土木工程框架结构毕业设计计算书

'华中科技大学文华学院毕业设计目录摘要………………………………………………………………………………02绪论………………………………………………………………………………03一．设计资料……………………………………………………………………04二．结构选型……………………………………………………………………052.1柱网布置…………………………………………………………………052.2框架结构承重方案的选择………………………………………………062.3框架结构的计算简图……………………………………………………062.4各部分的详细做法和说明………………………………………………072.5截面尺寸初步估计………………………………………………………08三．框架侧移刚度的计算………………………………………………………093.1横梁线刚度的计算………………………………………………………093.2柱线刚度的计算…………………………………………………………093.3线刚度示意图……………………………………………………………10四．重力荷载代表值的计算………………………………………………………104.1恒荷载标准值计算………………………………………………………104.2恒荷载作用下框架的所受荷载…………………………………………124.3恒载作用下框架的内力计算……………………………………………154.4活荷载标准值计算………………………………………………………204.5活荷载作用下框架内力计算……………………………………………214.6框架在活荷载作用下弯矩计算…………………………………………23五．荷载内力组合………………………………………………………………295.1梁内力组合表……………………………………………………………295.2柱内力组合表……………………………………………………………31六．框架梁、柱配筋……………………………………………………………336.1框架横梁配筋……………………………………………………………336.2框架柱配筋………………………………………………………………34七．板配筋………………………………………………………………………367.1楼板类型及设计方法的选择……………………………………………367.2荷载设计值………………………………………………………………377.3内力计算…………………………………………………………………37八．楼梯设计……………………………………………………………………418.1设计参数…………………………………………………………………418.2楼梯板计算………………………………………………………………418.3平台板计算………………………………………………………………428.4平台梁计算………………………………………………………………43总结………………………………………………………………………………45致谢………………………………………………………………………………46参考文献…………………………………………………………………………46 华中科技大学文华学院毕业设计摘要根据办公楼设计规范和其他相关标准，以及设计要求和提供的地质资料，设计该框架结构办公楼。按照先建筑后结构，先整体布局后局部节点设计步骤设计。主要内容包括：设计资料、建筑设计总说明、建筑的平面、立面、剖面图设计说明，以及其它部分的设计说明；结构平面布置及计算简图确定、荷载设计、内力组合、主梁截面设计和配筋计算、框架柱截面设计和配筋计算、楼板和屋面设计、楼梯设计等。其中附有恒荷载和活荷载作用下的框架弯矩、剪力和轴力图以及梁柱的内力组合表。关键词：框架梁、框架柱、楼梯、结构布置。 华中科技大学文华学院毕业设计绪论毕业设计是大学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、综合教学的重要过程，是对大学期间所学专业知识的全面总结。本组毕业设计题目为——华夏公司某钢筋混凝土办公楼设计。在毕业前期，我温习了《结构力学》、《钢筋混凝土设计》、《钢结构》、《房屋建筑学》等书籍，并借阅了《混凝土规范》、《荷载规范》等规范。通过毕业设计对于已经学过的基础知识如混凝土结构设计原理、混凝土结构设计、建筑抗震、土木工程施工、房屋建筑学等专业知识进一步系统巩固、加深和拓展。提高综合运用基础和专业知识和基本技能的能力。熟悉土木工程专业设计的程序和方法，了解我国有关土木工程建筑的方针和政策。学习调查研究的方法，培养深入细致、联系实际，从经济，技术观点全面分析和解决问题，提高独立思考独立工作的能力。了解土木实际工程中常用做法，增强工程意识提高工程实践能力。每人独立、系统完成一个工程设计使我们能掌握一个工程的全过程设计。本设计主要进行了结构方案中横向框架8轴框架的结构设计。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（恒载及活荷载）作用下的结构内力。然后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以及基础的设计。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。 华中科技大学文华学院毕业设计1设计资料1.1工程名称：华夏公司某钢筋混凝土办公楼设计1.2建设地点：武汉市某市某区1.3工程概况：建筑总高度为17.30m，共四层，各层层高3.5M。室外绝对标高为17.000m，室内外高差为0.720mm，底层室内设计标高±0.000。建筑总面积为3214.8m2。1.4建筑等级：建筑物耐久等级为二级，耐火等级为二级，防水等级为二级。1.5抗震设防：抗震设防烈度为7度。1.6气象资料：（1）气温：平均温度20.8oC，极端最高温度为41.2oC，极端最低温度为－4.1oC。（2）相对湿度：平均79％。（3）设计风荷载的基本风压0.30Kpa，其地貌为C类；基本雪压0.35Kpa。（4）建筑基础场地类别：Ⅱ类。（5）抗震设防要求：该地区基本烈度为6度，按7度抗震设防。1.7水文地质资料：从上至下，粉质粘土层，厚度0.8～1.0m,地基承载力标准值fk=110KN/m2，土的重度17.2KN/m3；粉质粘土层，厚度1.0～4.5m，状态可塑，地基承载力标准值fk=240KN/m2，压缩模量Mpa，土的重度18.3KN/m3，常年地下水位稳定在自然地面以下－3m，场地环境条件良好，可不考虑地下水对混凝土的腐蚀性。1.8材料选用：（1）混凝土：采用C30。（2）墙体：外墙采用250加气混凝土砌块，内墙采用200加气混凝土砌块。 华中科技大学文华学院毕业设计2结构选型2.1柱网布置：标准层柱网布置图如下：2.2框架结构承重方案的选择：竖向荷载的传力途径是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径，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方案。2.3框架结构的计算简图：框架结构的计算单元如图所示，取⑩轴上的一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故框架梁等于柱截面形心轴线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，基顶标高定为－1.220m，二层楼面标高为3.500m，底层柱高为4.720m。其余各层柱高均为3.500m。框架结构的计算单元简图如下： 华中科技大学文华学院毕业设计2.4各部分的详细做法和说明根据《设计规范》，采用如下设计（1）.基础(墙基)防潮层:在—0.72以下基础两侧均用防水水泥砂浆防潮，20厚的1:2水泥砂浆掺5%避水浆，位置一般在—0.045标高处，适用于砖墙墙身。（2）.地面：人造大理石板地面20厚1:2水泥砂浆找平层100厚C30混凝土100厚素土夯实（3）.楼面：人造大理石板地面20厚1:2水泥砂浆找平层100厚钢筋混凝土楼板20厚底板抹灰（4）.踢脚台度做法：釉面瓷砖踢脚台度5厚釉面砖（白瓷砖）水泥擦缝5厚1:1水泥细砂结合层12厚1:3水泥砂浆打底（5）.内墙面做法：水泥砂浆粉面：刷（喷）内墙涂料10厚1:2水泥砂浆抹面15厚1:3水泥砂浆打底（6）.外墙面：用15厚1:3水泥砂浆找平，200×60高级无釉质瓷砖饰面。（7）.屋面做法：30厚C20细石混凝土保护层高聚物改性沥青防水层1:8水泥砂浆找坡层20厚1:2水泥砂浆找平层150厚水泥蛭石保温层20厚地板抹灰（8）.水泥台阶:花岗岩面层20厚1:25水泥砂浆抹面压实抹光素水泥浆一道70厚C15号混凝土（厚度不包括踏步三角部分）台阶面向外坡1%200厚碎石或碎砖石灌M2.5号混合砂浆素土夯实（坡度按工程设计）（9）.散水做法： 华中科技大学文华学院毕业设计20厚1:2水泥砂浆抹面、压实抹光60厚C15混凝土素土夯实向外坡4%备注：①散水坡度应在施工图中注明②每隔6.6m留伸缩缝一道，墙身与散水设10宽，沥青砂浆嵌缝③宽600～900mm④坡度3～5%（10）.主体为现浇钢筋混凝土框架结构，楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。整个设计过程中，在满足设计任务书提出的功能要求前提下，同时遵循“安全、适用、经济、美观”的原则，结构布置合理，房间利用率比较高，适用性很强，同时又不失美观。2.5截面尺寸初步估计2.5.1柱截面设计该结构选用C30的混凝土选用二级钢筋HRB335结构抗震等级为三级，由公式式中取0.8取从而得到可得2.5.2梁截面设计梁截面宽度b：框架梁取300mm,楼面连系梁取200mm梁的截面高度h取值如下框架梁：AB、CD跨：取BC跨：考虑到整体性取 华中科技大学文华学院毕业设计连系梁：取3．框架侧移刚度的计算根据规范可知，对于现浇楼板其梁的线刚度应进行修正：边框架梁I=1.5I0中框架梁I=2I0柱计算长度：底层取1.0H+高差+500；其余各层为1.0H3.1横梁线刚度ib的计算：I=2I0表3.1横梁线刚度ib类别b×h（mm×mm）I0=bh3/12（mm4）Ec（N/mm2）l（mm）ib=1.5EcI0/l（N·mm）ib=2EcI0/l（N·mm）AB、CD跨300×6005.40×1093.0×10472004.50×1010BC跨200×4001.60×1093.0×10430003.20×10103.2柱线刚度ic的计算：I=I0表3.2柱线刚度ic楼层b×h（mm×mm）Ic=bh3/12（mm4）Ec（N/mm2）hc（mm）ic=EcIc/hc（N·mm）一500×5005.21×1093.0×10442503.68×1010二～四500×5005.21×1093.0×10433004.74×10103.3线刚度示意图 华中科技大学文华学院毕业设计4．重力荷载代表值的计算4.1恒荷载标准值计算4.1.1恒荷载标准值计算查《荷载规范》可取：4.1.1.1屋面永久荷载标准值30厚C20细石混凝土保护层22×0.03=0.66KN/m2高改性沥青防水层0.50KN/m220厚水泥砂浆找平0.02×20=0.40KN/m21：8水泥砂浆找坡层1.44KN/m2150厚水泥蛭石保温层0.15×5=0.75KN/m2100厚钢筋混凝土结构层0.1×25=2.50KN/m220厚底板抹灰0.02×17=0.34KN/m2∑=6.59KN/m24.1.1.2楼面：12厚人造大理石板面层0.012×28=0.336KN/m2100厚砼板0.10×25=2.50KN/m220厚板底抹灰0.34KN/m2∑=3.176KN/m24.1.1.3各层走廊楼面：水磨石面层0.65KN/m2100厚钢筋混凝土板25×0.10=2.50KN/m2抹灰层：10厚混和砂浆17×0.10=0.17KN/m2∑=3.32KN/m24.1.1.4屋面及楼面活载楼面活载：办公室2.0KN/m2厕所2.0KN/m2走廊、门厅、楼梯2.5KN/m2屋面活载上人屋面2.0KN/m2雪载：本题目基本雪压：S0=0.3KN/m2，屋面积雪分布系数ur=1.0屋面水平投影面积上的雪荷载标准值为：SK=urS0=1.0×0.35=0.35KN/m24.1.1.5梁荷载标准值框架梁：b1×h1=300×600mm2梁自重0.3×（0.60–0.1）×25=3.75KN/m10厚水泥石灰膏砂浆0.01×（0.60–0.1）×2×14=0.14KN/m∑=3.89KN/m2纵向连系梁：b2×h2=200×400mm2梁自重0.2×（0.40–0.1）×25=1.50KN/m10厚水泥石灰膏砂浆0.01×（0.40–0.1）×2×14=0.084KN/m∑=1.58KN/m2 华中科技大学文华学院毕业设计4.1.1.6墙荷载标准值外：250mm厚加气混凝土砌块0.25×7=1.75KN/m220厚底板抹灰0.02×17=0.34KN/m26厚外墙贴面砖0.06×19.8=0.12KN/m2∑=2.21KN/m2内：200mm厚加气混凝土砌块0.20×7=1.40KN/m220厚底板抹灰0.02×17=0.34KN/m220厚水泥粉刷墙面0.02×17=0.34KN/m2∑=2.08KN/m2女儿墙：6厚水泥砂浆照面0.006×20=0.12KN/m212水泥砂浆打底0.012×20=0.24KN/m2240粘土空心砖0.24×11=2.64KN/m26厚外墙贴砖0.006×19.8=0.12KN/m2∑=3.12KN/m24.1.1.7门，窗及楼梯间荷载门窗荷载标准值：塑钢玻璃窗单位面积取0.4KN/m2，木门取0.2KN/m2，塑钢玻璃门取0.4KN/m2楼梯荷载标准值：楼梯底板厚取100mm，平台梁截面尺寸为200mm×400mm楼梯板自重0.5×（0.074＋0.15＋0.074）×0.3×25÷0.3=3.73KN/m2人造大理石面层（0.3＋0.15）×0.336÷0.3=0.504KN/m2板底20厚纸筋抹灰0.34×0.02×12÷0.3=0.36KN/m2∑=4.594KN/m2平台梁两端搁置在楼梯间两侧的梁上，计算长度取L=5100-300=4800mm,其自重=0.3×0.2×4.8×25=7.2KN4.2恒载作用下框架的所受荷载4.2.1A～D和F～H轴间框架梁4.2.1.1屋面板传载板传至梁上的荷载两边均为梯形荷载，荷载传递示意图如上：a=0.825/7.2=0.1156.59×（1－2×0.1152＋0.1153）×0.825×2=10.57KN/m4.2.1.2楼面板传荷载：二～四层：3.18×（1－2×0.1152＋0.1153）×0.825×2=5.10KN/m 华中科技大学文华学院毕业设计4.2.1.3梁自重：3.89KN/m4.2.1.4内墙自重：2.08×3.6=7.49KN/m4.2.1.5A～D轴间框架梁均布荷载：屋面梁（梁自重＋板传荷载）3.89＋10.57=14.46KN/m二～四层楼面梁（梁自重＋板传荷载＋内墙自重）3.89＋5.10＋7.49=16.48KN/m4.2.2F～H轴间框架梁4.2.2.1屋面板传荷载：板传至梁上的荷载为三角形荷载转化为均布荷载6.59××3.0/2=6.18KN/m4.2.2.2楼面板传荷载：3.32××3.0/2=3.12KN/m4.2.2.3梁自重：1.58KN/m4.2.2.4D～F轴间框架梁均布荷载：屋面梁（梁自重＋板传荷载）1.58＋6.18=7.76KN/m楼面梁（梁自重＋板传荷载）1.58＋3.12=4.70KN/m4.2.3A轴柱纵向集中恒荷载计算4.2.3.1顶层柱女儿墙自重：（做法：墙高0.8m，混凝土压顶0.1m，三面粉刷）0.25×0.8×5.5＋0.25×0.1×25＋（0.8×2＋0.25）×0.5＝2.65KN/m板传荷载的三角形荷载转化为均布荷载为：5.04××2.65/2＝4.17KN/m则顶层柱荷载为：（女儿墙自重＋板传荷载+主梁传荷载＋次梁传荷载）2.65×（7.8－0.5）＋3.20×（7.8－0.5）＋4.17×7.8＋15.37×6.0/4+17.84×6.0/4＝125.046KN4.2.3.2一～四层柱板传荷载的三角形荷载转化为均布荷载为：3.37××3.6/2＝3.79KN/m（外墙自重＋窗户自重＋梁自重＋板传荷载＋次梁传荷载＋柱自重）1.99×＋0.35×2.4×1.8＋3.20×（7.8－0.5）＋3.79×（7.8－0.5）＋10.28×6.0/4+17.84×6.0/2＝152.105KN4.2.4D轴柱纵向集中恒荷载计算4.2.4.1顶层柱板传至梁上的荷载一边为梯形荷载，一边为三角形荷载，均转化为均布荷载为： 华中科技大学文华学院毕业设计a＝1.5/7.8＝0.1925.04××1.8＋5.04×（1－2×0.1922＋0.1923）×1.5/2＝9.20KN/m则顶层柱荷载为：（主梁自重＋板传荷载＋次梁传荷载）3.20×（7.8－0.5）＋9.16×（7.8-0.5）+15.37×6.0/2+17.84×6.0/2＝189.86KN4.2.4.2一～四层柱板传至梁上的荷载一边为三角形荷载，一边为梯形荷载，转化为均布荷载为：3.32××1.8＋3.32×（1－2×0.1922＋0.1923）×1.5/2＝6.06KN/m二～四层柱荷载为：（内墙自重＋门自重＋主梁自重＋板传荷载＋次梁传荷载＋柱自重）1.44×【（7.8－0.5）×3.3－2.1×0.9】＋0.35×2.1×0.9＋3.20×（7.8－0.5）＋【6.03×（7.8－0.5）】＋（10.28+4.75+1.88）×6.0/2＝150.74KN框架在竖向恒荷载作用下的受荷总图如下图所示（图中数值均为标准值）。竖向恒荷载作用下的受荷总图（说明：图中节点荷载的单位为KN，均布荷载单位为KN/m；AC、EF跨的偏心均为125mm,BC跨的偏心为150mm,附加弯距数值为节点荷载与偏心距之积.） 华中科技大学文华学院毕业设计4.3恒载作用下框架的内力计算4.3.1采用力矩分配法计算活载作用框架弯矩梁的固端弯距、剪力、轴力可按如下公式求得：+梁内力计算简图各结点得分配系数等于各杆件的相对线刚度与交汇于此结点的所以杆件的线刚度之和的比值，公式如下µik＝计算过程见下表： 华中科技大学文华学院毕业设计 华中科技大学文华学院毕业设计4.3.1.1顶层恒载弯距计算顶层弯矩位置A轴线　　C轴线　　　E轴线　　　F轴线　　下柱梁右　梁左下柱梁右　梁左下柱梁右　梁左下柱分配系数0.280.72　0.480.180.34　0.340.180.48　0720.28固端弯矩2.59-94.05　94.05-2.08-16.33　16.332.08-94.05　94.05-2.59　25.6165.85　-36.31-13.62-25.72　25.7213.6236.31　-65.85-25.61　4.158-18.1532.93-2.36↙↘2.36-32.9318.154.158　3.9210.08　-14.67-5.5010.39　-10.395.5014.67　-10.08-3.92杆端弯矩36.28-36.28　76.00-23.56-52.44　52.4423.56-76.00　36.28-36.28二～三层恒载弯矩计算二～三层弯矩　上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左下柱上柱分配系数0.220.220.560.410.150.150.290.290.150.150.410.560.220.22固端弯矩　2.61-59.3159.31　-4.19-7.947.94　4.19-59.3159.31-2.61　　12.4712.4731.75-19.34-7.08-7.08-13.6813.687.087.0819.34-31.75-12.47-15.5　8.544.158-9.6715.88-2.36-2.362.362.36-15.889.67-4.158-8.54　-0.66-0.66-1.69-3.68-1.35-1.35-2.602.601.351.353.681.690.660.66杆端弯矩20.3518.58-38.9252.16-12.96-14.97-24.2324.2314.9712.16-52.1638.92-18.5820.3 华中科技大学文华学院毕业设计底层恒载弯矩计算底层弯矩　上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左下柱上柱分配系数0.220.220.560.410.150.150.290.290.150.150.410.560.220.22固端弯矩2.61-59.3159.31　-4.19-7.947.94　4.19-59.3159.31-2.61　　12.4712.4731.75-19.34-7.08-7.08-13.6813.687.087.0819.34-31.75-12.47-12.47　4.16　-9.6715.88-2.36　2.36　-15.889.67　-4.16　1.211.213.09-5.54-2.03-2.03-3.923.922.032.035.54-3.09-1.21-1.21杆端弯矩17.8516.30-34.1450.30-11.46-13.29-25.5425.5413.2911.46-50.3034.14-16.30-17.85　　　　　　　　　　　　　　　基础处　8.92　　　-6.65　　　6.65　　-8.92　 华中科技大学文华学院毕业设计恒荷载作用下框架的弯距图如下：恒荷载作用下弯距图（KN·m） 华中科技大学文华学院毕业设计恒荷载作用下剪力图（KN） 华中科技大学文华学院毕业设计恒荷载作用下轴力图（KN）4.4活荷载标准值计算4.4.1活荷载标准值计算查规范得活荷载取值如下：4.4.1.1屋面和楼面活荷载标准值上人屋面2.0KN/m2不上人屋面0.5KN/m2办公室2.0KN/m2走廊2.5KN/m2楼梯间2.5KN/m24.4.1.2雪荷载SK=urS0=1.0×0.35=0.35KN/m2（式中ur为屋面积雪分布系数）屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大值 华中科技大学文华学院毕业设计4.5活荷载下框架内力计算4.5.1A～D，F～H轴间框架梁4.5.1.1屋面板传荷载：板传至梁上的荷载两边均为梯形荷载，荷载的传递示意图如上：a＝0.825/7.2＝0.1150.5×（1－2×0.1152＋0.1153）×0.825×2=0.81KN/m4.5.1.2楼面板传荷载：二～四层：2.0×（1－2×0.1152＋0.1153）×0.825×2=3.22KN/m4.5.2D～F轴间框架梁4.5.2.1屋面板传荷载：板传至梁上的荷载为梯形荷载转化为均布荷载2.0××3.0=3.75KN/m4.5.2.2楼面板传荷载：2.5××3.0=4.69KN/m4.5.3A，H轴柱纵向集中恒荷载计算板传荷载的三角形荷载转化为均布荷载为：2.0××3.6/2＝2.25KN/m柱荷载为：2.25×7.2＝16.2KN4.5.4D，F轴柱纵向集中恒荷载计算板传至梁上的荷载一边为三角形荷载，一边为梯形荷载，转化为均布荷载为：a＝1.5/7.8＝0.1922.0××1.8＋2.5×（1－2×0.1922＋0.1923）×1.5＝4.62KN/m则各层柱荷载为：4.62×7.8＝36.04KN框架在竖向活荷载作用下的受荷总图如下图所示（图中数值均为标准值）： 华中科技大学文华学院毕业设计框架在竖向活荷载作用下的受荷总图 华中科技大学文华学院毕业设计4.6框架在活荷载作用下弯矩计算4.6.1采用分层法近似计算为了减少计算误差作出如下修正：（1）把除底层柱以外的其它个层柱的线刚度乘以修正系数0.9；（2）杆端分配弯矩向远端传递是，底层柱和各层梁的传递系数仍按远端为固定支撑取1/2；（3）其它各柱的传递系数考虑为弹性支撑取1/3；各杆的修正线刚度和传递系数如下：修正线刚度修正传递系数 华中科技大学文华学院毕业设计4.6.1.1活载弯距计算顶层弯矩位置A轴线　　C轴线　　　E轴线　　　F轴线　　下柱梁右　梁左下柱梁右　梁左下柱梁右　梁左下柱分配系数0.280.72　0.480.180.34　0.340.180.48　0720.28固端弯矩0.92-23.58　23.58-1.37-2.81　2.811.37-23.58　23.58-0.92　6.3416.32　-9.31-3.49-6.60　6.603.499.31　-16.32-6.34　1.68-4.668.16-0.94↙↘0.94-8.164.66-1.68　0.832.14　-3.46-1.30-2.45　2.451.303.46　-2.14-0.83杆端弯矩9.78-9.78　18.96-7.10-11.86　11.867.10-18.96　9.78-9.78二～三层活载弯矩计算二～三层弯矩　上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左下柱上柱分配系数0.220.220.560.410.150.150.290.290.150.150.410.560.220.22固端弯矩　0.92-23.8523.85　-1.49-3.523.52　1.49-23.8523.85-0.92　　5.045.0412.84-7.72-2.83-2.83-5.465.462.832.837.72-12.84-5.04-5.04　2.111.68-3.866.42-1.16-0.940.941.16-6.423.86-1.68-2.11　0.010.010.04-1.77-0.65-0.65-1.251.250.650.651.77-0.04-0.01-0.01杆端弯矩7.177.66-14.8320.78-4.64-5.91-10.2310.235.914.64-20.7814.83-7.667.17 华中科技大学文华学院毕业设计底层活载弯矩计算底层弯矩　上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左上柱下柱梁右梁左下柱上柱分配系数0.220.220.560.410.150.150.290.290.150.150.410.560.220.22固端弯矩0.92-23.8523.85　-1.49-3.523.52　1.49-23.8523.85-0.92　　5.045.0412.84-7.72-2.83-2.83-5.465.462.832.837.72-12.84-5.04-5.04　1.68　-3.866.42-0.94　0.94　-6.423.86　-1.68　0.480.481.22-2.25-0.82-0.82-1.591.590.820.822.25-1.22-0.48-0.48杆端弯矩7.216.44-13.6520.30-4.59-5.14-10.5710.575.144.59-20.3013.65-6.44-7.21　　　　　　　　　　　　　　　基础处　3.22　　　-2.57　　　2.57　　-3.22　 华中科技大学文华学院毕业设计活荷载作用下弯距图 华中科技大学文华学院毕业设计活荷载作用下的剪力图（KN） 华中科技大学文华学院毕业设计活荷载作用下的轴力图（KN） 华中科技大学文华学院毕业设计5．荷载内力组合本方案考虑两种荷载组合：I．1.2恒荷载＋1.4活荷载II．恒荷载＋0.5活荷载说明：表中弯距M的单位为KN·m，剪力和轴力的单位为KN，组合项中的编号按计算简图编号。其中：恒荷载①；活荷载为②。5.1内力组合表活载满布屋面的全跨活载满布三层的全跨 华中科技大学文华学院毕业设计活载满布二层的全跨活载满布一层的全跨 华中科技大学文华学院毕业设计5.2柱的内力组合表活载满布屋面的全跨活载满布三层 华中科技大学文华学院毕业设计活载满布二层活载满布一层 华中科技大学文华学院毕业设计6．框架梁、柱配筋6.1框架横梁配筋根据梁得控制截面内力设计值，利用受弯构件正截面承载力和斜截面承载力计算公式，算出所需纵筋及箍筋进行配筋。材料的性能及参数如下：C30混凝土：fc＝14.3N/mm2；ft＝1.43N/mm2钢筋：HPB235：fy＝210N/mm2；f‘yv＝210N/mm2；HRB335：fy＝300N/mm2；f‘yv＝300N/mm2梁截面尺寸：AB、CD跨：b×h＝300×600；BC跨：b×h＝200×400采用单筋矩形截面，取ａs＝35mm；则：h01＝600－35＝565mm；h02＝400－35＝365mm因顶层单独配筋，而其他层内力比较接近，故采用同一种配筋。计算公式如下：＝；；；计算表格如下：正截面受弯承载力 华中科技大学文华学院毕业设计验算配筋率：边跨As=minA0＝0.215％×300×565＝364.43mm2中间跨As=minA0＝0.215％×200×365＝156.95mm2故CE跨中按构造配筋，选1φ18，As=254.5mm2根据抗震规范，沿梁全场顶面和底面的配筋，一、二级不应少于2φ14，且分别不应少于梁端顶面和底面纵向配筋中较大截面面积的1/4；三、四级不应少于2φ12。所以梁全长顶面除负弯矩筋外仍需设置2φ12的钢筋。6.1.1梁斜截面受剪承载力计算验算截面尺寸：hw=h0=565mmhw/b=565/300=1.88<4,属厚腹梁。0.25fcmbh0=0.25×14.3×300×565=605.96KN>V=135.17KN可知，截面尺寸符合条件。验算是否需要计算配置箍筋：0.07fcmbh07=0.07×14.3×300×565=169.67KN>V=135.17KN可知，需按构造配筋。6.1.2箍筋选择梁端加密区箍筋取φ8@150，箍筋用Ⅰ级Q235热轧钢筋，f‘yv＝210N/mm2,加密区长度取0.90m,非加密区箍筋取φ8@250。箍筋配置满足构造要求。6.2框架柱配筋柱的配筋采用对称式，顶层柱考虑了活载的最不利布置，其余层的活载均为满布。由于底层的柱内力最大，故顶层为一种配筋，1～5层为另一种配筋。材料：C30混凝土：fc＝14.3N/mm2；ft＝1.43N/mm2 华中科技大学文华学院毕业设计钢筋：HPB235：fy＝210N/mm2，f‘yv＝210N/mm2；HRB335：fy＝300N/mm2，f‘yv＝300N/mm2柱截面尺寸：b×h＝400×400采用单筋矩形截面，取ａs＝40mm；则：h0＝400－40＝360mm由于柱的正截面的受荷较大，而斜截面的受荷较小，故只考虑正截面受弯，斜截面受剪按构造配筋即可。6.2.1截面尺寸复核h0＝360mm，Vmax＝42.25KN，Nmax＝193.06KN因为hw/b＝360/400＝0.9<4所以＝0.25×1.0×14.3×400×360×0.55/1000=283.14457.2KN>142.25KN满足要求。轴压比＝193.06/（14.3×4002）＝0.0.084<[1.05]满足要求6.2.2正截面受弯计算公式如下：偏心距增大系数:η=1+l02ξ1ξ2h0/1400eih2大偏压：As=A‘s＝；x＝N/a1fcb小偏压：计算表格如下： 华中科技大学文华学院毕业设计按构造配筋时，纵向柱得最小配筋率：边柱、中柱：0.6％则As＋A‘s＝ρminbh0＝0.006×400×360＝864mm2故均按构造配筋，选用：6φ18，As＋A‘s＝763mm2箍筋选用：加密区：φ8@100双肢箍；其余部分：φ8@200双肢箍斜截面受剪承载力 华中科技大学文华学院毕业设计架立筋选用：2φ12；箍筋选用：加密区：φ8@100双肢箍；其余部分：φ8@250双肢箍；7．板的配筋选取有代表意义的两块连续板，运用弹性理论进行计算。板的l2/l1=6300/2850＝2.21，按单向板设计，增加纵向构造配筋。板的厚度取h＝100mm，次梁的截面尺寸为：b×h＝200×450。计算简图如下：材料选用：C30混凝土：fc＝14.3N/mm2；ft＝1.43N/mm2钢筋：HPB235：fy＝210N/mm2；f‘y＝210N/mm2；7.1楼板类型及设计方法的选择对于楼板，根据塑性理论，l02/l01>2时，按单向板设计，在本方案中，l02/l01=2.2>2，故按单向板设计。7.2荷载设计值7.2.1顶层恒载标准值：g=6.59KN/m2恒载设计值：6.59KN/m2×1.2＝7.91KN/m2活载标准值：0.5KN/m2活载设计值:＝0.5KN/m2×1.4＝0.7KN/m2 华中科技大学文华学院毕业设计则顶层荷载设计值为：1.2×6.59＋1.4×0.5＝8.61KN/m27.2.2标准层房间恒载标准值：g=3.18KN/m2恒载设计值：3.18KN/m2×1.2=3.82KN/m2活载标准值：2.0KN/m2活载设计值：＝2.0KN/m2×1.4＝2.8KN/m2走廊恒载标准值：3.32KN/m2恒载设计值：3.32KN/m2×1.2=3.98KN/m2活载标准值：2.5KN/m2活载设计值：＝2.5KN/m2×1.4＝3.5KN/m2则标准层荷载设计值为：1.2×3.32＋1.4×2.5＝7.48KN/m2取1m宽板带作为计算单元，上述荷载均化为线荷载，计算简图如上图所示。7.3内力计算在求各区格板跨内正弯矩时，按恒荷载均布及活荷载棋盘式布置计算，取荷载楼面：g1′=g1+q1/2=3.82+2.8/2=5.22KN/m2g2′=g2+q2/2=3.98+3.5/2=5.73KN/m2q1′=q1/2=2.8/2=1.4KN/m2q2′=q2/2=3.5/2=1.75KN/m2屋面：g3′=g3+q3/2=7.91+0.7/2=8.26KN/m2q3′=q3/2=0.7/2=0.35KN/m2 在g`作用下，各内支座均可视为固定，某些区格板跨内最大正弯矩不在板的中心点处，在q`作用下，各区格板四边均可视为简支，跨内最大正弯矩则在中心点处，计算时，可近似取二者之和作为跨内最大正弯矩。在求各中间支座最大负弯矩（绝对值）时，按恒荷载和活荷载均满布各区格板计算，取荷载：楼面p1=q1+g1=3.82+2.8=6.62KN/m2走道p2=q2+g2=398+3.5=7.48KN/m2屋面p3=q3+g3=7.91+0.7=8.61KN/m2由该表可见，板间支座弯矩是不平衡的，实际应用时可近似取相邻俩区格板支座弯矩的平均值，即 华中科技大学文华学院毕业设计表9.1板号WB1(屋面)WB1（楼面）Lx/Ly3.3m/7.2m=0.453.3m/7.2m=0.45跨内计算简图g´=g+q/28.26KN/㎡5.22KN/㎡q´=q/20.35KN/㎡1.4KN/㎡U=0Mx（0.026×8.26+0.105×0.35）×3.3×3.3=2.74KNm/m（0.0408×5.22+0.075×1.4）×3.3×3.3=3.46KNm/mU=0My（0.018×8.26+0.0581×0.35）×3.3×3.3=1.84KNm/m（0.0028×5.22+0.0581×1.4）×3.3×3.3=1.05KNm/mU=0.2Mx(u)2.74+0.2×1.84=3.12KNm/m3.46+0.2×1.05=3.67KNm/mU=0.2My(u)1.84+0.2×2.74=2.39KNm/m1.05+0.2×3.46=1.74KNm/m支座M´x0.0836×8.61×3.3×3.3=7.84KNm/m0.0836×6.62×3.3×3.3=6.03KNm/mM´y0.0569×8.61×3.3×3.3=5.34KNm/m0.0569×6.62×3.3×3.3=4.10KNm/m 华中科技大学文华学院毕业设计板号WB4WB5WB6Lx/Ly3.0m/7.2m=0.4173.0m/7.2m=0.4173.0m/7.2m=0.417跨内计算简图g´=g+q/25.73KN/㎡5.73KN/㎡5.73KN/㎡q´=q/21.75KN/㎡1.75KN/㎡1.75KN/㎡U=0Mx（0.0384×5.73+0.082×1.75）×3.6×3.6=2.1KNm/m（0.040×5.73+0.0592×1.75）×3.0×3.0=3.0KNm/m（0.0153×5.73+0.082×1.75）×3.6×3.6=3.0KNm/mU=0My（0.0151×5.73+0.0242×1.75）×3.6×3.6=1.74KNm/m（0.0095×5.73+0.0592×1.75）×3.0×3.0=1.42KNm/m（0.0454×5.73+0.0571×1.75）×3.6×3.6=4.7KNm/mU=0.2Mx(u)2.1+0.2×1.74=2.45KNm/m3.0+0.2×1.42=3.28KNm/m3.0+0.2×4.7=3.94KNm/mU=0.2My(u)1.74+0.2×2.1=2.16KNm/m1.42+0.2×3.0=2.02KNm/m4.7+0.2×3.0=6.2KNm/m支座M´x0.082×7.48×3.6×3.6=7.95KNm/m0.0829×7.48×3.0×3.0=5.58KNm/m0.0773×7.48×3.6×3.6=7.49KNm/mM´y0.0571×7.48×3.6×3.6=5.54KNm/m0.0570×7.48×3.0×3.0=3.84KNm/m0.0454×7.48×3.6×3.6=4.4KNm/m各跨内，支座弯矩已经求得，即可按算出钢筋截面面积。，配筋计算见下表所示。 华中科技大学文华学院毕业设计板截面配筋图层次顶层标准层走廊截面边跨跨内中间支座边跨跨内中间支座边跨跨内中间支座M（KN·m）2.747.843.466.032.107.95as0.0300.0860.0380.0660.0230.087ξ0.0300.0900.0390.0680.0230.091As（mm2）163.43490.29212.46370.44125.30495.73选配钢筋φ8@200φ10@150φ8@200φ10@150φ8@200φ10@150实配面积（mm2）209523209523209523板的最小配筋面积为：As＝bh0ρmin＝1000×100×0.215％＝215mm2。则边跨跨内应按最小配筋率配筋，选φ8@200，As＝251mm2。长边按构造配筋，选φ8@130。8．楼梯设计8.1、示意图：8.2、基本资料：1．依据规范：《建筑结构荷载规范》（GB50009－2002）《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）2．几何参数： 华中科技大学文华学院毕业设计楼梯类型：梁式楼梯支座条件：两端铰支斜梯段水平长度：L1=3600mm梯段净跨：Ln=L1=3600mm楼梯高度：H=1750mm楼梯宽度：W=2000mm梯板厚：t=40mm楼梯级数：n=15(阶)踏步宽度：b=257mm踏步高度：h=116mm上平台楼梯梁宽度:b1=200mm下平台楼梯梁宽度:b2=200mm楼梯梁高度：h3=300mm楼梯梁宽度：b3=200mm3．荷载标准值：可变荷载：q=2.50kN/m2面层荷载：qm=1.70kN/m2栏杆荷载：qf=0.20kN/m4．材料信息：混凝土强度等级:C30fc=14.30N/mm2ftk=2.01N/mm2ft=1.43N/mm2梯梁纵筋强度等级:HRB335fy=300.0N/mm2其余钢筋选用HPB235钢fyv=210.0N/mm2顶棚厚度c1＝20mm顶棚容重Rs＝20.0kN/m3混凝土容重Rc＝25.0kN/m3混凝土弹性模量Ec=30000N/mm2钢筋弹性模量Es=210000N/mm2钢筋保护层厚度as=20mm梯段板纵向受力钢筋合力点至近边距离as1=25mm梯梁纵向受力钢筋合力点至近边距离as2=30mm8.3、计算过程：说明：本计算书中所有的剪力、弯矩、挠度均由《建筑结构静力计算手册》中单跨梁的内力及变位计算公式所得。1．楼梯几何参数：梯段倾角余弦值：cosα=b/sq.(b2＋h2)=300.00/sq.(300.002＋150.002)=0.89梯梁计算跨度:L0=Ln=3600mm梯段板计算跨度:B0=W－2·b3=2000－2×200=1600mm梯段板平均厚度:ht=(h＋2t/cosα)/2=(150.00＋2×40.00/0.89)/2=119.72mm2．荷载设计值：(1)梯段板荷载设计值（取一个踏步宽板带）：自重：gkb=Rc·ht·b=25.0×0.12×0.30=0.90kN/m面层：gkm=qm·(h＋b)=1.70×(0.15＋0.30)=0.77kN/m抹灰：gks=Rs·c1·b/cosα=20.0×0.02×0.30/0.89=0.13kN/m恒荷标准值：Pkb=gkb＋gkm＋gks=0.90＋0.77＋0.13=1.80kN/m恒荷控制：Pb(G)=1.35Pkb＋1.4×0.7×b·q=1.35×1.80＋1.4×0.7×0.30×2.50=3.16kN/m 华中科技大学文华学院毕业设计活荷控制：Pb(L)=1.2Pkb＋1.4·b·q=1.2×1.80＋1.4×0.30×2.50=3.21kN/m荷载设计值：Pb=max{Pb(G),Pb(L)}=3.21kN/m(2)斜梯段梯梁荷载设计值：自重放大系数（考虑面层）:λb=1.1自重：gkl=λb·Rc·b3·h3/cosα=1.1×25.0×0.20×0.30/0.89=1.84kN/m恒荷标准值：Pkl=Pkb/b·W/2＋gkl＋qf=1.80/0.30×2.00/2＋1.84＋0.20=8.04kN/m恒荷控制：Pl(G)=1.35Pkl＋1.4×0.7×q·W/2=1.35×8.04＋1.4×0.7×2.50×2.00/2=13.30kN/m活荷控制：Pl(L)=1.2Pkl＋1.4·q·W/2=1.2×8.04＋1.4×2.50×2.00/2=13.14kN/m荷载设计值：Pl=max{Pl(G),Pl(L)}=13.30kN/m3．梯梁斜截面受剪承载力计算：Vmax=23.94kNVmax≤0.7·ft·b3·(h3－as2)=0.7×1430.00×0.20×(0.30－0.03)=54.05kN按构造配置箍筋。4．正截面受弯承载力计算：(1)梯段斜板计算：计算高度：h0=(t+h·cosα)/2=87.08mm计算宽度：b0=b/cosα=335.41mmMmax=Pb·B02/8=3.21×1.602/8=1.03kN·mρ=0.1949%ρ＜ρmin=max{0.002,(0.45·ft/fyv)}=0.3064%ρ=ρmin=0.3064%纵筋⑥/⑦计算面积：As=89.50mm2(2)梯梁计算：M中=21.54kN·mρ=0.1671%ρ＜ρmin=max{0.002,(0.45·ft/fy)}=0.2145%ρ=ρmin=0.2145%纵筋①计算面积：As=386.10mm2左支座：按构造配筋。钢筋②计算面积：As=120.00mm2右支座：按构造配筋。钢筋⑤计算面积：As=120.00mm28.4、计算结果：1．纵筋①计算结果：计算面积：386.10mm2采用方案：4D12实配面积：Ag=452.39mm2实际配筋率：ρ=0.0078% 华中科技大学文华学院毕业设计2．钢筋②计算结果：计算面积：120.00mm2采用方案：2D12实配面积：Ag=226.19mm2实际配筋率：ρ=0.4189%3．箍筋③计算结果：采用方案：2d6@1504．钢筋⑤计算结果：计算面积：120.00mm2采用方案：2D12实配面积：Ag=226.19mm25．纵筋⑥/⑦计算结果：计算面积：As=89.50mm2采用方案：d6@80实配面积：Ag=118.54mm28.5、跨中挠度验算：Mk--------按荷载效应的标准组合计算的弯矩值Mq--------按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值取准永久值系数ψq=0.5梯段梯梁标准荷载：Qk=Pkl＋q·W/2=8.04＋2.50×2.00/2=10.54kN/m梯段梯梁准永久荷载：Qq=Pkl＋ψq·q·W/2=8.04＋0.5×2.50×2.00/2=9.29kN/m(1)挠度验算参数：Mk=17.07kN·mMq=15.04kN·m(2)短期刚度Bs与长期刚度B：按《混凝土结构设计规范》(GB50010--2002)下列公式计算：ψ＝1.1－0.65·ftk/(ρte·σsk)(8.1.2－2)σsk=Mk/(0.87·h0·AS)(8.1.3－3)ρte=(As＋Ap)/Ate(8.1.2－4)Bs=Es·As·h02/[1.15ψ＋0.2＋6·αE·ρ/(1＋3.5γf")](8.2.3－1)B=Mk/[Mq·(θ－1)＋Mk]·Bs(8.2.2)σsk=Mk/(0.87·h0·Ag)=17066706.00/(0.87×270.00×452.39)=160.60N/mmρte=Ag/(0.5h3·b3)=452.39/(0.5×300.00×200.00)=1.51%ψ=1.1－0.65·ftk/(ρte·σsk)=1.1－0.65×2.01/(0.02×160.60)=0.56钢筋弹性模量与混凝土模量的比值αE=Es/Ec=7.00受拉翼缘面积与腹板有效面积的比值：γf"＝0纵向受拉钢筋配筋率ρ=0.8378%Bs=Es·Ag·h02/[1.15ψ＋0.2＋6·αE·ρ/(1＋3.5γf"")]=210×452.39×0.272/[1.15×0.56＋0.2＋6×7.00×0.008378/(1＋3.5×0)]=5788.37kN·m2 华中科技大学文华学院毕业设计荷载长期作用对挠度增大的影响系数θ：当ρ"=0时，θ=2.0B=Mk/[Mq·(θ－1)＋Mk]·Bs=17.07/[15.04×(2－1)＋17.07]×5788.37=3076.72kN·m2(3)跨中挠度：f=7.49mm梯梁计算长度L0=3.60mf/L0=1/481≤1/200，满足要求。结束语经过两个月的努力，在老师和同学们的帮助下我成功的完成率本次毕业设计——华夏公司某钢筋混凝土办公楼。本设计为四层，采用全现浇钢筋混凝土框架结构，基础类型为墙下设基础圈梁，基础圈梁下设条形基础，柱下做独立基础和双柱条形基础。经过这两个多月的毕业设计过程，我感觉收获很大。了解了工程设计的流程和具体手算算法，更加熟练的运用天正建筑软件，并在一榀框架梁配筋图的绘制过程中，全面系统地掌握了钢筋地截断，锚固等构造要求。总的来说，近两个月的毕业设计紧张充实而且收获很大。毕业设计是对三年专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论运用于实际设计的一次锻炼。通过毕业设计，我不仅温习了以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助，学习和体会到了建筑结构设计的基本技能和思想。深入了解了建筑与结构设计方面的基本知识。我们通 华中科技大学文华学院毕业设计过毕业设计使了解了一般民用建筑设计方法，掌握了建筑构造的处理；掌握了多层框架结构房屋的结构选型和布置，掌握了多层框架及部分结构构件的计算；通过绘制房屋施工图，可以熟悉房屋设计的全过程，掌握多层框架结构房屋单位工程施工组织设计的一般方法。通过毕业设计的训练，使我们初步具有处理工程问题的能力，培养我们理论联系实际，独立思考、分析问题与解决问题的能力整个设计是在老师们的悉心指导下完成的，是你们细致耐心地解惑授业，让我顺利完成了毕业设计，在此表示衷心地感谢！毕业设计是大学三年的一门必修课，我们即将走出校门，迈入社会，毕业设计为我们能够尽快融入工作奠定了坚实的基础，由于是第一次独立完成一个完整地设计实践，肯定有很多不足的地方，希望各位老师能多多批评指导。致谢各位老师：在你们的悉心指导下，我的毕业设计得以顺利得完成。在此表示衷心的感谢！在这几个月的毕业设计过程中，你们细心指导我的学习与研究，不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀。通过你们得指导，我对大学三年所学的知识有了一个融会贯通的机会。提高了我的动手能力和独立思考问题的能力。而且掌握了结构设计的基本步骤和原则，真正做到了将书本上的知识运用于实际，使我对所学的知识有了更深层次的理解，为我今后的学习和工作提供了一次很好的锻炼机会，让我对今后的事业充满了信心。你们一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，将给我以终生受益无穷之道。在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。还要感谢我所有的同学和朋友，是你们在学习上和生活上给了我很大的帮助。我要向所有帮助我的老师和同学表示感谢！谢谢你们！此致敬礼！闵维2012.5.11参考文献 华中科技大学文华学院毕业设计[1]杨志勇，土木工程专业设计手册，武汉：武汉理工大学出版社，2003年[2]熊丹安，结构构造原理与设计，武汉：武汉理工大学出版社，2003年[3]结构抗震设计规范GB50011－2001，北京：中国建筑工业出版社，2002年[4]民用建筑设计通则JGJ37－87，北京：中国建筑工业出版社，1987年[5]建筑设计防火规范GBJ16－87，北京：中国建筑工业出版社，1987年[6]建筑结构荷载规范GBJ50009－2001，北京:中国建筑工业出版社，2001年[7]房屋建筑制图统一标准GBJ16－87，北京：中国建筑工业出版社，1987年[8]沈蒲生，混凝土结构设计，北京：高等教育出版社，2004年[9]沈蒲生，混凝土结构设计原理，北京;高等教育出版社，2004年[10]应惠清，土力学与基础工程，北京：高等教育出版社，2000年[11]龙炳煌，建筑抗震减震设计原理，武汉:湖北科学技术出版社，2000年[12]李必喻，房屋建筑学，武汉：武汉理工大学出版社，2000年[13]Akiwamata,H.EarthquakeResistentLimitStateDegsignforBuilding,UniversityofTokyoPress,1985[14]Paulay,T.Seismicdesignofreinforcedconcreteandmasonrybuiling/M.J.N.PriestleyNewYork:Wilely,1992'