结构设计计算书.doc

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1、湖 南 理 工 学 院南湖学院题目：岳阳市某单位综合楼 作 者： 学 号： 系 别：土木建筑工程系 专 业： 土木工程 指导老师： 职 称： 讲 师 完成时间： 某理工学院办公楼设计摘要：本设计的题目为岳阳市某单位综合楼。其中该设计分为建筑设计、结构设计和施工组织设计。第一部分：建筑设计，本工程的建筑设计方案简单，采用对称布置，呈矩形。能充分满足了单位办公的需求，建筑立面造型独特，表现了学院办公楼建筑的特点。第二部分：结构设计，本工程的结构设计围绕安全、经济两个重点展开，采用多层框架结构。其中选取一榀框架对其梁和柱的计算采用电算加手算，整个计算过程力求正确，基础采用柱下独立基础，并进行了楼梯和

2、楼板的设计计算，过程详见计算书。第三部分：施工组织设计，本工程施工组织设计详细阐述了施工布置、施工准备、施工方法、质量控制、安全生产等五个方面，明确了工程人员职则。并根据劳动定额及计算工程量确定日工作人数，绘制施工进度计划表。关键词：办公楼 建筑设计 结构设计 施工组织设计 框架结构计算Institute technonogy office building of the DesignSummary: The topic originally designed is the office building of institute of some job. The designs hadbee

3、n divided into the architectural design, design and operatiol of the structure and organize the design.First part : Architectural design, the architectural design of this project is simple ,adopt and fix up asymmetrically, take the form of rectangle word. Can fully meet the demand that the institute

4、 handles official business, the elevation model of the buikding is unique; have displayed the characteristic of the building of office building of the institute. Second part: Structural design, project this structural design launch around security , economy two focal points, adopt the multi-layer fr

5、ame structure. Choose one pin frame adopt electricity is it add to roof beam and calculation of post their hand charge to regard as among them, the whole computational process strives to be correct, the foundation adopts the independent foundation under the post, the design carrying on the stair flo

6、or is calculated, the course sees and calculates the book. The third part : Construct and organize and design, this construction organizes the design to explain and construct such five respects as assigning , preparation of construction , construction method , quality control , safety in production

7、,etc. in detail , have defined project duties of personnel . And confirm the working number of people on day according to the work norm and project amount of calculation, draw the planning chart of the construction speed. Keyword: Office building Architectural design Structural design Construct and

8、organize and design the frame structure calculating目 录第一部分 ：结构设计计算书一、 设计概况4二、 结构计算书（基本情况）5三、 框架侧移刚度计算7四、 荷载标准值计算10五、 确定结构计算简图13六、 恒荷载作用下框架内力分析16七、 活荷载作用下框架内力分析17八、 水平地震作用计算（横向水平地震）26九、 横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算36十、 横向框架内力组合 43十一、 框架截面设计与配筋计算 52十二、 基础设计 62十三、 楼梯设计 66十四、 楼板设计 70第二部分 ：施工组织设计（内容附后） 75 参考文献 82

9、 致谢词 83 结构设计计算书.一、设计概况1.建设项目名称：岳阳市某单位综合楼2.建设地点：岳阳市某地3.设计资料：3.1.地质水文资料：该场地地形平整，无滑坡、无液化土层等不良地质现象。表 建筑地层一览表(标准值) 序号岩土分类土层深度(M)厚度范围 (M)容重地基承载力特征值(kpa)1杂填土0.00.80.81002红粘土0.86.05.22503全风化层6.012.36.32704强风化岩层12.318.46.1360注：）地下潜水水位埋深为1.5米；无侵蚀性。）表中给定土层深度由自然地坪算起。相邻建筑基础底面标高在室外外地面下处，马路排水暗沟。根据地震区划图，该地区基本烈度为：度。

10、设计地震加速度，设计地震分组为第一组。3.2.气象资料：全年主导风向：全年为西北风 夏季主导风向：东南风 年降雨量为：1450mm 日最大降水强度为192mm/日，暴雨降水强度3.3升/s基本风压为：0.35kN/m2（C类场地）基本雪压为：0.55kN/m23.3.抗震设防要求：七度三级设防3.4.底层室内主要地坪标高为0.000，相当于绝对标高31.45m。二、结构计算书（基本情况）1结构布置方案及结构选型 图一 结构平面布置图1.1 结构承重方案选择 根据该房屋建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置见结构平面布置图。 主体结构共6层，底层为4.2m，

11、其它均为3.6m。1.2 主要构件选型（1） 梁、板、柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（2） 墙体采用：普通粘土砖（3） 墙体厚度：外墙、内墙：240mm（4） 基础采用：柱下独立基础1.3 梁、柱截面估算楼盖及屋盖均采用现浇混凝土结构，楼板厚度取100mm。梁截面高度按梁跨度的1/121/8估算，其混凝土强度等级为：设计强度C30（fc =14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2）。所取一榀框架梁跨度为（5700mm,3000mm,5700mm）,主要框架梁、次要承重框架梁初选尺寸下表所示：例：取L=5700mm,h=(1/8-1/12)L=712.5mm475mm，取h=600mm,LN

12、/h=5460/600=9.14,b=(1/21/3)h=300mm200mm,取b=250mm。满足b200mm,且b500/2=250mm,则主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm600mmm。1.4 柱截面尺寸估算框架结构的抗震等级为三级，轴压比限值uN=0.9(查表可知)，各层重力荷载代表值近似取20KN/m2,由建筑图可知，边柱及中柱的负载面积分别为7.22.85m2和7.24.35m2,则第一层柱截面面积为：由公式ACN/ uN fc,得 边柱AC（1.37.22.85121036）/（0.914.3）=149236mm2中柱AC（1.27.24.35121036）/（0.91

13、4.3）=210260mm2若取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为386mm和458mm,根据上述结果并综合考虑其它因素,本设计柱截面取值如下: 16层:500mm500mm 表1 梁截面尺寸(mm)及各层混凝土强度等级层 次混凝土强度等级横梁(bh)纵梁(bh)次梁(bh)AB跨 BC跨 CD跨16C302506002506002505001.5 框架计算简图如下图所示。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线；梁轴线取至板底；主体结构共6层，一层4.2m，其余各层3.6m，底层柱高度从基础顶面至一层板底，即 H1=4.2+0.45+0.6=5.25m。 图二 计算简图三、框架侧移刚度计算横

14、向框架侧移刚度计算：横梁线刚度ib见计算表2，柱线刚度ic计算过程见表3。取第二层N-6柱及与其相连的梁的线刚度如图所示计算：根据公式：一般层：C=K/(2+K),中间柱：K=(i1+i2+i3+i4)/2ic,边柱：K=( i2+ i4 )/ 2ic或K=( i1+ i3 )/ 2ic底层：C=（0.5+K）/(2+K)，中间柱：K=(i1+i2)/2ic,边柱：K= i2/ ic或K=i1/ic,柱的抗侧移刚度：N=C12 ic/h2 。 可得相应梁柱线刚度比K为： K=(i1+i2+i3+i4)/2ic=（4.736+9.000+4.736+9.000）1010/（24.341010）=

15、3.165C=K/(2+K)=3.165/(2+3.165)=0.613，N=C12 ic/h2=120.6134.341010/36002=24634N/mm。 表2 横梁线刚度ib计算表 类别 层次EC/(N/ mm2) bh/mmmmI0/mm4 B /mm ECI0/B/Nmm1.5ECI0/B/Nmm2ECI0/B/Nmm左边横梁163.01042506004.50010357002.36810103.55210104.7361010右边横梁163.01042506004.50010357002.36810103.55210104.7361010走道梁163.01042506004.

16、50010330004.50010106.75010109.0001010表3 柱线刚度iC计算表层次hC/mmEC/(N/ mm2)bh/mmmmIC/mm4ECIC/hC/Nmm4152503.01045005005.2081092.97610102636003.01045005005.2081094.3401010表4 6轴横向框架柱侧移刚度D值计算 项目柱类型层根数底层边框架边柱0.5368674边框架中柱0.72694074中框架边柱0.582754116中框架中柱0.776100541668674+94074+754116+1005416=376780二至六层边框架边柱0.2901

17、16544边框架中柱0.14056264中框架边柱0.3531418516中框架中柱0.6132463416116544+56264+1418516+2463416=746964将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加,即得框架各层层间侧移刚度Di,见下表表5 横向框架层间侧移刚度(N/mm)层次123456Di376780746964746964746964746964746964 取轴中A-D轴为所计算的一榀框架，此框架为中框架，取i6 标准柱=1.0，则其余各杆件相对线刚度为：如图三所示i左边横梁=4.736104/4.34104=1.09, i走道梁=9.000104/4.34104=2

18、.07,i右边横梁=4.736104/4.34104=1.09, i底柱=2.976104/4.34104=0.69； 四、荷载标准值计算永久荷载 作用在框架梁的荷载1 屋面恒载：30厚混合砂浆保护层 220.03=0.66KN/m2 三毡四油屋面防水层 0.4KN/m21:3水泥砂浆找平层 200.02=0.4KN/m2 60厚水泥蛭石板保温层 50.06=0.3 KN/m2 1:8水泥渣找坡 80mm 1.44 KN/m21:3水泥砂浆找平层 20mm 0.4KN/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5KN/m2板底抹灰 20mm 0.4KN/m2 合计: =6.50KN/m22. 楼面

19、恒载标准层楼面:大理石面层,水泥砂浆擦缝 30厚1:3干硬性水泥砂浆,面上撒2厚素水泥 1.16KN/m2 水泥结合层一道 100厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5KN/m2板底抹灰 20mm 0.4KN/m2 合计 : =4.06KN/m2各层走廊楼面: 10mm面层 水磨石地面 20mm水泥砂浆打底 0.65 KN/m2 素水泥浆结合层一道 100厚现浇钢筋混凝土板 0.125=2.5KN/m2板底抹灰 20mm 0.4KN/m2 合计 : =3.55KN/m2楼梯楼面: 10mm面层 水磨石地面 20mm水泥砂浆打底 0.65 KN/m2 素水泥浆结合层一道120厚预制钢筋混凝土板

20、1.99KN/m2板底抹灰 20mm 0.4KN/m2 合计 : =3.04KN/m23. 梁自重 边横梁 bh=250mm600mm梁自重: 250.25(0.6-0.1)=3.125KN/m抹灰层: (0.6-0.1+0.25)0.4 =0.3KN/m 合计: =3.425KN/m 走道梁 bh=250mm600mm梁自重: 250.25(0.6-0.1)=3.125KN/m抹灰层: (0.6-0.1+0.25)0.4 =0.3KN/m 合计: =3.425KN/m 次梁: bh=250mm500mm 梁自重: 250.25(0.5-0.1)=2.5KN/m抹灰层: (0.5-0.1+0.

21、25)0.4 =0.26KN/m 合计: =2.76KN/m基础梁: bh=250mm500mm梁自重: 250.250.5=3.125KN/m4. 柱自重 各层柱: bh=500mm500mm柱自重: 250.50.5=6.25KN/m抹灰层: 0.540.0117=0.34KN/m 合计: =6.59KN/m 5. 墙自重及两面抹灰: 外纵墙自重 标准层: 纵墙: (3.6-1.8-0.6)0.2418KN/m3 =5.184KN/m 铝合金窗 0.351.8 =0.63KN/m 水泥石外墙面 (3.6-1.8)0.5KN/m =0.9KN/m 水泥粉刷内墙面 (3.6-1.8)0.36K

22、N/m =0.648KN/m 合计 : =7.362KN/m底层: 纵墙: (5.25-1.8-0.6-0.5)0.2418KN/m3 =10.152KN/m 铝合金窗 0.351.8 =0.63KN/m 水泥石外墙面 (5.25-1.8)0.5KN/m =1.725KN/m 水泥粉刷内墙面 (5.25-1.8)0.36KN/m =1.242KN/m 合计 : =13.749KN/m内纵墙自重 标准层: 内纵墙: (3.6-2.1-0.6)0.2418KN/m3 =3.888KN/m 铁门 0.452.1 =0.945/m 水泥粉刷墙面 (3.6-2.1)20.36KN/m =1.08KN/m

23、 合计 : =5.913KN/m底层:内纵墙: (5.25-2.1-0.6-0.5)0.2418KN/m3 =8.856KN/m 铁门 0.452.1 =0.945KN/m 水泥粉刷墙面 (5.25-2.1-0.6-0.5)20.36=1.476KN/m 合计 : =11.277KN/m 女儿墙自重：（做法：墙高1100mm，100mm的混凝土压顶） 0.241.118KN/m3+250.10.24+(1.12+0.24)0.5KN/m=6.572KN/m 天沟自重: (现浇天沟) 250.6+(0.20-0.08)0.08+(0.6+0.2)(0.5+0.36)=2.13KN/m 合计: =

24、8.702KN/m2. 活荷载屋面及楼面可变荷载标准值上人屋面均布活荷载标准值: 2.0KN/m2走廊均布活荷载标准值： 2.5 KN/m2楼面活荷载标准值: 2.0 KN/m2 屋面雪荷载标准值: Sk=urS0=0.55 KN/m2 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,两者中取大值。五、确定结构计算简图 计算简图 根据结构平面布置图，选定轴线一榀框架作为计算单元，如下图所示： 作用在竖向荷载下框架受荷总图计算： 楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配：短向分配：5aq/8 长向分配：1-2(a/2b)2+(a/2b)3 aq 图四 横向框架计算单元1. A-B轴间框架梁屋面板传荷载：恒载： 6.5

25、KN/m21.81-2(1.8/5.7)2+(1.8/5.7)32=19.469KN/m活载: 2.0KN/m21.81-2(1.8/5.7)2+(1.8/5.7)32=5.990KN/m楼面板传荷载：恒载： 4.06KN/m21.81-2(1.8/5.7)2+(1.8/5.7)32=12.161KN/m活载: 2.0KN/m21.81-2(1.8/5.7)2+(1.8/5.7)32=5.990KN/m梁自重: 3.425KN/mA-B轴间框架梁均布荷载为: 屋面梁: 恒载=3.425+19.469=22.894KN/m ,活载=5.990KN/m楼面梁: 恒载=3.425+12.161=15

26、.586KN/m ,活载=5.990KN/m2. B-C轴间框架梁 屋面板传荷载：恒载： 6.5KN/m21.55/82=12.188KN/m活载: 2.5KN/m21.55/82=4.688KN/m楼面板传荷载：恒载： 4.06KN/m21.55/82=7.613KN/m活载: 2.5KN/m21.55/82=4.688KN/m梁自重: 3.425KN/mB-C轴间框架梁均布荷载为: 屋面梁: 恒载=3.425+12.188=15.613KN/m ,活载=4.688KN/m楼面梁: 恒载=3.425+7.613=11.038KN/m ,活载=4.688KN/mC-D轴间框架梁与A-B轴间框架

27、梁相同3. A轴柱纵向集中荷载计算顶层柱: 恒载=8.7027.2+3.425(7.2-0.5)+3.4255.7/42+19.4695.7/42+6.55/81.87.2=203.50KN 活载=5.9905.7/42+25/81.87.2=33.27KN 标准层柱: 恒载=7.362(7.2-0.5)+3.425(7.2-0.5)+(3.425+15.624)5.7/42+12.1615.7/42+4.065/81.87.2=194.11KN活载=5.9905.7/42+2.05/81.87.2=33.272KN基础顶面恒载=13.749(7.2-0.5)+(3.125+19.152)5.

28、7/42+3.125(7.2-0.5)= 176.55KN4. B轴柱纵向集中荷载计算顶层柱: 恒载=3.425(7.2-0.5)+3.4255.7/42+19.4695.7/42+6.55/81.87.2+6.51.51-2(1.5/7.2)2+(1.5/7.2)31/27.2=173.21KN 活载=5.9905.7/42+2.05/81.87.2+2.51.51-2(1.5/7.2)2+(1.5/7.2)31/27.2=44.50KN 标准层柱: 恒载=4.956(7.2-0.5)+3.425(7.2-0.5)+(3.425+15.624)5.7/42+4.065/81.87.2+4.0

29、61.51-2(1.5/7.2)2+(1.5/7.2)31/27.2=163.54KN活载=5.9905.7/42+2.05/81.87.2+2.51.51-2(1.5/7.2)2+(1.5/7.2)31/27.2=44.50KN基础顶面恒载=11.277(7.2-0.5)+(3.425+19.152)5.7/42+3.425(7.2-0.5)=162.85KNC轴柱同B轴柱，D轴柱同A轴柱。 图五 竖向荷载受荷总图注： 1.图中各值的单位为KN，KN/m。2.图中各值均为标准值。六、恒荷载作用下的框架内力分析 1恒荷载作用下框架的弯矩计算梁的固端弯矩可按下面方法求得：对于LN跨：根据梁柱相对

30、线刚度，算出各节点的弯矩分配系数uij ,如图六所示：如A5点：uB5N5=1.09/(1.09+1.0)=0.522 ,uB5B4=1.0/(1.09+1.0)=0.478用弯矩分配法计算框架内力，传递系数为1/2，各节点分配二次即可，其计算步骤和结果如图六。2 恒载作用下弯矩图如图七。3 恒载作用下框架的剪力计算，轴力计算梁的剪力计算，轴力计算可按下面方法求得：计算结果参见剪力图、轴力图。4 恒荷载作用下的剪力图如图八。5 恒荷载作用下的轴力图如图九。七、活荷载作用下的框架内力分析1活荷载作用下的框架弯矩计算（方法同恒载计算过程） 计算步骤和结果参见图十。2活荷载作用下的框架弯矩图见图十一

31、。3活荷载作用下的剪力图见图十二。4活荷载作用下的轴力图见图十三。 图六 恒载横向框架的二次分配法（单位：KN/m） 图七 恒荷载作用下的M图（单位：KNm） 图八 恒荷载作用下的V图（单位：KN） 图九 恒荷载作用下的N图（单位：KN） 图十 活载横向框架的二次分配法（M单位：KN/m） 图十一 活荷载作用下的M图（单位：KNm） 图十二 活荷载作用下的V图（单位：KN） 图十三 活荷载作用下的N图（单位：KN）八、水平地震作用计算（横向水平地震） 1重力荷载代表值（恒载+1/2活载）恒载：屋面重力值：G面=6.50(54.914.4)=5138.64KN楼板重力值:G板=3.55(354.

32、9)+3.043.35.72+4.06(54.914.4-3.325.7)=3755.99KN 梁重力值: G梁=3.425(55.144+14.410)+2.7611.49=1530.77KN 柱重力值: G上柱=6.593.642=996.41KN G底柱=6.595.2542=1453.10KN 墙重力值: G女儿墙=8.702(55.14+14.64)2=1212.45KNG标墙=7.362(54.9-0.59)*4+12.96(14.4-0.53) +13.98 (5.7-0.5)20 =2951.00KNG底墙=13.749(54.9-0.59)*4+12.96(14.4-0.53

33、) +13.98 (5.7-0.5)20=3897.94KN活载: 楼面: F活=2.054.911.4+2.554.93=1663.47KN综上:各质点重力荷载代表值为:(如下图) G6= G面+ G梁+G上柱/2+G女儿墙+G标墙/2 =5138.64+1530.77+996.41/2+1212.45+2951.00/2=9855.57KN G5=G4=G3=G2= G板+G梁+G上柱+G标墙+F活/2 =3755.99+1530.77+996.41+2951.00+1663.47/2 =10065.91KN G1= G板+G梁+G上柱/2 +G底柱/2+G标墙/2+ G底墙+F活/2 =

34、3755.99+1890.14+996.41/2+1453.10/2+2951.00/2+3897.94/2+1663.47/2=11127.09KN 2. 计算横向自震周期结构顶点的假想侧移计算过程，见下表： 表6 结构顶点的假想侧移计算层次Gi /KN Di/(N/mm)ui= Gi/D/mmui=ui/mm69855.579855.57 746964 13.20362.29510065.9119921.48 746964 26.67 350.09 410065.91 29987.39 746964 40.15 323.42 310065.91 40053.3 746964 53.62 283.27 210065.91 50119.21 746964 67.10 229.65 111127.09 61246.3 376780 162.55 162.55考虑轻质砌块墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数T=0.7，uT量纲为m，按式基本周期,有