溧阳职业学校一号教学楼计算书.doc

1、河 海 大 学毕业设计说明书作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： 溧阳职业学校一号教学楼 指导者： 评阅者： 2011 年 5月 南 京土木工程毕业设计目录2011 年 5月 南 京1前 言1内容摘要2第一章 工程概况411 工程总体概况412 设计资料413 承重方案选择414 结构布置5第二章 确定计算简图62.1 框架梁截面尺寸62.2 框架柱截面尺寸62.3 框架结构计算简图6第三章荷载代表值73.1荷载统计73.2 荷载作用计算93.3 地震作用下荷载计算12第四章 框架内力计算174.1 恒载作用下的框架内力174.2 活载作用下的框架内力244.3地震作用下横向框架的

2、内力计算28第五章 框架内力组合325.1 弯矩调幅325.2横向框架梁内力组合335.3横向框架柱内力组合36第六章 框架梁、柱截面设计406.1框架梁截面设计406.2 框架柱截面设计46第七章 楼梯结构设计487.1 楼梯板计算487.2 平台板计算497.3 平台梁计算50第八章 现浇楼盖设计538.1现浇楼盖设计54第九章 基础设计569.1 荷载计算579.2 确定基础底面积589.3 基础结构设计（混凝土采用C20）59第十章 科技资料翻译62参考资料87土木工程毕业设计前 言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程

3、,是对大学期间所学专业理论知识的全面总结。本组毕业设计题目为溧阳职业学校一号教学楼框架结构设计。在毕业设计前期，我温习了结构力学、钢筋混凝土、建筑结构抗震设计等知识，并借阅了抗震规范、混凝土规范、荷载规范等规范。在毕业设计中期，我通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。在设计期间，本组在校成员齐心协力、分工合作，发挥了大家的团队精神。在设计后期，主要进行设计手稿的电脑输入，并得到老师的审批和指正，使我圆满的完成了任务，在此表示衷心的感谢。毕业设计的三个月里，在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算、论文撰写以及外文的翻译，加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解。巩固了专

4、业知识、提高了综合分析、解决问题的能力。在进行内力组合的计算时，进一步了解了Excel。在绘图时熟练掌握了AutoCAD，以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。由于自己水平有限，难免有不妥和疏忽之处，敬请各位老师批评指正。 2011.5.08内容摘要本设计主要进行了结构方案中横向框架3轴框架的抗震设计。在确定框架布局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自震周期，进而按底部剪力法计算水平地震荷载作用下大小，进而求出在水平荷载作用下的结构内力（弯矩、剪力、轴力）。接着计算竖向荷载（恒载及

5、活荷载）作用下的结构内力，。 是找出最不利的一组或几组内力组合。 选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外还进行了结构方案中的室内楼梯的设计。完成了平台板，梯段板，平台梁等构件的内力和配筋计算及施工图绘制。关键词： 框架 结构设计 抗震设计 Abstract The purpose of the design is to do the anti-seismic design in the longitudinal frames of axis 3. When the directions of the frames is determined, firstly the weight of each

6、 floor 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

7、different 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 Exce

8、l software, 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 for

9、ce and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder whose shop drawings are completed in the end.Keywords : frames, structural design, anti-seismic design第一章 工程概况11 工程总体概况江苏溧阳职业学校一号楼为三层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积约3000 m2 ，层高3.6 m，室内外高差为0.45m，屋面为上人屋面，采用有组织排水。楼盖及屋盖用现浇钢筋混凝土板。建筑设计使用年限

10、50年。12 设计资料（1）建筑构造屋面做法：SBS改性沥青防水卷材屋面，屋面保温材料选用聚苯板楼面作法：水磨石楼面，内外墙作法：内外墙均选用粉煤灰轻渣空心砌块（390mm190mm190mm）（2）地质资料层次土类平均厚度（m）承载力特征值fak(kPa)重度（KN/m3）土层剪切波速（m/s）1杂填土0.89016.52素填土0.910016.03粉尘沙土6.216019.22004粉土5.714019.01805粉质粘土7.922519.4350注：1、场地土覆盖厚度（地面至剪切波速大于500m/s的土层距离）为66m。 2、常年地下水位在地表下2.0m。（3）基本雪压：0.5kN/m2

11、（4）地震资料：设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，设计地震为第一组。（5）建筑等级：结构安全等级二级，耐火等级级。（6）材料：混凝土强度等级上部结构采用C25，基础采用C20；梁柱及基础纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋，其余钢筋均采用HPB235级钢筋，钢筋最大直径不超过25mm。（7）教学楼楼面活载，查建筑结构荷载规范(GB 500092001)，确定楼面活载标准值为2 kN/m2；上人屋面活荷载标准值 2.0 kN/m213 承重方案选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途

12、径，本教学楼框架的承重方案为横向框架承重方案。8814 结构布置第二章 确定计算简图 2.1 框架梁截面尺寸 1主梁高 h=(1/121/8)l ， b = (1/21/3)h横向：AB、CD跨：l=7500mm。h=625937.5mm，取h=700mm ，b =300mm。BC跨： l=3000mm。h=250375mm，取h=400mm ，b =300mm。纵向：l=8100mm。h=6751012.5mm，取h=700mm ，b =250mm。（3）次梁： h=(1/181/15)l h=500 mm b=250 mm2.2 框架柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度30

13、m，抗震等级为二级，取底层柱估算柱尺寸，根据经验荷载为14kN/m2：中柱负荷面积（3/2+7.5/2）8.1=42.525m2。竖向荷载产生的轴力估计值：NV=1442.5253=1786.05 kN。轴力增大系数，中柱1.1，边柱1.2，N=1.11786.05=1964.66kN。AcN/uNfc=1964.66103/(0.811.9)=206371.32mm2。为安全起见，取柱截面尺寸为500mm500mm。2.3 框架结构计算简图第三章 荷载代表值3.1荷载统计一、屋面（上人）（苏J01-2005 21+A/7）（1）恒荷载25厚1：2.5水泥砂浆保护层，表面抹光压平： 0.025

14、25=0.63kN/m2隔离层：（SBS改性沥青柔性卷）： 0.4kN/m2高分子卷材（一层）： 0.05 kN/m220厚1：3水泥砂浆找平层： 0.0220=0.4kN/m2120厚钢筋混凝土屋面板： 0.1225=3.0kN/m220厚天棚石灰砂浆抹灰： 0.0217=0.34kN/m2 合计： 5.93kN/m2（2）活荷载和雪荷载上人屋面均布活荷载： 2.0kN/m2（基本雪压0.5KN/m2） 合计： 2.0 KN/m2二、楼面（苏J01-2005 5/3）（1）恒荷载1.15厚1:2白水泥白石子（或掺有色石子）磨光打蜡0.27 KN/m22.刷素水泥浆结合层一道20厚1:3水泥砂

15、浆找平层 0.0220=0.4kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 250.12=3.0kN/m220厚天棚石灰砂浆抹灰： 0.0217=0.34kN/m2 楼面恒载: 4.01kN/m2（2）活荷载楼面均布活荷载： 2.0kN/m2 走廊： 2.5kN/m2三、内墙面（苏J01-2005 9/5）刷乳胶漆5厚1:0.3:3水泥石灰膏砂浆粉面 0.00512=0.06kN/m212厚1:1:6水泥石灰膏砂浆打抵 0.01217=0.204kN/m2刷界面处理剂一道粉煤灰轻渣空心砌块 70.19=1.33kN/m2 合计： 1.594kN/m2四、外墙面（苏J01-2005 22/6）外墙涂料饰面

16、 聚合物砂浆保温材料3厚专用胶粘剂20厚1:3水泥砂浆找平层 0.02020=0.4kN/m2 12厚1:3水泥砂浆打底扫毛 0.01220=0.24kN/m2刷界面剂处理一道 粉煤灰轻渣空心砌块 70.19=1.33kN/m2合计 1.97kN/m2表3-1 2-3层墙重位置墙重kN/m2梁高m钢框玻璃窗kN/m2窗高m层高m均布墙重kN/m跨度m自重kN总重kN外纵墙1.970.40.4523.63.26454.44177.69641.58内纵墙1.5940.43.65.10154.44277.7外横墙1.970.73.65.71318102.83内横墙1.5940.73.64.63118

17、83.36表3-2 底层墙重位置墙重kN/m2梁高m钢框玻璃窗kN/m2窗高m层高m均布墙重kN/m跨度m自重kN总重kN外纵墙1.970.40.452.04.555.13654.44279.6886.72内纵墙1.5940.44.556.61554.44360.12外横墙1.970.74.557.58518136.53内横墙1.5940.74.556.13718110.47五、主梁荷载 纵轴梁： 0.70.325=5.25kN/m 横轴梁： AB，CD跨自重0.7 0.325=5.25kN/m 粉刷2（0.7-0.12）0.0217=0.39kN/m 5.64kN/mBC跨自重 0.3 0.

18、425=3kN/m 粉刷 2（0.4-0.12）0.0217=0.19kN/m 3.19kN/m次梁荷载 自重0.5 0.2525=3.125kN/m 粉刷2（0.5-0.12）0.0217=0.129kN/m 3.254kN/m六、柱荷载2-3层 0.50.53.625=22.5kN底层 0.50.54.5525=28.44kN七、梁自重纵梁自重 5.2554.444=1143.24kN横向AB,CD 5.257.527=551.25 kN BC 337=63 kN八、柱自重 2-3层每层柱重 22.532=720kN 底层 28.4432=910.1kN九、活荷载统计 上人屋面活荷载标准值

19、 2.0 kN/m2 楼面，卫生间活荷载标准值 2.0 kN/m2 走廊，楼梯 2.5 kN/m2 屋面雪荷载 Sk=us0=1.00.5=0.5 kN/m23.2 荷载作用计算 一、屋面荷载 1.屋面恒荷载： 5.93kN/m2 梁自重 AB,CD跨： 5.64kN/m BC跨： 3.19kN/m作用在顶层框架梁上的线荷载标准值为；梁自重 g5AB1=g5CD1=5.64kN/m g5BC1=3.19kN/m板传来的荷载g5AB2= g5CD2=5.938.1=48.0kN/m g5BC2=3.193=9.57kN/m2.活载作用在顶层框架梁上的线活载标准值为； g5AB= g5CD=28.

20、1=16.2kN/m g5BC=23=6kN/m二、楼面荷载 1.楼面荷载标准值： 4.01kN/m2 边跨（AB,CD）框架自重：5.64kN/m 中跨（BC） 3.19kN/m 梁自重 gAB1= gCD1=5.6kN/m gBC1=3.19kN/m 板传来荷载 gAB2= gCD2=4.018.1=32.48kN/m gBC2=4.013=12.03kN/m 2.活载 gAB= gCD=28.1=16.2kN/m gBC=2.53=7.5kN/m三、屋面框架节点集中荷载标准值； 1.恒载 边跨连系梁自重 0.70.38.125=42.53kN 粉刷 2（0.7-0.12）0.028.11

21、7=3.19kN 连系梁传来屋面自重 0.58.10.58.15.93=97.27kN 顶层边节点集中荷载 G5A=G5D=142.99kN 中柱连系梁自重 0.70.38.125=42.53kN 粉刷 2（0.7-0.1）0.028.117=3.19kN 连系梁传来屋面板自重 0.58.10.58.15.93=97.27kN 0.5（8.1+8.1-3）3/25.93=58.71kN 顶层中节点荷载 G5B=G5C=201.67kN 2.活载 Q5A=Q5D=0.58.10.58.12=32.81 kNQ5B=Q5C=32.81+0.5（8.1+8.1-3）3/22=52.61kN四、楼面框

22、架节点集中荷载标准值1.恒载 边梁连系梁自重 0.70.38.125=42.53kN 粉刷 2（0.7-0.1）0.028.117=3.19kN 连系梁传来楼面荷载 0.58.10.58.14.01=65.77kN 纵向梁上填充墙 8.13.264=26.44kN 柱自重 22.5kN 28.44kN 中间层边节点集中荷载 160.43kN 底层166.37kN 中柱连系梁自重 0.70.38.125=42.53kN 粉刷 2（0.7-0.1）0.028.117=3.19kN连系梁传来楼面自重 0.58.10.58.14.01=65.77kN 0.5（8.1+8.1-3）3/24.01=48.

23、72kN内纵向梁上填充墙 8.15.101=41.32kN 柱自重 22.5kN 28.44kN 中间层中节点集中荷载 224.03kN 底层229.97kN 2.活载 QA=QD=0.58.10.58.12=32.81kN Q5B=Q5C=32.81+0.5（8.1+8.1-3）3/22.5=57.56kN图3-1 恒载作用下计算简图图3-2 活载作用下计算简图 3.3 地震作用下荷载计算1.建筑物总重力荷载代表值Gi的计算a.集中于屋盖处的质点重力荷载代表值G 350%雪载： 0.50.51854.44 = 244.8kN屋面恒载： 5.931854.44 = 5810.93kN横梁： （

24、5.647.52+3.193）7= 659.19kN纵梁： 5.2554.444=1143.24kN柱重： 0.53222.5= 360kN墙自身重（各层一半） 641.582=320.79kNG 3=8538.91kNb.集中于楼面处的质点重力荷载代表值G 250%楼面活荷载： 0.5（27.554.442+2.5354.44） = 1020.75kN楼面恒载： 4.011854.44= 3929.48 kN梁自重： 1802.43kN墙自重（上下各半层）： 641.58kN柱重（上下各半层）： 720kNG 2-4=8114.24kNc.集中于底层楼面处的质点重力荷载代表值G 150%楼面

25、活荷载： 0.5（27.554.442+2.5354.44） = 1020.75kN楼面恒载： 4.011854.44= 3929.48kN梁自重： 1802.43kN墙自重（上下各半层）： 641.58/2+886.72 /2=764.15kN柱重（上下各半层）： 720/2+910.1/2=815.05kNG 1=8331.86kN结构等效总重力荷载： 图3-4 各质点的重力荷载代表值2.地震作用计算：（1）框架柱的抗侧移刚度在计算梁、柱线刚度时，应考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取 I = 2I0；边框架梁取 I = 1.5I0；在装配整体式楼盖中，中框架梁的抗

26、弯惯性矩取I = 1.5I0；边框架梁取I = 1.2I0，I0为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩。表3-4 横梁、柱线刚度杆件截面尺寸Ec(kN/mm2)I0(mm4)I(mm4)L(mm)(kNmm)相对刚度B(mm)H(mm)边框架梁300700308.5810912.8710975005.151071边框架梁300400301.61092.410930002.41070.466中框架梁300700308.5810917.1610975006.861071.332中框架梁300400301.61093.210930003.21070.621底层框架柱500500305.211095.21

27、10945503.441070.668中层框架柱500500305.211095.2110936004.341070.843每层框架柱总的抗侧移刚度见表3-5：表3-5 框架柱横向侧移刚度D值项目根数层柱类型及截面二至三层边框架边柱(500500)1.190.3714.874边框架中柱(500500)1.740.4718.894中框架边柱(500500)1.580.4417.6810中框架中柱(500500)2.320.5421.710底层边框架边柱(500500)1.50.5711.374边框架中柱(500500)2.190.6412.764中框架边柱(500500)1.990.6212.3

28、610中框架中柱(500500)2.920.713.9610ic:梁的线刚度，iz：柱的线刚度。底层： D = 11.374+12.764+12.3610+13.9610=359.72kN/mm二三层：D = 4（14.87+18.89）+（17.68+21.7）10= 528.84kN/mm（2）框架自振周期的计算表3-6 框架顶点假想水平位移计算表层Gi(kN)Gi(kN)D(kN/mm)=Gi/D总位移(mm)38538.918538.91528.8416.15117.128114.2416653.15528.8431.49100.9618331.8624985.01359.7269.4

29、669.46：（考虑结构非承重砖墙影响的折减系数，对于框架取0.6）则自振周期为：（3）地震作用计算根据本工程设防烈度7、类场地土，设计地震分组为第一组，查抗震规范特征周期Tg = 0.35 sec，max = 0.08由于Tg = T1 结构等效总重力荷载： 因为T11.4Tg所以无需在此结构顶部附加集中水平地震作用。各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表3-7计算列出。表3-7 楼层地震作用和地震剪力标准值计算表层Hi(m)Gi(kN)GiHiFi=GiHiFEk/（GkHk）楼层剪力Vi(kN)311.758538.91100332.19834.07834.0728.158114.2466

30、131.06549.761383.8314.558331.8637909.96315.151698.98（4）多遇水平地震作用下位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移（u）i和顶点位移u i分别按下列公式计算：（u）i = Vi/D ij （3-1）u i=（u）k （3-2）各层的层间弹性位移角e=（u）i/hi，根据建筑抗震设计规范，考虑砖填充墙抗侧力作用的框架，层间弹性位移角限值e1/550。计算过程如表3-8所示：表3-8 横向水平地震作用下的位移验算楼层hi (mm)Vi (kN)Di(kN/mm)(ue)(mm)ui（mm）三3600834.07359.722.329.380.0

31、00641/550=0.00182二36001383.83359.723.857.060.00107一45501698.98528.843.213.210.00071第四章 框架内力计算4.1 恒载作用下的框架内力1.弯矩分配系数 计算弯矩分配系数顶层：节点A3 节点B3 节点A2 节点B2 底层：节点A1 节点B1 2.均布等效荷载顶层边跨 顶层中跨 中间层边跨 中间层中跨 表4-1均布等效荷载（单位：kN/m）位置AB梁BC梁CD梁323.389.0823.38223.389.0823.38123.389.0823.383.固端弯矩顶层边跨 M5AB=1/1223.687.52=102.3

32、 kN.m顶层中跨 M5BC=1/129.0832=6.8 kN.m中间层边跨 MAB=1/1223.387.52=101 kN.m中间层中跨 MBC=1/129.0832=5.52 kN.m4.纵梁引起柱端附加弯矩边框架纵梁偏向外侧，中框架纵梁偏向内侧顶层外纵梁 MA5=MD5=45.30.125=5.66kN.m (逆时针为正)顶层中纵梁MB5=MC5=58.010.125=7.25kN.m楼层外纵梁MA1=MD1=48.830.125=6.10kN.m楼层中纵梁MB1=MC1=63.140.125=7.89kN.m5.节点不平衡弯矩横向框架的节点不平衡弯矩为通过该节点的各杆件（不包括纵向

33、框架梁）在节点处的固端弯矩与通过该节点的纵梁引起柱端横向附加弯矩之和，根据平衡原则，节点弯矩的正方向与杆端弯矩方向相反，一律以逆时针方向为正。顶层：MA5=MD5=102.3+5.66=96.64kN.m MB5=MC5=102.36.87.25=88.25kN.m楼层：MA=MD=101+6.10=94.9kN.m MB=MC=1015.527.89=87.59kN.m6.恒荷载作用下弯矩二次分配7.恒荷载作用下梁端剪力和柱轴力计算表4-2 AB跨梁端剪力（kN）层g(kN/m)(自重作用)q(kN/m)(板传来作用)gl/2u=(l-a)*q/2MAB(kN.m)MBA(kN.m)Mik/

34、lV1/A=gl/2+u-Mik/lVB=-(gl/2+u+Mik/l)35.6448.0332.7642.32-87.2892.680.7574.33-75.8325.6432.4832.7642.32-87.7892.940.7274.36-75.815.6432.4832.7642.32-79.688.21.1973.89-76.27注：l=7.5m a=4.05m表4-3 BC跨梁端剪力（kN）层g(kN/m)(自重作用)q(kN/m)(板传来荷载作用)l(m)gl/2l*q/4VB=gl/2+l*q/4VC=-(gl/2+l*q/4)33.199.5733.656.8910.54-10.5423.1912.0333.656.8910.54-10.5413.1912.0333.656.8910.54-10.54表4-4 AB跨跨中弯矩（kN.m）层g(kN/m)(自重作用)q(kN/m)(板传来作用)gl/2u=(l-a)*q/2MAB(kN.m