高层旅馆毕业设计计算书.doc

吉林建筑工程学院毕业设计第1章 设计基本资料1.1 工程概况与设计资料1.1.1建筑概况与结构选型 长春市高层旅馆，地面以上为10层，首层层高3.9m，标准层层高为3.3m；在第十层楼梯间以上设有出屋面，其层高为3.6m。首层室内外地面高差为0.45m，建筑物总高度为33.9m。建筑沿X方向的宽度为58.44m，沿Y方向的宽度为17.5m。 根据建筑的使用功能、房屋的高度与层数、场地条件、结构材料以及施工技术等因素综合考虑，抗侧力结构采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。门洞高度一般取2.1m，基本宽度为1.0m；窗台高度为0.90m，窗洞高度底层为2.1m,其余各层均为2.1m。，除图中注明者外，墙体定位均为轴线居中。 楼盖结构采用现浇钢筋混凝土板，楼板厚度分别为100mm，基础采用桩基础。 外墙保温材料采用80mm厚聚苯乙烯挤塑板；建筑隔墙采用煤矸石空心砌块砌筑，外墙厚度为290mm，户内隔墙厚度为190mm，屋面保温材料采用聚苯乙烯泡沫保温板，水泥珍珠岩找破，室内建筑地面的主要做法为铺设地板。1.1.2设计依据 本工程依据下列现行国家标准或行业标准进行结构设计：1、建筑结构可靠度设计统一标准 GB500682001；2、建筑工程抗震设防分类标准 GB502232004；3、建筑结构荷载规范（2006年版） GB500092001；4、建筑抗震设计规范 GB5000112001；5、混凝土结构设计规范 GB5000102002；6、高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ32002；7、建筑地基基础设计规范 GB5000072002；第二章结构布置及计算简图2.1 结构布置及梁,柱截面尺寸的初选根据对结构的使用功能要求及技术经济指标等因素的综合分析，该建筑应采用钢筋混凝土框架结构。2.1.1梁柱截面尺寸初选 主体结构共10层，1层层高均3.9m，2-9层3.3m,10层为3.6m，内外墙的做法：内墙做法：内墙190厚煤矸石空心砌块，外墙采用290厚煤矸石空心砌块。门窗详见门窗表，楼层屋盖均为现浇钢筋砼结构。一.梁截面尺寸的估算：1.横向框架梁：(1). 主梁：L=7200主梁截面高度hb=(1/101/18)l 取550bb=(1/21/3) hb，取300故框架横梁的截面尺寸为bh=300550。(2).次梁：L=7200hb=(1/121/18)l,取450bb =(1/21/3) hb，取250故框架次梁的截面尺寸为bh=2504502.纵向框架梁：为施工方便，横纵框架梁高差取50mm，纵梁截面尺寸：bh=300600. 由此可估算框架梁尺寸如下表： 表2-1梁截面尺寸（mm） 横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）AB,CDBC18AD550*300400*300600*300250*45043二.柱截面尺寸的估算框架柱截面尺寸根据柱的轴压比限制，房屋高度h=33.9m,查表得框架结构中框架为二级抗震等级，查表得轴压比限值为0.75，单位面积重力荷载代表值近似取12KN/m2 底层混凝土强度等级为C35。1.柱组合的轴压比设计值按照公式11计算： (21)式中：为考虑地震作用组合后柱轴力压力增大系数，中柱取1.25；: 为按照简支状态计算柱的负荷面积；：为折算后在单位面积上的重力荷载代表值，近似取12KN/;: 为验算截面以上楼层层数；2.框架柱验算 N/bchcfc1.2N/0.8fc=1.2*12*(7.2*4.8)*1000*10/0.75*16.7=372502mm2根据上述计算结果，并综合考虑其他因素，取柱截面为正方形，初步估计柱的尺寸为700700490000372502mm2。为计算简便中柱和边柱的尺寸相同，均为700700。故初选柱的尺寸为700700.表2-2柱截面尺寸及混凝土强度等级（mm） 层数混凝土强度等级所有轴线柱截面尺寸（bh）710C35500*50026C35600*6001C35700*700三.板截面尺寸的估算 楼板尺寸h=1/40*3600=100m，取100mm标准层楼板厚取100mm，屋面板厚取120mm。第3章 重力荷载及水平荷载的计算3.1重力荷载 屋面雪载： 0.35 KN/m2 屋面活荷载（上人屋面）：2.0 KN/m2 （1） 楼面荷载： 楼面恒载： 瓷砖贴面（包括水泥粗纱打底）： 1.7 KN/m2 100厚钢筋砼板： 25*0.1=2.5 KN/m2 双面抹灰：0.2 KN/m2 合计：4.4 KN/m2 楼面活载：2.0 KN/m2 （2） 梁，柱，墙，及门窗的重力荷载：计算梁重力荷载时应从梁截面高度减去板厚，故梁表面 没有粉刷层。横梁，纵梁（包括次梁）重力荷载见表4-1.表中hn，ln分别表示 梁截面净高度和净跨长，g表示单位长度的重力荷载 表3-1（a）横梁重力荷载计算表（一层）类别梁的类型层次b*hn/mg/kN/mln/mn/根数Gi/kNGi/KNAB CD跨主梁10层0.3*0.433.2257.29208.9810层602.021-9层0.3*0.453.3757.29218.70次梁10层0.25*0.331.6507.2895.401-9层0.25*0.351.7507.28100.80BC跨主梁10层0.3*0.332.4752.4953.461-9层0.3*0.352.6252.4957.781-9层619.23注：钢筋混凝土容重为25KN/m3 表3-1（b）纵梁重力荷载计算表（一层）类别层次b*hn/mg/kN/mLn/mn/根数Gi/kNGi/KN1-9轴10层0.3*0.433.2257.232743.04743.041-9层0.3*0.503.7507.232864.00864.00为了简化计算柱重力荷载近似取1.1倍柱自重以考虑柱面粉刷层的重力荷载。柱净高可 取层高减去板厚，柱重力荷载见表4-2 表3-2 柱重力荷载表（一层）类别层次b*h/mg/KN/mHn/mn/根数Gi/KNGi/KNABCD列柱10层0.5*0.56.2503.636810.00810.007-9层0.5*0.56.2503.336742.50742.502-6层0.6*0.69.0003.3361069.201069.20底层0.7*0.712.2503.9361719.91719.9其他柱2-10层0.2*0.21.0001.5610.20底层0.2*0.21.0001.5611.10内外围护墙分别采用290mm，190mm厚的煤矸石空心砌块（容重8KN/ m3），内墙两侧采用20厚混合砂浆乳胶漆（17kN/m3），外墙面为贴瓷砖墙面（0.58KN/ m2），外墙内表面为20厚混合砂浆乳胶漆，内外墙及钢筋砼剪力墙单位面积上的重力荷载如下：内墙 ： 20厚混合砂浆乳胶漆 ：17*0.02*2=0.68KN/m2 190厚煤矸石空心砌块：8*0.19=1.52 KN/m2合计 ：2.20 KN/m2外墙： 20厚混合砂浆刷乳胶漆：17*0.02=0.34 KN/m2 290厚煤矸石空心砌块：8*0.290=2.32 KN/m2 瓷砖墙面：0.5 KN/m2 20厚1：2.5水泥砂浆找平：20*0.02=0.4 KN/m2 80厚聚苯乙烯挤塑板：0.5*0.08=0.04 KN/m2 3mm厚聚合物砂浆：17*0.003=0.051 KN/m2合计：3.651 KN/m2房屋采用白塑钢玻璃窗，房间门除了卫生间，强弱电间，管道井门用木门外，其他均采用薄壁金属门，底层入口处用白塑钢玻璃门，门窗重力荷载： 白塑钢玻璃门窗：0.4 KN/m2 木门：0.2 KN/m2 金属门:0.45 KN/m2(4)雨棚，楼梯间，厕所重力荷载计算 雨棚： 恒载:100厚钢筋砼板：25*0.1=2.5 KN/m2 活载：0.5 KN/m2 雪载：0.35 KN/m2 楼梯间：楼梯斜板厚度取h=（1/251/30）*3600，取h=10mm恒载：100厚钢筋砼平面板：25*0.1=2.5 KN/m2 120厚楼梯斜板厚度：25*0.12=3 KN/m2 折算后的钢筋砼踏步:25*0.134=3.35 KN/m2 250*250得平台梁：25*0.25*0.25（3.3-0.4）*3=13.6KN 扶手栏杆：0.5 KN/m2活载：2.5 KN/m2 厕所：恒载：100厚钢筋砼板：25*0.1=2.5 KN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层：20*0.02=0.4 KN/m2 4mm厚SBS改性沥青卷材：0.04 KN/m2 小瓷砖地面：0.55 KN/m2恒载：2.0 KN/m2电梯机房：活载：7.0 KN/m2（5） 面积计算 卫生间面积：（5.05-0.2）*（7.2-0.1）-（3.1*2.2）-（0.1*4.3）=27.185m2 楼梯间面积：（7.2-2.1）*（3.3-0.2）=22.01 m2 底层 平台面积：22.1-（3.3-0.2）*（12*0.3）=10.94 m2 120mm厚楼梯斜板面积：4.094*1.5*2=12.282 m2 折算的钢筋砼踏步面积：1.5*4.094=6.141 m2 标准层 平台面积：22.1-（3.3-0.2）*（12*0.3）=10.94 m2 120mm厚楼梯斜板面积：4.024*1.5*2=12.075 m2 折算的钢筋砼踏步面积：1.5*4.024=6.036 m2 电梯间，管道井，强弱电间面积： （2.55-0.2）*（7.2-0.1）*2=33.37 m2 除以上楼面积特殊楼面的总面积为：S=(58.4-0.2)*（17.6-0.2）-27.185-22.01*2-33.37=889.165 m2 （6） 内墙净面积计算：底层：S内=（3.9-0.55）*（7.2-0.6）*5+（3.9-0.45）*（7.2-0.4）*5 +（3.9-0.55）*（7.2-0.6）*6+（3.9-0.45）*（7.2-0.4）*4 +（3.9-0.6）*（7.2-0.6）*8+（3.9-0.45）*（7.2-0.6-2）+ （2.55-0.2）*（3.9-0.1）*4-（0.9*2.1）*3-（1.0*2.4）*10 -（1.2*2.4）*5-（1.5*2.4）*5-（1.1*2.1）*3-6*0.7*1.8- 0.8*1*1.8 =596.84 m2 标准层：S内=（3.3-0.55）*（7.2-0.6）*5+（3.3-0.45）*（7.2-0.4）*5 +（3.3-0.55）*（7.2-0.6）*6+（3.3-0.45）*（7.2-0.4）*4 +（3.3-0.6）*（7.2-0.6）*8+（3.3-0.45）*（7.2-0.6-2）+ （2.55-0.2）*（3.2-0.1）*4-（0.9*2.1）*3-（1.0*2.4）*10 -（1.2*2.4）*5-（1.5*2.4）*5-（1.1*2.1）*3-6*0.7*1.8- 0.8*1*1.8 =542.19 m2 （7） 外墙净面积计算： 底层：S外=（58.4-0.8-0.6*7）*（3.9-0.6）*2+（17.6-0.8-0.6*3）* (3.9-0.55)*2-2.4*2.1*12-2.4*2.4*6-1.8*2.4*2-1.5*2.4*2-1.2*1.5*2-2.1*1.5*2-3.6*3.3-2.1*3.3*2 =288.21 m2 标准层：S外=（58.4-0.8-0.6*7）*（3.6-0.6）*2+（17.6-0.8-0.6*3）* (3.3-0.55)*2-2.4*2.1*16-2.4*2.4*6-1.8*2.4*2-1.5*2.4*2-1.2*1.5*2-2.1*1.5*2 =241.61 m2 （8） 门窗的计算底层门窗的重力荷载：G门窗 =（2*2.1*1+2.1*0.9*3）*0.2+（1*2.4*8+1.2*2.4*5+1.5*2.4*5 +1.1*2.1*3）*0.45+（2.1*3.3*2+3.6*3.3*2+1.2*1.5*2+1.8* 2.4*2+2.1*2.4*12+2.4*2.4*6+1.5*2.4*2）*0.4 =90.6kN标准层门窗的重力荷载：G门窗 =（2*2.1*1+2.1*0.9*3）*0.2+（1*2.4*8+1.2*2.4*4+1.5*2.4*7 +1.1*2.1*3）*0.45+（1.2*1.5*2+1.5*2.1*2+1.8*2.4*2+2.1* 2.4*16+2.4*2.4*6+2.4*2.4*6+1.5*2.4*2）*0.4 =86.63kN（9） 重力荷载代表值计算结构抗震分析时采用的计算简图如图4-1所示，集中于各质点的重力，荷载代表值Gi为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上下各办曾时的墙柱，门窗等重力荷载，计算Gi时，可变荷载系数组合值系数取0.5.计算结果见表4-3.G1=(0.5*2.0+4.4)*789.665+514.351+756.00+1.1*(1105.50+1018.2+11.1)/2 +(2.5+0.5*2.5)*(10.94*2)+3*(12.282+12.075)+(3.35+0.5*2.5)*(6.141 +6.036)+13.6*2+0.5*2*(4.904+4.025)*2/2+25.185*(3.49+2.0*0.5) +0.5*16.92*7.0+(2.5+0.5*0.35)*1.8*(7.8+3.9)+6.93*(135.99+131.85)/2=11362.825kN G2=(0.5*2.0+4.4)*789.665+514.351+756.00+1.1*(1018.2+10.2)+2.2*512.69+3.651*245.64+86.63+(2.5+0.5*2.5)*(10.94)+3*12.075+(3.35+0.5*2.5)*6.036+13.6*2+0.5*2*4.025*2+25.185*(3.49+2.0*0.5)+0.5*16.92*7.0+6.93*131.85=10023.115kN G6=(0.5*2.0+4.4)*769.665+514.351+736.00+1.1*(1018.2+10.2)+2.2*512.69+3.651*245.64+86.63+(2.5+0.5*2.5)*(10.94)+3*12.075+(3.35+0.5*2.5)*6.036+13.6*2+0.5*2*4.025*2+25.185*(3.49+2.0*0.5)+0.5*16.92*7.0+6.93*131.85=9266.122kNG2=G3=G4=G5 =10023.115kNG6=G7=G8=G9=9266.122kN计算G10G10=0.5*(2.0+0.35)+4.4*789.665+514.351+756.00+1.1*1018.2+10.2/2 +(2.2*512.69+3.651*245.64)/2+86.63/2+(2.5+0.5*2.5)*10.94+3* 12.075+(3.35+0.5*2.5)*6.036+13.6+0.5*2*4.025+25.185*(3.49+2.0*0.5)+(0.5*16.92*7.0)/2+(6.93*131.85)/2+(6.93*131.85)/2+3.957* 199.8 =8251.181KN G出屋面=136.32*3.651+130.72*(4.759+0.5) =1161.827KN图 3-6 动力荷载计算简图 表3-3荷载Gij取值计算表：Gi（KN）G1G2G3G4G5G6G7G8G9G10G出屋面11362.82510023.11510023.11510023.11510023.1159266.1229266.1229266.1229266.1228251.1811161.827第四章框架侧移刚度计算4.1. 框架梁柱的线刚度计算在框架结构中，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） （41） （1） 梁线刚度ib计算结果见表4-1，表中I0表示按矩形截面所计算的惯性矩；2EI0/l,1.5EI0/l分别表示中框架梁和边框架梁的线刚度。各层柱线刚度ic计算结果见表4-2. 表4-1横梁线刚度ib计算表层次EC/(*104N/mm2)b*h/mml/mmI0/*109mm4Ib/*1010N*mmEI0/l1.5EI0/l2EI0/l1-10AB，CD2.80300*55054004.22.0633.0954.1261-10BC2.80300*40024002.32.3853.5784.770 表4-2各层柱线刚度ic计算表类别层次EC/(*104N/mm2)b*h/mmh/mmIc/*109mmic=EcIc/h(*1010N*mm)A-D列柱6-103.15500*500330010.88.7502-53.25600*600330010.89.40013.45700*700390010.89.650柱的侧移刚度D计算公式：其中为柱侧移刚度修正系数，为梁柱线刚度比，不同情况下，、取值不同。对于一般层： 对于底层： （2）柱侧移刚度 柱侧移刚度按式D=c*12ic/h2计算，计算结果见表4-4表4-4（a）AD列柱侧移刚度D计算表层次边轴柱中轴柱DijKDi1KDi26-100.3280.141100120.4580.18616304852403-50.2650.137123680.4230.175157998793220.3950.186139670.6350.1222879993915底层0.3440.360255620.4370.38427266160188表4-4（b）BC列柱侧移刚度D计算表层次边轴柱中轴柱DijKDi1KDi26-100.7060.261228380.9500.322281753583763-50.6840.255230210.8120.3132825735907020.8850.287280220.8620.36228257489180底层0.8310.470333730.7460.49535148407338表4-4（c）楼电梯间柱侧移刚度D计算表层次边柱中柱DijKDi1KDi26-100.6720.232163820.8040.27922105567893-50.4710.183205820.4620.181201585925420.5260.208209250.6230.2362642580758底层0.4380.381208630.5980.42623752101205表4-5横向框架的层间侧移刚度层次12345678910D1221510128251211825411182541118254111617211161721116172111617211161721D1/D2=1221510/12825120.7,故该框架为规则框架。第五章水平地震及风荷载计算5.1横向自振周期的计算运用顶点位移法来计算，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，基本自振周期可按下式来计算：计算结构顶点的假想侧移，计算过程如下 结构顶点的假想位移计算层次108251.181998711617217.5274.599266.12215871116172111.9267.489266.12221755116172116.3255.179266.12227639116172120.8238.869266.12233523116172125.2218510023.11539407118254129.6192.8410023.11545291118254134.0163.2310023.11551175118254138.4129.2210023.11557059128251242.890.8111362.82563632122151048.048由上表计算基本周期 由式T1=1.7T计算基本周期。UT的量纲为m。取T=0.7， T1=1.70.7=0.623（s）5.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算该建筑结构高度远小于40m，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切为主，因此用底部剪力法来计算水平地震作用。首先计算总水平地震作用标准值即底部剪力 。 长春地区特征分区为一区，又场地类别为类， 设计地震分组为第一组Tg=0.35，水平地震影响系数最大值max=0.08Gi =0.85（2143+7278+58848+6573）=0.8563066=53606KN则地震影响系数1=（）0.9 max=（）0.90.08=0.048FEK=1Geq=0.04853606=2573KN因为1.4Tg=1.40.35=0.49s T1=0.62s故应考虑顶部附加水平地震作用顶部附加地震作用系数n=0.08T1+0.07=0.080.62+0.07=0.1196F10=0.11962573=307.7 KN则FEK（1-n）=2573（1-0.1196）=2265 KN则Fi=2931.6各楼层地震剪力计算结果如下表：则质点i的水平地震作用为：式中：、分别为集中于质点i、j的荷载代表值；、分别为质点i、j的计算高度。具体计算过程如下表，各楼层的地震剪力按 来计算，一并列入表中， 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次/m/KN/KNm/KN/KN突出部分37.51161.82774040.650.065147.2147.21033.98251.181220887.30.194747.1894.3930.39266.122161515.80.142321.61215.9827.09266.122144452.20.127287.71503.6723.79266.122127388.60.112253.71757.3620.49266.1221103250.097219.71977517.110023.11593261.40.082185.72162.7413.810023.11576197.80.067151.82314.5310.510023.11559134.20.052117.82432.327.210023.11542070.60.03783.82516.113.911362.82527935.250.02556.62572.7 5.3水平地震作用下的位移验算用D值法来验算框架第层的层间剪力、层间位移及结构顶点位移分别按下式来计算： 计算过程见下表，表中计算了各层的层间弹性位移角。 横向水平地震作用下的位移验算层次101014.811617210.8714.013.61/365791215.911617210.9113.863.31/318781503.611617211.1312.953.31/256671757.311617211.3211.823.31/21976197711617211.4810.53.31/195952162.711825411.629.023.31/179042314.511825411.747.43.31/166732432.311825411.835.663.31/158522516.112825121.893.833.31/153412572.712215101.941.943.91/2191由表中可以看到，最大层间弹性位移角发生在第二层，1/153430m，且H/B1.5（其中B为建筑物的宽度） ，因考虑风压脉动的影响。 T1=0.623s W0T12=0.65*0.623*0.623=0.234KN*s2/m2 由 W0T12及地面粗糙度为C类查表得脉动增大系数=1.295脉动影响系数根据H/B确定，其中B为迎风面宽度，B=55.4m，则H/B=36.6/55.4=0.66，查表得v=0.423；将上述数据带入z=1+z/z得：z=1+1.295*0.410/z*Hi/H在左风作用下：沿房屋高度分布的风荷载标准值：q1（z）=zszW0B=(0.65*0.8*55.4)* zz=28.808zzq2（z）=zszW0B=(0.65*0.5*55.4) * zz=18.005zz则总风荷载标准值：Q左（z）=28.808zz +18.005zz=46.813zz同理：在右风作用下沿房屋高度分布的风荷载标准值为：Q左（z）= Q右（z）=46.813zz取Qz=46.813zz计算出屋面（风荷载时，s=1.3，迎风面宽度为13.6m，z近似取1.347 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，如下表： 沿房屋高分布风荷载标准值层 次/m/H（KN/m）（KN/m）1033.911.021.5415.9483.717930.30.860.961.4955.4313.394827.00.770.911.4675.0523.157723.70.680.871.4314.7112.944620.40.590.821.3974.3352.709517.10.500.761.3633.9202.450413.80.410.741.3063.6572.286310.50.320.741.2383.4672.16727.20.220.741.1643.2592.03713.90.130.741.0973.0721.920楼层 层间剪力Vi/KN10F10=0.751.31.5411.02（1.5+1.45）5.1=28.48228.59F9=0.751.30.961.4953.95.1=25.566548F8=0.751.30.911.4673.95.1=23.78077.87F7=0.751.30.871.4313.95.1=22.1771006F6=0.751.30.821.3973.95.1=20.406120.45F5=0.751.30.761.3633.95.1=18.452138.84F4=0.751.30.741.3063.95.1=17.2151563F3=0.751.30.741.2383.95.1=16.319172.32F2=0.751.30.741.1643.95.1=15.344187.71F1=0.751.30.741.097（1.45+2.125）6.3=17.826205.55.5.2风荷载作用下的水平位移验算 根据水平荷载，计算层间剪力，再依据层间侧移刚度，计算出各层的相对侧移和绝对侧移。计算过程如下表: 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层 次/KN/KN（N/mm）/mm/mm1028.528.511617210.000220.013351/13182925.65411617210.00420.013131/6950823.877.811617210.000600.008931/4833722.210011617210.000770.008331/3766620.4120.411617210.000930.007561/3118518.5138.811825410.001080.006631/2685417.215611825410.001210.005551/2397316.3172.311825410.001340.004341/2164215.3187.712825120.001450.003001/2000117.8205.512215100.001550.001551/2742由表可以看出，风荷载作用下框架的最大层间位移角为一层的1/2000，小于1/550，满足规范要求。5.5.3 风荷载作用下框架结构内力计算计算方法与地震作用下的相同,都采用D值法。在求得框架第I层的层间剪力后，I层j柱分配到的剪力以及柱上、下端的弯矩、分别按下列各式计算： 柱端剪力计算公式为柱端弯矩计算公式为 ， 边柱：求柱剪力 /=21983/129062=0.17，V=0.1728.5=4.85 KN 反弯点高度由=0.456查得yo=0.233a1=