【正文】 天津大學 2020屆 本科生畢業(yè)設計 1 第一章 結構設計的依據及方法 設計的指導思想和要求 設計的指導思想 設計嚴格遵守我國現行的規(guī)范或行業(yè)標準，包括《混凝土結構設計規(guī)范》GB500102020，《建筑抗震設計規(guī)范》 GB500112020，《建筑結構荷載規(guī)范》GB500092020，《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 JGJ32020。 本設計的抗震設防烈度為 8 度，設計基本地震加速度值為 ，須進行抗震設計?？拐鹪O計遵循《建筑結構抗震設計規(guī)范》 GB500112020 的有關規(guī)定，并由概念設計，抗震計算和抗震構造設計三部分組成。 概念設計是指在規(guī)范、 規(guī)程中難以做出定量規(guī)定的問題，必須由工程師運用概念進行分析判斷，綜合各種因素得出結論，以便選擇最佳的解決方案。這些概念和經驗要貫穿在整個結構設計中，包括對計算簡圖的審核和對計算結果的處理中。概念設計是抗震設計的重要組成部分。 抗震計算主要是在多遇地震下，按反應譜理論計算地震作用，用彈性方法計算內力及位移，并用極限方法設計構件。對于重要建筑和有特殊功能要求的建筑，用時程分析法補充計算，并進行大震作用下的變形驗算，即兩階段設計方法，這樣便可以定量地估計地震反應，以保證結構有足夠的剛度和承載力。 構造設計在抗震設 計中同樣占有重要作用。在設計時應采用各種措施改善結構的抗震性能，保證結構的延性，滿足設防烈度下的要求。同時也要求通過構造措施實現在罕遇地震作用下避免建筑物倒塌的目的。 設計要求 抗震設計目標即三水準抗震目標：小震不壞，中震可修，大震不倒?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》 GB500112020 對三個水準的抗震設防要求規(guī)定為： 第一水準：當遭受低于本地區(qū)設防烈度的多遇地震影響時，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可以使用； 第二水準：當遭受相當于本地區(qū)設防烈度的地震影響時，建筑物可能破壞，但經一般修理即可恢復正常使用； 第三 水準：當遭受高于本地區(qū)設防烈度的罕遇地震影響時，建筑物不致倒塌或發(fā)生危險及生命的嚴重破壞。 地震作用的隨機性，不確定性，再加上結構進入彈塑性狀態(tài)和不同層次的設計要求，給抗震設計帶來一定的難度?？拐鹪O計的理論還不完善，抗震設計還帶有一定程度的經驗性。 結構方案的選擇 天津大學 2020屆 本科生畢業(yè)設計 2 結構方案 建筑類別的確定 根據《建筑抗震設計規(guī)范》 GB500112020 第 條之規(guī)定，本建筑為丙類建筑。 結構體系選擇 本建筑 物總高度 米，主體工程八層，其平面尺寸為 米。 框架結構 體系：采用梁、柱組成的結構體系作為建筑豎向承重結構，并同時承受水平荷載。適用于多層及高度不大的高層建筑。優(yōu)點是建筑平面布置靈活，可做成需要較大空間的會議室、餐廳、辦公室和工業(yè)車間、實驗室等，加擱墻后也可以做成小房間?？蚣芙Y構的構件主要是梁和柱，可以預制或現澆，布置比較靈活，立面也可變化。 剪力墻結構體系：利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗側向力的結構。墻體同時也作為維護及房間分隔構件。現澆鋼筋混凝土剪力墻結構的整體性好，剛度大，在水平力作用下側向變形 很小。墻體截面積大，承受力要求也比較容易滿足。剪力墻 的抗震 性能也較好。 框架 — 剪力墻結構體系：在框架中設置一些剪力墻，就成了框架 — 剪力墻結構體系。在這種體系中，剪力墻常常負擔大部分水平荷載，結構總體剛度加大，側移減小。同時，由于框架和剪力墻協(xié)同工作，通過變形協(xié)調，使各層層間變形趨于均勻，改善了純框架和純剪力墻結構中上部和下部層間變形相差較大的缺點，因而在地震作用下可減少非結構構件的破壞。 綜合以上幾種體系的受力特點，結合本工程的實際要求。根據工程經驗，選用框架 剪力墻結構體系。依據《建筑抗震設計規(guī)范》 GB500112020 第 條依照烈度、結構類型及房屋的 高度。 8 度地區(qū)框架 剪力墻結構，總高度小于 60米時?？蚣艿目拐鸬燃墳槎?，剪力墻抗震等級為一級。據《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 JGJ 32020 第 條，框 — 剪結構在 8 度地區(qū)高寬比不宜超過 4，本設計高寬比： 247。 15＝ 4， 滿足要求。 結構布置 柱網尺寸 根據建筑物實際使用工程的要求，縱向采用等柱距 米，局部 米，橫向柱網為 。 長寬比 根據《 高層建 筑混凝 土結 構技術 規(guī)程》 JGJ32020 第 條 , L/B=53/15=5, 滿足要求。 剪力墻布置及間距 天津大學 2020屆 本科生畢業(yè)設計 3 根據《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 JGJ32020 第 條，第 條，第 條， －剪力墻結構應設計成雙向抗側力體系，抗震設計時，結構兩主軸方向均應布置剪力墻。 L 型、 [型等形式，并貫通建筑物全高。 ，間距小于 40米。 變形縫 據《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 JGJ 32020 第 條，本結構平面布置簡單規(guī)則，結構布置對稱，剛度分布均勻，且無局部重量差別過大 ，可不設變形縫。 初步確定梁、柱、板的尺寸 板厚的確定 根據規(guī)范要求，民用建筑樓板厚度最小為 60mm，根據本設計情況，取樓板厚 100mm。 框架梁截面 根據《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 JGJ 32020 第 條，框架梁截面高度按 hb=(1/10－ 1/18)lb 確定。本設計取梁截面尺寸： 750 450，次梁取1/15～ 1/20 lb,本設計取 500 300。 框架柱 根據《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 JGJ 32020 第 條，柱截面 由軸壓比控制 ： μc＝ N/fcAc (11) N= (12) α1—— 水平力產生的軸力附加值， 7度取 ， 8度取 α2—— 邊柱角柱軸向力調整系數 ～ q—— 單位樓面豎向荷載 12～ 14 kPa n—— 截面以上樓層數 S—— 柱子的荷載面積 β—— 柱由框架梁和剪力墻連接時軸向力折減系數 ～ 按以上計算一層中柱的截面取 750 750，為計算簡便，取所有柱截面相同。 剪力墻數量及截面尺寸要求 剪力墻數量 在框架 — 剪力墻結構中，剪力墻承受大部分水平剪力，但不宜承受過多的水平剪力。剪力墻如承受過多的水平剪力，將使框架承受的水平剪力太小，按過小天津大學 2020屆 本科生畢業(yè)設計 4 的水平剪力設計框架是不安全的。因此在一般實際工程中，對框架承受的底部水平剪力控制在結構底部剪力的 20%— 40%左右。 剪力墻截面尺寸要求 《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》 JGJ 32020 第 條，帶邊框剪力墻的截面厚度應符合下列規(guī)定： ， 一、二級剪力墻的底部加強部位均不應小于 200mm，且不應小于層高的 1/16； 160mm，且不應小于層高的 1/20； 2 項要求時，應按本規(guī)程附錄 D 計算墻體穩(wěn)定。 本設計取墻厚 300mm。 材料 混凝土強度： C50 鋼筋：采用 HPB235 HRB335 級鋼筋， 填充墻采用粉煤灰砌塊。 天津大學 2020屆 本科生畢業(yè)設計 5 第二章 結構設計的計算 結構重力荷載計算 單位荷載的計算 計算單位荷載是為了計算重力荷載，對于本設計，以下所 用的材料，構件的重量均按《建筑結構荷載規(guī)范》 GB 500092020 選用。 屋面荷載 荷載項目 標準值（ kPa） 設計值（ kPa） 油氈防水層 1： 水泥砂漿找平層 20 厚 20＝ 150 厚水泥蛭石保溫層 6＝ 1： 6 水泥焦渣最低 30厚找 ％坡度，振搗密實，表面抹光 14＝ 100 厚鋼筋砼屋面板 25＝ 頂棚 5厚 1： 水泥砂漿罩面 20＝ 5厚 1： 3 水泥砂漿打底掃毛 20＝ 屋面恒載（合計） 雪荷載 ＝ 屋面總荷載 樓面荷載 1. 樓面 1： 荷載項目 標準值（ kPa） 設計值（ kPa） 水磨石樓面 100 厚鋼筋砼屋面板 25＝ 頂棚 8 厚石灰砂漿 17＝ 頂棚 2 厚紙筋灰罩面 16＝ 樓面恒荷載（合計） 樓面活荷載 （ 50％） ＝ 樓面總荷載 2. 樓面 2 （一層門廳） 荷載項目 標準值（ kPa） 設計值（ kPa） 20厚花崗石樓面灌稀水泥漿灌縫 28= 30厚 1： 4 干硬性水泥砂漿結合層 20= 100厚鋼筋混凝土屋面板 25= 頂 棚 2 厚紙筋灰罩面 16= 天津大學 2020屆 本科生畢業(yè)設計 6 8厚水泥砂漿 17= 樓面恒荷載（合計） 樓面活荷載 (50%) ＝ 樓面總荷載 3. 梯間 （現澆部分折算成 180 厚現澆鋼筋砼板） 荷載項目 標準值（ kPa） 設計值（ kPa） 10厚水泥砂漿找平層 20= 180厚現澆砼結構層 25= 20厚水泥砂漿抹灰 20＝ 樓面恒載（合計） 樓面活載 (50%) ＝ 樓面總荷載 墻體自重 1. 外墻：（ 300 厚） 荷載項目 標準值（ kPa） 設計值（ kPa） 貼瓷磚外墻面（包括水泥砂漿打底） 共 25 厚 25＝ 300 厚粉煤灰砌塊 ＝ 7厚 1： 3： 3 水泥石灰膏砂漿打底 14＝ 7厚 1： 3 石灰膏砂漿 12＝ 2厚紙筋灰罩面 16＝ 外墻自重 2. 內墻： 荷載項目 標準值（ kPa） 設計值（ kPa） 2厚紙筋灰罩面 16＝ 7厚 1： 3 石灰膏砂漿 12＝ 7厚 1： 3： 3 水泥石灰膏砂漿打底 14＝ 300 厚粉煤灰砌塊 ＝ 7厚 1： 3： 3 水泥石灰膏砂漿打底 14＝ 7厚 1： 3 石灰膏砂漿 12＝ 2厚紙筋灰罩面 16＝ 內墻自重 3. 女兒墻： 荷載項目 標準值（ kPa） 設計值（ kPa） 水刷石墻面 25 厚 天津大學 2020屆 本科生畢業(yè)設計 7 300 厚粉煤灰砌塊 ＝ 20 厚石灰砂漿抹灰 17＝ 女兒墻自重 4. 剪力墻：（ 300 厚） 荷載項目 標準值（ kPa） 設計值（ kPa） 20 厚石灰砂漿抹灰 17＝ 300 厚鋼筋砼墻 25