毕业设计之学校设计结构计算书.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流毕业设计之学校设计结构计算书.精品文档.摘要本次毕业设计题目为南方某市普联大厦写字楼设计。建筑面积约为6751.9 m2,采用框架承重结构，主体结构层数为七层，第一层为3.6m,其余层高均为3.3m，抗震设防烈度为7度。 本次设计分为建筑与结构设计两部分。本计算书包括了整个设计的计算过程及相关的说明。其中主要有结构布置、结构选型、一榀框架的完整计算：包括荷载计算、内力计算、内力组合、截面设计及配筋计算。此外，还有柱下基础、楼梯、现浇板等构件的设计。关键词：建筑设计；结构计算；结构布置；内力计算；配筋计算；Abstract The title

2、of this thesis design is a building of of At united building. Total construction area is about 7000 sq.m, frame structure, 7 floors. The height of first floor is 3.6m,the others is 3.3m ,the design strength of anti-earthquake is 7 degrees. This design is divided into two parts: architectural design

3、and structure design. This thesis includes all the calculations of the design process and related elucidations. Among them, primarily there are the arrangement of structure, the selection of structure type, a complete calculation of one part of the frame (includes the calculation of load and force,

4、combination of forces, design of section and calculation of reinforcement).Besides, there are design of column foundation, stairs, pored concrete slab and concrete awning etc. Key word: architectural design，structure design，the arrangement of structure，the calculation of load and force，the calculati

5、on of reinforcement；第一章 工程概况1.1 初步设计资料一、 工程名称：湖南省岳阳市金鄂小学教学楼。二、 工程概况：建筑面积2493.6m2，建筑占地面积623.4m2，建筑总高为14.5m，主体大楼为四层，室内外高差0.90m。三、 气象条件：全年为偏南风，夏季为西南风，基本风压为W0=0.4kN/m2,基本雪压为0.55kN/m2，地面粗糙程度为B类。四、 、工程地质条件：1、根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表1.1。2、建筑场地类别：类场地。3、地震设防烈度：度。表 1.1 建筑地层一览表(标准值)序号岩土分类土层深度(m)厚度范围 (m)地基承载力特征值fak(

6、kpa)1填土0.00.50.51002砂质粘土0.53.53.02603砾石3.5 -360注：(1)不考虑地下水影响。（地下水位：地表以下4.0m，无侵蚀性）(2)表中给定土层深度由自然地坪算起。五、材料使用：1、混凝土：一层柱使用C35混凝土外，其他板、梁、柱均使用C30混凝土；基础使用C20。2、钢筋：梁、柱、板、基础受力钢筋采用热轧钢筋HPB335；箍筋均使用HPB235。3、墙体：所有外墙填充墙采用240厚普通粘土空心砖（15kN/m3）；内墙采用内墙为200mm厚陶粒空心砖，两侧均为10mm厚抹灰；外墙墙面贴面砖（0.5kN/m2）,内侧墙面为10mm厚水泥粉刷面厚。玻璃幕墙10

7、0厚（1.5 kN/m2 ）4、窗：均为铝合金窗（0.45kN/m2）。5、门：所有室内门均采用实木玻璃门（0.20kN/m2），室外门采用钢化玻璃门。6、栏杆：门厅栏杆均采用不锈钢栏杆，其它室外栏杆采用砖砌栏杆。1.2 结构选型一、结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。二、屋面结构：采用现浇混凝土肋形屋盖，刚性防水屋面，屋面板厚100mm。三. 楼面结构：采用现浇混凝土肋形楼盖，板厚100mm。四、楼梯结构：采用钢筋混凝土现浇梁式楼梯。第二章 结构布置及计算简图2.1 结构布置及梁柱初选步型根据房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面，立面及剖面设计，详见建筑图。楼盖及屋盖均采

8、用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm.梁截面高度按梁跨度的1/12-1/8估算，由此估算的梁截面尺寸，各层梁，柱和板的混凝土强度等级见下：C25(),C30() 梁截面初选梁截面高按照跨度的(1/121/8)估算，且不小于400mm，也不大于净跨的1/4，梁截面宽按梁高的（1/41/2）计算，且不小于200mm，高宽比不宜大于4，按以上条件:横梁：边跨梁AB(CD):h=()L=938625mm 取h=700；取b=300；中跨梁BC:取h=400；取b=250；纵梁：取h=450mm，b=200mm。柱截面由计算简图2.1可知边柱和中柱的负载面积可知：中柱： （4.2+4.2）/2+（

9、7.5+2.4）/2=4.24.95中柱2：（4.2+4.2）/27.5/2=4.23.75边柱：中柱： 根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计中柱与边柱的尺寸均为500mm500mm250000mm2基础选用柱下独立基础，基础埋深1.5m，框架结构计算简图如图2所示,取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底，2-4柱高即层高取3.6m.层柱高度取4.55m。2.2 结构布置图1 局部结构平面布置图图2 框架结构计算简图第三章 重力荷载计算3.1 永久荷载标准值一、 屋面细石砼防水屋面（上人）防水层（刚性）30厚C20细石混凝土防水 1.0KN/ 防水层（柔性

10、）三毯四油铺小石子 0.4KN/找平层：30厚水泥砂浆 0.03m20KN/=0.6KN/找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆2找平 0.04m14KN/=0.56KN/保温层：80厚矿渣水泥 0.08m14.5KN/=1.16KN/结构层：100厚现浇混凝土板 0.10m25 KN/=2.5 KN/抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17KN/=0.17KN/ 合计： 6.39KN/二、标准层楼面荷载20厚大理石板铺实拍平，水泥浆擦缝 大理石楼面 30厚1：4干硬性水泥砂浆 1.16 KN/ 素水泥浆结合层一遍结构层:100厚现浇钢筋混凝土板 0.10m25KN/m3 =2.5KN/m2抹灰层:10

11、厚混合沙浆 0.01m17 KN/m3=0.17KN/m2 合计3.83 KN/m2三、梁自重(bh=250700mm主要承重框架梁)梁自重 25KN/m30.3m(0.7m-0.12m)=4.350KN/m抹灰层：10厚混合砂浆0.01m(0.7m-0.12m+0.30m) 217 KN/m3=0.2992KN/m 合计：4.65 KN/m（bh=250mm400mm基础梁）梁自重 25 KN/m30.25m0.4m=2.5 KN/m 合计：2.5 KN/m四、柱自重柱截面尺寸（bh=500mm500mm）柱自重： 25KN/m30.5m0.5m=6.25 KN/m抹灰层： 10厚混合砂浆0

12、.01m0.5m417 KN/m3=0.34 KN/m 合计：6.59KN/m3.2 屋面及楼面可变荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值 2.0KN/m2楼面活荷载标准值 2.0KN/m2 依据气象资料雪荷载不予以考虑3.3 梁、柱、墙、窗、门重力荷载计算梁，柱可根据截面尺寸，材料容重及粉刷等计算长度上的重力荷载；对墙，窗，门等可计算单位面积上的重力荷载。具体过程略，计算结果见表2。外墙为240mm厚粘土空心砖，外墙面贴瓷砖（0.5）内墙面为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为： 内墙为200mm厚陶粒空心砖，两侧均为20mm厚水泥刷面，则内墙单位墙面重力荷载为： 窗：均为铝合金窗（0.4

13、0kN/m2）。门：所有室内门均采用实木玻璃门（0.20kN/m2），室外门采用钢化玻璃门。表2 梁、柱重力荷载标准值层次构件b/mh/mr/g/mn1横梁0.300.7251.055.5136.916524.9252862025中横梁0.300.5251.053.9382.4861.190次梁10.250.50251.053.2817.2238.664次梁20.250.50251.053.2817.356118.188次梁电0.250.40251.052.6252.12528.585次梁厕0.250.40251.052.6253.32516.7165纵梁0.300.60251.054.725

14、6.628733656柱0.60.6251.109.9004.55321370.102-7横梁0.300.7251.055.5136.916524.9252485621中横梁0.300.5251.053.9382.4861.190次梁10.250.50251.053.2817.2238.664次梁20.250.50251.053.2817.356118.188次梁电0.250.40251.052.6252.12528.585次梁厕0.250.40251.052.6253.32516.7165纵梁0.300.75251.054.7256.628733656柱0.60.6251.109.9003.

15、332993.696注1）表中为考虑梁柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；g表示单位长度构件重力荷载；n为构件数量 2） 长度取净长，柱长度取层高3.4重力荷载代表值集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙柱等重量，计算G时，各可变荷载的组合值按表1.16的规定采用。体计算过程略，计算结果见图3图 3 重力荷载代表值第四章 框架侧移刚度计算4.1 横向框架侧移刚度计算 横梁线刚度计算过程见表4.表3 横梁线刚度类别层次边横梁1-73007007500中横梁1-73005003000表4 柱线刚度计算表层次45506006002-73

16、300600600 柱的侧移刚度D值按下式计算D=,为柱的侧移刚度修正系数，可由公式计算。根据梁、柱线刚度比的不同，柱分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱以及楼梯间柱等。现以第2层B-5柱的侧移刚度计算为例，说明计算过程，其余柱的计算过程略，计算结果见表。第2层B-2柱及其与其相连的梁的相对线刚度如图4所示，图中数据取自表3和4，由表2.2可得梁柱线刚度比为： 图4 梁的相对线刚度 表5 中框架柱侧移刚度D值（）层次边柱（10）中柱（10）2-70.5260.208224661.1630.368397066217210.6960.444190331.5410.5762472343756表6

17、边框架柱侧移刚度D值（）层次A-1,A-8,D-1,D-8B-1,B-8,C-1,C82-70.5260.208224661.1630.368397066217210.6960.444190331.5410.5762472343756表7楼梯间框架柱侧移刚度D值（）层次D-4 D-7C-4 C-72-70.3500.149160830.6690.251270844316710.4640.391167730.8860.4802060737380将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，见下表8： 表8 框架各层层间侧移刚度层次123-7687324958902958902

18、由表8可见=0.720.7,故该框架为规则框架。4.2 纵向框架侧移刚度计算纵向框架的测验刚度计算方法与横向框架相同，柱在纵向的侧移刚度除与柱沿纵向的截面特性有关外，还与纵梁的线刚度有关，纵梁线刚度的计算过程见表9，在本设计中，纵横向柱线刚度相同，见表4.表9 纵梁线刚度计算表类别层次纵梁130060072002-7300600纵向框架柱也可分为中框架中柱和边柱，边框架中柱和边柱等，其侧移刚度值分别见表10、表11：表10 纵向中框架柱（B、C列）边柱侧移刚度D值（）层次B-1,B-8C-1,C-82-7045901872016504590187201658066010608042518230

19、060804251823072920层次中柱（8根）C-2,C-7B-2,B-72-70918031533987080402873094808040287309483956881121605342289010640511218971064051121897270708表11 纵向边框架柱（A、D列）边柱侧移刚度D值（）层次A-1,A-8D-1,D-82-7045901872016504590187201658066010608042518230060804251823072920层次中柱（8根）A-2,A-7D-2,D-72-7091803153398708040287309480804028

20、7309483956881121605342289010640511218971064051121897270708将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚，见下表12 ： 表12 框架各层层间侧移刚度层次123-7687256952696952696由表12可见=0.0。720.7,故该框架为规则框架。第五章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算5.1 横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算5.1.1 横向自振周期计算结构顶点的假想侧移由式计算。计算过程见下13：表13 结构顶点的假想侧移层次76134.26134.29589026.4260.8668720.

21、9214855.1295890215.52254.4658720.9223576.0495890224.59238.9448720.9232296.9695890233.68214.3538720.9241017.8895890242.78180.6728597.5549615.4395890251.74137.8919595.1359210.5668732486.159124按式计算基本周期，其中的量纲为m，取=0.7则 =0.61s5.1.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 本设计方案中结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度分布较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算水平地震作用。

22、结构的特征周期和水平地震影响系数最大值（7度，多遇地震作用）为：=0.35s ， T=0.61s =0.12， 基本地震加速度为0.15g 所以 因1.4T 所以需要考虑顶部附加水平地震作用。各质点的水平地震作用按式1、结构总水平地震作用标准计算： 按照下列公式进行计算 (4-7) (4-8) (4-9) (4-10)式中：结构基本自振周期的水平地震影响系数值，取0.85；结构等效总重力荷载，多质点可取总重力荷载代表值的85；顶部附加水平地震作用；顶部附加地震作用系数；结构总水平地震作用标准值；分别为质点i,j的计算高度；结构等效总重力荷由公式（55）计算得： 计算即：=0.85（6134.2

23、+8720.92+8720.92+8720.92+8720.92+8597.55+9595.13）=0.8559210.56=50329.0kN 各质点水平地附加地震作用系数为附加顶部集中力：各质点的水平地震作用按公式（510）计算见下表;各楼层地震剪力按下公式计算 （4-11）各质点横向水平地震作用下各楼层地震剪力计算表表14 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层号76134.224.35149367.80.181681547.27958.368720.9221.05183575.40.223289672.601630.6358720.9217.75154796.30.1882845

24、67.172197.848720.9214.45126017.30.153279461.712659.5138720.9211.1597238.260.118274356.273015.7828597.557.8567490.770.082091247.283263.0619595.134.5543657.840.053102159.963423.02822143.6震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图5图5 横向水平地震作用及楼层地震剪力5.1.3 水平地震作用下的位移验算 水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按式（）=和式u=，计算过程见表15。表中还计算了各层的层间弹性位移

25、角。 表15 横向水平地震作用下的位移验算层次7958.39589021.0019.2933001/330061630.639589021.7018.2933001/194152197.89589022.2916.5933001/144142659.519589022.7714.333001/119133015.789589023.1511.5333001/104823263.069589023.408.3833001/97113423.026873244.984.9845501/914由表11可见,最大层间弹性位移角发生在第1层，其值为1/9141/550，满足的要求，其中。5.1.4 水平

26、地震作用下框架内力计算以平面图中轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法，其余框架内力计算略。框架柱端剪力及弯矩分别按式和计算，其中取自表5。取自表8，层间剪力取自表15。各柱反弯点高度比y按式确定，其中由表查得。本计算中底层柱需考虑修正值，第2层柱需考虑修正值，其余柱均无修正。具体过程及结果见表16、表17表16 地震作用下层间剪力的计算表层号层剪力层抗侧刚度边柱中柱7958.39589022246622.453970639.6861630.639589022246638.203970667.5252197.89589022246651.493970691.0142659.5195890222

27、46662.3139706110.1233015.789589022246670.6639706124.8823263.069589022246676.4539706135.1213423.026873241903394.7924723123.13柱端弯矩计算根据上表中得到的框架第i层j柱的剪力Vij以及该柱的反弯点高度y，按下式计算柱上，下端的弯矩和: 其中，为标准反弯点高度比，可由查表得。本设计中，底层柱只需考虑修正值;第二层柱需考虑修正值，其余各柱子无需修正。各层柱的弯矩计算见下表:表17 柱端弯矩的计算柱位置柱剪力柱端弯矩/KN.mkM上7边柱A3D3522.450.5260.220-

28、00.2216.3057.79中柱B3C339.681.1630.360-00.3647.1477.4765边柱A3D338.200.5260.350000.3544.1281.94中柱B3C367.521.1630.410000.4191.35131.465边柱A3D3551.490.5260.420000.4271.3798.55中柱B3C391.011.1630.460000.46138.15162.1843边柱A3D3562.310.5260.420000.4286.36119.24中柱B3C3110.121.1630.460000.46167.16196.233边柱A3D3570.6

29、60.5260.450000.45104.93128.25中柱B3C3124.881.1630.460000.46189.57222.542边柱A3D3576.450.5260.5000-0.050.45113.53138.76中柱B3C3135.121.1630.5000-0.040.46205.11240.781边柱A3D3594.790.6960.700-0.025-0.675291.12140.17中柱B3C3123.131.5410.600-0.025-0.575322.58237.66平地震作用下框架的弯矩图、梁端剪力图及柱轴力图如图6所示。图6 水平地震作用下框架弯矩，梁端剪力及

30、柱轴力图表18 梁端弯矩，剪力及柱轴力的计算层次边梁走道梁柱轴力MblMbrLVbMblMbrLVb边柱N中柱N757.7935.07.512.3742.4742.473.028.31-12.3715.94698.2480.687.523.8697.9297.923.065.28-36.2357.365142.67111.127.533.84142.41142.413.094.94-70.07118.464190.61151.067.545.56183.32183.323.0122.21-115.63195.113214.61176.047.552.09213.66213.663.0142.4

31、4-167.72285.462243.69194.427.558.41235.94235.943.0157.29-226.13384.341253.70200.027.560.50242.75242.753.0161.83-286.63485.675.2 横向风荷载作用下框架内力和侧移计算5.2.1风荷载标准值载标准值 风荷载标准值按式。基本风压=0.4由荷载规范第7.3节查得（迎风面）和（背风面）。C类地区，H/B=24.35/50.4=0.4830.5，由表查的脉动影响系数。T1=0.61s,w0T12=0.40.612=0.15kN.S2/m2,由1.12查得脉动增大系数=1.255，取

32、轴线横向框架，其负载宽度为7.2m,由式（1.2）得沿房屋高度的分布风荷载标准值根据各楼层标高处的高度，由表1.11查取，,代入上式可得各楼层标高处的 q(z),见下表18；q(z)沿房屋高度的分布见图7（a）表18 沿房屋高度分布风荷载标准值层次724.3510.9101.03.2542.034621.050.8640.8571.02.9741.859517.750.7290.7951.02.6741.671414.450.5940.7401.02.3921.495311.150.4580.7401.02.2351.39727.850.3220.7401.02.0771.29814.550.

33、1870.7401.01.9211.201图7 框架上的风荷载 荷载规范规定，对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。本设计中房屋高度H=21.8m30m,且H/B=1.351.5,风压脉动的影响较小。因此，该房屋无需考虑风压脉动的影响。框架结构分析时，应按静力等效原理将图7（a）的分布风荷载转化为节点集中荷载，如图7（b）所示，集中荷载的计算过程如下：5.2.2 风荷载作用下的水平位移验算. 根据图7（b）所示的水平荷载由式计算层间剪力，然后依据表5求出轴线框架的层间侧移刚度，再按式计算各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程见表19：表19 风荷载作用

34、下框架层间剪力及侧移计算层次12345677.35012.15213.30814.11515.66117.3799.27492.73982.80770.65557.34743.23227.57110.192875121243441243441243441243441243441243441.060.670.570.460.350.220.081.061.732.302.763.113.333.411/42921/49251/57891/71741/94291/150001/41250由表19可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/4292远小于1/550，满足规范要求。5.2.3 风荷载作

35、用下框架结构内力计算.风荷载作用下框架结构内力计算过程与水平地震作用下的相同。以轴为例。 表20 风荷载作用下各层柱端弯矩及剪力计算层号层剪力层抗侧刚度边柱中柱79.274958902224660.217397060.384626.654958902224660.624397061.104542.315958902224660.991397061.752456.430958902224661.322397062.337369.738958902224661.634397062.888281.890958902224661.919397063.391189.240687324190332.471

36、247233.210 注：表中M量纲为V量纲为。表21 风荷载作用下梁端弯矩，剪力及柱轴力计算柱位置柱剪力柱端弯矩/KN.mkM上7边柱A3D350.2170.5260.220-00.220.1580.559中柱B3C30.3841.1630.360-00.360.4560.81165边柱A3D30.6240.5260.350000.350.7211.339中柱B3C3 1.1041.1630.410000.411.4942.1495边柱A3D350.9910.5260.420000.421.3741.897中柱B3C31.7521.1630.460000.462.6603.12243边柱A3D351.3220.5260.420000.421.8322.530中柱B3C32.3371.1630.460000.463.5484.1653边柱A3D351.6340.5260.450000.452.4262.966中柱B3C32.8881.1630.46000