社区行政服务中心结构计算书(1)-毕业论文.doc

结构计算书目 录摘 要4第一章设计任务书51.1 工程概况51.2 建筑结构设计的基本内容51.3 设计资料51.3.1气象条件51.3.2抗震设防51.3.3地基土承载力61.3.4其它条件61.3. 5钢筋混凝土6第二章 结构类型7第三章 框架结构设计计算83.1 梁柱截面,梁跨度及柱高确定83.1.1初估截面尺寸8（1）边横梁9（2）中横梁9（3）纵 梁93.1.2梁的计算跨度103.1.3柱的高度103.2 荷载的均布恒载113.2.1 屋面板的均布荷载113.2.2屋面的均布活载123.2.3楼面的均布恒载133.2.4楼面均布活荷载133.2.5梁柱的自重133.2.6 墙体自重的计算143.2.7 门窗的自重的计算153.2.8 各层荷载组合163.3水平地震力作用下框架的侧移验算173.3.1横梁的线刚度173.3.2横向框架矿柱的线刚度及侧移刚度D值183.3.3横向框架自震周期183.3.4横向地震作用计算193.3.5横向框架抗震变形验算213.4 水平地震作用下，横向框架的内力分析213.5 竖向荷载作用下横向框架的内力分析253.5.1 计算单元的选择确定263.5.2 荷载作用下框架的内力计算263.5.3 荷载作用下梁的内力计算303.5.4 用力距二次分配法计算框架弯距303.5.3梁端剪力及柱轴力的计算373.6 风荷载作用下框架的内力分析403.7 内力组合413.7.1框架梁内力组合413.7.2 框架柱内力组合453.8 截面设计483.8.1承载力抗力调整系数483.8.2横向框架梁截面设计493.8.3 柱截面设计61第四章 基础设计664.1设计资料664.2 设计计算664.2.1荷载计算：664.2.2初步确定基础高度：664.2.3初步确定底面尺寸：674.2.4地基承载力验算：674.2.5持力层承载力验算：684.2.6基础高度验算：684.2.7配筋计算：70第五章 现浇板设计715.1区格板的分布715.2荷载计算715.3荷载跨度725.4弯矩计算725.4.1 A区格内力计算：725.4.2 B区格内力计算：745.5板的截面设计76第六章 楼梯设计786.1 楼梯段板设计786.1.1板厚确定786.1.2荷载计算796.1.3内力计算806.1.4截面承载力计算806.2 平台板计算806.2.1平台板806.2.2内力计算816.2.3截面承载力计算816.3 平台梁计算816.3.1荷载计算816.3.2内力计算826.3.3承载力计算82结 论84参考文献85致 谢86摘 要本工程为某社区行政服务中心，楼层数为6层，建筑面积5860，占地面积为1110，为了满足服务中心使用要求，将一层的层高定为4.2m，二层以上层高定为3.6m。本工程设计计算书计算内容全面，分别计算了楼板的配筋，框架的内力计算，内力组合，截面设计，然后计算了现浇板式楼梯，基础等等，任务书要求的设计计算。设计成果还包括了任务书要的全部建筑图和结构图。SummaryStory high that this engineering is some to Hui Zhou building, transact the floor to count to 6 layers, construct the area 5860 , cover the area to 1010 for satisfying to transact the floor usage the request, will a the layer settle to 4.2 m, two above story high of layerses settle to 3.6 m.This engineering design calculation book calculation the contents is completely, and computed the floor knothole the inside dint, frame the calculation, inside dint the combination respectively, and cut a design calculation for design, then computing now sprinkling the plank type the stairs, foundation etc., mission book requesting.The design result still included the mission book the diagram of all buildings that wanted with the construction diagram.关键词：框架结构；抗震；荷载；内力组合；配筋第一章 设计任务书1.1 工程概况1某社区行政服务中心，主体6 层，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，主楼建筑面积约5860,建筑物平面一形，。2 建筑方案确定，房间开间5.0m，进深6.5m,走廊宽3.0m,底层4.2m,中间层3.6m,其室内外高差0.45m,其中标高相当于马路中心相对标高。3 抗震设防要求：设防烈度7度（0.1 g）,地震分区为一区，场地类别：II 类，抗震等级三级，建筑物安全等级二级。4 基础设计不考虑地基土的变形验算，其承载力为。5 建筑所在地的主导风向:东南风。 6 不上人屋面活荷载：0.5KN/m2；上人屋面活荷载：2 KN/m2 (标准值)；楼面活载2.0KN/m2。1.2 建筑结构设计的基本内容结构计算书包括结构布置，设计依据及步骤和主要计算的过程及计算结果，计算简图，及如下内容：地震作用计算；风荷载作用计算；框架内力分析，配筋计算（取一榀）；基础设计及计算；板、楼梯、雨蓬的配筋计算。其它构件计算视设计情况而定。1.3 设计资料1.3.1气象条件 基本风压0.35KN/m2;基本雪压0.60KN/m2此处按建筑结构荷载规范GB50009-2001采用。 主导风向：东南风。1.3.2抗震设防查GB 500112010知本地区抗震设防烈度为7级，设计基本地震加速度为0.10 g,地震分区为第一组， II类场地设计1.3.3地基土承载力 地基土承载力为。1.3.4其它条件地层特性层序地层名称状态地层包含物层厚（M）地基承载力特征值（Kpa）a杂填土可塑黑灰色 含少量碎砖0.780b亚粘土可塑黄灰色 含氧化铁0.51.0150c粘土硬塑褐黄色 含氧化铁、铁锰结核57240 地下水上层滞水，主要分布于上部填土层中，水量中等，对砼无侵蚀性。 工程所在地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，建筑场地类别为II类，场地特征周期为0.35s。1.3. 5钢筋混凝土按三级抗震等级设计时，现浇框架梁的混凝土强度等级不应低于C20，同时不宜大于C40。框架柱三级抗震时，混凝土强度不应低于C20所以梁板柱采用C35混凝土，纵筋采用II级，箍筋采用I级。第二章 结构类型本建筑设计方案采用框架结构，梁、板、柱、楼面均采用现浇形式，我们取框架（110）（CF）为计算对象，计算简单图如下示： 图1-1 计算框架柱网布置图 一榀框架计算简图如下图：图1-2 一榀框架计算简图第三章 框架结构设计计算3.1 梁柱截面,梁跨度及柱高确定3.1.1初估截面尺寸 柱：柱截面尺寸可根据式,其中N=Fn N为柱组合的轴压力设计值；F为按简支状态计算的柱的负载截面面积；为折算在单位建筑面积上的重力荷载计算，也可近似取1215KN/, 为考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，n为验算截面以上楼层层数；为柱截面面积；为混凝土轴心抗压强度设计值；为框架柱轴压比限值，对三级抗震等级可取0.8，各层的重力荷载代表值近似取14KN/。由图1-1可知边柱及中柱的负载面积分别为5.03.25和5.04.75，由得第一层柱截面面积为（C35混凝土的=16.7N/,=1.57 N/） 边柱中柱 并列成表3-1表3-1 柱的截面尺寸确定层次n16层边柱1.316.251460.916.7132822中柱1.2523.751460.916.7186658 考虑到不同地震方向的作用采用正方行柱截面,同时根据抗震规范要求柱净高与截面边长尺寸之比宜大于4和柱截面最小尺寸为350要求,本工程底层柱截面都取500500, 二六层取450450。 梁：为满足承载力、刚度及迫性要求，截面高度h取梁跨度的，且不小于400，梁的宽高比一般取值为，同时考虑到梁截面的抗侧移刚度和避免短梁的出现要求，根据三级抗震的要求梁的最小宽度为250（1）边横梁对跨度为6500的边横梁：截面高度h： 65001/12=542 65001/8=812 即截面高度h： 542812 则取截面高度为600 截面宽度b： 6001/2=300 6001/3=200 即截面宽度b： 200300 则取截面宽度为250（2）中横梁 对跨度为3000的中横梁： 截面高度h： 30001/12=250 30001/8=375 即截面高度h： 250375 考虑到刚度突变和施工方便取截面高度为400 截面宽度b： 4001/2=200 4001/3=133 即截面宽度b： 133200 考虑到刚度突变和施工方便取截面高度为250（3）纵 梁 对跨度为5000的纵梁： 截面高度h： 50001/12=417 50001/8=625 即截面高度h： 417625 则取截面高度为500 截面宽度b： 5001/2=250 5001/3=167 即截面宽度b： 167250 则取截面宽度为250纵上可将估计梁的截面尺寸汇总于下表3-2表3-2 梁截面尺寸（）确定层次横梁（bh）纵梁（bh）AB跨、CD跨BC跨16层2506002504002505003.1.2梁的计算跨度 框架梁的计算跨度以上柱形心线为准，而建筑轴线与墙轴线不重合，所以柱建筑轴线结构计算跨度相同 3.1.3柱的高度底层柱高度：4.2+0.6+0.45=5.25 m。注：底层层高4.2m，室内外高差0.45m， 基础顶部至室外地面0.6m。中间层为3.6m因而得到=5.25 m；=3.6m; 由此得到框架的计算简图如图3-4所示 ： 图3-4 框架的计算简图3.2 荷载的均布恒载3.2.1 屋面板的均布荷载 其按屋面的做法逐项计算均布荷载：吊顶处不做粉底，无吊顶处做粉底，近似取吊顶来参与计算：其屋面构造做法如图3-5所示，按图5来计算屋面恒载，其结果如下： 图3-5 屋面构造做法而屋面面积：864.6 那么屋面恒荷载标准值为：864.65.71=4936.87KN3.2.2屋面的均布活载计算重力荷载代表值时，无论是否上人屋面,其屋面上的可变荷载均取人荷载,即得=2.0 KN/ 864.62.0=1729.2KN3.2.3楼面的均布恒载 图3-6 楼面构造做法楼面的做法如图6所示，按图示各层进行组合来参与计算楼面恒载大小。因而得到楼面均布恒载标准值(楼梯间按楼板计算)：864.63.8=3285.48KN3.2.4楼面均布活荷载 楼面活载标准值按2.0KN/来参与计算：864.62.0=1729.2KN3.2.5梁柱的自重 此处计算包括梁侧面、梁底面，柱的侧面抹灰重量： 3.2.5.1 梁的自重：在此计算过程中，梁的长度按净跨长度，即把梁的计算跨度减掉柱的宽度来参与计算过程：长度=6.50.50=5.90m（扣除一个柱宽）：长度=5.00.500.24=4.36m（扣除一个柱宽）: 长度=3.00.24=2.76m表3-3 粱、柱重力荷载计算层次构件bhmmrgmnKNKN1层边横梁0.250.60251.053.9385.920464.61052.1中横梁0.250.40251.052.6252.761072.5纵梁0.250.50251.053.2814.3636515.0柱0.500.50251.16.8755.25401443.81443.826层边横梁0.250.60251.053.938620472.51177.2中横梁0.250.40251.052.6252.761072.5纵梁0.250.50251.053.9384.4636632.2柱0.450.45251.15.5693.640801.9801.9注：（1）上表中梁截面的确定，考虑到抹灰层乘以1.05（2）此处抹层按近似加大梁宽考虑，按每立方25 KN计算（3）梁的长度都按净跨长度计算 （4）柱因四面抹灰乘以1.1 （5）抹层记入柱内，按每立方25 KN计算3.2.6 墙体自重的计算墙体为240mm厚灰砂砖，外墙面贴瓷砖（包括打底找平），内墙面为20厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：内墙为200 mm厚加气砼砖，两侧均为20厚抹灰。内墙单位墙面重力荷载为：墙体重力荷载计算如下各表(表中“*“表示乘号)： 层次墙体位置计算过程墙体面积()单位面积重力荷载重量(KN)1层A、D轴的纵墙4.2*(5.0-0.50) *17-2.4*2.4*16229.145.641292.3B、C轴纵墙4.2*(5.0-0.50) *16-0.9*2.1*16-4.55*2.1*2253.053.08779.4外横墙（16.0-0.50*3）*4.2-1.5*2.4*253.75.64302.9内横墙（6.5-0.50）*4.2 *16403.23.081241.9合计3616.52到5层A、D轴的纵墙3.6*(5.0-0.45) *17-2.4*2.4*16186.35.641050.7B、C轴纵墙3.6*(5.0-0.45) *16-0.9*2.1*16-4.55*2.1*2212.733.08655.2外横墙（16.0-0.45*3）*3.6-1.5*2.4*245.545.64256.8内横墙（6.5-0.45）*3.6 *16348.483.081073.3合计3036.16层A、D轴的纵墙3.6*(5.0-0.45) *17-2.4*2.4*16186.35.641050.7B、C轴纵墙3.6*(5.0-0.45) *16-0.9*2.1*16-4.55*2.1*2212.733.08655.2外横墙（16.0-0.45*3）*3.6-1.5*2.4*245.545.64256.8内横墙（6.5-0.45）*3.6 *16348.483.081073.3合计3036.1女儿墙女儿墙128*0.676.85.64433.23.2.7 门窗的自重的计算 根据建筑结构荷载规范GB50009-2012，木门按0.2考虑，钢框玻璃窗和钢铁门按0.4考虑，计算结果如表3-4所示：1层门窗总重：26层门窗总重：其他层统计见下表表3-4门窗重量层次门窗（KN）合计(KN)141.2141.212-641.2141.213.2.8 各层荷载组合 屋盖和楼盖重力代表值为： 屋盖层=屋面恒载+50%雪载+纵横梁自重+半层柱重+半层墙重+女儿墙重楼盖层=楼面恒载+50%楼面活载+纵横梁自重+(楼面上下各半层柱+半层墙重) 将上述各荷载相加，得到集中于各层楼面的重力荷载代表值如下： 所以质点重力荷载代表值如图3-7所示项目屋（楼）盖自重活荷载纵横梁自重上层墙自重上层柱自重上层窗户自重下层墙自重下层柱自重下层窗户自重重力荷载代表值64936.871729.21177.2433.2801.903036.1801.962.9210164.153285.481729.21177.23036.1801.962.923036.1801.962.929228.243285.481729.21177.23036.1801.962.923036.1801.962.929228.233285.481729.21177.23036.1801.962.923036.1801.962.929228.223285.481729.21177.23036.1801.962.923036.1801.962.929228.213285.481729.21052.13036.1801.946.063616.51443.846.069697.4图3-2 重力荷载代表值3.3水平地震力作用下框架的侧移验算3.3.1横梁的线刚度混凝土C35 在框架结构中，对现浇楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大了梁的有效刚度，减小了框架的侧移，为了考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架梁取I=1.5（为梁的截面惯性矩），对中框架梁取I=2来计算：横梁线刚度计算结果见表3-5所示：表3-5 横梁线刚度：梁号L截面b*h()跨度l(m)惯性矩Ib边框架梁中框架梁bh1.5Ibib2Ibib横梁10.250.66.5横梁20.250.43.0纵梁0.250.55.03.3.2横向框架矿柱的线刚度及侧移刚度D值柱的线刚度见表3-6所示，横向框架柱侧移刚度D值见表3-7所示：表3-6 柱线刚度柱号截面(M2)柱高度(M)惯性矩Ic=b*h3/12Ec线刚度ic=E*Ic/hZ10.50.55.250.00521Z20.450.453.60.00342注：由于柱采用C35混凝土，因而,表3-7 横向框架柱侧移刚度D值的计算：横向中框架侧移刚度D值计算项目kic D根数D1层边框架边柱1.047 0.51 4边框架中柱1.719 0.60 4中框架边柱1.396 0.56 16中框架中柱2.292 0.65 16合计2-6层边框架边柱1.094 0.35 4边框架中柱1.796 0.47 4中框架边柱1.459 0.42 16中框架中柱2.395 0.54 16合计3.3.3横向框架自震周期 本处按顶点位移法计算框架的自震周期：此方法是求结构基频的一种近似方法，将结构按质量分布情况简化成无限质点的悬臂之杆，导出直杆顶点位移的基频公式，所以需先求出结构的顶点水平位移，按式来求结构的基本周期： ：基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减小的影响，因是框架结构,此处取0.7。 ：是将框架的重力荷载视为水平力,求得的假想框架顶点位移，而在求框架周期前，无法求框架地震力和位移，是将框架的重力荷载顶点位移，然后求，再由求框架结构底部剪力，再求各层剪力和结构的真正的位移，如表8：表3-8 横向框架顶点位移计算：层次Gi(KN)Gi(KN)Di(KN/M)层间相对位移Vi=Gi/Dii610164.110164.15197700.0195549950.45096502559228.219392.35197700.0373093870.4314100349228.228620.55197700.0550637780.39410064339228.237848.75197700.072818170.33903686529228.247076.95197700.0905725610.26621869519697.256774.13232300.1756461340.106298196因此： =1.70.7 =0.799 s3.3.4横向地震作用计算地震作用计算按II类场地，7度抗震，地震动参数区划分的特征周期区分一区考虑，刚结构的特征周期和地震影响系数分别为： 而： T1=0.799s1.4 Tg =1.40.45=0.63s根据结构抗震设计，因而不考虑顶部附加地震作用。结构高度不超过40m按底部剪力法求得基底剪力，按分配结各层的质点，因此各层横向地震作用及搂层地震剪如表3-9所示：注：=2851.96KN表3-9 各层横向地震作用及楼层地震剪力层次hiHiGiGi*HiGiHi/GjHjFiVi63.623.2510164.1236315.30.290587467828.7438828.743853.619.659228.2181334.10.222979299635.9281464.67243.616.059228.2148112.60.18212813519.42211984.09433.612.459228.2114891.10.141276961402.91622387.0123.68.859228.281669.570.100425791286.41032673.42115.255.259697.250910.30.062602352178.53942851.96横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图3-8所示：图3-8 横向框架各层水平地震作用及地震剪力 3.3.5横向框架抗震变形验算由 GB 50011-2001 查得: 层间弹性位移验算如表3-10所示：表3-10 横向变形验算层次层间剪力(KN)层间刚度Di(KN)层间位移Vi/Di层高hi(M)层间相对弹性转角e1/5506828.745197750.0015944213.60.0004428950.00222251464.675197750.0028178923.60.0007827480.00222241984.095197750.0038172093.60.0010603360.00222232387.015197750.0045923913.60.0012756640.00222222673.425197750.0051434183.60.0014287270.00222212851.96323238.40.0088230855.250.0016805880.002222注：层间弹性相对转角均满足要求：3.4 水平地震作用下，横向框架的内力分析此处采用中框架为例计算，边框架和纵向框架的计算方法步骤与横向中框架完全相同：框架柱剪力和弯矩计算，采用D值法； 求框架柱的剪力和弯矩时，此处采用D值法来进行求解；其计算的过程和结果如下表3-11所示：其中反弯点位置的确定考虑梁和层高的影响作用：既： 式中为标准反弯点高度比 为上下层梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值 ,分别为上层,下层层高变化时的反弯点高度比的修正值 y 为框架柱的反弯点高度比此框架结构底层柱需考虑修正值,第二层柱需考虑,其它柱均无修正表3-11 边柱的反弯点位置和弯矩层次hiViDiDiKVi1ymbmuy0y2y363.6828.741.45918.6170.350023.4643.5653.61464.671.45932.9020.350041.4676.9943.61984.091.45944.5700.450072.2088.2533.62387.011.45953.6210.450086.87106.1723.62673.421.45960.0550.500108.10108.1015.252851.761.39667.0120.6500228.68123.13表3-11 中柱的反弯点位置和弯矩层次hiViDiDiKVi1ymbmuy0y2y363.6828.741.45924.0550.40034.6451.9653.61464.671.45942.5140.40061.2291.8343.61984.092.39557.5910.469750097.39109.9433.62387.012.39569.2860.4700117.23132.2023.62673.422.39577.5990.500139.68139.6815.252851.762.29278.0830.6500266.46143.48注:（1）括号里的空白为查表不需修正的（2）计算梁端弯矩M,梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件,将节点上下端弯矩之和按左右的线刚度比例分配 表3-12:梁端弯距剪力及柱轴力计算层次AB跨(KL2)BC跨(KL3)柱轴力l(m)MblMbrVbl(m)MblMbrVb边柱N中柱N66.543.5631.6411.57320.3220.3213.55-11.57-1.9856.5100.4577.0127.30349.4649.4632.97-38.87-7.6546.5135.63108.8837.62369.9269.9246.62-58.57-8.4736.5178.37139.8148.95389.7889.7859.86-107.52-19.3826.5194.97156.4454.063100.47100.4766.98-161.59-32.2916.5231.23172.4262.103110.73110.7373.82-223.69-44.01 注：1）柱轴力中的负号表示拉力，当为左地震作用时，左侧两根柱为拉力，对应的右侧两根柱压力 2）表中M单位为KNm，V单位为KN，N单位为KN，l单位为m。水平地震作用下框架的弯距图，梁端剪力图及柱轴力图如下所示： 图3-9 地震作用力下的框架弯矩图图3-10地震作用下的框架剪力图(KN)图3-11地震作用下的框架轴力图3.5 竖向荷载作用下横向框架的内力分析此处仍用中框架7为例来进行3.5.1 计算单元的选择确定图3-12 计算单元图 计算单元宽度10.0m ,直接传给框架的楼面荷载如图中的阴影所示,计算单元范围内的其余楼面荷载则通过纵向框架以集中力的形式传给横框架,作用于各节点上,由纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合,所以在框架节点上还作用有集中力矩。3.5.2 荷载作用下框架的内力计算3.5.2.1 恒荷载作用下框架的内力计算(此处不考虑柱的自重) 恒载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所示图3-13 各梁上作用的恒荷载屋面、计算过程(表中“*“表示乘号)荷载类型荷载组成kn/m合计q1梁线荷载3.93819.45横墙线荷载0q1板传来2*5.0*5.71*(1-2*(5.0/6.5)2+(5.0/6.5)3)q2梁线荷载2.62513.33横墙线荷载0q2板传来2*1.5*5.71*5/8p1次梁(横)自重0182.63板传来(5.71*6.5*5/8)*5.0纵梁自重3.281*10.0纵墙自重0.6*5.64*10.0p2次梁(横)自重087.66板传来(5.71*1.5*5/8)*3.0 +5.0*5.71*(1-2(5.0/6.5)2+(5.0 /6.5)3)*5.0纵梁自重3.281*10.0纵墙自重0其中： , 代表横梁自重,为均布荷载形式(包括粉刷层), 分别为屋面板和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载短方向分配荷载： (kn/m)长方向分配荷载： (kn/m)双向板示意图,分别由边纵梁,中纵梁直接传给柱的横载,它包括梁自重、楼板重、纵墙、重力荷载。15层、计算过程(表中“*“表示乘号)荷载类型荷载组成计算过程合计q1梁线荷载3.93829.66横墙线荷载3.08*5.0q1板传来2*5.0*3.80*(1-2*(5.0/6.5)2+(5.0/6.5)3)q2梁线荷载2.6259.75横墙线荷载0q2板传来2*1.5*3.80*5/8p1次梁(横)自重0392.00板传来(3.80*6.5*5/8)*5.0纵梁自重3.281*10.0纵墙自重5.0*5.64*10.0p2次梁(横)自重0223.31板传来(3.80*1.5*5/8)*3.0+5.0*3.80*(1-2(5.0/6.5)2+(5.0/6.5)3)*5.0纵梁自重3.281*10.0纵墙自重5.0*3.08*103.5.2.2 活荷载作用下柱的内力计算 活荷载作用下各层框架梁上的荷载分布如下图所图3-14 各层梁上作用的活荷载屋面、计算过程(表中“*“表示乘号)荷载类型荷载组成kn/m合计q1梁线荷载05.43横墙线荷载0q1板传来2*5.0*2.0*(1-2*(5.0/6.5)2+(5.0/6.5)3)q2梁线荷载03.75横墙线荷载0q2板传来2*1.5*2.0*5/8p1次梁(横)自重040.63板传来(2.0*6.5*5/8)*5.0纵梁自重0纵墙自重0p2次梁(横)自重019.21板传来(2.0*1.5*5/8)*3.0 +5.0 *2.0*(1-2(5.0/6.5)2+(5.0/6.5)3)*5.0纵梁