1、土木工程框架结构毕业设计全套论文人生最大的幸福,是发现自己爱的人正好也爱着自己。中文摘要本毕业设计是完成XXXXX楼的工程设计包括建筑设计和结构设计建筑设计部分包括建筑方案的设计思路、建筑做法和建筑的平立剖设计结构设计部分包括结构方案设计、结构计算和施工图设计该建筑物结构采用现浇钢筋混凝土框架结构结构方案包括梁柱的选用结构计算包括梁柱板的配筋计算施工图设计包括基础和楼梯的设计结构计算部分应用PKPM系列软件主要用到PMCAD、SATWE、JCCAD、LTCAD模块地震作用及内力计算、地震位移验算采用手工计算分析建筑和结构施工图全部采用AutoCAD及天正系列软件完成关键字:钢筋混凝土结构设计、
2、PKPM软件应用、抗震设计、钢筋混凝土框架结构英文摘要The graduation project is the engineering design of The Language and Cultural College Building of Shanxi Universityincluding architectural design and structural design. The architectural design includes the designing idea of the whole projectarchitectural practices and the
3、 planelevation and section design of the building. The structural design consists of structural planstructural calculations and construction design. The building takes steel reinforced concrete frame structure. In the process of structure planthe beams and columns section are calculated and selected
4、. During the structural calculationthe reinforcement of platesbeams and columns are calculated. In construction designthe design of foundations and stairs are the main two parts. The software PKPM is employed in the structural calculation to analyze the structural effect and the steel distribution o
5、f the reinforced concrete. For examplePMCADSATWEJCCADand LTCAD modules are used during the process. Howeverthe force calculation and seismic displacement are checked by hand. And architectural and structural drawings are all completed with AutoCAD and Tangent series.Keyword: structural design of rei
6、nforced concrete appliance of PKPM softwareseismic calculationreinforced concrete frame;中文摘要I英文摘要II目录III第一章设计要求 - 1 -1.1 毕业设计目的与要求 - 1 -1.2 题目- 1 -1.3 设计资料- 1 -1.4设计任务及要求- 2 -1.5岩土工程勘察结果- 4 -第二章文献综述 - 6 -第三章建筑方案与工程概况- 16 -3.1工程概况- 16 -3.2设计依据- 17 -3.3设计原则- 17 -3.4建筑方案的选择- 17 -3.5建筑功能划分- 17 -3.6技术指标-
7、 18 -3.7建筑防火设计- 18 -3.8水平垂直交通设计- 18 -3.8.1楼梯- 18 -3.8.2电梯- 19 -3.9建筑方案图- 19 -第四章建筑做法说明 - 22 -4.1 散水- 22 -4.2 台阶- 22 -4.3地面做法- 22 -4.3.1卫生间地面(厚度243 - 22 -4.3.2 大报告厅地面做法- 23 -4.3.3其他地面做法- 23 -4.4楼面做法- 23 -4.4.1卫生间及茶水间楼面做法- 23 -4.4.2 小报告厅楼面做法- 24 -4.4.3 其他楼面做法- 24 -4.5 屋面做法- 24 -4.6顶棚做法- 24 -4.7外墙做法:-
8、25 -4.8内墙做法- 25 -4.8.1卫生间及茶水间内墙做法: - 25 -4.8.2一般墙面做法:- 25 -4.9 踢脚线做法:- 26 -4.10 屋面防水采用改性沥青柔性油毡防水层做法 - 26 -4.11墙体- 26 -4.11.1 墙体防潮 - 26 -4.12 门窗- 26 -第五章结构方案说明 - 29 -5.1柱网布置- 29 -5.2结构形式选择- 29 -5.3楼板形式选择- 29 -5.4材料信息- 29 -5.5各层结构平面布置- 30 -5.6梁柱框架尺寸初步确定- 31 -5.6.1第I部分梁柱尺寸确定- 31 -5.6.2第II部分梁柱尺寸确定- 32 -
9、5.6.3第III部分- 32 -第六章荷载及地震位移验算- 34 -6.1 计算简图- 34 -6.2 第I部分荷载及抗震验算 - 35 -6.2.1建筑物总重力荷载代表值Gi的计算- 35 -6.2.2 刚度和自振周期计算- 40 -6.2.3地震作用计算- 42 -6.3 第II部分- 43 -6.3.1建筑物总重力荷载代表值Gi的计算- 43 -6.3.2 刚度和自振周期计算- 48 -6.3.3地震作用计算- 50 -第七章 PKPM计算过程- 52 -7.1 结构布置及荷载输入- 52 -7.2 楼板施工图生成- 55 -7.3计算- 55 -7.4配筋图和计算过程的显示- 57
10、-7.5 基础设计- 59 -7.6 楼梯设计- 60 -参考文献- 65 -致谢- 66 -附录- 67 -附1. 结构设计信息- 67 -附2. 结构位移文件- 77 -附3. 楼梯计算书- 82 -第一章设计要求1.1 毕业设计目的与要求毕业设计是大学本科教育的最后一个教学环节它是全面检验大学四年学习效果的一个关键环节通过毕业设计同学可以综合以前所学的各门课程的知识解决实际问题;通过毕业设计同学可以得到工程实践的实际训练;通过毕业设计同学还可以进一步加深对所学理论课程的理解和巩固土木工程专业毕业设计的目的是:1.全面了解建筑工程设计的全过程;2.基本具备进行建筑方案、建筑设计及绘制建筑施
11、工图的能力;3.能熟练、正确进行结构方案、结构设计计算、构造处理及绘制结构施工图的能力;4.培养同学在建筑工程设计过程中的配合意识;5.培养正确、熟练运用规范、手册、各种标准图集及参考书的能力;6.通过实际工程训练建立功能设计、施工、经济全面协调统一的思想;7.通过毕业设计进一步建立结构工程师的责任意识;1.2 题目XXXX学院1.3 设计资料1工程地点及地形图:山西大学校园内地形图附后2工程总建筑面积:6000 M23工程性质:1建筑性质:学校办公、教学2建筑组成:教学部分:学术报告厅2间:500 M2和200 M2;教室5间:90 M2办公部分:大办公室5间:90 M2;中办公室20间:4
12、5 M2;小办公室40间:20 M2;会议4间:45 M2;图书资料室2间:90 M2其它:卫生间每层2间30 M2 ;值班室、储藏间每层1间:20M2;客货两用电梯2部(1600公斤3设计要求与总平面要求合理安排功能分区流线顺畅造型美观大方创造良好的教学、科研建筑形象总平面布置:道路、出入口、停车场、绿化及其它场地 (场地东、北两面建筑至少距边缘5M以上4空间组合要求三部分联系需方便同时须有相对的独立性盥洗、厕所等布置时以集中为宜便于管线布置;实验室应有好的采光、通风条件;根据周围环境考虑建筑体型及立面处理;入口广场应保证一定的停车和回车场地创造一个良好的外部空间5室内外装饰要求主体建筑外墙
13、采用贴面材料室内主要公共空间墙壁用涂料做吊顶采用水磨石地面;实验室内部按要求功能设计其余房间装饰自定所有水房间均为瓷砖墙壁马赛克地面装饰材料的色彩自定6建筑标准耐火等级二级耐久等级二级丙类建筑4自然条件1气象资料基本风压基本雪压主导风向:西北风2工地地质及水文地质资料:见附表3地震烈度: 8度5施工条件及材料供应1施工条件:由一级建筑施工单位承建具有多种大型建筑机械混凝土标准构件由预制厂提供2材料供应:钢材、木材、水泥及砖、石、砂等均自行采购3水、电均由建设单位保证供应通往工地的道路良好1.4设计任务及要求1.4.1建筑设计任务及要求根据给定的设计资料要求每一个学生单独完成建筑施工图设计具体要
14、求如下:1按施工图设计深度绘制平、立、剖面建筑施工图以及总平面图2选择装饰用料及装饰构造做法3绘制必要的节点构造详图4编写设计说明书5列出技术经济指标:总建筑面积使用面积使用面积系数各项设计指标对于最后完成的设计成果要求做到:方案合理、选材适当、构造正确、图文清晰详尽1.4.2建筑设计图内容1总平面图1:5002各层平面图 1:1003各向立面图 1:1004楼梯详图 1:505屋面排水图 1:2006纵横剖面图 1:1007墙身剖面及节点详图 1:1008装饰用料及做法、施工说明9门窗选型及数量统计1.4.3结构设计任务及要求在满足使用功能及建筑设计的基础上本着安全适用技术先进经济合理的原则
15、进行设计1设计说明结构类型:钢筋混凝土框架结构使用荷载及有关要求:按照建筑结构荷载规范2结构设计内容结构布置与选型荷载计算上部主要受力结构设计:变形验算强度设计、抗震构造设计基础设计计算其他构件设计1. 4.4结构施工图及计算书内容1屋面结构平面布置图2楼面结构平面布置图3基础平面布置及配筋图4上部主要受力结构配筋图5其他构件配筋图6计算书一份1.4.5毕业设计计算书1文献综述2外文资料翻译3建筑设计说明4结构设计计算书5参考文献5 岩土工程勘察结果编号土层概况层厚(M(kPa地基类型1杂填土不均匀0.80-2粉质粘土稍密均匀1.201103砂质粉土中密均匀2.20190天然基础4粗砂密实均匀
16、6.60250第二章文献综述半刚性端板连接的文献综述摘要:半钢性端板连接在工程中具有广泛的应用但是其精确计算十分繁琐本文旨在总结前人对半刚性连接计算的经验结论并且对半刚性连接的发展现状进行讨论进而得出一系列有价值的结论关键词:钢结构;半刚性连接;加劲肋;端板连接The literature review of semi-rigid connection of endplatesAbstract: The semi-rigid connection of endplates is widely used in engineering. Howeverthe calculation of such
17、 connection is extremely sophisticated. The article aims at concluding the former researchers experiences and discussing the future of semi-rigid connectionso as to offer some useful information.Keywords: Steel structure; semi-rigid connection; stiffening rib; endplate connection1 半刚性连接概况1.1半刚性连接的概念
18、传统的钢框架分析设计都假定梁柱连接是完全刚性的或者是理想铰接的虽然这些假定使分析设计过程大大简化但是当连接的刚性程度处于完全刚性和理想铰接之间的中间状态时这些假定的有效性就值得怀疑了而试验表明实际工程中运用的全部连接形式所具有的刚度都处在完全刚性和理想铰接这两种极端情况之间 1欧洲规范Eurocode3规定以连接的初始转动刚度Ki为标准定义:如KikbEIb/lb 则为刚接;如Ki0.5EIb/lb 则为铰接;如0.5EIb/lbKikbEIb/lb则为半刚接美国的容许应力设计规范(AsDAISCl989中列出的类型3即半刚性连接它假定连接可以传递垂直剪力也能够传递部分弯矩美国的荷载抗力系数设
19、计规范(LRFDALSC1999 在其条文中指定了两种类型的连接.其中部分约束型(PR包括了半刚性连接要求在分析和设计中必须考虑柔性连接的影响半刚性连接承载性能好构造简单施工快捷质量比较容易得到保证在实际工程中已经得到广泛应用目前常用的半刚性连接的形式主要有:端板连接;腹板单角钢单板连接;腹板双角钢连接;矮端板连接;顶、底角钢连接;腹板带双角钢的顶、底角钢连接;短T型钢连接其中端板连接是刚结构中应用最广泛的连接方式之一端板连接主要应用于钢框架、轻钢门式框架中梁柱连接、梁梁拼接等端板在制造厂与钢梁的翼缘、腹板相焊接然后再现场用螺栓与钢柱翼缘或端板相连接螺栓大多采用高强度螺栓以提高连接承载力及连接
20、刚度根据端板的位置和大小的不同分为两端外伸式一端外伸式齐平式和内缩式等四种其中两端外伸式端板连接承载力刚度最大21.2半刚性连接的特性8图2-1如图可知:(1 所有半刚性连接的特性均处在理想饺接条件(水平轴和全刚性(竖直轴条件之间(2 连接所能传递的最大弯矩(此处称为极限弯矩承载力在较为柔性的连接中要降低(3弯矩相同时连接的柔性愈大值愈大反之.对于指定的值.柔性大的连接在相邻杆之间传递的弯矩就要少些(4半刚性连接的M-关系在全部实际加载范围内一般是非线性的连接的非线性特性来自多种因素其中一些重要的因素如下:(1连接组合材料本身不连续(2连接组合中一些组合件产生局部屈服这是引起连接非线性特性的主
21、要因素(3连接组合中的孔眼、扣件以及构件之间的承压接触引起应力和应变集中(4连接附近处梁与柱的翼缘或腹板的局部屈曲(5在外荷载影响下整体的几何变化1.3半刚性连接的M-关系模型1 线性模型891011(1单刚度线性模型:采用初始刚度Rki来代表全部加载范围的连接特性当弯矩增加超过连接使用极限后这种模型就不再有效(2双线模型:能够更好地表达连接特性这种模型在某一转折弯矩处用一条更平坦的线来取代弯矩一转角线的初斜率(3折线模型:用一组直线段来逼近非线性的M-曲线该模型优点:使用方便缺点:不够精确转折点处的刚度突变因此难以用于实践2 多项式模型Frye和Morris12建立了多项式模型来计算几种类型
22、连接的特性M-关系用以下奇次方的多项式来表达:=Cl(KM1 +C2(KM 3 +C3(KM 5式中.K是取决于连接类型及几何尺寸的标准化参数.ClC2和C3是曲线拟合常数该模型优点:能很好地代表M-特性缺点:在于多项式的性质在某一范围内它会达到并通过峰值点用M 一曲线斜率代表的连接刚度就可能在M的某些值处变成负的3 B样条模型Jones13等用B样条法对连接试验数据作了曲线拟合在这个模型中将M-试验数据分成许多小组.每一组跨越M 的一个小范围然后用三次B样曲线拟合每组数据同时保证交点处各组数据的一阶和二阶导数是连续的该模型优点:能回避负刚度问题并能极好地表示非线性的M-特性缺点:在曲线拟合过
23、程中需要大量的数据4 幂函数模型(1最简单的幂函数模型(二参数模型14其简单的形式如下:=aMb式中ab是两个曲线拟合参数其条件是a0b0一一般说来二参数模型不能很好地代表连接M-特性.如果要求精确的结果就不推荐使用(2Kishi和Chen15幂函数模型= M /Rki/1-(M/Mun1/n式中Rki是初始连接刚度Mu是连接的极限弯矩承载力n是曲线的形状参数模型特点:三参数模型不如样条模型精确但所需数据大大减少(3Ang和Morris16幂函数模型/(r0 = KM/(KM0 /1+(KM/(KM0n-1模型特点:四参数模型能极好地表达各种连接的非线性M-模型5 指数函数模型(1Lui和Ch
24、en17多参数指数模型M=Cj(1-e-|r|/2a+M0+Kp|式中Mo是曲线拟合的连接弯矩初始值Kp连接应变硬化刚度a是标量系数(用来保证数值稳定Cj是由线性回归分析求得的曲线拟合常数模型特点:在曲线拟合试验数据方面与三次B样条模型一样好但是如果M-曲线上有斜率急剧改变该模型则不能很好地表达出来(2Kishi和Chen指数模型Kishi和Chen18改进了Lui-Chen指数模型使之能够适应M-曲线斜率的急剧变化其形式如下M=Cj(1-e-|r|/2a+M0+Dk(r-kHr-k式中Ma定义如上式k是曲线线性部分的起始转角.H是Heaviside阶梯函数(当0时为1.当0时为零Cj和Dk
25、是由线性回归分析求得的曲线拟合常数模型特点:改进了Lui-Chen指数模型能够适应M-曲线斜率的急剧变化6 一种实用计算模型(强化双线性节点模型丁洁民和沈祖炎19提出了一种半刚性节点的实用计算模型在弹性阶段Kf=ko当M =0.8 时Kf= (1/30 1/60ko在结构分析时Kf取值变化的影响甚小因此可统一取Kf= ko/40通过分别取幂函数模型和此强化双线性节点模型对框架进行计算得出由于节点线性化造成的误差在5%以内能满足工程设计的要求7 M-曲线的自适应函数法陈林、崔佳和吴惠弼20提出了一种具有自适应能力的函数模型其基本思想是首先根据已知试验点确定出一个代表拟合函数的常微分方程通过求解此
26、微分方程便可得到拟合函数的具体形式拟合曲线可表示为M(= C1e1+C2e2+? +Cnen模型特点:节点的连接函数模型由具体的试验数据确定使得经选择后的模型具有最佳的逼近效果该方法一来可以克服多项式模型精度较差一阶导数不连续的缺点二来弥补了指数函数取项太多且函数分段表达的不足但是对于各种不同的连接节点都必须找出一个合适的M-设计表达式该工作量是巨大的2半刚性连接刚度和内力研究现状2003年王燕李华军厉见芬6给出了考虑节点半刚性连接的线性化模型初始刚度的计算公式推导了半刚性连接在荷载作用下的内力计算公式讨论了半刚性连接对框架内力的影响通过分析表明半刚性连接的初始刚度主要与连接件的抗弯刚度、板厚
27、以及螺栓的分布位置有关半刚性连接框架受连接柔性的影响钢框架采用半刚性连接会使横梁的杆端负弯矩减少而跨中正弯矩要相应增加按刚性连接设计不符合实际受力情况其结果将高估由梁端传到柱的负弯矩而低估梁的跨中正弯矩框架的半刚性连接对结构受力性能有明显影响在钢框架分析和设计中应考虑半刚性的影响2.1 端板连接研究现状2006年施刚石永久王元清4提出了一种计算钢结构梁柱半刚性端板连接转动变形的方法通过与试验结果比较得到验证该方法不但能够很好地计算端板连接的整体转动变形特性包括初始转动刚度和弯矩转角全过程曲线而且能够较好分析计算其转动变形的各种来源包括节点域剪切变形、螺栓伸长、端板和柱翼缘弯曲变形等从而能够提供
28、弯矩剪切转角和弯矩缝隙转角曲线为准确分析端板连接的细部转动变形特性提供了可靠依据同时也为我国钢结构设计规范关于节点转动变形的具体设计计算方法提供了有益补充2008年施刚石永久王元清3运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型对8个不同形式、不同构造的钢框架梁柱端板连接进行了非线性有限元分析(FEA并与相应的试验结果进行了全面对比分析比较结果表明:该文的有限元模型不但能够准确地分析计算各种类型和不同构造的钢框架梁柱端板连接节点的整体受力特性包括承载力、弯矩转角曲线、极限变形状态等还能有效地分析计算节点及其组件的细部受力特性包括高强度螺栓的预拉力端板和柱翼缘之间的接触状态以及节点域、端板、螺栓
29、、端板加劲肋、节点域加劲肋等组件的受力状态为进一步运用该模型对各种形式和构造的端板连接进行全面的有限元参数分析计算提供了正确性依据同时有限元分析还给出了螺栓预拉力引起的接触面预压力分布、荷载作用下接触面的摩擦力分布以及节点的主应力流分布等对于全面和深入理解端板连接节点受力特性非常有意义但是又难于通过试验进行测量的结果2008年翟厚智肖亚明 5 提出了钢框架梁柱外伸端板连接节点的半刚性结构力学模型这种模型用已知节点尺寸来预测其 M-关系的非线性数学模型模型中的主要参数是节点初始转动刚度和极限承载力文章给出了考虑外伸端板半刚性节点连接的线性化模型初始刚度的计算公式推导了半刚性连接在荷载作用下的内力计算公式讨论了半刚性连接对框架内力的影响2008年王素芳陈以一7将节点分为受弯端板、受弯柱翼缘和受剪节点域三类组件分别计算各组件的初始刚度并将其进行组装提出了端板连接节点初始刚度的理论计算方法该方法考虑了端板有加劲肋、无加劲肋两种构造形式考虑了螺栓预拉力对节点刚度的影响考虑了柱翼缘对节点域刚度的贡
