多层钢筋混凝土框架结构设计毕业论文.doc

东南大学毕业设计多层钢筋混凝土框架结构设计姓名：张蒙 学号：52102613指导教师：吴刚东南大学土木工程学院摘要 本工程是南京某高校教学楼。为多层钢筋混凝土框架结构。共五层，底层层高4.2米，其他层层高均为3.6米。建筑物总高度为18.6米。本设计书包括如下部分：1 工程概况；2 屋盖、楼盖设计；3 荷载计算；4 框架结构的受力分析、计算和设计；5 楼梯设计；6 桩基础设计。本设计最终完成八张施工图。关键词 钢筋混凝土，框架，结构设计The Design of a Multi-layer Reinforced Concrete FrameBy ZHANG Meng Tutor: WU GangCivil Engineering College, Southeast UniversityAbstractThis is a teaching building of a university in Nanjing. It is a multi-layer reinforced concrete frame. It has five stories, the height of the first storey is 4.2 meters, and the height of other stories are all 3.6 meters. The height of the whole building is 23.8 meters.This paper includes the following parts:1. The survey of the program.2. The design of the floor slab.3. The calculation of the load.4.The mechanical analysis，calculation and design of the frame.5. The design of the staircase.6. The design of the pile base.There are 8 structure drawings besides this paper.Keywordsreinforced concrete, frame, the design of the structure目 录摘要一 工程概况1二 屋盖、楼盖设计2（一）屋盖2（二）楼盖10三 框架结构布置及计算简图19（一）梁柱尺寸19（二）计算简图19四 恒荷载内力计算21（一）恒荷载计算21（二）恒荷载作用下内力计算22五 活荷载内力计算（屋面布雪荷载）33（一）活荷载计算33（二）活荷载作用下内力计算33六 活荷载内力计算（屋面布活荷载）42（一）活荷载计算42（二）活荷载作用下内力计算42七 风荷载内力计算51（一）风荷载计算51（二）内力计算52八 地震作用内力计算55（一）重力荷载代表值计算55（二）水平地震作用计算56（三）一榀框架内力计算59九 内力组合62（一）梁内力组合62（二）柱内力组合66（三）内力设计值汇总70十 截面设计72（一）梁截面设计72（二）柱截面设计75十一 楼梯设计81（一） 底层楼梯设计81（二） 其他层楼梯设计84十二 基础设计89（一） 边柱基础89（二） 中柱基础91（三） 基础梁设计93致谢95参考文献96一 工程概况本工程为某高校教学楼。工程为五层现浇钢筋混凝土框架结构。屋面板顶面标高为18.6m。工程所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地类别为类。屋面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，40120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）。楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。墙身做法：由普通砖砌筑而成，普通砖自重18kN/m3，厚度240mm。门窗做法：门为木门，自重0.2 kN/m2，窗为钢窗玻璃窗，自重0.4 kN/m2。风荷载标准值0.4kN/m2，雪荷载标准值0.65kN/m2。活荷载：上人屋面均布活荷载标准值2.0kN/m2，楼面活荷载标准值2.0kN/m2。本设计计算书包括屋盖、楼盖、框架主体结构、楼梯、基础等部分的计算和设计。二 屋盖、楼盖设计（一）屋盖1设计资料1）屋面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，40120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩保温层，四层作法防水层（一毡二油上铺小石子）2）屋面荷载：均布活荷载标准值2kN/m2(上人屋面)，雪荷载标准值为0.65kN/m23）材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋2屋盖的结构平面布置图3板的设计（弹性理论）1）荷载计算由于屋面均布活荷载标准值大于屋面雪荷载标准值，故取前者进行计算恒荷载标准值：20厚水泥混凝土找平0.0220=0.46kN/m240120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩(0.08+0.16)27=0.546kN/m2四层作法防水层 0.36kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.56kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2 小计 4.08 kN/m2荷载设计值g=1.24.08=4.90kN/m2 ，q=1.42.0=2.8kN/m2q/2=1.4kN/m2，g+q/2=6.3kN/m2，g+q=7.7kN/m22）弯矩计算计算过程见下页表中3）截面设计截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80mm；l02方向跨中截面的h02=70mm；支座截面h0=80mm。最小配筋率：因为，故取smin=0.27%，则Asmin=0.27%1000100=270mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l01.5时减小20%，当lb/l0=1.52.0时减小10%；楼板的角区格不折减。- 13 -弯矩值计算表ABCDEFGHl01 (m)3.93.93.03.03.33.43.93.9l02 (m)7.27.27.83.93.93.97.27.2l01/l020.540.540.380.770.850.870.540.54m1(0.0388+0.20.0052) 6.33.92+(0.0232+0.20.0810) 1.43.92=4.58(0.0388+0.20.0052) 6.33.92+(0.0535+0.20.0099) 1.43.92=5.00(0.0400+0.20.0038) 6.33.92+(0.0965+0.20.0174) 1.43.92=3.57(0.0285+0.20.0136) 6.33.92+(0.0376+0.20.0196) 1.43.92=2.14(0.0246+0.20.0156) 6.33.92+(0.0225+0.20.0255) 1.43.92=2.32(0.0235+0.20.0159) 6.33.92+(0.0329+0.20.0124) 1.43.92=2.52(0.0388+0.20.0052) 6.33.92+(0.0907+0.20.0203) 1.43.92=5.84(0.0388+0.20.0052) 6.33.92+(0.0121+0.20.0504) 1.43.92=4.29m2(0.0052+0.20.0388) 6.33.92+(0.0810+0.20.0232) 1.43.92=3.07(0.0052+0.20.0388) 6.33.92+(0.0099+0.20.0535) 1.43.92=1.68(0.0038+0.20.0400) 6.33.92+(0.0174+0.20.0965) 1.43.92=1.13(0.0136+0.20.0285) 6.33.92+(0.0196+0.20.0376) 1.43.92=1.44(0.0156+0.20.0246) 6.33.92+(0.0255+0.20.0225) 1.43.92=1.87(0.0159+0.20.0235) 6.33.92+(0.0124+0.20.0329) 1.43.92=1.81(0.0052+0.20.0388) 6.33.92+(0.0203+0.20.0907) 1.43.92=2.06(0.0052+0.20.0388) 6.33.92+(0.504+0.20.0121) 1.43.92=2.37m1-0.08177.73.92=-9.57-0.08177.73.92=-9.57-0.08297.73.02=-5.74-0.06867.73.02=-4.75-0.06267.73.32=-5.25-0.06117.73.42=-5.44-0.08177.73.92=-9.57-0.08177.73.92=-9.57m2-0.05717.73.92=-6.69-0.05717.73.92=-6.69-0.05707.73.02=-3.95-0.05637.73.02=-3.90-0.05517.73.32=-4.62-0.05477.73.42=-4.87-0.05717.73.92=-6.69-0.05717.73.92=-6.69为了便于计算，近似取=0.95，计算过程见下表屋面板配筋计算表跨中截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)Al01方向800.84.58=3.66229.38180282l02方向700.83.07=2.45175.48180282Bl01方向805.00313.38150335l02方向701.68120.38180282Cl01方向800.83.57=2.86179.28180282l02方向700.81.13=0.9165.28180282Dl01方向802.14134.18180282l02方向701.44103.18180282El01方向802.32145.48180282l02方向701.87133.98180282Fl01方向800.82.52=2.01125.98180282l02方向700.81.81=1.45103.88180282Gl01方向800.85.84=4.67292.68160318l02方向700.82.06=1.65118.28180282Hl01方向804.29268.88180282l02方向702.37169.78180282支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A-A80-0.89.57=-7.65479.310160491A-Bl01方向80-0.89.57=-7.65479.310160491l02方向80-0.86.69=-5.35335.210200393A-Cl01方向80-0.89.57=-7.65479.310160491l02方向80-0.86.69=-5.35335.210200393A-Gl01方向80-0.89.57=-7.65479.310160491l02方向80-0.86.69=-5.35335.210200393A-H80-0.89.57=-7.65479.310160491B-D80-0.86.69=-5.35335.210200393C-C80-0.83.95=-3.16198.010200393C-D80-0.83.95=-3.16198.010200393E-F80-0.85.44=-4.35272.610200393F-F80-0.85.44=-4.35272.610200393F-G80-0.86.69=-5.35335.210200393边缘支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A80-6.69419.210180436Bl01方向80-9.57599.610180654l02方向80-6.69419.210180436Dl01方向80-4.75297.610200393l02方向80-3.90244.410200393El01方向80-5.25328.910200393l02方向80-4.62289.510200393F80-4.87305.110200393Hl01方向80-9.57599.610180654l02方向80-6.69419.2101804364次梁的设计1）次梁l1次梁l1跨度7.2m，次梁截面高度h=l/18l/12=7200/187200/12=400mm600mm，取h=600mm，截面宽度取b=200mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe=27.44kN/m次梁自重0.2(0.6-0.1)251.2=3kN/m次梁粉刷0.02(0.6-0.1)2+0.2171.2=0.5kN/m则荷载总设计值g+q=30.94kN/m（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨中按T形截面计算翼缘宽度的确定如下：,取,三者中的最小值，即=1400mm混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2。纵向受力钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2;箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2 故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=200565max0.2%,0.451.43/300=242mm2跨中：配置416(As=804mm2)支座：配置314(As=462mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm2）次梁l2次梁l2跨度3.9m，次梁截面高度h=l/18l/12=3900/183900/12=217mm325mm，取h=320mm，截面宽度取b=150mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe=18.28kN/m次梁自重0.15(0.32-0.1)251.2=0.99kN/m次梁粉刷0.02(0.32-0.1)2+0.15171.2=0.24kN/m则荷载总设计值g+q=19.51kN/m（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=1350mm，h0=285mm 故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=150285max0.2%,0.451.43/300=92mm2跨中：配置214(As=308mm2)支座：配置212(As=226mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm（二）楼盖以第四层楼盖为例1设计资料1）楼面做法：钢筋混凝土现浇板，20mm石灰砂浆抹底，20mm水泥砂浆找平，水磨石面层。2）楼面荷载：均布活荷载标准值2kN/m23）材料：混凝土强度等级为C30；梁内受力纵筋为HRB335，其余为HPB235钢筋2楼盖盖的结构平面布置图见下页 3板的设计（弹性理论）1）荷载计算恒荷载标准值：水磨石面层 0.65 kN/m220厚水泥混凝土找平0.0220=0.46kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.56kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2 小计 4.01 kN/m2荷载设计值g=1.24.01=4.81kN/m2 ，q=1.42.0=2.8kN/m2q/2=1.4kN/m2，g+q/2=6.21kN/m2，g+q=7.61kN/m2）弯矩计算计算过程见第13页表中3）截面设计截面有效高度：假定选用8钢筋，则l01方向跨中截面的h01=80mm；l02方向跨中截面的h02=70mm；支座截面h0=80mm。最小配筋率smin=0.27%，则Asmin=0.27%1000100=270mm2截面设计时取用的弯矩设计值：中间跨的跨中截面及中间支座截面减小20%；边跨跨中截面及楼板边缘算起的第二个支座截面处，当lb/l01.5时减小20%，当lb/l0=1.52.0时减小10%；楼板的角区格不折减。为了便于计算，近似取=0.95，计算过程见下表楼面板配筋计算表跨中截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)Al01方向800.84.53=3.62226.88180282l02方向700.83.05=2.44174.78180282Bl01方向804.94309.58150335l02方向701.66118.98180282Cl01方向800.83.54=2.83177.38180282l02方向700.81.12=0.9064.58180282Dl01方向802.12132.88180282l02方向701.42101.78180282El01方向802.30144.18180282l02方向701.85132.58180282Fl01方向800.82.49=1.99124.78180282l02方向700.81.79=1.43102.48180282Gl01方向800.85.78=4.62289.58160318l02方向700.82.04=1.63116.78180282弯矩值计算表ABCDEFGl01 (m)3.93.93.03.03.33.43.9l02 (m)7.27.27.83.93.93.97.2l01/l020.540.540.380.770.850.870.54m1(0.0388+0.20.0052) 6.213.92+(0.0232+0.20.0810) 1.43.92=4.53(0.0388+0.20.0052) 6. 213.92+(0.0535+0.20.0099) 1.43.92=4.94(0.0400+0.20.0038) 6. 213.92+(0.0965+0.20.0174) 1.43.92=3.54(0.0285+0.20.0136) 6. 213.92+(0.0376+0.20.0196) 1.43.92=2.12(0.0246+0.20.0156) 6. 213.92+(0.0225+0.20.0255) 1.43.92=2.30(0.0235+0.20.0159) 6. 213.92+(0.0329+0.20.0124) 1.43.92=2.49(0.0388+0.20.0052) 6. 213.92+(0.0907+0.20.0203) 1.43.92=5.78m2(0.0052+0.20.0388) 6. 213.92+(0.0810+0.20.0232) 1.43.92=3.05(0.0052+0.20.0388) 6. 213.92+(0.0099+0.20.0535) 1.43.92=1.66(0.0038+0.20.0400) 6. 213.92+(0.0174+0.20.0965) 1.43.92=1.12(0.0136+0.20.0285) 6. 213.92+(0.0196+0.20.0376) 1.43.92=1.42(0.0156+0.20.0246) 6. 213.92+(0.0255+0.20.0225) 1.43.92=1.85(0.0159+0.20.0235) 6. 213.92+(0.0124+0.20.0329) 1.43.92=1.79(0.0052+0.20.0388) 6. 213.92+(0.0203+0.20.0907) 1.43.92=2.04m1-0.08177.613.92=-9.46-0.08177. 613.92=-9.46-0.08297. 613.02=-5.68-0.06867. 613.02=-4.70-0.06267. 613.32=-5.19-0.06117. 613.42=-5.38-0.08177. 613.92=-9.46m2-0.05717. 613.92=-6.61-0.05717. 613.92=-6.61-0.05707. 613.02=-3.90-0.05637. 613.02=-3.86-0.05517. 613.32=-4.57-0.05477. 613.42=-4.81-0.05717. 613.92=-6.61东南大学毕业设计楼面板配筋计算表（续表）支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A-A80-0.89.46=-7.57474.310160491A-Bl01方向80-0.89.46=-7.57474.310160491l02方向80-0.86.61=-5.29331.510200393A-Cl01方向80-0.89.46=-7.57474.310160491l02方向80-0.86.61=-5.29331.510200393A-Gl01方向80-0.89.46=-7.57474.310160491l02方向80-0.86.61=-5.29331.510200393C-C80-0.83.90=-3.12195.510200393C-D80-0.83.90=-3.12195.510200393E-F80-0.85.38=-4.30269.410200393F-F80-0.85.38=-4.30269.410200393F-G80-0.86.61=-5.29331.510200393边缘支座截面h0(mm)m (kNm)As(mm2)配筋实配As (mm2)A80-6.61414.210180436Bl01方向80-9.46592.710180654l01方向80-6.61414.210180436Dl01方向80-4.70294.510200393l01方向80-3.86241.910200393El01方向80-5.19325.210200393l01方向80-4.57286.310200393F80-4.81301.4102003934次梁的设计1）次梁l1次梁l1跨度7.2m，次梁截面高度h=l/18l/12=7200/187200/12=400mm600mm，取h=600mm，截面宽度取b=200mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe=25.94kN/m次梁自重0.2(0.6-0.1)251.2=3kN/m次梁粉刷0.02(0.6-0.1)2+0.2171.2=0.5kN/m则荷载总设计值g+q=29.4kN/m（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨中按T形截面计算翼缘宽度=1400mm混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2。纵向受力钢筋采用HRB335，fy=300N/mm2;箍筋采用HPB235，fyv=210N/mm2故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=242mm2跨中：配置416(As=804mm2)支座：配置314(As=462mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm2）次梁l2次梁l2跨度3.9m，次梁截面高度h=l/18l/12=3900/183900/12=217mm325mm，取h=320mm，截面宽度取b=150mm。（1）荷载设计值板传来的荷载p=2pe=18.06kN/m次梁自重0.15(0.32-0.1)251.2=0.99kN/m次梁粉刷0.02(0.32-0.1)2+0.15171.2=0.24kN/m则荷载总设计值g+q=19.29kN/m（2）内力计算弯矩设计值：跨中 支座 剪力设计值：跨中 支座 （3）正截面受弯承载力计算跨内按T形截面计算翼缘宽度=1350mm，h0=285mm故跨中为第一类T形截面，可按矩形截面进行计算Asmin=92mm2跨中：配置214(As=308mm2)支座：配置212(As=226mm2)（4）斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸,，由下式可知截面尺寸满足要求计算所需箍筋采用6双肢箍筋，计算截面尺寸由,得故根据构造确定箍筋间距，取s=200mm三 框架结构布置及计算简图（一）梁柱尺寸1梁高 hb=(1/121/8)lb横向 hb=600900mm，取800mm纵向 hb=650900mm，取800mm过道 hb=250375mm，考虑到次梁高度为600mm，也取为600mm2柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度30m，抗震等级为三级，取底层C6柱估算柱尺寸，根据经验荷载为15kN/m2：N=157.8(3.6+1.5)=2983.5kN由轴压比限值得Ac=260795mm2为安全起见，取底层柱截面尺寸为650mm650mm，其他层为600mm600mm（二）计算简图(取轴线处)初步设计基础顶面离室外地面500mm，则底层层高为4.2+0.6+0.5=5.3m框架结构计算简图（三）梁柱线刚度(其中E=3.0104N/mm2)AC、BC跨梁 i=2E0.30.83/7.2=3.5610-3EBC跨梁 i=2E0.30.63/3.0=3.6010-3E上部各层柱i= E0.64/3.6=3.0010-3 E底层柱 i= E0.654/5.3=2.8110-3 E将梁柱线刚度标于计算简图中四 恒荷载内力计算（一）恒荷载计算1屋面框架梁线荷载标准值20厚水泥混凝土找平0.0220=0.46kN/m240120厚（1%找坡）膨胀珍珠岩(0.08+0.16)27=0.546kN/m2四层作法防水层 0.36kN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.56kN/m220mm厚石灰砂浆抹底 0.0217=0.34kN/m2 屋面恒荷载 4.08 kN/m2边框架梁自重 0.30.825=6kN/m边框架梁粉刷 2(0.8-0.1)0.0217=0.48kN/m中框架梁自重 0.