结构计算书模板

许昌学院本科毕业设计 论文 16 3 结构设计说明书 3 13 1 框架结构设计任务书框架结构设计任务书 3 1 13 1 1 工程概况工程概况 某旅馆设计楼 主体七层 钢筋混凝土框架结构 局部 8 层 梁板 柱均为现浇 建筑面积约为 6500m2 建筑物平面为 L 形 受场地限制 宽 40 米 长为 70 米 建筑方案确定 房间开间 3 6 米 进深 6 6 米 走廊宽 2 4 米 底层层高 3 9 米 其它层高 3 3 米 室内外高差为 0 45 米 设防烈度 7 度 一类场地 地震参数区划的特征周期分区为二区 抗震等级二级 图 3 1 柱网布置 3 1 2 设计资料设计资料 1 气象条件 基本风压 0 35KN m2 基本雪压 0 25 KN m2 2 抗震设防 许昌学院本科毕业设计 论文 17 七度近震 3 层面做法 二毡三油防水层 冷底子油热玛蹄脂二道 水泥石保湿层 200mm 厚 20mm 厚水泥砂浆找平层 120mm 后钢筋混凝土整浇层 吊顶 或粉底 4 楼面做法 水磨石地面 120mm 厚钢筋混凝土整浇层 粉底 或吊顶 混凝土强度等级为 C30 纵筋 2 级 箍筋 1 级 3 1 33 1 3 设计内容设计内容 1 确定梁柱截面尺寸及框架计算简图 2 荷载计算 3 框架纵横向侧移计算 4 框架在水平及竖向力作用下的内力分析 5 内力组合及截面设计 6 节点验算 3 23 2 框架结构设计计算框架结构设计计算 3 2 13 2 1 梁柱截面 梁跨度及柱高度的确定梁柱截面 梁跨度及柱高度的确定 1 初估截面尺寸 柱 一 二 三 四 五 六 层 b h 400mm 400mm 梁 L1 b h 250mm 400mm L2 b h 250mm 400mm L3 b h 250mm 400mm L4 b h 250mm 400mm 许昌学院本科毕业设计 论文 18 L5 b h 250mm 400mm L6 b h 250mm 400mm L7 b h 250mm 400mm L8 b h 250mm 400mm L9 b h 250mm 400mm L10 b h 250mm 400mm L11 b h 250mm 400mm 2 梁的计算跨度 以上柱形心线为准 由于建筑轴线与墙轴线不重合 故建筑轴线与 结构计算跨度相同 见图中所示 底层柱高度 h 2 8m 0 60m 0 5m 3 9m 其中 2 8m 为底层层高 0 60 m 为室内外高差 0 5m 为基础顶面至室外地面的高度 其它柱高 等于层高 由此得框架计算简图 图 3 2 框架梁编号 许昌学院本科毕业设计 论文 19 图 3 3 梁的计算跨度 3 2 23 2 2 荷载计算荷载计算 1 屋面均布恒载 按屋面的做法逐项计算均布荷载 计算时注意 吊顶处不做粉底 无吊顶处做粉底 近似取吊顶 粉底为相同重量 二毡三油防水层 0 35KN m2 冷底子油热玛蹄脂二道 0 05 KN m2 200mm 厚泡沫混凝土保温层 0 2 6 1 2KN m2 100mm 厚现浇板 0 1 25 2 5 KN m2 15 mm 厚吊顶与粉底 0 015 17 0 2 6KN m2 共计 4 36 KN m2 屋面恒载标准值 4 36 20 6 0 12 10 2 0 12 932 3 KN 0 25 20 6 0 12 10 2 0 12 53 46 KN G6 932 3 53 46 985 9 KN 七层屋面恒载标准值 G7 3091 147 0 5 36 3 4 2 11 3 18 30 96 9 5 51 40 10 1 33003300 4850 许昌学院本科毕业设计 论文 20 24 1 44 2 1316 1450 445 640 2 86 19 6904 KN 图 3 4 横向框架计算简图及柱编号 2 楼面均布恒载 按楼面做法逐项计算 水磨石地面 0 65KN m2 120 厚现浇板 0 12 25 3 KN m2 吊顶与粉底 0 015 17 KN m2 共计 3 91 KN m2 八层楼面均布荷载 因为该层设有小水箱 因此要将水箱荷载转化为均布荷载 20 吨 水箱在 7 2 5 6 房间内转化后的均布荷载约为 5 0 KN m2 7 2 0 5 5 6 0 5 9 65 453 261KN 其中 9 65 为细石混凝土 50 厚 水转化后的均布荷载 120 厚的现 许昌学院本科毕业设计 论文 21 浇板和吊顶与粉底的荷载标准值之和 因此八层楼面的荷载为 5 6 2 0 5 3 6 1 0 5 4 15 2 7 2 1 0 5 5 6 1 0 5 4 15 453 261 1046 338KN 其它层楼面荷载 5 6 2 0 5 3 6 14 0 5 4 15 5 6 0 5 3 6 12 0 5 4 5 4 2 0 5 3 6 0 5 4 15 4 7 2 0 5 7 2 0 5 4 15 2 4389 704KN 3 屋面均布活荷载 雪荷载标准值 10 3 6 0 5 6 6 2 2 4 0 5 0 25 147 KN 计算重力荷载代表值时 由于设计的可上人屋面 因此取荷载为 1 5 KN m2 此时雪荷载考虑 八层屋面活荷载标准值 5 6 2 0 5 3 6 0 5 1 5 2 5 6 1 0 5 7 2 1 0 5 1 5 7 2 0 5 5 6 0 5 1 5 284 82 KN 七层屋面活荷载标准值 5 6 3 0 5 7 2 4 0 5 1 5 7 2 0 5 7 2 0 5 1 5 2 3 6 0 5 4 2 5 6 3 4 2 0 5 1 5 2 5 6 0 5 7 2 0 5 1 5 1324 77 KN 4 楼面均布活荷载 楼面均布活荷对旅馆的一般房间为 1 5 KN m2 走廊 楼梯 门厅 等处取为 2 0 KN m2 为了计算方便 此处偏安全地同意取均布活荷载 2 0 KN m2 楼面均布活荷载标准值为 许昌学院本科毕业设计 论文 22 10 3 6 0 5 6 6 2 2 4 0 5 2 1175 KN 5 梁柱自重 包括梁侧 梁底 柱的抹灰重量 梁侧 梁底抹灰近似按加大了梁宽考虑 每根重量计算见例 0 34 0 7 6 1 25 36 3KN 表 3 1 梁柱自重 编号截面 m2 长度 m 根数每根重量 KN L1 0 3 0 6 6 12836 3 L2 0 3 0 6 1 91411 3 L3 0 25 0 6 6 112630 96 L4 0 25 0 4 1 9635 51 L5 0 25 0 6 3 14013 48 L6 0 25 0 45 3 124010 1 Z1 0 5 0 5 4 854435 4 Z2 0 5 0 5 3 326424 1 6 墙体自重 墙体均为 240 厚 两面抹灰 近似按加厚墙体考虑抹灰重量 单位面积上墙体重量为 0 28 19 5 32KN m2 卫生间墙厚为 180 0 2 19 3 8 KN m2 墙体自重计算见表 考虑墙体上有门和窗 所以墙净重按 80 折算 表 3 2 墙体自重 墙体 每片面积 m2 片数 重量 KN 折算重量 KN 底层纵墙 3 1 4 2 3322861829 许昌学院本科毕业设计 论文 23 底层横墙 6 1 4 2 1317721550 标 准层 纵 墙 3 1 2 85 3516451316 标 准层 横墙 6 1 2 7 1916651450 卫生间纵墙 1 71 2 85 24445445 卫生间横墙 2 6 2 7 24640 640 女儿墙纵墙 1 2 10 3 6 28686 女儿墙横墙 1 2 6 6 2 2 4 119 19 7 荷载分层总汇 顶层重力荷载代表值包括 屋面恒载 50 的均布活荷载 纵横墙 自重 楼面上 下各半层的柱及纵横墙体自重 其它层重力荷载代表值包括 楼面恒载 50 的楼面均布活荷载 纵横梁自重 露面上下半层的柱及纵横墙体自重 将上述分项荷载相加 得集中于各层楼面的重力荷载代表值 如下 第八层 G8 1189KN 第七层 G7 6904KN 第六层 G6 8976KN 第五层 G5 8976KN 第四层 G4 8976KN 第三层 G3 8976KN 第二层 G2 8976KN 第一层 G1 10196KN 3 2 3 水平地震作用下框架的侧移验算水平地震作用下框架的侧移验算 1 横梁线刚度 混凝土 C30 Ec 3 107KN m2 fe 1 5N mm2 在框架结构中为考虑这一有利作用 在计算梁的截面惯性矩时 对 许昌学院本科毕业设计 论文 24 现浇楼面的边框架取 I 1 5I0 I0为梁的截面惯性矩 对中框架梁取 I 2 0 I0 图 3 5 质点重力荷载值 建筑物总重力荷载代表值为 63169KN 8 1i Gi 横梁线刚度计算结果列于表 表 3 3 横梁线刚度 许昌学院本科毕业设计 论文 25 边 框 架 梁中 框 架 梁 梁 号 L 截 面 b h m2 跨 度 L m I0 bh3 12 m4 Ib 2 0 I0 m4 Kb EIb L KNm Ib 2 0 I0 m4 Kb EIb L KNm L1 0 3 0 6 6 6 5 4 10 38 1 0 3 3 68 104 L2 0 3 0 6 2 4 5 4 10 38 1 10 3 10 1 104 L3 0 25 0 6 6 6 4 5 10 39 10 3 4 09 104 L4 0 25 0 4 2 4 1 3 10 32 6 1 0 3 3 25 104 L5 0 25 0 6 3 6 4 5 10 3 6 75 10 3 5 63 1049 10 3 7 5 104 L6 0 25 0 4 5 3 6 1 9 10 3 2 85 10 3 2 38 1043 8 1 0 3 3 17 104 2 横向框架柱的侧移刚度 D 值计算 柱线刚度列于下表 表 3 4 柱线刚度 柱号 Z 截面 m2 柱高度 h m 惯性矩 Ic bh3 12 m4 线刚度 Kc Kc EIc h 许昌学院本科毕业设计 论文 26 Z1 0 5 0 5 4 85 5 21 10 33 22 104 Z2 0 5 0 5 3 3 5 21 10 34 74 104 横向框架侧移刚度 D 值计算见下表 表 3 5 横向框架侧移刚度 D 值计算 层柱类型 2 b c b c K K K K K K 一般层 底层 2 0 5 2 K K 一般层 K 底层 K 2 12 c DKkN m h 根数 边框边柱3 68 3 22 1 1430 52385914 边框中柱 3 68 10 1 3 22 4 28 0 761125014 中框边柱4 09 3 22 1 270 541888718 中框中柱 4 09 3 25 3 22 2 28 0 6501067718 底层 D 436520 边框边柱 3 68 3 68 2 4 74 0 78 0 281146774 边框中柱 3 68 10 1 2 2 4 74 2 91 0 593309734 中框边柱 4 09 4 09 2 4 74 0 86 0 3011572218 二 三 四 五 六 七层 中框中柱 4 09 3 25 2 4 74 1 55 0 4372282518 许昌学院本科毕业设计 论文 27 D 876446 边框边柱 3 68 3 68 2 4 74 0 78 0 281146778 中框中柱 4 09 4 09 2 4 74 0 86 0 301157222 八层 电梯 及楼 梯间 柱 D 148860 3 横向框架的自振周期 按顶点位移法计算框架的自振周期 顶点位移法是求结构基频的一种近似方法 将结构按质量分布情况 简化成无限点的悬臂直杆 导出以直杆顶点位移表示的基频公式 这样 只要求出结构顶点位移 就可按下式得到结构的基本周期 10 1 7TT 式中 0 基本周期调整系数 考虑非承重填充墙时取 0 6 T 框架的顶点位移 在未求出框架的周期前 无法求出框架 的地震力及位移 T 是将框架的重力荷载视为水平作用力 求得的假 象框架顶点位移 然后由 T 求出 T1 在用 T1求得框架结构的底部剪 力 进而求出框架多层剪力和结构真正的位移 表 3 6 横向框架顶点位移 层次Gi KN Gi KN Di KN m 层间相对位 移 Gi Di i 7690469048764460 00790 343 许昌学院本科毕业设计 论文 28 68976158808764460 0180 335 58976248568764460 02840 317 48976338328764460 03860 289 38976428088764460 04880 250 28976517848764460 05910 2011 110196619804365200 1420 142 T1 1 7 0 6 0 597 s 10 1 7TT 343 0 4 横向地震作用计算 在工类场地二区 结构的特征周期 Tg 和地震影响系数 max为 Tg 0 35 s max 0 08 由于 T1 0 597 s 1 4 1 4 0 35 0 49 s 应考虑顶点附加地震 作用 按底部剪力法求得基部剪力 若按 Fi GiHi GiHiFE 分配给各层顶点 则水平地震作用呈倒三角形分布 对一般层 这 种分布基本符合实际 但对结构上部 水平作用小于按时程分析法和振 型分解法求得的结果 特别对周期较长的结构相差更大 地震的宏观震 害也表明 结构上部往往震害严重 因此引入 n 即顶部附加的影响 且使修正后的剪力分布与实际更加吻合 由于本设计中有突出屋面的小 塔楼 因此由于考虑鞭梢效应 通常将按顶部剪力法计算分配给小塔楼 质点上的等效地震力加大 抗震规范规定放大系数取了增大的地震作用 离用于设计其自身以及与其相连接的结构构件 附加应力 Fn 加到主 体结构顶部 n 0 08 T1 0 01 0 08 0 597 0 01 0 0578 结构横向总水平地震作用标准值 许昌学院本科毕业设计 论文 29 FEK Tg T1 0 9 max 0 85 8 1i Gi 2656KN 顶点附加水平地震作用 Fn n FEK 0 0578 2656 31 46KN 各层横向地震剪力见表如下 表 3 7 各层横向地震作用及楼层地震剪力 层 次 hiHiGiGiHi 8 1j GjHj GiHi FiVi 83 327 951189332330 03690 09270 27 73 324 6569041701840 186619889 3 63 321 3589761916380 2095231412 3 53 318 0589761620170 1774431855 3 43 314 7589761323960 1453632218 3 33 311 4589761027750 1122802498 3 23 38 158976731540 080200 22698 5 14 854 8510196494510 0541352833 5 注 1 Fn 只加入主体的顶层即 7 层 2 突出屋面的第 8 层 V8 3F8 许昌学院本科毕业设计 论文 30 图 3 6 横向框架各层水平地震作用及地震剪力 5 横向框架抗震变形验算 多遇地震作用下 层间弹性位移验算见下表 表 3 8 横向变形验算 层次 层间剪力 Vi KN 层间刚度 Di KN 层间位移 Vi Di m 层高 m 层间相对 弹性转角 e 7889 38764460 013 31 3300 61412 38764460 00163 31 2063 51855 38764460 00213 31 1571 42218 38764460 00253 31 1320 32498 38764460 00293 31 1137 许昌学院本科毕业设计 论文 31 22698 58764460 00313 31 1064 12833 5101960 00654 851 746 层间弹性相对转角均满足要求 e1 47s 0 42 s 7711 0 8 纵向地震作用计算 结构纵向水平地震作用标准值为 FEK 0 9 max 0 85 T1 Tg 8 1i Gi 896 0 3 0 0 9 0 08 0 85 22388 003 568 66KN 定点附加地震作用 n 0 08 T1 0 01 0 08 0 42 0 01 0 043 Fn n FEK 0 0436 568 66 24 73KN 各顶层纵向地震剪力计算见下页表 11 Fi FEK 1 n j GiHi GiHi 表 3 11 各层纵向地震作用及层地震剪力 层 次 Hi m Ai m Gi KN GiHi j GiHi GiHi Fi KN Vi KN 83 328 4443 275125890 03519 0319 03 73 325 14073 5491022460 286155 55174 58 63 321 82948 354642740 18097 90272 48 53 318 52948 354545450 15382 21354 69 43 315 23004 042456610 12869 61424 30 33 311 93059 729364110 10255 47479 77 23 38 63059 729263140 07440 25520 02 12 35 32850 971151100 04222 84542 86 9 纵向框架变形验算 许昌学院本科毕业设计 论文 34 多遇地震作用 纵向框架层间弹性位移验算见表 3 12 表 3 12 纵向框架变形验算 层间 层间剪力 Vi KN 层间刚度 Di KN m 层间位移 Vi Di m 层高 hi m 层间相对弹 性转角 e 819 03525360 000363 3 9166 1 7174 581136340 001543 3 2142 1 6272 481136340 00243 3 1375 1 5354 691136340 003123 3 1057 1 4424 301319550 003223 3 1024 1 3479 771319550 003643 3 906 1 2520 021319550 003943 3 838 1 1542 861172000 004634 85 1144 1 层间弹性相对转角均满足要求 e e 450 1 3 2 43 2 4 水平地震作用下 横向框架的内力分析水平地震作用下 横向框架的内力分析 以上框架为例进行计算 边框架和纵向框架的计算方法 步骤与 横向中框架完全相同 故不再赘述 框架柱端弯矩见表 13 梁端弯矩 柱轴力见表 14 中柱两侧梁端弯矩按梁线刚度分配 地震力作用下框架弯矩见图 3 8 剪力及柱轴力见图 3 9 许昌学院本科毕业设计 论文 35 表 3 14 地震力作用下框架梁端弯矩及柱轴力 AB 跨BC 跨柱轴力 层 次 n l m M左 KNm M右 KN m Vb K N l m M左 KN m M右 KN m Vb KN ND KN NJ KN 76 634 3225 49 042 420 1420 14 16 7 8 9 04 7 74 66 667 9854 318 522 443 2143 21 36 0 1 27 56 25 23 56 692 976 525 672 460 8260 82 50 6 8 53 23 50 24 46 6121 6 101 2 33 762 480 4880 48 67 0 7 86 99 83 55 36 6 133 6 5 107 5 36 542 485 585 5 71 2 5 123 5 3 118 2 6 26 6 153 4 5 124 1 42 052 498 6598 65 82 2 1 68 03 158 4 2 16 6 168 2 5 146 3 47 662 4 116 3 5 116 3 5 96 9 6 87 83 207 7 2 计算梁端弯矩 M 梁端弯矩可按节点弯矩平衡条件 将节点上下柱 端弯矩之和按左右梁的线刚度比例分配 M左 M上 M下 K左 K左 K右 M右 M上 M下 K右 K左 K右 许昌学院本科毕业设计 论文 36 计算梁端剪力 Vb 根据梁的两端弯矩 Vb M上 M下 L 计算柱轴力 N 边柱轴力为各层梁端剪力按层叠加 中柱轴力为柱两侧梁端剪力 之差 亦按层叠加 3 2 53 2 5 竖向荷载作用下框架的内力分析竖向荷载作用下框架的内力分析 仍取中框计算 1 荷载计算 第七层梁的均布线荷载 AB 跨 屋面均布恒载传给梁 5 26 3 6 18 94 KN m 横梁自重 包括抹灰 0 29 0 6 25 4 35 KN m 恒载 23 29 KN m 许昌学院本科毕业设计 论文 37 图 3 8 地震作用下框架梁柱弯矩图 许昌学院本科毕业设计 论文 38 9 04 9 04 18 52 9 049 049 04 18 5218 5218 52 27 56 9 04 25 6725 6725 6725 67 53 23 33 7633 7633 7633 76 86 99 36 5436 5436 5436 54 42 05 123 53 42 0542 0542 05 165 58 47 6647 6647 6647 66 213 24213 24 27 56 53 23 86 99 123 53 16 78 8 16 78 36 01 36 01 50 68 50 68 25 2325 23 67 07 70 83 50 2450 24 71 25 84 92 82 21 82 21 118 26118 26 96 96 96 96 207 72207 72 ABCD 许昌学院本科毕业设计 论文 39 BC 跨 屋面均布恒载传给梁 5 26 3 6 18 94 KN m 横梁自重 包括抹灰 0 29 0 4 25 2 9 KN m 恒载 21 84 KN m 第七层活载 1 5 3 6 5 4 KN m 第二 三 四 五 六层梁的均布线荷载 AB 跨 楼面均布荷载传给梁 3 91 3