武汉东湖分校行政办公楼工程设计计算书.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流武汉东湖分校行政办公楼工程设计计算书.精品文档. 摘 要 本工程为武汉东湖分校行政办公楼工程，采用框架结构，主体为六层，本地区抗震设防烈度为6度，场地类别为II类场地。基本风压0.35KN/m2，基本雪压0.25KN/m2。 本设计主要进行了结构方案中横向框架第11轴设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构内力。并找出最不利的一组或几组内力组合。选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。对楼板进行了配筋计算，本设计采用独立基础，对基础进行了受力和配筋计算。关键词：框架结构 内力计算 抗震验算 计算配筋 基础Abstract This project is for the wuhan east lake campus administration building design, a framework structure for a six-storey main, in the region earthquake intensity of 6 degrees classification as Class II venues. Led to the southwest direction, the basic Pressure 0.35KN/m2, basic snow pressure 0.25KN/m2. The design of the main structure of the program horizontal framework 11-axis seismic design. In determining the distribution framework, the first layer of representative value of the load, Then use vertex from the displacement method for earthquake cycle, and then at the bottom of shear horizontal seismic load calculation under size, then calculated the level of load under the Internal Forces (bending moment, shear and axial force). Then calculate vertical load (constant load and live load) under the Internal Forces. Identify the most disadvantaged group or an internal force several combinations. Select the best safety results of the reinforcement and Mapping. In addition, the structure of the program indoor staircase design. On the floor reinforcement calculation, the use of pile foundation design, foundation and pile caps for the force and reinforcement calculation.KEY WORDS: Frame structure internal force calculation seismic checking calculation of reinforcement foundation 第一章 绪论毕业设计是我们大学本科教育中培养目标实现的较为重要的阶段，是对我们毕业前的综合学习阶段的一种深化、拓宽，同时也是对我们大学期间所学专业知识的全面总结与回顾。本次毕业设计题目为武汉东湖分校行政办公楼。前期，为了顺利完成毕业设计，我专门温习了结构力学、钢筋混凝土设计、建筑结构抗震设计等相关书籍，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等最新规范。中期，通过所学的基本理论、专业知识和基本技能，温故而知新，进行了建筑和结构设计。后期，主要对计算书word文档进行排版及施工图的绘制，并得到指导老师的审批与指正，从而使我圆满的完成了此次毕业设计任务，在此我对指导及审查的老师们表示衷心的感谢。历时两个多月，在指导老师的帮助下，通过相关资料的查阅、荷载的设计计算、论文撰写以及外文的翻译等等，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了我们的专业知识、提高了我们综合分析解决问题的能力，从各方面去达到一名本科生应该达到的目标与要求。此次毕业设计，对于框架结构设计的计算，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平、能力有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。第二章 工程概况 本设计行政办公楼位于武汉市。该地段地势平坦，环境较好，在选址和环境营造方面，注意自然景色的优美，也重办公环境各交通条件的因素，更强调人与自然环境的协调统一，比较适合办公楼功能的充分利用。根据设计资料的规划要求，本办公楼建筑要求的主要功能有：办公室、文印室、资料室等，其具体工程概况如下。 设计题目：武汉东湖分校行政办公楼设计 建筑面积：5500m2 建筑高度：22.5m 建筑层数：六层 结构类型：框架结构 设计标高：室内外高差：450mm。 沉降缝：该建筑工程长65.6m>50m，故要设置沉降缝， 墙身做法：外墙身采用300厚的填充墙 , 内墙采用240厚的填充墙。 楼面做法：楼面（大理石楼面），100厚现浇钢筋砼楼板，20厚板底抹灰。 屋面做法（上人屋面）：见建筑设计部分。 门窗做法：塑钢窗和木门。 地质资料：工程地质资料如下表。 表2.1工程地址资料基础埋深m土层厚度m岩土名称地基土静荷载代表值KN2.202.20杂填土1008.005.80粉质粘土14016.208.20粘土16020.704.50中密的细沙25.004.30基岩地震烈度：6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第二组。场地类型：二类场地。地基承载力特征值：fk=180kpa 基本风压：0 =0.35KN/m2 基本雪压：0.25 KN/m2地面粗糙度类别：B类建筑防火等级：II级建筑材料：混泥土强度等级为C30，钢筋为HRB335第三章 框架结构设计3.1 初估梁柱截面尺寸本行政办公楼主体结构总共6层，其层高为3.6m，外墙均为300的砌块填充墙，内墙为240的填充墙。 故板厚取100BC跨：L=6000主梁,取600，取300次梁 ,h取400，b取250CD跨：L=2400主梁,取450，取250表3-1 估算梁的截面尺寸（）及各层混凝土强度等级层数混凝土强度等级横梁（b×h）纵梁（b×h）次梁（b×h）BC,DE跨CD跨16C30300×600250×450300×600250×450 3.2柱截面尺寸的初步估算结合相关经验，我们可以初步估算出其恒荷载的标准值为12， 负载面积（中柱）：5.4×2/2×8.4/2=22.68负载面积（边柱）：（5.45.4）/2×6/2=16.2中柱柱底承受荷载恒荷载：12×6×22.68=1633KN活荷载：2×6×22.68=272KN永久荷载组合值：N=1.35×1633+1.4×0.7×272.16=2471.27KNC30强度的混泥土， =14.3N/mm,柱的截面积：A= 因此柱区600×600满足要求，为方便后面的计算，中柱和边柱的尺寸均取600×600。 图3-1 边柱和中柱的负荷面积简图3.3 结构布置图3-2 结构平面布置图梁的尺寸：L1=300×600, L2=250×400, L3=250×450 边柱、内柱的尺寸均为600×6003.4 框架计算简图 图3-3 框架结构梁柱尺寸3.5 框架梁柱线刚度在框架结构中，为增大量的有效刚度，减小框架侧向位移这将作，在计算梁的截面惯性矩时，对于中框架梁取I=2 Io （其中Io为梁的截面惯性矩） (3-1) C30的混凝土，。 i边梁EI/L=中跨梁：i中跨EI/L=首层柱：（BE轴） i底柱EI/L=其余各标准层柱：（BE轴）i余柱：EI/L=令i余柱1.0,可知其他各边梁柱的相对线刚度为： i边梁 i中跨梁 i底柱图34 框架梁柱的相对线刚度梁柱平均线刚度底层 (3-2) (3-3) 由上述公式可求梁柱线刚度为：(1) 梁柱BE的线刚度为 （KN/M） (2) 梁柱CD的线刚度为 （KN/M）标准层 (3-4) (3-5) 由上述公式可求梁柱线刚度为：(1) 梁柱BE的线刚度为 （KN/M）(2) C,D梁柱的线刚度为 （KN/M）横向框架梁柱的侧移刚度见下表：表31 横向框架标准层D值构件D值（KN/M）数量D（KN/M）B柱1941710194167C柱2423210242317D柱2423210242317E柱1941710194167871968表32 横向框架首层D值构件名称D值（KN/M）数量D（KN/M）B柱1886210188620C柱2080110208010D柱2080410208040E柱18864101886407931312表33 横向框架顶层D值构件名称D值（KN/M）数量D（KN/M）B柱194178139336C柱242328193856D柱242328193856E柱194178155336682384 第四章荷载计算4.1屋面及楼面恒荷载A 屋面均布恒载三毡四油防水层 1.0KN/20厚的水泥砂浆找平层 0.4 KN/40厚混合砂浆3%找坡层0.04m×140.56 KN/80厚的保温层0.08m×14.51.16KN/100厚现浇钢筋混凝土结构层0.1m×252.5KN/粉底或吊顶： 0.17KN/ 合计 5.79 KN/B 过道走廊20水泥砂浆0.02×0.65=0.013 KN/100厚现浇钢筋混凝土结构层0.1m×252.5KN/粉底或吊顶：0.17KN/ 合计：2.68 KN/C 楼面均布荷载水磨石地面 1.16KN/100厚现浇钢筋混凝土板结构层0.1m×252.5KN/粉底或吊顶0.17KN/ 合计：3.83 KN/4.2屋面及楼面活荷载A 根据荷载规范查表可知，办公室走廊楼梯等位置的均布活荷载一般为2.0KN/。B 雪荷载Sk=1.0×0.25 KN/=0.25 KN/两者不可以同时考虑，取值时取其最大者.4.3梁柱自重1 梁自重：（1）边横纵梁（300×600）梁： 2.5×0.3m×0.5=3.75 KN/m梁底抹灰： 0.22KN/ 合计：3.97 KN/（2）中横梁（250×450）梁重：25 ×0.25m×0.35=2.19KN/m梁底抹灰： 0.16 KN/ 合计：2.35KN/（3）次梁（250×400）梁重：25×0.25m×0.3=2.19KN/m梁底抹灰： 0.14 KN/ 合计：2.33 KN/（4）基础梁（250×400）梁重：25 ×0.25m×0.4m=2.5KN/m2 柱自重： 柱（600mm×600mm）柱重：25×0.6m×0.6m=9KN/m柱周抹灰： 0.4 KN/ 合计：9.4 KN/2 墙体自重外墙采用300mm厚的填充墙，墙两侧抹灰，其墙体自重计算可近似按加厚墙体来计算。标准差墙体重量：（3.6-1.8m-0.5）×0.34m×18=8KN/m底层纵墙 （4.25-1.8-0.6-0.4）×0.34×18=8.9 KN/m4 内墙自重单位墙体面积重量0.28×5.5=1.54：（4.55m-0.6m）×0.28m×18=19 KN/m第五章横向水平荷载作用下框架内力侧移计算5.1墙体自重外墙 ： 300厚填充墙（5.5KN/m3） ,20mm的抹灰（17 KN/m3）单位面积墙的重力荷载值为： 底层 (1) 轴线B上的纵墙面积： (2) 轴线E的纵墙面积： (3) 轴线314上纵墙的面积：112.30+153.10+78.85=344.25底层外墙自重：5.16×344.25 =1776KN 标准层 (1)轴线B的纵墙面积(2)轴线E上纵墙的面积(3) 轴线610上纵墙的面积89.64+110.16+64.8=264.6标准层外墙自重：5.16×264.6=1365.34KN 顶层(1) 轴线B上的纵墙面积：(2) 轴线E上纵墙的面积：(3) 610 轴线上纵墙的面积：合计：77.8+79+64.8=221.6则顶层外墙自重为：5.16×221.6=1143.5KN隔墙为240的填充墙,两侧抹灰，单位面积荷载为底层(1) 轴线C上的横墙面积：(2) 轴线D上横墙的面积：(3) BE轴线上横墙的面积：合计：481.43+114.31+99.98=695.72隔墙自重：1.78××695.72=1238.39KN标准层(1) 轴线C上的横墙面积：(2) 轴线D上横墙的面积：(3) BE轴线上横墙的面积：合计：117.56+69.2+396.65=593.41标准层隔墙自重：1.78×593.41=1038.47KN 顶层(1) 轴线C上的横墙面积：(2) 轴线D上横墙的面积：(3) BE轴线上横墙的面积：合计：88.6+29.4+45.464=163.46 顶层隔墙自重为：1.78×163.46290.96KN女儿墙自重 女儿墙采用240的填充墙，15.5KN/m3,两侧为200mm厚抹灰，高900mm，则单位面积的重力荷载: 顶层顶女儿墙： 女儿墙自重：90.72×2=181.44KN5.2门窗自重表5-1 梁重力荷载标准值构件楼层b/mh/mg/KNLi/mGi×LinGi/KN横梁L1150.30.63.98KN/m623.9204776 0.30.63.98KN/m623.916382过道梁L3150.250.452.35KN/m2.45.641056.46 0.250.452.35KN/m2.55.7845次梁L2150.250.42.32KN/m613.1182366 0.250.42.32KN/m613.114184纵梁L1150.30.63.98KN/m623.9368596 0.30.63.98KN/m623.928668表5-2 门重力荷载标准值底层门标号尺寸数量荷载标准值M10.9m×2.1m18个GM1=0.2×0.9m×2.1m×18=6.8KNM20.8m×2.1m4个GM2=0.2×0.8m×2.1m×4=1.34KNM41.8m×2.4m1个GM3=0.2×1.8m×2.4m×1=0.85KNM51.8m×2.1m2个GM4=0.2×1.8m×2.1m×2=1.52KN=10.51KN标准层门标号尺寸数量荷载标准值M10.9m×2.1m19个GM1=0.2×0.9m×2.1m×19=7.18KNM20.8m×2.1m4个GM2=0.2×0.8m×2.1m×4=1.34KN=8.52KN顶层门标号尺寸数量荷载标准值M10.9m×2.1m9个GM1=0.2×0.9m×2.1m×9=3.4KNM51.8m×2.1m2个GM1=0.2×1.8m×2.1m×2=1.51KN=4.91KN 表5-3 窗重力荷载标准值底层窗标号尺寸数量荷载标准值C11.8m×1.8m27个GC1=0.45×1.8m×1.8m×27=39.4KNC20.6m×1.8m4个GC5=0.45×0.6m×1.8m×4=1.94KNC31.5m×1.8m2个GC6=0.45×1.8m×1.5m×2=2.4KNC41.8m×3.6m8个GC6=0.45×1.8m×3.6m×8=23.3KN=67KN标准层窗标号尺寸数量荷载标准值C11.8m×1.8m27个GC1=0.45×1.8m×1.8m×27=39.37KNC20.6m×1.8m4个GC3=0.45×0.6m×1.8m×4=1.94KNC31.5m×1.8m2个GC4=0.45×1.5m×1.8m×2=2.43KNC41.8m×3.6m9个GC6=0.45×1.8m×3.6m×9=26.24KN=70KN顶层窗标号尺寸数量荷载标准值C11.8m×1.8m11个GC1=0.45×1.8m×1.8m×11=16.04KNC31.5m×1.8m2个GC3=0.45×1.5m×1.8m×2=2.43KNC41.8m×3.6m3个GC3=0.45×3.6m×1.8m×3=8.75KN=27.22KN5.3荷载分层总汇根据抗震规范，可计算各层重力荷载。各楼层重力荷载代表值Gi确定如下：第六层梁：G=横梁次梁过道梁382+45.1+183.8+668=1234KN柱：G承重柱/2+柱/2=11.5/2+903.4/2=457.45KN墙：女儿墙纵墙/2+隔墙/2 55.08+1145.20/2+291/2773.18KN板：G3525.4KN门：G=3.96KN窗：G=35.96KN雪荷载：0.4KN/m2×42m×14.4m=241.92KN顶层重力荷载代表值为：1234KN+457.45KN+773.18KN+3525.4KN+3.96KN35.96KN241.926158.4KN合计： 6158.4KN五层：梁：G=横梁次梁过道梁477+56.38+236.3+667.8=1437.48KN柱：G柱/2+构造柱/2=457+69.12/2+1129/2=1057KN墙：女儿墙纵墙/2+内隔墙/2 1145/2+291/2+114.4/2+1038.5+1365.34/2+181.442159KN板：G1847.59+1052.35=2900KN门：G=17.46KN窗：G=42.33KN雪荷载：0.4KN/m2×42m×14.4m=241.92KN六层重力荷载：1437.5KN+1056.6KN+2158.7KN+2899.90KN+17.5KN42.33KN181KN7612.40KN活荷载：G0.5×0.4×6×14.4×2+0.5×2.0×42×14.4=639KN合计： 7612.40KN639KN8251.4KN标准层:梁: G=横梁次梁过道梁477+56.4+236.30+668=1437.7KN柱：G承重柱/2+柱/2=29.2/2+69/2+1129.2/2+69.12/2=1198.2 KN墙：G=女儿墙纵墙/2+隔墙/21365.34/2+114.4/2+1038.5/2+1365.34/2+1038.5/2+114.432/22518.26KN板：G2399.11+422.61=2821.70KN门：G=18.89KN窗：G=67.07KN=1437.7+1198.2KN+2518.26KN+18.89KN+67.07KN=8036.32KN可变荷载：G=0.5×2.0×1625.4+158.3=784.68KN 784.68KN8036.32KN8820.22底层： 梁:G=横梁次梁过道梁477+56.4+236.3+668=1437.7KN柱：G承重柱/2+柱/2=75.84/2+69.16/2+1129/2+1486.8/2=1380.47KN墙：女儿墙纵墙/2隔墙/2卫隔墙/21365.34/2+114.44/2+1038.47/2+1877/2+1238.4/2+150.72/22892KN板：G2150.93+334.50=2485.43KN门：G=10.23KN窗：G=62.62KN=1437.7KN+1380.47KN+2892KN+2485.43KN +10.23KN +62.62KN =8268.45KN可变荷载：G=0.5×2.0×686.88=686.88KN合计： 686.88KN8268.45KN8955.33KN 第六章水平地震作用下框架内力侧移计算6.1.质点重力荷载图61质点重力荷载值6.2 横向自振周期结构顶点假想位移的公式计算如下 (6-1) （6-2） （6-3） （6-4）式中：为基本周期调整系数。考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数，框架结构取0.60.7，该框架取0.7。：框架结构假想位移。 ：第i层第j柱的抗侧移刚度；表61 结构顶点的假想侧移计算层次Gi (KN)VaiDiUiUi66158.46158.4698373.68.81261.8457612.413770.8872966.915.57253.0348820.231411.2872966.935.88211.3738820.240321.5872966.946.11175.3828820.249051.7872966.956.2129.318820.257996793324.273.173.1计算基本周期T（）=1.7×0.6×6.3横向地震作用计算在二类场地，6度设防区，设计地震分组为第二组情况下，结构的特征周期=0.25s，水平地震影响系数最大值=0.16。由于=0.577=1.4×0.25=0.35（s），应考虑顶点附加地震作用。按底部剪力法求得的基底剪力，若按分配给各层，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际。但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害很严重。因此，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。=0.08+0.01=0.08×0.577+0.01=0.0562结构横向总水平地震作用标准值： (6-5) (6-6) (6-7) 等效总重力荷因为 ，对于多质点体系附加顶部集中力：各质点的水平地震作用 各楼层地震剪力 (6-8) 表62 横向框架顶点位移层()(KN)66158.426.15161041850998.7707.1707.1698373.60.00157612.422.35171660850998.7753.81460.9872966.90.001748820.215.35135390.43850998.7595.72792872966.90.003138820.211.75103637.65850998.7456.033248872966.90.003728820.28.1571884.83850998.7316.33564872966.90.004118820.34.5540241.39850998.7177.113741.4793324.20.00466.4 地震作用下的内力分析1 柱端弯矩和分别按下列各式计算: (6-9) (6-10) (6-11) (6-12) 注：为标准反弯点高度比。为底层柱修正值;第二层柱修正值。计算结果如下图所示表63反弯点高度表nk0.80.70.60.91.02.060.250.350.30.350.350.450.300.350.350.40.40.4540.450.450.450.450.450.530.450.450.450.450.450.520.50.550.50.550.500.510.70.650.650.650.650.6由上表可知，各层反弯点高度比y， K在二者之间，故我们可以由插值法取值。2 D值法计算框架柱剪力和柱端弯矩表64 框架柱K值和y值表层B C D E kykykyky60.610.30.820.30.820.30.610.2950.610.350.820.350.820.350.610.3540.610.450.820.450.820.450.610.4530.610.450.820.450.820.450.610.4520.610.50.820.50.820.50.610.510.760.71.0240.71.0240.70.760.7表65 B(E)柱端弯矩及剪力计算层次y63.6707.14698373.619416.719.660.610.319.9450.7853.61460.67872966.919416.732.530.610.3540.9476.0343.62792.03872966.919416.762.130.610.45100.6122.9633.63248.04872966.919416.772.270.610.45117.04143.0423.63564.37872966.919416.779.280.610.5142.73142.713.63741.39793324.24118863.288.960.770.7283.34121.433 梁端弯矩，剪力及轴力的计算公式如下： (6-13) (6-14) (6-15) (6-17) 其最终结果见下表表66 C(D）柱端弯矩及剪力层次y63.6707.12698373.5624231.6824.540.820.28526.561.8453.61460.89872966.924231.6840.550.820.3551.0994.9043.62792.03872966.924231.6877.50.820.45125.55153.4633.63248.04872966.924231.6890.160.820.45146.06178.5123.63564.34872966.924231.6898.970.820.5178.09178.0913.63741.39793324.22080398.111.0240.7312.48133.91 表67 梁端弯矩，剪力及柱轴力层边梁走道梁柱轴力LL边柱中柱650.7945.95616.1215.8915.892.413.24-16.122.87595.1190.20631.0331.2031.202.426.01-47.157.914193.30135.81663.1262.0062.012.451.70-156.2820.233243.64179.25678.0378.1678.152.465.13-235.5433.362259.74225.93683.4183.3083.302.469.43-317.9647.351264.14231.73682.6480.3080.302.466.93-400.5963.09图6-2 横向水平地震作用及楼层地震剪力图6-3 梁端弯矩，剪力计算简图图64 梁端弯矩及剪力计算简图 第七章横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算7.1风荷载标准值 据荷载规范相关规定，在建造物高度大于30m，且高宽比大于1.5的结构中，