大学生物治疗转化医学中心大楼D组高层设计--毕业论文--手算计算书.docx

本科生毕业设计计算书 题 目 xx市xx大学生物治疗转化医学中心大楼 D组高层设计 学 院 建环学院 专 业 土木工程 学生姓名 xx 学 号 xx 年级 指导教师 xx 教务处制表二一七年 六月 目录1.工程概况.12.结构平面布置.2 2.1结构平面布置示意图.2 2.2所选框架梁柱的惯性矩、线刚度.23.截面尺寸初估.34.框架在恒载作用下的计算.5 4.1计算单元.5 4.2关于材料重度的取值.5 4.3楼面恒载计算算.6 4.4墙对梁恒载计算.7 4.5恒载作用下的内力计算.95.框架在活载作用下的算.275.1活载标准值.275.2活载计算.275.3活载作用下的内力计算.306.重力荷载代表值的计算.366.1恒载清理.366.2活载清理.406.3各层重力荷载代表值.417.框架在水平地震作用下的计.427.1抗侧刚度计算.427.2横向水平地震作用计算.447.3在地震作用下的内力计算.478. 框架在风作用下的计算.558.1垂直于建筑物表面的风荷载标准值计算.558.2风荷载作用下的内力计算.589.内力组合.649.1一般规定.649.2框架梁柱内力组合.6410.截面设计.7710.1框架梁截面设计.7710.2框架柱截面设计.8511梁柱节点抗震算.90 11.1基本规定.90 11.2节点核心区受剪水平截面验算.92 11.3节点核心区受剪承载力验算.9212楼梯设计.93 12.1梯段板设计.93 12.2平台板设计.94 12.3平台梁设计.9513.电算结果.97 xx大学本科毕业设计 xx大学生物治疗转化医学中心大楼 D组高层设计 1.工程概况1、 工程名称：xx大学转化医学中心大楼 2、 结构形式：全现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构3、 层数:建筑物共16层层高：每层高均为4.5m建筑楼层总层高为72m室内外高差0.3m4、 使用说明该办公楼主要以层为单位进行实验办公，每层为一个独立的单元，主要拥有实验室、准备间、休息厅、阳台等，楼内设有两个电梯、两个楼梯、楼梯开间为3.5m，进深为8.8m。5、抗震设防工程地点：xx省xx市设防烈度：7度设计基本地震加速度值：0.1g设计地震分组：第三组抗震分类：丙类6、基本风压：0.30kN/m27、工程地质条件：拟建场地地形平坦，地基承载力标准值:350kN/m2， 场地类别：二类2结构布置示意图2.1计算单元选择E号轴线对应得一榀框架计算，如图所示: 一榀框架位置图2.2 所选梁柱惯性矩、线刚度、相对线刚度2.2.1惯性矩柱：柱：柱：梁： 考虑现浇板对梁刚度的加强作用，故对中框架梁的惯性矩乘以2.0，对边框架梁的惯性矩乘以1.5。所取计算单元D轴线框架为中框架梁，故取。梁：，梁：，2.2.2 线刚度：梁线刚度计算（C35弹性模量）梁：梁：柱线刚度计算（C55弹性模量）柱：柱：3截面尺寸初估 1、由于建筑总度60m，初步确定框架的抗震等级为二级，按经验确定楼面荷载（包括恒荷载和活荷载）标准值为12KN/m2，依据规范可知框架结构在抗震等级为二级时的轴压比限值为0.85，故截面尺寸可按其轴压比限值确定为，而梁和板截面尺寸可根据其跨度确定。 2、1-16层柱子、梁、板构件砼强度等级均为C55、C35、C35 柱主筋选用HRB400，梁、板受力筋选用HRB335，箍筋选用HPB300 3、柱子截面尺寸 柱的截面尺寸根据轴压比限制值确定: 柱轴向压力设计值: 柱截面尺寸: -简支状态计算的柱的负载面积 -折算在单位面积上的重力荷载代表值,可近似取，本设计取 -考虑地震作用组合后柱轴向压力增大系数。边柱1.3,中柱1.2。 -框架柱轴压比限值。 根据建筑抗震设计规范 GB50011-2010 第6.3.7 轴压比限制取值表 表3-1结构类型抗震等级一二三四框架结构0.650.750.850.90框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒，筒中筒0.750.850.900.95部分框支抗震墙0.60.70 建筑抗震设计规范(GB50011-2010) 抗震等级为二级,。由结构平面图可知:边柱最大负载面积，中柱，混凝土等级C55, ，可知中柱要比边柱大，所以算出中柱适当减小可知边柱尺寸。柱截面面积: 1-5层 中柱 6-16层 中柱 由柱截面为正方形, 所以可取1-4层中柱柱边长，边柱边长。 可取5-16层中柱柱边长，边柱边长。 4、梁的截面尺寸 （1）梁：梁高：h=（1/151/10）l=（1/151/10）8400=560840mm, 1-4层主梁取h=700mm次梁取h=600mm 梁宽：b=（1/21/3）h=233 350mm，取b=350mm和300mm 所以1-4层所以主梁截面尺寸为350mm700mm，次梁截面尺寸 为300mm600mm. 5-16层 主梁取h=600mm次梁取h=500mm 梁宽：b=（1/21/3）h=233 350mm，取b=300mm和250mm 所以5-16层所以主梁截面尺寸为350mm700mm， 次梁截面尺寸为250mm500mm. 其他小梁取200mm400mm.特殊梁这里不做细说5、板：（1）由于采用多双向板按构造要求：双向板板厚80mm，板厚 h80mm。 综上，1-4层取板厚为120mm，5-16层取板厚为100mm.卫生间板厚均为 100mm6、 填充墙：内外墙均取200mm，用混凝土空心小砌块砌筑，两侧的水泥砂浆抹灰均为20mm厚。7、 剪力墙：剪力墙厚度均为400mm，高度同层高。4 框架在恒载作用下的计算由于结构基本对称，在竖向荷载作用下的框架侧移可略去不计，其内力分析采用弯矩分配法。在竖向荷载作用下梁端可以考虑塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为0.85，楼面竖向荷载分别按恒荷载及全部活荷载计算。4.1计算单元如图所示可得到（8900-8400）/84001/10,所以可按等跨计算，跨度为84004.2关于材料重度的取值（见荷载规范） 1、混凝土容重取25KN/m3，混凝土空心小砌块容重为5.5KN/m3，梁、柱、墙和板底用混合砂浆抹灰容重17KN/m3。4.3楼面恒载计算 一、水磨石楼面（卫生间外地面） 水磨石楼面 0.65KN/m 1-4层120厚钢筋混凝土楼板 0.1225=3KN/m 板底20厚混合砂浆 0.0217=0.34KN/m 合计 3.99KN/m 取4KN/m 水磨石楼面 0.65KN/m 5-16层100厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5KN/m 板底20厚混合砂浆 0.0217=0.34KN/m 合计 3.49KN/m 取3.5KN/m 二、防滑地砖楼面（卫生间） 陶瓷地砖卫生间楼面 2.24KN/m 120厚钢筋混凝土楼板 0.1225=3KN/m 板底20厚混合砂浆 0.0217=0.34KN/m合计 5.58KN/m 取6KN/m三、保温防水屋面 40厚刚性防水层 0.0425=1 KN/m 20厚混合砂浆隔离层 0.0217=0.34 KN/m 4厚SBS防水卷材 0.1 KN/m 刷底胶剂一道 0.1 KN/m 25厚水泥砂浆找平层 0.02520=0.5 KN/m 55厚挤塑聚苯乙烯保温层 0.05510=0.55 KN/m 氯丁胶乳沥青隔气层两遍 0.2 KN/m 15厚水泥砂浆找平层 0.01520=0.3 KN/m 100厚现浇钢筋混凝土楼面 0.1025=2.5 KN/m 20厚混合砂浆板底抹灰 0.0217=0.34 KN/m 屋面自重标准值合计 5.93 KN/m 取6.0KN/m 4.4墙对梁恒载计算普通外墙1. 刷素水泥浆一遍，内掺水重3%-5%白乳胶 0.00220=0.04KN/m 2. 15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰 0.01517=0.255KN/m3. 5厚1:2.5水泥砂浆 0.00520=0.1KN/m4. 喷刷底涂料一遍 5. 喷刷底涂料两遍 4.5合计0.00314=0.04KN/m6. 200厚加气混凝土砌块 0.25.5=1.1KN/m7. 内侧20厚水泥砂浆抹灰 0.0220=0.4KN/m合计 1.94KN/m层高4500梁高800，考虑0.8荷载系数 3.71.940.8=5.74KN/m取6KN/m层高4500梁高700，考虑0.8荷载系数 3.81.940.8=5.90KN/m取6KN/m普通内墙1. 200厚加气混凝土砌块 0.25.5=1.1KN/m2. 两侧合计40厚水泥砂浆抹灰 0.0420=0.8KN/m合计 1.9KN/m层高4500梁高700 3.81.9=7.22KN/m取7.5KN/m层高4500梁高600 3.91.9=7.41KN/m 取7.5KN/m层高4500梁高500 4.01.9=7.6KN/m取8.0KN/m层高4500梁高400 4.11.9=7.8KN/m取8.0KN/m卫生间外墙1. 刷素水泥浆一遍，内掺水重3%-5%白乳胶 0.00220=0.04KN/m 2. 15厚2:1:8水泥石灰砂浆，分两次抹灰 0.01517=0.255KN/m3. 5厚1:2.5水泥砂浆 0.00520=0.1KN/m4. 喷刷底涂料一遍 5. 喷刷底涂料两遍 4.5合计0.00314=0.04KN/m6. 200厚加气混凝土砌块 0.25.5=1.1KN/m7. 15厚1:3水泥砂浆 0.01520=0.3KN/m8. 刷氯丁乳胶防水素浆一遍到顶 9. 10厚氯丁乳胶防水砂浆10. 5厚氯丁乳胶防水砂浆 8.9.10合计0.01519=0.28KN/m11. 镶贴10厚釉面砖到顶 0.0124=0.24KN/m合计 2.36KN/m层高4500梁高800，考虑0.8荷载系数 3.72.360.8=6.99KN/m取7.0KN/m层高4500梁高700，考虑0.8荷载系数 3.82.360.8=7.17KN/m取7.5KN/m层高4500梁高600，考虑0.8荷载系数 3.92.360.8=7.36KN/m取7.5KN/m卫生间内墙1. 20厚水泥砂浆抹灰 0.0220=0.4KN/m2. 200厚加气混凝土砌块 0.25.5=1.1KN/m3. 15厚1:3水泥砂浆 0.01520=0.3KN/m4. 刷氯丁乳胶防水素浆一遍到顶 5. 10厚氯丁乳胶防水砂浆6. 5厚氯丁乳胶防水砂浆 4.5.6合计0.01519=0.28KN/m7. 镶贴10厚釉面砖到顶 0.0124=0.24KN/m合计 2.32KN/m层高4500梁高600 3.92.32=9.0KN/m取9.0KN/m层高4500梁高500 4.02.32=9.28KN/m取9.5KN/m4.5 恒载作用下内力计算 为了便于计算，通常是要将板向梁上传递的三角形或梯形荷载换算成等均布荷载，等效均布荷载是按照支座固端弯矩等效的原则来确定的。图4.5.1 三角形荷载的等效均布荷载图4.5.2 梯形荷载的等效均布荷载由 l0为短跨跨度 三角形荷载（kN/m） 梯形荷载（kN/m） q= 4.5.1构件自重 纵、横向框架梁次梁框架柱4.5.2次梁上荷载1-4层纵1梁自重楼面板传给梁恒载合计纵2梁自重墙传给梁楼面板传给梁恒载合计纵3梁自重楼面板传给梁恒载合计纵4梁自重楼面板传给梁恒载合计5-15层纵1梁自重楼面板传给梁恒载合计纵2梁自重墙传给梁楼面板传给梁恒载合计纵3梁自重楼面板传给梁恒载合计纵4梁自重楼面板传给梁恒载合计屋面层纵1梁自重楼面板传给梁恒载合计纵2梁自重墙传给梁楼面板传给梁恒载合计纵3梁自重楼面板传给梁恒载合计纵4梁自重楼面板传给梁恒载合计1-4层1-2横梁自重楼面板传给梁恒载合计2-21或22-3横梁自重楼面板传给梁恒载合计21-22横梁自重楼面板传给梁恒载合计3-4横梁自重楼面板传给梁恒载合计5-15层1-2横梁自重楼面板传给梁恒载合计2-21或22-3横梁自重楼面板传给梁恒载合计21-22横梁自重楼面板传给梁恒载合计3-4横梁自重楼面板传给梁恒载合计屋面层1-2横梁自重楼面板传给梁恒载合计2-21或22-3横梁自重楼面板传给梁恒载合计21-22横梁自重楼面板传给梁恒载合计3-4横梁自重楼面板传给梁恒载合计4.5.3纵向主梁上荷载1轴、4轴1-4层梁自重楼面板传梁外墙自重恒载合计每个次梁传的集中恒载5-15层梁自重楼面板传梁外墙自重恒载合计次梁传的集中恒载屋面层梁自重屋面板传梁恒载合计次梁传的集中恒载2轴、3轴1-4层梁自重楼面板传给梁内墙自重恒载合计每根次梁传的集中恒载5-15层梁自重内墙自重楼面板传给梁恒载合计每根次梁传的集中恒载屋面层梁自重内墙自重楼面板传给梁恒载合计每根次梁传的集中恒载4.5.4 横向主梁上荷载1-2跨1-4层梁自重楼面板传给梁内墙自重恒载合计每根次梁传的集中恒载5-15层梁自重楼面板传给梁内墙自重恒载合计每根次梁传的集中恒载屋面层梁自重楼面板传给梁恒载合计每根次梁传的集中恒载2-3跨（分两部分）1-4层梁自重楼面板传给梁内墙自重恒载合计纵2次梁传的集中恒载纵3次梁传的集中恒载5-15层梁自重楼面板传给梁内墙自重恒载合计纵2次梁传的集中恒载纵3次梁传的集中恒载屋面层梁自重楼面板传给梁恒载合计纵2次梁传的集中恒载纵3次梁传的集中恒载3-4跨1-4层梁自重楼面板传给梁恒载合计每根次梁传的集中恒载5-15层梁自重楼面板传给梁恒载合计每根次梁传的集中恒载屋面层梁自重屋面板传给梁恒载合计每根次梁传的集中恒载注：或代表一根梁上有分段的不相等的荷载4.5.5 柱集中恒载1柱、4柱1-4层柱自重纵梁传来的恒载恒载合计5-15层柱自重纵梁传来的恒载恒载合计屋面层柱自重纵梁传来的恒载恒载合计2轴、3轴1-4层柱自重纵梁传来的恒载恒载合计5-15层柱自重纵梁传来的恒载恒载合计屋面层柱自重纵梁传来的恒载恒载合计 等效恒载受荷图（单位：KN或KN/m）4.5.6恒载作用下的内力计算1）恒载作用下弯矩计算 本算例采用弯矩二次分配法，计算假定：不考虑轴向变形；框架侧移忽略不计。 弯矩二次分配法是一种简化的近似算法，其计算精度可满足工程需要，与其他两种算法相比，计算量较小，与分层法相比，由于考虑了各层荷载对其它层杆件内力的影响，因而其计算结果比分层法更为精确。因此选用弯矩二次分配法进行竖向荷载作用下内力的计算。 楼面活荷载的作用位置是随时间变化的，由于它作用的位置不确定，会使构件的内力发生改变。由楼面活荷载不利布置引起的结构内力的增大，在计算楼面活荷载时采用“满布活荷载法”计算，由此求得的楼面梁弯矩在支座处与按最不利荷载布置原则求得的弯矩极为相似，但求得的梁跨中弯矩却偏小，对此，将求得的跨中弯矩乘以1.11.2的系数予以增大，以近似考虑楼面活荷载的不利布置影响。 146xx大学本科毕业设计 xx大学生物治疗转化医学中心大楼 D组高层设计 xx大学本科毕业设计 xx大学生物治疗转化医学中心大楼 D组高层设计 恒载作用下弯矩计算表 表4-1 恒载弯矩图 （单位：） 恒载剪力图 （单位：KN) 恒载轴力图 （单位：KN)5.框架在活荷载作用下的计算5.1 活载标准值1、实验室 3.5KN/m2、准备间 3.5KN/m3、卫生间 2.5KN/m4、走廊 2.5KN/m5、楼梯 3.5KN/m6、新风机房 7.0KN/m7、休息厅 3.5KN/m8、阳台 3.5KN/m9、辅助用房 3.5KN/m10、电梯机房 7.0KN/m11、不上人屋面 0.5KN/m 上人屋面 2.0KN/m 屋顶花园 3.0KN/m5.2活载计算5.2.1次梁上荷载1-15层楼面板传给纵1梁楼面板传给纵2梁楼面板传给纵3梁楼面板传给纵4梁屋面层楼面板传给纵1梁楼面板传给纵2梁楼面板传给纵3梁楼面板传给纵4梁1-15层楼面板传给横1-2梁楼面板传给横2-21梁或22-3梁楼面板传给横21-22梁楼面板传给横3-4梁屋面层楼面板传给横1-2梁楼面板传给横2-21梁或22-3梁楼面板传给横21-22梁楼面板传给横3-4梁5.2.2纵向主梁上荷载1轴、4轴1-15层楼面板传梁每个次梁传的集中恒载屋面层屋面板传梁次梁传的集中恒载2轴、3轴1-15层楼面板传给梁每根次梁传的集中恒载屋面层楼面板传给梁每根次梁传的集中恒载5.2.3横向主梁上荷载1-2跨1-15层楼面板传梁每个次梁传的集中恒载屋面层屋面板传梁次梁传的集中恒载2-3跨（分两部分）1-15层楼面板传给梁每根次梁传的集中恒载屋面层楼面板传给梁每根次梁传的集中恒载3-4跨1-15层楼面板传梁每个次梁传的集中恒载屋面层屋面板传梁次梁传的集中恒载注：或代表一根梁上有分段的不相等的荷载5.2.4 柱集中荷载1轴、4轴1-15层纵梁传来的活载屋面层纵梁传来的活载2轴、3轴1-15层纵梁传来的活载屋面层纵梁传来的活载5.3活载作用下内力计算 等效活载受荷图（单位：KN或KN/m） 活载作用下的弯矩计算表 表4-2 活载弯矩图 （单位：） 活载剪力图 （单位：） 活载轴力图 （单位：）6、重力荷载代表值计算 根据GB500112010建筑抗震设计规范5.1.3 规定：计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件的自重标准值和各可变荷载组合值之和。其中，楼面活荷载组合值系数为0.5，屋面活荷载不计入。 楼面重力荷载代表值： 结构和构配件的自重标准值可变荷载标准值屋面重力荷载标准值： 由于没有雪荷载，仅取结构和构配件的自重标准值6.1恒载清理由梁柱自重线荷载已知可求得6.1.1 第1-4结构层边主梁内主梁次梁楼面恒载水磨石楼面卫生间合计柱荷载墙荷载外墙内墙剪力墙合计总恒载6.1.2 第5-14结构层边主梁内主梁次梁楼面恒载水磨石楼面卫生间合计柱荷载墙荷载外墙内墙剪力墙合计总恒载6.1.3 第15结构层边主梁内主梁次梁楼面恒载水磨石楼面卫生间合计柱荷载墙荷载外墙内墙剪力墙合计总恒载6.1.4 第15结构层边主梁内主梁次梁楼面恒载水磨石楼面卫生间合计柱荷载墙荷载外墙内墙剪力墙合计总恒载6.1.5 第16结构层边主梁内主梁次梁楼面恒载屋面水箱荷载合计柱荷载墙荷载外墙内墙剪力墙合计总恒载6.2楼面活载计算1-14层楼面活载实验室及相关，走廊，楼梯间卫生间活载合计15层楼面活载实验室及相关，走廊，楼梯间卫生间活载合计6.3 各层重力荷载代表值重力荷载代表值=结构和构配件自重荷载标准值+0.5活荷载标准值。其中结构和构配件自重取楼面上下各一半层层高范围内的结构及构配件自重。 表6-1项次1-4层5-14层15层16层恒载（）18922.8816591.5614441.8017384.27活载（）5242.785242.784183.264183.26总重（）=恒载+0.5活载21544.2719212.9516533.4319475.90集中于各楼层梁中心线处的重力荷载代表值计算结果如左图所示：各层楼重力荷载代表值（单位：KN）7、框架水平地震作用计算7.1 抗侧刚度计算考虑现浇板对梁刚度的加强作用，故对框架梁的惯性矩乘以2.0，对边框架梁的惯性矩乘以1.5。7.1.1惯性矩柱：柱：柱：梁：考虑现浇板对梁刚度的加强作用，故对中框架梁的惯性矩乘以2.0，对边框架梁的惯性矩乘以1.5。所取计算单元D轴线框架为中框架梁，故取。梁：，梁：，梁：，7.1.2 线刚度：梁线刚度计算（C35弹性模量）梁：梁：梁：柱线刚度计算（C55弹性模量）柱：柱：采用D值法计算抗侧刚度 一般层：= 底 层： 框架柱的值及每层抗侧刚度（不包含剪力墙) 表7-1层柱子类别(m)(105KNm)104KN/m)(105KN/m)1中框架柱中柱 (8根)4.56.550.2300.32712.6919.17边框架角柱(4根)4.52.680.4740.3946.26中柱(12根）4.52.680.2800.3425.432-4中框架柱中柱 (8根)4.56.550.2300.1034.006.76边框架角柱(4根)4.52.680.4740.1923.05中柱(12根）4.52.680.2800.1231.95续表一5中框架柱中柱 (8根)4.52.680.4300.1772.815.10边框架角柱(4根)4.52.680.3770.1592.53中柱(12根）4.52.680.2150.0971.546-14中框架柱中柱 (8根)4.52.680.3000.1302.063.77边框架角柱(4根)4.52.680.2800.1231.95中柱(12根）4.52.680.1500.0701.1115-16中框架柱中柱 (8根)4.52.680.3000.1302.063.15边框架角柱(2根)4.52.680.2800.1231.95中柱(10根）4.52.680.1500.0701.117.2横向水平地震作用计算7.2.1横向水平地震作用由基本自振周期按规范经验公式求得 由建筑抗震设计规范GB50011-2010查得:7度区水平地震影响系数最大值=0.08,按地震情况下类场地,设计地震分组为第三组时，特征周期=0.45s。因为,查得：。，故考虑顶点附加地震作用 横向地震作用力 表7-2层号FiHi1619475.9721402264.80 11701750.95963.43 1900.61 69366.605281516533.4567.51116007.88 766.75 2667.36 51755.790271419212.95631210415.85 831.62 3498.97 52391.769141319212.9558.51123957.58 772.21 4271.19 45174.535641219212.95541037499.30 712.81 4984.00 38491.912021119212.9549.5951041.03 653.41 5637.41 32343.89831019212.9545864582.75 594.01 6231.42 26730.49446919212.9540.5778124.48 534.61 6766.03 21651.70051819212.9536691666.20 475.21 7241.24 17107.51646719212.9531.5605207.93 415.81 7657.05 13097.94229619212.9527518749.65 356.41 8013.46 9622.978006519212.9522.5432291.38 297.01 8310.46 6682.623615421554.2718387976.86 266.56 8577.02 4798.066261321554.2713.5290982.65 199.92 8776.94 2698.912272221554.279193988.43 133.28 8910.22 1199.516565121554.274.596994.22 66.64 8976.86 299.8791413393414.1402 地震作用 地震剪力将楼层处的集中力按基底弯矩折成倒三角形荷载 7.3框架在地震作用下的内力计算7.3.1剪力墙和框架剪力计算由这个方向剪力墙长8400，厚度为400墙肢翼缘取6D=2400由 可求得综合框架与综合剪力墙之间刚度的比值 所以可查得（剪力墙总剪力与总剪力的比值） 可知剪力墙总剪力与总剪力的比值大于0.8时取0.8可求得剪力墙与框架柱的剪力：如表剪力计算 表7-3剪力墙剪力和框架柱剪力V0(KN)Vw/V0VF(KN)Vf(KN)实际V0(KN)16 8192.12 -0.25 -2048.03 3948.64 1900.61 15 8192.12 -0.15 -1228.82 3896.18 2667.36 14 8192.12 -0.03 -245.76 3744.74 3498.97 13 8192.12 0.08 655.37 3615.82 4271.19 12 8192.12 0.17 1392.66 3591.34 4984.00 11 8192.12 0.24 1966.11 3671.30 5637.41 10 8192.12 0.34 2785.32 3446.10 6231.42 9 8192.12 0.40 3276.8