南京工业大学土木工程毕业设计计算书完整版.docx
《南京工业大学土木工程毕业设计计算书完整版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南京工业大学土木工程毕业设计计算书完整版.docx（109页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
南京工业大学土木工程毕业设计计算书完整版
2011届毕业设计（论文）
题目：
田湾河公司招待所（方案三）
专业：
土木工程
班级：
土木1102
姓名
指导老师：
卢红琴唐明怡徐欣
起讫日期：
2015.3.22-2015.5.24
2015年6月
摘要
框架结构的优点是建筑平面布置灵活，与其他结构相比，它是一种造价较低的结构体系。
建筑物外形由单一的矩形发展到L形，弧形等很多形状。
建筑物的体形也由单一体形发展到单元组合体型和复杂体型。
因此，多层工业，民用和公共建筑均采用框架结构体系。
本设计主要对结构方案中第4榀框架进行结构设计，按照最初开题报告所探索的计算步骤进行结构设计，步骤大概如下：
确定结构布置选型，结构层间荷载计算，竖向荷载计算，D值法进行风荷载和地震荷载运算，结构内力组合，梁和框架柱截面配筋计算，进行独基设计，最后进行PKPM设计并绘制施工图。
关键词：
框架结构；分层法；独立基础；结构设计；配筋。
Abstract
Becauseoftheadvantagesofframestructureofthebuildinglayoutiflexible，easytosatisfytherequirementssetlargespace,facadeprocessingalsoeasytomeetdemand,theartofarchitecture,framestructureisalowcoststructurecomparedwithotherstructures.ThefigurationofthebuildingchangesfromthesinglerectangulartoL-shaped，prototypesetc.Thebodilyformchangesfromsingle
buildingtotheunitcombinationshapesizeandcomplexshape.Therefore,theframestructureisadoptedinmulti-layerindustrialandcivilandpublicbuildings.The4thhorizontalframestructureisdesignedinthisdesign.Afterdeterminingtheframelayouts,thestandardvaluesofloadsactingonthestructurearecalculatedfirstly.Thentheinternalforcesofthestructurecausedbyverticalconstantloadandliveloadarecalculatedbystratifiedsamplingmethod.Then,thestructuralinternalforces（moment,shearforceandaxialforce）.duetohorizontalwindloadiscalculatedbyusingaDvaluemethod.Secondly,theinternalforcesundervariouscircumstancesarecombined.Thesecurityresultsareselectedtocalculatethereinforcementofframebeamsandframecolumn.Then,thestructureoftheshallowfoundationisdesigned.Finally,theshopdrawingoftheframestructureisdrawnbyPKPMandCADsoftware.
Keywords：
Framestructure；Layeringmethod；Isolatedfoundation；StructureDesign；
Reinforcement.
参考文献70
致谢71
第一章结构选型与布置
题目：
田湾河公司招待所（方案三）
1.1气象资料
（1）基本风压值：
W0=0.3kN/m
（2）基本雪压值：
So=0.2kN/m
1.2水文地质资料
1.2.1工程概况
本设计为实际应用课题，工程位于四川雅安石棉县，为田湾河公司招待所（方案三）。
建筑场地长宽约长47m宽19m，建筑面积约3600m2，底层层高4.2m，其余各层层高均为3.6m，室内外高差0.45m。
本工程建筑层数为四层，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，地基基础设计等级为丙级，框架抗震等级为三级，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度（基本地震加速度为0.10g），地震分组为第二组。
底层平面柱网图见附件（可以局部改变柱网）。
1.2.2工程地质资料
（1）经勘察查明，根据地层的沉积特点和物理力学特性自上而下共可划分为3层，各土层描述如下：
杂填土①：
杂色，松散。
主要建筑垃圾、偶夹少量卵砾石及少量粘性土组成。
系新近堆填，未经压实。
该层在整个场地均有分布，主要呈层状分布于地表，揭露厚度0.50m左右。
粉质粘土②1（Q3fgl）：
褐色、褐黄色，可塑状。
含铁锰质斑点、结核及氧化物斑点，，光泽反应稍有光滑，切面较光滑，无摇振反应，干强度、韧性中等，结构较致密，揭示厚度1m左右。
卵石③：
杂色，稍湿～饱和。
骨架颗粒主要由花岗岩、石英岩、砂岩、闪长岩等组成,中～微风化,磨圆度较好,呈圆形～亚圆形,粒径约为30～180mm,卵石含量约50～75%,充填细砂及砾石,含少量漂石。
该层分布连续、稳定、厚度大。
卵石层（Q3fgl）④：
褐黄色，饱和，骨架颗粒由花岗岩、砂岩等组成，呈强～中风化，亚圆～次菱角形，一般粒径30mm～110mm，偶夹漂石，卵石含量约50～70%,卵石风化强，呈砂状或土状，松散卵石空隙充填为可塑状粘性土和砂粒，稍密～中密卵石空隙充填砾石及少量粘性土。
该层分布连续、稳定、厚度大，密实度有从上而下增强的趋势，按卵石的含量和N120动力触探修正锤击数以及触探曲线特征，可将卵石划分成如下三个亚层。
（2）基础型式及持力层：
本工程采用柱下独立基础；基础持力层位于第3层卵石，地基承载力特征值Fak=300KPa
（3）本工程地下水埋深为10米左右，地下水对钢筋混凝土结构不具侵蚀性。
（4）建筑场地类别:
Ⅱ类（特征周期0.40s）。
1.3抗震设防烈度：
7度
1.4荷载资料
（1）招待所楼面活载，查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），确定房间活载为2.5，走道为3.5；
（2）不上人屋面：
活载标准值为0.7kN/m2；
（3）屋面构造：
保护层：
20MM1:
2.5水泥砂浆，表面抹平
隔离层：
200G、M2聚酯无纺布
防水层：
1.2厚合成高分子防水卷材两道
找平层：
20MM厚1:
2.5水泥砂浆
保温层：
75厚挤塑板
找坡层：
水泥砂浆找坡
（4）楼面构造：
100厚1:
2水泥砂浆面层压实抹光，15厚1:
3水泥砂浆找平层，现浇钢筋混凝土楼面板，12厚石灰粉平顶。
（5）围护墙：
采用240厚轻质砌块。
图1-1柱网图
第二章计算简图和荷载计算
2.1框架计算简图
本工程横向框架计算单元取四榀框架部分，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，，本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第三层卵石上，基底标高为设计相对标高–1.6m。
柱子的高度底层为：
h1=4.2+0.9=5.1m（初步假设基础高度0.5m），二～五层柱高为h2～h5=3.6m。
柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为：
L=8000、3000、8000。
计算简图见图2-1。
图2-1计算简图
2.2梁柱截面初选
（1）框架柱：
全部采用450×450mm
（2）梁：
横向框架梁采用300×650mm，纵向框架梁采用300×650mm，次梁采用250×550mm。
（3）板厚：
均采用120mm。
2.3材料强度等级
混凝土：
均采用C30级
受力钢筋采用HRB400钢筋，箍筋采用HPB300钢筋。
2.4竖向荷载计算
本例题以④轴线横向框架为计算分析对象
2.4.1屋面横梁竖向线荷载标准值
a）恒载作用下结构计算简图b）活载作用下结构计算简图
图2-2荷载计算简图
（1）恒载
屋面恒载标准值
35厚架空隔热板0.035×25=0.875KN/m2
防水层0.4KN/m2
20厚1:
2.5水泥砂浆0.02×20=0.4KN/m2
120厚现浇板0.12×25=3KN/m2
12厚石灰层平顶0.012×16=0.192KN/m2
屋面恒载标准值4.87kN/m
墙体重2.36×2.95=6.96kN/m
梁自重
边跨AB,BC,CD跨0.3×0.65×25=4.875kN/m
梁侧粉刷2×（0.65-0.12×0.02×17=0.36kN/m
5.23kN/m
作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为：
梁自重g4AB1=g4CD1=g4BC1=5.23kN/m
板传来荷载g4AB2=g4CD2=g4BC2=4.87×3.9=19kN/m
（2）活载
作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为：
q4AB=q4CD=0.7×3.9=2.73kN/m
2.4.2楼面横梁竖向荷载标准值
（1）恒载
25厚水泥砂浆面层0.025×20=0.5KN/m2
120厚现浇板0.12×25=3KN/m2
12厚石灰层平顶0.012×16=0.192KN/m2
楼面恒载标准值3.692KN/m2
AB,BC,CD跨梁自重5.23kN/m
作用在楼面层框架梁上的线荷载标准值为：
梁自重gAB1=gCD1=gBC1=5.23kN/m
板传来荷载g4AB2=g4CD2=g4BC2=4.87×3.9=19kN/m
（2）活载
作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为：
q4AB=q4CD=2.5×3.9=9.75kN/m
2.4.3屋面框架节点集中荷载标准值
（1）恒载
边跨纵向框架梁自重0.3×0.65×3.9×25=19.01KN
粉刷2×（0.65-0.12）×0.02×3.9×17=1.44KN
1.2m女儿墙2×3.9×2.36=11.04KN
粉刷1.2×2×0.02×3.9×17=3.18KN
次梁部分荷载149.44KN
顶层边节点集中荷载184.08KN
中柱纵向框架梁自重0.3×0.65×3.9×25=19.01KN
粉刷1.41KN
纵向框架梁传来屋面自重1.5×3.9×4.87=28.49KN
次梁部分荷载131.68KN
顶层边节点集中荷载180.59KN
（2）活载
Q4A=Q4D=0.7×3.9×8×0.5=10.92KN
Q4B=Q4C=0.7×1.5×3.9×2+21.87/2=19.12KN
2.4.4楼面框架节点集中荷载标准值
（1）恒载
边柱纵向框架梁自重19.01KN
粉刷1.41KN
钢窗自重2.4×1.5×0.4=1.44KN
窗下墙体自重（3.9-0.45）×（3.6-1.5-0.9）×2.36=9.77KN
粉刷2×3.45×1.2×0.02×17=2.82KN
窗边墙体自重1.5×1.05×2.36=3.72KN
粉刷2×1.5×0.525×0.02×17=0.54KN
38.71KN
中间层边节点集中荷载：
GA=GD=194.2KN
框架柱自重：
GA’=GD’=0.45×0.45×3.6×25=18.23KN
中柱纵向框架自重19.01KN
粉刷1.41KN
内墙自重（忽略门窗）
（3.9-0.45）×（3.6-0.65）×2.36=24.02KN
粉刷2×3.45×2.95×0.02×17=6.92KN
纵向框架梁传来楼面自重：
1.5×3.9×3.692=21.6
次梁传来部分189.74KN
262.7KN
中间层中节点集中荷载：
GB=GC=262.7KN
柱传来集中荷载GB’=GC’=18.23KN
（2）活载
Q4A=Q4D=2.5×3.9×8×0.5=10.92KN
Q4B=Q4C=1.5×3.9×3.5×2+39=79.95KN
2.5风荷载
已知基本风压W0=0.3KN/m2，地面粗糙度为B类，按荷载规范，US：
迎风面为0.8；背风面为-0.5，结构高度为16.2<30m。
图2-3横向框架上的风荷载
表2-1风荷载计算
层
Z（m）
μz
μs
βz
WO（KN/m2）
A（m2）
Pi（KN）
4
15
1.14
1.3
1
0.3
11.7
5.2
3
11.4
1.04
1.3
1
0.3
14.04
5.69
2
7.8
1
1.3
1
0.3
14.04
5.48
1
4.2
1
1.3
1
0.3
15.21
5.93
2.6水平地震作用计算
2.6.1建筑物总重力荷载代表值GI的计算
1.集中在屋盖处的质点重力荷载代表值G4
50%雪载：
0.5×0.2×19×46.8=88.92KN
板上荷载
屋面荷载2×4.87×46.8×8+4.87×46.8×3=4330.4KN
梁自重
横向量5.23×19×13=1291.81KN
纵向梁（19.01+1.41）×2×12+（19.01+1.41）×2×12=980.16KN
柱自重0.45×0.45×25×1.8×28=255.15KN
隔墙自重
横墙2.36×26×8×1.8+2.36×2×2.4×1.8×0.8=899.9KN
纵墙2.36×24×3.9×1.8×（1+0.8）=715.7KN
钢窗24×2.4×1.5×0.5×0.4=17.28KN
女儿墙2×1.2×2.36×（19+46.8）=372.7KN
8965.74KN
2.集中于三，四层处的质点重力荷载代表值G3-G4
50%楼面活载：
0.5×（46.8×3×3.5+2×3.9×8×3.5+46.8×8×2.5）=822.9KN
板上荷载
恒载3.692×46.8×19=3282.9KN
梁自重
横向量5.23×19×13=1291.81KN
纵向梁（19.01+1.41）×2×12+（19.01+1.41）×2×12=980.16KN
柱自重510.3KN
隔墙自重
横墙899.9×2=1799.8KN
纵墙715.7×2=1431.4KN
钢窗17.28×2=34.56KN
G2=G3=10153.82KN
3.集中在二层处的质点重力荷载代表值G1
50%楼面活载：
0.5×（46.8×3×3.5+2×3.9×8×3.5+46.8×8×2.5）=822.9KN
板上荷载
恒载3.692×46.8×19=3282.9KN
梁自重
横向量5.23×19×13=1291.81KN
纵向梁（19.01+1.41）×2×12+（19.01+1.41）×2×12=980.16KN
柱自重0.45×0.45×（1.8+2.55）×25×28=616.6KN
隔墙自重
横墙2174.8KN
纵墙1729.6KN
钢窗17.28×2=34.56KN
G1=10933.33KN
2.6.2地震作用计算
1.框架柱的抗侧移刚度
在现浇楼板中，对于边框架梁取1.5Io,对中框架梁取2Io，Io为钢梁的惯性矩。
表2-2横梁、柱线刚度
杆件
截面
EC（KN/mm）
I0（mm4）
I（mm4）
L（mm）
i（KN/mm）
相对刚度
中框架梁
300×650
30
6.87×109
1.03×1010
8000
5.14×107
1.332
中框架梁
300×650
30
6.87×109
1.03×1010
3000
1.37×108
3.549
边框架梁
300×650
30
6.87×109
1.37×1010
8000
3.86×107
1
边框架梁
300×650
30
6.87×109
1.37×1010
3000
1.03×108
2.668
底层柱
450×450
30
3.42×109
3.42×109
5100
2.01×107
0.521
中层柱
450×450
30
3.42×109
3.42×109
3600
2.01×107
0.738
表2-3框架柱横向侧移刚度D值
项目
K
αc
D（KN/mm）
根数
层
柱类型
底层
边框边柱450×450
1.36
0.4
10.56
4
中框边柱450×450
1.8
0.47
12.4
10
边框中柱450×450
4.97
0.71
18.74
4
中框中柱450×450
6.61
0.77
20.32
10
二-五层
边框边柱450×450
1.92
0.62
8.48
4
边框中柱450×450
7.04
0.83
11.35
4
中框边柱450×450
2.56
0.67
9.16
10
中框中柱450×450
9.37
0.87
11.9
10
底层：
∑D=4×（8.48+11.35）+10×（9.16+11.9）=289.92KN/mm
二～四层：
∑D=4×（10.56+18.74）+10×（18.74+20.32）=507.8KN/mm
2.框架自振周期的计算
表2-4框架顶层假想位移Δ计算表
层
Gi（KN）
ΣGi（KN）
ΣD（KN/mm）
δ=ΣGi/ΣD
总位移Δ（mm）
4
8965.7
8965.7
507.8
17.66
251.64
3
10153.8
19119.5
507.8
37.65
233.98
2
10153.8
29273.3
507.8
57.65
196.33
1
10933.3
40206.6
507.8
138.68
138.68
自振周期为：
T1=1.70α0=1.7×0.6×
=0.511s
3.地震作用计算
根据本工程设防烈度7，Ⅱ类场地土，设计地震分组为第二组，查表得：
αmax=0.08，Tg=0.4s
α1==（0.4/0.511）0.92×0.08=0.0645
结构等效总重力荷载：
Geq=0.85GL=0.85×40206.6=34175.6KN
对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值：
FEK=α1Geq=0.06455×34175.6=2187.24KN
各楼层的地震作用和地震剪力标准值见表2-4：
表2-5楼层地震作用和地震剪力标准值计算表
层
Hi（m）
Gi（KN）
GiHi
Fi（KN）
楼层剪力Vi（KN）
4
15.9
8965.7
142554.63
757.64+0
757.64
3
12.3
10153.8
124891.74
663.76
1421.4
2
8.7
10153.8
88338.06
469.49
1890.89
1
5.1
10933.3
55759.83
296.35
2187.24
ΣGiHi=411544.26KN
ΔFn=δnFEK=0×2187.24=0KN
图2-4横向框架上的地震作用
本工程计算多遇地震作用下横向框架的层间弹性侧移计算见表2-6：
表2-6层间弹性侧移验算
层
hi（m）
Vi（KN）
ΣD（KN/mm）
Δμe=Vi/ΣD（mm）
[θe]hi
4
3.6
757.64
507.8
1.49
6.55
3
3.6
1421.4
507.8
2.79
6.55
2
3.6
1890.89
507.8
3.72
6.55
1
5.1
2187.24
289.92
7.54
9.27
注：
对于钢框架，[θe]取1/550
经验算，各层均满足规范要求。
第三章框架内力计算
3.1恒荷载作用下的内力计算
3.1.1弯矩分配系数
由于本框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图3-1.
图3-1横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩
节点A1：
μA1A0=0.201μA1B1=0.514μA1A2=0.285
节点B1：
μB1A1=0.305μB1B0=0.119μB1D1=0.406
μB1B2=0.169
节点A2:
μA2A1=μA2A3=0.263μA2B2=0.474
节点B2：
μB2B1=μB2B3=0.0.161μB2A2=0.291μB2D2=0.387
节点A4：
μA4B4=0.643μA4A4=0.357
节点B4：
μB4A4=0.346μB4B3=0.192μB4D4=0.462
A3,B3与相应的A2B2一样。
3.1.2杆件固端弯矩（注：
以杆端弯矩的顺时针为正）
1.横梁固端弯矩：
（1）顶层横梁：
1）自重作用
MA4B4=-MB4A4=-1/12×8.23×82=-27.89KN·m
MB4D4=-1/3×5.23×1.52=-3.92KN·m
MD4B4=1/2MB4D4=-1.96KN·m
2）板传来的荷载
MA4B4=-MB4A4=-1/12×19×82=-101.33KN·m
MD4B4=MB4D4=0
（2）二~四层横梁：
1）自重作用
MA1B1=-MB1A1=-1/12×5.23×82=-27.89KN·m
MB1D1=-1/3×5.23×1.52=-3.92KN·m
MD1B1=1/2MB1D1=-1.96KN·m
3）板传来的荷载
MA1B1=-MB1A1=-1/12×22.9×82=-122.11KN·m
MD1B1=MB1D1=0
3.1.3节点不平衡弯矩：
（1）A4节点：
不平衡弯矩：
-27.89-101.33=-129.22KN·m
（2）B4节点：
不平衡弯矩：
27.89-3.92+101.33=125.3KN·m
（3）二到四层的边中不平衡弯矩：
边：
-27.89-122.11=-150KN·m
中：
27.89-3.92+122.11=146.08KN·m
3.1.4内力计算
根据对称原则，只计算AB,BC跨，恒载弯矩分配过程见3-2图，根据梁端弯矩，再通过平衡条件可求出梁端剪力，
升级会员 