阜阳职业技术学院实验楼之结构设计

论文总字数：243559字

摘 要

本项目为阜阳职业技术学院生化楼，共6层，采用钢筋混凝土框架结构。1~6层层高均为3.9m，总高度为23.4m，室内外高差为0.45m。设计使用年限50年，结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度。

首先进行结构平面布置方案设计，根据建筑平面图初步选择梁、柱、楼板的截面尺寸及平面布置；并对楼板和次梁进行配筋设计及承载力验算。竖向结构体系取轴线的一榀框架进行分析，计算结构在竖向荷载、风荷载及水平地震作用下的内力，然后进行内力组合，针对不同构件的具体情况选择控制截面和最不利内力组合，进行截面配筋与承载力验算。楼梯采用现浇板式楼梯，进行了对平台板、梯段板、平台梁构件的内力和配筋计算；根据地质勘察报告及上部结构分析，基础采用钢筋混凝土锥形独立基础。最后运用PKPM软件校核手算结果，分析手算与电算误差的产生原因，并绘制了施工图。

关键词：框架结构、结构设计、电算校核

ABSTRACT

The project is the design of the Biochemistry Building in Fuyang Vocational Technical College. The structure of the main body is a six-storey reinforced concrete frame structure. And the storey height is 3.9m for each floor which adds up to 23.4m, while the difference of indoor and outdoor height is 0.45m. The structural safety class of this project is II, the seismic fortify-cation intensity is 7 and the design working life is 50 years.

The first step is to design the layout of the structure. According to the architectural plans, preliminarily determine the sizes of beams, columns and floorslabs. Then the design of floorslabs and secondary beams is conducted. During the analysis of the vertical structure system, choose the frames of axis to calculate the internal force under vertical loads, wind load and horizontal seismic action. The following step is the combination of the internal force, in order to find out the the control sections and the most dangerous internal force of a certain member, which is the basis for section design. The form of stairs is slab stairs. The design of stairs consists of the the section and reinforcements calculation of main members. On the basis of the geological report, independent foundation is adopted. At last, the results done by hand is checked by software PKPM, including analysis of the diffrences and the causes. Several construction drawings based on the calculation results are attached.

Keywords: frame structure, structure design, software checking

目录

摘要……………………………………………………………………………………………Ⅰ

ABSTRACT………………………………………………………………………………………Ⅱ

1. 结构设计方案…………………………………………………………………………1
   1. 工程概况………………………………………………………………………………1
   2. 设计资料………………………………………………………………………………1
      1. 气象资料………………………………………………………………………1
      2. 抗震设防烈度…………………………………………………………………1
      3. 材料……………………………………………………………………………1
   3. 结构平面布置…………………………………………………………………………1
      1. 框架梁截面尺寸初步设计……………………………………………………1
      2. 框架柱截面尺寸初步设计……………………………………………………2
      3. 楼板设计………………………………………………………………………2
2. 水平结构体系…………………………………………………………………………3

2.1 楼板设计………………………………………………………………………………3

2.1.1 楼板荷载计算…………………………………………………………………3

2.1.2 二层楼板计算…………………………………………………………………4

2.1.3 三层楼板计算…………………………………………………………………33

2.1.4 四层楼板计算…………………………………………………………………41

2.1.5 五层、六层楼面设计说明……………………………………………………46

2.2 屋盖设计……………………………………………………………………………46

2.2.1 屋盖荷载计算…………………………………………………………………46

2.2.2 屋盖计算………………………………………………………………………46

第三章 上部结构分析…………………………………………………………………………66

3.1 计算简图………………………………………………………………………………66

3.2 竖向荷载计算…………………………………………………………………………67

3.2.1 永久荷载………………………………………………………………………67

3.2.2 可变荷载………………………………………………………………………70

3.3 竖向荷载作用下的内力计算…………………………………………………………73

3.3.1 永久荷载作用下………………………………………………………………73

3.3.2 可变荷载作用下………………………………………………………………82

第四章 风荷载作用下框架的内力与位移计算……………………………………………121

4.1 水平风荷载计算……………………………………………………………………121

4.1.1 垂直作用在建筑物表面单位面积上的风荷载标准值……………………121

4.1.2 风荷载作用下的计算简图…………………………………………………121

4.2 风荷载作用下的内力计算…………………………………………………………122

4.2.1 抗侧刚度D计算……………………………………………………………122

4.2.2 风荷载作用下框架内力计算………………………………………………122

4.2.3 风荷载作用下框架侧移计算………………………………………………127

第五章 地震作用下框架的内力与位移……………………………………………………127

5.1 重力荷载代表值计算………………………………………………………………127

5.1.1 第六层重力荷载代表值……………………………………………………127

5.1.2 第五层重力荷载代表值……………………………………………………128

5.1.3 第四层重力荷载代表值……………………………………………………128

5.1.4 第三层重力荷载代表值……………………………………………………129

5.1.5 第二层重力荷载代表值……………………………………………………130

5.1.6 第一层重力荷载代表值……………………………………………………130

5.2 水平地震作用计算…………………………………………………………………131

5.2.1 框架梁柱线刚度计算………………………………………………………131

5.2.2 抗侧刚度计算………………………………………………………………132

5.2.3 结构基本周期计算…………………………………………………………133

5.2.4 水平地震作用计算——底部剪力法………………………………………133

5.2.5 水平地震作用计算——振型分解法………………………………………135

5.2.6 底部剪力法与振型分解法的比较分析……………………………………139

5.3 横向框架在水平地震作用下的内力计算…………………………………………140

5.3.1 反弯点高度比计算…………………………………………………………140

5.3.2 柱弯矩及剪力计算…………………………………………………………140

5.3.3 梁端弯矩及剪力、柱轴力计算……………………………………………141

第六章 框架梁柱内力组合…………………………………………………………………144

6.1 计算基本原则………………………………………………………………………144

6.1.1 梁端弯矩调幅………………………………………………………………144

6.1.2 构件控制截面………………………………………………………………147

6.1.3 荷载效应组合………………………………………………………………147

6.1.4 侧移二阶效应………………………………………………………………147

6.1.5 抗震设计时考虑强柱弱梁的柱端弯矩修正………………………………148

6.1.6 抗震设计时考虑强剪弱弯的梁柱剪力修正………………………………148

6.2 内力组合……………………………………………………………………………148

6.2.1 非抗震内力组合……………………………………………………………148

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