土木工程酒店设计结构计算书范本.docx

郑州工业应用技术学院
本科生毕业设计

题 目： 安阳市英皇大酒店设计
指导教师： 刘成才 职称： 讲 师
学生姓名： 林波 学号：1103110423
专 业： 土木工程
院 （系）： 建筑工程学院
答辩日期： 2015年5月30日

2015年5月30日

目 录
第1章 工程概况 1
1.1 气象条件 1
1.2 工程地质条件 1
第2章 结构布置及确定计算简图 3
2.1 荷载计算 4
2.1.1 屋面横梁竖向线荷载标准值 5
2.1.2 楼面横梁竖向线荷载标准值 6
2.2 屋面框架节点集中荷载标准值 6
2.3 楼面节点集中荷载表准值 7
2.3.1 恒载 7
2.3.2 活载 7
2.4 风荷载 7
2.5 地震作用 7
2.5.1 建筑物总重力荷载代表值Gi的计算 7
2.5.2 地震作用计算 9
第3章 内力计算 13
3.1 恒载作用下的框架内力 13
3.1.1 弯矩分配系数 13
3.1.2 梁的固端弯矩 14
3.2 各层内力计算 15
3.2.1 弯矩计算 15
3.2.2 恒载作用下框架的剪力计算 18
3.2.3 恒载作用下框架柱轴力计算 18
3.3 活载作用下的框架内力 20
3.3.1 计算杆件固端弯矩 20
3.3.2 纵梁引起的柱端固端弯矩 21
3.3.3 弯矩计算 21
3.3.4 剪力计算 24
3.3.5 轴力计算 25
3.4 地震作用下横向框架的内力计算 25
3.4.1 各层反弯点位置 26
3.4.2 地震作用下横向框架剪力及柱端弯矩 27
3.4.3 地震作用下梁端弯矩 28
3.4.4 地震作用下梁端弯矩地震作用梁剪力、柱轴力 29
第4章 框架内力组合 32
4.1 横向框架梁内力组合 33
4.2 横向框架柱内力组合 38
第5章 框架梁、柱截面设计 45
5.1 框架梁设计 45
5.1.1 横梁的正截面受弯承载力计算 45
5.1.2 梁斜截面受剪承载力 49
5.1.3 梁斜截面受剪承载力 51
5.2 框架柱设计 54
5.2.1 轴压比验算 54
5.2.2 截面尺寸复核 54
5.2.3 正截面受弯承载力计算 54
5.2.4 斜截面受剪承载力计算 56
5.3 多遇地震作用下横向框架的层间弹性侧移验算 60
第6章 现浇楼面板设计 61
6.1 A板（四边固定） 61
6.3 C板（四边固定） 63
6.4 D板（四边固定） 64
6.5 E板(四边固定） 65
第7章 楼梯设计 68
7.1 梯段板计算 68
7.2 休息平台板计算 69
7.3 梯段梁TL1计算 69
第8章 基础设计 71
8.1 地基承载力计算及基础底面积确定 71
8.1.1 Ａ柱 72
8.1.2 B-C柱 72
8.2 抗震验算 72
8.3 基础结构设计 73
8.3.1 A柱设计 74
8.3.2 B-C柱设计 74
致 谢 76
参考文献 77

第1章 工程概况
框架结构酒店，建筑面积为5854m2 ，根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,进行建筑平面、立面及剖面图设计，其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图纸。主体结构共6层，首层层高为4.2m，标准层层高为3.6m。
1.1气象条件
基本风压0.45kN/m2，基本雪压0.40kN/m2。
1.2工程地质条件
1.建设场地地处黄河泛平原区，地貌单元属黄河冲积平原，地势平坦，地面标高100m左右，由西南向东北微倾。
2.勘探深度范围内从上到下场地地质构成如下：
表 1.1
序号
岩土
深度
土层
深度
（m）
厚度
范围
（m）
地基土
承载力（kPa）
压缩
模量
（MPa）
1
杂填土
0.0—3.0
3.0
---
---
2
粉质粘土
3.0—5.0
2.0
100-140
6.0
3
粘性土加粉土
5.0—8.0
3.0
150-250
10.5
4
砂卵石
8.0—15.0
7.0
350
21.0
3.勘察期间,由于地下水位埋藏较深设计和施工中可不考虑其影响。
1.3建筑场地类别
地面粗糙度为B类，地基承载力为特征值fak=200kPa,建筑场地均匀，基础埋深定为
1m～4m之间。
1.地震设防烈度
抗震设防烈度为8度，地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.20g。
2.建筑耐久等级、防火等级均为II级。
3.荷载资料
（1）酒店楼面活载，查《建筑结构荷载规范》，确定楼面活载标准值为2kN/m2;走廊,
楼梯活载标准值为3.5kN/m2。
（2）不上人屋面：活载标准值为0.5kN/m2。
（3）屋面构造
屋面形式为平屋顶；平屋顶排水坡度为2%，排水坡度的形式为垫置坡度，25厚1:3水泥砂浆保护层，3厚BAC双面自粘胶沥青防水卷材，配套卷材胶粘剂结合层，20mm厚1：3水泥砂浆找平层，现浇钢筋混凝土屋面板。
(4）楼面构造
水泥楼面：10mm厚1：2水泥砂浆面层、15mm厚1：3水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、12mm厚纸筋灰石灰粉平顶。
（5）非承重墙
非承重墙外墙采用250mm厚加气混凝土砌块，内墙采用200mm厚加气混凝土气块，重度2.4kN/m2，M5混合砂浆砌筑，双面粉刷，重度3.6kN/m2。

第2章 结构布置及确定计算简图
本工程横向框架计算单元取图中斜线部分所示范围，框架计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供的数据，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，基底标高为设计标高-2.100m。柱子的底层高度为h1=4.2+0.6=4.8m,二～六层柱高为h2～h6=3.6m.柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别为L=6600mm、3000mm、6600mm。
图2.1 结构布置图

图2.2 框架结构计算简图
（1） 梁、柱截面尺寸
框架柱：
框架柱的截面尺寸，为第层层高。本结构中层高为3.6m，故=（200～300）mm。
框架柱截面尺寸还应根据公式（2.1）估算。
（2.1）
式中 N=（1.1-1.2）Nv,N为轴向力设计值；
负荷面积×（12～14）kN/m2×层数，
为轴压比，可根据规范查出。
仅估算底层柱。本结构中，边柱和中柱最大负荷面积分别为(4.23.3)m2 ，（6.34.8）m2，层数为6层；该框架结构抗震设防烈度为8度，建筑高度22.65m<30m， 其轴压比限值=0.75。
C30混凝土 =14.3N/mm2
边 柱 AC=130264mm2
中柱最大 AC=284212mm2
取柱截面为正方形，考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到顶层均取为600mm600mm。
梁：横向框架梁AB、CE跨：h=(1/8～1/12)L=(1/8～1/12)×6600=825mm～550mm，取
h=700mm，b=(1/2～1/3) h=350mm～233mm，取b=300mm
BC跨：h=(1/8～1/12)L=(1/8～1/12)×3000=375mm～250mm，取h=400mm,b=250mm
纵向连系梁：h=(1/8～1/12)L=(1/8～1/12)×4200=525mm～350取h=500mm，b=250mm
h=(1/8～1/12)L=(1/8～1/12)×8400=1050mm～700取h=900mm，b=350mm
（2）材料强度等级
混凝土：基础顶面以上采用C30，基础顶面以下采用C30；
钢筋直径：板受力钢筋采用HRB400，梁柱主筋采用HRB400，箍筋HPB300,填充墙采用加气混凝土砌块，外墙250厚，内墙200厚，容重2.4kN/m2。
2.1荷载计算
以轴线横向框架为计算分析对象

图2.3 恒载 图2.4 活载
2.1.1屋面横梁竖向线荷载标准值
恒荷载和活荷载作用下框架的受荷
A～B轴间梁上板的，l0y/l0x=6600/4200=1.57<2，按双向板进行计算，长边支
承梁上荷载呈梯形分布，短边支承梁上荷载呈三角形分布；B～C轴间梁上板的，
l0y/l0x=4200/3000=1.4<2按双向板进行计算，长边支承梁上荷载呈梯形分布，短边
支承梁上荷载呈三角形分布。
屋面恒载标准值：
25厚1：3水泥砂浆保护层 0.025×20=0.4kN/m2
防水层 0.4kN/m2
20厚1：3水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m2
120厚钢筋混凝土现浇板 0.12×25=3kN/m2
12厚纸筋石灰粉平顶 0.012×16=0.192kN/m2
合计 ∑4.87kN/m2
梁自重：
边跨AB、CE跨 0.3×0.7×25=5.25kN/m2
梁侧粉刷 2×(0.7-0.12)×0.02×17=0.39kN/m2
合计 ∑5.64kN/m2
中跨BC跨 0.25×0.4×25=2.5kN/m2
梁侧粉刷 2×(0.4-0.1)×0.02×17=0.19kN/m2
合计 ∑2.69kN/m2
作用在顶层框架上的线恒荷载标准值为：
梁自重 G5AB=g5CE=5.64kN/m2
g5BC=2.69kN/m2
板传来的荷载 G5AB=g5CE=4.87×2.1×0.828×2=16.94kN/m2
G5BC=4.87×2.1×5/8×2=12.6kN/m2
作用在顶层框架的线活荷载标准值为：
G5AB=G5CE=0.5×2.1×0.828×2=1.74kN/m2
G5BC=0.5×2.1×5/8×2=1.31kN/m2
2.1.2楼面横梁竖向线荷载标准值
楼面恒载标准值：
25厚 1：3水泥砂浆找平层 0.025×20=0.5kN/m2
120厚钢筋混凝土现浇板 0.12×25=3 kN/m2
12厚底板粉刷 0.012×16=0.162kN/m2
合计 ∑3.662kN/m2
梁自重：
边跨AB、CE跨 5.64kN/m
中跨BC跨 2 .69kN/m
作用在标准层框架上的线恒荷载标
梁自重 GAB2=GCE2=5.64kN/m
GBC2=2.69kN/m
板传来的荷载 GAB2=GCE2=3.662×2.1×0.828×2=12.73kN/m
GBC=3.662×2.1×5/8×2=9.61kN/m
楼面活载 QAB=QCE=2×2.1×0.828×2=6.96kN/m
QBC=2×2.1×5/8×2=5.25kN/m
2.2屋面框架节点集中荷载标准值
恒载+活载
边跨连系梁自重 0.25×0.5×4.2×25=13.135kN
粉刷 2×(0.5-0.12)×0.02×4.2×17=1.1kN
1.2m高女儿墙 1.2×4.2×3.6=18.14k
粉刷 1.2×2×0.02×4.2×17=3.43kN
连系梁传来屋面自重 (4.87+0.5)×3.3×5/8×4.2=46.52kN
顶点边节点集中荷载 ∑G5A=G5E=82.325kN
中柱连系梁自重 0.25×0.5×（2.1+1.5）×25=11.25kN
粉刷 [(0.5-0.12)+(0.5-0.1)]×0.02×4.2×17=1.1kN
连系梁传来屋面自重 (4.87+0.5)×3.3×5/8×4.2=46.52kN
(4.87+0.5)×1.5×0.828×4.2=28.01kN
顶层中节点集中荷载 ∑G5B=G5C=86.88kN
2.3楼面节点集中荷载表准值
2.3.1恒载
边柱连系梁自重 13.13kN
粉刷 1.1kN
墙自重 3.2×3.6×2.4=27.648kN
连系梁传来楼面自重 4.87×5/8×3.3×4.2 =42.19kN
合计 ∑84.068kN
中间层边节点集中荷载： GA=GE=80.068kN
框架柱自GA′=GE′=0.6×0.6×3.6×25=32.4kN
中柱连系梁自重 13.13kN
粉刷 1.1kN
墙自重 3.2×3.6×2.4=27.648kN
连系梁传来楼面自重 4.87×5/8×3.3×4.2=42.19kN
4.87×0.828×3.0/2×4.2=25.4kN
合计 ∑109.47kN
中间层中节点集中荷载： GB=GC=109.47kN
柱传来集中荷载： GB′=GC′=32.42kN
2.3.2活载
QA=QD=2.0×5/8×3.3×4.2=17.33kN
QB=QC=2.0×5/8×3.3×4.2+2.0×0.828×1.5×4.2=27.76kN
2.4风荷载
由于本地区基本风压为0.45kN/m2，但本地区抗震烈度为8度，风荷载小于地震荷载，本工程为多层结构，风荷载与抗震荷载不用同时考虑，故根据经验可知，只计算抗震作用。
2.5地震作用
2.5.1建筑物总重力荷载代表值Gi的计算
（1） 集中与屋盖的质点重力荷载代表值G6；
50％雪载 0.5×0.4×58.8×16.2=190.5kN
屋面恒载 4.87×58.8×6.6×2+4.37×58.8×3.0=4550.8kN
横梁 （5.64×6.6×2+2.69×3.0) ×14=1155.3kN
纵梁 (13.13+1.1)×24+(13.13+1.1)×24+0.4×0.9×4.2×25×4=834.24kN
女儿墙 1.2×2.4×(58.8+16.2)×2=648kN
柱重 0.6×0.6×25×1.8×56=907.2kN
横墙 2.4×{21×6.6×1.8+（3×1.8-1.5×2.1/2）}×2=617.1kN
纵墙 (4.2×1.8-2.7×2.1/2)×2.4×28+(4.2×1.8×2.4×28=825.6kN
(忽略内纵墙的门窗按墙重计算)
塑钢窗 28×2.7×2.1×0.4/2=31.8kN
G6=9760.54kN
（2） 集中于三、四、五层处的质点重力荷载代表值G5～G3；
50％楼面活载 0.5×2.0×58.8×16.2=952.56kN
楼面恒载 3.692×58.8×4.5×2+3.192×58.8×3.0=131.77kN
横梁 1155.3kN
纵梁 834.24kN
柱重 907.2×2=618.75kN
横墙 2.4×{24×6.6×3.6+（3×3.6-1.5×2.1×2/2）×2}= 1412.86kN
纵墙 25.6×2=1651.2kN
塑钢窗 31.8×2=63.6kN
G5=G4=G3 =11312.81kN
（3） 集中于二层处的质点重力荷载代表值G2；
50％楼面活载 952.56kN
楼面恒载 3428.65kN
横梁 1155.3kN
纵梁 834.24kN
柱重 1814.4kN
横墙 2.4×{22×6.6×3.6+（3×3.6-1.5×2.1×2/2）×2}=1298.8 kN
纵墙 1651.2kN
塑钢窗 63.6kN
G2=11198.75kN
（4） 集中于一层处的质点重力荷载代表值G1；
50％楼面活载 902.36kN
楼面恒载 3408.65kN
横梁 1125.3kN
纵梁 814.24kN
柱重 1814.4kN
横墙 2.4×{22×6.6×3.6+（3×3.6-1.5×2.1×2/2）×2}=1298.8 kN
纵墙 1651.2kN
塑钢窗 63.6kN
G1=11318.95kN
2.5.2地震作用计算
（1） 框架柱的抗侧移刚度：
在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取I=2I，边框架梁取I=1.5I。横梁、柱的线刚度见下表：
表2.1 横梁、柱的线刚度
杆件
截面尺寸
Ec
(kN/mm2)
I0（mm4）
I(mm4)
L(mm)
i= Ec/L
(kN/mm)
相对
刚度
B(mm)
H(mm)
边框架梁
300
700
28
8.58×109
1.2×1010
6600
5.46×107
1
边框架梁
250
400
28
1.33×109
2×109
3000
2.33×107
0.428
中框架梁
300
700
28
8.58×109
1.7×1010
6600
7.28×107
1.33
中框
架梁
250
400
28
1.33×109
2.6×109
3000
3.11×107
0.57
底层框架柱
600
600
28
1.0×1010
1.0×1010
4800
6.3×107
1.15
中层框架柱
600
600
28
1.08×1010
1.0×1010
3600
8.4×107
1.54

表2.2 每层框架柱总的抗侧移刚度
项目
K=∑ic/2iz
（一般层）
αc=K/(2+K)
(一般层)
αc·iz·(12/h2)
根数
层
柱类型及截面
K=∑ic/iz（底层）
αc=(0.5+K)/(2+K)
(底层)
(kN/mm)

二至六层
边框架边柱（600×600）
0.65
0.25
19.08
4

边框架中柱（600×600）
0.93
0.32
24.69
4

中框架边柱（600×600）
0.86
0.30
23.39
24

中框架中柱（600×600）
1.24
0.38
29.77
24
底层
边框架边柱（600×600）
0.87
0.48
15.66
4

边框架中柱（600×600）
1.24
0.54
17.62
4

中框架边柱（600×600）
1.16
0.53
17.24
24

中框架中柱（600×600）
1.65
0.59
19.33
24
注：ic为梁的线刚度 ，iz为柱的线刚度。
底层：∑D=4×(15.66+17.62)+24×(17.24+19.33)=1010.8kN/mm
二至六层：∑D=4×(19.08+24.69)+24×(23.39+29.77)=1450.92kN/mm
（2） 框架自振周期的计算
自振周期为：
T1=1.70 （2.2）
T1 =1.70×0.6× =0.433s
式中 为考虑结构非承重砖墙影响的折减系数；
△为框架顶点假象水平位移，计算见下表2.3：
表2.3 框架顶点假象水平位移
框架顶点假想水平位移
层
Gi（kN）
∑Gi（kN）
∑Di（kN/mm）
δ=∑Gi/∑Di
(层间相对位移)
总位移Δ（mm）
6
9760.54
9760.54
1450.92
6.73
177.04
5
11312.81
21073.35
1450.92
14.52
170.31
4
11312.81
32386.16
1450.92
22.32
155.78
3
11312.81
43698.97
1450.92
30.12
133.46
2
11198.75
54897.72
1450.92
37.84
103.35
1
11318.95
66216.67
1010.80
65.51
65.51
（3）地震作用计算
根据本工程设防烈度8度、Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，查《建筑抗震设计规范》特征周期Tg=0.35s,αmax=0.16

结构等效总重力荷载：Geq=0.85(G1+G2+G3+G4+G5+G6)=0.85×66216.67=56284.2kN
T1=0.433<1.4Tg=1.4×0.35=0.49s,故不需考虑框架顶部附加集中力作用。
框架横向水平地震作用标准值为：
结构底部：，各楼层的地震作用和地震剪力标准值有下表计算出,∑GiHI=900380.3
2.4 各楼层的地震作用和地震剪力标准值
楼层地震作用和地震剪力标准值计算表
层
Hi(m)
Gi(kN)
GiHi
Fi=GiHi(FEK-△Fn)/∑GiHi　
楼层剪力Vi(kN)　
6
22.80
9760.54
222540.31
1836.29
1836.29
5
19.20
11312.81
217205.95
1792.28
3628.57
4
15.60
11312.81
176479.84
1456.23
5084.80
3
12.00
11312.81
135753.72
1120.17
6204.97
2
8.40
11198.75
94069.50
776.22
6981.19
1
4.80
11318.95
54330.96
448.31
7429.50

图2.5 质点重力荷载代表值

图2.6 横向框架上的地震作用
第3章 内力计算
3.1恒载作用下的框架内力

图3.1 恒载作用下结构计算简图 图3.2 活荷载作用下结构计算简图
3.1.1弯矩分配系数
节点A1： = =0.29
==0.33
==0.38
节点B1：

节点A2:

节点B2:

节点A6:

节点B6:

A5,B5,A4,B4,A3,B3与相应的A2,B2相同,由于此框架为对称结构，C、E两点
分配系数与B、A相同
3.1.2梁的固端弯矩
计算杆件固端弯矩时应带符号
MA6B6=kN·m MB6A6=94.5kN·m
MB6C6=kN·m MC6B6=11.85kN·m
MC6E6=kN·m MC6D6=94.5kN·m
MA5B5=kN·m MB5A5=76.7kN·m
MB5C5=kN·m MC5B5=9.2kN·m
MC5E5=kN·m MD5C5=76.7kN·m
3.1.3纵梁引起柱端附加弯矩
顶层外纵梁：MA6=-ME6=57.28×0.175=10.0kN·m
楼层外纵梁：MA1=-ME1=30.51×0.175=5.3kN·m
顶层中纵梁：MB6=-MC6=-53.41×0.175=-9.3kN·m
楼层中纵梁：MB1=-MC1=-43.44×0.175=-7.6kN·m
3.2各层内力计算
3.2.1弯矩计算
采用弯矩二次分配法计算梁端和柱端弯矩。
计算过程见下图

图3.3 恒载弯矩分配过程

图3.4 恒载作用下弯矩图（kN·m）

3.2.2恒载作用下框架的剪力计算
梁：ΣMA=0：MA-MB-1/2ql2-QBl=0
柱：ΣMB=0:-MC-MD-QDh=0
则QA6B6=kN
QB6A6=kN
QB6C6=kN
QC6B6=kN
其他各层各跨与以上计算相同

图3.5 恒载下梁的剪力图（kN）
3.2.3恒载作用下框架柱轴力计算
柱自重标准值：
边跨：底层 0.6×0.6×25×4.8=43.2kN
其它层 0.6×0.6×25×3.6=32.4kN
中跨：底层 43.2kN
其它层 32.4kN
表3.1 恒载作用柱轴力（kN）

层
边柱A轴，E轴
中柱B轴，C轴
横梁端部压 力
纵梁端部压力

柱重

柱轴力

横梁端部压力
纵梁端部压力

柱重

柱轴力

6
柱顶

84.77

57.28

32.4
142.05

111.45

53.41

32.4
164.86
柱底
174.45
197.26

5
柱顶

69.33

30.51

32.4
274.29

89．35

43.44

32.4
330.05
柱底
306.69
362.45

4
柱顶

69.15

30.51

32.4
406.35

88.81

43.44

32.4
494.7
柱底
438.75
527．1

3
柱顶

69.15

30.51

32.4
538.41

88.81

43.44

32.4
659.35
柱底
570.81
691.75

2
柱顶

69.2

30.51

32.4
670.52

88.8

43.44

32.4
823.99
柱底
702.92
856.39

1
柱顶

68.8

30.51

43.2
802.23

89.16

43.44

43.2
988.99
柱底
845.43
1032.19

图3.6 恒载下柱的轴力图（kN）
3.3活载作用下的框架内力
3.3.1计算杆件固端弯矩
MA6B6=kN·m MB6A6=7.623kN·m
MB6C6=kN·m MC6B6=1.13kN·m
MC6E6=kN·m MC6D6=7.62kN·m
MA5B5=kN·m MB5A5=30.49kN·m
MB5C5=kN·m MC5B5=4.5kN·m
MC5E5=k