建筑工程本科毕业设计计算书.doc

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1、目 录第一部分：工程概况2第二部分：结构计算单元确定及框架侧移刚度的计算3第三部分：荷载计算6第四部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算8第五部分：水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算17第六部分：内力组合20第七部分：截面设计24第八部分：楼板设计32第十部分：基础设计38第一部分：工程概况1.1设计概况（一）工程概况 本工程为郑州市某商业办公楼。批准总建筑面积为6000m2，投资420万元，拟建6层。会议室、多功能展厅1500m2，办公部分建筑面积3000，其它部分1500m2，要求二层以上各层能分别独立使用，首层为公共部分。 1、办公室：拟采用3.6m开间，5.5m进深，以1-2开间为

2、一办公单元。 2、会议室：70m2，要求除首层以外，每层设1个。 3、会客室：70m2，设在首层。 4、多功能展厅：150m2。要求每层设置，考虑通风并适当考虑自然采光。 5、层高：拟选首层3.6m，其余各层3.00m。 6、电梯：设10人客梯一部。 （二）拟建位置 该工程建于郑州市，位于中原东路南侧。蜜蜂张街北侧，其总平面图如下：（三）自然条件 1、气温：冬季室外计算温度-9，冻土深度30cm，夏季室外计算温+33。2、年降水量680mm。 3、场区地势平坦，地层分布较为规律，地耐力按150KN/m2计，持力层为轻亚粘土，类场地。 4、郑州市平均风速夏季为2.8m/s，主导风向为南风，冬季为

3、3.5m/s，主导风向为东北风，基本风压0.4kN/m2。 5、雪载：最大积雪厚度为20cm，雪荷载为0.25kN/m2。 6、地下水位：常年地下水位于地面以下，水质对混凝土无侵蚀。 7、设防烈度7度。 （四）建筑标准 1、防火等级：级 2、办公室、会议室采光等级：级第二部分：结构计算单元确定及框架侧移刚度的计算一、结构承重方案的选择：竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经梁框架柱，再由框架柱传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。二、施工方案选择：本工程施工方案采用现浇式。三、柱

4、网布置与层高：本办公楼采用柱距为6.0m的内廊式小柱网，边跨为5.5m，中间跨为2.7m，层高取首层为3.6m,其余为3.0m。四、施工缝的划分：本工程由于平面布置不甚规则，设一道沉降缝，位置在G 轴与F轴处，基础及上部完全断开。五、结构平面布置：本工程的结构平面布置如下图所示。六、基础形式及埋置深度：本工程地势平坦，底层分布较为规律，地耐力150KN/M2,常年地下水位位于地面以下，水质对基础混凝土无侵蚀，上部为六层框架结构，综合考虑选用条形基础。 七、梁、柱、板截面尺寸的初步确定：1、梁截面高度一般取梁跨度的1/12至1/8。本方案取1/115500=500mm，截面宽度取5001/2=2

5、50mm，可得梁的截面初步定为bh=250*500。楼板取120mm，楼梯板及休息平台板为120mm,平台梁200400。2、框架柱的截面尺寸梁截面尺寸（mm）混凝土等级横梁（bh）纵梁（bh）AB跨、CD跨BC跨C30250500250400250500柱截面尺寸（mm）层次混凝土等级bh1-6C305505501.横梁线刚度i b的计算：类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）截面计算刚度边跨3.01042505002.6010955001.4210102.841010中跨3.01042504001.3310927001.4810102.2210

6、102.柱线刚度i c的计算：I=bh3/12层次hc（mm）Ec（N/mm2）bh（mmmm）Ic（mm4）EcIc/hc（Nmm）136003.01045505507.61096.310102-630003.01045505507.61097.61010八、 框架结构的计算简图：本工程的框架计算简图及典型结果单元如下所示：300030003600计算简图L1L2L1L1L2L1L1L2L1L1L2L1L1L2L1L1L2L1A0A1A2A3A4A5A6B5B4B3B1B6B0B2D2D0D6D1D3D4D5C6C5C4C3C2C1C05500270055003000300030007200

7、36003600260550027005500Z1Z2Z2Z1L1L2典型结构单元第三部分：荷载计算一、屋面梁荷载计算1、屋面框架梁线荷载标准值：20厚1：2水泥砂浆找平 0.02200.4 KN/m2100-140厚（2找坡）膨胀珍珠岩 (0.10+0.14)/270.80 KN/m2120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12253 KN/m215厚石灰抹底 0.015160.24 KN/m2屋面恒载 3.98 KN/m22、屋面梁自重：边跨框架梁自重 0.250.5253.13 KN/m梁侧粉刷 2（0.50.12）0.02170.26 KN/m中跨框架梁自重 0.250.4252.5 KN/m

8、梁侧抹灰 2（0.40.12）0.02170.19 KN/mgAB! =gcd1= 3.39KN/mgBC= 2.69 KN/m3、作用在顶层框架梁上的线荷载：见下表(上人屋面活荷载标准值为1.5KN/M2，取折减系数0.9，等于1.35KN/M2)名称荷载类别线荷载标准值（KN/M）荷载分项系数设计线荷载边跨梁恒载3.987.2+3.39=32.051.238.46活荷载1.357.2=9.721.413.61中跨梁恒载3.987.2+2.69=31.351.237.62活荷载1.357.2=9.721.413.61二、标准层楼面梁荷载1、楼面框架梁线荷载标准值：25厚水泥砂浆面层 0.02

9、520 0.5 KN/m 120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12253 KN/m15厚板底石灰抹底 0.015160.24 KN/m楼面恒载 3.24 KN/m2、楼面梁自重：边跨框架梁自重及梁侧粉刷 3.4 KN/m边跨填充墙自重 0.20（3-0.5）19=9.5 KN/m墙面粉刷 （3-0.5）0.02217=1.7 KN/m中跨框架及梁侧粉刷 2.69 KN/mgAB! =gcd1=14.6 KN /mgBC1=2.69 KN/m3、作用在中间层框架梁上的线荷载：（活荷载标准值为5.0KN/ M2,走廊活荷载为3.0KN/ M2）名称荷载类别线荷载标准值（KN/M）荷载分项系数设计线荷载

10、边跨梁恒载3.247.2+14.6=37.931.245.51活荷载5.07.2=361.346.80中跨梁恒载3.247.2+2.69=26.021.231.22活荷载3.07.2=21.6001.328.08三、屋面框架节点集中荷载标准值1、节点A6:边柱连系梁自重 0.250.57.225=22.5 KN粉刷 0.02（0.5-0.12）27.217=1.86 KN1.2m高女儿墙 1.27.20.2519=41.04 KN粉刷 1.20.0227.217=5.88 KN连系梁传来屋面自重 0.55.50.57.23.98=39.4 KN顶层边节点集中荷载 110.68 KN2、节点B6

11、:中柱连系梁自重 0.250.57.225=22.5 KN粉刷 0.02（0.5-0.12）27.217=1.86 KN连系梁传来屋面自重 0.5（5.5+7.2-2.7）1.353.98=26.87 KN 0.57.23.983=42.98 KN顶层中节点集中荷载 94.21 KN四、楼面框架节点集中荷载标准值1、节点A5:边柱连系梁自重 22.5 KN粉刷 1.86 KN钢窗自重 21.21.80.45=1.94 KN窗下墙体自重 0.250.85(7.2-0.5)19=27.05KN粉刷 20.020.857.217=4.16KN窗边墙体自重 0.25 (7.2-21.2-0.5)1.8

12、19=36.77 KN粉刷 23.11.8170.02=3.79 KN框架柱自重 0.550.55325=22.69 KN粉刷 1.70.02317=1.73 KN连系梁传来楼面自重 0.55.50.57.23.24=32.08 KN标准层边节点集中荷载 154.57 KN2、节点B5:中柱连系梁自重 22.5 KN粉刷 1.86 KN内纵墙自重 7.2（3-0.5）20.2519=171 KN粉刷 7.22.720.0217=13.22 KN扣除门洞重加上门重 -2.10.8(5.24-0.2) =-16.93 KN框架柱自重 22.69 KN粉刷 1.907 KN连系梁传来楼面自重 0.5

13、(5.5+7.2-2.7)1.353.24=21.87 KN 0.57.21.53.24=17.5 KN楼面中节点集中荷载 289.48 KN第四部分：竖向荷载作用下框架结构的内力计算一、按分层法进行内力计算：梁端、柱端弯矩采用弯矩二次分配法计算，由于结构和荷载均对称，故计算时可用半框架。计算柱的线刚度时，除底层柱外，都要乘以0.9的折减系数；对开口框架进行计算时，除底层外，柱的弯矩传递系数为1/3。最后将开口框架计算的结果进行叠加。(一)顶层：因屋面活荷载很小，不考虑活荷载的最不利布置，按满载计算。则框架线荷载为：边跨：38.46+13.61=52.07KN/M中跨：37.62+13.61=

14、51.23KN/M1、固端弯矩边跨：Mg=（g+q）l2/12=52.075.52/12=131.26 KNM中跨：Mg=（g+q）l2/12=51.232.72/12=31.12 KNM2、计算各杆件的弯矩分配系数结点A6结点B6A6A5A6B6B6A6B6B5B6C60.700.300.260.610.133、用弯矩分配法求弯矩(二)标准层：因活荷载较大，需按恒载和活荷载最不利布置的情况分别计算。1、固端弯矩：（1）边跨：恒载：Mg=gl2/12=45.515.52/12=117.98活荷载：Mg=ql2/12=46.82.72/12=28.43（2）中跨：恒载：Mg=gl2/12=31.

15、225.52/12=78.70活荷载：Mg=ql2/12=28.082.72/12=17.062、弯矩分配系数：结点A5结点B5A5A4A5A6A5B5B5A5B5B4B5B6B5C50.410.410.180.160.380.380.083、求弯矩：（1）恒载：（2）活荷载：A、布置在边跨 B、布置在中跨 C、布置在一侧边跨和中跨： （三）底层：1、固端弯矩：（1）边跨：恒载：Mg=gl2/12=45.515.52/12=117.98活荷载：Mg=ql2/12=46.82.72/12=28.43（2）中跨：恒载：Mg=gl2/12=31.225.52/12=78.70活荷载：Mg=ql2/1

16、2=28.082.72/12=17.062、弯矩分配系数：结点A1结点B1A1A0A1A2A1B1B1A1B1B0B1B2B1C10.390.430.180.160.360.390.093、求弯矩：（1）恒载： （2）活荷载：A、布置在边跨 B、布置在中跨 C、布置在一侧边跨和中跨： （4）弯矩调幅考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅（本例为现浇框架，取调幅系数取0.9），并将所减少的弯矩的平均值加到矿中正弯矩上，以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。竖向荷载作用下框架内力汇总如下：（跨中弯矩按M中=M0-(M1+M2)/2计算）竖向荷载作用下框架内力

17、汇总如表二、梁端剪力和柱轴力的计算：1、恒载作用下：荷载引起的剪力：例：第6层：VA=VB=gL/2-（M2-M1）/L=38.465.5/2-(121.93-102.67)/5.5=109.24 KNVB=VC=37.622.7/2=50.79 KN本方案中，弯矩引起的剪力很小，可忽略不计。荷载引起的剪力：例：第6层：A柱： N顶=110.68 KN 柱重：0.550.55325=22.69 KN N底= N顶+22.69=133.47 KNB柱： N顶=94.21，N底=94.21+22.69=117.03 KN恒载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱

18、VA=VBVB=VCN顶N底N顶N底6109.2450.79110.68133.3794.21116.905129.0142.15287.94310.63406.38429.074129.0142.15465.20487.89718.55741.243129.0142.15642.46665.151030.721053.412129.0142.15819.72842.411342.891365.581129.0142.15996.981024.211655.061682.292、活载作用下：例：第6层：荷载引起的剪力：AB跨：VA=VB=13.615.5/2=37.42KNBC跨：VB=VC=

19、13.612.7/2=18.37 KNA柱：N顶= N底=37.46KNB柱：N顶= N底=55.79 KN活载作用下梁端剪力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶=N底N顶=N底637.4218.3737.4255.795128.737.91184.49222.404128.737.91313.19389.013128.737.91441.89555.612128.737.91570.59722.221128.737.91699.29888.833、框架剪力及轴力计算框架剪力及轴力计算值由恒荷载引起的剪力和最不利活荷载位置引起的剪力相叠加。梁端剪

20、力及柱轴力（KN）层次荷载引起的剪力柱轴力AB跨BC跨A柱B柱VA=VBVB=VCN顶N底N顶N底6146.6669.16148.10170.79150.00172.695257.7180.06472.43495.12628.78651.474257.7180.06778.39801.081107.561130.253257.7180.061084.35978.341582.331609.022257.7180.061390.311413.002065.112087.81257.7180.061696.271723.502543.892566.58三、框架柱控制截面内力计算：1、控制截面弯矩取

21、每层柱顶和柱底两个控制截面，组合结果如下表所示。2、控制截面轴力柱的控制截面轴向力，可不计梁的连续性的影响，近似地按负荷面积进行计算。柱底最大轴力=控制截面以上各层间柱自重+控制截面以上各层间纵梁及纵墙自重+屋面横梁反力+控制截面以上标准层横梁反力。根据柱弯矩最大时活荷载最不利布置，可求出对应的轴向力。竖向荷载作用下框架柱控制截面弯矩计算表 第五部分：水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算一、风荷载计算风压标准值计算公式为 W=z. s.z.W0因结构高度 H30m ，可取z1.0；风载体形系数，迎风面为+0.8，背风面为-0.5，因此取s=0.8+0.5=1.3;风压高度变化系数z可查荷载规

22、范（本工程地面粗糙度类别为C类）将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表：风荷载计算表层次zsZ(m)zW0(K0.4N/m)A(m2)Pw(kN)61.01.318.60.910.421.610.2251.01.315.60.850.421.69.5541.01.312.60.780.421.68.7631.01.39.60.700.421.67.8621.01.36.60.590.421.66.6311.01.33.60.390.425.925.26二、框架柱的修正侧移刚度D见下表框架柱修正侧移刚度D的计算表三、风荷载作用下的内力计算1、 风荷载作用下的框架弯矩计算见下表

23、框架柱的剪力及柱端弯矩计算表Fi（kn）Vj（kn）边柱中柱10.2210.22V=0.47/2 (0.47+0.75)10.22=0.19310.22=1.97KNV=0.75/2 (0.47+0.75) 10.22=0.80710.22=3.14KN9.55K=0.37,y0=0.185,y1=y2=0K=0.80, y0=0.35,y1=y2=0M底=1.973.00.185=1.09KNmM底=3.143.00.35=3.30KNm8.76M顶=1.973.00.815=4.82KNmM顶=3.143.00.65=6.13KNm19.77V=0.19319.77=3.82 KNV=0.

24、80719.77=15.95 KNK=0.37,y0=0.335,y1=y2=y3=0K=0.80, y0=0.4,y1=y2=y3=0M底=3.823.00.335=3.84KNmM底=3.143.00.4=3.77KNm7.86M顶=3.823.00.665=7.62KNmM顶=3.143.00.6=5.65KNm28.53V=0.19328.53=5.51 KNV=0.80728.53=23.02 KNK=0.37, y0=0.4,y1=y2=y3=0K=0.80, y0=0.45,y1=y2=y3=0M底=5.513.00.4=6.61KNmM底=23.023.00.45=31.08K

25、Nm6.63M顶=5.513.00.6=9.92KNmM顶=23.023.00.55=37.98KNm36.39V=0.19336.39=7.02 KNV=0.80736.39=29.37 KNK=0.37, y0=0.45,y1=y2=y3=0K=0.80, y0=0.45,y1=y2=y3=0M底=7.023.00.45=9.48KNmM底=29.373.00.45=39.65KNm5.26M顶=7.023.00.55=11.58KNmM顶=29.373.00.55=48.46KNm43.02V=0.19343.02=8.30 KNV=0.80743.02=34.72KNK=0.37, y

26、0=0.55,y1=y2=y3=0K=0.80, y0=0.5,y1=y2=y3=0M底=8.33.00.55=13.70KNmM底=34.723.00.5=52.08KNmM顶=8.33.00.45=11.21KNmM顶=34.723.00.5=52.08KNm48.28V=0.19348.28=9.32 KNV=0.80748.28=38.96 KNK=0.45, y0=0.775,y1=y2 =0K=0.67, y0=0.7,y1=y2 =0M底=9.323.60.775=26.00KNmM底=38.963.60.7=98.18KNmM顶=9.323.60.225=7.55KNmM顶=3

27、8.963.60.3=42.08KNm2、 求各梁梁端弯矩，计算结果见下表风荷载引起的梁端弯矩计算表（KNm）层次梁端AiBiBiAiBiCi六4.822.84/（2.84+2.22）6.13=3.442.22/（2.84+2.22）6.13=2.69五1.09+7.62=8.710.56（3.3+5.65）=5.010.44（3.3+5.65）=3.94四3.84+9.92=13.760.56（3.77+37.98）=23.380.44（3.77+37.98）=18.37三6.61+11.58=18.190.56（31.08+48.46）=44.540.44（31.08+48.46）=35.

28、00二9.48+11.21=20.690.56（39.65+52.08）=51.370.44（39.65+52.08）=40.36一13.7+7.55=21.250.56（52.08+42.08）=52.730.44（52.08+42.08）=41.433、 绘制弯矩图4.821.097.623.849.926.6111.589.4811.2113.707.5526.06.133.305.653.7737.9831.0848.4639.6552.0852.0842.0898.188.7113.7618.1920.6921.253.445.0123.3844.5451.3752.732.693.

29、9418.3735.0040.3641.434.82框架弯矩图4、 风荷载引起的梁端剪力和柱的轴力计算见下表层次梁端剪力（Kn）柱轴力（kn）5.5m跨2.7m跨边柱中柱屋面(4.82+3.44)/5.5=1.502.692/2.7=1.99-1.51.5-1.99=-0.496(8.71+5.01)/5.5=2.493.942/2.7=2.92-1.5-2.49=-3.99-0.49+2.49-2.92=-0.925(13.76+23.38)/5.5=6.7518.372/2.7=13.61-10.47-7.334(18.19+44.54)/5.5=11.4135.002/2.7=25.93

30、-22.15-21.853(20.69+51.37)/5.5=13.1040.362/2.7=29.90-35.25-38.652(21.25+52.73)/5.5=13.4541.432/2.7=30.69-48.70-55.89四、风荷载作用下的所引起的侧移1、根据柱的修正抗剪刚度D的计算，则第二至六层：D=0.47104+0.75104=1.22104KN/m第一层： D=1.17104+1.4104=2.57104 KN/m2、由于梁柱弯曲变形所引起的侧移计算由于梁柱弯曲变形所引起的侧移计算表层次楼层剪力V(KN)楼层抗剪总刚度D（KN/m）各层相对位移（m）各层侧移1（mm）六10.

31、221.221048.3710-413.19五19.771.2210416.210-412.35四28.531.2210423.3810-410.73三36.391.2210429.8310-48.39二43.021.2210435.2610-45.41一48.282.5710418.7910-41.885、 由于柱轴向变形所引起的顶点侧移22=1130FH3ECAB2=1148.2818.63（30301060.55213.72）=0.67mm6、 框架顶点总侧移量=1+2=13.19+0.67=13.86 mm2/=0.67/13.86=4.83%第六部分：内力组合根据内力计算结果进行内力

32、组合。内力按（恒载+活荷载）和恒载和0.85（风载+活荷载）两组进行组合。把内力组合值乘以结构重要系数得到内力的设计值，本例去结构重要系数为1。一、框架梁内力组合框架梁内力组合表二、框架柱内力组合框架柱内力组合表第七部分：截面设计一、框架梁：以第1层AB跨框架梁的计算为例。1、梁的最不利内力：经以上计算可知，梁的最不利内力如下：跨间： Mmax=215.26KNm 支座A：Mmax=136.45 KNm支座Bl：Mmax=185.57 KNm 调整后剪力：V=257.71KN2、梁正截面受弯承载力计算：抗震设计中，对于楼面现浇的框架结构，梁支座负弯矩按矩形截面计算纵筋数量。跨中正弯矩按T形截面

33、计算纵筋数量，跨中截面的计算弯矩，应取该跨的跨间最大正弯矩或支座弯矩与1/2简支梁弯矩之中的较大者，依据上述理论，得：（1）、考虑跨间最大弯矩处：按T形截面设计，翼缘计算宽度bf，按跨度考虑，取bf，=l/3=5.5/3=1830mm，梁内纵向钢筋选II级热扎钢筋，（fy=fy，=310N/mm2），h0=h-a=500-35=465mm，因fcm bf，hf，（ h0- hf，/2）=16.51830120（465-120/2）=1467.39KNmM =215.26 KNm 属第一类T形截面。下部跨间截面按单筋T形截面计算：s=M/（fcmbf，h02）=215.26106/16.5/18

34、30/4652=0.0329=1-（1-2s）1/2=0.0335As=fcmbf，h0/fy=0.033516.51830465/310=1515.48 mm2实配钢筋326，As=1593 mm2。=1593/250/500=1.27%min=0.15%，满足要求。梁端截面受压区相对高度：=fyAs/（fcmbf，h0）=3101593/16.5/1830/465min=0.3%，又As，/ As =1699/2012=0.830.3满足梁的抗震构造要求。3、梁斜截面受剪承载力计算：（1）、验算截面尺寸： hw=h0=465mm hw/b=465/250=1.86V=N 可知，截面符合条件

35、。（2）、验算是否需要计算配置箍筋： 0.07fcmbh0=0.0716.5250465 =NN sv= nAsv1/bs=2*50.3/100/250=0.4%svmin=0.02fcm/fyv=0.0216.5/210=0.15%加密区长度取0.85m，非加密区箍筋取8200。箍筋配置，满足构造要求。配筋图如下图所示：其它梁的配筋计算见下表：二、框架柱：1、柱截面尺寸验算：根据抗震规范，对于二级抗震等级，剪跨比大于2，轴压比小于0.8。下表给出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果柱号层次b（mm）h0（mm）fcm（N/mm2）Mc（KNm）Vc（KN）N（KN）Mc/Vch0N/fcmbh0A柱655051015.6119.371.97170.7920.0820.14520.19920.29220.38520.47820.0530.8555051015.6651.4715.95651.