完整版房屋建筑毕业设计论文办公楼设计.docx
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完整版房屋建筑毕业设计论文办公楼设计
本科毕业设计(论文)
题目:
青岛春阳写字楼设计
院(系):
建筑工程系
专业:
土木工程
班级:
学生:
学号:
指导教师:
2012年06月
前言
毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段,是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本人毕业设计题目为《青岛春阳写字楼设计》。
在设计前期,我温习了《混凝图结构设计》、《结构力学》、《房屋建筑学》、《结构抗震设计》等知识,并借阅了《抗震规范》、《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。
在设计中期,我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。
在设计后期,主要进行设计手稿的电脑输入,并得到曾凡奎老师的审批和指正,使我圆满的完成了任务,在此表示衷心的感谢。
毕业设计的四个月里,在指导老师的帮助下,经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译,加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。
巩固了专业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。
在进行内力组合的计算时,进一步了解了Excel。
在绘图时熟练掌握了AutoCAD及天正软件的应用,以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
框架结构设计的计算工作量很大,在计算过程中以手算为主,辅以一些计算软件的校正。
由于自己水平有限,难免有不妥和疏忽之处,敬请各位老师批评指正。
青岛春阳写字楼设计
摘要
本设计主要进行了结构方案中横向框架的抗震设计。
在确定框架布局之后,先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期,进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小,进而求出在水平荷载作用下的结构内力(弯矩、剪力、轴力)。
接着计算竖向
荷载(恒载及活荷载)作用下的结构内力,找出最不利的一组或几组内力组合。
选取
最安全的结果计算配筋并绘图。
此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。
完成了平台板,梯段板,平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。
关键词:
框架;结构设计;抗震设计
DesignofQingdaoChunyangOffice
Abstract
Thepurposeofthedesignistodotheanti-seismicdesigninthelongitudinalframes.Whenthedirectionsoftheframesisdetermined,firstlytheweightofeachflooriscalculated.Thenthevibratecycleiscalculatedbyutilizingthepeak-displacementmethod,thenmakingtheamountofthebegotbywayofthebottom-shearforcemethod.Theseismicforcecanbeassignedaccordingtotheshearingstiffnessoftheframesofthedifferentaxis.Thentheinternalforce(bendingmoment,shearingforceandaxialforce)inthestructureunderthebeeasilycalculated.Afterthedeterminationoftheinternalforceunderthedeadandliveloads,thecombinationofinternalforcecanbemadebyusingtheExcelsoftware,whosepurposeistofindoneorseveralsetsofthemostadverseinternalforceofthewalllimbsandthecoterminousgirders,whichwillbethebasisofprotractingthereinforcingdrawingsofthecomponents.Thedesignofthestairsisalsobeapproachedbycalculatingtheinternalforceandreinforcingsuchcomponentsaslandingslab,stepboardandlandinggirderwhoseshopdrawingsarecompletedintheend.
Keywords:
frames;structuraldesign;anti-seismicdesign
主要符号表
γG永久荷载的分项系数;
γQ可变荷载的分项系数;
T结构自振周期;
FEk结构总水平地震作用标准值;
Geq地震时结构(构件)的重力荷载代表值、等效总重力荷载代表值;
αmax水平地震影响系数最大值;
fy普通钢筋的抗拉强度设计值;
f’y普通钢筋的抗强度设计值;
c混凝土保护层厚度;
Ac≥NuNfc
边柱:
Ac≥NUnfc=1.3×6×3.15×12×103×50.914.3=114545.5mm2
中柱:
Ac≥NUnfc=1.35×6×4.35×12×103×50.914.3=152097.9mm2
取截面为正方形,即b=,ln分别表示梁截面净高度和净跨度,g表示单位长度梁重力荷载。
表2.1梁、柱重力荷载计算结果
层数
构件
b×mm2
r
KNM3
β
g
ln
N根数
GIKN
∑GI
KN
1
边横梁
0.3×0.6
25
1.05
4.725
5.675
22
589.916
2176.556
中横梁
0.3×0.4
25
1.05
3.15
1.8
11
69.860
纵梁
0.3×0.6
25
1.05
4.725
5.4
40
1020.6
次梁
0.3×0.5
25
1.05
3.938
6.395
20
503.67
柱
0.6×0.6
25
1.05
11.619
4.69
40
2179.724
1829.52
2
~
5
边横梁
0.3×0.6
25
1.05
4.725
5.675
22
589.916
2176.556
中横梁
0.3×0.4
25
1.05
3.15
1.8
11
69.860
纵梁
0.30×0.6
25
1.05
4.725
5.4
40
1020.6
次梁
0.3×0.5
25
1.05
3.939
6.395
20
503.67
柱
0.6×0.6
25
1.05
3.19
3.79
40
12633.24
1372.14
2.2.3墙、门窗
墙体为240mm厚粘土空心砖,外墙面贴瓷砖(0.5kNm2,内墙面为20mm厚抹灰)则外墙单位墙面重力荷载为:
0.5+15×0.24+17×0.02=4.44kNm2
内墙为240mm粘土空心砖,两侧均为20mm厚抹灰,则内墙单位面积重力荷载为:
15×0.24+17×0.02×2=4.28kNm2
窗采用塑钢窗,房间门为木门,底层入口处采用塑钢门,其单位面积重力荷载为:
塑钢门窗0.4kNm2,木门0.2kNm2。
2.2.4重力荷载代表值的代表
(1)第一层:
外墙面积:
(6.3-0.6)×(3.3-0.69)×4+(6-0.6)×(3.3-0.6)×20+(2.4-0.6)×(3.3-0.4)×2=363.6m2
外墙门窗面积:
C1:
1.8×1.8×32=103.68m2
C2:
1.8×0.6×4=4.32m2合计:
108m2
M3:
1.5×2.1×2=6.3m2M4:
2.4×2.1=5.04m2
外墙门窗自重:
(108+5.04)×0.4+6.3×0.2=46.476KN
内墙面积:
(6.3-0.6)×(3.3-0.6)×14+6.42×(3.3-0.5)×6+(6-0.6)(3.3-0.6)×18
=585.756m2
内墙门面积:
M1:
1.2×2.1×11=27.72m2M2:
1.6×2.1×12=40.32m2
总计:
68.04m2
内墙自重:
(585.756-68.04)×4.28=2215.82KN
内墙门自重:
0.2×68.04=13.608KN
则首层墙自重:
1084.51+2215.82=3300.33KN
首层门窗总重:
46.476+13.608=60.084KN
板重:
(60-0.6×10)×(15-0.6×3)×3.22=2295.216KN
楼梯折算部分:
6.3×3×2×3.22×0.5=66.945KN
50%楼面活荷载:
(60-0.6×6)×(15-0.6×3)×2.0×0.5=712.8KN
第一层重力荷载代表值:
2295.216+66.945+712.8+2176.556+(3300.33+60.084+1372.14+1829.52+3348.056+62.55)2=10237.857KN
第二~四层
外墙面积:
(6.3-0.6)×(3.3-0.69)×4+(6-0.6)×(3.3-0.6)×20+(2.4-0.6)×(3.3-0.4)×2=363.6m2(同上)
外墙门窗面积:
C1:
1.8×1.8×34=110.16m2C2:
1.8×0.6×4=4.32m2
C3:
1.8×0.6×2=2.16m2C:
4:
1.5×1.8×2=5.4m2
合计:
122.04m2
外墙自重:
(363.6-122.04)×4.44=1072.526KN
外墙门窗自重:
122.04×0.4=48.816KN
内墙面积:
(6.3-0.6)×(3.3-0.6)×14+6.42×(3.3-0.5)×6+(6-0.6)(3.3-0.6)×19=600.336m2
内墙门面积:
M1:
1.2×2.1×11=27.72m2M2:
1.6×2.1×13=40.95m2
总计:
68.67m2
内墙自重:
(600.336-68.67)×4.28=2275.53KN
内墙门自重:
0.2×68.67=13.734KN
则二~四层墙自重:
1072.526+2275.53=3300.33KN
门窗总重:
48.816+13.736=62.55KN
板重:
(60-0.6×10)×(15-0.6×3)×3.22=2295.216KN(同上)
楼梯折算部分:
6.3×3×2×3.22×0.5=66.945KN(同上)
50%楼面活荷载:
(60-0.6×10)×(15-0.6×3)×2.0×0.5=712.8KN(同上)
第二~四层重力荷载代表值:
2176.556+2295.213+66.945+712.8+3348.056+62.55+1372.14=10034.263KN
第五层
外墙面积:
(6.3-0.6)×(3.3-0.69)×4+(6-0.6)×(3.3-0.6)×20+(2.4-0.6)×(3.3-0.4)×2=363.6m2(同上)
外墙门窗面积:
C1:
1.8×1.8×38=123.12m2C2:
1.8×0.6×4=4.32m2
C3:
1.8×0.6×2=2.16m2C:
4:
1.5×1.8×1=2.16m2
合计:
131.76m2
外墙自重:
(363.6-131.76)×4.44=943.06KN
外墙门窗自重:
131.76×0.4=52.704KN
内墙面积:
(6.3-0.6)×(3.3-0.6)×9+6.42×(3.3-0.5)×6+(6-0.6)(3.3-0.6)×12.5=428.616m2
内墙门面积:
M1:
1.2×2.1×11=27.72m2M2:
1.6×2.1×6=20.16m2
M3:
1.2×2.1=2.52m2M5:
2.4×2.1=5.04m2
内墙门自重:
0.2×(27.72+20.16+2.52)+5.04×0.4=12.096KN
内墙自重:
(428.616-55.44)×4.28=1597.193KN
则五层墙总重:
943.056+1597.193=2540.25KN
门窗总重:
52.704+12.096=64.8KN
板重:
(60-0.6×10)×(15-0.6×3)×4.88=3478.464KN(同上)
50%楼面活荷载:
(60-0.6×10)×(15-0.6×3)×0.5×0.5=178.2KN(同上)
女儿墙:
(60+15)×2×4.44×0.8=532.8KN
雪荷载:
60×15×0.2=180KN
第五层重力荷载代表值:
3478.464+178.2+180+532.8+2176.556+(1372.14+6408+2540.25)2=8534.615KN
结构抗震分析时所采用的计算简图如下图2-2所示。
集中在各点的重力荷载代表值Gi为计算单元内各层楼面上的重力荷代表值及上下各半层的墙柱等重力荷载。
图2-2各指点的重力荷载代表值
3框架侧移刚度计算
3.1刚度计算
3.1.1梁.柱线刚度
在框架结构中,现浇楼面可以作为梁的有效翼缘,增大梁的有效刚度,减少框架侧移。
考虑这一有利作用,在计算梁的截面惯性矩时,对现浇楼面的边框架梁取,对中框架梁取。
根据公式i可得出梁、柱线刚度,其中。
表3.1横梁线刚度ib的计算:
类别
Ec
(Nmm2)
b××mm)
I0
(mm4)
l
(mm)
EcI0l(N·mm)
1.5EcI0l(N·mm)
2EcI0l(N·mm)
AB跨、CD跨
3.0×104
300×600
5.40×109
6300
2.571×1010
3.857×1010
5.142×1010
BC跨
3.0×104
300×400
1.6×109
2400
2.00×1010
3×1010
4×1010
表3.2柱线刚度ic的计算:
层次
)
Ec(Nmm2)
b××mm)
Ic
(mm4)
EcIc)
1
4400
3.0×104
600×600
1.08×1010
7.36×1010
2--5
3300
3.0×104
600×600
1.08×1010
9.82×1010
3.1.2各层横向框架侧移刚度计算
柱的侧移刚度D计算公式:
其中为柱侧移刚度修正系数,为梁柱线刚度比,不同情况下,、取值不同。
对于一般层:
对于底层:
边框架柱(边柱)
表3.3中框架柱侧移刚度D值(Nmm)
层
次
边柱(16根)
中柱(14)根
∑D
DI1
DI2
2-5
0.524
0.207
22449
0.931
0.318
34369
909088
1
0.699
0.444
20260
1.242
0.537
24514
716384
边框架柱侧移刚度D值
(A-1,A-11D-1,D-11)(B-1,B-11C-1,C11)
表3.4边框架柱侧移刚度D值(Nmm)
层
次
A-1,A-11D-1,D-11
B-1,B-11C-1,C-11
∑D
DI1
DI2
2-5
0.393
0.164
17746
0.698
0.259
28005
183004
1
0.524
0.406
18522
0.932
0.488
22276
163192
楼梯间框架柱侧移刚度D值
D-5,D-7C-5,C-7
表3.5楼梯间框架柱侧移刚度刚度D值(Nmm)
层
次
D-5D-7
C-5C-7
∑D
DI1
DI2
2-5
0.393
0.164
17746
0.801
0.285
30909
97310
1
0.524
0.406
18522
1.067
0.511
23316
83676
将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加,即为各层间侧移刚度∑D,见表3.6。
表3.6层间侧移刚度∑D
层次
1
2
3-5
∑D
963253
4水平地震作用下框架结构的内力和位移计算
4.1横向水平地震作用下框架结构的内力和位移计算
4.1.1横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法
基本自振周期T1(s)可按下式计算:
T1=1.7ψT(uT)12
注:
uT假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi作为水平荷载而算得的结构顶点位移。
ψT结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数,取0.7。
uT按以下公式计算:
VGi=∑Gk
(△u)i=VGi∑Dij
uT=∑(△u)k
注:
∑Dij为第i层的层间侧移刚度。
(△u)i为第i层的层间侧移。
(△u)k为第k层的层间侧移。
s为同层内框架柱的总数。
结构顶点的假想侧移计算过程见表4.1。
表4.1结构顶点的假想侧移计算
层次
Gi(KN)
VGi(KN)
∑Di(Nmm)
△ui(mm)
ui(mm)
5
8534.615
8534.615
7.2
130.1
4
10034.263
18568.878
15.6
122.9
3
10034.263
28603.141
24.1
107.3
2
10034.263
38637.404
32.5
83.2
1
10237.857
48875.261
963253
50.7
50.7
T1=1.7ψT(uT)12
=1.7×0.7×(0.1301)12
=0.43(s)
4.1.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算
本结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切型为主,故可用底部剪力法计算水平地震作用,即:
1、结构等效总重力荷载代表值Geq
Geq=0.85∑Gi
=0.85×(10237.857+8534.615+10034.263×3)=41543.97(KN)
2、计算水平地震影响系数а1
查表得二类场地近震特征周期值Tg=0.4s。
查表得设防烈度为6度的аmax=0.04
а1=(TgT1)0.9аmax
=(0.40.43)0.9×0.04
=0.036
3、结构总的水平地震作用标准值FEk
FEk=а1Geq
=0.036×41543.97
=1495.58(KN)
质点横向水平地震作用按下式计算:
Fi=GiHiFEk(∑GkHk)
地震作用下各楼层水平地震层间剪力Vi为
Vi=∑Fk(i=1,2,…n)
计算过程如表4.2。
表4.2各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
层次
Hi(m)
Gi(KN)
GiHi(KN·m)
GiHi∑GjHj
Fi(KN)
Vi(KN)
5
17.6
8534.615
150209.224
0.285
426.24
426.24
4
14.3
10034.263
143489.961
0.273
408.29
834.53
3
11
10034.263
110376.893
0.209
312.58
1147.11
2
7.7
10034.263
77263.825
0.147
219.85
1366.96
1
4.4
10237.857
45046.571
0.086
128.62
1495.58
∑
526386.444
4-1水平地震作用分布4-2层间剪力分布
4.1.3水平地震作用下的位移验算。
水平地震作用下框架结构的层间位移(△u)i和顶点位移ui分别按下列公式计算:
(△u)i=Vi∑Dij
ui=∑(△u)k
各层的层间弹性位移角θe=(△u)i+y1+y2+y3
注:
yn框架柱的标准反弯点高度比。
y1为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值。
y2、y3为上下层层高变化时反弯点高度比的修正值。
y框架柱的反弯点高度比。
底层柱需考虑修正值y2,第二层柱需考虑修正值y1和y3,其它柱均无修正。
表4.4各层柱端弯矩及剪力计算(边柱)
层次
)
Vi(KN)
∑Dij(Nmm)
边柱
Di1
(Nmm)
Vi1
(KN)
k
y
(m)
Mbi1
(KN·m)
Mui1(KN·m)
5
3.3
426.24
22449
8.04
0.524
0.30
7.96
18.57
4
3.3
834.53
22449
15.75
0.524
0.4
20.79
31.19
3
3.3
1147.11
22449
21.65
0.524
0.45
32.15
39.29
2
3.3
1366.96
22449
25.81
0.524
0.48
40.88
44.29
1
4.4
1495.58
963253
20260
31.46
0.699
0.65
89.98
48.45
表4.5各层柱端弯矩及剪力计算(中柱)
层次
)
Vi(KN)
∑Dij(Nmm)
中柱
Di2
(Nmm)
Vi2
(KN)
k
Y
(m)
Mbi2(KN·m)
Mui2(KN·m)
5
3.3
426.24
34369
12.32
0.931
0.35
14.23
26.43
4
3.3
834.53
34369
24.11
0.931
0.40
31.83
47.74
3
3.3
1147.11
34369
33.15
0.931
0.45
49.23
60.17
2
3.3
1366.96
34369
39.49
0.931
0.48
62.55
67.76
1
4.4
1495.58
963253
24514
38.06
1.242
0.60
100.48
66.98
4.1.5梁端弯矩、剪力及柱轴力分别按以下公式计算:
Mlb=i
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