毕业设计指导书框架多层综合楼终

多层综合楼（框架结构）毕业设计指导书 结构部分一、毕业设计主要步骤 1设计准备工作 (1)了解与工程相关的有关要求及资料。工程项目和规模、用途及使用要求；项目中建筑、结构、设备设计与施工的程序、内容和要求；与项目建设有关的各单位的相互关系和合作方式。 (2)掌握结构设计所需的原始资料。从工程地质勘察报告中可了解：建筑物所在位置的地形、地貌；建筑物范围内的土质构成；最高地下水位；水质有无侵蚀性；场地类别；本地区地震基本烈度；冻深等。 当地的气象条件：季节温差、昼夜温差等；降水，如平均年降雨量、丰水期和枯水期；基本雪压，冰冻期；主导风向，基本风压等。 设备条件：电力、供水、排水、供热、空调系统技术数据，尤其电梯、扶梯、制冷机组、变压器等位置、重量、动力参数等技术数据。 其他技术条件：建筑材料、建筑构配件(含预制件)供应条件；施工机械设备及大型工具型号、功能等；场地运输条件；水电动力供应条件；工期要求等。 (3)收集设计参考资料。收集与工程相关的国家与地方标准：设计规范、规程等；常用结构设计手册、图表；结构设计构造图集，建筑产品定型图集；国内外各种文献；以往相近工程的成熟经验；为项目开展的一些专题研究获得的理论或试验成果；结构分析所需要的计算软件及用户手册等。随着生产实践和科学研究工作的不断发展，新材料、新技术、新工艺和新理论将相继问世，要收集这些资料，使结构设计即经济合理，又技术先进，还安全适用确保质量。2、结构方案确定：确定结构形式、基础形式、结构平面布置、基本构件尺寸的确定等（注意：在确定建筑方案时，要初步确定柱、主梁的截面尺寸，详见后面结构方案确定相关内容）。3、结构计算及设计：确定结构计算简图、荷载汇集、荷载组合、内力计算、截面设计、楼梯及节点的计算及设计、相应的构造措施。4、完成设计成果：完成结构计算书、上机验算、绘制施工图。二、毕业设计内容及过程（一）设计依据本工程依据下列现行国家标准或行业标准进行结构设计：1、建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-20012、建筑结构荷载规范GB50009-2001（2006年版）3、建筑工程抗震设防分类标准GB50223-20084、建筑抗震设计规范GB50011-20105、混凝土结构设计规范GB50010-20026、地基基础设计规范GB50007-2002标准、图集：平法施工标准图集03G101-16、建筑结构设计常用数据06G112参考书：钢筋混凝土结构设计或结构计算手册（二）工程概况及设计的基本条件、参数1、工程概况说明建筑物地点、层数、层高、室内外高差、建筑物总高度、X方向宽度、Y方向宽度。外墙保温材料、建筑隔墙、分户墙、户内隔墙采用的材料及厚度，屋面保温材料、找坡材料、室内建筑地面等的主要做法。根据建筑的使用功能、房屋的高度和层数、场地条件、结构材料以及施工技术等因素综合考虑，抗侧力结构采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，楼盖结构采用现浇钢筋混凝土楼板，基础采用现浇钢筋混凝土独立基础。结构平面布置如图所示。2、设计的基本条件及参数确定（1）确定建筑结构的设计使用年限、安全等级及建筑抗震设防类别，说明依据国家标准或行业标准确定的依据。（2）雪荷载基本雪压：根据建筑结构荷载规范确定建筑物所在地区的基本雪压。（3）风荷载基本风压：根据建筑结构荷载规范确定建筑物所在地区的基本风压。（4）地面粗糙度：根据建筑结构荷载规范确定建筑物所在地区的地面粗糙度类别。（5）抗震设防的有关参数根据建筑抗震设计规范确定建筑场地类别、抗震设防烈度、设计基本加速度、设计地震分组、抗震等级。（6） 混凝土结构的环境类别根据混凝土结构设计规范确定室内构件、基础地板的环境类别。（7）结构混凝土耐久性的要求根据混凝土结构设计规范确定。（8）主要结构材料钢筋：根据建筑抗震设计规范确定钢筋级别。根据混凝土结构设计规范确定钢筋强度设计值及弹性模量。一般情况下，纵向受力钢筋宜选用HRB335（fy=300）或HRB400、（fy=360），箍筋宜采用HRB235（fy=210）。混凝土：根据建筑抗震设计规范和混凝土结构设计规范确定混凝土强度等级和混凝土强度设计值及弹性模量。混凝土一般不低于C20，通常梁、板采用C20C30，柱、基础采用C30C40。当采用不同标号混凝土时，不同构件的混凝土标号不超过1个强度等级，以方便施工。（三）结构方案的确定及结构布置1、确定结构方案的原则：在结构形式和结构体系上要满足正常使用要求，受力合理，技术上可行且先进，尽可能达到综合经济技术指标先进，降低造价为佳。结构布置是否科学合理，一般凭经验确定，有一定的技术技巧性。一般需考虑两种或两种以上结构布置方案供比较。2、结构方案及布置的内容：（1）上部主要承重结构方案与布置；各构件的截面尺寸可用一些方法进行估算，或采用已建成的工程经验确定截面尺寸。根据建筑功能要求及梁、板的经济跨度，确定柱距及梁、板的布置方案。初步确定梁柱的混凝土标号后，确定截面尺寸。如果梁柱截面尺寸过大或不能满足建筑功能要求，可适当提高混凝土标号后，在重新确定梁柱截面尺寸。对于层数较多的结构要考虑分段确定柱的截面尺寸。柱：最小截面尺寸350mm初估柱尺寸：N / fcAn A=N / fcnN=rwAmn轴压比r分项系数1.25w单位面积荷载，取1214KN/m2；A柱负载面积m截面以上楼层数轴力增大系数，6、7度抗震设防时取1.05梁：框架主梁：h=（1/101/18）L；纵向框架梁 h1/12L且500；梁截面高度不必过大。次梁：h=（1/121/20）L；梁宽b200，梁净跨度与截面高度比不宜小于4。（2）楼(屋)盖结构方案与布置； 考虑功能使用要求（如墙的位置、建筑构造等）、抗震要求、板的经济跨度等，确定楼（屋）盖结构方案及次梁布置。（3）基础方案与布置； 框架结构一般采用独立基础，根据地质条件，初估基础埋深（考虑冻深及持力层位置）、并根据室内外高差、基础高度以确定底层柱高。（4）结构主要构造措施及特殊部位的技术处理。考虑建筑构造及特殊部位的结构处理方案，如局部较大悬挑、特殊建筑造型、较大设备等部位，要按具体情况考虑结构处理方案。（四）结构计算1、结构计算简图的确定结构布置一旦确定，则各结构构件之间的相关关系，及供选择的结构传力途径就人为的确定了，计算简图就确定了。计算简图是对实际结构进行符合实际情况的简化：它能够反映结构的实际体型、尺度、边界条件、截面尺寸，材料性能和节点的连接方式等。1） 每榀框架只承受与自身平面平行的水平荷载，框架平面外刚度很小可不考虑。垂直于该方向的结构不参与受力；2） 联系各榀框架的楼板在自身平面内的刚度很大，平面外刚度很小，每榀框架在楼板处的侧移值相同。按每榀框架的负荷面积取出具有代表性的一榀，计算简图的形状、尺寸乙梁柱轴线为基准，底层层高取至基础顶面。作用在框架上册水平荷载可化为集中力作用在框架节点上。竖向荷载可能是均布、三角形、梯形分布，也可能有集中力。应按梁板布置情况确定。2、荷载汇集（1）屋面；恒荷载：女儿墙重KN/m；屋面构造重KN/m2；纵向梁重KN/m；横向梁重KN/m；活荷载：KN/m2；雪荷载：KN/m2；（2）楼面；恒荷载：楼面构造重KN/m2；纵向梁重KN/m；外墙重KN/m；横向梁重KN/m；内墙重KN/m；柱重KN/m；吊顶等。活荷载：KN/m2；（3）恒荷载和活荷载：上柱对下柱的偏心弯矩计算；纵向梁对柱的偏心弯矩计算。（4）选定一榀框架，画出荷载作用位置图。3、列表确定梁柱线基本参数计算梁柱线刚度层数边梁中间梁边柱中柱截面尺寸混凝土模量跨度惯性矩I=2I0线刚度柱D值计算层数层高边柱中柱Gi/hKDKDD柱D值不满足要求时调整柱截面尺寸。反弯点高度计算（地震、风）层数边柱中柱Kyyh(1-y)hKyyh(1-y)h4、水平荷载作用下的内力计算（1）地震作用内力计算A、重力荷载代表值Gi计算：算至室外地面，屋面：恒荷载+0.5雪荷载，楼面：恒荷载+0.5活荷载。B、 结构自振周期计算层数GiViDiii自振周期T=C、 地震作用计算底部剪力法计算步骤：（画出剖面图中各层重力荷载值和层高）1）计算结构基本周期2）确定地震参数地震影响6度7度8度9度多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震_0.5（0.72）0.9（1.2）1.4设计地震分组 建筑场地类别 第一组0.250.350.450.65第二组0.300.400.550.70第三组0.350.450.650.903）计算底部剪力4）是否考虑顶部附加地震作用5）计算各质点上水平地震作用6）计算层间剪力7）顶部小屋的地震作用FD按本设计条件：二类场地、设计地震分组第一组时：Tg0.35max=0.08， FEK=1Geq ，各层地震作用剪力计算表层数12345层高GiGiHiGiHi /GiHi FiViDiiH/550验算结构侧移D、内力计算D值法1）侧移刚度D值计算 考虑柱端的约束条件的影响，修正后的柱侧移刚度D用下式计算： 式中 与梁、柱线刚度有关的修正系数，表3-1给出了各种情况下值的计算公式。 由表中的公式可以看到，梁、柱线刚度的比值愈大，值也愈大。当梁、柱线刚度比值为时，=1，这时D值等于反弯点法中采用的侧移刚度d。2）同一楼层各柱剪力的计算 求出了D值以后，与反弯点法类似，假定同一楼层各柱的侧移相等，则可求出各柱的剪力： （7） 式中， 为j层第i柱所受剪力； 为第j层第i柱的侧移刚度；m为第j层柱子总数； 为第j层以上所有水平荷载的总和，即第j层由外荷载引起的总剪力。3）各层柱的反弯点位置 各层柱的反弯点位置与柱两端的约束条件或框架在节点水平荷载作用下，该柱上、下端的转角大小有关。若上下端转角相等，则反弯点在柱高的中央。当两端约束刚度不同时，两端转角也不相等，反弯点将移向转角较大的一端，也就是移向约束刚度较小的一端。当一端为铰结时（支承转动刚度为0），弯矩为0，即反弯点与该铰重合。影响柱两端转角大小的因素（影响柱反弯点位置的因素）主要有三个： 结构总层数及该层所在的楼层位置； 梁、柱线刚度比； 荷载形式； 上、下横梁相对线刚度比值； 上、下层层高的变化。在D值法中，通过力学分析求出标准情况下的标准反弯点刚度比 （即反弯点到柱下端距离与柱全高的比值），再根据上、下梁线刚度比值及上、下层层高变化，对 进行调整。标准反弯点高度比：表3-2上下梁刚度变化时的反弯点高度比修正值y1：表3-4上下层高度变化时的反弯点高度比修正值y2，y3：表3-5可以把反弯点位置用下式表达： 4）弯矩图的绘制 当各层框架柱的侧移刚度D和各层柱反弯点位置yh确定后，与反弯点法一样，就可求出框架的弯矩图。 柱端弯矩的计算 （9） 式中，为第j层第i根柱的反弯点高度，为第j层的柱高。梁端弯矩的计算 梁端弯矩可由节点平衡求出： 对于边柱 （10） 对于中柱 （11） （12） 式中，、分别为左边梁和右边梁的线刚度。 其他内力的计算 可根据力的平衡条件，由梁两端的弯矩平衡可求出梁的剪力；由梁的剪力，根据节点力的平衡条件，可求出柱的轴力。E、各层柱剪力计算表（D值法）层数1234边柱D值中柱D值D层剪力Vi边柱剪力中柱剪力F、地震内力计算在框架计算简图上计算梁端和柱端M、V、N。G、画出水平地震作用下框架M、V、N图。（2）风荷载作用计算风力在整个建筑物表面的分布情况随房屋尺寸的大小、体积和表面情况的不同而异，并随风速、风向和气流的不断变化而不停地改变着。风荷载实质上是一种随时间变化的动力荷载，它使建筑结构产生动力反应。在实际工程设计中，通常将风荷载看成等效静力荷载，但在高度较大的建筑中要考虑动力效应影响。1）基本风压值 基本风压值系以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的重现期为50年一遇10min平均最大风速（m/s）为标准，按 = /1600确定的风压值。它应根据现行荷载规范中“全国基本风压分布图”采用，但不得小于0.3 kN/。对一般的高层建筑，按荷载规范中所给的采用；对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，应考虑100年重现期的风压值。当没有100年一遇的风压资料时，也可近似将50年一遇的基本风压值乘以1.1后采用。2）风压高度变化系数 风压高度变化系数，应根据地面粗糙度类别按荷载规范确定。3）风载体型系数 风载体型系数是指实际风压与基本风压的比值。它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型与尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。 4）风振系数 风对建筑结构的作用是不规则的，通常把风作用的平均值看成稳定风压（即平均风压），实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在平均侧移附近振动。对于高度较大、刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，使振幅加大，在设计中必须考虑。目前采用加大风载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。A、风荷载标准值：wK=gzszw0写出下列各值：W0、s、W0T 2、B高度51015ZZ=Z/HZwKBB、在框架图上计算节点处风荷载集中力FiC、风荷载剪力计算（D值法）层数123FiViD边D中DV边V中D、风荷载内力计算在框架图上计算梁端和柱端M、V、N。F、画出风荷载作用下框架M、V、N图。5、竖向荷载作用下框架内力计算分层法（1）分层法基本假定1） 竖向荷载只影响本层；2）框架侧移不计（2）计算要点1）将框架分层，各单层框架柱的远端视为固定端；2）计算各单层框架在竖向荷载作用下的梁固端弯矩；3）计算梁的线刚度和弯矩分配系数 现浇楼板梁惯性矩计算，中间框架：I=2I0；边框架：I=1.5I0 底层线刚度不乘折减系数，传递系数为1/2；其他层线刚度乘0.9折减系数，传递系数为1/3；4）力矩分配法求得各单层框架梁上的弯矩，即为所求框架梁弯矩。上下层同一柱弯矩叠加，得框架柱弯矩。节点弯矩不平衡，必要时将弯矩再分配一次。（3）计算内容1）恒荷载作用下框架内力计算（画出计算简图）计算框架梁上分布荷载（均布、梯形、三角形）计算分布荷载下简支梁梁端剪力、简支梁跨中弯矩。计算梁上折算荷载计算梁固端弯矩用弯矩二次分配法计算梁柱弯矩计算梁端剪力对梁端弯矩进行调幅计算计算调幅后梁跨中弯矩画出框架M、V、N图。2）活荷载作用下框架内力计算同恒荷载。 6、荷载效应组合和最不利的活荷载位置 结构上的恒荷载是一直作用在结构上的，而活荷载则可能出现、也可能不出现；不同类型的活荷载的出现情况有多种不同的组合，根据规范和经验，可确定应计算的不同荷载组合。由于假定结构是线性弹性的，故荷载组合可通过荷载效应组合来实现。 活荷载除了在出现时间上是变化的，在空间位置上也是变化着的。活荷载(如楼面活荷载)在结构上出现的位置不同，在结构中产生的荷载效应亦不同。因此，为得到结构某点处的最不利的荷载效应，应在空间上对活荷载进行多种不同的布置，找出最不利的活荷载布置和相应的荷载效应。在实际工程设计中可按满布活荷载进行计算。当活荷载较大时(4kNm2)，为考虑活荷载不利分布时可能使梁的弯矩大于按满布计算的数值，可将框架梁的跨中弯矩乘以放大系数1.11.2。（1）截面最不利内力组合梁：梁端截面：-Mmax，V梁跨中截面：+Mmax，V剪力：Vmax柱：柱端截面：+Mmax，V，N-Mmax，V，NNmax，M次max，NNmin，M次max，N（2）荷载组合（用电子表格按以下格式计算）根据我国荷载规范1）无地震作用效应组合时 （1） 式中 S无地震作用组合时荷载效应组合的设计值； 永久荷载分项系数，当其效应对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；当其效应对结构有利时，应取1.0； 楼面活荷载分项系数，一般情况下应取1.4； 风荷载的分项系数，应取1.4； 永久荷载效应标准值； 楼面活荷载效应标准值； 风荷载效应标准值；、分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数，当永久荷载效应起控制作用时应分别取0.7和0.0；当可变荷载效应起控制作用时应分别取1.0和0.6或0.7和1.0 2） 有地震作用效应组合时 （2） 式中 有地震作用组合时荷载效应组合的设计值； 重力荷载代表值产生的荷载效应标准值；重力荷载代表值包括下列荷载：100自重标准值，50雪荷载标准值，5080楼面活荷载（在书库及档案库中取80楼面活荷载）； 、分别为水平地震作用及竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数； 风荷载效应标准值； 、分别为相应于上列各项荷载效应的分项系数； 风荷载组合系数，应取0.2。无震：1.2恒+1.4活+1.40.6风；1.2恒+1.4风+1.40.7活；1.35恒+1.40.7活有震：（左柱、梁左端）左震组合：1.0重+1.3左震 右震组合：1.2重+1.3右震梁弯矩组合表（弯矩以梁顶部受拉为负，梁底部受拉为正）梁左端层数恒活风地震无震组合有震组合1.2恒+1.4活+1.40.6右风1.2恒+1.4右风+1.40.7活1.35恒+1.40.7活1.0（恒+0.5活）+1.3左震1.2（恒+0.5活）+1.3右震1+2+梁跨中梁右端层数恒活风地震无震组合有震组合1.2恒+1.4活+1.40.6左风1.2恒+1.4左风+1.40.7活1.35恒+1.40.7活1.2（恒+0.5活）+1.3左震1.0（恒+0.5活）+1.3右震+柱内力组合表左柱上下端不利内力恒活风地震无震组合有震组合1.2恒+1.4活+1.40.6右风1.2恒+1.4右风+1.40.7活1.35恒+1.40.7活1.2（恒+0.5活）+1.3右震1.0（恒+0.5活）-1.3左震MmaxNVNmaxMV不利内力恒活风地震1.0恒-1.4左风1.0（恒+0.5活）-1.3左震NminMV右柱上下端不利内力恒活风地震无震组合有震组合MmaxNV1.2恒+1.4活+1.40.6左风1.2恒+1.4左风+1.40.7活1.35恒+1.40.7活1.2（恒+0.5活）+1.3左震1.0（恒+0.5活）-1.3右震NmaxMV不利内力恒活风地震1.0恒-1.4右风1.0（恒+0.5活）-1.3右震NminMV7、截面设计根据上面算出的最不利内力对控制截面处进行配筋设计以及必要的尺寸修改。如果尺寸修改较大，则应重新进行上述分析。保护层厚度：一类环境C20：板：C=20梁、柱：C=30C25C45：板：C=15梁、柱：C=25（1）梁截面设计1）梁正截面承载力计算A、梁底部钢筋计算（取梁端最大正弯矩与跨中最大正弯矩两者较大值）验算配筋率；实配钢筋；B、梁顶部钢筋计算（取梁端最大负弯矩）按双筋矩形截面梁计算C、实配钢筋选取；D、验算：梁底面和顶面纵筋配筋量的比值应符合下式要求：2）梁斜截面配筋A、梁端剪力调整Vb二级取1.2，三级取1.1B、剪压比限制：C、受剪计算：不设弯起筋画出梁截面配筋图（2）柱截面设计（验算柱轴压比）1）正截面设计（挑选最不利内力组）A、轴压比限制：n=0.9B、柱端弯矩值调整：MC=cMb，二级1.2，三级1.1。C、正截面承载力计算，宜对称配筋。2）斜截面计算A、柱端剪力调整：，二级1.2，三级1.1B、剪压比限制C、斜截面承载力计算），=M/Vh0且为1.53画出柱截面配筋图，柱另一方向钢筋按构造配置（3）板配筋计算1）单向板： 单块板：根据支座情况及荷载形式，查静力计算手册，确定跨中及支座弯矩。连续板按塑性理论计算， ，其中弯矩计算系数，可查表2）双向板：按弹性理论计算 荷载布置： 计算跨中弯矩时：按区格，恒载满布；活载棋盘式 计算支座：恒载、活载均满布 计算跨度：可简单取轴线弯矩计算：分区格，按支座条件查表计算3）配筋计算：（按1m宽梁计算配筋） ， ，4）构造要求 按规范要求进行设计，注意分布钢筋的确定：按受力钢筋截面面积15%求得分布钢筋的直径和间距 受力钢筋间距(mm)受力钢筋直径1212/101010/8870、808间距2008间距2506间距1606间距2006间距25090、1008间距2506间距1606间距2006间距250120、1406间距2006间距2206间距2501606间距2506间距250按板截面面积0.15%求得分布钢筋的直径和间距 板厚（mm）10090807060分布钢筋直径、间距6间距1806间距2006间距2306间距2506间距250（4）楼梯设计1）平台板：同楼板计算，注意跨度，一般按简支计算弯矩。2）平台梁：T型梁，根据荷载分布，可能有扭矩，配筋适当加大。A. l0= ln+a 和l0=1.05 ln中取小值；B. h ln/12和h 150+ h/cos中取大值C. D. 按T型梁正截面承载力 一类T型 E. 斜截面承载力计算纵筋及箍筋，验算配筋率。（同梁的计算）（5）基础设计1）基础埋深：冻土层以下，根据地质勘查报告中地基土类别，持力层等情况确定。2）地基承载力设计值，进行宽度、深度修正3）验算柱下独立基础A.初选基底尺寸，用荷载标准值B.验算持力层地基承载力C.基础高度（阶梯型或坡型）D.抗冲切验算E.配筋计算（6）节点区抗震验算（本题目略去）（7）构造设计构造设计主要是指配置除计算所需之外的钢筋(分布钢筋、架立钢筋等)、钢筋的锚固、截断的确定、构件支承条件的正确实现以及腋角等细部尺寸的确定等，这可参考构造手册确定。目前，钢筋混凝土结构设计的相当一部分内容不能通过计算确定，只能通过构造来确定；每项构造措施都有其原理，因此，构造设计也是概念设计的重要内容。框架梁柱纵筋配筋率、体积配箍率、锚固长度、搭接长度、最小直径、箍筋间距、肢距、加密区长度构造等。（六）结构设计的成果整理 结构设计的成果主要有以下形式： 1、结构设计计算书（包括目录及英文摘要） 结构方案设计说明应对所工程概况、确定的结构方案、结构平面布置、基本参数及材料的选取、设计依据等情况予以说明，并简释理由。 结构设计计算书应按设计计算的步骤，对结构计算简图的选取、结构所受的荷载、结构内力的分析方法及结果、结构构件主要截面的配筋计算等，都应有明确的说明。 如果结构验算是采用商业化软件，应说明具体的软件名称，并应给出相关的计算结果（如所选框架的计算结果及内力图），并与手算计算结果作必要的校核。 2、结构设计图纸 所有设计结果，最后必须以施工图的形式反映出来。在设计的各个阶段，都要进行设计图的绘制。 图纸应按施工详图要求绘制，如结构构件施工详图、节点构造、大样等，这部分图纸要求完全反映设计意图，包括正确选用材料、构件具体尺寸规格、各构件之间的相关关系、施工方法、有关采用的标准(或通用)图集编号等，要达到不作任何附加说明即可施工的要求。在工程实际中，目前一般已能做到结构设计图纸全部采用计算机绘制。