建筑结构力学钢筋混凝土结构基础工程PKPM结构设计.docx

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建筑结构力学钢筋混凝土结构基础工程PKPM结构设计

南京林业大学

本科毕业设计（论文）

题目：

学院：

土木工程学院

专业：

土木工程（建筑工程方向）

学号：

学生姓名：

指导老师：

职称：

[摘要]：

本设计题是结构设计。

要求在给定建筑图的条件下，根据国家现行建筑、结构规范，进行计算设计，并绘制结构施工图。

本设计题大体包括四部分：

一、确定工程的结构方案，进行结构平面图布置。

二、取出其中楼板、连梁、楼梯等部分，运用结构力学、钢筋混凝土结构原理等专业知识，进行结构内力手算及配筋设计。

三、运用PKPM结构设计软件，对结构进行电算设计，导出结构计算简图与配筋图。

四、运用AutoCAD完善结构平面图及配筋图。

通过设计本工程，使我再次复习了各专业课程，专业知识得到了很好的融会贯通，并加强了与实践的结合。

[关键字]：

结构设计框架结构PKPM

[Abstract]ThisconstructiondesignisthebuildingofXintianshicompanyforTravelingclothingdesignandproductioninNanjing.Accordingtoitsarchitecturaldesigningandthereportofgeologysurveying,Calculateanddesignthestructureonthebasisofthenationalcurrentarchitecturalandstructurerule.

Thewholedesignincludesfoursegments:

Firstly,decidethestructuralplanofproject,anddesignit.

Secondly,

Thirdly,UsePKPMconstructiondesignsoftware,designthewholebuilding.

Lastly,UseAutoCADto

[Keywords]StructuredesignFramestructurePKPM

前言

本设计题涉及到结构力学、钢筋混凝土结构、基础工程、PKPM结构设计等课程。

需将大学中主要的专业课程融会贯通，运用到实际工程设计中。

在做内力计算过程中，运用了竖直荷载作用下的弯矩分配法以及水平荷载作用下的D值法等原理；在做配筋计算过程中，参照了大量的设计规范。

最后，运用PKPM结构设计软件进行电算设计，并与手算结果进行比较。

电算结果与手算结果基本近似。

但电算显然比手算便捷许多。

不过作为一个建筑工程专业的学生，掌握手算过程是必须的基本功。

经过长时间的选题设计，老师的指导与帮助下，通过与同学的讨论与学习，本设计题终于完成。

但还有许多不足之处，恳请老师批评指正。

1工程概况

1.1建筑概况

本工程为结构设计，主体四层，无地下室，主体结构总高度约为18.0m，建筑面积12040.24平方米。

建筑结构类型为框架结构，主要材料为钢筋混凝土，框架结构抗震等级三级。

抗震设防烈度七度，设计地震分组第1组，特征周期值0.35s。

设计基本地震加速度0.1g，基本风压0.4kN/，基本雪压0.5kN/，地面粗糙度B类。

建筑场地类别二类，工程场地土无液化。

设计使用年限为50年。

1.2工程地质概况

1.2.1场地稳定性

根据收集区域地质构造资料，结合详勘结果，拟建场地范围内未发现有影响场地稳定性的活动地质构造通过，属于稳定性场地。

1.2.2场地及地基的抗震性

（1）拟建场地工程地质评价：

场地浅部①层素填土近期堆积，非均质，低强度，层厚0.1-0.6m；②层卵石层，层厚0.6-1.1m。

下伏基岩属风化带中的硬夹层，较为坚硬完整。

（2）拟建场地地震抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为0.10g，设计分组第一组，场地特征周期为0.35s。

（3）拟建场地属对建筑物抗震有利地段。

整套建筑施工图见附图。

1.3抗震与抗风设计

拟建工程的抗震设防烈度为7度，地震分组第一组，设计基本地震加速度0.1g，场地类别为二类，该地区基本风压值为0.4KN/m2，地面粗糙度为B类。

本工程考虑抗震和抗风设计，根据不同的抗震等级考虑地震的水平作用和竖向作用。

1.4设计依据

（1）经批准的建筑方案。

（2）地方政府相关立项批文。

（3）地质工程勘测院关于本工程的地质勘察资料。

（4）经有关部门同意的规划总说明。

（6）现行国家设计规范及法规条文：

GB50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》

GB50009—2001《建筑结构荷载规范》

GB50011—2001《建筑抗震设计规范》

GB50010—2002《混凝土结构设计规范》

JGJ3—2002《高层建筑混凝土结构技术规程》

GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》

2结构建模

2.1概述

应用结构分析软件PKPM建立三维有限元模型进行结构分析。

将结构平面布置方案中初步确定的构件尺寸通过PM交互式数据输入，包括轴线输入、网格生成、构件定义、楼层定义、荷载定义、楼层组装，然后生成工程整体三维轴测图即三维有限元计算模型。

分析结构模型的组成，计算结构各部分构件承受的荷载情况，包括板自重，填充墙体的重量，活荷载，并考虑其分布特点。

输入楼板荷载，框架梁荷载，次梁荷载，梁间荷载。

2.2应用PMCAD进行结构建模

2.2.1结构选型

根据建筑功能要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋砼框架体系。

2.2.2初设截面尺寸确定

本建筑结构属丙类建筑,抗震等级为三级。

屋盖,楼面均采用现浇钢筋砼,楼面厚度取120mm,各层梁、柱、板砼强度等级为C25,纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋,其他钢筋等级取为HPB235级.

根据建筑平面布置确定结构平面布置可知,边柱承载范围为8.0m×4.0m,中柱承载范围为8.0m×8.0m。

外墙及地上墙厚取240mm。

各梁柱截面尺寸确定如下:

框架梁h=L/12~L/10=8000/12~8000/12=700mmb=h/2=400mm

次梁h=L/12~L/8=4000/12~4000/8=500mmb=h/2=300mm

柱根据柱的轴压比应小于轴压比限值（0.9）的要求：

N/fcAc≤fc=14.3N/mm2

楼面荷载可近似取为14kN/m2

故由AC≥1.2×14kN/m2×8.0m×8.0m×4/（0.9×14.3×103kN/m2）=344333mm2

上式中1.2为荷载分项系数，4代表底层柱受其以上四层的荷载。

取柱截面为正方形，则边长为587mm，结合实际情况，取为650m×650m，纵向受拉钢筋抗震锚固长度lCE=41d,梁内钢筋至边柱内长度：

板的跨度为4.0m，板厚max（h≥80mm,h≥1/35=1/35×4000=120mm），故楼板厚度取120mm。

2.2.3材料的选择

（1）板的混凝土强度等级为C25，保护层厚度为15mm。

（2）梁的混凝土强度等级为C30，保护层厚度为30mm。

（3）墙的混凝土强度等级为C30，保护层厚度为20mm。

（4）柱的混凝土强度等级为C30，保护层厚度为30mm。

（5）梁、柱的受力钢筋为HRB335，强度为300N/㎡。

2.2.4荷载的确定

（1）楼、屋面荷载的确定

本工程荷载取值，由荷载规范可查得：

上人屋面活载取2.0kN/m2；不上人屋面活载取为0.5kN/m2；

车间活载取4.0kN/m2；电梯取7.0kN/m2

办公室、会议室、教室取2.0kN/m2；厕所、阳台取2.5kN/m2

（2）梁间荷载的确定

材料容重：

墙采用混凝土空心砖：

3.7kN/m2

荷载计算：

●空心砖砌块自重

（1层）3.7kN/m2×（4.5－0.7）m＝14.6kN/m

（2～4层）3.7kN/m2×（4.0－0.7）m＝12.21kN/m

（女儿墙）3.7kN/m2×0.9m＝3.33kN/m

3.7kN/m2×0.4m＝1.44kN/m

●外墙自重:

外墙抹灰：

0.5KN/m2

（1层）0.5kN/m2×4.5m+14.6kN/m＝16.85kN/m

（2～4层）0.5kN/m2×4.0m+12.21kN/m＝14.21kN/m

（女儿墙）0.5kN/m2×1.8m+3.33kN/m＝4.23kN/m

0.5kN/m2×0.4m+1.44kN/m＝1.64kN

2.2.5结构建模

（1）结构建模忽略的因素

①忽略非结构构件的影响（如填充墙、质量很小的悬挑结构、楼面次梁等）；

②忽略构件偏心的影响；

③忽略楼梯板的影响；

④质量很小的装饰构架。

（2）结构平面布置

平面布置方案：

分析建筑的平面布置特点，根据建筑设计给出的框架梁布置方案，分析其可行性，初步确定。

2.3电算输出结果

2.3.1结构设计信息

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

|公司名称:

|

|建筑结构的总信息|

|SATWE中文版|

|文件名:

WMASS.OUT|

||工程名称:

设计人:

|

|工程代号:

校核人:

日期:

2009/5/20|

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

总信息..............................................

结构材料信息:

钢砼结构

混凝土容重（kN/m3）:

Gc=25.00

钢材容重（kN/m3）:

Gs=78.00

水平力的夹角（Rad）:

ARF=0.00

地下室层数:

MBASE=0

竖向荷载计算信息:

按模拟施工加荷计算方式

风荷载计算信息:

计算X,Y两个方向的风荷载

地震力计算信息:

计算X,Y两个方向的地震力

特殊荷载计算信息:

不计算

结构类别:

框架结构

裙房层数:

MANNEX=0

转换层所在层号：

MCHANGE=0

墙元细分最大控制长度（m）DMAX=2.00

墙元侧向节点信息:

内部节点

是否对全楼强制采用刚性楼板假定否

采用的楼层刚度算法层间剪力比层间位移算法

风荷载信息..........................................

修正后的基本风压（kN/m2）:

WO=0.40

地面粗糙程度:

B类

结构基本周期（秒）:

T1=0.00

体形变化分段数:

MPART=1

各段最高层号:

NSTi=4

各段体形系数:

USi=1.30

地震信息............................................

振型组合方法（CQC耦联;SRSS非耦联）CQC

计算振型数:

NMODE=12

地震烈度:

NAF=7.00

场地类别:

KD=2