中学综合实验楼毕业设计计算书.doc

一、工程概况1、工程名称：某综合实验楼2、建筑介绍：该工程为某综合实验楼，建筑总面积约为6000平方米，主体为6层，层高3.6米，室内设计标高为0.000，室内外高差为0.450m，设计使用年限为50年，整个建筑全为框架结构。3、工程设计使用年限：50年4、抗震设防烈度：六度5、基础类型：柱下独立基础6、地质条件：经地质勘察部门确定，此建筑场地质类型为二类土，地基承载力为180200KN/m2，抗震等级为六度设防，场地粗糙度为B类，基本风压为0.7KN/m2，基本雪压为0KN/m2。7、楼面 屋面活荷载标准值 依据建筑结构设计规范第4.1.1条 房间 2.0 KN/mm2 卫生间 2.0 KN/mm2 走廊，楼梯 2.0 KN/mm2 屋面（上人） 2.0 KN/mm2 二、楼屋盖的设计1.设计资料（1）楼面做法：水泥砂浆结合层（20mm，重度20KN/m3） 钢筋混凝土现浇板（重度25 KN/m3） 板底混合砂浆抹灰（20mm厚，重度17 KN/m3）（2）材料： 混凝土：采用C25（fc=11.9 N/mm2，ft=1.27N/mm2） 钢筋：梁中受力钢筋采用HRB400级（fy=360 N/mm2）其余采用HPB235 级钢筋（fy=210 N/mm2）2.结构平面布置：（1）、主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置，主梁的跨度为7.2m，次梁的跨度为6.0m（5.1m），主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为2.4m。（2）、按跨高比条件，要求板厚h=60mm时，对于民用建筑要求板厚h60mm，故取板厚h=100mm（3）、次梁：截面高度应满足h=0,取h=450mm。截面宽b=，取b=200 mm。（4）、主梁：截面高度h=，取h=600 mm，截面宽度=，取b=300 mm 。1、楼面板（1） 荷载计算板的永久荷载标准值 取1m板带宽计算10mm地面砖 0.22 KN/m22 mm 水泥砂浆缝一道 0.00220=0.04 KN/m220mm水泥砂浆石面层 0.0220=0.4KN/m2100mm钢筋混凝土板 0.125=2.5KN/m220mm板底混合砂浆 0.0217=0.34KN/m2 小计 3.50KN/m2板的可变荷载标准值 2.0KN/m2恒荷载分项系数取1.2；楼面活荷载标准值小于4.0 KN/m2，所以活荷载分项系数为1.4于是板的荷载设计总值g+q=3.51.2+2.01.4=7.00 KN/m2（2） 计算简图（取D-J轴） 次梁载面为200mm450mm 板的计算跨度：边跨：lo=ln=2400-100-100=2200mm中间：lo=ln=2400-100-100=2200mm因跨度相差小于10%，可按5跨连续等跨连续板计算。计算简图如下：（3） 弯矩设计 查表得，板的弯矩系数分别为：端支座-1/16，边跨跨中1/14，离端第二支座-1/11，离端第二跨中支座1/16，中间支座-1/14，中间跨跨中1/16，则MA=-(g+q)l2o1/16=-7.02.22/16=-2.118KN*M M1=(g+q)l2o1/14=7.02.22/14=2.42KN*M MB=-(g+q)l2o1/11=-7.02.22/11=-3.08KN*M M2=(g+q)l2o1/16=7.02.22/16=2.12KN*M MC=-(g+q)l2o1/14=7.02.22/14=-2.42KN*M M3=(g+q)l2o1/16=7.02.22/16=2.18KN*M跨中再分别乘以0.8MB=-3.080.8=-2.46KN*M M2=2.120.8=1.70KN*MMC=-2.420.8=-1.94KN*M M3=2.120.8=1.70KN*M(4) 正截面受弯承载力计算 环境类别为一级，C25混凝土，板的最小保护层厚度C=15mm,取as=20，板厚100mm, h0=100-20=80mm;板宽b=1000mm, a1=1.0, fc=11.9N/mm2；HPB235钢筋，fy=210N/mm2板配筋过程列于下表： 板的配筋计算截面A1B2C3M(KNM) 2.118 2.42 3.08 2.118 2.42 2.118as=M/ a1fcbh020.0190.0260.0340.0190.0260.0190.0210.0260.0340.0210.0260.021AS=a1fcbh0fy101.8146186.5101.8116.5101.8实际配筋818081808180818081808180AS279279279279279279计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布原则;AS/bh=279/（100080）=0.35%，此值大于最下配筋率0.45ft/fy=0.451.27/210=0.272%，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。（按构造配筋）双向板设计(板BE)单个双向板按四边简(1)荷载设计值：永久荷载设计值： 可变荷载设计值：(2)弯矩计算：非抗震设计时的基本组合以永久荷载效应控制的组合：1.35恒载+0.71.4活载以可变荷载效应控制的组合：1.2恒载+1.4活载恒载+活载：1.354.2+0.71.42.8=8.414 1.24.2+1.42.8=8.96KN/ m2，取荷载总设计值为8.96 KN/ m2按弹性理论计算的弯矩值项目区格(m)(m)（KN.M）(KN.M)A2.23.40.65(0.0750+0.20.0271) 8.96=3.50(0.0271+0.20.0750) 8.96=1.84(3)截面设计：截面有效高度：假定选用钢筋，=20mm，则方向跨中截面的=76mm，方向跨中截面的=68mm，支座截面的=76mm。按弹性理论计设计的截面配筋项目截面(mm)m(KNm)(mm2)配筋实有(mm2)A区格方向763.50230.8220229方向681.84128.9320157As/bh=，此值小于，同时大于0.2%，不满足最小配筋率要求，故按构造筋配筋，=0.272%1000100=272，则选180，=279 mm2卫生间地面(BC和BD)(1)荷载板的永久荷载标准值5mm陶瓷锦砖面层（马赛克），纯水泥砂浆擦缝 0.12 kN/m25mm 1:1水泥细砂砂浆结合层 0.00520=0.1 kN/m215mm 1:3水泥砂浆找平层，防水涂料隔离层 0.01520=0.3 kN/m2100mm钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kN/m220mm板底石灰砂浆粉刷 0.0217=0.34 kN/m2小计 3.36 kN/m2板的可变荷载标准值 2.0 kN/m2恒荷载的设计值 g=1.23.36=4.03活荷载的设计值 q=1.42.=2.8 1.354.03+0.71.42.8=8.1845 1.24.03+1.42.8=8.756 KN/ m2，取荷载总设计值为8.756 KN/ m2 (2)、计算简图 按塑性内力重分布设计，板的计算跨度 边跨L0= Ln-200=2200mm中跨L0= Ln-200=2200mm 按等跨计算，取1m宽板带为计算单元，(2) 弯矩设计值 查得板的弯矩系数am为端支座 边跨跨中 离端第二支座- 中跨中 中间支座 所以MA= - (g+q) l02= - x8.756 x2.22= -2.65KN/m2 M1= (g+q) l02= x8.756 x2.22=3.03 KN/m2 MB= - (g+q) l02= - x8.756 x2.22= -3.85KN/m2 M2= (g+q) l02= x8.756 x2.22=2.65KN/m2（4） 正截面受弯承载力计算 环境类别一级，C25混凝土，板的最小保护层厚度C=15mm，板厚100mm，h0=100-20=80mm；板宽=1000mm。C25混凝土，1=1.0，fc=11.9 N/mm2，HRB235钢筋，fy=210N/mm2板的配筋计算过程列于表如下：截面A1B2弯矩设计值-2.653.03-3.852.65=/（b）0.0350.0400.0510.035=1-0.0360.0410.0520.036=b/163.2185.9235.7163.2实际配筋8180818081808180As（mm2）279279279279计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则。As/bh=，此值大于，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。（按构造筋配筋）其余区格板计算均与板A,B相同，计算结果表明，均按构造配筋。2、上人屋面板计算 结构布置同楼面板，屋面板按弹性方法设计（1） 板的永久荷载标准值40mm厚C20细石防水混凝土 0.0425=1.0 KN/m2平铺玻纤布一层隔离层防水层 4mm厚SBS刚性沥青防水卷材 0.05KN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2保温隔热层70mm厚憎水性膨胀珍珠岩板 0.074=0.28 KN/m220mm厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KN/m2100mm厚钢筋混泥土 0.125=2.5 KN/m2 20mm厚水泥砂浆抹灰 0.0217=0.34 KN/m2 小计 4.97 KN/m2上人屋面均布活荷载 2.0 永久荷载设计值 可变荷载设计值 折算荷载设计值 （2）、计算简图、跨度 边跨 中间跨（3）内力设计值 查混凝土结构中册附录6得 弯矩 （4）正截面受弯承载力计算 环境类别一级，C25混凝土，板的最小保护层厚度C=15mm，板厚100mm，h0=100-20=80mm， ，板宽b=1000mm。屋面板配筋截面1B2C弯矩设计值3.45-4.541.71-3.15=/（b）0.0450.060.0220,041=1-0.0460.0620.0220.042轴线计算配筋=b/208.5281.199.7190.4实际配筋8180818081808180As=279As=279As=279As=279同时大于0.2%，满足最小配筋率要求。屋面双向板(板BE)(1)荷载设计值：永久荷载设计值： 可变荷载设计值：(2)弯矩计算：非抗震设计时的基本组合以永久荷载效应控制的组合：1.35恒载+0.71.4活载以可变荷载效应控制的组合：1.2恒载+1.4活载恒载+活载：1.355.964+0.71.42.8=10.8 1.25.964+1.42.8=11.08 KN/ m2，取荷载总设计值为11.08KN/ m2按弹性理论计算的弯矩值项目区格(m)(m)（KN.M）(KN.M)A2.23.40.65(0.0750+0.20.0271) 11.084=4.31(0.0271+0.20.0750) 11.08=2.26(3)截面设计：截面有效高度：假定选用钢筋，=20mm，则方向跨中截面的=76mm，方向跨中截面的=68mm，支座截面的=76mm。按弹性理论计设计的截面配筋项目截面(mm)m(KNm)(mm2)配筋实有(mm2)A区格方向764.31284170296方向682.26166.6320157As/bh=，此值小于，同时小于0.2%，不满足最小配筋率要求，故按构造筋配筋，=0.272%1000100=272，则选180，=279 mm2 三、次梁设计(1) 、荷载计算 永久荷载设计值 板传来永久荷载 4.21.22=10.08KN/m 次梁自重 0.2(0.45-0.1)251.2=2.1KN/m 次梁粉刷 0.02(0.45-0.1)2171.2=0.29KN/m小计 12.47KN/m 可变荷载设计值 q=2.81.22=6.72KN/m 荷载总设计值 g+q=19.19KN/m(2) 、计算简图 主截面为300mm600mm 计算跨度：边跨lo=ln=6000-150-125=5725mm,中间跨lo=ln=6000-300=5700mm因跨度相差小于10%，故按等跨连续梁计算，简图如下：(3)、内力计算 MA=-(g+q)l2o1/24=-19.195.72/24=-25.98KN*mM1=(g+q)l2o1/14=44.53 KN*mMB=-(g+q)l2 o1/11=-56.68 KN*m M2=(g+q)l2 o1/16=38.97 KN*mMC=-(g+q)l2 o1/14=-44.53 KN*m剪力设计值 VA=0.50(g+q)ln1=0.5019.195.7=54.69KNVBL= VBR=VC=0.55(g+q)ln=0.5519.195.7=60.16KN(4)、承载力计算 1）正截面受重承载力正截面受弯承载力计算时，跨内按T形截面计算，翼缘宽度bf=，又bf= =200+2400=2600mm,故bf=2000mm。 环境类别一级，C25混凝土，梁的最小保护层厚度C=25mm，一排纵向钢筋h0=450-35=415mm，1=1.0，fc=11.9 N/mm2 ，纵向钢筋采用HRB335钢筋，fy=300KN/mm2，箍筋采用HRB335钢筋，fyv=210KN/mm2承载力计算过程截面A1B2C弯矩设计值（KNm）25,9844.53-56.6838.97-44.53=/（b）或=/（ bf）=1-0.0650.0110.180.0090.12=b/214.0362.15556.92296.31395.08选配钢筋（mm2）216=308216=402316=603.1214=308216=402计算结果表明，支座截面的均小于0.35，符合塑性内力重分布的原则。，此值大于，同时大于0.2%，满足最小配筋率的要求。2）、斜截面受剪承载力斜截面受剪承载力计算包括：截面尺寸的复核、腹筋计算和最小配箍率验算。验算截面尺寸：，截面尺寸按下式计算：，截面尺寸满足要求。计算所需腹筋：采用直径6mm的HRB235双肢箍筋，计算支座B左侧截面，因为 ，由Vcs=0.7ftbh0+1.25fyvAsv/Sh;可得箍筋间距S=1.25fyvAsvh0/Vbl-0.7ftbh00.14%，满足要求。四、楼梯计算 层高3.6m,踏步尺寸150mm300mm,采用C25混凝土，板采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋，楼梯上均布活荷载值qk=2.0KN/m2.1、 楼梯板设计 h=(1/30-1/25)L=84104mm,取h=100mm, 板倾斜角的余弦cos a=0.894, tan a=0.5,取1m宽板带计算。楼梯结构平面图如下： （1） 荷载计算 梯段板永久荷载计算如下： 13mm厚地面砖面层 0.013(0.3+0.15) 22/0.3=0.429 KN/m2mm水泥砂浆一道 2(0.3+0.15)/0.30.02=0.06 KN/m20mm水泥砂浆找平层 20(0.3+0.15)/0.30.02=0.60 KN/m三角形踏步 0.50.3250.15/0.3=1.88 KN/m混凝土斜板 0.125/0.894=2.80 KN/m 板底抹灰 0.0217/0.894=0.38 KN/m 小计 6.149 KN/m可变荷载标准值 2.0 KN/m总荷载设计值 1.356.149+0.71.42=10.26 KN/m 1.26.149+1.42=10.18 KN/m 取总荷载设计值 P=10.26 KN/m(2) 截面设计板水平计算跨度ln=3.3m，弯矩设计值M=1/10(g+q)ln2=0.110.263.32=11.17KN*m，板的有效高度ho=120-20=80mm.as=M/a1fcbho2=11.17106/1.011.91000802=0.147rs=0.5(1+)=0.92As=M/rsfyho=12.51106/0.94210100=722.69 mm2选配10100 As=785.0 mm2 分布筋每级踏步配一根8钢筋2、 平台板设计 设平台板厚 h=100mm，取1m板宽计算1） 荷载计算 13mm厚地砖面层 10.01322=0.286 KN/m 2mm厚水泥砂浆 1200.002=0.04 KN/m 20mm厚水泥砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m 100mm厚混凝土板 0.125=2.5KN/m 20mm厚板底抹灰 170.02=0.34 KN/m小计 3.566KN/m 活荷载标准值 2.0 KN/m 总荷载设计值 P=1.23.566+1.42=7.78 KN/m (2) 截面设计 平台板的计算跨度 lo=2.1+h/2+b/2=2100+100/2+200/2=2250mm，M=1/10(g+q)lo2=1/107.782.252=3.94 KN*m板的有效高度ho=100-20=80mm。as=M/a1fcbho2=3.94106/1.011.91000802=0.052rs=0.5(1+)=0.973As=M/rsfyho=3.94106/0.97321080=241 mm2由于p=As/bh=0.242%4737.KN 满足要求。五、框架结构设计1、 设计资料 (1)设计标高： 室内设计标高0.000,室内外高差450mm。 (2)墙身做法：墙身为普通机制砖(24011553)，用M5混合砂浆砌筑。 内粉刷为混合砂浆底，纸筋灰面，厚20mm，“803”内墙涂料两度。外粉刷为1:3水泥砂浆底，厚20mm，陶瓷锦砖贴面。 (3)楼面做法：地面砖面层，水泥砂浆结合层，钢筋混凝土楼板，20mm厚石灰砂浆抹底。(4)屋面做法：40mm C20细石防水混凝土，平铺玻纤布一层隔离层，二道防水层（4mm厚SBS刚性沥青防水卷材， 20mm厚1：3水泥砂浆找平层） 保温隔热层（70mm厚憎水性膨胀珍珠岩，20mm厚1：3水泥砂浆找平层），100mm厚钢筋混泥土，20mm厚水泥砂浆抹灰 (5)门窗做法：为铝合金门窗 (6)地质条件：属类建筑场地。 (7)基本风压：Wo=0.7KN/m2(场地粗糙度属于B类) (8)活荷载：屋面、楼面活荷载2.0 KN/m2，走廊楼面活荷载2.0KN/m22、结构平面布置图及结构计算简图结构平面布置如图所示主梁 h=600mm，b=300mm 次梁 h=450mm，b=200mm柱截面500mm500mm，现浇楼板厚h=100mm。根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高为4.55m，各梁柱构件的线刚度经计算后列于下图中。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。AB、CD跨梁：i=2Ec1/120.30.63/7.2=1510-4 Ec(m3)BC跨梁：i=2Ec1/120.30.63/2.4=4510-4 Ec(m3)上部各层柱：i=Ec1/120.50.53/3.6=11.4710-4 Ec(m3)底层柱：i=Ec1/120.30.63/4.55=11.4510-4 Ec(m3)结构计算简图 注：图中数字为线刚度，单位：10-4 Ec(m3)3、荷载计算、线荷载计算(1) 屋面线荷载框架梁自重：0.3（0.6-0.1）25=3.75KN/m 梁侧粉刷： 2(0.6-0.1)0.0217=0.34KN/m则，作用在顶层框架梁上的线荷载为：g6AB=g6BC= g6CD=3.75+0.34=4.09KN/m(2) 楼面框架梁线荷载标准值框架梁及梁侧粉刷 4.09KN/m 框架梁上填充墙自重 0.23.65.5=3.96 KN/m 墙面粉刷 0.022173.6=2.448 KN/m 则，作用在楼面梁上的线荷载为：gAB = gCD=10.498KN/m，gBC= 4.09KN/m 、框架结点集中荷载标准值（1）、屋面节点荷载标准值 A、 边柱连系梁自重 0.25（0.6-0.1）625=22.5KN 粉刷 0.02(0.6-0.10)2617=2.04KN1.2m高女儿墙自重 1.260.205.5=7.92KN粉刷 1.20.022617=4.896KN连系梁传来屋面自重 1.264.97=35.784KN小计，顶层边结点集中荷载 G6A=G6D=87.24KNB、 中柱节点荷载 连系梁自重 0.3（0.6-0.1）625=22.5 KN 次梁传来的板自重 4.972.46=71.568KN 粉刷 0.02(0.6-0.10)2617=2.04KN 小计，顶层中柱节点集中荷载 G6bB= G6C=96.108KNC、次梁传来的节点荷载 次梁自重 0.2（0.45-0.1）256=10.5KN 粉刷 0.02(0.45-0.10)2617=1.428KN次梁传来的板自重 4.972.46=71.568KN小计，顶层中间节点集中荷载 G6b1= G62=83.496KN（2）、楼面框架节点集中荷载标准值 楼面板自重3.5 KN/ m2A、边柱连系梁自重及粉刷 24.54 KN 铝合金窗自重 2 2.12.10.45=3.969KN 墙体自重 0.2（63.6-22.12.1）5.5=14.058KN 粉刷 20.02（63.6-22.12.1）17=8.69KN 框架柱自重 0.50.53.625=24.75KN 粉刷 40.53.6 0.0217=2.448KN 连系梁传来楼面自重 61/22.43.50=25.2KN小计，中间层边节点集中荷载 GA=GD=101.4KN B 、中柱集中荷载 中柱连系梁自重 22.5KN 粉刷 2.04KN 连系梁传来的板自重 3.52.46=50.4KN 墙体自重 0.2（63.6-2.12.1-1.02.1）5.5=16.599KN粉刷 20.02（63.6-2.12.1-1.02.1）17=10.26KN铝合金窗自重 2.12.10.45=1.98KN门窗自重 2.11.00.45=0.945KN 框架柱自重及粉刷 22.5+2.448=24.948KN小计，中柱节点集中荷载 GB= GC=129.676KN C、中间次梁传来的节点荷载 次梁自重 10.5KN 粉刷 1.428KN 次梁传来的板自重 3.502.46=50.4KN小计，顶层中间节点集中荷载 G1= G2=62.33KN、恒荷载作用下的结构计算简图、楼面活荷载计算 楼面活荷载作用下的结构计算简图如下，图中各荷载值计算如下P6A=P6D=2.01.26=14.4KNP6B= P6C= 2.02.46=28.8KNP61= P62= 2.02.46=28.8KNPA=PD=2.01.26=14.4KNPB= PC= 2.02.46=28.8KNP1=P2=2.02.46=28.8KN4、 风荷载计算风压标准值计算公式为W=zUsUzw因结构高度H=22.8m30m，可取z=1.0，对于矩形平面Us=1.3,Uz可查建筑结构荷载规范。将风荷载按算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表所示，表中Z为框架结点至室外地面的高度，A为一榀框架各层节点的受风面积，计算结果如下图所示。风荷载计算层次zUsZ(m)Uzwo(KN/m2)A(m2)Pw(KN)61.01.321.61.280.71820.9751.01.318.01.210.721.623.7841.01.314.41.120.721.622.0131.01.310.81.020.721.620.0521.01.37.20.880.721.617.4511.01.34.050.6080.721.611.95 风荷载作用下的计算简图5内力计算1、 恒荷载作用下的内力计算 恒荷载作用下的内力计算采用力矩二次分配法。（1） 各节点分配系数 对称结构 6层 A=D 下柱=14.47/（14.47+15）=0.491 右梁=15/（1