混凝土框架结构设计毕业设计.doc

前 言 毕业设计是在学完全部理论课程，并完成了工艺流程实习，专业实习之后对房屋建筑工程中常见的典型房屋进行一次理论和实践相结合的相对完整的工程设计。毕业设计也是土木工程专业培养计划中最后一个主要的教学环节，也是最重要的综合性实践教学环节。其主要目的有以下几方面：巩固、联系、充实、加深和扩大所学基础理论和专业知识。提高运用所学知识，解决实际问题的能力。提高创新能力以及正确地将独创精神与科学态度相结合的能力初步掌握专业设计工作的流程和方法。熟悉运用计算机等工具提高工作效率。养成严肃认真、刻苦钻研、事实求是的工作作风。毕业设计要求学生在指导教师的指导下，独立系统地完成一项工程设计或计算，解决与之相关的所有问题，熟悉相关规范、手册、标准图集以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因而对培养学生的综合素质、增强工程意识和提高创新能力具有其他教学环节无法代替的重要作用。它的意义主要体现在：毕业设计在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练和提高综合实践能力与素质等方面，具有不可替代的作用。是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现。是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。毕业设计的质量也是衡量教学水平和学生毕业与学位资格认证的重要依据。毕业设计可以提高学生多方面的能力，包括综合应用所学知识的能力、发现和解决问题的能力、计算机应用能力、口头表达能力和协调合作能力。毕业设计可以缩短学生在未来工作岗位的适应期，能够使他们尽早的进入角色并发挥作用。毕业设计可以加强师生间的交流，发现教学上的不足，尽量缩小教与学的不同差异。混凝土框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 编者： 2013 年 6 月建筑设计部分1 建筑设计条件 1.1 技术条件 1.1.1 建筑规模（1）建筑层数：7层（2）建筑面积：5113.5（3）功能要求：本建筑的功能是办公用楼，要求设置门厅，大办公室，小办公室，套间办公室，文印室，打字室、展览室，大会议室，小会议室、档案室、资料室、卫生间等必要的房间。1.1.2 建筑场地位于吉林省长春市内，考虑周围建筑影响。1.1.3 自然条件标准冻土深度：1.7m基本风压值：0.65kN/m²基本雪压值：0.45kN/m²抗震设防烈度为：7度，设计基本地震加速度为0.10g1.1.3 工程地质条件（详见任务书）1.2 防火设计本建筑要求耐火等级为级，对房间超过60mm²以上的均设置两个以上的门，各层均设消防栓。楼内设有一部楼梯，以满足人流的疏散与防火要求。2 建筑平面设计为营造舒适的办公环境，满足办公要求，空间特征及交通组织等，故此建筑选择坐北朝南的朝向。采用自然通风，采用自然和人工采光相结合的方式。层高：17层均为3.6m。顶棚： 均采用水泥砂浆抹灰及刮大白。地面： 办公楼地面采用贴水磨石面砖的做法。外墙采用复合型墙体，从外到内依次为60厚EPS保温板，20厚混合砂浆，3 00厚陶粒混凝土砌块。内墙采用200厚陶粒混凝土砌块。走廊宽度决定宽度的因素包括人流股数及防火疏散要求，走廊宽度设计为2.4m宽。3 设计参数及计算3.1 楼梯尺寸设计3.1.1 确定楼梯踏步尺寸每层踏步级数n=F/h踏步宽度b和高度h应满足b+h=450mm或b+2h=600620mm先取总踏步数为20，n=3600mm /20 =180mm，则取h=180mm，b=280mm3.1.4 计算楼梯的水平投影长度I=（n-1）×b =(10-1)×280mm =2520mm注：本建筑层高为3.6m，第一跑是10步，第二跑10步。3.2 卫生间设计3.2.1 根据使用人数、男女比例确定设备数量办公室按每人4使用面积计算，每层办公人数约120人，按男女比例1：1计算，则男小便器60/30=2个，大便器60/40=1.5，取2个；女大便器60/20=3个3.2.2 具体布置室内设备男女卫生间跨度均为3450mm ，女卫生间设备单面布置，外开门隔间至对面墙面净距离不小于1.3m，则设计卫生间尺寸为1200mmx1300mm，过道宽1800mm ；男卫生间大小便器对面布置，采用外开门时，厕所隔间至对面小便器最小距离不小于1.3m，则设计蹲位尺寸为1200mmx1300mm,小便池（包括站位）尺寸为700mm,过道宽1150mm。洗手盆40人/具，则在男女卫生间各布置两具洗手盆。 3.3 办公室窗洞口尺寸设计层高3600mm，窗台高=900mm，框架梁高=600mm ；则窗高h=3600-900-600=2100mm 依建筑图取窗高1600mm,窗宽取2100mm注：窗的位置利于采光、室内照明度均匀，无暗角等，还有兼顾里面造型。结构设计部分4 结构布置长春市明星培训中心办公楼，总建筑面积5113.5，建筑总长度48.7m，宽度15m，建筑高度25.5m，共7层：层高3.6m，无地下室。本工程是多层框架结构体系，耐火等级为二级，建筑抗震烈度7度，框架抗震等级为二级，维护结构采用混凝土小型空心砌块。4.1 结构布置：结构形式：全现浇钢筋混凝土框架结构承重方案：纵横向框架承重4.2 拟定梁、柱的截面尺寸：框架梁：混凝土为C25，柱C40边跨AB,CD h=(1/181/10)L=383690mm，取h=600mm；b=(1/31/2)h=200300mm，取 b=300mm；故得 b×h=300mm×600mm。 中跨（BC）b×h=300mm×400mm。次梁：h=(1/181/12)L=383mm575mm，取h=400mm； b=(1/31/2)h=133mm200mm，因梁宽不宜小于200，取b=200mm；则次梁：b×h=200mm×400mm。框架柱：h=()=()×3600=(300600) 取600柱截面尺寸：变截面底层：600×60027层：500×500轴压比验算：混凝土强度等级C40 =19.1 N=(1214)××n×(1.11.2) =13×6.9×4.05×7×1.2 =3051KN <5 楼板设计5.1 荷载计算 1 .B1、B2、B4板块荷载收集(活动区)水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底） 0.65 KN/m220mm厚1:3水泥细石砂浆 0.02×20=0.4 KN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 KN/m2 20mm厚混合砂浆抹灰 0.2×17=0.34KN/m2恒荷载标准值：gk=3.89KN/m2 活荷载标准值：qk=2.0KN/m2由永久荷载控制的荷载组合设计值为： 1.35×3.89+1.0×2.0=7.25 KN/m2由可变荷载控制的荷载组合设计值为： 1.2 ×3.89+1.4×2.0=7.47 KN/m2 则：取楼板荷载设计值为q=7.47KN/m22. B3板块荷载收集（卫生间）水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底） 0.65 KN/m28mm厚捷罗克防水层 0.10 KN/m220mm厚1:3水泥细石砂浆 0.02×20=0.4 KN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 KN/m220mm厚混合砂浆抹灰 0.2×17=0.34 KN/m2 恒荷载标准值：gk=3.99KN/m2 活荷载标准值：qk=2.5KN/m2由永久荷载控制的荷载组合设计值为： 1.35×3.99+1.0×2.5=7.89 KN/m2由可变荷载控制的荷载组合设计值为： 1.2×3.99+1.4×2.5=8.29 KN/m2则：取楼板荷载设计值为q=8.29 KN/m23. B5、B6板块荷载收集（走廊）水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底） 0.65 KN/m220mm厚1:3水泥细石砂浆 0.02×20=0.4 KN/m2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.1×25=2.5 KNm220mm厚混合砂浆抹灰 0.2×17=0.34 KN/m2 恒荷载标准值：gk=3.89KN/m2 活荷载标准值：qk=2.5KN/m2由永久荷载控制的荷载组合设计值为： 1.35×3.89+1.0×2.5=7.75KN/m2由可变荷载控制的荷载组合设计值为： 1.2 ×3.89+1.4×2.5=8.17 KN/m2则：取楼板荷载设计值为q=8.17 KN/m25.2 楼板配筋计算B1：(塑性双向板)l1=ln1=3450-100=3350mm l2=ln2=6300-150=6150mm=l2/l1=1.843 =1/2=0.294 查表得=0.0475 =2 =0 =ql12 = 0.0475×7.47×3.352=3.93 KN·m/m =0.294×3.93=1.16KN·m/mm=1=2×3.93=8.40 KN·m/mm=0 KN·m/mm =2×1.16=2.32 KN·m/mm= =0 KN·m/mB2：(塑性双向板)l1=ln1=3350-100-150=3200mm l2=ln2=6300-150=6150mm=l2/l1=1.92 =1/2=0.27 图5-2 B1计算简图 查表得=0.0326 1=1!=2!=2 2=0 m1 =ql12 = 0.0326×7.47×3.22=2.46 KN·m/mm2 =m1=0.270×2.46=0.71 KN·m/m m=1m1=2×2.46=4.92 KN·m/m图5-1 楼板平面布置图m=1! m1=4.92 KN·m/m m =2m2=0 KN·m/mm=2! m2=2×0.66=1.32KN·m/mB4：(塑性双向板)l1=ln1=3650-100-150=3400mm l2=ln2=6300-150=6150mm=l2/l1=1.8 =1/2=0.31 查表得=0.0309 1=1!=2!=2 2=0 m1 =ql12 = 0.0309×7.47×3.42=2.63 KN·m/mm2 =m1=0.31×2.63=0.82 KN·m/mm=1m1=2×2.63=5.26 KN·m/mm=1! m1=2×2.63=5.26 KN·m/m m =2m2=0 KN·m/m m=2! m2=2×0.82=5.36 KN·m/mB3：（弹性双向板）l01=lc1=3450mm l02=lc2=6300mm =l01/l02=0.55 m1 =0.0398×8.29×3.452 = 4.0 KN·m/mm2 =0.004×8.29×3.452 = 0.4 KN·m/mm1(v)=m1+m2=4.0+0.2×0.4=4.08 KN·m/mM2(v)=m2+m1=0.4+0.2×4.0=1.2 KN·m/mm=0.0827×8.29×3.452=8.3 KN·m/mm=0.0570×8.29×3.452=5.7 KN·m/m 图5-3 B3计算简图B5:(塑性单向板)l02=ln2=6900-150=6750mm l01=ln1=2400-300=2100mmn=l02/l01=3.21 取=0.097=1/n2 =2M1=l02m1=6.75m1M2=l01m1=0.097×2.1m1=0.2m1 M1=l02m1=2×6.75m1=13.5m1M1=0M2=M2=l01m1=2×0.097×2.1m1=0.41m1 m1 =1.89 KN·m/mm2=m1=0.097×1.89=0.18 KN·m/mm=m1=2×1.89=3.78 KN·m/mm=0 KN·m/mm=m=m1 = 0.37KN·m/m图5-4 B6计算简图B6:(塑性单向板)l02=ln2=7300-150=7150mm l01=ln1=2400-300=2100mmn=l02/l01=3.40 取=0.087=1/n2 =2M1=l02m1=7.15m1M2=l01m1=0.087×2.1m1=0.18m1 M1=l02m1=2×7.15m1=14.3m1M1=0M2=M2=l01m1=2×0.087×2.1m1=0.37m1 m1 =1.89 KN·m/mm2=m1=0.087×1.89=0.16 KN·m/mm=m1=2×1.89=3.78 KN·m/m m=0 KN·m/mm=m=m1=0.33KN·m/m5.3楼板配筋 楼板配筋表（AS=m/0.95fyh0）截面m/(KN·m)h0/mmAS/mm2选配钢筋实配面积/mm2B1m13.93801918200251m21.1670658200251m7.86803838100503m2.32801138200251B2m12.46801208200251m20.6670378200251m4.92802408150335m4.92802408150335B3m12.63801288200251m20.8270468200251m5.26802568150335m5.26802568150335B4m1(v)4.08801998200251M2(v)1.270678200251m8.3804048100503m5.7802788150335B5m11.8980928200251m20.1870108200251m3.78801848200251m0.3780188200251B6m1 1.8980928200251m20.167098200251m3.78801848200251m0.3380168200251注：板使用C25混凝土；钢筋使用HPB300，fy=270N/mm2.6 一榀横向框架的内力分析6.1.1基本条件 七层钢筋混凝土框架结构办公楼，采用钢筋混凝土现浇楼盖，因办公室房间布置需要，次梁支撑于纵向框架梁上。房屋层数七层，层高3.6m.6.1.2 工程地质条件建筑场地位于市区内，场地地势平坦，由钻探资料探明场区地层由上而下分别为：（1）杂填土：含有大量砖石碎块和人工垃圾，厚约1.3米；（2）粘土：棕黄色，稍湿，呈可塑状态，厚约3.8米；（3）淤泥质土：黑灰色，含有大量腐植质，呈流塑状态，厚约5.0米；（4）粉质粘土：呈可塑状态，厚约4.1米。（5）粘土：呈硬塑状态，未穿透。各类土的主要物理力学性质指标见表。土的物理力学性质指标层次土层名称土层厚度(m)土的天然密度(t/m3)土的天然含水量(%)孔隙比e塑性指数IP液性指数IL土的内摩角(度)土的粘聚力C(kPa)压缩模量ES(MPa)承载力特征值fak(KPa)1杂填土1.31.682粉质粘土3.81.87240.72140.625129.01603淤泥质土5.01.75401.5191.2105.03.0954粉质粘土4.11.90280.72190.52726.512.52655粘土未穿透1.96260.7200.2284514.62906.1.3 自然条件 风荷载：基本风压w=0.65KN/m2，雪荷载：基本雪压0.45KN/m2。6.1.4 主要建筑做法1）楼面：20mm厚板底抹灰，100mm厚钢筋混凝土板，30mm厚水磨石面层。2）屋面：20mm厚板底抹灰，120mm厚钢筋混凝土板，120mm厚水泥膨胀珍珠岩找坡层，80厚苯板保温层，20mm厚水泥砂浆找平层，4mm厚APP卷材防水层。3）外填充墙：300mm厚陶粒空心砌块+60mm厚EPS保温板，内外20mm厚砂浆抹面，外刷外墙涂料。4）内填充墙：200mm厚陶粒空心砌块，双面抹20mm厚砂浆。5）女儿墙：1050mm高,160mm现浇混凝土墙。6）窗：成品塑钢窗，宽×高=2100mm×1600mm，窗台900mm高。6.2 办公楼设计：6.2确定框架设计简图该框架柱网平面布置规则，仅选择中间位置的一榀横向框架KJ3进行设计计算，该榀框架的计算单元如图6-1中的阴影范围所示。KJ3的计算简图中，框架梁的跨度等于顶层柱截面形心轴之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二层楼板底，为4.6m，其余各层的层高为建筑层高，均为3.6m。材料选用 混凝土：C25，Ec=2.80×104N/mm2，fc=11.9N/mm2 ,C40，Ec=3.25×104N/mm2，fc=19.1N/mm2；钢筋：梁柱纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB300.图6-1 局部标注层结构平面布置图6.3荷载计算6.3.1屋面框架梁：4mm厚APP卷材防水层 0.35kN/20mm厚水泥砂浆找平层 0.02×20kN/m2=0.40kN/120mm厚水泥膨胀珍珠岩找坡层 0.12m×10kN/m2=1.20kN/120mm厚钢筋混凝土板 0.12×25kN/m2=3.00kN/20mm厚板底抹灰 0.2×17kN/m2=0.34kN/屋面板均布恒荷载标准值 5.29kN/AB跨屋面梁上恒荷载标准值 gwk1=3.45m×5.29kN/m2=16.5kN/mBC跨屋面梁上恒荷载标准值 gwk2=1.2m×2×5.29kN/m2=11.5kN/mAB跨框架梁自重gwk3：框架梁自重 0.30m×（0.60.12）m×25kN/m3=3.60kN/m框架梁抹灰 （0.48m×2）×0.02m×17kN/m3=0.33kN/m gwk3= 3.93kN/mBC跨框架梁自重gwk4： 框架梁自重 0.30m×（0.450.12）m×25kN/m3=2.48kN/m 框架梁抹灰 （0.33m×2）m×0.02m×17kN/m3=0.22kN/m gwk4=2.70kN/m屋面不上人，活荷载标准值为0.5kN/m2，则AB跨屋面梁上活荷载标准值 qwk1=3.45m×0.50kN/m2=1.7kN/mBC跨屋面梁上活荷载标准值 qwk2=1.2m×2×0.50kN/m2=1.2kN/m屋面纵向梁传来作用于柱顶的集中荷载：女儿墙自重标准值：1050mm高220mm厚混凝土墙自重 0.9m×5.24kN/m2=4.72kN/m纵向框架梁自重标准值：纵向框架梁自重 0.30m×（0.600.12）m×25kN/m3=3.60kN/m纵向框架梁抹灰 （0.48m×2）m×0.02m×17kN/m3=0.33kN/m 纵向框架梁自重标准值 3.93kN/m次梁自重标准值：次梁自重 0.20m×（0.400.10）m×25kN/m3=1.50kN/m 次梁抹灰 （0.30m×2）m×0.02m×17kN/m3=0.20kN/m次梁自重标准值 1.70kN/mA轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gwk1：女儿墙自重 4.72kN/m×6.9m=32.6kN纵向框架梁自重 3.93kN/m×6.9m=27.1kN纵向次梁自重 1.70kN/m×3.15m= 5.4kN屋面恒荷载传 6.9m×3.15m(1.425m+3.15m)×1.725m× 5.29kN/m2=73.2kN Gwk1=137.3kNB轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gwk1：纵向框架梁自重 3.93kN/m×6.9m=27.1kN纵向次梁自重 1.70kN/m×3.15m=6.0kN屋面恒荷载传来 6.9m×3.15m(1.425m+3.15m)×1.725m×5.29kN/m2=73kN 6.9m×1.2m1.2m×1.2m×5.29kN/m2=36.2kN Gwk1 =142.3kNA轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qwk1：屋面活荷载传来 Qwk1= 6.9m×3.15m(1.425m+3.15m)×1.725m×0.5kN/m2=6.9kNB轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qwk2：屋面活荷载传来 6.9m×3.15m(1.425m+3.15m)×1.725m×0.5kN/m2=6.9kN 6.9m×1.2m1.2m×1.2m×0.5kN/m2=3.4kN Qwk2=10.3kNA轴纵向框架梁中心往外侧偏离柱轴线，应考虑100mm偏心，及由此产生的节点弯矩，则Mwk1=142.3kN×0.10m=14.23kN·m，Mwk2=6.9kN×0.10m=0.69kN·m 屋面梁荷载简图6-2所示。 图6-2 屋面梁荷载简图6.3.2 楼面框架梁：楼面均布恒荷载：30mm厚水磨石面层 0.65kN/100mm厚钢筋混凝土板 0.10m×25kN/m3=2.5kN/20mm厚板底抹灰 0.02m×17kN/m3=0.34kN/楼面均布恒荷载标准值 3.49kN/内隔墙自重：200mm厚陶粒空心砌块 0.2m×6kN/m3=1.20kN/ 20mm厚砂浆双面抹灰 0.02×17kN/m2×2=0.68kN/内隔墙自重标准值 1.88kN/m2×（3.45m0.6m）=5.4kN/m外纵墙墙自重：300mm厚陶粒空心砌块 0.3m×6kN/m3=1.80kN/ 60mm厚轻质GRC保温板 0.6m×0.14kN/m3=0.08kN/ 20mm厚砂浆双面抹灰 0.02×17kN/m2×2=0.68kN/外纵墙自重标准值 2.56kN/m2×（3.45m0.6m）=7.3kN/mAB跨楼面梁上恒荷载标准值 gk1=3.45m×3.49kN/m2=12.0kN/m gk3=7.3kN/m+4.09kN/m=11.39kN/m BC跨楼面梁上恒荷载标准值 gk2=1.2m×2×3.49kN/m2=8.38kN/m gk4=2.70kN/m 办公楼楼面活荷载标准值为2.0kN/m2，则B跨楼面梁上活荷载标准值 qk1=3.45m×2.0kN/m2=6.9kN/m BC跨楼面梁上活荷载标准值 qk2=1.2m×2×2.0kN/m2=4.8kN/m楼面梁传来作用于柱顶的集中荷载：外纵墙自重标准值：墙重 （6.9m×3.0m2.1m×1.6m×2）×2.56kN/m2=35.79kN窗重 2.1m×1.6m×1.0kN/m2×2=6.7kN合计 42.49kN内纵墙自重标准值：墙重 （6.9m×3.0m1.0m×2.0m×2）×1.88kN/m2=31.4kN门重 1.0m×2.0m×1.0kN/m2×2=4.0kN合计 35.4kNA轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gk1：外纵墙重 42.49kN次梁上墙重 1.88kN/m2×（3.6m0.5m）×3.15m=18.36kN纵向框架梁自重 3.93kN/m×6.9m=27.1kN纵向次梁自重 1.70kN/m×3.15m=5.4kN 楼面恒荷载传来 6.9m×3.15m(1.425m+3.15m)×1.725m×3.49kN/m2=48.2kN Gk1=141.6kNB轴纵向框架梁传来恒荷载标准值Gk2：内纵墙重 35.4kN次梁上墙重 1.88kN/m2×（3.6m0.5m）×3.15m=18.36kN纵向框架梁自重 3.93kN/m×6.9m=27.1kN纵向次梁自重 1.70kN/m×3.15m=5.4kN楼面恒荷载传来 6.9m×3.15m(1.425m+3.15m)×1.725m×3.49kN/m2=48.2kN （6.9m×1.2m1.2m×1.2m）×3.49kN/m2=23.9kN Gk2 =158.4kNA轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qk1：楼面活荷载传来 Qk1=6.9m×3.15m(1.425m+3.15m)×1.725m×2.0kN/m2=27.6kNB轴纵向框架梁传来活荷载标准值Qk2：楼面活荷载传来 6.9m×3.15m(1.425m+3.15m)×1.725m×2.0kN/m2=27.6kN （6.9m×1.2m1.2m×1.2m）