卫生院四层框架结构设计.docx

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卫生院四层框架结构设计

题目：

深圳市某甲级卫生院四层框架结构设计

时间

2011年2月21日至2011年3月8日

工作重点

外文翻译

开题报告的整理

结构的布置

外文翻译

我的外文翻译的来源是田老师给定的文献，DesignforAASHTOLRFD1997。

该文章详细讨论了SAP2000程序中基于AASHTOLRFD规范的设计方法。

文章主要讲述了荷载组合，柱的设计，梁的设计三个部分。

外文字符略多于40000，满足外文文献翻译的字数要求。

土木工程的外文翻译会接触到很多专业内的名词，刚开始的时候，由于不知道一些简单的词汇在土木工程领域内的意思，觉得翻译是一件棘手的事情，但是翻译到后来的时候，理解了词汇在土木工程专业内的含义，也就不是问题了，翻译的也很快，这样感受到了成功的喜悦，同时也对国外学术的研究有了一定的了解。

开题报告

跟老师见面后，开始写开题报告，由于大学主要修的方向是桥梁，但是毕设做的是结构。

这让我不得不比别人花更多的时间和精力。

由于我做的毕业设计是框架结构的设计，我的开题报告主要包括框架结构的历史现状以及其优点设计和设计方法等内容。

框架结构是由梁和柱刚性连接的骨架结构。

框架结构所用的钢筋混凝土或型钢有很好的抗压和抗弯能力，因此可以加大建筑物的空间和高度。

若采用一些轻质材料做填充墙，可以减轻建筑物的重量。

框架结构还具有较好的抗震能力，较好的延性，较好的整体性等优点。

在开题报告中，我参考了相关书籍和文献，总结了框架结构的布置原则和延性设计方法，这些都为我的毕业设计的进行作了一定的准备，为后续的工作奠定了一定的基础。

开题报告还让我们自己做了一个毕设的进度计划，让自己拟定一个初步的毕设时间表，这样能较好的督促自己完成毕业设计的任务。

框架结构的力学布置

　　由于设计中给出了建筑布置，它的结构布置基本上也就定下来了。

所以这两个星期主要是把建筑图打印出来，仔细地看了一下其中的布置。

指导教师意见：

签字：

日期：

时间

2011年3月9日至2011年3月21日

工作重点

重力荷载代表值计算

风荷载计算

恒荷载、活荷载计算

分层法计算竖向荷载作用下一榀框架内力

重力荷载代表值

重力荷载代表值=50%活荷载+恒荷载。

屋面活荷载是雪荷载，深圳市为零。

楼面活荷载我查了表《民用建筑楼面均布活荷载》，根据每个屋的不同功能选取相应的楼面均布活荷载，加起来后作为每层的楼面活荷载。

在计算每层的恒荷载时，每层墙的重量是各取楼板上下层各一半墙高的墙重，柱的重量也是各取楼板上下层各一半柱高的柱重，这个在计算第二层的重力荷载代表值时要特别注意，因为底层的层高比较高。

恒荷载

在计算恒荷载时，我取一榀横向框架进行计算。

在计算恒荷载时要涉及到双向板和单向板的问题。

当l1/l2≥3时，荷载主要沿短跨方向传递，可忽略荷载沿长跨方向的传递；当l1/l2≤2的板为双向板。

双向板近似认为斜向塑性铰线是45°倾角。

沿短跨方向的支承梁承受板面传来的三角形分布荷载；沿长度方向的支承梁承受板面传来的梯形分布荷载。

根据端部弯矩等效的原则，将三角形荷载和梯形荷载等效为均布荷载pe，计算公式如下：

三角形荷载作用时：

pe=5/8p’

梯形荷载作用时：

pe=（1-2α2+α3）p’

其中α＝

，

，

分别为板短跨和长跨方向的跨度

活荷载

活荷载的计算相对恒载要简单，因为它没有墙的分布，只需要将规范中的均布活载乘以相应的面积就可以得到活荷载在计算的那榀框架上形成的荷载。

风荷载

风荷载。

该卫生院的地面粗糙度类别应为C类。

查出它的基本风压后，乘以1.3的体型系数，乘以0.74的风压高度变化系数，由于是多层结构，风振系数取为1.0。

这样就得到了风荷载的标准值，再乘以风手算那一榀框架的从属宽度就可以将风荷载转化为均布连续的线荷载了，再将其转化为作用在各楼层楼板高度处的节点荷载，以便于以后的计算。

分层法

框架结构在竖向荷载作用下的内力计算可近似地采用分层法。

分层法的基本假定是：

框架在竖向荷载作用下的侧移是不大的，可近似地按无侧移框架进行分析；某一层框架梁上的竖向荷载只对本层楼的梁以及与本层梁相连的框架柱产生弯矩和剪力，而对其他楼层的框架梁隔层的框架柱都不产生弯矩和剪力。

分层法的计算方法：

1.将多层框架分层，以每层梁与上下柱组成的单层框架梁作为计算单元，柱远端假定为固定端。

2.用力矩分配法分别计算各计算单元的内力。

3.由于除底层柱底是固定端外，其他各层柱均为相互间弹性连接，为减少误差，除底层柱外，其他各层柱的线刚度均乘以0.9的折减系数，相应的传递系数也改为1/3，底层柱仍为1/2。

4.分层计算所得的梁端弯矩即为最后弯矩。

由于每根柱分别属于上下两个计算单元，所以柱端弯矩要进行叠加。

此时，节点上的弯矩可能不平衡，但一般误差不大，如需进一步调整时，可将节点不平衡弯矩再进行一次分配，但不再传递。

5.对侧移较大的框架及不规则的框架不宜采用分层法。

在计算的过程中要注意的是：

现浇框架梁的截面惯性矩和截面抗弯刚度的计算是：

边框架梁：

I=1.5I0ECI=1.5ECI0

中框架梁：

I=2I0ECI=2ECI0

由于手算的是中框架梁，故采用ECI=2ECI0。

得到梁柱的分配系数，再结合竖向荷载的作用图式，即算得竖向荷载作用下的框架内力。

指导教师意见：

签字：

日期：

时间

2011年3月22日至2011年4月4日

工作重点

混凝土第二小组质疑

D值法计算横向外力作用下的结构内力和位移

小组质疑

3月29日是毕业设计结构组质疑。

质疑时，我已经算了竖向荷载作用下一榀框架的内力。

但是老师指出，结构的层间位移角是一种重要的控制因素，在手算的时候，如果不先算这个指标，那么以后验算的时候不能通过将使大量的工作白费了，我们需要修改框架的截面尺寸来满足这一要求。

于是在质疑后，我进行了地震作用下框架结构的最大层间位移角验算。

最小值大于1／550，满足要求。

D值法计算横向外力作用下的结构内力

　　横向水平荷载有风荷载、水平地震作用，横向水平荷载的内力计算方法是D值法。

要先先确定修正后柱的反弯点位置，反弯点移向转角较大的一端，影响转角大小的因素有：

侧向外荷载的形式，结构总层数及计算层所在位置，梁柱的线刚度比，上下层梁的线刚度比，上下层柱的高度比，公式是yh=（y0+y1+y2+y3）h，通过查表可以确定出反弯点的位置。

力乘以距离就能确定出柱的弯矩，柱的弯矩出来后根据柱相邻梁的刚度比确定梁端弯矩。

指导教师意见：

签字：

日期：

时间

2011年4月5日至2011年4月18日

工作重点

内力组合

梁、柱的配筋计算

内力组合

内力组合分为不考虑地震作用和考虑地震作用的组合。

由于这个组合的工作量也很大，所以我使用EXCEL表格进行计算。

具体的组合系数是：

一般组合：

（1）可变荷载效应控制时：

1.2×恒+1.4×活

1.2×恒+0.9×1.4×（活+风）

（2）永久荷载效应控制时：

1.35×恒+0.9×1.4×活考虑地震作用的组合：

1.2×[恒+0.5（雪+活）]+1.3×地震作用

考虑框架梁端在竖向荷载作用下内力重分布，所以对梁端负弯矩要乘以调幅系数进行调幅，负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应相应增大，竖向荷载所用下的梁弯矩调幅后，才能与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合。

框架结构的调幅系数为0.8－0.9，我取0.85。

横向框架梁的内力组合分为一般组合和考虑地震作用的组合，，由于风荷载和地震作用是有方向的，所以风荷载和地震作用要分左右，这样组合出来的结果也是分方向的。

框架梁截面最不利内力组合是：

梁端截面+Mmax、-Mmax、Vmax,梁跨中截面是+Mmax、-Mmax。

横向框架柱的内力组合是弯矩和轴力的组合，同时柱端的最不利内力是：

+Mmax及相应的N、V，-Mmax及相应的N、V，+Nmax及相应的M、V，+Nmin及相应的M、V。

梁、柱的配筋计算

混凝土等级选用C25，梁柱的纵筋都选用HRB400，箍筋采用HPB235。

梁柱的控制截面的内力确定后，应分别按无地震作用效应组合内力和有地震作用效应组合内力进行截面设计。

框架梁的截面设计包括正截面抗弯承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，承载力计算时支座处按矩形截面计算、跨中按T形截面计算，同时为确保框架梁“强剪弱弯”，在抗震设计中，要根据框架梁的抗震等级对梁端截面组合的剪力设计值进行调整。

在梁的斜截面抗剪验算时，要先验算截面剪力设计值是否满足要求，不满足的话要加大截面尺寸加大或提高混凝土强度等级，然后再计算是否需要配箍筋，如果不需要的话要按构造要求配箍筋。

框架柱的正截面压弯承载力计算和抗震计算要分三种情况进行计算配筋|Mmax|、Nmin、Nmax。

为了满足“强柱弱梁”，在抗震设计中要增大柱端弯矩设计值，除框架顶层和柱轴压比小于0.15的柱外，柱端弯矩要进行调整。

在本设计中柱的剪力设计值很小，按抗震构造配筋。

指导教师意见：

签字：

日期：

时间

2011年4月19日至2011年5月2日

工作重点

PKPM软件学习，模型的初步建立

模型建立和加载

手算一榀框架只是毕业设计的一部分内容，它主要是让我们熟悉设计的方法和过程。

在手算完梁柱的配筋后，我开始着手用PKPM那立结构模型。

在建立PKPM构型的时候，考虑到层顶上还有两个水池，我一共建了四个标准层。

选择第一层作为最基础的标准层，其它的标准层在第一个标准层上作一些增减即可。

在建立PKPM模型的时候，对我来说，难点是楼梯的处理，因为在05版的PKPM软件中没有针对楼梯设计的板块，楼梯只能作一个近似的计算。

经过查阅相关资料得知在PKPM中楼梯间有两种处理方法：

A.将楼板开大洞或全房间洞，人工导荷载到周转的梁墙上；B.将楼梯间板厚为零，再设定平均楼面荷载及导荷方式，程序完成导荷。

我在建立模型的时候，选用的是后者。

荷载的加载是模型建立的一个关键。

在PKPM中，程序自动计算梁、柱、墙的自重及楼板传到梁上的恒载和活载，因此我定义的荷载就只有楼面恒载，楼面活载。

指导教师意见

签字：

日期：

时间

2011年5月3日至2011年5月16日

工作重点

楼板配筋计算

楼梯配筋计算

基础设计及配筋计算

毕业设计任务书中要求楼板，楼梯，基础设计配筋。

05版的PKPM不能计算楼梯配筋，因此需要手算楼梯配筋。

楼板配筋和基础配筋可以用PKPM计算。

但是手算可以和机算的结果进行核准，因此在这两个星期中，我进行了楼板配筋、楼梯配筋、基础设计及配筋。

楼板是双向板，按单块双向板进行内力计算。

楼梯配筋分为三个部分，即梯段板，平台板和平台梁的配筋。

梯段板按斜放的简支梁计算，简支斜梁在竖向均布荷载下p作用下的最大弯矩，等于其水平投影长度的简支梁在p作用下的最大弯矩；最大剪力为水平投影长度的简支梁在p作用下的最大剪力值乘以cosα。

平台板设计成单向板，可取1m宽板带进行计算，平台板一端与平台梁整体连接，另一端支承在墙上。

平台梁的设计与一般梁相似。

双向板的计算公式：

m=表中系数×pl012，m1ν=m1+νm2，m2ν=m2+νm1。

所以要根据双向板的四边支撑情况查到不同的系数，来计算双向板的跨中弯矩和支座处弯矩。

基础我采用的是柱下独立扩大基础的形式。

由于中间有两根柱中心距太小，小于基础的尺寸，所以我做了一个两柱一个基础的形式。

在柱与基础交接处及基础变阶处的受冲切承载力进行计算，确定基础高度是否满足要求。

高度满足要求后才进行基础的配筋计算。

指导教师意见

签字：

日期：

时间

2011年