襄阳白云湖岸4#商业楼设计毕业论文

2020-04-08 13:20:03

摘要

本计算书是针对武汉理工大学土木工程与建筑学院土木工程专业2014级毕业设计“襄阳白云湖岸商业楼设计”的详细计算描述。

在建筑设计部分中，要根据规范和适用性要求对几个初期建筑设计图进行考虑和对比，确定最后的建筑设计方案后，画出建施图并对各项具体构造做详细的描述和说明。

在结构设计部分中，根据建筑方案布置柱网后，用第④轴的纵向框架代表所有框架手动计算，第一步为统计其在自重、偶然因素、风、地震等作用效应下的内力，第二部为分别计算结构各构件在各效应叠加后的组合控制内力，第三部为利用混凝土结构设计知识给各构件配置钢筋。

此外，还对结构中的楼梯进行了额外考虑，选择使用板式楼梯，统计得出了楼梯的各项内力后，完成各构件的钢筋配置。根据地质勘查报告及柱下内力情况，确定该框架采用柱下独立基础。

本设计可大致分为三个部分，即建筑设计，结构设计，手动计算。这三个阶段分前后进行，本人循序渐进地将从大二到现在学习的知识回顾了一遍，从房屋建筑学到结构力学，再到混凝土结构设计、高层建筑设计、抗震设计，有了更深刻的理解。同时本人还学习了本专业的软件，例如天正、探索者和pkpm。

关键词：钢混结构设计，商业楼，框架结构，抗震抗风设计，柱下独立基础

Abstract

This statement is for the detailed calculation description of the 2014 “Xiangyang Baiyunhuan Commercial Building design” of the civil engineering major of Wuhan University of Civil Engineering and Technology.

In the section of architectural design, several preliminary architectural designs should be considered and contrasted according to the specifications and applicability requirements. After the final architectural design plan is determined, draw the construction drawing and make a detailed description and description of each specific structure. .

In the structural design part, after the column nets are arranged according to the architectural plan, the vertical frame of the 4th axis is used to represent all the frames manually. The first step is to count the internal forces under the effect of self-weight, accidental factors, wind, earthquake, etc. The second part is to calculate the combined control internal forces of each component of the structure after each effect is superimposed, and the third is to use the knowledge of concrete structure design to allocate reinforcement to each component.

In addition, additional consideration was given to the staircase in the structure. The use of slab staircases was selected and the internal forces of the staircase were statistically calculated to complete the rebar configuration of each component. Based on the geological survey report and the internal forces under the column, it was determined that the framework used an independent foundation under the column.

This design can be roughly divided into three parts, namely, architectural design, structural design, and manual calculation. The three phases were divided into two phases. I gradually reviewed the knowledge I had learned from my sophomore year to the present, from building architecture to structural mechanics, to concrete structure design, high-rise building design, and seismic design， understanding deeply. At the same time I also studied the professional software, such as Tianzheng, explorers and pkpm.

Key Word:Steel-concrete structure design； commercial building；frame structure； seismic and wind-resistant design；independent foundation under the column

绪论 - 1 -

1 设计概况 - 2 -

1.1 工程名称 - 2 -

1.2 建筑设计概况 - 2 -

1.3 建筑等级 - 2 -

1.4 设计荷载 - 2 -

1.5 抗震设防 - 2 -

1.6 气象资料 - 2 -

1.7 地质资料 - 3 -

1.8 材料选用 - 3 -

2 结构选型 - 4 -

2.1 柱网布置 - 4 -

2.2 框架结构承重方案的选择 - 4 -

2.3 计算单元选取 - 4 -

2.4 梁、柱截面尺寸的设计 - 7 -

2.4.1 梁截面估算（④轴） - 7 -

2.4.2 柱截面初选（④轴） - 7 -

3 侧移刚度的计算 - 9 -

3.1 梁线刚度i_b的计算（I=2I₀) - 9 -

3.2 柱线刚度ic的计算(I=I₀) - 9 -

3.3 相对线刚度计算 - 9 -

4 恒荷载作用下内力计算 - 11 -

4.1 恒荷载标准值计算 - 11 -

4.2 恒载作用下框架内力 - 13 -

4.2.1框架梁等效恒载 - 14 -

4.2.2柱恒荷载集中力计算 - 16 -

4.3 恒载作用下框架的内力计算 - 20 -

5活荷载标准值计算 - 30 -

5.1活荷载标准值 - 30 -

5.2活载作用下框架内力 - 30 -

5.2.1屋面与楼面等效活载 - 30 -

5.2.2柱活载集中力计算 - 32 -

5.3 活载作用下框架的内力计算 - 35 -

6 风荷载作用 - 42 -

6.1 风荷载标准值 - 42 -

6.2 侧移刚度D - 44 -

6.3 风荷载作用下框架侧移计算 - 44 -

6.4 框架柱的剪力分配计算 - 45 -

6.5 框架柱反弯点高度的计算 - 47 -

6.6 框架柱端的剪力弯矩及梁端的弯矩计算 - 48 -

7 水平地震荷载作用 - 53 -

7.1 重力荷载代表值的计算 - 53 -

7.1.1顶层重力荷载代表值 - 53 -

7.1.2五~六层重力荷载代表值 - 53 -

7.1.3四层重力荷载代表值 - 53 -

7.1.3三层重力荷载代表值 - 54 -

7.1.3二层重力荷载代表值 - 54 -

7.1.4底层重力荷载代表值 - 54 -

7.2 水平地震作用力的计算（基底剪力法） - 55 -

7.3 水平地震作用下框架的侧移验算 - 57 -

7.4 水平地震作用下框架内力计算（D值法） - 57 -

8 荷载和内力组合 - 63 -

8.1 梁的内力组合 - 65 -

8.1.1梁的内力组合计算 - 65 -

1.2框架梁组合的剪力设计值 - 73 -

8.2 柱的内力组合表 - 73 -

8.2.1 柱的内力组合计算 - 73 -

8.2.2 柱的剪力设计值 - 86 -

9 框架梁、柱配筋 - 86 -

9.1 框架横梁配筋 - 86 -

9.2 框架柱配筋 - 92 -

10 板的配筋 - 104 -

10.1 双向板计算 - 104 -

10.1.1 荷载设计值 - 105 -

10.1.2 内力计算 - 105 -

11 楼梯设计 - 110 -

11.1 设计参数 - 110 -

11.2 楼梯板（LT-1）计算 - 110 -

11.3 楼梯板（LT-2）计算 - 114 -

11.4 楼梯板（LT-3）计算 - 118 -

11.5 平台板计算 - 121 -

11.6 平台梁计算 - 122 -

12 基础设计 - 125 -

12.1 地基基础设计等级 - 125 -

12.2 确定基底尺寸(以柱④-F为例) - 125 -

12.3 地基承载力验算 - 126 -

12.4 基础受冲切承载力验算 - 126 -

12.5 基础底板配筋计算 - 127 -

12.7 地基承载力验算 - 128 -

12.8 基础受冲切承载力验算 - 129 -

12.9 基础底板配筋计算 - 130 -

结束语 - 132 -

参考文献 - 133 -

致谢 - 134 -

绪论

我们土木工程专业学生在大学期间所学的专业知识和实际联系非常紧密，所以本次毕业设计是一次很好的机会，让我们直接运用课本上的知识，并且将分散的各种专业课整合在一起。在目前各种结构设计软件全面普及手算已经被淘汰的大情况下，设计人员所要做的工作变成了操作软件输入参数而不是自己计算，但是电脑程序只能按照既定的程序编码运行，而计算模型是否符合实际情况，结果是否合理，经济，这就需要设计人员把关，去检查。所以我们必须要掌握结构计算的原理和具体方法，才能知道程序中每一步是怎样来的。故在本次毕业设计中我们要在进行PKPM的建模计算的同时，手算一榀框架，对两者的结果进行比较。

本次毕业设计的题目是襄阳白云湖岸商业楼楼设计，在结构设计部分中我们要先根据建筑施工图图选取合理的结构形式，布置柱网主次梁，估算梁板柱截面尺寸，然后用PKPM建立模型，计算结构的受力情况，得出构件的配筋信息，还要考虑整体的平扭比，位移比等整体性指标，合理优化结构后，开始绘制结构图纸。然后用一榀纵向框架代表整体，手动各项效应，计算弯矩、剪力、轴力，组合出最不利内力及配置钢筋筋。具体方法为：分层法（计算竖向荷载作用下的内力），D值法（计算横向荷载下框架内力），底部剪力法（计算地震荷载作用下框架等效横向荷载），规范方法组合各工况下内力，相应公式计算构件截面配筋。毕业设计是对大学所学知识的整体运用，希望通过本次毕业设计，我们能够掌握机构设计的基本方法，为以后工作学习打下坚实基础。

1 设计概况

1.1 工程名称

襄阳白云湖岸商业楼

1.2 建筑设计概况

1.3 建筑等级

1.4 设计荷载

1.5 抗震设防

1.6 气象资料

1.7 地质资料

本工程建筑场地分组为Ⅱ类，工程施工场地土层至上而下分别为：

素填土：以粘土组成，夹杂中压缩性土，厚度-0.15~-1.5m，承载力特征值fak=110kPa；

粉质粘土：半干湿，密实，可塑，厚度-1.5~-15.3m，承载力特征值fak=300kPa。

由于该地区降雨量较大，为防止持力层吸水后承载力下降及基础不均匀沉降，基坑施工时应做好排水措施，基坑回填时应用不透水材料充分夯实。

1.8 材料选用

2 结构选型

本结构为钢筋混凝土现浇框架结构。

2.1 柱网布置

本结构平面柱网布置如图2.1所示：

2.2 框架结构承重方案的选择

竖向荷载的传力路径：楼板的均布荷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。

2.3 计算单元选取

框架结构的计算单元如图所示，取④轴上一榀框架为代表计算。假定框架柱的下端嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故框架梁长等于横向轴线之间的距离。底层柱高为基础顶面到一层楼面距离，基础顶面标高根据地勘报告，初步设为-1.5m，二层楼面标高为4.8m，其余各层柱高从本层楼面至上一层楼面均为4.2m。框架结构的计算单元简图如2.2所示：