土木工程毕业设计（论文）多层框架结构住宅设计.doc

石家庄铁道大学毕业设计多层框架结构住宅设计 2011 届 高等技术学院 专 业 建筑工程技术学 号 xxxxxxxxxx 学生姓名 xxxxxxxxxxxx 指导老师 xxxxxxxxxxx 完成日期 20xx年 6月 日毕业设计开题报告题目多层住宅设计专 业建筑工程技术班 级xxxx学生姓名xxxxx一 研究背景与国内外研究现状中国房地产虽然只经过短短二十件的发展，但由于中国的人口现状和文化现状，自其出现伊始，就注定了其强大的发展态势，但随着人口的膨胀，土地的不断减少，能源的不断枯竭以及城市化建设的不断推进，住房问题也成为我国改善人民生活的绊脚石。对于住宅也有了更高的要求，经济合理而不失美观大方的住宅成为大多数人的首选目标。框架结构以其灵活的空间布置，较强的强整体性，较好的抗震性能等特点，备受人们的青睐二主要工作和所采取的方法、手段根据任务书的各项具体要求，考虑多层住宅楼的具体功能、基地周边环境，提出建筑方案，该方案要综合讲求建筑的社会效益、环境效益，考虑防火、抗震、防空和防洪等安全措施，使住宅楼具有良好的采光、采暖、换气、隔热和通风等条件，满足起居需求和其他功能需求，整洁舒适。采用AutoCAD 制图。在根据建筑方案提出结构设计方案过程中，严格遵循建筑结构设计规范，既要使结构满足安全性、适用性、耐久性的要求，又要使结构合理，达到经济美观的目的。按照要求确定梁板柱的尺寸，形式，由建筑作法和使用功能确定恒载和活载，从而得出板、梁和柱的荷载,对各种荷载进行组合。在结构计算时，选取一榀典型框架，进行结构的计算，由力矩分配法（分层法）确定梁、柱分别在恒载和活载情况下的弯矩、剪力和轴力。三. 预期达到的目标本毕业设计预期达到的目标是：认真学习各种建筑规范，在建筑设计、结构设计严格按照设计要求，提出设计方案，然后绘制施工图纸，初步掌握工程设计全过程，最后完成计算书1份、施工图 5。同时要求熟练掌握CAD作图。在此过程中，发现自己的不足，不断的改进，为将来设计施工等工作打下良好的基础。四进度计划1. 第13周，完成建筑设计任务。2. 第47周，确定结构方案、竖向荷载计、风荷载计算、地震作用计算及3. 第 89周，绘制结构施工图、整理计算书、英文翻译等。4. 第12周 ：答辩。指导教师签字时 间 学生姓名 学号 班级 专业毕业设计（论文）题目指导教师姓名指导教师职称评 定 成 绩指导教师 得分评阅人 得分答辩小组组长 得分成绩： 院长(主任) 签字： 年 月 日毕业设计任务书题目多层住宅设计 专 业建筑工程技术班 级0805学生姓名xxxx承担指导任务单位土木工程学院导师姓名xxxx导师职称教授一、设计内容本毕业设计为多层住宅楼设计，在毕业设计中尽量结合工程实际要求完成以下内容：1完成建筑设计方案，并绘制出建筑施工图。总建筑面积6000m2，共 6层。2完成结构方案确定。确定结构方案、拟定构件的组成、构件截面形式和尺寸。3考虑地震作用和竖向荷载作用。采用手算方法完成框架结构在地震作用下的内力分析，求出一榀框架的内力（弯矩、剪力、轴力）；完成一榀框架结构在竖向荷载作用下的内力分析；对若干梁、柱进行内力组合，并手算完成这些梁、柱的配筋设计。二、基本要求1要求同学必须独立完成设计任务，要做出完全有别于他人的建筑方案；2对建筑设计的要求：方案合理，满足任务书和各种规范的要求(采光、通风及防火)；3对计算的要求：要求计算正确，计算书步骤明确，文字工整，版面符合学院设计手册要求，并附有必要的完整清晰的计算简图；4图纸数量要求：建筑施工图不少于4张2号图纸，包括首层平面图、标准层平面图、2张立面图及1张剖面图；结构施工图不少于4张2号图纸，计算机出图，采用平面整体表示方法，包括结构设计总说明、包括梁(标准层)、板(标准层)、柱、剪力墙等的施工图。手绘一榀主框架配筋图。图纸规格要求统一。5图纸绘制要求：要求图纸内容表达正确，尺寸齐全，线条分明，图面整洁；要求手绘图建筑、结构各不少于1张，计算机绘图不少于1张。三、主要技术指标1气象条件(1)温度：最热月平均2660C，最冷月平均-660C，夏季极高气温4270C，冬季极低气温1660C。年平均气温18.90C。冬季采暖室外温度-60C，设计采暖天数120天。(2)相对湿度：最热月平均75；(3)主导风向：全年西北，夏季东南，基本风压035Mpa； (4)雨雪条件：降雨量：6167mm年，每小时最大降雨量：645mm小时，最大降雨强度：150mm，最大冻土深度53mm。教研组主任签字时间 年 月 日 (2)相对湿度：最热月平均75； (3)主导风向：全年西北，夏季东南，基本风压035Mpa； (4)雨雪条件：降雨量：6167mm年，每小时最大降雨量：645mm小时，最大降雨强度：150mm，最大冻土深度53mm。2工程地质条件 (i)自然地表0.8m内为填土，填土下层为4.5m厚亚粘土，再下为细沙层，亚粘土允许承载力为180Kpa (2)地下水位：地下水在自然地表10m以下，无侵蚀性； (3)地震设计烈度为7度，类场地，地表海拔80.5m。建筑物耐久等级为2级。四、应收集的资料及参考文献1建筑设计资料集1、2、3、4； 2工程建设强制性条文; 3建筑制图标准； 4公共建筑设计原理; 5房屋建筑学；6高层民用建筑防火规范GB 5004595(2001年修订版); 7办公建筑设计规范 JGJ 67-89； 8建筑构造通用图集98J198J12； 9混凝土结构教材； 10建筑结构抗震设计原理教材； 11高层建筑结构设计教材； 12高层建筑混凝土结构技术规程; 13钢筋混凝土构造手册TU375-23： 14建筑结构荷载设计规范GB50009-2001; 15混凝土结构设计规范GB50010-2002； 16建筑抗震设计规范GB50011-2001： 17混凝工结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图 18建筑结构制图标准GBT50105-2001。五、进度计划1第13周，完成建筑设计任务； 2第49周，确定结构方案、竖向荷载计算、荷载计算及内力计算，内力组合及配筋，运用软件进行设计，绘制结构施工图； 3第1011周，整理计算书、英文翻译等；4第12周：答辩。教研室主任签字时间 年 月 日摘要 某六层住宅楼，位于石家庄某新建小区，结构形式是框架结构.（本计算以轴为框架为计算主体对象）设计资料1. 设计标高：室内设计标高±0.000室内外高差600mm基础底到室外500mm.2. 墙身做法：强身为加气混凝土砌块r=8KN/m²3. 屋面做法：规范屋18 荷载为4.07 KN/m²4. 楼面做法：规范屋38 荷载为2 KN/m²5. 门窗做法：荷载为0.5 KN/m²6. 地质资料：任务书7. 基本风压：全年西北风，夏季东南风，基本风压W=0.3 KN/m² 地面粗糙度为C8. 活荷载：楼面活荷载2 KN/m² 屋面活荷载0.5 KN/m²目录第一章 结构平面布置及结构计算简图的确定11.1构件截面尺寸的确定21.2框架梁柱的线刚度计算2第二章 荷载计算32.1恒荷载计算32.2楼面活荷载计算6第三章 内力计算73.1恒荷载作用下的内力计算73.2活荷载作用下内力计算13第四章 水平地震作用的计算234.1荷载计算244.2重力荷载代表值计算244.3地震作用下框架侧移计算（D值法）244.4多遇水平地震作用标准值以及位移计算264.5弯矩计算27第五章 内力组合335.1底层梁的内力组合335.2底层柱的内力组合34第六章 框架梁的截面设计与配筋356.1正截面受弯承载力的计算356.2 斜截面受剪承载力37第七章 框架柱的截面设计与配筋39第八章 双向板设计428.1荷载设计值428.2计算跨度428.3弯矩计算428.4截面设计44第一章 结构平面布置及结构计算简图的确定1.1构件截面尺寸的确定1. 梁的截面尺寸：梁高h=（） 取h=1/12=1/12×7200=600mm 梁宽b=()h 取b=1/2h=1/2×600=300mm2. 柱的尺寸为b×h=500mm500mm3. 楼板为现浇双向板，板厚为120mm1.2框架梁柱的线刚度计算混凝土C30 =3.0×10KN/m²现浇框架结构惯性矩为：I= 边框架梁为I= 线刚度i= AB跨梁=BC跨梁=柱的线刚度：= 第二章 荷载计算2.1恒荷载计算屋面框架梁线荷载标准值屋18 屋面恒荷载 AB跨梁框架梁自重 梁侧粉刷 BC跨梁自重 梁侧粉刷 因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：楼面线框架梁线荷载标准值楼38 楼面恒荷载 AB跨框架梁及梁侧粉刷 AB跨填充梁自重 墙面粉刷 BC跨梁及梁侧粉刷 BC跨填充自重 墙面粉刷 因此，作用在中间屋框架梁上的线荷载为屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 边柱连系梁粉刷 1m女儿墙自重 1m女儿墙粉刷 连系梁传来屋面自重 屋顶边节点集中荷载 中柱连系梁自重 中柱连系梁粉刷 连系梁传来屋面自重 屋顶中节点集中荷载 屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 边柱连系梁粉刷 墙体自重 墙体粉刷 框架柱自重 框架柱粉刷 连系梁传来楼面自重 中间层节点集中荷载 中柱连系梁自重 中柱连系梁粉刷 框架梁自重 框架梁粉刷 连系梁传来屋面自重 中间层中节点集中荷载 恒荷载作用下的结构计算简图如下：2.2楼面活荷载计算活荷载作用下的结构计算简图如下：第三章 内力计算3.1恒荷载作用下的内力计算恒荷载C竖向荷载作用下的内力计算采用分层法，以顶层为例。把梯形荷载转化为等效的均布荷载对BC段对AB段 标准层计算把梯形荷载转化为等效均布荷载对BC段 对AB段 3.2活荷载作用下内力计算 顶层 对于BC段 对于AB段 标准层 对于BC段 对于AB段 第四章 水平地震作用的计算该建筑高度为18.6m，且质量和刚度沿高度均匀分布，可采用底部剪力法来计算。4.1荷载计算屋面重力值：G面=4.07×（3.9×11.4）= 180.95kN楼面重力值：G板=2×（3.9×11.4）= 98.92kN梁重力值：G梁=3.9×3.03×3+11.4）×3.03×2=104.54kN柱重力值：G标柱=6.59×2.8=18.45kN G底层柱 =6.59×3.9=25.70kN墙重力值：G女儿墙=2.34×3.9×2=18.25kN G标准墙=(11.4-2×0.5) ×2+3.9×3+3×2+2.5×2 ×5.97=197.61kNG底层墙=275kN活载Q=3.9×11.4×2=88.92kN4.2重力荷载代表值计算G6=G板+G梁+G上柱/2+G女儿墙+F活/2+G墙/2=180.95+96.35+18.45/2+18.25+88.92/2+197.2=448.04kN G5=G4=G3=G2=G1=G板+G梁+G上柱+G标准墙+F活/2 =180.95+96.35+18.45+197.61+88.92/2=537.82kNG-1=G板+G梁+G上柱/2+G下柱/2+G标准墙+F活/2=180.95+96.35+18.45/2+25.70/2+197.61+88.92/2=541.45kN4.3地震作用下框架侧移计算（D值法） 计算见下页标准层D值构件名称K=ib/2ic=K/(2+K)D=i12/hC轴柱0.28624257B轴柱0.58349971A轴柱0.40834971 D=115199kN/m底层D值构件名称K=ib/2ic=（K+0.5）/(2+K)D=i12/hC轴柱0.5216410B轴柱0.7049971A轴柱0.61819503 D58003kN/m重力作用下的侧移计算层号Gj/kNVi/kND/(kN/m)uj/m64484481551990.00455379851551990.009453715221551990.013353720591551990.018253725961551990.02315413137580030.054 U=uj=0.121m4.4多遇水平地震作用标准值以及位移计算：由设防烈度为7度、第一组；场地土为类，由建筑抗震设计规范查得：max=0.08,Tg=0.35s,则横向地震影响系数： =max=0.0780.355 <1.4 Tg=1.4×0.35=0.49,由抗震规范可知无须计算顶部附加集中水平地震作用。n=0结构总水平地震作用标准层：Fek=1Geg=0.084×0.85×3137=223.98kN水平地震作用下的侧移计算层号Fi（kN）Vi(m)D(kN/m)ue(m)651.5551.551151990.0004552.22103.771151990.0009442046146.231151990.0013332.79179.021151990.0016223.13202.151151990.0018112.89215.04580030.0037 一层 0.0037/3.9 = 1/1054 < 1/550 满足要求4.5弯矩计算C轴反弯点位置层号h/mKy0y1y2Y3yyh/m62.80.80.350000.350.9852.80.80.400000.401.1242.80.80.450000.451.2632.80.80.450000.451.2622.80.80.500000.501.413.91.130.650000.552.54B轴反弯点位置层号h/mKy0y1y2y3yyh/m62.82.180.400000.401.1252.82.180.450000.451.2642.82.180.500000.451.432.82.180.500000.451.422.82.180.500000.501.413.93.070.550000.552.15A轴反弯点位置层号h/mKy0y1y2y3yyh/m62.81.380.400000.401.1252.81.380.450000.451.2642.81.380.450000.451.2632.81.380.450000.451.2622.81.380.500000.501.413.91.940.550000.552.15C轴弯矩计算层号Vi/kND/(kN/m)Dim/(kN/m)Dim/DVim/kNyh/mMc上/kN.mMc下/kN.mMb总/kN.m651.55115199242570.21110.880.9819.8010.6619.805103.77115199242570.21121.901.1236.7924.5347.454146.23115199242570.21130.851.2647.5138.8772.043179.02115199242570.21137.771.2658.1747.7197.042202.15115199242570.21142.651.459.7159.71107.31215.0458003164100.28360.862.5482.77154.58142.48B轴弯矩计算层号Vi/kND/kN/mDim/kN/mDim/DVim/kNyh/mMc上/kN.mMc下/kN.mMb右/kN.mMb左/kN.m651.55115199499710.43422.371.1237.5825.0523.7113.865103.77115199499710.43444.861.2669.0856.5359.4134.724146.23115199499710.43463.461.488.8488.8491.7553.623179.02115199499710.43477.691.4108.77108.77124.7272.892202.15115199499710.43487.731.4122.82122.82146.1785.421215.0458003220900.38181.932.15143.38176.15203.7798.19A轴弯矩计算层号Vi/kND/(kN/m)Dim/(kN/m)Dim/DVim/kNyh/mMc上/kN.mMc下/kN.mMb总/kN.m651.55115199409710.35618.351.1230.8320.5530.835103.77115199409710.35636.941.2656.8846.5477.434146.23115199409710.35652.051.2680.1665.58126.73179.02115199409710.35663.731.2698.1480.30163.722202.15115199409710.35671.971.4100.76100.76181.061215.0458003195030.33672.252.15126.44155.34227.2第五章 内力组合5.1底层梁的内力组合荷载类型截面恒荷载活荷载地震荷载内力组合1.2（恒+0.5活）+1.3地震1234MVMVMN1-66.4388.95-16.3321.79-263.87163.27276.0318.66131.233-96.03-97.77-23.17-23.84-245.93-175.094-60.8161.23-14.2413.41-313.07214.90510.981.844.7263.28-30.13-0.35-5.91-266.16-172.665.2底层柱的内力组合柱号荷载类型截面恒荷载活荷载地震荷载内力组合1.2（恒+0.5活）+1.3地震36.989.08157.4318.494.54225.87N1097.33163.231532.08B18.504.8211.479.252.4241.54N1363.82289.982108.99A4.50.76170.232.250.38204.87N757.9778.581407.68第六章 框架梁的截面设计与配筋6.1正截面受弯承载力的计算梁截面尺寸为b×h=300×600.混凝土强度等级为, =1.0 .=14.3N/=0.55,纵向钢筋采用HRB335钢，=300N/，箍筋采用HPB235先假定按单筋矩形截面计算.则=35,=h-=600-35=565则梁所能承受的最大弯矩为 = =1.0×14.3×300×0.55×565×565×（1-0.5×0.55） =546.08KN·m由计算得底层AB跨梁和BC跨梁最大弯矩设计值均小于，所以均可按单筋梁配筋.底层梁的配筋计算公式CB梁BA梁支座左截面跨中截面支座右界面支座左截面跨中截面支座右界面M263.87131.23245.93313.0744.72266.16.01930.0960.1800.2290.0330.1940.2160.1010.200.2640.0340.2181745816161621332751761360360360360360360实配钢筋6.2 斜截面受剪承载力6.2.1对BC跨梁.BC跨梁的最大剪力 =175.09KN 验算截面尺寸： 矩形截面 =565,因/b=565/300=1.9<4,属于一般梁0.25=0.25×1.0×14.3×300×565=606 KN>=175.09KN截面尺寸满足要求 0.7=0.7×1.43×300×565=170KN所以应按计算配筋计算所需腹筋： 采用8双肢箍筋，由=0.7+1.25可得箍筋间距 s=4179 0.24×=0.24×=0.1144=0.008可取s=200mm=0.1580.1144满足最小配箍率.6.2.2对BA跨梁.BC跨梁的最大剪力 =214.9KN 验算截面尺寸： 矩形截面 =565,因/b=565/300=1.9<4,属于一般梁0.25=0.25×1.0×14.3×300×565=606 KN>=214.9KN截面尺寸满足要求 0.7=0.7×1.43×300×565=170KN所以应按计算配筋计算所需腹筋： 采用8双肢箍筋，由=0.7+1.25可得箍筋间距 s=473.7 0.24×=0.24×=0.1144=0.071可取s=200mm =0.1680.1144满足最小配箍率.第七章 框架柱的截面设计与配筋柱截面配筋计算：截面尺寸b×h=500×500.以底层柱计算为例，计算高度为3.9m,环境类别为一类，混凝土强度等级，（=1.0，=0.8，=14.3N/）纵向受力钢筋为HRB335（=300 N/，=0.550）对C柱进行配筋计算设=40，=500-40=460，=157430000/1532080=102.8=20或=16.7，取=20.=102.8+20=122.8.=3900÷500=7.8>5 应考虑偏心距增大系数.=1.17>1.0 取=1.0=3900÷500=7.8<15 取=1.0=1+ =1+=1.16=1.16×122.8=142.50.3=0.3×460=138mm0.3=142.5+500/2-40=352.5按对称配筋考虑，计算 =1.0×14.3×500×0.55×460=1808.95KN>N=1532.08KN符合大偏心条件，属于大偏心受压.=1532.08×10³/1.0/14.3/500=214.3x2=80mm=<0可取=0.007×500×500/2=875最后选用418钢筋实配钢筋每侧1017箍筋采用HPB2358,可按满足构造要求配筋，=0.24×1.43/210=0.163=123.9 故，箍筋取8120对B柱进行配筋计算设=40，=500-40=460，=211470000/2109000=100.3 =20或=16.7，取=20.=100.3+20=120.3.=3900÷500=7.8>5 应考虑偏心距增大系数.=0.85 取=0.85=3900÷500=7.8<15 取=1.0=1+ =1+=1.141=1.141×120.3=137.30.3=0.3×460=138mm0.3为小偏心构件=137.3+500/2-40=347.3=0.624=658.2可取=0.007×500×500/2=875最后选用418钢筋实配钢筋每侧1017箍筋采用HPB2358,可按满足构造要求配筋，=0.24×1.43/210=0.163=123.9 故，箍筋取8120第八章 双向板设计设计资料：楼面活荷载q2KN/，板自重加上粉刷层等，恒荷载g4KN/，采用C30混凝土，板中钢筋采用HRB335钢筋，板厚取120。按弹性理论设计8.1荷载设计值 q1.4×22.8 KN/ g1.2×44.8KN/ gq/2=4.8+2.8/2=6.2 KN/ q/2=2.8/2=1.4 KN/ g+q=4.8+2.8=7.6 KN/8.2计算跨度 内跨 ：边跨：各区格板计算跨度列表8.3弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时在g=q/2作用下的跨中弯矩值与内支座铰支时在q/2作用下的跨中弯矩值之和。本题计算时混凝土的泊松比取0.2；支座最大负弯矩为当内支座固定时在g+q作用下的支座弯矩。 根据不同的支承情况与板跨度，整个楼盖可以分为A，B两