南京市朗诗置业B1区幼儿园结构设计

论文总字数：159710字

摘 要

本次毕业设计的题目是南京市朗诗置业B1区幼儿园结构设计。该幼儿园位于南京市河西区，主要使用功能为儿童教学活动。总建筑面积3996平方米，地上3层，房屋高度10.8米（指室外地面至主要屋面高度）。结构为框架结构体系，基础形式为桩基础。

设计计算书中包括：结构平面布置、荷载计算、屋盖设计、框架受力分析（包括恒荷载、活荷载、风荷载、地震作用）框架内力组合、框架截面设计、楼梯设计和基础设计等部分。

首先对该试验楼进行结构分析，完成合理的结构布置。在结构布置的基础上，进行荷载计算以及屋盖、楼盖的楼板和次梁的设计。然后选取结构中比较具有代表性的一榀框架进行设计，完成框架的受力分析，内力组合，并选取最不利组合的内力值为框架的设计值，进而完成框架的截面设计。然后对结构中的楼梯和基础进行设计。

在设计后期，借助PKPM 软件进行电算作为手算的补充，并对比电算和手算结果，分析手算误差。最后采用对比分析的结果绘制该试验楼的部分结构施工图。

关键词：结构设计，钢筋混凝土，框架结构

Structural Design for B1 Kindergarten of Langshi Real Estate Company

Name: Di Zhifei Student ID: 05111131

Supervisor: Prof. Zhang Jin

Abstract

The thesis of the graduation project is structural design for B1 Kindergarten of Langshi Real Estate Company. This three-storey kindergarten is located at Hexi Dist. of Nanjing, and it serves for children education activities. The total building area is 3996 m² with its elevation measured from outside ground to roof is 10.80 m. The building is classified frame structure with pile foundation.

The calculations of this design include: structure plane layout, load calculation, roof and floor design, mechanical analysis (including analysis of dead load, live load, wind load and seismic effect), internal force combination, section design, stair design and foundation design.

The structural analysis is completed first with reasonable structure plane layout. Then load calculation is carried, followed by the design of slabs and secondary beams. A representative framework is chosen to design. After mechanical analysis and internal force combination, the most adverse combination of internal force is deduced and then section design is carried. Then the stair and foundation designs are completed.

In the later design, PKPM software is used for supplement of hand computation. Then results of hand computation and software calculation are compared and error analysis is carried. Finally the construction drawings are produced using the results of comparison analysis.

Key words: Structural design, Reinforced concrete, Frame structure

目录

第一部分 设计条件 1

1.1 工程名称 1

2.2 建筑设计数据 1

第二部分 结构方案的选型及布置 2

2.1结构体系及布置 2

2.2截面尺寸 5

2.2.1板厚度估算 5

2.2.2梁截面尺寸估算 5

2.2.3柱截面尺寸估算 5

第三部分 荷载计算 6

3.1恒荷载计算 6

3.1.1 屋面荷载 6

3.1.2楼面荷载 6

3.1.3墙自重 7

3.1.4 梁自重 8

3.1.5 柱自重 9

3.2活荷载计算 9

3.2.1 屋面及楼面活荷载标准值 9

3.2.2 屋面雪荷载标准值 9

3.2.3 风荷载 9

第四部分 屋盖设计 11

4.1屋盖设计 11

4.2单向板设计 11

4.2.1荷载组合设计值 12

4.2.2计算简图 12

4.2.3单向板弯矩设计值计算 12

4.2.4板配筋计算 12

4.3双向板设计 14

4.3.1 荷载组合设计值 14

4.3.2双向板弯矩计算 14

4.3.3双向板正截面受弯承载力计算 15

4.4屋面次梁计算 16

4.4.1 CL1内力计算 17

4.4.2次梁CL1正截面受弯承载力计算 18

4.4.3 次梁CL1斜截面受剪承载力计算 22

第五部分 竖向荷载下框架内力计算 24

5.1 框架计算简图 24

5.2 框架恒荷载计算 25

5.2.1 框架梁负荷范围 25

5.2.2屋面层恒荷载计算 26

5.2.3标准层恒荷载计算 27

5.3. 恒载下框架内力计算 28

5.3.1 杆件的分配系数计算 29

5.3.2 固端弯矩及跨中叠加弯矩值计算 29

5.3.3. 分层法计算梁、柱端弯矩 30

5.3.4 跨中弯矩计算 33

5.3.5 框架梁剪力计算 34

5.3.6 柱轴力计算 35

5.4 框架恒载下内力图绘制 36

5.5 框架活荷载计算 38

5.5.1 屋面层活荷载计算 38

5.5.2标准层活荷载计算 38

5.6 活载下框架内力计算 40

5.6.1 分层法计算梁、柱端弯矩 41

5.6.2 跨中弯矩计算 48

5.6.3 框架梁剪力计算 49

5.6.4柱轴力计算 50

5.7框架活载下内力图绘制 51

第六部分 风荷载作用下框架内力计算 56

6.1 风荷载作用下的内力计算 56

6.2 风荷载作用下框架内力图绘制 57

6.3 风荷载作用下的侧移计算 59

第七部分 水平地震作用下框架内力计算 61

7.1重力荷载代表值计算 61

7.2结构自振周期，振型计算 62

7.3楼层地震剪力计算 64

7.4地震作用 65

7.4.1 柱剪力 65

7.4.2 纵向地震作用下梁、柱内力 66

7.4.3 重力荷载下 67

第八部分 内力组合 70

8.1 框架梁内力组合 70

8.2框架梁内力修正 71

8.2.1框架梁内力换算 71

8.2.2 框架梁内力调幅 74

8.2.3 框架梁荷载效应组合 76

8.3 框架柱内力组合 80

8.3.1 框架柱内力值 80

8.3.2 框架柱荷载效应组合 81

第九部分 截面设计 85

9.1设计参数 85

9.2框架梁 85

9.2.1正截面承载力计算 85

9.2.2斜截面承载力计算 86

9.2.3 框架梁裂缝宽度验算 88

9.3 框架柱 90

9.3.1 框架柱非抗震截面设计 90

9.3.2 框架柱抗震截面设计 94

9.2.3验算体积配箍率 101

第十部分 楼梯设计 102

10.1设计资料 102

10.2 底层楼梯的结构设计 103

10.2.1 梯段板设计 103

10.2.2 平台板设计 104

10.2.3平台梁计算 104

10.2.4平台柱设计 105

10.3 标准层楼梯的结构设计 106

10.3.1梯段板设计 106

10.3.2 平台板设计 106

10.3.3平台梁计算 107

10.3.4平台柱设计 108

第十一部分 桩基础设计 109

11.1 基础设计资料 109

11.2 基础设计 109

11.2.1 基础选型 109

11.2.2 桩顶作用效应计算 110

11.2.3 柱基础设计 110

11.3 基础连梁设计 112

11.3.1 梁高的估算 112

11.3.2 正截面计算 112

第十二部分 手算与电算PKPM比较 114

12.1 结构基本周期比较 114

12.2 层间位移比较 114

12.3 底层柱轴力设计值比较 115

12.4 框架梁配筋面积 115

致 谢 117

参考文献 118

【附录】 119

第一部分 设计条件

1.1 工程名称

南京市朗诗置业B1区幼儿园

2.2 建筑设计数据

南京市朗诗置业B1区幼儿园工程位于南京市河西新区。工程总建筑面积3996m2，层数三层，底层层高为3.6m，二、三层层高3.3m，建筑总长60m，总宽40m，总高为10.80m，室内外高差0.6m。

南京市朗诗置业B1区幼儿园设计使用年限为50年；结构安全等级为二级；地基基础设计等级为丙级；抗震设防类别为乙类（重点设防）；建筑物耐火等级为二级。

工程所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g；设计地震分组为第一组，抗震设防类别为重点设防类别，场地类别为III类，框架抗震等级为二级；水平地震影响系数0.08，特征周期0.45s 。

基本风压：w0= 0.40 kN/m2，地面粗糙度为B类；基本雪压：S0=0.65 kN/m2。

南京市属于长江中下游地区，地貌上属于低山丘陵区，河西地区地基相当软弱，基岩埋深一般在50m~60m，其上主要为淤泥质粘土，粉土，不存在良好的持力层硬土，工程地质条件十分不利，因此考虑采用摩擦型桩基础。

结构方案定为全现浇钢筋混凝土框架结构，基础采用钻孔灌注桩基础。

本工程上部结构采用C30混凝土，钢筋采用HRB400，HPB300。

第二部分 结构方案的选型及布置

2.1结构体系及布置

本工程采用纵横向框架承重，现浇整体式钢筋混凝土楼板。

根据工程地质情况，拟采用钻孔灌注桩基础形式。

结构横向跨度有9m，7.2m，5m，3m等几种主要尺寸，纵向跨度有6.6m，11m等尺寸。由于建筑功能要求，本工程平面布置为L型，属不规则平面布置，需考虑扭转作用。

次梁布置多按单向板，跨度主要为6.6m和9m。楼板多为单向板，部分为双向板，短边跨度均小于3m 。

图2.1 一层结构平面布置图

图2.2 二、三层结构平面布置图

2.2截面尺寸

2.2.1板厚度估算

本工程中大部分为单向板，短边跨度均小于3m，hgt;l/40=3000mm/40=75mm根据规范要求最小板厚h=80mm，取板厚h=100mm。

2.2.2梁截面尺寸估算

纵横向框架梁：

h=(1/12~1/18)l=(1/12~1/18)×9000=500~750mm,取h=600mm，b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×600

=200mm~300mm，取b=300mm。

h=(1/12~1/18)l=(1/12~1/18)×11000=611~917mm,取h=800mm，b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×600

=267mm~400mm，取b=300mm。

纵横向次梁：

h=(1/18~1/15)l=(1/18~1/15)×9000=500~600mm，取h=500mm，b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×500

=167~250mm，取b=250mm。

h=(1/18~1/15)l=(1/18~1/15)×11000=611~733mm，取h=750mm，b=(1/3~1/2)h=(1/3~1/2)×750

=250~375mm，取b=250mm。

阳台梁取法同次梁，考虑位于框架梁悬挑端，增大其梁高保证其承载能力。取h=550mm，b=200mm。

2.2.3柱截面尺寸估算

本工程为7度抗震设防，高度lt;50m，抗震等级为二级，查抗震规范得，柱的轴压比应小于轴压比限值[0.75]，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验楼面永久荷载标准值为12kN/m2，可变荷载标准值房间为2kN/m2，走道为2kN/m2，楼梯为3.5kN/m2。按轴心受压公式N/bh≤[轴压比]计算：

N=1.2×12×(6.6×6) ×3 1.4×2×(6.6×6)×3=1857 kN

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