本科毕业设计论文八层框架手算计算书.doc

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1、本科毕业设计八层框架手算计算书摘 要 本工程为郑州市瑞都花园酒店，主体八层，局部为单层裙房。建筑物总高度为27.45m，占地面积约为1341.1。总建筑面积约为7194.2。主体部分结构形式总体上成“一”字型，本建筑物抗震等级为三级，抗震设防烈度为7度，设计使用年限为50，设计基准期为50年。基本雪压为0.4kN/，屋盖和楼盖采用现浇钢筋混凝土楼板。 本设计选用横向第6轴线的中间框架进行结构设计，考虑竖向恒、活荷载以及考虑地震作用。在确定结构布置之后，先进行重力荷载代表值的计算，接着利用由质量法求出的顶点位移求出结构自振周期，进而按底部剪力法计算水平地震作用的大小，从而求出在水平地震作用下的结

2、构内力（框架弯矩、剪力、轴力）。然后利用弯矩二次分配法和静力平衡原理计算竖向荷载（包括恒载、活载）作用下的结构内力，进而进行框架的内力组合，并找出最不利的一组或几组组合内力，进行梁、柱等构件配筋计算。此外还进行了结构布置中的室内楼梯的设计，完成了平台板、梯段板、平台梁等构件的内力分析和配筋计算。本结构采用横向框架柱下条形基础（纵向布置基础连系梁），并对基础进行了地基承载力、受冲切承载力和配筋计算，最后绘制出该房屋的结构施工图。 关键词:地震作用、竖向荷载作用、内力组合、截面设计。AbstractThis project is Rui Garden Hotel in Zhengzhou City

3、.It contains main partcomposed of eight floors and local single-layer skirt.The building whose total height is 27.45m covers an area of approximately 1341.1 square meters.The total floor area is approxi-mately 7194.2 square meters. The main part ofthe overall structure is about straight. The buildin

4、gs seismic rating is the 3rd level. The seismic fortification intensity is 7thdegree.The de-signlife span is 50 years and the design basis is also 50 years.The basi-c snowpressure is 0.4 KN per square meter.The structure of roof and floor is reinfoc-ed concrete board.This design uses intermediate fr

5、amework for the structural design of the horizontal axis 6. To consider the vertical constant and live load,as well as the horizontal direct-ion earthquake is essential.Having determining the structural arrangement,I firstly calcu-lated gravity loads representativevalue. Then, I use the vertex displ

6、acement obtained b-ythe mass method to calculate the structural natural periods.And then I calculate the size of the horizontal forcewith seismic base shear method.Thus obtained the internal force of the structure(moment,shear and axial force) under the horizontal seismic.And then I use the Moment D

7、istribution Method and static balance principle to calculate t-he structures internal forces under the dead and live load. Then I caculated internal force combinations of the framework,andidentify the most unfavorable one group or s-everal groups of combinations of internal force to calculate reinfo

8、rcementof beams, co-lumns and other component. In addition,I operated the structural arrangement of the i-nterior staircases.And I completed the internal force analysis and reinforcement calcula-tion of platform board, bench boards,platforms, beams and other components.I use the stripfoundation unde

9、r horizontal frame column,and layout longitudinal foundation tie b-eam.At the same time I operated foundation bearing capacity, the punching shear cap-acity and reinforcement calculation of the basis.Finally, I map out the structure of thehousing construction plans.Keywords:Horizontal seismic effect

10、,Vertical load effect,Internal force combination,Section design.目 录第一章 绪 论1第二章 工程概况32.1 工程概况32.2工程地质条件及主要参数32.2.1抗震等级32.2.2雪荷载32.2.3地质条件32.2.4 水文地质条件3第三章楼、屋面板结构设计53.1 设计资料53.1.1 楼面建筑做法53.1.2 屋面建筑做法53.1.3 活荷载53.1.4 选用材料53.1.5 结构布置63.2 板的受力分析级及配筋计算63.2.1荷载计算63.2.2 楼、屋面板受力分析及配筋计算73.3 绘制配筋计算结果16第四章框架结构设

11、计174.1 设计资料174.1.1 设计标高174.1.2 墙身做法174.1.3 楼面建筑做法174.1.4 屋面建筑做法174.1.5 顶棚做法174.1.6门窗做法174.1.7 地质资料174.1.8 基本风压、雪压174.1.9 活荷载184.2 确定计算简图194.2.1 结构平面布置图194.2.2 横向框架计算简图204.3 水平地震作用下横向框架内力分析214.3.1重力荷载代表值的计算214.3.2结构自振周期的计算244.3.3 水平地震作用力的计算274.3.4 水平地震作用下框架内力分析294.4 竖向永久荷载作用下横向框架内力分析324.4.1 计算单元324.4

12、.2 荷载计算334.4.3 画出框架计算简图364.4.4 计算分配系数和固端弯矩364.4.5 横向框架弯矩分析404.4.6 横向框架梁跨中弯矩、梁端剪力、柱轴力和剪力计算414.4.7 画出横向框架在永久荷载作用下的内力图434.5 竖向可变荷载作用下横向框架内力分析454.5.1 计算单元454.5.2 荷载计算464.5.3 画出框架计算简图474.5.4 计算分配系数和固端弯矩474.5.5 横向框架梁柱端弯矩分析484.5.6 横向框架梁跨中弯矩、梁端剪力、柱轴力和剪力计算504.5.7 画出横向框架在永久荷载作用下的内力图514.6 横向框架内力组合534.6.1 结构抗震等

13、级534.6.2横向中间框架内力组合544.6.3 横向中间框架内力调整634.6.4 调整后的梁柱内力设计值汇总674.7 框架梁、柱截面设计694.7.1 框架梁截面设计694.7.2 框架柱截面设计734.8 绘制框架结构施工图80第五章楼梯结构设计815.1 首层楼梯结构设计815.1.1 设计资料815.1.2 梯段板的设计815.1.3 平台板的设计825.1.4 平台梁的设计835.2 标准层楼梯结构设计845.2.1 设计资料845.2.2 梯段板的设计845.2.3 平台板的设计855.2.4 平台梁的设计855.3 绘制楼梯结构施工图86第六章. 基础结构设计876.1基础

14、布置876.2 内力分析876.2.1基础底面尺寸的确定876.2.2 计算地基净反力876.2.3计算梁初始内力和支座反力886.2.4 计算调整荷载886.2.5 计算荷调整载作用下基础梁内力与支座反力896.2.6 计算基础梁的内力906.3 条形基础截面设计916.3.1条形基础肋梁设计916.3.2条形基础翼板设计936.4 绘制结构施工图94第七章 结论95参考文献97附录99致 谢101第一章 绪 论建筑结构的选型是一个综合性的问题，应选择合理得到结构形式。该房屋选用了框架结构。钢筋混凝土框架结构是多高层建筑中常用的结构形式，是因为框架结构整体性能好而利于抗震，便于形成大跨度大空

15、间。平面布置灵活，便于分割布置，结构轻巧。框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，施工效率高，从而缩短工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度好，设计处理适当能达到较好的抗震效果。因此，很多现代建筑如教学楼、图书馆住宅等公共建筑多采用框架结构，或者框架剪力墙结构。材料上多用钢筋混凝土，局部采用钢结构，以满足自重活荷载以及实验器材和办公用具荷载，并保证具有足够狗的强度和稳定性要求。框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。传力明确、结构布置灵活、抗震性能好和整体性好，目前已广泛应用与

16、各类多层的工业与民用建筑中。采用框架结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖等轻质板材等材料砌筑或装配而成。该房屋为八层，且高度适中，综合适用性，安全性，经济性等因素，结构形式采用框架结构比较合理。框架结构设计主要包括框架结构布置、框架结构内力分析、框架结构截面设计、框架结构地震作用位移验算及基础设计等方面的内容。在本次设计中以上所提到内容均有涉及。 第二章 工程概况2.1 工程概况本工程为八层钢筋混凝土框架结构体系，建筑平面为“一”字型，建筑高为26.94m。2.2工程地质条件及主要参数2.2.1抗震等级建筑结构抗震等级为三级，抗震设防烈

17、度为7度，设计使用年限为50年。2.2.2雪荷载郑州地区基本风压为0.45kN/，基本雪压为0.4kN/。2.2.3地质条件根据某地质勘察部门提供的工程地质勘察报告，地层结构及底层评书，自然地面以下土层依次为：第一层：素填土层，地不卖身为0.5m-0.8m。第二层:黏土层，底部埋深为1.5m-1.8m，承载力特征值为=150kPa。.第三层:粉质粘土层，底部埋深为3.2m-3.5m，承载力特征值为=180kPa。第四层：细砂层,底部埋深为4.8m-5.2m，承载力特征值为=195kPa。第五层：中砂层，底部埋深为6.1m-6.4m，承载力特征值为=210kPa。第六层：粗砂层，底部埋深为7.8

18、m-8.4m，承载力特征值为=230Pa.。第七层：含砂粗砾层，底部埋深为17.8m-18.5m，承载力特征值为=243kPa。2.2.4 水文地质条件地下水埋深9.5m-10.3m，场地类型为一类场地，建筑场地类别为类。地震烈度为7度，不会产生地震液化。勘察结论及建议：本工程建议采用柱下条形基础，地基采用天然地基。粉质粘土层和细砂层为持力层地基承载力特征值为=230kPa，基础埋深为2.4m。第三章楼、屋面板结构设计3.1 设计资料3.1.1 楼面建筑做法楼面上建筑做法采用中南标准图集98ZJ001中的楼10，顶棚做法采用其中的顶1,如图3.1。3.1.2 屋面建筑做法屋面建筑做法，采用中南

19、标准图集98ZJ001中的屋9，顶棚采用其中的顶1，如图3.2。 图3.1 楼面及顶棚建筑做法3.1.3 活荷载该房屋用途为酒店，查建筑结构荷载规范GB50009-2001，楼面活荷载为2.0 KN/。屋面为不上人屋面，查建筑结构荷载规范GB50009-2001，屋面活荷载为0.5 KN/。3.1.4 选用材料楼面结构采用C25级混凝土，板受力钢筋采用HRB335。 图3.2 屋面及顶棚建筑做法3.1.5 结构布置 该框架结构采用横向框架承重方案，楼板及屋面板类型如图3.3。 图3.3 楼板、屋面板区格类型划分3.2 板的受力分析级及配筋计算3.2.1荷载计算1）屋面板荷载恒载标准值屋面建筑做

20、法(查中南标准图集98ZJ001) 2.2 kN/屋面钢筋混凝土板 250.1=2.5 kN/顶棚(中南标准图集98ZJ001) 0.24 kN/ 小计 =4.94 kN/ 活载标准值屋面活荷载(不上人屋面) 0.5 kN/雪荷载(查荷载规范雪荷载分布系数=1.0) =1.00.4 kN/ 小计 =0.5 kN/2）楼面板荷载 恒载标准值楼面建筑做法(查中南标准图集98ZJ001) 0.7 kN/楼面钢筋混凝土板 250.1=2.5 kN/顶棚(中南标准图集98ZJ001) 0.24 kN/ 小计 =3.44 kN/活载标准值 楼面活荷载（查荷载规范） 2.0 kN/ 小计 2.0 kN/3.

21、2.2 楼、屋面板受力分析及配筋计算 楼、屋面板设计采用塑性理论，本设计采用塑性铰线法。1）屋面板内力分析及配筋计算（1）设计荷载永久荷载控制 q=1.35+1.40.7=1.354.94+1.40.70.5=7.16 kN/可变荷载控制 q=1.2+1.4=1.24.94+1.40.5=6.63 kN/ 屋面板分布荷载采用q=7.16 kN/ （2）屋面板内力分析和配筋计算D区格板： D区格如图3.4所示 计算跨度 =2.4-b=2.4-20.125=2.15m =3.6-b=3.6-20.15=3.30m 图3.4 D区格计算简图 =1.53，采用以下比值 =0.48 =1.1 =0.72

22、 由塑性理论公式（3.1）（a=l） （3.1）得7.16（33.3-2.15）=+2.15（1.5）求得=1.26 =0.60 =1.34 =0.91 跨中截面配筋、 = =1-=0.55 =0.016100080=50.77=0.2%，故少筋，需按最小配筋率配筋=0.2%1000100=100 故配以B6150（=189） , 、配以B6200，、配以B6250. C区格板C区格如图3.5所示 图3.5 C区格计算简图计算跨度 =2.15m =3.6-+0.05+=3.58m =1.66，采用以下比值 =0.42 =1.24 =0.65 由D区格已经求得=0.91 由上式得7.16（33.

23、58-2.15）=3.58（2+1.24+1.24） +2.15（1.50.42-0.5+0.91+0.65） 求得=1.27 =0.53 =1.58 =0.91 =0.83 由D区格的计算，可对C区格采用相同配筋。B区格 B区格简图如图3.6所示 图3.6 B区格计算简图计算跨度 =3.6-20.15=3.3m =6.6-+0.05+=6.575 =1.992，采用以下比值 =0.18 =1.97 =0.2 由D区格计算得=1.34 由上式得 7.16（36.575-3.3）=6.575（2+1.97+1.97） +3.3（1.50.15-0.5+1.34+0.2） 求得=2.71 =0.4

24、9 =5.34 =1.34 =0.54 跨中截面配筋、 =0.036 =0.0362 =0.0362100080 =115.0 ，仍按构造配筋，配以B8220（=229），按构造配以B6250。 支座截面配筋、 =0.07 =0.55 =0.073100080=231.7 =0.289%=0.2% 、配以B8200（=251），配以B6250。 A区格 A区格简图如图3.7所示 计算跨度 =3.6-0.15+=3.5m =6.6-0.125+0.05+=6.575m =1.88，采用以下比值 =0.2 =1.9 =0.3 图3.7 A区格计算简图 由前计算得 =5.34 =1.58 由上式得7

25、.16（36.575-3.5）=6.575（2+5.34+1.9） +3.5（1.50.2-0.5+1.58+0.3） 求得=3.0 =0.6 =5.34 =5.7 =1.58 =0.9 跨中截面配筋、 由B区格配筋计算，该区格配以B8220，配以B6250。 支座截面配筋、 =0.075 =0.55 =0.078100080=247.52 =0.248%=0.2% 、配以B8200（=251），配以B6160。2）楼板内力分析及配筋计算（1）设计荷载永久荷载控制 q=1.35+1.40.7=1.353.44+1.40.72.0=6.604 kN/可变荷载控制 q=1.2+1.4=1.23.4

26、4+1.42.0=6.93 kN/ 屋面板分布荷载采用 q=6.93 kN/ （2）屋面板内力分析和配筋计算D区格板 计算跨度 =2.4-b=2.4-20.125=2.15m =3.6-b=3.6-20.15=3.30m =1.53，采用以下比值 =0.48 =1.1 =0.72 由塑性理论公式（a=l） 得 6.93（33.3-2.15）=+2.15（1.5）求得=1.28 =0.61 =1.41 =0.92 跨中截面配筋、 = =1-=0.55 =0.0171100080=54.4=0.2% ，故少筋，需按最小配筋率配筋=0.2%1000100=100 故按构造配以B6160（=177）

27、, 、配以B6250。 支座配筋 =0.019 =1-=0.55 =0.0192100080=61.0 =0.2%按构造配以B6160（=177），、均配以B6250。C区格板计算跨度 =2.15m =3.6-+0.05+=3.58m =1.66，采用以下比值 =0.42 =1.24 =0.65 由D区格已经求得=0.92 由上式得6.93（33.58-2.15）=3.58（2+1.24+1.24） +2.15（1.50.42-0.5+0.92+0.65） 求得=1.28 =0.54 =1.58 =0.92 =0.83 由D区格的计算，可对C区格采用相同配筋。B区格 计算跨度 =3.6-20.

28、15=3.3m =6.6-+0.05+=6.575 =1.992，采用以下比值 =0.18 =1.97 =0.2 由D区格计算得=1.41 由上式得 6.93（36.575-3.3）=6.575（2+1.97+1.97） +3.3（1.50.18-0.5+1.41+0.2） 求得=2.72 =0.49 =5.36 =1.41 =0.54 跨中截面配筋、 =0.036 =0.037 =0.037100080 =117.0 ，仍按构造配筋，配以B8200（=251），配以B6250。 支座截面配筋、 =0.07 =0.55 =0.073100080=231.8 =0.289%=0.2% 、配以B8

29、200（=251），配以B6250。A区格 计算跨度 =3.6-0.15+=3.5m =6.6-0.125+0.05+=6.575m =1.88，采用以下比值 =0.2 =1.9 =0.3 由前计算得=3.84 =5.36 由上式得6.93（36.575-3.5）=6.575（2+5.36+1.9） +3.5（1.50.2-0.5+1.58+0.3） 求得=3.2 =0.64 =3.84 =6.08 =5.36 =0.96跨中截面配筋、 =0.042 =0.55 =0.043100080=136.5 =0.17%=0.2% 配以B8220（=229），配以B6250。 支座截面配筋、 =0.0

30、8 =0.55 =0.083100080=263.4 =0.263%=0.2% 配以B8180（=279），配以B6250, 配以B8200。3.3 绘制配筋计算结果将前述各类型区格配筋计算结果画出楼板和屋面板配筋图，见附录。第四章框架结构设计4.1 设计资料4.1.1 设计标高室内设计标高0.000，室内外高差为450mm。4.1.2 墙身做法填充墙为粘土空心砖，用M5混合砂浆砌筑，内粉刷为混合砂浆打底，纸筋灰抹面，厚20mm，“803”内墙涂料两度。外粉刷为1:3水泥砂浆打底，厚20mm，陶瓷锦砖贴面。4.1.3 楼面建筑做法楼面建筑做法见3.1.14.1.4 屋面建筑做法屋面建筑做法见3

31、.1.24.1.5 顶棚做法顶棚建筑做法见3.1.1和3.1.24.1.6门窗做法门厅处为铝合金门窗，其他均为木门、钢窗。4.1.7 地质资料地基资料见工程概论中2.2.3，地基土为良好密实，修正后地基承载力特征值为=230 。4.1.8 基本风压、雪压查建筑结构荷载规范GB50009-2001，郑州地区基本风压为0.45 kN/，基本雪压为0.4 kN/。4.1.9 活荷载该房屋用途为酒店，查建筑结构荷载规范GB50009-2001，楼面活荷载为2.0 kN/，走廊也为2.0 kN/。屋面为不上人屋面，查建筑结构荷载规范GB50009-2001，屋面活荷载为0.5 kN/。 a 首层平面布置

32、图图4.1 结构平面布置图 b 二层平面布置图图4.1 结构平面布置图b 二层平面布置图图4.1 结构平面布置图4.2 确定计算简图4.2.1 结构平面布置图该房屋结构采用横向框架承重方案，结构平面布置如图4.1 。1）梁截面尺寸如下表4.1 表4.1 楼盖、屋盖梁截面尺寸及混凝土强度等级 层次混凝土强度等级横向框架梁（bh）边纵连系梁（bh）中纵连系梁（bh）边跨（AB、CD）中间跨（BC）1-8C253006003004502505002505002）柱截面尺寸初估 由建筑抗震设计规范GB50011-2010确定该房屋结构抗震等级为三级，其轴压比限值=0.9，各层重力荷载代表值近似取为12

33、kN/，由图4.1可知边框架柱和中间框架柱符合面积分别为4.53.6和3.33.6。 对初步布置的柱进行轴压比验算： 第一层： 边柱 = =0.28=0.9 中柱 = =0.35=0.9 第二层： 边柱 = =0.0.336=0.9 中柱 = =0.423=0.9第三层： 边柱 = =0.346=0.9 中柱 = =0.435=0.9柱截面尺寸确定如下表4.2表4.2 框架柱截面尺寸及混凝土强度层次混凝土强度等级柱截面尺寸（bh）柱高3-8C304505003.324506003.31C354507005.554.2.2 横向框架计算简图取顶层柱形心线作为框架柱轴线，两轴线取至板底，2至8层为

34、层高，底层柱高度取基础顶面至一层板底的高度，即3.9+0.45+1.2=5.55m，横向框架计算简图如图4.2。 图4.2 框架结算简图4.3 水平地震作用下横向框架内力分析水平地震作用下横向框架内力分析采用底部剪力法。4.3.1重力荷载代表值的计算1）屋面及楼边永久荷载标准值 屋面恒载 4.94 kN/ 楼面恒载 3.44 kN/ 2）屋面及楼面可变荷载标准值 屋面（不上人）活荷载 0.5 kN/ 屋面雪荷载 =1.00.4 kN/ 楼面活荷载 2.0 kN/ 3）梁、柱、墙、门窗重力荷载代表值计算 （1）梁、柱重力荷载代表值计算 梁柱重力荷载代表值计算列于下表4.3 表4.3 梁、柱重力荷

35、载代表值 构件类型层次构件名称bmhmkN/mgkN/mmnkN梁1边KL300600251.054.7255.822606.36中KL300450251.053.5441.71166.272边KL300600251.054.7255.9522618.50中KL300450251.053.5441.81170.173-8边KL300600251.054.7256.122634.10中KL300450251.053.5441.91174.071-8纵连梁250500251.053.283.1540413.281卫次梁240400251.052.525.721228.832-8卫次梁2404002

36、51.052.525.721172.97柱1KZ450700251.18.6635.55442115.502450600251.17.4253.3441078.113-8450500251.16.1883.344898.50 （2）墙体重力荷载代表值计算 墙体为240mm厚粘土空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5 kN/），内墙20mm厚抹灰，则单位墙重如下： 外墙：0.5+150.24+170.02=4.44 kN/ 内墙：150.24+2170.02=4.28 kN/ （3）门窗重力荷载代表值 查建筑结构荷载规范GB50009-2001得知木门单位面积重力荷载代表值为0.2 kN/； 铝合金窗单位

37、面积重力荷载代表值为 0.4 kN/； 钢窗单位面积重力荷载代表值为0.45 kN/。 4）各层质点重力荷载代表值计算 每个质点处的重力荷载代表值即该层所有构件及墙体门窗重力荷载代表值总和，该计算模型共有8各质点。 =606.36+66.27+413.28+2115.50+213.41+（3.44+0.52.0）15.6+4.4+4.28 +（6.6-0.35-0.45）5.550.2252+82.10.90.15+51.52.10.15+41.52.40.15+82.11.80.4+42.10.90.4+1.51.80.4+1.21.80.4=9147.95 kN =618.5+70.17+413.28+1078.17+1213.41+(3.44+0.52.0) 15.636+4.4