框架教学楼毕业设计计算书.docx

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1、框架教学楼毕业设计计算书摘 要 此次设计主要对框架结构中轴横向框架进行结构设计、抗震设计和结构计算。在确定框架结构的承重方案及计算简图之后，首先计算框架结构的层间荷载代表值，利用顶点位移法求出横向框架的自振周期，并使用底部剪力法计算在水平地震荷载作用下横向框架的层间剪力，进而求出在水平地震荷载作用下框架结构的内力；其次，采用弯矩二次分配法对在竖向荷载作用下框架结构的内力；再次，采用D值法计算水平风荷载作用下框架结构的内力；最后，对在水平和竖向荷载作用下框架结构的内力进行组合，找出一组或几组最不利的内力组合，并按最不利组合进行截面设计及配筋计算。另外，还对框架结构中的现浇钢筋混凝土楼板、楼梯和基

2、础进行截面设计和配筋计算。 关键词：框架结构，结构设计，内力计算，配筋 MPREHENSIVE TEACHING BUILDING OF ADULT EDUCATION COLLEGE OF QINGHAI UNIVERSITY ABSTRACT The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 9. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each flo

3、or is calculated .Then the vibrate cycle is calculated by utilizing the peak-displacement method, then making the amount of the horizontal seismic force can be got by way of the bottom-shear force method. The seismic force can be assigned according to the shearing stiffness of the frames of the diff

4、erent axis. Then the internal force (bending moment, shearing force and axial force ) in the structure under the horizontal loads can be easily calculated. After the determination of the internal force under the dead and live loads, the combination of internal force can be made by using the Excel so

5、ftware, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of the wall limbs and the coterminous girders, which will be the basis of protracting the reinforcing drawings of the components. The design of the stairs is also be approached by calculating the internal force a

6、nd reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end. Key words: frames，structural design，Internal force calculation，deploy Reinforced 目 录 1 建筑设计 1.1 建筑设计说明： . 1 1.2 建筑方案 . 1 1. 2.2建筑设计做法 . 1 1.2.3材料选用 . 1 2 结构设计计算 2.1框架计算简图及梁、柱抗侧

7、刚度 . 2 2.1.1 确定计算简图 . 2 2.1.2框架梁柱线刚度计算 . 2 2.2.恒活荷载计算. 3 2.2.1恒载标准值计算 . 3 2.2.2 活荷载标准值计算 . 6 2.3框架所受竖向荷计算 . 6 2.3.1 A-B轴间框架梁 . 6 2.3.2 B-C轴间框架梁 . 8 2.3.3 C-D轴间框架梁 . 8 2.3.4 A轴柱纵向集中荷载的计算 . 8 2.3.5 B轴柱纵向集中荷载的计算 . 9 2.3.6 C轴柱纵向集中荷载的计算 . 9 2.3.7 D轴柱纵向集中荷载的计算 . 错误！未定义书签。 2.4风荷载计算 . 11 2.4.1 作用在屋面梁和楼面梁节点处

8、的集中风荷载标准值： . 11 2.4.2 风荷载作用下的位移验算 . 12 2.5内力计算 . 14 2.6 内力组合 . 27 2.7 截面设计与配筋计算 . 37 2.7.1框架柱截面设计 (B轴柱) . 37 2.7.2 框架梁截面设计 . 42 3 楼梯的设计 3.1 1至6层楼梯的设计 . 47 3.1.1、设计资料 . 47 3.1.2、结构平面布置 . 47 3.1.3 踏步板TB-1的设计 . 47 3.1.4楼梯斜梁计算 . 48 3.1.5 休息平台板计算 . 49 3.1.6平台梁计算 . 50 4 柱下钢筋混凝土基础设计 4.1 A轴柱下基础设计 . 53 4.1.1

9、 确定基础底面面积 . 54 4.1.2 基础高度 . 55 4.1.3 配筋计算 . 55 4.2 B、C 轴柱下基础设计 . 56 4.2.1 确定基础底面面积 . 错误！未定义书签。 4.2.2 抗冲切验算及配筋 . 错误！未定义书签。 5 楼板计算 5.1 楼板设计资料： . 59 5.2 荷载计算 . 59 5.3 内力计算 . 60 5.4 配筋计算 . 61 总结 . 58 参考文献 . 4 致 谢 . 5 第一章 建筑设计 1.建筑设计 1.1 建筑设计说明： 建筑设计是在总体规划的前提下，根据任务书的要求综合考虑基地环境，使用功能，结构施工，材料设备，建筑经济及建筑艺术等问题

10、。着重解决建筑物内部各种使用功能和使用空间的合理安排，建筑与周围环境，与各种外部条件的协调配合，内部和外表的艺术效果。各个细部的构造方式等。创造出既符合科学性又具有艺术的生产和生活环境。 建筑设计在整个工程设计中起着主导和先行的作用，除考虑上述各种要求以外，还应考虑建筑与结构，建筑与各种设备等相关技术的综合协调，以及如何以更少的材料，劳动力，投资和时间来实现各种要求，使建筑物做到适用，经济，坚固，美观，这要求建筑师认真学习和贯彻建筑方针政策，正确学习掌握建筑标准，同时要具有广泛的科学技术知识。 建筑设计包括总体设计和个体设计两部分。 1.2 建筑方案 该建筑东西方向长53.4m，南北方向长16

11、.8m。地面以上建筑总高度为18.7m。 1. 2.2建筑设计做法 墙体做法：内外墙体均采用普通砖块，厚240mm，水刷石外墙面，水泥粉刷内墙面。 不上人屋面做法：三毡四油防水层，冷底子油，15厚1：3水泥砂浆找平层，40厚水泥石灰焦渣砂浆找坡层，50厚聚乙烯泡沫塑料保湿， 100厚现浇钢筋混凝土板结构层，10厚混合砂浆抹灰。 楼面做法：大理石面层，30厚1：3干硬水泥砂浆，水泥浆结合层一道，100厚现浇钢筋混凝土楼板结构层，10厚混合砂浆抹灰。 楼梯做法：楼梯采用混凝土梁式楼梯。 1.2.3材料选用 混凝土：采用C30； 钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋HRB335，其余采用热轧钢筋HPB23

12、5； 墙体：内外墙体均采用粉煤灰轻渣空心砌块，其尺寸390mm240mm190mm，查荷载规范得=8 kN/m3； 窗：钢塑门窗，r=0.35 kN/m3； 门：木门，r=0.2kN/m3； 活荷载：不上人屋面均布活荷载标准值0.5kN/m2，楼面活荷载标准值2.0kN/m2。 第二章 结构设计 2 结构设计计算 2.1框架计算简图及梁、柱抗侧刚度 2.1.1 确定计算简图 以第6榀框架为例，进行手算。框架柱嵌固于计基础顶面，框架梁与柱刚接。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为-1.100m,二层楼面标高为3.600m,故得到底层柱高4.7m。其余各层柱高从楼面算至上一层楼面，均为3.

13、600m由此得到计算简图如图1所示。 图1计算简图 2.1.2框架梁柱线刚度计算 对于中框架梁取I=2I0 左边跨梁：i左边梁=EI /l=3.010 kN/m 21/120.25 m(0.5m)/6.0m =2.610 kNm 中间跨梁：i中跨梁=EI /l=3.010 kN/m 21/120.25m(0.5m)/2.4m =6.510 kNm 右边跨梁：i右边梁=EI /l=3.010 kN/m 21/120.25m(0.5m)/6.0m =2.610 kNm 底层柱： i柱=EI/l=3.0 10 kN/m 1/12(0.5m)/4.7m=3.3210kNm 其余各层柱： 7244472

14、347234723i余柱=EI/l=3.0 107 kN/m2 1/12 (0.5m)4/3.6m=4.34104kNm 令i余柱=1.0，其余各杆件的相对线刚度则为： i左边梁=2.6104 kNm/4.34104 kNm=0.59 i中跨梁=6.5104 kNm/4.34104 kNm=1.5 i右边梁=2.6104 kNm/4.34104 kNm=0.59 i底柱=3.32103 kNm3/4.34104 kNm=0.76 表2.1梁尺寸总表 层数 横梁/(mmmm) AB跨、CD跨 250500 BC跨 250500 纵梁/(mmmm) 次梁/(mmmm) 200400 15 2505

15、00 2.2.恒活荷载计算 2.2.1恒载标准值计算 (1) 屋面: 防水层三毡四油铺小石子 0.4 kN/m 找平层：20厚1:3水泥砂浆 0.02m20kN/m=0.4 kN/ m 找坡层：30厚水泥石灰焦渣砂浆找坡 0.03m14kN/m=0.42 kN/m 保温层：80厚矿渣水泥 0.08m14.5kN/m=1.16 kN/m 结构层：120厚现浇钢筋混凝土楼板 0.12m25kN/m3.0 kN/m 抹灰层：10厚板底混合砂浆 0.01m17kN/m0.17kN/m 32323232322 合计 5.55 kN/m (2)标准层楼面2 25厚大理石配水泥砂浆擦缝 面层： 30厚1：3

16、干硬性水泥砂浆，面上撒2厚素水泥 1.16 kN/m 水泥砂浆结合层一道 120厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25kN/m3.0kN/m 10厚混合砂浆抹灰 0.01m17kN/m0.17kN/m32 322 合计 4.33kN/m(3)梁自重 bh=250mm500mm 梁自重 25kN/m0.25m(0.25m-0.12m)=2.38 kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m(0.5m-0.12m)217kN/m=0.13 kN/m 合计 2.51 kN/m 梁自重 bh=200mm400mm 梁自重 25kN/m0.20m=1.75 kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m217

17、kN/m=0.1 kN/m 合计 1.85 kN/m 基础梁bh=250mm400mm 梁自重 25kN/m0.25m0.4m=2.5 kN/m 333332 合计 2.5 kN/m (4)柱自重 bh=500500 柱自重 25kN/m0.5m0.5m=6.25 kN/m 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m0.5m417kN/m=0.34kN/m 33合计 6.59 kN/m (5) 外纵墙自重： 标准层： 纵墙:(3.6m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.24m18kN/m/(4.2m-0.5m) 38.97kN/m 铝合金窗： 1.8m2.1m0.35kN/m2/(

18、4.2m-0.5m)0.36kN/m 水刷石外墙面：(3.6m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.5 kN /m2 /(4.2m -0.5m) =1.03kN/m 水泥粉刷内墙面：(3.6m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.36kN/m3/(4.2m -0.5m)0.72kN/m 合计 11.11 kN/m 底层： 纵墙:(3.8m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.24m18kN/m3/(4.2m -0.5m) 11.07kN/m 铝合金窗： 1.8m2.1m0.35kN/m2/(4.2m -0.5m) 0.36kN/m 水刷石外

19、墙面：(3.8m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.5 kN /m2 /(4.2m -0.5m) =1.13kN/m 水泥粉刷内墙面：(3.8m-0.5m)(4.2m-0.5m)-1.8m2.1m0.36kN/m3/(4.2m -0.5m)0.82kN/m 合计 13.38kN/m (6)内纵墙自重: 标准层： 纵墙:(3.6m-0.5m)(4.2m-0.5m)-0.9m2.1m20.24m18N/m3 /(4.2m-0.5m) =8.97kN/m 门： 0.2 kN /m20.9m2.1m2/(4.2m-0.5m)=0.2kN/m 水泥粉刷内墙面 1.5kN/m 合计 1

20、0.67kN/m 底层: 纵墙:(3.8m-0.5m)(4.2m-0.5m)-0.9m2.1m20.24m18N/m/(4.2m-0.5m) =11.07kN/m 水泥粉刷内墙面 1.64kN/m3 合计 12.71kN/m (7)内隔墙 标准层： 墙体： (3.6m-0.5m)0.24m18N/m=13.39kN/m 粉刷 2.23kN/m 合计 15.62kN/m 底层: 墙体： (3.8m-0.5m)0.24m18N/m=14.26kN/m 粉刷 2.38kN/m 合计 16.64kN/m 2.2.2 活荷载标准值计算 (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

21、 kN/m 楼面：教室：2.0 kN/m 走廊 2.5 kN/m (2)雪荷载 SK=1.00.4kN/m=0.4kN/m 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取最大值。 2.3竖向荷载下框架受荷总图 2.3.1 B-1/B轴间框架梁 屋面板传荷载： 板传至梁上的三角形或梯形荷载等效为均布荷载，为简化计算近似按图2所示计算 恒载：5.55kN /m1.5m5/82=10.41kN/m 22222233图2.屋面板传荷载示意图 活载：0.5kN /m21.5m5/82=0.94kN/m 楼面板传荷载： 恒载：4.33kN /m1.5m5/82=8.12kN/m 活载：2kN /m1.5m5/82=

22、3.75kN/m 梁自重：2.51kN/m B-1/B轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载 = 2.51kN/m + 10.41 kN/m=12.92kN/m 活载=板传荷载=0.94 kN/m 楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m+8.12kN/m+16.64kN/m=27.27 kN/m 活载=板传荷载=3.75kN/m 2.3.2 B轴间框架梁 顶层柱： 女儿墙自重(做法;墙高600mm，100mm的混凝土压顶) 0.12m0.6m18kN/m+25kN/m0.1m0.12m+(0.7m2+0.12m)0.5kN/m332 22=3.22N/m 天沟

23、自重:(琉璃瓦+现浇天沟) 琉璃瓦自重： 1.05m1.1kN/m=1.16N/m 现浇天沟自重: 25 kN/m0.60m+(0.20m-0.08m)0.08m+(0.6m+0.2m) (0.5+0.36) kN/m=2.13 kN/m 合计： 3.29 kN/m 顶层柱恒载=女儿墙及天沟自重+梁自重+板传荷载=(3.22kN/m+3.29kN/m)4.2m+2.51 kN/m(4.2-0.5)m +5.55 kN/m1.5m0.794.2m =64.25 kN 顶层柱活载=板传活载 =0.5 kN/m1.5m0.794.2m=2.49kN 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51k

24、N/m(4.2-0.5)m+4.33kN/m1.5m0.794.2m+11.11kN/m(4.2m-0.5m)=71.95kN 标准层柱活载=板传活载=2.0kN/m1.5m0.794.2m=9.95kN 底层柱恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m(4.2-0.5)m+4.33kN/m1.5m 0.794.2m+13.38kN/m(4.2m-0.5m)=80.35kN 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重 =13.38kN/m(4.2-0.5)m+2.5kN/m (4.2-0.5)m=58.76kN 2.3.3 1/B-C轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载：5.55kN /m1.

25、5m5/82=10.41kN/m 2222232活载：0.5kN /m1.5m5/82=0.94kN/m 楼面板传荷载： 恒载：4.33kN /m1.5m5/82=8.12kN/m 活载：2kN /m1.5m5/82=3.75kN/m 梁自重：2.51kN/m 1/B-C轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载 = 2.51kN/m + 10.41 kN/m=12.92kN/m 活载=板传荷载=0.94 kN/m 楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m+8.12kN/m+16.64kN/m=27.27 kN/m 活载=板传荷载=3.75kN/m 2.3.4 1/

26、B轴次梁集中荷载的计算 顶层恒载=梁自重+板传荷载=5.55kN/ m1.5m0.794.2m2 +1.85 kN/m 4.2m=62.11kN 顶层活载=板传活载=2.1m1.5m0.790.5kN/ m4=4.98kN 标准层恒载=梁自重+板传荷载=1.85 kN/m4.2m+4.33 kN/m1.5m4.2m0.794.2m2 =50.77kN 标准层活载=板传活载 =2.0kN/ m1.5m 2.1m0.794=19.91kN 2.3.5 C-D轴间框架梁 屋面板传荷载 恒载：5.55kN /m1.2m5/82=8.33kN/m 活载：0.5kN /m1.2m5/82=0.75kN/m

27、 楼面板传荷载： 恒载：4.33kN /m1.2m5/82=6.5kN/m 活载：2.5kN /m1.2m5/82=6.25kN/m 梁自重：2.51kN/m C-D轴间框架梁均布荷载为： 屋面梁:恒载=梁自重+板传荷载 = 2.51kN/m + 8.33 kN/m=10.84kN/m 活载=板传荷载=0.75 kN/m 楼面梁:恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51kN/m+6.5kN/m+16.64kN/m= 25.65 kN/m 活载=板传荷载=6.25kN/m 222222222222.3.6 C轴柱集中荷载的计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=5.55kN/ m1.2m0.862.

28、1m2 +5.55kN/ m1.2m0.792.1m2 +2.51 kN/m(4.2m-0.5m)=75.45kN 顶层柱活载=板传活载=2.1m1.2m0.860.5kN/ m2+2.1m1.5m0.86 0.5kN/ m2=4.88kN 标准层恒载=梁自重+板传荷载+墙自重=2.51 kN/m(4.2m-0.5m)+4.33 kN/m1.5m2.1m0.792+4.33 kN/m1.2m2.1m0.862 +10.67 kN/m(4.2m-0.5m)=49.61kN 标准层活载=板传活载 =2.0kN/ m1.5m 4.2m0.79+2.0kN/ m1.5m 4.2m0.86=20.84k

29、N 基础顶面恒载=基础梁自重+墙自重=2.5kN/m(4.2m-0.5m)+10.67kN/m (4.2m-0.5m)=48.73kN 框架在竖向荷载作用下的受荷总图如图3所示： 22222222 图3.竖向受荷总图 2.4风荷载计算 2.4.1 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值： Wk=bzmsmzw0(hi+hj)B/2式中基本风压w=0.50 kN/m20 ms风载体型系数； mz风压高度变化系数，本结构按C类地区查表。 bz风振系数,因结构高度H30m,可取bz=1.0。应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响，bz=1+xvjz； mzhi下层柱高，底层柱高自室外自然地面

30、算起； hj上层柱高；对顶层为女儿墙高度。 B 迎风面的宽度，B=4.2m 计算过程见表1. 表.1.集中风荷载标准值 离地高度 mz z/m 18.45 14.85 11.25 7.65 4.05 0.84 0.74 0.74 0.74 0.74 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 1.4 3.6 3.6 3.6 3.6 5.73 7.27 7.27 7.27 7.27 bz m s w0/( kN/m2) hi/m hj/m Wk/kN 2.4.2 风荷载作用下的位移

31、验算 侧移刚度D见表.2 风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算： Duj=VjDij表.2.横向2-5层D值的计算 -构件 i=ib2icac=i-D=acic2+i12 / 2hB轴柱 22.6104kNm=0.59 24.34104kNm2(2.6+6.5)104kNm=2.09 24.34104kNm2(2.6+6.5)104kNm=2.09 424.3410kNm22.6104kNm=0.59 424.3410kNm0.228 9162 C轴柱 0.51 20535 D轴柱 0.511 20535 E轴柱 0.228 9162 D=9162 kN/m2+20535 kN/m2=59394kN/m 表.3横向底层D值的计算 构件 i=-ib2ic120.5+iD=aicc2 / ac= h2+i0.461 8314 -B轴柱 2.6104kNm=0.783 43.32