多层厂房框架设计毕业设计论文.doc
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1、华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文摘要在大学四年的学习生涯行将结束的时候,我拿到了这份设计任务书和相关数据资料,怀着期盼渴望的心情,开始了工作。本计算书是针对华中科技大学土木工程专业xxx级毕业设计:教学楼为五层现浇钢筋混凝土框架结构。长51.5m,宽25m,高27m。在“建筑设计”部分中,经过层层考虑选择最终方案,针对最终建筑方案,确定了其具体建筑构造、做法与材料。在“结构设计”部分中,首先按照要求选择一榀框架为本次手算的任务,明确其计算简图与各个计算参数;然后根据建筑做法确定其所受荷载,计算梁、柱、板与基础的内力;最后分别进行各构件的配筋计算。在“结构设计”部分中,穿插进行“P
2、KPM”电算,以保证计算成果的可靠性。并达到同手算成果对比、分析的目的。关键词:毕业设计,多层厂房,框架,抗震设计,电算AbstractI got the mission book and other datas when my campus time would go by, and with a good and hopeful feeling, I have started my work.The calculation report is written for the graduation design whose name is “XinHua Middle School Buil
3、ding”. The building is reinforcement concrete structure with five stories The length of the building is 58.5m, the width is 18m and the height is 21.45m. In the process of “Architecture Design”, I determine the detailed conformation and the material of the building.In the process of “Structure Desig
4、n”, firstly, I determined to by hand and determined the sketch and the parameters of the frame. Secondly, I determined the loads on the frame and calculated the internal forces of the beams, second beam, the planes, the columns and the foundations. Lastly, how much reinforcement is necessary can be
5、determined.In the process of the graduation design, I made use of the computer program named “PKPM” to auditing and analysis my result which was calculated by hand.Keywords: Graduation design, School Building, Fames Anti-seismic Design, Earthquake Function.目录-摘要IAbstractII目录III1、工程概况与建筑设计71.1工程概况71.
6、2建筑设计81.2.1建筑平面设计81.2.2建筑立面设计92、结构选型及结构布置102.1材料选择102.1.1混凝土强度等级102.1.2 钢筋102.2板、梁、柱截面尺寸估算102.2.1板厚估算原则102.2.2板厚确定102.2.3梁尺寸估算原则102.2.4梁尺寸确定112.2.5柱截面尺寸估算112.3框架计算简图133、荷载计算143.1 各构件自重计算143.2恒荷载计算163.3活荷载计算183.4风荷载计算193.5水平地震荷载计算213.5.1重力荷载代表值计算213.5.2梁柱刚度计算223.5.3结构自振周期计算253.5.4横向地震作用计算263.6抗震变形验算2
7、74、轴框架内力计算294.1恒荷载作用下结构内力计算294.1.1计算杆端弯矩分配系数304.1.2计算杆件固端弯矩324.1.3 采用弯矩二次分配法计算杆端弯矩324.1.4 恒载作用下轴框架剪力计算334.1.5 恒载作用下轴框架轴力计算354.2 活荷载作用下结构内力计算374.3重力荷载代表值下结构内力计算444.4左风荷载作用下结构内力计算484.5水平地震荷载作用下结构内力计算535、内力组合575.1弯矩调幅575.2内力调整595.2.1竖向荷载内力调整605.2.2水平荷载内力调整615.3内力组合635.3.1框架梁内力组合635.3.2框架柱内力组合695.4地震作用效
8、应调整745.4.1框架梁剪力调整745.4.2框架柱弯矩调整785.4.3框架柱剪力调整816、框架截面设计826.1框架梁截面设计826.1.1跨中及支座截面底部钢筋计算836.1.2支座截面负筋计算856.1.3箍筋计算876.1.4构造要求886.2框架柱截面设计896.2.1 框架柱弯矩、轴力汇总896.2.2纵筋计算926.2.3箍筋计算966.2.4构造要求996.3、框架平面内核心区抗震验算1007、部分板及次梁的设计1017.1.1荷载计算1027.1.2内力计算1037.1.3配筋计算1047.2次梁设计1087.2.1荷载计算1087.2.2内力计算1097.2.3配筋计
9、算1098、楼梯设计1118.1踏步板设计(以一层一跑TB1楼梯计算为例)1118.1.1荷载计算1118.1.2截面设计1128.2楼梯斜梁计算1128.2.1荷载计算1128.2.2截面设计1138.3平台梁TL-1设计1158.3.1荷载计算1158.3.2截面设计1159、基础设计1179.1 设计参数、资料、方法1179.1.1 水文地质资料1179.1.2 设计参数1179.2 桩基设计1189.2.1 桩基布置1189.2.2 计算桩顶荷载设计值1189.2.3 抗力验算1199.2.4承台梁设计12110、电算校核12210.1 PKPM电算12210.1.1 建筑模型与荷载输
10、入12210.1.2 楼面荷载传导计算12310.1.3 PK计算第轴横向框架12410.2 电算内力与手算内力对比分析12410.2.1 恒荷载内力12410.2.2风荷载内力12611、总结12712、参考文献12813、致谢129VI华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计 论 文1、工程概况与建筑设计1.1工程概况1:建筑地点及拟建基地平面:该工程位于某市干道旁。基地平面尺寸:60mX80m;2 建筑面积和层数建筑面积:6000左右,建筑层数:5层底层层高为5.4m,二层以上层高4.8m;3 结构形式框架结构(柱网尺寸7.8米X7.8米);屋盖和楼盖采用现浇钢筋混凝土楼盖;基础采用柱下独
11、立基础或桩基础;4 建筑技术条件(1)气象条件雪荷载:基本雪压为S0=0.40kN/m2(水平投影);风荷载:全年主导风向为南风,基本风压为W0=0.35kN/ m2;常年气温差值:40。最大降雨强度65.2mm/h,阵雨强度145mm/h。(2)工程地质条件场地位于某市交通干道傍,地质条件较为简单:场地相对完整、稳定,土层分布均匀。现将各地层特征及其分布规律自上而下分述如下:素填土:平均厚度1.20米,由于为新近堆积的地层,具有孔隙比大、不均匀的特性,若不进行处理,此层不宜作为建(构)筑物天然地基持力层和下卧层。粘土:平均厚度3.90米,硬塑状态,具中等压缩性,压缩模量Es=9.9Mpa,承
12、载力特征值fak=240kPa,桩侧摩阻力系数qsa=25kPa为较好基础持力层。粘土:平均厚度4.20米,软塑状态,软弱下卧层,承载力特征值fak=180kPa,力学强度低,不能用作基础持力层,桩侧摩阻力系数qsa=12kPa。粉质粘土:平均厚度2.40米,分布较广泛,且连续。硬塑状态,具中等压缩性,压缩模量Es=11Mpa,桩侧摩阻力系数qsa=24kPa。泥岩:强风化层,风化层较厚,桩侧摩阻力系数qsa=28kPa可作为桩端持力层,桩端阻力系数qpa=1200kPa。常年地下水埋深为地面以下2.0m,以上各岩土层对混凝土均无腐蚀性,对混凝土中的钢筋亦无腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。(3)建
13、筑地点冰冻深度冰冻深度:室外天然地面以下300mm。(4)建筑场地类别:二类场地土,不考虑地下水影响,地面粗糙度B类。(5)地震设防烈度抗震按7度设防。设计基本地震加速度值为0.1g1.2建筑设计本建筑依据其功能要求设计成五层的框架结构,建筑总高28.5m, 建筑物左右上下均对称,平面详细情况见建筑物的平面图。每层建筑面积为:1026,总计建筑面积为5230。功能布置依据所给出的建筑功能和相关规范要求,具体设计如下:1.2.1建筑平面设计1、本厂房共五层,除第一层层高5.4米和塔楼层高3.6m外,每层层高为4.8m ;2、本建筑坐北朝南,采用两端式,但是外墙采用大面积的窗户,采光、通风条件很好
14、;3、底层左侧为门厅,大门设置了两扇双开玻璃门,其他的均为大面积玻璃,门厅为玻璃幕墙,采光效果好,起到了吸引人流导向的作用;4、本方案交通组合简洁明了,共设两个楼梯,不管是哪个方向的人流,都可以找到最近的楼梯上楼,两部楼梯布置的位置恰当,使用方便,便于人群疏散,满足防火要求;5、由于本建筑属一般多层房屋,采用框架结构,受力合理,即能提供较大灵活布置的建筑空间;6、为满足走道的采光要求,在走廊两端玻璃窗,即增加立面美观,又达到采光通风的效果。 7、作为工业厂房,本建筑柱子少,能满足厂房对空间的功能需求综上,该方案满足了建筑功能要求,符合相关政策、法规、规定,造型美观大方,是比较合适的。根据功能需
15、求确定办公室尺寸以后,借助绘图软件,结合心中的初步方案,尝试将各个功能的房间组合成为建筑平面,总平面图考虑基础布置的要求和抗震要求设计为矩形。8 屋顶为上人上人屋面,屋面排水采用外天沟排水。1.2.2建筑立面设计建筑立面设计偏重于对建筑物的各个立面以及其外表面上所有的构件,例如门窗、雨篷、遮阳、暴露的梁、柱等等的形式、比例关系和表面的装饰效果等进行仔细的推敲。在设计时,通常是根据初步确定的建筑内部空间组合的平、剖关系,例如房间的大小和层高、构部件的构成关系和断面尺寸、适合开门窗的位置等等,先绘制出各个立面的基本轮廓,作为下一步调整的基础,然后再对特殊部位,例如出入口等重点的处理。考虑到方便结构
16、设计,除楼梯处的柱子内测与墙平行外,其他柱子不做移动。计算时柱子没有偏心。2、结构选型及结构布置采用钢筋混凝土现浇框架结构,7度抗震设防,场地为二类二组,本框架的抗震等级为二级,采用横向框架承重。具体构件尺寸及板、梁、柱布置方案参见结构布置图。2.1材料选择框架梁、板、柱均采用现浇钢筋混凝土构件。内外填充墙:采用250mm厚水泥空心砖砌筑。2.1.1混凝土强度等级板、梁,柱C40:基础C30:2.1.2 钢筋柱、梁、基础中的主要受力钢筋采用HRB335:板钢筋、箍筋以及其他构造钢筋采用HPB330: fy=fy=270N/mm22.2板、梁、柱截面尺寸估算2.2.1板厚估算原则所有楼板均为现浇
17、双向板。板厚一般最少为板的短向跨度的1/30,板的短边跨度为3.9m,双向板最小厚度不小于130mm。故统一选取板厚为130mm。2.2.2板厚确定确定楼板厚为130mm,卫生间楼板130mm,且降低50mm施工,使卫生间结构板层低于50mm.2.2.3梁尺寸估算原则通过式,进行估算2.2.4梁尺寸确定1、框架梁横向主梁:,取,取纵向主梁:纵向主梁跨度为7.8m。取取 2、次梁纵向次梁:跨度为7.8m, 取取2.2.5柱截面尺寸估算对于框架柱,柱截面的高与宽一般不小于(1/151/20)层高,柱截面宽度不宜小于350mm,柱截面高度不宜小于400mm,同时按轴压比估算框架柱尺寸,其中,所有边柱
18、,角柱,中柱均按荷载较大位置计算:,其中分项系数,取1.2单位面积重量,取1214柱的承载楼层面积,本方案中负载面积为7.87.8截面以上的楼层数,以底层计算,取5边角柱轴向力增大系数,一级、二级抗震设计角柱为1.3,其余情况1.0。本设计考虑7度抗震设防,结构总高大于24m,由混凝土抗震设计规范GB50010-2010表11.1.4可查得本结构抗震等级为二级,故取由于水平力的轴力增大系数:非抗震、6度及7度抗震设计,1.058;8度抗震设计,1.1;9度抗震设计,1.2柱轴压比限值,由建筑抗震设计规范 GB 50011-2010表6.3.7可查得柱混凝土强度等级为C40, Nc=1.2146
19、0.8451.31.058=7029.06kNAcNcuNfc=7029.0610000.7519.1=490685mm2统一选取柱截面为 700700mm基础选用桩基础,基础顶面距室外地面为900mm。2.3框架计算简图取编号框架进行计算。以框架柱的几何中心轴线作为框架柱的轴线,梁轴线取至板顶即梁顶面,梁跨度为柱几何中心轴线距离,二五层层高为4.8m。一层柱高度从基础顶面取至一层板顶,即h15.4+0.3+0.906.6,计算简图如下3、荷载计算3.1 各构件自重计算3.1.1 屋面、楼面自重(1)屋面及楼面的永久荷载标准值 屋面(上人): 30mm厚细石混凝土保护层 240.03=0.72
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