土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)手算步驟

土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)手算步驟?一、工程概況本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工程為[具體工程名稱(chēng)]，建筑層數(shù)為[X]層，建筑高度為[具體高度]，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。該建筑的平面形狀較為規(guī)則，主要功能包括辦公室、會(huì)議室、衛(wèi)生間等。

二、設(shè)計(jì)依據(jù)1.建筑設(shè)計(jì)規(guī)范：依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB500682018）、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB500092012）（2019年版）等相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500102010）（2015年版）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500112010）（2016年版）等。3.地質(zhì)勘察報(bào)告：參考[地質(zhì)勘察單位名稱(chēng)]提供的詳細(xì)地質(zhì)勘察報(bào)告，了解場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，包括土層分布、承載力特征值等。

三、結(jié)構(gòu)布置1.柱網(wǎng)布置根據(jù)建筑功能和使用要求，確定柱網(wǎng)尺寸為[具體柱網(wǎng)尺寸，如8m×8m]。這種柱網(wǎng)布置能夠滿(mǎn)足辦公空間的靈活性，同時(shí)在結(jié)構(gòu)受力方面也較為合理。2.梁系布置主梁沿柱網(wǎng)方向布置，次梁垂直于主梁布置。主梁截面尺寸根據(jù)計(jì)算確定，一般取[具體尺寸，如300mm×700mm]；次梁截面尺寸相對(duì)較小，如250mm×500mm。梁的布置應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)受力均勻，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。3.板的布置采用雙向板，板厚根據(jù)計(jì)算確定，一般取[具體厚度，如120mm]。雙向板能夠更好地承受兩個(gè)方向的荷載，提高結(jié)構(gòu)的整體性能。

四、荷載計(jì)算1.恒荷載計(jì)算板自重：板厚為120mm，混凝土容重取25kN/m3，則板自重為0.12×25=3kN/m2。梁自重：主梁截面尺寸300mm×700mm，梁自重為0.3×（0.70.12）×25=4.35kN/m；次梁截面尺寸250mm×500mm，梁自重為0.25×（0.50.12）×25=2.375kN/m。柱自重：柱截面尺寸[具體尺寸]，柱自重根據(jù)柱高計(jì)算，假設(shè)柱高為4m，柱自重為[具體計(jì)算值]kN。墻體自重：外墻采用[墻體材料]，厚度為[具體厚度]，容重為[具體容重]kN/m3，外墻自重為[計(jì)算值]kN/m2；內(nèi)墻采用[墻體材料]，厚度為[具體厚度]，容重為[具體容重]kN/m3，內(nèi)墻自重為[計(jì)算值]kN/m2。根據(jù)墻體長(zhǎng)度和高度計(jì)算墻體自重。恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值匯總：將上述各項(xiàng)恒荷載相加，得到各樓層的恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值。例如，對(duì)于某樓層，板恒荷載3kN/m2，主梁傳來(lái)恒荷載[具體值]kN/m，次梁傳來(lái)恒荷載[具體值]kN/m，墻體恒荷載[具體值]kN/m2，則該樓層恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為[具體匯總值]kN/m2。2.活荷載計(jì)算根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，辦公室活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.5kN/m2。對(duì)于會(huì)議室等特殊功能區(qū)域，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行調(diào)整，如會(huì)議室活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取3.5kN/m2。3.風(fēng)荷載計(jì)算基本風(fēng)壓：根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，確定基本風(fēng)壓ω?=[具體值]kN/m2。風(fēng)振系數(shù)：根據(jù)建筑的高度、體型系數(shù)等因素，計(jì)算風(fēng)振系數(shù)βz。對(duì)于本建筑，采用[具體計(jì)算方法，如規(guī)范附錄中的表格法或公式法]計(jì)算得到風(fēng)振系數(shù)βz=[具體值]。風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωk=βz×μs×μz×ω?，其中μs為體型系數(shù)，根據(jù)建筑平面形狀查規(guī)范取值；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，根據(jù)建筑高度查規(guī)范取值。對(duì)于本建筑，體型系數(shù)μs=[具體值]，風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz=[具體值]，則風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωk=[具體計(jì)算值]kN/m2。4.地震作用計(jì)算地震基本烈度：根據(jù)當(dāng)?shù)氐卣饏^(qū)劃圖，確定本地區(qū)地震基本烈度為[具體烈度]度。地震分組：查規(guī)范確定地震分組為第[具體組]組。場(chǎng)地類(lèi)別：根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，確定場(chǎng)地類(lèi)別為[具體類(lèi)別]。地震影響系數(shù)αmax：根據(jù)地震基本烈度、地震分組和場(chǎng)地類(lèi)別，查規(guī)范得到地震影響系數(shù)αmax=[具體值]。結(jié)構(gòu)自振周期：采用能量法或迭代法計(jì)算結(jié)構(gòu)的自振周期。對(duì)于本框架結(jié)構(gòu)，通過(guò)手算得到結(jié)構(gòu)的基本自振周期T?=[具體值]s。地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FEk=α1×Geq，其中α1為相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響系數(shù)，Geq=0.85×G，G為結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值。結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值包括恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值和活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的組合，對(duì)于一般民用建筑，活荷載組合值系數(shù)取0.5。計(jì)算得到水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FEk=[具體值]kN。

五、框架內(nèi)力計(jì)算1.豎向荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算采用分層法計(jì)算豎向荷載作用下框架的內(nèi)力。計(jì)算單元的選取：取一榀框架作為計(jì)算單元，計(jì)算單元寬度取相鄰柱距的中心線(xiàn)之間的距離。分層計(jì)算：將框架沿高度方向分成若干層，每層作為一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算單元。對(duì)于本建筑，假設(shè)分為[X]層，則分別對(duì)各層進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。梁端彎矩計(jì)算：對(duì)于每層框架，梁端彎矩按節(jié)點(diǎn)平衡條件進(jìn)行分配。節(jié)點(diǎn)上、下梁端彎矩之和應(yīng)等于節(jié)點(diǎn)上的豎向荷載產(chǎn)生的不平衡彎矩。分配系數(shù)按梁的線(xiàn)剛度計(jì)算，梁的線(xiàn)剛度i=EI/l，其中E為混凝土彈性模量，I為梁截面慣性矩，l為梁的計(jì)算跨度。計(jì)算各梁的分配系數(shù)后，根據(jù)節(jié)點(diǎn)不平衡彎矩進(jìn)行彎矩分配，得到梁端彎矩。梁端剪力計(jì)算：根據(jù)梁端彎矩，利用靜力平衡條件計(jì)算梁端剪力。V=（M左+M右）/l，其中M左、M右為梁端左右兩側(cè)的彎矩，l為梁的計(jì)算跨度。柱軸力計(jì)算：柱軸力等于該柱以上各層梁傳來(lái)的豎向荷載之和。對(duì)于底層柱，軸力還應(yīng)加上柱自重。2.水平荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算采用D值法計(jì)算水平荷載作用下框架的內(nèi)力。柱的抗側(cè)剛度D值計(jì)算：根據(jù)框架柱的類(lèi)型（邊柱、中柱）、樓層位置等因素，計(jì)算柱的抗側(cè)剛度D值。D值的計(jì)算公式為D=α（12i/h2），其中α為與柱端約束情況有關(guān)的系數(shù)，i為柱的線(xiàn)剛度，h為柱的層高。水平荷載分配到各柱：根據(jù)各柱的抗側(cè)剛度D值，將水平荷載按比例分配到各柱。某柱分配到的水平剪力Vj=Dj/∑Di×V，其中Dj為第j柱的抗側(cè)剛度，∑Di為所有柱抗側(cè)剛度之和，V為作用在該樓層的水平荷載。柱端彎矩計(jì)算：柱端彎矩根據(jù)柱的反彎點(diǎn)位置和分配到的水平剪力計(jì)算。對(duì)于底層柱，反彎點(diǎn)位于距基礎(chǔ)頂面2/3柱高處；對(duì)于其他層柱，反彎點(diǎn)位于柱高的中點(diǎn)。柱端彎矩M=V×h×y，其中y為反彎點(diǎn)到柱端的距離。梁端彎矩計(jì)算：根據(jù)節(jié)點(diǎn)平衡條件，由柱端彎矩計(jì)算梁端彎矩。節(jié)點(diǎn)上、下梁端彎矩之和應(yīng)等于節(jié)點(diǎn)上柱端彎矩之和。梁端剪力計(jì)算：根據(jù)梁端彎矩，利用靜力平衡條件計(jì)算梁端剪力。計(jì)算方法同豎向荷載作用下梁端剪力計(jì)算。

六、內(nèi)力組合1.控制截面的確定對(duì)于框架梁，控制截面一般取梁的兩端支座截面和跨中截面；對(duì)于框架柱，控制截面一般取柱的上下端截面。2.內(nèi)力組合類(lèi)型考慮以下幾種內(nèi)力組合類(lèi)型：+Mmax及相應(yīng)的N、V：梁的跨中正彎矩最大時(shí)的內(nèi)力組合。Mmax及相應(yīng)的N、V：梁的支座負(fù)彎矩最大時(shí)的內(nèi)力組合。Nmax及相應(yīng)的M、V：柱的軸力最大時(shí)的內(nèi)力組合。Nmin及相應(yīng)的M、V：柱的軸力最小時(shí)的內(nèi)力組合。3.荷載效應(yīng)組合根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，采用以下荷載效應(yīng)組合公式：基本組合：γG×SGK+γQ1×SQ1K+∑γQi×ψci×SQik標(biāo)準(zhǔn)組合：SGK+SQ1K+∑ψci×SQik準(zhǔn)永久組合：SGK+∑ψq×SQik其中，γG、γQ1為永久荷載、第一個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；γQi為其他可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；SGK、SQ1K、SQik分別為永久荷載、第一個(gè)可變荷載、其他可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值；ψci、ψq分別為可變荷載的組合值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)。

七、截面設(shè)計(jì)1.梁的截面設(shè)計(jì)正截面受彎承載力計(jì)算：根據(jù)梁的控制截面彎矩設(shè)計(jì)值M，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式計(jì)算梁的縱向受拉鋼筋面積As。首先確定梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)和鋼筋級(jí)別，然后根據(jù)公式α1×fc×bx=fy×As和M≤α1×fc×bx×（h0x/2）進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得到的As應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范的最小配筋率要求。斜截面受剪承載力計(jì)算：根據(jù)梁的控制截面剪力設(shè)計(jì)值V，計(jì)算梁的箍筋和彎起鋼筋。首先計(jì)算梁的截面尺寸是否滿(mǎn)足要求，若不滿(mǎn)足則調(diào)整截面尺寸。然后根據(jù)公式V≤0.7×ft×bh0+fyv×Asv×h0/s計(jì)算箍筋面積Asv，當(dāng)計(jì)算所需的箍筋面積過(guò)大時(shí)，可考慮設(shè)置彎起鋼筋。彎起鋼筋的面積和彎起角度應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范的構(gòu)造要求。2.柱的截面設(shè)計(jì)正截面受壓承載力計(jì)算：根據(jù)柱的控制截面軸力設(shè)計(jì)值N和彎矩設(shè)計(jì)值M，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式計(jì)算柱的縱向受壓鋼筋面積As'和箍筋面積Asv。對(duì)于大偏心受壓柱，采用公式N≤α1×fc×bh0fy×As+fy'×As'和M≤α1×fc×bx×（h0x/2）+fy'×As'×（h0as'）進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于小偏心受壓柱，采用相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算得到的As'和Asv應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范的最小配筋率和構(gòu)造要求。斜截面受剪承載力計(jì)算：根據(jù)柱的控制截面剪力設(shè)計(jì)值V，計(jì)算柱的箍筋面積Asv。柱的斜截面受剪承載力計(jì)算公式為V≤1.75×ft×bh0/fyv+0.07×N，當(dāng)V>1.75×ft×bh0/fyv+0.07×N時(shí)，應(yīng)采取加大截面尺寸、提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)或增加箍筋等措施。

八、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1.基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的荷載大小、地質(zhì)條件等因素，選擇柱下獨(dú)立基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)類(lèi)型。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)具有受力明確、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。2.基礎(chǔ)尺寸的確定根據(jù)地基承載力特征值計(jì)算基礎(chǔ)底面積：基礎(chǔ)底面積A=N/fG，其中N為柱傳至基礎(chǔ)頂面的軸向力設(shè)計(jì)值，f為修正后的地基承載力特征值，G為基礎(chǔ)及其上土的自重。根據(jù)計(jì)算得到的基礎(chǔ)底面積，初步確定基礎(chǔ)的邊長(zhǎng)。根據(jù)沖切和剪切驗(yàn)算調(diào)整基礎(chǔ)高度：對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行沖切和剪切驗(yàn)算，確保基礎(chǔ)的高度滿(mǎn)足要求。沖切驗(yàn)算公式為Fl≤0.7×βhp×ft×amh0，剪切驗(yàn)算公式為V≤0.7×ft×bh0。若不滿(mǎn)足要求，則調(diào)整基礎(chǔ)高度，重新進(jìn)行驗(yàn)算，直至滿(mǎn)足要求為止。3.基礎(chǔ)配筋計(jì)算計(jì)算基礎(chǔ)底板的彎矩：根據(jù)基礎(chǔ)底面的反力分布，計(jì)算基礎(chǔ)底板在兩個(gè)方向的彎矩。對(duì)于矩形基礎(chǔ)，可采用簡(jiǎn)化方法計(jì)算彎矩。確定基礎(chǔ)底板的配筋：根據(jù)計(jì)算得到的彎矩，按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式計(jì)算基礎(chǔ)底板的配筋面積。計(jì)算得到的配筋應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范的最小配筋率和構(gòu)造要求。

九、結(jié)構(gòu)施工圖繪制1.結(jié)構(gòu)平面布置圖繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖，包括柱、梁、板的布置以及軸線(xiàn)尺寸、構(gòu)件編號(hào)等。在圖中應(yīng)注明各構(gòu)件的尺寸、配筋等信息。2.梁配筋圖繪制梁配筋圖，包括梁的立面圖和斷面圖。在立面圖中應(yīng)標(biāo)注梁的編號(hào)、跨度、截面尺寸、縱筋和箍筋的配置等信息；在斷面圖中應(yīng)詳細(xì)表示梁的截面配筋情況。3.柱配筋圖繪制柱配筋圖，包括柱的立面圖和斷面圖。在立面圖中應(yīng)標(biāo)注柱的編號(hào)、高度、截面尺寸、縱筋和箍筋的配置等信息；在斷面圖中應(yīng)詳細(xì)表示柱的截面配筋情況。4.基礎(chǔ)施工圖繪制基礎(chǔ)施工圖，包括基礎(chǔ)平面布置圖和基礎(chǔ)詳圖。在基礎(chǔ)平面布置圖中應(yīng)標(biāo)注基礎(chǔ)的位置、尺寸、編號(hào)等信息；在基礎(chǔ)詳圖中應(yīng)詳細(xì)表示基礎(chǔ)的配筋、尺寸、構(gòu)造等要求。

十、總結(jié)通過(guò)以上手算步