土木工程毕业设计（论文）-星海国际花园住宅楼结构设计计算书.doc

毕业设计书结构设计计算书一.设计概况1.建设项目名称：星海国际花园住宅楼（b栋）2.建设地点：深圳市某地3.设计资料：3.1.地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，表面为平均厚度0.5m左右的杂填土，以下为1.0m左右的淤泥质粘土，承载力的特征值为80 kn/m2，再下面为较厚的垂直及水平分布比较均匀的粉质粘土层，其承载力的特征值为180kn/m2，可作为天然地基持力层。地下水位距地表最低为-0.8m,对建筑物基础无影响。3.2.气象资料：全年主导风向：偏南风 夏季主导风向：东南风 冬季主导风向：北偏西风 常年降雨量为：1283.70mm基本风压为：0.36kn/m2（b类场地）基本雪压为：0.20kn/m23.3.抗震设防要求：七度二级设防3.4.底层室内主要地坪标高为0.000，相当于绝对标高31.45m。二.结构计算书1.结构布置方案及结构选型1.1.结构承重方案选择 根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。1.2.主要构件选型及尺寸初步估算1.2.1. 主要构件选型（）梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（）墙体采用：粉煤灰轻质砌块（）墙体厚度：外墙:250mm，内墙:200mm（）基础采用：柱下独立基础1.2.2. 梁柱截面尺寸估算（） 主要承重框架:因为梁的跨度较接近（4500mm4200mm）,可取跨度较大者进行计算.取l=4500mm h=(1/81/12)l=562.5mm375mm 取h=450mm. 225mm150mm 取b=250mm 满足b200mm且b/ 500/2=250mm故主要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm450mm（） 次要承重框架： 取l=3900mm h=(1/121/15)l=325mm260mm 取h=400mm 200mm133mm 取b=250mm故次要框架梁初选截面尺寸为：bh=250mm400mm （）楼面连续梁 毕业设计书（）框架柱:3000=374.7mm281mm b=(12/3)h 取b=h 按轴力估算:c列柱: no=915.66m2(1014)kn/m2=1409.4kn1973.16kn ae列柱: no=98.1m2(1014)kn/m2=729kn1020.6kn 按轴压比验算:此建筑抗震等级为二级，=0.8 选c30型混凝土 =14.3 n=(1.21.4)no c列柱： ae列柱： 故初选柱截面尺寸为：c列柱： bh=500mm500mmae列柱：bh=450mm450mm1.3. 确定结构计算简图.三个假设：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；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；不考虑水平荷载作用下的扭转作用。.计算简图根据结构平面布置图,选定第(2-1)轴线作为计算单元. 如图所示毕业设计书框架梁跨度(按柱中心线确定)：ac跨: 4200mmce跨: 4500mm框架柱高度： 取底层:h1=4200+450+(1900-900)-30 =5620mm （如图2）其它层:h2=h3=h4=h5=h6=h7=h8=h9=3000mm框架计算简图如图1.4 梁柱惯性矩,线刚度,相对线刚度计算1.4.1 梁柱惯性矩计算主要框架梁： 次要框架梁： 边框架梁： 中框架梁： 内柱毕业设计书外柱: 1.4.2 梁柱线刚度计算根据公式 i=ei/l,可以得出梁柱的线刚度如下(e=ec)梁：ia9c9=3.417109e/4200=9.04105e ic9e9=3.417109e/4500=8.438105e柱：ia1a0=3.417109e/5620=6.08105e ic1c0=5.21109e/5620=9.27105e ia9a8=3.417109e/3000=11.39105e ic9c8=5.21109e/3000=17.367105e1.4.3 梁柱相对线刚度计算取ia1a0值作为基准值1.算得梁柱的相对线刚度标于图3中2. 荷载标准值计算2.1 永久荷载2.1.1 作用于框架梁上的荷载2.1.1.1 屋面恒载小瓷砖层 0.55kn/m2 三毡四油屋面防水层 0.4kn/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kn/m2水泥蛭石板保温层 60mm 0.12kn/m21:8水泥炉渣找坡 80mm 1.44kn/m21:3水泥沙浆找平层 20mm 0.4kn/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kn/m2板底抹灰 20mm 0.4kn/m2 合计6.21kn/m2 2.1.1.2 楼面恒载水磨石地面 0.65kn/m2现浇钢筋混凝土板 100mm 2.5kn/m2板底抹灰 20mm 0.4kn/m2 合计3.55kn/m22.1.1.3 梁自重主要框架梁：0.4530.25325=2.812kn/m 次要框架梁：0.430.25325=2.5kn/m2.1.1.4 柱自重 上层柱： 外柱： 0.4530.4532533=15.19kn /根 内柱： 0. 530.532533=18.75kn /根 底层柱： 外柱： 0.4530.4532535.62=28.45kn /根 内柱： 0. 530.532535.62=35.13kn /根2.1.1.5墙自重及两面抹灰 女儿墙：0.2531.538=3kn/m 两面抹灰： 0.8kn/m28层： 内墙: 0.23（3-0.45）38=4.08kn/m 0.23（3-0.4）38=4.16kn/m 外墙: 0.253（3-0.45）38=5.1kn/m 0.253（3-0.4）38=5.2kn/m 底层: 0.253（4.2-0.4）38=7.6kn/m 0.253（4.2-0.45）38=7.5kn2.1.2.1 作用在框架梁上的恒载 楼面荷载分配按双向板进行荷载等效分配短向分配：5aq/8长向分配：(参见图3)毕业设计书a1=3（3-230.9+3）30.9=1.89m2 a1=31.830.9=0.8m2=a3 b1=3（3-1.5+3）30.75=1.69m2 b1=31.530.75=0.56m2=b3顶层：g a1=6.2131.89=11.74kn= g a3 g b1=6.2131.69=10.49 kn g l1=0.3530.2532533=6.56kn ga2=6.2130.81=5.03 kn= ga4 g b2=6.2130.56=3.48 kn= g b3 gf1=6.2130.7533.3=15.37 kn= gf2 g l2=0.430.2532533.3=8.25kn gc1=6.2134.97=30.86 kn gd1=6.2134.39=27.26 kn ge1=6.2134.21=26.14 kn fm= ( g a1+ g b1+ g l1)+ ga2+ g b2+ gf1+ g l2=23.26 knq l3=0.4530.25325=2.81kn/mc1: qc1=0. 705831.9536.21=8.547n/m qcm =qc1+ q l3=8.547+2.81=11.357kn/ma3: qa3=0. 84730.936.21=4.734n/m qme=qcm+qa3=11.357+4.734=16.091kn/md1:qd1=0.6691.956.21=8.1kn/m ql4=0.450.2525=2.81kn/me1:qe1=0.7521.656.21=7.705kn/m qa9c9= qd1+ qe1+ ql4=18.615kn/m标准层:ga1= ga3=3.551.89=6.71kn g a2=3.550.81=2.88kn= ga4gb2 =gb3=3.550.56=1.99kn gf1=3.550.753.3=8.79kngl1=6.56+0.2(3-0.35)38=19.28kn gb1=3.551.69=6kngl2=8.25+0.2(3-0.4)38=20.73kn gd1=3.554.39=15.58knql3=2.81+0.2(3-0.45)8=6.89kn/m ge1 =3.554.21=14.95kngl2 =3.554.97=17.64kn fm =( ga1+ gb1+ gl1)/2+ ga2 +gb2 +gf1 +gl2/2=25.19qa8c8= qd1 +qe1 +ql4=4.631+4.405.6.89=15.926kn/mqcm=qc1+ ql3=4.886+2.81=7.696kn/m ql3=6.89kn/m= ql4qc1=0.70581.953.55=4.886kn/m qd1=0.6691.953.55=4.631kn/mqa3=0.8470.93.55=2.706kn/m qe1=0.7521.653.55=4.405kn/mqme =qc1+qa3 +ql3=4.886+2.706+6.89=14.482kn/m2.1.2.2 恒荷载作用在框架柱上的集中荷载 gl5=8.25+33.3=18.15kn顶层：fe1=( ga1+ gb1+ gl1)/2+ ga4+gb3 +gl5/2=20.53kn c3=1/21.953.9=3.8m2= c2 =d2 =d3 e2= e31/21.653.3=2.72m2毕业设计书gc2= gc3= gd2=gd3=6.213.8=23.6kn ge2= ge3=6.212.72=16.89knfe2=(23.6+2.53.9+3.93)/2=22.53kn fe=20.53+22.53=43.06knfc=(23.6+23.6+16.89+15.37+2.53.9+2.53.3)/2=48.73knfa=(23.6+16.89+2.57.2+37.2)/2=40.05kn 标准层： gl5=2.53.3+5.23.3=25.41kn fe1=( ga1+ gb1+ gl1)/2+ ga4+gb3+gl5/2=23.5kn gc2= gc3= gd2=gd3=3.553.8=13.49kn ge2= ge3=3.552.72=9.66kn gf2= gf3=8.79kn fe2=(13.49+2.53.9+5.23.9)=21.76kn fe=23.5+21.76=45.26kn fe= 23.5+21.76+45.26kn fc=(13.49+13.49+9.66+8.79+2.57.2+0.22.687.2)/2=46.69kn fa=(13.49+9.66+2.57.2+5.27.2)/2=39.3kna列柱：顶层上柱： f9=40.05kn 下柱： f9=40.05+15.19=55.24kn 八层： f8= f9+ fa=55.24+39.3=94.54kn f8= f8+15.19=109.73kn 七层： f7= f8+ fa=109.37+39.3=149.03kn f7= f7+15.19=164.22kn 六层： f6= f7+ fa=203.52kn f6= f6+15.19=218.71kn 五层： f5= f6+ fa=258.01kn f5= f5+15.19=273.21kn 四层： f4= f5+ fa=312.5kn f4= f4+15.19=327.69kn 三层： f3= f4+ fa=366.99kn f3= f3+15.19=382.18kn 二层： f2= f3+ fa=421.48kn f2= f2+15.19=436.67kn 一层： f1= f2+ fa=475.97kn f1= f1+29.59=505.56knc列柱：顶层上柱： f9=48.73kn 下柱： f9=48.73+18.75=67.48kn 八层： f8= 114.17kn f8= 132.92kn 七层： f7= 179.61kn f7= 198.36kn 六层： f6= 245.05kn f6= 263.8kn 五层： f5= 310.49kn f5= 329.24kn 四层： f4= 375.93kn f4=394.68kn 三层： f3= 441.37kn f3= 460.12kn 二层： f2= 506.81kn f2= 525.56kn 一层： f1= 572.25kn f1= 572.25+36.53=608.78kne列柱：顶层上柱： f9=43.06kn 下柱： f9=43.06+15.19=58.25kn 八层： f8= 103.51kn f8= 118.7kn 七层： f7= 163.96kn f7= 179.15kn 六层： f6= 224.41kn f6= 239.6kn 五层： f5= 284.86kn f5= 300.05kn 四层： f4= 345.31kn f4=360.5kn 三层： f3= 405.76kn f3= 420.95kn 二层： f2= 466.21kn f2= 481.4kn 一层： f1= 526.66kn f1= 541.85kn恒荷载作用下框架的受荷简图（设计值）如图4毕业设计书2.2 竖向可变荷载 查荷载规范：楼面均布活荷载标准值为1.5kn/m2,上人屋面均布活荷载标准值为1.5kn/m2。 ac跨：q=0.66931.95d1.5+0.75231.6531.5=3.82kn/m ce跨：fm= (1.89+1.69)31.5+(0.81+0.56)31.5+0.7533.331.5=4.23knqem=0.705831.9531.5+0.84730.931.5=3.21kn/mqmc=0.705831.9531.5=2.06kn/m 活荷载作用在框架柱上的集中荷载 fe= ( ga1+ gb1)+ ga4+gb3+gc3=(1.89+1.69)31.5/2+(0.81+0.56+3.8)31.5=5.22knfc= ( gc1+ gd2 + ge2+gf2)= 31.53(3.8+3.8+2.72+0.7533.3)=9.6kn fa= (gd3 + ge3)= 31.53(3.8+2.72)=4.89kn 毕业设计书活荷载作用下框架的受荷简图（标准值）见图52.3风荷载标准值计算风压标准值计算公式为：w=zsz0 本地区基本风压为：w0=0.36楼高h30m；地面粗糙类别为c类；风振系数：z=1+hi/h3/z 表1层次123456789hi（第i层距离室外地面的高度）4.657.6510.6513.6516.6519.6522.6525.6528.65h总=32.25m b15m h/b2查表：脉动影响系数=0.59 表2离地面高度（m）z4.657.6510.6513.6516.6519.6522.6525.6528.65风压高度系数z0.500.630.730.810.870.930.991.041.09结构基本周期：t=（0.080.1）n. 取t=0.9，0 =0.36kn/m20t2=0.3630.92=0.29 查表得：脉动增大系数=1.2725z=1+hi/h3/z 表3z4.657.6510.6513.6516.6519.6522.6525.6528.65z1.221.281.341.391.451.491.531.571.61毕业设计书查表得：风载体型系数：迎风面为1.0；背风面为-0.5s=1.5 k=zsz0结构高度h=26.7530m,故取z=1.0, s=1.3 表4z4.657.6510.6513.6516.6519.6522.6525.6528.65k0.330.440.530.610.680.750.820.880.95转化为集中荷载（受荷面与计算单元同）9层： fw9k=0.9533.63（1.5+3/2）=10.25kn8层： fw8k=3.633.03（0.95+0.88）42=9.9kn7层： fw7k=3.633.03（0.88+0.82）42=9.2kn6层： fw6k=3.633.03（0.82+0.75）42=8.47kn5层： fw5k=3.633.03（0.75+0.68）42=7.71kn4层： fw4k=3.633.03（0.68+0.61）42=6.96kn3层： fw3k=3.633.03（0.61+0.53）42=6.14kn2层： fw2k=3.633.03（0.53+0.44）42=5.21kn1层： fw1k=3.630.4433.0/2+3.630.3334.65=7.86 kn（如图6所示2.4 水平地震作用计算2.4.1 重力荷载代表值（恒载+0.5活载）2.4.1.1 恒载 屋面重力值：g面=6.213（14.9438.94+1.234.44）=863kn 楼板重力值：g板=（14.9438.94+1.234.44）33.55+103（0.06325+0.4）=512kn 梁重力值： g梁=（8.734+1.2+9.9）32.81+14.73332.5+2.530.230.4325=244kn 柱重力值： g上柱=15.19310+18.7535=244.7kn g底柱=28.45310+35.1335=460kn毕业设计书墙重力值：g女儿墙=（8.94+14.94+10.1432+1.2）33=136kng标墙=8.9435.1+（8.4+6）34.08+10.1435.1+14.943235.2+13.2+6）34.16=413kng底墙=14.943237.6+10.143237.5=379kn2.4.1.2 活荷载 q=1.53（14.94+8.94+1.234.44）=208kn 2.4.1.3 重力荷载代表值 g9= g板+g梁+g上柱/2+g女儿墙+g标墙/2 =863+244+244.7/2+136+413/2 =1572kn（不包括屋面活荷载） g8= g板+g梁+g上柱+ g标墙+f活/2 =512+244+244.7+413+208/2=1518kn g2=g3=g4=g5=g6=g7=g8=1518kn g1= g板+g梁+g上柱/2+g底柱/2+g标墙/2+g底墙+f活/2 =512+244+244/2+460/2+413/2+379/2+208/2 =1608kn质点重力荷载代表值见图72.4.2 水平地震力作用下框架的侧移验算2.4.2.1 横梁线刚度为了简化计算，框架梁截面惯性矩增大系数取1.2ac跨：kb= ia9c9=9.04105333104=27.123109nmmce跨：kb= ic9e9=8.438105333104=25.313109 nmm2.4.2.2 柱的线刚度边柱：底层： kc=6.083105333104=18.243109nmm 其它层： kc=11.393105333104=34.173109nmm中柱：底层： kc=9.273105333104=27.813109nmm 其它层： kc=17.373105333104=52.13109nmm2.4.2.3 框架柱的侧移刚度d值29层d值的计算 表5dk=kb/2kc=k/(2+k)d=12kc/h2边柱a0.7940.28412939边柱e0.7410.2712301中柱c1.0060.33523272底层d值的计算 表6dk=kb/2kc=k+0.5/(2+k)d=12kc/h2边柱a1.4870.573950边柱e1.3380.5573860中柱c1.8850.6146488毕业设计书2.4.2.4 计算框架自振周期 各层d值汇总（见表7） 各层d值汇总 表7 d值/层次柱类型29层（d值3根数）1层（d值3根数）边柱a轴1293935=64695395035=19750e轴1230135=61505386035=19300中柱c轴2327235=116360648835=32440d（kn/m）24256071490按顶点位移法计算，考虑轻质砌块墙对框架刚度的影响，取基本周期调整系数0=0.8，计算公式为1=1.70,式中t为顶点位移。按d值法计算。见表8横向框架顶点位移计算 表8 层次gi(kn)di ii1=gi/di(m)9157215722426500.0070.428151830902426500.0130.4137151846082426500.0190.46151861262426500.0250.3815151876442426500.0320.3554151891622426500.0380.32431518106802426500.0440.28621518121982426500.050.24211608137162426500.1920.192 t1=1.730.8=0.88s2.4.2.5 水平地震作用标准值和位移的计算 多遇地震作用下，设防烈度为7度，查表max=0.08.深圳市反应谱特征周期查表tg=0.35s,tgt15tg2.4.2.6 水平地震作用计算 因为t1=0.88s1.43tg=1.430.35=0.49s.尚需考虑顶部附加水平地震作用。 n=0.08t1+0.07=0.0830.88+0.07=0.140 结构总水平地震作用标准值：fek=1geq=0.03430.85313176=396kn顶部附加的集中水平地震作用为：fn=nfek=0.14043396=55.6kn=160835.62+15183337+157233=45631kn毕业设计书同理：f2=63kn f3=81kn f4=103kn f5=126kn f6=142kn f7=167kn f8=201kn f9=247kn f9f9+fn=247+55.6=302knfi,vi和ue的计算（见表9）fi,vi和ue的计算层次987654321fi(kn)302301167142126103816341vi(kn)3025036708129381041112211851226d(kn/m)24256024256024256024256024256024256024256024256071490ue(m)0.00080.0010.00160.00210.00250.00320.00360.00410.0072 横向框架各层水平地震作用和地震剪力如图83. 荷载作用下框架的内力分析3.1 恒荷载作用下框架的内力分析恒荷载作用下框架的受荷简图如图4所示3.1.1横荷载作用下框架的弯矩计算毕业设计书3.1.1.1 梁的固端弯矩可按下面方法求得： ac跨： m a9c922.33834.22/1232.83kn m c9a932.83kn m a8c819.11134.22/1228.09kn m c8a828.09kn ce跨： 第9层： m c9e927.9131.5332/4.5218.61knm m e9c927.9131.5233/4.529.3knm m c9e913.62834.52/1223knm m e9c923knm m c9e95.681knm m e9c9 8.52knm m c9e918.61235.6847.29knm m e9c99.3+23+8.5240.82knm 标准层： m c8e830.2331.5332/4.5220.15knm m e8c830.2331.5233/4.5210.08knm m c8e89.23534.52/1215.58knm m e8c815.58knm m c8e88.14knm m e8c8 12.21knm m c8e820.1515.588.1443.87knm m e8c810.08+15.58+12.2137.87knm 3.1.1.2 根据梁、柱相对线刚度，算出各节点的弯矩分配系数ij，如图所示。 如：a9点： a9c9=0.443 a9a8=0.557 用弯矩分配法计算框架内力，传递系数为，各节点分配二次即可。 其计算步骤和结果参见下图表。毕业设计书上柱下柱左梁右梁上柱下柱左梁右梁下柱上柱0.5570.4430.260.4980.2420.4260.574-32.8332.83-47.2940.8290.0018.2914.543.760.007.203.50-17.39-23.435.031.887.272.63-8.701.75-6.910.00-3.85-3.06-0.310.00-0.60-0.292.202.960.0019.47-19.4743.550.009.23-52.7827.38-27.380.3580.3580.2840.1730.3330.3330.1610.270.3650.365-28.0928.09-43.8737.8710.0610.067.982.735.255.252.54-10.22-13.82-13.8289.145.031.363.993.602.63-5.111.27-6.91-11.72-5.56-5.56-4.41-0.88-1.70-1.70-0.824.696.346.3413.649.52-23.1633.937.156.18-47.2633.60-14.40-19.200.3580.3580.2840.1730.3330.3330.1610.270.3650.365-28.0928.09-43.8737.873710.0610.067.982.735.255.252.54-10.22-13.82-13.825.035.031.363.992.632.63-5.111.27-6.91-6.91-4.09-4.09-3.24-0.72-1.38-1.38-0.673.394.584.5810.9911.00-21.9934.096.506.51-47.1132.30-16.15-16.150.3580.3580.2840.1730.3330.3330.1610.270.3650.365-28.0928.09-43.8737.8710.0610.067.982.735.255.252.54-10.22-13.82-13.8225.036.031.363.992.633.11-5.111.27-4.45-6.91-4.45-4.45-3.53-0.80-1.54-1.54-0.742.723.683.6810.6311.64-22.2834.016.346.83-47.1831.64-14.59-17.050.4290.2290.3420.2050.3940.2090.1920.3260.4390.235-28.0928.09-43.8737.8712.056.439.613.236.223.303.03-12.35-16.62-8.9015.031.624.802.63-6.171.52-6.91-2.85-1.52-2.27-0.26-0.50-0.26-0.241.762.371.2714.234.91-19.1435.878.353.03-47.2528.80-14.26-14.54a7.12c4.18-7.27e毕业设计书3.1.1.3 梁的跨内最大弯矩的求法。 c9e9段弯矩的求法：q c9e917.23knq e9c9-6.03knq c9e90.5313.62834.530.663knq e9c9-30.663knq c9e9 -11.9 knq c9e917.23+30.66+5.0552.94 knq e9c9-6.03-30.66-11.99-48.68 kn集中力作用点m1点弯矩：mm52.9431.5+0.5319.31332+27.38-52.78-0.53313.6331.52-48.6833-20.47 knm跨中k点弯矩：mk52.9432.25+0.5319.3132.252+27.38-52.78-0.5335.6830.752-27.9130.75-48.6832.25-23.96 knm距c92米p点处弯矩：mp=52.9432+19.3130.532.52+27.38-52.78-0.5313.62322-5.6830.53-27.9130.5-48.6832.5-22.8 knm可得：c9e9跨跨中弯矩k点弯矩最大 mk-23.96 knmc8e8段弯矩：qc8e822.39knqe8c8-7.84knqc8e80.539.2434.520.78 knqe8c8-20.78 knqc8e87.24knqe8c8-17.19 knqc8e822.39+20.78+7.24=50.41kn qe8c8-7.84-20.78-17.19=-45.81kn集中力作用m处弯矩：mu50.4831.5+0.5317.38332+33.6-47.26-0.5339.2431.52-45.8133-7.67knm跨中k点弯矩：mk50.4132.25+0.5317.3832.252+33.6-47.26-0.539.2432.252-0.538.1430.752-30.2330.75-45.8132.25-7.67knm毕业设计书距c82米p点处弯矩：mp50.4132+17.3830.532.52+33.6-47.26-0.539.24322-8.1430.53-30.2330.5-45.8132.5-7.67knm 37层：跨中k点：mk50.4132.25+0.5317.3832.252+32.31-47.11-0.539.2432.252-0.538.1430.752-30.2330.75-45.8132.25-8.81knmmk-9.55 knm mk-12.46 knm恒载作用下的弯矩图如图93.1.2 恒载作用下框架的剪力计算 由简图和