河南大学综合行政办公楼毕业设计方案计算报告书.doc

第一章 工程概况 该工程为河南大学综合行政办公楼，工程占地面积约1113.48，总建筑面积4500左右，层数为四层，层高为3.9m,基本顶面距室外地面为500mm,承重构造体系拟采用现浇钢筋混凝土框架构造。一、重要建筑做法及设计资料1.设计标高：室内设计标高0.000相称于绝对标高4.400m，室内外高差450mm。2.墙身做法：墙身为加气混凝土填充墙，M5水泥砂浆砌筑。内粉刷为混合砂浆打底，纸筋灰面，厚20mm，“803”内墙涂料两度。外粉刷为1：3水泥砂浆底，厚20mm，马赛克贴面。3.楼面做法：瓷砖地面（涉及水泥粗砂打底），100mm厚钢筋混凝土板，V型轻钢龙骨吊顶。4.屋面做法：30mm厚细石混凝土保护层，三毡四油防水层，20mm厚水泥砂浆找平层，150mm厚水泥蛭石保温层，100mm厚钢筋混凝土板，V型轻钢龙骨吊顶。5.门窗做法：门厅处为铝合金门窗，其他均为木门，钢窗。6.地质资料：属类建筑场地，余略。7.基本风压：。8.活荷载：屋面活荷载，办公楼楼面活荷载，走廊楼面活荷载。9.多层框架平面图、剖面图见建筑施工图。二、钢筋混凝土框架设计各梁柱截面尺寸拟定如下：边跨（AB、CD）梁：取中跨（BC）梁：取边柱（A轴、D轴）连系梁：取中柱（B轴、C轴）连系梁：取柱截面均为：现浇楼板厚为：。依照地质资料，拟定基本顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高5.15m。各梁柱构件线刚度经计算后列于图1-1。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板作用，取（为不考虑楼板翼缘作用梁截面惯性矩）。边跨（AB、CD）梁： 中跨（BC）梁：上部各层柱： 底层柱： 图1-1 构造计算简图（图中数字为线刚度，单位：）第二章 恒荷载计算一、荷载计算 屋面框架梁线荷载原则值30mm厚细石混凝土保护层： 三毡四油防水层：20mm厚水泥砂浆找平层：150mm厚水泥蛭石保温层：100mm厚钢筋混凝土板：V型轻钢龙骨吊顶：屋面恒荷载：边跨（AB、CD）框架梁自重：梁侧粉刷：中跨（BC）框架梁自重：梁侧粉刷：因而，作用在屋顶框架梁上线荷载为： 楼面框架梁线荷载原则值瓷砖地面（涉及水泥粗砂打底）：100mm厚现浇钢筋混凝土板：V型轻钢龙骨吊顶： 楼面恒荷载：边跨框架梁及梁侧粉刷：中跨框架梁及梁侧粉刷：因而，作用在中间层框架上线荷载为：屋面框架节点集中荷载原则值边柱连系梁自重： 梁侧粉刷： 1m高女儿墙自重：墙侧粉刷：连系梁传来屋面自重： 顶层边节点集中荷载： 中柱连系梁自重： 梁侧粉刷： 连系梁传来屋面自重： 顶层中节点集中荷载： 楼面框架节点集中荷载原则值边柱连系梁自重：梁侧粉刷：钢窗自重： 窗上、下墙体自重： 墙体粉刷： 窗边墙体自重： 墙体粉刷： 框架柱自重： 框架柱粉刷： 连系梁传来屋面自重： 中间层边节点集中荷载： 中柱连系梁自重：梁侧粉刷：内纵墙自重： 内纵墙粉刷： 内纵墙上门窗自重： 框架柱自重：框架柱粉刷：连系梁传来屋面自重： 中间层中节点集中荷载： 恒荷载作用下构造计算简图如图2-1所示： 图2-1 恒荷载作用下构造计算简图二、恒荷载作用下内力计算横载作用下内力计算采用分层法，除底层以外其他层柱线刚度均乘以0.9折减系数，柱弯矩传递系数为1/3，底层为1/2。图4中梁上分布荷载由矩形和梯形两某些构成，在求固端弯矩时依照固端弯矩相等原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载。（）顶层： 余层： 附加弯矩计算： 则等效均布荷载布置如图2-2所示：图2-2 恒荷载等效均布荷载布置图1、 顶层恒荷载弯矩分派a.运用弯矩分派法并运用构造对称性区一半构造计算，各杆固端弯矩为： b.弯矩分派系数计算如下: c.弯矩分派过程：图2-3 顶层弯矩分派法计算过程2、原则层恒荷载弯矩分派a.运用弯矩分派法并运用构造对称性区一半构造计算，各杆固端弯矩为： b.弯矩分派系数计算如下: c.弯矩分派过程：图2-4 原则层弯矩分派法计算过程3、 底层恒荷载弯矩分派a.运用弯矩分派法并运用构造对称性区一半构造计算，各杆固端弯矩为： b.弯矩分派系数计算如下: c.弯矩分派过程：图2-5 底层弯矩分派法计算过程4、 跨中弯矩计算 在求得构造梁端支座弯矩后，求跨中弯矩则须依照求得支座弯矩和各垮实际荷载分布按平衡条件计算，框架梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算跨中弯矩如图2-6所示 。图2-6 实际荷载作用下跨中弯矩计算简图经计算得跨中弯矩，例如顶层边跨跨中弯矩：其她层跨中弯矩计算见表：表2-1位置梁号顶层A4B44.8417.8660000.392.51B4C44.0013.3927000.511.78C4D44.8417.8660000.392.51余层AB4.8411.8860000.368.82BC4.008.9127000.59.06CD4.8411.8860000.368.82图2-7 分层法弯矩计算成果(顶层、原则层、底层)5.叠加、修正将各层分层法求得弯矩图叠加，可得到整个框架构造在恒载作用下弯矩图。显然，叠加后框架内个节点弯矩并不一定能达到平衡，为提高精度，将节点不平衡弯矩再分派一次进行修正（见图2-8），修正后竖向荷载作用下整个框架构造弯矩图如图2-9所示。图2-8 节点弯矩再分派（1-4层）图2-9 框架在恒荷载作用下弯矩图6.恒荷载作用下框架剪力计算a. 梁：据简图和推导公式进行计算。 例如： ，其他梁端剪力按对称计算见表2-2。表2-2梁号A4B428.9550.546.00.34.8417.8648.43-55.62A3B333.2040.826.00.34.8411.8838.20-40.74A2B231.5940.536.00.34.8411.8837.98-40.96A1B129.2440.076.00.34.8411.8837.66-41.27B4C428.7828.782.70.54.0013.3914.44-14.44B3C314.1014.102.70.54.008.9111.41-11.41B2C215.0215.022.70.54.008.9111.41-11.41B1C116.4116.412.70.54.008.9111.41-11.41b. 柱：据简图和推导公式进行计算。 例如：顶层边柱（A3A4）,其他柱子剪力按对称计算见表2-3。表2-3柱号柱号A3A424.4515.263.9-10.18-10.18B3B4-16.97-10.753.97.117.11A2A311.5012.493.9-6.15-6.15B2B3-8.18-8.813.94.364.36A1A212.6614.023.9-6.84-6.84B1B2-8.91-9.763.94.794.79A0A18.784.845.15-2.64-2.64B0B1-6.11-3.345.151.831.83横荷载作用下剪力图见图2-10。图2-10 横荷载作用下剪力图7.恒荷载作用下框架轴力计算据简图和推导公式进行计算。例如：顶层边柱其她柱子轴力见表2-5。表2-5柱号A3A40.000.0048.4342.8591.28A2A391.280.0038.2061.29190.77A1A2190.770.0037.9861.29290.04A0A1290.040.0037.6661.29388.99B3B40.0055.6214.4445.62115.68B2B3115.6840.7411.4174.15241.98B1B2241.9840.9611.4174.15368.50B0B1368.5041.2711.4174.15495.33恒荷载作用下框架轴力图：图2-11 恒荷载作用下框架轴力图第三章 活荷载计算一、荷载原则值拟定楼面活荷载作用下构造计算简图如图3-1所示。图中各荷载值计算如下： 图3-1 活荷载作用下构造计算简图二、活荷载作用下内力计算活荷载作用下内力计算采用分层法（不考虑偏心弯矩影响），除底层以外其他层柱线刚度均乘以0.9折减系数，柱弯矩传递系数为1/3，底层为1/2。在求固端弯矩时依照固端弯矩相等原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载。（）顶层： 余层： 则等效均布荷载布置如图3-2所示：图3-2 活荷载等效均布荷载布置图1、 顶层活荷载弯矩分派a.运用弯矩分派法并运用构造对称性区一半构造计算，各杆固端弯矩为： b.弯矩分派过程：图3-3 顶层弯矩分派法计算过程2、原则层活荷载弯矩分派a.运用弯矩分派法并运用构造对称性区一半构造计算，各杆固端弯矩为： b.弯矩分派过程：图3-4 原则层弯矩分派法计算过程3、底层活荷载弯矩分派a.运用弯矩分派法并运用构造对称性区一半构造计算，各杆固端弯矩为： b.弯矩分派过程：图3-5 底层弯矩分派法计算过程4、跨中弯矩计算 在求得构造梁端支座弯矩后，求跨中弯矩则须依照求得支座弯矩和各垮实际荷载分布按平衡条件计算，框架梁在实际分布荷载作用下按简支梁计算跨中弯矩如图3-6所示 。图3-6 实际荷载作用下跨中弯矩计算简图经计算得跨中弯矩，例如顶层边跨跨中弯矩：，其她层跨中弯矩计算见表： 表3-1梁号A4B41.8060000.37.13A3B37.2060000.328.51A2B27.2060000.328.51A1B17.2060000.328.51B4C41.3527000.50.82B3C36.7527000.54.10B2C26.7527000.54.10B1C16.7527000.54.10图3-7 分层法弯矩计算成果(顶层、原则层、底层)5.叠加、修正将各层分层法求得弯矩图叠加，可得到整个框架构造在恒载作用下弯矩图。显然，叠加后框架内个节点弯矩并不一定能达到平衡，为提高精度，将节点不平衡弯矩再分派一次进行修正（见图3-8），修正后竖向荷载作用下整个框架构造弯矩图如图3-9所示。图3-8 节点弯矩再分派（1-4层）图3-9 框架在活荷载作用下弯矩图6.活荷载作用下框架剪力计算a.梁：据简图和推导公式进行计算。 例如： ，其他梁端剪力按对称计算见表3-2。表3-2梁号A4B42.823.716.00.31.803.63-3.93A3B31.951.956.00.31.350.91-0.91A2B210.7418.546.00.37.2013.82-16.42A1B113.2413.246.00.36.754.56-4.56B4C411.2518.502.70.57.2013.91-16.33B3C313.0613.062.70.56.75 4.56-4.56B2C210.1618.472.70.57.2013.74-16.51B1C113.5413.542.70.56.754.56-4.56b. 柱：据简图和推导公式进行计算: 例如：顶层边柱（A3A4）,其他柱子剪力按对称计算见表3-3。表3-3柱号柱号A3A42.824.863.9-1.97-1.97B3B4-1.76-3.163.91.261.26A2A35.885.593.9-2.17-2.17B2B3-3.20-2.703.91.511.51A1A25.666.243.9-3.05-3.05B1B2-2.74-3.043.91.481.48A0A13.922.155.15-1.18-1.18B0B1-1.89-1.055.150.570.57活荷载作用下剪力图见图3-10。图3-10 活荷载作用下剪力图7.活荷载作用下框架轴力计算据简图和推导公式进行计算。例如：顶层边柱其她柱子轴力见表3-5。表3-5柱号A3A40.000.003.701.625.32A2A35.320.0014.086.4825.88A1A225.880.0014.166.4846.52A0A146.250.0013.996.4866.99B3B40.0055.620.913.147.91B2B37.9140.744.5614.0742.70B1B242.7040.964.5614.0777.41B0B177.4141.274.5614.07112.29活荷载作用下框架轴力图：图3-11 活荷载作用下框架轴力图第四章 风荷载计算一、风荷载原则值计算高度（m）4.568.5512.4516.350.740.740.740.77风压原则值计算公式为：。a. 风荷载体型系数；b. 基本风压；c. 风压高度系数：按c类地区查GB50009-表7.2.1，内插法求得值如上表；d. 风振系数：由于构造高度H=16.35m30m,可取=1.0；将风荷载换算成作用于框架每层节点上集中荷载，计算过程如下表所示，表中Z为框架节点至室外地面高度，计算成果见图4-1。表4-1层次41.01.316.350.770.250.2502.83531.01.312.450.740.250.2413.44721.01.38.550.740.250.2413.44711.01.34.650.740.250.2413.709转化为集中荷载，（受荷面积与计算单元同）图4-1 风荷载作用下构造计算简图二、风荷载作用下内力计算（1）风荷载作用下各柱剪力计算采用D值法列表如下：表4-2-1 (3-4层 h=3.9m）系数4层（）3层（）A4A3B4B3C4C3D4D3A3A2B3B2C3C2D3D22.054.704.702.052.054.704.702.0521.140.5060.7010.7010.5060.5060.7010.7010.5064.436.146.144.434.436.146.144.430.600.820.820.601.321.831.831.32表4-2-2 (1-2层 h=5.15m 3.9m）系数2层（）1层（）A2A1B2B1C2C1D2D1A1A0B1B0C1C0D1D02.054.70 4.702.052.716.206.202.7121.1417.820.5060.7010.7010.5060.6820.8170.8170.6824.436.146.144.434.535.425.424.531.322.832.832.043.424.094.093.42（2）求反弯点高度表4-3层数第四层（m=4,n=4,h=3.9m）柱号A4A32.050.40251.00001.001.570B4B34.700.45001.00001.001.755C4C34.700.45001.00001.001.755D4D32.050.40251.00001.001.570层数第三层（m=4,n=3,h=3.9m）柱号A3A22.050.45251.001.001.001.765B3B24.700.50001.001.001.001.950C3C24.700.50001.001.001.001.950D3D22.050.45251.001.001.001.765层数第二层（m=4,n=2,h=3.9m）柱号A2A12.050.50001.001.001.3201.950B2B14.700.50001.001.001.3201.950C2C14.700.50001.001.001.3201.950D2D12.050.50001.001.001.3201.950层数第一层（m=4,n=1,h=5.15m）柱号A1A02.710.55001.000.760002.833B1B06.200.55001.000.760002.833C1C06.200.55001.000.760002.833D1D02.710.55001.000.760002.833(3) 风荷载作用下弯矩计算柱端弯矩：柱上端弯矩 柱下端弯矩 梁端弯矩：先求出每个节点柱端弯矩之和，然后按梁线刚度进行分派，其计算过程及成果见表4-4。表4-4 柱、梁端弯矩柱号节点A4A30.603.91.5701.400.94A41.400.0001.0000.001.40B4B30.823.91.7551.761.44B41.760.4370.5630.770.99A3A21.323.91.7602.822.32A33.760.0001.0000.003.76B3B21.833.91.9503.573.57B35.010.4370.5632.192.82A2A12.043.91.9503.983.98A26.300.0001.0000.006.30B2B12.833.91.9505.525.52B29.090.4370.5633.975.12A1A03.425.152.8337.929.69A111.900.0001.0000.0011.90B1B04.095.152.8339.4811.59B115.000.4370.5636.568.44（4）风荷载作用下剪力计算 梁内剪力：以梁为隔离体，据计算简图4-2及推导公式计算；柱内剪力：见表4-2所示，其计算过程及成果见表4-5。 表4-5梁号A4B41.400.776.00.36B4C40.990.992.70.73A3B33.762.196.00.99B3C32.822.822.72.09A2B26.303.976.01.71B2C25.125.122.73.79A1B111.906.566.03.08B1C18.448.442.76.25 图4-2 梁内剪力计算简图及公式 （5）风荷载作用下柱内轴力计算据计算简图4-3及推导公式计算，其计算过程及成果见表4-6。表4-6柱号A4A30.000.000.360.36B4B30.000.360.730.37A3A20.360.000.991.35B3B20.370.992.091.47A2A11.350.001.713.06B2B11.471.713.793.55A1A03.060.003.086.14B1B03.553.086.256.72图4-3 柱内轴力计算简图及公式（）风荷载作用下框架内力如下图所示：注：左风作用下框架内力与右风作用下框架内力数值相等，符号相反。图4-4 左风作用下框架内力图（-kNm,V-kN,N-kN）三、风荷载作用下位移验算取刚度折减系数，用（层间位移）和（总位移）验算，取，则框架住侧移刚度值计算：表4-7 位置2-4层底层边柱2.050.506104912.710.6826147边柱2.050.506104912.710.6826147中柱4.700.701145346.200.8177363中柱4.700.701145346.200.8177363层间及总侧移计算见表4-8.表4-8 位置限值4层39002.84500500.0671/582091/5003层39006.29500500.1481/263511/5002层39009.74500500.2291/170311/5001层515013.45270200.5861/87881/500顶点1.0301/163591/650第五章 水平地震荷载计算一、各楼层重力荷载代表值集中质点系各质点重力荷载代表值几种办法，随构造类型和计算模型而异，对多层构造，顶层质点集中办法：屋盖和顶层上半个层高范畴，普通层质点集中办法：楼盖和上下各半个层高范畴。二、构造自振周期计算据经验公式：三、构造总水平地震作用原则值由多遇地震作用和设防烈度7度，查抗规表5.1.4-1知 ；由二类场地和设计地震分组第二组，查抗规表5.1.4-2知；构造阻尼比取0.05，相应分别为0.9，0.02，1.0。由，查地震影响系数曲线图得：四、各层水平地震作用原则值及位移验算由于，因此不考虑顶部附加地震作用，则第i层水平地震作用为： ，各层计算值见表12。表12层号（kN）(m)(kN)(kN)(kN/m)(m)4427.1516.857194209584242500500.00083506.9312.9565653880500500.0022506.939.05458826106500500.0021506.935.15261115121229680.0051、横向框架各层水平地震作用和地震剪力如下图所示： （a）水平地震作用 (b)地震剪力2、层间位移底层： (满足)二层： （满足）五、水平地震作用下横向框架内力计算1、柱子剪力和柱端弯矩计算见表5-1（，）表5-1柱号A4A33.94210491500500.20968.801.57013.8220.50A3A23.98010491500500.209616.771.76529.6035.80A2A13.910610491500500.209622.221.95043.3343.33A1A05.151216147270200.227527.532.83377.9963.79B4B33.94214534500500.290412.201.75521.4126.17B3B23.98014534500500.290423.231.95045.3045.30B2B13.910614534500500.290430.781.95060.0260.02B1B05.151217363270200.272532.972.83393.4076.392、 梁端弯矩计算先求出每个节点柱端弯矩之和，然后按梁线刚度进行分派。计算过程及成果见表5-2。表5-2节点A420.500.0001.0000.0020.50B426.170.4370.56311.4414.73A349.620.0001.0000.0049.62B366.710.4370.56329.1537.56A272.930.0001.0000.0072.93B2105.320.4370.56346.0259.30A1107.120.0001.0000.00107.12B1136.410.4370.56359.6176.803、 梁内剪力计算以梁为隔离体，计算简图及推导公式同风荷载。其计算过程及成果见表5-3。表5-3梁号A4B420.5011.446.05.32B4C414.7314.732.710.91A3B349.6229.156.013.13B3C337.5637.562.727.82A2B272.9346.026.019.83B2C259.3059.302.743.93A1B1107.1229.616.027.29B1C176.8076.802.756.894、柱内轴力计算据计算简图4-3及推导公式计算，计算简图及推导公式同风荷载，其计算过程及成果见表5-4。表5-4柱号A4A30.000.005.325.32B4B30.005.3210.915.59A3A25.320.0013.1318.45B3B25.5913.1327.8220.28A2A118.450.0019.8338.28B2B120.2819.8343.9344.38A1A038.280.0027.2965.57B1B044.3827.2956.8973.985、水平地震荷载作用下框架内力如下图所示：注：左震作用下框架内力与右震作用下框架内力数值相等，符号相反。图5-1 左震作用下框架内力图（-kNm,V-kN,N-kN）第六章 内力组合及梁柱配筋一、框架横梁内力组合及配筋1、横梁内力组合横梁内力未按荷载最不利位置进行组合，而是按活荷载满跨布置进行计算。通过内力组合，比较得出构造所受最不利作用，本设计以顶层和底层为例，详细过程见表6-1，表中，取值对弯矩取0.75，剪力取0.85。2、 横梁梁端弯矩控制值拟定梁端弯矩控制值即该梁梁端弯矩设计值，由于内力组合表中弯矩值是受力简图中轴线处数值，在设计过程中需要将其调节到梁端控制截面处，详细计算见表6-2。3、 横梁跨中弯矩值、梁端剪力调节a. 由于在梁内力组合中，竖向荷载产生弯矩未进行组合前调幅，为保证塑性铰不出当前跨中；同步，在设计中活荷载计算未按荷载最不利位置进行组合，而是按活荷载满跨布置计算，故需放大梁跨中弯矩，即将跨中弯矩乘以1.1放大系数。b. 梁抗震设计规定实现“强剪弱弯”设计目。为了简化计算，在对梁端剪力控制值调节中，直接从梁端剪力内力组合中选用最不利剪力组合乘以三级抗震规定办法系数1.1。c. 梁端剪力及跨中弯矩调节值计算见表6-3:表6-3位置A边跨中中跨中顶层67.921.174.141.1-77.841.127.251.1-23.741.174.7181.55-85.6229.98-26.11底层75.571.162.261.1-80.671.176.831.1-20.711.183.1368.49-88.7484.51-22.78表6-2 屋面横梁弯矩控制值计算位置截面荷载顶层恒荷载-28.95+48.43450-18.05活荷载-2.82+3.63-2.00地震荷载 20.50 5.3219.30+1.67-35.96恒荷载-50.54-55.62450-38.03活荷载-3.71-3.93-2.83-53.32恒荷载-28.78+14.44450-25.53活荷载-1.95+0.