土木工程毕业设计计算书 .doc

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1、本 科 毕 业 设 计题 目：XX综合办公楼设计结构计算书XX综合办公楼设计结构计算书摘 要本次毕业设计从建筑和结构两方面进行设计。本论文为XX综合办公楼设计。该建筑为5层钢筋混凝土框架结构，层高3.3m，工程建筑面积约为3500m2。建筑设计阶段包括：总体方案设计、平面设计、立面设计、剖面设计，以及屋面排水等构造设计，完成了建筑设计说明及建筑施工图。结构设计主要包括：结构布置，荷载计算，侧移验算，内力计算，梁柱配筋计算，楼板、楼梯和条形基础设计等，完成了结构设计说明及结构施工图。毕业设计中，在进行梁柱配筋计算时，应根据“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的设计原则对相应的剪力和弯矩进

2、行调整；地震在内力组合时起到主导作用；应根据地质条件、荷载大小等因素确定基础的类型、埋深和尺寸。设计最终的目的是保证建筑物在安全和适用的前提下，尽可能地做到是建筑物经济、合理，技术先进和便于施工。关键词：建筑设计；结构设计；配筋计算；条形基础目 录第1章 设计资料11.2 建设地点11.3 设计资料1第2章 截面尺寸及计算简图32.1 截面尺寸选取32.2 计算简图4第3章 侧向刚度计算及侧向刚度比验算53.1 框架梁、柱线刚度计算53.2 框架柱侧向刚度计算53.3横向框架侧向刚度比验算8第4章 重力荷载及水平荷载计算94.1 重力荷载计算94.2 重力荷载代表值114.3水平地震作用计算及

3、剪重比验算144.3 风荷载计算16第5章 水平荷载作用下框架结构分析195.1 水平地震作用下结构侧移验算195.2 水平地震作用下框架结构内力计算(D值法)195.3 风荷载作用下框架结构侧移验算235.4 风荷载作用下框架结构内力计算23第6章 竖向荷载作用下框架结构内力分析276.1 计算单元及计算简图276.2 竖向荷载计算276.3 内力计算29第7章 内力组合397.1 梁端控制内力标准值397.2 梁端控制截面内力组合407.3柱控制截面的内力组合41第8章 梁、柱截面设计428.1 框架梁截面设计428.2 框架柱的配筋计算49第9章 楼盖设计559.1 设计资料559.2

4、双向板设计计算55第10章 楼梯设计5910.1 设计资料5910.2 梯段板设计5910.3 平台板设计6010.4 平台梁设计6210.5 小柱设计64第11章 基础设计6511.1 设计资料6511.2 确定基地尺寸6511.3 基础净反力计算6611.4 基础梁内力计算6611.5 配筋计算70致 谢75参考文献76附 录77第1章 设计资料1.1 项目名称XX综合办公楼1.2 建设地点青岛市1.3 设计资料1.3.1 气象资料夏季室外计算温度：34.5 冬季室外计算温度：-9绝对最高温度：40 绝对最低温度：-22最大日降雨量：300mm 基本风压：0.60kN/m2基本雪压：0.2

5、0kN/m2 最大冻深：500mm。1.3.2 工程地质及水文地质资料地基承载力特征值：130kPa最高地下水位：自然地面下2m地下水性质：有弱硫酸盐侵蚀主要持力层土类型为：粉质粘土，类场地自然地面标高：绝对标高4.5m1.3.3 地震基本烈度：6度1.3.4 房间名称及使用面积小型办公室： 42个 19m2/个中型办公室： 10个 39m2/个大型办公室： 8个 60m2/个资料室： 3个 19m2/个文印室： 2个 19m2/个档案室： 1个 60m2/个大会议室： 1个 100m2/个小会议室： 1个 60m2/个接待室： 1个 39m2/个卫生间： 2个/层 14m2/个活动室： 1个

6、 60m2/个第2章 截面尺寸及计算简图2.1 截面尺寸选取2.1.1 框架柱根据轴压比公式（2-1）初步估定柱截面尺寸： (2-1) 式中：N为柱组合的轴向压力设计值；B为柱轴向压力增大系数，边柱取1.3，等跨中柱取1.2，不等跨中柱取1.25；F为框架柱的负荷面积；为框架柱负荷面积上的荷载值，一般取1215 kN/m2；n为楼层数。边柱：N=1.32.857.2125=112755 mm2 如取截面为正方形截面尺寸为336mm中柱：N=1.253.97.2125=148361 mm2 如取截面为正方形截面尺寸为385mm可见按轴压比确定的截面尺寸较小。为满足水平地震作用下框架侧移刚度的要求

7、，柱尺寸为： bchc=500mm500mm。2.1.2 框架梁 梁截面高度应按梁跨度1/181/10估算。 选定纵向框架梁截面尺寸为 bbhb=300mm600mm； 选定横向框架梁AB,CD截面尺寸为 bbhb=300mm500mm；选定横向框架梁BC截面尺寸为 bbhb=300mm400mm； 次梁截面尺寸为(1/141/18)l，选定 bbhb=250mm400mm;2.1.3 基础选型基础选用条形基础，埋深取1.7m(自室外地坪算起)，肋梁高度大于等于l/6=7.2/6=1.2m,取1.2m。2.2 计算简图确定柱长本工程采用条形基础，底层柱计算高度从基础顶面取至一层楼面，即。25层

8、柱计算高度即为层高，取3.3m。以轴一榀为例进行结构计算，计算简图如图2-1图2-1 横向框架计算简图第3章 侧向刚度计算及侧向刚度比验算3.1 框架梁、柱线刚度计算在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。工程上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩I0，然后乘以增大系数。中框架梁取Ib=2.0I0，边框架梁线刚度Ib=1.5I0，计算结果如表3-1。 柱线刚度计算结果如表3-2。部位截面跨度矩形截面惯性矩边框架梁中框架梁bh(m)l(mm)I=bh3/12(mm4)Ib=1.5I(Nmm)Ib=2I(Nmm)AB、CD0.30.557003.1251093.4

9、6710103.2891010BC0.30.421001.61092.66710103.5561010表3-1 梁线刚度 注：混凝土C35, Ec=。表3-2 柱线刚度 楼层Ec(N/mm2)层高hi(mm)bhI0(mm4)Ic=EI0/hi(Nmm)1310444005005005.2081093.55110102-5310433005005005.2081094.73510103.2 框架柱侧向刚度计算柱侧向刚度按式(3-1)计算， (3-1) 式中 ：柱侧向刚度修正系数，按式（3-2），（3-3）计算 一般层： （3-2）首层： （3-3）第一层和第二层边柱和中柱的侧向刚度计算如下：第

10、1层边柱：= 第1层中柱：= 第1层一榀横向边框架的总侧移刚度为 同理可得出2-5层：边柱D21=13450N/mm 中柱D22=13867N/mm 第2层一榀横向边框架的总侧移刚度为 D2=(13450+13867)2=54634N/mm 其余各层一榀横向边框架计算过程从略，计算结果如表3-3；横向中框架计算结果如表3-4；一榀楼梯间附加框架计算结果如表3-5。表3-3 一榀横向边框架的侧向刚度 楼层ic层高Hi(mm)边柱中柱54.73533000.6950.258134500.7230.266138675463444.73533000.6950.258134500.7230.266138

11、675463434.73533000.6950.258134500.7230.266138675463424.73533000.6950.258134500.7230.266138675463413.55144000.9260.489107191.9280.6181360248642表3-4 一榀横向中框架的侧向刚度 楼层ic层高Hi(mm)边柱中柱54.73533000.5210.207107820.5420.213111274381844.73533000.5210.207107820.5420.213111274381834.73533000.5210.207107820.5420.21

12、3111274381824.73533000.5210.207107820.5420.213111274381813.55144000.6950.44397601.4460.5651243644392表3-5 一榀楼梯间附加框架的侧向刚度 楼层ic层高Hi(mm)边柱54.73533000.6950.258134502690044.73533000.6950.258134502690034.73533000.6950.258134502690024.73533000.6950.258134502690013.55144000.9260.48710719214383.3横向框架侧向刚度比验算由平

13、面布置可知由6榀中框架，2榀边框架和2榀楼梯间附加框架，则各层总侧向刚度为所有框架之和，每层总侧向刚度如表3-6：表3-6 楼层与上部相邻楼层侧向刚度比验算 层次54321Di423512423512423512423512469240DI-1/DI0.903111- 可见，各层侧向刚度比均大于0.7,且与上部三层侧向刚度比的平均值大于0.8，满足要求。第4章 重力荷载及水平荷载计算4.1 重力荷载计算(1)屋面及楼面的永久荷载标准值屋面(不上人)20厚1:3水泥砂浆面层 200.02=0.40kN/m2三毡四油防水层 0.40kN/m220厚1:3水泥砂找平层 200.02=0.04kN/m

14、2保温隔热层(150mm水泥蛭石保温层) 50.15=0.75kN/m2100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊架 0.20kN/m2 4.65kN/m21-4层楼面瓷砖地面(包括水泥粗砂打底) 0.55kN/m2100厚钢筋混凝土板 250.1=2.5kN/m2V型轻钢龙骨吊架 0.20kN/m2 3.25kN/m2(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 0.5kN/m2楼面活荷载标准值(房间) 2.0kN/m2楼面活荷载标准值(走廊) 2.5kN/m2屋面雪荷载标准值 1.00.2=0.2kN/m2(3)梁柱门窗等重力荷载计算计算梁的自重时，应从梁

15、截面高度中减去板的厚度，且只考虑梁两次抹灰的重量。第一层梁、柱单位长的重力荷载计算如下：边横梁：0.30.4025+0.40.02172=3.27kN/m2走道梁：0.30.325+0.30.02172=2.454kN/m2次 梁：0.250.325+0.30.02172=2.08kN/m2纵 梁：0.30.525+0.50.02172=4.09kN/m2柱：0.50.525+0.50.02174=6.93kN/m2第一层梁、柱净长度计算：边横梁：Ln=5.7-0.5=5.2m走道梁：Ln=2.1-0.5=1.6m次梁：Ln=5.7-0.3+0.1=5.5m纵梁：Ln=7.2-0.5=6.7m

16、柱：Ln=4.4m同理，可得2-5层的框架梁柱的重力荷载及构建净长度。如表4-1：表4-1 框架梁柱重力荷载标准值 楼层构件B(m)hn(m)(kN/m3)gl(kN/m)Ln(m)g0(kN)1边横梁0.30.4253.275.217.004走道梁0.30.3252.451.63.920次梁0.250.3252.085.511.440纵梁0.30.5254.096.727.403柱0.50.55256.934.430.4922-5边横梁0.30.4253.275.217.004走道梁0.30.3252.451.63.920次梁0.250.3252.085.511.440纵梁0.30.5254

17、.096.727.403柱0.50.5256.933.322.869注：1. gl表示单位长度构件重力荷载，g0表示每一根梁、柱的重力荷载标准值2. hn为构件的净高，梁的截面高度已扣除板厚3. Ln为构件的净长，梁的长度取净跨，柱的高度已扣除板厚内墙为200mm厚加气混凝土砌块(5.5KN/ m3),两侧均为20mm厚抹灰(17kN/m3),则墙单位面积重力荷载为0.25.5+0.02172=1.78kN/m2外墙亦为240厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，外墙面贴瓷砖(0.5kN/m2),内墙为20mm厚抹灰(17kN/m3)，则外墙墙面单位面积重力荷载为：0.245.5+0.5+0.34=2.

18、16kN/m2外墙窗尺寸为1.8m1.8m ，单位面积重量为0.4kN/m2女儿墙为240mm厚粘土实心砖，外墙面贴瓷砖，内墙20mm厚抹灰，单位面积重量荷载为0.245.5+0.5+0.34=2.16kN/m24.2 重力荷载代表值 集中在各楼层标高处的重力荷载代表值包括：楼面或屋面自重的标准值，50%楼面活荷载或50%屋面雪荷载，屋面活荷载不计，墙取上、下各半层墙重的标准值之和。各层重力荷载代表值见表4-2。(1)底层重力荷载代表值G1恒载：首层板重 3.2550.914=2315.95kN首层框架边梁自重 17.00418=306.07kN首层走道梁自重 3.928=31.36kN首层次

19、梁自重 11.44014=160.16kN首层纵梁自重 27.40328-4.090.54=759.10kN首层框架柱自重 30.49236=1097.71kN二层框架柱自重 22.86936=823.28kN二层外墙和窗重 (50.92-180.5)2.16(3.3-0.6)+5.242.16(3.3-0.5)+1.622.16(3.3-0.4)-281.81.8(2.16-0.4)-21.21.8(1.78-0.4)=519.78kN二层内墙和门窗重 (6.710+3.12+1.252)1.78(3.3-0.6)+115.21.78(3.3-0.5)+55.611.78(3.3-0.4)+

20、4.311.78(3.3-0.4)+23.41.78(3.3-0.1)-110.92.1(1.78-0.4)-51.52.1(1.78-0.4)=804.24kN首层外墙和窗重 519.78+(2.16-0.4)(21.21.8+21.81.8-22.11.6-31.82.4)= 504.15.69kN首层内墙和门窗重 (6.710+3.12+1.252)1.78(3.3-0.6)+125.21.78(3.3-0.5)+75.611.78(3.3-0.4)+4.311.78(3.3-0.4)+23.41.78(3.3-0.1)-160.92.1(1.78-0.4)-31.52.1(1.78-0

21、.4)=888.08kN活载：楼面活载 7.25.7142.0+2.150.42.5=1413.72kNG1=2315.95+306.07+31.36+160.16+759.10+(1097.71+823.28)/2+(519.78+804.24+504.15+888.08)/2+0.51413.72=6598.12kN(2)二、三层重力荷载代表值G2，G3恒载：二层板重 3.251450.9=2315.95kN二层框架边梁自重 17.00418=306.07kN二层走道梁自重 3.928=31.36kN二层次梁自重 11.44014=160.16kN二层纵梁自重 27.40328-4.090

22、.54=759.10kN二、三层框架柱自重 22.86936=823.28kN三层外墙和窗重 (50.92-180.5)2.16(3.3-0.6)+5.242.16(3.3-0.5)+1.622.16(3.3-0.4)-281.81.8(2.16-0.4)-21.21.8(1.78-0.4)=519.78kN三层内墙和门窗重 (6.78+3.12+1.252)1.78(3.3-0.6)+125.21.78(3.3-0.5)+35.611.78(3.3-0.4)+4.311.78(3.3-0.4)+23.41.78(3.3-0.1)+1.62.10.4-80.92.1(1.78-0.4)51.5

23、2.1(1.78-0.4)=716.59kN活载：楼面活载 7.25.7142.0+2.150.42.5=1413.72kNG2=G3=2315.95+306.07+31.36+160.16+759.10+(519.782+823.282+716.59+804.24+1413.72)/2=6382.97kN(3)四层重力荷载代表值G4恒载：四层板重 3.251450.9=2315.95kN四层框架边梁自重 17.00418=306.07kN四层走道梁自重 3.928=31.36kN四层次梁自重 11.44014=160.16kN四层纵梁自重 27.40328-4.090.54=759.10kN

24、四、五层框架柱自重 22.86936=823.28kN四层外墙和窗重 (50.92-180.5)2.16(3.3-0.6)+5.242.16(3.3-0.5)+1.622.16(3.3-0.4)-281.81.8(2.16-0.4)-21.21.8(1.78-0.4)=519.78kN 四层内墙和门窗重 (6.710+3.12+1.252)1.78(3.3-0.6)+115.21.78(3.3-0.5)+55.611.78(3.3-0.4)+4.311.78(3.3-0.4)+23.41.78(3.3-0.1)-110.92.1(1.78-0.4)-51.52.1(1.78-0.4)=804.

25、24kN五层外墙和门窗重 (50.92-180.5)2.16(3.3-0.6)+5.242.16(3.3-0.5)+1.622.16(3.3-0.4)-281.81.8(2.16-0.4)-21.21.8(1.78-0.4)=519.78kN 五层内墙和门窗重 (6.710+3.12+1.252)1.78(3.3-0.6)+125.21.78(3.3-0.5)+55.611.78(3.3-0.4)+4.311.78(3.3-0.4)+23.41.78(3.3-0.1)-110.92.1(1.78-0.4)-51.52.1(1.78-0.4)=827.54kN活载：楼面活载 7.25.7142.

26、0+2.150.42.5=1413.72kNG4=2315.95+306.07+31.36+160.16+759.10+(519.782+804.24+827.54+1413.72)/2= 6438.45kN(4)顶层重力荷载代表值G5恒载：顶层板重 4.651450.9=3313.59kN顶层框架边梁自重 17.00418=306.07kN顶层走道梁自重 3.928=31.36kN顶层次梁自重 11.44014=160.16kN顶层纵梁自重 27.40328-4.090.54=759.10kN顶层框架柱自重 22.86936=823.28kN五层外墙和窗重 (50.92-180.5)2.16

27、(3.3-0.6)+5.242.16(3.3-0.5)+1.622.16(3.3-0.4)-281.81.8(2.16-0.4)-21.21.8(1.78-0.4)=519.78kN 五层内墙和门窗重 (6.710+3.12+1.252)1.78(3.3-0.6)+125.21.78(3.3-0.5)+55.611.78(3.3-0.4)+4.311.78(3.3-0.4)+23.41.78(3.3-0.1)-110.92.1(1.78-0.4)-51.52.1(1.78-0.4)=827.54kN女儿墙重 2.160.6(50.9+14)2=168.2kN活载：楼面雪载 13.5250.42

28、0.2=168.22kNG5=3313.59+31.36+306.07+160.16+759.10+(823.28+519.78+827.54)/2+168.22+0.5136.34=5891.97kN表4-2 重力荷载代表值 楼层54321重力荷载代表值(kN)5891.976438.456382.976382.976598.124.3水平地震作用计算及剪重比验算4.3.1自振周期结构顶点位移计算见表4-3。本框架结构符合底部剪力法的适用范围，故采用底部剪力法计算水平地震作用，用顶部位移法计算结构的基本自振周期T1，T1按式(4-2)求得。 (4-2)式中：-考虑填充墙影响的周期调整系数，取

29、0.60.7。本工程取0.60。-框架顶点位移 -框架的自振周期表4-3 结构顶点位移计算楼层55891.975891.974692400.012560.2070446438.4512330.424692400.026280.1944836382.9718713.394692400.039880.1682026382.9725096.364692400.053480.1283216598.1231694.484235120.074840.07484故：=0.20704m，取填充墙的周期影响系数=0.6。得结构基本自振周期为：=1.70.6=0.46(s)。4.3.2 水平地震作用及剪重比验算总

30、重力荷载代表值由抗震规范可知III类场地，7度第三组，查表得水平地震影响系数最大值。 =0.65s，由于T1 1.4Tg，故不考虑顶点附加地震作用，则： 。由式(4-3)可得各层楼盖标高处的水平地震作用; 由式(4-4)得各层层间剪力， 且由计算的楼层地震剪力标准值应符合式(4-5)剪重比验算的要求。具体过程及结果看表4-4。水平地震作用下框架结构计算简图如图4-1. (4-3)式中： 、分别为集中于质点、的重力荷载代表值；、分别为质点、的计算高度；为顶部附加水平地震系数；为顶部附加地震作用系数。 (4-4)式中：为质点j的水平地震作用标准值。 (4-5)式中：为第j层重力荷载代表值；n为结构

31、总层数；为剪力系数。表4-4 框架各层横向地震作用及楼层地震剪力楼层517.65891.97103698.670.301885.52885.5270.70414.36438.4592069.840.268788.441673.96147.96311.06382.9770212.670.204600.152274.11224.5627.76382.9749148.870.143420.702694.81301.1614.46598.1229031.730.084247.122941.93380.34图4-1 水平地震作用下框架结构计算简图 4.3 风荷载计算风荷载取一榀框架来计算，风压标准值计算

32、公式(4-6)： (4-6)式中：为单位面积上的风荷载标准值；为高度Z处的风震系数；为风载体型系数；为风压高度变化系数；为基本风压；为集中于质点i的风作用；为风作用下第i层层剪力。 基本风压=0.6kN/m2 ,风荷载体型系数(迎风面)(背风面)。因H=17.6+0.6=18.2m30m且H/B=18.2/14=1.31/550，满足要求。5.2 水平地震作用下框架结构内力计算(D值法) 取一榀横向中框架计算，其中标准反弯点高度比查倒三角型荷载作用下对应值，经计算，柱反弯点以及以及弯矩值如表5-2。由平衡条件求出梁端剪力，再由梁端剪力计算柱轴力。梁端弯矩按式(5-4)计算，然后又由平衡条件，即式(5-5)求出梁端剪力，再由梁端剪力逐层计算柱轴力，按式(5-6)计算，计算过程见表5-3。楼层层高(m)边柱中柱yy53.3103.102546341345025.3820.6950.34829.14954.6121386726.1690.7230.3530.22556.13343.3194.90154