扬州市青少年活动中心框架结构设计

论文总字数：142404字

摘 要

本工程为扬州市青少年活动中心，五层现浇混凝土框架结构，其中一到四层为标准层，第五层为顶层。室内外高差0.3m，建筑高度19.8m。设计使用年限50年，结构安全等级为二级。

首先进行结构布置方案设计 ，初步确定框架梁、柱和楼板等主要结构构件的截面尺寸和基础形式。以③轴线一榀框架为重点进行了结构设计的手算部分，计算框架在竖向荷载（恒荷载及活荷载）、风荷载和地震作用下的结构内力。确定各种荷载作用下框架产生的内力之后，进行内力组合，找出最不利内力组合，从而对该榀框架的梁、柱截面进行截面设计和配筋。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；基础采用混凝土独立基础，包括独立基础和双柱联合基础。最后运用PKPM计算其余部分横向框架和纵向框架的内力和配筋，同事校验手算的结果，分析手算与电算误差产生的原因，并绘制施工图。

关键词：五层框架、内力组合、截面设计、独立基础

Abstract

This project is Yangzhou youth activity center with five layers of cast-in-place concrete frame structure, of which one to four layers are the standard layer and the fifth layer is the top layer. Indoor and outdoor height difference is 0.3m, building height is 19.8m. Design life is 50 years, structure safety level for two.

Firstly, the design of structural layout is carried out, and the section size and foundation form of the main structural components such as frame beam, column and floor are preliminarily determined. In order to the axis of a frame as the focus of the structure design of the hand calculation, calculation of the frame in the vertical load (constant load and live load), wind load and earthquake under the action of the internal force of the structure. After determining the internal forces generated by the frame under various loads, the combination of internal forces is carried out to find out the most unfavorable combination of internal forces, so as to conduct the section design and reinforcement of the beam and column sections of the frame. The internal force and reinforcement of platform board, ladder board and platform beam are calculated. The foundation adopts the concrete independent foundation, including the independent foundation and the double column joint foundation. At last, PKPM was used to calculate the internal forces and reinforcement of the transverse frame and longitudinal frame of the remaining parts, and to verify the results of manual calculation, analyze the causes of errors between manual calculation and electronic calculation, and draw construction drawings.

Key words：Five layers framework、Internal force combination、section design、Independent foundation

目录

第一章 结构方案分析 1

1.1设计条件 1

1.1.1工程概况 1

1.1.2设计资料 1

1.2结构的选型和布置 2

1.2.1结构平面布置 2

1.2.2结构竖向布置 2

1.2.3基础结构 2

1.3主要构件的截面尺寸估算 3

1.3.1框架梁 3

1.3.2 柱的截面尺寸 4

1.3.3板厚确定 5

第二章 结构荷载计算 6

2.1恒载计算 6

2.1.1屋面永久荷载计算 6

2.1.2 楼面永久荷载计算 6

2.2 活载计算 7

2.3荷载统计值估计 7

第三章 水平结构体系设计 8

3.1楼盖设计 8

3.1.1楼板荷载 8

3.1.2 楼面板弯矩设计值 9

3.1.3 楼面板截面设计 12

3.2屋盖设计 14

3.2.1屋面板弯矩设计值 14

3.2.2屋面板截面设计 16

3.3屋面次梁设计 16

3.3.1屋面CL-1荷载设计值 16

3.3.2 CL-1内力计算 17

3.3.3 CL-1截面承载力计算 21

3.4 楼面次梁设计 23

3.4.1楼面次梁CL-2内力计算 23

3.4.2CL-2截面承载力计算 28

3.4.3楼面次梁CL-3内力计算 29

3.4.4CL-3截面承载力计算 32

3.4.5楼面次梁CL-4内力计算 33

3.4.6CL-4截面承载力计算 35

第四章 上部结构分析 36

4.1计算单元 36

4.2计算简图 37

4.2.1结构形式 37

4.2.3截面特征 38

4.3竖向荷载作用下的内力计算 40

4.3.1永久荷载 40

4.3.2板荷载传递。 42

4.3.3 内力计算 46

第五章 风荷载作用下的内力和位移计算 65

5.1风荷载作用下的计算简图 66

5.1.1垂直于建筑物表面上的风荷载标准值计算 66

5.1.2各层楼面处集中风荷载标准值计算 66

5.1.3 风荷载作用下的计算简图 66

5.2风荷载作用下的位移计算 67

5.2.1框架梁柱线刚度 67

5.2.2侧移刚度D 68

5.2.3风荷载作用下框架侧移 68

5.3风荷载作用下的内力 69

5.3.1反弯点高度 69

5.3.2柱端弯矩及剪力 70

5.3.3梁端弯矩及剪力 71

5.4绘制内力图 73

第六章 水平地震作用下的内力和位移计算 74

6.1重力荷载代表值 74

6.1.1第5层重力荷载代表值 74

6.1.2各层重力荷载代表值汇总 75

6.2 横向框架的水平地震作用和位移 75

6.2.1框架梁柱线刚度 75

6.2.2柱的侧移刚度 76

6.2.3结构基本自振周期的计算 77

6.2.4横向水平地震作用计算 79

6.3水平地震作用下的内力 82

6.3.1 反弯点高度 82

6.3.2柱端弯矩及剪力 82

6.3.3梁端弯矩及剪力 83

6.3.4柱轴力计算 84

6.4 绘制内力图 86

第七章 框架梁柱内力组合 86

7.1 一般规定 86

7.1.1 梁端负弯矩调幅 86

7.1.2控制界面 87

7.1.3内力换算 87

7.1.4荷载效应组合的种类 87

7.2 框架梁内力组合 88

7.2.1内力换算和梁端负弯矩调幅 88

7.2.2 非抗震设计时的基本组合 97

7.2.3 地震作用效应和其他荷载效应的基本组合 100

7.2.4 荷载效应的标准组合 103

7.3 框架柱内力组合 107

7.3.1 控制截面的内力 107

7.3.2 非抗震设计时的基本组合 111

7.3.3 地震作用效应和其他荷载效应的基本组合 115

7.3.4 荷载效应的标准组合 119

第八章 构件截面设计 123

8.1框架梁截面设计 124

8.1.1 框架梁非抗震截面设计 124

8.1.2 框架梁抗震截面设计 129

8.2 框架柱截面设计 134

8.2.1框架柱非抗震截面设计 134

8.2.2 框架柱抗震截面设计 141

第九章 楼梯设计 146

9.1楼梯段板设计 146

9.1.1楼梯段板设计 146

9.1.2荷载计算 146

9.1.3楼梯板截面配筋计算 146

9.2 平台板计算 147

9.2.1平台板 147

9.2.2平台板截面承载力计算 147

9.3平台梁计算 148

9.3.1荷载计算 148

9.3.2承载力计算 148

第十章 基础设计 149

10.1求地基承载力的设计值f 149

10.1.1初步选择基底尺寸 149

10.1.2验算持力层地基承载力 150

10.1.3计算基底净反力 150

10.1.4基础高度计算 150

10.1.5配筋计算 151

10.2 D－3基础的设计 152

10.2.1初步选择基底尺寸 152

10.2.2验算持力层地基承载力 152

10.2.3计算基底净反力 152

10.2.4基础高度计算 153

10.2.5配筋计算 153

10.3中柱联合基础的设计 154

10.3.1基底尺寸的确定 154

10.3.2计算基础内力 155

10.3.3基础高度计算 155

10.3.4配筋计算 155

第十一章 电算结果校核 156

11.1电算结构设计总信息 156

11.1.1系统总信息 156

11.1.2 质量信息 161

11.1.3 立面规则性 161

11.1.4变形验算 161

11.2手算结果与电算结果比较 162

11.2.1结构自振周期 162

11.2.2竖向荷载下的结构内力 162

11.3 施工图绘制说明 164

参考文献 164

致谢 165

第一章 结构方案分析

1.1设计条件

1.1.1工程概况

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