石家庄市东岸公共服务楼结构设计.docx

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1、北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计石家庄市东岸公共服务楼结构设计64学院：专业：数理与土木工程学院土木工程姓名：梁鹏学号：161204104680指导老师： 何佳职称：高级工程师中国珠海 二一九年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计石家庄市东岸公共服务楼结构设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 梁鹏 日期： 2019 年 11月 27日目录1 建筑设计51.1 项目概况51.2 设计资料51.3建筑材料选用52.结构设计52.1设计规模52.2 一榀框架选择62.

2、3 截面尺寸的选取63.荷载计算73.1恒荷载标准值的计算73.2活荷载标准值的计算103.3竖向荷载作用下框架荷载计算103.4风荷载标准值计算143.5地震作用144. 内力计算204.1 恒荷载标准值作用下的内力计算204.2 活荷载标准值作用下的内力计算224.3 风荷载作用下框架的内力计算234.4 地震作用下框架的内力计算264.5 侧移计算275. 内力组合286. 框架梁柱设计316.1框架梁截面设计316.2框架柱截面设计376.3构件裂缝宽度验算437.板的计算46一、荷载计算46二、 截面计算478.地基基础设计50一、基本概况50二、基础埋深及尺寸的确定50三、地基承载

3、力验算50四、持力层强度验算51五、基础冲切验算51六、基础配筋计算52结论54参考文献55谢辞56附录：571 建筑设计1.1 项目概况（1）工程名称：石家庄东岸公共服务楼设计建设地点：石家庄东岸（2） 建筑规模：总建筑面积540m，底层层高为4.2m，标准层高为3.6m。（3） 结构形式：框架结构。（4） 屋面为不上人屋面。（5） 设计主要房间：办公室。其他房间可灵活布置。1.2 设计资料（1） 基本风压为。（2） 抗震设防烈度为7度，抗震等级为三级，设计基本加速度值为。（3） 建筑场地为二类。（4） 设计年限为50年。1.3建筑材料选用（1）外墙: 粘土多孔砖（2）窗: 塑钢窗2.结构设

4、计2.1设计规模该办公楼位于石家庄东岸，为永久性建筑，共两层。 总建筑面积：，建筑占地面积：，楼外一部楼梯。建筑场地面积为 1518 。2.2 一榀框架选择图 2.2 柱网 2.3 截面尺寸的选取2.3.1框架柱：N=1.2156.062=1296.0kN所以选定柱截面尺寸： bchc=500mm500mm2.3.2框架梁： h=（1/181/10）L； b=（1/41/2）h选定横向框架梁截面尺寸为：A-B 跨：bh=250550mmB-C 跨：bh=150300mmC-D 跨：bh=250550mm；选定纵向框架梁截面尺寸为：bh=250550mm。选定横向次梁截面尺寸为：；3.荷载计算3

5、.1恒荷载标准值的计算（1）屋面保护层：石混凝保护层垫层：细石混凝垫层隔离层：干铺无聚脂钎维布层 保温层：挤塑聚乙烯泡沫料板 防水层：高聚物改性沥青防水卷材找平层：1：3水泥砂浆 找坡层：焦渣找3%坡 110mm 厚现浇钢筋混凝土屋面板 20mm 厚板下抹灰 合计 =5.368kN/（2）标准层楼面陶地砖面：的地砖铺实拍平，水泥砂擦缝1:4 干硬性水泥砂素水泥结合层一遍总厚度 现浇钢筋混凝屋面板 石灰砂抹灰 20kN/m0.012m =0.24kN/合计 =3.74kN/（3）卫生间滑釉面砖 防水 现浇钢筋混凝楼面板 12mm 厚石灰砂浆抹灰 合计 =4.14kN/（4）梁自重梁尺寸 梁自重

6、20厚水泥砂浆抹灰层合计 =3.202kN/m梁尺寸 梁自重 20厚水泥砂浆抹灰层合计 =0.925kN/m梁尺寸 梁自重 20厚水泥砂浆抹灰层合计 =2.052kN/m（5）柱自重柱尺寸 bh =500mm500mm柱自重 20厚水泥砂浆抹灰层 合计 =7.05kN/m（6）外纵墙自重标准层纵墙0.9m0.2m（6.0m-0.5m）7.0kN/m +(6.0m-0.5m-4.2m)0.2m(3.6m-0.9m-0.6m)7.0kN/m=10.752kN塑钢窗 面砖外墙面（17.8kN/m0.0008m+ 20kN/m0.02m） 0.9m（6.0m-0.5m）+(6.0m-0.5m-4.2m

7、)2.1m=3.181kN水泥砂浆内墙面 20kN/m0.02m 0.9m（6.0m-0.5m）+(6.0m-0.5m-4.2m)2.1m=3.072kN保温层 140kg/m9.810-3kN/kg0.05 0.9m（6.0m-0.5m）+(6.0m-0.5m-4.2m)2.1m=0.527kN 合计 =21.06kN（7）内墙自重标准层内墙 3.0m0.2m7.0kN/m3=4.2kN/m水泥砂浆墙面 (两侧) 23.0m0.02m20kN/m3=2.4kN/m 合计 =6.60kN/m3.2活荷载标准值的计算屋面和楼面活荷载标准值1）根据建筑结荷载规范（GB50009-2012）：不上人

8、屋面 楼面 走廊 2） 雪荷载由于基本压为零，所以荷载为。3.3竖向荷载作用下框架荷载计算（1）轴间框架梁荷载传递如 3.1 所示屋面荷板传荷载：恒荷载：5.368kN/m2（1-20.252+0.253）3.0m/22= 14.343kN/m 活荷载：0.5kN/m2（1-20.252+0.253）3.0m/22= 1.336kN/m楼面荷板传荷载：恒荷载：3.74kN/m2（1-20.252+0.253）3.0m/22= 9.993kN/m 活荷载：2.5kN/m2（1-20.252+0.253）3.0m/22= 6.679kN/m梁自重：3.202kN/m2A-B 轴间框架梁均布荷载为：

9、 屋面梁：恒荷载= 活荷载=1.336kN/m楼面梁：恒荷载=3.202kN/m+9.993kN/m+6.60kN/m = 19.795kN/m活荷载=6.679kN/m图框架计单元及板载传递（2） 轴间框架梁屋面荷板传荷载：恒荷载：5.368kN/m25/81/2(3.0m-0.25m)2=9.226kN/m活荷载：0.5kN/m25/81/2(3.0m-0.25m)2= 0.859kN/m 楼面荷板传荷载：恒荷载：3.74kN/m25/81/2(3.0m-0.25m)2=6.428kN/m 活荷载：3.5kN/m25/81/2(3.0m-0.25m)2= 6.016kN/m 梁自重：轴间框

10、架均布荷载为： 屋面梁：恒荷载= 活荷载=0.859kN/m楼面梁：恒荷载=活荷载=6.016kN/m（3）C-D 轴间框架梁屋面梁：恒荷载= 活荷载=1.336kN/m楼面梁：恒荷载=3.202kN/m+9.993kN/m+6.60kN/m=19.795kN/m活荷载=（4）A柱纵向集中荷载的计算 女儿墙做法为：高蒸压粉煤加气混凝土砌女儿墙，的混凝土压顶。 女儿墙自重=7kN/m31.2m0.2m+25kN/m30.1m0.2m+（1.32+0.24）m0.02m20 kN/m3=3.316kN/m顶层柱：恒荷载=3.316kN/m6m+3.202kN/m（6m-0.5m）+2.052kN/

11、m6m1/42+5.368kN/m25/81.5m3m2+5.368kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0.25m）1/22=163.499kN活荷载=0.5kN/m25/81.5m3m2+0.5kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0.25m）1/22=6.987kN标准层柱：恒荷载=6.6kN6m1/4+21.06kN+3.74kN/m25/81.5m3m2+3.74kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0.25m）1/22+3.202kN(6m-0.5m)+2.052kN/m6m1/42=106.992kN活荷载=2.5kN/

12、m25/81.5m3m2+2.5kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0.25m）1/22=34.937kN（5）B柱纵向集中荷载的计算顶层柱：恒荷载=3.202kN/m（6m-0.5m）+2.052kN/m6m1/42+5.368kN/m25/81.5m3m2+5.368kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0.25m）1/22+5.368kN/m2（1-20.12+0.13）（3.0m-0.25m）1/26m=142.139kN 活荷载 =0.5kN/m25/81.5m3m2+0.5kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0.25m

13、）1/22+0.5kN/m2（1-20.12+0.13）（3.0m-0.25m）1/26m=11.03kN标准层柱： 恒荷载=6.6kN/m6m1/4+6.6kN/m(6m-0.5m)+3.202kN/m（6m-0.5m）+2.052kN/m6m1/42+3.745kN/m25/81.5m3m2+3.745kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0.25m）1/22+3.745kN/m2（1-20.12+0.13）（3.0m-0.25m）1/26m=152.6kN 活荷载=2.5kN/m25/81.5m3m2+2.5kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0

14、.25m）1/22+3.5kN/m2（1-20.12+0.13）（3.0m-0.25m）1/26m=63.21kN（6）C柱纵向集中荷载的计算 顶层柱： 恒荷载=142.139kN 活荷载=11.03kN 标准层柱： 恒荷载=6.6kN/m（6m-0.5m）+3.202kN(6m-0.5m)+2.052kN/m6m1/42+3.745kN/m25/81.5m3m2+3.745kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m（6m+0.25m）1/22+3.745kN/m2（1-20.12+0.13）（3.0m-0.25m）1/26m=142.683kN 活荷载=63.21kN（7）D柱纵向集

15、中荷载的计算 顶层柱：恒荷载=163.499kN 活荷载=6.987kN 标准层柱： 恒荷载=21.06kN+3.202kN/m（6.0m-0.5m）+2.052kN/m6.0m1/42+3.745kN/m25/81.5m3.0m2 + 3.745kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m(6.0m+0.25m)1/22 =94.193kN活荷载=2.5kN/m25/81.5m3.0m2 + 2.5kN/m2（1-20.252+0.253）1.5m(6.0m+0.25m)1/22 = 34.937kN框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图所示，图中数值均为标准值。图竖向荷载标准值（单位：）

16、3.4风荷载标准值计算作用在屋面梁楼面节点处的集中荷载标准值为：=根据建筑结构荷载规范（GB50009-2012）得，本服务楼的体型系数=0.8-（-0.5）=1.3由于服务楼高度为7.8m，本服务楼的=1.0。离地高度z（m）（kN/m2）（m）（m）（kN）7.80.651.001.30.353.62.45.3244.20.651.001.30.354.23.66.9213.5地震作用1.重力荷载代表值（1）集中到顶层处质点重力荷载代表值屋面荷载：梁自重：3.202kN/m（6m-0.5m）4+（6m-0.5m）2+0.925kN/m（3.0m-0.5m）+2.052kN/m6m41/2=

17、132.603kN 半层柱自重：半层墙自重： （7.0kN/m30.2m+20kN/m30.02m+140kg/m3 9.810-3kN/kg0.05m+0.008m17.8 kN/m3）（6m-0.5m）（3.6m/2-0.5m）2+7.0kN/m30.2m（3.6m/2-0.5m）（6m-0.5m）2+（3.6m/2-0.5m）6m1/2+（3.6m/2-0.5m）（6m-0.5m）2=74.26kN女儿墙自重：3.316kN/m6m2=39.792kN 合计：780.535kN（2） 集中到底层处的质点重力荷载代表值楼面荷载：50%活荷载：梁自重：上下各层柱自重：上下各半层自重：187.

18、32kN-74.26kN+（7.0kN/m30.2m+20kN/m30.02m+140kg/m3 9.810-3kN/kg0.05m+0.008m17.8 kN/m3）（6m-0.5m）（4.2m/2-0.5m）2+7.0kN/m30.2m（4.2m/2-0.5m）（6m-0.5m）2+（3.6m/2-0.5m）6m0.5+（4.2m/2-0.5m）（6m-0.5m）2=203.1936kN 合计：903.8766kN2.计算方法根据建筑抗震设计规范（GB50011-2011）知，本服务楼的水平地震作用力计算采用底部剪力法。3.自振周期的计算框架梁柱的抗侧刚度计算见表、表、表。表3.2 横梁框

19、柱线刚度计算杆件截面尺寸混凝土的弹性模量E（kN/mm2）I(mm4)L(mm)i=EcI/L(kNmm)相对刚度b（mm）h（mm）边框架梁AB、CD跨250550305.2010960002.61070.599BC跨150300305.0610830005.061060.117中框架梁AB、CD跨 250550306.9310960003.4651070.798BC跨150300306.7510830006.751060.156框架柱底层500500305.2110942003.721070.857其它层500500305.2110936004.341071.000表3.3 2层框架柱横向

20、侧移刚度D值的计算构件名称（kN/m）轴0.7980.28511453轴0.9540.32312980轴0.9540.32312980轴0.7980.28511453表3.4 底层框架柱横向侧移刚度D值的计算构件名称（kN/m）轴0.9310.48812349轴1.1130.51813109轴1.1130.51813109轴0.9310.448 123493） 计算楼层假想位移。计算结果见表3-5。表3.5 楼层假想位移计算层数（kN）（）kN（kN/m）（mm）（mm）2780.535780.535 4886615.97349.0551903.87661684.41165091633.082

21、33.082（3）基本自振周期=20.6 =0.2464.水平地震作用标准值的计算查建筑抗震设计规范（GB50011-2011），得=0.35s，水平地震影响系数最大值为=0.08，则相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数为：=0.08=0.11=0.246s 1.4=0.49s顶部附加地震作用系数：=0=0.85=0.851684.4116=1431.75kN=0.111431.75kN=157.5kN=0=157.5kN，计算结果见表3.6表3.6 水平地震（左向）作用下框架侧移计算层数层高HiGiGiHiGiHi/GiHiFiVi DiDi i/h(m)(m)(kN)(Hi)(kN)(

22、kN)(kN/m)（mm）（mm）23.67.8780.5356088.1730.61697.0297.02488661.9855.0785.51410-414.24.2903.87663796.2820.38460.48157.5509163.0933.0937.36410-4图3.4水平地震作用及层间剪力（单位：）5.抗震变形验算 由表3.6 可知，多遇地作用标准值产生的最大弹性层间移与计算楼层层高之比均小于，满足房屋抗震变形的要求。4. 内力计算4.1 恒荷载标准值作用下的内力计算图4.1 恒荷载标准值作用下弯矩分配图（）图4.2 恒荷载标准值作用下框架弯矩图（kN.m）图4.3 恒荷载

23、标准值作用下框架梁剪力图（kN）图4.4 恒荷载标准值作用下框架柱轴力图（kN）4.2 活荷载标准值作用下的内力计算图4.5 活荷载标准作用下弯矩分配图图4.6 活荷载标准值作用下框架弯矩图（）图4.7 活荷载标准值作用下框架梁剪力图（kN）图4.8 活荷载标准值作用下框架柱轴力图（kN）4.3 风荷载作用下框架的内力计算框架在风荷载作用下的内力用值法进行计算。计算结果如表 和表4.14表4.13 轴框架柱反弯点位置计算层数h（m）（m）23.60.7980.400000.401.4414.20.9310.600-0。0300.597 2.51表4.14 B、C轴框架柱反弯点位置计算层数h（m

24、）（m）23.60.9540.400000.401.4414.21.1130.600000.60 2.52注：框架柱反弯点位置表4.15 风荷载作用下A、D轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层数层间剪力（kN）侧移刚度之和（kN/m）第柱侧移刚度（kN/m）柱剪力（kN）反弯点高度（m）上柱弯矩()下柱弯矩()梁端弯矩()25.32448866114530.2341.251.442.7 1.8 2.7112.24550916123490.2432.98 2.51 5.04 7.486.84表4.16 风荷载作用下B、C轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层数层间剪力（kN）侧移刚度之和（kN/m）第柱侧移刚

25、度（kN/m）柱剪力（kN）反弯点高度（m）上柱弯矩()下柱弯矩()梁左端弯矩()梁右端弯矩()25.32448866129800.266 1.421.443.07 2.04 2.570.5112.24550916131090.257 3.15 2.525.29 7.94 6.131.2在左风荷载用下，框架弯矩图、剪力柱轴力图如图4.5 和图4.6 所示。在右风荷载作用下，内力图中内力大小不变，只变号即可。图4.5 风荷载（左向）作用下框架弯矩图（）图4.6 风荷载（左向）作用下框架梁剪力及柱轴力图（kN）4.4 地震作用下框架的内力计算地震作用（左向）下，框架柱剪力和梁柱端弯计算结果如表4-

26、17和表4-18所示。表4.17 水平地震（左向）作用下轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层数层间剪力（kN）侧移刚度之和（kN/m）第柱侧移刚度（kN/m）柱剪力（kN）反弯点高度（m）上柱弯矩()下柱弯矩()梁端弯矩()297.02 48866114530.23422.7 1.4449.03 32.69 49.03 1157.5 50916123490.24338.27 2.5147.71 96.06 80.4 表4.18 水平地震（左向）作用下B、C轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算层数层间剪力（kN）侧移刚度之和（kN/m）第柱侧移刚度（kN/m）柱剪力（kN）反弯点高度（m）上柱弯矩()下柱弯矩

27、()梁左端弯矩()梁右端弯矩()297.0248866129800.26625.811.4455.75 37.17 46.639.171157.5509.16131090.25740.482.5144.12 101.6 68.00 13.29 在左向地震作用下，框架弯矩图、剪力及轴力图如图4.7 和图4.8所示。在右向地震作用下，内力图中各内力大小不变，只变号即可。图4.7 水平地震（左向）作用下框架弯矩图（）图4.8 水平地震（左向）作用下框架梁剪力及柱轴力图（kN）4.5 侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：表4.7 风荷载作用下框架侧移计算层数层高(m)(kN)(kN)(k

28、N/m)(mm)(mm)23.65.324 5.324488660.110.35 0.3114.26.921 12.245509160.240.240.575. 内力组合表5.1 框架梁的支座边缘处内力计算表5.2 横向框架梁内力组合（一般组合）表5.3 横向框架梁内力组合（考虑地震作用组合）表5.4 横向框架柱内力组合（一般组合）表5.5 横向框架柱内力组合（考虑地震作用组合）6. 框架梁柱设计6.1框架梁截面设计（一）正截面受弯承载力计算一、 顶层：1.梁跨中正弯矩作用下的配筋计算（1）翼缘宽计算：按计跨度考虑按梁净距考虑=0.25+2.75=3m故取=2m（2）梁跨中按单筋T形截面计算：

29、=550-40=510mm，=100mm=1.014.32000100(510 - )=1315.6kNm 62.53kNm属于第一类T形截面。=0.0084=0.0084=0.2%250550=275故取340，选配钢筋216，402。2. A轴支座正弯矩作用下的配筋计算=0.034=0.0350.35=1.014.32500.035510/360=177 最小配筋率： 0.25%250550=343故取343，选配钢筋216，402。3. A轴支座负弯矩作用下的配筋计算当受压钢筋为A轴支座负弯矩所配316钢筋时，=40mm。=349选配钢筋216，。4.梁BC跨中负弯矩作用下的配筋计算=300-40=260mm=0.183=1-=0.1832.5，=131.2kN，满足要求。框架梁斜截面受剪配筋计算如表6.3所示。项目AB梁BC梁CD梁102.6723.3799.04510260510429131.242976.5823.4276.580.09