土木工程毕业设计计算书-华远实验中学办公楼设计.doc

东北大学 设计题目：长沙市华远实验中学办公楼设计 目 录 第一章 设计说明4 .建筑设计计算依据及设计要求4.建筑设计的概括和相关的经济参数4.建筑场地的地区条件4.建筑的相关内容5.建筑结构的构造措施处理5.建筑工程的相关做法5.结构设计说明6.结构选型6.其他结构的选型和材料的选择6第2章 结构布置和相关荷载的计算8.柱网的布置8.结构框架的承重方案的选择8.结构计算简图8.柱、梁截面尺寸的初步选择9.确定该结构的计算简图11.梁、柱的惯性矩的计算12.梁、柱线性刚度的相关计算13第3章 荷载的计算14.恒荷载标准值的计算14 .活荷载标准值的计算17 .3 竖向荷载作用下的受荷总图17 3.4 竖向荷载作用下框架的受荷计算18 3.5 风荷载计算21 3.6 风荷载作用下侧移的验算21第4章 框架的内力计算22 4.1 竖向荷载作用下内力的计算22 4.2 相对线刚度的计算23 4.3 恒荷载下的内力计算24 4.4 活载下的内力计算27 4.5 恒载下弯矩的分配33 4.6 活载下弯矩的分配35 4.7 荷载作用下梁、柱的剪力计算43 4.8 荷载作用下梁、柱的轴力计算48 4.9 水平力作用下的内力计算52第5章 内力组合57第6章 框架梁、柱的配筋计算78 6.1 框架梁材料的选择78 6.2 梁正截面受弯承载力的计算78 6.3 梁斜截面受剪承载力计算80 6.4 裂缝宽度的验算81 6.5 柱的截面设计及配筋计算85第7章 基础设计97 7.1 工程概况97 7.2 工程地质条件97 7.3 柱下独立基础的设计计算97 7.4 柱下联合基础的设计计算103第8章 楼梯的设计108 8.1 选用设计108 8.2 楼梯板的设计计算108 8.3 平台的设计计算109 8.4 平台梁的设计计算110第9章 工程量清单112 9.1 编制说明113 9.2 工程量计算表114第十章 投标总价 119 10.1 编制说明120 10.2 单位工程招标控制价/投标报价汇总表122 10.3 分部分项工程量清单/施工措施项目清单与计价表128 10.4 分部分项工程量清单/施工措施项目清单综合单价分析表130 10.5 施工措施项目清单与计价表170 10.6 其他项目清单与计价表171参考文献172致谢173 附件一：开题报告附件二：译文及原文影印件第1章 设 计 说 明1.1 建筑设计计算依据及设计要求 (1)土木与建筑学院毕业设计发放的设计任务书 (2)建筑专业提供的设计条件 (3)国家现行的有关建筑规范和地方标准 1.2 建筑设计概况与主要技术经济指标 1.2.1工程概况 (1)建设地点：长沙市 (2)建筑层数：四层 (3)耐火等级：二级 (4)抗震等级：六度抗震设防 1.2.2技术经济指标 总建筑面积约3811 m2 ，建筑占地面积约952 m2 。 1.3建筑地区条件 1.3.1气象：(1)温度：最热月平均29.3，最冷月平均4.7；、室外计算温度：夏季极端最高40.6，冬季极端最低-11.3；(2)相对湿度：最热月平均75%；(3)主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压0.35kn/m2(4)雨雪条件：年降雨量1450mm，日最大降水强度192mm/日。 1.3.2工程地质条件 拟建场地各地层由上往下依次为：(1)人工填土，厚度0.5-1.0m，不宜作为持力层；(2)新冲积粘土，厚度0.7-1.5m，不宜作为持力层；(3)冲击粉质粘土，厚度2.5-3.6m，是较好的持力层，承载力标准值240kpa；(4)残积粉质粘土，厚度200mm且b/ 500/2=250mm。 bc 跨，de 跨次梁 取h =500mm 取b =250mm 表2-1各种梁截面尺寸（mm）层次混凝土强度等级横梁 bh纵梁bc 跨，de 跨 cd 跨 14c30主梁 250650次梁 2505002503502507002.4.2 柱的截面尺寸估算 根据柱的轴压比限值按下列公式计算: a)柱组合的轴压力设计值 注：考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数,边柱取1.3，中柱取1.25； f 按简支状态计算柱的负载面积； 为折算在单位面积上的重力荷载代表值，近似的取（1215）kn/m ； n 为验算截面以上的楼层层数。 b) 注：为框架柱轴压比限值，本方案为二级抗震等级，查建筑抗震设计规范gb50011- 2001取0.8。 fc为混凝土轴心抗压强度设计值，c30 为14.3n/mm 。 c)计算过程： x5100=250mm340mm b=(12/3)h 取b=h验算：对于边柱 ,取竖向标准值n=14kn/m ，因此取hxb=350x350mm满足截面要求。 对于中柱： 取竖向标准值n=15kn/m ，因此取hxb=350x350mm满足截面要求。综合以上计算结果并考虑其它因素取边柱和中柱截面为350mm350mm。表2-2 柱截面尺寸（mm ）层次混凝土等级bh1-4c303503502.5 确定结构计算简图图2.2 结构计算示意简图三个假设：（1）平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；（2）楼板在自身平面内在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；（3）不考虑水平荷载作用下的扭转作用。 根据结构平面布置图,选定中间轴线作为计算单元. 如图2所示框 架梁跨度(按柱中心线确定)：bc,de跨: 6000mm cd跨: 2400mm框架柱高度： 取底层：h=5100+450+500-30 =6020mm （如图2.3所示） 其它层：h=4500mm 图2.3 底层柱高图2.6 梁柱惯性矩计算 梁 bc、de 跨： cd 跨： 柱： 纵梁 ：2.7 梁柱线刚度计算 （1）梁 由于本工程的楼面板与框架梁的混凝土一起浇捣，计算所选取的该榀框架是中框 架，对于中框架梁，取i=2i0，根据公式i = ei / l,可以得出梁柱的线刚度如下(e =ec混凝土弹性模量( 104n/mm2), ) 梁 bc、de 跨： cd 跨： 纵梁：底层柱： 其余各层柱： 令i 其余各层柱=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为： 框架梁柱的相对线刚度如图2.1.2 所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系的依据。 图2.4 梁柱相对线刚度图第3章 荷载标准值计算 3.1 恒载标准值计算 屋面恒载 c30 防水混凝土40mm 230.04 =0.92 kn/m2 10 厚底标号砂浆10mm 170.01 =0.17 kn/m2 防水层 =0.3 kn/m2 水泥砂浆找平层20mm 200.02=0.4 kn/m2 保温或隔热层 50mm 14.50.05=0.73 kn/m2 水泥砂浆找平层 20mm 200.02=0.4 kn/m22 钢筋混凝土板 100mm 250.10=2.5 kn/m2 板底抹灰 10mm 170.01=0.17 kn/m2 合计 5.23 kn/m2 楼面恒载 水磨石地面0.66 kn/m2 现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5 kn/m2 板底抹灰 10mm 0.17 kn/m2 合计 3.33 kn/m2 梁自重 （其中钢筋混凝土自重25kn/m3，混合砂浆抹灰自重175kn/m3）25mm 纵梁b h 250mm 700mm 梁自重 25kn/m30.25m（0.7m-0.12m）=3.63 kn/m 抺灰层 0.01m(0.7m-0.12m) 2+0.25m17 kn/m =0.24kn/m 合计 3.87kn/m 主梁bc，de梁 b h 250mm 650mm 梁自重 25 n/m30.25m（0.65m-0.12m）=3.31 kn/m 抺灰层 0.01m(0.65m-0.12m)2+0.25m17 kn/m =0.22kn/m 合计 3.53kn/m cd梁 b h 250mm 350mm 梁自重 25 n/m30.25m(0.35m-0.12m)=1.44kn/m 抺灰层 0.01m(0.35m-0.12m)2+0.25m17 kn/m =0.12kn/m 合计 1.56kn/m 次梁bc，cd，de梁 b h 250mm 500mm 梁自重 25 n/m30.25m（0.50m-0.12m）=2.38 kn/m 抺灰层 0.01m(0.50m-0.12m)2+0.25m17 kn/m =0.17kn/m 合计 2.55kn/m 基础梁 b h 250mm 600mm 梁自重 25 n/m30.25m0.60m=3.75kn/m柱自重 bh 350mm 350mm 柱自重 25kn/m 0.35m0.35m=3.06kn/m 抺灰层 0.01m0.35m417 kn/m =0.24 kn/m 合计 3.28kn/m 外纵墙自重（其中普通砖自重18kn/m3，混合砂浆抹灰自重175kn/m3） 标准层墙： 墙体 (4.5-2.7-0.7)m0.24m18kn/m =4.75kn/m 铝合金窗 0.35kn/m 2.7m=0.95kn/m 水泥粉刷内墙面 (4.5m-2.7m) 0.36kn/m =0.65kn/m 外墙面 (4.5m-2.7m) 0.5 kn/m =0.9kn/m 合计 7.25kn/m 底层墙 墙体 (6.02m-3.3m-0.6m-0.7m) 0.24m18 kn/m =6.13kn/m 铝合金窗 0.35kn/m 3.3m=1.16kn/m 面砖外墙面 (5.1m-3.3m) 0.5 kn/m =0.9kn/m 合计 8.19kn/m 内纵墙自重 标准层墙： 墙体 3.8m0.24m18kn/m =16.42kn/m 水泥粉刷内墙面 3.8m 0.36kn/m2=2.74kn/m 合计 19.16kn/m 底层墙墙体 （6.02m-2.1m-0.7m-0.6m) 0.24m18 kn/m =11.32kn/m 水泥粉刷内墙面 (6.02m-2.1m-0.7m-0.6m) 20.36 kn/m =1.89 kn/m 合计 13.21kn/m 内隔墙自重 标准层墙： 墙体 3.85m0.24m18kn/m =16.63kn/m 水泥粉刷内墙面 3.85m 0.36kn/m2=2.77kn/m 合计 19.4kn/m 底层墙： 墙体 5.37m0.24m18kn/m =23.20kn/m 水泥粉刷内墙面 5.37m 0.36kn/m2=3.87kn/m 合计 27.07kn/m 3.2活荷载标准值计算 屋面和楼面活荷载标准值 根据荷载规范查得：上人屋面均布活荷载标准值为2.0kn/m ； 楼面：办公室2.0kn/m 、走廊2.5kn/m 。 雪荷载 sk=1.0 0.35kn/m2 =0.35kn/ m2 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。 3.3 竖向荷载下框架受荷总图 计算单元见下图所示：因为楼板为整体现浇，本板选用双向板，可沿四角点沿45线将区格分为小块，每个板上的荷载传给与之相邻的梁，板传至梁上的三角形或梯形荷载可等效为均布荷载。 图3.1 板传荷载示意图 3.4 竖向荷载下框架受荷计算 3.4.1 b-c轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载：5.23 kn/m21.8 m(1-20.64+0.66) 2=14.82 kn/m活载：2.0 kn/m21.8 m(1-20.64+0.66) 2=5.67 kn/m楼面板传荷载： 恒载：3.33 kn/m21.8 m(1-20.64+0.66) 2=9.43kn/m 活载：2.0 kn/m21.8 m(1-20.64+0.66) 2=5.67 kn/m梁自重：3.53 kn/m bc 轴间框架梁均布荷载为： 屋面：恒载= 梁自重+板传荷载= 3.53kn/m + 14.82kn/m =18.35 kn/m活载=板传荷载= 5.67kn/m 楼面: 恒载=梁自重+板传荷载+内隔墙自重=3.53kn/m + 9.43kn/m +19.4kn/m=32.36 kn/m 活载 =板传荷载 =5.67 kn/m 3.4.2 c-d轴间框架梁 屋面板传荷载： 恒载：5.23 kn/m21.2 m5/82=7.85 kn/m活载：2.0 kn/m21.2 m5/82=3.00 kn/m 楼面板传荷载： 恒载：3.33 kn/m21.2 m5/82=4.99 kn/m 活载：2.5 kn/m21.2 m5/82=3.75kn/m 梁自重：1.56 kn/m cd 轴间框架梁均布荷载为： 屋面：恒载=梁自重+板传荷载=1.56kn/m + 7.85kn/m =9.41kn/m 活载: 板传荷载= 3 kn/m 楼面: 恒载=梁自重+板传荷载=1.56kn/m + 4.99kn/m =6.55kn/m 活载: 板传荷载=3.75 kn/m 3.4.3 d-e 轴间框架梁（同b-c轴间框架梁） 3.4.4 b轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱： 女儿墙自重：（做法：墙高1300mm，100mm的混凝土压顶） 0.24m 1.3m18kn/m3 +25 kn/m30.1m0.24 m =6.22 kn/m天沟自重： 25 kn/m30.6m+（0.3m-0.1m） 0.1m+(0.6+0.3) 17 kn/m 0.1m=3.53 kn/m 顶层柱恒载=女儿墙+天沟自重+梁自重+板传荷载 =（6.22 kn/m +3.53 kn/m）3.6m+3.87kn/m（3.6m-0.5m）+5.23 kn/m21.8m5/81.8m2 =68.28kn顶层柱活载=板传荷载=2.0kn/m21.8m5/81.8m2 =8.1kn 标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载=7.25kn/m（3.6m-0.35m）+3.87kn/m（3.6m-0.35m）+ 3.33kn/m1.8m1.8m25/8 =49.63kn标准层柱活载=板传荷载=2.0kn/m21.8m5/81.8m2 =8.1kn 基础顶面恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重=8.19kn/m(3.6m-0.35m)+3.87kn/m(3.6m-0.35m)=39.20kn3.4.5 c轴柱纵向集中荷载计算 顶层柱恒载=梁自重+板传荷载=3.87kn/m（3.6m-0.35m）+5.23 kn/m1.2m(1-20.64+0.66) 1.8m2 +5.23kn/m21.8m5/81.8m2=51.55kn顶层柱活载=板传荷载=2.00kn/m21.2m(1-20.64+0.66) 1.8m2+2.00kn/m21.8m3.9m5/8 =15.58kn 标准层柱恒载=梁自重+板传荷载+隔墙自重=3.87kn/m（3.6m-0.35m）+3.33kn/m1.2(1-20.64+0.66) 1.8m2 +3.33 kn/m1.2m5/81.8m2+19.16kn/m2(3.6m-0.35) =95.17kn标准层柱活载=板传荷载=2.00kn/m21.8m5/81.8m2+2.50kn/m21.2m(1-20.64+0.66) 1.8m 2 =16.63kn基础顶面恒载=基础梁自重+内纵墙自重=3.75kn/m(3.6m-0.35m)+ 19.16kn/m(3.6m-0.35m)=74.46kn3.4.6 d轴柱纵向集中荷载计算（同c轴柱纵向集中荷载计算）3.4.7 e轴柱纵向集中荷载计算（同b轴柱纵向集中荷载计算）框架在竖向荷载作用下的受荷总图如下图所示（图中数值均为标准值）。 图3.2 竖向受荷简图3.10 风荷载计算 风压标准值计算公式为： 注：基本风压,本地区为0.35kn/m 风压高度弯化系数，因建设地点们于长沙城市郊区，所以地面粗糙度为c类； 风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得=0.8-(-0.5)=1.3； 风振系数,因房屋总高小于 30m，所以 =1.0； 下层柱高； 4.5m 上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍； 2.4m 迎风面的宽度，b =3.6m。表3-1集中荷载标准值离地高度z/m（kn/m2）/m/m/kn19.050.821.01.290.354.52.84.8614.550.741.01.290.354.54.55.4110.050.741.01.290.354.54.55.415.10.741.0 1.290.355.14.55.77 图3.3 风荷载受荷简图第4章 框架内力计算4.1 竖向荷载作用下的内力计算为了简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：(1)恒载作用；(2)活荷载作用于bc 轴跨间；(3)活荷载作用于cd 轴跨间；(4)活荷载作用于de 轴跨间；(5)风荷载作用(从左向右，或从右向左)；对于第(1)(4)4 种情况，框架在竖向荷载作用下，采用分层法计算；对于第(5) 种情况，框架在水平荷载作用下，采用d 值法计算。分层法就是将多层框架分解成顶层、中间层和底层三个计算单元，分别采用力矩分配法计算。 每计算一个单元，都假定作用在本层的荷载所引起的弯矩和剪力都只在本层起作用，对上、下的影响略去不计；还假定作用在对称或不对称框架上的任意竖向荷载所一起的侧移也略去不计。这就可以将每个计算单元的框架独立计算.采用分层法计算时，假定上下柱的远端为固定时与实际情况有出入，因此除底层外，其余各层柱的线刚度均乘以0.9 的修正系数，且其传递系数由1/2 改为 1/3。框架各杆修正后的线刚度和传递系数见图. 图4.2 框架各杆的线刚度修正系数与传递系数4.2 梁柱的相对线刚度计算根据梁、柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数: 图4.3 梁柱线刚度分配系数b,e柱底层： 标准层： 顶层： c,d柱底层： 标准层：顶层： 4.恒荷载等效图如图所示： 图4.4 恒荷载作用力下框架的受荷简图注：图中力的单位为 kn，弯矩单位为knm 分层法分配的过程见弯矩分配图 顶层 梁的固端弯矩： 图4.5 顶层弯矩分配图 标准层 梁的固端弯矩： 图4.6 顶层弯矩分配图 图4.7 底层弯矩分配图底层 梁的固端弯矩： 4.4 活荷载作用下的内力计算(1)活荷载等效图如图所示 图4.8 活荷载作用力下框架的受荷简图(2)荷载作用在bc跨时的内力计算顶层和标准层梁的固端弯矩：图4.9 活荷载作用于bc跨时顶层活荷载弯矩分配 标准层 梁的固端弯矩：图4.10 活荷载作用于bc跨时标准层活荷载弯矩分配 底层 梁的固端弯矩：图4.11 活荷载作用于bc跨时底层活荷载弯矩分配同理可得 图4.12 活荷载作用于cd跨时顶层活荷载弯矩分配 图4.13 活荷载作用于cd跨时标准层活荷载弯矩分配 图4.14 活荷载作用于cd跨时底层活荷载弯矩分配第118页 图4.15 活荷载作用于de跨时顶层活荷载弯矩分配 图4.16 活荷载作用于de跨时标准层活荷载弯矩分配 图4.17 活荷载作用于de跨时底层活荷载弯矩分配4.5 恒荷载作用下的弯矩分配根据分层法计算的柱端弯矩和对应的梁端的弯矩不相同,在结点处进行分配，各节点的分配系数见以上的弯矩分配图。表4-1 恒荷载作用下的弯矩分配表层号结点系数，弯矩上柱下柱左梁右梁屋层b5调前弯矩kn.m34.5 -24.41调后弯矩kn.m31.14-31.14c5调前弯矩kn.m-30.635.06-13.82调后弯矩kn.m-28.0440.16-12.12d5调前弯矩kn.m30.613.82-35.06调后弯矩kn.m28.0412.12-40.16e5调前弯矩kn.m-34.524.41调后弯矩kn.m-31.1431.14标层b4调前弯矩kn.m38.4140.36-60.53调后弯矩kn.m33.8535.8-69.65c4调前弯矩kn.m-35.15-37.4370.9-14.8调后弯矩kn.m-31.63-33.9177.95-12.41d4调前弯矩kn.m35.1537.4314.8-70.9调后弯矩kn.m31.6333.9112.41-77.95e4调前弯矩kn.m-38.41-40.3660.53调后弯矩kn.m-33.85-35.869.65标层b3调前弯矩kn.m40.3640.36-60.53调后弯矩kn.m35.3135.51-70.62c3调前弯矩kn.m-37.43-37.4370.9-14.8调后弯矩kn.m-33.42-33.4278.93-12.12d3调前弯矩kn.m37.4337.4314.8-70.9调后弯矩kn.m33.4233.4212.12-78.93e3调前弯矩kn.m-40.36-40.3660.53调后弯矩kn.m-35.31-35.5170.62续表4-1层号结点系数，弯矩上柱下柱左梁右梁底层b2调前弯矩kn.m42.4525.15-57.51调后弯矩kn.m39.7823.07-62.85c2调前弯矩kn.m-39.27-23.2668.82-15.65调后弯矩kn.m-37.16-21.6273.03-14.25d2调前弯矩kn.m39.2723.2615.65-68.82调后弯矩kn.m37.1621.6214.25-73.03e2调前弯矩kn.m-42.45-25.1557.51调后弯矩kn.m-39.78-23.0762.85竖向荷载作用下梁跨内最大弯矩计算 在此结构中，在恒载和活载作用时，全跨均为均布荷载，跨内最大弯矩即在跨中恒荷载载作用下的跨中最大弯矩：表4-2 恒荷载作用下的最大弯矩表荷载梁号屋顶四层三层二层恒荷载bc78.07141.47141.47140.53cd6.784.724.724.72de78.07141.47141.47140.534.6 活荷载作用下的弯矩分配活荷载作用在bc跨时的弯矩分配表表4-3 活荷载作用在bc跨时的弯矩分配表层号结点系数，弯矩上柱下柱左梁右梁屋层b5调前弯矩kn.m9.21-7.43调后弯矩kn.m8.62-8.62c5调前弯矩kn.m-0.8510.77-4.31调后弯矩kn.m-7.6211.64-4.02d5调前弯矩kn.m0.70-1.771.18调后弯矩kn.m0.67-1.791.12e5调前弯矩kn.m-0.22