五层行政楼的设计计算书本科毕业论文.doc

毕 业 设 计 题 目: 丰城市政府行政中心设计 系 别： 土木与建筑工程学院 专 业： 土木工程建筑工程方向 姓 名： 柯 剑 锋 学 号： 2009102279 指导教师： 许 明 二零一三年六月丰城市政府行政中心The Hall administrative center of Fengcheng City 总计 毕业设计 47 页 表 格 11 个 插 图 15 幅 摘 要 本设计主要进行了结构方案中横向框架第轴结构设计。在确定框架布局之后，先进行了荷载的计算,包括恒荷载、活荷载，再组合得到线荷载和集中荷载；风荷载，计算出它们对框架的水平作用；地震荷载，利用顶点位移法求出自震周期，按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力（分层法），再求出在水平荷载作用下的结构内力（D值法）。然后进行内力组合（包括一般组合和考虑地震的组合）。 选取最安全的结果计算配筋（考虑地震和不考虑地震中取较大值）。此外还进行了结构方案中的楼梯的设计。完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独基础。整个结构在设计过程中，严格遵循相关的专业规范的要求，参考相关资料和有关最新的国家标准规范，对设计的各个环节进行综合全面的科学性考虑。总之，适用、安全、经济、使用方便是本设计的原则。设计合理可行的建筑结构方案是现场施工的重要依据。 关键词：框架结构 抗震设计 荷载计算 内力计算 计算配筋 ABSTRACTThe design of the main structure of the program is horizontal framework -axis seismic design. In determining the distribution framework, the first layer of representative value of the load, Then use vertex from the displacement method for earthquake cycle, and then at the bottom of shear horizontal seismic load calculation under size, then calculated the level of load under the Internal Forces (bending moment, shear and axial force). Then calculate vertical load (constant load and live load) under the Internal Forces. Identify the most disadvantaged group or an internal force several combinations. Select the best safety results of the reinforcement and Mapping. In addition, the structure of the program indoor is designed. Completion of the platform boards, boards of the ladder, platform beam component and the reinforcement of internal forces calculation and construction mapping. On the floor reinforcement calculation, the use of pile foundation design, foundation and pile caps for the force and reinforcement calculation. The whole structure of the design process, in strict compliance with the relevant professional standard, reference to relevant information and the latest national standards and specifications, and design of the various components of a comprehensive scientific considerations. In short, application, security, economic and user-friendly design is the principle. Design reasonable and workable structure of the program is the construction site of the important basis for the construction.KEY WORDS:Frame Structure; Seismic Design; Load Calculation; Internal force calculation; Calculation reinforcement I 目录摘 要IABSTRACTII概 述1第一章 建筑设计部分21.1 平面设计21.2 屋顶设计2第二章 结构方案设计32.1基本资料：32.2 结构选型32.3 结构平面布置3第三章 板的计算53.1 设计资料53.2 设计荷载53.3 计算结果：53.4 跨中挠度验算：63.5 裂缝宽度验算7第四章 板式楼梯设计114.1 梯段板计算114.2平台板的计算124.3平梁的计算14第五章 第榀框架设计165.1 计算单元的选取165.1.1结构布置及梁,柱截面尺寸的初选165.2 恒荷载及内力分析185.2.1 屋面恒荷载185.2.2. 楼面恒荷载195.2.3 构件自重195.2.4. 固端弯矩计算215.2.5 恒荷载作用下内力分析215.3 活荷载及内力分析235.3.1 屋面活荷载245.3.2 内力分析245.4 风荷载及内力分析265.4.1风荷载计算265.4.2各柱的D值及剪力分配系数计算:275.4.3 各柱的反弯点位置、剪力、柱端弯矩计算295.5 内力组合315.5.1 框架梁内力组合315.5.2.框架柱内力组合：325.6 截面设计395.6.1. 框架梁的配筋计算395.6.2 框架柱的配筋计算41第六章 独立基础设计456.1 确定基础底面积456.2 基础高度计算456.3 基础底配筋计算46参考文献48 南昌工程学院本科毕业设计 概 述 本次毕业论文的题目是丰城市政府行政中心设计，首先对该工程进行了简要的概述包括：建筑总面积约为4000，结构方式为框架结构，层数5层，建筑体型组合可为单一或组合型（可根据各部分功能具体灵活安排）。然后进行了方案的设计，包括五个部分:1）绘制满足办公楼功能要求的建筑图；2）初步进行设计，包括结构选型、结构布置和截面尺寸估算等等；3）计算相关荷载恒载、活载、风载等作用下柱子、梁、板的基础和楼梯等的配筋；4）通过PKPM验算和复核结构的整体稳定性、安全性、适用性、耐久性等是否满足要求；5）绘制施工图，绘制各层施工图包括柱子、梁、板、基础等的配筋及屋面、楼地面、楼梯的施工大样图。第一章 建筑设计部分1.1 平面设计 根据平面设计计算初步估计得出框架梁、柱的初步尺寸，横向框架梁为300mm600mm，走廊上方跨度较小的部分取300mm300mm，纵向框架梁取300mm600mm，房间次梁取250mm500mm。1.2 屋顶设计 办公楼屋顶设计为平屋顶，设置为结构找坡2%坡度。第二章 结构方案设计2.1基本资料： （1）设计标高：室内设计标高0.000，室内外高差450。 （2）材料：梁、板混凝土C30，梁、柱中箍筋,板及基础底版内钢筋采用HPB235级，纵向受力钢筋采用HRB335级。（3）外墙做法： 为240厚空心砖； 内墙做法： 为200厚空心砖或轻质隔墙。 （4）楼面做法： 地板砖；填充混凝土；楼板：100mm现浇钢筋混凝土板；粉底（或吊顶）； （5）屋面做法： 隔热层 ；保护层：40厚配筋C25细石混凝土 ；防水层： 改性沥青防水卷材；找平层：1:3水泥砂浆20mm；找坡层：1：8水泥陶粒 ；结构层：100mm现浇钢筋混凝土板； 抹灰层：10mm ； （6）门窗做法：采用塑钢门窗。 （7）南昌市基本风压，按50年一遇为0.45 KN/，雪压为W=0.35 KN/。 （8）抗震6度设防（9） 活荷载标准值：屋面活荷载为2.0KN/m2。（10）拟建场地地基土层主要为抚河多次冲洪积形成的冲洪积层，在勘探深度130m 范围内地基土层主要为粉土、粉质粘土、细中砂及卵石、砾石组成，在垂直方向上形成多次沉积韵律。2.2 结构选型采用钢筋混凝土框架结构屋面、楼面结构：现浇钢筋混凝土屋面板，按上人屋面使用荷载取；楼梯结构：板式楼梯；基础：独立柱基础。2.3 结构平面布置 丰城市拟在高新区建设政府行政中心, 建筑总面积为4000平方米，整个建筑层数为5 3 南昌工程学院本科毕业设计层，框架结构，根据设计要求本建筑为行政办公楼，五层框架结构，位于丰城市， 结构按6度设防设计，结构类型为框架结构，墙体为空心砖。通过多建筑平面设计得到以下数据：建筑柱网尺寸纵向为5.4、6.3和2.7m，横向为3.6和3.9m，一层层高为3.9m，二至五层高为3.6m，上人屋顶层高为3m,女儿墙高度为1.1m。基础为柱下独立基础。在框架结构计算时，采用底部剪力法计算地震作用，采用弯矩分配法对框架进行分配，在计算过程中对梁的弯矩进行了调幅，对柱的轴力进行了折减。 第三章 板的计算3.1 设计资料 以双向板肋梁楼盖结构布置，板厚100mm,20mm厚水泥面层，18mm厚天棚抹灰，12mm厚大理石地面，楼面活荷载标准值2.0 KN/，砼30，钢筋采用HPB235。3.2 设计荷载1、房间编号： 10 2、边界条件（左端/下端/右端/上端）：固定/固定/固定/固定/ 3、荷载： 永久荷载标准值：g 3.80 kN/M2 可变荷载标准值：q 2.00 kN/M2 计算跨度Lx = 3900 mm；计算跨度Ly = 5400 mm 板厚H = 100 mm； 砼强度等级：C30；钢筋强度等级：HPB235 4、计算方法：弹性算法。 5、泊松比：1/5. 6、考虑活荷载不利组合。3.3 计算结果： Mx =(0.03099+0.01206/5)*(1.20* 3.8+1.40* 1.0)* 3.92 = 3.03kNM 考虑活载不利布置跨中X向应增加的弯矩： Mxa =(0.06550+0.03053/5)*(1.4* 1.0)* 3.92 = 1.52kNM Mx= 3.03 + 1.52 = 4.55kNM Asx= 307.05mm2，实配10200 (As 393.mm2) min 0.307% ， 0.393% My =(0.01206+0.03099/5)*(1.20* 3.8+1.40* 1.0)* 3.92= 1.65kNM 考虑活载不利布置跨中Y向应增加的弯矩： 5 南昌工程学院本科毕业设计 Mya =(0.03053+0.06550/5)*(1.4* 1.0)* 3.92 = 0.93kNM My= 1.65 + 0.93 = 2.58kNM Asy= 307.05mm2，实配10200 (As 393.mm2) min 0.307% ， 0.393% Mx =0.07199*(1.20* 3.8+1.40* 2.0)* 3.92 = 8.06kNM Asx= 502.85mm2，实配16200 (As 1005.mm2,可能与邻跨有关系) min 0.307% ， 1.005% My =0.05672*(1.20* 3.8+1.40* 2.0)* 3.92 = 6.35kNM Asy= 392.04mm2，实配10200 (As 393.mm2,可能与邻跨有关系) min 0.307% ， 0.393%3.4 跨中挠度验算： Mk - 按荷载效应的标准组合计算的弯矩值 Mq - 按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值(1)、挠度和裂缝验算参数： Mk =(0.03099+0.01206/5)*(1.0* 3.8+1.0* 2.0 )* 3.92 = 2.95kNM Mq =(0.03099+0.01206/5)*(1.0* 3.8+0.5* 2.0 )* 3.92 = 2.44kNM Es 210000.N/mm2 Ec 29791.N/mm2 Ftk 2.01N/mm2 Fy 210.N/mm2(2)、在荷载效应的标准组合作用下，受弯构件的短期刚度 Bs： 、裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ， 按下列公式计算： 1.1 - 0.65 * ftk / (te * sk) （混凝土规范式 8.1.22） sk Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范式 8.1.33） sk 2.95/(0.87* 80.* 393.) = 107.80N/mm 矩形截面，Ate0.5*b*h0.5*1000*100.= 50000.mm2 te As / Ate （混凝土规范式 8.1.24） te 393./ 50000.=0.00785 1.1 - 0.65* 2.01/(0.00785* 107.80) = -0.440 当 0.2 时，取 0.2 、钢筋弹性模量与混凝土模量的比值 E： E Es / Ec 210000.0/ 29791.5 = 7.049 、受压翼缘面积与腹板有效面积的比值 f： 矩形截面，f 0 、纵向受拉钢筋配筋率 As / b / ho 393./1000/ 80.=0.00491 、钢筋混凝土受弯构件的 Bs 按公式（混凝土规范式 8.2.31）计算: Bs=Es*As*ho2/1.15+0.2+6*E*/(1+ 3.5f) Bs 210000.* 393.* 80.2/1.15*0.200+0.2+6*7.049*0.00491/(1+3.5*0.00)= 827.76kNM(3)、考虑荷载长期效应组合对挠度影响增大影响系数 ： 按混凝土规范第 8.2.5 条，当 0时， 2.0(4)、受弯构件的长期刚度 B，可按下列公式计算： B Mk / Mq * ( - 1) + Mk * Bs （混凝土规范式 8.2.2） B 2.95/ 2.44*(2-1)+ 2.95* 827.76 = 452.925kNM(5)、挠度 f * Qk * L 4 / B f 0.00205* 5.8* 3.94/ 452.925= 6.067mm f / L 6.067/3900.= 1/ 643.，满足规范要求！3.5 裂缝宽度验算 、X方向板带跨中裂缝： 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ， 按下列公式计算： 1.1 - 0.65 * ftk / (te * sk) （混凝土规范式 8.1.22） sk Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范式 8.1.33） sk 2.95*106/(0.87* 80.* 393.) = 107.80N/mm 矩形截面，Ate0.5*b*h0.5*1000*100.= 50000.mm2 te As / Ate （混凝土规范式 8.1.24） te 393./ 50000.= 0.008当 te 0.01 时，取te 0.01 1.1 - 0.65* 2.01/( 0.01* 107.80) = -0.110当 0.2 时，取 0.2max cr*sk/Es*(1.9c+0.08*Deq/te) （混凝土规范式 8.1.21）max 2.1*0.200*107.8/210000.*(1.9*20.+0.08*14.29/0.01000) = 0.033，满足规范要求！ 、Y方向板带跨中裂缝： 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ， 按下列公式计算： 1.1 - 0.65 * ftk / (te * sk) （混凝土规范式 8.1.22） sk Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范式 8.1.33） sk 1.61*106/(0.87* 70.* 393.) = 67.33N/mm 矩形截面，Ate0.5*b*h0.5*1000*100.= 50000.mm2 te As / Ate （混凝土规范式 8.1.24） te 393./ 50000.= 0.008当 te 0.01 时，取te 0.01 1.1 - 0.65* 2.01/( 0.01* 67.33) = -0.837当 0.2 时，取 0.2max cr*sk/Es*(1.9c+0.08*Deq/te) （混凝土规范式 8.1.21）max 2.1*0.200* 67.3/210000.*(1.9*20.+0.08*14.29/0.01000) = 0.021，满足规范要求！ 、左端支座跨中裂缝： 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ， 按下列公式计算： 1.1 - 0.65 * ftk / (te * sk) （混凝土规范式 8.1.22） sk Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范式 8.1.33） sk 6.35*106/(0.87* 77.*1005.) = 94.30N/mm 矩形截面，Ate0.5*b*h0.5*1000*100.= 50000.mm2 te As / Ate （混凝土规范式 8.1.24） te 1005./ 50000.= 0.020 1.1 - 0.65* 2.01/( 0.02* 94.30) = 0.412max cr*sk/Es*(1.9c+0.08*Deq/te) （混凝土规范式 8.1.21）max 2.1*0.412* 94.3/210000.*(1.9*20.+0.08*22.86/0.02011) = 0.050，满足规范要求！ 、下端支座跨中裂缝： 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ， 按下列公式计算： 1.1 - 0.65 * ftk / (te * sk) （混凝土规范式 8.1.22） sk Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范式 8.1.33） sk 5.00*106/(0.87* 80.* 393.) = 183.08N/mm 矩形截面，Ate0.5*b*h0.5*1000*100.= 50000.mm2 te As / Ate （混凝土规范式 8.1.24） te 393./ 50000.= 0.008当 te 0.01 时，取te 0.01 1.1 - 0.65* 2.01/( 0.01* 183.08) = 0.388max cr*sk/Es*(1.9c+0.08*Deq/te) （混凝土规范式 8.1.21）max 2.1*0.388*183.1/210000.*(1.9*20.+0.08*14.29/0.01000) = 0.108，满足规范要求！ 、右端支座跨中裂缝： 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ， 按下列公式计算： 1.1 - 0.65 * ftk / (te * sk) （混凝土规范式 8.1.22） sk Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范式 8.1.33） sk 6.35*106/(0.87* 77.*1005.) = 94.30N/mm 矩形截面，Ate0.5*b*h0.5*1000*100.= 50000.mm2 te As / Ate （混凝土规范式 8.1.24） te 1005./ 50000.= 0.020 1.1 - 0.65* 2.01/( 0.02* 94.30) = 0.412max cr*sk/Es*(1.9c+0.08*Deq/te) （混凝土规范式 8.1.21）max 2.1*0.412* 94.3/210000.*(1.9*20.+0.08*22.86/0.02011) = 0.050，满足规范要求！ 、上端支座跨中裂缝： 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数 ， 按下列公式计算： 1.1 - 0.65 * ftk / (te * sk) （混凝土规范式 8.1.22） sk Mk / (0.87 * ho * As) （混凝土规范式 8.1.33） sk 5.00*106/(0.87* 80.* 393.) = 183.08N/mm 矩形截面，Ate0.5*b*h0.5*1000*100.= 50000.mm2 te As / Ate （混凝土规范式 8.1.24） te 393./ 50000.= 0.008当 te 0.01 时，取te 0.01 1.1 - 0.65* 2.01/( 0.01* 183.08) = 0.388max cr*sk/Es*(1.9c+0.08*Deq/te) （混凝土规范式 8.1.21）max 2.1*0.388*183.1/210000.*(1.9*20.+0.08*14.29/0.01000) = 0.108，满足规范要求！ 第四章 板式楼梯设计 根据前面的设计，楼梯的开间为3300mm,进深为6300mm，踏步宽为250mm,踏步高度为150mm.踏步表面采用20mm厚砂浆找平，采用C30混凝土（fc=14.3N/mm2 ），樑中纵向受力钢筋选用HRB335，其余钢筋选用HPB235，根据规范查得活荷载标准值为qk=2.5kN/m,按照板式楼梯进行设计。 4.1 梯段板计算 确定板厚。梯段板的厚度为：荷载计算。（取1m宽板带作为计算单元）楼梯斜板的倾斜角：恒荷载:踏步重： 11 南昌工程学院本科毕业设计斜板重20mm厚找平层恒荷载标准值：gk=6.095kN/m恒荷载设计值：gd=6.0951.2=7.314kN/m活荷载标准值：qk=2.5kN/m活荷载设计值：qd=1.42.5kN/m=3.5kN/m又上述计算过程可得总荷载为：qd=gd+qd=7.314kN/m+3.5kN/m=10.82kN/m内力计算。跨中弯矩 M=1/10qdl2 =1/1010.82kN/m3.252 m2 =11.43kNm 配筋计算ho =h-25mm=95mm 受力钢筋选用10130（604mm2）分布筋选用83004.2平台板的计算 荷载计算。（取1m宽板带计算）恒荷载：平台板自重（假设厚度为70mm）0.071.025=1.75kN/m20mm厚找平层0.021.020=0.4kN/m恒荷载标准值：gk=2.15kN/m恒荷载设计值：gd=2.151.2=2.58kN/m活荷载标准值：qk=2.5kN/m活荷载设计值：qd=1.42.5kN/m=3.5kN/m又上述计算过程可得总荷载为：qd=gd+qd=2.58kN/m+3.5kN/m=6.08kN/m内力计算计算跨度：l0=ln+h/2=1.6+0.07/2=1.67m跨中弯矩：M=1/8qdl2 =1/86.08kN/m1.642 m2 =2.04kNm 配筋计算ho =h-25mm=45mm选用8160（314mm2）4.3 平台梁计算荷载计算。梯段板传来：10.82kN/m3.25/2=17.58kN/m平台板传来：6.08kN/m（1.6/2+0.2）=6.08kN/m梁自重：（假定bh=200mm300mm） 1.20.2(0.3-0.07)25=1.38kN/m总和为：q=25.04kN/m内力计算lo=ln+a= 3.3m+0.1m+0.12m=3.52mlo =1.05ln=1.053.3m=3.47m取两者中最小值，即lo=3.47m.Mmax=1/8ql2 =1/825.04kN/m3.472m2 =37.69kNmVmax=1/2qln=1/225.043.3=41.32kN配筋计算1.纵向钢筋（按第一类倒L形截面计算）。翼缘宽度取值为：bf =1o/6=3470mm/6=578mmbf =b+So/2=200mm+1600mm/2=1000mm取两者中较小值：bf =578mmho=300-40=260mm 选用414 （603mm2）2. 箍筋计算0.7f1bho=0.71.43200260=52.05kNVmax=41.32kN箍筋按照配置选用8200 15 南昌工程学院本科毕业设计 第五章 第榀框架设计 该办公楼为五层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约 4000m2，建筑平面为一字 形。建筑方案确定，房间开间为3.3和3.9m，进深为6.3和5.4m，走廊宽度2.7m，室内外高差0.45m。框架梁柱及板均为现浇，框架平面柱网布置下图所示 (取轴线一榀框架作为计算框架) ： 5.1 计算单元的选取5.1.1结构布置及梁,柱截面尺寸的初选 梁柱截面、梁跨度及柱子高度的确定 初估截面尺寸：框架结构的主次梁截面高度及宽度可由下式确定：Hb=(1/101/18)lb bb=(1/21/3)hb且bb200mm。其中横梁跨度：lAB=6.3m，lBC=2.7m，lce=5.4m纵梁l=6.6m和7.8由此估算的梁截面尺寸如下： 横向主框架梁：bh=300mm600mm 中间框架梁： bh=300mm300mm 纵向主框架梁：bh=300mm700mm 次梁：250mm500mm柱截面尺寸：Error! No bookmark name given.按层高确定，底层H=3900mm450mm1150mm=5500mm在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比(