北京某大学5层框架教学楼毕业设计计算书.doc

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1、第二部分 结构设计第一章 结构设计说明一、工程概况工程名称：北京交通大学教学楼建筑地点：北京市结构类型：钢筋混凝土框架结构该建筑建筑面积约6920m2，共计五层。其中：首层层高4.2 m，标准层层高3.3m。二、设计资料：1.设计标高：首层室内设计标高0.000m，室内外高差为450mm。2.墙身做法：墙身为加气混凝土做填充墙，用M7.5混合砂浆砌筑。内墙为粉刷石膏打底，混合砂浆15mm厚；外墙为1:3水泥砂浆打底，厚22mm，3mm厚水泥胶结合层。3.楼面做法：地面为贴大理石地面40厚，50厚C10砼垫层，100厚3：7灰土垫层。钢筋混凝土现浇楼板厚200mm，板底刮腻子喷涂料5 mm。4.

2、屋面做法：SBS改性沥青防水层4mm厚，20厚水泥砂浆找平，250厚浆铺加气砼保温层，平均70厚水泥焦渣2%找坡层，200厚钢筋混凝土现浇屋面板 。5.工程地质条件：抗震设防烈度8度 ，耐火等级为三级，设计基本地震加速度0.2g；场地类别为类，设计地震分组为第一组；地基基底位于粘土层上其承载力特征值为fa=200 KN/m、=18KN/ m3；本工程不考虑地下水的影响；冻土深度：0.8米；基本风压：w。=0.45KN/m2；基本雪压为0.4 KN/m2；水箱重80KN；采用柱下独立基础。三、选用材料：外围护墙采用250mm加气混凝土砌块，内墙采用150mm加气混凝土砌块，强度为MU10，混合砂

3、浆强度M7.5；基础墙体采用蒸压灰砂砖，强度为MU10、水泥砂浆强度M7.5。四结构布置及计算说明：（一）、平面布置1.承重方案：本工程处于地震区，因此采用横向框架承重方案，它是在横向布置框架主梁，而在纵向上布置连系梁。横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向侧移刚度。2. 柱网尺寸：柱网布置应满足建筑平面布置的要求，与建筑分隔墙布置应相协调。（二）、结构计算说明1、现浇板计算方法：现浇板属于受弯构件，承受弯矩和剪力作用，所以用弹性理论进行设计。2、框架在水平地震作用下的内力分析：采用底部剪力法进行内力计算，此方法的适用条件是：建筑物的总高度40m，质量刚度沿高度均匀分布，以剪

4、力变形为主。H/B4。本工程满足上述条件。3、框架柱竖向荷载作用下的内力分析：采用二次分配法进行内力分析，将各节点的不平衡弯矩同时进行分配和传递，弯矩二次分配法所得结果与精确法比较相差较小，其计算精度可满足工程需要。 4、内力组合：在构件截面设计后求的控制截面上的内力作为配筋的依据，对于框架梁，一般选用梁的两端截面和跨中截面作为控制截面。对于柱侧，选取柱的上下端作为控制截面，内力不利组合就是控制截面中最大的内力组合。荷载主要有地震荷载作用下框架的内力，重力荷载作用下的框架内力和地震组合的重力荷载作用下的框架内力。五、基本假定及计算简图1、框架结构房屋是由横向和纵向框架组成的空间单元，通常近似地

5、按两个方向的平面框架分别计算。计算简图用梁、柱的轴线表示，梁、柱轴线取各自的形心线，其计算简图如下： 图1标准层柱网及楼梯间平面布置这里以一榀框架为计算单元，板的两向跨度分别为L1=6600mm，L2=7800mm，应用双向板。最简单的双向板肋梁楼盖是板直接支承到周边框架梁上，由于板的跨度大，板的厚度大大增加，一般不宜采用。此即在纵横相交的框架上布置井式梁，而框架作为井式梁的边梁。井式梁按简支形式支承在框架梁上，井式梁支承的楼板也是双向板。按本结构平面尺寸，可在每跨间各布置2根井字梁。其计算简图如图2。 图2标准层布置方案2、基本假定在结构分析中，一般采用如下假定：（1）楼板在自身平面内的刚度

6、无限大，这保证了楼板将整个结构单元内的所有框架连为整体，不产生相对变形。（2）房屋的刚度中心与作用在结构上的水平荷载（风荷载或水平地震作用）的合力作用点重合，在水平荷载作用下房屋不产生绕竖轴的扭转。在这两个基本假定的前提下，同一楼层标高处，各榀框架的水平位移相等。六、参考资料：1、建筑设计资料图集，中国建筑工业出版社；2、民用建筑设计通则，中国建筑工业出版社；3、高层建筑防火规范，中国建筑工业出版社；4、中小学建筑设计；5、中小型民用建筑图集；6、学校建筑；7、建筑抗震设计规范（GB50011-2001），中国建筑工业出版社，2002；8、钢筋混凝土高层建筑结构与施工规程（JGJ3-2002）

7、，中国建筑工业出版社，2002；9、混凝土结构设计规范（GB50010-2002，GBJ10-89），中国建筑工业出版社，2002；10、建筑地基基础设计规范（GB500007-2002），中国建筑工业出版社，2002；11、建筑结构荷载规范（GB500005-2001），中国建筑工业出版社，2001；12、高层建筑箱形基础设计与施工规程（JGJ6-80），中国建筑工业出版社，1981；13、建筑构造通用图集（工程做法），（88J1），北京建筑工业研究院，1990；14、高层建筑结构设计（第二版），1990；15、钢筋混凝土高层建筑结构设计，中国建筑工业出版社，1992；16、简明建筑基础计算

8、与设计手册，中国建筑工业出版社，1997。第二章 构件截面尺寸和材料选择一、基础顶面设计标高的确定 基础顶面至室外地面高度0.85m，则基础顶面至一层楼面高度为5.5m，即0.85+0.45+4.2=5.5m , 其中:4.2为底层层高,0.45为室内外高差。 二、楼板厚度的确定根据平面布置，双向板短向跨度L1=2.2m，当取构造厚度h=80mm时，则h/L=80/2200=1/27,满足双向板的最小高跨比，故可选h=80mm。三、井字梁截面尺寸确定井字梁可按整体肋形梁的次梁选择截面尺寸，因其支座介于简支和连续之间，选h=L/20=7800/20=390mm,按模数要求取h=300mm,b=1

9、50mm,h/b=2.7。四、框架梁截面尺寸确定纵向框架梁，考虑抗震，选h=L/10=780mm,取h=750mm,b=300mm,此时h/b=2.5；横向框架梁，考虑抗震，选h=L/10=660,取h=600mm,b=250mm时，h/b=2.6。五、框架柱截面尺寸确定1、柱截面尺寸的初步选择对于多层框架，无论从受力的角度和信的净高而言，都以底层最为不利。按b=H/15=5500/15=367mm及柱截面宽度不应小于300mm（抗震设计时），且框架主梁已选bb=300mm,故截面初选bc=300+100=400mm。中柱截面初选bc hc=400500mm；对于边柱截面，考虑框架梁纵向钢筋锚

10、固要求，按水平锚固长度0.4LaE,由三级抗震构造规定，假定梁纵向钢筋直径d=25mm,取HRB400级钢筋时，有0.4LaE=0.41.054025=420mm,而且该钢筋应锚固于柱纵向钢筋内侧（并下弯15d），离柱外侧应包括柱的混凝土保护层厚度40mm+柱纵筋25mm（假定）+50mm（柱纵筋间净距）+梁端下弯纵筋直径一半12mm=127mm，则有hc420+127=547mm；故初步选取边柱截面尺寸bc hc=400600mm。2、简单验算（1）假定楼面各层荷载（含各类构件）为3.51.4+11=16KN/m2,则底层内柱轴力近似为N=166.67.85=4118KN,扩大1.1倍，有N

11、=4530KN，又H=5.5m，取L0=1.0H=5.5时，L0/b=5.5/0.4=13.75，可得 =0.924，选用HRB400级纵筋（fy=fy/=360N/mm2fc=11.9N/mm2）,由N0.9 (fcA+fY/As/)可得As/=8520mm2此时/=4.06%3%,配筋率偏大，故改选中柱，bc hc=500500mm；可满足要求。（2）因中柱尺寸改为500500mm保持边柱截面宽度与中柱一致，修改边柱截面尺寸为bc hc=500600mm；可满足要求（验算略）。六、材料选择1、除基础垫层混凝土选用C25外，基础及以上各层混凝土强度等级均选为C35。2、钢筋级别框架梁、柱等主

12、要构件纵向受力钢筋选择HRB400级、HRB335级钢筋；构造钢筋、箍筋及板内钢筋等，选择HPB235级钢筋。第三章 屋面板和楼面板的设计一、屋面板和楼面板的荷载计算1、楼面板的荷载计算 3-1楼面板的荷载计算 荷载编号 项目楼1办公室（kN/m2 楼2 卫生间（kN/m2 楼3教室（kN/m2） 楼4 走廊（kN/m2）楼面活荷载2.00 2.00 2.00 2.00楼面做法楼9F（75厚）1.70 楼16B（110厚）2.00 2.00 2.00 楼2A(70厚）现浇板120厚（走廊 80厚）3.00 3.00 3.00 2.00 顶 棚 做 法棚8B0.17 0.17 棚80.23 0.

13、23 活荷载标准值2.00 2.00 2.00 2.50 恒荷载标准值3.673.673.673.67荷载标准值5.675.675.67 5.17活荷载设计值2.80 2.80 2.80 3.50 恒荷载设计值6.285.836.284.99 荷载设计值9.088.63 9.08 8.49 笔趣阁-笔下文学楼面的工程做法参考88J1-X1，则取楼2A水泥楼面为1.15kN/m2（1） 恒荷载标准值楼8B (地砖地面) 1.65KN/M280厚钢筋混凝土现浇楼板 0.08x25=2.0 KN/M2棚8(喷涂料) 0.02 KN/M2楼面均布恒荷载标准值 3.67KN/M2(2)楼面活荷载标准值：

14、 2.0kN/m22、屋面板的荷载计算屋面板的荷载计算 单位： 表3-2屋面活荷载屋14现浇板120厚棚330.703.393.000.23恒荷载标准值活荷载标准值荷载标准值恒荷载设计值活荷载设计值荷载设计值4.500.5(雪载0.4)5.06.60.77.3层面的工程做法（参考88J-1）不上人（1）恒荷载标准值屋11-D3-5 2.48 KN/M280厚钢筋混凝土现浇楼板 0.08x25=2.0 KN/M2棚7B 0.02 KN/M2 4.50 KN/M2（2）屋面活荷截标准值： 0.5kN/m2雪载 0.4 kN/m2二、连续双向板的弹性设计 1、弹性理论的计算依据弹性理论的计算方法是以

15、薄板理论为依据。由于内力分析比较复杂，为了简化计算，直接应用根据弹性理论的弯矩系数，进行计算。现浇框架结构的楼板采用双向板时，大多数板都是统一的标准区格且四边有梁，板为同一编号。当采用弹性分析方法求双向板的弯矩时，可利用已有的计算系数计算板在两个方向的跨中、支座弯矩；在求跨中弯矩时，将荷载分为对称（g+q/2）和反对称荷载（g/2）；在对称荷载作用下，按四边固定；在反对称荷载作用下，按四边简支分别求出相应跨中弯矩；总跨中弯矩即为上述两部分弯矩之和。图3-1弹性板板块划分简图。=系数（）式中为和的较小者。 = + = +式中为泊松比, 对于钢筋混凝土结构, =1/6。 在确定活荷载的最不利作用的

16、位置时，采用了既能接近实际情况又便于利用单跨双向板计算表的布置方案：当求支座负弯矩时，楼盖各区格板均布满活荷载；当求图3-1弹性板板块划分简图。正弯矩时，在该区格前后左右每隔一区格布置活荷载。即棋盘式布局，如图3-2。2、板内力计算（1）教室楼面双向板的弯矩设计值由=2200/2300=0.96,板面荷载标准值gk=3.67 KN/M2, qk=2.0 KN/M2；则有：g+q=1.23.67+1.42.0=7.20 KN/M2,q/2=1 KN/M2,g+q/2=6.20 KN/M2,在对称荷载下（四边固定），mx=0.0194,my=0.0173,mx/=-0.0542,my/=-0.05

17、26,mxv=0.0223,myv=0.0205在反对称荷载下（四边简支），mx=0.0402,my=0.0365,mxv=0.0463,myv=0.0432；可得（取泊松比为1/6时的弯矩，列在相应弯矩值后的括号内）：Mx=(0.01946.20+0.04021) 2.22=0.777KNm(0.893 KNm)My=(0.01736.20+0.03651) 2.22=0.696 KNm(0.824 KNm)Mx/=-0.05427.202.22=-1.889 KNmMy/=-0.05267.202.22=-1.833 KNm教室楼面板弯矩见表3-3过道楼面双向板的弯矩设计值由=2300/2

18、700=0.85,板面荷载标准值gk=3.67 KN/M2, qk=2.0 KN/M2；则有：g+q=1.23.67+1.42.0=7.20 KN/M2,q/2=1 KN/M2,g+q/2=6.20 KN/M2,在对称荷载下（四边固定），mx=0.0250,my=0.016,mx/=-0.063,my/=-0.055,mxv=0.028,myv=0.021在反对称荷载下（四边简支），mx=0.051,my=0.035,mxv=0.058,myv=0.045；可得（取泊松比为1/6时的弯矩，列在相应弯矩值后的括号内）：Mx=(0.0256.20+0.0511) 2.32=1.09KNm(1.91

19、 KNm)My=(0.0166.20+0.0351) 2.32=0.71 KNm(0.93 KNm)Mx/=-0.0637.202.32=-2.40 KNmMy/=-0.0557.202.32=-2.09 KNm过道楼面板弯矩见表3-4表3-3Lx/Lygkqkg+qq/2g+q/2mxmymx/my/mxvmyv四边固定0.963.672.07.2016.200.01940.0173-0.0542-0.05260.02230.0205Lx/Lygkqkg+qq/2g+q/2mxmymxvmyv四边简支0.963.672.07.2016.200.04020.03650.04630.0432Mx

20、MyMx/My/MxvMyv弯矩值0.7770.696-1.889-1.8330.8930.824表3-4Lx/Lygkqkg+qq/2g+q/2mxmymx/my/mxvmyv四边固定0853.672.07.2016.2000250016-0。063-0。05500280021Lx/Lygkqkg+qq/2g+q/2mxmymxvmyv四边简支0853.672.07.2016.200051003500580045MxMyMx/My/MxvMyv弯矩值109071-2。4-2。09191093（2）双向板的配筋计算计算双向板跨中配筋，可按简化计算公式：Asx=Mx/0.9fyh0（3-1）As

21、y=My/0.9fy(h0-10)（3-2）支座按简化公式（3-1）即可。现列表计算如下（表3-5）教室楼面双向板的配筋计算表 3-5位置跨中Lx方向跨中Ly方向支座Lx方向支座Ly方向弯矩设计值（KNm)0777（0.893）0.696(0.824)-1.889-1.833As(mm2)51（59）53 (62)125139实配钢筋 8200As=1008200As=10010200As=15710200As=157过道楼面单向板的配筋计算表 3-6位置跨中Lx方向跨中Ly方向支座Lx方向支座Ly方向弯矩设计值（KNm)109（1.91）0.71(0.93)-2.4-2.09As(mm2)7

22、2（126）54 (70)159158实配钢筋 10200As=1578200As=10010200As=15710200As=157注：1、计算时取h=80mm，HPB235级钢筋，fy=210N/ mm22、在实际设计中，弯矩系数可按“取中值和相邻较大值”方法，且不必考虑泊松比。三、井字梁设计井字梁截面尺寸已初选bh=150mm400mm，其布置为横2纵2方案，则利用井字梁的内力系数表，由b=2300,a=2200,有b/a=1.045；而表内系数只有1.0和1.2两栏，从严格意义上讲可利用线性值方法，但较麻烦。因此用“取中值和相邻较大值”法求得。见表3-7井字梁计算表 表3-7梁类型A梁

23、（沿DH方向）B梁（沿45）内力分类M VM V系数值1.0050.750.50.751.20.370.620.630.88中值1.10.4350.6850.5650.815采用值0.50.750.5650.815内力设计值 74.1742.1280.6151.0配 筋31862003186200注：内力设计值一栏，已包括梁自重在内；梁编号见平面布置图；2、配筋一栏中，括号内数字为计算值；沿纵向的B梁受力较大，按单筋T形梁计算时，h0取h-35mm；横方向受力较小，其纵向受拉钢筋应置于梁受力钢筋内侧，h01=h0-20mm第四章 荷载计算一、单位面积墙体荷载计算（）外墙：240厚陶粒空心砖，外

24、饰10厚大理石，内外抹灰20厚 0.2415=3.60 20.0217=0.68 0.5 4.78 内墙：150厚陶粒空心砖，两面抹灰20厚 0.1515=2.25 20.0217=0.68 2.93 女儿墙：240厚陶粒空心砖，外饰10厚大理石，内外抹灰20厚 0.2415=3.60 20.0217=0.68 0.5 4.78二、单位长度梁、柱荷载计算（）1、梁：C35 （1）梁1：300750mm （7.8米跨） 自重 0.300.7525=5.625 双侧内抹灰 20.020.7517=0.51 6.135 （2）梁2：250600mm （6.6米跨） 自重 0.250.6025=3.7

25、5 双侧内抹灰 20.020.6017=0.408 4.158 （4）梁3：150300mm 自重 0.20.325=1.5 双侧内抹灰 20.020.417=0.27 1.77 2、框架柱： 柱1：500600 柱自重 0.50.625=7.50 四面抹灰20厚 20.02(0.6+0.5)17=0.748 8.248 柱2：500500 柱自重 0.50.525=6.25 四面抹灰20厚 4 0.020.517=0.75 6.93 三、主楼楼层质点Gi重力荷载的计算（） 1、G4重力荷载的计算（屋面层） 女儿墙 g1=单位长度重总长度 女儿墙总长 (54.0+15.0)2=109.8m 女

26、儿墙重力荷载代表值g1 109.80.66=72.48 屋面g2=单位面积重总轴线面积(屋面雪荷载取50%) 屋面恒载标准值 7.58 屋面活荷载标准值 0.50.2=0.10 总荷载标准值 7.68 屋面轴线面积 54.015.0=810.00 m2 屋面重力荷载代表值g2 9.43810.00=6220.80 梁g3=单位长度重总净长 KL1净长 6.136=219.6 m KL1重力荷载代表值 4.91219.6=1078.24 KL2净长 6.120=122 m KL2重力荷载代表值 4.91122=599.02 KL3净长 2.410=24 m KL3重力荷载代表值 4.9124=1

27、17.84 梁重力荷载代表值g3 1795.1 1/2层高柱g4=单位长度重总轴线长度/2 柱总长 3.45/240=69 m 柱重力荷载代表值g4 6.9372=478.17 1/2层高外墙 g5=单位面积重总净面积/2（总净面积=净层高总净长-总门窗洞口面积） 外墙轴线长 (54.0+15.0)2=138.00 m 总净面积 63.09 m2 外墙重荷载代表值g5 208.20 1/2层高内墙 g6=单位面积重总净面积/2（总净面积=净层高总净长-总门窗洞口面积） 内墙轴线长 6.082+54.02 =204.00 m 总净面积 249.30m2 内墙重力荷载代表值g6 498.60 G4

28、重力荷载代表值 G4=g1+g2+g3+g4+g5+g6=9155.75 2、G3重力荷载的计算 楼面g9=单位面积重总轴线面积(楼面荷载取50%)楼面恒载标准值 5.23 楼面活荷载标准值 2.00 总荷载标准值 7.23 楼面轴线面积 54.015.0=810.00 m2 楼面重力荷载代表值g9 5852.25 梁g10=单位长度重总净长 KL1净长 6.136=219.6 m KL1重力荷载代表值 4.91219.6=1078.24 KL2净长 6.120=122 m KL2重力荷载代表值 4.91122=599.02 KL3净长 2.410=24 m KL3重力荷载代表值 4.9124

29、=117.84 梁重力荷载代表值g3 1795.1 1/2层高柱g11=单位长度重总轴线长度/2 柱总长 403.6/2=72 m 柱重力荷载代表值g11 6.9372=498.96 1/2层高外墙 g12=单位面积重总净面积/2（总净面积=净层高总净长-总门窗洞口面积）外墙轴线长 (54.0+15.0)2=138.00 m总净面积 73.44 m2外墙重荷载代表值g12 484.701/2层高内墙 g13=单位面积重总净面积/2（总净面积=净层高总净长-总门窗洞口面积）内墙轴线长 6.082+54.02=204.00 m总净面积 204.03.6/2=259.20 m2 内墙重力荷载代表值g

30、13 1036.80G3重力荷载代表值 G3=11552.083、G2重力荷载的计算 楼面g15=单位面积重总轴线面积(楼面荷载取50%)楼面恒载标准值 5.23 楼面活荷载标准值 2.00总荷载标准值 7.23kN/m2屋面轴线面积 (54.015.0)=810.00 m2 楼面重力荷载代表值g15 5852.25 梁g16=单位长度重总净长 KL1净长 6.136=219.6 m KL1重力荷载代表值 4.91219.6=1078.24 KL2净长 6.120=122 m KL2重力荷载代表值 4.91122=599.02 KL3净长 2.410=24 m KL3重力荷载代表值 4.912

31、4=117.84 梁重力荷载代表值g16 1979.70 1/2层高柱g17=单位长度重总轴线长度/2 柱总长 403.6/2=72 m 柱重力荷载代表值g17 6.9372=498.96 1/2层高外墙g18=单位面积重总净面积/2（总净面积=净层高总净长-总门窗洞口面积） 外墙轴线长 138.00 m 总净面积 160.92 m2 外墙重荷载代表值g18 1062.07 1/2层高内墙 g19=单位面积重总净面积/2（总净面积=净层高总净长-总门窗洞口面积） 内墙轴线长 228.00 m 总净面积 356.40 m2 内墙重力荷载代表值g19 1425.60G9重力荷载代表值 13306.25 kN建筑面积 2534.25 建筑总重 34014.09建筑结构平均重量13.4 根据大量工程的统计，采用普通轻质填充墙的各类现浇混凝土高层建筑结构的总质量按总建筑面积平均计算，每平方米重量大致如下表。 表4-1 建筑结构的平均重量结构类型框架结构框剪结构剪力墙结构平均重量()9121114