本科毕业设计--绿地商贸综合楼设计计算书.doc

山东大学毕业论文（设计）绿地商贸综合楼设计目 录摘 要3第一部分：设计资料5一、 工程概况5二、设计条件5三、结构设计框图6四、设计执行的国家标准、部颁标准及地方标准7五、设计任务及要求7六、屋面、楼面、墙体做法71屋面构造72楼面构造83墙体84、楼梯8第二部分 框架结构设计计算9一、梁柱截面尺寸初选91、梁截面尺寸的估算：9二、梁柱刚度计算（取一榀横向框架计算）10三、构件自重121、屋面荷载122、楼面荷载123、横梁自重124、 纵梁自重125、次梁自重136、柱自重137、外纵墙138、内隔墙14四、楼板设计141、楼板配筋计算14五、竖向荷载内力统计171、屋面板传到横梁上荷载172、楼面板传到横梁上荷载173、 一层楼面板传到横梁上荷载174、A柱集中荷载185、B柱集中荷载196、B、C、D各层集中力情况相同，集中力情况见B的计算207、E柱集中荷载20六、竖向荷载内力计算211、恒载作用下的内力212、活载作用下的内力24七、风荷载作用下框架内力计算271，风荷载计算272、风荷载作用下位移验算283、风荷载作用下内力计算304、风作用下地下内力计算34八、地震作用下框架内力计算351、力荷载代表值计算352、结构自振周期373、地震影响系数384、计算水平地震作用标准值（采用底部剪力法计算）385、地震作用下的框架位移验算386、地震作用下内力计算397、地震作用下地下车库内力计算41九、框架的内力组合421、对于框架内力的组合可，考虑以下四种荷载组合:422、框架的内力组合见表2.9.1、2.9.242十、梁配筋计算541正截面受弯承载力计算542、框架梁斜截面承载力设计573、梁正常使用极限状态验算:裂缝控制验算58十一、框架柱配筋计算631.对称配筋矩形截面偏心受压构件承载力计算632、框架柱抗震截面设计66十二、楼梯设计701、楼梯基本参数702、荷载计算703、截面承载力计算714、楼梯斜梁计算715、平台板计算726、平台梁计算73十三、基础设计741、确定桩的数量和布置及验算742、承台计算75参考文献77谢 辞78摘 要本毕业设计题目是绿地商贸综合楼设计，该综合楼楼的总建筑面积大约是10300平方米，共五层，建筑高度为23.95米。本建筑采用钢筋混凝土全现浇框架结构体系，基础采用桩基。本设计内容包括手算和电算两部分。其中手算部分分计算书的主要内容为设计的总说明、构件尺寸的初步确定、框架的计算简图、荷载计算、框架横向侧移计算、框架在水平及竖向荷载作用下的内力计算分析和计算、内力组合、截面设计及基础设计。计算竖向力作用采用力学求解器，计算风荷载及地震荷载作用采用D值法。由于此框架属于三级框架，所以没有进行节点抗震设计，但是在梁柱截面设计时要采用“强柱弱梁”原则。图纸包括结构设计总说明、标准层及顶层结构平面布置图、所选轴线框架配筋图、楼面梁平法图、柱平法施工图、基础图等。电算时，先用PMCAD软件进行结构平面布置，检查平面数据，输入次梁楼板，输入荷载数据，形成PK文件，画结构平面图，然后使用PK进行框架计算；在设计过程中采用了手算和电算两种方式，对计算结果进行校核，及时发现设计中的错误以及与电算不同的部分，找出原因。关键词：毕业设计，框架结构，内力组合，截面设计 AbstractThe theme of this graduation design is structure design of a BuildingGreenBusiness. The total Building area is about 10300 m2 and the total height is 23.95 meters, which consists of 5 stories, and the story height is 4.5 meters. The building is a frame structure made by steel reinforced concrete. Foundation uses concrete Pile foundation. The design includes two aspects of manual calculation and calculation by computer. The calculation consists of several loads calculation, lateral displacement calculation of transverse frame, internal force of section and design of the foundation. Horizontal earthquake force calculation uses the bottom shears method. Calculating of vertical loads bending moment use divided story method. The designs of section uses limit state method. Because this frame belongs to the third class frame that resistant the earthquake，so the design of joint is ignored, but this design obeys the order of “strong column and weak beam”. The drawings consists of 5 parts, plans of standard layer structure and section，the steel plan of the typical frame and floor，and the plan of foundations.There are three steps in the calculation using computer. First, make a model of the building by PMCAD; Second, calculate the typical frame by PK; Last, calculate the whole frame. There are two kinds of methods included manual calculation and computer calculation. So the data can be checked and can find the mistakes and differences between manual data and the data calculated by computer in the design in time, then find out the cause.Keywords：Graduation design ，Frame structure ，Load combinations ，Section design ，Earthquake force第一部分：设计资料一、 工程概况本工程为绿地商贸综合楼，主体为现浇钢筋混凝土框架结构。总建筑面积10300平方米左右，地上层，层高4.5m，地下1层。室内外高差0.45m。该楼一到三层为商场，四五层为办公用楼。该楼位于城区内，南边临主道路，交通便利，作为综合楼有很大的地理优势。二、设计条件1、抗震设防烈度：7度设防，抗震设计分组为第二组。2、基本风压：0.45KN/m，C类粗糙度。3、雪荷载：s0=0.2 KN/m。4、活荷载：四、五层2.0KN/,一到三层3.5KN/,上人屋面2.0KN/。 5、结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。6、该场地地形平坦，根据建筑对基地的勘察结果，地质情况见表1.2.1 表1.2.1：建筑地层一览表序号岩土种类土层深度（m）地基承载力fak(kPa)1 杂填土 0-1.22 粘土 1.2-4.61603细砂 4.6-5.52304 中砂 5.5-12.03005 粗砾 12.0-16.0360 三、结构设计框图 四、设计执行的国家标准、部颁标准及地方标准 建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）建筑结构荷载规范(GB500092012)混凝土结构设计规范（GB500102010）建筑地基基础设计规范（GB500072011）高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）房屋建筑制图统一标准（GB50001-2010）建筑结构制图标准（GBT501052010）总图制图标准(GBT50103-2010) 五、设计任务及要求1、 绘制建筑平面图，立面图，剖面图；2、 绘制建筑施工图3、 一榀框架内力计算并组合；4、 完成梁、柱、板、基础、楼梯等配筋图；5、 完成设计计算书。六、屋面、楼面、墙体做法1屋面构造现浇40厚细石混凝土三毡四油铺小石子15厚水泥砂浆80厚宽厚矿渣水泥120厚现浇钢筋混凝土10厚混合砂浆V型轻骨架吊梁2楼面构造水磨石地面，10厚面层，20厚水泥砂浆打底120厚现浇钢筋混凝土10厚混合砂浆V型轻骨架吊梁 3墙体 外墙240厚砖墙 10厚混合砂浆 水刷石墙面内墙 加气混凝土隔墙 两边10厚混合砂浆女儿墙 墙高900mm 100mm混凝土压顶 内10厚细石混凝土 外水刷石墙面4、楼梯水泥砂浆楼面构造层：水磨石踏步结构层：140厚现浇钢筋混凝土板抹灰层：20厚混合砂浆第二部分 框架结构设计计算一、梁柱截面尺寸初选1、梁截面尺寸的估算：（1）、横向框架梁 横向框架梁跨度7.8m,则梁高h=(1/81-1/12)7800=650975mm 取h=800mm 梁宽b=(1/21/3)800=267400mm 取 h=350mm （2）、次梁 次梁跨度7.8m,则梁高h=(1/81-1/12)7800=650975mm 取h=700mm 梁宽b=(1/21/3)700=233350mm 取 h=300mm （3）、纵向框架梁 纵向框架梁跨度6.6m,则梁高h=(1/81-1/12)6600=550825mm 取h=800mm 梁宽b=(1/21/3)800=267400mm 取 h=350mm （4）柱截面 层高H=4.5m，柱截面高度h=(1/151/18)4500=250300mm又对于抗震设防烈度为7度，房屋高度为小于30m，的框架结构，为保证柱有足够的延性，需要限制柱的轴压比，柱截面面积应满足下 式：AN/fc，按建筑面积为Pk=13KN/估算。fc=14.3N/2则，N= 1.2136.67.85=4015440N，则A312000mm2,取bh=600600。二、梁柱刚度计算（取一榀横向框架计算）地上与地下抗侧相差较大，只取上部计算，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离。多层框架考虑为纵横向承重， 主要为横向承重，为超静定结构，故在内力计算前，应预先估算梁，柱的截面尺寸及结构所采用的材料强度等级，以求得框架中各杆的线刚度。混凝土强度等级： 梁用C35 (Ec = 3.15 107 kN/) 柱用C35 (Ec = 3.15 107 kN/)柱网布置如图2.2.1,结构计算简图如图2.2.2、框架计算单元如图2.2.3. 图2.2.1 柱网布置图 图2.2.2 结构计算简图图2.2.3 框架计算单元 梁的线刚度计算：框架梁惯性矩I=2I0=2.991010mm4.抗弯刚度EI=897000KN* 梁的线刚度ib=ECI/l=11.5104KN*M 柱的线刚度计算框架梁惯性矩I=I0=1.081010mm4. 抗弯刚度EI=324000KN* 梁的线刚度ib=ECI/H=17.2104KN*M三、构件自重 1、屋面荷载 现浇40厚细石混凝土 0.0422=0.88KN/ 三毡四油铺小石子 0.4 KN/15厚水泥砂浆 1.01520=0.3 KN/80厚宽厚矿渣水泥 0.0814.5=1.16 KN/120厚现浇钢筋混凝土 0.1225=3.0 KN/10厚混合砂浆 0.0117=0.17 KN/V型轻骨架吊梁 0.25 KN/ 总计6.16 KN/ 2、楼面荷载水磨石地面 0.65 KN/120厚现浇钢筋混凝土 0.1225=3.0 KN/10厚混合砂浆 0.0117=0.17 KN/ V型轻骨架吊梁 0.25 KN/ 3、横梁自重 梁自重 250.35（0.8-0.12）=5.95 KN/m 抹灰层 0.01（0.8-0.12）2+0.3517=0.29 KN/m 总计6.24 KN/m4、 纵梁自重 梁自重 250.35（0.8-0.12）=5.95 KN/m 抹灰层 0.01（0.8-0.12）2+0.3517=0.29 KN/m 总计6.24 KN/m5、次梁自重 次梁重 250.3（0.7-0.12）=4.35 KN/m 抹灰层 0.01（0.7-0.12）2+0.317=0.25 KN/m 总计4.6 KN/m6、柱自重柱自重 250.60.6=9 KN/m抹灰层 0.010.6417=0.41 KN/m 总计9.41 KN/m7、外纵墙 A轴 四五层 纵墙 1.60.2418=6.91 KN/m铝合金窗 0.352.1=0.74 KN/m10厚混合砂浆 0.011.617=0.27 KN/m水刷石墙面 2.40.5=1.2 KN/m 总计：9.12 KN/m二三层 纵墙 1.00.2418=4.32 KN/m铝合金窗 0.353.0=0.945 KN/m10厚混合砂浆 0.011.017=0.0.17 KN/m水刷石墙面 1.80.50=0.9KN/m 总计：6.34 KN/m 一层 纵墙 0.70.2418=4.32 KN/m铝合金窗 0.353.0=0.945 KN/m10厚混合砂浆 0.010.717=0.12 KN/m水刷石墙面 1.50.50=0.9KN/m 总计：4.94 KN/m E轴 四、五层 纵墙 1.60.2418=6.91 KN/m铝合金窗 0.352.1=0.74 KN/m10厚混合砂浆 0.011.617=0.27 KN/m水刷石墙面 2.40.5=1.2 KN/m 总计：9.12 KN/m一二三层 纵墙 2.80.2418=12.1 KN/m铝合金窗 0.350.9=0.32 KN/m10厚混合砂浆 0.012.817=0.0.48 KN/m水刷石墙面 3.60.50=1.8KN/m 总计：14.7 KN/m 8、内隔墙 墙体 3.70.247.5=6.66 KN/m 抹灰 0.013.717=0.63 KN/m四、楼板设计因为在确定框架计算简图时需要利用楼板传递荷载，因此在进行框架手算之前应进行楼板设计。各层楼盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构，板厚hl/40=3300/40=82.5mm。板厚取120mm，lx=3.3m，ly=7.8m，板为双向板。1、楼板配筋计算在各层楼盖平面，梁系把楼盖分为一些双向板，如果个板块比较均匀，可按连续双向板查表进行内力计算；如果个板块分布不均匀，精确地计算可取不等跨的连续板为计算模型，用力矩分配法求解内力；下面按单独一块板的计算方法计算一块双向板。为计算简便，板块的计算跨度近似取周线之间的距离。板分区如图2.4.1所示 图2.4.1 板的分区图以楼面板为例进行板的计算1）A区格板配筋计算 lx=3.3m，ly=7.8m，lx/ly=0.423，按双向板计算，（1）荷载设计值；恒荷载设计值：g=1.24.1=4.9KN/活荷载设计值：q=1.42.0=2.8 KN/g+q/2=6.3 KN/ q/2=1.4KN/ g+q=4.9+2.8=7.7 KN/（2）内力计算： lx=3.3m，ly=7.8m单位板宽跨中弯矩：mx=（0.0378+0.20.0064.）6.33.3+（0.0863+0.20.0223）1.43.3=4.06kN*m/mmy=（0.0064+0.20.0378）6.33.3+（0.0223+0.20.0863）1.43.3=1.56 kN*m/m单位板宽支座弯矩：m1=-0.080567.73.3=-7.2 kN*m/m m2=-0.0577.73.3=-4.8 kN*m/m（3）截面设计板保护层厚度取20mm，选用10钢筋，则lx短跨方向跨中截面有效高度（短跨方向钢筋放置在长跨方向钢筋的外侧。以获得较大的截面有效高度）h0=h-c-d/2=95mmly方向跨中截面有效高度h0=h-c-3d/2=85mm支座处均为95mm截面弯矩设计值不考虑折减，计算配筋量时取内力臂系数s=0.95 ，As=m/0.95h0fy， 板筋选用HRB335，fy=300N/mm，配筋结果见表2.4.1： 表2.4.1 板配筋位置截面h0（mm）M(kN*m/m)As（mm）选配钢筋实配钢筋跨中Lx方向954.0615010150393Ly方向851.566410150393支座A边支座（lx方向）95-7.226610150393A边支座（ly方向）95-4.817710150393 B,C,D区域形式相同，并且荷载相同，采用相同的配筋。五、竖向荷载内力统计 1、屋面板传到横梁上荷载恒载：6.161.651-2（1.65/7.8 ）+（1.65/7.8）2=6.161.650.922=18.7KN/M 活载：2.01.651-2（1.65/7.8 ）+（1.65/7.8）2=2.01.650.922=6.07KN/M则屋面梁均布荷载：恒载=梁自重+板传荷载=6.24+18.7=24.94KN/m活载=板传荷载=6.07KN/M.2、楼面板传到横梁上荷载 恒载：4.071.651-2（1.65/7.8 ）+（1.65/7.8）2=4.071.650.922=12.36KN/M 活载：四五层活载=2.01.651-2（1.65/7.8 ）+（1.65/7.8）2=2.01.650.922=6.07KN/M一二三层活载=3.51.65【1-2（1.65/7.8 ）+（1.65/7.8）】2=3.51.650.922=10.63KN/M 则四五层底部梁均布荷载；恒载=梁自重+板传荷载+内墙=6.24+12.36+7.29=25.89KN/m 四、五层活载=板传荷载=6.07KN/m 二、三层活载=板传荷载=10.63KN/m 3、 一层楼面板传到横梁上荷载 恒载：5.821.65【1-2（1.65/7.8 ）+（1.65/7.8）】2=5.821.650.922=17.67KN/M 恒载=梁自重+板传荷载+内墙=6.24+17.67+7.29=31.26KN/m 4、A柱集中荷载 （1）、顶层集中荷载集中荷载 女儿墙自重=0.240.918+250.10.24+0.0117+10.5+0.01122=5.38KN/M顶层柱集中荷载恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=5.386.6+6.24（6.6-0.6）+6.161.655/86.6+4.67.82/4+6.161.650.927.8242=205.75KN 活载=2.01.655/86.6+2.01.650.927.8242=27.93KN（2）、三四层柱顶集中荷载恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=9.12（6.6-0.6）+6.24（6.6-0.6）+4.071.655/86.6+4.67.82/4+4.071.650.927.8242=185.99KN 活载=2.01.655/86.6+2.01.650.927.8242=27.93KN （3）、一二层柱顶集中荷载恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=6.34（6.6-0.6）+6.24（6.6-0.6）+4.071.655/86.6+4.67.82/4+4.071.650.927.8242=169.31KN 活载=3.51.655/86.6+3.51.650.927.8242=48.93KN （4）、一层柱底集中荷载恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=4.94（6.6-0.6）+5.51（6.6-0.6）+5.821.655/86.6+3.977.82/4+5.821.650.927.8242=186.71KN 活载=3.51.655/86.6+3.51.650.927.8242=48.93KN5、B柱集中荷载 （1）、顶层集中荷载 顶层柱集中荷载 恒载=梁自重+板传荷载=6.24（6.6-0.6）+6.161.655/86.62+4.67.84/4+6.161.650.927.8244=303.05KN 活载=2.01.655/86.62+2.01.650.927.8244=74.59KN （2）、其它层层顶集中荷载 恒载=6.24（6.6-0.6）+4.67.84/4+4.071.655/86.62 +4.071.650.927.8244+7.29（6.6-0.6）=268.84KN 三四层柱顶活载=2.01.655/86.62+2.01.650.927.8244=74.59KN 一二层柱顶活载=3.51.655/86.62+3.51.650.927.8244=130.53KN （3）一层柱底集中荷载恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=5.51（6.6-0.6）+7.29（6.6-0.6）+5.821.655/86.62+3.977.84/4+5.821.650.927.8244=324.81KN 活载=3.51.655/86.62+3.51.650.927.8244=130.53KN6、B、C、D各层集中力情况相同，集中力情况见B的计算7、E柱集中荷载 （1）、顶层集中荷载顶层柱集中荷载恒载=女儿墙自重+梁自重+板传荷载=5.386.6+6.24（6.6-0.6）+6.161.655/86.6+4.67.82/4+6.161.650.927.8242=205.75KN 活载=2.01.655/86.6+2.01.650.927.8242=27.93KN （2）、三四层柱顶集中荷载恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=9.12（6.6-0.6）+6.24（6.6-0.6）+4.071.655/86.6+4.67.82/4+4.071.650.927.8242=185.99KN 活载=2.01.655/86.6+2.01.650.927.8242=27.93KN （3）、一二层柱顶集中荷载恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=14.7（6.6-0.6）+6.24（6.6-0.6）+4.071.655/86.6+4.67.82/4+4.071.650.927.8242=219.47KN 活载=3.51.655/86.6+3.51.650.927.8242=48.93KN （4）、一层柱底恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=14.7（6.6-0.6）+5.51（6.6-0.6）+5.821.655/86.6+3.977.82/4+5.821.650.927.8242=245.27KN 活载=48.93KN六、竖向荷载内力计算1、恒载作用下的内力（1）地上部分竖向内力如图2.6.1 图2.6.1 竖向受力图由上所作的竖向恒荷载，运用力学求解器求的一榀框架的内力图，如图2.6.2、图2.6.3、图2.6.4所示 图2.6.2 竖向恒荷载作用下弯矩图 图2.6.3 竖向恒荷载作用下剪力图 图2.6.4 竖向恒荷载作用下轴力图（2）地下车库部分由力学求解器，内力如图 图2.6.5 竖向恒荷载作用下弯矩图 图2.6.6 竖向恒荷载作用下剪力图 图2.6.7 竖向恒荷载作用下轴力图2、活载作用下的内力（1）地上部分由上所作的竖向活荷载，运用力学求解器求的一榀框架的内力图，如图2.6.8、图2.6.9、图2.6.10所示 图2.6.8 竖向活荷载作用下弯矩图 图2.6.9 竖向活荷载作用下剪力图 图2.6.10 竖向活荷载作用下轴力图（2）地下部分内力用力学求解器求解，如下图 图2.6.11 竖向活荷载作用下弯矩图 图2.6.12 竖向活荷载作用下轴力图 图2.6.13 竖向活荷载作用下剪力图 七、风荷载作用下框架内力计算1，风荷载计算为简化计算，作用在外墙上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载代替。作用在屋面梁和楼面梁节点处集中风荷载标准值为： Wk=ZSZW0(hi+hj)B/2式中 W0基本风压，W0=0.45KN/； S风荷载体形系数，查表得S=1.3；Z风压高度变化系数；地面粗糙度为C类；hi下层柱高；hj上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍B迎风面高度，B=6.6mZ风振系数，对钢筋混凝土结构，对钢筋混凝土结构，T1=0.08n,约0.4s0.25s,考虑风压脉动对结构发生顺风向风振影响，Z=1+Z/Z，=1.17，=0.48； 计算过程见表2.7.1 表2.7.1 集中风荷载标准值 离地高度 Z/m Z Z S W0(KN/m) hi/m hj/m Wk/KN22.950.891.591.30.454.5217.7618.450.811.51.30.454.54.521.1113.950.741.341.30.454.54.517.239.450.741.21.30.454.54.515.434.950.741.061.30.454.54.513.63 风荷载作用下何在分布如图2.7.1图2.7.1 风荷载作用力分布图 2、风荷载作用下位移验算 （1） 侧移刚度D 侧移刚度计算见表2.7.2和表2.7.3 表2.7.2 横向2-5层D值计算表构件名称 K=ib/2ic c=K/（2+K） D=c*ic*12/h（kN/m） A轴柱1.60.44418944 B轴柱3.190.61526240 C轴柱3.190.61526240 D轴柱3.190.61526240 E轴柱 1.60.44418944 D=18944+26240+26240+26240+18944=116608kN/m 表2.7.3 横向底层D值计算表构件名称 K=ib/ic c=(0.5+K)/（2+K） D=c*ic*12/h（kN/m） A轴柱1.60.58324875 B轴柱3.190.71230379 C轴柱3.190.71230379 D轴柱3.190.71230379 E轴柱 1.60.71224875 D=24875+30379+30379+30379+24875=140887kN/m （2）风荷载作用下框架侧移计算 水平荷载作用下层间侧移可按下式计算： uj=Vj/Dij 式中Vj第j层总剪力； Dij第j层所有柱抗侧刚度值和； uj 第j层层间侧移。 各楼层标高处的侧移值等于该层以下各层层间侧移之和，顶点侧移是所有层层间侧移之和。 框架在风荷载作用下侧移计算见表2.7.4。 表2.7.4 风荷载作用下侧移计算表层次 Wj/Kn Vj/Kn D/（Kn/m） uj/m uj/h517.7617.761166080.00021/22500421.1138.871166080.0003 1/15000317.2356.11166080.0005 1/9000215.4371.531166080.0006 1/7500113.6385.161408870.0007 1/6429 u=uj=0.0023 侧移验算： 层间侧移最大值 1/64291/550（满足要求） 3、风荷载作用下内力计算由前边计算的ib和ic，且ib/ic3，可用D值法进行计算。 其步骤为 求各柱子反弯点出的剪力； 求各柱反弯点的高度； 求各柱的杆端弯矩和梁端弯矩； 求各梁的剪力和各柱的弯矩。（1） 各柱剪力的求法第i层第m个柱的剪力：Vim=DimVi/D，Vi=Wi，Wi见表2。（2） 求各柱反弯点的高度框架柱反弯点位置，=0+1+2+3 由于上下梁刚