某六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、SHANGHAI UNIVERSITY畢業(yè)設(shè)計（論文）UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS)題 目: 某六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué) 院 土木工程專 業(yè) 土木工程學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 起訖日期目 錄摘要-ABSTRACT-第一章 設(shè)計依據(jù)-11.1設(shè)計依據(jù)及任務(wù)要求-11.2參考文獻(xiàn)-2第二章 建筑設(shè)計-32.1建筑設(shè)計概述-32.2平面設(shè)計-82.3剖面設(shè)計-112.4立面設(shè)計-13第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計-153.1設(shè)計依據(jù)-153.2結(jié)構(gòu)方案選擇-153.3 梁、板、柱截面設(shè)計-163.4框架結(jié)構(gòu)計算簡圖及結(jié)構(gòu)平面布置-18第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算-214.1荷載計算-2

2、04.2水平地震荷載作用下框架的側(cè)移及內(nèi)力計算-224.3豎向荷載作用下框架內(nèi)力計算-394.4框架內(nèi)力組合-584.5截面設(shè)計-70第五章 樓梯設(shè)計計算-80 5.1梯段板計算-80 5.2休息平臺板計算-81 5.3梯段梁計算-82第六章 樓面板設(shè)計計算-83 6.1 A區(qū)塊設(shè)計計算-83 6.2 B區(qū)塊設(shè)計計算 -84第七章PKPM計算結(jié)果-87 7.1結(jié)構(gòu)設(shè)計信息-87 7.2第一層標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)力-88參考文獻(xiàn)-127致謝-128六層住宅樓設(shè)計摘要本次畢業(yè)設(shè)計題目為某六層鋼筋混凝土框架住宅樓設(shè)計?？偨ㄖ娣e約為2500m2 ，本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計采用框架結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)為6層框架結(jié)構(gòu)。一至六層層高均

3、為2.9m，室外地坪-0.6m。本設(shè)計分為建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分。其中主要有住宅樓平面、立面、剖面建筑設(shè)計，結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)選型、一榀框架的完整計算：包括荷載計算、地震力計算、內(nèi)力計算、內(nèi)力組合、截面設(shè)計及配筋計算。在手算的基礎(chǔ)上，還使用了PKPM系列結(jié)構(gòu)設(shè)計專用軟件進(jìn)行了校核。關(guān)鍵詞：住宅樓、鋼筋混凝土、框架結(jié)構(gòu)ABSTRACT第一章 設(shè)計依據(jù)1.1設(shè)計依據(jù)及任務(wù)要求1工程名稱：某六層框架住宅樓設(shè)計。2建設(shè)單位：某建設(shè)單位。3建設(shè)場地：擬建建筑物位于上海市某郊區(qū)區(qū)。4新建住宅樓規(guī)模：總建筑面積2500平方米，無地下室。5本項目擬定開工日期：2013年10月1日，竣工日期：2014年9月30日。

4、6 工程簡介及使用要求 :某框架住宅樓，該樓主要用于居民居住，為兩室一廳一衛(wèi)小戶型結(jié)構(gòu)，建筑總面積及房間使用要求詳見參考表1-1。為滿足使用要求，且經(jīng)濟(jì)美觀，要綜合考慮建筑、結(jié)構(gòu)、施工等多方面因素如下。1）氣象條件冬季采暖室外計算溫度5C。主導(dǎo)風(fēng)向：東北?；撅L(fēng)壓0.55kN/m2?；狙海?.25kN/m2。年降雨量：1632mm；日最大降雨量：92mm；時最大降雨量：56mm；雨季集中在5、10月份。土壤最大凍結(jié)深度450mm。2）水文、地質(zhì)條件：地下水穩(wěn)定埋深0.51.0m，屬潛水類型。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，但在干濕交替條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性?？拐鹪O(shè)防烈度為7

5、度，場地類別為II類。根據(jù)場地巖土工程條件和建筑物荷載較大的特點，建議本工程采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)或靜壓預(yù)制樁基礎(chǔ)。有效樁長宜控制在30m以內(nèi)。3）施工條件建設(shè)場地平坦，道路通暢，水、電就近可以接通，基本具備開工建設(shè)條件。擬參與投標(biāo)的施工單位技術(shù)力量和機(jī)械化水平均較高。 房間及面積參考表 表1-11241.2參考文獻(xiàn)本次畢業(yè)設(shè)計參考了各類建筑規(guī)范及文獻(xiàn)資料，嚴(yán)格按照規(guī)范指標(biāo)設(shè)計施工圖房屋建筑學(xué)（教材）基礎(chǔ)工程（教材）工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（教材）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計（教材）民用建筑設(shè)計通則 GB50352-2005混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50011-2002建筑抗

6、震設(shè)計規(guī)范 GB50011-2010建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2006第二章 建筑設(shè)計2.1建筑設(shè)計概述1.住宅樓樓總長度為30米，建筑兩側(cè)寬度為11.4米。樓體的形狀設(shè)為一字形的原因是便于樓層內(nèi)各個房間的整體布置和能夠充分采光，并且規(guī)則的結(jié)構(gòu)更符合美觀的要求。本樓進(jìn)深設(shè)置為5.7米，開間設(shè)置為3.3米。一般臥室房間面積約為14平方米。具體平面尺寸見圖2-1到圖2-4圖2-1 底層平面 圖2-2 標(biāo)準(zhǔn)層平面 圖2-3 頂層平面 圖2-4 屋頂平面 2.室內(nèi)外臺階：由于室內(nèi)外高差為0.6m，踏步高為0.16m，踏步寬為0.26m。3.樓梯：該建筑設(shè)置一折形雙跑樓梯，踏步寬度為260mm，踏

7、步高度為160mm梯段寬度為1400mm，平臺寬度為1800mm，滿足建筑設(shè)計防火規(guī)范中，平臺寬度大于等于梯段寬度的要求。2.3剖面設(shè)計1層高設(shè)計根據(jù)規(guī)范要求住宅樓高度不小于2.6m，本工程設(shè)計層高為2.9米。剖面尺寸詳見圖2-5圖2-5 剖面圖2室內(nèi)采光和通風(fēng)根據(jù)民用建筑設(shè)計規(guī)范中規(guī)定，為滿足房間采光通風(fēng)要求。根據(jù)通風(fēng)采光的要求設(shè)計門窗洞口如下表2-3： 門窗表 表2-3門窗型號數(shù)量門窗尺寸(寬mm高mm)設(shè)置位置M1410002100進(jìn)戶門M289002100臥室M347502100廁所M4418002400廚房M5426002400陽臺C1418001500次臥室C2415001500廚

8、房C3418001800主臥室C4433202000，13002000陽臺3樓、屋面及墻面工程做法1）屋面做法見圖2-6水泥砂漿保護(hù)層油氈防水層（三氈四油）保溫層（聚苯乙烯泡沫塑料板）找平層（水泥砂漿,按2%找坡）鋼筋混凝土樓板紙筋抹灰2）樓面做法見圖2-7 圖2-6 屋面板分層水磨石地面鋼筋混凝土樓板鋼絲網(wǎng)抹灰吊頂 3）地面做法 40厚C20混凝土隨搗隨抹表面撒1:1水泥黃砂壓實抹光150厚碎石夯實,灌M2.5混合砂漿素土夯實 4）內(nèi)墻做法雙面15厚1：3水泥砂漿抹灰 圖2-7 樓板分層200厚加氣混凝土墻5）外墻做法，見圖2-8雙面15厚1：3水泥砂漿抹灰300厚加氣混凝土墻膨脹聚苯乙烯板

9、加薄層抹灰并用玻璃纖維加強(qiáng)圖2-8 外墻分層2.4立面設(shè)計1色彩立面色彩四面均為白色，暗灰色屋頂，白色給人以干凈、整潔的感覺。2 窗間比例關(guān)系根據(jù)住宅樓設(shè)計規(guī)范，住宅樓高度在2.8m到3.2m之間，窗戶之間的距離一般是1.0m，該住宅樓樓層高為2.9m，窗戶之間豎向距離為1.0m。尺寸詳見圖2-6及圖2-7。圖2-6 正南立面 圖2-7 正北立面3 踢腳水泥砂漿踢腳高120mm,8厚1：0.5：2.5水泥石灰膏砂漿找平,8厚1：3水泥砂漿打底。4女兒墻女兒墻高0.9米，寬300mm。圖2-8東立面圖 圖2-9 西立面圖第三章 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計說明3.1設(shè)計依據(jù)1參考文獻(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算教材混

10、凝土結(jié)構(gòu)教材工程結(jié)構(gòu)荷載與可靠度設(shè)計原理教材采用中華人民共和國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行設(shè)計，主要有：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50009-2012混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB50011-20102 地下水穩(wěn)定埋深0.51.0m。3本工程的混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別：室內(nèi)正常環(huán)境為一類，室內(nèi)潮濕、露天及水土直接接觸部分為二類a。4所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計基本地震加速度0.1g，場地類別為II類。550年一遇基本風(fēng)壓：0.55，雪壓0.25kN/m2,地面粗糙度為B類,風(fēng)載體形系數(shù)為1.3。樓面和屋面活荷載：按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB500092001取值，具體

11、數(shù)值（標(biāo)準(zhǔn)值）為：樓面2.0；樓梯2.5；不上人屋面：0.5。3.2結(jié)構(gòu)選型1結(jié)構(gòu)體系選擇由土建成本方面來考慮砌體結(jié)構(gòu)約為 700，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)約為14001500，剪力墻成本約為18002000，框架剪力墻結(jié)構(gòu)的成本約為15001800，鋼結(jié)構(gòu)的成本高昂。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點及結(jié)構(gòu)造價方面的考慮本建筑設(shè)計為鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)。該普通住宅樓，為建筑耐久年限為二級，建筑防火等級為三級，結(jié)構(gòu)重要性等級為二級，建筑抗震等級為三級。建筑抗震設(shè)防類別為乙類，框架抗震等級三級。地上共6層，層高2.9m，基底標(biāo)高為設(shè)計相對標(biāo)高-2.1m，室外地坪標(biāo)高為-0.6m,故底層柱子長度為4.5m。計算時將第七

12、品橫向框架作為計算框架。采用獨立基礎(chǔ)。2主要材料（1）設(shè)計中采用的各種結(jié)構(gòu)材料，必須具有出廠質(zhì)量證明書，或驗收報告單，并在進(jìn)場后按現(xiàn)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行校驗，校驗合格后方可在工程中進(jìn)行使用。（2）按抗震設(shè)計的框架梁柱的縱向受力鋼筋，在施工中不宜以強(qiáng)度等級較高的鋼筋替代原設(shè)計中的鋼筋。如需要替換時，應(yīng)按照鋼筋受拉承載力設(shè)計值相等的原則進(jìn)行替換。施工中也不宜隨意增加鋼筋截面面積。（3）鋼筋1）HPB235;2）HRB335;（4）混凝土強(qiáng)度等級：基礎(chǔ)墊層C10，主體框架結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)為C20。（5）砌筑材料：填充墻用200厚及300厚加氣混凝土，水泥砂漿等級為M10，混合砂漿等級為M5。3.3梁、

13、板、柱截面設(shè)計1框架梁橫梁： L=5700mm h=L/12L/8=475mm712mm 取h=600mmb=h/3h/2=200mm300mm 取b=300mm即橫梁尺寸取 h x b =300mm x 600mm縱梁：L=3300mmh=L/12L/8=275mm412mm 取h=400mm梁寬 取b=200即縱梁尺寸取b x h=200mm x 400mm2板：取板厚120，混凝土C20，鋼筋HPB2353柱：框架柱： 其中為軸壓比，對非抗震地區(qū)=0.8 ，N柱軸力設(shè)計值 ，A柱截面面積 ，fc砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，n驗算截面以上樓層層數(shù)，F(xiàn)折算在單位面積上的重力荷載代表值，框架結(jié)構(gòu)近似

14、取12，邊柱和中柱的負(fù)荷面積分別為和。邊柱： 中柱：分別對應(yīng)的柱子邊長為276mm及357mm故取柱截面尺寸為3.4框架結(jié)構(gòu)計算簡圖和結(jié)構(gòu)平面布置圖3-1 框架結(jié)構(gòu)計算簡圖圖3-2 結(jié)構(gòu)平面布置圖第四章 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算4.1荷載計算以軸線橫向框架為計算分析對象1.恒載1.屋面橫梁豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 20mm厚1:2水泥砂漿找平 100140mm厚（2%找坡）膨脹珍珠巖 120mm厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 15mm厚紙筋石灰抹底 屋面恒荷載 AC,BC框架梁自重 梁側(cè)粉刷 因此作用在頂層框架梁上的線荷載為：梁自重： 板傳來的荷載： 2.樓面橫梁豎向線荷載標(biāo)準(zhǔn)值 20mm厚1:2水泥砂漿找平 120mm厚

15、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 15mm厚紙筋石灰抹底 樓面恒荷載 AC,BC框架梁自重及粉刷 因此作用在中間層框架梁上的線荷載為：梁自重： 板傳來的荷載： 3.屋面橫梁節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 AC，BC框架柱連系梁自重 粉刷 0.9m女兒墻自重 粉刷 連系梁傳來屋面自重 頂層邊節(jié)點集中荷載 中柱連系梁自重 粉刷 連系梁傳來屋面自重 頂層中節(jié)點集中荷載 4.樓面橫梁節(jié)點集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值（未考慮填充墻重量） AC，BC框架柱連系梁自重 粉刷 連系梁傳來屋面自重 中間層邊節(jié)點集中荷載 中間柱連系梁自重 粉刷 連系梁傳來屋面自重 中間層節(jié)點集中荷載 2活載：4.2水平荷載作用下框架的側(cè)移及內(nèi)力計算本設(shè)計住宅樓抗震設(shè)防

16、烈度為7 度，高度19m，查規(guī)范知其抗震等級為三級。查建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB500112010）1建筑總重力荷載代表值 （1）集中于屋蓋處的質(zhì)點重力荷載代表值 50%雪載 屋面恒載 橫梁 縱梁 女兒墻 柱重 橫墻 縱重 合計 （2）集中于二到五層處的質(zhì)點重力荷載代表值 50%樓面活載 屋面恒載 橫梁 縱梁 柱重 橫墻 縱重 合計 2.地震作用計算 1）框架柱的抗側(cè)移剛度 在計算梁、柱線剛度時，應(yīng)考慮樓蓋對框架梁的影響，在現(xiàn)澆樓蓋中，中框架梁的抗彎慣性矩取,邊框架梁取；為框架梁按矩形截面計算的截面慣性矩。橫梁、柱線剛度見表4-1每層框架柱總的抗側(cè)移剛度見表4-2：注：表中一般層：，：底層：， 1

17、）抗側(cè)移總剛度底層:二六層:2)計算結(jié)構(gòu)自震周期 假想位移計算表 表4-3層數(shù)（kN）（kN）(kN/m) (mm) (mm)639843984633.676.29228.58545918575633.6713.53222.294459113166633.6720.78208.783459117757633.6728.02187.982459122348633.6735.27159.961470627054216.97124.69124.69根據(jù)JGJ3-2002結(jié)構(gòu)基本周期計算的考慮非結(jié)構(gòu)墻影響的折減系數(shù)3).多遇水平地震作用計算根據(jù)本工程場地類別為類，s地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第

18、一組，設(shè)計地震加速度為0.1g時。由于s ，故不需附加頂部集中力地震影響系數(shù).結(jié)構(gòu)等效總重力荷載：=0.85=0.8527054=22995.9kN框架橫向水平地震作用：由JGJ3-2002中可知由式計算各層水平地震作用 水平地震作用計算表： 表4-4層數(shù)（kN）樓層剪力（KN）639841975696312649295.08295.085459116.173915288.14583.224459113.260601236.24819.463459110.347287184.361003.82245917.433973132.431136.25147064.52117782.551218.78

19、圖4-1水平地震簡圖4).水平地震作用下側(cè)移驗算水平地震作用側(cè)移驗算由上表，所以滿足建筑抗震設(shè)計規(guī)范的要求。5). 水平地震作用下框架內(nèi)力作用計算選取第七品框架進(jìn)行框架內(nèi)力分析 反彎點高度計算表 表4-7 水平地震作用下柱剪力計算：水平地震作用下梁端彎矩、剪力，柱軸力計算注： 梁端彎矩，求出后按分配給左右梁 。左右邊跨梁的彎矩圖相同。 圖4-2 地震荷載作用下框架彎矩圖(kNm)圖4-3 地震作用下梁端剪力圖（kN）圖4-4 地震作用下柱軸力圖(kN)3.風(fēng)荷載計算 已知基本風(fēng)壓本工程地面粗超程度屬于B類，按荷載規(guī)范。風(fēng)載體型系數(shù)=1.0.計算過程如表4-12所示1. 框架側(cè)移，見表4-13

20、框架側(cè)移計算 表4-132.層間側(cè)移圖4-5 風(fēng)荷載下框架彎矩圖 圖4-6 風(fēng)荷載下梁端剪力圖（kN）圖4-7 風(fēng)荷載下柱軸力圖(kN)4.3豎向荷載載作用下內(nèi)力計算1.恒載作用下內(nèi)力計算1. 彎矩分配系數(shù)采用二次彎矩法計算恒載作用下的內(nèi)力?？紤]框架的對稱性，取第七軸線半品框架計算。各桿件的彎矩分配系數(shù)按轉(zhuǎn)動剛度計算，除底層外的其他各層柱均乘折減系數(shù)0.9。圖4-8框架半結(jié)構(gòu)計算簡圖節(jié)點A1：節(jié)點A2： A3，A4，A5的分配系數(shù)與A2相同 節(jié)點A6：2.桿的固端彎矩1）頂層橫梁自重作用：板傳來的荷載作用： 一到五層：自重作用：板傳來的荷載作用：2）縱梁引起柱端附加彎矩頂層外縱梁： 樓層外縱梁

21、： 3節(jié)點不平衡彎矩 橫向框架的節(jié)點不平衡彎矩為通過該節(jié)點的各桿件在節(jié)點處的固端彎矩與通過該節(jié)點的縱梁引起柱端彎矩橫向附加彎矩之和，根據(jù)平衡原則，節(jié)點彎矩的正方向與桿端彎矩方向相反，一律以逆時針方向為正。 節(jié)點A6的不平衡彎矩： A1A5的不平衡彎矩： 節(jié)點B6的不平衡彎矩： B1B5的不平衡彎矩： 1. 內(nèi)力計算運(yùn)用二次彎矩分配法，計算框架的彎矩。在進(jìn)行彎矩分配時，將節(jié)點的不平衡彎矩反向后再進(jìn)行桿件的彎矩分配。恒載作用下的彎矩將下圖圖4-9 恒載受力圖圖4-10梁柱在恒載下的彎矩圖（kNm）根據(jù)所求出的梁端彎矩，再通過平衡條件，即可求出恒載下梁剪力、柱軸力，結(jié)算過程及結(jié)果見下表圖4-11 恒

22、載作用下梁剪力圖（kN）圖4-12 恒載作用下梁剪力圖（kN）2.活載作用下內(nèi)力計算與恒載相比，活荷載相對較小，為方便起見，可以不考慮不利布置， 只按滿跨布置一種情況計算。豎向活荷載作用下的內(nèi)力計算方法同恒載下的一樣。1.桿的固端彎矩1）頂層橫梁板傳來的荷載作用： 一到五層：板傳來的荷載作用：2）縱梁引起柱端附加彎矩頂層外縱梁： 樓層外縱梁： 2節(jié)點不平衡彎矩 橫向框架的節(jié)點不平衡彎矩為通過該節(jié)點的各桿件在節(jié)點處的固端彎矩與通過該節(jié)點的縱梁引起柱端彎矩橫向附加彎矩之和，根據(jù)平衡原則，節(jié)點彎矩的正方向與桿端彎矩方向相反，一律以逆時針方向為正。 節(jié)點A6的不平衡彎矩： A1A5的不平衡彎矩： 節(jié)點B6的不平衡彎矩： B1B5的不平衡彎矩： 圖4-13 活載作用下彎矩圖（kNm）圖4-14 活載剪力圖（kN）圖4-15活載軸力圖（kN）3. 0.5（活載+雪荷載）作用下內(nèi)力計算與恒載相比，0.5（活載+雪荷載）相對較小，為方便起見，可以不考慮不利布置， 只按滿跨布置一種情況計算。豎向活荷載作用下的內(nèi)力計算方法同恒載下的一樣。1桿的固端彎矩1）頂層橫梁板傳來的荷載作用： 一