洛阳市洛浦商场建筑结构设计 毕业设计.doc

洛阳市洛浦商场建筑结构设计摘 要本次设计的商场为四层现浇钢筋混凝土框架结构，总建筑面积为7238.56.在结构设计时为了手算简便，取其中一榀框架作为计算单元。荷载计算时主要考虑结构的自重、楼面屋面上的活荷载、风荷载及地震荷载的影响。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力，找出最不利的一组或几组内力组合， 选取最不利的内力组合结果计算配筋并绘图；由于现场地质条件较好，基础采用柱下独立基础；此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计，室内楼梯采用梁式楼梯的做法，完成了平台板、梯段板、平台梁、斜梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。在本次毕业设计过程中，我主要运用了结构力学、钢筋混凝土结构设计原理、土力学、施工技术、计算机应用技术等方面的知识。关键词：框架结构，弯矩分配法，底部剪力法，混凝土结构设计，水平地震作用LUOYANG LUOPU MALLS STRUCTUREAL DESIGNABSTRACTThe design of the four-storey shopping center for cast-in-place reinforced concrete frame structure, with a total construction area of 7238.56 quare meters. In the structural design for easy manual and obtained as a load calculation module framework. Load a major consideration when calculating the weight of the structure, floor roof on the live load and wind load and seismic load effects. In determining the distribution framework, the first layer of representative value of the load, Then use vertex from the displacement method for earthquake cycle, and then at the bottom of shear horizontal seismic load calculation under size, then calculated the level of load under the Internal Forces (bending moment, shear and axial force). Then calculate vertical load (constant load and live load) under the structural forces, identify the most disadvantaged group or an internal force several combinations to select the most unfavorable combination of internal forces reinforced results and mapping; Due to geological conditions are better, basic column under an independent basis; In addition, the structure of the program design of indoor stairs, indoor staircase beam using the stairs, completion of the platform plate staircase of the plate, flat beams, sloping beams and other components of internal forces and reinforcement calculation and construction of mapping.In this graduation design process, I use the main structural mechanics, structural design of reinforced concrete principles of soil mechanics, Construction technology, computer application technology, and other kinds of knowledge. KEY WORDS: Frame Structure, Moment Distribution Method, The Base Shear Method, Concrete Structure Design,The Level Of Earthquake 目 录前 言1第1章 设计的基本资料2§1.1 初步设计资料2§1.1.1 工程概况2§1.2 结构选型3§1.2.1 初估梁柱截面尺寸3§1.3 确定框架计算简图3§1.3.1 确定框架计算简图3§1.3.2 确定梁柱线刚度3第2章 荷载计算6§2.1 恒荷载标准值的计算6§2.2 活荷载标准值的计算9§2.3 竖向荷载下框架受荷计算9§2.4 风荷载计算13§2.5 水平地震作用计算15第3章 内力计算23§3.1 恒荷载23§3.2 活荷载26§3.3 地震作用30§3.4 风荷载34第4章 内力组合37§4.1 内力组合37§4.2 地震荷载影响下内力调整39第5章 框架梁柱配筋计算52§5.1 框架梁配筋52§5.2 框架柱配筋55第6章 板配筋计算63§6.1 屋面板配筋63§6.2 楼面板配筋67第7章 楼梯计算72§7.1 底层楼梯计算72§7.2 标准层楼梯计算77第8章 基础计算82§8.1 A轴柱基础计算82§8.2 B轴柱基础计算87第9章 结论92§9.1 结论92§9.2 进一步研究问题92参考文献94致 谢95前 言毕业设计是大学本课教育培养目标的实现和检验所学知识掌握程度的重要阶段，是综合学习的阶段，是深化、综合、拓宽所学知识的一次实践机会，是对大学期间所学专业知识的全面总结。我所做的设计题目为 "洛浦商场" ，在设计前，我复习了房屋建筑学，土力学地基基础，结构力学，钢筋混凝土结构，多层及高层建筑结构设计建筑结构抗震设计等大学所学的主要专业课程，以便能够在设计中更好的综合考虑各方面的设计要点，同时阅读了关于抗震，混凝土结构，建筑荷载等若干设计,施工规范。并参考了以下文献：高等学校建筑工程专业毕业设计指导、土木工程专业设计指导、房屋建筑制图统一标准、建筑结构制图标准、建筑荷载规范、建筑地基基础设计规范、混凝土结构设计规范、建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范、建筑结构设计手册、建筑结构设计综合手册、钢筋混凝土结构构造手册、混凝土与砌体结构、高层建筑结构设计、土力学地基基础、建筑结构抗震设计、有关标准图集，相关教科书及其它专业书及相关规定、图集等进行建筑、结构设计并绘制施工图纸。毕业设计的这段时间，在教研室各位老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算。巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力，从而从不同方面初步达到了毕业设计的目的与要求。第1章 设计的基本资料§1.1 初步设计资料工程名称：洛阳市洛浦商场建设地点：洛阳市市区温 度：最热月平均28，最冷月平均0.5；夏季极端最高温度38，冬季极端最低温度11.5。相对湿度：年平均34。主导风向：北风，基本风压0.4kN/.雨雪条件：年降雨量870；最大积雪深度25，基本雪压0.35kN/。抗震设防：施工场地地震设防烈度为7度，场地类别为类。地质资料：序号岩土名称土层厚度（m）地基土承载力（Kpa）各层土的重度（kN/m³）1杂填土0.510016.02粉土1.012017.73中砂1.020018.04砾砂 4.030018.5材料选用：混凝土：框架梁、柱、楼梯采用C30混凝土，屋面和楼面板采用C20混凝土，基础采用C20混凝土；钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335，其余采用热轧钢筋HRB235；墙体：外墙和内隔墙均采用加气混凝土砌块，宽200，重度为7.50kN/m³；窗户：采用塑钢窗，重度为0.35kN/；玻璃幕墙：重度为1.95kN/；玻璃屋顶：重度为0.30kN/；门 ：木门，重度为0.2kN/。§1.1.1 工程概况本商场为四层现浇钢筋混凝土框架结构，总建筑面积为7238.56，总高度为21.6m，其中第一层层高4.8m，其余各层层高均为4.5m，室内外高差0.45m。建筑平面为一字形，长56.2m，宽32.2m。§1.2 结构选型结构体系选型：采用钢筋混凝土框架结构体系。屋面结构：采用现浇钢筋混凝土双向板屋面，屋面板厚100mm。楼面结构：全部采用现浇钢筋混凝土双向板楼面，楼面板厚100mm。楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。电 梯 间：采用剪力墙结构。§1.2.1 初估梁柱截面尺寸一. 框架梁：采用矩形柱，梁的跨度为8000mm。1.主梁：初选hb=8000×1/13=615mm,取hb=650mm初选bb=hb×（1/21/3）=（325217）mm,取bb=300mm 2.次梁：hb=600mm，bb=250mm3.基础梁：hb=500mm，bb=250mm二. 框架柱：采用正方形柱，柱的高度为4500mm。 初选hc=bc= 4500×1/8= 562.5mm,取hc=bc=600 mm §1.3 确定框架计算简图及梁柱线刚度§1.3.1 确定框架计算简图框架的结构平面布置图如图11所示，取轴上的一榀框架计算，计算单元如图12所示。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高根据地质条件、室内外高差,定为-1.05m，二层楼面标高为4.80m，所以底层柱高为5.85m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），所以均为4.50m。由此可以绘出框架的计算简图如图13所示。§1.3.2 确定框架梁柱线刚度采用C30的混凝土，Ec =3.0×107kN/。一. 对于中框架梁取I=2I0AB跨梁：iAB=EI/l=3.0×107kN/×2×1/12×0.30m×(0.65m)/8m=5.15×104 kN·mBC跨梁：iBC=EI/l=3.0×107kN/×2×1/12×0.30m×(0.65m)/8m=5.15×104 kN·mCD跨梁：iCD=EI/l=3.0×107kN/×2×1/12×0.30m×(0.65m)/8m=5.15×104 kN·mDE跨梁：iDE=EI/l=3.0×107kN/×2×1/12×0.30m×(0.65m)/8m=5.15×104 kN·m二. 对于框架柱取I=I01. 底层柱：（AE轴）I底层柱=EI/l=3.0×10kN/×1/12×(0.60m)/4.80m=5.54×104 kN·m2. 其余各层柱：（AE轴）I余柱 =EI/l=3.0×10kN/×1/12×(0.60m)/4.50m=7.20×104 kN·m三. 确定相对线刚度令i余柱=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：I梁 =5.15×104 kN·m /7.20×104 kN·m =0.72I底层柱=5.54×104 kN·m /7.20×104 kN·m =0.76框架梁柱的相对线刚度如图13所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。图11 框架的平面结构布置图图12 框架的计算简图图13 框架梁柱的相对线刚度第2章 荷载计算§2.1 恒荷载标准值的计算一. 屋面小 瓷 砖 地 面： 0.55 kN/ 防水层（刚性）：30厚C20细石混凝土防水 1.00 kN/ 防水层（柔性）：三毡四油铺小石子 0.40 kN/ 找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×20kN/m³=0.30 kN/找平层：15厚水泥砂浆 0.015m×20kN/m³ =0.30 kN/找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆3找平 0.04m×14kN/m³ =0.56 kN/保温层：80厚矿渣水泥 0.08m×14.5kN/m³ =1.16 kN/结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m×25kN/m³ =2.50 kN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17kN/m³ =0.17 kN/ 合 计： 6.94 kN/二. 标准层楼面大理石面层，水泥砂浆擦缝30厚1：3干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 1.16 kN/水泥浆结合层一道结构层：100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m×25kN/m³ =2.50 kN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×17kN/m³ =0.17 kN/合 计： 3.83 kN/三梁自重1. 主梁b×h=300mm×650mm主梁自重: 25kN/m³×0.3m×（0.65m-0.10m）=4.13 kN/m抹 灰 层：10厚混合砂浆 0.01m×（0.65m-0.10m）×2+0.3m×17kN/m³ =0.24 kN/m 合 计： 4.37 kN/m2. 次梁b×h=250mm×600mm次梁自重： 25kN/m³×0.25m×（0.60m-0.10m）=3.13 kN/m抹 灰 层：10厚混合砂浆 0.01m×（0.60m-0.10m）×2+0.25m×17kN/m³ =0.21 kN/m合 计： 3.34 kN/m3. 基础梁b×h=250mm×500mm基础梁自重： 25kN/m³×0.25m×（0.50m-0.10m）=2.50 kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m×（0.50m-0.10m）×2+0.25m×17kN/m³ =0.18 kN/m合 计： 2.68 kN/m四. 柱自重b×h=600mm×600mm柱自重： 25kN/m³×0.60m×0.60m =9.0 kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 17kN/m³×0.60m×0.01m×4 =0.21 kN/m合 计： 3.34 kN/m五. 墙体自重内外墙体均为200厚，两面抹灰。1. 外纵墙（1） 底层A轴玻璃幕墙 1.95kN/×4.8m =9.36 kN/m 合 计： 9.36 kN/m E轴外纵墙 7.5kN/m³×0.20 m×（4.7m×7.4m-4.7m×3.0m）/（8m-0.6m）=4.19 kN/m瓷砖外贴面0.50kN/×（4.7m×7.4m-4.7m×3.0m）/（8m-0.6m）=1.40 kN/m水泥粉刷内墙0.36kN/×（4.7m×7.4m-4.7m×3.0m）/（8m-0.6m）=0.68 kN/m玻璃幕墙 1.95kN/×（4.7m×7.4m-4.7m×4.4m）/（8m-0.6m）=3.71 kN/m合计： 9.98 kN/m（2） 二层A轴玻璃幕墙 1.95kN/×4.5m =8.78 kN/m 合 计： 8.78 kN/m E轴外纵墙 7.5kN/m³×0.20 m×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=3.92 kN/m瓷砖外贴面0.50kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=1.17 kN/m水泥粉刷内墙0.36kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=0.65 kN/m玻璃幕墙 1.95kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×4.4m）/（8m-0.6m）=3.48 kN/m合 计： 9.32 kN/m（1）三层A轴外纵墙 (4.5m-0.1m)×0.20 m×7.5 kN/m³ =6.35 kN/m瓷砖外贴面 0.50kN/×4.5m =2.25 kN/m水泥粉刷内墙 (4.5m-0.65m)×0.36kN/ =1.58 kN/m合 计： 10.18 kN/m E轴外纵墙 7.5kN/m³×0.20 m×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=3.92 kN/m瓷砖外贴面0.50kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=1.17 kN/m水泥粉刷内墙0.36kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=0.65 kN/m玻璃幕墙 1.95kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×4.4m）/（8m-0.6m）=3.48 kN/m合 计： 9.32 kN/m（1）四层A轴玻璃幕墙 1.95kN/×2.45m =4.78 kN/m外纵墙 (4.5m-2.45m)×0.20 m×7.5 kN/m³ =3.08 kN/m瓷砖外贴面 （4.5m-2.45m)×0.50kN/ =1.03 kN/m水泥粉刷内墙 (4.5m-2.45m)×0.36kN/ =0.74 kN/m 合 计： 9.63 kN/m E轴外纵墙 7.5kN/m³×0.20 m×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=3.92 kN/m瓷砖外贴面0.50kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=1.17 kN/m水泥粉刷内墙0.36kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×3.0m）/（8m-0.6m）=0.65 kN/m玻璃幕墙 1.95kN/×（4.4m×7.4m-4.4m×4.4m）/（8m-0.6m）=3.48 kN/m合 计： 9.32 kN/m2. 内墙（1）底层内墙 7.5kN/m³×(4.8m-0.65m)×0.20 m =6.23 kN/m 水泥粉刷内墙 0.36kN/×（4.8m-0.1m）×2 =3.38 kN/m合 计： 9.61 kN/m（2） 其余层内墙 7.5kN/m³×(4.5m-0.65m)×0.20 m =5.77 kN/m 水泥粉刷内墙 0.36kN/×（4.5m-0.1m）×2 =3.17 kN/m合 计： 8.94 kN/m§2.2 活荷载标准值的计算一. 屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得：上人屋面 2.0 kN/商场楼面 3.5 kN/商场楼梯 3.5 kN/雪 荷 载 Sk=1.0×0.35kN/m²=0.35 kN/屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。§2.3 竖向荷载下框架受荷计算一 各轴间框架梁1. 屋面板传荷载：板传至梁上的三角形荷载活梯形荷载等效为均布荷载，荷载的传递示意图如图21所示。 图21 荷载的传递示意图恒 载：6.94kN/×2.0m×（1-2×0.252+0.253）×2 =24.72kN/m活 载：2.0kN/×2.0m×（1-2×0.252+0.253）×2 =7.13kN/m2. 楼面板传荷载：恒 载：3.83kN/×2.0m×（1-2×0.252+0.253）×2 =13.64kN/m活 载：3.50kN/×2.0m×（1-2×0.252+0.253）×2 =12.47kN/m梁自重：4.37kN/m各轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁：恒载梁自重板传恒载 4.37kN/m24.72kN/m29.09kN/m 活载板传活载 7.13kN/m楼面梁：恒载梁自重板恒荷载 4.37kN/m13.64kN/m18.01kN/m 活载板传活载 12.47kN/m二 各轴柱纵向集中荷载的计算1. A轴柱纵向集中荷载的计算（1） 顶层柱女儿墙自重：（做法：墙高1400，100厚的混凝土压顶）女儿墙自重7.5kN/m³×0.20m×1.40m25kN/m³×0.10m×0.20m0.50kN/×（1.5m×20.20m）4.20kN顶层柱恒载女儿墙自重梁自重板传恒载 4.20kN/m×8m4.37kN/m×（8m0.6m）2×3.34kN/m×8m/46.94kN/×2m×8m×5/824.72kN/m×8m/4198.14kN顶层柱活载板传活载 2.0kN/×2m×8m×5/87.13kN/m×8m/434.26kN（2） 三层柱 三层柱恒载墙自重梁自重板传恒载 9.63kN/m×(8m0.6m）4.37kN/m×（8m0.6m）2×3.34kN/m×8m/46.94kN/×2m×8m×5/813.64kN/m×8m/4229.34kN三层柱活载板传活载 3.5kN/×2m×8m×5/82×3.5kN/×0.89×2m×8m/459.92kN（3） 二层柱 二层柱恒载墙自重梁自重板传恒载 10.18kN/m×(8m0.6m）4.37kN/m×（8m0.6m）2×3.34kN/m×8m/46.94kN/×2m×8m×5/813.64kN/m×8m/4243.18kN二层柱活载板传活载 3.5kN/×2m×8m×5/82×3.5kN/×0.89×2m×8m/459.92kN（4） 底层柱 底层柱恒载墙自重梁自重板传恒载 8.78kN/m×(8m0.6m）4.37 kN/m×（8m0.6m）2×3.34kN/m×8m/46.94kN/×2m×8m×5/813.64kN/m×8m/4212.62kN底层柱活载板传活载 3.5kN/×2m×8m×5/82×3.5kN/×0.89×2m×8m/459.92kN（5） 基础顶面 基础顶面恒载墙自重基础梁自重 8.78kN/m×(8m0.6m）2.68kN/m×（8m0.6m）84.80kN2.B、C、D轴柱纵向集中荷载的计算（1）顶层柱 顶层柱恒载梁自重板传恒载 4.37kN/m×（8m0.6m）4×3.34kN/m×8m/46.94kN/×2m×8m×5/8×224.72kN/m×8m/4×2296.74kN顶层柱活载板传活载 2.0kN/×8m×2m×5/8×27.13kN/m×8m/4×297kN（2）其余层柱 余层柱恒载梁自重板传恒载 4.37kN/m×（8m0.6m）4×3.34kN/m×8m/46.94kN/×2m×8m×5/8×213.64kN/m×8m/4×2252.42kN余层柱活载板传活载 3.5kN/×2m×8m×5/8×212.47kN/m×8m/4×2119.84kN（3）B轴基础顶面 基础顶面恒载墙自重基础梁自重 9.36kN/m×(8m0.6m）2.68kN/m×（8m0.6m）108.93kNC、D轴基础顶面 基础顶面恒载基础梁自重 2.68kN/m×（8m0.6m）39.66kN3. E轴柱纵向集中荷载的计算（1） 顶层柱 顶层柱恒载女儿墙自重梁自重板传恒载 4.20kN/m×8m4.37kN/m×（8m0.6m）2×3.34kN/m×8m/46.94kN/×2m×8m×5/824.72kN/m×8m/4198.14kN顶层柱活载板传活载 2.0kN/×2m×8m×5/87.13kN/m×8m/434.26kN（2） 其余层柱 余层柱恒载墙自重梁自重板传恒载 9.32kN/m×(8m0.6m）4.37kN/m×（8m0.6m）2×3.34kN/m×8m/46.94kN/×2m×8m×5/813.64kN/m×8m/4211.35kN余层柱活载板传活载 3.5kN/×2m×8m×5/812.47kN/m×8m/459.92kN（3） E轴基础顶面 基础顶面恒载墙自重基础梁自重 9.98kN/m×(8m0.6m）9.61kN/m×(8m0.6m）/42.68kN/m×（8m0.6m7.4m/4）116.12kN竖向荷载作用下框架的受荷总图如图2-2所示。§2.4 风荷载计算一. 集中风荷载标准值计算作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值： WkZSZ0(hi hj)B (2-1) 式中 基本风压00.4kN/； Z风压高度变化系数，地面粗糙度为B类；2-2 竖向荷载作用下的受荷总图s为风荷载体型系数，s1.3Z风震系数，Z1.0；hi下层柱高；hj上层柱高，对顶层为女儿墙的2倍；B迎风面的宽度，B1.0。计算过程见表2-1。表2-1 集中风荷载标准值离地高度 Z/m/（KN/m2）18.750.821.01.30.44.53.051.8114.250.741.01.30.44.54.556.459.750.741.01.30.44.54.556.455.250.741.01.30.45.254.561.15二. 风荷载作用下的位移验算1.计算各层的侧移刚度D,计算过程见表2-2及2-3。表2-2 横向25层D值计算构件名称A轴柱（2×0.72）/（2×1.0）0.720.25510880B轴柱（4×0.72）/（2×1.0）1.440.41917977C轴柱1.440.41917977D轴柱1.440.41917977E轴柱0.720.25510880D=75691 KN/m表2-3 横向底层D值的计算构件名称A轴柱0.72/0.76=0.9470.49111843B轴柱（2×0.72）/0.76=1.8950.61514834C轴柱1.8950.61514834D轴柱1.8950.61514834E轴柱0.9470.49111843D=68170 KN/m2. 风荷载作用下框架的侧移计算水平风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：u jVj/D（2-2）式中，u j第j层的层间侧移；Vj第j层的总剪力；D第j层所有柱的抗侧移刚度之和第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各楼板标高处的侧移值，各层楼板标高处侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。j层侧移 顶点侧移 框架在风荷载作用下侧移的计算见表2-4。表2-4 风荷载作用下框架侧移的计算层号Wj/KNVj/KND/KN/muj/muj/h451.8151.81756910.00071/6574356.45108.26756910.00141/3214256.45164.71756910.00221/2068161.15225.86681700.00331/1591uu j0.0076m3. 风荷载作用下框架的侧移验算层间侧移最大值 1/15911/550 （满足）§2.5 水平地震作用计算该建筑高度19.35m，且质量和刚度沿高度均匀分布,故可采用底部剪力法计算水平地震作用。1. 作用于屋面梁及各层楼面梁处的重力荷载代表值为：屋面梁处：GEW结构和构件自重50活荷载：楼面梁处：GEi结构和构件自重50活荷载：其中结构和构件自重取楼面上下各1/2层高范围内（屋面梁处取顶层的一半）的结构和构件的自重（包括