某框架结构住宅楼结构设计—第2轴计算书最终版.doc

精选资料 本科毕业设计（论文）题目：某框架结构住宅楼结构设计第2轴 学 院 土木与交通学院 专 业 土木工程 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 2013 年 6 月 3 日 可修改编辑摘要在钢筋混凝土建筑中，框架结构是一种常用的结构形式，目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。本设计工程是建于广州市的一栋9层住宅楼，经过对该工程设计资料的分析，该建筑采用框架结构较为经济合理。本设计主要是对结构的横向第2轴框架进行设计。在确定结构的平面布置及构件选取后进行层间荷载标准值的计算，求出楼板次梁内力计算配筋。接着求出横向水平荷载作用下的框架内力，再用分层法计算竖向恒载和活载作用下的内力，进行内力组合确定结构的最不利内力，然后进行框架梁、框架柱截面的配筋计算。上部结构设计完成后选定基础方案并进行基础设计。最后完成施工图的绘制。土木工程专业房屋建筑方向毕业设计的教学过程，是实现本科培养目标要求的重要实践教学环节，是学生在毕业前的最后学习和综合训练阶段。通过这次毕业设计，我初步的熟悉一个设计项目的全过程，将我们大学期间所学的建筑和结构专业知识综合地运用于实际工程设计中，这是我们走出大学前必不可少的一次实践，为以后走上工作岗位打下坚实的基础。关键词：框架结构；D值法；分层法；配筋Abstract In reinforced concrete buildings, frame structure is a common structure,which has been widely used in various layers of industrial and civil buildings now. This design project is a nine-story residential building which is built in Guangzhou, after analysis of the engineering design information, The building with frame structure is more econom- ical and reasonable.The design is mainly focus on the structural framework of the second axis transverse. We calculate load standard value interlayer after determining the layout of the structure and components of the interlayer, obtained secondary beam slab reinforcement force calculation. Transverse horizontal loads calculated internal forces of the frame,then count the internal forces of vertical dead load and live load with stratification, conduct combined forces to determine the most unfavorable force of the structure,next count the reinforcement of frame beam and column. Select based program after superstructure design to designing foundation.Finally,drawn working drawing.The teaching process of Civil Engineering graduate design direction is an important practice teaching to achieving training Objectives of undergraduate course and final stages of study and comprehensive training before we graduating.By this graduate- on,We are familiar with the entire process of design project, we learned during the university buildings and structures expertise comprehensively applied practical engineering design, which is essential for us out of a practice pre-university and lay a solid foundation before working.Key word:frame structure; D value method; Stratification; Reinforcement目录摘要IAbstractII第一章 建筑设计论述11.1设计题目简介11.2设计资料11.3参考资料2第二章 结构方案初选42.1结构方案选定42.2结构截面选取42.2.1 框架柱截面初选42.2.2 梁截面初选62.2.3 板厚选取62.3结构布置7第三章 楼盖设计93.1楼板荷载93.2标准层楼板布置和承载力计算103.2.1 标准层楼板布置103.2.2 标准层承载力计算103.3天面层屋面板布置和承载力计算203.3.1 天面层楼板布置203.3.2 天面层承载力计算203.4标准层次梁承载力计算273.4.1次梁L-1承载力计算：273.4.2次梁L-2承载力计算：293.4.3次梁L-3承载力计算：303.4.4次梁L-4承载力计算：313.4.5次梁L-5承载力计算：323.4.6次梁L-6承载力计算：333.4.7次梁L-7承载力计算：343.5天面层次梁承载力计算353.5.1次梁WL-1承载力计算：353.5.2次梁WL-2承载力计算：363.5.3次梁WL-3承载力计算：373.5.4次梁WL-4承载力计算：38第四章 风荷载和地震作用394.1 框架梁、柱刚度计算394.1.1横向框架梁、柱线刚度计算394.1.2纵向框架梁、柱线刚度计算424.2风荷载作用464.2.1横向水平风荷载计算464.2.2纵向水平风荷载计算484.3地震作用504.3.1各层重力荷载代表值504.3.2横向水平地震作用534.3.3纵向水平地震作用554.4.4剪重比与刚重比57第五章 横向水平荷载作用下第2轴框架内力595.1第2轴框架横向水平荷载595.2第2轴框架内力计算595.2.1第2轴各柱剪力计算595.2.2反弯点高度计算605.2.3柱端弯矩计算625.2.4梁端弯矩和剪力计算625.2.5柱轴力计算665.3第二轴框架内力图67第六章 竖向荷载716.1标准层第2轴竖向荷载计算716.1.1 PL6的竖向荷载计算716.1.2 PL4的竖向荷载计算716.1.3 KL24-5的竖向荷载计算726.1.4 KL25-6的竖向荷载计算736.1.5 KL7传递给Z6的竖向荷载计算756.1.6 KL6传递给Z5的竖向荷载计算766.1.7 KL5传递给Z4的竖向荷载计算796.2天面层第2轴竖向荷载计算806.2.1 WPL6的竖向荷载计算806.2.2 WPL4的竖向荷载计算816.2.4 WKL24-5的竖向荷载计算826.2.5 WKL7传递给Z6的竖向荷载计算836.2.6 WKL6传递给Z5的竖向荷载计算846.2.7 WKL5传递给Z4的竖向荷载计算856.3 第二轴竖向荷载受力图88第七章 竖向荷载作用下第2轴框架内力907.1 第2轴梁柱线刚度907.2 竖向荷载作用下的分层法917.2.1 第2层梁柱弯矩计算917.2.2 第3层梁柱弯矩计算937.2.3 第4层梁柱弯矩计算947.2.4 第56层梁柱弯矩计算967.2.5 第7层梁柱弯矩计算987.2.6 第89层梁柱弯矩计算1007.2.7 天面层梁柱弯矩计算1027.3 梁内力计算1037.4 柱内力计算1057.5 竖向荷载作用下第2轴框架内力图1077.5.1 恒载作用下第2轴框架内力图1077.5.2 活载作用下第2轴框架内力图110第八章 第2轴框架梁内力组合1138.1 竖向荷载弯矩调幅1138.2 内力组合1148.2.1 荷载组合的形式1148.2.2 A轴悬挑梁内力组合1158.2.3 AB轴KL2内力组合1168.2.4 BC轴KL2内力组合1188.2.5 C轴悬挑梁内力组合120第九章 第2轴框架梁承载力计算1219.1 第25层承载力计算1219.1.1 A轴B轴框架梁KL2承载力计算1219.1.2 B轴C轴框架梁KL2承载力计算1249.1.3 A轴左侧悬臂梁承载力计算1289.1.4 C轴右侧悬臂梁承载力计算1289.2 第69层承载力计算1309.2.1 A轴B轴框架梁KL2承载力计算1309.2.2 B轴C轴框架梁KL2承载力计算1329.2.3 A轴左侧悬臂梁承载力计算1339.2.4 C轴右侧悬臂梁承载力计算1339.3 天面层梁承载力计算1349.3.1 A轴B轴框架梁WKL2承载力计算1349.3.2 B轴C轴框架梁WKL2承载力计算1369.3.3 A轴左侧悬臂梁承载力计算1379.4.4 C轴右侧悬臂梁承载力计算138第十章 第2轴框架柱内力组合13910.1 荷载组合的形式13910.2 A轴柱内力组合13910.3 B轴柱内力组合14110.4 C轴柱内力组合14210.5 轴压比验算144第十一章 第2轴框架柱承载力计算14511.1 A轴柱承载力计算14511.1.1 正截面承载力计算14511.1.2 斜截面承载力计算15211.2 B轴柱承载力计算15311.2.1 正截面承载力计算15311.2.2 斜截面承载力计算15511.3 C轴柱承载力计算15611.3.1 正截面承载力计算15611.3.2斜截面承载力计算159第十二章 梁柱节点验算16112.1 A轴梁柱节点验算16112.1.1 第二层梁柱节点验算16112.1.2 第五层梁柱节点验算16212.1.3 第八层梁柱节点验算16412.2 B轴梁柱节点验算16512.2.1 第二层梁柱节点验算16512.2.2 第五层梁柱节点验算16612.2.3 第八层梁柱节点验算16712.3 C轴梁柱节点验算16912.3.1 第二层梁柱节点验算16912.3.2 第五层梁柱节点验算17012.3.3 第八层梁柱节点验算171第十三章 基础设计17413.1 基础内力组合17413.2 桩基础设计17413.2.1 单桩承载力17413.2.2 布桩17513.3 承台设计175第十四章 电算结果176结束语216致谢218第一章 建筑设计论述1.1设计题目简介本设计工程是建于广州市的一个住宅楼，框架结构，共有9层，层高自定，平面图自定。本工程室内地面均为水磨石地面，外墙面为彩色马赛克墙面。厨房、卫生间墙面贴彩色釉面砖至顶，其余内墙面均为乳胶漆面。木门，铝合金窗。该地区民用建筑墙厚的一般要求：外墙、分户墙及楼间墙及设备间墙厚为180mm，其它内墙厚均为120mm。水、电管道外接市政管道，户内管道暗埋。给排水、电器照明为配合设计，对建筑和结构无特别要求。1.2设计资料1.建筑设计标准层轴线平面图详见附录。其余信息，如柱子的位置、形状、尺寸，梁的位置尺寸等信息自定。2.结构类型本工程为高层住宅楼，主体结构为框架结构，地面上共9层。3.建筑物地点：广州，基本风压：0.50 kN/m2，抗震设防烈度：7度，类场地，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组（新规范）。工程地质情况：根据工程地质勘察报告，拟建场地地层如下图所示：图1-1 拟建场地地层钻孔示意图从上往下各土层情况如下：（1） 杂填土：灰黄色，含碎砖和垃圾，结构松散；（2）淤泥：灰黑色，饱和、流塑状态；（3）粉土：黄红色，软塑；（4） 粘土：棕红色，硬塑；（5）微风化砂岩：饱和单轴抗压强度标准值为：16,000kPa；（6） 各土层的物理力学性质列于下表：表1.1 各土层的物理力学性质层次土层承载力(kN/m2)天然含水量( %)容 重(kN/m3)孔隙比塑限( %)液限( %)塑性指数液性指数1杂填土8032172淤泥10037.5181.6119.032.013.01.423粉土16926.719.50.8017.026.99.90.984粘土30020.819.70.7018.229.411.20.235砂岩4.材料：钢筋：HPB300(I)、HRB335(II)级、HRB400(III)级混凝土：C15C35砌体：MU7.5、MU10普通粘土砖5.荷载标准值取值见设计指导书，未列部分可查建筑结构荷载规范（GB50009-2001）。（1） 永久荷载（恒载）（2） 可变荷载（活荷载）1.3参考资料（1） 建筑结构荷载规范（GB50009-2001）；（2） 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；（3） 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）；（4） 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2002)；（5） 建筑结构制图标准GB/T50105-2001）；（6） 建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）；（7） 混凝土结构构造手册，中国建筑工业出版社。（8） 混凝土与砌体结构（上、下册），王祖华主编，华南理工大学出版社，2005；（9） 钢筋混凝土高层建筑结构设计，赵西安；（10） 高层建筑框架-剪力墙结构设计，郭仁俊，中国建筑工业出版社，2004年3月；（11） 基础工程，莫海鸿, 杨小平编著，中国建筑工业出版社 2008年；（12） 建筑结构静力计算手册，中国建筑工业出版社；第二章 结构方案初选2.1结构方案选定该建筑使用用途为住宅楼，需要较大的使用空间，平面布置灵活，同时里面要求整齐。建筑为9层建筑，首层层高4.3m，其余层高3.3，总建筑高度为30.7m，属于高层建筑。比较适合使用框架结构或框剪结构。经过经济性以及结构合理性比较，最终采用框架结构体系。框架结构构件为梁、板、柱，易于标准化、定型化，同时易于施工，梁柱节点是刚节点，对杆件的转动具有约束作用，使结构成为几何不变体，合理的发挥了构建的承载作用。 根据工程地质勘察报告，经过分析对比之后采用桩基础，柱下桩基独立承台。由于拟建场地地层依次为杂填土、淤泥、粉土、粘土、微风化砂岩，前三层土层为软弱土层，粉土层承载力虽然高，但是为软塑状态，不适宜做的基础，前三层总深度达到10m，故不宜采用浅基础，因此采用桩基础将主体结构的荷载传到承载力较强的土层或岩层。该拟建建筑布置规格，柱距比较大，采用柱下桩基独立承台2.2结构截面选取2.2.1 框架柱截面初选首层柱用C35混凝土，fc=16.7N/mm2，框架抗震等级为二级，轴压比。框架首层柱的截面面积Az按轴压比确定：抗震设计时，应满足：柱截面的高h与宽b可采用轴压比（抗震等级为一、二、三级时，分别取0.65、0.75、0.85）；N竖向荷载和水平荷载共同作用下底层柱的轴向力设计值按下式计算：竖向荷载作用下底层柱的轴向力设计值，可按下式估算：式中：Ai被估算柱在第i层的负荷面积；g活载分项系数，不分恒、活荷载取1.27；n楼层数；qi第i层估算用平均均布荷载标准值。中柱、边柱和角柱受荷面积如下图所示：图2-1 柱受荷面积计算图中柱：取则则截面尺寸边柱：取则则截面尺寸角柱：取则则截面尺寸2.2.2 梁截面初选主梁：h=(1/14 1/8)L，b=(1/3 1/2)h；次梁：h=(1/18 1/12)L，b=(1/3 1/2)h；悬臂梁：h=(1/8 1/5)L。2.2.3 板厚选取板的最小厚度：hmin=80mm表2.1 单向板厚度：荷载标准值（恒+活）简支板厚h连续板厚h4kN/m2L/35L/406kN/m2L/30L/3510kN/m2L/25L/27双向板厚度：h (0.80.9) 单向板厚度，同一层楼面板厚类型不宜太多。连续板最大跨度为4500mm，故标准层取板厚为120mm，卫生间楼板因承受荷载较大，取130mm，天面层板厚取130mm。2.3结构布置注：梁柱对称布置图2-2梁柱布置图经PKPM试算，经分析比较之后，各梁柱采用以下布置：表2.2 各框架柱尺寸柱号层号柱号层号柱号层号Z-113600700Z-513600700Z-913500600495506504955065049450550Z-213500600Z-613500600Z-1014500600494505504945055049450550Z-313600700Z-713600700Z-1113600700495506504955065049550650Z-413600700Z-813600700Z-1213600700495506504955065049550650Z-1313500600Z-1349450550考虑到框架柱沿高度方向轴力递减16层选用C35混凝土，79层选用C30混凝土。表2.2 各框架梁尺寸梁号梁号KL-1250600KL-5250450KL-2250600KL-6250450KL-3250600KL-7250450KL-4(1)250600KL-4(2)250450纵向次梁截面均选取200mm400mm截面，横向次梁截面均取200mm600mm截面。第三章 楼盖设计3.1楼板荷载1.恒荷载取值（1）上人屋面恒载（板厚130mm）：10厚普通地砖 kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 kN/m230厚C30细石混凝土 kN/m2防水卷材一道 0.15kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 kN/m2100厚泡沫混凝土保温层 kN/m220厚1:3水泥砂浆找平层 kN/m2130厚现浇混凝土楼板 kN/m2钢丝网抹灰吊顶 0.45 kN/m26.40kN/m2（2）标准层楼面恒载（板厚120mm）：10厚普通地砖 kN/m215厚1:2水泥砂浆 kN/m225厚1:3水泥砂浆找平层 kN/m2120厚现浇混凝土楼板 kN/m2钢丝网抹灰吊顶 0.45 kN/m2 4.45 kN/m2（3）卫生间恒载（板厚130mm）小瓷砖地面 0.55 kN/m215厚1:2水泥砂浆 kN/m225厚1:3水泥砂浆找平层 kN/m2130厚现浇混凝土楼板 kN/m2钢丝网抹灰吊顶 0.45 kN/m2卫生间另加恒载 2.0 kN/m27.05 kN/m22.活荷载取值：（1）楼面活载： 2.0 kN/m2（2）上人屋面： 2.0 kN/m2（3）卫生间活载： 2.5kN/m2（4）阳台活载： 2.5kN/m23.2标准层楼板布置和承载力计算3.2.1 标准层楼板布置图3-1 标准层次梁、板布置图3.2.2 标准层承载力计算标准层采用C25现浇混凝土，厚度h120mm，为了节省钢筋，达到经济效果，对于标准层楼板采用塑性法计算楼板配筋（1）B2区格板配筋计算本区格板边界条件确定，板块的计算跨度确定：内跨： ,边跨:，按双向板计算，计算简图如下图图3-2 B2板计算简图a.荷载设计值：（活载控制）恒载设计值：g= kN/m2活载设计值：q=kN/m2g+q=8.14kN/m2b.内力计算采用塑性铰线法计算板的弯矩取，取，则利用上式各值列虚功方程： 即 47.712kN/m2/m故kN/m2/mkN/m2/mkN/m2/mc.截面承载力计算板保护层厚度取20mm，选用10钢筋作为受力主筋，则ly短跨方向跨中截面有效高度为：长跨方向跨中截面有效高度为：支座处均为95mm计算配筋时，取内力臂系数，板筋采用HPB300，配筋计算结果如表3.1表3.1 B2板正截面承载力计算位置截面h0（mm）M（kNm/m）As（mm2）选配钢筋实配钢筋As（mm2）配筋率（%）跨中l01方向951.7571.8102003930.327l02方向851.5972.9102003930.327支座l01方向95-3.5143.6102003930.327l02方向95-3.18130.5102003930.327截面最小配筋率，由配筋率可知，满足最小配筋率。B2板配筋简图如下图所示：图3-3 B2板配筋简图（2）其余边界确定的板块对于边界确定的其余各板块，采用如板块B1的塑性计算方法计算楼板内力和配筋.为方便计算，板块的计算跨度近似取轴线之间的距离。各板块内力和配筋如表3.2至表3.13。表3.2 B4配筋计算板号跨度跨度类型厚度混凝土强度min(%)B44.2m6.5m双向板120mmC250.21弯距As(mm2)实际配筋实际面积（mm2）配筋率(%)跨中3.57128102003930.3271.4961102003930.327支座-7.14260102003930.327-2.98106102003930.327实际简图配筋简图表3.3 B5配筋计算板号跨度跨度类型厚度混凝土强度min(%)B53.0m6.5m双向板120mmC250.21弯距As(mm2)实际配筋实际面积（mm2）配筋率(%)跨中3.16113102003930.3270.6727102003930.327支座-6.33230102003930.327-1.3548102003930.327实际简图配筋简图表3.4 B6配筋计算板号跨度跨度类型厚度混凝土强度min(%)B61.5m2.0m双向板120mmC250.21弯距As(mm2)实际配筋实际面积（mm2）配筋率(%)跨中0.2612102003930.3270.208102003930.327支座-0.7225102003930.327-0.4114102003930.327实际简图配筋简图表3.5 B8配筋计算板号跨度跨度类型厚度混凝土强度min(%)B84.2m2.0m双向板120mmC250.21弯距As(mm2)实际配筋实际面积（mm2）配筋率(%)跨中0.218102003930.3270.9232102003930.327支座-0.4214102003930.327-1.8566102003930.327实际简图配筋简图表3.6 B9配筋计算板号跨度跨度类型厚度混凝土强度min(%)B94.2m4.5m双向板120mmC250.21弯距As(mm2)实际配筋实际面积（mm2）配筋率(%)跨中2.0473102003930.3271.7873102003930.327支座-4.08147102003930.327-3.55128102003930.327实际简图配筋简图表3.7 B10配筋计算板号跨度跨度类型厚度混凝土强度min(%)B104.2m6.5m双向板120mmC250.21弯距As(mm2)实际配筋实际面积（mm2）配筋率(%)跨中3.32129102003930.3271.3856102003930.327支座-6.63243102003930.327-2.7799102003930.327实际简图配筋简图表3.8 B12配筋计算板号跨度跨度类型厚度混凝土强度min(%)B123.0m1.5m双向板120mmC250.21弯距As(mm2)实际配筋实际面积（mm2）配筋率(%)跨中0.135102003930.3270.5118102003930.327支座-0.258102003930.327-1.0136102003930.327实际简图配筋简图表3.9 B13配筋计算板号跨度跨度类型厚度混凝土强度min(%)B133.0m2.5m双向板120mmC250.21弯距As(mm2)实际配筋实际面积（mm2）配筋率(%)跨中0.6024102003930.3270.6730102003930.327支座-1.2143102003930.327-1.7462102003930.327实际简图配筋简图（3）B1区格板配筋计算a.弯矩设计值，按单向板计算：恒载设计值：g=4.451.2=5.34 kN/m2活载设计值：q=2.51.4=3.5kN/m2g+q=7.95kN/m2板与梁整浇连接，板一端固支，一端简支，由结构力学求得，板的弯矩系数分别为：端支座，；跨中，。故b.正截面受弯承载力计算环境类别一级，C25混凝土，板得的保护层厚度c=20mm。板厚120mm，；取1m板带计算。C25混凝土，=1.0，；HPB300钢筋，。板配筋计算过程列于表3.10。表3.10 B1板配筋计算截面跨中支座弯矩设计值（kNm/m）2.242.240.0200.0200.0200.020计算配筋0.20%As=bh01fc/fy83.7483.74实际配筋（mm2）1020010200实际面积（mm2）393393计算结果表明，支座截面的小于，符合塑性内力重分布的原则；，此时大于，同时大于，满足最小配筋率的要求。（4）B7、B11区格板配筋计算B7区格板计算方法同B1，B7板两端固支。B7内力及板配筋如下表表3.11 B7板配筋计算截面跨中支座弯矩设计值（kNm/m）0.681.370.0060.0130.0060.013计算配筋25.1254.43实际配筋（mm2）1020010200实际面积（mm2）393393B11区格板计算方法同B1，B7内力及板配筋如下表表3.12 B11板配筋计算截面跨中支座弯矩设计值（kNm/m）2.192.190.0200.0200.0200.020计算配筋83.7483.74实际配筋（mm2）1020010200实际面积（mm2）393393（5）卫生间区格板配筋计算B3区格的板块由于卫生间的防水性要求，故不能塑性法计算板块的内力，故采用弹性法计算。卫生间楼板支模时比其它区格板块低，故计算时按四边简支板计算。B3区格板的配筋计算：，故按双向板计算荷载设计值（由恒载控制）恒载：g1.357.059.5kN/m2活载：q1.42.53.5kN/m2gq13.0kN/m2利用弹性法进行计算，计算跨度取跨中到跨中。考虑荷载不利布置，根据支座条件查出弯距系数，如表3.13表3.13 B3弯距系数区格LO1/LO2支撑条件m1m2B30.56四边简支0.08780.0216对混凝土，取，考虑泊松比的影响，弯距系数作如下修正：m1=m1+m2=0.08780.20.02160.0921m2=m2+m1=0.02160.20.08780.0392单位板宽跨中弯距截面承载力计算板保护层厚度取20mm，选用10钢筋作为受力主筋，则短跨方向跨中截面有效高度为：长跨方向跨中截面有效高度为：计算配筋时，取内力臂系数，板筋采用HPB300，配筋计算结果如表表3.14表3.14 B3正截面承载力计算位置截面选配钢筋实配钢筋As(mm2)配筋率（）跨中L02方向957.48307.0102003930.327L01方向1053.19116.2102003390.327截面最小配筋率，由配筋率可知，满足最小配筋率。3.3天面层屋面板布置和承载力计算3.3.1 天面层楼板布置图3-4 天面层次梁、板布置图3.3.2 天面层承载力计算天面层采用C25现浇混凝土，板厚130mm.（1）WB1区格板配筋计算a.弯矩设计值恒载设计值：kN/m2活载设计值：kN/m2kN/m2，按单向板计算：板与梁整浇连接，查得，板的弯矩系数分别为：端支座，；跨中，。故b.正截面受弯承载力计算环境类别一级，C25混凝土，板得的保护层厚度c