土木工程毕业论文 .doc

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1、 毕 业 设 计中文题目某五层宾馆结构设计英文题目Structural design for a Five-story hotel building 系 别：土木与建筑工程系年级专业：08土木工程姓 名： 学 号：指导教师：职 称：2012年5月16日毕业设计（论文）诚信声明书本人郑重声明：在毕业设计（论文）工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计（论文）是本人在 陈颖 指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计（论文）中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计（论文）中加以说明；在本人的毕业设计（论文）中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。本设计（论文）

2、和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学生签名：某五层宾馆结构设计【摘要】 本次毕业设计的任务是完成五层宾馆结构设计。本建筑体型总体较为规则，不但有利于施工，而且有利于结构抗震。采用纵向横向承重方案，两个方向的框架均同时受竖向荷载和水平荷载，具有较好的整体工作性能。本次毕业设计的主要内容包括建筑设计和结构设计两部分。根据指导老师提供的资料，然后研究、讨论、拟定建筑方案，设计过程遵循先建筑、后结构的顺序。先进行建筑设计，确定建筑平、立、剖面方案。再进行结构设计，包括确定结构体系、基础形式以及计算简图，根据经验对构件进行估算，确定计算简图，荷载计算，内力组合，构件截面设计，楼梯设计，根据地质

3、资料进行基础设计。验算部分主要采用PKPM，对手算的结果进行评估。首先进入PMCAD菜单进行结构建模，然后用SATWE计算分析出结果，其中荷载组合考虑恒荷载、活荷载、水平地震力以及风荷载等。最后采用平法绘制施工图，用AUTOCAD出图。【关键词】结构设计、荷载计算、内力计算、截面设计、PKPMStructural design for a five story hotel building【Abstract】 The graduation design task is to complete a five story hotel building structure design. This

4、building is general regulation, not only benefit to the construction, and to structure seismic. The vertical bearing scheme, the two directions of the framework bear vertical load and horizontal load at the same time, and has good overall job performance. The graduation design includes architectural

5、 design and structure design. According to the information provided by guiding teacher, and then study, discuss, and make a plan for the building, design follow after the first architectural design then structure design. First architectural design, make sure construction plan, elevation, section sch

6、eme.Then the structure design, including determining the structure system, foundation for ms and computational diagram, according to the experience of component estimate and make sure calculation diagram, the load calculation, internal force combination, component section design, stair design, accor

7、ding to the geological data base design.Use PMPM checking, then opponents the evaluation result. First PMCAD into menu structure modeling, then use SATWE calculation and analysis the results, with load combination consider constant load and live load, horizontal earthquake power and wind load, etc.F

8、inally uses faceted representation drawing, and then draws with AUTOCAD.【key word】 structure design, the load calculation, internal force calculation, and section design, PKPM目录第一章 建筑设计11.1 工程概况11.2构造做法11.2.1墙体11.2.2屋面及楼面11.2.3楼梯做法11.2.4门窗11.2.5工程防水11.2.6 其他21.3平面布置示意图2第二章 结构计算22.1各构件截面尺寸估算22.1.1梁截面

9、估算22.1.2柱截面估算32.1.3板厚估算42.2框架的计算简图42.2.1确定计算单元42.2.2线刚度计算52.3 荷载计算62.4竖向活荷载计算112.5地震作用计算132.6框架内力计算142.6.1竖向恒荷载作用下的内力计算152.6.2竖向活荷载作用下的内力计算222.6.3地震作用下的内力计算272.7框架内力组合322.7.1组合类型322.7.2控制截面及不利内力322.7.3 框架梁的内力组合322.7.4截面设计：373.1楼梯计算书423.1.1楼梯平面设计423.1.2楼梯结构计算423.1.3截面计算423.1.4平台板设计434.1 板计算书454.1.1 B

10、3板区格454.1.2 B1区格板：474.1.3 B4区格板494.1.4 B2区格板515.1 承台计算书535.2 二桩承台计算书535.2.1 基本资料535.2.2 计算过程545.2.3计算结果：56第三章 PKPM电算结果58SAWETE 计算结果58表3-1结构材料信息58表3-2风荷载信息58表3-3地震信息58表3-4活荷载信息59表3-5调整信息59表3-6配筋信息59表3-8设计信息59表3-9荷载组合信息60表3-10抗倾覆验算结果60表3-12楼层抗剪承载力、及承载力比值60表3-13各层Y方向的作用力(CQC)61表3-14各层X方向的作用力(CQC)61表3-1

11、5各工况下的层间最大位移角61图3-1 一榀框架配筋包络图62图3-2 第一层梁在恒载作用下弯矩图63图3-3 底层柱墙最大内力组合简图64图3-4 第一层混凝土构件配筋及应力比简图65图3-5 第一层柱轴压比及有效长度系数简图66图3-6 桩承台尺寸67第四章 手算与电算结果分析对比70第四章 结论与展望71致 谢72参考文献73第一章 建筑设计1.1 工程概况工程名称：某五层宾馆建筑面积：建筑层数及各层高度：地上五层，建筑总高度为，各层高度为。设计标高：室内地坪结构形式：框架体系，楼板采用现浇抗震设防烈度：7度建筑等级：丙类抗震等级：三级1.2构造做法1.2.1墙体墙体均为后砌非承重墙，以

12、下墙体为水泥砂浆混凝土多孔砖砌筑，墙厚为，并用砂浆填实，卫生间隔墙（墙厚120）为水泥砂浆，混凝土多孔砖砌筑，其余墙体用水泥砂浆，混凝土多孔砖砌筑，墙厚200。1.2.2屋面及楼面本工程楼地面采用水泥楼地面，面厚度均按预留。卫生间较本层楼地面低，向地漏找泛水。屋面为不上人屋面，屋面排水采用为排水。1.2.3楼梯做法楼梯采用不锈钢扶手，铸铁栏杆，辅防滑地砖。1.2.4门窗外墙采用古铜色铝合金门窗，内墙采用木门木窗和玻璃窗。1.2.5工程防水散水：混凝土散水。楼面做法： 花岗岩饰面 1:2.5水泥砂浆底 纯水泥浆一道 厚现浇钢筋混凝土楼板 有吊顶不上人屋面做法： 厚高分子卷材 1:3水泥砂浆找平

13、憎水珍珠岩保温层 1:3水泥砂浆找平 1:6水泥焦渣找坡 板底厚粉刷抹平 有吊顶1.2.6 其他排水管采用钢管，雨水管为钢管，施工时结构、水暖电等专业图纸密切结合，并符合验收标准，本工程其他配件如生活洁具等由甲方自定。1.3平面布置示意图根据使用功能，本工程平面布置如下，遵循均匀、分散、对称、周边的原则，沿建筑物全高布置，柱网的布置除满足房屋使用要求外，力求构件类型规格统一。第二章 结构计算图1-1 柱位平面布置图手算一榀框架（以2-2为例）2.1各构件截面尺寸估算2.1.1梁截面估算 取,取 取取取,取2.1.2柱截面估算柱截面尺寸可根据下式估算： (3.1) (3.2)查表可知该框架结构的

14、抗震等级为三级，其轴压比限值；各层的重力荷载代表值近似取。边柱的负载面积有以下几类：( 为地震作用后的轴压比增大系数)边柱： 中柱： 由上式得第一层柱截面面积为： 边柱： 中柱：由于结构是一长宽比比较大的矩形建筑，在地震作用下引起的扭转比较强，故为增加刚度，减少层间位移，边柱、中柱的截面尺寸均取一样截面取，惯性矩为。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底，24层柱高度即为层高，为3.6m；底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，即。并根据以下假定： 各榀框架自身平面内刚度无限大，平面外刚度很小；楼板为刚度无限大平板。得框架结构计算简图如图2-1所示：图2-1 一榀框架杆件编号2.1.3板厚

15、估算现浇楼板厚：根据混凝土规范10.1.1，对于民用建筑楼板，双向板最小厚度为，单向板最小值为。而且，根据经验可知：为了使单向板具有一定的刚度，其厚度应不小于板跨度的（连续板）、（简支板）或者（悬臂板）。为了使双向板具有一定的刚度，其厚度应不小于板跨度的（连续板）、（简支板）。故而，（单向板） （双向板）本工程板绝大多数为双向板，且本工程跨度一般为，故取。特殊板厚见结构施工图说明。2.2框架的计算简图2.2.1确定计算单元图2-3 计算单元2.2.2线刚度计算结构计算简图如图2-4所示。各梁、柱构件的线刚度经计算后列于图2-4.其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取为(为不考虑楼板翼缘

16、作用的梁截面惯性矩)。梁：,，混凝土的弹性模量边跨梁AB线刚度：中跨梁BC线刚度：边跨梁CD线刚度：柱：，混凝土的弹性模量非底层柱：底层柱线刚度：2-4梁、柱线刚度（单位：）2.3 荷载计算竖向恒荷载计算：屋面框架线荷载标准值 40mm厚高分子卷材 20mm厚1：3水泥砂浆找平 60mm厚憎水珍珠岩保温层 20mm厚1：3水泥砂浆找平 50mm厚1:6水泥焦渣找坡 100mm厚钢筋混凝土板 20mm厚板底粉刷抹平 吊顶 屋面恒载标准值： 边跨AB框架梁自重 梁侧粉刷 边跨梁AB上恒载： 边跨BC框架梁自重 梁侧粉刷 边跨梁BC上恒载： 边跨CD框架梁自重 梁侧粉刷 边跨梁CD上恒载： 图2-5

17、 均布荷载向梁传递图示由图2-5板上荷载向梁传递图可以求得矿量上的恒荷载为： , , ， ,楼面框架梁线荷载标准值 20mm厚花岗岩饰面 20mm厚1：3水泥砂浆找平 5mm纯水泥浆一道 100mm厚钢筋混凝土板 20mm厚板底粉刷抹平 吊顶 楼面恒载标准值： 边跨（AB、CD）框架梁自重及梁测粉刷 墙自重 边跨梁重： 中跨BC框架梁自重及梁测粉刷 中跨BC梁重 由图2-5板上恒载向梁传递图可以求得框架梁上的恒载为： , , 屋面框架节点集中荷载标准值 边柱连系梁自重 粉刷 女儿墙自重 连系梁传来屋面自重 顶层边节点集中力荷载 顶层中柱连系梁自重 粉刷 连系梁传来屋面自重 顶层中柱节点集中力荷

18、载 楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 梁测粉刷 连系梁上墙自重边柱自重 边柱粉刷 连系梁上窗自重 楼面边节点集中力荷载 中柱节点集中力荷载 中柱连系梁自重 梁测粉刷 边柱自重 边柱粉刷 联系梁上墙自重 门自重 楼面中柱节点集中力荷载 次梁节点集中力荷载 楼面次梁连系主梁自重 粉刷 次梁上墙自重 标准层次梁节点点集中力荷载 恒载作用框架的计算见图如图2-6所示。将肥均布荷载转化成均布荷载的形式，计算图如图3-7所示。图2-6荷载图图2-7 等效恒荷载作用下框架的计算简图其中，由梯形转化为均布荷载的公式为： 由三角形转化为均布荷载的公式为：屋面等效恒荷载：AB梁上恒载 BC梁恒载 CD梁恒

19、载楼面等效恒荷载：AB梁上恒载 BC梁恒载 CD梁恒载2.4竖向活荷载计算屋面框架梁线荷载标准值 边跨梁AB均布活载： 中跨梁BC均布活载： 边跨梁CD均布活载： 楼面框架梁线荷载标准值 边跨梁AB均布活载： 中跨梁BC均布活载： 边跨梁CD均布活载： 屋面框架梁节点集中活荷载 边跨梁A节点集中活载： 中跨梁B节点集中活载： 同理C节点 同理D节点 楼面框架梁节点集中活载 边跨梁A节点集中荷载： 中跨梁B节点集中荷载： 同理C节点同理D节点根据上述公式将梯形荷载转化为均布荷载，将三角形荷载转化为均布荷载其中，则，屋面等效活荷载边柱AB等效活荷载：中柱BC等效活荷载：边柱CD等效活荷载：楼面等效

20、活载边柱AB等效活荷载：中柱BC等效活荷载：边柱CD等效活荷载：2.5地震作用计算自振周期按以下经验公式计算： 集中于质点i的重力荷载代表值：由以下重力荷载代表值公式：各墙扣除门窗洞口加门窗粉刷的自重计算及计算表公式如下： 200mm墙面荷载120mm墙面荷载门窗面荷载为：屋面板自重： 女儿墙自重： 框架梁自重：框架梁粉刷：次梁自重： 次梁粉刷： 一标准层柱总重： 一标准层墙总重：门窗自重：楼面板自重：因此得： 质点i的水平地震作用计算本工程抗震设防烈度为7度，场地类别为二类，设计地震分组为第一组，特征周期，按抗震规范可查得： 地震影响系数最大值 衰减指数 阻尼调整系数 于是可以算得:结构弹性

21、总水平地震作用（底部剪力标准值） 楼层i层底水平地震作用53.619.17942.15151695.0650.276 760.5143.615.59774.46151504.1300.276759.551520.0633.611.99774.46116316.0740.212583.142103.1923.68.39774.4681128.0180.148406.722609.9214.74.710397.3348867.4510.088244.992754.9119.1-47662.86549510.7381.0002754.91-2.6框架内力计算 2.6.1竖向恒荷载作用下的内力计算基本

22、假定：多层框架的侧移很小可忽略不计；每一层框架梁上的竖向荷载只对本层的梁及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，忽略对其他各层梁、柱的影响。在此基本假定的基础上，恒荷载作用下的内力计算采用分层法。为了减小误差，在用力矩分配法计算时，上层柱和中层柱的线刚度取0.9倍，顶层和中间层向柱端的传递系数取1/3，底层柱的线刚度仍取1.0倍，向柱底的传递系数仍取0.5。梁柱线刚度如图2-4所示。框架的节点梁柱弯矩分配系数计算如图3-4所示2-4梁、柱线刚度（单位：）图2-8 框架节点分配系数利用分层法计算，结构计算简图如图2-9所示：图2-9分层后恒荷载作用的计算简图用分层法计算顶层，计算过程如下： 计算屋

23、面杆端固端弯矩： 同理 节点A5B5CB杆端位置A5下A5右B5左B5下B5右CB弯矩分配系数0.3810.6190.4710.2900.239-1.000固端弯矩-85.02085.020-47.780-23.890第一次弯矩分配32.39352.627-17.540-10.800-8.900弯矩传递传递完成-8.77026.3148.900第二次弯矩分配3.3415.429-12.394-7.631-6.2896.289结果35.734-35.73481.400-18.431-62.969-8.701说明：其中“A5下”指节点A5下方杆件即五层柱上部控制截面。 “A5右”指节点A5右方杆件

24、即第五层梁AB。 “B5左”指节点B5左方杆件即第五层梁BA。 “B5下“指节点B5下方杆件即第五层柱上部控制截面。 “B5右”指节点B5右方杆件即第五层梁BC。 “CB”指梁CB跨中。如下表格同理。同理以BC跨中点为对称轴的CD跨数值上一AB跨相同。计算标准层（2-4层）杆端弯矩：次梁集中荷载产生弯矩： ，同理 节点A4B4CB杆端位置A4上A4下A4右B4左B4上B4下B4右CB弯矩分配系数0.2760.2760.4480.3650.2250.2250.185-1.000固端弯矩-144.620165.960-43.310-21.660第一次弯矩分配39.91539.91564.790-4

25、4.767-27.596-27.596-22.690弯矩传递传递完成-22.38432.39522.690第二次弯矩分配6.1786.17810.028-11.824-7.289-7.289-5.9935.993结果46.09346.093-92.186141.763-34.885-34.885-71.9937.023同理以BC跨中点为对称轴的CD跨数值上一AB跨相同。第一层杆端弯矩分配如下表：节点A1B1CB杆端位置A1上A1下A1右B1左B1上B1下B1右CB弯矩分配系数0.2900.2380.4720.3800.2340.1930.193-1.000固端弯矩-144.620165.960

26、-43.310-21.660第一次弯矩分配41.94034.42068.261-46.607-28.700-23.671-23.671弯矩传递传递完成-23.30434.13023.671第二次弯矩分配6.7585.54610.999-12.970-7.986-6.587-6.5876.587结果48.69839.966-88.664140.514-36.687-30.259-73.5698.599同理以BC跨中点为对称轴的CD跨数值上一AB跨相同。屋面层边跨跨中弯矩为：标准层边跨跨中弯矩为：首先在距A端处出现弯矩最大值，因此 所以分层法得到各层弯矩图2-10：2-10a恒荷载作用下的顶层弯矩

27、图单位（）2-10b 恒荷载作用下的标准层弯矩图单位（）2-10b 恒荷载作用下的底层弯矩图单位（）叠加分层法计算结果将各层分层法求得的弯矩图叠加，可得整个框架结构在恒荷载作用下的弯矩图。由于分层法计算的误差，叠加后框架各节点的弯矩并不一定能达到平衡。为了提高精度，将节点不平衡弯矩再分配一次进行修正，修正后得到恒荷载作用下整个结构的弯矩图（如图2-11所示）。图2-11 恒载作用下的弯矩图单位（）计算梁剪力 依据图2-11所示，由梁的平衡条件可得：顶层：和标准层：和图2-12 梁平衡受力图计算如图2-13所示图2-13 恒载作用下框架剪力单位（）计算柱轴力 依据节点的平衡条件，由以上剪力图叠加

28、节点集中荷载可得到框架柱轴力即，计算结果如图2-14所示：图2-14 恒荷载作用下轴力图单位（）2.6.2竖向活荷载作用下的内力计算计算屋面杆端固端弯矩： 同理 节点A5B5CB杆端位置A5下A5右B5左B5下B5右CB弯矩分配系数0.381 0.619 0.471 0.290 0.239 -1.000 固端弯矩-7.020 7.020 -6.280 -3.140 第一次弯矩分配2.675 4.345 -0.349 -0.215 -0.177 弯矩传递传递完成-0.174 2.173 0.177 第二次弯矩分配0.066 0.108 -1.023 -0.630 -0.519 0.519 结果2

29、.741 -2.741 7.821 -0.845 -6.976 -2.444 计算标准层（2-4层）杆端弯矩： 同理 节点A4B4CB杆端位置A4上A4下A4右B4左B4上B4下B4右CB弯矩分配系数0.276 0.276 0.448 0.365 0.225 0.225 0.185 -1.000 固端弯矩-28.090 28.900 -24.080 -12.040 第一次弯矩分配7.753 7.753 12.584 -1.759 -1.085 -1.085 -0.892 弯矩传递传递完成-0.880 6.292 0.892 第二次弯矩分配0.243 0.243 0.394 -2.297 -1.

30、416 -1.416 -1.164 1.164 结果7.996 7.996 -15.991 31.136 -2.500 -2.500 -26.136 -9.984 恒荷载作用下第一层节点弯矩如下表：节点A1B1CB杆端位置A1上A1下A1右B1左B1上B1下B1右CB弯矩分配系数0.290 0.238 0.472 0.380 0.234 0.193 0.193 -1.000 固端弯矩-28.090 28.090 -24.080 -12.040 第一次弯矩分配8.146 6.685 13.258 -1.524 -0.938 -0.774 -0.774 弯矩传递传递完成-0.762 6.629 0

31、.774 第二次弯矩分配0.221 0.181 0.360 -2.519 -1.551 -1.279 -1.279 1.279 结果8.367 6.867 -15.234 30.676 -2.490 -2.053 -26.133 -9.987 图2-15 活荷载作用下的节点弯矩图单位（）图2-16 活荷载作用下节点剪力单位（）图2-17 活荷载作用下节点轴力单位（）2.6.3地震作用下的内力计算本建筑高度小于40m，以剪切变形为主且质量和刚度较均匀，故采用底部剪力法计算。编号柱编号1A2.1811.9810.6230.7383.1340.236B2.1812.9880.6990.8280.26

32、4C2.1812.9880.6990.8280.264D2.1811.9810.6230.7380.2362A2.6581.6250.4481.1034.9170.224B2.6582.4510.5511.3550.276C2.6582.4510.5511.3550.276D2.6581.6250.4481.1030.2243A2.6581.6250.4481.1034.9170.224B2.6582.4510.5511.3550.276C2.6582.4510.5511.3550.276D2.6581.6250.4481.1030.2244A2.6581.6250.4481.1034.917

33、0.224B2.6582.4510.5511.3550.276C2.6582.4510.5511.3550.276D2.6581.6250.4481.1030.2245A2.6581.6250.4481.1034.9170.224B2.6582.4510.5511.3550.276C2.6582.4510.5511.3550.276D2.6581.6250.4481.1030.224变形验算：楼层层高总抗侧刚度i层底水平地震力层间位移1/550 备注5 3.6 590.04 760.51 0.0001 0.000036 0.001818 满足4 3.6 590.04 1520.06 0.000

34、3 0.000072 0.001818 满足3 3.6 590.04 2103.190.0004 0.000099 0.001818 满足2 3.6 590.04 2609.920.0004 0.000123 0.001818 满足1 4.7 376.08 2754.910.0007 0.000156 0.001818 满足横向地震作用下框架内力分析根据以上各表的数据，用D值法计算如下：楼层柱号下上5 A69.137 0.224 0.381 3.600 21.277 34.569 B0.276 0.425 3.600 29.156 39.446 C0.276 0.425 3.600 29.156 39.446 D0.224 0.381 3.600 21.277 34.569 4 A138.187 0.224 0.450 3.600 50.230 61.392 B0.276 0.475 3.600 65.130 71.986 C