204 某三层框架教学楼设计建筑图结构图计算书4000平米左右_secret.doc

设计说明书 第61页 共76页 毕业设计（论文）计算书 （结构部分设计）题 目： 南昌市第六中学教学楼 专 业： 土木工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 一、工程概况： 1、工程名称:南昌市第六中学教学楼 2、建筑地点:南昌市建设路绿茵街地段 3、建筑规模: 1) 建筑总面积: 3965m2 2) 建筑层数: 整体三层。（上人屋面） 3) 结构类型: 钢筋混凝土框架结构 4) 层 高: 3.9m 4、建筑功能： 普通教室 18间 70m2/间 语音教室 2间 140 m2/间 （含辅助用房） 微机教室 2间 140 m2/间 （含辅助用房） 阅 览 室 1间 140m2/间 活 动 室 1间 140m2/间 大会 议 室 1间 140m2/间 办 公 室 12间 行政办公室 6间 30m2/间教师办公室 6间 45m2/间 走廊 走廊为2.4m宽 楼梯 共三个楼梯 厕所 每层设男女厕所各两个其他: 收发，贮藏室5、建筑技术条件（一）气象条件: 1) 常年主导风向: 西北风 2) 夏季主导风向: 西南风 3) 平 均 风 速: 夏季3.1m/s,冬季 4m/s 4) 基 本 风 压: Wo=0.40KN/m2 5) 基 本 雪 压: So=0.35KN/m2 最大积雪深度:11cm 6) 最 高 气 温: 40.6 最 低 气 温: -9.3 7) 最冷月平均温度: 4.5(12月) 8) 最热月平均温度: 29.7(79月) 9) 最 大 降 雨 量: 50.4mm/h 月最大降雨量：184.3mm(46月)（二）工程地质条件 1) 天然地面以下1m厚为填土,地基标准承载力为120KN/m2.填土以下的2m厚为粘土,地基承载力为250KN/m2.粘土以下为中密粗砂层, 地基承载力为300KN/m2。 2) 地下水位:天然地面以下4m处 3) 地震设防烈度: 6度（三）施工条件 1）施工单位：南昌市第二建筑公司 2）施工人员：各工种工人数均不受限制，但要求不分工种劳动力不均衡系数K1.6 3）材料供应：各种材料均可保证供应 4）预制构件和模板、钢筋骨架、门窗等半成品：可由公司构件厂供应（运距10公里） 5）机械设备：除大吊装机械外，施工单位均能解决。 6）施工用水、电：由建设单位保证供应，路边即有水源、电源。 7）施工道路：级公路 8）施工工期：2008年3月1日8月25日，共178天6、结构设计依据：1）任务书提供的气象条件和工程地质条件2）任务书提供的施工条件3）建筑使用要求和已完成的建筑施工图4）混凝土结构设计规范GB50010-20025）建筑结构荷载规范GB50009-20016）建筑地基基础设计规范GB50007-20027）混凝土结构设计原理、混凝土结构设计8）多层与高层建筑结构设计9）简明建筑结构静力设计手册由于在进行结构方案设计时要考虑结构型式、结构体系、结构布置是否满足安全经济、方便施工等方面的原因，特作如下设计说明：7.结构类型分析及结构选型：.1）结构型式包括：混合结构、框架结构、筒体结构、剪立樯结构 混合结构：优点：施工简单，就地取材，造价低，用钢量少。缺点：整体性能差，很难满足大空间的要求，高层比较困难。框架结构：优点：整体性能好，满足大空间要求，耐久性好。缺点：用钢量大，造价高。其中框架结构又包括：装配式框架、装配整体式及现浇式装配式框架结构： 优点：工期短，施工快。 缺点：对结点要求高（需焊接，用钢量大）装配整体式：优点：结点简单，焊接少，用钢量少，抗震整体性较好。缺点：工序多，工期长。现浇式：优点：整体性好，抗震性好。缺点：模板多，工期长。筒体结构：优点：抗侧、抗扭刚度及承载力大，建筑材料可得到充分利用。缺点：工程量大，用钢量多。剪立樯结构：优点：整体性好，承载力及侧向刚度大。缺点：剪力墙结构平面布置不灵活，空间局限结构自重大。经以上分析，该建筑物选用现浇式框架结构。2）框架承重方式选择： 承重方式有：横向框架承重，纵向框架承重，纵横向框架混合承重横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往反接，构造要求布置较小的联系梁，有利于房屋室内的采光和通风纵向承重墙框架的横向梁高度较小，有利于设备管线的穿行，当在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室内净高，并且可利用纵向框架的刚度来调整房间的不均匀沉降，缺点是房屋的横向抗侧刚度较差，进深尺寸受到限制。纵横向框架混合承重则具有较好的整体工作性能，对抗震有利。经以上分析，并结合建筑功能要求，该建筑物采用横向框架承重。8.初定梁柱截面尺寸: 基础平面布置图上主要构件有:钢筋混凝土基础、基础梁 3)楼面结构布置图 主要构件有:框架、楼面梁、阳台梁 4)屋面结构布置图 主要构件有:框架、屋面梁、屋面板。 采用有组织的内天沟外排水形式，坡度为211、屋面、楼面均采用现浇板 三张平面布置图见附图1、基础平面布置图2、楼面结构布置图3、屋面结构布置图二、雨篷、厕所、楼梯的计算1、雨篷计算： 板方向选用：8130 =387 lo2方向选用：8160 =314区隔支座: s =0.95 方向ho=80mm选用： 12160 =707次梁设计计算取 bh=200300mm1、 荷载计算恒载标准值：板传荷载：次梁自重：0.2（0.3-0.1）25=1KN/m次梁粉刷： （0.30.1）20.0217=0.136KN/m小 计： gk=4.84KN/m活载标准值： qk=总设计值： g+q=1.24.8+1.42.54=9.36 KN/m2、 计算跨度：lo=3.9m3、 内力计算：1. 弯矩设计值： 2. 剪力设计值： 满足 要求 （五）绘制施工图： 板式楼梯斜板的配筋图 框架荷载、内力计算一、 确定计算简图1、 计算单元 KJ-11 2、 计算简图假定框架与基础固定，且嵌固于基础顶面.框架梁与柱节点刚结.由于各层柱的截面尺寸不变，则梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼板底，基顶标高根据地质条件暂定1.05m，则底层柱高为（3.77+1.05）=4.82m，其余各层柱高为层高，均为3.9m。注：计算时，取柱心之间的距离，所以A，F轴线各自向内偏移80mm，实际计算距离为7640mm，C，D轴线向外偏移80mm，实际计算距离为2560mm框架计算简图3、 主要杆件尺寸估算混凝土梁：C20 则Ec=2.55104N/mm2 柱： C30 则Ec=3.00104N/mm2横向框架梁（边跨）h=b=则 h=取 h=600mm b=取 b=300mm框架柱： b=（底层柱高）= h=（11.5）b 取：b=350mm h=400mm横向框架梁（中跨） 取b=300mm h=450mm 纵向连梁：考虑其兼做过梁：取：b=250mm h=600mm4、 惯性矩线刚度计算 其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取=2（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）： 横向框架边跨梁 I边梁= 中跨梁 I中梁= 底层柱 I底层柱= 其余各层柱 I余层柱=令 =1则其余杆的相对线刚度为： = = =框架梁柱相对线刚度如图所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据 二、各种荷载设计值计算：1.06（1）屋面框架相关荷载计算： 10mm厚面砖保护层 （上人屋面） 0.0117=0.17KN/m2 三毡四油防水层 0.45KN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40kN/m2 20220mm厚炉渣水泥找坡（最薄处20厚）： 14（0.02+0.22）/2=1.68kN/m2100mm厚现浇混凝土板： 0.1 25=2.5kN/m2 V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶： 0.12kN/m2小计： 5.32kN/m2 屋面板传给次梁荷载： 5.321.95=10.374KN/m次梁自重： 0.25（0.4-0.1）25=1.875kN/m 小计： 12.249KN/m次梁传来集中荷载： 12.5154.5=55.121 KN 主梁自重： （0.6-0.1）0.325=3.75kN/m屋面板的恒载设计值： 1.25.32=6.384kN/m2屋面板的活载设计值：（上人屋面） 1.42=2.8kN/m2屋面次梁的恒载设计值： 1.212.249=14.699kN/m2屋面次梁的恒载设计值： 1.221.95=4.68kN/m2屋面边跨主梁中：屋面边跨主梁活载设计值： 4.684.5=21.06kN屋面中跨主梁中屋面中跨主梁活载设计值： 边柱纵向连系梁自重： 0.250.625=3.75kN/m梁侧粉刷： ( 0.6-0.1)170.02=0.17kN/m梁外侧贴面砖： 0.50.6=0.3kN/m1.2m高女儿墙自重： 0.241.219=5.472kN/m1.2m高女儿墙内侧粉刷： 1.20.02518=0.54kN/m1.2m高女儿墙外侧贴面砖： 0.51.2=0.6kN/m屋面板传来的荷载： 小计： 16.019KN/m 顶层边节点集中荷载标准值： 16.0194.5=72.09kN其设计值： 1.272.09=86.50kN顶层边节点活载设计值： 中柱纵向连系梁自重： 0.250.625=3.75 KN/m中柱纵向连系梁侧粉刷： 2（0.6-0.1）170.02=0.34 KN/m屋面板传来的荷载： 小计： 14.6 KN/m顶层中结点集中荷载标准值： 14.64.5=65.7kN 其设计值： 1.265.7=78.84kN 顶层中结点活荷载设计值： （2）标准层框架相关荷载计算： 30mm厚水磨石面层 0.65KN/m2 100mm厚现浇混凝土板： 0.1 25=2.5kN/m2 V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶： 0.12kN/m2小计：楼板恒载标准 3.27 kN/m2 其设计值 1.2 3.27=3.924kN/m2 楼面板传给次梁荷载： 3.271.95=6.38KN/m次梁自重： 0.25（0.4-0.1）25=1.875kN/m 小计： 8.255 N/m次梁传来集中荷载： 8.2554.5=37.15KN 主梁自重： （0.6-0.1）0.325=3.75kN/m楼面板的恒载设计值： 3.924 kN/m2楼面板的活载设计值： 1.4 2=2.8kN/m2楼面次梁的恒载设计值： 8.2551.2=9.906KN/m楼面次梁的恒载设计值： 1.4 1.952=5.46kN/m2楼面边跨主梁中：楼面边跨主梁活载设计值： 5.464.5=24.57kN/m2楼面中跨主梁中 楼面中跨主梁活载设计值： 边柱纵向连系梁自重： 0.250.6254.5=16.875kN梁侧粉刷： (0.6-0.1)170.024.5=0.765kN梁外侧贴面砖： 0.60.54.5=1.35kN楼面板传来荷载： 窗下墙体自重： 0.240.9183.6=14kN窗下墙体粉刷： 0.020.9173.6=1.1kN窗下墙体贴面砖： 0.50.93.6=1.62kN铝合金窗自重 0.452.43.6=3.888kN窗边墙体自重： 3.30.24180.2752=7.84kN窗边墙体粉刷： 0.023.3170.2752=0.617kN窗边墙体贴面砖： 0.53.30.2752=0.908kN框架柱自重： 0.350.43.925=13.65kN框架柱粉刷： 0.70.023.917=0.93kN框架柱贴面砖： 0.53.90.35=0.683kN 小计：标准层边柱集中荷载标准值： 78.578kN 其设计值： 1.278.578=94.29kN楼层边节点活荷载设计值： 中柱连系梁自重： 0.250.6254.5=16.875kN中柱连系梁侧粉刷： 2(0.6-0.1)170.024.5=1.53kN楼面板传来的荷载： 窗下墙体自重： 0.20.241.8181.2=18.66KN窗下墙体粉刷： 220.021.8171.2=2.94KN铝合金窗自重： 20.451.20.6=0.648KN窗边墙体自重：3.330.2418（0.75-0.17）+3.30.2418（1.25-0.175）=23.52KN窗边墙体粉刷：23.30.0217（0.75-0.175）+23.30.0217（1.25-0.175）=3.7KN框架柱自重及粉刷： 13.65+1.13.90.0217=15.11kN小计：标准层中结点集中荷载标准值： 112.8kN 其设计值： 1.2112.8=135.36kN标准层中结点活荷载设计值： （3）底层框架相关荷载计算基础梁： bh=250mm400mm基础梁自重： 0.250.404.525=10.8kN铝合金窗自重： 0.452.43.6=3.888kN 窗下墙体自重： 0.241.553.619=25.44kN 窗下墙体粉刷： 0.90.023.617=1.1kN窗下墙体贴面砖： 0.51.353.6=2.43kN 窗边墙体自重： 3.950.24180.2752=9.39kN窗边墙体粉刷： 0.023.3170.2752=0.62kN窗边墙体贴面砖： 0.53.550.2752=0.976kN 小计：基础台阶上集中荷载标准值： 54.644 kN 其设计值： 1.254.644=65.573kN 框架柱自重： 0.350.44.8225=16.87kN框架柱粉刷： 0.650.023.917=0.862kN框架柱贴面砖： 0.53.90.35=0.683kN对于中柱基础：基础梁自重： 0.250.44.525=11.25kN内纵墙自重 0.654.5180.24+18.66+2.94+0.648+23.52+3.7=62.104KN内纵墙粉刷： 0.021.1173.9=1.459kN框架柱自重： 0.350.44.8225=16.87kN框架柱粉刷： 1.00.023.917=1.326kN小计：中柱基础台阶上集中荷载标准值： 74.813 kN 其设计值： 1.274.813=89.78kN恒载作用、活载作用下结构计算简图如下所示 （5）作用于屋面梁和楼面节点处集中风载计算 根据风压标准值计算公式为：，其中为高度z处风振系数，由于本建筑高度H=12.9m30.00m，可以取；对于矩形平面，风荷载体系数1=+0.8；2=-0.5风压高度变化系数z经查规范如下表；由设计资料可知。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，其计算过程如下表：根据： ww =Qwos（H4+0.5H3） =1.4（0.8+0.5）1 wos（H4+0.5H3） =1.82 wos（H4+0.5H3） W3=1.82 wos（0.5H3+0.5H2） =0.91 wos（H3+H2） W2=0.91 wos（H2+H1）S：为开间. H4为女儿墙高，取1.2m 风荷载计算表层数QwoSHW设31.41.31.01.060.44.53.910.9421.41.31.01.00.44.53.912.7811.41.31.01.00.44.54.2213.30 风荷载作用下的内力计算：框架在风荷载作用下（以左向右吹）的内力用D值法进行计算，其步骤为：计算各柱抗侧刚度D及总剪力在各柱间的剪力分配；确定各柱反弯点高度系数y；求各柱杆端弯矩及梁端弯矩 ：计算各柱抗侧刚度D及总剪力在各柱间的剪力分配层数层剪力边柱D值中柱D值D每根边柱剪力（KN）每根中柱剪力（KN）310.940.804223.720.804137.020.506：确定各柱反弯点高度系数yn：为总层数 j：为所在层 k：为梁柱线刚度比yo：标准反弯点高度比（由n、j、k查表可得）1：上下梁刚度变化时的刚度比2=上层层高/所计算层层高3=下层层高/本层层高由1、2、3可查得y1 、y2、y3层数边柱中柱3n=3 j=3 k=2.5 yo=0.4251=1 y1=0y=0.425+0=0.425n=3 j=3k=5.15 yo=0.451=1 y1=0y=0.45+0=0.452n=3 j=2 k=2.5 yo=0.4751=1 y1=02=1 y2=03=4.82/3.9=1.24 y3=0y= yo +y1+ y2+ y3=0.475n=3 j=2 k=5.15 yo=0.51=1 y1=02=1 y2=03=4.82/3.9=1.24 y3=0y= yo +y1+ y2+ y3=0.51n=3 j=1 k=3.125 yo=0.552=3.9/4.82=0.81 y2=0y= yo + y2 =0.55n=3 j=1 k=6.438 yo=0.552=3.9/4.82=0.826 y2=0y= yo + y2 =0.55：求各柱杆端弯矩及梁端弯矩根据各柱分配到的剪力及反弯点位置yh计算i层第j个柱端弯矩 上端弯矩： Mtij=Vijh（1-y） 下端弯矩： Mbij=Vijhy由柱端弯矩，并根据节点平衡计算梁端弯矩对于边跨梁端弯矩：Mbi=Mtij+Mbi+1，j对于中跨，由于梁端弯矩与梁的线刚度成正比，因此： Mlbi=（Mtij+Mbi+1，j） Mrbi=（Mtij+Mbi+1，j）再根据力平衡原理，由梁端弯矩和作用在该梁上的竖向荷载，求出梁跨中弯矩和剪力经计算，其内力图如下： 风荷载作用下的M图 （） 风荷载作用下V图（KN） 风荷载作用下的N图（KN）四 框架内力计算1、 恒载设计值作用下内力计算中间跨BC杆线刚度乘0.5修正系数可求得节点各杆端弯矩分配系数如图（利用对称性求内力计算）荷载引起的固端弯矩（可将集中荷载转化为均布荷载，根据qE=主梁自重按原均布荷载不变） 恒荷载作用下（等效）计算简图 活荷载作用下（等效）计算简图计算分配系数 1）：屋面 = =179.808KN. m 179.808KN. m = =6.678KN. m 6.678KN. m2）：标准层楼面梁 = =128.326KN. m 128.326KN. m = =4.935KN. m 4.935KN. m则恒载引起的节点不平衡弯矩：（179.8086.92）=172.891 KN. m 179.8086.6786.31=166.82 KN. m（128.3267.54）=120.79 KN. m128.3264.93510.83=112.56 KN. m 恒荷载作用下迭代法计算恒荷载作用下最后杆端弯矩 恒载作用下V图（KN） 恒载作用下的N图（KN）2、活载作用下的内力计算活载直接作用于BC跨时的内力，利用对称性.荷载引起的固端弯矩屋面 = =2.45KN. m标准层 = =3.06KN. m由荷载引起的偏心弯矩2.042 KN. m2.042 KN. m活载在BC跨时，引起的不平衡弯矩： =（2.45+2.042）=4.49 KN. m =（3.06+2.042）=5.10 KN. m 活荷载作用在CD跨时迭代法计算活荷载作用在CD跨时最后杆端弯矩 活载设计值作用在AB跨时的内力计算： 计算汇交于每个节点各杆的转角分配系数： 活载引起的不平衡弯矩： 活载引起的固端弯矩： = =50.28KN. m 50.28KN. m = =50.28KN. m 50.28KN. m则活载引起的节点不平衡弯矩：（50.280.938）=49.30 KN. m 50.282.042=48.44 KN. m（50.280.983）=49.30KN. m50.282.042=48.44KN. m活载在作用在AC跨时的迭代计算 活荷载作用在AC跨时的M图 活载作用在AC跨时的N图（KNm） 内力组合：根据最不利而又可能的原则进行内力组合，并进行承载力计算：恒载标准值1.2恒载标准1.2+活载标准值1.4恒载标准1.2+风载标准值1.4恒载标准值1.2+活载标准值1.4+0.6风载标准值1.4 或近似：恒载标准值1.2+0.85（活载标准值+风载标准值）1.4假定：当时，（M，N，V）标准值设计值/1.25 符号规定： 梁：弯矩下侧受拉为“+”反之为“-” 剪力以绕杆端顺时针为“+” 柱：弯矩M：以柱左侧受拉为“+”轴力N：以柱受压为“+”受拉为“-” 用于承载力计算的框架荷载效应组合表梁编号截面内力KN(KN.M)恒载活载活载活载左风右风123456WL-DF左M-136.44-43.16-1.9285.123.217-3.217V123.5234.270.305-0.8-1.1201.120中M174.0746.70-0.762.08-6.6266.626V右M-81.6-22.670.40-0.97-5.3395.339V-109.23-28.910.305-0.80-1.121.12WL-CD左M-71.96.89-I.232-30.243.409-3.409V16.53-12.955.7312.95-2.2662.266中M-67.13-9.692.438-9.6900V右M-71.90-26.26-1.2326.89-3.4093.409V-16.53-12.95-5.7312.95-2.2662.2662L-DF左M-111.05-43.94-1.8582.748.911-8.911V85.8032.650.285-0.48-3.O743.074中M100.9740.47-1.9420.25-2.802.80V右M-97.73-35.070.551-0.95-14.51814.518V-82.32-30.530.285-0.48-3.0743.0742L-CD左M-27.986.63-1.942-20.069.509-9.509V11.57-9.647.1710.42-7.4297.429中M-20.58-6.722.646-5.7200V右M-27.98-18.06-1.9426.63-9.5099.509V-11.57-9.64-2.64610.42-7.4297.4291L-DF左M-105.3-44.39-1.8863.7816.816-16.816V87.6833.600.314-0.54-5.8835.883中M109.9142.87-0.701.71-5.755.75V右M-77.61-29.060.516-0.37-28.1328.13V-80.44-29.580.314-0.54-5.8835.8831L-CD左M-31.843.82-1.886-23.8916.816-16.816V11.57-4.827.1711.83-13.92613.926中M-31.84-9.442.702-9.4400V右M-34.57-8.51-1.8869.02-17.82517.825V-11.57-4.82-7.1711.83-13.92613.926用于承载力计算的框架荷载效应组合表（续表）梁编号+Mmax及相应的V-Mmax及相应的V|V|max及相应的M组合项目组合值组合项目组合值组合项目组合值WL-DF1*1.2+(2+3)*1.4+6*1.4*0.6-183.64 1*1.2+(2+3)*1.4+6*1.4*0.6-183.64 158.06158.061*1.2+(2+4)*1.4+6*1.4*0.6226.191*1.2+(2+4)*1.4+5*1.4*0.6-108.40 1*1.2+(2+4)*1.4+5*1.4*0.6-108.40 -138.89 -138.89 WL-CD1*1.2+(3+4)*1.4+6*1.4*0.6-106.56 1*1.2+(3+4)*1.4+6*1.4*0.6-106.56 38.3138.311*1.2+(2+4)*1.4-86.15 1*1.2+(2+3)*1.4+5*1.4*0.6-102.11 1*1.2+(2+3)*1.4+5*1.4*0.6-102.11 -38.31 -38.31 2L-DF1*1.2+(2+3)*1.4+6*1.4*0.6-163.89 1*1.2+(2+3)*1.4+6*1.4*0.6-163.89 121.32121.321*1.2+(2+4)*1.4+6*1.4*0.6144.421*1.2+(2+4)*1.4+5*1.4*0.6-148.36 1*1.2+(2+4)*1.4+5*1.4*0.6-148.36 -115.82 -115.82 2L-CD1*1.2+(3+4)*1.4+6*1.4*0.6-57.8 1*1.2+(3+4)*1