茂林风力发电有限公司办公楼计算

1、.毕业设计计算书一、总设计说明:1、 设计依据：（1） 依据建筑工程专业2011届毕业设计任务书。（2） 遵照国家规定的现行各种设计规范、有关授课教材、建筑设计资料集、建筑结构构造上资料集等相关资料。2、 设计内容、建筑面积、标高：（1） 本次设计的题目为茂林风力发电有限公司办公楼”，一六层均为办公用房。（2） 建筑面积：5130m2，占地面积：5080m，共六层，底层层高4.2m，顶层层高4.2m，其余层均为3.9m。（3） 室内外高差0.600m，室外地面标高为-0.600m，绝对标高为+46.200m。3、 结构：（1） 本工程为钢筋混凝土现浇框架结构。外墙300mm厚空心砖墙，走廊和楼

2、梯间墙为240mm厚空心砖墙，其余内墙（除厕所外）均为180厚空心砖墙。（2） 本工程抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。4、 各部分工程构造：（1） 屋面：为不上人屋面 防水层：改性沥青20mm厚13水泥沙浆找平层80mm厚再生聚本乙烯保温板焦渣找坡（最薄处30mm厚）100mm厚钢筋混凝土板20mm厚板下抹灰（2） 楼面：30mm厚水磨石地面100mm厚钢筋混凝土板20mm厚石灰沙浆抹灰（3） 厕所：30mm厚水磨石地面50mm厚防水沙浆100mm厚钢筋混凝土板20mm厚水泥沙浆抹灰5、 建筑材料选用 外墙：空心砖、实心砖 窗:采用塑钢窗二、结构设计

3、方案:1、 建筑部分： 该工程位于沈阳市，为永久性建筑，共六层。总建筑面积：5130M2，占地面积：4000m2,楼内2部楼梯。建筑红线距马路6m，建筑用地13065，柱网尺寸见建筑图。2、结构部分：（1） 自然条件：雪荷载0.50kN/M2，基本风压：0.55kN/M2.（2） 地质条件：拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地坪-10m以下，土质分布具体情况见表1，类场地，7度设防，建筑地点冰冻深度-1.2m。建筑地层一览表 表1序号岩 土分 类土层描述土层深度(M)厚度范围(M)地基土承载力(KPa)桩端阻力(KPa)桩 周摩擦力(KPa)1杂填土由碎石、砖块、粘土等组成，松散0.90.92粉

4、质粘土黄褐色，湿，可塑2.81.9150153中、粗砂黄褐色，石英长石质，梢湿，中密5.5 2.7170254圆砾黄褐色，石英长石质，混粒结构，湿，中：1、表中给定土层深度由自然地坪算起。2、表中给定桩端阻力为挖孔桩。（3）材料情况： 非重承空心砖；砂浆等级为M5；混凝土：C20（基础）、C30（梁、板）、C40（柱）纵向受力钢筋：HRB400级；箍筋：HPB235级钢筋（4）抗震设防要求：设防基本烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。（5）结构体系：现浇钢筋混凝土框架结构。（6）施工：梁、板、柱均现浇。三荷载汇集及截面尺寸的选取：1、荷

5、载汇集1）屋面：（1）恒载：改性沥青 0.1kN/M220mm厚13水泥砂浆找平 200.02=0.4kN/M280mm厚再生聚本乙烯保温板 3.50.08=0.28kN/M2焦渣找坡最薄处30mm 100.15=1.5kN/M2100mm厚钢筋混凝土板 250.10=2.5kN/M220mm厚板下抹灰 170.02=0.34kN/M2 =5.12kN/M2（2）活载（不上人屋面）： 0.50kN/M2 雪载： 0.50kN/M2 =恒+0.5雪 = 5.37kN/M22）楼面：（1） 恒载：30mm厚水磨石地面 0.65kN/M2100mm厚钢筋混凝土板 2.5kN/M220mm厚石灰砂浆抹

6、灰 0.34kN/M2 =3.49kN/M2（2） 活载：办公楼 2.0kN/M2楼梯 2.5kN/M2=恒+0.5活 =3.49+0.52.0=4.49kN/M2（=3.49+0.52.5=4.74kN/M2）2、 截面尺寸选取：1） 框架柱：根据轴压比公式初步估定柱截面尺寸：N/fcbh0.9（三级框架）（框架柱的负荷面积内每平米按1214 kN/M2初估）选定柱截面尺寸：底层bchc=600600mm 其他层bchc=550550mm2）框架梁：hb=（1/81/12）L=600700mm ，取700mmbb=（1/21/3）h=200mm360mm且bb不应小于0.5bc=300mm则

7、取 bb=300mm0.5hb=275mm选定横向框架梁截面尺寸为bbhb=300mm700mm；纵梁截面尺寸选定为bbhb=300mm750mm。3、 计算简图及层数划分,如图： 4、各层重力荷载代表值计算如下： 六层上半层屋面：51.1916.695.37=4588kN纵梁446.550.650.325=908kN横主梁8(6.352+1.55) 0.60.325=513 kN横次梁7(6.352+1.55) 0.550.325=411 kN柱总322.00.550.5525=484女儿墙 (51.19+16.69)20.60.1225=244 kN内墙180（46.552+6.3522）

8、1.50.1814=880 kN内墙240 6.3541.50.2414=128 kN外墙135.762.10.314-97.91.350.314=642 kN外墙窗（125.4+42.4+45.1+21.55）1.350.3=40 kN吊顶854.360.2=171 kN9009 kN六层下半层柱总322.10.550.5525=508 kN内墙180（46.552+6.3522）2.10.1814=1232 kN内墙240 6.3542.10.2414=179 kN外墙135.762.10.314-97.91.10.314=745 kN外墙窗（125.4+42.4+45.1+21.55）1

9、.10.3=32 kN2696 kN五层上半层楼面51.1916.694.49=3836 kN纵梁；446.550.650.325=908 kN横主梁：8(6.352+1.55) 0.60.325=513 kN横次梁：7(6.352+1.55) 0.550.325=411 kN柱总重：321.850.550.5525=448 kN内墙180（46.552+6.3522）1.350.1814=792 kN内墙240：6.3541.350.2414=115 kN外墙：135.761.950.314-97.91.20.314=618 kN外墙窗：（125.4+42.4+45.1+21.55）1.20

10、.3=35 kN吊顶：854.360.2=171 kN7847五层下半层柱总：321.950.550.5525=472 kN内墙180：（46.552+6.3522）1.950.1814=1144 kN内墙240：6.3541.950.2414=166 kN外墙：135.761.950.314-97.90.950.314=721 kN外墙窗；（125.4+42.4+45.1+21.55）0.950.3=28 kN2531 kN二四层上半层7847 kN二四层下半层2531 kN一层上半层楼面:51.1916.694.49=3836 kN纵梁:446.550.650.325=908 kN横主梁;

11、8(6.352+1.55) 0.60.325=513 kN横次梁:7(6.352+1.55) 0.550.325=411 kN柱:322.00.60.625=576 kN内墙180:（46.552+6.3522）1.50.1814=880 kN内墙240:6.3541.50.2414=128 kN外墙:135.762.10.314-97.91.350.314=642 kN外墙窗:（125.4+42.4+45.1+21.55）1.350.3=40 kN吊顶: 854.360.2=171 kN8105 kNG6=9009kNG5=2696+7847=10543kNG4=2531+7847=1037

12、8kNG3=2531+7847=10378kNG2=2531+7847=10378kN kN G1=2531+8105=10636kNA=5126.16m2G/A=61322/5126.16=11.96kN/m2四、水平荷载作用下的框架内力分析：1、梁线刚度： 在计算梁线刚度时，考虑楼板对梁刚度的有利影响，即板作为翼缘工作。在工程上，为简化计算，通常梁均先按矩形截面计算某惯性矩I0，然后乘以增大系数。中框架梁I=2.0I0 边框架梁I=1.5I0梁采用C30混凝土，EC=3104N/MM2横向框架：边跨梁300700mm 中跨梁300400mm（1） 中框架： 中跨：Kb中=2EI/L=4.5

13、71104 kNm 边跨：Kb边=2EI/L=7.457104 kNm （2） 边框架： 中跨：Kb中=3.428104kNm 边跨：Kb边=5.592104kNm 2、柱线刚度：柱采用C40混凝土 Ec=3.25104N/，首层高度5.2m,2-5层3.9m，6层4.2m；柱截面：底层600 mm600mm、 26层550 mm550mmKc首=6.75104 kNmKc顶=5.901104 kNmKc（2-5层）=6.355104 kNm3、柱的侧移刚度D：一般层： = D=首层： = D=L(m)(104kNm)(104kNm)(104)(104)顶层中框架中柱(12根)4.224.05

14、65.9012.0380.5052.02655.084边柱(12根)4.214.9145.9011.2640.3871.554边框架中柱(4根)4.218.045.9011.5290.4331.739边柱(4根)4.211.1845.9010.9480.3211.29125层中框架中柱(12根)3.924.0566.3551.8930.4862.43868.667边柱(12根)3.914.9146.3551.1730.3701.854边框架中柱(4根)3.924.0566.3551.8930.4862.438边柱(4根)3.914.9146.3551.1730.3701.854底层中框架中柱(

15、12根)5.212.0286.751.7820.6031.80752.492边柱(12根)5.27.4576.751.1050.5171.548边框架中柱(4根)5.29.026.751.3360.5501.649边柱(4根)5.25.5926.750.8280.4701.407（3）求D：D首/D2 =52.492/68.667=0.7640.7 满足要求4、水平地震作用分析（采用底部剪力法）（1） 框架水平地震作用及水平地震剪力计算：T1=0.22+0.035=0.22+0.035=0.56S场地类，Tg=0.35S, , T11.4Tg=0.49s=0.080.56+0.07=0.114

16、8=0.0524=0.8561230=52045.50.052452045.5=2727.180.11482727.18=313.08kN H1=5.2m H2=5.2+3.9=9.1m H3=9.1+3.9=13m H4=13+3.9=16.9mH5=16.9+3.9=20.8m H6=20.8+4.2=25m质点（m）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）62590092727.180.1148313.08601.395914.476144.144520.810543585.5591500.035312.832416.910378468.3211968.356478.883131

17、0378360.2472328.603644.92829.110378252.1732580.776810.97615.210636146.4042727.180979.68（2）水平地震作用下的层间位移和顶点位移计算：层Vi(kN)hi(m)Di(kN/m)uei=Vi/Di(M)uei/ hi6914.4764.25508400.001661/253051500.0353.96866700.0021851/178541968.3563.96866700.0028671/136032328.6033.96866700.0033911/115022580.7763.96866700.00375

18、81/103812727.1805.25249200.0051951/1001所以满足规范规定的弹性位移要求。（3）水平地震作用下框架柱剪力和柱弯矩（D值法）反弯点到柱下端结点的距离，即反弯点高度。标准反弯点高度比。上下横粱线刚度比对标准反弯点高度比的修正系数。上层层高变化修正值。下层层高变化修正值。根据框架总层数，该柱所在层数和梁柱线刚度比查表得。边柱（中框）层h(m)y0y1y2y3y64.21.2640.3630.0000.0000.0000.36353.91.1730.4500.0000.0000.0000.45043.91.1730.4630.0000.0000.0000.46333

19、.91.1730.5000.0000.0000.0000.50023.91.1730.5000.0000.0000.0000.50015.21.1050.6370.0000.0000.0000.637中柱（中框）层h(m)y0y1y2y3y64.22.0380.4010.0000.0000.0000.40153.91.8930.4510.0000.0000.0000.45143.91.8930.5000.0000.0000.0000.50033.91.8930.5000.0000.0000.0000.50023.91.8930.5000.0000.0000.0000.50015.21.7820

20、.5990.0000.0000.0000.599边柱（中框）层H(m)Di(kN/m)D(kN/m)D/DiVi(kN)Vik(kN)M下（kNm）M上(kNm)64.2550840155400.028914.47625.7990.36339.33369.02253.9686670185400.0271500.03540.5010.45071.07986.87443.9686670185400.0271968.35653.1450.46395.965111.30233.9686670185400.0272328.60362.8720.500122.600122.60023.9686670185

21、400.0272580.77669.6810.500135.877135.87715.2524920154800.0292727.18080.4250.637266.400151.810中柱（中框）层H(m)DiD(kN/m)D/DiVI(kN)Vik(kN)M下（kNm）M上(kNm)64.2550840202600.037914.47633.6350.40156.64784.61853.9686670243800.0361500.03553.2580.45193.676114.03143.9686670243800.0361968.35669.8860.5136.277136.27733.

22、9686670243800.0362328.60382.6760.5161.219161.21923.9686670243800.0362580.77691.6300.5178.678178.67815.2524920180700.0342727.1893.8810.599292.421195.761注：（1） ;（2）;（3）（4）水平地震作用下梁端弯矩按下式计算：B1= KB1/(KB1+KB2)MB1=(MC上+MC下)B1 B2= KB2/(KB1+KB2)MB2=(MC上+MC下)B2层A轴B轴MC上MC下B1MABMC上MC下B1B2MBAMBC669.02239.333169.0

23、284.61856.6470.620.3852.4632.16586.87471.0791126.21114.03193.6760.620.38105.8264.864111.30295.9651182.38136.277136.2770.620.38142.5787.383122.600122.6001218.57161.219161.2190.620.38184.45113.052135.877135.8771258.48178.678178.6780.620.38210.74129.161151.810266.4001287.69195.761292.4210.620.38232.151

24、42.29（5）水平地震作用下的梁端剪力和柱轴力标准值：层AB跨梁端剪力BC跨梁端剪力柱轴力L(m)L(m)边柱（kN）中柱(kN)66.969.0252.4617.612.132.1632.1630.6317.6113.0256.9126.21105.8233.632.164.8664.8661.7751.2341.1746.9182.38142.5747.092.187.3887.3883.2298.3377.2936.9218.57184.4558.412.1113.05113.05107.67156.74126.5526.9258.48210.7468.002.1129.16129.1

25、6123.01224.74181.5616.9287.69232.1575.342.1142.29142.29135.51300.08241.73（6）水平地震作用下的框架内力图如下：五框架在竖向荷载作用下的内力分析（采用弯矩二次分配法）弯矩二次分配法是一种近似计算方法，即将各节点的不平衡弯矩同时作分配和传递，并以两次分配为限。1、竖向荷载计算：1）恒载：（1）屋面梁上线荷载标准值：梁重： 边跨梁 0.30.625=4.50kN/m + （0.7-010）20.0217=0.408kN/m =4.908kN/m中跨梁 0.30.625=4.50kN/m + （0.4-010）20.0217=0

26、.204kN/m =4.704kN/m屋面板荷载：屋面板边跨为3.66.9m，属于双向板，为梯形荷载：折减系数：=1.8/6.9=0.2611-22+3=0.882边跨为3.62.1m，属于双向板，为三角形荷载：折减系数：5/8=0.625屋面梁上线荷载标准值为：边跨：g1=（5.12+0.2）3.60.882+4.908=21.8kN/m中跨：g2=（5.12+0.2）3.60.625+4.704=16.68kN/m（2）楼面梁上线荷载标准值：（吊顶0.2kN/m2）边跨：g3=（3.49+0.2）3.60.882+4.908+4.20.1817=29.48kN/m中跨：g4=（3.49+0

27、.2）3.60.625+4.704=13.01kN/m （三角形荷载）2）活荷载（1）屋面q1=0.53.60.882=1.59 kN/mq2=0.53.60.625=1.13 kN/m（2）楼面边跨 q3=2.03.60.882=6.35kN/m中跨 q4=2.53.60.625=5.63kN2框架计算简图:3、梁固端弯矩： 1）恒载：边跨：kNm kNm中跨：kNm kNm2）活载：边跨：kNm kNm中跨：kNm kNm4、内力分配系数计算：1）转动刚度S及相对转动刚度计算构件名称转动刚度S（kNm）相对转动刚度框架梁边跨1.264中跨0.775框架柱顶层1.00025层1.0771层1

28、.1442）分配系数计算：各杆件分配系数见下表：层节点编号()()边节点六7(28)1.264+1.000=2.2640.5580.442五6(27)1.264+1+1.077=3.3410.3780.2990.323四5(26)1.264+1.0772=3.4180.370.3150.315三4(25)1.264+1.0772=3.4180.370.3150.315二3(24)1.264+1.0772=3.4180.370.3150.315一2(23)1.264+1.077+1.144=3.4850.3630.3090.328中间节点六14(21)1.264+0.775+1=3.0390.4

29、160.2550.329五13(20)1.264+0.775+1+1.077=4.1160.3070.1880.2430.262四12(19)1.264+0.775+1.0772=4.1930.3010.1850.2570.257三11(18)1.264+0.775+1.0772=4.1930.3010.1850.2570.257二10(17)1.264+0.775+1.0772=4.1930.3010.1850.2570.257一9(16)1.264+0.775+1.077+1.144=4.260.2970.1820.2530.2685、弯矩分配与传递： 方法：首先将各点的分配系数填在相应方

30、框内，将梁的固端弯矩填写在框架横梁相应位置上，然后将节点放松，把各节点不平衡弯矩同时进行分配。假定远端固定进行传递（不向滑动端传递），右（左）梁分配弯矩向左（右）梁传递，上（下）分配弯矩向下（上）柱传递（传递系数均为0.5）。第一次分配弯矩传递后，再进行第二次弯矩分配。5）恒载作用下的弯距：楼层AB跨BC跨左端中间右端-左端=右端中间MMMMMMMMMM6-55.99-47.5968.4377.6366.6356.6418.0715.36-8.76-6.055-96.81-82.2976.2291.10101.6486.3914.0011.90-6.83-4.734-96.40-81.9476

31、.3991.25101.7186.4514.0111.91-6.84-4.743-96.43-81.9776.3891.23101.7086.4514.0211.92-6.85-4.752-96.32-81.8776.4791.32101.6286.3814.0711.96-6.90-4.791-91.18-77.5081.0795.2397.5682.9316.5214.04-9.35-6.87注: 1、M为调幅后的弯距。2、弯矩符号逆时针为正6）活载作用下的弯距：楼层AB跨BC跨左端中间右端-左端=右端中间MMMMMMMMMM6-5.48-4.66 3.754.605.955.06 1.0

32、70.91 -0.47-0.295-19.98-16.98 16.8920.0321.8218.55 4.573.88 -1.47-0.784-20.79-17.67 16.1619.4022.4819.11 4.523.84 -1.42-0.743-20.70-17.60 16.3719.5822.1418.82 4.633.94 -1.53-0.842-20.66-17.56 16.3219.5422.2818.94 4.263.62 -1.16-0.521-19.56-16.63 17.3120.3821.4018.19 4.774.05 -1.67-0.95注: 1、M为调幅后的弯距。

33、2、弯矩符号逆时针为正6、 梁端剪力均布荷载下: V=Vqb/21） 恒载作用下梁端剪力: AB跨层g(kN/m)L(m)M(kNm)(kN)(kN)621.806.910.6473.6776.7567.6770.76529.486.94.83101.01102.4192.9094.30429.486.95.31100.94102.4892.8394.37329.486.95.27100.94102.4792.8494.36229.486.95.30100.94102.4792.8394.37129.486.96.38100.78102.6392.6794.52BC跨616.882.10.00

34、17.7217.7213.0813.08513.012.10.0013.6613.6610.0810.08413.012.10.0013.6613.6610.0810.08313.012.10.0013.6613.6610.0810.08213.012.10.0013.6613.6610.0810.08113.012.10.0013.6613.6610.0810.082）活载梁端剪力：AB跨层q(kN/m)L(m)M(kNm)(kN)(kN)61.596.90.475.425.554.985.1256.356.91.8421.6422.1719.8920.4346.356.91.6921.66

35、22.1519.9220.4136.356.91.4421.7022.1219.9520.3726.356.91.6221.6722.1419.9320.4016.356.91.8421.6422.1719.8920.43BC跨61.132.10.001.191.190.880.8855.632.10.005.915.914.364.3645.632.10.005.915.914.364.3635.632.10.005.915.914.364.3625.632.10.005.915.914.364.3615.632.10.005.915.914.364.367、柱轴力和剪力：1）恒载作用下的柱

36、轴力剪力：层截面横梁剪力（kN）纵向荷载（kN）柱重（kN）（kN）边柱轴力（kN）边柱剪力（kN）61173.67139.8831.76213.55213.5524.9522245.31245.31533101.01250.4829.49351.49596.8024.6544380.98626.29455100.94207.9529.49308.89935.1824.7466338.38964.67377100.94207.9529.49308.891273.5624.7588338.381303.05299100.94207.9529.49308.891611.9425.751010338

37、.381641.4311111100.78207.9546.80308.731950.1611.181212355.531996.96说明：、假定外纵墙受力荷载完全由纵梁承受。、为本层荷载产生的轴力。、柱重：首层：0.625.225=46.8kN 顶层：0.5524.225=31.76kN其他层：0.5523.925=29.49kN层截面横梁剪力（kN）横梁剪力（kN）纵向荷载（kN）柱重（kN）（kN）中柱轴力（kN）中柱剪力（kN）61176.7513.66159.9431.76250.35250.3522.0222282.11282.11533102.4113.66272.6629.49

38、388.73670.8422.4544418.22700.33455102.4813.66229.4529.49345.591045.9222.4966375.081075.41377102.4713.66229.4529.49345.581420.9922.5088375.071450.48299102.4713.66229.4529.49345.581796.0623.241010375.071825.5511111102.6313.66229.4546.80345.742171.299.811212392.542218.092）活载作用下的柱轴力；层截面（kN）纵向荷载（kN）A柱轴力(

39、kN)A柱剪力(kN)(kN)(kN)纵向荷载(kN)B柱轴力（kN）B柱剪力(kN)611225.427.8313.253.385.551.1910.7917.532.955334421.6431.3266.215.6122.175.9143.4189.024.844556621.6631.32119.195.2622.155.9143.41160.494.593778821.7031.32172.215.3222.125.9143.41231.934.67299101021.6731.32225.25.5222.145.9143.41303.394.7711111121221.6431.3

40、2278.162.3922.175.9143.41374.882.01六、内力组合:框架结构可能的内力组合公式1.梁端负弯矩组合公式:-2、梁端正弯矩组合公式:以下组合不起控制作用3、梁跨中正弯矩组合公式:4、梁端剪力组合公式:/框架柱的内力采取以下组合方式：考虑地震作用时： 注： 重=恒+0.5活 不考虑地震作用时：（组合过程中可视内力大小或正负进行取舍，以简化计算。另，分项系数等于1.0的情况未考虑）以下为本设计采用的组合公式（未考虑风荷载）1、梁端负弯矩组合公式:-2、梁端正弯矩组合公式: 3、梁跨中正弯矩组合公式:4、梁端剪力组合公式:1、 框架梁内力组合如下：（应换算为梁端控制截面内

41、力后进行组合！本组合未进行控制截面内力换算）位置楼层内力及组合梁左端梁跨中梁右端MK(kN)VK(kN)MK(kN)VK(kN)MK(kN)VK(kN)边跨梁6永久荷载-47.5967.6777.63-1.5556.64-70.76可变荷载-4.664.984.60-0.075.06-5.12重力荷载代表值-49.9270.1679.93-1.5859.17-73.32地震作用左来64.18-17.618.28-17.6147.62-17.61右来-64.1817.61-8.2817.61-47.6217.61-MMAX(梁端)-63.6388.1875.05-92.08-68.8196.23

42、81.42-100.54-107.5080.3199.68-83.16+MMAX(梁端)25.1435.45-2.05-37.82+MMAX(跨中)80.01-18.5999.60-1.95109.31-2.15VMAX(梁端)-121.8491.02112.97-94.25-63.6388.1875.05-92.08-68.81 96.23 81.42 -100.54 位置楼层内力及组合梁左端梁跨中梁右端MK(kN)VK(kN)MK(kN)VK(kN)MK(kN)VK(kN)边跨梁5永久荷载-82.2992.9091.10-0.7086.39-94.30可变荷载-16.9819.8920.03-0.2718.55-20.43重力荷载代表值-90.78 102.85 101.12 -0.83 95.67 -104.52 地震作用左来116.96-33.6310.20-33.6396.57-33.63右来-116.9633.63-10.2033.63-96.5733.63-MMAX(梁端)-122.52 139.33 129.64 -141.76 -127.73 144.91 134.8