台山市河岸花园3#楼民用住宅结构设计土木工程毕业设计.doc
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1、目录中 文 摘 要I1 工程概况与设计条件11.1 建筑概况11.2设计依据11.3 设计基本条件11.4环境类别12结构布置、截面尺寸及结构材料42.1结构布置42.2 构件截面尺寸72.3 主要结构材料103 结构计算模型113.1 基本假定113.2 手算框架简图114 竖向荷载标准值144.1屋面、楼面活荷载标准值144.2屋面、楼面及墙柱永久荷载标准值144.3框架竖向荷载标准值:174.4 竖向荷载作用下的框架受荷总图235 竖向荷载作用下框架内力245.1竖向永久荷载作用下框架内力分析245.2竖向可变荷载作用下框架内力分析305.3 重力荷载代表值内力分析356 水平风荷载作用
2、下框架内力416.1 结构各楼层标高处风荷载标准值416.3 风荷载作用下框架内力分析456.4风荷载作用下框架结构各楼层的水平位移及层间位移568 荷载效应及地震作用效应组合588.1 控制截面及最不利内力类型588.2竖向荷载作用下框架梁端弯矩塑性调幅688.3框架内力组合709框架配筋计算819.1构件截面设计819.2 框架配筋详图见附录图。11710 楼屋盖板、次梁及楼梯设计11810.1 楼屋盖板设计11810.2 标准层次梁设计12611 基础设计14211.1材料选用和已知设计条件:14211.2 柱底荷载效应组合计算14211.3 初选桩基础根数14211.4 选承台尺寸14
3、211.5 桩顶荷载计算14311.6承台受冲切承载力验算14411.7 承台受剪承载力计算14611.8 承台受弯承载力计算14611.9局部承载力验算14612 广厦CAD计算结果14812.1 广厦CAD结构计算结果总体信息14812.2风荷载14812.3各层的重量、形心和重心14812.4静力分析14912.5动力分析结果15113 手算结果与电算结果对比15413.1 框架梁计算结果对比15413.2 框架柱计算结果对比15613.3次梁计算结果对比15613.4 楼屋面板计算结果对比15713.5 层间位移计算结果对比158结论158总 结159致 谢160参考文献161中 文
4、摘 要本工程为台山市河岸花园3#楼民用住宅结构设计。建设地点是台山市深井镇深井圩河滨路三号之一,总建筑面积约2673m。本工程共6层,建筑总高度18.80m, 采用钢筋混凝土框架结构。建筑设计使用年限为50年,耐火等级二级,屋面防水等级二级,抗震设防烈度7度。建筑结构设计满足简单、规则、均匀的原则。结构设计主要包括以下内容:结构布置,竖向恒、活载与水平风载内力计算,框架结构的荷载效应组合,框架梁、柱设计,次梁、楼板与楼梯设计,运用广厦建筑结构CAD进行结构设计并绘制结构施工图,对计算机计算结果和手工计算结果进行对比分析。为确保框架结构的抗震能力和延性,通过“强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件强锚
5、固,抗震构造措施”来实现延性框架的设计。关键词:钢筋混凝土 建筑 框架结构 1 工程概况与设计条件1.1 建筑概况1. 工程名称:台山市河岸花园3#楼结构设计2. 建设地点:台山市深井镇深井圩河滨路三号之一3. 工程概况:本工程为六层的民用住宅,一层为商铺,楼底层建筑面积约为390.5,层高为3.80m,26层层高为3.0m,平面尺寸为35.5m11.0m,工程总建筑面积为2673.44。室内地坪标高为0.000m,室内外高差为0.15m,建筑高度为18.80m。外墙、梯间墙及分户墙厚为180mm,其它墙厚为120mm。本工程采用钢筋混凝土框架结构体系,基础采用桩基础。标准层平面如图1.11.
6、2设计依据所依据的国家规范如下:1GB50068-2001 建筑结构可靠度设计统一标准S. 北京:中国建筑工业出版社, 2001.2GB50009-2006 建筑结构荷载规范S. 北京:中国建筑工业出版社,2006.3GB50010-2010 混凝土结构设计规范S. 北京:中国建筑工业出版社,2010.4GB50011-2010 建筑抗震设计规范S. 北京:中国建筑工业出版社,2010.5JGJ 3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程S. 北京:中国建筑工业出版社,2010.6GB50007-2002 建筑地基基础设计规范. 北京:中国建筑工业出版社,2002.7JGJ 94-2008 建筑
7、桩基技术规范. 北京:中国建筑工业出版社,2008.1.3 设计基本条件 1.3.1 楼、屋面板计算基本条件在进行楼、屋面板设计计算时,根据建筑结构可靠度设计统一标准,建筑结构的安全等级为二级,设计使用年限为50年。按混凝土结构设计规范规定,重要性系数01.0。 1.3.2 框架结构梁柱计算基本条件在进行框架结构梁柱设计计算时,设计使用年限为50年,查建筑结构荷载规范知,台山地区基本风压wk=0.60kN/,城市市区地面粗糙度类别为B类。按建筑抗震设计规范规定,台山地区抗震设防烈度为7度;设计基本地震加速度为0.10g;设计地震分组属第一组;建筑结构的阻尼比:0.05,结构抗震等级为三级。1.
8、4环境类别按照混凝土结构设计规范第3.4.1条的规定,本工程可根据其所处环境条件的不同,划分为一类和二b类两种,参见表1.1。表1.1 混凝土结构的环境类别环境类别一类二b类条件室内楼板、梁、柱基础梁、承台图1.1 标准层平面图2结构布置、截面尺寸及结构材料2.1结构布置2.1.1结构布置原则房屋结构布置是否合理,对结构的安全性、实用性及造价影响很大,因此,结构方案选择尤为重要。要选择一个合理的结构布置方案,要充分考虑建筑功能、建筑造型、荷载、施工条件等各方面因素,这就存在结构优化设计问题。框架结构布置主要包括柱网布置及楼板梁格布置两个方面。2.1.1.1 柱网布置(1)柱网布置应满足建筑功能
9、的要求,且便于施工;(2)柱网布置应规则、整齐对称、间距适中(梁跨在69m为宜)、传力明确。根据上述原则,在原建筑方案的基础上进一步明确柱网布置如图2-1及图2-2所示,最大柱距为8m,基本上控制梁跨在经济范围之内。或者柱距偏大,但基本符合钢筋混凝土梁的适用跨度范围。2.1.1.2 楼板梁格布置根据楼板梁格布置形式不同,框架结构有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架承重三种承重体系,根据建筑形体选择适于抗震的承重体系后,再进行主次梁的布置。梁板结构尽可能划分为等跨度,以便于设计和施工;主梁的跨度范围内次粱的根数宜为偶数,以使主梁受力合理。对于肋梁楼盖,单向板的经济跨度一般为23m;双向板的经
10、济跨度一般为34.5m;次粱的经济跨度一般为46m主梁的经济跨度一般为58m。本建筑结构平面横向尺寸较短,纵向尺寸较长,横向刚度比纵向刚度弱,将框架结构横向布置,可以在一定程度上改善房屋横向与纵向刚度相差较大的缺点,故本结构采用横向框架承重这种结构布置形式。结构布置如下图2.1和图2.2所示。图2.1 标准层平面布置图图2.2 天面层平面布置图 本结构选择轴线上一榀框架进行手算,如图2.3图2.3 轴线上横向框架图2.2 构件截面尺寸构件截面尺寸主要应满足构件承载力及刚度两方面要求。2.2.1 梁截面尺寸估算框架梁截面尺寸确定应考虑满足构件承载力、刚度、延性等方面的要求,但设计时通常可按经验选
11、取,或按满足刚度要求的跨高比范围及模数要求选取。参考文献4,各类梁无需作挠度验算的截面高度、相应的宽度可按下列式子进行估算:框架梁h=(1/81/12)l,b=(1/21/3)h框架连系梁h=(1/121/15)l,b=(1/21/3)h框架梁及其连系梁宽度宜满足b200mm。次梁h=(1/141/18)l,b=(1/21/3)h,且宜满足b150mm各梁截面尺寸列表如下表2.1,表2.2:表2.1 主梁截面估算编号跨度h=(1/8-1/12)L初取hb=(1/2-1/3)h初定尺寸bxhA-B跨5200 433 -650 450 150-225250x450B-C跨2800 233-350
12、450 150-225250x450C-D跨3000 250-375 450 150-225250x450B-D跨5800 483-725 450 150-225250x4501-2跨4200 350-525 450 150-225200x4502-3跨3500 292-438 450 150-225200x4502-4跨4300 358-538 450 150-225200x4503-5跨2600 217-325 450 150-225200x4504-6跨4050 338-506 450 150-225200x4505-7跨3500 292-438 450 150-225200x4506-
13、8跨5200 433-650 450 150-225200x4507-8跨3950 329-494450 150-225200x450表2.2 次梁截面估算编号跨度h=(1/14-1/18)L初取hb=(1/2-1/3)h初定尺寸bxh横向L12800 156-200 350 117-175180x350横向L25200 289-371 350 117-175180x350横向L34200 233-300 350 117-175180x350横向L43500 194-250 350 117-175180x350横向L54300 239-307 350 117-175180x350横向L6260
14、0 144-186 350 117-175180x350横向L73500 194-250 350 117-175180x350横向L83950 219-282350 117-175180x350 注:考虑与首层商铺门过梁齐平,首层A和D轴边梁统一250x750;考虑到与悬臂梁齐平,各层阳台、雨篷的封口梁统一取200x450。2.2.2框架柱截面尺寸估算框架柱截面尺寸的初步确定,一般应满足刚度、轴压比及最小构造三方面要求。有抗震设防要求的框架柱通常由轴压比条件控制.即:式中Nc估算柱子的轴力设计值;N框架柱的轴压比限值,查文献3表11.4.16知三级抗震等级的框架柱轴压比限值N=0.85;fc框
15、架柱的混凝土抗压强度设计值。Nc可按文献5给出的下式近似计算:Nc=wnS式中柱子的轴向力放大系数,考虑弯曲及地震作用影响,一般取为1.21.4;w楼面竖向荷载单位面积的折算设计值,一般取标准值为1315 kN/m2;n柱计算截面以上的楼层数;S柱的楼面负荷面积。如:首层角柱KZ1:Nc=wnS=1.31462.62.1=553.4KN =1.1553.41000/(0.8514.3)=46x10mm2抗震柱的最小截面尺寸为400x400mm,同时考虑结构是横向框架承重的,而横向抗侧刚度较弱,为了使X,Y两个方向的侧向刚度相差不致过大,边柱一般选用矩形柱,柱的长边h与横向框架方向一致。故KZ1
16、的截面尺寸bxh取400x500mm=200x10mm46x10mm2,同理,平面的四个角柱也取400x500mm首层边柱KZ5:Nc=wnS=1.31462.025x(1.8+2.6)+2.6x2.6=1768.7KN =1.11768.71000/(0.8514.3)=146x10mm2取KZ5截面尺寸bxh为400x500mm=200x10mm146x10mm2,满足抗震柱的最小截面尺寸为400x400mm要求,柱长边h与横向承重框架方向一致。同理A、D轴上的边柱也统一取400x500mm。首层中柱KZ14:Nc=wnS=1.3146(1.75x1.975)x(2.9+2.6)=2848
17、.0KN =1.12848.01000/(0.8514.3)=234x10mm2取KZ14截面尺寸bxh为400x600mm=2400x10mm234x10mm2,抗震柱的最小截面尺寸为400x400mm要求,柱长边h与横向承重框架方向一致。同理B、C轴上的中柱也统一取400x600mm。具体如下表2.3所示:表2.3 柱截面估算编号轴压力N截面尺寸轴压比u角柱KZ1553.4 400x5000.19边柱KZ41768.7 400x5000.62中柱KZ52848.0 400x6000.832.2.3楼屋面板厚度参照文献5,板一般不做刚度验算的最小高跨比如下表2.4所示:表2.4 现浇板的最小
18、高跨比(h/L)序号支承情况板的种类单向板双向板悬臂板1简支1/351/451/122连续1/401/50板的最小截面厚度应满足钢筋配置及混凝土保护层厚度等施工要求.现浇钢筋混凝土板的最小厚度祥见文献3,对于单向板为60mm,对于双向板为80mm。综合考虑上述两条及摸数要求后,初选各类板厚见表2-5表2.5 各类板的厚度mm编号跨度h=(1/40-1/50)L初定取h屋面板430086-108 110 楼面板B4,B12,B18350070-88 100.楼面板B5170034-43 100楼面板B7290058-73 100 楼面板B9300060-75 100 楼面板B11430086-1
19、08 100楼面板B15,B22,B23260052-65 100 楼面板B17405081-101 100 楼面板B25395079-99 100 阳台板B51,52180045-60 100 阳台板B10,16160040-53100 其余各小板也统一取100mm2.3 主要结构材料2.3.1钢筋 按规范2规定,普通钢筋混凝土采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB300级和RRB400级钢筋且提倡用用HRB400级(即新级)钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋,鉴于本结为六层的框架结构的民用居住建筑,并且形状比较规则,故采用HRB400级以及HPB300级等的钢筋.2.3.
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