上海某框架结构中学食堂设计-毕业设计论文.doc

装订线 毕业设计设计总说明设计总说明本工程拟建中学食堂，采用框架结构。该工程位于上海市，总建筑面积为1353.6m2，为两层两跨现浇钢筋混凝土框架结构。跨度分别为6.9m和7.2m；底层层高为3.9米，二层层高为3.9米。该工程选择框架结构，是由于框架结构以其安全可靠、经久耐用、节能节材，整体性好，抗震能力强，造价较低，并具有梁、柱承重，墙体只起分隔和围护的作用，可使建筑平面布置灵活，门窗开置的大小，形状都较为自由特点等诸多优点，而被广泛采用。框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用。混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼。 方案确定阶段，其基本方法为根据各种结构形式的适用范围和特点来确定结构应该使用的最佳结构形式，这要看规范中对于各种结构形式的界定和工程的具体情况而定，关键是清楚各种结构形式的极限适用范围。还要考虑合理性和经济性。在结构计算阶段，根据方案阶段确定的结构形式和体系，依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算，规范上的方法有多种，关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提，是十分重要的。在施工图绘制阶段，就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求，同时还要符合规范中的构造要求，最后还要考虑施工的可操作性。这样设计出的结构，才会是合理的结构。计算方法：我计算的是该框架的边榀。首先根据经验公式确定框架梁、次梁、板、楼梯、中柱和边柱的尺寸。板均为单向板,按弹性方法计算，计算跨度均取净跨。次梁采用多跨连续梁的计算方法。楼梯采用板式楼梯，按照单向板的计算方法配筋，梯段梁按照简支梁计算，梯段板按单向板计算。框架结构体系承受的荷载主要有：竖向恒荷载、竖向活荷载、水平风荷载。其中影响结构内力的主要是竖向荷载,而结构变形则主要考虑梁在竖向荷载作用下的挠度。利用二次分配法进行竖向力作用下的内力计算以及利用D值法进行水平力作用下的内力计算以后可以得到各种荷载作用下框架的弯矩剪力和轴力图。求得各种荷载作用下的内力后进行不利荷载组合。选取了最不利截面以及最不利组合结果之后可以进行框架梁和框架柱的截面配筋设计。理论计算求得的配筋同时必须满足抗震构造要求，才能得到最终合理的配筋结果。最后是独立基础的设计，独立基础的设计主要分为3方面内容：一是确定柱下独立基础的尺寸；二是基础截面的抗冲切验算；三是确定基础的高度和底板纵、横方向的配筋量。 关键词 框架结构 抗震 弹性方法 2 General SpecificationGeneral SpecificationThe project Dining room building, a framework built structure. The project is located in shanghai. A total area is 1353.6, two layers of two metres to the framework is being reinforced concrete structure. span of 6.9m and 7.2m ； height between floors for the 3.9 meters, two layers height between floors of 3.9. The project structure is due to choose the frames with their safety and durability, and comprehensive and earthquake resistance, the cost is low, and with beams and columns ago, only a separation , but to building surface, the flexible and open to the size and shape are free of the characteristics of a merit, and is widely adopted.Frames means beam and column to just answer or the answer is connected to a system of structure, beams and pillars of a framework for the common struggle in a horizontal load, and to load up. the structure of the house is not only load bearing ago, a separate containment and structure. the concrete framework for housing, schools, offices. According to the program to determine stage, the basic approach is based on various structures and characteristics of the application form to determine the structure of the optimal structure should be used, depending on the specification for the various structural forms of the definition and project specific circumstances, The key is clear limits for various types of application. So choose the method of calculating actual project is the premise of reasonable structure design, is very important. In drawing the construction drawing stage is calculated according to the results of the structure with the structure of language in the drawings. First of all, what the expression of structural calculations to comply with the requirements, but also meet the specifications of the structure, which ultimately have to consider the construction of operation. This design structure, the structure will be reasonable. Keywords Frame structure earthquake resistance Elastic method目录1 设计目的与要求、提供设计资料11.1 任务与目的11.2 提供的设计资料11.3 建筑平面布置图：32 结构选型与布置42.1 结构方案选择42.2 板、梁、柱截面形式和尺寸的估算42.2.1 跨度的确定42.2.2 板厚确定42.2.3 框架柱截面尺寸的确定52.2.4 次梁（CL-1、CL-2 、CL-3）截面尺寸的确定52.2.5 纵向框架梁（KJL-A 、KJL-B 、KJL-C）截面尺寸的确定62.2.6横向框架梁（KJL-19）截面尺寸的确定62.2.7二层平面结构布置图73 二层现浇混凝土楼板板、CL-1及楼梯设计83.1 二层现浇混凝土单向板B1设计83.1.1 荷载计算83.1.2 计算简图83.1.3 内力计算93.1.4 板配筋计算如下表：103.2 二层次梁设计113.2.1 荷载计算113.2.2 计算简图123.2.3内力计算123.2.4承载力计算133.2.5 正截面受弯承载力计算及配筋133.2.6 斜截面受剪承载力计算及配筋143.3 现浇钢筋混凝土楼梯设计153.3.1 一二层楼梯板设计163.3.2 平台板设计183.4平台梁设计（TL-1）183.4.1 平台梁荷载计算193.4.2 平台梁截面设计193.4.3 斜截面受剪承载力计算203.5 其它平台梁设计203.6 梯柱TZ配筋设计204框架KJ-9设计214.1 计算跨度214.1.1 计算高度214.1.2 计算单元214.1.3 框架KJ-9梁、柱线刚度的计算214.1.4 KJ-9的结构尺寸及线刚度、弯矩分配系数示意图224.2 框架KL-9恒载作用下的内力计算234.2.1 结构内力计算简图234.2.2 荷载计算234.2.3 恒载作用下固端弯矩274.2.4 恒载作用下节点不平衡弯矩284.2.5 利用二次分配法求杆端弯矩294.2.6 梁剪力及跨间最大弯矩304.2.7柱剪力计算324.2.8 柱轴力计算334.2.9 恒载作用下框架KL-9 M、V、N图344.3 框架KL-9活载作用下的内力计算364.3.1 结构内力计算简图364.3.2 结构内力计算364.3.3活载作用下固端弯矩374.3.4 活载作用下节点不平衡弯矩384.3.5利用二次分配法求杆端弯矩384.3.6 梁剪力及跨间最大弯矩394.3.7 柱剪力计算414.3.8柱轴力计算424.3.9 恒载作用下框架KL-9 M、V、N图435左风载作用下框架KJ-9内力计算455.1 风荷载计算简图确定455.2 荷载计算455.3 内力计算简图确定455.4 修正后柱侧向刚度计算465.5 左风作用下柱端剪力计算475.6 柱反弯点高度计算475.7 柱端弯矩计算475.8 各梁弯矩计算485.9 绘制弯矩、轴力、剪力图486框架 KJ-9地震作用下的内力计算506.1重力荷载代表值计算506.2 各层抗侧刚度值计算526.3 横向地震作用计算526.4 楼层水平地震作用值Fi计算526.5 横向地震作用下的位移计算526.6.横向地震作用下框架KJ-9内力计算536.6.1 柱端弯矩计算536.6.2柱剪力计算536.6.3 梁弯矩计算546.7 绘制弯矩、轴力、剪力图547内力组合567.1框架梁控制截面内力表567.2框架柱控制截面内力表567.3 非地震作用下梁控制截面内力组合表577.4 非地震作用下柱控制截面内力组合表587.5地震作用下梁、柱控制截面内力组合表598框架KJ-9梁、柱截面设计.608.1 框架梁A1B1截面设计(6.9m)608.1.1框架梁A1B1的跨间正截面受弯承载力计算及配筋608.1.2 框架梁A1B1的左支座正截面受弯承载力计算及配筋618.1.3 框架梁A1B1的右支座正截面受弯承载力计算及配筋618.1.4梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面面积的比值验算628.1.5 框架梁A1B1的斜截面受剪承载力计算及配筋628.1.6梁端箍筋配置要求638.1.7 框架梁附加箍筋计算638.1.8框架梁A1B1抗扭钢筋布置638.2框架梁B1C1截面设计(7.2m)638.2.1框架梁B1C1的跨间正截面受弯承载力计算及配筋638.2.2 框架梁B1C1的右支座正截面受弯承载力计算及配筋648.2.3 框架梁B1C1的左支座正截面受弯承载力计算及配筋648.2.4 梁端截面的底部和顶部纵向受力钢筋截面面积的比值验算658.2.5 框架梁B1C1的斜截面受剪承载力计算及配筋658.2.6 梁端箍筋配置要求668.2.7 框架梁附加箍筋计算668.3 框架柱A截面设计668.3.1 框架柱轴压比验算668.3.2 框架柱A正截面承载力计算及配筋668.3.3 框架柱A斜截面承载力计算及配筋688.4 框架柱B截面设计698.4.1 框架柱轴压比验算698.4.2 框架柱B正截面承载力计算及配筋698.4.3 框架柱B斜截面承载力计算及配筋719基础设计739.1 柱下基础设计类型确定和持力层的确定739.2 A柱下基础设计739.2.1 初步确定基础底面尺寸739.2.2 初步确定基础高度739.2.3 基础立面形式图739.2.4 确定基础埋深和修正后地基承载力特征值749.2.5 基础底面尺寸验算749.2.6 基础高度验算749.2.7 基础底板配筋计算769.2.8基础配筋图779.3 B柱下基础设计779.3.1 初步确定基础底面尺寸779.3.2 初步确定基础高度779.3.3 基础立面形式图789.3.4 确定基础埋深和修正后地基承载力特征值789.3.5 基础底面尺寸验算789.3.6 基础高度验算799.3.7 基础底板配筋计算809.3.8 基础配筋图81参考文献82谢辞83外文科技文献译文外文科技文献原文 3 1 设计目的与要求、提供设计资料1.1 任务与目的本设计为上海某中学食堂，任务是根据所学知识完成该大楼的结构设计施工图及相关的结构计算。1.2 提供的设计资料1) 本工程0.000相当于绝对标高4.000米,常见地下水位在天然地坪(即绝对标高3.900米)下0.500米处。2) 本工程场地土为类场地土。3) 本工程位于上海：抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g；设计地震分组为第一组，特征周期Tg0.65， max=0.08。4) 屋面做法：卷材防水层；40mm厚细石混凝土找平内配4200钢筋；50200mm厚膨胀珍珠岩找坡；15mm厚水泥砂浆找平层上做油膏、胶泥一度隔气；现浇钢筋混凝土板；现浇钢筋混凝土板下做20mm厚纸筋石灰粉底。5）、楼面做法：30mm厚水泥砂浆找平层；现浇混凝土板；20mm厚纸筋石灰粉底。6) 本工程各楼层高为：底层层高3.9m，二层层高3.9m。7) 楼、屋面及楼梯的可变荷载，二层楼面为：3.5kN/m2；楼梯为：3.5kN/m2；屋面荷载为：0.5kN/m2。8) 材料：混凝土：基础用C25；上部结构用C30。砖墙：0.000以下采用M10混泥土空心砌块，M5水泥砂浆；0.000以上采用M10混泥土空心砌块，M5混合砂浆。内、外墙用18mm厚1:1:6混合砂浆，2mm厚纸筋石灰抹面，刷白色内墙涂料二度。9) 基本风压：W0=0.55 kN/m2，地面粗糙度为B类；10) 基本雪压：S0=0.2 kN/m2。11) 地质情况如下表所示：表1-1 地质资料土层号层底标(m)土质名称土容重r (kN/m3)承载力待征值fk(kN/m2)天然地面3.70 2.70 杂填土18.00 1.80 褐黄色粉质粘土19.00 130.00 -7.70灰色砂质粘土19.00 120.00 -12.20灰色淤泥质土17.00 70.00 -20.20灰色粉质粘土18.00 90.00 -24.20暗绿色粉质粘土200.00 -30.00灰色粉细砂210012) 女儿墙截面尺寸的确定如下图：图1-1 女儿墙截面尺寸1.3 建筑平面布置图： 2 结构选型与布置2.1 结构方案选择根据指导书要求，本建筑结构形式采用钢筋混凝土框架结构。框架结构的特点是梁柱承重，墙体只起到分割、围护作用，房间布置比较灵活，门窗开启的大小、形状较为自由；钢筋混凝土的骨料可就地取材，耗钢量少，防火性和耐久性能好。该结构的主要受力框架采用横向框架承重布置方案，主梁跨内布置两道次梁。施工方法采用现浇整体式。图2-1 柱网布置图2.2 板、梁、柱截面形式和尺寸的估算2.2.1 跨度的确定主梁的跨度分别为L1=6900mm，L272000mm；次梁的跨度为6000mm，主梁跨内布置两根次梁；板的跨度分别为2300mm，2400mm。2.2.2 板厚确定最小厚度必须满足60mm。连续单向板；对民用的楼盖板，要求h60mm，而屋面做不使用要求，因此：二层楼面板板厚取h100mm，h0100-2080mm。2.2.3 框架柱截面尺寸的确定 设计柱轴力 分项系数 地震作用放大系数 柱的受荷面积（一个柱的受荷面积） 单位面积竖向荷载估算值，框剪取1214kN/m2，剪筒取1416Kn/m2 柱截面的楼层层数图2-2单柱受荷面图砼取C30， 假设柱截面bh=0.40.4，则轴压比（类场地，7类设防）故取b=0.4m，h=0.4m满足要求。2.2.4 次梁（CL-1、CL-2 、CL-3）截面尺寸的确定截面高度，故取h=450mm；截面宽度，取b200mm。2.2.5 纵向框架梁（KJL-A 、KJL-B 、KJL-C）截面尺寸的确定对于A、B、C轴的KL-A、KL-B、KL-C框架梁，截面高度规定,考虑到外墙设置窗户和抗震的要求，因此取h550mm（考虑建筑楼板面层30mm，板底20mm厚纸筋粉刷，建筑高度为600mm）。截面宽，考虑砖墙宽度取b250mm。2.2.6横向框架梁（KJL-19）截面尺寸的确定截面高度的确定：，-轴框架梁取h700mm，其梁净跨与截面高度比值：，满足要求。截面宽度的确定：，-轴框架梁取b300mm，2.2.7二层平面结构布置图 3 二层现浇混凝土楼板板、CL-1及楼梯设计3.1 二层现浇混凝土单向板B1设计因轴间板，故按弹性理论计算连续单向板内力。板厚h100mm，混凝土强度C30。3.1.1 荷载计算表3-1 楼梯荷载荷载种类荷载标准值（取1m板宽）恒荷载30mm厚水泥砂浆面层0.03201=0.60kN/m120mm厚钢筋混凝土板0.10251=2.5kN/m20mm厚纸筋粉底0.02171=0.34kN/m小计3.44kN/m活荷载3.5kN/m恒荷载分项系数取（或1.35），活荷载分项系数取（或1.40.7=0.98）恒荷载设计值g11.23.444.13 kN/m，活荷载设计值q11.43.54.9 kN/m或恒荷载设计值g21.353.444.64 kN/m，活荷载设计值q20.983.53.43 kN/mp1g1q14.13+4.9=9.03kN/m，p2g2q24.64+3.43=8.07 kN/mM=88.17KNm属于第一类型T型截面。次梁正截面配筋计算如下表3-6 二层次梁纵筋配筋计算截面弯矩设计值（kNm）b()h0实际配筋（mm2）172.9020004150.0150.015593194220628B-93.302003900.2140.244907194320942241.4920004150.0080.008317194218509C-75.582003900.1740.193718194318763350.2020004150.0100.010395194218509计算结果表明：；满足要求。3.2.6 斜截面受剪承载力计算及配筋验算截面尺寸：因，故应满足混凝土强度等级为C30，=1.0。满足截面尺寸要求。计算所需腹筋：采用6双肢箍，计算支座B左截面。 V=85.59kN，所以三者取小：S=150mm，按6150双肢箍。3.3 现浇钢筋混凝土楼梯设计采用现浇板式楼梯，其平面布置见下图。踏步尺寸为底层150mm300mm踏步面层为地砖面层，斜板地面为20mm厚纸筋灰粉刷。C30混凝土，板内钢筋和梁内箍筋采用HPB235级，梁内纵筋采用HRB335级。楼梯上使用活荷载标准值为3.5kN/m2。图3-5 楼梯平面图3.3.1 一二层楼梯板设计图3-6 楼梯剖面图楼板倾斜角板厚度为斜板长的1/30，即取板厚h=150mm取1m板宽带作为计算单元。1) 荷载计算表3-7 板荷载计算表荷载种类荷载标准值（取1m板宽）恒荷载地砖面层1（0.3+0.15）0.0320/0.3=0.9kN/m三角形踏步10.50.30.1525/0.3=2kN/m140mm厚钢筋混凝斜板10.1525/0.894=4.195kN/m20mm厚纸筋粉底10.0217/0.894=0.380kN/m小计7.35kN/m活荷载13.5=3.5kN/m恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4.总荷载设计值： P=1.2gk+1.4qk=13.72kN/m P=1.35gk+1.40.7qk =12.23kN/m 两者取大值故P=13.72kN/m 2) 斜板截面设计图3-7楼梯计算简图板水平计算跨度，弯矩设计值：板有效高度， 选用10100，。，故符合要求。分布钢筋采用8，每级踏步下设置1根3.3.2 平台板设计平台板厚，取1m板宽带作为计算单元。1) 平台板荷载计算表3-8 平台板荷载计算表荷载种类荷载标准值（取1m板宽）恒荷载30mm厚水泥砂浆10.0320=0.6kN/m80mm厚钢筋混凝板10.0825=2.0kN/m20mm厚纸筋粉底10.0217=0.34kN/m小计2.94kN/m活荷载13.5=3.5kN/m恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4.总荷载设计值： P=1.2gk+1.4qk=1.22.94+1.43.5=8.43kN/m P=1.35gk+1.4 0.7qk =1.352.49+1.40.73.5=8.43kN/m 两者取大值故P=8.43kN/m2）截面设计板的计算跨度：弯矩设计值： 采用C30混泥土，HRB235， 选用8200,。构造分布筋选用8200 3.4平台梁设计（TL-1）设平台梁截面尺寸为bh=200mm350mm3.4.1 平台梁荷载计算表3-9 荷载计算表荷载种类荷载标准值恒荷载梁自重0.2(0.35-0.08)25=1.35kN/m梁侧纸筋粉底0.02(0.35-0.08)217=0.18kN/m平台板传来2.941.2/2=1.76kN/m楼梯板传来7.353.6/2=13.23kN/m小计16.49kN/m活荷载3.5(1.4/2+3.6/2)=9.1kN/m恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4.总荷载设计值： P=1.2gk+1.4qk=1.216.49+1.49.1=32.53kN/m P=1.35gk+1.4 0.7qk =1.3516.49+1.40.79.1=31.18kN/m 两者取大值故P=32.53kN/m3.4.2 平台梁截面设计梁的计算跨度： 弯矩设计值：剪力设计值：截面按照倒L形计算： 按计算净跨度考虑，； 按梁净距考虑， ； 按翼缘高度考虑，则不考虑。取三者中较小值，因此按计算。由于 属于第一类T形截面 选用218，同时大于0.2%故符合要求。3.4.3 斜截面受剪承载力计算截面尺寸的复核：，故截面尺寸按下式验算。混凝土强度等级为C30，故按构造配置箍筋8200，满足要求。3.5 其它平台梁设计TL-2，TL-A截面尺寸及配筋与TL-1相同3.6 梯柱TZ配筋设计按构造要求截面尺寸为200mm200mm配筋414，钢筋配62004框架KJ-9设计4.1 计算跨度取上柱中心线之间的距离，即L1=6900mm，L2=7200mm4.1.1 计算高度1）底层高度取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离，即H1=450+500+3900-30=4820（其中450mm为室内外高差，500mm为室外地坪基础顶面之间的距离）。取H1=4800mm2）二层高度取屋面楼板顶面到二层楼板顶面之间的距离，即H2=3900mm。4.1.2 计算单元受荷面积为4.1.3 框架KJ-9梁、柱线刚度的计算表4-1 梁柱线刚度构件构件位置截面bh()跨高度或