南京市江宁区某小学综合楼设计（方案二）毕业论文
2022-02-14 20:50:39
论文总字数：74821字
摘 要
本设计选取了⑦轴框架进行计算，计算书内容主要包括：构件尺寸的初步确
定、框架的计算简图、荷载计算、框架在水平及竖向荷载作用下的内力分析、 内
力组合、梁柱截面设计、板设计、楼梯设计及基础设计。其中地震作用采用底部
剪力法确定，水平荷载作用下的内力采用 D 值法计算，竖向荷载作用下的内力采用迭代法计算。 内力组合考虑无地震作用效应组合和有地震作用效应组合两种情况。由于此框架属于三级框架，所以没有进行节点抗震设计，但是在梁柱截面设计时采用了“强柱弱梁”的设计原则。楼梯采用板式楼梯。基础采用柱下独立基础。
在设计过程中采用电算对手算结果进行校核， 及时发现设计中的错误以及与电算不同的部分，找出原因。
关键词：框架结构，内力组合，截面设计，柱下独立基础
窗体顶端
Design of Primary School Complex in Jiangning District of Nanjing
窗体底端
(scheme two)
Abstract
This designchoose axis ⑥ frame calculate to load to go on,The content calculation include: defining magnitude of frame members and calculated sketch of frame, counting loads, calculating internal force of section underlying horizontal and vertical loads,combining internal force, designing section of beams and columns and plate and staircase,and design of the foundation. Horizontal earthquake load is calculated by equivalent base shear method, internal force is calculated underlying horizontal loads by D value method ，internal force is calculated underlying vertical loads by iterative method.Earthquake is and not is considered in Combination of internal force. For this frame belonging to third class frame, not counting intersection of beams and columns, but this design obeys the design philosophy of “strong column and weak beam”. Staircase is plate-type. The foundation is independent foundation under column.Hand computation is checked by computer in the course of counting, aiming to finding error and analyzing reason.
Key words ：Frame structure，Combination of internal force, Section design， Independent foundation under column
- 结构选型与布置
题目：南京市江宁区某小学综合楼
本工程为南京市江宁区某小学的新建校区，由三栋教学楼、一栋综合楼及体育场组成，其合理设计使用年限为50年。本任务书要求设计其中的一栋综合楼，采用钢筋混凝土框架结构设计体系，地上四层，场地为Ⅲ类，抗震设防烈度7度，设计地震加速度0.10g。综合楼（方案二）为三跨结构（7.5m 3.3m 7.5m），每层纵向布置8个7.2m的开间，设计层高为3.9m。详情见建筑图纸。
1.1设计资料
1）场地土层分布
根据野外钻探及室内土工试验资料综合分析，将场地自地表下25.00米深度范围内土层自上而下分述如下:
第①层: 杂填土：灰黄色~灰色，硬~可塑。由粉质粘土混少量碎砖、风化岩碎屑填积，局部夹植物根茎，填龄大于10年。层顶埋深，层厚0.2～1.50m；
第②层：粉质粘土：灰黄色，可塑，局部软塑。切面稍有光泽，韧性、干强度中等，层厚5.5～6.3m；
第③层：卵砾石：灰黄～黄褐色，填充粉质粘土、风化岩屑，中密，卵砾石石英质磨圆度好，含量大于20%，层厚3.1～3.2m；
第④层：强风化闪长岩：灰黄~灰色、风化强烈，岩石结构大部分破坏，岩芯用手可捏碎，碎后呈砂状，属极软岩，浸水易软化，层厚4.2~4.6m；
第⑤层：中风化闪长岩：灰~灰白色，以较软岩~坚硬岩为主，局部为软岩，微张及张开裂隙发育，夹风化岩碎屑，岩体破碎（局部极破碎），具碎裂状结构，厚度为7.1~8.2m。
2）场地地下水
拟建场地地下水分为潜水和基岩裂隙水，主要补给来源为大气降水和地表水。水量随季节性变化较大。勘察期间，地下水位埋深为3.0～4.0m，年变幅约1.0m。地下水无侵蚀性。
3）场地地震效应评价
（1）建筑场地地震设计基本条件
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），该地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，该地区设计地震分组为第一组。
（2）建筑场地地段划分
根据现场勘察和调查了解，拟建场地地形略有起伏，勘察期间无陡坎分布，岩土层分布较均匀。按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表4.1.1判定，拟建物场地属对建筑抗震有利地段。
（3）建筑场地类别划分
根据勘探结果，本项目按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中表4.1.6综合判定：地块建筑场地类别为Ⅲ类，特征周期值取0.45s。
4）地基承载力确定
综合确定的岩土层承载力特征值建议如下：
层号 | 岩土层 | fak(kPa) |
① | 素填土 | - |
② | 粉质粘土 | 230 |
③ | 卵砾石 | 300 |
④ | 强风化粉砂质泥岩 | 500 |
⑤ | 中风化粉砂质泥岩 | 1400 |
5）基础分析与评价
拟建建筑建议采用第②层土粉质粘土作为基础底面持力层，采用独立基础。
6）气象资料
基本风压及基本雪压按《建筑结构荷载规范》GB5009-2012 采用。
基本雪压值
基本风压值
7）荷载资料
（1）查《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012），确定活动中心楼面活载
标准值为 4.0KN/ m²，活动中心走廊、楼梯楼面活载标准值为 3.5KN/ m²。
（2）不上人屋面：活载标准值为 0.7KN/ m²。
（3）屋面构造：保护层：20mm 厚 1:2.5 或 M15 水泥砂浆，表面应抹平压光，并设分隔缝，分隔面积宜为 1m²。
隔离层：200G/M2 聚酯无纺布。
防水层：1.2 厚合成高分子防水卷材两道。
找平层：20mm 厚 1:2.5 水泥砂浆。
找坡层：膨胀珍珠岩，坡度宜为 3%，最薄处不得小于 30mm。
（4）楼面构造
水泥楼面：10厚1:2水泥砂浆面层压实抹光，15厚1:3水泥砂浆找平层
现浇钢筋混凝土楼板面，12 厚纸筋石灰粉平顶。
（5）围护墙
内外墙均采用 240 厚粘土空心砖（容重 2.36KN/m²），双面粉刷（容重
3.6KN/m²）。
- 缝的设置
本工程地质条件良好，地基均匀，四周不设置低层裙房，所以本工程可以不
设置沉降缝，本工程长 48m，小于现浇混凝土框架结构应设置伸缩缝的最大间距
55m，故可不设置伸缩缝。本结构平面为矩形，房层沿高度方向无错层，房屋各
部分的刚度，高度以及重量相差不大，故不设防震缝。
- 楼梯方案
本工程采用现浇楼梯。
1.2 结构平面布置
本工程结构平面布置如下图 1-1。
图1-1 结构平面布置图
第二章 计算简图及荷载计算
2.1确定计算简图
本工程横向框架计算单元取图 1-1 中⑦轴线部分，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，在地基按《设计任务书》工程地质资料提供的数据，查《抗震规范》可判断为该场地为Ⅱ类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层粉质粘土层上，基底标高为设计相对标高–2.10m。柱子的高度底层为：h1=3.9 2.1–0.5=5.5m（初步假设基础高度 0.5 m），二～四层柱高为 h2～h4=3.9m。柱节点刚接横梁的计算跨度，取柱中心至中心间距离，三跨分别为：l=7500、3300、7500。计算简图见图 2-1
图2-1 计算简图
2.2梁、柱截面尺寸
2.2.1 框架柱
查《建筑抗震设计规范》，此工程框架抗震等级为二级，柱轴压比限值为0.85，，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时，柱宽不宜小于400mm，初选截面。
2.2.2 框架梁
框架梁框架主梁：h=（1/12-1/8）L，b=（1/2-1/3.5）h,则取
框架纵梁：h=（1/12-1/8）L，b=（1/2-1/3.5）h,则取
次梁：取 h=（1/18～1/15）L，则取
板厚取：双向板，取 h=100mm
2.3材料强度等级
混凝土：采用 C30 级。
受力钢筋采用 HRB400 钢筋，箍筋采用 HPB300 钢筋。
2.4荷载计算
以 ⑥轴线横向框架为计算分析对象。 | |||||
1.屋面横梁竖向线荷载标准值 | |||||
（1）恒载（图 2-2a） | |||||
屋面恒载标准值： | |||||
35mm 厚架空隔热板 | 0.035×25=0.875KN/m² | ||||
防水层 | 0.4 KN/m² | ||||
20mm 厚 1:2.5 水泥砂浆找平层 | 0.02×20=0.4 KN/m² | ||||
120mm 厚钢混凝土现浇板 | 0.10×25=2.5 KN/m² | ||||
12mm 厚纸筋石灰粉平顶 | 0.012×16 = 0.192 KN/m² | ||||
4.37 KN/m² | |||||
梁自重 | |||||
AB、CD 跨 | 0.3×0.7×25=5.25 KN/m² | ||||
梁侧粉刷 | 2×（0.7-0.10）×0.02×17 = 0.408 KN/m² | ||||
5.658KN/m² | |||||
BC 跨 | 0.3×0.7×25=5.25 KN/m² | ||||
梁侧粉刷 | 2×（0.7-0.10）×0.02×17 = 0.4084 KN/m² | ||||
5.658KN/m² | |||||
作用在顶层框架梁上的线恒荷载标准值为 | |||||
梁自重 | g4AB1= g4BC1= g4CD1=5.658 KN/m² | ||||
板传来的荷载 | g4AB2= g4CD2=4.37×3.6=15.73KN/m² | ||||
g4BC2=4.37×3.6=15.73KN/m² | |||||
(2)活荷载（图 2-2b） | |||||
作用在顶层框架梁上的线活荷载标准值为 | |||||
q4AB= q4CD=0.7×3.6=2.52KN/m² | |||||
q4BC=0.7×3.3=2.31KN/m² | |||||
2.楼面横梁竖向线荷载标准值 | |||||
（1）恒载（图 2-2a） | |||||
25 mm 厚水泥砂浆面层 | 0.025×20 = 0.50 KN/m² | ||||
120mm 厚钢混凝土现浇板 | 0.10×25 =2.5 KN/m² | ||||
12mm 厚板底粉刷 | 0.012×16 = 0.192 KN/m² | ||||
楼面恒载标准值 | 3.192 KN/m² | ||||
AB、BC、CD 框架梁自重 | 5.658 KN/m² | ||||
作用在楼面层框架梁上的线恒荷载标准值为 | |||||
梁自重 | gAB1= gCD1= gBC1=5.658KN/m² | ||||
板传来荷载 | gAB2= gCD2=3.192×3.6=11.49KN/m² | ||||
(2)活荷载（图 2-2b） | |||||
楼面活载 | qAB= qCD=2.5×3.6=9KN/m² | ||||
qBC=3.5×3.3=11.55KN/m² | |||||
图 2-2 | 荷载计算简图 |
（a）永久荷载作用下结构计算简图；（b）活载作用下结构计算简图 | |
3.屋面框架节点集中荷载标准值（图 2-3）
（1）永久荷载 | |||
边跨连系梁自重 | 0.3×0.7×7.2×25=37.8kN | ||
粉刷 | 2×(0.7-0.10)×0.02×7.2×17=2.94kN | ||
0.9m 高女儿墙 | 0.9×7.2×2.36=15.29kN | ||
粉刷 | 0.9×2×0.02×7.2×17=4.41kN | ||
次梁自重 | 0.3×0.5×（7.5-0.3）××2×25=13.5kN | ||
粉刷 | 2×（0.5-0.1）×[(7.5-0.3)×]×17×0.02×2=0.98kN | ||
连续梁传来屋面自重 | 2×0.5×3.6×0.5×3.6×4.37=28.32kN | ||
1/2×（7.5 7.5-3.3）×1/2×3.6×4.37=46.02kN | |||
顶层边节点集中荷载 =149.26kN | |||
中柱连系梁自重 | 0.3×0.7×7.2×25=37.8kN | ||
粉刷 | 2×（0.7-0.1）×0.02×7.2×17=2.94kN | ||
次梁自重 | 0.3×0.5×（7.5-0.3）×1/4×2×25=13.5kN | ||
粉刷 | 2×（0.5-0.1）×[(7.5-0.3)×]×17×0.02×2=0.98kN | ||
纵向框架梁传来屋面自重 2×1/2×3.6×1/2×3.6×4.37=28.32kN | |||
1/2×（7.5 7.5-3.3）×1/2×3.6×4.37=46.02kN | |||
1/2×（7.5 7.5-3.3）×1.5×4.37=38.35kN | |||
顶层中节点集中荷载 =167.91kN | |||
(2)活荷载 | |||
Q4A =Q4D = [2×1/2×3.6×1/2×3.6 1/2×(7.5 7.5-3.3)×1.5]×0.7=10.68kN | |||
Q4B =Q4C = [2×1/2×3.6×1.5 1/2×(7.5 7.5-3.3)×1.5 1/2× (7.2 7.2-3.6)×1.5]×0.7=16.35kN | |||
图2-3 恒载顶层集中力
4.楼面框架节点集中荷载标准值（图2-4）
图 2-4 恒载中间层结点集中力（1）永久荷载 | ||
边柱连系梁自重 37.8kN | ||
粉刷 2.94kN | ||
钢门窗自重 2.8×2.1×0.4 =2.35kN | ||
窗下墙体自重 （7.2-0.6）×（3.9-0.6-2.0）×2.36=20.25kN | ||
粉刷 2×（7.2-0.6）×1.3×0.02×17=5.83kN | ||
窗边墙体自重 2×（6.6-3.75）×2.36=13.45kN | ||
粉刷 2×2.1×2×0.02×17=2.86kN | ||
纵向框架梁传来屋面自重 1/2×3.6×2×1.5×3.192=17.24kN | ||
1/2×（7.5 7.5-3.3）×1.5×3.192=28.01kN | ||
次梁自重 0.3×0.5×7.5×1/4×2×25=14.06kN | ||
粉刷 0.98kN | ||
145.77kN | ||
中间层边节点集中荷载 | ||
柱传来集中荷载 | ||
框架柱自重 kN | ||
中柱连系梁自重 37.8kN | ||
粉刷 2.94kN | ||
内墙自重（忽略门窗按墙重量计算） （7.2-0.6）×(3.9-0.6)×2.36=51.40kN | ||
粉刷 2×6.6×3.3×0.02×17=14.81kN | ||
纵向框架梁传来楼面自重 17.24kN | ||
28.01kN | ||
1/2×(7.5 7.5-3.3)×1.5×3.192=28.01kN 请支付后下载全文，论文总字数：74821字
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