土木毕业设计钢筋混凝土框架计算书.docx

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土木毕业设计钢筋混凝土框架计算书

大连理工大学

本科毕业设计（论文）

题目：

大连某机关办公楼结构设计

学院：

土木工程学院

专业：

土木工程（建筑工程方向）

学号：

06442024

学生姓名：

指导教师：

职称：

大连某机关办公楼结构设计

[摘要]本设计为大连市技术质量监督局改造的结构设计部分；为顾及结构的多种使用功能故结构形式采用框架结构；本结构设计任务在已有建筑图基础上，结合现场地质条件，综合大学所学与认识实践所得，通过框架荷载计算、部分结构构件手算，在严格遵守国家规范的基础上辅以PKPM、AutoCAD等工具软件设计完成。

设计内容包括基础、柱、梁、板、楼梯等结构构件的构造措施与配筋方法；通过手算荷载的输入，由工具软件得出周期、振型、地震力、结构位移等信息，由此些信息分析结构的合理性并进行相应修改；施工图则按照标准分别绘制各子项；此后将手算一榀框架所得数据与PKPM等工具软件所得空间框架计算结果进行比较，分析列出两者的差别，了解不同计算方法之间的异同。

[关键字]毕业设计土木工程框架结构

[Abstract]ThisdesignisthestructuredesignpartsoftechnologyqualitysupervisionbureauinJingJiangJiangSu.Thestrucauralsystemisframeforthekindsoffunctionsofuse.Thisstructurecompletedbasingontheexistingbuildingdrawingandthereportofgeologicalexamination,combinedwiththeuniversitylearningandpractice,strictlyabidebythecodeofstrucauraldesignandthroughartificiallycalculationandtoolsoftwareslikePKPMandAutoCAD.Thedesignroundsthekindsofthestructuralmembers,includingfoundation,columns,beans,slabsandstairs,etc.Withtheloadofframebyhandcounting,thesoftwarescangetthedatasofcycle,vibrationmode,earthquakeforce,thestructuraldisplacementofthestrucaue.Byanalysingthesedatasandamendingthestrucauralsystemtocompletethestructure.ThenthedatafromhandcountingandtheonefromsoftwarelikePKPMcanbecompared,andlearnedaboutthedifferencesbetweenthetwomethods.

[Keywords]GraduationdesignCivilengineeringFramestructure

1工程概况

1.1建筑概况

本工程为靖江质量技术监督局办公楼改造结构设计，建筑分类属于多层办公楼；主体六层，无地下室，主体结构总高度约为21.6m，建筑面积2572.95平方米。

建筑结构类型为框架结构，主要材料为钢筋混凝土，框架结构抗震等级四级。

抗震设防烈度六度，设计地震分组第一组，建筑抗震设防分类丙类，特征周期值0.45s。

设计基本地震加速度0.05g，基本风压0.45kN/

，基本雪压0.35kN/

，地面粗糙度C类。

建筑场地类别Ⅲ类，基础设计等级为丙级，工程场地土无液化。

设计使用年限为50年。

建筑平面图、正立面图如图1.1、图1.2。

图1.1建筑平面图

图1.2建筑正立面图

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层表土，非均质，低强度，层厚0.2~0.5m，平均0.33m；④层粉土夹粉质粘土层，摇震反应迅速,低干强度,粘粒含量较高,低压缩性,饱和,松散，工程地质条件较差；层厚1.2-8.0m，平均4.11m。

（2）拟建场地地震抗震设防烈度为6度，设计地震基本加速度值为0.05g，设计分组第一组，场地特征周期为0.45s。

拟建场地属对建筑物抗震不利地段。

（3）地下水主要存在于上层粉土夹粉质粘土中，地下水补给途径：

主要为大气降水；排泄途径主要为蒸发。

勘察时初见水位-1.50，稳定地下水位为-1.08米，水位受季节性影响，变化幅度0.4米左右，历史最高水位-0.80米左右，近3～5年最高地下水位-0.90米。

1.3抗震与抗风设计

拟建工程的抗震设防烈度为6度，地震分组第一组，设计基本地震加速度0.05g，场地类别为一类，该地区基本风压值为0.45KN/m2，地面粗糙度为C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：

《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）（2006）

《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）

《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）

1.5本章小结

本章列举整理了已有工程资料，为之后的设计提供基础和依据。

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混凝土框架体系。

框架平面布置图见图2.1。

图2.1

2.2.2初设截面尺寸确定

本建筑结构属丙类建筑,框架抗震等级为四级。

屋盖,楼面均采用现浇钢筋混凝土,楼屋面厚度取100mm,各层梁、柱、板混凝土强度等级为C30,纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋,其他钢筋等级取为HPB235级.

外墙及填充墙墙厚取200mm。

各梁柱截面尺寸确定如下:

框架梁h=L/12~L/10=6000/12~6000/10=500mmb=h/3.5~h/2=300mm

h=L/12~L/10=5700/12~5700/10=450mmb=h/3.5~h/2=250mm

次梁h=L/12~L/8=6000/18~6000/15=350mmb=h/3.5~h/2=200mm

柱根据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12kN/m2；

C30混凝土抗压强度设计值fc=14.3N/mm2；

故由AC≥1.2×12kN/m2×6.0m×5.1m×6/（0.9×14.3×103kN/m2）=205426mm2；

上式中1.2为荷载分项系数，6代表底层柱受其以上六层的荷载；

故取柱截面为正方形450mm×450mm；

板的跨度为2.5m，板厚max（h≥80mm,h≥1/35

=1/35×2500=71mm），则取楼板厚度100mm。

2.2.3材料的选择

（1）基础的混凝土强度等级为C30，保护层厚度为40mm；

（2）梁的混凝土强度等级为C30，保护层厚度为30mm；

（3）柱的混凝土强度等级为C30，保护层厚度为30mm；

（4）板的混凝土强度等级为C25，保护层厚度为20mm；

（5）梁、柱的受力钢筋为HRB335，设计强度为300N/㎡；

（6）填充墙选用200厚加气混凝土砌块。

2.2.4荷载的确定

（1）楼、屋面活荷载的确定：

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：

0.5kN/m2；

电梯间取：

7.0kN/m2；

办公室、会议室、教室取：

2.0kN/m2；

厕所、阳台、过道取：

2.5kN/m2；

档案室取：

5.0kN/m2。

（2）楼、屋面恒荷载的确定：

楼面恒荷载：

100厚C25混凝土结构层：

0.1m×25kN/m3=2.5kN/m2;

15厚1:

2水泥砂浆抹面：

0.015m×20kN/m3=0.3kN/m2;

15厚板底水泥石灰砂浆抹面：

0.015m×17kN/m3=0.255kN/m2;

小瓷砖地面：

0.55kN/m2;

小计：

gk=3.61kN/m2;

屋面恒荷载：

15厚板底水泥石灰砂浆抹面：

0.015m×17kN/m3=0.255kN/m2;

100厚C25混凝土结构层：

0.1m×25kN/m3=2.5kN/m2;

20厚1:

3水泥砂浆找平：

0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2;

35厚聚苯乙烯保温板：

0.035×0.5kN/m3=0.0175kN/m2;

20厚1:

3水泥砂浆找坡：

0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2;

40厚C20细石混凝土：

0.04m×25kN/m3=1.0kN/m2;

小计：

gk=4.58kN/m2;

（2）梁上荷载的确定

材料容重：

11.8kN/m3（加气混凝土砌块）；

荷载计算：

取3.600平面KL-11

~

轴线范围示例：

填充墙去除门窗洞口后自重：

11.8kN/m3×0.2m×（18×（3.2-0.5）-6×（2.25×1.8））m2＝57.35kN;

门窗自重：

0.45kN/m2×6×（2.25×1.8）m2＝10.94kN;

外墙瓷砖贴面：

0.5kN/m2×（18×（3.2-0.5）-6×（2.25×1.8））m2=12.15kN;

以上三项简化为梁上均布荷载：

（57.35+10.94+12.15）kN/18m=4.47kN/m;

内墙面5厚水泥石灰砂浆粉面：

17kN/m3×0.005×（3.2-0.5）=0.28kN/m;

内墙面12厚水泥砂浆打底：

20kN/m3×0.012×（3.2-0.5）=0.65kN/m;

水泥踢脚线：

20kN/m3×0.02×0.015=0.01kN/m;

外墙面20厚保温砂浆：

13kN/m3×0.02×（3.2-0.5）=0.70kN/m;

小节：

gk=6.11kN/m;

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

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|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:

2011/5/27|

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

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=1

竖向荷载计算信息:

按模拟施工3加荷计算

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

墙元网格:

侧向出口结点

是否对全楼强制采用刚性楼板假定是

强制刚性楼板假定是否保留板面外刚度否

采用的楼层刚度算法层间剪力比层间位移算法

结构所在地区全国

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

修正后的基本风压（kN/m2）:

WO=0.45

地面粗糙程度:

C类

结构基本周期（秒）:

T1=0.99

是否考虑风振:

否

体形变化分段数:

MPART=1

各段最高层号:

NSTi=7

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=15

地震烈度:

NAF=6.00

场地类别:

KD=3

设计地震分组:

一组

特征周期TG=0.45

多遇地震影响系数最大值Rmax1=0.04

罕遇地震影响系数最大值Rmax2=0.00

框架的抗震等级:

NF=4

剪力墙的抗震等级:

NW=3

活荷重力荷载代表值组合系数:

RMC=0.50

周期折减系数:

TC=1.00

结构的阻尼比（%）:

DAMP=5.00

是否考虑偶然偏心:

是

是否考虑双向地震扭转效应:

否

斜交抗侧力构件方向的附加地震数=0

活荷载信息..........................................

考虑活荷不利布置的层数从第1到6层

柱、墙活荷载是否折减折算

传到基础的活荷载是否折减折算

------------柱，墙，基础活荷载折减系数-------------

计算截面以上的层数-------------------------折减系数

11.00

2---30.85

4---50.70

6---80.65

9---200.60

>200.55

调整信息........................................

中梁刚度增大系数：

BK=2.00

梁端弯矩调幅系数：

BT=0.85

梁设计弯矩增大系数：

BM=1.20

连梁刚度折减系数：

BLZ=0.70

梁扭矩折减系数：

TB=0.40

全楼地震力放大系数：

RSF=1.00

0.2Qo调整起始层号：

KQ1=1

0.2Qo调整终止层号：

KQ2=6

0.2Qo调整上限：

KQ_L=2.00

框支柱调整上限：

KZZ_L=5.00

顶塔楼内力放大起算层号：

NTL=0

顶塔楼内力放大：

RTL=1.00

框支剪力墙结构底部加强区剪力墙抗震等级自动提高一级:

是

九度结构及一级框架梁柱超配筋系数CPCOEF91=1.15

是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525=1

是否调整与框支柱相连的梁内力IREGU_KZZB=0

剪力墙加强区起算层号LEV_JLQJQ=1

强制指定的薄弱层个数NWEAK=0

配筋信息........................................

梁箍筋强度（N/mm2）:

JB=210

柱箍筋强度（N/mm2）:

JC=210

墙分布筋强度（N/mm2）:

JWH=210

边缘构件箍筋强度（N/mm2）:

JWB=210

梁箍筋最大间距（mm）:

SB=100.00

柱箍筋最大间距（mm）:

SC=100.00

墙水平分布筋最大间距（mm）:

SWH=200.00

墙竖向分布筋最小配筋率（%）:

RWV=0.30

结构底部单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数:

NSW=0

结构底部NSW层的墙竖向分布配筋率:

RWV1=0.60

设计信息........................................

结构重要性系数:

RWO=1.00

柱计算长度计算原则:

有侧移

梁柱重叠部分简化:

不作为刚域

是否考虑P-Delt效应：

否

柱配筋计算原则:

按双偏压计算

按高规或高钢规进行构件设计:

是

钢构件截面净毛面积比:

RN=0.85

梁保护层厚度（mm）:

BCB=30.00

柱保护层厚度（mm）:

ACA=30.00

是否按砼规范（7.3.11-3）计算砼柱计算长度系数:

是

剪力墙构造边缘构件的设计执行高规7.2.17-4:

是

抗震设计的框架梁端配筋考虑受压钢筋:

否

荷载组合信息........................................

恒载分项系数:

CDEAD=1.20

活载分项系数:

CLIVE=1.40

风荷载分项系数:

CWIND=1.40

水平地震力分项系数:

CEA_H=1.30

竖向地震力分项系数:

CEA_V=0.50

特殊荷载分项系数:

CSPY=0.00

活荷载的组合系数:

CD_L=0.70

风荷载的组合系数:

CD_W=0.60

活荷载的重力荷载代表值系数:

CEA_L=0.50

地下信息..........................................

土的水平抗力系数的比例系数（MN/m4）:

MI=3.00

回填土容重（kN/m3）:

Gsol=18.00

回填土侧压力系数:

Rsol=0.50

外墙分布筋保护厚度（mm）:

WCW=35.00

室外地平标高（m）:

Hout=-0.5

地下水位标高（m）:

Hwat=-1.08

室外地面附加荷载（kN/m2）:

Qgrd=0.00

剪力墙底部加强区信息.................................

剪力墙底部加强区起算层号LEV_JLQJQ=1

剪力墙底部加强区终止层号,IWF=3

*********************************************************

*各层的质量、质心坐标信息*

*********************************************************

层号塔号质心X质心Y（m）质心Z（m）恒载质量（t）活载质量（t）附加质量

7142.40519.28323.500132.816.40.0

6134.63315.03720.200415.750.10.0

5134.69515.10215.700450.359.90.0

4134.25714.84512.500440.346.60.0

3134.10214.9059.300440.353.60.0

2134.51515.3086.100423.142.00.0

1134.19815.5392.350341.20.00.0

活载产生的总质量（t）:

268.475

恒载产生的总质量（t）:

2643.846

附加总质量（t）:

0.000

结构的总质量（t）:

2912.321

恒载产生的总质量包括结构自重和外加恒载

结构的总质量包括恒载产生的质量和活载产生的质量和附加质量

活载产生的总质量和结构的总质量是活载折减后的结果（1t=1000kg）

*********************************************************

*各层构件数量、构件材料和层高*

*********************************************************

层号塔号梁元数柱元数墙元数层高累计高度

（混凝土）（混凝土）（混凝土）（m）（m）

1169（30）26（30）0（30）2.3502.350

21166（30）26（30）0（30）3.7506.100

31181（30）26（30）0（30）3.2009.300

41181（30）26（30）0（30）3.20012.500

51179（30）26（30）0（30）3.20015.700

61209（30）23（30）0（30）4.50020.200

71108（30）12（30）0（30）3.30023.500

*********************************************************

*风荷载信息*

*********************************************************

层号塔号风荷载X剪力X倾覆弯矩X风荷载Y剪力Y倾覆弯矩Y

7119.