宿舍楼设计计算书模板(共60页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业1 工程概况1.1. 工程名称：某学院学生宿舍楼设计（5-6层）。1.2. 工程概况：建筑面积约为5000m2，是一幢6层的现浇钢筋混凝土框架结构体系的建筑物，层高均为3.0m，室内外高差为0.9m。1.3. 设计条件：主导风向:冬季为北偏东风，夏季为东南风；C类粗糙程度，基本风压w0=0.35kN/m2，；雨雪条件：基本雪压为0.45kN/m2其它条件：抗震设防烈度 7度。1.4 材料使用：（1）. 钢筋：多数纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335,其余采用热轧钢筋HPB235。（2）.混凝土：梁柱板均使用C30类型的混凝土。1.5其它结构选型屋面：使用现浇钢筋混凝土板作为承重结构，屋面板按不上人屋面的使用荷载选用。楼面：使用现浇钢筋混凝土板，板厚为120mm。基础：使用柱下独立基础。2.1确定计算简图假定框架柱与基础顶面接触，框架梁与柱刚接，设计时为了计算的方便，使每个柱子的尺寸不变，于是梁的跨度和柱截面形心线之间的距离相等。底层的柱子高度为3.9m图2.22.2 梁、柱截面尺寸的估算：梁截面BD跨：主梁：取h=600mm b=300mm故该框架的横梁与纵梁的初步设计截面尺寸为b×h=300mm×600mm次梁：h=400mm 取b=200mm故框架的次梁初步设计截面尺寸为b×h=400mm×200mmDE跨：主梁：取与BD同样截面柱截面柱截面取400mm×400mm2.2.1 屋面与楼面的恒荷载标准值计算屋面120mm厚的现浇混凝土板 0.12m×253顶层抹灰10mm厚混凝土砂浆 0.01×170.017附加层 3.50合计 4.48 标准层楼面： 地面装饰 0.65找平层20mm厚水泥砂浆 0.02m×170.34120mm厚现浇钢筋混凝土板 0.12m×253抹灰：10厚混合砂浆 0.01m×170.17合计： 4.33 2.2.2 屋面与楼面活荷载计算一. 根据荷载规范与计算书查得 ：楼 面：2.0走 廊: 2.5二.雪荷载Sk=1.0×0.45 =0.45 2.2.3 梁、柱、板的重力荷载计算梁自重：主梁： b×h=300mm×600mm主梁自重： 0.3×25×（0.6-0.12） =2.85抹灰： 0.01×(0.6m-0.12m)+0.3m ×2×17=0.13合计： 3.02 次梁： b×h=200mm×400mm梁自重： (0.4m-0.12m) ×25 ×0.2m =2.69抹灰层：10厚混合砂浆： (0.4m-0.12m)×2+0.2m ×0.01m×17=0.13 合计： 1.28柱自重：柱尺寸： b×h=400 mm×400 mm柱自重： 0.4m×0.4m×25 =4抹灰层：10厚混合砂浆： 0.01m×0.4m×0.4×17=0.03合计： 4.03 横墙自重：墙体： （3.0-0.6）×0.24×19=11.4粉刷墙面： （ 3.0m-0.5）×0.01×2×17=0.85合计： 12.25纵墙自重：墙体： （3.0-0.4）×0.24×19=12.31水泥粉刷内墙面： （3.0-0.4）×0.01×17×2=0.98合计： 13.23 结构的线刚度计算在框架结构中，为了增大梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移，现浇楼板的楼可以作为梁的有效翼缘。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取I=2I0（I0为梁的截面惯性矩）。 梁采用C30混凝土，查表的，其弹性模量根据框架柱的刚度为1进行折算，则该框架的相对线刚度如下图3-1所示：图2.33 框架的竖向向荷载计算3.1.梁的荷载计算3.1.1顶层屋板传递的荷载顶层板传至梁上的荷载为三角形和梯形荷载两种形式，首先把他们等效为均布荷载，经计算所有现浇板板块的长边与短边比均小于3.0，宜按双向板计算，从四角出45o平分线，区格板被分为四个小块，每小块荷载传给与之相邻的的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载。荷载的传递示意图如下： 图3.1 3.1.2 楼面传递的荷载屋面板传给主梁的荷载BD段恒载：6.57×1.8×2=23.65kN/m活载：2.45×1.8×2=8.82kN/mDE段恒载：6.57×2.1×1.414/2=9.75 kN/m活载：2.45×2.9/2=3.64kN/mBD段楼面板传给主梁的荷载：BD段恒载： 4.33×1.8×2=15.59kN/m活载：2×1.8×2=7.2kN/mDE段恒载：4.33×2.1×1.414/2=6.43kN/m活载：2×2.9/2=2.9kN/m三角形荷载与梯形荷载的等效荷载转化计算如下对于梯形荷载Q=q/l 均布荷载q=（1- 2Q2+Q3） 图3.2 图3.3 同理可得荷载的均布值见下表： 恒荷载 顶层 标准层图3.4 图3.5活荷载 顶层 标准层图3.6 图3.74 横向荷载作用下框架的水平位移验算4.1地震作用G=(G上柱+G下柱)×0.5+G梁自重+（G上墙+G下墙）×0.5+0.5×G活载G1=(4.03×4.0×50)×0.5+(18.54×11+5.4×4)×3.02+1.28×(36×4+9.6)+×4033+(18.54×12+4×41.64)×13.23=10800.72KNG2=(4.03×3.0×50)×0.5+（18.54×11）+5.4×4×3.02+1.28×(36×4+9.6)+728.53×4.33+(18.54×12+4×41.64)×13.23+0.5×2.0×(41.64×18.54)=10396.82KNG2=G3=G4=G5 G1=(4.03×3.0×50)×0.5+(18.54×11+5.4×4)×3.02+1.28×(36×4+9.6)+738.53×6.57+(18.54+4×41.64)×0.5×2=9051.12KN所以地震荷载集中于各层标高处的重力荷载代表值Gi4.2 横向水平地震作用下的框架的侧向位移:层数Gi（KN）Vi(KN)Di69051.129051.12510396.8219447.94410396.8229844.76310396.8240241.58210396.8250638.4110800.7261438.12表4.1Wr=0.7，T1=1.7×Wr×=0.38S由于结构的高度不超过40m，变形一剪切变形为主，且质量和刚度分布比较均匀，故使用底部剪力法计算水平地震作用。结构总的横向水平地震作用如下Geq=0.85×61438.12=52222.40KN查表得：Tg=0.25S a=0.08因为Tg<T1<5Tg T1>1.47g 计算各质点的水平地震作用标准值 。计算见下表层次HiGiGiHiGiHi/FiVi618.89051.15.060.24661.76661.76515.810396.82.760.24661.761323.52412.810396.82133.79.300.20551.471874.9939.810396.82.840.15413.602288.5926.810396.8270698.380.10275.732564.3213.810800.7241042.740.06165.442729.76表4.2各质点的水平地震作用如下图图4.14.3 水平地震作用下的位移验算：横向水平地震作用下的一榀框架结构每层间的位移U和顶点的位移U按下面公式计算U= 层数Hi楼层相对侧移转角6661.760.32102.8430001/937551323.520.6598.4230001/461541874.990.9288.9230001/326132288.591.1274.3530001/267922564.321.2554.7230001/240012729.761.333039001/2932表4.3由上表可知，该一拼框架的最大层间位移在第二层，其1/2400<【U/h】，满足要求。风荷载的标准值计算及位移的验算：层数us61.31.00.8418.90.3510.84.1351.31.00.7415.90.3510.83.6441.31.00.7412.90.3510.83.6431.31.00.749.90.3510.83.6421.31.00.746.90.3510.83.6411.31.00.743.90.3510.83.64表4.4该框架在风荷载作用下的标准值见下图：图4.2风荷载作用下的框架的层间位移计算： U=层数PkViUHjU/H64.134.130.3.01/53.647.770.3.01/.6843.6411.410.3.01/33.6415.050.3.01/4109623.6418.690.3.01/13.6422.330.3.91/表4.5经验算，满足最大位移要求。水平地震作用下的位移验算横向水平地震作用下的一榀框架结构每层间的位移U和顶点的位移U按下面公式计算U= 层数6661.760.32102.8430001/937551323.520.6598.4230001/461541874.990.9288.9230001/326132288.591.1274.3530001/267922564.321.2554.7230001/240012729.761.333039001/2932表4.6上表可知，该一拼框架的最大层间位移在第二层，其1/2400<【U/h】，满足要求。5 竖向荷载作用下的内力计算5.1恒荷载作用下的框架内力计算5.1.1计算各点的杆端弯矩顶层 MBD=-MDB=-1/12×15.21×6.6×6.6=-4.89KN.MMDE=-MED=-1/12×10.55×2.1×2.1=-2.93KN.M标准层MBD=-MDB=-1/12×20.95×6.6×6.6=-76.60KN.MMDE=-MED=-1/12×16.31×2.1×2.1=-4.34KN.M由梁与柱的相对线刚度求出个点的弯矩分配系数Uij。分配系数如下图B柱： 底层 标准层 顶层D柱 底层 标准层 顶层图5.15.1.2用弯矩分配法计算各点弯矩图5.2图5.3图5.45.1.3计算横荷载作用下的跨中弯矩计算梁BD 顶层 M=1/8×15.12×6.6×6.6-1/2(36.48+55.19)=36.49KN.M标准层 M=/8×20.95×6.6×6.6-1/2(61.3+75.12)=46.08KN.M底层 M=/8×20.95×6.6×6.6-1/2(60.44+75.26)=47.04KN.M 梁DE 顶层 M=1/8×7.98×2.1×2.1-1/2(37.73+37.73)=-33.33KN.M标准层M=1/8×20.95×2.1×2.1-1/2(41.8)×2=-34.56KN.M底层 M=1/8×16.31×2.1×2.1-1/2(41.96)×2=-35.42KN.M恒荷载作用下的边跨柱的轴力计算：轴力包括梁传来的荷载和柱自重N6=115.83KNN5=129.66KNN4=N3=N2=N1恒荷载作用下的中间跨柱子的轴力计算N6=133.3KNN5=191.57KNN4=N3=N2=N1恒载作用下的弯矩图如下图5.55.1.4恒荷载作用下的截面剪力计算：顶层QBD=(36.48-55.19)/6.6+0.5×15.12×6.6=47.06KNQDB=(36.48-55.19)/6.6-0.5×15.12×6.6=-52.73KNQDE=0.5×7.98×2.1=8.38KNQED=-8.38KN同理可得标准层：QBD=67.72KNQDB=-71.54KNQDE=12.42KNQED=-12.42KN底层QBD=67.38KNQDB=-71.88KNQDE=12.42KNQED=-12.42KN柱端剪力计算：B柱Q6=-(36.48+15.62)/3.0=-17.37KNQ5=-(31.22+31.22)/3=20.82KNQ4=Q3=Q2Q1=-(24.84+4.14)/3.9=-8.5KND柱Q6=(17.46+8.51)/3=8.6KNQ5=17.02×2/3=11.34KNQ4=Q3=Q2Q1=(14.18+4.72)/3.9=4.82KN框架梁剪力图如下：图5.6框架柱轴力图如下：图5.75.2 活荷载作用下的框架内力计算5.2.1计算各点的杆端弯矩顶层 MBD=-MDB=-1/12×5×6.6×6.6=-18.19KN.MMDE=-MED=-1/12×2.28×2.1×2.1=-0.84KN.M标准层和底层MBD=-MDB=-1/12×4.08×6.6×6.6=-14.81KN.MMDE=-MED=-1/12×1.86×2.1×2.1=-0.68KN.M5.2.2用力矩分配法计算：图5.85.2.3计算跨中弯矩梁BD 顶层 M=1/8×5×6.6×6.6-1/2(12.04+18.5)=11.96KN.M标准层 M=/8×4.08×6.6×6.6-1/2(12.02+14.41)=9KN.M底层 M=1/8×4.08×6.6×6.6-1/2(12.43+314.53)=8.74KN.M 梁DE 顶层 M=1/8×2.28×2.1×2.1-1/2(12.17+12.17)=-10.91KN.M标准层M=1/8×1.86×2.1×2.1-1/2×6.34×2=-5.31KN.M底层 M=1/8×1.86×2.1×2.1-1/2(8.18)×2=-7.15KN.M活荷载作用下的边跨柱的轴力计算：N6=20.91KNN5=17.06KNN4=N3=N2=N1活荷载作用下的中间跨柱子的轴力计算N6=25.87KNN5=21.124KNN4=N3=N2=N1活载作用下的弯矩图如下图5.95.2.4活荷载作用下的截面剪力计算：顶层QBD=(12.04-18.5)/6.6+0.5×5×6.6=15.52KNQDB=(12.04-18.5)/6.6-0.5×5×6.6=-22.96KNQDE=0.5×2.28×2.1=2.39KNQED=-2.39KN同理可得标准层：QBD=16.14KNQDB=-16.87KNQDE=1.95KNQED=-1.95KN底层QBD=16.18KNQDB=-16.87KNQDE=1.95KNQED=-1.95KN柱端剪力计算：B柱Q6=-(12.04+6.06)/3.0=-6.03KNQ5=-(6.06+6.06)/3=2.97KNQ4=Q3=Q2Q1=-(5.1+1.7)/3.9=-1.74KND柱Q6=(5.57+3.35)/3=6.03KNQ5=3.35×2/3=2.23KNQ4=Q3=Q2Q1=(2.77+0.92)/3.9=0.95KN框架柱剪力图如下：图5.10框架柱轴力图如下：图5.116 水平荷载作用下的内力计算6.1水平地震作用下的内力计算：6.1.1水平地震作用下的框架柱的柱端弯矩D值法计算。计算过程见下表：柱剪力D值楼层剪力Y0M上M下B6661.7612654.49130591.720.0587.134.5951323.5212654.491305183.440.20146.7536.6941874.9912654.491305259.870.30181.9177.9632288.5912654.491305317.20.40190.32126.8822564.3212654.491305355.41.060142.16213.2512729.761579569394.4621.330.55279.6341.73D6661.7632998.191305239.170.45131.54107.6351623.5232998.191305478.330.45263.08215.2541874.9932998.191305677.640.45372.70304.9432288.5932998.191305827.120.5413.56413.5622564.3232998.191305926.770.5463.39463.3912729.7618902.269394.4743.550.55334.6408.95表6.16.1.2地震作用下的框架梁的两端弯矩剪力及轴力层数LBDLDE柱轴力M左M右VbM左M右VbNBND66.68.71328.191.7472.110.33510.3.359.8.431.7479.84356.615.1348.9483.6.492.128.12328.1.0326.7.85.39636.62346.621.8614.1925.4.622.140.10340.1.0338.1.9310.85874.81636.626.82817.3436.6.932.154.50754.5.0751.9.1117.55112.672726.626.90421.1647.2.882.166.53166.5.3163.3.6324.839190.0916.649.28519.62310.4.12.160.17660.1.7657.3.035.28247.4表6.26.1.3地震作用下的弯矩图如下：图6.1地震作用下的剪力与轴力图如下：图6.26.2风荷载作用下的内力计算。6.2.1柱子的计算过程见下表：（表6.3）柱层号剪力D值剪力Y0M上M下B64.1312654.4913050.571.050.030.5453.6412654.4913050.500.200.40.143.6412654.4913050.500.300.350.1533.6412654.4913050.500.400.30.223.6412654.4913050.500.600.20.313.641579569394.40.830.550.370.46 D64.1332998.1913051.490.450.820.6753.6432998.1913051.320.450.740.5843.6432998.1913051.320.450.740.5833.6432998.1913051.320.500.660.6623.6432998.1913051.320.500.660.6613.6418902.269394.410.550.450.55图5.76.2.2风荷载作用下框架梁的内力计算见下表：层数LBDLDE柱轴力M左M右VbM左M右VbNBND66.60.030.180.032.10.640.640.610.030.6156.60.940.30.192.11.111.111.060.210.6746.60.450.280.112.11.041.040.990.322.6636.60.450.260.112.10.980.980.930.433.5926.60.40.280.102.11.041.100.990.534.5816.60.670.230.142.10.880.880.840.675.42表6.46.2.3弯矩图：图6.3剪力与轴力图如下：图6.47 内力组合计算7.1柱子的内力组合计算见下表：（表7.1）框架柱内力组合表 第1层层次杆件截面内力恒载活载地震地震内力组合最不利内力组合左右1.2恒+1.4活1.35恒+0.98活1.2(恒+0.5活)+MmaxMM1.3地震左1.3地震右NNmaxNmin1B上端M24.84 5.10 -27.96 27.96 36.95 38.53 -3.48 69.22 64.1926.09-14.54N763.29 115.11 -35.28 35.28 1077.10 1143.25 939.15 1060.30 825.51898.87721.93下端M24.84 1.70 -34.17 34.17 32.19 35.20 -13.59 75.25 64.1922.75-24.66N763.29 115.11 -44.40 44.40 1077.10 1143.25 927.29 1042.73 825.51898.87710.07D上端M14.18 -2.77 -37.46 37.46 13.14 16.43 -33.34 64.05 -60.57-14.2-60.57N894.04 149.13 -24.74 24.74 1281.63 1353.10 1130.16 1194.49 875.881060.3875.88下端M-2.36 -0.92 -40.90 40.90 -4.12 -4.09 -56.55 49.79 -63.93-12.39-63.93N894.04 149.13 -33.86 33.86 1281.63 1353.10 1118.31 1206.34 864.021061.3864.02框架柱内力组合表 第2层层次杆件截面内力恒载活载地震地震内力组合最不利内力组合左右1.2恒+1.4活1.35恒+0.98活1.2(恒+0.5活)+MmaxMM1.3地震左1.3地震右NNmaxNmin2B上端M31.22 6.06 -14.22 14.22 45.95 48.09 22.61 59.59 40.8740.873.89N633.69 98.93 -24.84 24.84 898.93 952.43 787.49 852.08 677.91677.91677.91下端M35.60 7.23 -21.33 21.33 52.84 55.15 19.33 74.79 53.4331.48-2.03N633.69 98.93 -35.28 35.28 898.93 952.43 773.92 865.65 691.48756.49599.75D上端M17.02 -3.35 -46.39 46.39 15.73 19.69 -41.89 78.72 -72.53-14.77-72.53N742.88 130.36 -19.10 19.10 1073.96 1130.64 944.84 994.50 749.69911.09749.69下端M-18.36 -3.59 -46.34 46.34 -27.06 -28.30 -84.43 36.06 -74.17-16.76-74.17N742.88 130.36 -24.74 24.74 1073.96 1130.64 937.51 1001.83 742.35911.09742.35（表7.2）框架柱内力组合表 第3层层次杆件截面内力恒载活载地震地震内力组合最不利内力组合左右1.2恒+1.4活1.35恒+0.98活1.2(恒+0.5活)+MmaxMM1.3地震左1.3地震右NNmaxNmin3B上端M31.22 6.06 -19.03 19.03 45.95 48.09 16.36 65.84 47.1227.03-2.36N504.09 79.15 -17.55 17.55 715.72 758.09 629.58 675.21 543.9610.36498.27下端M31.22 6.06 -12.69 12.69 45.95 48.09 24.60 57.60 38.8827.035.88N504.09 79.15 -24.84 24.84 715.72 758.09 620.11 684.69 553.37610.36488.79D上端M17.02 -3.35 -41.36 41.36 15.73 19.69 -35.35 72.18 -65.99-14.77-65.99N586.72 105.89 -12.67 12.67 852.31 895.84 751.13 784.07 610.15737.25610.15下端M-17.02 -3.35 -41.36 41.36 -25.11 -26.26 -76.20 31.33 -65.99-14.77-65.99N586.72 105.89 -19.10 19.10 852.31 895.84 742.77 792.43 601.79737.25601.79框架柱内力组合表 第4层层次杆件截面内力恒载活载地震地震内力组合最不利内力组合左右1.2恒+1.4活1.35恒+0.98活1.2(恒+0.5活)+MmaxMM1.3地震左1.3地震右NNmaxNmin4B上端M31.22 6.06 -18.19 18.19 45.95 48.09 17.45 64.75 46.0327.03-1.27N375.09 59.41 -10.86 10.86 533.28 564.59 471.64 499.87 410.09463.59381.85下端M31.22 6.06 -7.80 7.80 45.95 48.09 30.96 51.24 32.5227.0312.24N375.09 59.41 -17.55 17.55 533.28 564.59 462.94 508.57 418.79463.59373.16D上端M-17.02 -3.35 -37.27 37.27 -25.11 -26.26 -70.89 26.02 -60.67-14.77-60.67N735.56 81.37 -7.48 7.48 996.59 1072.75 921.77 941.22 468.97563.35468.97下端M-17.02 -3.