kN层面恒载： 4.8750.46.92+4.3750.42.4 = 3915.78 kN横梁： （5.646.92+2.3862.4）8= 688.9 kN次梁 0.30.456.92258+37.8=363.833 kN纵梁： （17.55+1.30）72+（17.55+1.32）72 = 528.08kN女儿墙： 0.93

20、.6（50.4+16.2）2 = 431.57 kN柱重： 0.50.5251.832 = 360kN横墙： 3.66.91.824+（2.41.8-1.51.05）2 = 1139.51 kN纵墙：（3.61.8-1.51.05）2823.6+3.61.83.626 = 1595.38kN（忽略内纵墙的门窗按墙重量算）钢窗： （22.10.60.4+261.81.50.4）0.4= 11.64 kNGE5=9238.81kN（b）集中于三、四、五层处的质点重力荷载代表值G 3G 250%楼面活载： 0.52.050.416.2=816.48 kN楼面恒载： 3.69250.46.92+3.1

21、9250.42.4= 2961.1 kN横梁： 688.91kN次梁： 363.83 kN纵梁：528.08kN柱重：3602 = 720 kN横墙：1139.512 = 2279.02 kN纵墙：1595.382 = 3190.76 kN钢窗：21.422 = 23.28 kNG 3 = G 2 = 11571.46 kN（c）集中于二层处的质点重力荷载标准值G 150%楼面活载：816.48 kN楼面恒载：2961.1kN横梁：688.91 kN次梁： 363.83kN纵梁：528.08 kN柱重：0.50.525（1.95+1.8）32= 750 kN横墙：1139.51+1139.51

22、2.6/1.8 = 2785.47 kN纵墙：1595.38+1595.382.6/1.8= 3900.0 kN钢窗：23.28 kNG1 = 12817.15 kN2)地震作用计算：（1）框架柱的抗侧移刚度在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取 I = 2I0；边框架梁取 I = 1.5I0；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I = 1.5I0；边框架梁取I = 1.2I0，I0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。横梁、柱线刚度 表2-8杆件截面尺寸Ec(kN/mm2)I0(mm4)I(mm4)L(mm)(kNmm)相对刚度B(mm)H(

23、mm)边框架梁30065025.56.8710910.3110969003.81071边框架梁30035025.50.6751091.0110924001.11070.3中框架梁30065025.56.8710913.7410969005.11071.34中框架梁30035025.50.6751091.3510924001.431070.38底层框架柱150050025.55.211095.2110939003.41070.89中层框架柱250050025.55.211095.2110936003.61070.95每层框架柱总的抗侧移刚度见表2-9： 框架柱横向侧移刚度D值 表2-9项目根数层

24、柱类型及截面二 至 四 层边框架边柱(500500)1.050.345.664边框架中柱(500500)1.37 0.417.764中框架边柱(500500)1.41 0.41 7.7612中框架中柱(500500)1.81 0.488.42 12底 层边框架边柱(500500)1.120.524.294边框架中柱(500500)1.460.574.74中框架边柱(500500)1.51 0.574.7 12中框架中柱(500500)1.930.625.1112ic:梁的线刚度，iz：柱的线刚度。底层： D = 4（4.29+4.7）+12(4.7+5.11)= 153.68 kN/mm二四层

25、：D = 4（5.66+7.76）+12(7.76+8.42)= 247.44kN/mm（2）框架自振周期的计算框架顶点假想水平位移计算表 表2-10层Gi(kN)Gi(kN)D(kN/mm)=Gi/D（层间相对位移）总位移 (mm)59238.819238.81247.4415.03 264.98 411571.4620810.27247.4433.16249.95 311571.4632381.73247.4451.26 216.79 211571.4643953.19247.4469.35165.54112817.1556770.34153.68 96.1996.19：（考虑结构非承重砖

26、墙影响的折减系数，对于框架取0.6）则自振周期为：（3）地震作用计算根据本工程设防烈度7、类场地土，设计地震分组为第一组，查抗震规范特征周期Tg = 0.35 sec，max = 0.08结构等效总重力荷载：T11.4Tg = 1.40.35 = 0.49 sec，故需考虑框架顶部附加集中力作用框架横向水平地震作用标准值为：结构底部：各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表2-11计算列出。楼层地震作用和地震剪力标准值计算表 表2-11层Hi(m)Gi(kN)GiHi楼层剪力Vi(kN)519.79238.81193079.641063.681063.68416.111571.46186997.2

27、3717.46 1781.14312.511571.46141201.99541.752322.89 28.911571.4695256.75 365.472679.3615.312817.1550713.65194.47 2873.93 图 2-13 横向框架上的地震作用第三章 框架内力计算3.2例题计算3.2.1恒载作用下的框架内力1.弯矩分配系数(1)计算弯矩分配系数根据上面的原则，可计算出本例横向框架各杆件的杆端弯矩分配系数，由于该框架为对称结构， 取框架的一半进行简化计算，如图3-6。 节点A1： 节点B1： 节点A2：节点B2：节点A5：节点B5：A3、B3与相应的A2、B2相同。

28、1. 杆件固端弯矩计算杆件固端弯矩时应带符号，杆端弯矩一律以顺时针方向为正，如图3-6。图 3-6 杆端及节点弯矩正方向1）横梁固端弯矩：（1）顶层横梁自重作用：板传来的恒载作用：（2）二五层横梁自重作用：板传来的恒载作用：2）纵梁引起柱端附加弯矩：（本例中边框架纵梁偏向外侧，中框架纵梁偏向内侧）顶层外纵梁 楼层外纵梁顶层中纵梁楼层中纵梁2. 节点不平衡弯矩横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节点的各杆件（不包括纵向框架梁）在节点处的固端弯矩与通过该节点的纵梁引起柱端横向附加弯矩之和，根据平衡原则，节点弯矩的正方向与杆端弯矩方向相反，一律以逆时针方向为正，如图3-7。节点A5的不平衡弯矩：本例计算

29、的横向框架的节点不平衡弯矩如图3-7。 （a）恒载 （b）恒载产生的节点不平衡弯矩图 3-7 横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩3. 内力计算根据对称原则，只计算AB、BC跨。在进行弯矩分配时，应将节点不平衡弯矩反号后再进行杆件弯矩分配。节点弯矩使相交于该节点杆件的近端产生弯矩，同时也使各杆件的远端产生弯矩，近端产生的弯矩通过节点弯矩分配确定，远端产生的弯矩由传递系数C（近端弯矩与远端弯矩的比值）确定。传递系数与杆件远端的约束形式有关，如图3-2。恒载弯矩分配过程如图3-8，恒载作用下弯矩见图3-9，梁剪力、柱轴力见图3-10。根据所求出的梁端弯矩，再通过平衡条件，即可求出恒载作用下梁剪力、柱

30、轴力，结果见表3-3、表3-4、表3-5、表3-6。 AB跨梁端剪力 （kN） 表 3-3层q(kN/m)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)a(m)l(m)gl/2u=(l-a)*q/2MAB(kN.m)MBA(kN.m)Mik/lV1/A=gl/2+u-Mik/lVB=-(gl/2+u+Mik/l)516.85.641.86.919.4642.84-31.2359.924.1658.15-66.46412.745.641.86.919.4632.49-40.89 54.241.9350.03 -53.89 312.745.641.86.919.4632.49-38.5653.672.1

31、949.77 -54.15 212.745.641.86.919.4632.49-38.4355.02 2.449.56-54.36112.745.641.86.919.4632.49-31.974.05 6.2545.71 -58.21注：a见表3-1图。 BC跨梁端剪力（kN） 表 3-4层q(kN/m)(板传来荷载作用)g(kN/m)(自重作用)l(m)gl/2l*q/4VB=gl/2+l*q/4VC=-(gl/2+l*q/4)510.492.392.42.876.299.16-9.1647.662.392.42.874.607.46-7.4637.662.392.42.874.607.46-7.4627.662.392.42.874.607.46-7.4617.662.392.42.874.607.46-7.46 图 3-8 恒载弯矩分配过程图 3-9 恒载作用下弯矩图（kN.m） AB跨跨中弯矩（kN.m） 表 3-5层q(kN/m)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)