毕业设计计算书_secret.doc

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1、武汉科技大学本科毕业设计 目 录1.结构布置方案及结构选型11.1工程简介11.1.1建设项目名称11.1.2.建设地点11.1.3设计资料11.1.4建筑规模11.2.结构承重方案选择11.3.主要构件选型及尺寸初步估算21.3.1. 主要构件选型21.3.2. 梁柱截面尺寸估算21.4 确定框架计算简图31.4.1 选定计算单元31.4.2梁计算跨度和柱的计算高度;31.5梁柱截面几何参数计算41.5.1.梁柱惯性矩计算41.5.2.梁柱线刚度计算41.5.3.梁柱相对线刚度计算42.荷载标准值计算52.1 恒载52.11作用在框架梁上的恒载52.2 活载92.2.1 活载作用在框架梁上9

2、2.2.2活载作用在框架柱上102.2.3 活载作用下框架的计算简图112.3 风荷载112.4水平地震作用计算132.4.1重力荷载代表值132.4.2 抗侧移刚度的计算142.4.3结构自振周期的计算152.4.4计算底部剪力153框架侧移验算164. 框架标准值作用下内力分析174.1 恒载作用下内力计算174.1.1梁的固端弯矩：174.1.2固端弯矩计算194.1.3杆件弯矩图204.1.4恒载作用下框架的剪力和轴力计算224.2活载作用下内力计算254.2.1梁的固端弯矩计算254.2.2固端弯矩计算254.2.3各杆件弯矩图264.2.4活载作用下框架的剪力和轴力计算284.3风

3、荷载作用下内力计算304.3.1结构内力计算304.3.2风载下内力图324.4地震作用下内力计算344.4.1结构内力计算344.4.2 地震作用下内力图364.5 重力荷载代表值作用下内力计算385.内力组合385.1 梁内力组合385.2柱内力组合395.3 内力设计值汇总555.3.1 梁内力设计值汇总，555.3.2柱内力设计值汇总，566.梁柱截面设计586.1 梁截面设计586.1.1 正截面受弯承载力计算586.1.2梁斜截面承载力设计606.2 柱截面设计626.2.1柱正截面承载力计算636.2.2 柱斜截面承载力计算636.3现浇板计算746.4 现浇楼梯计766.4.1

4、 梯段板设计766.4.2平台板设计776.4.3 平台梁设计787 基础设计797.1 边柱基础计算797.1.1 荷载最不利组合797.1.2基本尺寸与桩数确定797.1.3桩顶作用效应计算807.1.4承台受冲切力验算807.1.5承台受剪承载力计算817.1.6承台受弯承载力计算817.2中柱基础计算817.2.1荷载最不利组合817.2.2基本尺寸与桩数确定817.2.3桩顶作用效应计算827.2.4承台受冲切力验算827.2.5承台受剪承载力计算837.2.6 承台受弯承载力计算837.3基础梁设计83结束语85参考资料86致 谢88 92 1.结构布置方案及结构选型1.1工程简介

5、1.1.1建设项目名称：康馨小区住宅楼（1#）1.1.2.建设地点：武汉市洪山区1.1.3设计资料：1.1.3.1.地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，场地土层分布情况为：第一层杂填土，厚1.0 m；第二层为淤泥，软塑状态，厚6.5m;第三层为粉质粘土，IL=0.75,厚度为10m,其下位很厚的中密中砂层。1.1.3.2.气象资料：全年主导风向：偏南风 夏季主导风向：东南风 冬季主导风向：北偏西风 常年降雨量为：1248.5mm基本风压为：0.35kN/m2（B类场地）基本雪压为：0.50kN/m21.3.3.抗震设防要求：六度三级设防1.3.4.底层室内主要地坪标高为0.0

6、00。1.1.4建筑规模： 1.1.4.1建筑面积：9180m2 1.1.4.2建筑层数：10层 1.1.4.3 结构形式：框架填充墙1.2.结构承重方案选择 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。1.3.主要构件选型及尺寸初步估算1.3.1. 主要构件选型（）梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（）墙体采用：粉煤灰轻质砌块（）墙体厚度：外墙:200mm，内墙:100mm（）基础采用：混凝土预制桩基础1.3.2. 梁柱截面尺寸估算（） 主要承重框架:取大跨度梁L=5600mm计算h=(1/81/12)L=700mm466mm 取h=500

7、mm. b=(1/21/3)h=250mm166mm 取b=250mm 故主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm500mm（） 次要承重框架： 取较小跨度L=3900mm h=(1/121/15)L=325mm260mm 取h=400mm b=(1/21/3)h=200mm133mm 取b=200mm故次要框架梁初选截面尺寸为：bh=200mm400mm （） 框架柱：b=(1/151/20)H=(1/151/20)4050=270mm202.5mm b=(12/3)h 且b*h250mm*250mm,本结构为抗震结构，柱宽b不宜小于300mm, 取b=h 估算轴压力：框架柱B(E)列柱（

8、15层）轴压力No=1010.72513KN/=1394.25KN (510层)轴压力No=510.72513KN/=697.125KN框架柱C(D)列柱（15层）轴压力No=1017.9413KN/=2332.3KN (510层)轴压力No=517.9413KN/=1161.1KN 按轴压比验算，此建筑抗震等级为三级，=0.9选C30型混凝土 fc=14.3 N=1.3No B(E)列柱（15层）：AN/u fc=1394.251.31000/0.914.3=375*375m (510)层:AN/u fc=697.1251.31000/0.914.3=265*265m C(D)列柱（15层）

9、：AN/u fc=2332.31.31000/0.914.3=485*485m (510层:AN/u fc=1161.11.31000/0.914.3=342*342m故初选柱截面尺寸为：B(E)列柱（15层）：bh=400 mm400 mm (510)层: bh=300 mm300 mm C(D)列柱（15层）：bh=500 mm500 mm (510层: bh=400 mm400 mm1.4 确定框架计算简图1.4.1 选定计算单元 根据结构平面布置，选定13轴线作为计算单元，如图1.1 图1.11.4.2梁计算跨度和柱的计算高度;框架梁跨度(按柱中心线确定)： B.C跨: 5600mm

10、C.D跨: 3600mm D.E跨：3300mm框架柱高度： 取底层:H1=3000+450+(1900-900)-30 =4420mm （如图1.2）其它层:H2=H3=H4=H5=H6=H7=H8=H9=H10=3000mm 图1.21.5梁柱截面几何参数计算 1.5.1.梁柱惯性矩计算 主要框架承重梁：I=250500=2.6109mm4 边框架梁iB10iC10= iD10iE10=2.61091.5=3.9109mm 中框架梁iC10iD10=2.61092=5.2109mm 次要框架承重梁：I=200400=1.07109mm4 B(E)列柱（15层） ：I=400400=2.13

11、109mm4 (510)层: I=300300=0.675109mm4 C(D)列柱（15层）： I=500500=5.2109mm4 (510)层: I=400400=2.13109mm4 1.5.2.梁柱线刚度计算 根据公式i=EI/L,可以得出梁柱线刚度如下（E=Ec）. 梁：iB10iC10=3.9109E/5600=6.96105E iC10iD10=5.2109E/3600=14.4105E iD10iE10=3.9109E/3300=11.818105E 柱：iB1iB0=2.13109 E/4420=4.8105E iB5iB4=2.13109 E/3000=7.1105E i

12、B10iB10=0.675109 E/3000=2.25105E iC1iC0=5.2109 E/4420=11.76105E iC5iC4=5.2109 E/3000=17.3105E iC10iC10=2.13109E/3000=7.1105E 1.5.3.梁柱相对线刚度计算 取iB1iB0值作为基准值1算得梁柱的相对刚度如下图1.3 图1.32.荷载标准值计算2.1 恒载2.11作用在框架梁上的恒载2.1.1.1 屋面恒载小瓷砖层 0.55kN/m2 三毡四油屋面防水层 0.4kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kN/m21:8水

13、泥炉渣找坡 80mm 1.44kN/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kN/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计6.21kN/m2 2.1.1.2 楼面恒载水磨石地面 0.65kN/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2板底抹灰 20mm 0.4kN/m2 合计3.55kN/m22.1.1.3 梁自重主要框架梁：0.530.25325=3.125kN/m 次要框架梁：0.430.2325=2.0kN/m 2.1.1.4 墙自重 200mm墙自重： （1层）0.2（4.42-0.5）8=6.272kN/m 0.2（4.4

14、2-0.4）8=6.432 kN/m （210层）0.2（3-0.5）8=4 kN/m 0.2（3-0.4）8=4.16 kN/m 女儿墙：0.231.538=2.4KN/m2.1.1.5柱自重B(E)列柱 首层: 0.430.432534.42=17.68kN /根（25层）：0.430.432533=12kN /根 (610)层: 0.330.332533=6.75kN /根 C(D)列柱 首层：0.530.532534.42=27.625kN /根（25层）：0.530.532533=18.75kN /根 (610层): 0.430.432533=12kN /根 2.1.1.6 经计算，

15、楼面荷载分配均按双向板进行荷载等效分配 2.1.1.7作用在框架梁上的恒载：顶层：KL梁段：p6.21kN/m23.9m/2=12.11 kN/m a=0.53.9/5.6=0.348 梯形荷载作用时：pe=（1-2a2+a3）p=0.78012.11=9.45 kN/m 作用在KL梁段上总均布荷载为：9.452+3.125+2.4=24.42 kN/mKL梁D段(1400mm部分): p6.21kN/m21.4m/2=4.35 kN/m 三角形荷载作用时：pe=5/8 p=0.6254.35=2.72 kN/m 作用在KL梁D段(1400mm部分) 上总均布荷载为2.722+3.125+2.

16、4=10.97 kN/mKL梁D段(2200mm部分): p6.21kN/m22.2m/2=6.831 kN/m 三角形荷载作用时：pe=5/8 p=0.6256.831=4.27 kN/m作用在KL梁D段(2200mm部分) 上总均布荷载为4.272+3.125+2.4=14.065 kN/m KL梁D段受到次梁传来的集中力：p6.21kN/m2（2.7+0.5）1.1/2+6.21kN/m2（2.7+1.3）0.7/2=19.62 kNKL梁DE段: : p6.21kN/m23.3m/2=10.247 kN/m 三角形荷载作用时：pe=5/8 p=0.62510.247=6.4kN/m作用

17、在KL梁DE段上总均布荷载为：6.42+3.125+2.4=18.325 kN/m 标准层(210层) KL梁段：p3.55kN/m23.9m/2=6.92 kN/m a=0.53.9/5.6 =0.348 梯形荷载作用时：pe=（1-2a2+a3）p=0.806.92=5.54 kN/m 作用在KL梁段上总均布荷载为：5.542+3.125+4.16=18.36 kN/m KL梁D段(1400mm部分): p3.55kN/m21.4m/2=2.49kN/m 三角形荷载作用时：pe=5/8 p=0.6252.49 =1.56 kN/m 作用在KL梁D段(1400mm部分) 上总均布荷载为1.5

18、62+3.125+4=10.25 kN/mKL梁D段(2200mm部分): p3.55kN/m22.2m/2=3.905 kN/m 三角形荷载作用时：pe=5/8 p=0.6253.905=2.44kN/m作用在KL梁D段(2200mm部分) 上总均布荷载为2.442+3.125+4=12.005 kN/mKL梁D段受到次梁传来的集中力：p3.55kN/m2（2.7+0.5）1.1/2+3.55kN/m2（2.7+1.3）0.7/2=11.22 kNKL梁DE段: : p3.55kN/m23.3m/2=5.858 kN/m 三角形荷载作用时：pe=5/8 p=0.6255.858=3.66kN

19、/m作用在KL梁DE段上总均布荷载为：3.662+3.125+4.16= 14.605kN/m 2.1.1.8作用在框架柱上的恒载：B列柱：顶层：1女儿墙自重 2.4 kN/m3.9 m =9.5 kN 边框架梁自重 3.125 kN/m3.9 m =12.186kN 通过边框架梁传来的结构层恒载 6.21 kN/m23.9 m(5.6/2)m=67.6 kNF10=9.5+12.186+67.6=88.28 kN标准层：200mm墙自重 4.16 kN/m3.9 m =16.224 kN 边框架梁自重 3.125 kN/m3.9 m =12.186kN通过边框架梁传来的结构层恒载 3.55

20、kN/m23.9 m(5.6/2)m=38.07 kN 柱自重 (610层): 6.75kN （25层）：12kN 首层: 17.68kN总计: F1=16.224+12.186+38.07+6.75=73.23 kN F2=16.224+12.186+38.07+12=78.48 kN F3=16.224+12.186+38.07+17.68=84.16kN九层：F9=88.28+73.23=161.51 kN八层：F8=161.51+73.23=234.74 kN七层：F7=234.74+73.23=307.97 kN六层：F6=307.97+73.23=381.2 kN五层：F5=381

21、.2+73.23=454.43 kN四层：F4=454.43+78.48=532.91 kN三层：F3=532.91+78.48=611.39 kN二层:F2=611.39+78.48=689.87kN一层:F1=689.87+78.48=768.35kN一层底柱:F0=768.35+84.16=852.51 kNC列柱：顶层：1女儿墙自重 2.4 kN/m3.9 m =9.5 kN 边框架梁自重 3.125 kN/m3.9 m =12.186kN 通过边框架梁传来的结构层恒载 6.21 kN/m23.9(5.6+3.6)/2m=111.47kNF10=9.5+12.186+111.47=13

22、3.16 kN标准层：200mm墙自重 4 kN/m3.9 m =15.6kN 边框架梁自重 3.125 kN/m3.9 m =12.186kN通过边框架梁传来的结构层恒载 3.55 kN/m23.9 m(5.7+3.6)/2m=63.687kN 柱自重 (610层):12 kN （25层）：18.75kN 首层: 27.625kN 总计: F1=15.6+12.186+63.687+12= 103.47kN F2=15.6+12.186+63.687+18.75= 110.22kN F3=15.6+12.186+63.687+27.625= 119.10 kN 九层：F9=133.16+10

23、3.47=236.63kN八层：F8=236.63+103.47=340.1kN七层：F7=340.1+103.47=443.57kN六层：F6=443.57+103.47=547.04kN五层：F5=547.04+103.47=650.51 kN四层：F4=650.51+110.22=760.73 kN三层：F3=760.73+110.22=870.95 kN二层:F2=870.95 +110.22=981.17kN一层:F1=981.17+110.22=1091.39 kN一层底柱:F0=1091.39+119.10=1210.49 kND列柱：顶层：1女儿墙自重 2.4 kN/m3.9

24、m =9.5 kN 边框架梁自重 3.125 kN/m3.9 m =12.186kN 通过边框架梁传来的结构层恒载 6.21 kN/m23.9(3.3+3.6)/2m=84.77kNF10=9.5+12.186+84.77=106.46 kN标准层：200mm墙自重 4 kN/m3.9 m =15.6kN 边框架梁自重 3.125 kN/m3.9 m =12.186kN通过边框架梁传来的结构层恒载 3.55 kN/m23.9 m(3.3+3.6)/2m=48.46kN 柱自重 (610层):12 kN （25层）：18.75kN 首层: 27.625kN 总计: F1=15.6+12.186+

25、48.46+12= 88.25kN F2=15.6+12.186+48.46+18.75= 95kN F3=15.6+12.186+48.46+27.625= 104.25kN 九层：F9=106.46+88.25=194.71kN八层：F8=194.71+88.25=282.96 kN七层：F7=282.96+88.25=371.21 kN六层：F6=371.21+88.25=459.46 kN五层：F5=459.46+88.25=547.71 kN四层：F4=547.71+95=642.71 kN三层：F3=642.71+95=737.71 kN 二层:F2=737.71+95=832.7

26、1 kN一层:F1=832.71+95=927.71 kN一层底柱:F0=927.71+104.25=1031.96 kNE列柱：顶层：1女儿墙自重 2.4 kN/m3.9 m =9.5 kN 边框架梁自重 3.125 kN/m3.9 m =12.186kN 通过边框架梁传来的结构层恒载 6.21 kN/m23.9 m(3.3/2)m=39.96kNF10=9.5+12.186+39.96=61.65 kN标准层：200mm墙自重 4.16 kN/m3.9 m =16.224 kN 边框架梁自重 3.125 kN/m3.9 m =12.186kN通过边框架梁传来的结构层恒载 3.55 kN/m

27、23.9 m(3.3/2)m= 22.84kN 柱自重 (610层): 6.75kN （25层）：12kN 首层: 17.68kN总计: F1=16.224+12.186+22.84+6.75=58 kN F2=16.224+12.186+22.84+12=63.25 kN F3=16.224+12.186+22.84+17.68=68.93kN九层：F9=61.65+58=119.65 kN八层：F8=119.65+58=177.65 kN七层：F7=177.65+58=235.65 kN六层：F6=235.65+58=293.65 kN五层：F5=293.65+58=351.65 kN四层

28、：F4=351.65+63.25=414.9 kN三层：F3=414.9+63.25=478.15 kN二层:F2=478.15+63.25=541.4 kN一层:F1=541.4+63.25=604.65 kN一层底柱:F0=604.65+68.93=673.58 kN2.1.1.9 恒载作用下框架的计算简图（标准值）如图2.12.2 活载查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为1.5kN/m2,不上人屋面均布活荷载标准值为1.5kN/m2。2.2.1 活载作用在框架梁上KL梁段：p1.5kN/m23.9m/2=2.925 kN/m a=0.53.9/5.6=0.348 梯形荷载作用时：pe=（1

29、-2a2+a3）p=0.802.925=2.34kN/m KL梁D段(1400mm部分): p1.5kN/m21.4m/2=1.05 kN/m 三角形荷载作用时：pe=5/8 p=0.6251.05=0.66 kN/mKL梁D段(2200mm部分): p1.5kN/m22.2m/2=1.65 kN/m 三角形荷载作用时：pe=5/8 p=0.6251.65=1.03kN/mKL梁D段受到次梁传来的集中力：p1.5kN/m2（2.7+0.5）1.1/2+1.5kN/m2（2.7+1.3）0.7/2=4.74 kNKL梁DE段: : p1.5kN/m23.3m/2=2.475 kN/m 三角形荷载

30、作用时：pe=5/8 p=0.6252.475=1.55kN/m 图2.1 2.2.2活载作用在框架柱上 B列柱：F10=1.5kN/m23.9 m(5.6/2)m=16.38 kNC列柱：F10=1.5kN/m23.9 m(5.6+3.6)/2m =26.91 kND列柱：F10=1.5kN/m23.9 m(3.3+3.6)/2m =20.18 kNE列柱：F10=1.5kN/m23.9 m3.3/2m =9.65 kN 2.2.3 活载作用下框架的计算简图（标准值）如图2.2 图2.22.3 风荷载风压标准值计算公式为：w=ZSZ0 本地区基本风压为：w0=0.35楼高H30m；地面粗糙类

31、别为C类；风振系数：Z=1+Z/Z钢筋混凝土框架基本周期（0.80.1）.取T=0.9 0.620T2=0.6230.3530.92=0.1758查规范得脉动增大系数=1.268, 脉动影响系数=0.44 风荷载体型系数S=1.3风荷载作用下框架计算简图如图2.3风压高度变化系数 表2- 1 层数12345678910离室外地面高度3.456.459.4512.4515.4518.4521.4524.4527.4530.45风压高度系数Z0.740.740.740.740.7490.8090.8630.9110.9591.006结构振型系数近似值 表 2- 2相对高度0.10.20.3040.

32、50.60.70.80.91.0振型系数0.020.060.140.230.340.460.590.790.861.0风振系数Z=1+Z/Z 表 2- 3层数12345678910Z1.0151.0471.1061.1731.2531.3181.3811.4841.501.55风荷载计算 表 2- 4层数ZSZ0wA(m2)P(KN)101.551.31.0060.350.7098.7756.22191.51.30.9590.350.62211.77.27781.4841.30.9110.350.61511.77.19671.3811.30.8630.350.54211.76.37761.31

33、81.30.8090.350.48511.75.67551.2531.30.7490.350.42711.74.99641.1731.30.740.350.39511.74.62231.1061.30.740.350.37211.74.35221.0471.30.740.350.35311.74.13011.0151.30.740.350.34214.4694.948 图2.32.4水平地震作用计算2.4.1重力荷载代表值（恒载+0.5活载）2.4.1.1 恒载 屋面重力值：G=6.21KN/m2351.8m317.2m=5532 KN 楼板重力值：G =3.55 KN/m2351.8m317

34、.2m=3162 KN 梁重力值： G=3.125 KN/m（51.8m35+12.5m315）+2.0 KN/m 33.9m330=1629 KN 柱重力值 ： 首层：G=17.68/根332+27.625/根322=1173 KN（25）层：G =12/根332+18.75/根322=796 KN （610）层：G =6.75/根332+12/根322=480KN 墙重力值：女儿墙G =2.4 KN/m3（51.8+12.532+54.4）=131 KN 标准层G =4KN/m3（51.835+12.5315）=1786 KN 底层G =6.272KN/m3（51.835+12.5315）

35、=2800 KN2.4.1.2：活载 屋面活载：G=1.5KN/m2351.8m317.2m=1336 KN 楼面活载：G=1.5KN/m2351.8m317.2m=1336 KN2.4.1.3 :统计重力活载代表值: G10=5532+1629+480+131+1786+0.531336=10226 KN G9= G8= G7= G6=3162+1629+480+1786+0.531336=7725 KN G5= G4= G3= G2=3162+1629+796+1786+0.531336=8041KN G1=3162+1629+1173+2800+0.531336=9396KN2.4.1.4质点重力荷载代表值见图2.4 图2.42.4.2 抗侧移刚度的计算 梁柱线刚度计算过程见表2-5 表2-5构件截面 跨度