乌拉特前旗的综合商业楼土木工程毕业设计

摘要 本设计主要是对商业大楼进行结构设计。设计采用钢筋混凝土现浇框架结构，建筑层数为五层，建筑面积约为3860m2。场地类别为类，抗震设防烈度为8度（0.15g），结构抗震等级为二级。设计包括楼盖、楼板、楼梯、结构、基础等部分。在进行构件截面估算和计算荷载代表值后，进行水平地震作用下结构的侧移验算，接着选取了一榀横向框架进行计算。计算内容包括：框架梁柱线刚度计算；恒载、活载、地震作用下梁端、柱端弯矩、剪力的计算；内力调幅计算、框架内力组合；框架梁柱配筋计算；基础选取及配筋计算。最后绘制了楼盖结构图、楼梯结构图、框架剖面图及截面图。关键词：荷载；内力；钢筋；混凝土。 Abstract the design of the main structure design of commercial buildings. The design adopts the cast-in-place reinforced concrete frame structure, the building has five floors, building area is about 3860m2. Site for the class II, seismic fortification intensity is 8 degrees (0.15g), structure seismic grade two. Design includes floor, floor, staircases, structure, part of the foundation. The estimation and calculation load representative value component section after checking, moving side structure under horizontal earthquake action, then select a frame to calculate. The content includes: the frame beam-column stiffness calculation; calculation of the dead load, live load, under the action of earthquake, beam, column end moment, shear force, internal force calculation; am framework combination; calculation of frame beam reinforcement calculation basis for selection and reinforcement. Finally draw the floor structure diagram, stairs structure, frame profile and cross-section, basic layout and details.Keywords: load calculation, internal force, reinforcement, concrete, structure design, section design, reinforcement. 目录前言1第一章 工程概况21.1工程简介21.2施工技术条件21.3建设场地施工条件21.3.2施工能力21.3.3材料与预制构件供应22.1 结构布置32.2梁柱截面尺寸的确定42.2.1 主梁（横向）42.2.2 次梁（纵向）42.2.3柱截面尺寸4柱截面尺寸可根据下式估算42.2.4楼板尺寸62.2.5框架柱高度确定6第三章 荷载及荷载代表值计算83.1恒荷载的计算83.1.1 屋面恒荷载：83.1.2楼面恒荷载：83.1.3外墙恒荷载83.1.4内墙恒荷载93.1.5 女儿墙恒荷载103.1.6梁自重103.1.7 柱自重103.1.8 板传递恒荷载113.1.9屋面梁荷载123.1.10柱集中恒荷载133.2 活荷载计算153.2.1 不上人屋面均布活荷载标准值 153.2.2屋面雪荷载标准值153.2.3楼面活载标准值153.2.4 板传递活荷载153.2.5板传递梁活荷载163.2.6 柱集中活荷载17顶层 次梁活荷载传主梁集中荷载173.3风荷载计算183.3.1风荷载标准值计算183.3.2风荷载作用下的位移验算193.4水平地震作用计算213.4.1重力荷载代表值的计算：213.4.2框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算23第四章 荷载作用下框架的内力分析264.1 恒荷载作用下框架的内力分析264.1.1横荷载作用下框架的弯矩计算264.2 活荷载作用下框架的内力分析324.2.1横荷载作用下框架的弯矩计算33活荷载作用下柱子轴力图384.3风荷载标准值作用下的内力计算384.4框架地震内力43第五章 内力组合475.1 恒荷载作用下内力条幅475.1.1 梁端柱边剪力计算475.1.2 梁端柱边弯矩计算475.1.3 弯矩调幅485.2 活荷载作用下内力调幅485.2.1梁端柱边剪力、弯矩计算485.2.2 弯矩调幅495.3风荷载作用下的内力调幅495.4水平地震作用下的内力调幅50第六章 截面计算616.1框架梁截面设计616.2 框架梁斜截面配筋计算626.1.1梁端截面组合的剪力设计值调整626.1.2斜截面配筋计算636.1.3 次梁配筋计算656.2 框架柱截面设计686.2.1框架柱正截面配筋计算686.2.2 柱的斜截面承载力计算706.3屋面板、楼面板配筋计算716.3.1 荷载设计值716.3.2计算跨度726.3.3弯矩计算726.3.4截面配筋计算736.4 楼梯截面设计756.4.1梯段板设计756.4.2平台板设计766.4.3平台梁设计776.5独立基础设计796.5.1 确定基础埋深796.5.2 基础选型796.5.3 初选基础底面尺寸796.5.4 验算持力层地基承载力806.5.5 基础抗冲切验算806.5.6 基础配筋计算826.6 联合基础设计（B、C)836.6.1 地基承载力验算836.6.2 基础抗冲切验算836.6.3 基础配筋计算83结 论85参考文献：86致 谢87 前言大学的生活就要结束，这次的毕业设计是对我们四年学习的总结和复习。对我们来说这是一次非常重要的深化、拓展、综合的学习经历。为了更好的完成这次的毕业设计，我又重新复习了很多大学中的专业课程。特别是结构力学、混凝土基本原理、基础工程、等，而且我们还借阅了荷载规范、抗震规范、混凝土规范等，我们还参考了图集，熟悉了cad等绘图软件。这些工具在老师的细心指导下，我们学会了如何应用，这为我们再以后的工作中提供了很大的拓展。几个月的毕业设计老师精心指导，在百忙之中细心的讲解我们遇到的问题，改正我们犯得错误，带我们走出误区，我的设计题目是乌拉特前旗的综合商业楼，老师为了能更加了解建筑设计的要求，绝定让我们自己设计建筑图。看见我的设计一点一点的完成一点一点的完善，心中有一种充实和喜悦，回顾我们学过的专业知识，原来我们大学真的学到了不少。毕业设计虽然艰苦，但是也非常快乐，能和同学老师们一起合作完成这份毕业设计，真是一种难忘的经历，我会好好珍藏在心中，未来看见我这个并不成熟的设计，回忆大学的美好时光。1 第一章 工程概况1.1工程简介本建筑位于乌拉特前旗商业区，工程名称为乌拉特前旗商业综合楼，五层框架结构，建筑面积为3860m2 ，建筑平面为矩形，设计使用年限为50年，设防烈度为8度，建筑层高均为4.5m，基础为柱下独立基础，埋深1.9m，地下做500mm防冻层，采用有组织排水，女儿墙高为600mm,采用混凝土材料，外墙保温采用保温板材料。1.2施工技术条件施工技术条件及预制构件的能力，按乌拉特前旗地区条件，建筑材料供应，以本地区原材料为主。1.3建设场地施工条件1.3.1水电供应情况电源：与供电所商议引入施工用电。水源：与自来水公司商议，从城市管网接入，未来作为建筑生活水管道；排水：需要在施工场地中空地做临时沉淀池，经过处理可排至附近城市污水管道。1.3.2施工能力施工单位技术力量、机械设备、管理能力能够满足本项目的施工要求。1.3.3材料与预制构件供应本工程所用材料经业主对材料供应商资质审核后，可由施工单位直接从业主认可的商家购买，材料来源充足。预制构件可由施工单位所属预制厂制作提供。 第二章 结构布置及计算2.1 结构布置建筑方案确定，房间开间为8.0m，进深为8.0m，。层高均为4.5m，室内外高差0.45m。框架梁柱及板均为现浇，框架平面柱网布置如图1所示：图2.1 框架平面柱网布置2.2梁柱截面尺寸的确定2.2.1 主梁（横向） a. 梁截面的高度：1/181/10的跨度（为了满足承载力、刚度及延性的要求） h=(1/181/10) 8000mm=445800m则边跨梁高度取：h=700mm b. 梁截面宽度可取1/31/2梁高，同时不小于1/2柱宽，且不应小于250mm b=(1/31/2)700mm=233350-mm 则边跨梁宽度取：b=300mm2.2.2 次梁（纵向） a. 梁截面的高度：1/201/12的跨度 h=(1/201/12) 8000mm=400667m则边跨梁高度取：h=500mm b. 梁截面宽度可取1/31/2梁高，同时不小于1/2柱宽，且不应小于250mm b=(1/31/2)500mm=167250mm， 则边跨梁宽度取：b=250mm由此估出梁截面尺寸见下表： 表 2-1 层次混凝土强度等级横梁（bh）次梁（bh）15C353007002505002.2.3柱截面尺寸柱截面尺寸可根据下式估算 ， 式中:-竖向荷载分项系数取为1.2 -每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=1214KN/m S-柱一层的荷载面积 n-柱荷载楼层数 -考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时=1.05,三一级抗震时=1.051.15 -边角柱轴向力增大系数,边柱2 =1.1,角柱2 =1.2 式中 - 框架柱的轴压比 -框架柱的 截面面积 -柱混凝土抗压强度设计值 N-柱轴向压力设计值该框架结构在8度抗震设防地区，根据规范查得抗震等级为二级，=0.75，各层重力荷载代表值取1214 kNm，内柱： Ac边柱：Ac角柱：Ac取柱截面为正方形，则本设计柱统一截面尺寸取600600。层次混凝土强度等级柱（bh）15C35600mm600mm2.2.4楼板尺寸按跨高比条件：楼板厚度1/40板的跨度=1/404000=100mm。 构造要求对于现浇楼板要求h80 满足。2.2.5框架柱高度确定基础埋深=H/12=（45005+450）/12=1900 mm取底层H=4500+450+（1900-900）=5900mm其它层H=H=H=H=4500 图2-3 （4轴横向框架计算简图）梁柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算 主梁 I=次梁 I= 边梁 1.58.57510=12.8610 梁 28.57510=17.1510 柱 I=AB . CD 跨 梁的计算=BC跨 梁的计算=上部各层柱的计算=底层柱的计算 = 第三章 荷载及荷载代表值计算3.1恒荷载的计算3.1.1 屋面恒荷载：屋面： 三毡四油屋面防水层 0.4kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kN/m21:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 轻钢龙骨纸面石膏板吊顶 0.17kN/m2 kN/m23.1.2楼面恒荷载：楼面： 标准地砖地面 0.6kN/m2 现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2 板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 轻钢龙骨纸面石膏板吊顶 0.17 kN/m2 kN/m23.1.3外墙恒荷载300厚混凝土空心砌块 (4.5-0.7)10.30.3=11.7kN/m钢塑窗 0.33.1=0.93 kN/m内外混合砂浆饰面 0.342（4.5-0.7）=2.584 kN/m 3.1.4内墙恒荷载200厚混凝土空心砌块 0.2（4.5-0.7）10.3=7.83 kN/m混合砂浆两面 0.34（4.5-0.7）2=2.584 kN/m木门 0.22.1=0.42kN/m /m 3.1.5 女儿墙恒荷载 300厚钢筋混凝墙（墙高600mm) 0.60.3025+0.6(0.62+0.3)=5.4kN/m3.1.6梁自重 主梁： 0.30.725=5.25kN/m 次梁： 0.250.525=3.125kN/m 3.1.7 柱自重 bh=600mm600mm 0.6m0.6m25=97轴计算简图 楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配短向分配：5aq/8 长向分配： 3.1.8 板传递恒荷载 屋面板 板1 长边 短边 板 2 长边 = 短边 板 3 长边 短边 板 4 长边 短边 楼面板传递荷载 板1 长边 短边 板 2 长边 = 短边 板 3 长边 短边 板 4 长边 短边 3.1.9屋面梁荷载次梁: 1.恒载=梁自重+板传荷载=3.13+10.382=23.89 2.恒载=梁自重+板传荷载=3.13+7.292=17.71主梁： 1.恒载=梁自重+板传荷载=5.25+7.292=19.83 2.恒载=梁自重+板传荷载=5.25+6.012=17.27 3.恒载=梁自重+板传荷载=5.25+8.89+10.38=24.52 4.恒载=梁自重+板传荷载=5.25+7.29+7.02=19.56 5.恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙自重=5.25+10.38+5.4=21.03 6.恒载=梁自重+板传荷载+女儿墙自重=5.25+7.29+5.4=17.94楼面梁荷载次梁: 1.恒载=梁自重+板传荷载=3.13+6.572=16.27 2.恒载=梁自重+板传荷载=3.13+4.612=12.35主梁： 1.恒载=梁自重+板传荷载=5.25+4.612=14.47 2.恒载=梁自重+板传荷载=5.25+3.812=12.87 3.恒载=梁自重+板传荷载=5.25+5.62+6.57=17.44 4.恒载=梁自重+板传荷载=5.25+4.41+4.61=14.27 5.恒载=梁自重+板传荷载+外墙荷载=5.25+6.57+15.25=27.07 6.恒载=梁自重+板传荷载+外墙荷载=5.25+4.61+15.25=25.113.1.10柱集中恒荷载 顶层 次梁恒荷载传主梁集中荷载 =次梁恒荷载荷载梁长/2 1. F=23.898/2=95.56KN 2. F=17.714/2=35.42KN F=F+F=95.56+35.42=130.98KN标准层及首层次梁恒荷载传主梁集中荷载 =次梁恒荷载荷载梁长/2 1. F=16.278/2=65.08KN 2. F=12.354/2=24.7KN F=F+F=65.08+24.7=89.78KN顶层柱集中恒荷载计算 内柱恒荷载F=主梁荷载梁长/2+次梁传递集中荷载/2 =（19.838/2）+（17.273.3/2）+（24.528/2）+（19.564/2）+130.98/2 =310.51KN外柱恒荷载F=主梁荷载梁长/2+次梁传递集中荷载/2 =（19.838/2）+（21.038/2）+（17.944/2）+130.98/2 =264.81KN 标准层及首层柱集中荷载计算内柱恒荷载F=主梁荷载梁长/2+次梁传递集中荷载/2 =（14.478/2）+（12.873.3/2）+（17.448/2）+（14.274/2）+89.78/2 =222.31KN外柱恒荷载F=主梁荷载梁长/2+次梁传递集中荷载/2 =（14.478/2）+（27.078/2）+（25.114/2）+89.78/2 =261.27KN 3.2 活荷载计算由荷载规范可查的可变荷载如下：3.2.1 不上人屋面均布活荷载标准值 0.5 kN/m23.2.2屋面雪荷载标准值 0.3kN/m23.2.3楼面活载标准值 3.5kN/m23.2.4 板传递活荷载 屋面板传递活荷载 板1 长边 短边 板 2 长边 = 短边 板 3 长边 短边 板 4 长边 短边 楼面板传递活荷载 板1 长边 短边 板 2 长边 = 短边 板 3 长边 短边 板 4 长边 短边 3.2.5板传递梁活荷载次梁: 1.活载=板传荷载=0.892=1.78 2.活载=板传荷载=0.632=1.26主梁： 1.活载=板传荷载=0.632=1.26 2.活载=板传荷载=0.522=1.04 3.活载=板传荷载=0.89+0.76=1.64 4.活载=板传荷载=0.63+0.60=1.23 5.活载=板传荷载=0.89=0.89 6.活载=板传荷载=0.63=0.63楼面梁荷载次梁: 1.活载=板传荷载=6.242=12.48 2.活载=板传荷载=4.382=8.76主梁： 1.活载=板传荷载=6.242=12.48 2.活载=板传荷载=4.382=8.76 3.活载=板传荷载=6.24+5.34=11.58 4.活载=板传荷载=4.38+4.29=8.67 5.活载=板传荷载=6.24=6.24 6.活载=板传荷载=4.38=4.383.2.6 柱集中活荷载顶层 次梁活荷载传主梁集中荷载 =次梁活荷载荷载梁长/2 1. F=1.788/2=7.12KN 2. F=1.264/2=2.52KN F=F+F=7.12+2.52=9.64KN标准层及首层次梁活荷载传主梁集中荷载 =次梁活荷载荷载梁长/2 1. F=12.488/2=49.92KN 2. F=8.764/2=17.52KN F=F+F=49.92+17.52=67.44KN 标准层及首层柱集中荷载计算内柱活荷载F=主梁活荷载梁长/2+次梁传递集中荷载/2 =（12.488/2）+（8.763.3/2）+（11.588/2）+（8.674/2）+67.44/2 =161.75外柱活荷载F=主梁活荷载梁长/2+次梁传递集中荷载/2 =（12.488/2）+（4.384/2）+（6.248/2）+67.44/2 =126.32KN 顶层柱集中活荷载计算 内柱活荷载F=主梁活荷载梁长/2+次梁传递集中荷载/2 =（1.268/2）+（1.043.3/2）+（1.648/2）+（1.234/2）+9.69/2 =20.63KN 外柱活荷载F=主梁活荷载梁长/2+次梁传递集中荷载/2 =（1.628/2）+（0.634/2）+（0.898/2）+9.69/2 =16.15KN3.3风荷载计算3.3.1风荷载标准值计算风压标准值计算公式为：w=ZSZ0 本地区基本风压为：w0=0.6楼高H30m；地面粗糙类别为C类；风振系数：Z=1+Hi/H3/ 表3-1层次12345Hi（第i层距离室外地面的高度）4.959.4513.9518.4522.95H总=23.55m B19.3m H/B1查表脉动影响系数=0.43 表3-2离地面高度（m）z4.959.4513.9518.4522.95风压高度系数Z0.740.740.740.810.89结构基本周期：T=（0.080.1）n. 取T=0.9， 0 =0.6kN/m20T2=0.630.92=0.486 查表得：脉动增大系数=1.3072 Z=1+Hi/H3/Z 表3-3 z4.959.4513.9518.4522.95 Z1.161.311.361.561.63S=1.5 k= Z S Z 0 结构高度H=21.0530m, 可取 ，对于矩形S=1.3 A为一品框架各节点的受风面积，计算结果如表所示 表3-4层次 A(）51.01.322.950.89 0.6 17.111.8741.01.318.450.81 0.6 2717.0631.01.313.950.74 0.6 2715.5821.01.39.450.74 0.6 2715.5811.01.34.950.74 0.6 28.3516.363.3.2风荷载作用下的位移验算位移计算时，各荷载均采用标准值。1、侧移刚度D：表3-5横向2-5层D值的计算 构件名称A轴柱0.3113888B轴柱 0.626880C轴柱0.626880D轴柱0.3113888D=(13888+26880) 2= 81536kN/m表3-6 横向底层D值的计算 构件名称A轴柱0.5310542B轴柱0.7514918C轴柱0.7514918D轴柱0.5310542D=(10542+14918)2=50920kN/m2、风荷载作用下框架侧移计算：水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算： 式中：-第j层的总剪力标准值 -第j层所有柱的抗侧刚度之和 -第j层的层间位移第一层的层间侧移求出之后，就可以计算各楼板标高处的侧移值和顶点侧移值，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。J层侧移： 顶点侧移： 框架在风荷载作用下侧移的计算见表 表3-7 风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比计算 层次Wj(kN)Vj(kN)五11.8711.87 815360.000151/153000四17.0628.93 815360.000351/61500三15.5844.51 81536 0.000551/25364二15.5860.09 815360.000741/12770一 16.3676.45 509200.001501/3300侧移验算：对于框架结构楼层层间最大位移与层高之比的限值为1/550，本框架的层间最大位移与层高之比为1/3300，1/22541/550，满足要求，框架抗侧刚度足够。3.4水平地震作用计算该建筑的高度为22.95m1.4=1.40.350.49S按表查得 查表得质点i的水平地震作用标准值，楼层地震剪力及楼层层间位移的计算过程见表3-11表3-11 ，和的计算 层58625.8122.95197962.34611074.03626.01626.016522880.0009648807.6518.45162501.14611074.03513.881139.896522880.0017538807.6513.95122866.72611074.03388.541528.436522880.0023428807.659.4583232.29611074.03263.201791.636522880.0027518992.234.9544511.54611074.03 140.761932.394073600.00474楼层最大位移与楼层层高之比为：，满足位移要求第四章 荷载作用下框架的内力分析4.1 恒荷载作用下框架的内力分析恒荷载作用下框架的受荷简图如图所示4.1.1横荷载作用下框架的弯矩计算4.1.1.1 梁的固端弯矩可按下面方法求得： 集中荷载 标准层：均布荷载 集中荷载 4.1.1.2 根据梁、柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数ij，如图所示 顶层恒荷载作用下弯矩计算： 标准层恒荷载作用下弯矩计算： 首层恒荷载作用下弯矩计算： 恒荷载作用下弯图 恒荷载作用下剪力图 恒荷载作用下柱子轴力图 4.2 活荷载作用下框架的内力分析恒荷载作用下框架的受4.1.1横荷载作用下框架的弯矩计算4.2.1横荷载作用下框架的弯矩计算4.2.1.1 梁的固端弯矩求法： AC跨： 顶层：均布荷载 集中荷载 标准层：均布荷载 集中荷载 4.2.1.2 梁、 梁柱内力计算，如图所示顶层活荷载作用下弯矩计算： 标准层活荷载作用下弯矩计算 ： 首层活荷载作用下弯矩计算： 活荷载作用下弯矩图 活荷载作用下剪力图 活荷载作用下柱子轴力图4.3风荷载标准值作用下的内力计算1、 框架在水平风荷载下的内力用D值法（改进的反弯点法）进行计算 表4-1 A(D)轴框架住反弯点位置层号h/myyh/m54.50.890.340000.341.5344.50.890.400000.401.8034.50.890.450000.452.0324.50.890.500000.502.2514.51.170.620000.622.79 表4-2 B(C)轴柱框架柱反弯点位置