土木工程毕业设计（论文）-南京市某高校综合楼设计计算书.docx

金陵科技学院学士学位论文 目录目 录1 工程概况11.1 工程总体概况11.2 工程设计资料11.3 材料使用12 结构选型和布置22.1 确定结构体系、柱网与层高22.2 框架结构的计算简图22.3 梁、柱截面尺寸、板厚的初步确定23 框架侧移刚度的计算43.1线刚度的计算43.2 柱的侧移刚度计算54 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算74.1 重力荷载统计74.2 横向水平地震荷载作用下的内力和侧移计算95 竖向荷载作用下框架结构的内力155.1 竖向恒载计算155.2 竖向活载计算175.3 内力计算196 内力组合276.1 柱的内力组合276.2 梁的内力组合447 梁柱截面设计507.1 框架梁设计507.2 框架柱设计628 基础设计818.1荷载计算818.2柱a(d)基础形式的确定818.3柱b基础形式的确定849 楼板设计889.1 楼面板设计889.2 屋面板设计9410 楼梯设计9910.1 踏步板的计算9910.2 梯段梁的计算10010.3 平台梁的计算10210.4 平台板的计算103参考文献104致 谢105金陵科技学院学士学位论文 摘要南京市某高校综合楼设计摘 要本设计是高校综合楼设计。建筑面积为2763.5m2，层数四层，总体高度为15.3m。根据综合楼的功能要求及所处地区决定采用钢筋混凝土框架结构。结构采用纵向框架承重体系，竖向荷载包括恒载和活载，都采用分层法进行内力分析。水平荷载，仅考虑水平地震荷载的作用，采用d值法和反弯点法进行内力分析。考虑不同情况下的内力组合后，得出最不利截面的控制内力，依此进行配筋计算。 本课题的设计计算书包含：工程概况、结构选型和布置、框架侧移刚度的计算、横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算、竖向荷载荷载作用下框架的内力、梁柱截面设计、基础设计、楼板设计、楼梯设计。关键词：框架结构；荷载计算；内力分析；配筋计算金陵科技学院学士学位论文 abstractthe design of a comprehensive building in a university of nanjingabstractthis design is a complex building design universities. construction area of 2763.5m2, four layers, the overall height of 15.3m. according to the functional requirements and their locations, the decision to adopt comprehensive building of reinforced concrete frame structure. longitudinal frame bearing structure of the system, including the vertical load dead load and live load, are analyzed by internal force stratification. horizontal load, consider only the horizontal seismic load effects, internal force analysis using d value method and the inflection point method. after considering a combination of internal forces under different circumstances, produce the most unfavorable internal force control section, and so were reinforcement.the design calculation of this subject includes: the survey of the program, theselectionand arrangementofthestructure,the calculation of frame lateralstiffness,the internal forces and driftcalculation of frame structuresunderlateralhorizontal loads,the internal force of the frame structure under theverticalloads,the design ofbeam and column,the design of the base,the design of the floor slab, the design of the staircase.key words:frame structure; load calculation; internal force analysis; reinforcement calculation金陵科技学院学士学位论文 第1章 工程概况1 工程概况1.1 工程总体概况建筑类型：四层综合楼，框架结构建筑介绍：建筑面积约2800m2，建筑总高为14.4m，主体结构体系为4层框架结构，建筑耐久年限为50年。抗震设防烈度为7度。1.2 工程设计资料1.2.1 地质条件场区地下水位位于-0.5m-0.8m，土质渗透性较弱，根据水质分析报告地下水对混凝土无侵蚀性。冻土深度：0.1m。土层描述如下： 第一层：填土层由建筑垃圾组成，土性及密实度分布不均，层厚23m。 第二层：淤泥质粉质粘土，灰色、饱和、流塑，局部粉细沙呈稍密-中密，本层未钻穿,承载力标准值：fk=160mpa。 第三层：粉土类粉质粘土，灰色、饱和、软塑，局部粉细沙呈稍密-中密，本层未钻穿。1.2.2 气象条件基本风压：wo=0.35kn/m2基本雪压：so=0.25kn/m21.2.3 地震资料本区地震基本裂度为7度，设计地震分组为第三组。场地土类别为ii类。1.3 材料使用混凝土：梁板柱均使用c30。墙体：墙体均采用200mm厚空心砖填充墙钢筋：梁柱主受力筋采用rrb400钢筋,板主受力筋采用hrb335钢筋,梁柱箍筋及梁柱板的构造钢筋均采用hrb335钢筋,基础采用hrb335钢筋.窗：均为铝合金窗（0.35kn/ m2）门：除大门为玻璃门（0.45kn/ m2），办公室、教室等均为木门（0.2kn/ m2）2金陵科技学院学士学位论文 第2章 结构选型和布置2 结构选型和布置2.1 确定结构体系、柱网与层高2.1.1 结构平面布置本综合楼采用3.9m的内廊式小柱网，边跨为5.4m，中间跨为2.4m，层高取3.3m。柱网布置图见图2.1图2.1 结构平面布置图2.2 确定计算简图室内外高差0.6m，第一层为23m的建筑垃圾，h=0.6+3+3.3=6.9m图2.2 横向框架结构的计算简图2.3 梁、柱截面尺寸、板厚的初步确定主体结构共4层，层高均为3.3m，内外墙均为200mm厚，门窗详见门窗表，楼层屋盖均为现浇钢筋混凝土框架结构。2.3.1 梁截面尺寸的估算2.3.1.1 横向框架梁h=()=()5400=675-450mm,取650mm,b=()=250-167mm,取250mm;2.3.1.2 纵向框架梁h=()=()7200=720-600mm,取600mm, b=()=300-200mm,取250mm;2.3.1.3 次梁h=5400=360,取400mm,b=()=200-114mm,取200mm;2.3.2 柱截面尺寸的估算办公楼一般楼面荷载取g为14kn/m2,层数n=4,每根柱承受楼面面积f=7.2(5.4+2.4)/2=28.08kn/m2,fc=14.3kn/m2,三级抗震框架w=0.85,边柱=1.1,中柱=1.0。=0.137m2取中柱=1.0，a137000mm2,a=370,取a=400mm;取边柱=1.1，a150700mm2,a=388,取a=400mm,统一取方形柱a为400mm.2.3.3 板截面尺寸板厚取120mm：h=120mm =97.5 99金陵科技学院学士学位论文 第3章 框架侧移刚度的计算3 框架侧移刚度的计算3.1线刚度的计算3.1.1 横梁线刚度的计算横梁线刚度见下表类 型截 面 积bh()跨度l ( mm)ec()截面惯性矩 (m4)边 框 架中 框 架ib=1.5i0(m4)()ib=2.0i0(m4)()边框楼层梁25065054003.01070.00260.003921700中框楼层梁25065054003.01070.00260.005228900边框走道梁25065024003.01070.00260.003948800中框走道梁25040024003.01070.00130.002632500预应力大梁350650132003.01070.00360.029867000表3.1 横梁线刚度计算表柱的刚度 icbh3/12=0.404/12=2.1310-3m4 顶层机房 ic=301062.1310-3/3.0=2.13104knm 一般楼层ic=301062.1310-3/3.3=1.94104knm 四层大会议室 ic=301062.1310-3/4.2=1.52104knm底层ic=301062.1310-3/4.9=1.45104knm3.1.2 纵梁线刚度的计算纵梁线刚度见下表表3.2 纵梁线刚度计算表类 型截 面 积bh()跨度l ( mm)ec()截面惯性矩 (m4)边 框 架中 框 架ib=1.5i0(m4)()ib=2.0i0(m4)()边框楼层梁25060072003.01070.01250.006828100中框楼层梁25060072003.01070.01250.009375003.2 柱刚度的计算表3.3 柱刚度计算表层次层高（m）柱号柱根数104 (knm)(1/m2)104 (knm)53.012222.282.670.530.572.131.331.501.6144.21234568471711.851.231.450.961.931.450.480.380.420.330.490.421.520.680.500.390.90.71.050.93.31.941.1033.312341511511.450.961.931.450.420.330.490.421.941.100.90.71.050.933.312341511511.450.961.931.450.420.330.490.421.941.100.90.71.050.914.912341511511.941.292.591.940.620.540.670.621.450.620.560.490.600.56其中-柱线刚度 d-侧移刚度金陵科技学院学士学位论文 第4章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算4.1 重力荷载统计4.1.1 恒载标准值走廊永久荷载标准值：楼面面层 水磨石地面（10面层20砂浆打底） 0.65kn/m2 板自重 250.08=2.0kn/m2 v型轻钢龙骨吊顶 0.25 kn/m2 2.9kn/m2办公室永久荷载标准值: 楼面面层 水磨石地面（10面层20砂浆打底） 0.65kn/m2 板自重 250.09=2.25kn/m2 v型轻钢龙骨吊顶 0.25 kn/m2 3.15kn/m2会议室,接待室永久荷载标准值: 楼面面层 硬木地板0.2kn/m2 板自重 250.09=2.25kn/m2v型轻钢龙骨吊顶 0.25kn/m2 2.7kn/m2展览厅永久荷载标准值: 楼面面层 水磨石地面（10面层20砂浆打底） 0.65kn/m2 板自重 250.09=2.25kn/m2 v型轻钢龙骨吊顶 0.25 kn/m2 3.15kn/m2微机房永久荷载标准值: 楼面面层 水磨石地面（10面层20砂浆打底） 0.65kn/m2 板自重 250.09=2.25kn/m2 v型轻钢龙骨吊顶 0.25 kn/m2 3.15kn/m2电梯机房永久荷载标准值: 楼面面层 水磨石地面（10面层20砂浆打底） 0.65kn/m2 板自重 250.09=2.25kn/m2 v型轻钢龙骨吊顶 0.25 kn/m2 3.15kn/m2卫生间永久荷载标准值: 10厚沥青聚合物水泥防水 200.01=0.2kn/m2 小瓷砖地面 0.55 kn/m2 板自重 250.09=2.25kn/m2 v型轻钢龙骨吊顶 0.25 kn/m2 3.25kn/m24.1.2 活载标准值统计走廊活荷载标准值 2.5 kn/m2办公室活荷载标准值 2.0 kn/m2会议室,接待室活荷载标准值 2.0 kn/m2展览厅活荷载标准值 3.5 kn/m2微机房活荷载标准值 3.0 kn/m2电梯机房活荷载标准值 7.0 kn/m2卫生间活荷载标准值 2.0kn/m24.1.3 重力荷载计算梁、柱、门窗重力荷载标准值汇总4.1.3.1梁重力荷载标准值：纵框架梁kl1：0.250.625=3.75kn/m 横框架梁kl2：0.250.525=3.125kn/m 横框架走道中梁kl3：0.250.425=2.5kn/m 横框架走道边梁kl4：0.250.525=3.125kn/m预应力梁kl5: 0.350.825=7.0kn/m次梁：l1-l7： 0.20.425=2.0kn/m l8: 0.20.525=2.5kn/m4.1.3.2柱重力荷载标准值：电梯机房层:0.40.43.025=12kn/根顶层大会议室柱自重：0.40.44.225=16.8kn/根一般层柱自重: 0.40.43.325=13.2kn/根底层柱：0.40.44.925=17.6kn/根4.1.3.2门重力荷载标准值：玻璃门：2.65.110.45=5.97木门：12.4720.2=34.564.1.3.3窗重力荷载标准值： 铝合金窗：（1.81.898+1.91.87+4.21.88+1.8612）0.35=186.044.2 横向水平地震荷载作用下的内力和侧移计算4.2.1 水平地震作用下结构各层的总重力荷载代表值计算根据建筑抗震设计规范（gb 50011-2010），顶层的荷载代表值包括：屋面恒载，50%屋面雪载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重，女儿墙自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载、50%楼面均布荷载、该层纵墙框架横梁自重、该层上下各半层柱及墙体自重。各楼层重力荷载代表值gi确定如下：第五层g5: (2.81+0.50.65)7.25.4+3.757.22+3.1255.42+25.4+0.5(2.247.22+2.755.42)=275.42kn第四层g4:3.3米处: (2.81+0.50.65)(7.2413.2-7.25.4)+3.757.216+3.1255.48+3.1252.4+2.52.42+713.22+2(5.46+4.7)+2.52.9+0.5(2.527.215+3.085.48)+0.513.216=2052.07kn4.2米处: (5.05+0.50.65)21.613.2+3.757.26+3.12513.22+0.53.367.26+4.07（5.44+2.4）+4.6232.4+0.516.812=2265kn第三层：g3(按板恒与活荷载、梁、墙、柱分开计算)3.15(50.45.4+5.418+14.45.4-2.52.5)+0.5(179.65+89.83)+2.92.450.4=1874.26kn0.52.0(50.45.4+185.4+14.45.4-2.52.5)+5.07.25.4+2.5(10.85.4+2.52.9)+2.52.450.4=764.67kn3.757.228+3.1252.42+3.1255.416+2.52.46+2.52.9+2(5.412+4.7)=1223.25kn0.5(2.527.215+3.088)+0.53.367.26+4.07(15.44+2.4)+4.6232.4+0.52.52(50.44-10.8-2.5)+3.08(5.416+4.8+2.9)+0.53.29(5.410+4.7)=820.46kn0.5(16.812+13.216+13.212)=417.6kn汇总:5100.24kn第二层：g2 3.15(43.25.4+5.418+14.45.4-2.52.5)+2.77.25.4+3.257.25.4+(179.65+89.83)+2.92.450.4=2157.24kn0.52.0(46.85.4+185.4+)+2.07.25.4+3.011.95.4+2.5(14.45.4+2.52.92.450.4)=742.66kn3.757.228+3.1252.42+3.1255.416+2.52.46+2.5(2.9+2.46)+2(5.412+4.7)=1223.25kn0.52.52(50.44-10.8-2.5)+3.08(5.416+4.8+2.9)+0.53.29(5.410+4.7)2=942.98kn0.513.2322=422.4kn汇总:5488.53kn第一层：g1 3.15(43.25.4+5.418+14.45.4-2.52.5)+2.77.25.4+3.257.25.4+(179.65+89.83)+2.92.450.4=2157.24kn0.52.0(43.25.4+185.4+14.45.4)+2.5(2.450.4+2.52.9+10.85.4)+3.04.75.4+3.57.25.4=747.52kn3.757.228+3.1252.42+3.1255.416+2.52.46+2.5(2.9+2.46)+2(5.412+4.7)=1223.25kn0.52.52(50.44-10.8-2.5)+3.08(5.416+4.8+2.9)+0.53.29(5.410+4.7)+0.52.52(50.44-10.8-2.57.22)+3.08(5.416+4.8+2.9)+0.53.29(5.410+4.7) =916.23kn0.513.232+0.517.632=492.8kn汇总5537.04kn4.2.1.2 质点重力荷载代表值示意图如图4.1所示：图4.1 结构质点重力荷载（单位：kn）注:四层的大会议室层高4.2米,一般房间层高3.3米4.2.2 水平地震作用下框架内力和位移的计算4.2.2.1 地震作用的计算 横向自振周期按顶点位移法计算框架的自振周期。顶点位移法是求结构基本频率的一种近似方法，将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期：结构顶点假想位移可以由下列公式计算，计算过程，如表4.1： (5.1) (5.2) (5.3) (5.4)式中：基本周期调整系数。考虑填充墙对框架自振周期影响的折减系数，框架结构取0.60.8，该框架取0.6：框架结构的顶点假想位移。在未求出框架的周期前，无法求出框架的地震力及位移，是将框架的重力荷载视为水平作用力，求得的假想框架顶点位移。然后由求出，再用求出框架结构的底部剪力。进而求出框架各层剪力和结构真正的位移。：第i层第j根柱的抗侧移刚度层次各层重量(kn)总重量(kn)层间刚度(kn/m)=(mm)44592.494592.4924.450.01880.197435100.249692.7334.550.02800.17862 5488.5315181.4634.550.04390.150615537.0420718.319.420.10670.1067表4.1框架结构顶点的假想侧移计算表结构基本自振周期,考虑填充墙影响的折减系数=0.6 t1=1.70.6=0.45s 根据经验公式: t1=0.33+0.00069=0.44s, 其中h=17.4m,b=13.2m 取t1=0.45s多遇地震作用计算南京地区设防烈度为7度，场地类型为ii类场地，设计地震分组为第二组，建筑类别为丙类,结构抗震等级为三级.查表5.1.41和表5.1.42得max=0.08 tg=0.40s(0.40/0.45)0.90.08=0.072t11.4tg=1.40.45=0.63s 无需附加顶部集中力。结构总水平地震作用效应标准值为：=0.0720.8520718.3=1268knfi=框架各层地震力及弹性位移多遇地震下楼层剪力和楼层弹性位移表4.2楼层地震作用和地震剪力标准值计算表层次(m)（m）（kn）(kn)(kn)(kn/m)(cm)(cm) 5 317.3275.42 32 32420000.0761/3947=满足要求 43.314.32052.07 1942261739000.1301/2538 44.215.22265228454706000.6431/653 33.3115100.243718253455000.2391/1381 23.37.75488.5328011053455000.3201/1031 14.95537.0416112661942000.6521/6754.2.2.2 水平地震作用下框架内力分析，以中间轴线6所在的一榀框架为例图4.2 一榀框架计算简图 该榀框架所承受的重力荷载代表值,计算过程同横向整体框架从略: g5=137.70kn 各层水平力 f5=15.44kn 楼层剪力 v5=15.44kn g4=606.75kn f4=56.24kn v4=71.68kn g3=742.98kn f3=52.97kn v3=124.65kng2=754.45kn f2=37.65kn v2=162.3kng1=760.98kn f1=21.70kn v1=184kn表4.3 柱端力矩计算表层次剪力(kn)侧移刚度d分配剪力反弯点高度比层高(m)柱端力矩(knm)515.44边柱 10500 7.220.343上端 14.30下端 7.36471.68边柱920014.8520.990.450.503.3上端 26.95下端 22.05中柱13000上端 34.63下端 34.633124.65边柱920025.8336.500.50.53.3上端 42.62下端42.62中柱13000上端 60.23下端 60.232162.3边柱920033.6347.500.50.53.3上端 55.49下端 55.49中柱13000上端 78.41下端 78.411184边柱550041.1450.860.60.554.9上端 72.41下端 108.61中柱6800 上端 100.70下端 123.08梁端弯矩根据节点平衡和梁线刚度进行分配.计算略金陵科技学院学士学位论文 第5章 竖向荷载作用下横向框架内力分析5 竖向荷载作用下横向框架内力分析5.1 竖向恒载计算只考虑对所计算框架有影响的范围恒载:框架梁上均布: 梁重:3.75kn/m 梯形: 板自重:6.07kn/m柱端:集中力:4.53.6+2.42.7/2+6.071.8+6.07(5.4-1.8)/2=41.29 kn/m5.1.1 第四层荷载计算ab跨:集中力 1/22.44.7+4.73(4.7-1.25)+5.48(4.7-1.45)=22.70 kn 边柱端集中力 4.54.7/2+4.72.69/2+4.73(4.7-1.25)/2+4.53.6+6.071.8+2.45.4/2+6.07 (5.4-1.8)/2+0.79 3.6=69.19 kn 中柱端集中力 4.57.2+2.693.6+15.88+2.45.4/2+6.07(5.4-1.8)/2+6.071.8+3.372.47.2/2=113.55 kn 228.77 knbc跨梁自重均布 3.0 kn/m cd跨边柱端集中力 4.57.2+6.071.82+6.07(5.4-1.8)+2.45.4/2+3.372.4/27.2=111.7 kn中柱端集中力 4.57.2+6.071.82+6.07(5.4-1.8)+2.45.4/2+0.797.2=88.27 kn 199.97 kn5.1.2 第三层荷载计算ab跨:集中力 1/22.44.7+4.73(4.7-1.25)+5.48(4.7-1.45)=22.70 kn 边柱端集中力 4.54.7/2+4.73.02/2+4.73(4.7-1.25)/2+4.53.6+3.63.02+6.801.8+2.45.4/25.4/2+6.8(5.4-1.8)/2=80.62 kn 中柱端集中力:4.57.2+3.027.2+19.13+2.45.4/4+1/26.8(5.4-1.8)+6.81.8+3.482.4/27.2=131.06 kn 234.38 knbc跨梁自重均布 3.0 kn/m cd跨:边柱端集中力 4.57.2+3.027.2+6.801.82+6.80(5.4-1.8)+2.45.4/2+3.482.4/27.2=139.7kn中柱端集中力 .57.2+3.027.2+6.801.82+6.880(5.4-1.8)+2.45.4/2=109.6kn 249.3 kn5.1.3 第二层荷载计算ab跨:集中力 1/22.44.7+4.73(4.7-1.25)+5.48(4.7-1.45)=22.70 kn 边柱端集中力 4.54.7/2+4.73.02/2+4.73(4.7-1.25)/2+4.53.6+3.63.02+6.801.8+2.45.4/25.4/2+6.8(5.4-1.8)/2+3.83 5.4/4=85.79 kn 中柱端集中力 4.57.2+3.027.2+19.13+2.45.4/4+1/26.8(5.4-1.8)+6.81.8+3.482.4/27.2+3.835.4/4=136.23 kn 244.72 knbc跨梁自重均布 3.0 kn/m cd跨:边柱端集中力 4.57.2+3.027.2+6.801.82+6.80(5.4-1.8)+2.45.4/2+3.482.4/27.2+3.835.4/4=150.04kn中柱端集中力:4.57.2+3.027.2+6.801.82+6.880(5.4-1.8)+2.45.4/2+3.835.4/2=119.97kn 270.01 kn5.1.4 第一层荷载计算ab跨:集中力 1/22.44.7+4.73(4.7-1.25)+5.48(4.7-1.45)=22.70 kn 边柱端集中力 4.54.7/2+4.73.02/2+4.73(4.7-1.25)/2+4.53.6+3.63.02+6.801.8+2.45.4/25.4/2+6.8(5.4-1.8)/2+3.83 5.4/4=85.79 kn 中柱端集中力 4.57.2+3.027.2+19.13+2.45.4/4+1/26.8(5.4-1.8)+6.81.8+3.482.4/27.2+3.835.4/4=136.23 kn 244.72 knbc跨梁自重均布 3.0 kn/m cd跨: 边柱端集中力 4.57.2+3.027.2+6.801.82+6.80(5.4-1.8)+2.45.4/2+3.482.4/27.2+3.835.4/2=150.04kn中柱端集中力:4.57.2+3.027.2+6.801.82+6.880(5.4-1.8)+2.45.4/2+3.835.4/2=119.9kn 269.94 kn5.2 竖向活载计算5.2.1 第五层机房框架荷载计算活载: 框架梁上梯形: 板自重:6.07kn/m柱端:集中力:1.641.8+1.643.6/2=5.90 kn/m5.2.2 第四层荷载计算ab跨:集中力 1/212.25(4.7-1.25)+14.21(5.4-1.8)=44.22 kn边柱端集中力 60.92kn 中柱端集中力 27.03 kn 132.17 kncd跨:边柱端集中力 1.641.82+1.54(5.4-1.8)+0.651.4+0.912.4/27.2=19.67kn 中柱端集中力 1.641.82+1.64(5.4-1.8)=11.81kn 31.48 kn5.2.3 第三层荷载计算ab跨:集中力 1/23.5(4.7-1.25)+4.06(4.7-1.45)=12.64 kn边柱端集中力 1/23.5(4.7-1.25)+12.61.8+1/212.65.4-1.8)=51.40kn 中柱端集中力 11.68+22.68+1/212.6(5.4-1.8)+3.52.4/27.2=87.28kn 151.32 kncd跨:边柱端集中力 5.041.