求恩医院门诊楼结构设计土木工程毕业设计计算书.doc
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1、青 岛 工 学 院毕 业 论 文(设 计)求恩医院门诊楼结构设计学生姓名 郭世壮 学号 201007105208 指导教师 夏玉峰 学 院 建筑工程学院 专 业 土木工程 年级 2010级 答辩日期 2014 年 6 月 8 日 青 岛 工 学 院求恩医院门诊楼结构设计 完成日期: 指导教师签字: 评阅教师签字: 答辩小组组长签字: 答辩小组成员签字: 摘 要本设计为医院门诊楼的结构设计。其中建筑设计部分为已知条件,建筑层数为5层,总高度20.25,建筑面积大约6000,抗震等级为三级,建筑整体为钢筋混土框架结构。结合建筑部分,考虑风荷载、雪荷载及地震作用对建筑的影响。本设计采用钢筋混凝土现浇
2、式框架结构,在进行荷载计算和构件截面估算后,选取一榀框架进行计算,竖向荷载作用下用弯矩分配法计算出内力,横向荷载作用下用D值法计算出内力,并对最不利活荷载和最不利内力进行组合分析,从而进行配筋计算。楼盖采用肋梁楼盖,在进行楼盖配筋计算时按双向板弹性理论的内力计算。基础类型选用柱下独立基础。在设计中始终贯彻安全、适用、耐久的原则。关键词:结构设计;框架结构;抗震设计;内力计算AbstractThis design is about the structural design of the hospital outpatient building. There are several known
3、conditions about the building design, as follows. The five-storey building is twenty point two five meters tall, which occupies about six thousand square meters and has a third class of seismic measure. Additionally, the whole architecture is a reinforced concrete frame structure.As for the part of
4、building, taking the influence of the wind load, the snow load and the earthquake, this design chooses the cast-in-place reinforced concrete frame structure. According to the calculation of the load and the estimation of the components section, one can select a structure and calculate its internal f
5、orce by means of the Distribution Method and the D value method and make a combinatory analysis of the ultimately limited load and the most dangerous internal force. In this way, the reinforcement computation is being figured up. Moreover, the floor has a ribbed beam. And one may use the theory of e
6、lasticity about two-way slab during the calculation of slab reinforcement. The author chooses the independent under-post foundation as the base type. On the whole, the design follows the principle of safety, application and durability.Key words: structural design; frame structure; anti-seismic desig
7、n; internal force calculation目 录1 工程概况12 结构方案布置2 2.1 竖向承重体系的选择2 2.2 水平承重体系选取2 2.3 基础形式选取23 结构布置3 3.1 结构平面布置图3 3.2 梁柱截面尺寸初选5 3.3 结构计算简图64 荷载计算8 4.1 恒载标准值计算8 4.2 活载标准值计算11 4.3 风荷载计算12 4.4 风荷载作用下的侧移验算13 4.4.1 框架侧移刚度计算13 4.4.2 风荷载作用下的水平位移验算15 4.5 地震作用计算16 4.5.1 重力荷载代表值计算16 4.5.2 横向自振周期的计算16 4.5.3 水平地震作用
8、各楼层剪力计算17 4.6 地震作用下的位移验算185 内力计算20 5.1 恒荷载作用下的内力计算20 5.1.1 恒载M的计算20 5.1.2 恒载作用下的梁端剪力、跨中弯矩及柱的剪力、轴力计算23 5.2 活荷载作用下的内力计算27 5.2.1 活载M的计算27 5.2.2 活载作用下的梁端剪力、跨中弯矩及柱的剪力、轴力计算29 5.3 风荷载作用下的内力计算32 5.4 地震作用下的内力计算376 内力组合41 6.1 塑性调幅41 6.2 控制截面处内力41 6.3 内力组合类别437 框架截面设计49 7.1 框架梁的截面设计49 7.2 框架柱的截面设计548 楼板设计609 基
9、础设计62 9.1 荷载计算62 9.2 基础截面设计63 9.3 地基承载力验算64 9.4 基础冲切验算65 9.5 基底配筋67参考文献70致谢7131 工程概况工程名称:求恩医院门诊楼工程规模:建筑层数45层,建筑面积60008000平方米结构类型:多层现浇钢筋混凝土框架结构场地类别:类场地特征周期:0.35s地面粗糙程度:C类设防烈度:7度,第二组地震加速度:0.10g基本风压:0.4kN/m2工程地质勘探资料:地表填土为0.6m,填土下为2.5m厚的亚粘土层,承载力设计值为245kN/m2;再下层为1.8m中砂层,承载力设计值为320kN/m2;再往下为砾石层,承载力设计值为400
10、kN/m2。不考虑地下水位的影响。冻土深度最大为0.5m。建筑环境见图1-1。图1-1 建筑场地2 结构方案布置选择合理的抗侧力结构体系,进行合理的结构或构件布置,使之具有较大的抗侧刚度和良好的抗风、抗震性能,是结构设计的关键。同时还须综合考虑建筑物高度、用途、经济及施工条件等因素。2.1 竖向承重体系的选择多层及高层建筑的结构体系大致有混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、筒体结构体系、巨型结构体系。框架是由梁、柱构件通过节点连接形成的骨架结构。其特点是由梁、柱承受竖向和水平荷载,墙仅起维护作用,其整体性和抗震性均好于混合结构,且平面布置灵活,可提供较大的使用空间,也可构成丰富多变的立
11、面造型。钢筋混凝土框架结构按施工方式的不同,可分为全现浇式、装配式以及装配整体式框架结构三种形式。本医院门诊楼设计充分考虑框架结构的优缺点和施工方法,决定采用钢筋混凝土全现浇式框架结构。2.2 水平承重体系选取常见的横向承重体系包括:现浇楼盖、叠合楼盖、预制板楼盖、组合楼盖等。现浇楼盖结构可分为肋梁楼盖、密肋楼盖、平板式楼盖和无粘结预应力现浇平板楼盖等。肋梁楼盖结构具有良好的技术经济指标,可以最大限度地节省混凝土和钢筋的用量,能充分发挥材料的作用,结构整体性好,抗震性能好,且结构平面布置灵活,易于满足楼面不规则布置、开洞等要求,容易适用各种复杂的结构平面及各种复杂的楼面荷载。本设计选用现浇楼盖
12、结构中的肋梁楼盖为该门诊楼的水平承重体系。2.3 基础形式选取多层框架结构的基础,一般有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片筏基础,必要时也可采用箱形基础或桩基等。基础类型的选择,取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基上不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素,还应进行必要的技术经济比较。综上考虑,本设计的基础形式选取现浇柱下钢筋混凝土独立基础。3 结构布置3.1 结构平面布置图1、柱网布置本设计中,柱网布置比较合理,对称排列。柱网布置图见图3-1。2、承重框架的布置柱网确定后,沿房屋的纵横向两个方向均应布置梁系,因此,实际的框架结构是一个空间受力体系。但是为了计算
13、方便起见,可以把实际空间框架结构看成纵横两个方向的平面的平面框架,这种简化仅限于方形或矩形的规则平面。沿建筑物长向的称为纵向框架,沿建筑物短向的称为横向框架。它们分别承受各自方向上的水平力,而楼面竖向荷载则依楼盖结构布置方式不同而按不同的方式传递。按楼面竖向荷载传递路线的不同,承重框架的布置方案可以有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重三种方案。横向框架承重体系有利于提高建筑物的横抗侧刚度,纵向框架有利于房屋内的采光与通风,而混合框架整体性好,受力均匀,有利于抗震,由于本医院门诊楼考虑抗震,采用双向框架承重方案和现浇楼面的屋楼盖体系。图3-1 柱网布置图3.2 梁柱截面尺寸初选1、柱
14、截面尺寸框架柱的截面尺寸根据柱的轴压比限值,按下列公式计算:柱截面尺寸初估时,可用下列经验公式粗略确定: (3-1)式中 折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值,可近似取15;按简支状态计算的柱的负荷面积;验算截面以上楼层层数;考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3,中柱取1.25;混凝土轴压强度设计值;框架柱轴压比限值,查建筑抗震设计规范第6.3.6条;柱截面面积,取方形截面时边长为a。因为柱的混凝土强度等级为C30,故,本方案为三级抗震等级,查建筑抗震设计规范(GB500112010)第6.3.6条知轴压比为0.75;中柱与边柱的负荷面积分别为(7+2.4)/23.6=16.92和
15、3.53.6=12.6;所以得第一层柱截面面积为:中柱: 边柱: 柱取方形截面,则中柱与边柱边长分别为385mm和338mm,根椐上述计算结果并综合考虑其它因素,本设计柱截面尺寸1-5层为bh=400mm400mm。2-5层柱高度为3.9m,底层柱高度为4.2+0.45+0.5=5.15m。其中4.2m为底层层高,0.45m为室内外高差,0.5m为基础顶面至室外地面的高度。2、梁截面尺寸框架主梁截面高度,可取,且不小于400,为主梁的计算跨度。不宜大于1/4净跨。主梁截面宽度不宜小于及,为柱子宽度,且不应小于250。边跨梁(AB、CD跨):,取,取中跨梁(BC跨):取纵向框架梁:取,3.3 结
16、构计算简图6号轴线的一榀框架结构的计算简图如图3-2所示。各梁柱构件线刚度经计算后示于图3-2中。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇板的作用,取(为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。图3-2 框架结构计算简图AB、CD跨梁:BC跨梁: 纵向梁: 上部各层柱: 底层柱: 4 荷载计算4.1 恒载标准值计算1、屋面框架梁线荷载标准值(1)屋面恒荷载标准值计算(不上人屋面)25mm厚1:2.5水泥砂浆抹平11m分格,密封胶嵌缝 0.02520=0.50kN/m2隔离层(干铺玻纤布或低强度等级砂浆)防水层:1.2mm厚合成高分子防水卷材刷基层处理剂一道20mm厚1:3水泥砂浆找平保温层:120mm厚硬
17、质聚氨酯泡沫板防水层:1.5mm厚合成高分子防水涂料刷基层处理剂一道20mm厚1:3水泥砂浆找平0.05kN/m20.05kN/m20.05kN/m20.0220=0.40kN/m20.06kN/m20.05kN/m20.05kN/m20.0220=0.40kN/m240mm厚(最薄处)1:8(重量比)水泥珍珠岩找坡层2% 0.0413=0.52kN/m2100mm厚钢筋混凝土屋面板素水泥浆一道7厚1:2.5水泥砂浆打底扫毛或划出纹道7厚1:2水泥砂浆找平内墙涂料0.1025=2.50kN/m20.00720=0.14kN/m20.00720=0.14kN/m2汇总4.91kN/m2(2)框架
18、梁及粉刷自重边跨(AB、CD跨)框架梁自重边跨梁侧粉刷中跨(BC跨)框架梁自重中跨梁侧粉刷0.300.6025=4.50kN/m2(0.6-0.1)0.0217=0.34kN/m0.250.5025=3.13kN/m2(0.5-0.1)0.0217=0.27kN/m(3)边跨(AB、CD跨)线荷载标准值(自重,均布)(恒载传来,梯形)4.84kN/m4.913.6=17.68kN/m(4)中跨(BC跨)线荷载标准值(自重,均布)(恒载传来,三角形)3.40kN/m4.912.4=11.78kN/m2、楼面框架梁线荷载标准值(1)楼面恒荷载标准值计算楼面恒载(除卫生间)40mm厚C20细石混凝土
19、(上部配4双向间距200钢筋网),表面撒1:1水泥砂子随打随抹平 0.0420=0.80kN/m2素水泥浆一道100mm厚现浇钢筋混凝土楼板素水泥浆一道7厚1:2.5水泥砂浆打底扫毛或划出纹道7厚1:2水泥砂浆找平内墙涂料0.1025=2.50kN/m20.00720=0.14kN/m20.00720=0.14kN/m2汇总3.58kN/m2楼面恒载(卫生间)40mm厚C20细石混凝土(上部配4双向间距200钢筋网),表面撒1:1水泥砂子随打随抹平 0.0420=0.80kN/m21.5mm厚合成高分子防水涂料刷基层处理剂一道30mm厚C20细石混凝土找坡抹平素水泥浆一道100mm厚现浇钢筋混
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