上海框架旅馆毕业计算书.doc

摘 要

该旅馆为五层框架结构，设计包括建筑造型和结构计算。本工程抗震烈度为七度，场地为上海场地土，基本风压为0.55,地面粗糙度属于C类。
框架结构主要承重构件为梁、柱，通常计算时把梁和柱的节点的连接方式看为刚接。为计算分析方便起见，可把实际框架结构看成纵横两个方向的平面框架。本设计的计算主要包括恒荷载计算、活荷载计算、风荷载计算，水平地震荷载计算及其作用下的侧移验算，楼板的配筋计算，楼梯设计及配筋计算，二次分配法计算恒荷载和活荷载作用下框架的弯矩、剪力、轴力计算，D值法计算风荷载作用下框架的内力。框架结构设计时，荷载效应组合采用简化的方法处理，即对所有可变荷载乘以荷载组合系数。本建筑物的基础为条形基础，选择了A、B两个轴线方向进行计算。这本计算书包括了板，梁，柱，楼梯，框架的所有计算内容。

关键词： 混凝土, 框架, 荷载, 配筋,条形基础

Abstract

My graduation project is to design a five-layer frame structure, including architectural design and structural calculation. Classification for earthquake—resistance of this building is seven degree. The site is in Shanghai where the basic wind pressure is 0.55 and the roughness of ground is type C.
The major bearing members of the frame structure are beams and columns. Usually we regard the junctions between post and beam as rigid connection. To simplify the calculation, the practical frame structure is considered as two flat frames with vertical and horizontal directions. The main task of this project includes calculation of constant load and live load, sideway calculation under wind load and horizontal effect from earthquake, floor and roof slabs reinforcement, stairs design and reinforcement, awning board reinforcement. The frame bending moment, shear force and normal force are calculated by secondary distribute method. The internal forces under wind load are calculated by value D method. When deciding the distribution of live loads, I consider the live loads spread on all the beams. Load effect combination is worked out in a simple way, which means the variable loads should multiply the coefficient for combination value of loads. The
foundation is a strip foundation, I choose frameA and B to calculate.This book includes the concrete calculations of boards, beams, columns, stairs and foundation.

Keywords： concrete, frame, load, reinforcement,
combination of internal force,pile foundation

目录

上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明 …………………………… I
上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表…………………………II
上海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表…………………………Ⅳ
中文摘要及关键词 ………………………………………………………Ⅴ
英文摘要及关键词 ……………………………………………………… Ⅵ
正文………………………………………………………………………… 1
第一章 设计任务及要求 …………………………………………………1
一、设计原始资料…………………………………………………………1
（一）工程概况…………………………………………………………1
（二）设计条件…………………………………………………………1
二、建筑设计任务及要求…………………………………………………1
三、结构设计任务及要求…………………………………………………1
第二章 建筑设计总说明 …………………………………………………2
一、平面设计………………………………………………………………2（一）平面布置…………………………………………………………2
（二）建筑结构方案……………………………………………………2
（三）柱网布置…………………………………………………………2
（四）平面组合…………………………………………………………2
（五）交通组织及防火疏散设计………………………………………2
二、剖面设计………………………………………………………………2
（一）房间各部分高度……………………………………………2
（二）各用途房间的楼地面做法及说明…………………………2
（三）屋面构造做法及说明………………………………………3
（四）墙体细部构造及说明………………………………………3
三、立面设计………………………………………………………………3

第三章 结构方案设计总说明 ……………………………………………3
一、结构方案的选择及结构布置…………………………………………3
（一）结构方案的确定…………………………………………………3
（二）基础类型的确定…………………………………………………3
第四章 结构内力计算 ……………………………………………………3
一、构件尺寸确定………………………………………………………3二、荷载统计………………………………………………………………4
（一）竖向荷载计算……………………………………………………4
（二）四周维护墙体及相应构件荷载统计……………………………5
（三）梁柱自重…………………………………………………………5
三、板的计算………………………………………………………………5
（一）屋面板的计算……………………………………………………5
（二）楼面板的计算……………………………………………………6
四、水平荷载作用下内力作用……………………………………………8
（一）风荷载作用………………………………………………………8
（二）水平地震作用下框架内力计算 ………………………………14
（三）框架的侧移验算 ………………………………………………19
五、竖向荷载作用下内力计算 …………………………………………20
（一）恒荷载作用下的内力计算 ……………………………………20
（二）活荷载作用下的内力计算 ……………………………………28
六、内力组合 ……………………………………………………………33
（一）框架梁的内力组合 ……………………………………………33
（二）框架柱的内力组合 ……………………………………………33
第五章 框架结构的配筋设计……………………………………………44
一、框架梁配筋 ………………………………………………………44
（一）纵向受力钢筋计算 ……………………………………………44
（二）斜截面受剪承载力计算 ………………………………………45
二、框架柱配筋 …………………………………………………………48

（一）纵向受力钢筋计算 ……………………………………………48
（二）斜截面配筋 ……………………………………………………57
第六章 框架结构柱下基础设计 …………………………………………61
一、基础截面尺寸选择 …………………………………………………61
二、条基内力计算 ………………………………………………………62
三、条形基础配筋计算 …………………………………………………63
第七章 楼梯的设计 ………………………………………………………64
一、设计资料 ……………………………………………………………64
二、楼梯板计算 …………………………………………………………65（一）基本尺寸 ………………………………………………………65
（二）荷载计算 ………………………………………………………65
（三）内力计算 ………………………………………………………65
（四）截面承载能力计算 ……………………………………………65
三、平台板计算 …………………………………………………………66
（一）荷载计算 ………………………………………………………66
（二）内力计算 ………………………………………………………66
（三）截面承载能力计算 ……………………………………………66
四、平台梁计算 …………………………………………………………67
（一）基本尺寸 ………………………………………………………67
（二）荷载计算 ………………………………………………………67
（三）内力计算 ………………………………………………………67
（四）正截面承载力计算 ……………………………………………67
（五）斜截面承载能力计算 …………………………………………68
参考文献 ……………………………………………………………………69

正文

第一章 设计任务及要求

一、设计原始资料
（一）工程概况：
该建筑为上海市某区某旅馆，总建筑平面面积约6000平方米。设计年限为50年。结构类型：框架结构，由A、B两部分组成，均为5层。层高除底层均为3.0M，底层为3.6M。基础选用条形基础。旅馆为经济便捷型旅馆，主要有客房，超市，餐厅等。该旅馆设有两个主楼梯（3.1M），一个次要楼梯（宽为2.5M）。楼梯的布置均已符合消防、抗震的要求。
（二）设计条件：
1、气象条件：常年东南风，基本风压 W0 =0.35KN/m2 基本雪压S0=0.55KN/m2
2、水文、地质情况：土质为粘土，fk=160KN/M²，最高地下水位为地下2.5M,最低地下水位为5M。
3、防火等级：二级
4、抗震烈度为7度
5、屋面活荷载0.5 KN/m2 楼面活荷取2 KN/m2
6、施工及设备条件：根据现有的先进施工方案进行施工，设备明细表等具体见施工组织和附件。
二、建筑设计任务及要求
主要完成建筑总说明、平面、立面、剖面、构造详图、门窗详图、楼梯详图及结构施工图。建筑总面积约于6000 m2。
三、结构设计任务及要求

1、楼面、屋面板的配筋计算
2、梁、柱配筋计算及楼梯设计计算
3、基础计算及配筋

第二章 建筑设计总说明
一、平面设计
（一）平面布置
根据所需要建设的旅馆所处的位置，将对所要建设的旅馆进行施工平面布置。
1．建筑结构方案
对于建筑物的土质和所在地区的抗震等要求，选择框架结构，条形基础，具体见结构施工图。
2. 柱网布置
柱间距分别为6.6m、2.7m,具体可见结构平面图。
3．平面组合
该旅馆由两部分组成，之间留有伸缩缝，中间走廊部分相通，用软组织材料进行填充，形成一个密封空间。两部分组成一L型建筑。
4．交通组织及防火疏散设计
在接待台旁边设有电梯，方便快捷。另外还三个楼梯，满足放火疏散要求。
二、剖面设计
（一）房间各部分高度
1. 净高和层高：净高为2.8M,层高为3M;
2. 室内外高差：0.45M;
（二）各用途房间的楼地面做法及说明

详见剖面图；
（三）屋面构造做法及说明
详见剖面图和详图；
（四）墙体细部构造及说明
外墙：200mm厚粘土空心砖，墙面为20mm抹灰。
内墙：200mm厚粘土空心砖，两侧均为20mm厚抹灰。
三、立面设计
（一）立面构造意图
详见立面图
（二）墙面做法
普通的抹灰，涂刷涂料。

第三章 结构方案设计说明
一、结构方案的选择及结构布置
二、结构方案的确定：框架结构；
三、基础类型的确定：交叉条形基础；

第四章 结构内力计算
一、构件尺寸确定
1、楼板厚度确定
2、按单向板来设计：L1=3300, h≥/40=3300/40=82.5mm，取h=100mm
3、框架梁截面尺寸确定：
主梁： 取h=700mm,b=300mm,h/b=2.8
次梁：取h=450mm,b=250mm,h/b=2.5
4、框架柱截面尺寸确定：
N=L1×L2×层数×1.3=6.6×6×5×1.3=257.4KN

N==0.9×14.3×A=257.4,则A=200000
假设用方形柱，则，取a=500mm,
验算：
5、材料选择
混凝土强度等级：除基础垫层混凝土选用C10外，基础及以上混凝土均选用C30
钢筋级别:板内钢筋采用HPB235级钢筋,其余钢筋选用HRB335和HRB400级.
二、荷载统计
（一）竖向荷载计算:
1、 板面荷载
① 屋面荷载
a. 恒荷载标准值
面层水泥沙浆找平 20×0.02=0.4
SBS刚性防水层 0.4
保温层：80mm厚矿渣水泥 0.08×14.5=1.16
找坡层 0.4
屋面板 0.14×25=3.5
抹灰层 0.02×17=0.34
6.2
b. 活荷载标准值 按以上人屋面，取2.0
② 楼面荷载
a. 恒荷载标准值
水磨石面层 0.65
楼面板 0.14×25=2.5

板底抹灰 0.02×17=0.34
4.49

b. 活荷载标准值 按“商场”一栏，取3.5
（二）四周维护墙体及相应构件荷载统计：
1．玻璃幕墙： 5×1.5=7.5
（三）梁柱自重：
1． 框架梁： 0.3×(0.7-0.1)×25=4.5
10厚抹灰砂浆 0.01×（2×0.3+2×0.7）×17=0.34
合计 4.84
2． 次梁： 0.2 ×（0.45-0.1）×25=1.75
10厚抹灰砂浆 0.01×（2×0.2+2×0.45）×17=0.22
合计 2 3.柱： 0.5×0.5×5×25+0.5×4×5×0。3=34.25
三、单向板的计算
1.梁板截面尺寸计算
板厚h=140 次梁h=450mm b=200mm 框架梁h=700mm b=300mm
2.配筋计算
板荷载设计值
板的计算跨度 第一跨l。=2200-100-150+140/2=2020mm
第二跨l。=ln=2200-250=1950mm

单向板配筋计算（屋面）
位置
边支座
边跨跨中
第一内支座
第一跨跨中
内支座
弯矩系数
-1/16
1/14
-1/11
1/16
-1/14
弯矩设计值M(）
-2.08
2.39
-3.04
1.95
2.22

0.012
0.014
0.018
0.011
0.013
()
81.6
95.2
122.4
74.8
88.4
实配钢筋
@200
@200
@200
@200
@200
3.纵向次梁配筋计算
荷载设计值
计算边跨度 l。=ln+a/2=6000-120-150+240/2=5850mm
中间跨l。=ln=6000-200=5800mm
支座处按巨星截面，跨中按T形截面取b= l。/3=1950
1）正截面受弯承载力
h=h-a=450-35=415mm 第一内支座h=390mm
位置
边支座
边跨跨中
第一内支座
第一跨跨中
内支座
弯矩系数
-1/24
1/14
-1/11
1/16
-1/14
弯矩设计值
29.54
50.65
-64.46
43.56
49.78
()
0.074
0.132
0.198
0.112
0.149
()
203.2
362.17
510.51
307.2
408.7
实配钢筋
2B20
2B20
2B20
2B20
2B20
次梁纵向受力钢筋
2)斜截面受剪承载力计算
位置
边支座
第一内支座
中间支座
剪力系数
0．50
0.55
0.55
V（KN）
60.09
66.66
66.09
0.25
246.93
232.05
246.93
0.7
73.78
69.34
73.78
实配钢筋
@200
@200
@200
3． 单向板屋盖计算
板荷载设计值
板的计算跨度 第一跨l。=2050mm
第二跨l。=ln=1950

单向板配筋计算（屋面）
位置
边支座
边跨跨中
第一内支座
第一跨跨中
内支座
弯矩系数
-1/16
1/14
-1/11
1/16
-1/14
弯矩设计值M(）
-2.11
2.48
3.16
1.97
-2.24

0.013
0.015
0.019
0.012
0.013
()
88.4
102
129.2
81.6
88.4
实配钢筋
@200
@200
@200
@200
@200
3.纵向次梁配筋计算
荷载设计值
计算边跨度 l。= 5850mm
中间跨l。=ln=6000-200=5800mm
支座处按巨星截面，跨中按T形截面取b= l。/3=1950
1）正截面受弯承载力
次梁纵向受力钢筋
位置
边支座
边跨跨中
第一内支座
第一跨跨中
内支座
弯矩系数
-1/24
1/14
-1/11
1/16
-1/14
弯矩设计值
-35.98
61.67
-78.49
53.04
60.62
()
0.09
0.164
0.21
0.16
0.18
()
243.93
438.98
541.45
412.53
464.1
实配钢筋
2B20
2B20
2B20
2B20
2B20
四、水平荷载作用下内力作用
（一）风荷载作用
由于是现浇框架，而且每榀横向框架的侧移刚度相同，故意各榀框架所承受同样的风力，也即每榀框架承受风力范围在水平方向是：54/9=6m
1．基本参数
由设计条件，，按C类粗糙度，可查得风压高度系数在25、20、15、10和5m处分别为0.92、0.84、0.74、0.74、0.74;风压体型系数迎风面为+0.8,背风面为-0.5。
2．荷载标准值计算（左风）
由确定，A为相应高度范围的受荷面积。

其中，，，，。

图4.4.1 风荷载示意图
3．框架柱内力计算（采用D值法计算）
⑴梁柱线刚度计算：
各构件截面惯性矩：
柱：
主梁：，按T形梁计算，
I=2= 1.715
其中取线刚度最大的构件作为参考，取其为1.0，其余与其相比所得即为相对线刚度。
各构件截面惯性矩和相对线刚度 表4.4.1
构件
截面惯性矩I（）
线刚度
相对线刚度i
1-5层梁

1.0
2-5层柱

0.4
底层柱

0.34

图4.4.2风荷载作用下计算简图

⑵求各柱剪力值：
采用D值法计算，根据各柱的D值将剪力进行分配。计算过程详见下表。
框架柱剪力计算 表4.4.2
第五层
柱
柱
柱同柱
V=1.38KN
柱，，同柱
V=1.75KN

第四层
柱
柱
柱同柱
V=3.88KN
柱， ，同柱
V=5.05KN

第三层
柱
柱
柱同柱
V=5.97KN
柱，，同柱
V=7.93KN

第二层
柱
柱

柱同柱
V=8.3KN
柱，，同柱
V=10.8KN

第一层
柱
柱
柱同柱
V=7.94KN
柱，，同柱
V=6.74KN

⑶各项反弯点高度yh
框架柱反弯点高度计算 表4.4.3
第五层
柱
柱
柱同柱
=0.43
柱，，同柱
=0.45

y=0.43

y=0.45
第四层
柱DE
柱JK
柱同柱
=0.45
柱， ，同柱
=0.5

y=0.45

y=0.5
第三层
柱CD
柱IJ
柱同柱
=0.5
柱，，同柱
=0.5

y=0.5

y=0.5
第二层
柱BC
柱HI
柱同柱
=0.5
柱，，同柱
=0.5

y=0.5

y=0.5
第一层
柱AB
柱GH
柱同柱
=0.55
柱，，同柱
=0.55

y=0.55

y=0.55
⑷求弯矩

由下面公式求出柱上下两端弯矩：上柱： 下柱：
再由节点平衡条件和梁的线刚度比，求出梁端弯矩，即可绘出框架M图。
图4.4.3水平风荷载作用下M图（KN·m）

图4.4.4水平风荷载作用下V图（KN）

图4.4.5水平风荷载作用下N图（KN）
（二）水平地震作用下框架内力计算：
1．水平地震作用标准值的计算：

⑴框架的抗震等级
由设计要求，抗震设防烈度为7度，房屋高度未超过30m，属于丙类建筑，则该框架的抗震等级为三级。
⑵场地和特征周期值
根据工程地质报告和土的类型划分，可判定为Ⅲ类场地。由设计地震分组为第一组，可查得特征周期值。
⑶各层重力荷载代表值计算（取计单元6m宽度范围内的重力荷载代表值）
①顶层： G=屋面荷载+0.5雪载+纵横梁自重+0.5柱自重+0.5墙自重
屋面荷载=6×6.6×5×=1227.6KN
0.5雪载=0.5×0.2×6×33=19.8KN
纵横梁自重:纵梁=4.875×6.6×6=160.88KN，
横梁=4.875×6×6=175.5KN
次梁=2.25×6×10=135KN
0.5柱重=0.5×6×34.25=102.75KN
0.5墙重=0.5×7.5×6×2=45KN
G=1227.6+160.8+19.8+175.5+5.1+135+102.75+45=1886.53KN
②2-4层： G=楼面恒载+0.5楼面活载+纵横框架梁自重+ 0.5上柱自重+0.5上墙自重+0.5下柱自重+0.5下墙自重
楼面恒载=4.49×6×33=889KN
0.5楼面活载=0.5×3.5×33×6=346.5KN
纵横梁自重=160.88+175.5+135=471.38KN
柱重=0.5上柱自重+0.5下柱自重=34.25×6=205.5KN
墙重=0.5上墙重+0.5下墙重=7.5×2×6=90KN
G=889+346.5+471.38+205.5+90=2002.38KN
③ 底层： G=楼面恒载+0.5楼面活载+纵横框架梁自重+ 0.5上柱自重+0.5上墙自重+0.5下柱自重+0.5下墙自重
楼面恒载=4.49×6×33=889KN
0.5楼面活载=0.5×3.5×33×6=346.5KN
纵横梁自重=160.88+175.5+135=471.38KN
0.5上柱自重=0.5×34.25×6=102.75KN
0.5柱自重=0.5×34.25×6×(5.95/5) =122.27KN
0.5上墙自重=45KN
0.5下墙自重=45×5.95/5=53.55KN
G=889+346.5+471.38+102.75+122.27+45+53.55=2030.45KN
⑷结构自振周期T1
位置

层间剪力

Xi

5层
1886.53
1886.53
59121
0.0319
60.18
1.92
4层
2002.38
3888.91
59121
0.0658
131.75
8.67
3层
2002.38
5891.29
59121
0.0996
199.43
19.86
2层
2002.38
7893.67
59121
0.1335
267.31
35.68
1层
2030.45
9924.41
42277
0.1679
336.20
57.24
T=0.704
<5=1.75s
⑸求地震影响系数
,==0.043
⑹计算水平地震作用标准值：
因T1<Tg,则不需要考虑顶点附加作用。

水平地震作用标准值计算
位置

5层
1886.53
25.95
48955.45
0.31
112.44
4层
2002.38
20.95
41949.86
0.27
97.93
3层
2002.38
15.95
31937.96
0.20
72.54
2层
2002.38
10.95
21926.06
0.14
50.78
1层
1886.53
2.95
12081.18
0.08
29.02

2．水平地震作用产生的框架内力

图4.4.6地震作用下计算简图

⑴水平地震作用下的框架剪力值
各层框架柱剪力 表4.4.5
位置
5层
4层
3层
2层
1层

112.44
200.37
282.91
333.69
362.71
A柱
15.7
29.3
39.4
46.5
54.4
B柱
20.4
38.1
51.2
60.4
63.5

⑵各项反弯点高度yh（与风荷载相同）

框架柱反弯点高度计算 表4.4.6
位置
5层
4层
3层
2层
1层
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B

2.5
5
2.5
5
2.5
5
2.5
5
2.94
5.88

0.43
0.45
0.45
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.55
0.55
(其中C、D分别与B、A相同)
⑶求弯矩
由下面公式求出柱上下两端弯矩：上柱： 下柱：
再由节点平衡条件和梁的线刚度比，求出梁端弯矩，即可绘出框架M图。

图4.4.7水平地震荷载作用下M图（KN·m）

图4.4.8水平地震荷载作用下V图（KN）

图4.4.9水平地震荷载作用下N图（KN）
（三）框架的侧移验算：
⑴风荷载作用下的侧移验算（对于C30混凝土，）
风荷载作用下的框架侧移验算 表4.4.7
位置

限值
5层
9.9
59.1
0.17
1/29411
1/400
4层
27.9
59.1
0.47
1/10638
3层
43.8
59.1
0.74
1/6756
2层
59.7
59.1
1.04
1/4950
1层
77.1

59.1
1.3
1/3846
顶点位移

1/7032
1/500
⑵水平地震作用下的侧移验算
地震荷载作用下的框架侧移验算 表4.4.8
位置

5层
112.4
59.1
2.24
1/2233
1/550
4层
210.37
59.1
4.18
1/1193
3层
282.91
59.1
5.63
1/887
2层
333.69
59.1
6.64
1/753
1层
362.71
42.3
8.57
1/589
五、竖向荷载作用下内力计算
（一）恒荷载作用下的内力计算
1．计算单元选取

图4.5.1计算单元图（恒载作用）
2．荷载计算
⑴构件自重（均为均布荷载形式）：
为墙重，；

梁重,次梁
⑵ 楼板重=4.49×6×2.2=59.27KN/m ,
屋面板重=6.2×6×2.2=81.84KN/m;
⑷M1、M2分别为偏心力矩
顶层：M1=7.02KN·m,
1-4层：M1=10.39KN·m
3．恒载作用下框架计算简图：

4.5.2框架计算简图（恒荷载作用）
4．计算各梁柱内力（采用弯矩二次分配法）
⑴顶层：

图4.5.3顶层示意图
，

=-146.58
结点：，
结点：

结点：
，
⑵中间层：

图4.5.4中间层示意图

结点：

结点：

结点：
，

⑶底层：
结点：

结点：

结点：
，

⑷弯矩的传递与分配

图4.5.5弯矩二次分配（KN·M）
⑸绘M、V、N图

图4.5.6 M图（KN·m）

图4.5.7 V图（KN）

N图（KN）
（二）活荷载作用下的内力计算

图4.5.10框架计算简图（活荷载作用）
4．计算各梁柱内力（采用弯矩二次分配法）
⑴顶层：
，

⑵中间层：

⑷弯矩的传递与分配

图4.5.11弯矩二次分配（KN·M）
⑸绘M、V、N图

图4.5.12 M图（KN·m）

图4.5.13 V图（KN）

图4.5.14 N图（KN）
六、内力组合：
考虑5种荷载组合：
①
②
③ (小于组合2故表格中不做计算)
④
⑤
（一）框架梁的内力组合

（二）框架柱的内力组合

五层梁
AB
BC
截面位置
A
跨中
B左
B右
跨中
内力种类
M
V
M
M
V
M
V
M
恒载
-54.01
78.63
70.53
74.79
-84.92
-34.56
14.31
-24.9
活载
-13.52
18.92
16.92
16.65
-19.87
-4.4
4.56
-1.32
风载（左）
4.08
-1.12

3.3
-1.12
1.47
-1.09

风载（右）
-4.08
1.12

-3.3
1.12
-1.47
1.09

地震荷载（左）
40.68
-11.13
3.94
32.78
-11.13
14.75
-10.93

地震荷载（右）
-40.68
11.13
-3.94
-32.78
11.13
-14.75
10.93

1.2恒＋1.4活
-83.74
120.844
108.324
113.058
-129.722
-47.632
23.556
-31.728
1.35恒＋0.98活
-86.1631
124.6921
111.7971
117.284
-134.115
-50.968
23.7873
-34.9086
1.2恒＋1.26(活+风左）
-76.7064
116.784

114.885
-128.351
-45.1638
21.5442

1.2恒＋1.26(活+风右）
-86.988
119.6064