框架结构设计结构计算书.doc

. .分类号 单位代码 密 级 学 号 0505220216 学生毕业设计题目 XX学院十三号公寓楼 作者 胡艳霞 指 导 教 师 王世平 李玉根 专业技术职称 副教授 助教 学科专业 土木工程 答 辩 日 期 年 月 日. .word. .诚信责任书X重声明：本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下独立进展研究所取得的成果。毕业设计中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。特此声明。论文作者签名：年月日. .word. .XX学院十三号公寓楼学号：0505220216 胡艳霞 指导教师：王世平 李玉根XX学院【摘要】：XX学院十三号公寓楼为钢筋混凝土框架构造公寓楼，分为建筑设计和构造设计两局部。建筑设计是在总体规划的前提下，根据设计任务书的要求，综合考虑使用功能、施工、材料、建筑设备、建筑艺术及经济等。在建筑选型方面，采用 “一字形布置。构造设计是在建筑物初步设计的根底上确定构造方案；选择合理的构造体系；进展构造布置，并初步估算，确定构造构件尺寸，进展构造计算。构造计算包括计算截面的选取，荷载计算、变形验算、内力分析及截面校核。在完成构造局部的计算之后，依据建筑方案和构造设计计算结果完成构造局部的施工图设计。本方案为一栋公寓楼，主体为六层的钢筋混凝土框架构造，结合XX的实际情况，本场地地震根本烈度为6度，设计根本地震加速度为0.05g，设计特征周期为0.35s,设计地震分组为第一组，建筑场地类别为类。构造设计中主要是框架设计阶段，首先必须满足水平地震力作用下框架侧移验算的要求，其次就是要满足风荷载作用下的框架侧移验算的要求，在进展地震水平力作用计算时采用了底部剪力法，并运用弯矩二次分配法对框架进展内力计算。根底局部的设计，根据提供的地质资料，根底形式选用桩根底，桩采用钢筋混凝土预制桩。【关键词】：框架；构造设计；抗震设计；桩根底。Yulin college on the 13th floor apartmentNo.studies:0505220216 Author: Hu Yanxia Mentor: Wang Shiping Li YugenYulin College【Abstract】：Yulin college apartment on the 13th floor of reinforced concrete frame structure for an apartment building, construction and structure is divided into two parts. Architectural design is the premise of the overall plan, according to the design task, considering the functional use, construction, materials, construction equipment, architectural art and economy. Selection of construction the use of “one-shaped layout. Structural design is preliminary design of the buildings identified on the basis of the structure of the program; Choosing a rational structure of the system; the structural layout, and a preliminary estimate, to determine structural ponent size, structure calculation. Structural calculation, including calculation of seleced cross-section, load calculation, checking deformarion, internal force analysis and checking cross-section. The pletion of the structure of the calculation, based on the construction program and structural design is plete structure of the construction design. The program for a flats, the main part of the six-storey reinforced concrete frame structure, the actual situation of Yulin, The basic seismic intensity venues for the six, the basic design of the earthquake acceleration 0.05g/kg/d. Design features cycle 0.35s, a seismic design for the first team and the construction site for the Class II category. Structural Design is the main framework for the design stage, we must first meet the horizontal seismic forces under the framework of the lateral checked, the second is to meet the wind load requirements of the frame work of lateral checking, conducting seismic calculation of the level of force used in the base shear, and the use of secondary distribution method moment right framework for calculating internal forces.Part of the design basis, according to the geological data, the basis for the use of precast form pile, and a cap, Pile the design and calculation.【Keywords】：Fram ; Structural design ;anti-seismic design ; Pile board basis. .word. .目 录1设计资料11.1 概况11.2 构造设计资料12建筑设计22.1 建筑平面设计22.2 建筑立面设计22.3建筑剖面设计22.4建筑构造设计22.4.1墙体22.4.2屋面22.4.3楼面22.4.4散水33框架构造计算93.1 构造布置及计算简图93.2 重力荷载计算123.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值123.2.2 屋面及楼面的可变荷载标准值123.2.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算123.2.4 荷载分层总汇143.3 框架侧移刚度计算153.3.1 横向框架侧移刚度计算153.3.2 纵向框架侧移刚度计算173.4 横向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算193.4.1 横向水平地震作用下框架构造的内力和侧移计算193.4.2 横向风荷载作用下框架构造内力和侧移计算233.5 纵向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算273.5.1 纵向水平地震作用下框架构造的内力和侧移计算273.5.2 纵向风荷载作用下框架构造的内力和侧移计算323.6 竖向荷载作用下框架构造的内力计算353.6.1 横向框架内力计算353.6.2 横向框架内力组合453.7 截面设计573.7.1 框架梁573.7.2 框架柱603.7.3 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算634根底设计654.1 根底地质资料654.2 确定单桩竖向承载力654.3 确定桩数和布桩654.3.1桩的数量654.3.2 考虑柱的中心距664.3.3 桩的排列664.3.4 桩承台设计664.4 单桩受力验算664.4.1 按中心受压验算664.4.2 按偏心荷载验算674.4.3承台受冲切承载力计算675设计心得69参考资料71致72. .word. .第一局部 设计资料1.1 概况XX学院十三号公寓楼为六层钢筋混凝土框架构造体系，建筑面积为5171.04 。建筑物平面为一字行，受场地限制，宽度为17.1，长度为50.4。框架梁、柱、板均采用现浇混凝土。1.2 构造设计资料一地质资料1、场地概况：拟建建筑场地已经人工填土平整，地形平坦，地面高程为5.0。2、地质条件：该地区地基承载力标准值为200 。3、地下水情况：不考虑地下水的影响。4、地基方案：根据拟建建筑物的特点及场地岩土工程条件,根底形式可选用桩根底。建议采用中砂层作为桩尖持力层，桩型可考虑预制桩。二地震资料1、该地区抗震设防烈度为6度，设计根本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。2、建筑的平安等级为：级。(三气象条件1、根本风压0.40/，根本雪压0.25 /。2、该地区的地面粗糙类型为B类；极端最高气温为，极端最低气温为。3、该地区最大降雨量为415.5/年。第二局部 建筑设计2.1 建筑平面设计该建筑物为六层的钢筋混凝土框架构造。建筑面积为5171.04。建筑平面选用“一字形布置，南北朝向，长为50.4，宽为17.1，满足传统的对称美原那么，而且也便于计算。具体见图2.12.3。2.2 建筑立面设计在建筑立面设计上，追求简洁明快，采用矩形布置，墙面全部采用瓷砖贴面。具体见图2.4及2.5。2.3建筑剖面设计在建筑剖面设计上，也采用矩形布置，层高取3.3，室内外地坪高差取450，女儿墙高取0.9。具体见图2.6。2.4建筑构造设计2.4.1墙体由于本设计构造采用钢筋混凝土框架构造，墙不需要承重，故填充墙采用240厚的粘土空心砖砌筑。2.4.2屋面屋面排水采用有组织排水，坡度取2。屋面做法采用：30厚细石混凝土保护层三毡四油防水层20厚水泥砂浆找平层150厚水泥蛭石保温层100厚钢筋混凝土板吊顶或粉层屋面构造图见图2.4.1。2.4.3楼面楼面做法采用：瓷砖地面包括水泥粗砂打底120厚钢筋混凝土板吊顶或粉层楼面构造图见图2.4.2。 2.4.4散水本设计散水宽度取900，坡度取2，每6留一条变形缝。第三局部 框架构造计算3.1 构造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，进展了建筑平面、立面及剖面设计，其标准层建筑平面，构造平面和剖面示意图见图2.12.6，主体共六层，层高为3.3。填充墙采用240厚的粘土空心砌筑，房间门和厕所门为木门，阳台门为铝合金，窗为铝合金，门窗尺寸见下表3.1.1表3.1.1 门窗表层次类别尺寸bh/数量材料1M1240024002铝合金M2900240022木门M3900240022铝合金M4180024001木门M5120024002铝合金C12400180024铝合金C290012002226M2900240024木门M3900240024铝合金M4180024001木门C12400180026铝合金C2900120024C3150012002C4240015002楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土构造，楼板厚度取100。梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，由此估算的梁截面尺寸见表3.1.2，表中还给出了各层梁、柱和板的混凝土强度等级其设计强度：C35fc=16.7,ft=1.57,C30fc=14.3,ft=1.43。表3.1.2 梁、柱截面尺寸及混凝土等级层次混凝土等级横梁(bh) /纵梁(bh) /次梁(bh) /柱(bh) /AB、CD跨BC跨26C303007003005003006003004505005001C35350700350500350600300450600600柱截面尺寸可根据Ac=估算。查表现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级可知该框架的抗震等级为四级，其轴压比限值=1.0；各层的重力荷载代表值近似取13/.边柱的负载面积为7.23.75 ，中柱的负载面积为7.24.8。由Ac=得第一层柱截面面积为： 边柱 Ac中柱 Ac如取柱截面为正方形，那么边柱和中柱截面高度分别为405和449。根据上述计算结果并综合考虑其他因素，本设计柱截面尺寸取值如下： 1层 600600 26层 500500根底选用钢筋混凝土灌注桩根底，根底埋深2.5，承台厚度取1.2。框架构造计算简图如图3.1.1所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底；26层高度即为层高，取3.3；底层柱高度从根底顶面取至一层板底，即h1=3.3+0.45+2.5-1.2-0.1=4.95。. .word. . .word. .3.2 重力荷载计算3.2.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面上人： 30厚细石混凝土保护层 0.03×22=0.66 / 三毡四油防水层 0.40 / 20厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.40 / 150厚水泥蛭石保温层 0.15×5=0.75 / 100厚钢筋混凝土板 0.10×25=2.50 /吊顶或粉层 0.50 / 合计 5.21 /屋面恒载标准值：(7×7.2+0.55)×(2×7.5+2.1+0.55)×5.21=4685 16层楼面：瓷砖地面包括水泥粗砂打底 0.55 / 120厚钢筋混凝土板 0.12×25=3 /吊顶或粉层 0.50 /合计 4.05 /楼面恒载标准值：(7×7.2+0.55)×(2×7.5+2.1+0.55)×4.05=3642 3.2.2 屋面及楼面的可变荷载标准值屋面雪荷载标准值 sk=rs0=1.00.25=0.25 /式中：r为屋面积雪分布系数，取r=1.0。屋面为上人屋面，查?建筑构造荷载规X?得均布荷载标准值为2.0。屋面均布荷载标准值为：7×7.2+0.55×2×7.5+2.1+0.55×2.0=1799 楼面均布活载对于公寓楼一般房间为2.0kN/，走廊、楼梯、门厅等为2.5 /。为了方便计算，统一取为2.5 /。楼面均布活载标准值为：7×7.2+0.55×2×7.5+2.1+0.55×2.5=2248 3.2.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载；对墙、门窗等可计算出单位面积上的重力荷载，计算结果见表3.2.1表3.2.1 梁、柱重力荷载标准值层次构件b/()h/()/(/)g/(/)/()nGi/()Gi/()1边横梁0.350.7251.056.4136.87516707.4102498.291中横梁0.350.5251.054.5941.500855.128次梁0.30.45251.053.5447.37514365.9187.07514351.033纵梁0.350.6251.055.5136.600281018.802柱0.60.6251.109.9004.950321568.16026边横梁0.30.7251.055.5137.02516619.6612278.391中横梁0.30.5251.053.9381.600850.406次梁0.30.45251.053.5447.42514368.4007.12514353.514纵梁0.30.6251.054.7256.70028886.410柱0.50.5251.106.8753.30032726.000注：1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。墙体为240厚粘土空心砖，外墙面贴瓷砖0.5 /，内墙面为20厚抹灰，那么外墙单位墙面重力荷载为： 0.5+150.24+170.02=4.44 /内墙为240厚粘土空心砖，两侧均为20厚抹灰，那么内墙单位面积重力荷载为：150.24+170.022=4.28 /门单位面积重力荷载为0.2 /；铝合金门窗单位面积重力荷载取0.4 / 。墙体自重:底层(1) 外横墙 AB、CD跨， 墙厚240，计算长度6875,计算高度3300-700=2600自重 4.44×6.875×2.6×4=317.46 BC跨 计算长度1500,计算高度3300-500=2800自重 4.44x×1.5×2.8×2=37.30 (2) 内横墙 AB、CD跨， 墙厚240，计算长度6875,计算高度3300-700=2600，3300-450=2850自重 4.28×6.875×2.6×12=918.06 ，4.28×6.875×2.85×14= 1174.06(3) 外纵墙 跨，墙厚240，计算长度6575，计算高度3300-600=2700自重 4.44×6.575×2.7×4=315.28 跨 4.44×6.600×2.7×10=791.21 (4) 内纵墙 跨，墙厚240，计算长度6575，计算高度3300-600=2700自重 4.28×6.575×2.7×8=607.85 跨 4.28×6.600×2.7×20=1525.39 同理 二至六层外横墙自重 AB、CD跨 324.39 BC跨 39.78 内横墙自重 AB、CD跨 2137.76 外纵墙自重 跨 322.62 跨 803.20 内纵墙自重 跨 311.00 跨 774.25 女儿墙自重0.9M (17.1+50.4)×2×0.9×4.44×0.9=485.51 3.2.4 荷载分层总汇1、顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪荷载，50%屋面均布活荷载，纵横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重和女儿墙自重。2、其他层重力荷载代表值包括，楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵横梁自重，楼面上、下各半层的柱子及纵横墙体自重。集中于各楼层标高处的重力荷载代表值Gi计算结果见图3.2.1和表3.2.2。10664.75511455.14511455.14511455.14511455.14512091.330图3.2.3 各质点的重力荷载代表值表3.2.2 重力荷载代表值层次123456Gi/12091.33011455.14511455.14511455.14511455.14510664.755hi /4.953.33.33.33.33.33.3 框架侧移刚度计算3.3.1 横向框架侧移刚度计算梁的线刚度用公式ib= EcIb/计算 注：Ec为混凝土弹性模量，为梁的计算跨度，Ib为梁截面惯性矩。柱的线刚度用公式ic= EcIc/hc 计算注：Ec为混凝土弹性模量，hc为梁的计算跨度，Ic为梁截面惯性矩。柱的侧移刚度D值按下式计算：注：为柱侧移刚度修正系数。由表柱侧移刚度修正系数中所列公式计算。横梁线刚度ib计算过程见表3.3.1；柱线刚度ic计算过程见表3.3.2表3.3.1 横梁线刚度ib计算表类别层次Ec/()bh/Ib/EcIb/1.5 EcIb/2 EcIb/边横梁13.151043507001.000101075004.20010106.30010108.4001010263.01043007008.5751093.43010105.14510106.8601010走道梁13.151043505003.64610921005.46910108.204101010.9381010263.01043005003.1251094.46410106.69610108.9281010表3.3.2 柱线刚度ic计算表层次hc/Ec/()bh/Ic/EcIc/ hc/149503.151046006001.08010106.87310102633003.01045005005.2081094.73510103.4304.7354.20010.9388.928图3.3.1 C-6柱及与其相连的梁的相对线刚度根据梁柱线刚度比的不同，构造平面布置图中的柱可分为中框架边柱和中柱、边框架边柱中柱以及楼梯间柱等。现以第2层C-6柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程从略，计算结果分别见表3.3.33.3.5。第二层C-6柱及与其相连的梁的相对线刚度如图3.3.1所示，图中数据取自表3.3.1和3.3.2。由表柱侧移刚度修正系数可得梁柱线刚度比为：=由式D=得D=表3.3.3 中框架柱侧移刚度D值层次边柱10根中柱10根DiDi1Di2361.4490.420219143.3340.6253261054524021.6110.446232713.7090.6503391557186011.2220.534179752.8140.68823158411330表3.3.4 边框架柱侧移刚度D值层次A-1，A-8，D-1，D-8B-1,B-8,C-1,C-8DiDi1Di2361.0870.352183662.5100.5562901018950421.2090.377196702.7820.5823036720014810.9170.486163592.1100.63521374150932表3.3.5 楼梯间框架柱侧移刚度D值层次C-4，C-6D-4，D-6DiDi1Di2362.6090.566295320.7240.266138798682222.9030.592308880.8060.287149759172612.2030.643216440.6110.4261433971970将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度Di，见表3.3.6。表3.3.6 横向框架层间侧移刚度D值层次123456Di634232863734821566821566821566821566由表3.3.6可见，D1/D2 =634232/863734=0.734>0.7，故该框架为规那么框架。3.3.2 纵向框架侧移刚度计算纵向框架侧移刚度计算方法与横向框架一样。柱在纵向的侧移刚度除与柱沿纵向的截面特性有关外，还与纵梁的线刚度有关。纵梁线刚度ib的计算过程见表3.3.7。在本设计中，纵横向柱线刚度一样，见表3.3.2。表3.3.7 纵梁线刚度ib计算表类别层次Ec/()bh/Ib/EcIb/1.5EcIb/2EcIb/纵梁13.151043506006.30010972002.75610104.13410105.5121010263.01043006005.4001092.25010103.37510104.5001010 纵向框架柱亦可分为中框架中柱和边柱、边框架中柱和边柱等，其侧移刚度值分别见表3.3.8和3.3.9。纵向框架各层层间侧移刚度值见表3.3.10。表3.3.8 纵向中框架B、C列边柱侧移刚度D值层次B-1，B-8 ，C-1，C-8DiDi1360.9500.322168016720421.0570.346180537221210.8020.4651565262608层次中柱6根C-2, C-4, C-5, C-7,C-3, C-6DiDi1Di2Di3361.9010.487254101.6630.454236881.4260.4162170529062222.1140.514268181.8500.481250971.5860.4422306230742011.6040.584196582.0370.628211391.2030.53217907238318表3.3.9 纵向边框架A、D列边柱侧移刚度D值层次A-1，A-8, D-1，D-8DiDi1360.7130.263137225488820.7930.284148185927210.6020.4261433957356层次中柱6根D-2, D-4, D-5, D-7D-3, D-6DiDi1Di2Di3361.4260.416217051.2410.383199840.9500.3221680124376821.5860.442230621.3480.403210271.0570.3461805325858611.2030.532179071.0020.500168300.8020.46515652206066表3.3.10 纵向框架层间侧移刚度D值层次123456Di564348697490656482656482656482656482由表3.3.10可见，D1/D2 =564348/697490=0.809>0.7，所以该框架为纵向规那么框架。3.4 横向水平荷载作用下框架机构的内力和侧移计算3.4.1 横向水平地震作用下框架构造的内力和侧移计算3.4.1.1 横向自振周期计算按顶点位移法计算框架的自振周期横向框架顶点位移计算见表3.4.1。按式计算根本周期T1，其中的量纲为，取，那么：表3.4.1 横向框架顶点位移层次/()/610664.75510