层建筑物计算书毕业论文.doc

哈 尔 滨 工 程 大 学 毕 业 设 计 计 算 书计 算 书一工程概况本工程共10层（不包括一层地下室）。1层层高为3.97m，标准层均为3.3m。本工程为二类高层，地上十层，二至十层为办公室，室外标高-1.350，本工程建筑等级为二级，耐久年限为50年，本工程抗震等级为三级。本工程框架材料选用如下：各种构件混凝土强度等级:C40(地下室和一层中体框架柱)其余均为C30。二截面尺寸估算1 梁板截面尺寸估算框架梁截面高度h，按梁跨度的1/101/15确定，则横向框架梁高为7200（1/101/15）=720440，取h=720mm，梁宽取梁高的一半，即b=300mm；横向次梁高为7200（1/81/15）=825440，取h=500mm，梁宽b=250mm；纵向框架梁高为8700（1/101/15）=870520，取h=720mm，梁宽b=300mm。板的最小厚度为L/40=3900/40=97.5mm，考虑到板的挠度及裂缝宽度的限制及在板中铺设管线等因素，根据经验取板厚为120mm。2 柱截面尺寸估算根据柱支撑的楼板面积计算由竖向荷载作用下产生的轴力，并按轴压比控制估算柱截面面积，估算柱截面时，楼层荷载按1114KN/m2计，本工程边柱按13KN/m2计，中柱按11KN/m2计。负荷面为8.77.2/2的边柱轴力：NV=（8.77.2/2）13111.25=5599KN，各柱的轴力虽然不同，但为了施工方便和美观，往往对柱截面进行合并归类。本工程将柱截面归并为一种。取轴力最大的柱估算截面面积。本工程框架为三级抗震，取N=1.1 NV=1.15309=5840 KN，柱轴压比控制值N查规范得N=0.9。其中N=N/ACfC5层底柱截面核算NV=（7.2+2.4）/2 8.71161.25=3445KN，N=1.12896=3185 KN，N/ ACfC=3185000/5002/15=0.850.9柱轴压满足要求。柱高度：地上部分每层柱高均等于该层层高，地下部分柱高h=3.6+0.1=3.7m。三荷载汇集1 竖向荷载（1） 楼面荷载楼面活荷载按荷载规范的规定，宿舍房间活荷载取1.5 KN/m2（标准值），厕所、走廊、楼梯间、教室活荷载取2.0 KN/m2（标准值），本工程为简化计算，均取楼面活荷载为2.0 KN/m2。砼楼板（板厚120），250.12=3.0 KN/m2，水泥砂浆抹灰（楼板上下分别为40和20厚），20（0.04+0.02）=1.2 KN/m2，内隔墙为200厚陶粒砼砌块，砌块容重8 KN/m3，两侧各抹20厚混合砂浆，80.2+200.022=2.4 KN/m2，外墙为400厚陶粒砼砌块，墙外侧贴墙面砖，墙里侧抹混合砂浆，0.5+80.4+200.022=4.5 KN/m2。（2） 屋面荷载810厚防滑釉面砖 0.6 KN/m2，100厚粗砂垫层 170.1=1.7 KN/m2，防水卷材 0.1 KN/m2，20厚砂浆找平层 200.02=0.4 KN/m2，炉渣砼找坡2%（最薄处30厚） 140.15=2.1 KN/m2，120厚钢筋砼楼板 250.12=3.0 KN/m2，20厚混合砂浆抹灰 200.02=0.4 KN/m2，合 计 8.3 KN/m2，基本雪压 0.4 KN/m2，2 水平风荷载查荷载规范中全国基本风压分布图可知哈市基本风压值为0.45 KN/m2。根据荷载规范规定，对于高层建筑结构，其基本风压可按基本风压分布图中数值乘以1.1后采用，即0=1.10.45 =0.495KN/m2。垂直于建筑物表面上的风荷载标准值按K下式计算：K=Z S Z 0风荷载体型系数S ，查荷载规范可知，矩形平面建筑S =1.3，风压高度变化系数Z ，本工程建在某高校校区，地面粗糙度类别为C类，查荷载规范中Z 之值，5m以上按内插法计算，5m以下按5m高处取值。风振系数Z ，Z =1+（Hi/H）（V/Z），式中V为脉动影响系数，当高层建筑的高宽比不小于2，地面粗糙度类别为C类时，V=0.63。式中为脉动增大系数，与基本风压0，结构自振周期T及地面粗糙度有关。框架结构基本自振周期取T=0.09n=0.0911=0.99，0T2=0.4950.992=0.485。查荷载规范，=1.32。各层风荷载标准值计算结果见（表-1）。各层风荷载标准值表 表-1距地面高度HIZZS0K=Z S Z 037.21.7151.1631.3000.4951.28332.11.6931.1411.3000.4951.24328.81.6521.1001.3000.4951.16925.51.6141.0491.3000.4951.09022.21.5720.9981.3000.4951.01018.91.5260.9471.3000.4950.93015.61.4820.8801.3000.4950.83912.31.4330.8111.3000.4950.74891.3620.7281.3000.4950.6385.71.2860.6151.3000.4950.5094.51.1630.5401.3000.4950.4040.001.0000.5401.3000.4950.347四水平荷载作用下框架内力及侧移计算由平面图可以看出，除边框架外，中间各榀框架受风面积相同，故应选取边框架和中间框架分别进行计算。下面仅以中框架为例进行计算，边框架计算从略。1 计算在风荷载作用下各楼层节点上集中力及各层剪力。计算在风荷载作用下各楼层节点上集中力时，假定风荷载在层间为均匀分布，并假定上下相邻各半层层高范围内的风荷载按集中力作用在本层楼面上。10层顶处风荷载作用下各楼层节点上集中力计算：F10=（10+1h10+1+10h10/2）B =（1.2831.68+1.2433.0/2）7.8 =31.36KN9层顶处风荷载作用下各楼层节点上集中力计算：F9=（10h10/2+9h9/2）B =（1.2433.0/2+1.1693.0/2）7.8 =28.22KN其余各层风荷载引起的节点集中力及各层剪力计算结果见（表-2）风荷载作用水平集中力及层剪力表 表-2层号i层高hI（m）风荷标准值ki各层集中力FI（KN）各层剪力VI= FI（KN）女儿墙1.351.283105.11.24331.3631.3693.31.16928.2259.5883.31.09026.4386.0173.31.01024.57110.5863.30.93022.70133.2853.30.83920.70153.9843.30.74820.32174.3033.30.63819.46193.7623.30.50916.10209.8615.70.40412.82222.69地下室4.50.3475.67228.362 计算各梁柱的线刚度ib和ic，计算梁的线刚度时，考虑到现浇板的作用，一边有楼板的梁截面惯性矩取i=1.5i0，两边有楼板的梁截面惯性矩取i=2i0，i0为按矩形截面计算的梁截面惯性矩。线刚度计算公式i=EI/l。各梁柱线刚度计算结果见（表-3）。3 计算各柱抗侧移刚度DD值为使柱上下端产生单位相对位移所需施加的水平力，计算公式为：D=C（12 ic/h2）各柱抗侧移刚度D见（表-4）各杆件惯性矩及线刚度表 表-3bh（mm）L（mm）EC（N/mm2）I0=bh3/12（mm4）I=2I0i=EI/L（N.mm）梁800150078002.801045.401091.0810104.581010900150072002.801045.401091.0810101.261011柱70070023343.251041.0810109.75101070065030003.001045.211095.211010水平荷载作用下抗侧移刚度D及柱剪力Vij计算表 表-4层/hi柱列轴号ic（105）（KN.m）ib（105）（KN.m）K=ib/ 2ic底层K=ib/ icC=K/（2+K）底层C=（0.5+K）/（2+K）Di=C（12 ic/hi2）（105）DiVij（KN）10/3.0B0.5210.9160.8790.3050.2121288005.16C0.5213.4363.2980.6220.43212880010.52D0.5213.4363.2980.6220.43212880010.52E0.5210.9160.8790.3050.2121288005.169/3.0B0.5210.9160.8790.3050.2121288009.81C0.5213.4363.2980.6220.43212880019.98D0.5213.4363.2980.6220.43212880019.98E0.5210.9160.8790.3050.2121288009.818/3.0B0.5210.9160.8790.3050.21212880014.16C0.5213.4363.2980.6220.43212880028.85D0.5213.4363.2980.6220.43212880028.85E0.5210.9160.8790.3050.21212880014.167/3.0B0.5210.9160.8790.3050.21212880018.20C0.5213.4363.2980.6220.43212880037.09D0.5213.4363.2980.6220.43212880037.09E0.5210.9160.8790.3050.21212880018.206/3.0B0.5210.9160.8790.3050.21212880021.94C0.5213.4363.2980.6220.43212880044.70D0.5213.4363.2980.6220.43212880044.70E0.5210.9160.8790.3050.21212880021.945/3.0B0.5210.9160.8790.3050.21212880025.34C0.5213.4363.2980.6220.43212880051.65D0.5213.4363.2980.6220.43212880051.65E0.5210.9160.8790.3050.21212880025.344/3.6B0.9750.9160.4500.1840.16611780024.56C0.9753.4361.7620.4680.42311780062.59D0.9753.4361.7620.4680.42311780062.59E0.9750.9160.4500.1840.16611780024.563/3.6B0.9750.9160.4500.1840.16611780027.30C0.9753.4361.7620.4680.42311780069.58D0.9753.4361.7620.4680.42311780069.58E0.9750.9160.4500.1840.16611780027.302/3.6B0.9750.9160.4500.1840.16611780029.57C0.9753.4361.7620.4680.42311780075.36D0.9753.4361.7620.4680.42311780075.36E0.9750.9160.4500.1840.16611780029.571/3.6B0.9750.9160.4500.184019C0.9753.4361.7620.4680.42311900079.16D0.9753.4361.7620.4680.42311900079.16E0.9750.9160.4500.184019-1/3.6B0.9750.4580.4500.3930.36617960045.14C0.9751.7181.7620.6010.54317960069.04D0.9751.7181.7620.6010.54317960069.04E0.9750.4580.4500.3930.35517960045.144 各柱剪力计算设第i层第j个柱的D值为Dij，该层柱总数为m，该层任意柱的剪力为：Vij= Vi（Dij/ Dij）各柱剪力计算结果见（表-4）5 确定柱的反弯点高度比y反弯点距柱下端距离为yh：y=y0+y1+y2+y3式中y0标准反弯点高度系数， y1考虑上下层梁刚度不同时反弯点高度比的修正值 y2,y3考虑上下层层高变化时反弯点高度比的修正值y0根据结构总层数m及该柱所在层n及K值查表。例如，计算10层柱反弯点高度系数y：由m=11，n=11，K=0.879，查表得，y0=0.34；上下层梁相对刚度无变化，y1=0；最上层柱y2=0；下层层高与本层层高之比3= h9/ h10=1，查表得，y3=0；B轴反弯点高度系数为：y=y0+y1+y2+y3=0.34+0+0+0=0.34其余各柱反弯点高度系数见（表-5）。6 计算柱端弯矩根据各柱分配到的剪力及反弯点位置yh计算第i层第j个柱的柱端弯矩。上端弯矩：Mtij=Vij.h.（1-y）下端弯矩：Mbij=Vij.y.h计算结果见（表-5）。风荷载作用下柱反弯点高度比及柱端弯矩 表-5层/hi柱列轴号K123y0Y1Y2Y3YMtij（KN.m）Mbij（KN.m）10/3.0B0.8791010.3400000.34010.225.26C3.2981010.4500000.45017.3614.20D3.2981010.4500000.45017.3614.20E0.8791010.3400000.34010.225.269/3.0B0.8791110.4000000.40017.6611.77C3.2981110.4650000.46532.0727.87D3.2981110.4650000.46532.0727.87E0.8791110.4000000.40017.6611.778/3.0B0.8791110.4400000.44023.7918.69C3.2981110.5000000.50043.2843.28D3.2981110.5000000.50043.2843.28E0.8791110.4400000.44023.7918.697/3.0B0.8791110.4500000.45030.0324.57C3.2981110.5000000.50055.6455.64D3.2981110.5000000.50055.6455.64E0.8791110.4500000.45030.0324.576/3.0B0.8791110.4500000.45036.2029.62C3.2981110.5000000.50067.0567.05D3.2981110.5000000.50067.0567.05E0.8791110.4500000.45036.2029.625/3.0B0.879111.200.4500000.45041.8134.21C3.298111.200.5000000.50077.4877.48D3.298111.200.5000000.50077.4877.48E0.879111.200.4500000.45041.8134.214/3.6B0.45010.8310.4500000.45048.6339.79C1.76210.8310.5000000.500112.66112.66D1.76210.8310.5000000.500112.66112.66E0.45010.8310.4500000.45048.6339.793/3.6B0.4501110.5000000.50049.1449.14C1.7621110.5000000.500125.24125.24D1.7621110.5000000.500125.24125.24E0.4501110.5000000.50049.1449.142/3.6B0.4501110.5000000.50053.2353.23C1.7621110.5000000.500135.65135.65D1.7621110.5000000.500135.65135.65E0.4501110.5000000.50052.2353.231/3.6B0.4501110.5000000.50057.9457.94C1.7621110.5000000.500142.49142.49D1.7621110.5000000.500142.49142.49E0.4501110.5000000.50057.9457.94-1/3.6B0.4501100.6500000.65056.88105.63C1.7621100.5500000.550111.84136.70D1.7621100.5500000.550111.84136.70E0.4501100.6500000.65056.88105.637 计算梁端弯矩由柱端弯矩，并根据节点平衡原理计算梁端弯矩。边跨外边缘处的梁端弯矩Mbi= Mtij+ Mbi+1，j中间支座处的梁端弯矩Mlbi= （Mtij+ Mbi+1，j）（ilb/ ilb+ irb）Mrbi= （Mtij+ Mbi+1，j）（irb/ ilb+ irb）框架在风荷载作用下的弯矩见（图-2）。8 计算梁支座剪力及柱轴力根据力平衡原理，由梁端弯矩和作用在梁上的竖向荷载可求出梁支座剪力；柱轴力可由计算截面之上的梁端剪力之和求得。框架在风荷载作用下的梁端剪力及柱轴力见（图-3）。9 梁柱弯曲产生的侧移因为H50m，H/B4，所以只考虑梁柱弯曲变形产生的侧移。第i层结构的层间变形为ui，由公式un=Vn/D可得。u10=31.36/128800=2.4310-4m，u9=51.58/128800=4.6310-4m，u8=86.01/128800=6.6810-4m，u7=110.58/128800=8.5910-4m，u6=133.28/128800=10.3510-4m，u5=153.98/128800=11.9510-4m，u4=174.30/117800=14.8010-4m，u3=193.76/117800=16.4510-4m，u2=209.86/117800=17.8110-4m，u1=222.69/119000=18.7110-4m，u-1=228.36/179600=12.7110-4m，则顶点总侧移为：u=uI=125.1110-4m=12.51110-3m顶点相对位移为：u/H=12.51110-3/34.08=1/27241/550 满足要求；最大层间相对位移为：u/H=1.87110-3/3.6=1/1924V=184.01KN截面满足要求。斜截面的受剪承载力按下式计算：Vcs0.07fcbh0+1.5fyv（A sv/s）h0Asv/s= （Vcs-0.07fcbh0）/1.5fyvh0=（184.01103-0.0712.5300565）/1.5210565=35697.5/177975=0.201取双肢8250 Asv/s=101/250=0.4040.201箍筋的配箍率sv= Asv/bs，尚不应小于0.02fc/fyv。（0. 02fc/fyv）b=（0.0212.5/210）300=0.357，取双肢8250 Asv/s=101/250=0.4040.357。根据规范中有关梁箍筋的构造要求及（表-10）的规定，梁端箍筋加密区长度取750mm，在加密区中箍筋最大间距取纵向钢筋直径的8倍，梁高的1/4或150mm三者中的最小值。实际取箍筋间距150mm。一层顶框架梁其余各截面配筋计算结果见（表-10）11轴框架一层顶梁配筋计算表 表-9跨号BC跨CD跨DE跨位置左支座跨中右支座左支座跨中右支座左支座跨中右支座M（KN.m）-272.56148.68-217.21-296.56-44.02-296.56-217.21147.99-273.74X135751141642116411475135As（mm2）176498014892143274214314899801764选筋425420425525220525425420425V（KN）184.01187.97294.39314.39187.97184.23箍筋配置815082008150810082008100815082008150二 柱截面设计C轴地下室柱内力设计值：M=218.58KN.m，N=5027.55KN。柱计算长度l0=1.0H=3.6m，e0=M/N=218.58/5027.55=0.043m，ea=0.12（0.3h0- e0）=0.12（0.30.565-0.043）=0.015m，ei= e0+ ea=0.043+0.015=0.058m，柱长细比l0/h=3.6/0.6=68，取=1。e=ei+h/2-as=10.058+0.3-0.025=0.333m。按对称配筋矩形截面计算：判别大小偏心受压：Nb=fcmbbh0=19.56000.544565=359611N5027.55KN因为Nb0.8%，柱端部箍筋加密区长度取600，箍筋最小体积配箍率取0.8%。柱箍筋取双向4肢10200，满足陪箍百分率。该柱几个代表性截面处配筋计算结果见（表-11）。配筋计算得负值时为构造配筋。11轴框架C轴柱部分截面配筋计算表 表-11截面位置弯矩(KN.m)轴力（KN）柱截面（mm2）砼级别e（m）As（mm2）实配纵筋实配箍筋地下室上端210.885027.55600600C400.3321-10201220410200102.287462.07600600C400.308125971220410200地下室下端218.585027.55600600C400.3331-10201220410200163.187462.07600600C400.31512924122041020010层上端91.03647.11500500C300.4161-49982031020042.43670.51500500C300.3471-65282031020010层下端104.69647.11500500C300.4371-23182031020064.93670.51500500C300.3771-528820310200三 楼板配筋设计1 楼盖结构布置以三层楼板为例，其结构布置见（图-11），板厚如前所述选用120mm，水泥砂浆面层20厚，混合砂浆天棚抹灰15厚，楼面活荷载标准值为2.0KN/m2，混凝土采用C20（fcm=11N/mm2），钢筋为I级钢（f