摘要根據(jù)學校發(fā)放的畢業(yè)設計任務書的相關要求，選題為輝縣市藝術中心多層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構教學樓設計。輝縣市藝術中心教學樓工程的結構體系決定采用鋼筋混凝土框架，它的層數(shù)為4層，為了方便計算選擇具有代表性的框架結構進行設計計算。對于藝術中心教學樓設計的規(guī)范要求分為兩個方面：首先，教學樓的建筑設計為第一方面；其次，教學樓的結構設計為第二方面。在教學樓的建筑設計方面，為了對輝縣市藝術中心教學樓建筑的平面，建筑的立面以及剖面進行詳細的設計，則需要根據(jù)輝縣市藝術中心教學樓建筑的總體規(guī)劃設計的要求、建設場地的各種環(huán)境條件等等進行規(guī)范化的設計。重要的是，此項設計不僅要滿足輝縣市藝術中心學校的外觀設計要求和多功能使用的要求，還要其具備靈活的改造空間和符合實用性的要求。另外在藝術中心教學樓的結構設計方面，要將結合實際情況結構的設計不僅要依據(jù)現(xiàn)行的教學樓建筑的相關規(guī)范準則，還要綜合建筑設計的要求進行規(guī)范的設計。其中，主要包括針對輝縣市藝術中心教學樓建筑物結構的外觀及布置，墻體的材料選擇及使用比例，為了方便施工以及設計的合理性，此論文中均使用AutoCAD天正軟件進行的圖片繪制。然后通過計算繪計算簡圖和計算單元，計算荷載對結構進行內(nèi)力的組合，以及框架梁的內(nèi)力組合進行分析計算。在整個的計算過程中不僅考慮到了技術經(jīng)濟指標，還滿足了規(guī)范化的設計要求以及實用的空間構造。該工程計算過程中水平荷載作用采用的是D值法，這個計算方法是根據(jù)所學專業(yè)中采取的算法。同時，這個多層教學樓建筑計算豎向的荷載采用彎矩二次分配法和分層法。ABSTRACTAccordingtotherelevantrequirementsofthegraduationdesignassignmentissuedbytheschool,thetopicisthedesignofmulti-storeycast-in-placereinforcedconcreteframestructureteachingbuildingofHuixianArtCenter.ThestructuralsystemofHuixianArtCenterteachingbuildingprojectdecidedtoadoptreinforcedconcreteframe,andchosearepresentativeframestructure.Carryoutdesigncalculation.Fortheartcenterteachingbuildingdesignspecificationsaredividedintotwoaspects:first,thearchitecturaldesignoftheteachingbuildingisthefirstaspect;Secondly,thestructuraldesignoftheteachingbuildingisthesecondaspect.Intermsofthearchitecturaldesignoftheteachingbuilding,inordertocarryoutdetaileddesignoftheplane,elevationandsectionoftheteachingbuildingofHuixianCityArtCenter,itisnecessarytocarryoutstandardizeddesignaccordingtotherequirementsoftheoverallplanninganddesignoftheteachingbuildingofHuixianCityArtCenterandvariousenvironmentalconditionsoftheconstructionsite.ItisimportantthatthedesignnotonlymeettherequirementsofexteriordesignandmultifunctionaluseofHuixianCityArtCenterSchool,butalsohaveflexibletransformationspaceandmeettherequirementsofpracticality.Inaddition,inthestructuraldesignoftheteachingbuildingoftheartcenter,thedesignofthestructureshouldnotonlybebasedontherelevantstandardsofthecurrentteachingbuilding,butalsothecomprehensiverequirementsofthearchitecturaldesignofthestandarddesign.Amongthem,itmainlyincludestheappearanceandlayoutoftheteachingbuildingstructureofHuixianCityArtCenter,aswellasthedesignofbuildingcomponents,andthenthroughthecalculationdrawingcalculationdiagramandcalculationunit,calculationloadonthestructureofinternalforcecombination,aswellastheinternalforcecombinationoftheframebeamanalysisandcalculation.Inthecalculationprocessoftheproject,theverticalloadiscalculatedbythebendingmomentsecondarydistributionmethodandthestratificationmethod,andthehorizontalloadiscalculatedbytheD-valuemethod.Inthewholecalculationprocess,notonlytakeintoaccountthetechnicalandeconomicindicators,butalsomeetthestandarddesignrequirementsandpracticalspacestructure.ThepicturesinthispaperaredrawnusingAutoCADTianzhengsoftware.KEYWORDS:Concretestructure;Architecturalstructuredesign;Reinforcementcalculation;Loadcalculation;Fracturecalculation.

目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章工程概況與設計依據(jù) .2框架柱配筋設計6.2.1基本信息EQ框架柱混凝土等級C30，縱筋HRB400，箍筋HPB300，建筑物框架環(huán)境類別為一類，35毫米。6.2.2柱頂正截面設計第一步為了簡化計算在計算此項時取建筑物結構圖中，A軸第4層柱正截面（截面尺寸：600mm×600mm）根據(jù)規(guī)劃材料中的所需規(guī)范進行設計，第二步EQ取三組不利內(nèi)力中的一組（Nmax及相應的M）進行示例計算，參照具體的設計標準如下所示先要假定一個設計標準：首先將柱頂?shù)膹澗卦O計為M=169.91、剪力V=-89.38、軸力N=278.48；根據(jù)以上標準的計算方式以及相同設計標準，還有工程的配筋設計準則，然后將柱底的彎矩設計為M=125.03、剪力V=-89.38、軸力N=314.12。利用以上信息進行分析計算，以下計算公式如下，得出大小偏壓，進行軸壓比，進行比較分析：此時計算大偏壓得出的公式代入：而正好與大偏壓相反的小偏壓計算公式如下：根據(jù)計算分析軸壓比0.05，得出0.05<0.15EQ=\f(895.1×278.48×1000-1.0×14.3×600×5652×0.057×(1-0.5×0.057),360×(565-35))=184.9單側選配鋼筋4根直徑20mmHRB400鋼筋的標準，實配面積1256.8mm2，單側配筋率=0.349%滿足要求；全部縱筋配筋112根直徑20mmHRB400鋼筋的標準，實配面積3770.4mm2，全部縱筋配筋率=1.049%滿足要求。6.2.3柱底正截面設計標準中根據(jù)所學的設計方案設計為0.92(而且小于0.70時，則會得出=0.70)，由于a′s=35mm，得出h0=h-a′s=600-35等于565mm20mm=eq\f(0.5×14.3×600×600,314.12×103)=8.194>1，=通過以上的計算過程Cmηns=0.921×1.023=0.942，且0.942<1，與柱頂?shù)恼孛嫦鄬Ρ鹊贸鼋Y果M=169.91825.9mm36.61mm<0.518×565=292.67mm=ξbh0最后結果判定框架柱截面類型為大偏心受壓根據(jù)計算分析的柱底軸壓比0.06，0.06<0.15EQ=\f(825.9×314.12×1000-1.0×14.3×600×5652×0.065×(1-0.5×0.065),360×(565-35))=117.02單側選配鋼筋4根直徑20mmHRB400鋼筋的標準，實配面積1256.8mm2，單側配筋率=0.349%滿足要求；全部縱筋配筋112根直徑20mmHRB400鋼筋的標準，實配面積3770.4mm2，全部縱筋配筋率=1.049%滿足要求。第7章板設計7.1板的配筋計算圖7-1建筑物樓面板的詳細分布圖7.1.1樓面板荷載計算圖7-2各區(qū)格板荷載的計算步驟圖7.1.2彎矩計算以A區(qū)格為例：下表7-3、7-4詳細計算分析，通過計算簡圖，看出各區(qū)格跨內(nèi)和支座的計算分析過程。區(qū)格ABl3.6/7.5=0.482.7/7.2=0.38跨內(nèi)計算簡圖μ=0mm1=(0.04054+0.2×0.00359)×6.73×3.62+(0.09928+0.2×0.01619)×0.25×3.62=3.93m1=(0.04211+0.2×0.00208)×6.73×2.72+(0.11224+0.2×0.0096)×0.25×2.72=2.29mm2=(0.00359+0.2×0.04054)×6.73×3.62+(0.01619+0.2×0.09928)×0.25×3.62=1.14m2=(0.00208+0.2×0.04211)×6.73×2.72+(0.0096+0.2×0.11224)×0.25×2.72=0.57μ=0.2mm'1=-0.08298×6.97×3.6×3.6=-7.5m'1=-0.0833×6.97×2.7×2.7=-4.23mm'2=-0.05655×6.97×3.6×3.6=-5.11m'2=-0.05583×6.97×2.7×2.7=-2.84支座計算簡圖m?0.0513×7.89×32?0.0836×7.85×32m?0.0513×7.89×32?0.0569×7.85×32表7-3A、B雙向板各截面彎矩計算表區(qū)格CDl3/2.93=1.022.93/7.13=0.41跨內(nèi)計算簡圖μ=0m(0.0227×6.26+0.0368×1.63)×32（0.0559×6.26+0.0965×1.63）×2.952m（0.0168×6.26+0.0368×1.63）×32（0.0079×6.26+0.0174×1.63）2.952=0.68μ=0.2m1.82+0.2×0.52=2.12kN·m/m4.41+0.2×0.68=4.55kN·m/mm1.49+0.2×1.82=1.85kN·m/m0.68+0.2×4.41=1.56kN·m/m支座計算簡圖m?0.0631×7.89×32?0.1179×7.89×2.932m?0.0368×7.89×32?0.0786×7.89×2.932表7-4C、D雙向板各截面彎矩計算表由上表可見，板間各支座彎矩不平衡，實際應用時可取平均值。7.1.3配筋計算200板混凝土等級根據(jù)設計標準為C30，為了計算板受力配筋則設定為板計算寬度為1000毫米，保護層厚度為15毫米，板厚度為100毫米，板受力鋼筋的標準HRB400，計算公式如下：；；7.1.4正截面受彎構件加載：圖7-6適筋破壞-配筋截面<1>開裂彎矩、極限彎矩的理論計算過程：<2>通過分析對比開裂荷載、屈服荷載、破壞荷載的實驗數(shù)據(jù)跟跟設計標準的理論數(shù)據(jù)存在著誤差，主要原因如下：計算理論值會考慮梁的自重，而實驗時沒有考慮自重；從計算中可以檢出破壞荷載與屈服荷載的大小相對比差距很小，不能準確的計算破壞荷載，并且整個理論的計算過程和計算數(shù)據(jù)都是假設中和軸在受彎截面的中間。實驗給出的是現(xiàn)象發(fā)生后一刻的荷載，而理論計算的階段值都是現(xiàn)象發(fā)生前一刻的荷載；7.1.5計算撓度用軟件繪出試驗梁p-f變形的曲線構件開裂，以此類推，在不同的荷載下，可以得到相關的數(shù)據(jù)：圖7-7不同荷載下的計算結果圖7-8荷載與撓度的關系通過實驗得出的荷載-撓度曲線:圖7-9荷載-撓度曲線7.1.6計算裂縫繪制裂縫分布形態(tài)圖一、分析裂縫不同條件下的過程和機理。1.荷載小于等于0.4kn的時候，梁既沒有達到屈服，不屬于破壞，所以不存在裂縫，具有相應的彈性，所以在所承受的范圍之內(nèi)。2.當荷載在0.4kn的基礎上慢慢變大，這個階段的特點是截面就會變成相應的開裂前臨界值層次，等到一定程度以后則會導致受拉區(qū)混凝土慢慢進入了塑性的層次段。所以我們經(jīng)過實驗得到的受拉應變曲線也會呈現(xiàn)一定程度的曲線特征。在這個階段混凝土還在彈性范圍內(nèi)工作，切線斜率值一直減小，我們這樣看到的這個過程才會受壓區(qū)合拉力的變大一直減小。這時候受壓區(qū)混凝土和受拉鋼筋彈性范圍還在進行工作，但是還沒有出現(xiàn)縫，還和別的地方呈直線一直增長。受壓區(qū)高度的降低，當斜截面內(nèi)力增大到一定臨界值時，截面則處于開裂前的臨界狀態(tài)。3.在上面階段的荷載一直增加，這個時候就會造成薄弱地方的混凝土開始出現(xiàn)裂縫。當裂縫還在出現(xiàn)時，這時候的受拉鋼筋的應力也會很快增加，在撓度-荷載曲線上表現(xiàn)為撓度突然增大的轉折，混凝土拉應變會超過極限抗拉應變，此時荷載為7.9kn，曲率急劇增大。4.內(nèi)力重新分布完成后根據(jù)相應的條件荷載一直增加，而此時的鋼筋一直進行承受，會達到一個臨界值并且承擔大部分的拉應力。荷載的增加此時還沒有使鋼筋達到屈服的狀態(tài)，并且建筑物梁的抗彎剛度和開裂一瞬間相比較又有一定程度的上升，同時撓度與荷載曲線也表現(xiàn)為一定的相關線性關系。隨著荷載的增加，鋼筋的拉應力不斷增大，直至達到屈服前的臨界狀態(tài)。5.荷載為52.3kn，鋼筋屈服至受壓區(qū)混凝土達到最高點的應力階段。在此階段初應力只要增加一小部分，鋼筋便達到屈服。鋼筋的應力增量急劇衰減，承載能力也達到了一個承受值，截面的承載力快達到破壞荷載，混凝土受壓區(qū)邊緣應力仍舊沒有達到峰值。6.此時，如圖7-10所示隨著荷載一點點不斷增加，混凝土受壓區(qū)高度持續(xù)的降低，內(nèi)力臂持續(xù)增大，裂縫不斷的向上延伸。最后使得承載力也有限度的增大。但由于裂縫的迅速開展和混凝土壓應變的急劇增加，梁的抗彎剛度快速降低，從而導致裂縫截面曲率和梁撓度也增大。圖7-10荷載與最大裂縫關系二、簡單表述一下配筋率與受彎構件正截面承載力、裂縫寬度值以及撓度的關系配筋率越高，則受彎構件正截面承載力就會越大，而最大裂縫寬度值則會越小。但隨著配筋率的增加，減小撓度的效果卻并不明顯。7.2斜截面受剪構件試驗設計7.2.1無腹鋼筋計算1、做了很多試驗結果表達：跨比λ的大小然后決定了無腹筋梁斜的截面受破壞的狀態(tài)2、被破壞的狀態(tài)主要包括三種：（1）斜拉破壞、（2）剪壓破壞、（3）斜壓破壞。它們的承載力排序分別是：剪壓破壞>斜壓破壞>斜拉破壞（1）第一個狀態(tài)是當剪跨比λ＜1就是斜壓破壞斜壓破壞的定義和特征是：斜壓破壞發(fā)生的很快，斜壓破壞的承載力是比剪壓破壞要高的。破壞的時候，混凝土被腹剪斜裂縫分割成很多個斜向短柱才壓壞，破壞的狀態(tài)類似于傾斜短柱，所以叫做斜壓破壞。這種情況類似正截面的超筋破壞，是沒有預兆的脆性破壞，設計中要避免。（隨著荷載不斷增加沿斜向受壓破壞且破壞時斜裂縫多而密，荷載作用點與支座間的梁腹部出現(xiàn)的腹剪斜裂縫被分割短柱體。）（2）λ>3時為斜拉破壞斜拉破壞的特征作用有：斜裂縫一旦出現(xiàn)就會快速蔓延到集中荷載的作用點處，由于斜拉破壞時，斜裂縫一旦出現(xiàn)，抗剪腹筋馬上服從，斜截面抗剪承載力接近于無腹筋梁斜裂縫產(chǎn)生時的抗剪承載力，配置的抗剪筋未發(fā)揮作用，與斜壓破壞一樣，破壞都是一瞬間很快。斜拉破壞面也沒有壓碎的痕跡，裂縫主要是豎向裂縫，進過結論和分析就會得出是因為拉應變達到混凝土極限而發(fā)生的。所以，斜拉破壞屬于脆性破壞類型，我們可以通過配置合適的箍筋來避免斜拉破壞。剪壓破壞為剪跨比1≤λ≤3剪壓破壞的主要特性和作用有：與斜拉破壞一樣也屬于脆性破壞類型，但是剪壓破壞時不會像斜拉破壞時一樣突然發(fā)生。與斜裂縫相交的抗剪腹筋先服從，隨后剪壓區(qū)混凝土被壓碎，鋼筋和混凝土都得到很大程度的利用，所以斜截面抗剪承載力計算公式依據(jù)剪壓破壞時的受力特征建立才合理。（當彎剪斜裂縫出現(xiàn)以后，荷載仍會有所變大。隨著荷載的不斷增大，一直出現(xiàn)的其它裂縫，此裂縫叫作臨界斜裂縫。）7.2.2鋼筋混凝土柱計算第一步：構件設計1、設計依據(jù)：試件設計控制為：l0/h≤5，設計為短柱，這樣便可減少“二階效應”的影響。2、試件的主要參數(shù)：圖7-11試件的配筋情況第二步：加載裝置和試驗中的量測內(nèi)容1、試驗的加載裝置如圖7-12所示此試驗采用千斤頂加載，它的條件就是墊板要有足夠的剛度，根據(jù)試驗的要求為保障加載裝置的安全性，用來防止被混凝土的局部壓力遭到破壞。千斤頂支座的下端為固定式鉸支座，而支座的上端則跟下端不一樣為滾動式鉸支座。圖7-12柱偏心受壓試驗加載裝置2、加載裝置試驗量測的主要內(nèi)容混凝土應變測點布置如圖7-13所示，依照試驗的依據(jù)混凝土平均應變的量測是由布置在柱內(nèi)部縱筋表面以及柱混凝土表面上的應變計來進行測量。 圖7-13大偏心受壓柱試驗混凝土應變測點布置鋼筋應變測點布置如圖7-14所示縱筋應變的量測是由布置在柱內(nèi)部縱筋表面的應變計進行量測。圖7-14大偏心受壓柱試驗縱向鋼筋應變測點布置側向撓度測點布置如圖7-15所示，側向撓度的量測是由柱長度范圍內(nèi)布置位移計進行測量。 圖7-15大偏心受壓柱試驗側向撓度測點布置3、構件正截面承載力分析，本次試驗試件的