南昌教育局机关办公楼_毕业设计计算书

'南昌大学毕业设计结构计算书题目：南昌教育局机关办公楼院（系）建筑工程专业土木工程班级091姓名刘强学号6002109018导师熊进刚2012年3月7日 目录第1章设计资料............................4第2章结构选型与置........................7第3章结构计算............................73.1荷载计算................................93.3.1恒荷载标准值算.......................93.3.2活载标准值计算......................113.3.3风荷载计算............................153.3.4重力代表计算........................17第4章内力计算...........................74.1侧移刚度D...........................174.2恒载作用下的内力计算...................184.3楼面活荷载作用下的内力计算.............184.4风荷载作用下的内力计算..................184.5地震作用下的内力计算...................23第5章内力组合...........................75.1非抗震与抗震合.......................17第6章框架配筋计算.......................18第7章雨棚计算..........................18第8章板计算............................18 第9章楼梯计算...........................18第一章．设计资料1.设计标高：室内设计标高0.00，室内外高差450㎜.2.墙身做法：墙身为普通机制砖填充墙，用M5混合砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆底。纸筋灰面，厚20㎜，“803”内墙涂料两度。外粉刷1：3水泥砂浆底，厚20㎜，陶瓷锦砖贴面。3.楼面做法：楼板顶面为20㎜厚水泥砂浆找平层，5㎜厚1:2水泥砂浆加“108”胶水着色粉面层，楼板底面为15㎜厚纸筋面石灰抹底，涂料两度。4.屋面做法：现浇楼板上铺膨胀珍珠珍珠岩保温层（天沟处100㎜,2%自两侧天沟向中间找坡）。1:2水泥砂浆找平层厚20㎜，二毡三油防水层，撒绿豆沙保护。5.门窗做法：采用木门、钢窗。6.地质资料：场地类别为二类，地下水位：-5m，无侵蚀性。7.基本风压:0.45KN/㎡,C类。8.活荷载：屋面活荷载2.0KN/㎡，走廊楼面活荷载2.5KN/㎡，办公室活荷载2.0KN/㎡。9.抗震设防烈度：按7度考虑。第二章、结构选型1.结构布置及结构计算简图的确定边梁（AB、DC跨）：取h=500mm，b=250mm 中跨梁（BC跨）：同边跨，取h=400mm，b=200mm边柱及中柱联系梁，取bh=250mm500mm；柱截面为bh=400mm400mm，现浇楼板厚100mm。第三章、结构计算1.恒载计算（1）屋面框架梁线荷载标准值20㎜厚1：2水泥砂浆找平层0.02×20=0.4毡三油防水层0.35100~140㎜厚（2%找坡）膨胀珍珠岩(0.1+0.14)÷2×7=0.84100㎜现浇钢筋混凝土板0.1×25=2.515㎜筋石灰抹底0.015×16=0.24屋面荷载合计4.33边跨（AB、CD)框架梁自重0.25×0.5×25=3.13梁侧粉刷2×(0.5-0.1)×0.02×17=0.27总重：3.4中跨（BC跨）跨架梁自重0.2×0.4×25=2梁侧粉刷2×(0.4-0.1)×0.02×17=0.2总重：2.2因此，作用在顶层框架梁上的线荷载为：(注：这里下标4表示第4层即顶层框架梁） （1）楼面框架梁线荷载标准值25㎜厚水泥砂浆面层0.025×20=0.5100㎜厚现浇钢筋混凝土楼板0.1×25=2.515㎜厚纸筋石灰抹地0.015×16=0.24楼面恒荷载3.24边跨框架梁及梁侧粉刷3.4边跨填充墙自重0.24×（3.6-0.5）×19=14.14墙面粉刷(3.6-0.5)×0.02×2×17=2.11中跨框架梁及梁侧粉刷2.2因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为(3)屋面框架节点的集中荷载标准值边柱连系梁自重0.25×0.5×1.5×25+0.25×0.4×1×25=6.69KN粉刷1.1m高女儿墙自重粉刷连系梁传来的屋面自重边跨次梁传来屋面自重给连系梁，再传给边柱 =35.54KN顶层边节点的集中荷载中柱连系梁自重粉刷次梁传来的自重和屋面自重给连系梁，再传给中柱顶层中节点集中荷载(3)楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重6.69KN粉刷0.61KN墙体自重粉刷钢窗自重框架柱自重粉刷次梁自重传给连系梁，再传给边柱3.65KN次梁传来的楼面自重给连系梁，再传给边柱10.13KN连系梁传来的楼面自重中间层节点集中荷载中柱连系梁自重6.69KN粉刷0.61KN墙自重粉刷 框架柱自重14.4KN扣除门洞重加上门重连系梁传来楼面自重次梁传来荷载11.24KN中间层节点集中荷载为（5）恒载作用下的结构计算简图如下2.楼面活荷载计算 楼面活荷载作用下的结构示意图2.风荷载计算风压标准值计算公式因为结构高度1.0，对于矩形截面；由于全年主导风向：西北，故 将风荷载换算成作用于框架各层节点上的集中荷载，计算过程如表所示。层次41.01.314.851.1340.4511.67.6931.01.311.251.0350.4514.48.7221.01.37.651.000.4514.48.4211.01.34.051.000.4515.38.952.重力荷载代表值集中在各楼层标高处的重力荷载代表值包括：楼面或屋面自重的标高值50%的楼面活荷载和50%屋面活荷载不计。墙重取上下各半层墙重的标准值之和。（1）顶层重力荷载代表值均布恒载：柱节点恒载：恒载：124.99+185.52=310.51KN活载：屋面雪荷载补充：每根柱的重量一层柱的重量每层墙体的重量横墙横墙粉刷纵墙纵墙粉刷扣除门洞自重加门重 扣除窗洞自重加窗重一层墙体总重（包括门窗）228.9+34.14+218.88+32.64-31.75-38.80=444.01KN①顶层重力荷载代表值②中间层重力荷载代表值均布恒载柱节点恒载恒载265.79+423.42=689.21KN活载中间层的重力荷载代表值第四章、内力计算1侧移刚度结构计算简图如下图所示。根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为1.15m，室内外高差0.45m。由此求得底层层高为5.2m，各梁柱构件的线刚度经计算后列于结构计算简图。其中，求梁截面惯性矩时，考虑到现浇楼板的作用，取(为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。AB、CD跨梁BC跨梁上层各层柱底层柱 注：图中数字为线刚度，单位2.恒载作用下的内力计算恒载（竖向荷载）作用下的内力计算采用分层法。以中间层为例，说明分层法的计算工程，其他层（顶层、底层）及给出计算结果。由恒载作用下的结构计算简图取出中间层进行分析。二三层柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍。图a中梁上分布荷载由矩形和梯形两部分组成，在求弯矩时，可根据图示荷载计算，也可以根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载化为等效局部荷载图b。等效均布荷载的计算公式如图c。 图C荷载的等效把梯形荷载化作等效均布荷载由于梁柱偏心在节点处产生的弯矩：偏心距 顶层中间层图（b）所示结构内力可用弯矩分配法计算并利用结构的对称性取二分之一结构计算。各杆的固端弯矩为：中间层顶层 用分层法求得的弯矩图如下： 顶层：把梯形荷载化作等效均布荷载图（b）所示结构内力可用弯矩分配法计算并利用结构的对称性取二分之一结构计算。各杆的固端弯矩为：弯矩分配图如下图（注：柱的线刚度取框架柱实际线刚度的0.9倍).顶层弯矩分配图如上表 框架在恒载作用下的内力图如下弯矩图（） 剪力图（KN） 轴力图（KN）3.楼面活荷载作用下的内力计算活荷载作用下的内力计算也采用分层法，考虑到活荷载分布的不利组合。各层楼面活荷载布置只能如下图。 把梯形荷载化作等效均布荷载因为梁柱中心不重合，所以边柱中柱会受到偏心荷载产生的弯矩屋面和底层采用相同的办法。弯矩图如下图： 框架在活荷载作用下的内力图如下 弯矩图（） 剪力图（KN) 轴力图（KN)4.风荷载作用下的内力计算框架在风荷载作用下（以左向右吹）的内力用D值法进行计算，其步骤为：(1)计算各柱抗侧刚度D及总剪力在各柱间的剪力分配；(2)确定各柱反弯点高度系数y；(3)求各柱杆端弯矩及梁端弯矩风荷载作用下的计算简图如下： 计算过程如下图所示： ③：求各柱杆端弯矩及梁端弯矩根据各柱分配到的剪力及反弯点位置yh计算i层第j个柱端弯矩上端弯矩：Mtij=Vijh（1-y）下端弯矩：Mbij=Vijhy由柱端弯矩，并根据节点平衡计算梁端弯矩对于边跨梁端弯矩：Mbi=Mtij+Mbi+1，j对于中跨，由于梁端弯矩与梁的线刚度成正比，因此：Mlbi=（Mtij+Mbi+1，j）Mrbi=（Mtij+Mbi+1，j） 再根据力平衡原理，由梁端弯矩和作用在该梁上的竖向荷载，求出梁跨中弯矩和剪力经计算，其内力图如下：框架在风荷载作用下的弯矩图 框架在风荷载作用下的剪力图 左风和右风算法完全相同，弯矩对称。5.地震作用下的内力计算采用底部剪力法，地震计算模型如下图所示： (1)重力荷载代表值集中在各层标高处的重力荷载代表值包括：楼面或屋面自重的标准值，50%的楼面活载或50%屋面雪荷载，屋面活载不计，墙重取上下各半层墙重的标准值之和。（2）框架刚度见风荷载作用下的内力计算。（3）用顶点位移法计算结构的基本自振周期的公式为式中——重力荷载代表值水平作用于结构所得的结构顶位移（已m计）——考虑到填充墙影响的折减系数（此处取0.6）结构顶点位移计算如下（C30混凝土的弹性模量层次（m）4577.98577.98267420.0275880.3281513740.213410.07267420.0629210.300563 2740.212058.4267420.0982530.2376421851.21290961229340.1393890.139389结构顶点位移的=0.328151m从而的到基本周期水平地震作用查表的特征周期，地震影响系数最大值。从而得一般混凝土结构取。结构总水平作用标准值从而算的各层的地震作用力，剪力，层间相对位移，如下表。表中可见各层的，均大于抗震规范规定的最小值0.01256.层次410.2810.28577.980.0178267420.0003844313.1723.451318.190.0178267420.0004925213.1736.622058.40.0178229340.0004925 115.1551.772909.610.0178229340.0006606由表可得底层的层间位移角0.0006606/4.05<1/550，二层的层间位移角0.00496/3.6<1/550,三层的层间位移0.0004925/3.6<1/550.均满足层间位移角的限制。整体结构上的水平地震作用应按柱侧向刚度的比例进行分配。计算方法仍为D值法，计算过程如下图 再根据力平衡原理，由梁端弯矩和作用在该梁上的竖向荷载，求出梁跨中弯矩和剪力经计算，其内力图如下 地震作用下的弯矩图 地震作用下的剪力图 地震作用下的轴力图第五章、内力组合根据内力计算结果，即可进行框架各梁柱控制截面上的内力组合，其中梁的控制截面为梁端、柱边和跨中。由于对称性，每层有五个控制截面。现取边跨AB梁的三个截面（1截面梁的左端，2截面梁跨中，3截面梁的右端）下表a给出第一层边跨梁的内力组合过程。柱则分为边柱和中柱，每个柱有两个控制截面。底层中柱为例，控制截面为——靠近梁端，及柱的顶端和底端。因活载作用下，内力计算采用分层法，故当一层梁上作用有活载时，将对一层柱产生内力。表b整理出了一层有活载最不利组合时，在控制截面产生的内力。 梁的内力组合方式（1）非抗震组合A:1.2×恒载+1.4×活载B:1.2×恒载+1.4×风载C:1.2×恒载+1.4×0.9×（活载+风载）D:1.35×恒载+1.4×0.7×活载（2)抗震组合A:1.2x恒载+1.4x活载B:1.2×恒载+1.4×风载C:1.2x（恒载+0.5活载）+1.3x地震荷载标准值D：1.2恒载+0.9x（1.4活载+1.4风载）E：1.35恒载+0.7x1.4活载 由上表可知：对于左支座A控制内力为;对于右支座B控制内力为;对于跨中截面 由上表可知，考虑地震的内力组合支座A的控制内力为：;对于右支座B控制内力为;对于跨中截面 由上表可知，对于底层边柱上端截面的控制内力为：;；下端截面的控制内力为：;；；由上表可知，对于底层边柱上端截面的控制内力为：;；下端截面的控制内力为：;；； 柱剪力设计值计算公式节点上下柱端设计值取为梁剪力设计值第六章、框架的配筋计算补：框架梁、柱的配筋计算，包括正截面承载力计算和斜截面承载力计算。非抗震设计和康设计公式是不同的，主要有两个方面①承载力极限状态表达式不同。非抗震设计为与安全等级有关。抗震设计为,不考虑安全等级，但公式右端有承载力抗震系数,梁受弯计算时，柱的受压计算，取0.8。②抗力R的计算差别，主要体现在抗剪公式。1.框架梁的配筋计算考虑到地震组合的剪力设计值一层梁剪力设计值一层框架梁的配筋计算 控制截面A右AB跨中B左-94.953.9791.3778.9640.4875.14bxh250x250250x250250x250，。取有效翼缘宽度1400mm。一类保护层厚度为25mm，混凝土强度等级C30，钢筋采用HRB335，梁的截面尺寸b×h=200×450，。查表得一层框架正截面的承载力计算控制截面左截面跨中截面右截面M-94.953.9791.370.12550.07130.12080.1350.0740.1291740406707实配钢筋416216318实际配筋面积804402763按三级抗震设计：支座最小配筋率=0.25跨中最小配筋率=0.2左边跨： 支座=0.25%b=0.25%×250×500=313跨中=0.2%b=0.2%×250×500=250右边跨：支座=0.25%b=0.25%×250×500=313跨中=0.2%b=0.2%×250×500=250因此满足最小配筋率根据裂缝宽度要求：4）：斜截面计算梁配箍筋：a:左边跨支座处最大剪力：验算是否需要按计算配置箍筋：0.7ftbho=0.7×1.27×250×440=97.790kN＞故按构造配置箍筋.b:右边跨支座处最大剪力：验算是否需要按计算配置箍筋：0.7ftbho=120.015kN＞故按构造配置箍筋根据,得S1≤另根据：≥,=≥,得S2≤S3≤Smax加密区S3=min非加密区左边跨当V＞0.7ftbho时，取S≤200mm当V≤0.7ftbho时，取S≤300mm右边跨当V＞0.7ftbho时，取S≤250mm当V≤0.7ftbho时，取S≤350mm 经验算都满足要求⑵斜截面的受剪计算①非抗震设计时：抗震设计时：有抗震设计控制②截面验算（跨高比）满足要求③抗剪计算本框架梁为一般矩形梁，当仅箍筋时，斜截面受剪承载力的计算公式为：选用选用选配Ф10的双肢箍满足最小配筋率的要求采用全长加密配置均为Ф10@100/200的箍筋。1.框架柱的配筋计算按正截面受拉承载力计算纵向钢筋A柱（）选用HRB335级钢筋()，C30混凝土()对称配筋，有据此分为大偏压和小偏压情形。四、对非抗震内力组合柱的上下端全部为大偏心受压N228.23KN(可以)基础分两级，下阶1.变阶处截面冲切力==191.21KN抗冲切力>191.21KN(可以)（7）配筋计算计算基础l方向的弯矩设计值，取Ⅰ-Ⅰ截面： ===223.98KN.MII-II截面：计算基础b方向的弯矩，取Ⅱ-Ⅱ截面。前已算得，==83.28KN.M应按配筋，选用9φ18，=2290mm 第六章、雨篷计算：本工程采用悬板式雨篷，且板面采用有组织排水。板的根部厚取板端去50mm。雨篷周边设置凸沿。1）雨蓬板的计算（YPB）：所以可按单向板计算a：恒荷载标准值计算20mm厚防水砂浆面层1%的排水坡度1%×1200×1/2×20×1/1000=0.12KN/m2板自重板底抹灰0.02×20=0.4KN/m2合计：gk=3.18KN/m2b：活荷载标准值：qk=0.5（不上人）g+q=1.2×3.18+1.4×0.5=4.83KN/m2取1m宽板带，即：b=1000mm作为计算单元.c：弯矩设计值：d）配筋计算： 板厚：h=120mm=130-20=110mm,重要性系数取ro=1.0砼采用C25则，1=1.0钢筋采用HPB335则根据：=故：=选8@150As实=251mm2满足最小配筋率的要求。另：雨篷板中分布钢筋按构造配筋.选用8@125 第八章、现浇双向板的计算取一层楼面，轴线9-10，A-B所围双向板进行计算：XB计算跨度：lo1=3000mmlo2=5000mm故按双向板计算1）荷载计算a）恒荷载标准值：由前面计算可知：：gk＝3.24KN/m2设计值为：g=1.2×3.24=3.89KN/mb)活荷载标准值： qk＝2.0KN/m2其设计值：q=1.4×2.0=2.8KN/m2g+q/2=3.89+2.8/2=5.29KN/m2q/2=2.8/2=1.4KN/m2g+q=3.89+2.8=6.69KN/m22）：弯矩计算：跨中最大正弯矩为内支座固定时，在g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时，在q/2作用下的跨中弯矩值之和（此处并考虑泊松比=0.2的影响），支座最大负弯矩为当内支座固定时，在g+q作用下弯矩值。按弹性理论计算弯矩lo1/lo2=0.6可查表得：=2.74KN.m=1.27KN.mKN.mKN.m1）截面设计：截面有效高度：假定选用HRB335级φ8钢筋，则lo1方向跨中截面的ho1=100-15-4=81mm，lo2方向跨中截面的ho2=81-8=73mm，支座截面的ho=81mm截面设计用弯矩，楼盖四周有圈梁，不进行折减为方便计算，近似取γs=0.95As=M/(0.95fyh0) 截面配筋计算项目截面h0M(KN.M)As(mm2)配筋实有(mm2)跨中Lo1方向812.741169φ8@150251Lo2方向731.2787φ8@150251支座F-F,G-G81-3.44213φ8@150251F-G81-4.61285φ8@150251所有配筋经验算＞ρminbh=0.20%×1000×100=200mm2满足最小配筋要求 第九章、现浇板式楼梯计算梯段长270×11=2970mm＜3000mm，采用现浇板式楼梯。选用材料：混凝土：采用C30（fc=14.3N/mm2）钢筋：当d≥12mm采用Ⅱ级钢筋（HRB335）（fy=300N/mm2）当d＜12mm采用Ⅰ级钢筋（HPB235）（fy=210N/mm2）活荷载标准值：查《荷载规范》得qk=2.0KN/m21、梯段板设计取板厚h=10 0mm，大概为板斜长的1/30，则楼梯斜板倾斜角：tgα=150/270=0.56，cosα=0.874，取1m宽板带计算。（1）荷载计算荷载种类荷载标准值（KN/M）恒荷载水磨石面层（0.3+0.15）×0.65/0.3=0.98三角形踏步0.3×0.15×0.5×25/0.3=1.88混凝土斜板0.12×25/0.894=3.36板底抹灰0.02×17/0.894=0.38小计6.6活荷载3.5故组合设计值：p=1.2gk+1.4qk=1.2×6.6+1.4×3.5=12.82KN/m（2）截面设计：板的水平计算跨度：Ln=3000mm板跨中弯矩设计值：M=pln2/10=0.1x12.82×32/10=11.538KN.m板的有效高度：ho=h-25=120-20=100mmαs=M/α1fcbh02=11.538×106/(1×9.6×1000×1002)=0.12γs=〔1+(1-2αs)1/2〕/2=0.936（板筋采用HRB235钢筋）As=M/(fyγsh0)=11.538×106/(0.936×210×100)=587mm2故，选用φ8@85(AS=592mm2)，且每级踏步布1根φ8的分布钢筋，且在两端板面750mm范围内配置φ8@200，来避免斜板在支座处产生过大的裂缝2、平台板的计算（设板厚为70mm，取1m板宽进行计算）二．荷载计算荷载种类荷载标准值（KN/M）恒荷水磨石面层0.65 载平台板自重0.07×25=1.75板底抹灰0.02×17=0.34小计2.74活荷载3.5故组合设计值：p=1.2gk+1.4qk=1.2×2.74+1.4×3.5=8.19KN/m（2）截面设计：平台板的计算跨度：1.6+(0.1+0.12)/2=1.71m弯矩设计值：M=pl02/10=8.19×1.712/10=2.39KN·M板的有效高度ho=70-25=75mmαs=M/α1fcbh02=2.39×106/(1×9.6×1000×502)=0.0996γs=〔1+(1-2αs)1/2〕/2=0.947As=M/(fyγsh0)2.39×106/(0.947×210×50)=240mm2故，选用φ6/8@140，AS=281mm2＞0.2%bh=160mm2满足最小配筋率要求4、平台梁的计算：（b×h=200mm×350mm）(梯段两边平台梁荷载差不多，按荷载大的计算配筋)则计算跨度lo=1.05ln=1.05×(3.3-0.2)=3.1m(1)、荷载计算荷载种类荷载标准值（KN/M）恒荷载梁自重（0.2-0.07）×0.2×25=1.4梁侧粉刷0.02×（0.35-0.07）×2×17=0.19平台板传来2.74×1.8/2=2.47梯段板传来6.6×3.3/2=10.89小计活荷载3.5×(3.3/2+1.8/2)=10.89故荷载设计值：P=1.2×14.95+1.4×8.93=30.44KN（2）截面设计 计算跨度lo=1.05ln=1.05×(3-0.24)=2.898m弯矩设计值：M=Pl02/8=30.44×2.92/8=32KN.M剪力设计值：Vmax=pLn/2=30.44×2.9/2=44.14KN截面按倒L形截面计算bf′=b+5hf′=200+5×70=550mm梁的有效高度ho=350-35=315mm经判定可按第一类T形进行计算。则αs=M/αfcbh02=330.44×106/(1×9.6×550×3152)=0.0581γs=[1+(1-2αs)1/2]/2=0.97As=M/(fyγsh0)=30.44×106/(0.97×300×315)=332mm2故，选配2φ18,As=763mm2＞ρminbh=0.2%×200×300=120mm2满足最小配筋率要求斜截面受剪承载力验算故,按只需按构造配筋现配置φ6@150配箍率ρsv=nAsv1/(bs)=2×50.3/(200×265)=0.168%＞ρsv.min=0.24ft/fyv=0.24×1.43/210=0.163%满足最小配筋率要求 平台梁配筋图梯段板配筋图 休息平台板配筋图'