吉别克计算书正文.doc

烟 台 大 学 毕 业 设 计第1章 工程概况该设计为烟台大学教职工公寓11#楼。共六层：一层为车库和储藏室，层高2.6m；标准层层高为2.8m。一梯两户，建筑面积分别约100 m，120m，层建筑面积约700m。本结构采用现浇框架结构，填充墙采用加气混凝土砌块。门为木质平开门，窗为塑钢窗。 第2章 设计资料2.1设计要点2.1.1设计标高室内外高差450mm。2.1.2自然条件基本风压：=0.55 kN/m基本雪载：0.4 kN/m地震烈度为7度，类建筑场地，地面粗糙度取C类。2.1.3 地质条件地表以下1.5 m为杂填土，持力层为粉土层，地基承载力特征值fak=261kPa,地下水位于天然地面下8 m且无侵蚀性。2.2 设计依据参考文献：1.建筑结构荷载规范 GB 50009-2001（2006修订版）2.混凝土结构设计规范 GB 50010-20023.建筑抗震设计规范 GB 50011-20104.建筑设计防火规范 GBJ16-87（2002版）5.建筑地基基础设计规范 GB 50007-20026.住宅建筑设计规范 GBJ96-867.房屋建筑制图统一标准 GB/T 50001-20018. 东南大学 同济大学 天津大学合编.混凝土结构上册，下册.中国建筑工业出版社，20059. 龙驭球，包世华主编.结构力学.高等教育出版社，200110. 孙训方，方孝淑，关来泰编.材料力学.高等教育出版社，200211. 高大钊主编.土力学与基础工程.中国建筑工业出版社，199812. 邱洪兴，舒赣平，曹双寅，穆保岗编著.建筑结构设计.东南大学，20072.3建筑做法2.3.1 屋面做法 粘土平瓦面，30mm厚细石混凝土保护层，三毡四油防水层，20mm厚水泥砂浆找平层，150mm厚水泥蛭石保温层，100mm厚钢筋混凝土板，另加木丝板吊顶棚。2.3.2楼面做法瓷砖地面，100mm厚钢筋混凝土板，15mm厚石灰砂浆抹灰。2.3.3墙身做法墙体为填充墙，采用加气混凝土砌块。外墙厚200mm，外贴瓷砖，内为20厚石灰砂浆抹灰；内墙厚120mm，两侧均为20厚石灰砂浆抹灰。2.3.4门窗做法内门为平开门，餐厅和厨房之间的门（及同向阳台的门）为推拉门；所有窗均为塑钢窗。2.3.5 地面做法素土夯实；200mm小毛石灌M2.5水泥砂浆；80厚C30混凝土。20厚1:2.5水泥砂浆抹光2.3.6厨房卫生间楼面做法马赛克防水楼面；1.5mm厚聚氨酯防水涂料（刷三便），撒砂一层粘牢；20 mm厚1：3水泥砂浆找平层；素刷水泥砂浆一道；100mm厚钢筋混凝土楼板；15mm厚纸筋石灰抹底。第3章 结构布置3.1结构体系选择考虑到建筑总高度16.8m在多层规范所规定的框架结构适用范围内，且建筑平面功能较复杂，为了平面布置的灵活，以获得大空间的需要，首先选择了框架结构体系。抗震等级为三级。 3.2 结构布置结构布置基本原则：平面布置简单规则、对称；竖向布置均匀规则，变形缝少设或不设。竖向荷载的传力途径：楼板的均布荷载和恒载传给梁，再由梁传给柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本住宅楼框架的承重方案为纵横向框架承重方案。标准层轴网布置图见图3-13.3 构件尺寸初估各梁、柱截面尺寸确定如下：边跨（AB跨）梁： 纵梁尺寸：柱截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下列公式估算： （3-1） （3-2）由现浇混凝土房屋的抗震等级表可知该框架结构抗震等级为三级，由此查抗震新规范得轴压比为0.85，各层的重力荷载代表值近似取12 kN/m，由图31可知，边柱及中柱的负载面积分别为，于是由上面的公式得柱的截面面积为：边柱（以较大值计算）中柱（以较大值计算）如取柱截面为正方形，则边柱和中柱的截面高度分别为263和313mm。根据以上计算结果和综合考虑其他因素，本设计柱截面采用的等截面。根据以上地质资料，由此求得底层柱高为2.60-0.1-0.40+0.45+1.5-0.8=3.2m。各梁柱构件的线刚度经计算列于表31及表32 图3-1 结构平面布置图表31 横梁线刚度计算表类类别AB跨1200BC跨3900CD跨2700CE跨4500EF跨3300DF跨5100FG跨1800表32 柱线刚度计算层次3-2框架结构计算简图3.4 基础选型当建筑物上部结构采用框架结构或单层排架结构承重时，基础常采用方形或矩形的独立式基础，这类基础称为独立基础或单独基础，是整个或局部结构物下的无筋或配筋基础。该结构荷载不太大，地基承载力较好，根据基础埋置深度、建筑材料、基础变形特性和结构形式等综合考虑，采用钢筋混凝土柱下独立基础。基础埋深1.5米。具体设计见后面。 第4章 重力荷载计算4.1 屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（不上人）：粘土平瓦面 30mm厚细石混凝土保护层 三毡四油防水层 20mm厚水泥砂浆找平层 150mm厚水泥蛭石保温层 100mm厚钢筋混凝土板 25mm厚木丝板吊顶棚 15层楼面：瓷砖地面 100mm厚钢筋混凝土板 15mm厚石灰砂浆抹底 4.2屋面及楼面的活荷载标准值不上人屋面均布活荷载标准值 屋面雪荷载标准值 楼面活荷载标准值 式中：为屋面积雪分布系数4.3 梁柱重力荷载代表值 梁柱可根据界面尺寸，材料容重及粉刷等计算出单位长度上的重力荷载。具体计算过程见表4-14.4 墙体及门窗重力荷载代表值外墙：200mm厚加气砌块，外贴瓷砖（0.5），内为20mm厚抹灰，则外墙单位墙面重力荷载为：内墙：120mm厚加气混凝土砌块，两侧均为20mm厚抹灰，则内墙单位墙面重力荷载为：门窗：木门： 铝合金窗： 荷载计算：26层：外墙面积，内墙面积，木门面积，窗面积 外墙；内墙；木门；窗；阳台：。1层：外墙面积，内墙面积，木门面积，铝合金门面积，窗面积 外墙； 内墙；门；窗。表41梁柱重力荷载代表值层次构件n2-6层横主梁10.250.40251.052.95310.11029.83298.825横主梁20.250.40251.052.95311.37033.372283.4纵主梁0.250.40251.052.95346.8220138.262679.56次梁10.250.35251.052.2972.90306.59516.96次梁20.250.35 251.052.2973.50208.04次梁30.250.35 251.052.2972.30305.30柱0.400.40 251.054.216.405868.883995.04小棚层横主梁10.250.40 251.052.95310.10229.831930.23横主梁20.250.40251.052.95311.301433.37纵主梁0.250.40251.052.95346.824138.26次梁10.250.35251.052.2972.9066.59次梁20.250.35251.052.2973.5048.04次梁30.250.35251.052.2972.3065.30柱子0.400.40251.054.203.505815.12876.96阁楼层横主梁0.250.40251.052.95310.101629.53472.48纵主梁0.250.40251.052.95346.824138.26553.04柱0.400.40 251.054.202.405810.08584.64.5 重力荷载代表值集中于各搂层标高处的重力荷载代表值计算如下： 屋面梁处；=结构和构件自重+50%雪荷载 搂面梁处：=结构和构件自重+50%活荷载其中结构和构件自重取楼上、下1/2层高范围内（屋面梁处取顶层的一半）的结构及构件自重（包括纵横梁自重，楼板结构层及构造层，纵横墙体及柱等自重）各质点重力荷载代表值及质点高度如图41所示 图4-1 各质点的重力荷载代表值第5章 框架侧移刚度计算5.1横向框架侧移刚度计算梁柱线刚度之比计算按下公式： 图5-1 抗侧刚度计算简图梁柱线刚度之比按下公式计算： 一般层： （5-1）底层： （5-2）抗侧刚度修正系数按下式计算：一般层： (5-3)其余层： (5-4)抗侧刚度按下式计算： （5-5）横梁线刚度见表3-1，柱子线刚度见表5-1，计算过程见下表5-1表5-1边框架侧移刚度D值层次B-1,B-27(2根)C-1,C-27(2根)E-1,E-27(2根)F-1,F-27(2根) 底层1.10 0.52 126362.050.63154362.0390.628156751.30.545133593426361-6层0.96 0.32 124742.050.506195141.140.365190581.30.39315167397278中框架侧移刚度D值 层次中跨中柱E（2根）中跨中柱C边（2根）中跨中柱D（6根）中跨中柱C中（6根）底层1.74 0.60 145482.740.683167443.390.722176833.5860.731179152761721-6层1.74 0.47 179131.190.373144031.4850.422164021.560.43116594262608楼梯间框架柱侧移刚度D值层次-3,-5（6根）-3（3根）1-6层底层1.12 0.52 127252.110.637156010.9760.328126351.8450.47918475131235将上述情况下不同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，一层与二层之比为741961/791121=0.930.7 该框架为标准框架。第6章 横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算6.1横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算6.1.1横向自震周期计算表6-1 结构顶点的假想侧移计算层次 / kNVGi/kN/(N/mm)/mm/mm阁楼层7525.357525.357911219.51316.616层6696.9614222.3179112117.97307.105层6696.9620919.2779112126.44289.134层6696.9627616.2379112134.90262.693层6696.9634313.1979112143.37227.792层6696.9641010.1579112151.83184.421层6696.9647707.1179112160.30132.59小棚层5935.6653642.6874196172.2972.29按下式计算基本周期T1，其中的量纲为m，周期折减系数=0.8,则T= (6-1)T=1.70.8=0.764s6.1.2水平地震作用及楼层地震剪力计算结构高度不超过40m,质量和刚度沿高度均匀分布，变形以剪切型为主,故用底部剪力法用。结构总水平地震作用标准值按下式计算，即 (6-2) G=0.85（5935.66+6696.966+7525.35）=45596.35kN = （6-3）= 总地震力按下式计算：=0.03945596.35=1778.25kN因1.4T=1.40.35=0.49sT=0.764s,所以应考虑顶部附加水平地震作用，顶部附加地震作用系数按下式计算，即=0.08T+0.07=0.131=0.1311778.25=233.16kN各质点的水平地震作用按下式计算，将F，代入可得 =（1-） （6-4）具体计算过程见表6-2表6-2 各质点的横向水平地震作用及楼层地震剪力计算层次/m/kN/kN.m/kN/kN阁楼层22.507525.35169320.380.24368.17368.176层20.006696.96133939.200.19291.24659.415层17.206696.96115187.710.16250.46909.874层14.406696.9696436.220.14209.691119.563层11.606696.9677684.740.11168.921288.482层8.806696.9658933.250.08128.141416.621层6.006696.9640181.760.0687.371503.99小棚层3.205935.6618994.110.0341.301545.29各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见下图6-1图6-1横向地震作用及楼层地震剪力6.1.3水平地震作用下的位移验算水平地震作用下框架结构的层间位移u和顶点位移u层间弹性位移角的计算过程见下表6-3表6-3 横向水平地震作用下位移验算层次Vi/kN/N/mm)/mmui/mmhi/mm=/hi阁楼层368.177911210.4711.2725001/53196层659.417911210.8310.828001/33735层909.877911211.159.9728001/24344层1119.567911211.428.8228001/19723层1288.487911211.637.428001/17182层1416.627911211.795.7728001/15641层1503.997911211.903.9828001/1473小棚层1545.297419612.082.0832001/1538由表6-3可见，最大层间弹性位移角发生在小棚层，其值为1/14730.016六层659.416696.960.0460.016五层909.876696.960.0430.016四层1119.56696.960.0410.016三层1288.486696.960.0370.016二层1416.626696.960.0340.016一层1503.996696.960.0310.016小棚层1545.295935.660.0280.016 经过上表计算可知，最小剪重比为0.0280.016,故剪重比满足要求。 6.1.5水平地震作用下框架内力计算。 以轴线横向框架内力计算为例，计算横向框架内力。 图6-2 框架上的左震荷载（右震时荷载作用在框架右边） 图6-3右震弯矩图（） 图6-4 右震剪力图() 图6-5 右震轴力图() 图6-6 左震弯矩图() 图6-7 左震剪力图() 图6-8 左震轴力图() 6.2横向风荷载作用下框架结构内力和侧移计算6.2.1风荷载标准值风荷载标准值按下式计算： （6-5）基本风压=0.55kN/m由荷载规范得=0.8（迎风面）=0.5（背风面）。B类地区，=22.5/56.82=0.39 =0.42,T=0.764s ; T=0.550.764=0.32kNs/m查的=1.3，由下式得： =1+ （6-6）仍取轴线横向框架，其负载宽度为5.7m，沿房屋高度的分布荷载标准值 =3.60.55 （6-7）根据各楼层标高处的高度H查取，代入上式可得各楼层标高处的，如下表表6-5 沿房屋高度分布风荷载标准值层次/m/(kN/m)W/kN阁楼层22.510.891.613.694.616层200.890.841.573.399.505层17.20.760.781.533.078.604层14.40.640.741.472.807.853层11.60.520.741.382.647.382层8.80.390.741.292.456.871层60.260.741.192.276.36小棚层3.20.140.741.102.106.30荷载规范规定，对于高度大于30m且高度比大于1.5的房屋结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。本例房屋高度H=22.530m，框架结构分析时，应按静力等效原理将分布荷载转化为节点集中荷载，= (6-8) 6.2.2风荷载作用下的水平位移验算 根据水平风荷载，计算轴线框架的层间侧移刚度，层间剪力V，计算过程见表表6-6 风荷载作用下框架层间剪力及侧移计算层次小棚层1层2层3层4层5层6层阁楼层Fi/kN6.36.366.877.387.858.69.54.61Vi/kN57.4751.1744.8137.9430.5622.7114.114.61(N/mm)6159360637606376063760637606376063760637/mm0.93 0.84 0.74 0.63 0.50 0.37 0.23 0.08 mm0.931.772.513.143.644.014.244.32/1/34401/33331/37831/44441/56001/75671/121731/31250由表可见，风荷载作用下框架的最大层间位移角为1/3333，远小于1/550，满足规范要求。6.2.3风荷载作用下框架结构内力计算框架上荷载与内力图如下图所示： 图6-9 横向框架上的左风荷载（右风时作用点在框架右边） 图6-10 左风弯矩图（） 图6-11 左风剪力图（kN） 图6-12 左风轴力图 图6-13 右风弯矩图() 图6-14 右风剪力图(kN) 图6-15 右风轴力图(kN) 第7章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算7.1 横向框架内力计算 7.1.1计算单元取（9）轴线横向框架进行计算计算单元宽度为5.7米，入图7-1所示，直接传给该框架的楼面荷载如图中的水平阴影线所示计算单元范围内的其余楼面荷载则通过纵向框架梁以集中力的形式传给横向框架，作用于节点上，由于纵向框架梁的中心线与柱的中心线不重合，因此在框架节点上还作用有集中力矩.图7-1 横向框架计算单元 7.1.2 荷载计算（一） 恒载计算 主梁自重 2.5 次梁自重 2.19柱自重 4.200 屋面恒荷载 5.67 楼面恒荷载 3.31 内墙自重 3.92 顶层：q=2.19kN/mq=kNq=q=q=p=27.67kN+2.55.72.85+0.61.22.192.7+ p5.7=0 P=22.47kNp=25.77kN 5.67 4.2+ 3.9+p=13.3kN M=pe=27.67=0.69kN.mM=pe=22.47M=pM其余层： q=2.19kN/mq=q=q=q=p=28.64kN+2.55.72.85+0.61.22.192.7+ p5.7=0 P=24.02kNp=27.49kN 3.31 4.2+ 3.9+p=14.1kN M=pe=28.64=0.716kN.mM=pe=24.02M=pM恒荷载作用下的横向框架受力情况如下表7-1表7-1 横向荷载作用下框架受力情况层次q1kN/mq2kN/mq3kN/mq4kN/mq5kN/mp1kNp2kNp3kNp4kNM1kNmM2kNmM3kNmM4kNm阁楼层2.192.048.1620.433.627.722.525.713.30.690.50.60.331-6层2.191.197.1511.919.628.62427.514.10.720.60.60.35分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，具体分布情况如图7-2所示：分别为由纵梁，中纵梁直接或间接传给柱的恒载，它包括梁自重，楼板重等重力荷载，具体分布情况如下7-2所示。 图7-2 各层梁上的恒载 图7-3 恒载弯矩图（） 图7-4 恒载剪力图（） 图7-5 恒荷载轴力图 （） 7.1.3.活在计算 不上人屋面均布活荷载标准值 屋面雪荷载标准值 楼面活荷载标准值 式中：为屋面积雪分布系数 顶层： 不上人屋面时的计算：q=q=q=q=p=1.14kN+ p5.7=0 P=1.62kNp=1.84kN 0.54.2+ 3.9+p=0.65kN M=pe=1.04=0.028kN.mM=pe=1.62M=pM雪荷载下的计算：q=q=q=q=p=1.1kN+ p5.7=0 P=1.3kNp=1.58kN 0.44.2+ 3.9+p=0.52kN M=pe=1.1=0.026kN.mM=pe=1.3M=pM其余层：1-6层活荷载： q=q=q=q=p=5.5kN+ p5.7=0 P=6.9kNp=7.3kN 2.0 4.2+ 3.9+p=2.6kN M=p=5.5=0.13kN.mM=p=6.9M=pM活荷载作用下受力情况如下表7-2表7-2 框架上活荷载层次q2kN/mq3kN/mq4kN/mq5kN/mp1kNp2kNp3kNp4kNM1kNmM2kNmM3kNmM4kNm阁楼层0.180.140.720.571.81.42.972.371.141.11.621.31.841.580.650.520.0280.020.040.030.050.040.0160.011-6层0.722.887.211.885.56.97.32.60.130.170.180.065分别为房间和走道板传给横梁的梯形荷载和三角形荷载，具体分布情况如图7-2所示： 分别为由纵梁，中纵梁直接或间接传给柱的恒载，具体分布情况如下7-2所示。 图7-6 活载弯矩图（不上人屋面）（） 图7-7 活荷载剪力图（不上人屋面）（） 图7-8 活荷载轴力图（不上人屋面）（） 图7-9 活荷载弯矩图（雪荷载）（） 图7-10 活荷载剪力图（雪荷载）（） 图7-11 活荷载轴力图（） 7.2 横向框架内力组合7.2.1结构抗震等结构的抗震等级可根据结构的类型、地震烈度、房屋高度等因素确定，本工程框架为三级抗震等级。7.2.2框架梁内力组合工程考虑七种内力组合： 1.2恒+1.4活 1.2恒+1.4风1.35恒+1.4（0.7活0.6风） 1.2恒+1.40.9(活风) 1.0恒1.4风 1.2(恒+0.5活)1.3地震 1.0（恒+0.5活）1.3地震 梁组合结果见附表7-3。其中恒载和活载是经过调幅后的弯矩，调幅系数为0.857.2.3框架柱内力组合 取每层柱顶和柱底两个控制截面，也按照以上7种组合计算结果见附表7-4。第8章 截面设计8.1 框架梁8.1.1梁的正截面受弯承载力计算（采用HRB400的钢筋）以一层AB跨为例计算，配筋结果见下表：表8-1框架梁纵筋配筋表层次截面M(kN)实配钢筋顶层AB梁左15.605093393C121.50.37中70.00255092C 180.55右12.9605093393C 121.50.37BC梁左16.205093393C 121.50.37中8.880.00315092C 180.55右26.305093393C 121.50.37CD梁左68.705096033C 160.840.66中55.50.0195092C 180.55右54.505096033C 160.840.66底层悬挑2.6905096033C 160.840.66AB梁左57.3505096033C 160.840.66中9.70.0055092C 180.55右48.7605096033C 160.840.66BC梁左59.8805096033C 160.840.66中7.520.0515092C 180.55右70.1305096033C 160.840.66CD梁左70.1305096033C 160.840.66中51.920.0515092C 180.55右67.6305096033C 160.840.66 从附表中分别选出AB跨跨间截面及支座截面的最不利内力，并将支座中心处的弯矩换算为支座边缘控制截面的弯矩进行计算支座弯矩：， ，跨间弯矩：，当梁下部受拉时，按T形截面计算，当梁上部受拉时，按矩形截面计算。翼缘计算宽度当按跨度考虑时按梁间距考虑时，按翼缘厚度考虑时，此种情况不起控制作用，故取。梁内纵向钢筋选HRB400级钢，下部跨间截面按单筋T形截面计算。因为，所以属于第一类T形截面，选配钢筋2C18，满足要求。将下部跨间截面的两根钢筋伸入支座，作为支座负弯矩作用下的受压钢筋，再计算相应的受拉钢筋，即支座A上部，说明富足且达不到屈服，可近似取选配钢筋3C12，支座B上部选配钢筋3C12，8.1.2梁斜截面受剪承载力计算 AB跨：所以截面满足要求 梁端加密区箍筋取4B10100，箍筋用HRB335级钢筋，则 加密区长度取0.6m，非加密区箍筋取4B10150，设置满足要求 框架梁箍筋配筋表如下表8-2所示：表8-2框架梁箍筋配筋表层次梁截面加密区非加密区实配钢筋实配钢筋顶层AB梁左16.58304.770B10100B10150右15.69304.770B10100B10150BC梁左22.9304.770B10100B10150右31.07304.770B10100B10150CD梁左83.88304.770B10100B10150右76.84304.770B10100B10150底层AB梁左57.37304.770B10100B10150右48.74304.770B10100B10150BC梁左59.88304.770B10100B10150右62.94304.770B10100B10150CD梁左70.13304.770B10100B10150右67.61304.770B10100B101508.2 框架柱8.2.1剪跨比和轴压比验算表8-3列出了框架柱各层剪跨比和轴压比计算结果。注意，表中都不应考虑承载力抗震调整系数。由表可见各柱的剪跨比和轴压比均满足规范要求。表8-3柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次 (N/mm2) Mc(kNm) Vc(kN) N（kN）Mc/Vh0C柱顶层40036516.70 58.957.4146.32.81 0.0600.85底层40036516.70 94.7132.914177.89 0.5810.85D柱顶层40036516.70 63.952.498.743.34 0.040.85底层40036516.70 76.9323.39789.05 0.4010.858.2.2柱正截面承载力计算（采用HRB400的钢筋） 以顶层C柱为例说明，根据