大学土木工程系毕业设计——太原市某学校办公楼毕业设计计算书.docx

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1、第一部分结构设计第1章设计资料1.1 工程概况(1)本工程位于山西太原，用途为学校办公楼。(2)本工程为5层框结构。主体结构：地上5层，建筑层高分别为3.9m、3.6m、3.6m、3.6m、3.9m,结构层高分别为4.9m (从基础顶面算起，包括初估地下部分1.0m)、3.6m、3.6m、3.6m、3.9m,室内外高差0.45m。内走廊宽度为2.4m,办公室进深7.2m,其他条件见建筑图。(3)建筑设计使用年限50年。(4)本工程耐火等级为二级，屋面防水等级为III级，建筑耐久年限为一级。(5)工期：不超过300天(日历天)，2013年3月1日开工。1.2 工程地质条件根据地质勘察报告，场区范

2、围内地下水位为T2.00m,地下水对一般建筑材料无侵蚀作用，可不考虑土的液化。土质构成自地表向下依次为：(D填土层：厚度约为0.5m,承载力特征值f*80kPa,天然重度17. OkN/m：(2)黏土：厚度约为2飞m,承载力特征值fM240kPa,天然重度18. gkN/iA(3)轻亚黏土：厚度约为夕6m,承载力特征值3=220kPa,天然重度18. OkN/m)(4)卵石层：厚度约为29m,承载力特征值fak=300kPa,天然重度20.2kN/d。1.3 气象资料气温：年平均气温20，最高温度38C,最低温度0C。雨量：年降雨量800mm,最大降雨量110mm/d。基本风压：Wo=O.40

3、kN/m2基本雪压：0.35kN/mJ1.4 抗震设防烈度建筑物所在地区抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.20g。拟建场地土类型中软场地土，II类建筑场地，场地特征周期为0.35so1.5 材料梁、板、柱的混凝土均选用C30,梁、柱主筋选用HRB400,箍筋选用HPB300,板受力钢筋选用HRB335。第2章结构平面布置2.1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图如图2.1、2.2所示。3900 1 39003900 J 39003900 39003900 1 39003900 1 390

4、039600图2.1一层结构平面布置图390039003900gS,X三工* X39000 3900 . 39003900 . 39003900. 39003900 . 39003900。3900390039003900 、 3900-? j95 x三- 皂39003900 |图2. 2二一四层结构平面布置图39003900 39003900 1 39003900 3900三s003900 390039。0 | 3900图2.3五四层结构平面布置图2.2框架梁柱截面尺寸确定2.2.1框架梁截面尺寸初估框架梁高取为!跨长，框架梁宽取为工!梁高；次梁高取为-!跨长，次814231218梁宽取为工工

5、梁高，根据梁的跨度初步选定。梁净跨与截面高度之比不宜小于4。23框架梁宽不宜小于工柱宽，且不小于250mm。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重2合，当必须偏置时，同一平面内的梁柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向(1)横向框架梁：A-B 跨：/0=9.6m,取/i =90Qmm,b =350mmB跨：/0=7.2加，取=700mm, b =350mm(2)纵向框架梁：A轴：l0=7.8阳，取=800m/n,b =350mmB轴：/0=7.8机,取=800mm,b =350mm c轴：/0=78x,取=800mm,b =350mm 横向次梁：Zo =7.2m,取力=650mm,b =250mm

6、(4)纵向连梁l0=7.8加，取人=750mm, b =250mm(5)卫生间纵向两跨次梁：/（）=3.9加，取力=400inm,b =200mm 2.2.2框架柱截面初估图2.3框架柱的受荷面积(1)按轴压比要求初估框架柱截面尺框架柱的受荷面积如图2.3所示，框架柱选用C30混凝土，力=14.3N/机机，框架抗震等级为二级，轴压比n =。-8。1) 3轴与B轴相交中柱：N = yGqSnaa2/3=1.25xl4x(8.4x7,8)x5x 1.05x1,Ox 1.0=6019.65(/C)A,.= bc x hc N /=6019.65 x 1000/(0.8x 14.3)=526193(z

7、nw2)因为=700x 700=490000(/nw2),故取中柱截面尺寸为700nlmX 700mm。2) 4轴与A轴相交边柱：N = yGqSnaxa2P=1.25 xl4x(4.8 x 7.8)x5 xl.05xl.0xl.0=3439.8(KN)Ac =bcx hc N/)=3439.8 x 1000/(0.8 x 14.3)=300682(wm2)考虑到边柱承受偏心荷载且跨度较大，故取A轴边柱截面尺寸为700mmX 700mm。3) 3轴与C轴相交边柱：N = yGqSnaxa-,/3=1.25xl4x (3.6 x 7.8) x5xl.05xl.0xl.0=2579.85(KN)A

8、 = b. x 42 N /(风力)=2579.85 x 1000/(0.8x 14.3)=22551考虑到边柱承受偏心荷载，故取C轴边柱截面尺寸为700mm义700mm。4) 1轴与A轴相交柱：角柱虽然承受面荷载较小，但由于角柱承受双偏心荷载作用，受力复杂，故截面尺寸取与A轴边柱截面尺寸相同，即700nlmX 700mm。故框架柱截面尺寸就一种，即700mmX700mm。(2)校核框架柱截面尺寸是否满足构造要求1)按构造要求框架柱截面高度不宜小于400mm,宽度不宜小于350mm。2)为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。取二层较短柱高，Hn =3600/n/n ： Hn I h

9、 =3600/700=5.1443)框架柱截面高度和宽度一般可取层高的1/101/15。/i(l/10l/l 5)o =(1/101/15) x 4900=490327mm(取底层柱高为4900mm)故所选框架柱截面尺寸均满足构造要求。第3章楼盖设计各层楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构，梁系把楼盖分为一些双向板和单向板。楼板厚取100mm,雨篷部分板厚也取lOOmmo下面分别是二层楼盖和屋盖的设计。二层楼盖和屋盖的板平面布置图如图3.1所示。图3.1二层楼盖和屋盖板平面布置示意图3.1楼板荷载3.1.1恒荷载（1）不上人屋面恒荷载（板厚100mm）当板厚为100mm时，上人屋面的恒荷载计算见表3

10、.1表3.1不上人屋面恒荷载（板厚lOOnun）构造层面荷载(kN 1 m2)面层（刚性）：40厚C20细石混凝土防水1.0防水层（柔性）：三毡四油铺0.4找平层：20厚水泥砂浆0.020x20=0.40找坡层：40厚水泥石灰焦渣砂浆0.3%找平0.04x14=0.56保温层：80厚矿渣水泥0.08x14.5=1.16结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.10x25=2.5抹灰层：10厚混合砂浆0.01x17=0.17合计6.19取6.5（2）标准层楼面恒荷载（板厚100mm）当板厚为100mm时，标准层楼面的恒荷载计算见表3.2。构造层面荷载(kN Im2)板面装修荷载1.10结构层：100厚

11、现浇钢筋混凝土板0.10x25=2.5抹灰层：10厚混合砂浆0.01x17=0.17合计3.77取4.0表3.2标准层楼面恒荷载（板厚100mm）（3）雨篷恒荷载（板厚100mm）当板厚为100mm时，雨篷的恒荷载计算见表3.3。表3.3雨篷恒荷载（板厚100mm）构造层面荷载（kNIm2）40细石混凝土面层1.00防水层0.30找坡0.50找平层0.40100厚现浇钢筋混凝土板0.10x25=2.5板底粉刷0.01x20=0.20nil-1.9（4）卫生间恒荷载（板厚100mm）当板厚为100mm时，卫生间的恒荷载计算见表3.4。表3.4卫生间恒荷载（板厚100mm）构造层面荷载(kN 1

12、m2)板面装修荷载1.10找平层：15厚水泥砂浆0.015x20=0.30结构层：100厚现浇钢筋混凝土板0.1x25=2.5防水层0.30蹲位折算荷载1.5抹灰层：10厚混合砂浆0.01x17=0.17合计5.87取6.03.1.2活荷载活荷载取值见表3.5O表3.5活荷载取值序号类别活荷载标准值(kN 1 m?)1不上人屋面活荷载0.52办公室一般房间活荷载2.03走廊、门厅、楼梯活荷载2.54雨篷活荷载(按不上人屋面活荷载考虑)0.55卫生间活荷载2.03.2屋面板配筋计算为计算简便，板块的计算跨度近似取轴线之间的距离。LA区格板(图3.1)配筋计算lx =3.9m,lv =7.2m,l

13、x/ly =3.9/7.2=0.54,因此要按双向板计算。(1)荷载设计值恒荷载设计值：g = L2 x 4.0=4.8( KN / m )活荷载设计值：4=14 x 2.0=2&KN /扃g+g/2=4.8+2.8/2=6.2(KN/m2)=2.4小,贝lj LJly =7.8/2.4=3.252故按单向板计算。(2)荷载组合设计值由可变荷载效应控制的组合：g+q = L2x4.0+ L4x2.5=8.3(KN/m2)由永久荷载效应控制组合：g+4=1.35x4.0+1.4x0.7x2.5=7.85(KN/)故取由永久荷载效应控制的组合：g + q =83(KN/*(3)内力计算取1m板宽作

14、为计算单元，按弹性理论计算，取B区格板的计算跨度为1。=2400mm。如果B区格板两端是完全简支的情况，则跨中弯矩为=l/8(g+q)/：,考虑到B区格板两端梁的嵌固作用，故跨中弯矩取为 M =l/10(g+q)/：； B区格板如果两端是完全嵌固，则支座弯矩为 M=-l/12(g + q)/：,考虑到支座两端不是完全嵌固，故取支座弯矩为 M =-l/14(g + q/，B区格板的弯矩计算见表3.板表3.7B区格板的弯矩计算截面跨中支座截面跨中支座弯矩系数a1101_14M =a(g + q)/；(KN m/ in)4.78-3.41(4)截面设计板保护层厚度取20mm,选用6钢筋作为受力主筋，

15、则板的截面有效高度为:%=/?-2,近似地按短跨方向的简支单向板计算，取1m宽作为计算单元。平台梁的截面尺寸取bXh =200mmX400mmo 平台板的计算简图如图5.3所示。平台板厚度取=80/77/77 o(2)荷载计算平台板的荷载计算列于表4.2。表4.2平台荷载计算表单位：kN Im荷载种类荷载标准值恒平台板自重25X0.08X1=2-44-向30厚水磨石面层25X0.03X1=0.75载底板20厚纸筋灰粉刷16X0.02X1=0.32恒荷载合计g3.07活荷载q2.5(3)荷载效应组合由可变荷载效应控制的组合p =1.2x 3.07+14x2.5=7.184( KN/，”)永久荷载

16、效应控制的组合：p =1.35 x 3.07+1.4x0.7x 2.5=6.59(KN / m)所以选永久荷载效应控制的组合来进行计算，取p=7.184KN/m。(4)内力计算考虑平台板两端梁的嵌固作用，跨中最大弯矩取-Pl1t 7.184xl.82、M =2.33(KN m)1010(5)配筋计算%=8020=60(mw)=0.0452.33 xlO61.0xl4.3xl000x602ys =0.5(1+-2a,)=0.5x(l + Jl-2x0.045)=0.9772.33xlQ6300x0.977x60选用受力钢筋分布钢筋采用4.1.3第一层楼梯平台梁设计(1)平台梁计算简图平台梁的两端

17、搁置在梯柱(TZ)上，所以计算跨度取净跨/=/3“=3800/,，平台梁的计算简图如图4.4所示。平台梁的截面尺寸为bXh =200mmX400mmo图4.4第一层平台梁计算简图(2)荷载计算平台梁荷载计算详见表4.3。表4.3平台梁荷载计算表单位：kN/m荷载种类荷载标准值恒荷我由斜板传来的恒荷载7.2x/ln/2=7.2x3.6/2=12.96由平台板传来的恒荷载3.07x/2n/2=3.07x1.8/2=2.76平台梁自重25x1x0.2x0.2=2平台梁底部和侧面的粉刷16xlx0,02x0.20+2x(0.4-0.08)=0.269恒荷载合计g17.989活荷载q2.5xlx(3.6

18、/2+1.8/2+0.2)=7.25(3)荷载效应组合由可变荷载效应控制的组合p =1.2 x 17.989+1.4 x 7.25=31.74( KN / m)永久荷载效应控制的组合：p =1.35x 17.989+1.4x0.7x7.25=31.39(KN /m)所以选可变荷载效应控制的组合来进行计算，取p =34.74KN/m o(4)内力计算最大弯矩A/f P2n 34.74 x3.7.M =59.5(KN tn)88最大剪力V =粤=尹：7岁.7=64.3( KN)截面设计1)正截面受弯承载力计算%= h 35=40035=365(mm)a =-M -=-59,5x101_=0156

19、axfcbh!.0xl4.3x200x3652ys =0.5(1+ Jl-2a,)=0,5x(l + Jl -2x0.156)=0.915. M59.5 xlO6,cu,2、A =495(加加一)f/sk 360x0.915x365考虑到平台梁两边受力不均匀，会试平台梁受扭，所以在平台梁内宜适当增加纵向受力钢筋和箍筋的用量，故纵向受力钢筋选用2)斜截面受剪承载力计算匕=0.7月=0.7xl.0xl.43x200x365=73.073(KN)V =64.3(KN)所以按构造配置箍筋，取。6250双肢箍筋。4.2第二层楼梯设计第二层楼梯为双跑现浇折板式楼梯，其平面布置见图4.5图4.5第二层楼梯结

20、构布置图考虑到第一跑楼梯梯段斜板两端与混凝土楼梯梁的固结作用，斜板跨度可按净跨计算。对斜板取1m宽作为其计算单元。4.2.1楼梯梯段斜板设计(1)平面结构布置折现形板两端均与平台梁整结，斜板的厚度乙=130叩”，水平段板厚与斜板取相同的厚度130mm 0(2)荷载计算楼梯梯段斜板的荷载计算列于表5.4o表4.4折线形梯板荷载计算表单位：kN Im荷载种类荷载标准值恒荷我锯齿形斜板锯齿形斜板自重差/2+4/cosa)=25x(0.15/2+0.13/0.894)=5.5130厚水磨石面层/,c,(e + J)/e =25x0.03x(0.15+0.3)/0.3=1.13板底20厚纸筋灰粉刷73c

21、2/ cos a =16x 0.02/0.894=0.36小计gi7.0水平 a 板水平段板自重/21=25 x 1 x 0.13=3.2530厚水磨石面层/j 1 Cj =25 x 1 x 0.03=0.75板底20厚纸筋灰粉刷%1 c2=16xlx 0.02=0.32小计g24.32活荷载q2.5(3)荷载效应组合由可变荷载效应控制的组合：锯齿形斜板段 P|=1.2x7.0+14x2.5=11.9(KN/m)水平段 p2=1.2x4.32+1.4x2.5=8.684(/C/V/m)永久荷载效应控制的组合：锯齿形斜板段=1.35x 7.0+1.4x 0.7x 2.5=11,9(KN / m)

22、水平段02=L35x 4.32+1.4 x 0.7x2.5=828( KN/所以锯齿形斜板段取P=119KN/m,水平段取?=8.684KN/?进行计算。(4)计算简图折线形楼梯板可用假想的水平板替代，如图5.5所示，其计算跨度取水平投影净长=3300+300=3600(/2?/?)。11X300=33008. 648kN/m11. 9kN/m300/33003600图4.6第二层梯段斜板计算简图(5)内力计算1)支座反力讯储/2+/?)+幺/2_11.9 X 3.3 X (3.3/2+0.3)+8.684x O.32/23.6=21.38(KN/m)式中心即p的分布长度2)折线形楼梯板最大计

23、算弯矩R?)1 oo2M =0.4-=0.4x=15.37(KN m)P、 H.9(6)配筋计算%=乙-20=13020=110(加加)Majb 瓜15.37xl061.0x14.3x1000x11O2=0.089ys =0.5(1+ J1-2as)=0.5x(!+71-2x0.089)=0.95315.37x1()6300x0.953x110=488.7(wmi2)选用受力钢筋:分布钢筋：4.2.2平台梁及平台板的设计同底层楼梯的计算相同4.3第三层及以上层楼梯设计第三层及以上层楼梯其平面布置见图4.70DR - Q。吊二 X00? 00史图4.7楼梯结构布置图考虑到第一跑楼梯梯段斜板两端与

24、混凝土楼梯梁的固结作用，斜板跨度可按净跨计算。对斜板取1m宽作为其计算单元。4.3.1楼梯梯段斜板设计(1)确定斜板厚度t斜板的水平投影净长儿=3300*斜板的斜向净长：,z， cos a 3OO/V15O2+3OO20-894斜板厚度：11.11t.=(-)/,=(-)x 3689.51=148-125302530取4=130mm o(2)荷载计算楼梯梯段斜板的荷载计算列于表4.5o表4.5楼梯梯段斜板荷载计算表单位：kN Im荷载种类荷载标准值恒荷载栏杆自重0.2锯齿形斜板自重/2(J/2+/cosa)=25 x (0.12/2+0.13/0.894)=5.530厚水磨石面层71cl (e

25、 + d)/e =25x0.03x(0.15+03)/0.3=1.13板底20厚纸筋灰粉刷/3c2/ cos a =16x 0.02/0.894=0.36恒荷载合计g7.2活荷载q2.5（3）荷载效应组合由可变荷载效应控制的组合：p =1.2 x 7.2+1.4 x 2.5=12.14（ KN /加）永久荷载效应控制的组合：p =1.35 x 7.2+1.4 x 0.7 x 2.5=12.17（KN /所以选永久荷载效应控制的组合来进行计算，取p =12.17KN/m。（4）计算简图斜板的计算简图可用一根假想的跨度为儿的水平梁替代，如图4.8所示，其计算跨度取水平投影净长/“=3300/? o

26、p=12.17KN/m图4.8梯段斜板计算简图(5)内力计算斜板的内力一般只需计算跨中最大弯矩即可，考虑到斜板两端均与梁整浇，对板有约束作用，所以跨中最大弯矩取M = I=13.25(KN m)(6)配筋计算Mab彘%=4-20=13020=110(mm)=0.07713.25X1061.0x14.3x1000x1102九=0.5(1+,1-2区)=0.5x(l +-2x0.077)=0.96013.25xl06300x0.960x110= 418.24(，/)选用受力钢筋分布钢筋062504.3.2平台梁及平台板的设计同底层楼梯的计算相同第5章框架计算5.1横向框架在恒荷载作用下的计算简图L

27、横向框架简图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均不变故框架梁的跨度就等于柱子轴线之间的距离。所以，AB之间的距离为9600(mm), BC之间的跨度为7200(mm)o底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，根据地质条件，室内外高差为一0.450m,基础顶面至室外地坪通常取一0.500m,为便于计算，本设计取基础顶面至室外地坪的距离为一0.550m,二楼楼面标高为+3.900m,所以底层柱高为3.9+0.45+0.55=4.9(m),其余各层柱高从楼面算至上一层楼面(即层高)，即3.6m、3.6m、3.6m、3.9m。轴线横向框架简图如图5.1所示。第五层 第四层 第三层

28、 第二层 第一层00LX00LSZOLgLXsc350x900350x700350x900350x900350x900350x900gLXsLOSXDZgLXgL350x700350x700g(-*350x700 Ig r- 350x700 io o g mffmm960。|7200图5.1轴线横向框架简图2.第一层框架简图第一层楼面梁布置如图5.2所示，第一层楼面板布置如图5.3所示，为方便荷载整理，在梁布置图和板布置图中分别标示出梁和板。图5.2第一层楼面梁布置简图图5.3第一层楼面板布置简图分析图5.2和图5.3的荷载传递，轴线第一层的框架简图如图5.4所示,在AD跨和FC跨作用有梯形分

29、布的荷载，等效简化为如图5.5所示的计算简图。图中集中力作用点有A、B、C、D、E、F、G七个，如七表示作用在A点的集中力，qDB 表示作用在DB范围的均布线荷载。下面计算第一层楼面板和楼面梁传给轴线横向框架的恒荷载，求出第一层框架计算简图。图5.5轴线第一层框架简图（二）（1加计算1）板A传递荷载，板A的面荷载为TOkN/m；传递AD段为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：i 05195(1一2/+)口2 X (-)2+()3x4.0xl,95=6.8(kN / m)7.27.2因为左右两边板A传递荷载，故板A传递荷载为6.8X2=13.6(kN/m).2)梁自重及抹灰，梁(350mmX900m

30、m)：25X0.35X (0.9-0.10)=7.0(kN/m)抹灰层(10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰)：0.01 X (0.9-0.10) X2X 17=0.272(kN/m)小计7.0+0.272=7.27(KN/m)3)墙体荷载：墙体选用200mm厚大空页岩砖。表5.1填充墙外墙荷载构造层面荷载(N/m2)构造层面荷载(kN/m2)墙体自重10X0.20=2水泥内墙面0.36水刷石外墙面0.50合计2.86取3.0表5.2填充墙内墙荷载构造层面荷(kN/m?)构造层面荷载(kN/m?)墙体自重10X0.20=2水泥内墙面0.36水刷石外墙面0.36合计2.72取2.8故 AD 段墙体荷

31、载为：2.8X (3.6-0.9)=7.56(kN/m)4) qg荷载小计：Qad=13.6+7.27+7.56=28.43(KN/m)(2)qnB 计算：qw部分只有梁自重及抹灰，即q47.27 kN/m(3)A计算：%是由LL-1传递来的集中力，LL-1的计算简图如图5.6图5.6 LL1计算简图1)qi和q2计算:qi包括梁自重和抹灰板B传来的荷载和梁上墙体荷载 LL-1(250mmX750mm)自重：25X0.25X (0.75-0.10)=4.06(KN/m)抹灰层(10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰)：0.01 X (0.75-0.10) X2X 17=0.221(KN/m)板B传来

32、的面荷载为4.0 KN/m因此 q(=4. 06+0. 221+4. 8+6. 1=15. 18( KN/m)q?为板A传来的荷载：板A的面荷载为4.0KN/m,板A传来的荷载为三角形荷载,等效转化为均布荷载为：q2=5/8X4.0X1.95=4. 875( KN/m)小计：qi+q2=15. 18+4.875=20. 06 KN/m Fi计算:Fi为L-1传递的集中荷载，L-1的计算简图如图5. 7,传递给LL-1的线荷载为：4.0X2.4/2=4.8(KN/m)LL-1梁上墙体荷载：LLT两跨上的墙体荷载相同，一跨内的墙长为7.8,有两个们M3：1.5X2.1m(门荷载为0.45 KN/m

33、),简化为均布线荷载为:=6/（KN/m）7.8x（3.6-O.75）-2x 1.5x 2. lx 2.8+2x1.5x2.1x0.45图5.7 L-1计算简图qi为梁自重和抹灰：25X0.25X (0.65-0.10)=3.44 KN/m抹灰层(10厚混合砂浆，只考虑梁两侧抹灰)：0.01X (0.65-0.10) X 17X2=0.187KN/mq,=3.44+0.187=3.627KN/mq?为板A传来的荷载：板A的面荷载为4. OKN/m,传递给L1为梯形荷载，等效转化为均布荷载为：q2=13.6KN/mFl-尸(q,+q2) X 7.2/2=62.02 KN3)Fd计算:由图5.6知 Fd=(s+ q2) X 7.8+ Fl-1=20X7.8+62.0