常德神华大厦5#商住楼设计计算.doc

精选资料目 录一、毕业设计（论文）开题报告3一、题目来源4二、研究的目的和意义4三、阅读的主要参考文献及资料名称5四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向5五、主要研究内容,重点研究的关键问题及解决思路.6六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工具条件（ 如工具书，计算机辅助设计，某类市场调研，实验设备和实验环境条件 ）及解决办法6七、工作的主要阶段,进度及时间安排6八、指导老师审查意见7二、摘要8三、毕业设计（论文）计算书101.计算简图112. 梁柱截面尺寸确定122.1柱截面尺寸的确定122.2梁截面尺寸的确定123荷载与地震作用计算133.1荷载计算133.2地震作用计算173.3横向地震作用计算193.4验证横向框架梁柱截面尺寸及水平位移214风荷载计算244.1横向风荷载作用下框架结构的侧移验算245框架结构内力计算与组合265.1水平地震作用下框架结构内力计算265.2风荷载作用下横向框架结构内力计算275.3竖向荷载作用下横向框架结构内力计算315.4横向框架内力组合426框架梁抗震设计526.1框架梁正截面受弯承载力计算536.2框架梁斜截面受剪承载力计算557框架柱抗震设计577.1剪跨比和轴压比验算577.2框架柱正截面承载力计算587.3框架柱斜截面受剪承载力计算628基础设计658.1桩基竖向承载力设计值658.2桩根数的确定668.3桩基竖向承载力验算668.4承台承载力计算67四、附录70建筑总说明70结构设计总说明71五、翻译75高含砂水流的特性75等截面梁的数字评价法81六、致谢86长 江 大 学毕业设计（论文）开题报告题 目 名 称题 目 类 别 学 院 （系）专 业 班 级学 生 姓 名指 导 老 师辅 导 教 师开题报告日期湖南常德神华大厦5#商住楼毕 业 设 计城 建 学 院 土 木 工 程0014班吴 高 进吴 峻长江大学毕业设计开题报告 湖南常德神华大厦5#商住楼姓名：吴高进 城市建设学院 土木工程专业指导老师：吴峻 长江大学城市建设学院一、 题目来源生产实际湖南常德神华大厦5#商住楼。二、 研究的目的和意义目的： 1. 巩固和加深以学过的基础和专业知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力。2. 掌握建筑工程专业设计的基本程序和方法，了解我国有关的建设方针和政策，正确使用本专业有关的技术设计规范和规定。3. 学会广泛地收集和整理国内外相关资料，针对问题加以解决，了解国内外建筑的发展水平和状况。4. 培养深入细致的调查研究，理论联系实际，从经济、技术的观点全面分析和解决问题的方法及阐述自己观点的能力。 意义： 住宅作为人类直接生存的空间和环境，与人们的生活最为密切，改善人们的居住条件是我党和政府最为关注的问题。住房的建设，特别是加快实用型住宅建设，是加快我国经济发展，刺激国内有效需求，改善人民生活条件的重要措施。 近年来，我国住宅在发展速度和技术提高方面取得前所未有的成就，但是，要使全体城镇居民达到小康居住水平，进而实现住宅实业的现代化还要做出极大的努力。为了满足人民群众日益增长的住房需求，在今后相当长的时间里，我们既要保持较大规模的住宅建设量，还必须下大力气提高住宅的整体水平。这里关键是住宅设计。设计水平不上去，什么质量都落空。 现今的住宅设计要求空间开阔、分隔灵活、设备齐全、使用方便、环境优美。为了满足这些要求，除了建筑师的创造外，结构设计也起着举足轻重的作用。三、 阅读的主要参考文献及资料名称 现行建筑设计规范大全 现行建筑结构规范大全（1）建筑结构可靠度设计统一标准 （GB50068-2001）（2）建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）（3）混凝土结构设计规范 （GB50010-2002）（4）建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）（5）建筑地基基础设计规范 （GB50002-2002）（6）混凝土结构工程施工质量验收规范 （GB50204）（7）建筑桩基技术规范 （JGJ94-94）实用建筑设计手册 住宅设计资料集 ( 1、2分册 ) 钢筋混凝土楼梯设计手册 房屋基础设计手册房屋建筑学 以及所学教材及其他相关资料、网络资料等四、 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向随着市场经济的日趋成熟，房地产的发展已经进入到理性时代，户型设计的好坏直接关系到居住的舒适与否，除了面积大小要合适，更关键的是户型设计要合理，并要有突出的超前性。居住条件的提高不仅仅是住宅面积的简单扩大，更应是居住质量的改善。要推行生态住宅，就是在住宅设计中，主要是考虑环境、城市建筑与人的问题，应将当前的即时利益与整个人类的长远利益结合起来，将地区的局部利益与整个国家乃至全世界的整体利益结合起来，合理开发和利用好人类现有的、共有的资源。要完善住宅功能，做到公开区与私密区，动区与静区的分开，使户型的面积、使用率、朝向、空间布置等趋于合理。还有要根据住宅服务于不同职业阶层和不同人口来优化建筑结构，增加住宅户型的适应性和可变性等，提倡“以人为本，以科技为本，以社会为本，以可持续发展为本”的国际文明居住标准。五、 主要研究内容,重点研究的关键问题及解决思路.建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。而二者之间存在着相互协调、相互制约的关系。在建筑设计中，少数建筑师总是把结构放在从属地位，并要求结构必须服从建筑，一切以建筑队为先导，这一观念分割了科学的完整性，忽略了基本的力学规律，片面的追求建筑技术与建筑艺术的结合和最大满足使用功能的要求，这样给某些建筑工程质量带来了质量隐患和不安全因素。任何一个建筑设计方案，都会对具体的结构设计产生影响，而有限的结构设计水平又制约着建筑设计层次。因此，再做建筑设计的过程中，建筑师应具有一定的结构方面基础，能与结构设计适当结合，相互协调，使二者相互统一，才能创造出真正优秀的建筑作品。同时，结构构件截面尺寸还要满足刚度和版性的要求。这样便对建筑设计形成了一定的约束和限制，使建筑和结构二者相互协调统一。二者还不断地相互配合，彼此渗透，这样才能设计出真正满意的建筑。本次毕业设计要解决的主要问题就是初步了解建筑与结构的协调。站在结构师的角度，在拿到建筑设计图纸后，根据结构需要对原设计作必要的修改，力求在不改变原设计意图的同时做到结构布置简单合理。六、 完成毕业设计（论文）所必须具备的工具条件（ 如工具书，计算机辅助设计，某类市场调研，实验设备和实验环境条件 ）及解决办法现行的建筑设计规范、结构设计规范；Auto CAD2002;天正建筑6.0;PKPM;结构力学计算器等七、 工作的主要阶段,进度及时间安排1. 完成所要求的毕业设计任务需要约12周,其中:建筑设计方案定型草图 2周绘制建筑设计图 1周结构计算(基础、荷载、内力、配筋) 5周结构施工图 2周整理计算书,图纸,经济效益分析 2周2. 计算机辅助设计(AutoCAD绘图结构力学计算器和PKPM计算)穿插其中3. 外文翻译穿插设计过程中.八、 指导老师审查意见摘 要本毕业设计为拟建湖南常德神华大厦5#商住楼，共六层，总建筑面积为3694.3m2。本商住楼设计本着安全、实用、耐久的原则，采用现浇式框架结构，充分考虑了地震荷载等因素的影响，同时在建筑设计方面采取了适当的美化措施。所有设计均严格按照设计书上的要求，并遵循了国家建筑设计规范和建筑结构设计规范的有关规定进行设计，并力求细节完整。本设计论文主要分为建筑设计和结构设计两大部分，囊括了建筑设计方案、建筑图纸、结构设计详细计算过程、基础设计等内容,鉴于本人在校期间所学知识有限，一些专业知识尚掌握较浅，故还需要加强习，以巩固提高。总的说来，这是我大学四年所学的一份综合答卷，其中必定存在许多不足之处，肯请各位老师指正。 ABSTRACT This Graduation Design (paper) is to give a whole design of 5# commerce-house-building lacated changde of Hunan. This building totally has six stories,the total building area is 3694.3 square meters.This designis according to the rule of security, practiclity,endurance,adopting the cast-in-situ-frame structure. The effect of the earthquake load is sufficiently considered, and the design is strictly basded on the requirement of the designs task and obeys “the requirment fordesign” just as and . This design is mainly made up of two parts architecture design and structure design ,including the plan of architecture design .architecture blueprint .the detailed calculation of the structure . base design.and so on. Since I am studying limit of the major ledge now, I need tostrengthen an use of it and deepen it and use it practiced : totally speaking, this is the final test of me four-year study , it may have some disadvantage and mistakes. So I hope the hope from the teachers.2004届毕业设计（论文）计 算 书题 目 名 称题 目 类 别 学 院 （系）专 业 班 级学 生 姓 名指 导 老 师辅 导 教 师毕业设计日期湖南常德神华大厦5#商住楼毕 业 设 计城 建 学 院 土 木 工 程0014班吴 高 进吴 峻 至 至1.计算简图本多层商住楼为全现浇钢筋混凝土结构，所以假定框架住嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚结，梁跨度取顶层柱截面形心轴之间的距离，底层柱高从基础底面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件，事内外高差等因素定为-0.5m，二楼楼面标高为4.2m。故底层柱高为4.2+0.5=4.7m.。其余各层柱高取层高，即3.0m。由此可得本商住楼轴横向框架计算简图2. 梁柱截面尺寸确定2.1 柱截面尺寸的确定柱截面尺寸初估时，可用下列经验公式初略确定 式中 折算在单位建筑面积上的重力荷载值，可根据实际荷栽计算，也可近似取1215KN/m2； 按简支状态计算柱的负荷面积； 验算截面以上楼层层数； 考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，中柱取1.2； 混凝土轴压强度设计值； 框架柱轴压比限值，见抗震规范第6.3.7条； 柱截面面积，取方形时，边长为a.。因为柱的混凝土强度等级为C40，故，轴压比为0.8，中柱和边柱的负荷面积分别为和各层的G近似取12,所以第一层柱截面面积为中柱 边柱 柱取方形柱，则中柱与边柱的边长为349和246。根据上述计算结果并考虑高层规程JGJ2002第6.4.1条的规定本设计的柱的截面尺寸取值如下：26层 1层 2.2.梁截面尺寸的确定框架梁的宽度考虑墙厚等因素，边梁取250mm，内梁取200mm，纵向主梁取250mm，梁高为1/81/12跨长考虑，该框架为纵横向承重，梁跨度初步定为：横向框架梁 边跨，中跨，连梁 ；纵向框架梁 边跨，中跨。楼板为现浇双向板，局部为单向板，板厚为100mm满足板厚与短跨跨长之比不小于1/50的刚度要求。3 荷载与地震作用计算3.1.荷载计算3.1.1楼、屋面活荷载标准值根据荷载规范GB50092001有楼、屋面活荷载标准值如下客厅 卧室 卫生间 厨房 不上人屋面 3.1.2楼屋面的建筑做法及恒荷载标准屋面二毡三油上铺小石子防水层 20mm厚水泥砂浆找平层 150mm厚水泥蛭石保温层 100mm厚钢筋混凝土现浇板 V型轻钢龙骨吊顶 合 计 客厅 餐厅 卧室 厨房 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 100mm厚钢筋混凝土现浇板 V型轻钢龙骨吊顶 合 计 卫生间瓷砖地面 20mm水泥砂浆房水层 100mm厚钢筋混凝土现浇板 V型轻钢龙骨吊顶 合 计 楼梯贴瓷砖 楼梯板重（按200mm厚钢筋混凝土板等效） 合 计 3.1.3梁柱自重（包括梁侧、梁底、柱抹灰的重量）标准值梁柱的抹灰近似按加大梁宽及柱宽考虑，梁柱自重见表1，其中梁长取净长，柱长取层高。3.1.4墙自重标准值墙体采用陶粒空心砌块（250mm厚，150mm厚，5）,外墙面贴瓷砖（0.5），内墙面均为20mm厚抹灰，故外墙单位面积的重量为：0.5+50.25+170.02=2.09内墙单位面积重量为50.15+170.022=1.43木门单位面积重量为0.2；铝合金单位面积重量为0.4，.因此，有门窗的内外墙折算重量为：表1层 次编号截面（）长度（m）每根重量（KN）16层KL10.250.53.8211.94KL30.250.52.47.5KL40.250.54.1212.88KL70.250.52.828.82KL100.250.53.4210.69KL130.250.53.6511.4LL10.20.42.755.526层KZ20.40.43121层KZ10.50.54.729.38有窗的外墙26层 轴 轴 1层 轴 有门的内墙 墙体自重标准值见表2。3.1.5屋面女儿墙自重标准值女儿墙采用200mm厚钢筋混凝土，其高度为0.3m，外贴瓷砖（0.5），故墙体自重标准值为0.20.311.9425+0.311.940.5=19.70 KN3.1.6各层重力荷载代表值根据抗震规范GB500112001第2.1.3条，顶层荷载代表值包括:屋面及女儿墙自重，50%屋面雪荷载，纵横梁自重，半层墙体自重。其它各层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵梁一半自重,横梁自重，楼面上下各半层的墙体自重。表2 墙体自重标准值层次墙体每片面积()单位面积重量()重量KN26层轴3.82.52.0919.96轴2.42.51.6810.08轴4.122.52.0921.53轴3.422.51.5613.34轴内墙2.12.52.0911.0外墙 2.822.51.5611.0轴内墙2.822.51.178.25外墙 3.02.51.178.801层轴3.824.42.0935.10轴2.404.422.07轴4.124.437.90轴3.424.41.5623.50轴2.824.42.0925.90第6层 G6=（19.7+5.4）+（4.25+0.550%）1.811.94+（11.94+7.5+12.88）+3.51/2+1/212.04+（19.96+10.08+21.53）1/2+（8.82+10.69+11.4+8.82）1/2+5.5+18-7.46+11.2=241.6KN第52层 G52=（19.96+10.08+21.53）+（11.94+7.5+12.88）+124+3.3（1.954.4+1.654.0）+3.72.62.1+1.811.942+（10.69+8.822 +11.4）1/2+5.5+36.1 =305.3KN第1层 G1=（11.94+7.5+12.88）+12.02+（19.96+10.08+21.53）1/2+（10.69+8.82+8.82+11.4）1/2+1.811.942.0+3.72.62.1+3.3（1.954.4+1.654.0）+（35.1+22.07+37.9）1/2+18+（23.5+25.9）1/4-7.46+5.5+29.382 =355.6KN 各质点的重力荷载代表值及质点高度如图2所示。3.2地震作用计算3.2.1横向框架侧移刚度计算（1）.梁的线刚度计算梁的线刚度计算见表3，混凝土强度等级为C30。（2）柱的线刚度计算柱的线刚度计算见表4，混凝土强度等级为C40。（3）横向框架侧移刚度计横向框架侧移刚度D值计算见表5。层次截面高度260.40.43.0 32.51021.32311110.50.54.7 32.5105.1234545表4 柱的线刚表3 梁 线 刚 度梁编号截面（）跨度（m）惯性矩边框架梁中框架梁KL10.250.54.227857KL30.250.53.0 39000KL40.250.54.526000KL70.250.53.326000KL70.250.53.347273KL100.250.53.940064KL130.250.53.9400643.2.2横向框架自振周期计算由于本框架质量和刚度沿高度变化比较均匀，所以，起自振周期可以按高层规程JGJ32002附录B.0.2规定计算：式中 计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移（m）； 结构基本自振周期，考虑非承重墙砖墙影响的折减系数，框架结构取0.60.7，该框架取0.7。表5 横向框架侧移刚度D值层次位置柱根数26边框架边柱0.376115862边框架中柱0.539166092563901边框架边柱0.46687452中框架中柱0.57910865239220 故该框架为规则框架。横向框架结构顶点假想位移计算见表6。表6 横向框架结构顶点假想位移计算层次6241.6241.6281950.00857 0.273865305.3546.9281950.01940 0.265294305.3852.2281950.03023 0.245893305.31157.5281950.04105 0.185662305.31462.8281950.05188 0.144611355.61818.4196100.09273 0.09273根据上述公式得 3.3横向地震作用计算根据抗震规范GB500112001第5.1.2条规定对于高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法计算抗震作用，因此，本框架结构采用底部剪力法计算抗震作用。采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值为： 式中 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数； 结构等效总重力荷载，单质点取总重力荷载代表值；多质点取总重力荷载代表值的85%。在多遇地震作用下，由地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为第类。由抗震规范GB500112001表5.1.4-1和表5.1.4-2可查得：水平地震影响系数最大值 ；特征周期 。因为,则顶部附加地震作用系数可以不考虑，而且,所以，横向地震影响系数为对于多质点体系 结构底部总横向水平地震荷载作用标准值为 按抗震规范式5.2.1-2算得的作用于各质点上横向水平地震作用标准值的计算见表7。横向框架各层水平地震作用及地震剪力见图3。3.4.验证横向框架梁柱截面尺寸及水平位移该框架在地震区，故应验算截面的最大承载力及轴压比，梁的混凝土强度等级为C30，钢筋为HRB335级，柱的混凝土强度等级为C40，钢筋为HRB335级。表7 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力层次620.9241.65049.440.218720.2720.27517.9305.35464.870.236721.9442.21414.9305.34548.970.197118.2760.48311.9305.33633.070.157414.5775.0728.9305.32717.170.117710.5985.9814.7355.61671.320.07246.7192.70 3.4.1框架梁截面验算框架梁采用两种尺寸，故对截面尺寸较小且跨度较大和受力较大的楼面梁进行核算，对KL2轴进行截面验算均布力弯矩 =115.47KN集中力弯矩 M=Pl=1.219.65+1.4(2.065+1.743)2.1=60.70KNm由于本框架抗震等级为三级，根据混凝土规范GB500102002第11.3.1条，则其受压区高度应符合下列要求三级抗震等级 即从而可得，因此， =223.4KNm0.8=0.8176.2=140.96KNm =391.1KN=243.4KN说明框架梁截面尺寸250mm500mm满足要求。3.4.2框架柱截面验算只需对受力最大的底层中柱柱底截面的轴压比进行核算。=（2.851.6523.3+1.652.1023.7+0.571.223.3）1.2+0.29（0.5-0.1+0.02）（2/3+2/3+2.65）+0.24（0.4-0.1+0.02）3.3+0.24（0.4-0.1+0.02）（3.31/22+2.5+1.8）1.225+1.17（3.121/2+2.35+3.3+2.0）2.61.2+3.35.58-0.26.621.4+（0.20.25252.61.2+1.20.440.442.525）5+（4.25+0.5+0.290.423.3256+0.290.421.54/325+0.240.323.325）1.2+（4.7-0.5）0.540.54251.2=911.11KN对于抗震等级为三级的框架柱由混凝土规范GB500102002第11.4.16条知，框架轴压比限值为0.9，而 故可满足轴压比限值要求。3.4.3横向框架水平位移验算水平地震作用下横向框架的水平层间位移和顶点位移计算见表8。表8 横向框架水平地震作用的位移验算层次620.27281950.00072 0.014813.0 1/4167542.21281950.00150 0.014093.0 1/2000460.48281950.002150.012593.0 1/1395375.07281950.002660.010443.0 1/1128285.98281950.003050.007783.0 1/984192.70196100.004730.004734.7 1/994由表8可见，最大层间弹性位移角发生在第2层，其值为1/984，满足抗震规范GB500112002第5.5.1条规定的限值=1/550，而且结构顶点位移与总高度之比，也远小于规定的限值1/550，因此，顶点位移满足要求。4风荷载计算4.1.横向风荷载作用下框架结构的侧移验算4.1.1.风荷载标准值风荷载的标准值按下列公式计算：式中 高度z处的风振系数； 风荷载体形系数； 风荷载高度变化系数； 基本风压（）荷载规范规定，对于高度大于30米，且高宽比小于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑脉动影响，但本商住楼高度小于30米，且高宽比也小于1.5，所以不考虑风振系数，也就是=1.0。风压高度变化系数可以根据建筑物高度和地面粗糙类别，由荷载规范表7.2.1查得。风荷载计算取轴横向框架，其负荷宽度为2.0米，将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程见表9，表中z为室外地面至节点的高度，A为一榀框架各层节点的受风荷载面积。横向框架结构分析时，各层节点上的集中荷载如图4所示。4.1.2风荷载作用下的水平位移验算风荷载作用下横向框架结构的层键位移和顶点位移计算见表10。由表10可见最大层间弹性位移角发生在第二层,其值为1/10830,远小于高层规程JGJ32002第4.6.3条规定的限值，而且而且结构顶点位移与总高度之比，也远小于规定的限值1/650，因此，结构的水平位移满足要求。表9 风荷载标准值计算层次Z(m)()A()(KN)61.00 1.319.351.24 0.43.60 2.32 51.00 1.316.351.17 0.46.00 3.64 41.00 1.313.351.09 0.46.00 3.40 31.00 1.310.351.01 0.46.00 3.15 21.00 1.37.351.00 0.46.00 3.12 11.00 1.34.351.00 0.47.35 3.82 表10风荷载作用下横向框架位移验算层次62.32563900.00004110.001163.0 1/7299355.96563900.0001060.001123.0 1/2830249.36563900.0001660.001013.0 1/18072312.51563900.0002220.000843.0 1/13514215.63563900.0002770.000623.0 1/10830119.45392200.0003450.000354.7 1/13623由横向框架作用下水平位移验算的结果可知：风荷载作用下水平位移很小，均满足规范要求，又由于纵向迎风面的面积比横向小得多，也就是纵向风荷载比横向风荷载小得多，因此，纵向风荷载作用下不必进行位移验算和核算。5框架结构内力计算与组合以轴线计算单元的横向框架内力计算为例，说明计算方法。5.1水平地震作用下框架结构内力计算框架结构内力计算采用D值法，其中D和取自表5，层间剪力取自表7，各柱反弯点高度比根据参考文献确定，具体的剪力和弯矩计算过程见表11。梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算过程见表12，其中，梁线刚度取自表3。表12中柱轴力负号表示拉力，当左震时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱为压力。水平地震作用下横向框架的弯矩图，梁端剪力图，以及柱轴力图见图5，图6。表12 地震作用下框架梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边 梁中 间 梁柱轴力边柱N（KN）中柱N（KN）64.57.994.022.673.0 6.036.034.02-2.67-1.3554.519.811.376.933.0 17.0617.0611.37-9.60 -5.7944.531.10 17.6410.833.0 26.4726.4717.65-20.43-12.6134.541.6723.7814.543.0 35.6735.6723.78-34.97-21.8524.547.6928.5116.933.0 42.7642.7628.51-51.90 -33.4314.558.5136.9421.213.0 55.4155.4136.94-73.11-49.16表11 横向水平地震作用下框架柱剪力和弯矩标准值柱层次DK边柱63.0 20.2756390115860.2054.161.1250.364.497.9953.0 42.2156390115860.2058.651.1250.4110.6415.3143.0 60.4856390115860.20512.40 1.1250.4516.7420.4633.0 75.0756390115860.20515.391.1250.4621.2424