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1、甘肃广播电视大学 土木工程（本科）专业毕业设计题 目:XXX市七里河区某单位办公楼姓 名:XXX学 号:XXXXXXXXX教 学 班:土木工程（本科）分校工作站:电大完成日期：XXXX年XX月XX日指导教师评语按要求结合课程选题，选题适当，有一定的实用性、科学性、专业性和可行性。能综合运用专业基础理论、基础知识分析和解决实际问题。分析到位，计算详细，图纸清楚。初评成绩74分指导教师（签名）： XXX XXXX 年 XX月 XX 日答辩记录答辩主持人答辩小组成员秘 书答辩日期答辩教师提问学生回答情况12345678答辩小组评语答辩主持人（签名）： 年 月 日答辩成绩答辩主持人（签名）： 年 月
2、日电大分校初审意见分校专业负责人（签名）： 年 月 日省级电大复审意见省级电大专业负责人（签名）： 年 月 日说明：1.答辩小组应填写评价意见，小组成员均应签名（盖章）。答辩小组不应少于3人。2.此表附于封面之后。3.此表由分校、工作站自行复制。目 录1 工程概况12 结构选型与布置12.1结构承重方案选择12.2 结构布置22.3 材料选用23 框架计算简图及梁柱线刚度23.1 梁柱截面尺寸估算23.1.1 梁的截面尺寸估算23.2 梁柱线刚度计算33.3 确定计算简图44 荷载计算54.1 恒载标准值计算54.1.1 屋面计算（采用中南标98ZJ001屋15做法）54.1.2 楼面计算（采
3、用中南标98ZJ001楼11做法）64.1.3屋面框架节点集中荷载标准值64.1.4楼面框架节点集中荷载标准值74.2 活载标准值计算84.2.1 屋面和楼面活荷载标准值84.3 水平地震作用计算94.3.1 重力荷载代表值的计算94.3.2 框架柱抗侧移刚度和结构基本自震周期计算115 内力计算145.1水平地震荷载作用内力计算145.1.1 柱端弯矩及剪力的计算145.1.2 梁端弯矩、剪力及柱子轴力的计算155.1.3 地震作用下柱边内力175.2 恒载作用下的内力计算185.2.1 计算方法的选用185.2.2 等效均布荷载计算185.2.3 用弯矩分配法计算梁柱端弯矩取半边结构195
4、.2.4 梁端剪力及柱子轴力计算205.2.5 恒载作用下柱边内力225.3 活载作用下的内力计算235.3.1 计算方法的选用235.3.2 等效均布荷载计算235.3.3 用弯矩分配法计算梁柱端弯矩取半边结构235.3.4 梁端剪力及柱子轴力计算265.3.5 活载作用下柱边内力266 内力组合277 框架梁、柱的控制截面288 截面设计288.1 框架梁截面设计288.1.1 框架梁正截面设计288.1.2 框架梁斜截面设计318.1.3裂缝验算328.2 次梁计算338.2.1 荷载计算338.2.2 正截面承载力348.2.3 次梁斜截面承载力计算348.3 框架柱截面设计358.3
5、.1 框架柱正截面设计358.3.2 框架柱正截面配筋计算378.3.3 框架柱斜截面设计418.3.4 框架柱裂缝宽度验算428.4板截面设计428.4.1板B1、B2、B5设计438.4.2板B3、B4设计489楼梯设计499.1 设计资料499.2 踏步板设计509.3 平台板设计519.4 平台梁设计5210 基础设计5310.1 荷载计算5310.1.1 B柱基础(DJP01)5310.1.2 C柱基础(DJP02)5310.2 B柱基础(DJP01)的计算5410.3 C柱联合基础(DJP02)的计算57参考文献63 结构设计计算书1 工程概况(1)建设项目名称：XXX市七里河区某
6、单位办公楼；(2)建设地点：XXX市七里河区；(3)建筑物总高度18.60m,共4层,层高3.9m,室内外高差0.45m。(4)雨量：年降雨量227mm，最大雨量71.8mm/日风压：主方向东北风，风压0.3kN/m2 雪压：0.15kN/m2地质条件：场地内地质结构简单，在勘测深度内地基土由杂土层，粉质粘土层和卵石层三层组成。土层的工程性质描述如下：杂土层：黑褐土，湿，稍密，含有植物根须，层厚介于22.85米。粉质粘土：粉质粘土，黑褐色，稍湿，稍密，其间含有中、粗沙和砾石，层厚介于89.5米。粉质粘土的承载力特征值fak=540kp。该层地层稳定，工程性质良好。卵石:杂色，以白色和青色为主，
7、含量大于65%，粒径以50150mm为主，中密-密实，夹杂有砾石，向下卵石粒径渐增，砾石含量减少，该层最大开挖深度4.4米，该层未揭穿，卵石层的承载力特征值fak=3000kp。水文地质条件本场地无不良环境水文地质条件，地下水位深12米。地下水对混凝土无腐蚀性。(5)抗震设防烈度为8度，场地为三类场地土，设计地震分组为第组，设计基本地震加速度为0.2g。2 结构选型与布置2.1 结构承重方案选择本工程采用框架承重方案1、结构类型选择框架结构。2、梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构。3、墙体厚度：外墙:300mm，内墙:200mm。4、楼梯采用现浇板式楼梯。5、基础采用柱下独立基础。2.2 结构
8、布置结合建筑的平面、立面和剖面布置情况，本办公楼的结构柱网平面布置如图2.2所示。图2-1结构柱网平面布置图2.3 材料选用混凝土：采用C30。钢筋：板中受力钢筋及箍筋采用HPB300，梁、柱、基础中纵向受力钢筋选用热扎钢筋HRB335。墙体：外墙、内隔墙均采用加气混凝土砌块。窗：钢塑窗，=0.45。门：木门，=0.2。3 框架计算简图及梁柱线刚度3.1 梁柱截面尺寸估算3.1.1 梁的截面尺寸估算横向边跨梁（BC跨,DE跨）L=6300.790525 取h=600。250167 取b=300。横向中跨梁（CD跨）L=2400。综合考虑取b=300，h=500。纵向框架梁L=7200。9006
9、00 取h=600。300200 取b=300。3.1.2 柱的截面尺寸估算柱截面尺寸可根据下式估算： 其中该框架结构在8度抗震设防地区，楼层总高30 根据规范查得抗震等级为三级，轴压比限值=0.85，各层重力荷载代表值近似取13kN/m2。中柱的负载面积为7.83.9。柱截面面积为：m2本设计柱截面尺寸均取6006003.2 梁柱线刚度计算其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇板的作用，取I=2I0(I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)。BC、DE跨梁：(m3)CD跨梁：(m3)纵向框架梁：(m3)上部各层柱：(m3)底层柱：(m3)图3-1梁柱线刚度示意图i10-4E（m3）3.3 确定计算
10、简图选取一榀框架进行计算,选6号轴线为计算单元，其余框架可参照此框架进行配筋。框架梁跨度：BC、DE跨: 6300mm,CD跨: 2400mm框架柱高度： 取底层:3900+450+500=4850mm 其它层:3600mm荷载传递示意图见图3-3。图3-2荷载传递示意图见4 荷载计算4.1 恒载标准值计算4.1.1 屋面计算三毡四油撒铺绿豆砂 刷冷底子油一遍 20厚1:2.5水泥沙浆找平层 20厚（最薄处）1:8水泥加气混凝土碎渣找2%坡 干铺100厚加气混凝土砌块 共 2.26kN/m2现浇钢筋混凝土板120mm 3.0kN/m2 合 计5.26kN/m2 （1）框架梁及粉刷自重框架梁自重
11、 0.30.625=4.5kN/m粱粉刷 2(0.6-0.12)0.0220=0.384kN/m梁线荷载标准值（2）边跨（BC、DE）线荷载标准值 自重均布 g4BC1=g4DE1 4.884kN/m恒载传来梯形 g4BC2=g4DE2 5.53.9=21.45kN/m（3）中跨（CD）线荷载标准值 自重均布 gCD 0.30.525+2(0.5-0.12) 0.0220=4.054kN/m4.1.2 楼面计算20厚大理石板铺实拍平，水泥浆擦缝 30厚1：4干硬性水泥砂浆，面上撒素水泥素水泥浆结合层一遍 共1.16kN/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kN/m2型轻钢龙骨吊顶 0.25
12、kN/m2 合 计3.91kN/m2边跨框架梁及粉刷自重（均布） 4.884kN/m 边框架梁填充墙 (3.9-0.6)1.4=4.62kN/m填充墙粉刷 2(3.9-0.6)0.0220=2.64kN/m中框架梁及粉刷 4.054kN/m1、楼面边框架梁上的线载标准值 gBC1=gDE1 (均布) 4.884+6.6=11.484 kN/mgBC2=gDE2 (梯形分布) 3.93.9=15.21kN/m2、楼面中间跨线载标准值gCD 4.054kN/m4.1.3屋面框架节点集中荷载标准值1、顶层边节点集中荷载边柱纵向框架梁自重 0.30.67.825=40.95kN边柱纵向框架粱粉刷 (0
13、.7-0.12)7.80.66+0.0220=4.795kN1.2m高女儿墙自重 （100m厚的混凝土压顶）7.8(0.10.2525+1.21.75)=14.54kN1.2m高女儿墙粉刷 1.27.8(0.66+0.0220)=9.922kN纵向框架梁传来屋面自重 20.53.90.53.95.51=41.828 kN次梁自重及粉刷 4.8846=29.30kN次梁传来屋面自重 0.5(6+2.1)0.53.95.512=86.872kN汇总 G4B=G4E=221.775kN2、顶层中节点集中荷载中柱纵向框架梁自重 0.30.67.825=40.95kN中柱纵向框架粱粉刷 20.02(0.
14、6-0.12)7.820=3.619kN纵向框架梁传来屋面自重 23.90.63.90.65.51=41.828kN汇总 G4C=G4D=129.957kN4.1.4楼面框架节点集中荷载标准值1、中间层边节点集中荷载边柱纵向框架梁自重 40.95 kN 边柱纵向框架梁粉刷 4.795kN 塑钢窗自重 22.420.45=3.78 kN窗下墙体重 20.9(3.9-0.25-0.1)1.75=11.182kN窗下墙体粉刷 20.93.55(0.66+0.0220)=6.773kN 窗边墙体自重 21.45(3.6-0.7-0.9)1.75=10.15kN窗边墙体粉刷 2(3.6-1.6)1.45
15、(0.66+0.0220)=6.148 kN框架柱自重及粉刷 0.60.63.925+0.02(3.9-0.7)20(0.54-0.252-0.2)=24.008kN 纵向框架梁传来楼面自重 20.63.93.90.63.91=29.66kN 次梁传来楼面自重 2(62-3.9)0.63.90.63.91=66.60kN汇总 GB=GE=228.347kN 2、中间层中节点集中荷载中柱纵向框架梁自重 40.95kN中柱纵向框架梁粉刷 3.619kN内纵墙自重 2(3.9-0.1-0.25)(3.6-0.7)1.4=28.826kN内纵墙粉刷 220.02(3.9-0.35)(3.6-0.7)2
16、0=16.472kN扣除门洞重加上门重 -22.41(1.4+20.0220-0.2)=-9.6 kN框架柱自重及粉刷 24.008k 中柱纵向框架梁传来楼面自重 23.90.63.90.63.91+7.81.23.91=60.548 kN汇总 GC=GD=164.823kN由于纵向框架梁的中心与柱子的中心不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩。屋面：MB=221.7750.1=22.18kNm，MC=129.9570.1=12.996kNm楼面：MB=228.3470.1=22.83kNm，MC=164.8230.1=16.482kNm恒载作用下计算简图见图4-1图4-1恒载作用下计算简图
17、4.2 活载标准值计算4.2.1 屋面和楼面活荷载标准值根据荷载规范查得：不上人屋面：0.5 kN/m2楼面：办公室：2.0 kN/m2档案室、走廊、楼梯间：2.5 kN/m21、屋面活荷载 kN/m kN/m kN kN kNm，kNm2、楼面活荷载 kN/m，kN/m kN kNm，kNm楼面活荷载作用下计算简图见图4-2图4-2楼面活荷载作用下计算简图4.3 水平地震作用计算该建筑物高度为18.6m40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。4.3.1 重力荷载代表值的计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5雪荷载标准值楼面处重
18、力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内（屋面处取顶层的一半）的结构和构配件自重。1、屋面处重力荷载标准值的计算女儿墙的重力荷载标准值的计算：G女儿墙=(54.62+14.4+20.4+6)1.2(1.75+0.66)+0.1250.25150=621.3kN屋面板结构层及构造层自重标准值G屋面板=5.51(54.6-0.25)(14.4-0.25)+(6-0.25)(7.8-0.25)=4476.68kNG梁=45.7514+44.56915+4.88462+4.0542.48=2178.01kNG外纵墙=(11.182+6
19、.773+10.15+6.148)6+(6-0.375-0.1)(3.9-0.7)(1.75+0.66+0.0220)+0.9(1.8-0.2)(1.75+0.0220+0.66)+(0.9-0.2)2(1.75+0.66+0.0220)2+242.120.45+20.920.45=395.59kNG外横墙=(6-0.4-0.375)(3.9-0.7)2+20.9(2.4-0.2)+22(0.3-0.1)2+(6-0.1-0.375)0.9+(1.5-0.1)2+(1.5-0.375)2(1.75+0.66+0.0220)+(6-0.375-0.25)0.9+(0.62-0.375)+(6-0
20、.25)22(1.75+0.66+0.0220)+(3-0.1-0.4)0.9+(0.6-0.4+1.5-0.1)2(1.75+0.66+0.0220)2+1.8220.45+0.9220.45+0.452.124+320.45=237.34kNG内纵墙=(3.9-0.4-1)2.4+(3.9-0.4)(3.9-0.7-2.4)22+63.93(1.4+0.02202)+0.212.422=528.22kNG内横墙=63.65+(6-0.4-0.25)3.62.212+(3-0.2-0.9)2.4+3.5(3.6-0.6-2.4)(1.4+0.02202)+(12-0.2-1.82)3.62.
21、2+1.82(3.6-0.6-2.4)2.2+22.40.90.2+1.82.420.2=739.468kNG柱子=0.60.63.62534+0.543.60.0220=1105.75kN0.5雪荷载=0.50.4(54.6-0.25)(14.4-0.25)+(6-0.25)(7.8-0.25)=203.116kN 2、第二、三层楼面处重力荷载标准值计算G板=3.91(54.614.4+7.86)=3257.186kN G柱子=1105.75kN G梁=2178.01kN G外纵墙=358.505kN G外横墙=215.087kN G内纵墙=528.22kN G内横墙=739.468+6(3
22、.9-0.6)(1.4+0.02202)3=858.268kN 0.5楼面活荷载=0.52.5(54.614.4+7.86)=1041.3kN3、底层楼面处重力荷载标准值计算G板=3.91(54.614.4+7.86)=3257.186kN G柱子=34(0.60.64.5525+0.543.60.0220)=1364.795kNG梁=2178.01kN G外纵墙=358.505kN G外横墙=215.087kN G内纵墙=528.22-7.82.92.2=478.456kN G内横墙=858.268+63(1.4+0.02202) =897.868kN0.5楼面活荷载=0.52.5(54.6
23、14.4+7.86)=1041.3kN4、总重力荷载代表值的计算G1=9347.832kN,G2=9204.456kN,G3=9204.456kN,G4=8473.038kN计算简图见图4.3.1。图4-3水平地震作用下的计算简图4.3.2 框架柱抗侧移刚度和结构基本自震周期计算1、横向框架侧移刚度的计算中框架柱Ib=2I0,边框架柱Ib=1.5I0表4-1 梁柱线刚度表(10-4Em3)层次边框架梁中框架梁柱子iBCiCDiBCiCD24层13.519.531826.0414.51层13.519.531826.0411.4表4-2 边框架柱侧移刚度D值(10-4Em)层次边柱5根中柱5根顶层
24、0.9310.3835.1422.2780.6038.09566.18523层57.040.9310.3184.2652.2780.5327.1431层40.3951.1840.5293.4952.8970.6944.584表4-3 中框架柱侧移刚度D值(10-4Em)层次边框架柱12根中框架柱12根顶 层1.2410.4536.0793.0370.6698.988180.80423层1.2410.3835.1413.0370.6038.095158.8321层1.5790.5133.3893.8630.9156.045113.208表4-4 不同层框架侧移刚度层 次1层23层顶 层(kN/m
25、)4608096476527409672、结构基本自振周期计算计算公式： ，计算过程见下表：表4-5 横向框架顶点位移层 次4 层8473.0388473.0387409670.01140.15883 层9204.45617677.4946476520.02730.14742 层9204.45626881.956476520.04150.12011 层9347.83236229.7824608090.07860.0786(s)3、水平地震作用及楼层地震剪力计算该工程所在地抗震设防烈度为8度，场地类型为类，设计地震分组为第三组，则：，kNkN(s) 所以不考虑顶部附加水平地震作用。 表4-6 各
26、楼层地震剪力计算结果层 次415.358473.04130061.130.3661030.1081030.108311.759204.456108152.360.304855.6091885.71728.159204.45675016.320.210591.0452476.74214.559347.83242532.640.120337.7402814.5024、水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构层间位移i，顶点位移i表4-7 各层的层间弹性位移角e=i/hi层 次41030.1087409671.39014.23436001/259031885.7176476522.91212.
27、84436001/123622476.7426476523.8249.93236001/94112814.5024608096.1086.10845501/745由上表可知，最大层间弹性位移角发生在第一层1/7451/550，所以满足位移要求。5 内力计算5.1 水平地震荷载作用内力计算5.1.1 柱端弯矩及剪力的计算框架柱的柱端剪力、弯矩按下式计算。其中Dij取自表4-7，层间剪力取自表4-6。梁柱线刚度比值K取自表4-3。y0查表得出，各柱反弯点高度比值y按下式计算。本例底层需考虑修正值y2，第二层柱需考虑修正值y3其余柱均无需修正。具体计算过程见下表表5-1 B柱柱端弯矩及剪力的计算层次
28、43.91030.1087409671823725.351.2410.4541.0750.1933.91885.7176476521542345.261.2410.5081.4781.4723.92476.7426476521542359.441.2410.4698.43115.5514.552814.5024608091016762.101.5790.62175.18107.37表5-2 C柱柱端弯矩及剪力的计算层 次43.91030.1087409672696437.493.0370.5067.4867.4833.91885.7176476522428570.713.0370.50127.
29、28127.2823.92476.7426476522428592.873.0370.50167.17167.1714.552814.50246080918135110.763.8630.55277.18277.185.1.2 梁端弯矩、剪力及柱子轴力的计算梁端弯矩、剪力及柱子的轴力分别按下式计算，其中梁的线刚度取自表4-1。顶层边节点： 一般层节点： 中间节点： 表5-3 梁端弯矩及剪力层 次BC跨梁CD跨梁450.1927.586.312.9639.8539.852.433.213122.5479.606.333.69115.16115.162.495.972197.02120.356.3
30、52.90174.10174.102.4145.091205.80161.016.361.14232.94232.942.4194.11表5-4 柱子的轴力层 次B柱轴力C柱轴力4-12.96-20.253-46.65-82.532-99.55-174.721-160.69-307.69注：轴力受压为+，受拉为-，单位：轴力和剪力的单位为：kN，长度的单位为：m，弯矩单位为：kNm地震作用下框架结构的弯矩图见图5-1。地震作用下梁端剪力及柱子轴力图见图5-2。图5-1地震作用下框架结构的弯矩图(kNm)图5-2 地震作用下梁端剪力及柱子轴力图(kN）5.1.3 地震作用下柱边内力内力组合前取梁
31、柱控制截面内力，各控制截面内力值取支座边缘处，计算支座边缘处的内力。梁支座边缘处的内力值按下式计算： 其中：支座边缘截面的弯矩标准值 支座边缘截面的剪力标准值 梁与轴线交点处的弯矩标准值 与M相应的梁与轴线交点处的剪力标准值 梁单位长度的均布荷载标准值 轴线至柱边的距离1、水平地震作用下剪力为常数故无需调整2、水平地震作用下柱边弯矩值 计算结果见下表。表5-5 BC梁弯矩调整层次BC跨梁4层50.19-27.58-12.9642.27-23.693层122.54-79.60-33.69114.96-69.492层197.02-120.35-52.90185.12-104.481层205.8-1
32、61.01-61.14192.04-142.67表5-6 CD跨梁弯矩调整层次CD跨梁4层39.85-33.2133.213层115.16-95.9795.972层174.10-145.09145.081层232.94-194.11194.12注：弯矩以下侧受拉为正，剪力以向上为正。5.2 恒载作用下的内力计算5.2.1 计算方法的选用计算方法的选用弯矩二次分配法5.2.2 等效均布荷载计算梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成。在求固端弯矩时，可直接根据图示。荷载计算，也可根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载化为等效均布荷载。梯形荷载化为等效均布荷载：，顶层：kN/m其余层：kN/m5.2.
33、3 用弯矩分配法计算梁柱端弯矩取半边结构恒载作用下的弯矩分配见图5-3。图5-3 恒载作用下的弯矩分配现浇框架梁梁端负弯矩调幅系数可取0.80.9，竖向荷载作用下考虑框架梁梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.85。恒载作用下框架梁跨中弯矩计算见表5-5。 (a)顶层边跨跨中弯矩101.43kNm (b)顶层中间跨跨中弯矩8.86kNm (c)中间层边跨跨中弯矩108.01kNm (d)中间层中间跨跨中弯矩7.13kNm表5-7 恒载作用下框架梁跨中弯矩计算位 置按简支梁计算(kNm)叠加后左(kNm)右(kNm)跨中(kNm)BC跨梁4层101.43-51.52(-43.79)-56.2
34、5(-47.81)47.55(55.63)3层108.01-65.47(-55.65)-65.66(-55.81)42.45(52.28)2层108.01-64.69(-54.99)-65.27(-55.48)43.03(52.78)1层108.01-61.88(-52.60)-62.50(-53.13)45.82(55.15)CD跨梁4层8.86-23.26(-19.77)-23.26(-19.77)-14.4(-10.91)3层7.13-16.08(-13.67)-16.08(-13.67)-8.95(-6.54)2层7.13-16.34(-13.89)-16.34(-13.89)9.21(-6.76)1层7.13-18.93(-16.09)-18.93(-16.09)-11.8(-8.96)恒载作用下的弯矩图见图5-4。图5-4 恒载作用下的弯矩图(kNm)恒载作用下的剪力轴力图见图5-5。图5-5 恒载作用下的剪力轴力图(kN)5.2.4 梁端剪力及柱子轴力计算 梁端剪力：，柱子轴力：V梁端剪力P梁节点集中力及柱子自重表5-8 恒载作用下梁端剪力层次荷载引起剪力弯矩引起剪力总剪力BC跨梁(kN)CD跨梁
