土木工程专业毕业设计六层框架结构教学楼

1绪论1.1工程背景该项目为白银市职业中专教学楼六层钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积约为4278m2；每层层高为3.9m,本工程作为教学楼使用。室内地坪为±0.000m，室外内高差0.45m。框架梁、柱、屋面板板均为现浇。1.1.1设计资料1、气象资料冬季采暖室外空气计算温度为-13度，夏季通风室外计算温度为28度，室内计算温度：卫生间，大厅为16度，其他为18度，全年主导风向为偏东风，冬季平均风速0.7m/s，基本风压w=KN/m2。2,地质条件场地自上而下：填土层，黄土状粉土层，卵石层填土层：1.0~2.0m，褐黄色-淡黄色，成分以粉土为主，含有生活及建筑垃圾黄土粉状层：埋深2.0~4.5m，褐黄色，土质较均匀，具有II级自重湿陷性，Fak=200Kpa，压缩模量Es=3.5Mpa卵石层：埋深5.0~7.0米，杂色粒径6~10cm为主，含量为60~70%，其中10~15%为大于200cm的漂石，卵石呈浑圆状，成分以花岗岩，石英岩，闪长岩为主潮湿，中密，此地基承载力Fak=550KPa,桩端极限阻力可按3000KPa考虑，es=60MPa3、地震设防烈度抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.15g,第二组1.1.2材料柱采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235，梁采用C30，纵筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。基础采用C30，纵筋采用HRB400，箍筋采用HPB235。1.2工程特点该工程为六层，主体高度为21.6米，属多层建筑。多层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。根据不同结构类型的特点，正确选用材料，就成为经济合理地建造多层建筑的一个重要方面。经过结构论证以及设计任务书等实际情况，以及本建筑自身的特点，决定采用钢筋混凝土结构。在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。高层建筑随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑机构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载，高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的机构体系又密切的相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载，也承受水平荷载的结构体系。这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。本建筑采用的是框架机构体系，框架结构的优点是建筑平面布置灵活，框架结构可通过合理的设计，使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，本建筑采用的现浇结构。由于本次设计是教学楼设计，要求有灵活的空间布置，和较高的抗震等级，故采用钢筋混凝土框架结构体系。1.3本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、高层建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。2框架结构计算2.1工程概况该项目为六层钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积约为4278m2；底层层高为3.9m。总层高21.6m。室内地坪为±0.000m，室外内高差0.45m。本教学楼采用柱距为3.6m的内廊式小柱网，边跨为6.3m，中间跨为2.7m。框架平面同柱网布置如下图图2.1框架平面柱网布置框架梁柱现浇，屋面及楼面采用100mm厚现浇钢筋混凝土。框架结构承重方案的选择：竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。2.1.1设计资料1、气象条件:基本风荷载W。=0.4kN/m2;基本雪荷载为0.4KN/m2。2、楼、屋面使用荷载：教室1.5kN/m2；走道、会议室、门厅等处：2.0kN/m2；为安全考虑，均按2.0kN/m2计算。3、工程地质条件：建筑物场地地形平坦，地基土成因类型为冰水洪积层。自上而下叙述如下：新近沉积层（第一层），粉质粘土，厚度0.5—1.0米，岩性特点，团粒状大孔结构，欠压密。粉质粘土层（第二层），地质主要岩性为黄褐色分之粘土，硬塑状态，具有大孔结构，厚度约3.0米,30~35skqkPa粉质粘土层（第三层），地质岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5米，30~35skqkPa粉质粘土层（第四层），岩性为褐黄色粉质粘土，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，30~35,1500~2000skpkqkPaqkPa不考虑地下水。场地位1类一组Tg（s）=0.25smax0.16（表3.8《高层建筑结构》）4、屋面及楼面做法：屋面做法：防水卷材20mm厚砂浆找平层炉渣混凝土找坡3%苯板60mm厚20mm厚砂浆找平层130mm厚钢筋混凝土楼板20mm厚混合砂浆楼面做法：130厚混凝土楼板水泥砂浆抹灰（楼板上下各20mm厚）2.2梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定初估截面尺寸：1、柱：b×h=600mm×600mm2、梁：梁编号如下图：L1:h=(1/12～1/8)×7200=600～900取h=700mmb=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×700=233～350取b=300mmL2:h=(1/12～1/8)×2100=175～263取h=250mmb=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×250=84～125取b=150mmL3:h=(1/12～1/8)×4800=400～600取h=600mmb=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×600=200～300取b=250mmL4:h=(1/12～1/8)×4500=375～563取h=500mmb=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×500=167～250取b=200mmL5:h=(1/12～1/8)×3600=300～450取h=400mmb=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×400=133～200取b=200mL6:h=(1/12～1/8)×5100=425～637取h=600mb=(1/3～1/2)H=(1/3～1/2)×600=200～300取b=250mm3、梁的计算跨度框架梁的计算跨度以上柱形心为准，由于建筑轴线与柱轴线重合，故计算跨度如下：图2.3梁的计算跨度4、柱高度底层柱h=3.6+0.45=4.05m其它层柱h=3.6m图2.4横向框架计算简图及柱编号2.3荷载计算2.3.1屋面均布恒载二毡三油防水层0.35kN/m2冷底子有热玛蹄脂0.05kN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平0.02×20=0.4kN/m240mm厚钢筋混泥土整浇层0.04×25=1kN/预应力混凝土多孔板（1.88+1.922）/2=1.9kN/m2吊顶粉底0.5kN/m2共计5.5kN/m2屋面恒载标准值为：（55.8+0.24）×.（7.2×.2+2.1+0.24）×.5.5=5160kN2.3.2楼面均布恒载按楼面做法逐项计算水磨石地面0.65kN/m250mm厚、钢筋混凝土整浇层0.05×25=1.25kN/m2预应力混凝土多孔板1.9kN/m2吊顶粉底0.5kN/m2共计4.3kN/m2楼面恒载标准值为：（55.8+0.24）×（7.2×2+2.1+0.24）×4.3=4034kN2.3.3屋面均布活载计算重力荷载代表值时，仅考虑屋面雪荷载：雪荷载标准值为：0.2×（55.8+0.24）×（7.2×2+2.1+0.24）=188kN2.3.4楼面均布活荷载楼面均布活荷载标准值为：2.0×（55.8+0.24+024）×（7.2×2+2.1+2.4）=1884kN2.4梁柱自重L1：b×h=0.4m×0.8m长度6.64m每根重量0.8×3.0×25×（0.02×2+0.25）=53.1kN根数28×6=168根L2：b×h=0.25×0.5长度1.86m每根重量0.5×1.86×25×.（0.02×3）=5.81kN根数14×6=84根L3：b×h=0.4×0.8长度4.4m每根重量0.45×4.4×25×（0.02×2+0.25）=35.2kN根数14×6=84根L4：b×h=0.4×0.8长度4.1m每根重量0.7×4.1×25×（0.02×2+0.3）=32.8kN根数28×6=168根L5：b×h=0.4m×0.8m长度3.2m每根重量3.2.×0.825×（0.02×2+0.4）=25.6kN根数16×4=64根L6：b×h=0.4×0.8长度4.7m每根重量0.8×4.7×25×（0.02×2+0.4）=37.6kN根数4×6=24根Z1：截面0.6×0.6m2长度4.7m每根重量（0.6+0.02×2）²×4.7×25=42.3kN根数14×4=56根Z2：截面0.6×0.6m2长度3.6m每根重量（0.6+0.02×2）²×3.6×25=36.86kN根数14×4×3=168根Z3：截面0.5×0.5m2长度3.6m每根重量（0.5+0.02×2）²×3.6×25=22.5根数14×4×2=112根表2-1梁柱自重梁（柱）编号截面（m2）长度（m）根数每根重量（kN）L10.4×0.86.6416853.1L20.25×0.51.86845.81L30.4×0.84.42435.2L40.4×0.84.116832.8L50.4×0.83.26425.6L60.4×0.84.72437.6Z10.6×0.64.76442.3Z20.6×0.63.616832.4Z30.5×0.53.611222.5梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（b×h）纵梁（b×h）AB跨、CD跨BC跨C307200×45002100×4500600×600柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级b×h1C30600×6002-6C30600×6002.5墙体自重外墙墙厚240mm，采用瓷砖贴面；内墙墙厚240mm，采用水泥砂浆抹面，内外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑。单位面积外墙体重量为：7.0×0.24=1.68kN/m2单位面积外墙贴面重量为：0.5kN/m2单位面积内墙体重量为：7.0×0.24=1.68kN/m2单位面积内墙贴面重量为（双面抹面）：0.36×2=0.72kN/m2表2.2墙体自重墙体每片面积（m2）片数重量（KN）底层纵墙外墙2.85×4.054外墙墙体77.57296.67外墙墙面23.093.15×4.054外墙墙体85.73外墙墙面25.524.05×4.051外墙墙体27.56外墙墙面8.205.55×4.051外墙墙体37.76外墙墙面11.24内墙2.85×4.054内墙墙体77.57326.59内墙墙面33.243.15×4.054内墙墙体85.73内墙墙面36.745.55×4.051内墙墙体37.76内墙墙面16.184.05×4.051内墙墙体27.56内墙墙面11.81底层横墙外墙6.75×4.052外墙墙体91.85233.98外墙墙面27.341.95×4.052外墙墙体26.54外墙墙面7.904.55×4.052外墙墙体61.92外墙墙面18.43内墙6.75×4.0512内墙墙体551.12787.32内墙墙面236.20外墙2.85×3.620外墙墙体344.74外墙墙面102.62.6荷载总汇其他层纵墙外墙3.15×3.604外墙墙体76.20703.34外墙墙面22.684.05×3.620外墙墙体391.91外墙墙面16.645.55×3.62外墙墙体67.13外墙墙面28.77内墙2.85×3.64内墙墙体68.95815.18内墙墙面29.553.15×3.64内墙墙体76.20内墙墙面32.664.05×3.616内墙墙体391.91内墙墙面167.965.55×3.61内墙墙体33.57内墙墙面14.39其他层横墙外墙6.75×3.62外墙墙体81.65207.97外墙墙面24.31.95×3.62外墙墙体2