土木工程畢業(yè)設計教學樓計算書

1、目 錄中文摘要及關鍵詞 . . 3畢業(yè)設計計算書. 4第一部分、設計概況一 工程概況. 4二 設計過程. 4三 設計特點. 5第二部分、結構設計計算書一 結構方案及布置 . 5二、初步選定梁柱截面尺寸及材料強度等級. 5三 計算各層重力荷載代表值及結構剛度參數(shù). 9（一） 計算各層重力荷載代表值 . 9（二） 剛度參數(shù)計算 .13四 計算橫向框架自振周期 .15五 計算多遇地震烈度下橫向框架的彈性地震作用 .17六 多遇地震作用下結構層間彈性變形驗算 .18七 上述地震作用下結構內力分析 .19（一）柱端剪力.19（二）柱的上下端彎矩 .19（三） 框架梁端彎矩 .20（四） 框架梁端剪力計算

2、 .21（五） 框架柱的柱力計算 .21八 豎向荷載作用下橫向框架的內力分析 .25（一）荷載及計算簡圖 .23（二）框架內力計算 .38九 荷載效應組合 .42（一）梁的支座彎矩和剪力 .42（二）、梁跨中最大彎矩 .49十、按組合內力進行梁柱配筋計算.51（一） 框架梁.51（二） 框架柱.52十一、 延性構造措施 .54（一）、梁鋼筋的設置要滿足下列要求 .54（二）、梁柱節(jié)點處鋼筋的錨固 .54十二 樓梯設計 .55（一）斜板設計 .57（二）平臺板設計 .59（三）平臺梁設計 .60十三 基礎設計 .60（一）構造要求 .61（二）設計計算 .62十四 施工組織設計.總結與體會 .謝

3、詞 .參考文獻 .摘 要：本設計為重慶市某中學教學樓，四層鋼筋混凝土框架結構，建筑面積為2841.6m2，室外地坪至屋面板頂板的總高度為15.6m。本設計包括建筑設計、結構設計、施工組織設計三部分。結構設計選取了一榀主要框架進行計算。內容包括荷載計算、內力計算、內力組合、承載力計算。現(xiàn)澆樓梯設計?；A的選型和布置，并取一個獨立基礎進行設計。關鍵詞：鋼筋混凝土 框架 結構設計 現(xiàn)澆樓梯 基礎設計畢業(yè)設計計算書第一部分、設計資料一、建筑資料該工程為一教學樓，擬建于城市新建的居住小區(qū)內，總建筑面積3000 m2左右，建筑形狀為一矩形體，總長51m，總寬15.5m，共4層，總高為16.7m。層高均為3

4、.9m，四層多為辦公室，層高應該低一點，但考慮到四層有一個多功能教室，面積相對較大，所以層高也定為3.9m。室內外高差為0.45m。祥見建筑施工圖。 該建筑為鋼筋混凝土框架結構，屬丙類建筑。二、設計資料1、氣象資料 基本雪壓 S0=0 基本風壓 W0=0.35 kN/m22、地質、水文資料 本工程場地平坦、開闊，雜填土厚為0.8m，以下為黃沙巖，地基承載力設計值R=350KN/m，地下水位-0.35m。3、本場地地震基本烈度為8度區(qū)，按此設防。第二部分、結構設計計算書一、結構方案及布置 該建筑為教學樓，建筑平面布置靈活，有較大空間，可考慮采用框架結構或框剪結構。由于樓層為四層，主體高度為16.

5、7m，8度抗震，考慮到在8度抗震設防區(qū)框架結構體系適用的最大高度為45m，框架結構在10層以下的建筑中具有較好的抗震性能，在一般烈度區(qū)建造的多層框架房屋是可以保證安全的?？蚣芙Y構本身抗震性能好，能承受較大的變形，所以選擇框架結構。 該工程采用全現(xiàn)澆結構體系，由于任務書上要求的預制板，現(xiàn)有資料難于查到，根據(jù)任務書提出有些條件在結構設計階段可根據(jù)實際情況調整的規(guī)定，樓蓋采用現(xiàn) 澆混凝土板。梁板混凝土強度等級為C35，柱采用C混凝土。墻體采用粘土磚空斗砌體。二、初步選定梁柱截面尺寸及材料強度等級1、初估梁柱截面尺寸框架梁截面尺寸：框架梁的截面尺寸應該根據(jù)承受豎向荷載的大小、梁的跨度、框架的間距、是否

6、考慮抗震設防要求以及選用的混凝土材料強度等諸多因素綜合考慮確定。 一般情況下，框架梁的截面尺寸可參考受彎構件按下式估算：梁高h=(1/81/12)l，其中l(wèi)為梁的跨度。梁寬b=(1/21/3)h。在抗震結構中，梁截面寬度不宜小于200mm，梁截面的高寬比不宜大于4，梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。 、框架梁截面尺寸：根據(jù)梁高：H=（1/81/12）L B=(1/21/3)H 得：KJ1： H=（1/81/12）L =（1/81/12）×6300=525787.5 取H=700 B=(1/21/3)H= (1/21/3)×700=233350 取B=300KJA ： H=（1

7、/81/12）L =（1/81/12）×6000=500750 取H=700 B=(1/21/3)H= (1/21/3)×700=233350 取B=300KJA-： H=（1/81/12）L =（1/81/12）×10800=9001350 取H=900 B=(1/21/3)H= (1/21/3)×900=300450 取B=400四層KJ-2：H=（1/81/12）L =（1/81/12）×14800=12331850 取H=1400 B=(1/21/3)H= (1/21/3)×1400=460700 取B=500 次梁截面尺寸：

8、CL1： H=（1/81/12）L =（1/81/12）×6000=500750 取H=500 B=(1/21/3)H= (1/21/3)×500=167250 取B=250CL2： H=（1/81/12）L =（1/81/12）×7800=650975 取H=650 B=(1/21/3)H= (1/21/3)×650=217325 取B=250CL3： H=（1/81/12）L =（1/81/12）×6000=500750 取H=500 B=(1/21/3)H= (1/21/3)×500=167250 取B=250 、框架柱截面尺寸

9、： 在計算中，還應注意框架柱的截面尺寸應符合規(guī)范對剪壓比()、剪跨比()、軸壓比()限值的要求，如不滿足應隨時調整截面尺寸，保證柱的延性?？拐鹪O計中柱截面尺寸主要受柱軸壓比限值的控制，如以表示柱軸壓比的限值，則柱截面尺寸可用如下經驗公式粗略確定： 式中；A柱橫截面面積，m2，取方形時邊長為a；n驗算截面以上樓層層數(shù)；F驗算柱的負荷面積，可根據(jù)柱網尺寸確定，m2；fc混凝土軸心抗壓強度設計值；框架柱最大軸壓比限值，一級框架取0.7，二級框架取0.8，三級框架取0.9。地震及中、邊柱的相關調整系數(shù)，7度中間柱取1、邊柱取1.1，8度中間柱取1.1、邊柱取1.2；G結構單位面積的重量(豎向荷載)，根

10、據(jù)經驗估算鋼筋混凝土高層建筑約為1218kNm2。KJ3底層柱KJ3:(A軸線)=0.158a=397KJ3: (B軸線)=0.261a=511KJ3: (C軸線)=0.223a=472KJ6底層柱KJ6: (A軸線)=0.221a=470KJ6: (B軸線)=0.287a=535KJ6: (C軸線)=0.139a=372KJ2四層柱KJ2: (A軸線)=0.074a=272 、 板截面尺寸：截面尺寸表b(mm)h(mm)框架梁350700框架梁（四層kj-2）5001400 KJA- 400900次 梁250500柱600600衛(wèi)生間板h=110mm樓板為現(xiàn)澆雙向板，根據(jù)經驗板厚：h=(1/

11、401/50)=(1/401/50)×5500=110137.5,取h=110根據(jù)計算結果，考慮抗震設防烈度，以及教學樓空間要求大、使用荷載較大的特點 ，各截面尺寸如下： 、柱高度底層柱=層高+室內外高差+基礎頂面至室外地面的高度3.9+0.45+0.5=4.85,其它層同層高。 、材料強度等級14層的梁、板混凝土強度等級均為C35；14層柱采用C混凝土。縱向鋼筋采用HRB400級和HRB335級熱軋鋼筋；箍筋宜采用HPB235級熱軋鋼筋。 、計算簡圖、選取計算單元：、平面計算簡圖（如圖2-1），標注框架編號（橫向為1、2、3，縱向為A、B、C）、框架梁編號（材料、截面和跨度相同的編

12、同一號），確定梁的計算跨度；圖2-1 平面計算簡圖、選取軸橫向框架為計算單元，畫出計算簡圖（如圖2-2），標出計算跨度、柱的計算高度圖2-2 框架-6計算簡圖三、計算各層重力荷載代表值及結構剛度參數(shù)（一）、計算各層重力荷載代表值計算地震作用時，建筑的重力荷載代表值應取結構和構配件自重標準值和各可變荷載組合值之和?？勺兒奢d的組合系數(shù)見抗規(guī)。1、屋面豎向恒載：按屋面的做法逐項計算均布荷載×屋面面積屋面采用三氈四油上鋪小石子的做法，根據(jù)荷載規(guī)范30厚細石混凝土保護層 22×0.03=0.66 KN/三 氈 四 油 防 水 層 0.4 KN/20厚水泥砂漿找平層 20×0

13、.02=0.4 KN/150水泥蛭石保溫層 5×0.15=0.75 KN/110鋼筋混凝土板 25×0.11=2.75 KN/V型輕鋼龍骨吊頂 0.25 KN/屋面恒載標準值 5.26KN/G=5.26×14.8×47.5=3662.63 KN2、屋面豎向活載：(不上人屋面活載標準值取0.5 kN/m2 )荷載×屋面面積；0.5×14.8×47.5=351.5 KN3、樓面豎向恒載：按樓面的做法逐項計算均布荷載×樓面面積一至三層樓面：教室： 水磨石地面 0.65 KN/110鋼筋混凝土板 25×0.11=

14、2.75 KN/V型輕鋼龍骨吊頂 0.25 KN/ 樓面恒載標準值 3.65KN/3.65×（18×6.32.1×6）=367.92 KN衛(wèi) 生 間 ：瓷磚地面（包括水泥粗砂打底） 0.55 KN/110鋼筋混凝土板 25×0.11=2.75 KN/V型輕鋼龍骨吊頂 0.25 KN/樓面恒載標準值 3.55 KN/3.55×（5.5×6.02.1×6）=161.88 KN其 余 : 水磨石地面 0.65 KN/110預制鋼筋混凝土板 25×0.11=2.75 KN/V型輕鋼龍骨吊頂 0.25 KN/ 樓面恒載標準值

15、 3.65 KN/ 3.65×（46.8×14.16.9×6.318×6.35.5×6）=1692 KN G=367.92+161.88+1692=2221.8KN4、樓面豎向活載：樓面均布活荷載×樓面面積活載標準值：教室、實驗室、會議室等 2.0 kN/m2 衛(wèi) 生 間 2.0 kN/m2 走道、樓梯 2.5 kN/m213層功能面積分布情況： 衛(wèi)生間： 5.5×6+2.1×645.6 走道、樓梯： 3.6×6.33.3×6.3+2.3×46.8151.11教室、實驗室： 46.8&

16、#215;14.145.6151.11463.1713層豎向活載 45.6×2.0151.11×2.5463.17×2.01395.3kN5、梁柱自重（包括梁側、梁底、柱的抹灰）：梁側、梁底抹灰、柱周抹灰，近似按加大梁寬及柱寬考慮，一般加40mm?；炷寥葜兀?5KN/m36、墻體自重：（包括女兒墻和各種縱橫隔墻）墻體兩面抹灰，近似按加厚墻體40mm考慮。 粘土磚空斗砌體的容重：15KN/m3 7、荷載分層總匯屋面重力荷載代表值Gi=屋面恒載+50%屋面活荷載+縱橫梁自重+樓面下半層的柱及縱橫墻自重+女兒墻重；G4=3662.63+0.5×351.5+2

17、530.1+（1262.75+4365.6）+322.71=9505.1 KN各樓層重力荷載代表值Gi=樓面恒荷載+50%樓面活荷載+縱橫梁自重+樓面上下各半層的柱及縱橫墻自重；G=2221.8+0.5×1395.3+2263.61+ （1313.26+2840.22+1262.75+4365.6）=10074KNG=2221.8+0.5×1395.3+2263.61+ （1313.26+2840.22+1313.26+2648.67）=9544.8KNG=2221.8+0.5×1395.3+2263.61+ （1313.26+2648.67+1633.06+31

18、78.12）=9453.9KN總重力荷載代表值=9505.1+10074+9544.8+9453.9=38577.86KN（二）、剛度參數(shù)計算 1、梁的線剛度計算：E=3.15KN/，b=0.35 m，h=0.7 m, L=7.8 m, L=6.3 m, I=10×10-3m底層邊框架梁線剛度：AB 軸：i=6.06KN·mBC軸: i=7.50KN·m底層中框架梁線剛度： AB 軸：i=8.08KN·mBC軸: i=10.00KN·m同理可求得其余各層梁線剛度，如表3：2、柱的線剛度計算各層柱分別列表計算：E=3.25KN/，b=0.6 m，

19、h=0.6 m, H=4.85 m, H2=H3=H4=3.9mI=10.8×10-3 m底層柱線剛度： i=7.241KN·m23層柱線剛度：i=9KN·m3、橫向框架柱的側移剛度值根據(jù)D值法，第i層第j 根柱的側移剛度為： 式中，體現(xiàn)了節(jié)點轉角的影響，對于框架一般層的邊柱與中柱和首層的邊柱與中柱的值詳見課本混凝土結構下冊(武漢理工大學出版社) P201 、P203柱的側移剛度按上式計算，式中系數(shù)由書P203表3-3查得。根據(jù)梁柱的線剛度比的不同，可分為中框架中柱、邊柱和邊框架中柱、邊柱，以及樓梯間柱?，F(xiàn)以KJ-6第二層柱Z6的側移剛度計算為例，說明計算過程，其

20、余柱的計算過程從略，計算結果見表5圖3-1 KJ6 柱（Z6 ）及與其相連梁的相對線剛度由圖可知，根據(jù)公式由式其余各柱的剛度、總剛度計算見下頁表5 四、計算橫向框架自振周期建筑物總高度為16.7m，且質量和剛度分布均勻，可采用底部剪力法計算結構的地震作用。結構基本周期采用能量法公式，房屋外采用240mm厚陶粒空心砌塊，內墻為240mm厚粘土空心砌塊和180厚粘土空心砌塊，其周期折減系數(shù)取為0.7，具體計算如表6。裝訂時換表5頁能量法計算基本周期： 式中，ui把集中在各樓層處的重力荷載代表值Gi視為作用在樓面處的水平力時，按彈性剛度計算得到的結構頂點側向位移（m）。 式中，上述水平力作用下第i層

21、的層間剪力，; 第i層柱的側移剛度之和 五、計算多遇地震烈度下橫向框架的彈性地震作用對滿足底部剪力法適用條件的框架結構，可用底部剪力法求解。 本建筑場地地震基本烈度為8度區(qū)，屬于堅硬場地區(qū)，I類建筑場地，第三組。查抗規(guī)表，得，max0.16，1max（Tg/ T1）0.9=0.16×（0.35/ 0.50）0.90.112T10.50S1.4 Tg =1.4×0.350.49 s應考慮頂部附加水平地震作用，頂部附加地震作用系數(shù)為0.08 T10.01=0.050結構總水平地震作用去掉標準值為：=0.112×0.85×38577.86=3672.6KN附加

22、頂部集中力=0.050×3672.6=183.6KN樓面處水平地震作用標準值及層間地震剪力如下： 六、多遇烈度地震作用下結構層間彈性變形驗算1、 層間剪力的計算（課本P119）（上表已算出） 2、 層間彈性變形計算 驗算是否滿足。七、上述地震作用下結構內力分析 、求柱端剪力第i層第k 根柱子的剪力為 、柱的上下端彎矩 式中，y為柱子的反彎點高度比， 柱標準反彎點高度比，標準反彎點高度比是各層等高、各跨跨度相等、各層梁和柱線剛度都不改變的多層多跨規(guī)則框架在水平荷載作用下求得的反彎點高度比，查表得。 上下梁線剛度變化時的反彎點高度比修正值；當某柱的上、下梁線剛度不同，柱上、下節(jié)點轉角不同

23、時，反彎點位置有變化，應將加以修正，修正值為。 、上下層高度變化時反彎點高度比修正值，以4層中柱為例計算：由前面計算得：，查表得 =0.45，=0，=0，頂層不考慮的修正。=0.45得： 其余同理計算得表9 換表9 地震作用下框架柱剪力及柱端彎矩計算 、 框架梁端的彎矩 根據(jù)節(jié)點平衡，求梁端彎矩：對于中柱，左、右梁端彎矩可由上、下柱端彎矩之和按左、右梁的線剛度比例分配 對邊柱節(jié)點： 以KJ-6第3層計算為例：柱A： ， ，=70.6+174.8=245.4柱B: ， ， =柱C： ， ，=85.8+201.8=287.6其余各梁端的彎矩計算雷同，見表10 、框架梁端的剪力計算根據(jù)框架梁隔離體的

24、平衡條件，梁端彎矩的代數(shù)和除以梁的跨度即可得梁端剪力 （5-21）同樣取第三層為例計算：AB軸梁AB：=BC軸梁BC：=其余見表10 、框架柱的軸力計算對于中柱，每個節(jié)點左、右梁端剪力之差即為柱的該層層間軸向力；對于邊柱，節(jié)點一側的梁端剪力即為柱的該層層間軸向力；從上到下逐層累加層間軸向力，即得柱在相應層的軸力。計算結果見表10 換表10 地震作用下框架梁端彎矩 此表須裁剪復印成A4大小圖7-1 框架梁柱的彎矩圖圖7-2 框架柱的剪力圖、軸力圖八、豎向荷載作用下橫向框架的內力分析1、橫向框架梁上的線荷載（恒載和活荷載分別算）、樓（屋）面均布荷載傳給梁的線荷載（雙向板）板的等效均布荷載：（見表1

25、2）梯形分布：短向（三角形）分配荷載：長向（梯形）分配荷載：、梁上的永久荷載梁自重樓（屋）面板均布永久面荷載傳給梁的線荷載梁上墻體自重、橫向框架梁上線荷載1)、KJL-6恒載計算：1層KJL-6恒載：（A1/A跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳 來 恒 載 11.7kN/m 墻自重（包括粉刷） 0.00 kN/m 恒載標準值 gk18.53kN/m（1/AB跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳 來 恒 載 6.04kN/m 墻自重（包括粉刷） 0.00 kN/m 恒載標準值 gk12.87kN/m（BC跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳

26、 來 恒 載 5.51kN/m 墻自重（包括粉刷） 11.5 kN/m 恒載標準值 gk23.84kN/m2層KJL-6恒載：（A1/A跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳 來 恒 載 11.7kN/m 墻自重（包括粉刷） 11.5 kN/m 恒載標準值 gk30.03kN/m（1/AB跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳 來 恒 載 6.04kN/m 墻自重（包括粉刷） 0.00 kN/m 恒載標準值 gk12.87kN/m（BC跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳 來 恒 載 5.51kN/m 墻自重（包括粉刷） 0.00 kN/m 恒

27、載標準值 gk18.53kN/m3層KJL-6恒載：（A1/A跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳 來 恒 載 11.7kN/m 墻自重（包括粉刷） 11.5 kN/m 恒載標準值 gk30.03kN/m（1/AB跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳 來 恒 載 6.04kN/m 墻自重（包括粉刷） 0.00 kN/m 恒載標準值 gk12.87kN/m（BC跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 樓 面 傳 來 恒 載 5.51kN/m 墻自重（包括粉刷） 11.5 kN/m 恒載標準值 gk23.84kN/m4層KJL-6恒載：（A1/A跨）梁自重（

28、包括粉刷） 6.83 kN/m 屋 面 傳 來 恒 載 14.51kN/m 恒載標準值 gk21.34kN/m（1/AB跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 屋 面 傳 來 恒 載 7.49kN/m 恒載標準值 gk14.32kN/m（BC跨）梁自重（包括粉刷） 6.83 kN/m 屋 面 傳 來 恒 載 9.04kN/m 恒載標準值 gk15.87kN/m、橫向次梁上線荷載1）、次梁 CL2-4 （A1/A跨）恒載計算：12層（A1/A跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 12.42kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m 恒載標準值 gk17.13kN/m3

29、層（A1/A跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 12.42kN/m 梁上橫墻自重 11.5kN/m 恒載標準值 gk28.63kN/m4層（A1/A跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 15.4kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m 恒載標準值 gk20.11kN/m2）、次梁 CL2-4（1/AB跨）恒載計算：13層（1/AB跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 6.24kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m 恒載標準值 gk10.95kN/m4層（1/AB跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓

30、面?zhèn)鱽砗爿d 9.92kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m 恒載標準值 gk14.63kN/m5）、次梁 CL2-5（A1/A跨）恒載計算：12層（A1/A跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 10.98kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m 恒載標準值 gk15.69kN/m3層（A1/A跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 10.98kN/m 梁上橫墻自重 11.5kN/m 恒載標準值 gk27.19kN/m4層（A1/A跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 13.62kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m

31、 恒載標準值 gk18.33kN/m6）、次梁 CL2-5（1/AB跨）恒載計算：12層（1/AB跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 6.04kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m 恒載標準值 gk10.75kN/m3層（1/AB跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 10.98kN/m 梁上橫墻自重 11.5kN/m 恒載標準值 gk27.19kN/m4層（1/AB跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 13.62kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m 7)、次梁 CL2-5 （BC跨）恒載計算：12層（B1/B跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 5.52kN/m 梁上橫墻自重 0.00kN/m 恒載標準值 gk10.23kN/m3層（B1/B跨）恒載：梁自重（包括粉刷） 4.71 kN/m 樓面?zhèn)鱽砗爿d 10.98kN/m 梁上橫墻自重 11.5