某学校综合教学楼设计毕业设计计算书.doc

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1、华东交通大学理工学院Institute of Technology.East China Jiaotong University 毕 业 设 计（论 文）Graduation Design （Thesis）题 目 某学校综合教学楼设计 分 院： 土 木 建 筑 专 业： 土木工程（建筑工程方向） 班 级： 土木（建筑工程）09 学 号： 20090110010801 学生姓名： 指导教师： 起讫日期： 2012.2.182013.5.12 华东交通大学理工学院毕业设计（论文）原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设计（论文）中引用

2、他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中特别加以标注引用，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电子版，允许设计（论文）被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或

3、扫描等复制手段保存和汇编毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权书）毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日华东交通大学理工学院毕业设计摘 要本次毕业设计的设计题目为南昌某学校综合教学楼，包括建筑、结构两方面的设计，建筑面积，层数为六层，层高3.9m，总高度。结构形式采用钢筋混凝土框架结构，承重体系为纵横向混合承重，隔墙用轻质混凝土砌块填充墙。建筑平面设计中充分考虑了教学楼建筑的功能分区及各种功能房间之间的联系，房间的布置备尽量满足其功能的需要；立面设计充分体现了建筑物的现代风格。在结构设计中，依照6 度设防烈度进行抗震设计，

4、用底部剪力法计算水平地震作用，用弯矩二次分配法计算结构在竖向荷载作用下的内力，用建筑抗震设计规范规定的方法进行内力组合，求一榀框架的内力设计值并配筋。 关键词：毕业设计，框架结构，荷载作用，内力设计值，配筋ABSTRACTThe title of this graduation design is S0ME SCHOLL COMPREHENSIVE TEACHING BUILDINGS, including the design of architecture and structure .The total architectural area of this building，which

5、is sevenfloored, is 6595m2, and the height is 24.45m. The structure system is frame structure of concrete cast in site, using lateral and longitudinal frame jointly to carry the loads. In order to reduce the dead weight of the structure, the partition wall is made of lightweight concrete masonry uni

6、tDuring the design of the architectural plan, the functional zoning partition and the connection between different zoning are taken into special consideration, and the layout of the rooms is elaborately designed to satisfy its functional requirement The elevation of this building is schemed to take

7、on a modernistic look. The seismic degree for design is 6.In the structural design， the bottom shear method is used to calculate the action of horizontal seismic, and the moment quadratic distribution method is used to calculate the internal force of the structure under vertical loadsAfter all this

8、work has been done, the method provided by the code for the design of antiseismic structure is used to combine the inertial force and calculate the reinforcement of one lateral frameKey words: graduation design, the frame structure, loads, internal force, reinforcement design value7目录1 工程概况62 设计资料72

9、.1工程地质条件72.2 气象资料72.3 抗震设防烈度72.4材料73 结构平面布置83.1 结构平面布置图83.2 框架梁截面初估83.3 框架柱截面初估93.3.1 按层高确定截面尺寸93.3.2 按柱的受荷面积估算93.3.3 初选楼板104 结构计算简图及梁柱刚度计算114.1 梁的线刚度计算124.2 柱的线刚度计算135 荷载计算155.1 竖向荷载计算155.1.1 恒荷载及其计算简图155.1.2 活荷载及其计算简图195.1.3 竖向恒载、活载作用215.2 横向荷载计算（风荷载标准值计算）226 风荷载作用下的弹性位移计算246.1 计算柱的抗侧刚度D值246.2 测移值

10、及测移限制257 竖向荷载作用下框架内力计算277.1 竖向荷载作用下弯矩计算277.1.1 梁的固端弯矩277.1.2 荷载分配287.2 竖向荷载作用下剪力计算357.2.1 竖向荷载作用下剪力计算 据简图及推导公式计算357.2.2 竖向活载作用下剪力计算计算方法同恒载367.3 竖向荷载作用下轴力计算388 水平荷载(风荷载)作用下内力计算428.1 D值法计算假定428.2各柱的剪力值Vi428.3 反弯点高度计算448.4 柱端弯矩及剪力计算468.5 梁端弯矩469 荷载组合及内力组合499.1 控制截面499.2竖向活荷载的最不利布置529.3梁端弯矩调幅529.4荷载组合和内

11、力组合表5410 截面设计与配筋设计6210.1 框架梁(正.斜)截面设计及配筋设计6210.2 框架柱截面设计及配筋设计7111楼梯设计7612基础计算8012.1 基本参数8012.2 计算过程8112.3 计算结果85结论86谢辞87参考文献88前言本毕业设计书系根据此次华东交通大学理工学院毕业设计任务书的要求编写的,具体的题目是：某学校综合教学楼设计。本次毕业设计的内容包括：建筑设计和结构设计。此稿是根据我国的建筑设计防火规范、建筑抗震设计规范、建筑结构荷载规范、建筑地基基础设计规范、混凝土结构设计规范、建筑结构通用图集、建筑结构构造资料集、建筑施工手册、建筑工程预算定额、混凝土结构质

12、量验收规范及教科书房屋建筑学、钢筋混凝土结构、建筑抗震、建筑施工编写的，方法可靠，实践性较强，资料可靠，针对性强，条理清晰，概念清楚，实用性强。本次毕业设计凝结了个人的汗水和心血，由于时间较为紧张，设计书中的不完善之处，请老师指正。1 工程概况学校综合教学楼座落于南昌市红谷滩新区。该工程占地面积1262平方米，建筑面积6395 平方米，平面形状呈“凹”字形，东西方向长57 米，南北方向长22.8 米，建筑物共六层，层高3.9 米，总高度24.45 米。室内外高差0.45 米。该工程主体为框架结构，地面为水磨石，外檐刷涂料，铝合金窗、木门，抗震设计烈度6 度。层建筑平面图、剖面图、门窗表等详见建

13、筑设计图。建筑设计使用年限50年。2 设计资料2.1工程地质条件根据工程地质勘察报告，地面以下土层分布自上而下土层厚度及土质情况依次为： 1、天然地面以下1m厚为填土，地基标准承载力为120KN/M2，填土以下2m厚为粘土，地基承载力为250KN/M2，粘土以下为中密粗砂层，地基砂载力为300KN/M2。 2、地下水位：天然地面以下4m处。2.2 气象资料 常年主导风向为西北风，夏季主导风向为西南风，平均汽速夏季为3.1，冬季4m/s，基本风压为=0.40 KN/M2，基本雪压为=0.35 KN/M2，最大积雪深度为11。最高气温为40.6，最低气温为9.3，最冷月平均温度4.5，为1-2月；

14、最热月平均温度29.7，为7-9月，最大降雨量50.4/h；月最大降雨量184.3，为4-6月。2.3 抗震设防烈度地震设防烈度：6度2.4材料板、楼梯的混凝土均选用C20，梁柱的混凝土选用C30。主要受力筋选用HRB335，箍筋、构造筋选用HPB235。华东交通大学理工学院毕业设计3 结构平面布置3.1 结构平面布置图根据建筑功能要求及框架结构体系，通过分析荷载传递路线确定梁系布置方案。本工程的各层结构平面布置如图 图3.1 平面布置图3.2 框架梁截面初估(1) 边跨A-B跨：(2) 中跨C-D跨:D-E跨，B-C跨同A-B跨(3) 纵向框架连系梁(4) 次梁3.3 框架柱截面初估3.3.

15、1 按层高确定截面尺寸 3.3.2 按柱的受荷面积估算 由于框架结构教学楼荷载较小，按计算； 负荷面积按考虑，。查表得，设防烈度为6度，小于30m高的框架结构抗震等级为四级，因此 3.3.3 初选楼板 屋面板用，楼面板用4 结构计算简图及梁柱刚度计算 图4(a)框架计算单元(横向一榀框架)假定框架柱嵌固于基础顶面上，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，基础标高根据地质条件，室内外高差暂定为-0.45m,二楼楼面标高+3.90m，故底层柱高为4.350m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为3.90m。多层框

16、架考虑为纵横向承重，主要为横向承重，为超静定结构，故在内力计算前，应预先估算梁，柱的截面尺寸(已估算)及结构所采用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度（梁柱的线刚度系数分别用Kb、Kc表示）。混凝土强度等级： 梁、柱用C30 图4(b)结构计算图4.1 梁的线刚度计算 全现浇框架梁：A、 中框架梁BC梁 CD梁： B、边框架梁AB（DE)梁 CD梁： 边框架梁 中框架梁4.2 柱的线刚度计算 各层柱： 表4.2(a)梁的线刚度系数汇总表 层数层高(m)梁砼等级AB(DE)梁CD梁BC梁IbKbIbKbIbKb1-6层C30 表4.2(b)柱的线刚度系数汇总表 层数层高(m)柱砼等级C30修

17、正前修正后1-6层注：除底层外，其他各层柱端并非固定端，分层计算时要假定它为固端，因而除底层柱以外的其他柱子的线刚度系数均乘以0.9修正系数（底层柱不修正），在计算每个节点周围各杆件的刚度分配系数时，用修正以后的柱线刚度计。885 荷载计算5.1 竖向荷载计算 在保证必要计算精度的前提下，为简化计算可将作用在框架上的荷载作如下简化：（1）作用在框架梁上的集中荷载位置允许移动不超过梁计算跨度的1/20；（2）计算次梁传给框架主梁的荷载时，允许不考虑次梁的连续性，即按各跨均在支座处间断的简支次梁来计算传至主梁的集中荷载；（3）作用在框架上的次要荷载可简化为与主要荷载相同的荷载形式，但应对结构的主要

18、受力部位维持内力等效。如框架主梁自重线荷载相当于次梁传来的集中荷载可称为次要荷载，此线荷载可化为等效集中荷载叠加到次梁集中荷载中。另外，可将板传至框架梁上的三角形、体形荷载按支座弯矩等效的原则改变为等效的均布荷载；（4）楼面（屋面）活荷载不可能以规范所给的标准值同时满布在所有楼面上，所以按荷载规范考虑楼面活荷载折减： 对于楼面梁当其受荷面积大于25m2时，折减系数为0.9；对于墙、柱、基础，则需根据层数多少取不同的折减系数，如下表所示 表5.1活荷载按楼层数的折减系数墙、柱、基础计算截面以上的层数123456计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数1.00（0.90）0.850.700.65注：

19、当楼面梁的受荷面积大于时，采用括号内数值，楼面梁的从属面积指向梁两侧各延伸1/2梁间距范围内的实际面积5.1.1 恒荷载及其计算简图 表5.1.1(a)屋面荷载构造层面荷载面层、防水层、隔热层、保温层、找平层1.5结构层：100m厚现浇钢筋混凝土板2.5抹灰层：15厚混合砂浆0.3吊顶蓬0.5合计4.8 表5.1.1(b)楼面荷载构造层面荷载水磨石地面（10mm面层，20mm水泥砂浆打底）0.65结构层：150mm厚现浇钢筋混凝土板抹灰层：15厚混合砂浆吊顶蓬0.5合计5.2(1) 横向框架梁线上荷载 主梁 1) AB跨第6层：梁自重（考虑抹灰）：屋面板传给梁：合计 15层：梁自重（考虑抹灰）

20、：楼面板传给梁：横隔墙：合计 2) CD跨第6层：梁自重（考虑抹灰）：第15层：梁自重（考虑抹灰）： (2) 横向框架柱集中荷载 1)4-5轴次梁线荷载第6层：梁自重（考虑抹灰）：屋面板传给梁：合计 第15层：楼面板传给梁：横隔墙：合计 4-5轴剪力取第6层： 15层： 2) B轴纵向框架梁第6层：均布线荷载梁自重（考虑抹灰）：纵女儿墙自重：合计 跨中集中荷载45轴传来的：15层 均布线荷载梁自重（考虑抹灰）：纵女儿墙自重(考虑门洞)：合计 跨中集中荷载45轴传来的：3) C轴纵向框架梁荷载第6层：均布线荷载梁自重（考虑抹灰）：屋面板传给梁： 合计 跨中集中荷载45轴传来的：15层：均布线荷载

21、梁自重（考虑抹灰）：纵女儿墙自重(考虑门洞)：合计 跨中集中荷载4-5轴传来的：4) D轴纵向框架梁荷载同C轴5) E轴纵向框架梁荷载同B轴6) 边柱集中荷载(B、E轴纵向框架梁传至节点荷载)第6层：15层：B轴： C轴： 7) 中柱集中荷载(C轴、D轴纵向框架梁传至节点荷载)第6层 15层： 5.1.2 活荷载及其计算简图 表5.1.2（a)活荷载序号类别活荷载标准值1不上人屋面活荷载0.52上人屋面活荷载2.03教学楼一般房间活荷载2.04走廊、门厅、楼梯活荷载2.55雨篷活荷载0.56卫生间活荷载2.0(1) 横向框架梁上线荷载1) BC跨(DE跨)第6层屋面板传给梁： 15层楼面板传给

22、梁： 2) CD跨 (2) 横向框架柱上集中荷载1)4-5轴次梁线荷载第6层屋面板传给梁： 15层楼面板传给梁： 4-5轴粱端剪力 第6层： 15层: 2) B轴纵向框架梁荷载第6层: 跨中集中荷载 4-5轴传来的:15层：跨中集中荷载 4-5轴传来的:3) C轴纵向框架梁荷载第6层: 跨中集中荷载 4-5轴传来的:15层：跨中集中荷载 4-5轴传来的:4) C轴同D轴5) E轴同B轴6) 边柱集中荷载第6层： 15层： 7) 中柱集中荷载第6层： 15层： 5.1.3 竖向恒载、活载作用 图5.1.3a竖向恒载作用图 图5.1.3b竖向活载作用图5.2 横向荷载计算（风荷载标准值计算） 因纵

23、向柱距大于层高，宜简化成作用于柱一侧节点上的水平集中力该多层综合教学楼: 基本风压值： 风振系数，因房屋总高度小于30m，所以风载体型系数：L型迎风面0.8，背风面为-0.6，所以风压高度变化系数（可近似取柱顶高度确定）取值如下： 表5.2(a)风压高度变化系数（） 离地面高度（m）Z3.97.811.715.619.523.41.01.01.051.171.351.31注：表中值是取地面粗糙类别为B类且通过插入法求得据，则有： 转化为集中风载6层 5层 4层 3层 2层 1层 图5.2水平荷载作用图(风荷载)6 风荷载作用下的弹性位移计算 高层建筑中侧移过大会影响使用，因此侧移变形限制是使用

24、状态的要求。我国规范规定在正常使用状态下要满足下述要求： 对于高度小于50m,且高宽比的建筑物，仅考虑梁柱弯曲变形引起的柱侧移刚度，忽略柱的轴向变形。右图是在计算柱的抗侧刚度修正系数所要用到的一般柱（有边柱和中柱）及底层柱（有边柱和中柱）的计算简图。6.1 计算柱的抗侧刚度D值表6.1柱的抗侧刚度D值结果层号位置梁的线刚度系数柱的线刚度系数K=K=D=柱的根数1层边框架的边柱3.627.350.4930.398230796中框架的边柱4.837.350.6570.4352522518边框架的中柱3.62（3.08）7.350.9120.485281248中框架的中柱4.83(4.1）7.351

25、.2150.533309082226层边框架的边柱3.627.350.4930.198114826中框架的边柱4.837.350.6570.2471432318边框架的中柱3.62（3.08）7.350.9120.313181508中框架的中柱4.83（4.1）7.351.1250.3782192022对底层： 边柱 中柱 26层： 边柱 中柱 6.2 测移值及测移限制 取刚度折减系数，用（层间侧移）和（总侧移）验算，层间及总侧移见表4。 风荷载标准值，侧移刚度值等于相对线刚度乘以相对线刚度等于1.0时的截面刚度（） 表6.2侧移值及侧移限值 位置（KN）（mm）限值六层16.09658750

26、.287五层43.45658750.818 四层69.31658751.238 三层92.96658751.66 二层114.79658752.05一层138.541073361.518 顶点7.571 通过计算可以看出，侧移值满足设计规范要求，说明所选的结构构件尺寸满足要求，当然对于多层建筑，在水平荷载作用下的侧移通常不会太大，一般情况下可不必计算侧移。该综合教学楼六层横向框架分解： 图6.2竖向荷载下分层计算简图7 竖向荷载作用下框架内力计算7.1 竖向荷载作用下弯矩计算多层多跨框架在一般竖向荷载作用下的侧移是很小的，可按照无侧移的框架的计算方法进行内力分析，即用分层法结合力矩分配法进行内

27、力计算，用力矩分配法计算各单元框架内力的要点如下，将在具体计算过程中一一体现。（1） 框架分层后，各层柱高及梁跨度均与原结构相同，把柱的远端假定为固端。（2） 各层梁上竖向荷载与原结构相同，且每层梁上的荷载对其他各层梁的影响可忽略不计，计算竖向荷载在梁端的固端弯矩。（3） 计算梁柱线刚度及力矩分配系数，线刚度前面已计算，力矩分配系数按各杆的转动刚度分配。（4） 计算传递系数。底层柱和各层梁的传递系数都取1/2；而上参各柱对柱远端的传递，由于将非固端假定为固端，传递系数改为1/3。（5） 分别用力矩分配法计算得到各层内力后，将上下两层分别计算得到的同一根柱的内力叠加。按照上述要点，该综合楼三跨六

28、层横向框架可作如下分解：7.1.1 梁的固端弯矩恒载 第6层 BC跨： CD跨：第15层 BC跨： CD跨：活载第6层 BC跨： CD跨：第15层 BC跨： CD跨：7.1.2 荷载分配采用分层法分配，柱线刚度底层不变，其余各层柱的线刚度0.9，柱的传递系数底层为，其余各层为。梁远端固定传递系数为。1) 计算传递系数柱的线刚度： 底层：8.17 26层：7.35梁的线刚度（计算单元取中框架）：跨度6.6m: 3.62 跨度3.0m: 4.1 图7.1.2a梁柱线刚度详细计算第六层B6及C6的弯矩分配系数如下：B6点： C6点：因为是对称结构，所以只计算一半框架，最后的荷载分布及固端弯矩以及力矩

29、分配的计算简图如图所示。其他的弯矩分配系数详见力矩分配法计算框架弯矩图。恒载和活载作用下的力矩分配结果如下图。 图7.1.2b六层恒载作用下力矩分配 图7.1.2 c 25层恒载作用下力矩分配 图7.1.2d 1层恒载作用下力矩分配 图7.1.2e 6层活载作用下力矩分配 图7.1.2f 25层活载作用下力矩分配 图7.1.2g 1层活载作用下力矩分配 图7.1.2h 恒载作用下弯矩图 图7.1.2i 活载作用下弯矩图7.2 竖向荷载作用下剪力计算7.2.1 竖向荷载作用下剪力计算 据简图及推导公式计算 梁： 柱： 表7.2.1恒载剪力计算表恒载荷载引起的剪力弯矩引起的剪力层次BC跨CD跨DE

30、跨BC跨CD跨DE跨657.424.1157.42-0.440.44000.44-0.445103.034.07103.03-0.960.96000.96-0.964103.034.07103.03-0.960.96000.96-0.963103.034.07103.03-0.960.96000.96-0.962103.034.07103.03-0.960.96000.96-0.961103.034.07103.03-0.960.96000.96-0.96恒载总的剪力层次656.9857.864.114.1157.8656.985102.07103.994.074.07103.99102.07

31、4102.07103.994.074.07103.99102.073102.07103.994.074.07103.99102.072102.07103.994.074.07103.99102.071102.15103.914.074.07103.91102.157.2.2 竖向活载作用下剪力计算计算方法同恒载 表7.2.2活载剪力计算表活载荷载引起的剪力弯矩引起的剪力层次BC跨CD跨DE跨BC跨CD跨DE跨64.465.634.46-0.0410.041000.041-0.041517.825.6317.82-0.1450.145000.145-0.145417.825.6317.82-0.

32、1450.145000.145-0.145317.825.6317.82-0.1450.145000.145-0.145217.825.6317.82-0.1450.145000.145-0.145117.825.6317.82-0.1320.132000.132-0.132活载总的剪力层次64.424.505.635.6357.864.42517.6817.975.635.6317.9717.68417.6817.975.635.6317.9717.68317.6817.975.635.6317.9717.68217.6817.975.635.6317.9717.68117.6917.955

33、.635.6317.9517.69 图7.2.2a 竖向恒载作用下剪力图 图7.2.2竖向活载作用下剪力图7.3 竖向荷载作用下轴力计算竖向荷载作用下框架的轴力计算，包括连系梁传来荷载及柱自重，连系梁传来轴力设计值及柱自重可由前面计算直接查得，轴力计算如下：恒载：六 层：边柱B(E)轴 中柱C(D)轴 25层：边柱B(E)轴 中柱C(D)轴 一 层：边柱B(E)轴 中柱C(D)轴 表7.3.1恒载轴力表恒载柱轴力N=V(梁端剪力)+P(节点集中力及柱自重)B轴C轴D轴E轴6135.900176.265167.460207.825167.460207.825135.900176.2655490.

34、595530.960570.205610.570570.205610.570490.595530.9604845.29885.655972.951013.315972.951013.315845.29885.65531199.9851240.3501375.6951416.061375.6951416.061199.9851240.35021554.6801595.0451778.4401818.8051778.4401818.8051554.6801595.04511909.3451949.7102181.0952221.4602181.0952221.4601909.3451949.710

35、活载：六 层： 边柱B(E)轴 中柱C(D)轴 25层：边柱B(E)轴 中柱C(D)轴 一 层：边柱B(E)轴 中柱C(D)轴 表7.3.2活载轴力图活载柱轴力N=V(梁端剪力)+P(节点集中力及柱自重)B轴C轴D轴E轴68.888.8814.5914.5914.5914.598.888.88544.3844.3856.9156.9156.9156.9144.3844.38479.8879.8899.2399.2399.2399.2379.8879.883115.38115.38141.55141.55141.55141.55115.38115.382150.88150.88183.87183.87183.87183.87150.88150.881186.39186.39225.27225.27225.27225.27186.39186.39