土木工程畢業(yè)論文工程設計-框架結構(一)

...一中科技實驗樓結構設計摘要本設計為一中科技實驗樓，為五層框架結構。建筑總高度為19.5m，建筑面積為4201.15mm2，室內外高差為0.45mm，本地區(qū)抗震設防烈度為8度，框架的框架等級為二級。首先根據(jù)提供資料及框架結構的優(yōu)點確定框架布局及承重方案。再根據(jù)承重方案選擇、構件截面尺寸選擇、重力荷載代表值計算及橫向框架側移剛度計算確定所設計框架為規(guī)則框架體系。然后計算了水平地震荷載作用下一榀框架的內力分析并求出內力，做出內力圖，計算豎向荷載(恒載、活載)作用下各桿端內力，用二次分配法進行內力分配，接著內力組合，找出最不利的一組或幾組來進行構件截面設計。最后，用計算機軟件（PKPM）對一榀框架進行計算，并繪制了樓板的配筋圖等。關鍵詞：框架結構；實驗樓設計；內力組合；截面設計；力矩分配法TechnologylabbuildingintheNO.1middleschoolofxxxxxxAbstractThedesignistechnologylabbuildingforthefive-storyframestructureintheNO.1middleschoolofxxxxxxxx.Thetotalbuildingareaisabout4201.15squaremetersandthetotalbuildingheightis19.5meters,andthedifferencebetweeninsideandoutsidegroundlevelsis450millimeter.Theseismicfortificationintensitydesignis8degrees,theclassofframestructureisSecondclass.Firstaccordingtothedesignmatcrialwhichprovides,aswellasthemeritsoftheframeworkoflayoutandloadingprograms.Undertheprogramthenloadingthechoicebeamsizechoices,gravityloadsonbehalfofthecalculationofhorizontalandlateralstiffnessframeworkofthecalculationtodeterminetheframeworkforthedesignrulesframework.Thencalculatethehorizontalseismicloadsframeworkofthenextloadanalysisandinternalforcessoughtforces,internalforcesmadeplans,calculatedverticalload(constantload,liveload)undertherodendswiththeinternalforcesecondarydistributionmethodforinternalforcedistribution,Theninternalforcecomposition,identifythemostdisadvantagedgrouporafewgroupstobeamdesign.Finally,thecomputersoftware(PKPM)carriesononeframetomatchthemusclechart,thefloormatchesthemusclechartaswellasthestaircasematchesthemusclechartthestructuretoleavethechart.Keywords:framestructure;officebuildingdesign;sectiondesign；internalforcecombination；momentdistributionmethod目錄第一章建筑設計 81.1滿足建筑功能要求 81.2采用合理的技術措施 81.3具有良好的經濟效果 81.4考慮建筑美觀要求 81.5建筑平面設計 91.5.1使用房間平面設計要求 91.5.2本設計根據(jù)具體情況做到以下幾點 91.6交通聯(lián)系部分的平面設計 91.7建筑立面設計 101.8建筑剖面設計 10第二章工程概況和計算簡圖 112.1工程概況 112.1計算簡圖 112.1.1結構布置圖 112.1.2結構計算簡圖 14第三章重力荷載計算 163.1工程做法 163.2重力荷載代表值計算 223.2.1的計算 223.2.2的計算 243.2.3、的計算 263.2.4的計算 26第四章結構構件剛度計算 284.1材料選擇 284.2剛度計算 28第五章橫向水平作用框架下結構內力和側移計算 315.1橫向水平地震作用下框架結構的內力和側移計算 315.1.1橫向自震周期計算 315.1.2水平地震作用及樓層地震剪力 325.1.3水平地震作用下位移驗算 345.1.4水平地震作用下框架內力計算 355.1.5梁端彎矩、剪力及柱軸力計算 37第六章豎向荷載作用下框架結構內力計算 406.1橫向框架內力計算 406.1.1計算單元 406.1.2荷載計算 416.1.3內力計算 436.1.4.恒載作用下梁固端彎矩和剪力計算 456.1.5活載作用下梁固端彎矩和剪力計算 46第七章框架內力組合 537.1結構抗震等級 537.2框架內力組合 53第八章截面設計 658.1框架梁的截面設計及構造要求 658.1.1構造要求 658.1.2梁的正截面受彎承載力計算 678.1.3梁的斜截面承載力驗算 688.2框架柱截面設計及構造要求 698.2.1構造要求 698.2.2柱的軸壓比驗算 718.2.3柱的正截面承載力計算 728.2.4柱的斜截面承載力的計算 738.3框架梁、柱的節(jié)點設計 75第九章樓板的設計 789.1雙向板的設計 789.1.1荷載設計值 799.1.2計算跨度 799.1.3彎矩計算 799.1.4截面設計 809.2單向板的設計 819.2.1計算跨度 819.2.2彎矩設計值 81第十章次梁的設計 8310.1荷載設計值 8310.2計算簡圖 8310.3內力計算 8310.4承載力計算 84第十一章樓梯的設計 8611.1.1梯段板的設計 8611.1.2荷載計算 8611.1.3截面設計 8711.2平臺板的設計 8711.2.1荷載計算 8711.2.2截面設計 8811.3平臺梁的設計 8811.3.1荷載計算 8811.3.2截面設計 88第十二章獨立基礎設計 9012.1基礎設計資料 9012.2基礎設計 9012.2.1確定基礎埋深 9012.2.2確定地基承載力和基礎尺寸 90第十三章電算部分 98第十四章外文翻譯 119參考文獻 125致謝 126..第一章建筑設計建筑設計是建筑物設計的一部分，遵循安全、經濟、實用、美觀的原則。并且與結構設計相互密切配合。因此，必須綜合考慮建筑功能、建筑藝術、結構等的要求。1.1建筑設計原則：1.1.1滿足建筑功能要求滿足建筑物的功能要求，為人們的生產和生活活動創(chuàng)造良好的環(huán)境，是建筑設計的首要任務。1.1.2采用合理的技術措施正確選用建筑材料，根據(jù)空間組合的特點，選擇合理的結構、施工方案，使房屋堅固耐久、建造方便。1.1.3具有良好的經濟效果房屋設計和建造中，要因地制宜，就地取材，盡量做到節(jié)省勞動力，節(jié)約建筑材料和資金。講究經濟效果，使得房屋設計的使用要求、技術措施以及造價匹配。1.1.4考慮建筑美觀要求建筑物在滿足使用要求的同時要考慮人們對建筑物的美觀的要求，考慮建筑物所賦予人們在精神上的感受。1.2建筑平面設計1.2.1使用房間平面設計要求a房間的面積、形狀和尺寸要滿足室內辦公、活動等的要求b門窗的大小和位置考慮出入方便、疏散安全、采光通風良好。c房間之間的組合要有利于結構合理的布置，施工方便。1.2.2本設計根據(jù)具體情況做到以下幾點a房間的面積基本上由任務書給定，部分做了適當調整。考慮到房間之間平面組合的方便采用“一”字型平面。b房間平面中門的最小寬度是由通過人流多少決定的。一般情況下，門的寬度為900mm左右，由?辦公建筑設計規(guī)范?(JGJ67-89)規(guī)定：辦公室門洞口寬度不應小于1m，高度不應小于2m，如室內人數(shù)超過50人或房間面積大于60m2時，須設兩個門或一個大于1.5m的雙扇門，房內最遠一點到門口距離不超過14m。本設計標準教室設兩個1m的單扇門。合班教室設兩個1.5m的雙扇門。房間中窗的大小和位置主要根據(jù)室內采光和通風要求考慮?！掇k公建筑設計規(guī)范》(JGJ67-89)規(guī)定：辦公室、教室等房間窗地比不應小于1∶6。c規(guī)范規(guī)定：①廁所距離最遠的工作點不應大于50m。②廁所應設前室，前室內應設洗手盆。③男廁所每40人設大便器一具，每30人設小便器一具，女廁所每20人設大便器一具，洗手盆每40人一具。1.2.3交通聯(lián)系部分平面設計規(guī)范規(guī)定：走道的寬度應符合防火、疏散和人流暢通的要求。本設計走道寬度設計為2400mm，能夠滿足防火、疏散和人流暢通的要求。樓梯寬度考慮三人并行前進，其寬度在1500-1650mm內，且平臺板的寬度不應小于梯段寬度，本設計1#樓梯梯段寬采用1800mm，2#樓梯梯段寬采用1600mm。門廳對外出入口的總寬度不應小于通向該門廳的過道、樓梯寬度的總和，門廳應與樓梯、過廳、電梯等臨近。1.3建筑立面設計建筑外形設計要求簡潔、明快、樸素、大方，能體現(xiàn)建筑物的使用要求以及與周圍環(huán)境的協(xié)調。外觀要求有較完善的材料質感及色彩搭配，為了達到以上效果，本設計采取以下措施：⑴建筑立面采用框架柱與墻面相平，不顯示出框架柱。立面外墻面噴刷淺灰色外墻涂料，使人感覺明快、清新、淡雅。⑵勒腳采用700mm高的剁斧石裝飾磚，與墻面的顏色相輝映，使建筑物整體協(xié)調。1.4建筑剖面設計剖面設計反映建筑物各部分應有的高度、建筑層數(shù)、空間組合以及各部分結構之間的關系。本設計綜合考慮了諸多因素，采取以下措施：⑴各層布置基本相同，主體部分都是實驗室、辦公室、活動室和衛(wèi)生間。為滿足辦公的凈空要求和采光良好，將標準層層高設計為3.9m。⑵為了防止雨水侵入室內，并防止墻身受潮，室內外高差取為450mm，并在±0.000下60mm處設水平防潮層一道。第二章工程概況和計算簡圖2.1工程概況一中擬建五層科技實驗樓，框架結構，本工程建筑面積為4201平方米。擬建工程所在地的設計局震動參數(shù)：=0.16，=0.35s基本風壓=0.55基本雪壓=0.10主導風向：北風，西北風地震烈度：6度，根據(jù)甲方要求，實際結構設計為8度（0.2g）第一組場地地勢較為平坦，場地自上而下各土層的工程地質特征如下：礫砂，承載能力標準值f=130(kPa)角砂，承載能力標準值f=260(kPa)，Ⅱ類場地本工程地基持力層為角砂，地基承載力特征值[]=260kPa地下水埋深較深，對本工程無影響土壤標準凍結深度1.3m。最熱平均溫度27.3℃（絕對最高氣溫39℃），最冷平均溫度：-10℃（絕對最低氣溫-25℃）。2.1結構布置圖2.1.1結構平面布置圖主體結構共五層，框架結構，層高均為3.9m。填充墻：外填充墻為300厚陶粒空心砌塊，內填充墻為200厚陶?？招钠鰤K，門為木門，窗為鋁合金窗。結構平面布置圖如圖2.1所示。圖2.1結構平面布置圖樓蓋及屋蓋均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，樓板厚度取120mm，梁截面尺寸依剛度要求確定，梁高為梁跨度的1/12~1/8，根據(jù)已確定的柱網(wǎng)尺寸，橫向主梁的尺寸為（300×600）mm。由于走廊的跨度較小，為了防止梁的剪切脆性破壞，規(guī)定梁高不宜大于1/4凈跨，即h≤1/4×2100=525mm，取走廊的橫向梁截面尺寸為（300×500）mm，縱向梁的截面尺寸?。?00×800）mm。柱的截面尺寸可由下式估算，由表