土木工程毕业设计.pdf

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1、土木工程毕业设计-某多层办公楼的设计一、设计资料(1)设计标高:室内设计标高0.000,室内外高差 450mm.(2)墙身做法:采用加气混凝土块,用 M5 混合砂浆砌筑,内粉刷为混合砂浆 底,纸筋灰面,厚 20mm,803内涂料两度。外墙采用贴面砖,1:3 水泥砂浆底厚 20mm。(3)楼面作法:楼板顶面为水磨石地面,楼板底面为 15mm 厚白灰砂浆天花抹 面,外加 V 型轻钢龙骨吊顶。(4)屋面作法:现浇楼板上依次铺 20mm 厚水泥砂浆找平层、300mm 厚水泥 珍珠制品隔热找平层、20mm 厚水泥砂浆找平层和SDC120 复合卷材,下 面依次为15mm厚白灰砂浆天花抹面和V 型轻钢骨龙吊

2、顶。(5)基本风压:o=0.3KN/m 2(地面粗糙度属 C 类)。(6)基本雪压:S 0=0.3KN/m 2。(7)抗震设防烈度:八度(0.2g)第二组,框架?震等级为二级。地质条件:全套 CAD 图纸,计算书,联系 153893706 由上至下:人工添土:厚度为 1m 粉质粘土:厚度为 7m,地基承载力特征值为 500KPa 中风化基岩:岩石饱和单轴抗压强度标准值为 3.6MPa 建筑场地类别为 类;无地下水及不良地质现象。活荷载:上人屋面活荷载 2.0KN/m 2,办公室楼面活荷载 2.0KN/m 2,走廊楼面活荷 载 2.5KN/m 2,档案室楼面活荷载 2.5KN/m 2。二、结构布

3、置及结构计算简图 的 确 定结 构 平 面 布 置 如 图 1 所 示。各 梁 柱 截 面 尺 寸 确 定 如 下:主 梁:取h=1/9l=1/97200=800mm,取 h=800mm,取 b=350mm,次梁:取 h=1/16l=1/167200=450mm,取h=500mm,取 b=250mm,柱子:取柱截面均为 bh=600600mm,现浇板厚为 100mm。取 轴线为计算单元,结构计算简图如图 2 所示?根据地质资料,确定基础顶面 离室外地面为500mm,由此求得底层层高为 4.7m。各梁柱构件的线刚度经计算 后列于图 2 中,其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用,取 I=2I

4、 0(I 0 为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。梁柱均采用 C30 混凝土。由于后面梁 的组合弯矩过大,相对受压区高度超过了界限受压区高度,所以改用 C40 混凝 土,因为梁柱刚度成比例增加,不会引起后面分配系数的改变。地震作用下的弹 性侧移将更小,一定符合要求。图 2.框架计算简图 注:图中数字为各杆件的线刚度,单位为 1.0e10 N*mm 框架刚度计算:1.边跨框架梁线刚度:i b=2Ec I。/l=23.0104 350800 3/(127200)=12.4410 10 Nmm 2.中间跨框架梁线刚度:i b=2EcI。/l=23.010 4 350800 3/(122400)=3

5、7.3310 10 Nmm 3.二五层框架柱线刚度:ic=EcI。/l=3.010 4 600600 3/(123600)=9.0010 10 Nmm 4.首层框架柱线刚度:ic=EcI。/l=3.010 4 600600 3/(124700)=6.8910 10 Nmm 在计算内力时,柱的线刚度取框架实际柱线刚度的 0.9 倍。即:首层框架柱线刚度:ic=0.96.8910 10=6.20 10 10 Nmm 二五层框架柱线刚度:ic=0.99.0010 10=8.1010 10 Nmm 三、荷载计算 1.恒载计算(1)屋面框架梁线荷载标准值:SDC120 复合卷材 0.15KN/m 2 2

6、0mm 厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2300mm 厚水泥砂浆珍珠制品隔热找平层 1.2 KN/m 2 20mm 厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2100mm厚现浇混凝土楼板 2.5 KN/m 2 15mm厚白灰砂浆天花抹面 0.26 KN/m 2 V 型轻钢龙骨吊顶 0.12 KN/m 2 屋面恒载 5.03 KN/m 2 框架梁自重 0.350.8025=7.00 KN/m 梁侧粉刷 2(0.80-0.1)0.0217=0.48KN/m 作用在顶层框架梁上的线荷载为:g 5AB1=g 5CD1=7.00+0.48=7.48 KN/m g 5BC1=7.48KN/m g 5AB2=

7、g 5CD2=5.03 3.6=18.12 KN/m g 5BC2=5.032.4=12.07KN/m(2)楼面框架梁线荷载标准值:水磨石地面 0.65 KN/m 2 100mm 厚现浇混凝土楼板 2.5 KN/m 2 15mm 厚白灰砂浆天花抹面 0.26 KN/m 2 V 型轻钢龙骨吊顶0.12 KN/m 2 楼面恒载 3.53 KN/m 2 边跨填充墙自重:0.20(3.6-0.80)7=3.92KN/m 墙面粉刷:(3.6-0.80)0.02217=1.90KN/m 作用在中间层框架梁上的线荷载为:g AB1=g CD1=7.48+3.92+1.90=13.30KN/m g BC1=7

8、.48 KN/m g AB2=g CD2=3.533.6=12.71 KN/m g BC2=3.532.4=8.47 KN/m(3)屋 面 框 架 节 点 集 中 荷 载 标 准 值:边 柱 连 系 梁 自 重:0.350.807.225=50.40KN粉 刷:20.02(0.80-0.10)7.217=3.43KN次 梁 自 重:0.250.507.2250.5=11.25 KN 粉刷:20.02(0.50-0.10)7.2170.5=0.98KN 1.5m 高女儿墙自重:1.57.20.207=12.10 KN 粉刷:20.021.27.217=5.88 KN 连系梁传来屋面自重:A、D

9、点相 同:(3.63.6+1.81.8)5.03=81.49 KN 顶层边 节点 集中荷 载:G 5A=G 5D=165.53KN中柱连系梁自重:0.350.807.225=50.40KN粉刷:20.02(0.80-0.10)7.217=3.43 KN 次 梁 自 重:0.250.507.2250.5=11.25KN 粉 刷:20.02(0.50-0.10)7.2170.5=0.98KN连 系 梁 传 来 屋 面 自 重:B、C点 相同:0.51.21.2+2.41.2+0.51.81.8+1.83.6 2 5.03?117.70 KN 顶层中间节点集中荷载:G 5B=G 5C=183.76K

10、N(4)楼面框架节点集中荷载标准值:边柱连系梁自重:0.350.807.225=50.40KN粉 刷:20.02(0.80-0.10)7.217=3.43KN次 梁 自 重:0.250.507.2250.5=11.25KN 粉刷:20.02(0.50-0.10)7.2170.5=0.98 KN 钢窗自重:2.121.80.45=3.40KN窗下 墙体 自重:0.21.006.67=9.24KN粉刷:20.021.006.617=4.49 KN 窗 边 墙 体 自 重:1.8(6.6-2.12)0.27=6.05 KN 粉 刷:20.021.8(6.6-2.12)17=2.94 KN 框 架 柱

11、 自 重:0.600.603.625=32.4KN 粉 刷:1.80.023.617=2.20 KN 连系梁传来楼面自重:A、D 点相同:(3.63.6+1.81.8)3.53=57.19KN 中间层边节点集中荷载:G A=G D=183.97KN 中柱连系梁自重:50.40 KN 粉刷:3.43KN 次梁自重:11.25 KN 粉刷:0.98 KN 内纵墙自重:6.6(3.6-0.80)0.27=25.87KN 粉刷:6.6(3.6-0.80)20.0217=12.57KN扣除门洞重加上门重:-2.11.0(70.2+1720.02-0.2)=-3.95KN 框架柱自重:32.4KN 粉刷:

12、2.20KN 连系梁传来楼面自重:B、C 点相同:0.51.21.2+2.41.2+0.51.81.8+1.83.6 23.53=82.60 KN中间层中节点集中荷载:G B=G C=217.75KN(5)恒载作用下的结构计算简图如图 3 所示,其中:G 5A=G 5D=165.53KN G 5B=G 5C=183.76 KN G A =G D=183.97 KN G B=G C=217.75 KN g 5AB1=g 5BC1=g 5CD1=7.48 KN/m g 5AB2=g 5CD2=18.12 KN/m g 5BC2=12.07KN/m g AB1=g CD1=13.30KN/m g B

13、C1=7.48KN/m g AB2=g CD2=12.71KN/m gBC2=8.47 KN/m 2.屋、楼面活荷载计?屋、楼面活荷载作用下的结构计算简图如图 4 所示。图中各荷载值计算如下 P 5AB=P 5CD=3.62.0=7.20 KN/m P 5BC=2.42.0=4.80KN/mP5A=P5D=(1.81.8+3.63.6)2.0=32.40KNP5B=P5C=1.21.2+4.81.2+1.81.8+3.63.6 2.0=46.8 KN P AB=P CD=2.03.6=7.2 KN/m 走廊:P BC=2.52.4=6.00KN/m P A=P D=(1.81.8+3.63.6

14、)2.0=32.40KN P B=P C=1.21.2+4.81.22.5+1.81.8+3.63.62.0=50.40KN 3.风荷载计算 风压标准值计算公式为:=z s z o 因结构高度 H=18.600m30m,可取 z=1.0;对于矩形平面 s=1.3;z 可查荷 载规范得到,当查得得 z 1.0 时,?z=1.0。将风荷载换算成作用于框架每 层节点上的集中荷载,计算过程如表 1 所示。表中 A 为一榀框架各层节点的受 风面积。计算结果如图 5 所示。风荷载计算 表 1 层次 z s Z(m)z o(KN/m 2)A(m 2)Pw(KN)五层 1.0 1.3 19.1 0.78 0.

15、3 24 7.30四层 1.0 1.3 15.5 0.74 0.3 28.8 8.31三层 1.0 1.311.9 0.74 0.3 28.8 8.31 二层 1.0 1.3 8.3 0.74 0.3 28.8 8.31 一层 1.0 1.3 4.7 0.74 0.3 33.2 9.58 4.地震作用计算(1)计算框架梁柱的线刚度:框架梁线刚度:边跨:i b1=12.4410 4 KNM 中跨:i b2=37.33 10 4 KNM 框架柱线刚度:首层:i c1=6.2010 4 KNM 其他层:i c2=8.110 4KNM(2)本设计仅考虑水平地震作用即可,并采用基底剪力法计算水平地震作用

16、 力。为?基底剪力,先要计算结构各层的总重力荷载代表值:顶层:G5=g 5AB1 16.8+(3.6+7.2)(g5AB2+g 5CD2)0.5+g 5BC2 2.40.5+G 5A+G 5B+G 5C+G 5D+4G 柱/2+0.37.216.80.5=7.4816.8+10.818.1220.5+12.072.40.5+(165.33+183.76)2+40.5(32.4+2.20)+0.37.216.80.5=1121.36KN G4=G3=G2=g AB1 14.4+g BC1 2.4+0.5g AB2(3.6+7.2)2+0.52.4 g BC2+G A+G B+G C+G D+4G

17、 柱0.5+(3.6+7.2)(pAB+pCD)0.5+pBC2.40.5+PA+PB+PC+PD0.5=13.3014.4+7.482.4+10.812.71+0.52.48.47+(183.97+217.75)2+234.6+10.80.514.8+1.26.0+(32.4+46.8)2 0.5=1352.30KN G1=G2+4(2.35-1.8)G柱/3.6=1352.30+40.6534.6/3.6=1373.44 KN 质量重力荷载代表值见图 6。图 6.重力荷载代表值 G1 G2 G4 G3 G5(3)用D 值法计算柱的侧向刚度,框架各构件线刚度如图 7:其中:i 5=i 4=i

18、 3=i 2=8.1 10 10 N*mm i 1=6.2 10 10 N*mm i 51=i 41=i 31=i 21=i 11=12.4410 10 N*mm i 52=i 42=i 32=i 22=i 12=37.3310 10 N*mm 除底层外,其余柱的 D值:边柱 由 K=(i 51+i 41)/(2 i 5)=1.536 =K/(2+K)=0.434 则 D 5 边=12 i c/h j 2=0.414128.110 4/3.6 2=32550KN/m 中柱 由 K=(i 51+i 52+i 41+i 42)/(2 i 5)=6.144=K/(2+K)=0.754 则 D 5 中

19、=12 i c/h j 2=56550KN/m 底层柱的 D 值:边柱 由 K=i 11/i1=2.006 =(0.5+K)/(2+K)=0.626 故 D 1 边=12 i c/h j 2=21083 KN/m 中柱 由 K=(i 11+i 12)/i 1=8.027 得 =(0.5+K)/(2+K)=0.850 故 D 1 中=12 i c/h j 2=28628 KN/m 从而得各层的侧向刚度如下:K 1=2(D 1 边+D 1 中)=2(21083+28628)=99422KN/m K 2=K 3=K4=K 5=2(D 边+D 中)=2(32550+56550)=178200KN/mT

20、 u 图 7.框架各构件线刚度 i51i5 i52 i51 i5 i5 i5 i41 i4 i4 i42 i4 i41 i4 i3 i2 i21 i3 i31 i32 i22 i2 i2 i3 i31 i21 i3 i2 i1 i11 i1 i12 i1i11 i1(4)用顶点位移法求结构基本周期 T 1:将各层的重力荷载代表值当作水平力,产生的楼层剪力为:V 5=G 5=1121.36KN V 4=G 4+G 5=1352.30+1121.36=2473.66KN V 3=V 4+G 3=3825.96KN V 2=V 3+G 2=5178.26KN V 1=V 2+G 1=6551.70K

21、N 求顶点位移,则:U1=V 1/K 1=0.0659m U 2=U 1+V 2/K 2=0.0659+0.0291=0.0950m U 3=U 2+V 3/K 3=0.0950+0.0215=0.1165m U 4=V 4/K 4+U 3=0.1165+0.0139=0.1304m U 5=V 5/K 5+U4=0.1304+0.0063=0.1367m=U T 故 T 1=1.8=0.6655s 由于要考虑填充墙对基本周期的折减,故取折减系数为 0.6,则 T 1=0.60.6655=0.3993s 由于 T 1 1.4 T g=1.40.4=0.56s,故不考虑顶层附加作用。查抗震设计规范得:max=0.16 由于 T 1=0.3993s