南昌市育仁中学教学楼二跨结构设计计算书毕业设计.doc

南昌市育仁中学教学楼二跨结构设计计算书毕业设计一、工程概况： 1、工程名称:南昌市育仁中学教学楼 2、建筑地点:南昌市某地段 3、建筑规模:1) 建筑总面积: 4163m2 2) 建筑层数: 三到四层，局部采用五层， 3) 结构类型: 钢筋混凝土框架结构 4) 层 高: 3.9m 4、建筑功能： 普通教室 18间 70 m2/间 语音教室 2间 140 m2/间 微机教室 2间 140 m2/间阅览、活动室 2间 120 m2/间 会 议 室 1间 120 m2/间 办 公 室 12间 行政办公室 6间 30 m2/间教师办公室 7间 45 m2/间 厕所 每层设男女厕所各两个 楼梯 共三楼梯5、建筑技术条件（一）气象条件: 1) 常年主导风向: 西北风 2) 夏季主导风向: 西南风 3) 平 均 风 速: 夏季3.1m/s,冬季 4m/s 4) 基 本 风 压: Wo=0.40KN/m2 5) 基 本 雪 压: So=0.35KN/m2 最大积雪深度:11cm 6) 最 高 气 温: 40.6 最 低 气 温: -9.3 7) 最冷月平均温度: 4.5(12月) 8) 最热月平均温度: 29.7(79月) 9) 最 大 降 雨 量: 50.4mm/h 月最大降雨量：184.3mm(46月)（二）工程地质条件 1) 天然地面以下1m厚为填土,地基标准承载力为120KN/m2.填土以下的2m厚为粘土,地基承载力为250KN/m2.粘土以下为中密粗砂层, 地基承载力为300KN/m2。 2) 地下水位:天然地面以下4m处 3) 地震设防烈度: 6度（三）施工条件 1）施工单位：南昌市第四建筑公司 2）施工人员：各工种工人数均不受限制，但要求不分工种劳动力不均衡系数K200KN/m2)故采用钢筋混凝土柱下独立基础.在1/1213轴之间设置伸缩缝由于建筑物总长为63.70m(55m),故需设置伸缩缝,缝宽为50mm10、结构布置 1)因本建筑楼面标高变化不大,只作结构平面布置 其一般原则:上一层结构平面放到下一层建筑平面图布置 2)基础平面布置图 基础平面布置图上主要构件有:钢筋混凝土基础、基础梁 3)楼面结构布置图 主要构件有:框架、楼面梁、阳台梁 4)屋面结构布置图 主要构件有:框架、屋面梁、屋面板、天沟. 采用有组织的内天沟外排水形式（局部四层采用外天沟排水），坡度为211、屋面、楼面均采用现浇板 三张平面布置图见附图1、基础平面布置图2、楼面结构布置图3、屋面结构布置图二、雨篷、厕所、楼梯的计算1、篷计算： 本工程采用悬梁式雨篷，且板面采用有组织排水。1） 雨蓬板的计算（YPB）：Lo1=5367mm, Lo2=2120-100-120=1900mm2所以可按单向板计算a：恒荷载标准值计算20mm厚防水砂浆面层 5的排水坡度 190051/2201/1000=0.095 KN/m2板自重 板底抹灰 合计： gk=2.835 KN/m2 b：活荷载标准值： qk=0.5 g+q=1.22.835+1.40.5=4.102 KN/m2取1m宽板带，即：b=1000mm 作为计算单元.则： g+q=4.102KN/mc：弯矩设计值： KN.md）配筋计算：板厚：h=80mm =80-20=60mm,重要性系数取ro=1.0砼采用C25则，1=1.0钢筋采用HPB235 则 根据： =故： =mm2 选6180 As实=157mm2另：（1） 雨篷板中分布钢筋按构造配筋. 选用6250 （2） YPL-1、YPL-2及LL相交处所需配的负筋可按构造配筋，采用 6180 2）雨蓬梁的计算：YPL-1 计算跨度Lo=5890mm截面选择： 根据 取： h=450mm b=荷载计算：a：恒荷载标准值 梁底抹灰（半宽）： 0.02170.1=0.034 梁侧做水刷石面层（25mm）厚： 0.50.4=0.2 梁自重： 雨蓬板传来的恒载： 合计 gk=4.527b: 活载标准值： c: 内力计算及配筋： a:正截面计算 M=mm2选用 212 As = 226mm2 b:斜截面计算：验算截面尺寸 hW=ho-80=410mm4 0.25fcbho=0.2511.9410200=243950=243.95KN V=6.097(5.367-0.2) /2=15.7KN截面满足要求0.7ftbho=0.71.27200410=7.29KNV=15.7KN故只需按构造配箍筋现配置 6200对于YPL-2 b=300mm h=400mm 其截面形式如图； 底部受压翼缘宽度bf计算： lo=2120mm b+hf/5=300+80/5=316mmhf/h=80/365=0.220.1 bf=minlo/6,b+sn/2=350mm荷载计算：a. 恒荷载：梁底摸灰（半宽）： 梁侧水刷石（25mm厚）： 梁自重： 0.3（0.4-0.08）25=2.4 合计： gk=2.651 设计值为：g=1.22.651=3.181 b：由YPL-1传来的集中荷载： P=内力与配筋计算： YPL-1计算简图 = =45.31KN =3.181(2.1-0.15)+18=24.27KN 正截面计算：= =123.28KNM故属于第一类T形截面 =mm2选用 314 As = 461mm斜截面计算：验算截面尺寸 hW=ho-80=285mm40.25fcbho=0.2511.9300365=325762.5N=325.8KNV 又0.7ftbho=0.71.25300365=95812.5N=95.8KNV截面满足要求, 故只需按构造配箍筋现配置 6200 厕所现浇板的计算 ：XB计算跨度：lo1=3900mm lo2=7200mm 故按双向板计算 1）荷载计算a）恒荷载标准值： 马赛克地面： 0.55KN/m220mm厚水泥砂浆： 0.0217=0.34 KN/m2100mm厚板自重: 0.10252.5KN/m2 15mm厚板底粉刷： 0.01517=0.26 KN/m2 合计：gk3.65KN/m2 设计值为：g=1.23.65=4.38KN/mb)活荷载标准值： qk2.5KN/m2 其设计值： q=1.42.5=3.5 KN/m2g+q/2=4.38+3.5/2=6.13 KN/m2 q/2=3.5/2=1.75 KN/m2g+q=4.38+3.5=7.88 KN/m22）：弯矩计算： 跨中最大正弯矩为内支座固定时，在g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时，在q/2作用下的跨中弯矩值之和（此处并考虑泊松比=0.2的影响），支座最大负弯矩为当内支座固定时，在g+q作用下弯矩值。按弹性理论计算弯矩 可查表得：m1= =6.2 KN.mm2= =2.21KN.m KN.m KN.m3）截面设计：lo1方向： ho=80mm 跨中：= = 选用：8/10120 =419支座：= = 选用：8/10100 =644lo2方向 ho=70mm 跨中：= = 选用：8/10200 =322支座：= = 选用：8100 =5033、现浇楼梯计算此处所计算的现浇楼梯为板式楼梯，楼梯的结构布置如图所示。楼梯跑的两侧都布置有斜梁，踏步板两端均与斜边梁整结，踏步板位于斜边梁上部，斜边梁两端与平台梁及楼层梁整结。 该楼梯：踏步尺寸为150mm300mm，采用C25混凝土，板中采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB335钢筋1）：踏步板设计 h=(1/301/25)L=（1/301/25)*3600=120144mm，取h=130mm，取1个踏步作为计算单元，楼梯的倾斜角为： cos=0.894 =26 037 ，a、荷载计算: 恒载g： 踏步自重： KN/m 30mm厚水磨石面层： KN/m 混泥土斜板： KN/m 板底20mm厚纸筋灰沙浆抹灰： KN/m 合计：6.87 KN/m 设计值为： KN/m 活载q： 3.5 KN/m 设计值为： KN/m 总荷载设计值：P=8.24+4.9=13.14 KN/m b、内力计算 由于踏步板两端均与斜边梁相整浇，这时踏步板的计算跨度:板的水平跨度：ln=3.6m跨中最大设计弯矩为: M=KN.m c、截面设计： 板的有效高度：ho=130-20=110mm =mm2选用 10 100 As =785mm2另分布筋采用每级踏步一根 8（2）平台板设计： 取平台板厚：h=80mm，取1m宽板带作为计算单元,按单向板计算。a、 荷载计算恒载： 水磨石面层 0.65KN/m 80mm厚混凝土板 0.0825=2 KN/m 板底抹灰 0.0217=0.34 KN/m 合计： gk=2.99 KN/m活荷载： qk=3.5 KN/m总荷载设计值： g+q=1.22.99+1.43.5=8.5KN/mb、 荷载计算 平台板的计算跨度：lo=1.8-0.2/2=1.76m 弯矩设计值：M=c、截面设计： 板的有效高度：ho=8020=60mm=mm2选用 6 130 As实 = 218mm2（4）平台梁设计梁截面尺寸：h=500mm b=300mm a、荷载计算： 恒载：由板传来的荷载 KN/m 平台梁自重 KN/m 平台梁底部和侧面粉刷 KN/m 合计：18.5 KN/m 设计值： KN/m活载q：KN/m 设计值： KN/m荷载总值p： p=g+q=22.2+13.23=35.43 KN/m b、内力计算 平台梁两端与竖立在框架上的短柱整结，平台梁的计算跨度lo=6.05mm 梁跨中最大弯矩： = =162.1KN.m 梁端最大剪力： =102.04KN正截面抗弯能力计算截面按倒L形计算，bf=b+5h=300+mm ho=h35=50040=460mm 经判别为第一类T形截面= =mm2选用 420 As实 = 1256mm2斜截面抗剪能力计算 配置 6 200箍筋验算截面尺寸 = 0.71.1300460+1.25210 =140.43KN 截面满足要求 故只需按构造配箍筋 （五）绘制施工图：框架荷载、内力计算一、 确定计算简图1、 计算单元 KJ-32、 计算简图假定框架与基础固定，且嵌固于基础顶面.框架梁与柱节点刚结.由于各层柱的截面尺寸不变，则梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼板底，基顶标高根据地质条件暂定1.2m，则底层柱高为3.9-0.1-0.03+1.2=4.97m，其余各层柱高为层高，均为3.9m。框架计算简图3、 主要杆件尺寸估算混凝土梁：C20 则Ec=2.55104N/mm2 柱： C30 则Ec=3.00104N/mm2横向框架梁（边跨）h=b= h=取 h=600mm b=取 b=300mm（中跨） 取b=300mm h=450mm 纵向连梁：考虑其兼做过梁：取：b=250mm h=600mm 框架柱： b=（底层柱高）= h=（11.5）b 取：b=350mm h=450mm4、 惯性矩线刚度计算 其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取=2（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）：边跨梁 I边梁= 中跨梁 I中梁= 底层柱 I底层柱= 其余各层柱 I余层柱= 令 =1则其余杆的相对线刚度为： = = =框架梁柱相对线刚度如图所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据二、各种荷载设计值计算：（1）屋面框架相关荷载计算： 边跨恒载： 10mm厚面砖保护层 （上人屋面） 0.0117=0.17KN/m2 三毡四油防水层 0.45KN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平层： 0.0220=0.40kN/m2 20220mm厚炉渣水泥找坡（最薄处20厚）： 14（0.02+0.22）/2=1.68kN/m2100mm厚现浇混凝土板： 0.1 25=2.5kN/m2 V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶： 0.12kN/m2合计： 5.32 kN/m2 设计值： kN/m2屋面板传给次梁荷载： 5.322.4=12.768KN/m次梁自重： 0.25（0.4-0.1）25=1.875kN/m合计： 14.643KN/m 设计值： kN/m次梁传来集中荷载： 14.4635.1=73.761 KN 设计值： kN主梁自重： （0.6-0.1）0.325=3.75kN/m 设计值： kN/m边跨活载：屋面板的活载设计值：（上人屋面） 1.42=2.8kN/m2 次梁活载设计值： 2.82.4=6.72kN/m 边跨主梁活载设计值： 6.725.1=34.27kN 边跨边节点恒载： 边柱纵向连系梁自重： 0.250.625=3.75kN/m 梁侧粉刷： ( 0.6-0.1)170.02=0.17kN/m 梁外侧贴面砖： 0.50.6=0.3kN/m 1.2m高女儿墙自重： 0.241.219=5.472kN/m 1.2m高女儿墙外侧贴面砖： 0.51.2=0.6kN/m 屋面板传来的荷载： 合计：16.17kN/m 设计值： kN/m 顶层边节点集中荷载设计值： kN/m 边跨边节点活载： 顶层边节点活荷载设计值： kN/m中节点恒载：中柱纵向连系梁自重： 0.250.625=3.75 KN/m中柱纵向连系梁侧粉刷： 2（0.6-0.1）+0.25170.02=0.425 KN/m屋面传来荷载： KN/m 合计：15.347 KN/m 设计值： KN/m顶层中节点集中荷载设计值： KN/m中跨中节点活载：中节点活载设计值KN右跨恒载：10mm厚的面砖保护层（上人屋面） 0.01KN/m三毡四油防水层 0.45KN/m20mm厚1：2水泥砂浆找平层 20220mm厚炉渣水泥找坡（最薄处20mm厚） 100mm厚现浇混泥土板 V型轻钢龙骨架及铝合金龙骨架吊顶 0.12KN/m 合计：5.32KN/m 设计值：1.25.32=6.384KN/m屋面板传给连系梁的荷载： KN/m连系梁自重： KN/m合计：12.701KN/m 设计值：1.212.701=15.24KN/m 连梁传来的集中荷载： 设计值： 主梁自重： 设计值： 右跨活载： 屋面的活载设计值：（上人屋面） 连梁活载设计值： 右跨主梁活载设计值： 右边跨右节点恒载： 纵向连系梁自重： 梁侧粉刷： 梁外侧贴面砖： 1.1m女儿墙自重 1.1m女儿墙贴面砖 屋面传来荷载 合计 ： 14.624KN/m 设计值： 顶层边节点集中荷载设计值 顶层边跨边节点活载设计值 （3） 标准层框架相关荷载计算：边跨恒载： 30mm厚水磨石面层 0.65KN/m2 100mm厚现浇混凝土板： 0.1 25=2.5kN/m2 V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶： 0.12kN/m2合计： 3.27 kN/m2 设计值： kN/m2 楼面板传给次梁荷载： 3.272=6.54 KN/m次梁自重： 0.25（0.4-0.1）25=1.875kN/m 合计： 8.435 kN/m 设计值： kN/m次梁传来集中荷载： 8.4356=50.61 KN 设计值： kN主梁自重： （0.45-0.1）0.2525=2.188kN/m 设计值： kN/m边跨活载：楼面板活载设计值： kN/m2楼面次梁活荷载设计值： kN/m楼面主梁活荷载设计值： kN边跨边节点恒载：边柱纵向连系梁自重： 0.250.45256=16.875 kN梁侧粉刷： (0.45-0.1)170.026=0.714kN梁外侧贴面砖： 0.450.56=1.35kN 窗上过梁 ： 窗上下墙体自重： 0.20.9184+（0.3+0.9）1860.2=31.68kN楼面板传来荷： 窗上下墙体粉刷： 0.02（0.9+0.6）176+40.02417=8.5kN窗下墙体贴面砖： 0.5（0.9+0.6）6+440.5=12.5kN铝合金窗自重 0.43.94=2.808kN框架柱自重： 0.350.43.925=13.65kN框架柱粉刷： 0.530.023.917=0.703kN框架柱贴面砖： 0.53.90.35=0.683kN 合计：115.708KN 设计值：边跨边节点活载楼层边节点活荷载设计： 中节点恒载：中柱连系梁自重： 0.30.45256=20.25 kN中柱连系梁侧粉刷： 2(0.45-0.1)170.026=1.428kN楼面传来荷载： kN内纵墙自重： （6-1）(3.9-0.45) 0.2419=78.66kN内纵墙粉刷： （6-1）(3.9-0.45) 0.02172=11.73 kN铝合金高窗及门重： 0.453.91.5+0.512.1=3.683 kN 合计：145.181 kN 设计值： kN中跨中节点活载；中跨中节点活载设计值： kN （4） 底层框架相关荷载计算 边跨边节点 基础梁： bh=250mm500mm基础梁自重： 0.250.50625=18.75kN铝合金窗自重： 0.453.96=10.53kN 窗上下墙体自重： 0.24（0.9+0.6）619=41.04kN 窗侧墙面砖及粉刷 窗侧墙体自重： 窗下墙体粉刷及贴面砖： （ 0.02 0.917+0.50.9）4.5=3.402 kN框架柱自重及内侧粉刷外贴面： kN 合计：186.754 kN 设计值： kN中节点基础梁自重： 0.250.5625=18.75kN内纵墙自重： kN 内纵墙粉刷： 20.02(6-0.1)17(3.9-0.45)=11.73kN框架柱自重： 0.350.4525=17.5kN框架柱粉刷： 1.10.023.917=1.459kN铝合金窗及门重： kN 合计：131.439kN 设计值： kN 右跨边节点： 基础梁：bh=250500mm 基础梁自重： 墙体自重： 1.10.12619=15.048KN 框架柱自重及粉刷： 0.30.3525=11.25KN 合计： 45.048KN 设计值： 1.245.048=54.058KN屋面造型中的梁柱对框架柱产生的竖向力计算：其中：Z-1截面尺寸为： bh=350mm400mm L -1截面尺寸为： bh=250mm450mm L-2截面尺寸为： bh=250mm500mm恒载作用、活载作用下结构计算简图如下所示三、作用于屋面梁和楼面节点处集中风载计算 根据风压标准值计算公式为：，其中为高度z处风振系数，由于本建筑高度H=13.5m30.00m，可以取；对于矩形平面，风荷载体系数1=+0.8；2=-0.5风压高度变化系数z经查规范如下表；由设计资料可知。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，其计算过程如下表：根据： ww =Qwos（H4+0.5H3） =1.4（0.8+0.5）1 wos（H4+0.5H3） =1.82 wos（H4+0.5H3） W3=1.82 wos（0.5H3+0.5H2） =0.91 wos（H3+H2） W2=0.91 wos（H2+H1）S：为开间. H4为女儿墙高，取2.1m 风荷载计算表层数QwoSHW设31.41.31.01.060.463.918.75221.41.31.01.00.463.917.03511.41.31.01.00.46519.438风荷载作用下的内力计算：框架在风荷载作用下（以左向右吹）的内力用D值法进行计算，其步骤为：计算各柱抗侧刚度D及总剪力在各柱间的剪力分配；确定各柱反弯点高度系数y；求各柱杆端弯矩及梁端弯矩 ：计算各柱抗侧刚度D及总剪力在各柱间的剪力分配层数层剪力左柱D值中柱D值右边柱D值D每根边柱剪力（KN）中柱剪力（KN）每根右柱剪力（KN）318.7521.007235.787D=0.275D=0.435D=0.2971.007x155.2250.595：确定各柱反弯点高度系数yn：为总层数 j：为所在层 k：为梁柱线刚度比yo：标准反弯点高度比（由n、j、k查表可得）1：上下梁刚度变化时的刚度比2=上层层高/所计算层层高3=下层层高/本层层高由1、2、3可查得y1 、y2、y3层数边柱中柱右柱3n=3 j=3 k=2.752 yo=0.4321=1 y1=0y=0.432+0=0.432n=3 j=3k=6.105 yo=0.451=1 y1=0y=0.45+0=0.45n=3 j=3k=3.474 yo=0.451=1 y1=0y=0.45+0=0.452n=3 j=2 k=2.632 yo=0.4821=1 y1=02=1 y2=03=4.97/3.9=1.27 y3=0y= yo +y1+ y2+ y3=0.482n=3 j=2 k=6.105 yo=0.51=1 y1=02=1 y2=03=4.97/3.9=1.27 y3=0y= yo +y1+ y2+ y3=0.5n=3 j=2 k=3.474 yo=0.51=1 y1=02=1 y2=03=4.97/3.9=1.27 y3=0y= yo +y1+ y2+ y3=0.51n=3 j=1 k=3.33 yo=0.552=3.9/4.97=0.78 y2=0y= yo + y2 =0.55n=3 j=1 k=7.733 yo=0.552=3.9/4.97=0.78 y2=0y= yo + y2 =0.55n=3 j=1 k=4.4 yo=0.552=3.9/4.97=0