南京江宁区航空食品加工厂区结构设计

论文总字数：112212字

摘 要

本工程位于江苏南京，采用钢筋混凝土框架结构，主体结构共5层，底层层高4.8m，2至4层层高4.5m，顶层层高3.9m。建筑总长72m，总宽32 m，总建筑高度23.7m，总建筑面积9183m²。

本设计主要是对航空食品加工区框架结构进行设计。设计内容包括：结构平面布置、荷载计算、屋盖设计及配筋、框架内力计算、框架内力组合及配筋、楼梯设计、基础设计、手算电算比较分析。在通过PKPM电算确定结构布置方案的合理性之后，首先对结构屋盖进行设计。然后，计算框架在竖向荷载（恒载及活荷载）作用下产生的结构内力，计算框架在风荷载和地震作用下的结构内力。在确定各种荷载作用下框架产生的内力之后，利用Excel对各种工况下的内力进行内力组合，从中找出最不利的内力组合进行截面的设计和配筋。整榀框架设计完成后，再进行梁式、板式楼梯和独立基础及条形基础的设计。楼梯设计包括梯段板（梯段梁）、平台梁和平台板的设计；基础的设计包括了对基础及基础梁的设计。手算部分结束后，根据PKPM电算结果，完善手算没有涉及部分的设计工作。同时，比较手算与电算结果的误差，并分析原因。最后利用手电算计算结果绘制结构的施工图。

关键词：结构设计 钢筋混凝土 框架结构

Structure Design of the Aviation Food Processing Zone

Name: Chen Zhipeng Student ID: 05111105

Supervisor Pro: Wu Gang

Abstract

The project is located in Nanjing. It is a reinforced concrete frame structure, which has five stories. The first floor height is 4.8 m，the second to forth floor height is 4.5m and the top floor height is 3.9m. The total length of the structure is 72m, total width is 32m, total height is 23.7m, total construction area is 9183m².

The purpose of the design is mainly to do the design in the frame construction of the aviation food processing zone. Design include: the structural layout, load calculation, designing and reinforcing of the roof, the analysis of frame stress, the combination of internal forces and reinforcing of the frame, stairs design and foundation design. After the array of the structure is determined by the PKPM software, the roof design is commenced firstly. Secondly, the internal force of the frame under the vertical loads (dead load and live load) will be calculated, then calculate the internal force under the wind load and the seismic force. After computing the internal force under all sorts of loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find the most adverse internal force of members. Then the cross-section design of the frame will be made out. After the design of the whole frame is completed, slab or beam stairs and single footing are designed. The design of slab(beam) stairs includes designing of step board(step beam), landing girder and landing slab; The design of pile foundation includes designing of the footing and the foundation beam. After hand computation is completed, software PKPM is used to improve the part ignored in hand computation. What’s more, the result of hand computation is checked by software PKPM , find out errors and analysis the causes of those differences between them. Finally, construction drawings based on the calculation results can be finished.

Keywords : structural design  frame construction reinforced concrete  

1工程概况 8

1.1建筑做法 8

1.1.1设计标高 8

1.1.2墙体 8

1.1.3楼面 8

1.1.4屋面 8

1.1.5门窗 9

1.2地质资料 9

1.3材料 9

1.4设计荷载 9

1.5抗震要求 9

2结构方案的选型及框架布置 9

2.1结构选型 9

2.2初估构件尺寸 10

2.2.1框架梁 10

2.2.2次梁 11

2.2.3 框架柱 11

2.2.4 板 12

3.1 竖向荷载计算 12

3.1.1 永久荷载计算 12

3.1.1.1 屋面恒载 12

3.1.2 可变荷载计算 14

3.2 水平荷载计算 15

3.2.1 风荷载计算 15

4楼盖设计 16

4.1 二层楼盖设计 16

4.1.1 楼面资料（各房间、走道、卫生间、车间采取相同的做法） 17

4.1.3 单向板弯矩基本组合值 18

4.1.4 单向板正截面受弯承载力计算 18

4.1.5 单向板裂缝宽度验算 19

4.1.7 双向板 20

4.2 次梁设计 23

4.2.1 单向板次梁荷载计算 23

4.2.2 次梁计算简图 23

4.2.3 次梁内力计算 24

4.2.4 次梁正截面受弯承载力计算 24

4.2.5 次梁斜截面受减承载力计算 25

4.2.6 次梁裂缝宽度验算 25

4.2.7 次梁挠度验算 26

4.2.8 双向板次梁设计 26

4.2.9 洞口小梁计算 29

4.3 四层屋盖计算 31

4.3.1 A1板计算 32

4.3.2 双向板次梁设计 33

5 屋盖设计 36

5.1屋面板荷载计算 36

5.2 单向板承载力计算 37

5.2.1 单向板弯矩基本组合值 37

5.2.2 单向板正截面受弯承载力计算 37

5.2.3 单向板裂缝宽度验算 38

5.3 双向板计算 39

5.3.1大块双向板计算 39

5.3.2 电梯机房板计算 40

5.4 次梁设计 42

5.4.1 单向板次梁荷载计算 42

5.4.2 次梁计算简图 42

5.4.3 次梁内力计算 43

5.4.4 次梁正截面受弯承载力计算 43

5.4.5 次梁斜截面受减承载力计算 44

5.4.6 次梁裂缝宽度验算 44

5.4.7 次梁挠度验算 45

5.5 双向板次梁计算 45

5.5.1 C1、C2次梁计算荷载及计算简图 46

5.5.2 C1、C2次梁正截面配筋计算 47

5.5.3 C1、C2次梁斜截面承载力计算 47

5.5.4 次梁裂缝宽度验算 48

5.5.5 次梁刚度验算 48

5.6 挑梁计算 48

5.7幕墙上梁设计 48

6框架内力计算 49

6.1框架计算简图 49

6.1.1 计算简图说明 49

6.1.2 框架梁柱截面特征值 49

6.2 竖向荷载计算 50

6.2.1恒荷载计算 50

6.2.1.1 楼（屋）面板传给纵向框架梁的线荷载 50

6.2.2楼（屋）面可变荷载计算 54

6.3竖向荷载作用下的内力计算 57

6.3.1永久荷载作用下 57

恒载作用下的内力图如下图6-3 67

6.3.2可变荷载作用下 69

6.4 风荷载作用下的内力计算 74

6.4.1柱的修正抗侧刚度表 75

6.4.4 风荷载内力图 77

6.5 地震作用下的内力计算 79

6.5.1重力荷载代表值计算 79

6.5.3纵向框架水平地震作用下内力计算 82

7梁、柱内力组合 86

7.1框架梁内力组合 87

7.1.1框架梁内力非抗震组合 88

7.1.2框架梁内力抗震组合 92

7.2框架柱内力组合 95

8梁、柱截面设计 102

8.1 框架梁截面设计 102

8.1.1 设计条件 102

8.1.2 构造要求 102

8.1.3 正截面受弯承载力计算 103

8.1.4 斜截面受剪承载力及剪压比验算 107

8.1.5裂缝宽度验算 109

8.1.6挠度验算 111

8.1.7腰筋布置 112

8.2 框架柱截面设计 113

8.2.1 设计条件 113

8.2.2 构造要求 113

8.2.3 正截面受弯承载力验算及轴压比验算 113

8.2.4 斜截面受剪承载力及剪压比验算 118

9楼梯设计 120

9.1设计资料 120

9.2 底层楼梯的结构设计 121

9.2.1梯段板设计 121

9.2.2 平台板设计 122

9.2.3平台梁计算 123

9.2.3平台柱设计 125

9.3 标准层楼梯的结构设计 125

9.3.1梯段板设计 125

9.3.2 平台板设计 127

9.3.3平台梁设计 127

9.3.3平台柱设计 127

9.4.4顶层楼梯设计 128

9.4.2 平台板设计 129

9.4.3平台梁计算 129

9.2.3平台柱设计 130

10基础设计 130

10.1基础设计资料 130

10.2 基础设计 131

10.2.1 基础选型 131

10.2.2 桩顶作用效应计算 131

10.2.3 单桩承载力计算 132

10.2.4 柱基础设计 132

10.3 基础连梁设计 139

10.3.1 梁高的估算 140

10.3.2 基础连梁正截面计算 140

11手算与电算的比较 141

11.1 结构基本周期 141

11.２ 位移 141

11.3底层柱轴力设计值 142

11.4 框架梁配筋面积 143

致 谢 144

【参考文献】 144

1工程概况

本工程为航空食品加工厂，共5层，室外地面到主屋面建筑高度23.7m。室内设计标高0.000，室内外高差100mm。拟采用钢筋混凝土全现浇框架结构，桩基础。

本工程各层层高为4.8m，4.5m，4.5m，4.5m，3.9m。

结构设计使用年限50年，建筑主体结构的安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防等级7级，设计基本地震基本加速度值0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为类，框架抗震等级3级。地基基础的设计等级为丙级。

1.1建筑做法

1.1.1设计标高

室内设计标高0.000，室内外高差100mm。

1.1.2墙体

外墙为混凝土空心砌块，内墙为蒸压压加气混凝土砌块，砌筑砂浆等级为M5。

1.1.3楼面

办公房间楼面采用水泥楼面：20厚水泥砂浆面层，30厚C20细石混凝土垫层随捣随找平拉毛，现浇钢筋混凝土结构层，板底粉刷。

卫生间采用防滑地砖楼面：20厚1：2.5水泥砂浆抹面，20厚细石混凝土保护层，10厚聚合物水泥砂浆找平，20厚（最薄处）1：3水泥砂浆找坡，现浇钢筋混凝土结构层，吊顶、管道。

1.1.4屋面

现浇楼板上铺膨胀珍珠岩保温层， 檐口处厚100mm，2%自两侧檐口向中间找坡，1：2水泥砂浆找平层厚20mm，上铺SY-PET防水卷材防水层。

1.1.5门窗

采用铝合金玻璃窗。

1.2地质资料

初步确定场地建筑场地的类别为Ⅱ类，设计特征周期值0.35s。

1.3材料

混凝土：框架柱C40,框架梁及楼板：C30；

钢筋：梁板柱纵筋：HRB400，箍筋：HRB335。

1.4设计荷载

基本风压=0.4KN/，基本雪压=0.65KN/，地面粗糙度为B类。

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