某5层综合楼设计计算书毕业设计.docx

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1、 1、工程概况某综合楼共5层，第一层层高4.5m,第二层层高5.1 m，35层层高3.9 m，总高度21.3 m，总宽度19.5m。拟建房屋所在地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，抗震等级为三级。基本雪压0.25 kN/ m2；基本风压0.35 kN/ m2 地基土为第二类场地土。12层为商场；35层为写字楼，总建筑面积6900m2 。2、结构方案选择 该建筑结构采用普通框架结构；双向承重。将在总高度小于规范规定的最适用高度55m，楼盖结构采用现浇混凝土肋形楼盖。 结构布置：现根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面等的设计。以建筑设计为基础，确定柱网

2、布置。横向柱网以房屋进深为间距，分别为8.4m、2.7m、8.4m；纵向柱网取为7.5m。由于建筑物的总长度55m，考虑温度应力及抗震要求，故在中间轴线处设置变形缝，缝宽100mm。在柱网布置的基础上，根据结构受力需求和板的经济跨度要求在横向边梁之间设一道次梁，现浇板做成双向板，板厚120mm。 3、材料选用混凝土：采用C35和C30、C25三种钢 筋：纵向受力钢筋采用热扎钢筋HRB400，其余采用热轧钢筋HPB235墙 体：外墙采用240mm厚加气混凝土砌块6.0 kN/ m2 ，外墙面贴瓷砖（0.5 kN/ m2 ），内墙面200mm抹灰；内墙体采用200mm加气混凝 土砌块，两侧均为20

3、mm抹灰。4、结构平面布置图5、构件截面尺寸及几何参数 5.1 梁截面尺寸框架梁的截面高度可取其跨度的1/81/18,截面宽度可取截面高度的1/41/2，且梁净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度不宜小于200mm。故框架梁横梁尺寸取为：300mm650mm、纵梁取为300mm600mm、次梁1取为250mm500mm、次梁250mm400mm、卫生间次梁3和次梁4分别为200mm400mm、200mm300mm。 表5.1 梁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（bh）/(mmmm)纵梁（bh）/(mmmm) 次梁（bh）/(mmmm)AB跨、CD跨BC跨 次梁1 次梁2

4、 卫生间次梁 3 4 12C35300650300500300600250500250400200400200300 35C30300650300500300600250500无200400200300 5.2柱截面尺寸： 柱截面尺寸根据公式估算，由建筑抗震设计规范可知该框架结构的抗震等级为三级，轴压比限值，各层重力荷载代表值可根据实际荷载计算，也可拟取1214 kN/ m2 ，这里近似取14 kN/ m2 。其具体计算过程如下： 负荷面为（7.58.4）/2的边柱轴力为： Nv=（7.58.4）/21451.25=2756.25KN 负荷面为（7.58.4）/27.5的中柱轴力为： Nv=（

5、8.4+2.7）/27.51451.25=3642.19KN负荷面的不同，各柱的轴力虽然不同，现取35层的柱估算截面： 取 N=1.1Nv (抗震等级为三级) 则：N=3642.191.1=4006.4 KN= 设柱为正方形，故柱的边长取h=b=558mm,故35层柱取600 mm600 mm、12层柱取650 mm650mm。 5.3各楼层各框架梁的线刚度ib 和框架柱的线刚度ic 对于现浇框架，当楼盖或屋盖与框架整体浇筑时，若按矩形截面计算的框架梁惯性矩为I0，则中框架（框架梁两侧均有现浇楼板或屋面板）的惯性矩取为2 I0，边框架（框架梁仅一侧有现浇楼板或屋面板）的惯性矩取为1.5 I0。

6、表5.2横梁线刚度ib计算表类别层次混凝土弹性模量截面尺寸惯性矩跨度梁线刚度边框框架梁ib中框架梁ibEc(N/mm2)bh /(mmmm)I0 (mm4)l (mm)EcI0/l (Nmm)1.5EcI0/l (Nmm)2EcI0/l (Nmm)边横梁123.151043006506.88610984002.57510103.86310105.151010353. 01043006506.88610984002.4510103.67510104.91010中框横梁123.151043005003.12510927003.64610105.4710107.31010353. 010430050

7、03.12510927003.4710105.210106.941010表5.3柱线刚度ib计算表层次柱高度混凝土弹性模量截面尺寸惯性矩梁线刚度ichc(mm)Ec(N/mm2)bh /(mmmm)Ic /(mm4)EcIc/hc (Nmm)155003.151046506501.44810108.521010251003.151046506501.44810109.1910103539003.01046006001.0810108.311010由于室内外标高为0.45m，基础埋深为2.1m，底层柱的计算高度从基础梁顶面取至一层楼板底面的高度；故底层柱的高度取为：4.5+0.45+0.55=5

8、.5m，2层柱的计算高度为5.1m、35层柱的计算高度为3.9m。横向框架计算见图如下图所示： 柱的恻移刚度计算，式中柱的侧移刚度修正系数可由附表查得，根据梁柱线刚度比的不同，柱可分为边框架柱中柱和边框架边柱和中柱以及楼梯间柱；计算结果分别见表5.4、5.5。 表5.4中框架柱侧移刚度D值(N/mm)层次边柱(8根)中柱(8根)ccDi2540.590.228149481.4250.4162727433777630.6050.232152101.4610.4222766734301620.560.21992851.3350.4041713021132010.6040.424143301.460

9、.59420076275248表5.5边框架柱及楼电梯间框架柱侧移刚度D值(N/mm)（变形缝一侧）层次D-8,A-8,A-1,D-1,A-2,D-2,A-3,D-3B-1,C-1,B-2,C-2,B-3,C-3,B-8.C-8cDi1cDi2540.4420.181118671.2770.392557029949630.4540.185121291.3310.3952589730420020.4200.17473801.2150.3781614019030510.4530.389131471.460.56619310275520注：A1是指A轴线与1轴线相交处的柱子，其余含义相同 将以上不同

10、情况下同层框架柱侧移刚度相加，即得到框架各层层间侧移刚度Di，见表5.6。 表5.6横向框架层间侧移刚度(N/mm) （变形缝一侧）层次12345Di5507684016256472166372726372726、荷载统计（恒载和可变荷载）6.1屋面及楼面永久荷载标准值（1）屋面(不上人)三毡四油防水层 0.4 kN/m2 15mm厚水泥砂浆找平层 0.015200.3kN/m250mm厚聚苯乙烯泡沫塑料保温层 0.50.050.25 kN/m240mm厚1:3水泥炉渣找坡 0.04140.56 kN/m2120mm厚钢筋混凝土板 0.12253.0 kN/m215mm厚混合砂浆抹灰 0.01

11、517=0.26 kN/m2 合计 4.585 kN/m2 （2）15层楼面 20mm厚水泥砂浆面层 0.02200.4 kN/m2 120mm厚钢筋混凝土板 0.12253.0 kN/m2 15mm厚混合砂浆抹灰 0.01517=0.26 kN/m2 合计 3.66kN/m2 （3）楼梯间的结构层恒荷载 120mm厚楼梯板自重 饰面自重 0.6 kN/m2 底粉自重 0.5 kN/m2平台梁、斜梁自重折算线荷载 1.5 kN/m2 合计 7.96kN/m2 （4）卫生间的荷载计算 板面装修荷载 1.1kN/m215mm厚水泥砂浆找平层 200.0150.3 kN/m2120mm厚钢筋混凝土板

12、 0.12250.3 kN/m2防水层 0.3 kN/m2蹲位折算荷载（考虑局部20mm炉渣填高） 1.5 kN/m210mm厚混合砂浆抹灰层 0.01170.17kN/m2 合计 6.325kN/m2 6.2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 0.5 kN/m2 12层楼面均布活荷载标准值 2.0 kN/m2 35层楼面均布活荷载标准值 3.5 kN/m2走廊、门厅、楼梯均布活荷载标准值 2.5 kN/m2 商场部分楼梯标准值 3.5kN/m2 屋面雪荷载标准值 Sk=rS0=1.00.25=0.25 kN/m26.3梁、柱、板、墙、门窗等重力荷载的计算(取防震缝一侧轴计算

13、) （1）梁、柱重力荷载标准值层次构件b(m)h(m)(kN/m3)g(kN/m)li (m)nGi (kN)Gi (kN)1边横梁0.30.65251.055.1197.7516634.81756.06中横梁0.30.5251.053.942.05864.60纵梁0.30.6251.054.7256.8524776.8次梁10.250.5251.053.286.910226.32次梁20.250.4251.052.6256.85236.00卫次梁30.20.4251.052.16.85114.39卫次梁40.20.4251.051.5751.023.151柱0.650.65251.1011.

14、625.5322045.12045.102边横梁0.30.65251.055.1197.2516634.81756.06中横梁0.30.5251.053.942.05864.60纵梁0.30.6251.054.7256.8524776.80次梁10.250.5251.053.286.910226.32次梁20.250.4251.052.6256.85236.00卫次梁30.20.4251.052.106.85114.39卫次梁40.20.3251.051.5751.023.152柱0.650.65251.1011.625.1321896.41896.435边横梁0.30.65251.055.1

15、197.7516634.81760.64中横梁0.30.5251.053.942.05864.6纵梁0.30.6251.054.7256.8532776.8次梁10.250.5251.053.286.911249.0次梁20.250.4251.052.6256.85117.9卫次梁30.20.4251.052.16.85114.39卫次梁40.20.3251.051.5751.023.1535柱0.60.6251.109.93.9321235.51235.5外墙墙体为240mm厚加气混凝土砌块（0.65kN/m2）、外墙面贴瓷砖（0.5kN/m2）；内墙为20mm厚抹灰（1.0kN/m2），则

16、外墙单位墙面重力荷载为： 6.50.24170.020.52.4 kN/m2 内墙墙体为200mm加气混凝土砌块，两侧均为20mm抹灰，则内墙单位面积重力荷载为： 6.50.2170.0221.98kN/m2木门单位面积重力荷载为取0.2 kN/m2；铝合金窗单位面积重力荷载取为0.4 kN/m2；防盗门单位面积重力荷载取0.45 kN/m2；玻璃门单位面积重力荷载取0.4 kN/m2。以下为统计各层墙体、门窗、幕墙的面积： 一层： 木门：0.92.45+2.43.0225.2 m2 玻璃门：2.43.02+1.83.019.8 m2铝合金窗：172.42.721.52.1+21.52.412

17、9.96m2 外墙：6.854.3512+18.24.352.42.7172.11.541.52.42.4331.83283.38 m2内墙：7.754.3596.854.3540.92.452.43404.6m2二层： 木门：0.92.46+2.4320.16m2铝合金窗：172.42.731.52.1+21.52.4126.81m2 外墙：6.854.512+18.24.5126.81325 m2内墙：7.754.45106.854.5420.16448m2三五层： 木门：0.92.436.48 m2 防盗门：1.02.41024 m2铝合金窗：202.42.11.82.4+21.51.5

18、+1.51.8+1.52.4115.92m2 外墙：6.93.312+17.73.25115.92214.8 m2内墙：7.83.25146.93.311+3.783.36.4824586.5m2雨篷面积：18.72 m2（单位面积重量取1.5 kN/m2）各层墙体、门窗、幕墙等构件自重标准值见表6.1表6.1 各层墙体、门窗、幕墙等构件自重标准值层次构件面积(m2)单位面积重量(kN/m2)重量(kN)(kN)1木门25.20.25.041546.2铝合金窗129.960.452外墙283.382.4680.1内墙404.61.98801.1玻璃门19.80.47.922木门20.160.2

19、4.031721.8铝合金窗126.810.450.72外墙3252.4780内墙4481.9888735木门6.480.21.31735.3防盗门240.4510.8铝合金窗115.920.446.39外墙214.82.4515.5内墙586.51.981161.3屋 顶女儿墙111.53.8423.7天 沟100.32.0200.6 女儿墙做法：（1m高、0.12m厚混凝土，两面抹灰各厚0.02m）女儿墙单位面积重力荷载：250.12+0.02202=3.8 kN/m2 天沟自重： （现浇天沟） 单位面积重力荷载：250.08= kN/m2（2）板自重标准值（变形缝一侧）12层楼面：板总面

20、积893 ，其中卫生间为63，楼梯面积为62.4，其余面积为：798.8 。板自重为： 798.83.66+6.32563+31.27.96=3570.4 kN屋顶面： 4.585893=4094 kN（3）各层的重力荷载标准值汇总见表6.2表6.2 各层的重力荷载标准值汇总层次柱 (kN)梁 (kN)板 (kN)墙、门窗等(kN) (kN)10.52045.1+0.51896.4=1970.751756.063704.60.51546.2+0.51721.8+1.518.72=1662.089092.5020.51896.4+0.51235.5=15661756.063704.60.5172

21、1.8+0.51735.3=1728.558755.2030.51235.5+0.51235.5=1235.51760.643570.40.51735.3+0.51735.3=1735.38301.8440.51235.5+0.51235.5=1235.51760.643570.40.51735.5+0.51735.3=1735.38301.8450.51235.5=617.751760.603570.40.51735.3+0.5423.7+200.6=1491.957440.746.4各层的重力荷载代表值Gi活荷载的组合值： 雪荷载： 0.25893=223.25 kN (屋顶面)楼面活荷载

22、：（12层）8303.5+2.563=3062.5 kN楼面活荷载：（35层）123.22.5+632+706.82.0=1847.6kN具体过程如下：重力荷载代表值的计算方法： 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 楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值各层的重力荷载代表值Gi见表6.3表6.3 各层的重力荷载代表值层数重力荷载代表值 (kN)G19092.5+0.53062.5=10623.75G28755.2+0.53062.5=10286.45G38301.4+0.51847.6=9225.2G48301.4+0.51847.6

23、=9225.2G57440.74+0.5223.52=7552.546913.17、水平地震作用下框架的侧移计算将整个结构（将由变形缝分割开的建筑结构作为一个整体）看作为一个多质点体系，各质点的重力荷载代表值Gi按 建筑结构抗震设计规范取为相应楼层上下各一半层高 范围内结构和构配件自重标准值与各可变荷载组合值之和。 并将突出屋面的电梯间看作一个质点。由上面的荷载计算可得各质点重力荷载代表值Gi如右图；7.1计算结构基本自振周期T1用能量法计算其自振周期T1：假想各质点承受相当于其重力荷载代表值Gi的水平力作用，利用D值法（没有考虑填充墙影响）计算各质点的假想水平侧移ui，并按下式计算结构的基本

24、自振周期T1： 式中取T0.7（框架结构非承重墙影响系数）；uT为计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移(m)。结构顶点的假想侧移计算过程见表7.1，其中表7.1 结构顶点的假想侧移计算层次Gi (kN)VGi (kN)Di (N/mm)ui (mm)ui (mm)57552.57552.563727211.85253.849225.216777.763727226.3241.9539225.226002.964721640.17215.65210286.4536289.3540162590.3175.48110623.7546913.155076885.1885.18则 7.2计算水平地震

25、影响系数1由建筑抗震设计规范根据地震烈度查多遇地震下截面抗震验算的水平地震影响系数最大值max0.12根据场地类别和设计地震分组（第一组，设计基本地震加速度0.15g）查场地特征周期Tg=0.35s；，据抗震规范地震影响系数曲线（Tg 5)确定水平地震影响系数：7.3利用底部剪力法计算结构总水平地震作用标准值FEk结构高度不超过40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切型为主，故可用底部剪力法计算结构水平地震作用。即7.4计算各质点水平地震作用下标准值，并绘制各质点的标准值分布图因为，故应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加水平地震作用系数n按规范计算，即：各质点的水平地震作用按下式计算：

26、表7.2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次519.333708.03571676.320.2328184.53536.81415.253664.71755886.930.1815143.87680.68311.653545.17841301.320.1342106.37787.0528.053537.36128475.760.092573.32860.3714.453448.62115346.360.049939.55899.92绘制水平地震作用下楼层剪力分布图 见下图： 各质点水平地震作用标准值分布图 水平地震作用下的楼层剪力7.5利用D值法计算层间弹性位移和顶点侧移计算步骤见

27、表7.3，其中：表7.3 层间弹性位移和顶点侧移层次Vi (kN)Di(N/mm)ui (mm)ui (mm)hi (mm)e=ui/hi51022.126372721.60419.78739001/243141709.926372722.68318.18339001/145432252.46472163.4815.5039001/112022693.654016256.7012.0251001/76112929.855507685.325.3255001/10347.6验算框架在水平地震作用下的水平侧移由上表可知，最大层间弹性位移角发生在第二层，其值为1/7611/550，满足要求。8、水平

28、地震作用下框架内力计算 （1）、根据在进行多遇地震下框架结构水平侧移验算时计算所得框架结构的楼层剪力Vi，按所取计算单元横向框架各楼层各框架柱D值与整个结构相应楼层框架柱D值之和的比值(Dj/Dij)计算相应柱端剪力（VijViDj/Dij，其中i为楼层编号，j为同一楼层框架柱编号），见表8.1。（2）、利用D值法计算各框架柱柱端弯矩；，其中为框架柱标准反弯点高度比，y为框架柱的标准反弯点高度比的修正值。柱端弯矩。各框架柱柱端弯矩见表8.1。其中yn y1、y2、y3可根据情况查混凝土结构设计附表。表8.1 各层框架柱柱端弯矩及剪力计算层次hi(m)Vi(kN)Dij(N/mm)边柱中柱Di1

29、Vi1yDi2Vi2y53.91022.126372721494823.980.590.2523.3870.142727443.741.4250.3763.12107.4743.91709.926372721494840.100.590.2539.10117.292727473.181.4250.42119.87165.5333.92252.46472161521052.930.6050.4082.57123.862766796.281.4610.451169.35206.1525.12693.65401625928562.270.560.475150.85166.7317130114.891

30、.3350.475278.32307.6215.52929.855507681433076.230.6040.70293.49125.7820076106.801.460.60352.44234.96(3)、取各结点为隔离体，利用平衡关系计算各框架梁梁端弯矩及各框架柱轴力，绘制框架弯矩图及框架轴力图。取各框架梁为隔离体，利用平衡关系计算各框架梁梁端剪力，绘制框架剪力图。梁端弯矩、剪力及柱轴力按下式计算：式中：分别表示节点左右梁的线刚度，分别表示节点左右梁的弯矩，Ni为柱在i层的轴力，以受压为正。计算过程见表8.2。表8.2 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算层次边梁中跨横梁柱轴力lVblVb边柱N中柱

31、N570.1444.488.413.6562.9962.992.746.66-13.65-33.014140.6794.648.428.01134.01134.012.799.27-41.66-104.273162.96134.948.435.46191.08191.082.7141.54-77.12-210.352249.30197.428.453.18279.55279.552.7207.07-130.3-362.241276.63212.458.458.22300.83300.832.7222.83-188.52-526.85水平地震作用下框架内力图见图8.18.2：图8.1左震框架弯矩

32、图（kNm）图8.2左地震框架剪力图（左）及柱轴力图（N）9、风荷载作用下框架内力计算9.1风荷载标准值 基本风压，为简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：(是迎风面宽度)。由于高宽比H/B小于4，所以该巨形建筑风荷载体型系数取1.3。根据H/B=1.09，查得V=0.43,(C类地区) ，则： 表9.1风荷载系数值层 数522.310.8771.593418.40.8250.8081.53314.50.650.741.457210.60.4750.741.33415.50.2470.741.174 表9

33、.2集中荷载标准值22.30.8771.5931.30.353.92.014.0618.40.8081.531.30.353.93.916.4514.50.741.4571.30.353.93.914.3510.60.741.3341.30.355.13.915.165.50.741.1741.30.355.55.115.719.2风荷载作用下的位移验算 根据水平集中荷载计算层间剪力，再计算各层的相对侧移和绝对侧移，计算过程见表9.3表9.3风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次1234515.7115.1614.3516.4514.06Vi (kN)75.1960.0244.8630.511

34、4.06D(N/mm)68112523808575484444844441.091.140.520.360.1671.092.232.753.113.2771/50461/44741/75001/1083331/23353由上表可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角1/4474远小于1/550，满足规范要求。9.3风荷载作用下框架结构内力计算 计算方法与水平地震作用下的相同。先求反弯点高度比见表9.4（其中）表9.4各层反弯点高度比层数边柱中柱yy50.250000.250.370000.3740.250000.250.420000.4230.4500-0.050.400.47600-0.0250.45120.50-0.02500.4750.50-0.02500.47510.70000.700.60000.6 内力计算过程见表9.5、9.6内力图见图所示： 表9