陕科大综合教学实验楼施工组织设计 土木工程毕业设计计算书.doc
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1、摘 要本工程为陕科大综合教学实验楼,主体结构为钢筋混凝土框架结构。总建筑面积约为6834,层高3.6m,建筑层数六层。采用独立基础,室内外高差为0.45.m。本设计综合运用所学的专业知识,根据设计任务书的要求进行了钢筋混凝土结构办公楼的建筑、结构设计。设计过程遵循先建筑后结构再基础的顺序进行。建筑设计,依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点,首先设计建筑平面,其次进行立面造型、剖面设计。建筑设计应满足使用功能和造型艺术的要求。结构设计密切联系建筑设计,以现有的有关规范为依据,主要包括结构选型及结构布置、确定计算简图及计算单元、荷载计算、侧移控制、内力组合、构件设计、楼梯设计、基
2、础设计等内容。本工程采用钢筋混挺土框架结构体系(纵横向混合承重),选择了有代表性的一榀框架进行计算。对于竖向荷载采用分层法计算,水平荷载作用采用D值法计算。设计计算整个过程中综合考虑了技术经济指标和施工工业化的要求,由于本工程位于8度抗震设防区,计算时考虑了抗震的要求。关键词:建筑设计;混凝土框架结构设计; 抗震设计AbstractThis project for Sust comprehensive teaching and laboratory building, main body structure for reinforced concrete frame structure. Wi
3、th a total construction area of about for 6834, storey height 3.6m, construction layer six layers. Adopt independent 0.45 based, indoor and outdoor elevation j m.This design comprehensive use of expertise, according to the requirements of the design plan descriptions of the office building of the re
4、inforced concrete structures, the structure design. Design process follow after the first building structure based on the order again. Architectural design, the overall planning requirements, according to the building land for construction conditions and base circumjacent environment characteristics
5、, the first building plane, secondly on design, section facade design. Architecture design should meet the use function and plastic arts requirements.KEY WORDS:Structure design;Design of concrete frame structure ;Seismic design目录1设计任务11.1 工程概况11.2 建筑结构设计的基本内容11.3 设计资料11.3.1 气象条件11.3.2 抗震设防21.3.3 地基土
6、承载力21.3.4 其它条件21.3.5 钢筋混凝土22 结构类型33 框架结构设计计算43.1 梁柱截面,梁跨度及柱高确定43.1.1 初估截面尺寸43.1.2 梁的计算跨度63.1.3 柱的高度63.2 楼屋面及梁柱墙门窗的均布荷载73.2.1 屋面板的均布恒载73.2.2 屋面的均布活载73.2.3 楼面的均布恒载83.2.4 楼面均布活荷载83.2.5 梁柱的自重83.2.6 墙体自重的计算93.2.7 门窗的自重的计算103.2.8 各层荷载组合113.3 水平地震力作用下框架的侧移验算123.3.1 横梁的线刚度123.3.2 横向框架柱的线刚度及侧移刚度D值133.3.3 横向框
7、架自震周期143.3.4 横向地震作用计算153.3.5 横向框架抗震变形验算163.4 水平地震作用下,横向框架的内力分析173.5 竖向荷载作用下横向框架的内力分析223.5.1 计算单元的选择确定233.5.2 荷载作用下框架的内力计算233.5.3 荷载作用下梁的内力计算273.5.4 用力距二次分配法计算框架弯距273.5.5 梁端剪力及柱轴力的计算353.6 风荷载作用下框架的内力分析393.7 内力组合393.7.1 框架梁内力组合393.7.2 框架柱内力组合453.8 截面设计493.8.1 承载力抗震调整系数493.8.2 横向框架梁截面设计503.8.3 柱截面设计614
8、 现浇板设计684.1 区格板的分布684.2 荷载计算684.3 荷载跨度694.4 弯矩计算694.4.1 A区格内力计算694.4.2 B区格内力计算714.5板的配筋计算73结 论75参考文献76致 谢771设计任务1.1 工程概况1)某多层综合教学实验楼,主体6 层,钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇,主楼建筑面积约6834,建筑物平面简单;2)建筑方案确定,房间开间5.1m,进深6.6m,走廊宽3.0m,底层4.2m,中间层3.6m,其室内外高差0.45m,其中标高相当于马路中心相对标高;3)抗震设防要求:设防烈度8度(0.2g),地震分组为一组,场地类别:类,抗震等级三级,建筑物
9、安全等级二级;4)基础设计不考虑地基土的变形验算,其承载力为;5)建筑所在地的主导风向: 冬夏季为东北风,基本风压:0.4kN/m2; 6) 不上人屋面活荷载:0.5KN/m2;上人屋面活荷载:2 KN/m2 (标准值);楼面活载2.0KN/m2。1.2 建筑结构设计的基本内容结构计算书包括结构布置,设计依据及步骤和主要计算的过程及计算结果,计算简图,及如下内容:(1)地震作用计算;风荷载作用计算;(2)框架内力分析,配筋计算(取一榀);(3)板、楼梯、雨蓬的配筋计算。其它构件计算视设计情况而定。1.3 设计资料1.3.1 气象条件(1)基本风压:0.4KN/m2;基本雪压:0.2KN/m2(
10、2)此处按建筑结构荷载规范GB50009-2001采用;(3)主导风向:冬夏季为东北风。1.3.2 抗震设防查GB 500112010知本地区抗震设防烈度为8级,设计基本地震加速度为0.20 g,地震分组为第一组,类场地设计1.3.3 地基土承载力 地基土承载力为。1.3.4 其它条件表1-1地层特性层序地层名称状态地层包含物层厚(M)地基承载力特征值(Kpa)a杂填土可塑黑灰色 含少量碎砖1.01.385b粉质粘土可塑黄灰色 含氧化铁0.91.1145c粘土硬塑褐黄色 含少量氧化铁、铁锰结核9.0290c砂岩强风化坚硬棕红色 含风化砂岩颗粒未钻穿3801)地下水上层滞水,主要分布于上部填土层
11、中,水量中等,对砼无侵蚀性。2)建筑物位于西安地区。.拟建场地地面平坦。抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.2g,设计地震第一组,场地土类别为类.3)拟建物建议其基础均全部埋置于粘土层中,其地基承载力特征值取290Kpa,压缩模量取15Mpa。1.3.5 钢筋混凝土按三级抗震等级设计时,现浇框架梁的混凝土强度等级不应低于C20,同时不宜大于C40。框架柱三级抗震时,混凝土强度不应低于C20所以梁板柱采用C35混凝土,纵筋采用II级,箍筋采用I级。2 结构类型本建筑设计方案采用框架结构,梁、板、柱、楼面均采用现浇形式,我们取框架(110)(CF)为计算对象,计算简单图如下示: 图2-1
12、 计算框架柱网布置图 一榀框架计算简图如下图:图2-2 一榀框架计算简图3 框架结构设计计算3.1 梁柱截面,梁跨度及柱高确定3.1.1 初估截面尺寸 柱:柱截面尺寸可根据式,其中N=Fn N为柱组合的轴压力设计值;F为按简支状态计算的柱的负载截面面积;为折算在单位建筑面积上的重力荷载计算,也可近似取1215KN/, 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,n为验算截面以上楼层层数;为柱截面面积;为混凝土轴心抗压强度设计值;为框架柱轴压比限值,对三级抗震等级可取0.8,各层的重力荷载代表值近似取14KN/。由图2-1可知边柱及中柱的负载面积分别为5.13.3和
13、5.14.8,由得第一层柱截面面积为(C35混凝土的=16.7N/,=1.57 N/) 边柱中柱 并列成表3-1表3-1 柱的截面尺寸确定层次n16层边柱1.316.251460.916.7132822中柱1.2523.751460.916.7186658考虑到不同地震方向的作用采用正方行柱截面,同时根据抗震规范要求柱净高与截面边长尺寸之比宜大于4和柱截面最小尺寸为350mm要求,本工程底层柱截面都取500500mm, 二六层取450mm450mm。 梁:为满足承载力、刚度及迫性要求,截面高度h取梁跨度的,且不小于400,梁的宽高比一般取值为,同时考虑到梁截面的抗侧移刚度和避免短梁的出现要求,
14、根据三级抗震的要求梁的最小宽度为250(1)边横梁对跨度为6600的边横梁:截面高度h: 66001/12=542 66001/8=812 即截面高度h: 542812 则取截面高度为600 截面宽度b: 6001/2=300 6001/3=200 即截面宽度b: 200300 则取截面宽度为250(2)中横梁 对跨度为3000的中横梁: 截面高度h:30001/12=250 30001/8=375 即截面高度h:250375 考虑到刚度突变和施工方便取截面高度为400 截面宽度b: 4001/2=200 4001/3=133 即截面宽度b:133200 考虑到刚度突变和施工方便取截面高度为2
15、50(3)纵 梁 对跨度为5100的纵梁: 截面高度h: 51001/12=417 51001/8=625 即截面高度h: 417625 则取截面高度为500 截面宽度b: 5001/2=250 5001/3=167 即截面宽度b: 167250 则取截面宽度为250纵上可将估计梁的截面尺寸汇总于下表3-2表3-2 梁截面尺寸()确定层次横梁(bh)纵梁(bh)AB跨、CD跨BC跨16层2506002504002505003.1.2 梁的计算跨度 框架梁的计算跨度以上柱形心线为准,而建筑轴线与墙轴线不重合,所以柱建筑轴线结构计算跨度相同 3.1.3 柱的高度底层柱高度:4.2+0.6+0.45
16、=5.25 m。注:底层层高4.2m,室内外高差0.45m, 基础顶部至室外地面0.6m。中间层为3.6m因而得到=5.25 m;=3.6m; 由此得到框架的计算简图如图3-1所示 : 图3-1 框架的计算简图3.2 楼屋面及梁柱墙门窗的均布荷载3.2.1 屋面板的均布恒载 其按屋面的做法逐项计算均布荷载:吊顶处不做粉底,无吊顶处做粉底,近似取吊顶来参与计算:其屋面构造做法如图3-2所示,按图2来计算屋面恒载,其结果如下: 图3-2 屋面构造做法而屋面面积:864.6 那么屋面恒荷载标准值为:864.65.71=4936.87KN3.2.2 屋面的均布活载计算重力荷载代表值时,本工程为上人屋面
17、,活荷载取值:即得=2.0 KN/m2 864.62.0=1729.2KN3.2.3 楼面的均布恒载 图3-3 楼面构造做法楼面的做法如图3所示,按图示各层进行组合来参与计算楼面恒载大小。因而得到楼面均布恒载标准值(楼梯间按楼板计算):864.63.8=3285.48KN3.2.4 楼面均布活荷载 楼面活载标准值按2.0KN/来参与计算: 864.62.0=1729.2KN3.2.5 梁柱的自重 此处计算包括梁侧面、梁底面,柱的侧面抹灰重量:(1)梁的自重:在此计算过程中,梁的长度按净跨长度,即把梁的计算跨度减掉柱的宽度来参与计算过程:长度=6.60.50=6.0m(扣除一个柱宽):长度=5.
18、10.500.24=4.36m(扣除一个柱宽): 长度=3.00.24=2.76m表3-3 粱、柱重力荷载计算层次构件bhmmrgmnKNKN1层边横梁0.250.60251.053.9385.920464.61052.1中横梁0.250.40251.052.6252.761072.5纵梁0.250.50251.053.2814.3636515.1柱0.500.50251.16.8755.25401443.81443.826层边横梁0.250.60251.053.938620472.51177.2中横梁0.250.40251.052.6252.761072.5纵梁0.250.50251.053
19、.9384.4636632.2柱0.450.45251.15.5693.640801.9801.9注:(1)上表中梁截面的确定,考虑到抹灰层乘以1.05(2)此处抹层按近似加大梁宽考虑,按每立方25 KN计算(3)梁的长度都按净跨长度计算 (4)柱因四面抹灰乘以1.1 (5)抹层记入柱内,按每立方25 KN计算3.2.6 墙体自重的计算墙体为240mm厚灰砂砖,外墙面贴瓷砖(包括打底找平),内墙面为20厚抹灰,则外墙单位墙面重力荷载为:内墙为120 mm厚灰砂砖,两侧均为20厚抹灰。内墙单位墙面重力荷载为:墙体重力荷载计算如下各表(表中“表示乘号): 表3-4 墙体重力荷载计算表层次墙体位置计
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