毕业论文框架结构科技研发楼土木工程施工组织设计
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1、.摘要本工程为某生物技术公司科技研发楼,五层框架结构,首层层高3.9m,其他层层高为3.3m。总高度为18.0m。建筑总面积为4233.6m2。经过细致的方案论证,我们决定上部结构采用纵横向承重的钢筋混凝土框架结构。因为该工程抗震设防烈度为7度,所以不考虑竖向地震作用。在用底部剪力法求出水平地震作用后,利用D值法完成了水平地震作用下的一榀框架的内力组合计算。采用弯矩二次分配法分别完成了恒载和活载最不利布置作用下的内力计算。接着进行结构构件的地震作用效应与其它荷载效应的基本组合及无地震作用效应与其它荷载效应的基本组合两种情况,对框架内力进行组合,得出框架梁柱的控制内力,进而完成了梁柱截面的配筋计
2、算。进行了独立基础的计算及零星构件的计算。用天正7.5、AutoCAD2007、PKPM2005软件等计算并绘制本工程建筑和结构施工图。关键词:地震;框架结构;二次分配法;荷载内力组合;截面设计;钢筋混凝土.AbstractThisprojectisabuildingofScienceandtechnologyR&DBuilding.Thissubjectisafivefloorframestructure,thefirstlayerofhigh3.9m,otherhigh-level3.3m.Thetotalheightof18.0m.Thetotalbuildingareaofthispr
3、ojectis4233.6m2.Aftercomplicatedanalysis,theframestructureofsupportingweightinlengthwaysandtransversedirectionofreinforcedconcreteisadoptedforthesuperstructureofthisbuilding.Astheanti-earthquakedegreeis7,verticalearthquakeisskipped.Afterthehorizontalearthquakeiscalculatedbythebottom-shearmethod,theV
4、alueDmethodisappliedtocalculatethestressofaframeunderhorizontalearthquake.Thenthestressunderverticaldeadloadandthemostadverse-arrangeliveloadiscalculatedbythedouble-moment-dividedmethod.Consideringthetwocases:thebasiccombinationoftheearthquakeandtheloadandthebasiccombinationoftheloadandnoearthquake,
5、theloadeffectcombinationiscarriedoff.Soaccordingtothestressandofbeamsandcolumns,thesectiondesignisfinished.Thecalculationoftheindependentfoundationandothermembersarecarriedon.ThesoftwareofTianzheng2008,AutoCAD2007andPKPM2005isappliedtocalculationanddrawthepicturesofthebuildingandstructureconstructio
6、n.Keyword:earthquake;framestructure;stress;double-moment-dividedmethod;loadeffectcombination;sectiondesign.目录第一章建筑设计说明.11.1设计要求.11.2调研.21.3平面布置.21.4立面布置.21.5剖面设计.31.6垂直交通设计.31.7耐火等级、防火疏散和采光通风.31.8其他构造设计.31.9主要参考资料.4第二章结构设计.62.1框架结构设计.62.1.1工程概况.62.1.2设计条件.62.1.3屋面及楼面做法.72.2梁柱截面、梁跨度及柱高的确定.72.2.1初估截面尺
7、寸.82.3荷载计算.92.3.1楼、屋面活荷载标准值.92.3.2楼、屋面的建筑做法及恒荷载的标准值.102.4重力荷载代表值.132.4.1荷载计算.132.4.2墙的重力荷载.142.4.3柱、梁的重力荷载.152.4.4楼面、屋面的重力荷载.16.2.4.5楼层质点重力荷载标准值的计算.172.5地震作用计算.182.5.1横向框架侧移刚度计算.182.5.2横向框架自振周期计算.212.5.3地震作用及楼层地震剪力计算.212.5.4水平地震作用下弹性层间位移验算.222.5.5水平地震作用下框架结构内力计算.232.6风荷载作用下框架的内力计算.292.7竖向荷载作用下横向框架内力
8、计算.352.7.1计算单元的选取.352.7.2荷载计算.352.7.3内力计算.422.8内力组合.502.8.1框架梁、柱的内力组合.502.8.2内力最不利组合设计.562.9截面设计.582.9.1框架梁截面设计.582.9.2框架柱截面设计.642.10楼梯配筋.732.10.1楼梯板计算.732.10.2平台板计算.742.10.3平台梁计算.752.11板的配筋.762.11.1楼面梁格布置图.762.11.2荷载设计值.772.11.3方案确定.772.11.4双向板计算.782.12基础设计.802.12.1边柱基础设计.802.12.2中柱联合基础设计.87.附录:PKP
9、M电算.94一、电算数据.94二、电算绘图.115三、误差分析.124结语.125致谢.126参考文献.127.第一章建筑设计说明1.1设计要求1设计内容:某生物技术公司科技研发楼建筑、结构设计2建筑规模与功能要求:规模:总建筑面积5000m2(+10%)左右,共56层。功能要求:层高:底层可为3.9m,其它层可取3.3m。结构型式:采用现浇钢筋混凝土框架结构。房间功能要求:研发部(容纳80人,共有3个)、设计室(容纳80人,共有3个)、实验室(容纳80人,共有3个)、展厅、多功能厅、财务室、经营室、工程部、资料室、会议室、总经理办公室(含休息室)、总工室(含休息室)、普通办公室等。垂直交通:
10、楼梯根据防火及人群疏散要求设置;每层均设卫生间。3.设计资料:气象资料年平均降雨量485mm夏季主导风向东南冬季主导风向西北基本风压W0=0.35KN/m2基本雪压S0=0.25KN/m2地质资料拟建场地地形平坦,自然地表绝对高程34.50m,场地类别为II类场地,该场地地层分布为:上层为素填土,厚1.2m,重度1=16kN/m3,承载力特征值fak=80Kpa,压缩模量ES=5.6MPa;下层为粉质粘土,重度2=18kN/m3,承载力特征值fak=210Kpa,压缩模量ES=9.0Mpa;地下水位在天然地面以下2.5m。抗震设防要求:设防烈度为7度,设计地震分组为第1组,设计地震加速度为0.
11、15g。.1.2调研现代社会经济迅速发展,办公条件有了新的要求。现代办公楼、研发楼采用的大多数还是钢筋混凝土的框架结构。框架结构通过现场浇筑可以形成具有整体节点的连续结构,保护非结构构件遭破坏。另外框架结构主要有其主体框架承重,墙体只起围护和隔断作用。因此,房间的布置很灵活,窗洞的位置也可以根据采光要求灵活布置。可是正由于框架结构中墙体不承重,这对框架结构的整体刚度有削弱的作用;另外周期性的往复水平荷载作用下,构件刚度因裂缝开展而递减,构件开裂处钢筋的塑性拉伸使裂缝不能闭合。1.3平面布置建筑是供人使用的有功能作用的空间,同一功能要求和使用目的的建筑可以有多种空间形式,建筑体型一般综合反映内部
12、空间,又在一定程度上反映建筑的性格、历史时期和民族地域特点。对于建筑造型与平面布置的选择,必须考虑结构因素,以有利于结构受力。平面形状应简单、对称、规则,以减少地震灾害的影响。本设计在平面上力求平面对称,对称平面易于保证质量中心与刚度中心重合,避免结构在水平力作用下扭转。根据以上要求,此办公楼采用内廊式,建筑的总长度为50.4m,总宽度为16.8m;走廊的宽度为2.4m。走廊两端设置安全出口,正对营业大厅也布置了一个出口。1.4立面布置立面设计时首先应推敲各部分总的比例关系,考虑建筑物整体的几个方面的统一,相邻立面的连接与协调,然后着重分析各立面上墙面的处理、门窗的调整和安排,最后对入口、门廊
13、等进一步进行处理。节奏韵律和虚实对比,是使建筑立面高于表现力的重要设计手法,在建筑立面上,相同构件或门窗作有规律的重复和变化,给人们在视觉上得到类似音乐诗歌中节奏韵律的效果。立面的节奏感在门窗的排列组合、墙面的构件划分中表现得比较突出。.1.5剖面设计剖面设计主要分析建筑物各部分应有的高度,建筑层数、建筑空间的组合利用,以及建筑剖面中的结构、构造关系,建筑物的平面和剖面是紧密联系的。在本设计中首层层高为3.9m,其它层层高为3.3m,消防疏散用楼布置在建筑物两侧。1.6垂直交通设计本工程主要垂直交通工具是楼梯,对楼梯的选用及其在建筑物中的合理布置,将使高层建筑的使用更加合理,同时还能提高工作效
14、率。本设计中设置了两部楼梯,一部位于大厅处,另一部布置在建筑物右侧。这样的布置可使建筑物内任意点至楼、电梯出口的距离均不大于30m,满足高层建筑的防火要求。1.7耐火等级、防火疏散和采光通风本办公楼的设计耐火等级为二级。发生火灾时,工作人员往往还在远离地面的高层,将他们全部迅速地疏散到安全地带是防火的重要环节,疏散设计的原则是路线简单明了,便于人们在紧急时进行判断,同时供以室内任何位置向两个方向疏散的可能性。疏散楼梯是发生火灾时电梯停用的情况下最主要的竖向交通途径,其位置应首先符合安全疏散距离的规定,也应符合人在火灾发生后可能的疏导方向。本设计中楼梯设置于建筑的两端,可双向疏散。布置房间时已考
15、虑到将走廊两边房间的门、窗尽量相对,以便形成空气对流,从而达到通风的效果,具体的采光要求可以通过控制窗的尺寸来实现。1.8其他构造设计楼梯:不锈钢扶手栏杆,见苏J9505女儿墙:见苏J9503不上人屋面做法:30厚C20细石混凝土,内配4150150钢筋网片,120厚现浇钢筋混凝土结构层,10厚合成高分子防水层,20厚1:3水泥砂浆找平层,100厚聚苯板保温层,35厚C20细石混凝土找坡层,20厚板底抹灰。.楼面做法(普通):10厚地面砖,20厚1:3水泥浆找平层,120厚现浇钢筋混凝土结构层,20厚板底抹灰楼面做法(卫生间):10厚地面砖,20厚水泥砂浆找坡层,20厚1:3水泥浆找平层,12
16、0厚现浇钢筋混凝土结构层,20厚板底抹灰。墙体:采用240厚加气混凝土砌块内墙体(普通):240厚加气混凝土砌块,双面20厚水泥石灰砂浆抹灰。刷乳胶漆。内墙体(卫生间):240厚加气混凝土砌块,20厚水泥砂浆、20厚水泥石灰砂浆各单面抹灰,刷乳胶漆。外墙体:防水防霉涂料,5厚1:0.3:3石灰膏砂浆砂浆粉面,15厚1:1.6水泥石灰膏砂浆打底,40厚聚苯乙烯泡沫板塑料,240厚加气混凝土砌块,15厚1:1.6水泥石灰膏砂浆打底,5厚1:0.3:3石灰膏砂浆砂浆粉面。1.9主要参考资料1、建筑结构统一标准(GB6884)2、建筑结构可靠度设计统一标准(GB500682001)3、建筑抗震设防分类
17、标准(GB5022395)4、建筑结构荷载规范(GB500092011)5、混凝土结构设计规范(GB500102002)6、建筑地基基础设计规范(GB500072002)7、建筑抗震设计规范(GB500112001)8、江苏省现行建筑标准图集9、同济大学等.房屋建筑学.北京:中国建筑工业出版社,200410、建筑设计资料集编委会.建筑设计资料集.北京:中国建筑工业出版社,199411、彭少民.混凝土结构(上、下).武汉工业大学出版社,200212、丰定国,王杜良.抗震结构设计武汉工业大学出版社,2003.13、赵明华.土力学与基础工程武汉工业大学出版,200314、徐礼华.土木工程专业毕业设计
18、指南武汉理工大学出版社,200315、北京钢铁设计研究总院,华北矿建设计研究院.钢筋混凝土结构构造手册(第二版)冶金工业出版社,199116、张叙,李军.常用建筑结构节点设计施工详细图集中国建筑工业出版社,2002.第二章结构设计2.1框架结构设计2.1.1工程概况1.柱网尺寸布置,初步确定及层高。根据建筑的空间功能要求,横向以7.2m和2.4m为主,纵向以7.2m为主,首层层高为3.9m,二到五层层高为3.3m。图2-1框架平面柱网布置2.承重方案本工程柱网布置为长方形,采用纵横向框架承重方案。3.根据混凝土结构设计规范(GB50010-2002)【一下简称混规】10.1条表10.1.1可知
19、民用建筑的双向板的最小厚度为80mm,本工程取用120mm。2.1.2设计条件1.气象资料年平均降雨量485mm夏季主导风向东南.冬季主导风向西北基本风压W0=0.35KN/m2基本雪压S0=0.25KN/m22.地质资料拟建场地地形平坦,自然地表绝对高程34.50m,场地类别为II类场地,该场地地层分布为:上层为素填土,厚1.2m,重度1=16kN/m3,承载力特征值fak=80Kpa,压缩模量ES=5.6MPa;下层为粉质粘土,重度2=18kN/m3,承载力特征值fak=210Kpa,压缩模量ES=9.0Mpa;地下水位在天然地面以下2.5m。3.抗震设防要求:设防烈度为7度,设计地震分组
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