大学土木工程系毕业设计——太原市某学校办公楼毕业设计.pdf
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1、第一部分结构设计第 1章设计资料1.1 工程概况(1)本工程位于山西太原,用途为学校办公楼。(2)本工程为5 层框结构。主体结构:地上5 层,建筑层高分别为3.9 m、3.6 m 3.6 m 3.6 m、3.9 m,结构层高分别为4.9 m (从基础顶面算起,包括初估地下部分1.0 m)、3.6 m、3.6 m、3.6 m、3.9 m,室内外高差0.4 5 m。内走廊宽度为2.4 m,办公室进深7.2 m,其他条件见建筑图。(3)建筑设计使用年限5 0 年。(4)本工程耐火等级为二级,屋面防水等级为I I I 级,建筑耐久年限为一级。工期:不超过3 0 0 天(日历天),2 0 1 3 年 3
2、月 1日开工。1.2 工程地质条件根据地质勘察报告,场区范围内地下水位为T 2.0 0 m,地下水对一般建筑材料无侵蚀作用,可不考虑土的液化。土质构成自地表向下依次为:(1)填土层:厚度约为0.5 m,承载力特征值f a k=8 0 k P a,天然重度1 7.O k N/m t(2)黏土:厚度约为2 5 m,承载力特征值f Q 2 4 0 k P a,天然重度1 8.8 k N/m:(3)轻亚黏土:厚度约为夕6 m,承载力特征值f 4 2 2 0 k P a,天然重度1 8.O k N/m:(4)卵石层:厚度约为2 9 m,承载力特征值3=3 0 0 k P a,天然重度2 0.Z k N/
3、m X1.3 气象资料气温:年平均气温2 0。,最高温度3 8 C,最低温度0 。雨量:年降雨量8 0 0 m m,最大降雨量1 1 0 m m/d。基本风压:Wo=O.4 0 k N/m2基本雪压:0.3 5 k N/m 21.4 抗震设防烈度建筑物所在地区抗震设防烈度为8 度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.2 0 g。拟建场地土类型中软场地土,I I 类建筑场地,场地特征周期为0.3 5 so1.5 材料梁、板、柱的混凝土均选用C 3 0,梁、柱主筋选用HR B 4 0 0,箍筋选用HP B 3 0 0,板受力钢筋选用HR B 3 3 5 o第2章 结构平面布置2.1结构
4、平面布置图根据建筑功能要求及框架结构体系,通过分析荷载传递路线确定梁系布置方案。本工程的各层结构平面布置图如图2.1、2.2 所示。图 2.1 一层结构平面布置图:Jo舄年aS.I-n3900390039003900390039003900390003900(?)CM6 三sgI3900 1 39003900 1 3900390039003900 1 39003900 1 3900(z)图 2.2 二一四层结构平面布置图,3900 1 3900,3900 1 3gop 39%嬴 3900 3900|3900 3900 3900 图 2.3 五四层结构平面布置图2.2 框架梁柱截面尺寸确定2.2
5、.1 框架梁截面尺寸初估框 架 梁 高 取 为,跨 长,框架梁宽取为工 工梁高;次 梁 高 取 为 跨 长,次8 14 2 3 12 18梁宽取为 工 ,梁高,根据梁的跨度初步选定。梁净跨与截面高度之比不宜小于4。2 3框架梁宽不宜小于,柱宽,且不小于250mm。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重2合,当必须偏置时,同一平面内的梁柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向的L4(1)横向框架梁:AB 跨:/0=9.6/,取力=900mm,b=350mmBC 跨:/0=7.2 加,取人=100mm,b=350mm纵向框架梁:A轴:Zo=7.8加,取 =800mm,/?=350mmB轴:/0=7.8用
6、,取/2 =800mm,b-350mmC轴:/0=7.8/x,取力=800mm,b=350mm(3)横向次梁:l0=7.2加,取=650mm,b=250mm纵向连梁/0=7.8加,取 =75Qmm,b=25Qmm卫生间纵向两跨次梁:/0=3.9用,取/1 =400mm,/?=200mm2.2.2 框架柱截面初估图 2.3框架柱的受荷面积(1)按轴压比要求初估框架柱截面尺框架柱的受荷面积如图2.3 所示,框架柱选用C 3 0 混凝土,fN/JNfc=6019.65 X1000/(0.8 x 14.3)=526193(/M/n2)因为。x 4 =7 0 0 x 7 0 0 =4 9 0 0 0 0
7、 0 加2),故取中柱截面尺寸为7 0 0 m m X7 0 0 m m。2)4 轴与A 轴相交边柱:N=yGqSnaxa2/3=1.2 5 x 1 4 x(4.8 x 7.8)x 5 x 1.0 5 x 1.0 x 1,0 =3 4 3 9.8()&=bc Xhc N/(jUNfc)=3 4 3 9.8 X 1 0 0 0/(0.8 X 1 4.3)=3 0 0 6 8 2。”/)考虑到边柱承受偏心荷载且跨度较大,故取A 轴边柱截面尺寸为7 0 0 m m X 7 0 0 m mo3)3 轴与C 轴相交边柱:N =yGqSnaa2/3=1.2 5 x 1 4 x(3.6 x 7.8)x 5
8、x 1.0 5 x 1.0 x 1.0 =2 5 7 9.8 5()4 =bc xhc N/(iNfc)=2579.85 x 1000/(0.8 xl4.3)=2255 ll(mm2)考虑到边柱承受偏心荷载,故取C 轴边柱截面尺寸为7 0 0 m m X 7 0 0 m m。4)1 轴与A 轴相交柱:角柱虽然承受面荷载较小,但由于角柱承受双偏心荷载作用,受力复杂,故截面尺寸取与A轴边柱截面尺寸相同,即7 0 0 m m X 7 0 0 m m。故框架柱截面尺寸就一种,即7 0 0 m m X 7 0 0 m m。(2)校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求1)按构造要求框架柱截面高度不宜小于4 0
9、 0 m m,宽度不宜小于3 5 0 m m。2)为避免发生剪切破坏,柱净高与截面长边之比宜大于4。取二层较短柱高,Hn=3 6 0 0 m m :H/h =3 6 0 0/7 0 0 =5.1 4 43)框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/1 0 l/1 5 oh(l/1 0 l /1 5)o=(l/1 0 l/1 5)x 4 9 0 0 =4 9 0 3 2 7 加 z(取底层柱高为4 9 0 0 的)故所选框架柱截面尺寸均满足构造要求。第3章楼盖设计各层楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构,梁系把楼盖分为一些双向板和单向板。楼板厚取1 0 0 m m,雨篷部分板厚也取l OOm m o下面分
10、别是二层楼盖和屋盖的设计。二层楼盖和屋盖的板平面布置图如图3.1 所示。图 3.1 二层楼盖和屋盖板平面布置示意图3.1楼板荷载3.1.1恒荷载不上人屋面恒荷载(板 厚 100mm)当板厚为100mm时,上人屋面的恒荷载计算见表3.1。表 3.1 不上人屋面恒荷载(板 厚 100mm)构造层面 荷 载(kN/m?)面 层(刚性):40厚 C20细石混凝土防水1.0防 水 层(柔性):三毡四油铺0.4找平层:20厚水泥砂浆0.020 x20=0.40找坡层:40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平0.04x14=0.56保温层:80厚矿渣水泥0.08x14.5=1.16结构层:100厚现浇钢筋混凝土板
11、0.10 x25=2.5抹灰层:10厚混合砂浆0.01x17=0.17合计6.19 取 6.5(2)标准层楼面恒荷载(板厚100mm)当板厚为100mm时,标准层楼面的恒荷载计算见表3.2。表 3.2标准层楼面恒荷载(板 厚 1 0 0 m m)构造层面 荷 载(加/机2)板面装修荷载1.1 0结构层:1 0 0 厚现浇钢筋混凝土板0.10 x25=2.5抹灰层:1 0 厚混合砂浆0.01x17=0.17合计3.7 7 取 4.0(3)雨篷恒荷载(板厚100mm)当板厚为100mm时,雨篷的恒荷载计算见表3.3。表 3.3 雨篷恒 荷 载(板 厚 1 0 0 m m)构造层面 荷 载(A N/
12、疗)4 0 细石混凝土面层1.0 0防水层0.3 0找坡0.5 0找平层0.4 01 0 0 厚现浇钢筋混凝土板0.10 x25=2.5板底粉刷0.01x20=0.20合计4.9卫生间恒荷载(板厚100mm)当板厚为100mm时,卫生间的恒荷载计算见表3.4。表 3.4 卫生间恒 荷 载(板 厚 1 0 0 m m)构造层面 荷 载(kN/m?)板面装修荷裁1.1 0找平层:1 5 厚水泥砂浆0.015x20=0.30结构层:1 0 0 厚现浇钢筋混凝土板0.1x25=2.5防水层0.3 0蹲位折算荷我1.5抹灰层:1 0 厚混合砂浆0.01x17=0.17合计5.8 7 取 6.03.1.2
13、活荷载活荷载取值见表3.5o表3.5 活荷载取值序号类别活荷我标准值(kN/府)1不上人屋面活荷载0.52办公室一般房间活荷载2.03走廊、门厅、楼梯活荷载2.54雨篷活荷我(按不上人屋面活荷载考虑)0.55卫生间活荷载2.03.2屋面板配筋计算为计算简便,板块的计算跨度近似取轴线之间的距离。L A区格板(图3.1)配筋计算I=3.9m,l.=3.9/7.2=0.54,因此要按双向板计算。荷载设计值恒荷载设计值:g=1.2x4,0=4,8(Ar7V/m2)活荷载设计值:q=L4 x 2.0=2.8(KN/m2)g+q/2=4.8+2.8/2=6.2(KN/m2)q/2=2.8/2=1.4(KN
14、/2)g+q=4.8+2.8=7.6(KN/m2)(2)内力计算计算弯矩时,考虑泊松比的影响,取7=0.2lx=3.9 m,lv=7.2m,Z/v=3.9/7.2 =0.54跨中最大弯矩可简化为当内支座固支时,g+言作用下的跨中弯矩值与当内支座较支时 5作用下的跨中弯矩值两者之和。机、=(?|+0根2 )(g+)/o)+(网 +叫)Kmy=(相2 +。叫 X g+-)/0 1 +(6 2 +。町)融支座最大负弯矩即为内支座固支时g+q作用下的支座弯矩。叫=欣=m;(g+q)I:imy=tn,y=m2(g+q)l单位板宽跨中弯矩:mx=(0.0 3 8 8 +0.2 x 0.0 0 5 2)x
15、6.2 x 3.92+(0.0 9 0 7 +0.2 x 0.0 2 0 3)x l.4 x 3.92=3.7 6 +2.0 2 =5.7 8(K N mlm)mx=(0.0 0 5 2 +0.2 x 0.0 3 8 8)x 6.2 x 3.92+(0.0 2 0 3 +0.2 x 0.0 9 0 7)x 1.4 x 3.92=1.2 2 +0.8 1 =2.0 3(K N mini)单位板宽支座弯矩:机;=加:=0.0 8 1 7 x 7.6 x 3.9 2 =9.4 4(K N mlm)加;=叫“=_().()5 7()x 7.6 x 3.9 2 =6.5 9(K N mlm)截面设计板保
16、护层厚度取2 0 mm,选 用8钢筋作为受力主筋,则。短跨方向跨中截面有效高度(短跨方向钢筋放置在长跨方向的外侧,以获得较大的截面有效高度):4)1 =%c 一 d/2 =1 0 0 2 0 4 =,v方向跨中截面有效高度:%=/z c 3 d/2 =1 0 0 2 0 1 2 =6 8(相 加)支座处均均为7 6 mm。截面弯矩设计值不考虑折减。计算配筋量时,取内力臂系数九=。9 5 ,A=M/0.9 5 V,o板筋选用H R B 3 3 5,fy=3 0 0 N/m m2o配筋计算结果见表3.6。表 3.6 A区格板配筋计算位:置截面hQ(mm)M(K N m/m)As(mm2)选配钢筋实
17、配钢筋跨中方向7 65.7 82 6 78 1 8 02 7 94方向6 82.0 31 0 58 2 0 02 5 12.B 区格板(图3.D配筋计算(1)=7.8 4=2.4 帆,贝 U Z J 4 =7.8/2.4 =3.2 5 2 2 故按单向板计算。支座A边 支 座 向)76-9.444368 1 1 04 5 7A边 支 座(/,向)76-6.593048 1 5 03 3 5(2)荷载组合设计值由可变荷载效应控制的组合:g+4 =1 2 x 4.0 +1.4 x 2.5 =8.3(K N/)由永久荷载效应控制组合:g+q=1.3 5 x 4.0 +1.4 x 0.7 x 2.5
18、=7.8 5(K N /m2)故取由永久荷载效应控制的组合:g+q=8.3(K N/机 2)。(3)内力计算取 1 m 板宽作为计算单元,按弹性理论计算,取 B区格板的计算跨度为/0=2 4 0 0 mm o如 果 B 区 格 板 两 端 是 完 全 简 支 的 情 况,则跨中弯矩为M=l/8(g+q),考 虑 到 B 区格板两端梁的嵌固作用,故跨中弯矩取为M=l/1 0(g+q)/;B 区 格 板 如 果 两 端 是 完 全 嵌 固,则 支 座 弯 矩 为M =-l/12(g+q)l:,考 虑 到 支 座 两 端 不 是 完 全 嵌 固,故取支座弯矩为M=l/1 4(g+q)/;,B区格板的
19、弯矩计算见表3.7。表 3.7 B区格板的弯矩计算截面跨中支座截面跨中支座弯矩系数CC110_ L1 4M =a(g+q)l,(KN mlm)4.78-3.41(4)截面设计板保护层厚度取2 0 mm,选 用 6钢筋作为受力主筋,则板的截面有效高度为:&=h-c-d 7 2 =1 0 0-2 0-6/2 =(mm)混凝土采用C 3 0,则=1 4.3 N/皿 2 ;板受力钢筋选用H R B 3 3 5,fy=300N/mm2oB区格板配筋计算见表3.8 表 3.8 B 区格板的配筋计算截面跨中支座3.C区格板(图3.1)配筋计算M(K N m/m)4.7 8-3.4 1a,=M /(a.灰)0
20、.0 5 6 40.0 4 0 2八=0.5(1 +/-2%)0.9 7 10.9 7 9=A f/(/*%)(m m2)2 1 31 5 1选配钢筋6 1 3 06 1 3 0实配钢筋(mm)2 1 82 1 8lx=3.9 ,/、,=5 A m,lx/lv=3.9/5.1 =0.7 6,因此要按双向板计算。荷载设计值卫生间恒荷载设计值:g=1.2 x 6.0 =7.2(K N /m2)卫生间活荷载设计值:q=1.4 x 2.5 =3.5(K N/m 2)g+q/2 =7.2 +3.5 /2 =895(K N/m2)q/2 =3.5/2 =1.7 5(K N/m2)g+q=7.2 +3.5
21、=1 0.5(K N/)(2)内力计算单位板宽跨中弯矩:mx=(0.0 2 9 1 +0.2 x 0.0 1 3 3)x 8.9 5 x 3.92+(0.0 6 0 8 +0.2 x 0.0 3 2 0)x 1.7 5 x 3.92=6.1 1(K N mini)mx=(0.0 1 3 3 +0.2 x 0.0 2 9 l)x 8.9 5 x 3.92+(0.0 3 2 0 +0.2 x 0.0 6 0 8)x 1.7 5 x 3.92=3.7 8(K N m/m)单位板宽支座弯矩:m =m =-0.0 6 9 4 x l().5 x 3.92=1 1 .()8(K N m/m)机:=加J =
22、0.0 5 6 6 x 1 0.5 x 3.9 2 =-9.0 4(K N m/m)(3)截面设计板保护层厚度取2 0 mm,选 用8钢筋作为受力主筋,则短跨方向跨中截面有效高度(短跨方向钢筋放置在长跨方向的外侧,以获得较大的截面有效高度):/?Oi=h c d/2 =1 0 0 -2 0-4 =7 6(mm)/、方向跨中截面有效高度:%-=h c 3d/2=100 20 12=68(mm)支 座 处%均 为 76mmo截 面 弯 矩 设 计 值 不 考 虑 折 减。计 算 配 筋 量 时,取 内 力 臂 系 数%=095,4-A 7/0.9 5 A0/VO 板筋选用 HRB335,fy=30
23、QN/mm2 o 配筋计算结果见表 3.6。表 3.6 A区格板配筋计算位置截面hQ(mm)M(KN mlm)As(mm2)选配钢筋实配钢筋跨中。方向7 66.1 12 8 281503354方向6 83.7 81 9 58200251支座A边 支 座(/工向)7 6-1 1.85 4 510120654A边 支 座(4向)7 6-9.0 44 1 78120419第 4 章楼梯设计4.1 第一层楼梯设计本框架的楼梯采用钢筋混凝土板式楼梯,由于第一层和其他层的层高不一样所以每层楼梯分别设计。第一层楼梯平面布置见图4.1。图 4.1 楼梯结构布置图4.1.1 楼梯梯段斜板设计考虑到第一跑楼梯梯段
24、斜板两端与混凝土楼梯梁的固结作用,斜板跨度可按净跨计算。对斜板取1 m 宽作为其计算单元。(1)确定斜板厚度t斜板的水平投影净长/“=3 600m m斜板的斜向净长:儿 _ 3 600co s a 3 00/V 1 5 02+3 0023 600 r,、=-=4 02 70.8 9 4斜板厚度:-)/2 5 3 0,=(-)x 4 02 7=1 61-1 3 4()2 5 3 0取 4 =13 0 m m。(2)荷载计算楼梯梯段斜板的荷载计算列于表4.I o表 4.1楼梯梯段斜板荷载计算表单位:kN/m荷载种类荷载标准值恒荷载栏杆自重0.2锯齿形斜板自重/2(J/2+ZI/COS)=25x(0
25、.15/2+0.13/0.894)=5.513 0厚水磨石面层%j(e+d)/e=25x0.03x(0.15+0.3)/0.3=1.13板底2 0厚纸筋灰粉刷/cos a=16 x 0.02/0.894=0.36恒荷载合计g7.2活荷载q2.5(3)荷载效应组合由可变荷载效应控制的组合:p=1.2x7.2+14x2.5=12.14(0V/机)永久荷载效应控制的组合:/?=1.35x7.2+1.4x0.7x2.5=12,11(kN/m)所以选永久荷载效应控制的组合来进行计算,取p=12.17kN/m。(4)计算简图斜板的计算简图可用一根假想的跨度为心的水平梁替代,如图5.2所示,其计算跨度取水平
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