计算书洛阳学院行政办公楼.doc

目 录目 录1摘 要41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61.3.1气象条件61.3.2抗震设防61.3.3地基土承载力61.3.4其它条件61.3. 5钢筋混凝土62结构类型73 框架结构设计计算83.1 梁柱截面,梁跨度及柱高拟定83.1.1初估截面尺寸8（1）边横梁8（2）中横梁8（3）纵 梁9（4）次 梁9（4）柱截面尺寸的初步拟定93.1.2梁的计算跨度113.1.3柱的高度113.2 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123.2.4楼面均布活荷载123.2.5梁柱的自重133.2.6 墙体自重的计算133.2.7 门窗的自重的计算153.2.8 各层荷载组合153.3水平地震力作用下框架的侧移验算163.3.1横梁的线刚度163.3.2横向框架矿柱的线刚度及侧移刚度D值173.3.3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203.4 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243.5.2 荷载作用下框架的内力计算253.5.3 荷载作用下梁的内力计算293.5.4 用力距二次分派法计算框架弯距293.5.3梁端剪力及柱轴力的计算363.6 风荷载作用下框架的内力分析373.7 内力组合373.7.1框架梁内力组合373.7.2 框架柱内力组合423.8 截面设计453.8.1承载力抗力调整系数453.8.2横向框架梁截面设计453.8.3 柱截面设计534 基础设计614.1设计资料614.2 设计计算614.2.1荷载计算：614.2.2初步拟定基础高度：614.2.3初步拟定底面尺寸：624.2.4地基承载力验算：624.2.5持力层承载力验算：634.2.6基础高度验算：634.2.7配筋计算：645 现浇板设计(标准层)655.1区格板的分布655.2荷载计算655.3荷载跨度665.4弯矩计算665.4.1 A区格内力计算：665.4.2 B区格内力计算：685.5板的截面设计:706楼梯设计726.1 楼梯踢段板设计726.1.1荷载计算736.1.2梯段板截面设计736.2 平台梁设计746.2.1荷载计算746.2.2平台梁截面设计746.3 平台板计算766.3.1荷载计算766.3.2平台板截面设计76结 论77参考文献78致 谢79摘 要本工程为洛阳某学院行政办公楼，楼层数为5层，建筑面积5020，占地面积为1064，为了满足办公楼使用规定，将一层的层高定为4.5m，二层以上层高定为4.2m。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，任务书规定的设计计算。设计成果还涉及了任务书要的所有建筑图和结构图。SummaryStory high that this engineering is some to teaching building, transact the floor to count to 5 layers, construct the area 5020 , cover the area to 1064 for satisfying to transact the floor usage the request, will a the layer settle to 4.5 m, two above story high of layerses settle to 4.2 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.1 设计任务书1.1 工程概况1 洛阳某学院行政办公楼设计，主体五层，钢筋混凝土框架结构。梁板柱均为现浇，主楼建筑面积约5020,建筑物平面一形。2 建筑方案拟定，柱距： 8m8m；房间开间8.0，进深8.0m,走廊宽3.0m,底层层高4.5m,其它层层高为4.2m,室内外高差0.45m,其中标高相称于马路中心相对标高。3 抗震设防规定：设防烈度7度（0.10g）,地震分区为二区，场地类别：II 类，抗震等级三级。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。1.2 建筑结构设计的基本内容结构计算书涉及结构布置，设计依据及环节和重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；框架内力分析，配筋计算（取一榀）；基础设计及计算；板、楼梯的配筋计算。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0.45。主导风向：东南风1.3.2抗震设防查GB 500112023知本地区抗震设防烈度为7级，设计基本地震加速度为0.10g,地震分区为第二组， 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其它条件表层为耕植土，厚度0.50.7米，其下为粉质粘土，塑性指数10.5，液性指数0.25。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，为满足规定有:所以框加结构梁板柱采用C35混凝土，纵筋采用II级，箍筋采用I级。基础混凝土强度等级为C25混凝土, 纵筋采用I级。2 结构类型该建筑设计采用框架结构，梁、板、柱、楼面均采用现浇形式，混凝土设计强度均为C35（）。建筑平面图、建筑立面图以及建筑剖面图见附图。主体结构共5层，一层层高4.5m，其他均为4.2m。一榀框架计算简图如下图： 图2-1 一榀框架计算简图3 框架结构设计计算3.1 梁柱截面,梁跨度及柱高拟定3.1.1初估截面尺寸 为满足承载力、刚度及迫性规定，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规定，根据三级抗震的规定梁的最小宽度为250（1）边横梁对跨度为8000的边横梁： 截面高度h： 80001/12=667 80001/8=1000 即截面高度h： 6671000 则取截面高度为750 截面宽度b： 7501/2=375 7501/3=250 即截面宽度b： 250375 则取截面宽度为300（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8000的纵梁： 截面高度h： 80001/12=667 80001/8=1000 即截面高度h： 6671000 则取截面高度为750 截面宽度b： 7501/2=375 7501/3=250 即截面宽度b： 250375 则取截面宽度为300（4）次 梁 对跨度为8000的纵梁： 截面高度h： 80001/12=667 80001/8=1000 即截面高度h： 6671000 则取截面高度为700 截面宽度b： 7001/2=350 7001/3=233 即截面宽度b： 233350 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3-1表3-1 梁截面尺寸（）拟定层次横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）AB跨、CD跨BC跨15层300750250400300750250700（4）柱截面尺寸的初步拟定柱截面根据柱的轴压比限值按下列公式估算： （3.1） （3.2）式中：N-为柱组合的轴压力设计值；F-为按简支状态计算下柱的负载面积；-为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取-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，等跨内柱取1.2；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，三级取0.9。采用C35混凝土：=16.7、=、n=5、=0.9、（边柱）=1.3、（中柱）=1.25代入公式（3.2）计算，边柱 中柱 并列成表3-2表3-2 柱的截面尺寸拟定层次n15层边柱1.332.001550.916.7207584.8中柱1.2544.001550.916.7274451.1 考虑到不同地震方向的作用采用正方行柱截面,同时根据抗震规范规定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规定,本工程柱截面都取550550。3.1.2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柱的高度底层柱计算高度取基础顶面到一层楼面，基础埋深取500，则底层柱计算高度为4500+600+450=5550，其他层高取4200。图3-1 框架结构计算简图3.2 荷载的均布恒载3.2.1 屋面板的均布荷载屋面：30厚细石混凝土保护层SBS改性沥青防水卷材陶粒混凝土找平125厚加气混凝土保温层 100厚钢筋混凝土板板底吊顶合计图3-3 屋面构造做法该建筑的建筑面积：屋面永久荷载标准值： 3.2.2屋面的均布活载不上人屋面荷载标准值：3.2.3楼面的均布恒载14层楼面：水磨石地面100厚钢筋混凝土板 板底吊顶 合计 图3-4 楼面构造做法该建筑的建筑面积：楼面永久荷载标准值：3.2.4楼面均布活荷载楼面活荷载标准值 楼面活荷载标准值：3.2.5梁柱的自重 此处计算涉及梁侧面、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： 例：长度=8.0(0.55-0.12)*2=7.14m（扣除一个柱宽） : 长度=3.00.24=2.76m ： 长度8.0-0.55=7.45m表3-3 粱、柱重力荷载计算层次构件bhmmrgmnKNKN1层边横梁0.300.75251.055.906 7.1416674.7 2423.9 中横梁0.250.40251.052.625 2.76858.0 纵梁0.300.75251.055.906 7.45281232.0 次梁0.300.70251.054.594 7.1414459.2 柱0.550.55251.18.319 5.55321477.4 1477.4 25层边横梁0.300.75251.055.906 7.1416674.7 2423.9 中横梁0.250.40251.052.625 2.76858.0 纵梁0.300.75251.055.906 7.45281232.0 次梁0.300.70251.054.594 7.1414459.2 柱0.550.55251.18.319 4.2321118.0 1118.0 （注）：表中为考虑梁、柱的粉刷层重力荷载对其重力荷载的增大系数；g表达单位长度构件重力荷载；n为构件数量。3.2.6 墙体自重的计算墙体为240mm厚页岩砖，外墙面贴瓷砖（涉及打底找平），内墙面为20厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：内墙为120 mm厚加气混凝土砖，两侧均为20厚抹灰。内墙单位墙面重力荷载为：木门单位面积重力荷载为；铝合金窗单位面积重力荷载取；大门单位面积重力荷载取墙体重力荷载计算如下各表(表中“*“表达乘号)： 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4.5*(8.0-0.55)*14-2.1*1.8*2-2.1*2.4*26330.755.41786.1 B、C轴纵墙4.5*(8.0-0.55)*12-0.9*2.1*8-1.2*2.1*6372.061.52565.5 外横墙4.5*(19.0-0.55*3)*2-1.8*2.1*2148.595.4802.4 内横墙4.5*(8.0-0.55*2)*12372.61.52566.4 合计3720.3 2到4层A、D轴的纵墙4.2*(8.0-0.55)*14-2.1*2.4*28296.945.41603.5 B、C轴纵墙4.2*(8.0-0.55)*24-0.9*2.1*6-1.2*2.1*8719.461.521093.6 外横墙4.2*(19.0-0.55*3)*2-1.8*2.1*2138.185.4746.2 内横墙4.2*(8.0-0.55*2)*10289.81.52440.5 合计3883.7 5层A、D轴的纵墙4.2*(8.0-0.55)*14-2.1*2.4*28296.945.41603.5 B、C轴纵墙4.2*(8.0-0.55)*24-0.9*2.1*6-1.2*2.1*8719.461.521093.6 外横墙4.2*(19.0-0.55*3)*2-1.8*2.1*2138.185.4746.2 内横墙4.2*(8.0-0.55*2)*10289.81.52440.5 合计3883.7 3.2.7 门窗的自重的计算 根据建筑结构荷载规范GB50009-2023，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：25层门窗总重：其他层记录见下表表3-4门窗重量层次门窗（KN）合计(KN)159.7659.762-565.7765.773.2.8 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（墙和门窗）+女儿墙子重楼盖层=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)2 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： 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55293.45322423.9 0.0 003883.7 1118.0 65.7710517.1 43777.253202423.9 3883.7 1118.0 65.773883.7 1118.0 65.7713928.7 33777.253202423.9 3883.7 1118.0 65.773883.7 1118.0 65.7713928.7 23777.253202423.9 3883.7 1118.0 65.773883.7 1118.0 65.7713928.7 13777.253202423.9 3883.7 1118.0 59.763720.3 1477.4 59.7614020.6 所以质点重力荷载代表值如图3-2所示 55504200420042004200图3-2 结构重力荷载代表值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10.30 0.758.0 横梁20.250.40 3.0 纵梁0.30 0.758.0 3.3.2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/hZ10.550.555.550.00763 Z20.55 0.55 4.20 0.00763 （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：项目kic D根数D1层边框架边柱1.439 0.56 4边框架中柱1.925 0.62 4中框架边柱1.919 0.62 12中框架中柱2.566 0.67 12合计2-5层边框架边柱1.089 0.35 4边框架中柱1.456 0.42 4中框架边柱1.452 0.42 12中框架中柱1.942 0.49 12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/Diui510517.1 10517.10.0.413928.7 24445.80.0.313928.7 38374.50.0.213928.7 52303.20.0.114020.6 66323.80.194813460.19481346因此： =1.70.7 =0.7754s3.3.4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性周期区分一区考虑，刚结构的特性周期和地震影响系数分别为： 而：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，按分派结各层的质点，因此各层横向地震作用及搂层地震剪如表3-9所示：注：=2763.744KN表3-9 各层横向地震作用及楼层地震剪力层次54.222.3510517.1235057.1850.26240 725.2142725.21 44.218.1513928.7252805.9050.28222 779.97371505.19 34.213.9513928.7194305.3650.21691 599.48392104.67 24.29.7513928.7135804.8250.15160 418.99412523.67 15.555.5514020.677814.3300.08687 240.0782763.74 横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图3-3所示：图3-3 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 50011-2023 查得: 层间弹性位移验算如表3-10所示：表3-10 横向变形验算层间剪力(KN)层间刚度Di(KN)层间位移Vi/Di(m)顶点位移(m)层高hi(M)层间相对弹性转角e725.21 546830.4 0.0013260.0206614.20.1505.19 546830.4 0.0027530.0193344.20.2104.67 546830.4 0.0038490.0165824.20.2523.67 546830.4 0.0046150.0127334.20.2763.74 340447.7 0.0081180.0081185.550.（注：层间弹性相对转角均满足规定：）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环节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：其中反弯点位置的拟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数h 1(m) Vi(KN)(KN/m)(KN/m)Vi1(KN)K(KN.m) y (m)Mi1b=Vij*hMi1u=Vij(1-h)y54.2725.21 1.452 21.705 0.3226130029.41 61.75 44.21505.19 1.452 45.050 0.40075.68 113.53 34.22104.67 1.452 62.992 0.42261300111.81 152.76 24.22523.67 1.452 75.532 0.500158.62 158.62 15.552763.74 1.919 84.488 0.65809500308.59 160.32 表3-11 中柱的反弯点位置和弯矩层数h 1(m) Vi(KN)(KN/m)(KN/m)Vi2 (KN)K(KN.m) y (m)Mi2b=Vij*hMi2u=Vij(1-h)y54.2725.21 1.942 25.418 0.2970920031.72 75.04 44.21505.19 1.942 52.755 0.40088.63 132.94 34.22104.67 1.942 73.767 0.39709200123.03 186.79 24.22523.67 1.942 88.452 0.500185.75 185.75 15.552763.74 2.566 91.911 0.5500280.56 229.55 （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派） 表3-12:梁端弯距剪力及柱轴力计算层次AB跨(KL1)BC跨(KL2)柱轴力 l(m)Mbl Mbr Vb l(m)Mbl Mbr Vb边柱N中柱N58.0 61.75 56.12 14.73 3.0 18.92 18.92 12.61 -14.73 2.12 48.0 142.94 123.15 33.26 3.0 41.51 41.51 27.68 -47.99 7.70 38.0 228.44 205.98 54.30 3.0 69.44 69.44 46.29 -102.30 15.71 28.0 270.43 230.93 62.67 3.0 77.85 77.85 51.90 -164.97 26.48 18.0 318.94 310.59 78.69 3.0 104.71 104.71 69.80 -243.66 35.37 （注：（1）柱轴力中的负号表达拉力，当为左地震作用时，左侧两根柱为压力，相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3-4 地震作用力下的框架弯矩图图3-5地震作用下的框架剪力图(KN)图3-6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3为例来进行3.5.1 计算单元的选择拟定 图3-7计算单元图计算单元宽度8.0m ,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3-8 各梁上作用的恒荷载屋面、计算过程(表中“*“表达乘号)梁线荷载5.90630.78 横墙线荷载0板传来2*4.0*4.975*(1-2*(4.0/8.0)2+(4.0/8.0)3)梁线荷载2.62511.95 横墙线荷载0板传来2*1.5*4.975*5/8次梁(横)自重0123.12 板传来(4.975*8.0*5/8)*4.0纵梁自重5.906*4.0纵墙自重0次梁(横)自重087.37 板传来 (4.975*1.5*5/8)*3.0+4.0*4.975*(1-2(4.0 /8.0)2+(4.0/8.0)3)*4.0纵梁自重5.906*4.00纵墙自重0其中： , 代表横梁自重,为均布荷载形式(涉及粉刷层), 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派荷载： (kn/m)长方向分派荷载： (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,它涉及梁自重、楼板重、纵墙、重力荷载。14层、计算过程(表中“*“表达乘号)荷载组成计算过程合计q1梁线荷载5.90630.04 横墙线荷载1.52*4.2q1板传来2*4.0*3.55*(1-2*(4.0/8.0)2+(4.0/8.0)3)q2梁线荷载2.6259.28 横墙线荷载0q2板传来2*1.5*3.55*5/8p1次梁(横)自重0276.06 板传来(3.55*8.0*5/8)*4.0纵梁自重5.906*4.0纵墙自重4.2*5.40*8.0p2次梁(横)自重0120.18 板传来 (3.55*1.5*5/8)*3.0 +4.0 *3.55*(1-2(4.0/8.0)2+(4.0 /8.0)3)*4.0纵梁自重5.906*4.0纵墙自重4.2*1.52*8.03.5.2.2 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示 图3-9 各层梁上作用的活荷载 屋面、计算过程(表中“*“表达乘号)荷载类型荷载组成kn/m合计q1梁线荷载02.50 横墙线荷载0q1板传来2*4.0*0.5*(1-2*(4.0/8.0)2+(4.0/8.0)3)q2梁线荷载00.94 横墙线荷载0q2板传来2*1.5*0.5*5/8p1次梁(横)自重010.00 板传来(0.5*8.0*5/8)*4.0纵梁自重0纵墙自重0p2次梁(横)自重06.41 板传来 (0.5*1.5*5/8)*3.0 +4.0*0.5*(1-2(4.0 /8.0)2+(4.0/8.0)3)*4.0纵梁自重0纵墙自重01-4层、计算过程(表中“*“表达乘号)荷载组成计算过程合计q1梁线荷载025.00 横墙线荷载0q1板传来2*4.0*5.0*(1-2*(4.0/8.0)2+(4.0/8.0)3)q2梁线荷载09.38 横墙线荷载0q2板