商住楼一榀框架毕业设计结构手算书.doc

88 学 生 毕 业 设 计（论 文） 结 构 计 算 书 课题名称姓 名学 号院 系土木工程学院专 业土木工程（建筑工程方向）指导教师 目录目 录 .1第1节 结构布置及计算简图 .21.1设计资料.21.2结构选型.31.3确定计算简图.3 （1）结构布置图.3 （2）截面尺寸初估.5 1.4刚度计算.6 计算简图.8第二节 荷载计算 .92.1 恒载计算 .9 板传荷载示意图.12 恒载计算简图.15 梁横向框架恒载计算.16 恒载汇总表.18 恒载图.192.2活载计算.20 活载计算图.20 梁横向框架活载计算.20 活载汇总表.22 活载图.23 2.3 风荷载计算.24沿房屋高度分布风荷载标准表.24等效节点集中风荷载图.25 2.4 地震荷载计算.26 2.4.1 基本资料.26 2.4.2 自振周期计算.26 2.4.3 底部剪力法计算.27 结构地震简图.29 剪力表、剪力图.30 第三节 内力计算 .313.1 竖向荷载作用下的内力计算.311 均布等效荷载恒载图.32 均布等效荷载活载图.33 恒载内力计算 （电算）.34 恒载轴力图.35恒载剪力图.36恒载弯矩图.372 2 活荷载内力计算（手算）.38 固端弯矩计算.38 活荷载内力分析（二次力矩分配法）.41 活载作用下剪力、轴力表.43 活载作用下轴力图、剪力图.44 活载作用下弯矩图.45 3.2 水平荷载作用下的内力计算.45 1、风载内力计算（手算）.46 各柱d值及剪力分配系数.47 各柱反弯点位置、剪力、柱端弯矩表.47 左风作用下弯矩、剪力及柱轴力计算表.50 左风作用下剪力图.51 左风作用下轴力图.52 左风作用下弯矩图.53 2、抗震计算（电算）.54 左震作用下的内力计算.54 左震作用下的轴力图、剪力图.55 左震作用下的弯矩图.56 右震作用下的内力计算.57 右震作用下的轴力图、剪力图.58 右震作用下的弯矩图.59 3.3内力组合. 60 3.3.1 不考虑地震作用时框架梁的内力组合.603.3.2 不考虑地震作用时框架柱的内力组合. 613.3.3考虑地震作用时框架梁的内力组合.623.3.4考虑地震作用时框架柱的内力组合.63第四节 截面设计 . 656.1 框架梁的截面设计.65 各梁配筋表.776.2 框架柱的截面设计.79 各柱配筋表. .85第五节 参考文献 .86 1 结构设计第一节 结构布置及计算简图1.1设计资料 (1)、工程名称：商住楼一榀框架 (2)、工程概况：本项目占地面积1549.81m2，总建筑面积4873.59m2;总高18.20m，共6层，室内外高差为0.45m，底层高4.2m，其余各层高2.8m。结构形式为框架结构。具体情况可参见结构平面布置图。 (3)、温度：根据建筑气候区划标准（gb50178-93）规定夏季温高湿重，闷热天气多，冬季湿冷，气温日较差小，年降水量大，12月至翌年2月盛行偏北风；6月至7月盛行偏南风；年平均风速为1至3m/s.7月平均气温一般为25至30度，1月平均气温为0到10度。常年降雨量为：1394mm。 (4)、根据结构荷载规范（gb50009-2012），拟建地的基本雪压 so=0.50n/m2, 基本风压 w00.40 n/m2，地面粗糙度为c类。最大的冻土深度为：0.2m。（5）、地震设防烈度：根据（gb50011-2010）查得本建筑抗震设防烈度为7度，根 据抗震设防分类标准（gb502232008 ）631可知本工程属丙类建筑。 查建筑抗震设计规范(gb50011-2010)表6.1.2可知，抗震等级为三级， 应业主要求提高一级，按二级计算。查附录a，设计基本地震加速度值为 0.10g，第一组。 本次设计采用全现浇钢筋混凝土，针对本商住楼的建筑施工图纸，选择24轴号框架 为手算对象，框架选取参考图见图1.1。 (6)、材料选用 混凝土：梁、板采用c25混凝土，柱采用c30混凝土. 钢筋：纵向钢筋采用热轧钢筋hrb400，箍筋采用热轧钢筋hpb300. 墙体：采用混凝土空心小砌块，12.5 铝合金门窗：0.35；木门，0.2 ； 防盗门 0.451.2结构选型(1)、结构选型：根据该设计的适用功能和建筑设计要求，对于六层商住楼，因框架结构体系的主要特点是平面布置比较灵活，能提供较大的室内空间，对于商住楼是较适合的结构体系，考虑该建筑处于7度地震设防区，故采用现浇钢筋混凝土框架结构（横向承重）体系。(2)、其它结构选型：1.屋面：采用现浇钢筋混凝土板作承重结构，屋面板按不上人屋面的使用荷载选用。 （05zj001 屋45）2. 楼面：采用现浇钢筋混凝土板，板厚100。 （05zj001 楼10 、 楼32 、 地12） 3.基础：因地质情况良好，故采用柱下独立基础。4.天沟：采用现浇天沟，具体情况参见建筑施工图。（05zj201 3）1.3确定计算简图 （1）结构布置图 结构柱网布置如图1-3。 选取其中一榀进行计算其结构布置如图14。 图14 标准层结构布置图 图1-4屋面结构布置图 图14 二层结构布置图 假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心线之间的距离。底层柱高从基础顶面算至一层板底,基顶标高根据地质条件，室内外高差定为1.2m， 故底层柱高为5.40m,其余各层柱高从楼面算至上一层楼面（即层高），故均为2.8m。由此可绘出框架的计算简图如图1-3所示。（2）截面尺寸初估 多层框架为超静定结构，在内力计算之前，要先估算梁、柱的截面尺寸及结构所用材料的强度等级，以求得框架中各杆的线刚度及其相对线刚度。混凝土等级：梁板c25 (） 柱 c30 () （a）、梁截面尺寸估算 根据h=()l，b=()h，且框架梁b不能小于墙体厚度240mm估算梁的 截面尺寸下表。层次砼强度等级kl1kl2kl3kl4kl5 kl6 kl7 ll1 ll2 ll316c25500250500250450250450250450250600300600300300200300200300200 （b）、板尺寸估算 板均按双向板进行计算。采用全现浇板；可根据荷载以及梁的尺寸确定板的厚度为100mm。 （c）、柱截面尺寸估算 框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式计算： 和 式中：n为柱组合的轴压力设计值；f为按简支状态计算的柱的负载面积；为折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，近似取14kn/；为考虑地震作用组合后柱的轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25；n为验算截面以上的楼层层数。 由于该框架结构抗震等级为二级，其轴压比限值查规范建筑工程抗震设防（gb 500111-2010）规定取为0.85。由图3.1可知：边柱及中柱的负载面积如下： h轴号： e轴号： c轴号： b轴号： a轴号：可得柱的截面面积 h轴号： e轴号： c轴号： b轴号： a轴号： 根据上述估算得结果并综合考虑抗震要求等因素，本设计所有柱的截面尺寸450mm450mm。 （3）刚度计算框架结构中，现浇楼板的楼可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面惯性矩的时候，对于中框架取i=2 io（io为梁的截面惯性矩）kl11 2.8107kn/m220.25mm（0.5mm）3/5.7m 2.56104 kl22 2.8107kn/m220.25mm（0.5mm）3/5.1m 2.85104kl63 2.8107kn/m220.3mm（0.6mm）3/6.3m 4.80104kl73 2.8107kn/m220.3mm（0.6mm）3/8.4m 3.60104柱：底柱3.0107kn/m20.45mm（0.45mm）3/5.4m 1.90104余柱3.0107kn/m20.45mm（0.45mm）3/2.8 m 3.6104 令余柱i边余1.0，则其余杆件的相对线刚度为： 则框架的计算简图如图15所示：图15 计算简图第2节 荷载计算2.1恒荷载计算（各材料自重由建筑结构荷载规范gb50009-2012 附录a查得）（1） 、屋面高聚物改性沥青涂膜防水屋面05zj001 屋45 1.20 kn/m2 架空隔热层 1.50 kn/m2 100mm厚钢筋混凝土楼盖 0.1m25 kn/m3=2.50 kn/m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kn/m3=0.17 kn/m2 合计： 5.37 kn/m2 （2）、标准层楼面陶瓷地砖楼面 05zj001 楼10 0.70 kn/m2 100mm厚钢筋混凝土楼盖 0.1m25 kn/m3=2.50 kn/m2 抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17kn/m3=0.17 kn/m2 合计： 3.37 kn/m2 （3） 、梁自重bh250mm500mm梁自重： 25 kn/m30.25m（0.50m0.1m）=2.4 kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m（0.50m0.1m0.25m）17 kn/m32=0.24 kn/m 合计： 2.64 kn/m bh300mm600mm梁自重： 25 kn/m30.3m（0.60m0.1m）=3.75kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m（0.60m0.1m0.3m）17 kn/m32=0.28 kn/m 合计： 4.03 kn/m bh250mm450mm梁自重： 25 kn/m30.25m（0.45m0.1m）=2.19kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m（0.45m0.1m0.25m）17 kn/m32=0.20 kn/m 合计： 2.39 kn/m bh200mm300mm梁自重： 25 kn/m30.20m（0.30m0.1m）=1.0 kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m（0.30m0.1m0.20m）17 kn/m32=0.14 kn/m 合计： 1.14 kn/m （4） 、柱自重bh450mm450mm柱自重： 25 kn/m30.45m0.45m=5.06 kn/m抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m（0.45m0.55m）17 kn/m32=0.34 kn/m 合计： 5.40 kn/m (5)、外纵墙自重 标准层： h2224轴铝合金窗 0.35 kn/m31.5m1.8m=0.95 kn/m 纵墙 12.5kn/m30.24m(2.8-0.45)m=7.05 kn/m20mm厚混合砂浆内、外墙面 0.02m17 kn/m3（2.8m1.5m）2=0.88 kn/m 合计： 8.88 kn/m (6) 、内墙自重 标准层：铝合金门 0.35 kn/m32.1m1.2m=0.88 kn/m 木门 0.2 kn/m32.1m0.9m=0.38 kn/m20mm厚混合砂浆内墙面 0.02m17 kn/m3（2.8m0.5m）2=1.56 kn/m 240厚内墙 12.5kn/m30.24m(2.8m-0.5m)=6.9 kn/m 合计： 10.1 kn/m 240厚内墙 12.5kn/m30.24m(2.8-0.3)m=7.5 kn/m 20mm厚混合砂浆内墙面 0.02m17 kn/m3（2.8m0.3m）2=1.70 kn/m 合计： 9.2kn/m 底层防盗门 0.45 kn/m30.9m2.1m=0.85 kn/m 240厚内墙 12.5kn/m30.24m(4.2m-2.1m)=6.3kn/m 20mm厚混合砂浆内墙面 0.02m17 kn/m3（4.2m2.1m）2=1.43 kn/m 合计： 8.58 kn/m 240厚内墙 12.5kn/m30.24m(4.2-0.5)m=11.1kn/m 20mm厚混合砂浆内墙面 0.02m17 kn/m3（4.2m0.5m）2=2.5kn/m 合计： 13.6 kn/m （7）阳台自重水磨石地面 3.65 kn/m结构层：100mm厚钢筋混凝土楼盖 0.1m25 kn/m3=2.50 kn/m2抹灰层：10厚混合砂浆 0.01m17 kn/m3=0.17 kn/m2 合计： 3.32 kn/m2（8） 天沟自重及女儿墙现浇天沟自重 (05zj201外天沟3)：25 kn/m30.2m0.08m（0.2m-0.05m）0.54m2.43 kn/m女儿墙自重： 0.24m12.5kn/m30.6m =1.8 kn/m2.2 板传荷载示意图 图21标准层实际板传荷载示意图为了计算简便，将标准层实际板传荷载示意图简化如下： 图22标准层简化板传荷载示意图 图22 二层板传荷载示意图 图22 屋面板传荷载示意图 传力途径：板横梁柱基础 ：板次梁横梁柱基础 ：板纵向梁柱基础图2.3 双向板导荷示意图 直接传给该框架的楼面荷载如图中水平阴影线所示，计算单元范围内的其余楼面荷载则通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于各节点上。由于顶层纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在该层框架节点上还有集中力矩的作用。各梁上作用的恒载如图2.5所示。 屋面梁恒载计算图 标准层梁恒载布置图 一层梁恒载布置图该图中：q1、q1代表横梁自重，为均布荷载形式, q2、q2、q3、q4、q5 分别代表各板传给纵梁的梯形荷载和三角形荷载，p1、p2、p3、p4、p5、p6均为由纵梁直接传给柱的恒载：包括梁自重、楼板重、外墙等的重力荷载。由图2.2中的几何关系可得：1、对于屋面梁： q1=2.64kn/m q2=5.371.82=19.33kn/m p1=2.39(3.6-0.45)+(19.333.6/2)/2+2.433.6+1.83.6 =40.15kn p2=2.39(3.6-0.45)+(19.333.6/22)/2 =42.32kn p4=2.39(3.6-0.45)+(19.333.6/2)/2+2.433.6+1.83.6 =40.15kn集中力矩： =40.15(0.45/2-0.25/2)=4.02kn.m =40.15(0.45/2-0.25/2)=4.02kn.m2、对于第2-6层框架梁： q1=2.64kn/m q2=3.371.82=12.13kn/m q3=3.372.1/22=7.08kn/m q4=3.373.3/22=11.12 kn/m p1=2.39(3.6-0.45)+(12.133.6/2+8.883.62)/2 =50.41kn p2=2.39(3.6-0.45)+(12.133.6/2+2.433.6+7.08 2.1+3.372.4+10.13.62)/2 =70.65 kn p3=1.14(3.6-0.45)+11.12(3.62-3.3/22)/2+7.08 2.1+3.372.4+9.23.62/2 =61 kn p4=2.39(3.6-0.45)+11.12(3.62-3.3/22)/2+8.883.6 2/2 =50.33kn 集中力矩