土木工程毕业设计(论文）河北君和瑞隆汽车销售有限公司东风雪铁龙4S店结构设计

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1、石家庄经济学院本科生毕业设计目 录1 工程概况11.1 工程简介11.2 自然条件21.3 建筑物等级21.4 抗震参数22 设计依据23 工程的结构选型及布置23.1 结构选型23.2 结构布置23.3 材料选择34 框架计算简图及梁柱线刚度44.1 梁、柱截面尺寸估算44.2 确定框架计算简图44.3 框架梁柱的线刚度计算45 统计荷载55.1 恒载标准值计算55.2 活载标准值计算65.3 竖向荷载下框架受荷总图65.4 风荷载标准值计算105.5 风荷载作用下的位移计算106 地震作用计算116.1 重力荷载代表值的计算116.2 框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算116.3 多遇

2、地震时水平地震作用标准值127 内力计算127.1 恒荷载标准值作用下的内力计算127.2 屋面活荷载标准值作用下的内力计算137.3 风荷载标作用下的内力计算147.4 内力组合158 截面设计168.1 承载力抗力调整系数168.2 框架梁截面设计178.3 框架柱截面设计18河北君和瑞隆汽车销售有限公司东风雪铁龙4S店结构设计1 工程概况1.1 工程简介东风雪铁龙4S店为局部二层混合结构，展厅部分钢结构、车间部分框架结构，建筑总面积2499.8m2。此次主要做车间部分框架结构的设计，其建筑高度7.70m，建筑面积1224.0 m2室内外高差0.3m，屋顶坡高1.40m。工程的建筑平面图、

3、剖面图、立面图见附图。1.2 自然条件基本风压：W0=0.35KN/m2；基本雪压：S0=0.30KN/m2；地面粗糙度为B类；标准冻结深度为0.60m。1.3 建筑物等级建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数为1.0；基础设计等级为丙级；耐火等级为二级；正常施工，正常使用情况下，结构设计使用年限为50年。1.4 抗震参数建筑设计抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.10g，设计地震分组为第一组；建筑场地类别为类；抗震设防类别为丙类；建筑物抗震等级为三级。2 设计依据1、建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-1999)；2、建筑抗震设防分类标准(GB50023-2001)；3、建筑结

4、构荷载规范(GB50009-2002)；4、混凝土结构设计规范(GB50010-2001)；5、砌体结构设计规范(GB50003-2002)；6、建筑抗震设计规范(GB50011-2001)；7、建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)；8、湿陷性黄土地区建筑规范(GB50025-1999)；9、钢结构设计规范(GB50017-2001)；10、建筑设计防火规范(GB50016-2006)；11、建筑物防雷设计规范(GB50057-94 2000年版)；12、河北省05系列建筑标准设计图集(DBJT02-45-2005)；3 工程的结构选型及布置3.1 结构选型 根据本建筑的使用功能，

5、采用钢筋混凝土柱大开间的结构型式。为了使结构的整体刚度好，楼面、屋面等均采用现浇结构。基础为柱下独立基础，墙下条形基础。3.2 结构布置结构的平面布置图如3.1所示图3-1 结构平面布置图3.3 材料选择混凝土强度等级：梁、板、柱采用C25，基础垫层采用C10，独立基础采用C30，条形基础采用C25；钢筋的选择：钢筋HRB335级、HPB235级；焊条采用E43型；砌体材料：烧结空心砖MU10，水泥砂浆（0.000以下）M7.5，混合砂浆（0.000以上）M7.5墙体：内外墙为240厚多孔砖墙，=18kN/m2；窗：塑钢推拉窗，塑钢窗（=0.35 kN/m2）；门：铝合金卷帘门，塑钢门，塑钢推

6、拉门，模压木门，木门（=0.2 kN/m2）；4 框架计算简图及梁柱线刚度4.1 梁、柱截面尺寸估算 框架横梁截面高度，截面宽度。本结构中，取，框架柱截面尺寸为500mm400mm和400mm400mm；4.2 确定框架计算简图框架的计算单元如图4-2所示。框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱绞接。室内外高差0.300m，柱高6.0m。框架的计算简图如图4.1所示。图4-1 计算简图4.3 框架梁柱的线刚度计算中框架梁取I=2I0左跨梁：左跨梁3.010721/120.25(0.5)3/6=2.6104kN/m中跨梁：中跨梁3.010721/120.25(0.5)3/6=2.6104kN/m右跨梁

7、：右跨梁3.010721/120.25(0.5)3/6=2.6104kN/mA、G轴柱：左边柱=右边柱=3.01071/12(0.4)4/6=1.1104kN/mBF轴柱：中柱=3.01071/120. 5(0.4)3/6=1.3104kN/m令中柱=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：左跨梁=2.6104/1.3104=2.0；中跨梁=2.6104/1.3104=2.0；右跨梁=2.6104/1.3104=2.0；左边柱=左边柱=1.1104/1.3104=0.85；框架梁柱的相对线刚度如图4-2所示。5 统计荷载5.1 恒载标准值计算（1）屋盖恒载：30mm厚C25细石混凝土防水层 0.0

8、3m22kN/m3=0.66 kN/m2三毡四油铺小石子防水层 0.4kN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平层 0.02m20 kN/m3=0.40 kN/m280mm厚岩棉夹芯板保温层 0.08m4.0 kN/m3=0.32 kN/m2一毡二油隔气层 0.05 KN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平层 0.02m20 kN/m3=0.40 kN/m2预应力混凝土屋面板 1.45 kN/m2吊顶及吊挂荷载： 0.30kN/m2屋盖钢支撑 0.05 kN/m2 合计 4.03kN/m2（2）局部二层楼面：0.8mm厚压型钢板： 0.12kN/m230mm厚C25细石混凝土防水层 0.03m22k

9、N/m3=0.66 kN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平层 0.02m20 kN/m3 =0.40 kN/m23mm厚T910地砖： 19.8m0.003 kN/m3=0.06kN/m2吊顶及吊挂荷载： 0.30kN/m钢结构自重： 0.50kN/m2 合计 2.04kN/m2（3）梁自重bh=250mm500mm梁自重 25 kN/m30.25m(0.5m-0.12m)=2.38kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.21kN/m 合计： 2.59kN/mbh=250mm350mm梁自重 25 kN/m30.25m(0.35m-0.12m)=1.44kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.21kN

10、/m 合计： 1.65kN/m（4）柱自重bh=400mm500mm柱自重 25 kN/m30.4m0.5m=5kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m0.4m17kN/m3=0.27kN/m 合计： 5.27kN/mbh=400mm400mm柱自重 25 kN/m30.4m0.4m=4kN/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m0.4m17kN/m3=0.27kN/m 合计： 4.27kN/m（5）墙体： 内墙：200mm厚加气混凝土砌块： 0.27.5=1.50kN/m28mm厚水泥砂浆找平层： 0.08202=0.32kN/m28mm厚1：1：6水泥石膏砂浆： 0.08142=0.22k

11、N/m25mm厚 1：0.3：3水泥石膏砂浆： 0.05142=0.14kN/m2 合计 2.18kN/m2内墙自重为： 2.183.6=7.8kN/m外墙：240mm厚加气混凝土砌块： 0.247.5=1.80kN/m26mm厚1：3水泥砂浆找平层： 0.06202=0.24kN/m29mm厚1：1：6水泥石膏砂浆： 0.09142=0.52kN/m27mm厚水泥砂浆抹平： 0.07202=0.28kN/m2 合计 2.84kN/m2外墙自重为： 2.846=17.04kN/m 5.2 活载标准值计算（1）屋面和楼面活载标准值 标高3.6m混凝土楼面 2.5KN/m2 轻钢屋面 0.5kN/

12、m2基本风压按荷载规范取：0.35KN/m2（2）雪荷载 雪荷载不与活荷载同时组合，取其中的最不利组合。本工程雪荷载较小，荷载组合时直接取活荷载进行组合，而不考虑与雪荷载的组合。5.3 竖向荷载下框架受荷总图（1）AB轴间框架梁屋面板传给梁的荷载：确定板传给梁的荷载时，要一个板区格一个板区格的考虑。确定每个板区格上的荷载传递时，先要区分此板区格是单向板还是双向板，若为单向板，可沿板的短跨作中线，将板上荷载平均分给两长边的梁；若为双向板，可沿四角点昨45线，将区格板分为四小块，将每小板块上的荷载传递给与之相邻的梁。板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。本结构楼面荷载的传递示意图见下图：图

13、5-1 板传荷载示意图恒载：4.03kN/m23m5/82=15.11kN/m活载：0.5kN/m23m5/82=1.88 kN/m梁自重：2.59kN/mAB轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =2.59kN/m+15.11kN/m=17.7 kN/m 活载=板传荷载 =1.88 kN/m（2）BC轴间框架梁恒载：4.03kN/m23m5/82=15.11kN/m活载：0.5kN/m23m5/82=1.88 kN/m梁自重：2.59kN/mBC轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =2.59kN/m+15.11kN/m=17.7 kN/m 活载=板传荷载 =

14、1.88 kN/m（3）CD轴间框架梁恒载：4.03kN/m23m5/82=15.11kN/m活载：0.5kN/m23m5/82=1.88 kN/m梁自重：2.59kN/mCD轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =2.59kN/m+15.11kN/m=17.7 kN/m 活载=板传荷载 =1.88 kN/m（4）DE轴间框架梁恒载：4.03kN/m23m5/82=15.11kN/m活载：0.5kN/m23m5/82=1.88 kN/m梁自重：2.59kN/mDE轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =2.59kN/m+15.11kN/m=17.7 kN/m 活

15、载=板传荷载 =1.88 kN/m（5）EF轴间框架梁恒载：4.03kN/m23m5/82=15.11kN/m活载：0.5kN/m23m5/82=1.88 kN/m梁自重：2.59kN/mEF轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =2.59kN/m+15.11kN/m=17.7 kN/m 活载=板传荷载 =1.88 kN/m（6）FG轴间框架梁恒载：4.03kN/m23m5/82=15.11kN/m活载：0.5kN/m23m5/82=1.88 kN/m梁自重：2.59kN/mFG轴间框架梁均布荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =2.59kN/m+15.11kN/m=17.

16、7 kN/m 活载=板传荷载 =1.88 kN/m（7）A轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =2.59(170.4) +15.1117=299.86kN顶层柱活载=板传活载 =1.8817=31.96 kN基础顶面恒载=外纵墙自重+基础梁自重 =17.04(170.4) +1.65(170.4)=310.25kN；（8）B轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =1.65(170.4) +15.1117=284.26kN顶层柱活载=板传活载 =1.88172=63.92 kN基础顶面恒载=外纵墙自重+基础梁自重 =1.65(170.4) =27.39kN；（9）C

17、轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =1.65(170.4) +15.1117=284.26kN顶层柱活载=板传活载 =1.88172=63.92 kN基础顶面恒载=外纵墙自重+基础梁自重 =1.65(170.4) =27.39kN；（10）D轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =1.65(170.4) +15.1117=284.26kN顶层柱活载=板传活载 =1.88172=63.92 kN基础顶面恒载=外纵墙自重+基础梁自重 =1.65(170.4) =27.39kN；（11）E轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =1.65(170.4) +

18、15.1117=284.26kN顶层柱活载=板传活载 =1.88172=63.92 kN基础顶面恒载=外纵墙自重+基础梁自重 =1.65(170.4) =27.39kN；（12）F轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =1.65(170.4) +15.1117=284.26kN顶层柱活载=板传活载 =1.88172=63.92 kN基础顶面恒载=外纵墙自重+基础梁自重 =1.65(170.4) =27.39kN；（13）G轴柱纵向集中荷载的计算顶层柱恒载=梁自重+板传荷载 =2.59(170.4) +15.1117=299.86kN顶层柱活载=板传活载 =1.8817=31.96

19、 kN基础顶面恒载=外纵墙自重+基础梁自重 =17.04(170.4) +1.65(170.4)=310.25kN；5.4 风荷载标准值计算为了简化计算，作用在外墙上的风荷载可近似用作用在屋面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁处的集中风荷载标准值：主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按式（5.4）计算，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积。 = （5.4） 式中风荷载标准值(kN/m2)； 基本风压(kN/m2)； 风荷载体型系数，应按荷载规范第7.3节的规定采用； 风压高度变化系数； 高度z处得风振系数。对于本结构为1.00、为1.0、为0.8、为0.35 kN/m2，即

20、=1.001.00.80.35=0.285.5 风荷载作用下的位移计算位移计算时，各荷载均采用标准值侧移刚度D见下表5-2构件名称A轴柱2.6104/1.1104=2.360.6561670B轴柱2.61042/1.3104=40.7502257C轴柱2.61043/1.3104=60.8132447D轴柱2.61044/1.3104=80.8502558E轴柱2.61045/1.3104=100.8752633F轴柱2.61046/1.3104=120.8932687G轴柱2.61047/1.1104=160.9172335=1670+2257+2447+2558+2633+2687+233

21、5 =16587 kN/m6地震作用计算6.1 重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5雪荷载标准值其中结构和构配件自重取层高一半的结构及构配件自重（1）屋面处的重力荷载标准值的计算屋面板结构层自重标准值：屋面板=4.03(34.1236.24)=4983.13kN梁=250.25(0.5-0.12)342+250.25(0.5-0.12)363+ 250.25(0.35-0.12)345=662.38kNG=屋面板+ 梁=4983.13+662.38=5645.51kN（2）楼面处的重力荷载标准值的计算柱=15250.40.5（60.12）+14250.40.

22、4（60.12）=770.28kN墙=1/217.04(170.8)4 + 1/217.04(50.8)12=981.5kN= 柱+ 墙=770.28+981.5 =1751.78kN（3）屋顶雪荷载标准值的计算雪=雪S =0.30（34.436.4）=375.65kN（4）总重力荷载标准值的计算屋面处：GEW =屋面处结构和构件自重+0.5雪荷载标准值 =5017.4 +0.5375.65 =5205.23kN（设计值为6246kN）楼面处：GE1 =楼面处结构和构件自重+0.5活荷载 =1751.78+0.53.5(34.1236.24) =3915.67kN(设计值为5481.94kN)

23、6.2 框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算6.2.1 横向D值的计算每一柱的D值、各层柱的总D值计算见下表6-1构件名称D值数 量 (kN/m)A轴柱1670610020B轴柱225736771C轴柱244737341D轴柱255837674E轴柱263337899F轴柱268738061G轴柱2335614010=55176 kN/m6.2.2 结构基本自振周期计算（1）用假想顶点位移计算结构基本自振周期结构顶点假想侧移如下表6-2所示。表6-2 结构顶点假想侧移计算表层次Gi（kN）（kN）(104 kN)(m)（m）12163.267175.43551760.17480.1748（2

24、）按定点位移法计算结构自震周期T1对非结构墙，结构自振周期的折减系数=0.8, 则：=1.70.8=0.66s6.3 多遇地震时水平地震作用标准值在类场地，7度设防区，设计地震分组为第一组情况下，结构的特征周期Tg和水平地震影响系数最大值为： =0.35s =0.08=0.85=0.857175.43=6099.12kN由于 T15，故地震影响系数：即=（0.35/0.66）0.90.08=0.045结构水平地震作用标准值：FEK=FEK=0.0456099.12=274.46kN7 内力计算该结构可用剪力分配法进行内力分析，其中柱的剪力分配系数为。7.1 恒荷载标准值作用下的内力计算恒载作用

25、下结构的计算简图如图7-1。柱各截面的轴力为该截面以上重力荷载之和，恒载作用下结构的弯矩图和轴力图分别见图图7-1，柱的弯矩、剪力和轴力的正负号规定见图7-1图7-1 恒载作用下框架内力图7.2 屋面活荷载标准值作用下的内力计算（1）710跨作用屋面活荷载结构计算简图如图7-2所示，其中，它在柱顶引起的力矩为；支座反力作用于框架柱顶，用公式计算相应的柱顶剪力，并与支座反力叠加，可得屋面活荷载作用与跨时的柱顶剪力，即柱的弯矩图、轴力图和剪力图如图7-2所示图7-2 7-10跨作用屋面活荷载时的框架内力图（2）1013跨作用屋面活荷载由于结构对称，且710跨与1013跨作用荷载相同，故只需将图图7

26、-3中各内力图的位置及方位向内调整一下即可图7-3 1013跨作用屋面活荷载时框架内力图7.3 风荷载标作用下的内力计算（1）左吹风时计算简图如图7-4所示。利用公式和公式计算弯矩、剪力，其内力图如图7-4图7-4 左吹风时框架内力图（2）右吹风时计算简图如图7-5所示。将图7-5所示7轴、13轴柱内力图对换且改变内力符号后可得，如图7-5所示图7-5 右吹风时框架内力图7.4 内力组合以7轴柱内力组合为例。表3-13为各种荷载作用下7轴柱内力设计值汇总表，表3-14为7轴柱内力组合表。荷载规定，一般排架结构的荷载效应组合的设计值S，应从下列组合值中取最不利值来确定： 式中 按永久荷载标准值计

27、算的荷载效应值； 按可变荷载标准值计算的荷载效应值，其中为诸可变荷载效应中起控制作用者； 第个可变荷载的分项系数，其中为可变荷载的分项系数,一般情况下取1.4；表3-13 7轴柱内力内设计值汇总表荷载类别恒载屋面活载风荷载地震作用作用在710跨作用在1013跨左风右风向右向左序号M31.67-7.8210.71155.47-121.31260.4-260.4N437.4942.70000-75.5275.52V9.540.770.9527.4-15.84-15.8481.74注：M（单位为），N（单位为），V（单位为）。表3-14 7轴柱内力组合表截面+及相应,-及相应,及相应,及相应,+0.

28、9(+)415.60+0.9(+)-318.91+0.9(+)34.27+0.9(+)408.56369.52543.89475.92543.89-38.5169.5411.09-37.82297.64-215.4528.97325.37227.85397.46289.74469.25-26.2356.075.89-21.74注：M（单位为），N（单位为），V（单位为）。8 截面设计8.1 承载力抗力调整系数考虑地震作用时,结构构件的截面采用下面的表达式：/式中： 承载力抗力调整系数，取值见表4-1；地震作用效应与其它荷载效应的基本组合；结构构件的承载力。注意在截面配筋时，组合表中地震力组合的

29、内力均应乘以RE后再与静力组合的内力进行比较，挑选出最不利组合。表8-1 承载力抗震调整系数RE材料结构构件受力状态钢筋混凝土梁受弯0.75轴压比小于0.15的柱偏压0.75轴压比不小于0.15的柱偏压0.80抗震墙偏压0.85各类构件受剪、偏拉0.858.2 框架梁截面设计8.2.1 框架梁正截面设计以710轴梁计算，其他梁的计算类似。混凝土强度等级为C25，=11.9N/mm2，=1.78N/mm2采用HRB335及钢筋,= =300 N/mm2。梁：净跨度=1700mm，截面尺寸bh=250mm350mm，该梁承受均布荷载，其中永久荷载标准值=25.86kN/m，永久荷载分项系数=1.2

30、,可变荷载标准值=6.53kN/m，可变荷载分项系数=1.4；混凝土强度等级为C25，钢筋HPB235，HRB335。最大弯矩设计值为：=1.0(1.21/825.86kN/m1.72m2+1.41/86.53kN/m1.72m2)=457. 28106 kN.m取=40mm，h0=h-=350mm-40mm=310m=457.28106/ 1.011.92503502=0.3137=0.3115=0.518=0.31152503501.011.9/300=1093mm2=0.2%250mm350mm=175 mm2选用616 （As=1206 mm2 ）8.2.2 框架梁斜截面设计 截面尺寸

31、校核：hw=h0=310mmhw/b=310/250=1.244.0属于一般梁。截面尺寸满足要求。按计算配置腹筋。由 得：选用双肢箍，则8.3 框架柱截面设计以7轴柱为例，其他柱的计算方法类似。柱截面尺寸bh=400mm500mm，荷载产生的轴向压力设计值为N=479.52kN，M=415.60kN.m。混凝土为C25，=11.9N/mm2，=1.78N/mm2采用HRB335及钢筋,= =300 N/mm2，为0.518。设=40mm，h0=as=500mm-40mm=460mm， =6500mm/460mm=14.1，515，故应考虑偏心距增大系数，且取=1.0取=1.0， =20或h/30=500/30=16.7， 取 =20。 =+ =20mm+0.87mm=20.87mm属于小偏心受压。带入数值求的=0.570。最后选用425 （As=1964 mm2 ）。按此配筋，经验算柱弯矩作用平面外的承载力亦满足要求。19