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某市中學教學樓框架結構設計

添加時間:2020/08/04 來源:聊城大學 作者:宋金超
本設計主要進行了結構方案中橫向框架10軸框架的抗震設計。整個結構在設計過程中,嚴格遵循相關的專業規范的要求,參考相關資料和有關最新的國家標準規范,對設計的各個環節進行綜合全面的科學性考慮?傊,適用、安全、經濟、使用方便是本設計的原則。
以下為本篇論文正文:

摘  要

  本設計主要進行了結構方案中橫向框架10軸框架的抗震設計。在確定框架布局之后,先進行了層間荷載代表值的計算,接著利用頂點位移法求出自震周期,進而按底部剪力法計算水平地震荷載作用下大小,進而求出在水平荷載作用下的結構內力(彎矩、剪力、軸力)。接著計算豎向荷載(恒載及活荷載)作用下的結構內力。最后找出最不利的一組或幾組內力組合。選取最安全的結果計算配筋并繪圖。此外還進行了結構方案中的室內樓梯的設計。完成了平臺板,梯段板,平臺梁,斜梁等構件的內力和配筋計算及施工圖繪制。選取部分梁、板、柱進行了構件的內力和配筋計算。

  整個結構在設計過程中,嚴格遵循相關的專業規范的要求,參考相關資料和有關最新的國家標準規范,對設計的各個環節進行綜合全面的科學性考慮?傊,適用、安全、經濟、使用方便是本設計的原則。

  關鍵詞: 框架;結構設計;抗震設計

教學樓框架結構設計

Abstract

  The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 10. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each floor is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the different axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.

  The whole structure of the design process, in strict compliance with the relevant professional standard, reference to relevant information and the latest national standards and specifications, and design of the various components of a comprehensive scientific considerations. In short, application, security, economic and user-friendly design is the principle.

  Key words :  frames;structural design;anti-seismic design

目 錄

前  言

  畢業設計是大學本科教育培養目標實現的重要階段,是畢業前的綜合學習階段,是深化、拓寬、綜合教和學的重要過程,是對大學期間所學專業知識的全面總結。通過畢業設計,使我在大學期間學到的知識貫穿起來,對于我今后的工作奠定了良好的基礎。

  我的畢業設計題目為《某市中學教學樓框架設計》。在畢業設計前期,我溫習了《結構力學》、《鋼筋混凝土》、《建筑結構抗震設計》等知識,并借閱了《抗震規范》、《混凝土規范》、《荷載規范》、《混凝土結構設計規范》等規范。在畢業設計中期,我通過所學的基本理論、專業知識和基本技能進行建筑、結構設計。在畢業設計后期,主要進行設計手稿的電腦輸入。在整個設計期間我嚴格按照計劃進行設計工作,在楊秀英老師的耐心和細致的輔導下,使我圓滿完成了畢業設計任務。

  在整個畢業設計期間,我在指導老師的幫助下,經過資料查閱、設計計算,加深了對新規范、規程、手冊等相關內容的理解,鞏固了專業知識、提高了綜合分析、解決問題的能力。在進行內力組合的計算時,進一步了解了Excel.在繪圖時熟練掌握了AutoCAD,天正CAD,PKPM等設計軟件,以上所有這些從不同方面達到了畢業設計的目的與要求。

  框架結構設計的計算工作量很大,在計算過程中以手算為主,輔以一些計算軟件的校正。由于自己水平有限,難免有不妥和疏忽之處,敬請各位老師批評指正。

  建筑部分

  1 總平面設計

  本工程為教學樓,其采用框架結構,層高均為3.9米?偢18.9米,總建筑面積約為4340.75m2 左右。

  在建筑設計過程中兼顧安全,適用,經濟,美觀四個原則,并依據建筑設計資料集進行詳細說明?偲矫嬖O計要求綜合總體規劃,基地環境等具體條件合理分區,妥善解決平面各組成部分之間的相互關系,選擇合適的交通聯系方式。并且簡捷明快,管理方便,滿足人在心理,視覺和其它各種使用上的要求,按照建筑性質,規劃和基地,確定平面形式,使布局緊湊,節約用地,并且為立面設計創造有利條件,考慮合理性及經濟。

  2 平面設計

  建筑平面是建筑在水平方向房間各部分的組合關系。本設計中,考慮各房間的使用要求以及合理性不止,綜合建筑物框架結構特點,初步確定柱網的布置。

  2.1 交通聯系部分的設計

  交通聯系部分是人流通行和集散不可缺少的內容,這部分設計的主要內容有:

 。1)交通路線簡捷,明快,聯系方便。

 。2)人流通暢,緊急疏散時迅速安全。

 。3)滿足一定的采光和通風要求。

 。4)力求節省交通面積,同時應考慮空間處理等問題。

  結合本建筑的具體要求,設置以下交通聯系部分:

  2.1.1 走廊--水平交通

  本設計中走廊為寬3.0m內走廊,在建筑物中延長向布置,同時滿足功能使用要求和防火疏散規定。

  2.1.2 樓梯--垂直交通

  樓梯設計主要依據使用要求和人流通行情況確定梯段寬度和休息平臺的寬度,選擇適當的樓梯形式,考慮整幢建筑的樓梯數量,以及樓梯間的平面位置和空間組合。

  樓梯的位置應布置均勻,導向明確,顯明易找,因考慮到建筑面積不大,房間少,故在建筑物中間布置一雙跑式樓梯,以便滿足行走和防火要求,樓梯踏步為150mm×270mm.

  2.2 衛生間的平面設計

  衛生間在滿足設備布置及人體活動要求的前提下,力求布置緊湊,節約面積,使管道集中,并盡可能有自然采光和通風條件。

  根據本建筑設計的類型和使用的人數,每層在建筑物的中間部分設男、女廁所各一間。

  平面的組合形式詳見建筑施工圖。

  3 立面設計

  建筑立面設計是滿足房屋使用要求和技術經濟條件的前提下,運用建筑物造型和里面構圖的一些規律,緊密結合平面布置,剖面的內部空間組合條件而進行設計。聯系建筑平面及剖面建筑體型組合,運用建筑形式美的一些基本規律,使他在滿足使用要求的前提下,適應環境條件,符合美學的基本規律,也更加富有現代氣息和藝術的感覺。本設計中,外立面上采用大面積的鋁合金門窗,充分顯示框架結構中,框架的特點。外墻采用乳白色面磚貼面。

  建筑物室內地坪和室外地坪相差450mm,設四個臺階:150mm×300mm  .

  建筑立面效果見建筑施工圖。

  4 剖面設計

  建筑剖面圖是表示建筑物在垂直方向房屋各部分的組合關系,剖面設計主要分析建筑物各部分應有的高度,建筑物的層數,空間的組合和利用,以及在建筑物剖面中的結構和構造的關系等。

  4.1層數的確定

  根據建筑物的使用要求,城市規劃要求,進而確定大樓為五層建筑物。

  4.2層高的確定

  根據使用要求,采光、通風、感觀和模數,確定第一層層高為3.6m,

  第二、三、四層層高為3.6 m,頂層層高為3.6m,設女兒墻為0.9m.

  4.3室內外高差

  為防止室外雨水倒流入室內及建筑物沉降使室內地坪標高過低,同時也增強了建筑物的立面效果,故取室內外高差450mm.

  見建筑施工圖。

  5建筑構造設計

  5.1墻體

  墻體的厚度應滿足強度、穩定性,保溫隔熱、防火隔音等方面的要求,結合設計資料,統一取外墻為240mm厚,內墻為240mm厚,采用外墻空心磚,內墻砌體填充。

  5.2屋面結構

  該層面上設女兒墻,且為上人屋面。四屋面防水及排水

  采用柔性防水,屋面用細石砼保護,防水采用改性油氈(SBS)防水。屋面排水采用有組織排水,即屋面雨水順坡流入雨水管,再散水流入排溝。

  屋面泛水做法:

  將油氈直接引申到墻面,并在墻面上做水泥沙漿滴水線,泛水的高度取250mm,它滿足大于150mm的規范要求。

  5.3雨水口構造

  雨水口是屋面雨水匯集并排出至落水管的關鍵部位,構造上要求排水通暢,防止滲漏和堵塞。雨水口四周須鋪一層油氈,并鋪到漏斗口內,用瀝青膠貼牢。采用鑄鐵漏斗形的定型件用水泥沙漿埋嵌牢固,缺口及交接處等薄弱環節可用油膏嵌縫,再用蓖網鐵置壓蓋。

  6 結構選型及平面布置

  1)結構體系選型:選用鋼筋混凝土現澆框架結構體系。

  2)屋面結構:采用現澆鋼筋混凝土屋蓋,剛柔性相結合的屋面,屋面板厚120mm.

  3)樓面結構:全部采用現澆鋼筋混凝土樓蓋,板厚120mm.

  4)樓梯結構:采用鋼筋混凝土梁式樓梯。

  5)結構平面布置如圖6.1所示:



超結構總圖1

超結構總圖2

超結構總圖3

超結構總圖4

超結構總圖5
超結構總圖
超結構總圖6

  結構部分
  7 設計原始資料
  8 結構設計方案及布置
  9 構件初估
  9.1 柱截面尺寸的確定
  9.2 梁尺寸確定
  9.3 樓板厚度

  10 基本假定與計算簡圖
  10.1 基本假定
  10.2 計算簡圖
  11 結構布置及計算簡圖
  12 荷載計算
  12.1 恒載標準值計算
  12.2  活荷載標準值計算
  12.3  豎向荷載下框架受荷總圖
  12.4  重力荷載代表值計算

  13 地震作用計算
  13.1 橫向框架側移剛度計算
  13.2橫向自振周期計算
  13.3橫向水平地震力計算
  13.4  水平地震作用下的位移驗算
  13.5  水平地震作用下框架內力計算
  14 豎向荷載作用框架內力計算
  14.1  梁柱端的彎矩計算
  14.2  梁端剪力和軸力計算

  15  風荷載計算
  15.1風荷載側移計算
  15.2風荷載內力計算
  16 內力組合
  16.1 荷載組合
  16.2 控制截面及不利內力
  16.3計算結果
  16.3.1框架內力計算
  16.3.2框架柱內力計算結果及框架柱內力組合

  17 截面設計
  17.1 框架梁的配筋計算
  17.1.1 正截面受彎承載力計算
  17.1.2 斜截面受彎承載力計算
  17.1.3 裂縫寬度控制驗算
  17.1.4 受彎構件的撓度驗算
  17.2 框架柱配筋計算
  17.2.1 軸壓比驗算(B軸柱)
  17.2.2 正截面受彎承載力計算
  17.2.3  斜截面受剪承載力計算

  18 樓板設計
  18.1 設計荷載
  18.2 計算跨度l0的求解
  18.3彎矩的求解
  18.4 截面設計
  19 樓梯設計
  19.1踏步板計算
  19.1.1.荷載計算
  19.1.2.內力計算
  19.1.3.受彎承載力計算

  19.2 斜梁設計
  19.2.1 截面設計
  19.2.2 荷載計算
  19.2.3 內力計算
  19.2.4 承載力計算
  19.3 平臺板設計
  19.3.1 計算單元的選取
  19.3.2 荷載計算
  19.3.3 內力計算

  19.4 平臺梁的設計
  19.4.1 平臺梁截面尺寸的選取
  19.4.2 平臺梁荷載計算
  19.4.3 平臺梁內力計算
  19.4.4 截面設計
  19.4.5 吊筋計算

  基礎部分
  20 基礎設計資料
  20.1設計說明
  20.2 荷載計算
  20.3 地基承載力設計值的確定
  21 邊柱獨立基礎設計
  21.1 荷載計算
  21.2 基底尺寸的確定
  21.3 持力層強度驗算
  21.4 柱底對基礎抗沖切驗算
  21.5 內力計算與配筋

  22 中柱聯合基礎設計
  22.1 荷載計算
  22.2 基底尺寸的確定
  22.3 持力層強度驗算
  22.4 柱底對基礎抗沖切驗算
  22.5 內力計算與配筋

  參考文獻
  1   徐占發。土建專業實訓指導與示例。第1版。北京: 中國建材出版社,2006
  2   彭少民;炷两Y構(下冊)。武漢: 武漢工業大學出版社,2002
  3   梁興文,王社良,李曉文;炷两Y構設計原理。第3版。 北京: 科學出版社出版社,2005
  4   梁興文,史慶軒;炷两Y構設計原理。第2版。 北京: 科學出版社出版社,2005
  5   周克榮,顧祥林,蘇小卒;炷两Y構設計。第1版。上海: 同濟大學出版社,2002
  6   呂西林,桂國慶。高層建筑結構。第2版。 武漢: 武漢工業大學出版社,2005
  7   中華人民共和國國家標準。建筑結構制圖標(GB/T50105--2001)
  8   中華人民共和國國家標準。建筑制圖標準(GBJ/T50104--2001)
  9   中華人民共和國國家標準。建筑結構荷載規范(GB5009--2001)
  10  中華人民共和國國家標準。地基基礎設計規范(GBJ50011--2001)
  11  中華人民共和國國家標準。建筑抗震設計規范(GBJ50011--2001)
  12  建筑制圖標準 (GBJ-86)
  13  建筑設計防火規范 (GBJ16-79)
  14  莫海鴻,楊小平;A工程。 第一版。北京:中國建設工業出版社,2003
  15  房屋建筑學。第四版。武漢:武漢工業大學出版社, 2005
  16  建筑設計規范大全。中國建筑工業出版社 ,   2001年
  17  建筑結構常用節點圖集。江蘇省結構構件通用圖集,  蘇G01-2003
  18 程文壤。 樓梯和陽臺雨蓬設計(第2版)。東南大學出版社
  19 混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖。中國建筑標準設計研究所出版,  03G101-1
  20 混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖。中國建筑標準設計研究所出版,  03G101-2
  21 混凝土結構施工圖平面整體表示制圖規則和構造詳圖。中國建筑標準設計研究所(03G101-2)

附錄

  本設計是按照聊城大學建筑工程學院2010年本科畢業設計要求編寫的畢業設計。題目為"某市中學教學樓框架結構設計".

  教學樓是公共建筑,其規范要求比較嚴格,能體現出建筑和結構設計的很多重要的方面,選擇教學樓建筑和結構設計,從而掌握教學樓設計的基本原理,妥善解決其功能關系,滿足使用要求。

  框架結構的設計始于歐美,二十世紀后得到了世界各地大范圍的使用,其結構建筑平面布置靈活,使用空間大,延性較好。其具有良好的抗震能力。對辦公樓有重要建筑結構非常適用,能滿足其較大的使用面積要求。

  框架結構的研究,對于建筑的荷載情況,分析其受力,采用不同的方法分別計算出各種荷載作用下的彎矩、剪力、軸力,然后進行內力組合,挑選出最不利的內力組合進行截面的承載力計算,保證結構有足夠的強度和穩定性

  本結構計算選用一榀框架為計算單元,采用手算的簡化計算方法,其中計算框架在豎向荷載下的內力時使用的彎距二次分配法,不但使計算結果較為合理,而且計算量較小,是一種不錯的手算方法。本設計主要通過工程實例來強化大學期間所學的知識,建立一個完整的設計知識體系,了解設計總過程,通過查閱大量的相關設計資料,提高自己的動手能力。

致謝

  大學四年雖然給我留下了許多美好的回憶,但是使我印象最深的還是這段大家同甘共苦一起做畢業設計的時光。在這段忙碌又充實的日子里,我學到了很多以前沒有學到的知識,也遇到了許多以往所沒經歷的事情,使我受益良多。

  本次設計從始至終得到了我們建筑工程學院領導、教師的關心和支持,尤其是我的指導老師楊秀英和薛明琛老師。她們在繁忙的工作中抽出大量寶貴的時間對我的設計進行指導,為我提供大量資料參考,在我遇到疑難問題時及時給予解答,使我的設計能夠順利進行。

  同時,還要感謝同組同學及時的互通消息,以及本宿舍同學在設計中給予的無私幫助和體諒。在此,再次表示衷心的感謝。

(如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

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