土木工程设计概述(doc 68页).doc
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- 土木工程设计概述doc 68页 土木 工程设计 概述 doc 68
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1、1 土木工程专业课程设计(毕业设计) 设计资料 (1) 工程名称:XXXX 职业技术学校教学楼 (2) 结构形式:现浇钢筋混凝土框架结构, (3) 工程概况:层高 3.6m(首层 4.2m) ,室内外高差为 600mm,基础 顶面至室外地面的高度为 500mm,不上人屋面。 建筑面积(7.32+3) 4.211 m2。 (4) 基本风压:wo=0.4kN/m2,地面粗糙度为 B 类。 (5) 基本雪压:S0=0.2 kN/m2。 (6) 抗震设防烈度为 6 度,建筑场地属类。场地范围内无不良地质 现象,地下水位不影响基础设计。该房屋属乙(丙)类建筑,安全等级为二 级 (7) 材料选用: 钢筋:
2、钢筋:梁,柱主筋采用 HRB335 级或 HRB400 级钢筋,箍筋,构造钢 筋采用 HPB300 级钢筋。 混凝土:均采用 C30 混凝土,基础除垫层外也采用 C30 混凝土。 墙体:粘土空心砖,重度=5.5 kN/m3 ; 窗:铝合金窗,=0.35 kN/m3 ;木门=0.2 kN/m3 (8) 墙体构造:均采用加气混凝土砌块,并采用 20mm 厚抹灰粉刷。女 儿墙高 1000mm,两侧粉刷。 (9)建筑组成及相应的建筑面积 普通教室:30 间,6372 m2/间; 合班教室:6 间,96100 m2/间; 微机教室:2 间,96100 m2/间; 语音教室:2 间,96100m2/间;
3、2 阅览室: 1 间,120140 m2/间; 办公室: 5 间,1820 m2/间; 教研室: 1 间,160200 m2/间 复印打印室:间,1820 m2/间; 卫生间:(男女各一间/层), 5060m2/层; 楼梯(两部); 其他 以上设定建筑面积可在 5%范围内调整。 3 建筑组成及布置 1、根据任务书相应房间面积要求确定平面布置图,标明各房间布置、使 用功能、门窗尺寸。并确定柱网尺寸为 7.2m4.2m。 2、设计层数为 6 层,层高为 3.6m,首层 4.2m,总高度 22.2m。 3、房屋布置面积如下: 普通教室:30 间 4.227.2=61.2 m2; 合班教室:6 间 4
4、.237.2=90.72 m2; 微机教室:2 间 4.237.2=90.72 m2; 语音教室:2 间 4.237.2=90.72 m2; 阅览室: 1 间, 4.247.2=120.96 m2; 办公室: 5 间 4.27.2=30.24 m2; 教研室: 1 间, 4.257.2=151.2 m2; 复印室: 1 间, 4.27.2=30.24 m2; 卫生间:(男女各一间/层) 4.27.2=30.24 m2; 楼梯(两部); 4.27.2=30.24 m2; 传达室: 1 间, 4.27.2=30.24 m2; 以上设定建筑面积均符合任务书要求。 (房屋布置图如下) 4 1 层平面布
5、置图 5 2 层平面布置图 6 3 层平面布置图 7 4 层平面布置图 5 层平面布置图 8 4 层平面布置图 9 10 结构计算 梁、柱截面尺寸估算 梁截面尺寸估算 框架梁截面高度 11 () 1612 hl=7200(1/161/12)=450600。 截面宽度 11 () 32 bh=200300,本结构中取: 框架梁(AB、CD) : b=300mm h=600mm 为便利框架梁 BC 同 AB、CD b=300mm h=600mm 连系梁 : b=300mm h=500mm 柱截面尺寸估算 恒荷载:121/2(7.2+3)4.26=1542.24KN 活荷载:2 1/2(7.2+3)
6、4.26=257.04KN 预估柱轴力=1.2恒荷载+1.4活荷载=2210.54KN 由任务书二级抗震要求得n=0.75。 c f=14.3 N/mm2 所以截面面积=453.99453.99mm 为方便计算,柱截面取 500500mm 荷载统计 屋面 二毡三油防水层 0.35 kN/m2 20mm 厚 1:2 水泥砂浆找平层 0.4 kN/m2 100140 厚(2%坡度)膨胀珍珠岩 0.84 kN/m2 15mm 厚白灰砂浆天花抹面 0.26 kN/m2 V 型轻钢龙骨吊顶 0.12 kN/m2 c c N A f N 2 1.214kN/ vv NNNm,负荷面积层数 2210.54
7、2061112 0.75 14.3 c c N Amm f N 11 100 厚钢筋混凝土屋面板 2.5 kN/m2 合计 4.47 kN/m2 各层楼面 10mm 厚水磨石面层 0.65 kN/m2 20 厚水泥砂浆找平层 0.4kN/m2 V 型轻钢龙骨吊顶 0.12 kN/m2 100 厚钢筋混凝土屋面板 2.5 kN/m2 合计 3.85kN/m2 梁自重 (1)框架梁:bh=300 mm 600 mm AB、CD 框架梁自重 250.30.6=4.5 kN/m 抹灰层:粉刷石膏砂浆 2(0.6-0.1)0.0217=0.34kN/m 合计 4.84 kN/m BC 框架梁自重 4.5
8、 kN/m 抹灰层:粉刷石膏砂浆 0.34kN/m 合计 4.84 kN/m (2)连系梁:bh=300 mm 500 mm 次梁等其他梁自重 250.30.5=3.75 kN/m 抹灰层:粉刷石膏砂浆 2(0.5-0.1)0.0217=0.27kN/m 合计 4.02 kN/m 柱自重 bh=500 mm500 mm 柱自重 250.50.5=6.25 kN/m 抹灰层:粉刷石膏砂浆 20.020.417=0.27 kN/m 合计 6.52 kN/m 墙自重 墙体构造采用加气混凝土砌块: =5.5 kN/m3, 木门=0.2 kN/m3, 铝合金窗,=0.35 kN/m3 ;门面积 2.50
9、.9=2.25m 2。窗面积 31.8=5.4m2。高窗面积 11.2=1.2m2。 (1)外墙 自重 0.240(3.6(4.2-0.5)-5.4)5.5 =10.454kN 12 粉刷 217(3.6(4.2-0.5)-5.4)0.02 =1.293kN 合计 11.747kN 3.175 kN/m (2)内墙 自重 0.240(3.6(4.2-0.5)-2.25-1.2)5.5 =13.028kN 粉刷 217(3.6(4.2-0.5)-5.4)0.02 =1.611kN 合计 14.639kN 3.956 kN/m (3)横墙 13 自重 0.240(3.6-0.6)5.5 =3.96
10、 kN/m 粉刷 217(3.6-0.6)0.02 =2.04 kN/m 合计 6.00 kN/m 女儿墙自重 做法: 1000 mm 加气混凝土砌块+粉刷 墙 0.2415.5=0.69 kN/m 水刷石外墙面 2170.021=0.73 kN/m 水磨石面层 0.240.3 =0.072 kN/m 合计 1.49kN/m 屋面恒荷载屋面恒荷载: 4.47 kN/m2 梁自重 4.84 kN/m(粉刷已算) 将上述荷载转化为顶层屋面线荷载: g6AB=g6CD=g4BC=4.84 kN/m g6AB=g6CD= 4.474.2=16.32 kN/m g6BC=4.473=13.41 kN/m
11、 楼面恒荷载楼面恒荷载: 3.85 kN/m2 梁自重 4.84 kN/m(粉刷已算) 墙:6.00 kN/m 将上述荷载转化为中间层框架梁上的线荷载:gAB=gCD= 4.84+6=10.84N/m gBC=4.84 kN/m gAB=gCD=gBC=3.854.2=16.17 kN/m gBC=3.853=11.55 kN/m 屋面框架节点集中荷载标准值:屋面框架节点集中荷载标准值: 边柱:次梁、连系梁自重 16.88kN 1m 高女儿墙 6.26kN 连系梁传来的屋面自重: 14 S=底高1/2= 4.24.21/21/24.47 =19.71kN 顶层边界点集中荷载顶层边界点集中荷载:
12、G G6 6A=GA=G6 6D=4D=42 2. .85 kN85 kN 中柱:梁自重+粉刷: 16.88 kN 传来的屋面自重: S梯形=1/2(上底+下底) 高=1/2(4.2+4.2-3)1/234.47=20.12kN S=19.71kN 顶层中节点集中荷载:顶层中节点集中荷载:G G6 6B=GB=G6 6C=C=56.7156.71 kN kN 楼面框架节点集中荷载标准值:楼面框架节点集中荷载标准值: 中间层边节点集中荷载:中间层边节点集中荷载:GA=GDGA=GD 外墙自重:11.75 kN 连系梁自重:16.88 kN 楼面板传来的 S =19.71 kN 柱自重:23.47
13、kN 总计:71.81 kN 中间层边节点集中荷载:中间层边节点集中荷载:GB=GCGB=GC 内墙自重:14.64 kN 连系梁自重:16.88 kN 楼面板传来的 S 梯形=20.12 kN 柱自重:23.47kN 总计:75.11kN 15 活荷载统计 屋面和楼面活荷载标准值 上人屋面 2.0 kN/ m2 房间 2.0 kN/ m2 走廊 3.5 kN/ m2 雪荷载标准值 k S=1.00.40 kN/ m2 屋面活荷载和雪荷载不同时考虑,两者中取大值。 板受荷载 AB 轴间梁上板: Ly/lx=7.2/4.2=1.71,按双向板进行计算,长边支承梁上荷载呈梯形分布,短边支承梁 上荷
14、载呈三角形分布; BC 轴间梁上板: ly/lx=4.2/3=1.4,按双向板进行计算,长边支承梁上荷载呈梯形分布,短边支承梁上荷 载呈三角形分布。 恒荷载恒荷载:=1/24.2/7.2=0.292 顶层: g 边=g6AB+(1-2 2+3) g 6AB=4.84+(1-0.2920.292+0.292 3)16.32=20.17kN/m 16 g 中=g6BC+5/8g6BC=4.84+5/813.41=13.22kN/m 1-5 层 g 边=gAB+(1-2 2+3) g AB=10.84+(1-0.2920.292+0.292 3)16.17=26.03kN/m g 中=gBC+5/8
15、gBC=4.84+5/811.55=12.06kN/m G6B=G6C=91.48 kN G6A=G6D=49.92 +23.12=73.04kN GA=GD=74.62+19.98=94.60 kN GB=GC=84.1 kN 活荷载: 顶层: P6AB=P6CD=24.2=8.4 kN/m P6BC=23=6 kN/m P6A=P6D=1/24.21/24.22=8.82 kN 17 P6B=P6C=1/2(4.2+4.2-2.1)1.22 + 8.82=16.38 kN 中间层: PAB=PCD=24.2=8.4 kN/m PBC=3.53=10.5 kN/m PA=PD=1/44.27
16、.22.0=15.12 kN PB=PC=15.12+1/44.22.13.5=22.84 kN 18 风风荷载荷载 为简化计算,将计算单元范围内外墙面的风荷载化为等量的作用于楼面 的集中风荷载,计算公式为: 0kzsz A , ()/ 2 ij Ahh B 式中: 0 基本风压,为 0.4 kN/m2 z 风压高度变化系数,地面粗糙度为 B 类 s 风荷载体形系数, s =0.8-(-0.5)=1.3(迎风面、背风面叠加) z 风振系数,因房屋高度小于 30m,所以 z =1.0 A风受压区面积:计算单元迎风面宽度受风层高 受风层高:hi 下层柱高(底层至室外地面) ,hj 上层柱高(顶层至
17、女儿墙顶) 。 L=6.9 各层楼面处集中风荷载标准值 层数 z z s W0 (kN/m2) 6 1.25 1.0 1.3 0.4 5 1.25 1.0 1.3 0.4 4 1.14 1.0 1.3 0.4 3 1 1.0 1.3 0.4 2 1 1.0 1.3 0.4 1 1 1.0 1.3 0.4 底层: Wk=11.310.43.94.2=8.52 kN 二层: Wk=11.310.43.64.2=7.86 kN 三层: Wk=11.310.43.64.2=7.86 kN 19 四层: Wk=11.31.140.43.64.2=8.96 kN 五层: Wk=11.31.250.43.6
18、4.2=9.83 kN 六层: Wk=11.31.250.4(3.61/2+1)4.2=7.64 kN 单位:kN 20 内力计算 恒荷载标准值作用下框架的内力(附表:荷载计算) 采用力学求解器计算 活荷载标准值作用下框架的内力(附表:荷载计算) 采用力学求解器计算 风荷载标准值作用下框架的内力(附表:荷载计算) 采用力学求解器计算 内力组合 梁端柱端弯矩调幅 适当的塑性调幅,相当于减少梁端负弯矩钢筋,增加梁跨中正弯矩钢筋, 梁端调幅 0.85,柱除底层外调幅 0.9 (计算结果见附页) 21 选取控制截面 框架梁:以两侧梁端和跨中为控制截面 梁端:取梁端最大负弯矩 跨中:取跨总最大正弯矩 框
19、架柱:以上下界面为控制界面: 取弯矩最大值下的剪力和轴力、轴力最大时的弯矩剪力、剪力绝对值最大的弯矩轴力。 内力组合 根据建筑结构荷载规范 (GB50009-2001)3.2.4、3.2.5 确定基本组合的荷载分项系 数: 由恒荷载 控制:1.35 恒荷载+1.4 活荷载 由活荷载 控制:1.2 恒荷载+1.4 活荷载 由风荷载 控制:1.2 恒荷载+0.91.4(活荷载+风荷载) 22 截面设计 梁截面设计 根据混凝土结构设计规范 (GB50010-2010) : 受弯构件正截面承载力计算。 (6.2.10) 受弯构件正截面承载力计算。 (6.3.4) 梁纵向钢筋配筋(9.2.1) 梁箍筋筋
20、配筋(9.2.9) 并符合框架梁配筋要求进行调整: 梁端加密区要求配置箍筋(11.3.7) 、 (11.3.8) (框架梁、纵梁等均按照以上要求) 材料数据: 框架梁、柱采用混凝土强度等级 C30;垫层 C15. 框架梁主筋采用 HRB400 级钢筋,框架柱采用 HRB335 级,箍筋,构造 钢筋采用 HPB300 级钢筋。 C30 混凝土:fc=14.3N/mm2 ft=14.3N/mm2 =1.0, =0.518 钢筋 HRB400:fy=360N/mm2 设as=40mm 则: h0=600-40=560mm 构件计算结果见配筋计算表格,以下仅列出顶层 AB 跨梁配筋计算详细过 程。 2
21、3 层 计算公式 框架梁 AB 左截面 跨中截面 右截面 6 M kN m 134.06 106.30 158.56 0 hmm 560 560 560 h0=600 - 40=560 2 10 s c M f bh a a = 0.100 0.079 0.118 112 s xa= - 0.105 0.35 0.082 0.55 0.126 0.35 () 2 10c s y f bh Amm f a x = 701 550 839 2 minmins Abh mm 336 实配钢筋 416 416 416+2 12 实配钢筋面积 2 mm 804 804 1030 层 计算公式 框架梁 A
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