本科毕业论文---石嘴山市交通大学3#教学楼计算书.doc

宁夏理工学院毕业设计（论文）摘 要 本设计贯彻“实用，安全，经济，美观”的设计原则。按照建筑设计规范，认真考虑设计的各项因素。根据结构与建筑的总体与细部的关系。 本设计主要分为两大部分，第一部分为建筑设计。建筑设计根据任务书的要求和综合考虑基地环境,使用功能，结构施工，材料设备。整体是框架结构，设计图纸有：平面图，立面图，剖面图。第二部分为结构设计。结构设计由柱设计，梁设计。对该建筑进行梁柱构件的尺寸设计，重力荷载作用下的计算，地震荷载作用下的计算，承载能力极限状态内力组合和配筋等等。关键词：框架结构；建筑设计；结构设计；配筋Abstract The design and implement practical, safe, economic, beautiful design principle. According to architectural design standard, seriously consider the design of various factors. According to the structure and the construction of the overall relationship with the west. This design is mainly divided into two parts: The first part is the architectural design. Architecture design according to the requirement of the specification and comprehensive considering the base environment, working function, structure construction, materials, equipment. The overall frame structure, design drawings are: floor plan, elevation, section figure.The second part is structure design. Structure design of column design, beam design, board design and foundation design, etc. The building is the size of the beam slab column design, calculation of gravity loads, horizontal loads of meter, combination of internal force and reinforcement and so on.Keywords: Frame structure;Architectural design;Structural design;Reinforcement目 录摘 要Abstract目 录1绪论11.1设计依据11.2设计规模11.3各部分工程构造11.3.1屋面做法11.3.2楼面做法11.3.3墙体做法21.3.4厕所做法21.3.5门窗做法22结构方案设计32.1设计资料32.2结构设计33荷载计算43.1初估梁柱截面43.1.1初步确定柱的截面尺寸43.1.2初步确定梁的截面尺寸43.1.3 楼板厚度确定43.2荷载计算43.2.1层数划分及计算43.2.2荷载汇集54水平荷载作用下的框架内力分析124.1 梁的线刚度124.2框架柱侧移刚度计算124.2.1柱线刚度124.2.2 柱的侧位移刚度D计算134.3 水平地震作用分析（底部剪力法）134.4 横向地震作用计算144.5 验算框架层间弹性位移角144.6 水平地震作用下框架柱剪力和弯矩计算155竖向荷载作用下框架内力分析185.1 荷载计算及计算简图185.2 恒载作用下框架的内力分析195.2.1 恒载作用下梁端固端弯矩计算195.3 活载作用下框架的内力分析225.3.1 活载作用下梁端固端弯矩计算225.4 恒（活）载作用下框架梁端剪力计算245.5 柱轴力256内力组合286.1框架梁内力组合：287截面设计367.1 框架梁的配筋计算367.1.1梁段配筋计算367.2框架柱的配筋计算547.2.1柱的配筋计算547.2.2柱斜截面受剪承载力计算54参考文献60结 束 语61致 谢62附 录63I1绪论1.1设计依据 （1）总图制图标准（GB/T 50103-2010） （2）房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001-2010） （3）建筑设计防火规范(GB50016-2006) （4）民用建筑设计通则（GB50352-2005） （5）建筑结构荷载规范（GB 50009-2012） （6）混凝土结构设计规范（GB 50010-2010） （7）建筑地基基础设计规范(GB50007-2011) （8）建筑结构抗震规范（GB 50011-2011） （9）建筑设计资料集（13） （10）钢筋混凝土设计手册1.2设计规模 （1）本次设计题目为“石嘴山市交通大学3#教学楼” （2）建筑面积：3666.134，结构共4层，每层3.6m。 （3）室内外高差0.45m，室外地面标高为-0.45m。1.3各部分工程构造1.3.1屋面做法 屋面采用不上人屋面，由上至下，依次为： 防水层:SBS高聚物改性沥青防水卷材 找平层：20mm厚1：3水泥砂浆 保温层：120mm厚水泥珍珠岩 找坡层：30mm厚水泥焦渣 结构层：120mm厚钢筋砼现浇板 10mm厚板底抹灰 1.3.2楼面做法 12mm厚水磨石地面 20mm厚水泥砂浆找平 石混凝土垫层 120mm厚钢筋砼现浇板 10mm厚板底抹灰 1.3.3墙体做法 外墙采用240厚加气混凝土砌块，外墙面贴瓷砖，内墙面抹灰。保温层采用水泥蛭石30mm厚。内墙采用240厚加气混凝土砌块，两面抹灰。采用M5混合砂浆砌筑。1.3.4厕所做法 墙裙高铺瓷砖，墙面抹灰，地面为防滑地板砖，设有地漏。1.3.5门窗做法 均为木门。双推拉铝合金窗，单层玻璃全封闭窗。2结构方案设计2.1设计资料 （1）本工程地震设防烈度为八度第二组，地震加速度为0.2g，场地土类别为类,丙类建筑，地基基础设计等级为丙级； （2）气象资料：基本风压W0=0.3KN/m2； （3）地质资料：本工程地质情况自上而下依次为： 杂填土，层厚1.2m,地基承载力fak=100Kpa Es=6.0Mpa 粉土，层厚1m,地基承载力fak=130Kpa Es=9.0Mpa 卵石，勘察范围内未见底，地基承载力fak=500Kpa Es=32Mpa。 （4）水文资料：勘察范围内未见地下水，最大冻土深度为1.2m。2.2结构设计 （1）本工程为钢筋混凝土现浇框架结构。 （2）楼板均采用现钢筋混凝土板，楼梯为现浇板式楼梯。 （3）材料情况 非承重加气混凝土砌块；砂浆等级M5；混凝土：C30。 纵向受力钢筋：HRB335级（梁）；HRB335级（柱）；箍筋：HPB300级钢筋。 （4）施工：梁、柱均现浇3荷载计算3.1初估梁柱截面3.1.1初步确定柱的截面尺寸 由轴压比限值条件N/fcA0.8(（二级框架）（框架柱的负荷面积内每平米按12kN/m2初估） 初估：柱截面：.3.1.2初步确定梁的截面尺寸 梁截面主梁: 边跨取, 取中跨取. 且b不小于0.5倍柱宽且不小于250 取3.1.3 楼板厚度确定 取3.2荷载计算3.2.1层数划分及计算 简图如图： 图3.1 结构横剖面简图图3.2 结构布置简图3.2.2荷载汇集（1）恒载屋面荷载：（不上人屋面） 防水层:SBS高聚物改性沥青防水卷材 找平层：20mm厚1：3水泥砂浆 保温层：120mm厚水泥珍珠岩 找坡层：30mm厚水泥焦渣 结构层：120mm厚钢筋砼现浇板 10mm厚板底抹灰 楼面： 12mm厚水磨石地面 20mm厚水泥砂浆找平 石混凝土垫层 120mm厚钢筋砼现浇板 10mm厚板底抹灰 梁、柱重：考虑梁、柱上抹灰，取梁、柱自重。 墙重： 外墙面外抹灰贴面转 内墙面抹灰： 总墙重： 外墙： 内墙： 门、窗：门取0.2KN/m2，窗取0.4KN/m2。 （2）活荷载： 厕所： 教室： 走廊、楼梯: 不上人屋面 （3）各层梁、柱、墙、门窗重力荷载计算 梁重力荷载标准值表 3.1 梁重力荷载计算一览表层数构件B（m）H(m)(KN/m3)L(m)nG(KN)1-5层边横梁0.30.6251.05620567中横梁0.30.6251.05310141.75纵梁0.30.6251.0559.941132.11则每层梁重1840.86KN 柱重力荷载标准值表3.2 柱重力荷载计算表层数B(m)H(m)(KN/m3)L(m)nG(KN)10.50.5251.054.05401063.1252-40.50.5251.053.640945 门窗重力荷载标准值表3.3 门窗参数表类别门窗名称洞口尺寸门窗数量总计材料1234门M1100024002820121272木门（0.2KN/m2）M212002400404412窗C11800150026282828110钢框架玻璃窗（0.4KN/m2）C215001500888832C31200150022228C4900150024248864一层门窗重力荷载标准值：二层门窗重力荷载标准值：三至四层门窗重力荷载标准值： 墙重： 加气混凝土砌块取6KN/，外墙面瓷砖取0.5KN/，内墙面20抹灰取17KN/。首层墙重：表3.4 首层墙面积计算位置长度（m）高度（m）门窗（m2）柱（m2）面积（m2）外纵墙A轴线59.92.9542.313.275121.13外纵墙D轴线59.92.9546.9813.275116.45外横墙、轴线152.9510.84.42529.025内纵墙B、C轴线51.52.9545.610.32596内横墙122.9501.47533.925二层墙重：表3.5 二层墙面积计算位置长度（m）高度（m）门窗（m2）柱（m2）面积（m2）外纵墙A、D轴线59.92.9542.313.275121.13表3.5 二层墙面积计算（续）位置长度（m）高度（m）门窗（m2）柱（m2）面积（m2）外横墙、轴线152.9510.84.42529.025内纵墙B、C轴线51.52.9545.610.32596内横墙122.9501.47533.925三层、四层墙重：表3.6 三、四层墙面积计算位置长度（m）高度（m）门窗（m2）柱（m2）面积（m2）外纵墙A、D轴线59.92.9542.313.275121.13外横墙、轴线152.9510.84.42529.025内横墙122.9501.47533.925内纵墙B、C轴线21.52.95184.42541则首层墙重：三、 四层墙重： （4）雨蓬：120厚钢筋混凝土 （5）雨蓬面积： 则雨蓬的重力标准值为： （6）楼梯面积： （7）楼梯恒载为： （8）楼梯活载： （9）楼面面积：表3.7 荷载汇总表一层二层三层四层楼面恒载（KN）4.9886.93+36=4391.984.9886.93=4345.964.9886.93=4345.96楼面活载2886.93=1773.862886.93=1773.862886.93=1773.86梁重1840.861840.861840.861840.860.5（上柱+下柱）1004.07945945472.50.5（上墙+下墙）1659.281465.561342.36986.660.5（上门窗+下门窗）67.03258.5452.5626.280.5（上楼梯+下楼梯）恒载44.44544.44544.4450.5（上楼梯+下楼梯）活载55.55955.55955.559屋面恒载4.9886.93=4345.96屋面活载0.5886.93=443.47则一层重力荷载标准值：二层重力荷载标准值：三层重力荷载标准值：四层重力荷载标准值： 图3.3 各层重力荷载代表值4水平荷载作用下的框架内力分析4.1 梁的线刚度 在计算梁的线刚度时，考虑楼板对梁刚度有利影响,认为翼缘参加工作,为简化计算，先按矩形截面计算惯性矩，然后乘以一个增大系数。现浇钢筋砼梁：边框架梁=1.5I0 中框架梁=2I0 柱、梁均采用30混凝土 ， 框架梁线刚度计算:边框梁（A-B):中框架梁（B-C）：4.2框架柱侧移刚度计算4.2.1柱线刚度 柱采用C30混凝土，首层4.05米，其余层高3.6m； 柱截面：各层则：表4.1 线刚度计算表层次h()bh(2)I0(109)EI0/h(n.m)140505005005.23.8510102-436004.3310104.2.2 柱的侧位移刚度D计算表4.2 底层柱D值的计算表D值=D=边柱（20柱）4.90.7821969中柱（20柱）1.340.5515492表4.3 二-四层柱D值的计算表D值=D=边柱（20柱）4.350.7630470中柱（20柱）1.190.5321249层间侧移刚度的验算 满足要求4.3 水平地震作用分析（底部剪力法） 按顶点位移法计算，考虑填充墙对结构周期影响，取基本周期调整系数，顶点位移按D值法计算，顶点位移计算如下表。表4.4 横向框架顶点位移计算层次Gi/KNGi/KNDi层间位移i=Gi/D/m47893.9957893.99510343800.007639485.8917379.910343800.016829615.0726994.9610343800.026表4.4 横向框架顶点位移计算(续）19922.3836917.347492200.049顶点位移：4.4 横向地震作用计算 本工程地震设防烈度为八度第二组，地震加速度为0.2g，场地土类别为类，则，基本周期的地震影响系数：，故不考虑顶部附加地震作用。各层水平地震作用标准值（计算过程见表4.5）：表4.5 各层水平地震作用标准值及楼层剪力层数HHiG1G1HiG1Hi/GjHjF1V143.614.857893.995117225.830.3471777.051777.0533.611.259485.89106716.260.3161618.293395.3423.67.659615.0773555.290.2181116.424511.7614.054.059922.3840185.640.119609.425121.184.5 验算框架层间弹性位移角 计算过程见表4.6表4.6 弹性变形验算层数HD1V1相对弹性转角43.610343801777.050.0004833.610343803395.340.0009123.610343804511.760.0012114.057492205121.180.00169均满足4.6 水平地震作用下框架柱剪力和弯矩计算柱剪力：柱弯矩： ，反弯点高度：式中： 反弯点到柱下端质点的距离，即反弯点高度 标准反弯点高度比 为上、下层梁线刚度比变化修正值 为上层层高变化修正值 为下层层高修正值柱内力值：； 根据框架总层数m，该柱所在层数n和梁柱线刚度比值K确定，并由内插法根据K值确定，柱端弯矩见表4.7、表4.8，计算过程见图4.1、图4.2。表4.7 边柱柱端弯矩计算表层数层高hD层间剪力DimVimKYM上M下43.610343801777.053047052.354.350.45103.784.8133.610343803395.3430470100.014.350.5180.00180.0023.610343804511.7630470132.904.350.5239.22239.2214.057492205121.1821969150.174.90.55273.68334.50表4.8中柱柱端弯矩计算表层数层高hD层间剪力DimVimKYM上M下43.610343801777.052124936.511.190.4177.5553.8933.610343803395.342124969.751.190.45138.11113.0023.610343804511.762124992.681.190.5166.82166.82图4.1 水平地震作用下框架弯矩图图4.2 水平地震作用下框架梁端剪力和柱轴力5竖向荷载作用下框架内力分析5.1 荷载计算及计算简图荷载计算过程见表5.1。表5.1 荷载计算表恒载活载四层梁：0.30.65251.2=5.85KN/m屋面：4.97.5=36.75KN/m总：42.6KN/m0.57.5=3.75KN/m二至三层梁：0.30.65251.2=5.85KN/m楼面：5.137.5=38.475KN/m墙：2.242.95=6.608KN/m总：50.663KN/m27.5=15KN/m按分层计算法计算各杆件内力时，除底层外其他各层柱的线刚度均乘以折减系数0.9，同时柱端的弯矩传递系数为1/3。则二至四层柱线刚度为：首层柱线刚度：因为框架结构对称，荷载对称，奇数跨，可取半边结构计算，如图5.1所示（以恒载为例）。图5.1 恒载作用下框架计算简图5.2 恒载作用下框架的内力分析5.2.1 恒载作用下梁端固端弯矩计算四层梁：边跨：中跨：楼面梁：边跨：中跨：恒载作用下框架弯矩分配进行计算过程如图5.2、图5.3、图5.4所示。图5.2 恒载作用下四层框架弯矩分配图5.3 恒载作用下二-三层框架弯矩分配图5.4 恒载作用下首层框架弯矩分配图5.5 恒载作用下框架弯矩图5.3 活载作用下框架的内力分析5.3.1 活载作用下梁端固端弯矩计算四层梁：边跨：中跨：楼面梁：边跨：中跨：恒载作用下框架弯矩分配进行计算过程如图5.6、图5.7、图5.8所示。图5.6 活载作用下四层框架弯矩分配图5.7 活载作用下二-三层框架弯矩分配图5.8 活载作用下首层框架弯矩分配图5.9 活载作用下框架弯矩图5.4 恒（活）载作用下框架梁端剪力计算均布荷载下: 计算过程见表5.2。表5.2恒（活）载作用下框架梁端剪力计算q(KN/m)L(m)ql/2M/lV左V右ABBCABBCABBCABBCABBCABBC442.642.663127.863.96.260121.5463.9134.0963.93.753.756311.255.6250.16011.095.62511.415.625表5.2恒（活）载作用下框架梁端剪力计算(续）q(KN/m)L(m)ql/2M/lV左V右350.750.763152.176.053.990148.1176.05156.0976.0531515634522.51.26043.822.546.2622.5250.750.763152.176.053.990148.1176.05156.0976.051515634522.51.26043.822.546.2622.5150.750.763152.176.059.36076.0576.05161.4676.051515634522.52.82042.1822.547.8222.55.5 柱轴力柱自重：底层柱：其余层柱：计算过程见表5.3、表5.4。表5.3 恒（活）载作用框架边柱轴力计算层次截面恒载剪力纵向梁传来荷载柱自重柱轴力恒载活载恒载活载恒载活载4顶121.5411.0955.19022.5176.7311.09底199.2311.09表5.3 恒（活）载作用框架边柱轴力计算（续）层次截面恒载剪力纵向梁传来荷载柱自重柱轴力恒载活载恒载活载恒载活载3顶148.1143.867.44022.5414.7854.89底437.2854.892顶148.1143.867.44022.5652.8398.69底675.3398.691顶76.0542.1867.44028.13818.82140.87底846.95140.89表5.4 恒（活）载作用框架中柱轴力计算层次截面恒载剪力纵向梁传来荷载柱自重柱轴力恒载活载恒载活载恒载活载4顶70.195.934.13022.5104.325.9底126.825.93顶80.0423.7659.25022.5266.1129.66底288.6129.662顶80.0423.7659.25022.5427.953.42底450.453.42表5.4 恒（活）载作用框架中柱轴力计算（续）1顶85.4125.3259.25028.13595.0678.74底623.1978.746内力组合6.1框架梁内力组合： 将内力计算图中梁的弯矩、剪力标准值填入内力组合表，边跨梁和中间跨梁组合计算见表6.1，柱的内力组合见表6.2、6.3。62表6.1梁的内力组合表层次跨数内力1.2恒载+1.4活载1.35恒载+1.40.7活载1.2(恒+0.5活）+1.3FEhMmax,Vmax左震右震顶层AB跨M左-81.51-88.5750.75-159.0412543.07625-159.04125M中122.046132.3930.7560.6105109.6335132.393M右-181.872-197.4660.75-184.155-74.253-197.466V左161.374174.94720.85100.59835158.65505174.9472V右-176.882-192.20330.85-171.61925-113.56255-192.2033BC跨M左-144.232-158.82190.75-84.04575-84.04575-158.8219M中-100.476-103.75350.75-65.997-65.997-103.7535M右-148.432-161.76190.75-126.71625-85.39575-161.7619V左84.55591.77750.8552.433183.660491.7775V右-84.555-91.77750.85-83.6604-52.4331-91.7775三层AB跨M左-116.736-118.36890.75-332.67375183.70575-332.67375M中173.438176.22650.7549.9545172.1025176.2265M右133.324179.57290.75-6.2265265.8765265.8765表6.1梁的内力组合表(续）层次跨数内力1.2恒载+1.4活载1.35恒载+1.40.7活载1.2(恒+0.5活）+1.3FEhMmax,Vmax左震右震V左209.232221.99850.8588.0702237.0242237.0242V右-252.072-256.05630.85-257.2814-108.3274-257.2814BC跨M左-194.654-197.88110.75-175.857-73.56-197.8811M中-102.636-104.39850.75-65.817-65.817-104.3985M右-194.654-197.88110.75-175.857-73.56-197.8811V左122.76124.71750.8550.371127.721127.721V右-122.76-124.71750.85-127.721-50.371-127.721二层AB跨M左-116.736-118.36890.75-483.2235334.2555-483.2235M中173.438176.22650.755.79675216.26025216.26025M右133.324179.57290.75-68.46075328.11075328.11075V左209.232221.99850.8547.88135277.21305277.21305V右-252.072-256.05630.85-297.47025-68.13855-297.47025BC跨M左-194.654-197.88110.75-199.24725-50.16975-199.24725M中-102.636-104.39850.75-65.817-65.817-104.3985表6.1梁的内力组合表(续）层次跨数内力1.2恒载+1.4活载1.35恒载+1.40.7活载1.2(恒+0.5活）+1.3FEhMmax,Vmax左震右震二层BC跨M右-194.654-197.88110.75-199.24725-50.16975-199.24725V左122.76124.71750.8532.691145.401145.401V右-122.76-124.71750.85-145.401-32.691-145.401底层AB跨M左-160.636-163.17490.75-602.8665397.2885-602.8665M中278.564295.79630.7551.294331.08331.08M右-253.888-258.0160.75-382.867557.7155-382.8675V左150.312144.00390.8535.95415162.21145162.21145V右-260.7-264.83460.85-252.20605-125.94875-264.8346BC