现浇钢筋混凝土结构土木建设设计书.doc

现浇钢筋混凝土结构土木建设设计书一.设计概况 1.1建设地点：某市文化行政区临街一侧。 1.2设计资料 1.2.1总建筑面积：3000M左右。 1.2.2建筑耐火等级：级。 1.2.3结构类型：框架结构为主。 1.2.4建筑层数：34层为主。 1.2.5层高：3.03.6m1.3设计原始资料 1.3.1设计使用年限 1.3.2建筑结构安全等级：二级。 1.3.3地上部分为一类环境，地下部分为二b类环境。1.3.4场地情况见总平面图，场地平整，三通已完成，主要建筑材料供应充足。1.3.5抗震设防烈度：六度四级1.3.6基础底面持力层为中砂，地基承载力以180200kN/m2设计，无地下水。1.3.7主导风向：夏季东南风，冬季西北风 ，风压0.35 kN/m21.4场地土条件场地土为II类，钻探场地平坦。1.4.1场地土层（自上而下分布）（1）杂填土层：0.7m，容重（2）耕土：灰黑色、湿、厚0.3m，容重（3）粘土：褐黄棕褐色，中密，很湿，可塑状态，厚2.22.6m，容重（4）淤泥：浅灰深灰色，稍密，饱和，软塑流塑状态，厚6.46.6m，容重（5）粘土：灰黄色，中密，很湿，饱和，可塑硬塑状态，厚6m，容重（6）中砂层：中密，厚58m。（7）地下水位：地下3.03.5m之间。3建议基础放置在粘土二 结构布置方案及结构选型根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用钢筋混凝土框架结构体系，框架梁、柱布置参见结构平面图。2.1 结构承重方案选择 根据建筑功能要求及建筑物可用的占地平面地形，横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案，具体布置详结构平面图（图1）。施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案。楼盖方案采用整体式肋形梁板结构。电梯井采用构造柱加强。楼梯采用整体现浇梁承式楼梯。基础采用柱下独立基础。2.2 主要构件选型及尺寸初步估算2.2.1. 主要构件选型（）梁板柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构（）墙体采用：普通烧结砖（）墙体厚度：外墙240mm，内墙:240mm，女儿墙240mm（）基础采用：柱下独立基础2.2.2. 梁柱截面尺寸估算 根据本项目房屋的结构类型、抗震设防烈度和房屋的高度查表可得本建筑的抗震等级为四级。楼板厚度取120mm，各层梁、柱、板混凝土强度等级均为C30，纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋，其余钢筋采用HPB235级钢筋。 根据建筑平面布置确定结构平面布置图可知，边柱及中柱的承载范围分别为7.8m3.75m和7.8m5.25m。估算结构尺寸时，楼面荷载近似取12KN/ m2计算。（） 横向承重框架:梁的跨度（3000mm7500mm），考虑施工难度因素故采用等截面梁，取跨度较大者进行计算。取L=7500mm h=(1/81/12)L=937.5mm625mm 取h=650mm. 325mm216mm 取b=300mm 满足b200mm且b/ 400/2=200mm故横向框架梁初选截面尺寸为：bh=300mm650mm图1：结构平面布置图（2）纵向承重框架： 取L=7800mm h=(1/81/14)L=975mm557mm 取h=650mm 325mm216mm 取b=300mm故纵向框架梁初选截面尺寸为：bh=300mm650mm （3）框架柱:3300=220mm165mm b=(12/3)h 取b=h 按轴力估算:BC列柱: No=47.8m5.25m12KN/m2=1965.6KN AD列柱: No=47.8m3.75m12KN/m2=1404KN 按轴压比验算:此建筑抗震等级为四级，=1.0 选C30型混凝土 =14.3 N=1.2No B、C列柱： A、D列柱：故初选柱截面尺寸为： AD列柱及B、C列柱：bh=400mm400mm三 确定结构计算简图.三个假设：平面结构假定：认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力；楼板在自身平面内刚性假定：在水平荷载作用下，框架之间不产生相对位移；由于结构体型规整，不考虑水平荷载作用下的扭转作用。.计算简图本设计基础选用柱下独立基础，基础顶面标高为-0.450m，框架的计算单元如图1，假定框架嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。框架梁计算跨度：AB跨为7500mm，BC跨为3000mm，CD跨为7500mm框架柱高度：取底层为H1=3300mm+450mm =3750mm，二、三、四层为H2=H3=H4=3300mm。由此可绘出框架的计算简图，如图2所示。3.1梁柱截面特征值计算由构件的几何尺寸、截面尺寸和材料强度，利用结构力学有关截面惯性矩及线刚度的概念计算梁柱截面的特征，如表1及表2所示：3.2 梁柱惯性矩计算 3.2.1 梁计算：横向框架梁： 3.2.2 柱计算：柱： 3.3 梁柱线刚度计算3.3.1梁计算 ：AB、CD跨梁 Iab=BC跨梁 Ibc=3.3.2柱计算 首层柱i首=二层内柱i其 =3.4 梁柱相对线刚度计算 取三四层内柱相对线刚度为i其=1，则其余各杆件的相对线刚度为：3.4.1梁计算IabIbcI首图2：计算简图四 荷载标准值计算4.1 恒荷载标准值计算4.1.1 屋面恒载防水层（刚性）30厚C20细石混凝土 1.0kN/m2防水层（柔性）三毡四油屋面防水层 0.4kN/m220厚1:3水泥沙浆找平层 20kN/m3 0.02m=0.4kN/m260厚水泥蛭石板保温层 6kN/m3 0.06m =0.36kN/m2 80厚1:8水泥炉渣找坡 14kN/m3 0.08m= 1.12kN/m220厚1:3水泥沙浆找平层 20kN/m3 0.02m=0.4kN/m2120厚现浇钢筋混凝土板 25kN/m3 0.12m= 3kN/m220厚板底抹灰 20kN/m3 0.02m=0.4kN/m2 合计7.12kN/m2 4.1.2 楼面恒载水磨石地面 0.65kN/m2现浇钢筋混凝土板 25kN/m3 0.10m=2.5kN/m2板底抹灰 20kN/m3 0.02m= 0.4kN/m2 合计3.55kN/m24.1.3 梁自重自重 （0.65m-0.12m）0.30m25 kN/m3=3.98kN/m梁底(侧)抹灰 0.32kN/m 合计4.3kN/m4.1.4 柱自重 自重 0.4m0.4m25 kN/m =4kN/m柱侧抹灰 17kN/m3 0.01m0.4 m4=0.27kN/m 合计4.27 kN/m4.1.5墙自重及两面抹灰（1）女儿墙自重：自重 0.24m 1.2m25 kN/m3 =12kN/m 两面抹灰 0.8kN/m 合计12.8 kN/m（2）外纵墙自重：标准层 纵墙 18 kN/m3 1.3m0.24m =5.61kN/m铝合金窗 0.35kN/m21.5m=0.52kN/m内墙面20厚抹灰 20 kN/m30.02m31.9m=0.76kN/m水刷石外墙面 0.75kN/m合计7.64 kN/m首层纵墙 18 kN/m3 1.65m0.24m =7.12kN/m铝合金窗 0.35kN/m21.5m=0.52N/m内外墙面各20厚抹灰 20 kN/m30.04m2.25m=1.8 kN/m合计9.44kN/m内纵墙自重 首层纵墙 18 kN/m3 3.15m 0.18m =10.20kN/m两侧墙面各20厚抹灰 20 kN/m30.04m3.15m=2.52 kN/m合计12.72kN/m标准层纵墙 18 kN/m3 2.7m 0.18m =8.74kN/m两侧墙面各20厚抹灰 20 kN/m30.04m2.7m=2.16 kN/m合计10.50 kN/m隔墙自重 首层隔墙 9.8kN/m3 1.65m 0.24m =3.88kN/m铝合金窗 0.35kN/m21.5m=0.52N/m两侧墙面各20厚抹灰 20 kN/m30.04m2.25m=1.8 kN/m合计6.2kN/m标准层隔墙 9.8 kN/m3 1.2m 0.24m =2.82kN/m铝合金窗 0.35kN/m21.5m=0.52N/m两侧墙面各20厚抹灰 20 kN/m30.04m1.8m=1.44 kN/m合计4.78kN/m4.2 活载标准值计算4.2.1屋面及楼面荷载由荷载规范查表可得：不人屋面为2kN/m2，办公室，会议室楼面为2.0 kN/m2，走廊楼面为2.5 kN/m2。综合考虑活动隔墙及二次装修，楼面活荷载标准值均取为3.0 kN/m2。4.2.2屋面雪荷载标准值SK=URS0=1.00.45 kN/m2=0.45 kN/m2屋面雪荷载与活荷载不同时考虑，取两者中较大者，即取2kN/m2。4.2.3 风荷载标准值为了简化计算，作用在外面上的风荷载可近似用作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代。作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值：wk=ZSZ0(hi+hj)B/2式中w0：基本风压。w0=0.35 kN/m2Z：风压高度变化系数，因为建筑建于有密集建筑群的城市市区，所以地面粗糙度为C类。S：风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得S=1.3。Z：风振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构可用T1=0.08n（n是建筑层数）估算，约为0.32s，应考虑风压脉动对结果发生顺风向风振的影响Z=1+Hi/H3/Zhi：下层柱高hj：上层柱高，对顶层为女儿墙高度的两倍。B：迎风面的宽度，B=7.8m。H：建筑总高度，H=13.2m。计算过程见表3：表3 集中风荷载标准值离地高度z/mZZSw0/ kN/m2Hi/mHj/mwk/ kN13.20.741.171.30.353.32.48.79.90.741.171.30.353.33.310.16.60.741.171.30.353.33.310.13.30.741.191.30.353.753.311.0注：计算建筑的振型系数时，取H=14m，查表可得=1.14，=0.45。五 风荷载作用下的位移验算侧移刚度的计算见表4表5。风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算：表4横向首层D值的计算构件名称A轴柱0.70.44419445B轴柱0.40.37549435C轴柱0.40.37549435D轴柱0.70.4441944519445x2+49435x2=137760kN/m表5横向标准层D值的计算构件名称A轴柱0.5020024897B轴柱0.30.13048179C轴柱0.30.13048179D轴柱0.50.2002489724897x2+48179x2=146152kN/m式中-第j层的总剪力；-第j层所有柱的抗侧移刚度之和；-第j层的层间侧移第一层的层间侧移值求出以后，就可以计算各层楼板标高处的侧移值的顶点侧移，各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和。第j层侧移 顶点侧移 框架在风荷载的作用下侧移计算表见表7：表7 风荷载作用下框架侧移计算层次Wj/kN/kN(kN/m)/h410.9510.952039760.000051/66000311.3722.322039760.00011/33000213.1035.421461520.00021/21000113.6049.021377600.00041/14875=0.75mm验算侧移:层间侧移最大值：1/148751/550(满足要求)六 竖向荷载下框架受荷总图 为简化计算，楼面荷载分配等效为均布荷载（如附图1）.荷载的传递示意图见图3.短向分配：5aq/8 长向分配：附图1图3 标准层板传荷载示意图6.1梁计算6.1.1 A-B、C-D跨梁屋顶层梁：恒载:屋面板传给梁： 6.63 2.02=17.78kN/m梁自重： 6.07 kN/m 合计：23.85 kN/m活载 0.52.02=1.45kN/m二、三层梁：恒载楼面板传给梁： 3.552.02=10.30kN/m隔墙 10.50 kN/m梁自重： 6.07 kN/m 合计：26.87 kN/m活载 3.02.02=8.7kN/m一层梁：恒载楼面板传给梁： 3.552.02=10.30kN/m隔墙 14.14 kN/m梁自重： 6.07 kN/m 合计：30.77kN/m活载 3.02.02=8.7kN/m6.1.2 B-C跨梁屋顶层梁：恒载屋面板传给梁： kN/m 梁自重： 6.07 kN/m 合计：14.90kN/m活载 kN/m 二、三层梁：恒载楼面板传给梁 kN/m隔墙 10.50 kN/m梁自重： 6.07 kN/m 合计：21.70kN/m活载 kN/m一层梁：恒载楼面板传给梁 kN/m隔墙 14.14 kN/m梁自重： 6.07 kN/m 合计：25. 33kN/m活载 kN/m6.2 柱计算横向框架柱上集中荷载计算6.2.1 1/B、1/C轴梁（1/2、1/3轴之间）荷载屋顶层： 恒载板传梁：6.131.2+6.131.05=11.67kN/m 梁自重： 2.95 kN/m 合计：14.64kN/m活载0.51.2+0.51.05=0.96kN/m二、三层：恒载板传梁：3.551.2+3.551.05=6.65kN/m 隔墙 10.50 kN/m 梁自重： 2.95 kN/m 合计：20.10kN/m活载3.01.2+3.01.05=5.83kN/m 一层：恒载板传梁：3.551. 2+3.551.05=6.65kN/m 隔墙 14.14 kN/m 梁自重： 2. 95 kN/m 合计：23.74kN/m活载3.01.2+3.01.05=5.83kN/m 1/B、1/C轴梁（1/2、1/3轴之间）荷载恒载：屋顶层 0.54.014.64=29. 28 kN二、三层 0.54.020.10=40.20 kN一层 0.54.023.74=47.48kN活载：屋顶层 0.54.00.96=1.92 kN二、三层 0.54.05.83=11.66 kN一层 0.54.05.83=11.66 kN6.2.2 1/2及1/3轴上A-B及C-D跨次梁荷载屋顶层： 恒载屋面板传给梁： 6.13 2.02=17.77 kN/m梁自重： 3. 20 kN/m合计：20.98 kN/m活载 0.5 2.02=1.46 kN/m二、三层：恒载楼面板传给梁： 3.552.02=10.30 kN/m隔墙 10.50 kN/m梁自重： 3. 20 kN/m 合计：24.00 kN/m活载 3.002.02=8.70 kN/m一层：恒载楼面板传给梁： 3. 552.02=10. 30kN/m梁自重： 3.20kN/m 合计：13.50kN/m活载 3.002.02=8.70 kN/m1/2及1/3轴上A-B及C-D梁端剪力：恒载：屋顶层 0.54.820.98=50.35 kN二、三层 0.54.824.00=57.60 kN一层 0.54.813.50=32.4 kN活载：屋顶层 0.54.81.46=3.50 kN二、三层 0.54.88.70=20.88 kN一层 0.54.88.70=20.88 kN 6.2.3 1/2及1/3轴上B-C跨次梁线荷载屋顶层： 恒载屋面板传给梁： kN/m 梁自重： 3.20 kN/m 合计：12.04kN/m活载 kN/m二、三层：恒载楼面板传给梁 kN/m隔墙 10.50 kN/m梁自重： 3. 20 kN/m 合计：18.82kN/m活载 kN/m一层：恒载楼面板传给梁 kN/m梁自重： 6.07 kN/m 合计：11.19kN/m活载 kN/m1/2及1/3轴上B-C跨梁端剪力恒载：屋顶层 0.56. 912.04+29.28=70.82kN二、三层 0.56. 918. 82+40.20=105.12 kN一层 0.536. 911. 92+47.48=88.60kN活载：屋顶层 0.56. 90.72+1.92=4.40 kN二、三层 0.56. 94. 33+11.66=26.60 kN一层 0.56. 94. 33+11.66=26.60 kN6.2.4 A、D轴梁（1/2、1/3轴之间）荷载 屋顶层： 恒载屋面板传给梁： kN/m女儿墙自重 10.79 kN/m梁自重： 6.45 kN/m 合计：24. 90kN/m跨中集中荷载 50.35kN活载 kN/m跨中集中荷载 3.5kN三层：恒载楼面板传给梁 kN/m 外纵墙自重 5.77 kN/m梁自重： 6. 45 kN/m 合计：16. 66kN/m跨中集中荷载 57.60 kN活载 kN/m 跨中集中荷载 20.88kN二层：恒载楼面板传给梁 kN/m 外纵墙自重 4.33 kN/m梁自重： 45 kN/m 合计：15. 21kN/m跨中集中荷载 57.60 kN活载 kN/m 跨中集中荷载 20.88kN一层：恒载楼面板传给梁 kN/m kN/m外纵墙自重 6.08 kN/m梁自重： 6. 45 kN/m 合计：16.96kN/m跨中集中荷载 32.40 kN活载 kN/m 跨中集中荷载 20.88kN6.2.5 B、C轴梁（1/2、1/3轴之间）荷载屋顶层： 恒载屋面板传给梁： 6.131. 2=13.78kN/m梁自重： 6.45 kN/m 合计：20.23kN/m跨中集中荷载 70.82kN活载 0. 51.2=1.17kN/m跨中集中荷载 4.40kN二、三层： 屋面板传给梁： 33.551.2=8.00 kN/m隔墙 10.50 kN/m梁自重： 6.45 kN/m 合计：24.95kN/m跨中集中荷载 105.12kN活载 3. 001.2=6.77 kN/m跨中集中荷载 26.60kN一层：恒载屋面板传给梁： 3.551.2=8.00 kN/m隔墙 14.14 kN/m梁自重： 6.45 kN/m 合计：28.59kN/m跨中集中荷载 88.60kN活载 3. 001.2=6.77 kN/m跨中集中荷载 26.60kN6.2.6 柱集中荷载计算A轴与3轴相交柱及D轴与3轴相交柱集中荷载恒载屋顶层： 24.90 kN/m 2m2+50.35 kN=149.76 kN三层： 16.66 kN/m 2m2+57.60 kN=123.51 kN柱自重 3.80 kN/m3.3m=12.54 kN二层： 15.21 kN/m 2m2+57.60 kN=118.44 kN柱自重 3.80 kN/m3.3m=12.54 kN一层： 16.96 kN/m 2m2+32.40 kN=100.16kN柱自重 3.80 kN/m4. 2m=15. 96 kN5.950m高柱自重 3.80 kN/m5.950m=22.61 kN活载屋顶层： 0.62 kN/m 2m2+3.5 kN =5.98kN三层： 3.75 kN/m 2m2+20.88 kN =35.88kN二层： 3.75 kN/m 2m2+20.88kN =35.88kN一层： 3.75 kN/m 2m2+20.88 kN =35.88kNB轴与3轴相交柱及C轴与3轴相交柱集中荷载恒载屋顶层 ： 20.23 kN/m 2m2+70.82 kN =151.75kN二、三层： 24.95 kN/m 2m2+105.12 kN =204.51 kN柱自重 5.78 kN/m3.3m=19.07 kN一层： 28.59 kN/m 2m2+88.60 kN =190.67kN柱自重 8.28 kN/m4. 2m=34.78kN5.950m高柱自重 8.28 kN/m5.950m=49.27kN活载屋顶层： 1.17 kN/m 2m2+4.40 kN =9.06 kN一、二、三层： 6.77 kN/m2m2+26.60 kN =53.68 kN图4 轴框架竖向恒载图5 轴框架竖向活载七 框架内力计算为简化计算，考虑如下几种单独受荷情况：（） 恒载作用；（） 活载作用于A-B轴跨间；（） 活载作用于B-C 轴跨间；（） 活荷载作用于C-D跨；（） 风荷载作用（从左或从右）。对于(1)、（2）、(3)（4）种情况，框架在竖向荷载作用下采用迭代法计算。对于（5）种情况，框架在水平荷载作用下，采用D值法计算在内力分析前，还应计算节点各杆的弯矩分配系数以及在竖向荷载作用下各杆端的固端弯矩。7.1风荷载标准值作用下的内力计算风荷载标准值作用下的内力用D值法进行计算，第i层m柱所分配的剪力为，wi见表3。框架反弯点位置y=y0+y1+y2+y3，计算结果见表7、表8。表7 A、D轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh43.30.30.150000.150.5033.30.30.300000.301.0024.20.50.450-0.05-0.050.351.4715.950.70.550-0.02500.533.15表8 B、C轴框架柱反弯点位置层号h/my0y1y2y3yyh43.30.40.200000.20.6633.30.40.350000.351.1624.20.30.500-0.05-0.050.401.6815.950.40.750-0.02500.734.34框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩计算见表9、表10、表11。框架柱轴力与梁端剪力的计算结果表12。表9 风荷载作用下轴框架各层柱端弯矩、剪力及梁端弯矩计算表(边柱A、D)层次h/mVikN kN/m kN/mVimkNyhmMc上/kNmMu下kNmMb总kNm43.310.95203976333480.1630.780.52.180.392.1833.322.32203976333480.1633.631.08.353.638.7424.235.42146152248970.1706.021.4315.478.6119.115.9549.02137760194450.1416.913.1519.3521.7727.96表10 风荷载作用下轴框架各层柱端弯矩、剪力及梁端弯矩计算表(中柱B)层次h/mVikN kN/m kN/mVimkNyhmMc上/kNmMu下kNmMb左kNmMb右kNm43.310.95203976686400.3373.690.669.742.435.753.9933.322.32203976686400.3377.521.1616.098.4710.927.6024.235.42146152481790.33011.691.6829.4619.6422.3815.5515.9549.02137760494350.35917.604.3428.33763828.3019.67表11 风荷载作用下轴框架各层柱端弯矩、剪力及梁端弯矩计算表(中柱C)层次h/mVkN kN/m kN/mVimkNyhmMc上/kNmMu下kNmMb左kNmMb右kNm43.310.95203976686400.3373.690.669.742.433.995.7533.322.32203976686400.3377.521.1616.098.477.6010.9224.235.42