土木工程_毕业设计_计算书111讲课稿.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。土木工程_毕业设计_计算书111-1前言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段,是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。通过毕业设计,可以将以前学过的知识重温回顾,对疑难知识再学习,对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。通过毕业设计,使我们在资料查找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练,具备从事相关工作的基本技术素质和技能。目前,我国建筑中仍以钢筋混凝土结构为主,钢筋混凝土造价较低,材料来源丰富,且可以浇筑成各种
2、复杂断面形状,节省钢材,承载力也不低,经过合理设计可以获得较好的抗震性能。今后几十年,钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑史上。框架结构体系的主要特点是平面布置比较灵活,能提供较大的室内空间,对于办公楼是最常用的结构体系。多层建筑结构的设计,除了要根据建筑高度、抗震设防等级等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外,要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面;结构总体布置指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能有决定性的作用。毕业设计的三个月里,在指导老师的帮助下,经过查阅资料、设计计算、论文撰写以及图纸绘制,加深了对规范等相关内容的理解,巩固了专业知
3、识,提高了综合分析、解决问题的能力。并熟练掌握了AutoCAD和结构设计软件PKPMCAD,基本上达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大,在计算过程中以手算为主,后面采用建筑结构软件PKPMCAD进行电算,并将电算结果与手算结果进行了误差分析对比。由于自己水平有限,难免有不妥和疏忽之处,敬请各位老师批评指正。2建筑设计2.1建筑概况:设计题目:仙林湖社区中心建筑结构设计建筑面积:5571建筑总高度:13.5(室外地坪算起)建筑层数:三层结构类型:钢筋混凝土框架结构2.2工程概况:该活动中心为主体层钢筋框架结构体系,建筑面积约5571m2,走廊宽度2.9m,一层层高为4.5米,
4、标准层层高为3.6米,柱网尺寸为8.7米8.7米和8.7米8.1米。室内外高差0.3m。设有2部楼梯,一个主入口,两个辅入口,这样人流分区明确,满足疏散要求。2.3设计资料:建设地点:江苏南京市,周围有少量建筑物,抗震设防裂度为7度。用地概况:该项目基地位于仙林新市区白象片区,基本呈正方角形,北至学森路、西至学森路、南至纬地路、东至规划教育用地。基地东南侧为仙林湖公园,周边为住宅小区。2.4建筑要求建筑等级:耐火等级为级设计使用年限50年2.5建筑说明2.5.1建筑的平面布置详见首层,标准层平面图。2.5.2建筑细部做法屋面排水设计:综合考虑结构形式、气候条件、使用特点等因素,本建筑物采用有组
5、织外排水,排水坡度为2%。屋面防水设计:本工程采用刚性性防水屋面,40厚C20防水细石混凝土,高分子防水卷材,20厚1:3水泥砂浆抹平,20厚1:3水泥砂浆找平,40厚水泥珍珠岩找坡,现浇钢筋混凝土楼板。楼面做法:楼板(各层办公室及会议室)顶面为20mm厚水泥砂浆找平,30mm厚水磨石。墙体做法:内外墙均采用250mm厚陶粒空心混凝土砌块,用M5混合砂浆砌筑;内外粉刷为20mm厚水泥砂浆。楼梯做法:本办公楼采用二跑楼梯,踏步尺寸均有300150mm,铜防滑包角。散水:散水坡度为5%,宽度600mm,自下而上依次是:素土夯实,80厚碎石或道渣,60厚素混凝土,10厚水泥砂浆抹面。3.结构选型与置
6、3.1结构选型本工程为仙林湖社区中心,总面积5571平方米。活动中心主体地上三层,采用钢筋混凝土框架结构。框架结构适用于多层及高度不大的高层建筑,它的优点是建筑平面布置灵活,可做成需要较大空间的会议室、餐厅、办公室、实验室等。加隔墙后,也可做成小房间。框架结构的构建主要是梁和柱,可以做成预制或现浇框架,布置比较灵活,立面也可变化。通过合理设计,框架本身的抗震性能较好,能承受较大的变形。框架结构在我国已得到广泛的应用,技术已经比较成熟。3.2结构布置3.2.1柱网布置图3.1柱网布置取一品框架,4轴线,如下图:图3.2一榀框架3.2.2楼面结构布置3.2.2.1梁框架梁横向Lmax=8.7mh=
7、(1/81/12)L=(7251087.5)mm取h=750mm,b=1/2h=375mm纵向取h=750mm,b=375mm次梁取h=700mm,b=200mm3.2.2.2板从结构平面图看,单向板有以下几种尺寸:8.72.98.12.1双向板有以下几种尺寸:8.75.4单向板厚1/35L短跨双向板厚1/40L短跨为了便于计算和施工取同样的板厚,取h=120mm3.2.2.3柱根据轴压比初步确定柱截面尺寸=N/fcbh抗震设防烈度为7度,框架结构,高度30m,抗震等级3级,故轴压比0.9,即N/fcA0.9工程采用C30混凝土,fc=14.3N/mm2N=N标准*1.3=qA131.3q取1
8、2kN/m2中柱A1=(1.2+3.9)7.8=39.78m2边柱A2=(3.9+3.9)3.9=30.42m2柱用统一的尺寸,故用A1计算则N=1239.7891.3=5585.112kNN/fcA0.9A433964mm2b=h=658mm,因此取柱截面尺寸为700700mm4.荷载统计4.1计算简图取基础形式为桩基础,假定基础承台顶面离地面为500mm,则底层层高为4.2+0.5+0.6=5.3m。各梁柱构件的线刚度经计算后列于下图中。其中在计算梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用,取I=2I0(I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。边柱:截面尺寸为700700mm中柱:截面尺寸为70
9、0700mm一层i=Ec(1/12)0.700.703/5.3=0.37810-2Ecm3其余各层i=Ec(1/12)0.700.703/3.6=0.55610-2Ecm3AB、CD跨梁:截面尺寸为350700mmi=2Ec(1/12)0.350.73/7.8=0.25710-2Ecm3BC跨梁:截面尺寸为350*500mmi=2Ec(1/12)0.350.503/2.4=0.30410-2Ecm3单位:10-3Ecm3图4.1框架式样及构件线刚度4.2荷载计算4.2.1屋面框架梁荷载标准值40厚C20防水细石混凝土0.0425=1.0kN/m24mm厚APP卷材防水层0.35kN/m220厚
10、1:3水泥砂浆抹平0.0220=0.4kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层0.0220=0.4kN/m240厚(最薄处)水泥珍珠岩找坡层2%0.044.0=0.16kN/m2120厚现浇钢筋混凝土顶层楼板0.1225=3kN/m220厚板底抹灰0.0217=0.34kN/m2屋面恒荷载5.65kN/m2框架梁自重0.35(0.7-0.12)25=5.08kN/m框架梁抹灰2(0.7-0.12)0.0217=0.39kN/m框架梁自重合计5.47kN/mAB跨屋面梁上恒荷载标准值gwk1=3.95.65=22.04kN/mBC跨屋面梁上恒荷载标准值gwk2=0不上人屋面,活荷载标准值为0.5kN
11、/m,则AB跨屋面梁上活荷载标准值qwk1=0.53.9=1.95kN/mBC跨屋面梁上活荷载标准值qwk2=04.2.2屋面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载女儿墙自重标准值:0.9m高,0.24m厚,双面抹灰,砖墙自重为0.9(0.2419+20.0217)=4.72kN/m纵向梁自重标准值:纵向框架梁自重0.25(0.7-0.12)25=3.63kN/m抹灰(0.7-0.12)20.0217=0.39kN/m纵向框架梁自重合计:4.02kN/m次梁自重标准值:次梁自重0.25(0.5-0.12)25=2.38kN/m抹灰(0.5-0.12)20.0217=0.26kN/m次梁自重合计2.64
12、kN/mA轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gwk1女儿墙自重:4.727.8=36.82kN/m纵向框架梁自重:4.027.8=31.40kN/m纵向次梁自重:2.643.9=10.30kN/m屋面恒荷载传递:3.93.95.65=85.94kN/mGwk1=164.46kN/mB轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gwk2纵向框架梁自重:4.027.8=31.40kN/m纵向次梁自重:2.643.9=10.30kN/m屋面恒荷载传递:7.83.95.65=171.87kN/m7.81.25.65=52.90kN/mGwk2=266.5kN/mA轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qwk1屋面活荷载传来Qwk1=
13、7.83.90.5=15.21kNB轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qwk2屋面活荷载传来Qwk2=(7.83.9+7.81.2)0.5=19.89kNA轴、B轴纵向框架梁往外侧偏离柱轴线,应考虑225mm的偏心,以及由此产生的节点弯矩,则A轴Mwk1=164.40.225=36.99kN.mMwk2=15.210.225=3.42kN.mB轴Mwk3=266.50.225=59.96kN.mMwk4=19.890.225=4.48kN.m中跨梁自重标准值梁自重0.35(0.5-0.12)25=3.33kN.m抹灰(0.5-0.12)20.0217=kN.m中跨梁自重标准值3.59kN/m24.2
14、.3楼面框架梁:楼面均布恒载:30厚水磨石面层0.65kN/m2120厚现浇钢筋混凝土楼板0.1225=3kN/m220厚板底抹灰0.0217=0.34kN/m2楼面均布恒载标准值3.99kN/m2内隔墙自重240厚加气混凝土砌块0.247.5=1.8kN/m220厚砂浆双面抹灰0.02172=0.68kN/m2内隔墙自重标准值(横向)2.48(3.6-0.5)=7.69kN/m(纵向)2.48(3.6-0.7)=7.19kN/mAB跨楼面梁上恒载标准值gk1=3.93.99=15.56kN/mgk3=7.19+5.47=12.66kN/mBC跨楼面梁上恒载标准值gk2=0办公楼楼面活荷载标准
15、值为2.0kN/m2AB跨楼面梁上活荷载标准值为qk1=3.92.0=7.8kN/mBC跨楼面梁上活荷载标准值为qk2=04.2.4楼面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载:外纵墙自重标准值墙重(7.82.9-2.11.82)2.48=37.35kN窗重1.82.11.02=7.56kN合计44.90kN内纵墙自重标准值墙重(7.82.9-0.92.12)2.28=46.73kN门重0.92.11.02=3.78kN合计50.51kNA轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gk1:外纵墙重44.90kN次梁上墙重2.28(3.6-0.5)3.9=29.99kN纵向框架梁自重4.027.8=31.37kN纵向次
16、梁自重2.643.9=10.30kN楼面恒载传来3.93.93.99=60.69kNGk1=177.25kNB轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gk2:内纵墙重50.51kN次梁上墙重2.28(3.6-0.5)3.9=29.99kN纵向框架梁自重4.027.8=31.37kN纵向次梁自重2.643.9=10.30kN楼面恒载传来3.93.93.99=60.69kN7.81.23.99=37.35kNGk2=222.21kNA轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qk1Qk1=3.93.92.0=30.42kNB轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qk2Qk2=(7.81.2+3.93.9)2=49.14kNA轴纵向框
17、架梁偏心产生的节点弯矩Mk1=177.250.225=39.88kN.mMk2=30.420.225=6.84kN.mB轴纵向框架梁偏心产生的节点弯矩Mk3=222.210.225=50.00kN.mMk4=49.140.225=11.06kN.m图4.2楼面梁恒荷载图图4.3楼面梁活荷载图4.2.5柱自重:底层柱自重:0.700.70285.3=72.72kN其余各层柱自重:0.700.70283.6=49.39kN混凝土容重取28kN/m2以考虑柱外抹灰重。5荷载作用下的框架内力分析5.1风荷载作用下的框架内力分析及侧移验算5.1.1风荷载计算风荷载基本风压W0=0.45kN/m2,风载体
18、型系数s=1.3,风压高度变化系数按C类粗糙度查表,查得高度变化系数如下表所示表5.1高度变化系数表地面高度/m51015203040z0.740.740.841.001.13结构在Z高度处的风振系数z可按下试计算z=1+z/z经计算查表得=1.23=0.437表5.2z值层数高度z933.61.058301.00726.40.94622.80.89519.20.82415.60.753120.7428.40.7414.80.74振型系数均取第一振型可得见表5.3表5.3z值层数高度z933.61.008300.85726.40.73622.80.63519.20.43415.60.34312
19、0.2328.40.1314.80.04表5.4z值层数高度z933.61.468301.41726.41.37622.81.34519.21.25415.61.223121.1528.41.0814.81.03由Wk=zszW0得Wk见表5.5表5.5Wk计算值层数高度Wk933.60.908300.82726.40.75622.80.70519.20.60415.60.543120.5028.40.4714.80.45Fi=WkA各层迎风面负荷宽度为7.8m,则各层柱顶集中风荷载标准值如表5.6所示:表5.6各层柱顶集中风荷载标准值层数高度/m各层柱顶集中风荷载标准值/kN933.60.9
20、0(0.9+1.8)7.8=18.958300.823.67.8=23.03726.40.753.67.8=21.06622.80.703.67.8=19.66519.20.603.67.8=16.85415.60.543.67.8=15.163120.503.67.8=14.0428.40.473.67.8=13.2014.80.45(1.8+2.4)7.8=14.74图5.1风荷载计算简图5.1.2柱的侧移刚度c柱侧移刚度修正系数梁柱线刚度比值=ib/ic(底层)=ib/2ic(一般层)c=(0.5+)/(2+)(底层)c=/(2+)(一般层)D=cic12/hc2表5.7底层柱的侧移刚度
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