某市财贸学院教学楼计算书.doc

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1、长安大学二一三届专升本毕业设计 第 15 页 共 67 页结构计算主要包括以下几个步骤：一、 结构布置、柱网布置、计算简图以及梁、柱截面尺寸板厚的确定：1、梁截面尺寸的确定：主梁高取跨度的，次梁高取跨度的，梁宽取梁高的。2、柱截面尺寸的确定：由轴压比来确定，根据公式（三级抗震）来确定柱子的截面尺寸。3、板厚取120mm。4、计算单元选取：取轴线一榀框架为计算单元。二、 水平荷载计算：地震作用和风荷载内力计算1、地震作用内力计算：根据荷载规范算出各楼层的自重。计算梁柱线刚度，在框架结构内力与位移计算中，现浇楼面可视作框架梁的有效翼缘，框架边梁惯性矩取矩形梁的1.5倍，框架中梁惯性矩取矩形梁的2倍

2、。在地震荷载作用下，用顶点位移法计算结构的自震周期，按底部剪力法计算横向各层等效地震力，根据计算结果，必须考虑顶部附加水平地震作用力的影响。楼层弹性位移及验算。2、风荷载作用内力计算： 先确定一系列系数的取值。对于本框架结构基本风压值不需调整。由于本建筑物总高度小于30米，对于横向框架：H/B1.5，沿房屋高度在一定范围内变化，故考虑风压脉动系数的影风压高度变化系数，按B类地区用插入法根据各层离地面高度查表算出；对于纵向框架：H/B1.5，因此风振系数取1.0。风载体形系数按矩形结构，迎风面取0.8，背风面取-0.5，总体形系数。其余同地震荷载计算。三、 竖向荷载计算：恒载和活载计算。恒载由构

3、件自重、装修等材料的重量，按一定的传力途径计算出框架的横梁上的线荷载及柱上的集中力，求出梁的固端弯矩，然后用弯矩分配法计算梁、柱的弯矩，用弯矩分配法时采用分层法计算各层弯矩，再进行叠加，求出最后平衡弯矩，再由平衡条件求出梁柱剪力和轴力。活载计算过程同恒载。四、 内力调整：前面进行的设计均为弹性设计，而混凝土为弹塑性材料，因而，应采用概念设计，这样在地震荷载作用下，框架就具有一定的延性，可吸收消耗一部分地震力，抵抗地震作用的能力较高这就需要进行弯矩调幅，降低负弯矩，以减少配筋面积。此结构为现浇框架结构，支座弯矩调幅系数取0.8，跨中弯矩由平衡条件求得。支座弯矩和剪力设计值，应取支座边缘的数值，同

4、时，梁两端支座截面常是最大负弯矩及最大剪力作用处。在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩，而跨中控制截面常是最大正弯矩作用处。根据弯矩图可知，柱的最大弯矩值出现在柱两端，剪力和轴力值在同一楼层内变化很小，因此，柱的设计控制截面为上、下两端截面，即梁的上、下边缘。所以，在轴线处的计算内力也要换算成梁的上、下边缘处的柱截面内力。五、 内力组合：考虑五种荷载组合：（注：重力载恒载+0.5活载）1、1.2恒载+1.4活载；2、1.35恒载+0.98活载 3、1.2恒载+1.4风载；4、1.2恒载+0.9（1.4活载+1.4风载）；5、RE（1.2重力载+1.3地震荷载）；框架横梁的控制截面是支座截面和跨中

5、截面，支座处一般产生-Mmax和Vmax，跨中截面产生Mmax。柱的控制截面在柱的上、下端。恒载、活载、风载和地震荷载都分别按各自规律布置进行内力分析，恒载，活载取支座上部弯矩为负，下部弯矩为正；风载、地震荷载均考虑左右两个方向，然后取出各个构件控制截面处的内力，最后在若干组不利内力中选取几组最不利的内力作为构件截面的设计内力。六、 梁、柱、板、楼梯及基础的配筋：1、梁的配筋计算中，分为正截面计算和斜截面计算。正截面计算主要是取梁端最大负弯矩、跨中最大正弯矩来配梁的纵筋。斜截面计算主要是取梁端最大剪力来配梁的箍筋，同时考虑地震剪力的影响。梁端箍筋加密区也要按构造要求来配置。2、柱的正截面计算中

6、。柱的弯矩和轴力组合共考虑了三种组合，即|M|max及相应的N；Nmax及相应的M; Nmin及相应的M。但大多数情况下这几种组合都有一至二组重合，所以一般情况下，最不利组合只有一至两种，取配筋最大的为最终配筋依据。3、由柱距计算知本设计楼板只有单向板按弹性理论进行计算；故板按照单向板进行配筋，考虑四边与梁整体连接的中间区格单向板拱作用的有利因素，对中间区格的单向板，其中间跨的跨中截面弯矩及支座截面弯矩可折减20%，但边跨的跨中截面弯矩及第一支座截面弯矩则不折减。4、楼梯按板式楼梯进行计算配筋。5、由基础的受力特点分析，采用柱下独立基础，其中走廊的基础因柱距太小采用联合基础。结构计算1 设计资

7、料：1.1 工程名称：教学楼1.2 工程概况：本建筑采用的是现浇混凝土框架结构，层数为6层，顶层为活动室，顶层为阅览室、报告厅，五层为办公室，其余为教室及其辅助用房。一层层高为3.6m，二层层高为3.6m，标准层层高为3.6m，六层层高为3.6，平屋顶。1.3 设计资料：1、基本风压：0.6KN/m2、基本雪压：0.4 KN/m，雪荷载准永久值分区为区。3、地震烈度：8度，设计基本地震加速度为0.1g，类场地，设计地震分组为第二组。4、地面粗糙度类别： B类。5、地质资料：地下水在地面以下5米，地下水对混凝土无腐蚀性。2. 梁柱截面尺寸的确定2.1 梁截面尺寸1、主梁：AB跨：梁高h=(112

8、18)L=600900mm；取700梁宽b=(1312)h=234350mm；取250BC跨：梁高(11218)L=200300mm根据实际情况综合考虑多种因素，取500 梁宽取 250 mm故主梁截面尺寸：700250，500250 。2、次梁：跨：梁高(11218)L=400600mm；取500梁宽b=(1312)h=167250mm；取250 11跨：梁高(11218)L=200300mm；取450梁宽b=(1312)h=100150mm；取250 (考虑内墙的厚度为240mm) 故次梁截面尺寸： 500250 ,450250mm。2.2 柱截面尺寸的确定1、按底层确定柱截面尺寸，底层柱

9、高H=4200。2、b=(120115)h=210280mm。3、初步选定柱的截面尺寸（1）、该建筑采用全现浇结构，混凝土强度等级取C30， 。边柱负荷面积：7.27.22=25.92 m2中柱负荷面积：F=7.2（7.2+2.4）/2=34.56 m2（2）、确定柱截面尺寸： 柱轴压比限制： 估算 N1020 KNA/ 办公楼一般取N10 又因为本设计抗震等级为三级，框架结构所以 n = 0.9（3）、一层边柱： （4）、一层中柱：故取500mm，初步选定柱截面尺寸为：500mm500mm。2.3 板厚的确定规范规定单向板中民用建筑楼板的最小厚度厚取60mm ，故本设计取板厚120mm。3

10、恒载计算3.1 屋面荷载标准值：20厚1：2.5水泥砂浆： 40厚C20细石混凝土： 20厚1：3水泥砂浆找平： 120厚现捣钢筋混凝土板： 8厚防滑面砖： 0.00819.8 = 0.158板底抹灰平顶： 合计： 3.2 楼面荷载标准值： 15厚水泥白石子： 0.01528=0.420 5厚1：1水泥砂浆结合层： 30厚C20细石混凝土： 20厚1：3水泥砂浆找平： 120厚现捣钢筋混凝土屋面板： 板底抹灰平顶： 合计： 4.82KN/m23.3 框架梁柱荷载标准值：3.3.1 梁自重：（包括20mm厚抹灰） （1） 主梁（500250）：0.500.2525=3.125 KN/m 总：3.

11、38 KN/m 梁侧粉刷:(0.50-0.12)0.02172=0.258 KN/m 次梁（500250）：0.500.2525=3.125 KN/m 总：3.38 KN/m 梁侧粉刷:(0.50-0.12)0.02172=0.258 KN/m次梁（450250）：0.450.2525=2.813KN/m 总：3.037 KN/m 梁侧粉刷:(0.45-0.12)0.02172=0.224 KN/m合计： 14.57KN/m（2）柱自重：（包括20mm厚抹灰）柱：（500500）：0.500.5025=6.25 KN/m 总：6.93 KN/m 柱侧粉刷:40.020.517 =0.68 KN

12、/m合计： 6.93 KN/m3.4 填充墙荷载标准值：外墙单位墙体自重（包括20mm厚抹灰）：合计： 内墙单位墙体自重（包括20mm厚抹灰）：合计： 3.5 楼梯荷载的标准值：先假设楼梯底板厚度150mm，平台梁尺寸：，平台板厚：100mm。3.5.1 梯段板的荷载： 合计： 3.5.2 平台板荷载标准值：水磨石面层： 100厚混凝土板： 板底抹灰： 合计： 3.5.3 平台梁荷载：梁自重：梁侧粉刷：0.02 （0.30-0.12）217=0.1224 KN/m合计： 1.022 KN/m4 活荷载计算上人屋面活荷载为，雪荷载标准值为，按规范屋面活载取雪荷载。楼梯活荷载为，卫生间活荷载为，楼

13、面活荷载为，报告厅活荷载为。5 楼层荷载汇总计算各层总重力荷载代表值，恒载取50%，各层重力荷载集中于楼屋盖标高处。5.1 顶层荷载：女儿墙自重：（240厚墙砖女儿墙）0.24 19+0.02172=5.24 KN/m2 5.241.2（50.9+17.3）2=857.68 KN屋面自重：5.1（50.917.3）=4490.91KN柱自重（包括粉刷）：6.933.9320.5=432.43 KN梁荷载（包括粉刷）：主梁（包括粉刷）：4.77 （7.2-0.5）44+3.38(2.4-0.5) 8=1457.57 KN次梁（包括粉刷）：3.38 (7.2-0.25) 14+3.04(3.6-0

14、.25) 4=369.61 KN梁总荷载为：1457.57+369.61=1827.18 KN顶层上半部分墙荷载：外墙净长度：(50.9+17.3) 2-20 0.5-3.80=122.6m顶层上半部分外墙荷载：5.24 【122.60 (3.9-0.7)-2.1 2.1 24-0.9 2.1 4】+5.24 【3.8 (3.9-0.5)-1.5 2.1 2】=1496.23 KN顶层上半部分内墙荷载： 内墙净面积：7.26（3.9-0.5）+【(7.2-0.5) 20（3.9-0.7）-161.02.1-40.92.1-（3.6-0.25-0.12）（3.9-0.7）】+【（3.6-0.24

15、）（3.9-0.45）4-0.92.14】=567.03 m2顶层上半部分内墙荷载：5.24567.03=297.22 KN故墙体总荷载：0.5 （1496.23+2971.22）=2233.72 KN恒载=857.68+4490.91+432.43+1827.18+2233.72+28.81=9870.73KN按规范规定活载取雪荷载： 0.4（50.917.3）=352.23KN顶层重力荷载代表值：（.+.） 5.2 五层荷载：楼面荷载：4.82 （50.416.8-7.23.62）=3831.32KN 柱自重（包括粉刷）： 6.93（3.6+3.9）/232=831.60KN 梁荷载： 计

16、算同顶层梁总荷载（包括粉刷）：1827.18KN楼梯荷载：7.433.32+3.49（2.0+1.95）3.6+1.0223.63=109.67KN 墙体总荷载：外墙： 5.24【122.60（3.6-0.7）-2.12.124-0.92.14】+5.24【3.8（3.6-0.5）-1.52.12】=1297.53KN 内墙：5.247.26（3.6-0.5）+【（7.2-0.5）20（3.6-0.7）-161.02.1-40.92.1-（3.6-0.25-0.12）（3.6-0.7）】+【（3.6-0.24）（3.6-0.45）4-0.92.14】=2676.60KN 墙体总荷载： （129

17、7.53+2676.60）0.5+2233.72=4220.78KN恒载=3831.32+831.60+1827.18+57.62+109.67+4220.78 =10878.17KN 楼梯活荷载：卫生间楼面活载:五层重力荷载代表值： .+.【.+.（.-.）】. 5. 二四层荷载：楼面荷载：.（.-.）. 柱自重（包括粉刷）：.梁总荷载：.（计算同顶层）楼梯荷载：.墙体总荷载：.+.恒载=.+.+.+.+.+.楼梯活荷载： 卫生间楼面活载:二四层重力荷载代表值： .+.【（.+.-.）】.5. 一层荷载：楼面荷载：.柱自重（包括粉刷）：.（.+.）/.梁总荷载：KN（计算同顶层） 墙体总荷载

18、：外墙净长度：（50.9+17.3）2-200.5-3.80=122.60m内墙荷载：5.24【122.60（4.2-0.7）-2.12.124-0.92.14】+5.24【3.8（4.2-0.5）-1.52.12-0.6（4.2-0.7）】=1491.20KN 外墙荷载：7.26（4.2-0.5）+【（7.2-0.5）20（4.2-0.7）-161.02.1-40.92.1-（3.6-0.25-0.12）（4.2-0.7）】+【（3.6-0.24）（4.2-0.45）4-0.92.14】-【（3.6-0.25-0.12）（4.2-0.7）-1.02.1】+7.2（4.2-0.5）5.24=3

19、357.17KN底层墙体荷载：0.5（1491.20+3357.17）+0.53963.56 =4405.97KN 楼梯荷载：219.34KN 雨篷荷载： 25（4.22.40.12+2.43.60.122）=82.08KN 恒载=（3831.32+864.86+1827.18+4405.97+56.57+219.34+82.08）KN=11287.32KN楼梯活荷载：卫生间楼面活载: 一层重力荷载代表值： G1=11287.32+0.5【2.57.23.62+2.0（880.57-3.67.22）】 =12180.85KN各层荷载代表值的图示如图 5-1：图5-1 重力荷载代表值以三层AD轴

20、边柱为例 6 地震作用6.1 刚度计算结构整体稳定验算结果= 层号 X向刚度 Y向刚度 层高 上部重量 X刚重比 Y刚重比 1 0.843E+06 0.756E+06 3.60 53662. 56.58 50.72 2 0.587E+06 0.484E+06 3.60 44221. 47.79 39.39 3 0.561E+06 0.448E+06 3.60 34975. 57.70 46.13 4 0.548E+06 0.431E+06 3.60 25729. 76.71 60.35 5 0.532E+06 0.411E+06 3.60 16483. 116.30 89.83 6 0.471

21、E+06 0.347E+06 3.60 7237. 234.14 172.73 该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过高规(5.4.4)的整体稳定验算 该结构刚重比Di*Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应 * 楼层抗剪承载力、及承载力比值 * * Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比 - 层号 塔号 X向承载力 Y向承载力 Ratio_Bu:X,Y - 6 1 0.4018E+04 0.3949E+04 1.00 1.00 5 1 0.5275E+04 0.5066E+04 1.31 1.28 4 1 0.6960E+04 0.6628E+04 1.32 1.31

22、3 1 0.8267E+04 0.8041E+04 1.19 1.21 2 1 0.9449E+04 0.9156E+04 1.14 1.14 1 1 0.1147E+05 0.1186E+05 1.21 1.30 X方向最小楼层抗剪承载力之比: 1.00 层号: 6 塔号: 1 Y方向最小楼层抗剪承载力之比: 1.00 层号: 6 塔号: 16.2 地震作用下的内力分析取轴横向框架分析，轴柱端弯矩计算结果详见表 6-11，地震作用下框架梁柱端弯矩、梁端剪力及柱轴力分别见下图。求得柱端弯矩后可用节点平衡的方法求得梁端弯矩，公式如下：表 6-11 梁端弯矩、剪力及柱轴力计算见 层次A-BB-C柱

23、轴力MblMbrlVbMblMbrlVbAB663.02-37.537.213.9740.99-40.992.434.16-13.97-20.195129.91-92.257.230.86100.75-100.752.483.96-44.83-73.294186.06-125.807.243.31137.37-137.372.4114.48-88.14-144.463234.14-165.707.255.53180.96-180.962.4150.80-143.67-239.732268.43-193.827.264.20211.67-211.672.4176.39-207.87-351.92

24、1308.70-208.187.271.79227.34-227.342.4189.45-279.66-469.58以六层AB梁为例： 图62 地震作用下横向框架梁柱弯矩图长安大学二一三届专升本毕业设计 第 26 页 共 68 页图63 地震作用下横向框架剪力图图64 地震作用下横向框架轴力图7 横向框架风荷载用下的内力分析风压标准值计算公式为： 基本风压：，风载体型系数：（迎风面）和 （背风面）地面粗糙度类别为B类：，查表的脉动影响系数，结构自振周期。因为结构高度H=22.5m30m，可取；对矩形平面总体型系数,可查荷载规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如表 7-1

25、所示。表中Z为框架节点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如图7-1所示。 表 7-1 风荷载计算 层次zsZ(m)z0(KN/m2)A(m2)P(KN)61.01.322.951.300.6022.6823.0051.01.319.051.230.6027.0025.9041.01.315.451.150.6025.9223.2531.01.311.851.050.6025.9221.2321.01.38.251.000.6025.9220.2211.01.34.651.000.6029.7023.17 图71 结点等效集中风荷载7.1横向框架风荷载作用下的水平位移验算

26、7.1.1侧移刚度D 表72 横向顶层D值计算 构件名称A轴柱0.42613477B轴柱0.60819235C轴柱3.1070.60819235D轴柱1.4860.42613477表72 横向3-5层D值计算 构件名称A轴柱0.40716355B轴柱0.58923669C轴柱2.8710.58923669D轴柱1.3730.40716355 表72 横向底层D值计算 构件名称A轴柱0.58316511B轴柱0.71920359C轴柱3.3460.71920359D轴柱1.6010.583165117.1.2风荷载作用下框架侧移计算水平荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算第一层的层间侧移值求出后

27、，就可以计算各楼板标高处的顶点位移值，各楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间侧移之和，顶点位移是所有层的层间侧移之和。 J层侧移 顶点侧移 框架在风荷载作用下的侧移计算见表7-3 表73 风荷载作用下框架侧移计算 层次623.0023.00654240.00041/9750525.9048.90800480.00061/5455423.2572.15800480.00091/4000321.2393.38800480.00121/3000220.22113.60823000.00141/2571123.17136.77737400.00191/2211侧移验算 层间侧移最大值 1/2211 1

28、/550 满足要求7.2 横向框架风荷载作用下的内力计算以轴线横向框架计算内力，其计算方法同地震作用计算方法，柱端剪力及弯矩按以下公式计算: , 具体见表 7-4：注：y值可根据工程结构抗震设计查附表4.1差值求的；表7-4 风荷载作用下A轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算 层次Dyh623.0065424134770.2064.741.4411.656.8311.65548.9080048163550.2049.981.5120.8415.0727.67472.1580048163550.20414.721.6229.1523.8544.22393.3880048163550.20419.051.

29、6936.3532.1960.202113.6082300169180.20623.401.8042.1242.1274.311136.7773740165110.22430.642.4852.7675.9994.88风荷载作用下B轴框架柱剪力和梁柱端弯矩计算623.0065424192350.2946.761.7614.5011.9014.50548.9080048236700.29614.471.6228.6523.4440.55472.1580048236700.29621.361.8038.4538.4561.89393.3880048236700.29627.641.8049.754

30、9.7588.202113.6082300242320.29433.401.8060.1260.12109.871136.7773740203590.27637.762.3771.3789.49131.49层次A-BB-C柱轴力llAB611.65-6.937.22.587.57-7.572.46.312.58-3.73527.67-19.387.26.5321.17-21.172.417.649.11-14.84444.22-29.587.210.2532.31-32.312.429.1919.36-33.78360.20-42.167.214.2246.04-46.042.438.3733

31、.58-57.93274.31-52.527.217.6257.35-57.352.447.7951.20-88.10194.88-62.857.221.9168.64-68.642.457.2073.11-123.39以六层AB梁例：图72 风荷载用下横向框架梁柱弯矩图图73 风荷载作用下横向框架梁剪力图图74 风荷载作用下横向框架柱轴力图长安大学二一三届专升本毕业设计 第 68 页 共 67 页8 竖向荷载作用下横向框架内力计算8.1计算单元 取轴线横向框架进行计算，计算单元宽度为7.2m，如图8-1所示，由于房间布置有次梁，故直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示，计算单元范围内

32、的楼面荷载先传递给次梁和纵向框架梁，再以集中力的形式传给框架，作用于各节点上，由于纵向框架的中线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还有集中力矩。图81 计算单元及力的传递 9、横向框架内力组合9.1 弯矩调幅 当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅。分别考虑恒荷载和活荷载由可变荷载效应控制组合和由永久荷载效益控制的组合，并比较两种组合的内力，取最不利者。由于构件控制截面的内力取自支座边缘处，为此，进行组合前，应先计算各控制截面处的内力值。 调幅系数=0.8，b=0.6m，g为恒载，p为活载，具体计算过程见表9-1 表9-1 弯矩调幅 层次恒载作用

33、下的弯矩(KNM)调幅及控制截面处的弯矩M控(KNM)及剪力V (KN)MM=0.8MAB跨BC跨CD跨AB跨MblMbrMblMbrMblMbrMblMbr670.7386.3826.9426.9486.3870.7356.5869.105138.19153.6733.4633.46153.67138.19110.55122.944136.79149.8829.5029.50149.88136.79109.43119.903136.26149.6729.7429.74149.67136.26109.01119.742135.97149.4329.9829.98149.43135.97108.

34、78119.541123.72144.1636.9336.93144.16123.7298.98115.33层次M=0.8MVBC跨CD跨AB跨BC跨MblMbrMblMbrVblVbrVblVbr621.5521.5569.1056.5881.6784.874.064.06526.7726.77122.94110.55142.05145.234.064.06423.6023.60119.90109.43136.65139.334.064.06323.7923.79119.74109.01136.61139.364.064.06223.9823.98119.54108.78136.61139.

35、364.064.06129.5429.54115.3398.98135.89140.094.064.06层次V V=V-gb/2CD跨AB跨BC跨CD跨VblVbrVblVbrVblVbrVblVbr684.8781.6775.8979.093.223.2279.0975.895145.23142.05132.08135.263.223.22135.26132.084139.33136.65127.07129.753.223.22129.75127.073139.36136.61127.03129.783.223.22129.78127.032139.36136.61127.03129.783.223.22129.78127.031140.09135.89126.31130.513.223.22130.51126.31层次活载作用下的弯矩(KNM)调幅及控制截面处的弯矩M控(KNM)及剪力V (KN)MM=0.8MAB跨BC跨CD跨AB跨MblMbrMblMbrMblMbr