土木工程毕业设计 第一章工程概况+第二章结构选型1.doc

第一章 绪论
第一节 工程设计总概况
一、建筑设计图纸
从建施1至建施10
二、工程概况
1.规模：本工程某行政办公楼工程，建筑设计工作已完成。总建筑面积5061m2。总楼层为地上3层。各层的层高及各层的建筑面积、门窗标高详见建筑施工图。
2.防火要求：建筑物属二级防火标准。
3.结构形式：钢筋混凝土框架结构，填充墙厚度200mm。
4.气象、水文、地质资料：
（1）主导风向：夏季东南风，冬秋季西北风。地面粗糙度类别为C类，基本风压Wo=0.30KN/m2。
（2）建筑物地处某市中心，不考虑雪荷载和积灰荷载作用。
（3）自然地面-20m 以下可见地下水。
（4）地质资料：
表层为人工填土，松散，层厚；
第②层为软塑粉质黏土，层厚；
第③层为硬塑粉质黏土，层厚；
第④层为密实砾砂，层厚。
（5）抗震设防：此建筑物为一般建筑物，建设位置位于近震区，其抗震设防烈度为7度。
（6）建筑设计图纸附后。要求在已完成的建筑设计基础上进行结构设计、施工设计。

某工程地基土的试验指标 表1.1
编
号

土层
名称
土层
厚度
m
压缩
模量
MPa
重度
KN/m3
内聚
力KPa
摩擦
角
标惯
击数
孔隙
比
e

/%

/%

/%
1
人工填土
2
10
20
0
15
—
—
—
—
—
—
—
2
软塑粉质黏土
2
5.58
20.5
0.08
8
15
0.7
0.86
14
30
18
26
3
硬塑粉质黏土
3
4.56
20
0.08
8
2
0.6
0.43
10.5
26
10.5
21
4
密实砾砂
840
40
20
0
15
40
—
—
—
—
—
—

第二节 设计参数
1.根据《建筑结构设计统一标准》本工程为一般的建筑物，破坏后果严重，故建筑结构的安全等级为二级。
2.建筑结构设计使用年限为50年，耐久等级二级，耐火等级二级，屋面防水Ⅱ级。
3.建筑抗震烈度为7度，应进行必要的抗震措施。
4.设防类别丙类。
5.本工程高度为不超24m，为7度设防，故框架抗震等级为三级。
6.地基基础采用柱下独立基础。

第二章 结构选型和结构布置
第一节 结构设计
一、结构体系选型
（一）结构体系和结构形式的分析比较
建筑结构的分类方法很多，按结构所用材料分类时可分为砌体结构（包括石和砌块砌体）、混凝土结构（包括混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构）、钢结构及木结构等。
各类结构都有其一定的适用范围，应根据其材料性能、结构形式、受力特点和建筑使用要求及施条件等因素合理选择。一般来说，无筋砌体结构主要用于建造多层住宅、办公楼、教学楼以及小型单层工业厂房等；钢结构多用于建造超高层建筑以及有重型吊车、跨度大于36米或有特殊要求的工业厂房；其它情况均可采用钢筋混凝土结构。
该设计是多层建筑结构设计，因此宜采用钢筋混凝土结构。
（二）多层建筑的结构体系及选择
1．框架结构体系
框架结构的优点是建筑平面布置灵活，可以提供较大的建筑空间，也可以构成丰富多变的立面造型。但框架结构体系的抗侧刚度主要取决于梁、柱的截面尺寸，一般梁柱截面的惯性矩较小，在水平荷载作用下的侧向变形较大，抗侧能力较弱，属柔性结构，因此其建筑高度受到限制。
框架结构有横向、纵向、双向承重方案选择：
（1）横向框架承重方案
纵向连系梁将横向框架连成整体。对于水平风荷载作用，由于横向每榀框架的柱子少，而纵向每榀框架的柱子多，所以横向框架的受力远比纵向的大，故一般只需要对每榀横向框架进行内力分析，而对纵向框架可按构造设计。但对水平地震荷载作用，由于框架结构所受的地震作用与房屋框架结构体系是由竖向的柱子与水平构件的梁通过节点连接而组成，既承担竖向荷载，又承担水平荷载（风、地震）
（2）纵向框架承重方案
此时，纵向框架为主要承力构件，沿房屋的纵向设置框架主梁，有利于充分利用室内空间，但其横向刚度较弱，对抗震不利，故不应在地震区框架结构中采用。
（3）纵横框架双向承重方案
这种方案比较适用于建筑平面呈正方形或平面边长L/B≤1.5的情形（L—房屋长度，B—房屋宽度），对于地震区的框架结构，由于其纵向、横向都承受地震作用，需将纵横两个方向的梁、柱按刚接处理，设计成双向承重的框架结构方案。
2．剪力墙结构体系
现浇混凝土剪力墙结构抗侧移刚度大、变形小，整体性好，采用先进工艺施工时可缩短工期，节省人力；但墙体较密，使建筑平面布置和空间利用受到限制，很难满足大空间建筑功能要求；结构自重较大加上抗侧刚度较大，结构自振周期较短，导致较大的地震作用。
3．框架--剪力墙结构体系
它可提供较大的建筑空间，布置灵活，能为建筑设计提供丰富的建筑造型，且侧移小，减轻节点负担，增加超静定次数，保证塑性铰均匀发展；但水平方向刚度不均匀，抗震性能较剪力墙相对薄弱。
4．筒体结构体系
筒体结构属于整体刚度很大的结构体系。由于它能提供很大的建筑空间和建筑高度，建筑物内部空间的划分可以灵活多变，因此它广泛应用于多功能、多用途的超高层建筑中。
（三）承重体系的选择
根据设计原始资料可知，该工程为某框架结构，总楼层为3层。建筑功能的要求，需要较大空间，能适应灵活布置。各开间及进深均较大；抗震设防烈度为7度，地震作用要考虑。
综合以上几种常见的结构体系在抗震、抗侧以及造型要求等方面的比较，并着重考虑由于不同方案所带来的对建筑物造价的影响，结合实际情况，现选取纵横框架双向承重体系作为承重体系。
（四）建筑材料的选择
建筑结构材料是形成结构的物质基础。鉴于框架结构，其填充墙应优先选用轻质砌体。考虑资源的可持续发展，以及环境保护等各方面因素，为满足建筑造型要求，现采用混凝土小型空心砌块作为填充墙材料。
（五）其他结构选型
1．屋面结构
充分考虑屋面防漏，采用钢筋混凝土整体现浇板。
2．楼面结构
该建筑处于7度抗震设防区，为了使建筑整体性好，故采用现浇钢筋混凝土板。
3．楼梯结构
楼梯的斜板的水平投影长度绝大多数超出3m的一般要求不多，仍然可以采用板式楼梯，故楼梯均采用钢筋混凝土板式楼梯。
4．过梁
窗过梁均采用钢筋混凝土梁，
5．基础
从抗震整体性、经济和施工方便的角度出发采用钢筋混凝土现浇柱下独立基础。
（六）材料选择
1．混凝土强度等级
柱：C30
梁、板：C30
2．钢筋强度等级
柱子：纵筋HRB400，箍筋HPB300
梁：纵筋HRB400，箍筋HPB300
板： HPB300
第二节 结构布置
一、板、梁、柱的截面确定
根据板、梁、柱布置的一般原则，同时充分考虑建筑的美观，并借鉴同类建筑结构平面布置的相关成果，注意易于整体施工的因素，初步确定板厚、梁、柱截面尺寸。并将它们表示在各层的结构平面布置图上。
（一）现浇板厚确定
本工程现浇板长边与短边之比最大为2.2根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），第9.1.1的规定四边支承的板1)当长边与短边长度之比不大于2.0时，应按双向板计算；2)当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算；3)当长边与短边长度之比不小于3.0时，宜按沿短边方向受力的单向板计算，并应沿长边方向布置构造钢筋。本工程板按双向板计算。
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），9.1.2 条现浇混凝土板的尺寸宜符合下列规定：1 、板的跨厚比：钢筋混凝土单向板不大于30，双向板不大于40；无梁支承的有柱帽板不大于35，无梁支承的无柱帽板不大于30。预应力板可适当增加；当板的荷载、跨度较大时宜适当减小。双向板的厚度不应小于80mm，单向板不应小于60。
双向板的厚度与短跨跨长的比值h/l01应满足刚度的要求：
1．结构四层板截面尺寸估算
边跨最大板跨为3600mm，为简支双向板：
中间跨最大板跨为3300mm，为连续双向板：
2．结构三层楼板截面尺寸估计
边跨最大板跨为3600mm，为简支双向板：
中间跨最大板跨为3300mm，为连续双向板：
3．结构域一层、二层楼板截面尺寸估计
边跨最大板跨为3600mm，为简支双向板：
中间跨最大板跨为3300mm，为连续双向板：
厕所处最大板跨为3600mm，为简支双向板：
综上，考虑隔音及管道埋设等因素，取。
综上估算，考虑隔音、管道埋设及施工方便，厕所荷载较大故板厚取120mm，其余楼板板厚均为100mm，楼梯平台板板厚确定详见楼梯设计。
（二）确定梁截面尺寸
按《高层建筑混凝土结构技术规范》（JGJ 3-2010），第6.3.1条的规定，框架结构的主梁截面高度可按确定，L为主梁的计算跨度，梁的宽度；梁净跨与截面高度之比不宜小于4。梁的截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜小于2且大于4。
1．结构三层梁截面尺寸估计
（1）横向框架梁截面尺寸估算
轴、轴上的主梁：
BC跨
CD跨
综上，取
取
轴、轴上的主梁：
A-B跨
B-C跨
C-1/C跨
综上，取
取
轴、轴上的主梁：
A-C跨
C-1/C跨
综上，取
取
（2）纵向框架梁截面尺寸估算
轴、轴上框架梁：
5-6跨
6-7跨
7-8跨
综上，取
取
（3）其余次梁截面尺寸估计
次梁最大跨度为6600mm
取
取
2．一层、二层框架梁截面尺寸估计
（1）横向框架梁截面尺寸估算
轴、轴上主梁：
取
取
轴、轴、轴、轴、轴、轴、上主梁：
B-C跨
C-D跨
综上，取
取
轴、轴上的主梁：
A-B跨
B-C跨
C-D跨
D-E跨
综上，取
取
轴、轴上的主梁：
A-C跨
C-E跨
综上，取
取
（2）纵向框架梁截面尺寸估算
纵向框架梁最大跨度为9600mm
取
取
（3）其余次梁截面尺寸估计
横向次梁跨度为6600mm
取
取
纵向次梁最大跨度为6600mm
取
取
（三）确定柱截面尺寸
柱截面尺寸可由轴压比控制来估算，可由如下经验公式粗略确定:

A--柱横截面面积；
n—验算截面以上楼层层数；
F—验算柱的负荷面积；根据柱网确定；
—混凝土轴心抗压强度值；
ψ—地震及中、边柱的相关调整系数，本结构取7 度 ，中柱取1.1 ，边柱取1.15,角柱取1.2。
G—结构单元面积的重量，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑为12-18KN/m2；
经简单估算,-轴内结构单元面积重量为8 KN/m2,取G=10 KN/m2,其余轴线结构单元面积的重量经估算为13.1 KN/m2,取G=13.5 KN/m2。
查《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6．3．6条规定，本框架抗震等级为三级，。各层柱子混凝土强度等级采用C30，。
柱截面估算
轴、轴：
角柱C1、D1、C12、D12

轴、轴：
角柱B2、B11

角柱C2、C11

边柱D2、D11

轴、轴：
边柱B3、B10

边柱D3、D10

中柱C3、C10

轴、轴
边柱B4、B9

边柱D4、D9

中柱C4、C9

轴、轴
边柱A6、A7

边柱E6、E7

中柱C6、C7

轴轴
角柱A5、E5、A8、E8

边柱B8

边柱D8

中柱C8

考虑强柱弱梁要求，综上除中柱C6、C7柱截面550×650，A7、A8、E7、E8柱截面400×600外，其余柱截面为400×500
本工程梁截面尺寸有：350×1000、300×800、200×550、200×450
（四）各层结构布置概况
1.现浇板板厚
100mm、120mm（厕所），详见施工图。
2.柱子截面尺寸
550×650、400×600、400×500
3.梁截面尺寸
350×1000、300×800、200×550、200×450
4. 各层混凝土强度（一层至三层）
板混凝土强度等级采用C30,
梁混凝土强度等级采用C30,
柱子混凝土强度等级采用C30,