某学院01幢办公楼设计计算书毕业论文.doc

毕 业 设 计（论 文） 2某学院01幢办公楼设计计算书毕业论文目 录摘 要IIIAbstractIV1 结构选型与布置12 计算简图22.1确定计算简图22.2梁柱截面尺寸32.3材料强度等级32.4荷载计算33 框架内力计算113.1恒载作用下的框架内力113.2活载作用下的框架内力163.3风荷载作用下的位移、内力计算323.4地震作用下横向框架梁的内力计算364 框架内力组合445 框架梁、柱截面设计625.1梁柱截面配筋计算简述625.2柱的配筋计算625.3裂缝验算666 楼梯结构设计计算706.1梯段板计算706.2休息平台板计算716.3梯段梁TL1计算717 现浇楼面板设计737.1求支座中点最大弯矩737.2板块A计算737.3板块B计算747.4板块C计算758 基础设计768.1荷载计算768.2荷载计算768.3地基变形验算798.4基础结构设计80参考文献83致 谢8489学士学位论文 第1章 结构选型与布置1 结构选型与布置题目：南京某学院01幢办公楼设计根据建筑方案，设计建筑总面积约为2700m2，建筑总高度为13.8m。采用钢筋混凝土框架结构，建筑层数为四层，建筑主体长为50.8m，宽为13.6m。1.气象资料(1)基本风压值：0.35kN/m2(2)基本雪压值：0.65kN/m22.工程地质资料地质资料: 地下水位埋深0.901.10米。地质报告: (1)素土：厚度1.402.00米，fk=80Kpa。(2)粉质粘土：底层埋深2.809.00米,厚度1.407.10米，d=2.2，fk=250Kpa。(3)砂土：控制厚度达3.00米，fk=300Kpa。(4)冻土深度:0.5M3.抗震设防烈度本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。场地类别：I类场地。设计地震分组：第一组。4.荷载资料(1)办公楼楼面活载，查建筑结构荷载规范(GB50009-2001)，确定楼面活载标准值为: 办公室: 2.0KN/; 会议室: 2.0KN/;档案室: 2.5KN/; 储藏室: 5.0KN/;厕所: 2.0KN/; 陈列室: 3.5KN/;微机房: 3.0KN/; 屋面: 0.5KN/;走廊楼梯: 2.5KN/(2)屋面构造35厚490mm490mm的C30预制钢筋混凝土架空板、防水层、20mm厚1:3水泥砂浆找平层，现浇钢筋混凝土屋面板、12mm厚纸筋石灰粉平顶。(3)楼面构造水泥楼面：10mm厚1:2水泥砂浆面层压实抹光、15mm厚1:3水泥砂浆找平层、现浇钢筋混凝土楼面板、12mm厚纸筋石灰粉平顶；(4)围护墙：围护墙采用200mm厚非承重空心砖(190mm190mm190mm,重度3.6 KN/),M5混合砂浆砌筑，双面粉刷(重度3.6 KN/)。学士学位论文 第2章 计算简图2 计算简图2.1确定计算简图本工程横向框架计算单元图取建筑图中的6轴斜线所示范围，框架的计算简图假定底层柱下端固定于基础，按工程地质资料提供数据，查建筑抗震设计规范可判断该场地为I类场地土，地质条件较好，初步确定本工程基础采用柱下独立基础，挖去所有杂填土，基础置于第二层粉质粘土层上，基地标高设计相对标高-1.700m(图8-5)。柱子的高度底层为：h1=3.3+1.7-0.5=4.5m(初步假设基础高度0.5m)，二四层柱高h2h4=3.3m。柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中心至中心间距离，三跨分别：l=5400、2400、5400。柱网布置图见图2.1，计算简图见图2.2。 图2.1 柱网布置图图2.2 计算简图2.2梁柱截面尺寸 1.框架柱：本设计中房屋高度H30，抗震等级为三级，轴压比取0.9，各层重力代表值近似取12/。边柱、中柱的受荷面积分别为A=2.77.2=19.44，A=3.97.2=28.08，则竖向荷载下柱截面面积为：边柱：Nv=1.37.23.15121034=1415232/Ac1415232/(0.913.8)=113947mm2中柱：Nv=1.257.23.9121034=1684800/ Ac1684800/(0.913.8)=135652mm2选柱截面为400mm400mm2.梁：横向框架梁AB跨、CD跨：250mm600mm,BC跨：250mm400mm。纵向连系梁：300mm700mm。3.板截面： 板厚：，取；，取。2.3材料强度等级 混凝土：均采用C30级。 钢筋直径12mm的采用HRB335钢筋，其余采用HPB235钢筋。2.4荷载计算本设计以6轴线横向框架为计算分析对象。1.屋面横梁竖向线荷载标准值(1)恒载（图2.3a）(a)恒载图 (b)活载图图2.3 荷载计算简图屋面恒载标准值：35厚架空隔热板 0.03525=0.875KN/防水层 0.4KN/20厚1:3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4KN/120(100)厚钢筋混凝土现浇板 0.1225=3KN/(AB,CD跨板厚取120;BC跨取100) (0.1025=2.5KN/)12厚纸筋石灰粉平顶 0.01216=0.192KN/_屋面恒载标准值： 4.87KN/ (4.37KN/)梁自重 边跨AB,CD跨： 0.250.625=3.75KN/m梁侧粉刷： 2(0.6-0.12)0.0217=0.33KN/m_4.08KN/m中跨BC跨： 0.250.425=2.5 KN/m梁侧粉刷： 2(0.4-0.1)0.0217=0.19KN/m_2.69 KN/m作用在顶层框架梁上的线恒载标准值为：梁自重：g4AB1=g4CD1=4.08 KN/m，g4BC=2.69 KN/m板传来的荷载：g4AB2=g4CD2=4.877.2=35.06KN/mg4BC2=4.372.4=10.49 KN/m(2)活载（图2.3b）作用在顶层框架梁上的线活载标准值为： q4AB=q4CD=0.77.2=5.04 KN/mq4BC=0.72.4=1.68 KN/m2.楼面横梁竖向线荷载标准值(1)恒载（图2.3a）25厚水泥砂浆 0.02520=0.50 KN/120(100)厚钢筋混凝土现浇板 0.1225=3 KN/ (0.1025=2.5KN/)12厚板底粉刷 0.01216=0.192 KN/ 楼面恒载标准值： 3.692 KN/ (3.192KN/)边跨（AB,CD跨）框架梁自重： 4.08 KN/m中跨（BC跨）框架梁自重： 2.69 KN/m作用在楼面层框架上的线荷载标准值为：梁自重：gAB1=gCD1=4.08 KN/m，gBC1=2.69 KN/m板传来的荷载：gAB2=gCD2=3.6927.2=26.58KN/mgBC2=3.1922.4=7.66 KN/m(2）活载（图2.3b）楼面活载： qAB=qCD=27.2=14.4 KN/mqBC=22.4=4.8 KN/m3.屋面框架节点集中荷载标准值(1)恒载边跨连系梁梁自重：0.30.77.225=37.8 KN粉刷： 2(0.7-0.12)0.027.217=2.84 KN0.6女儿墙：0.67.23.6=15.552 KN粉刷： 0.620.027.217=2.937KN连系梁传来屋面自重：0.57.20.57.24.87=63.12KN_顶层边节点集中荷载： G4A=G4D=122.25.92 KN中柱连系梁自重： 0.30.77.225=37.8KN粉刷： (0.7-0.12) + (0.7-0.1)0.027.217=2.89 KN连系梁传来屋面自重：0.57.20.57.24.87=63.12KN 0.5(7.2+7.2-2.4)0.52.44.37=31.46 KN_顶层中节点集中荷载： G4B=G4C=135.27KN(2)活载 Q4A=Q4D=0.57.20.57.20.7=9.072KNQ4B=Q4C=0.57.20.57.20.7+0.5(7.2+7.2-2.4)0.52.40.7=14.112KN4.楼面框架节点集中荷载标准值（图2.5）(1)恒载（此处未考虑填充墙重量）边柱连系梁自重： 37.8 KN 粉刷： 2.84 KN连系梁传来楼面自重： 0.57.20.57.23.692=47.85KN_ 88.49 KN 中间层边节点集中荷载： GA=GD=88.49 KN 框架柱自重：GA=GD=0.40.43.325=13.2 KN_中柱连系梁自重： 37.8 KN 粉刷： 2.89 KN连系梁传来楼面自重： 0.57.20.57.23.692=47.85KN 0.5(7.2+7.2-2.4)0.52.43.192=22.98KN_111.52KN中间层中节点集中荷载：GB=GC=111.52KN 框架柱自重：GB=GC=0.40.43.325=13.2KN(2)活载Q4A=Q4D=0.57.20.57.22.0=25.92KNQ4B=Q4C=0.57.20.57.22.0+0.5(7.2+7.2-2.4)0.52.42.0=40.32KN5.风荷载已知基本风压=0.40 KN/，本工程为南京某学院01幢办公楼，地面粗超度属B类，按荷载规范 风载体型系数：迎风面为0.8，背风面-0.5；因结构高度H=13.2m1.4Tg=1.40.25=0.35s,考虑框架顶部附加集中力作用=0.08T1+0.07=0.102框架横向水平地震作用标准值为:结构底部：Fek=Geq=0.05628458.68 =1593.69 KN各楼层的地震作用和地震剪力标准值由表2.5计算列出，图示见图2.5。=291570.66=Fek=0.1021593.69=162.56 KN图2.5 横向框架上的地震作用学士学位论文 第3章 框架内力计算3 框架内力计算3.1恒载作用下的框架内力1.弯矩分配系数由于该框架为对称结构，取框架的一半进行简化计算，如图3.1。图3.1 横向框架承担的恒载及节点不平衡弯矩节点A1：SA1A0= 4iA1A0=40.35=1.4 SA1B1= 4i A1B1=41.33=5.32SA1A2= 4i A1A2=40.52=2.08(相对线刚度见表2-8)=4(0.35+1.33+0.52)A1A0= SA1A0/=1.456/4(0.35+1.33+0.52)=0.159A1B1= SA1B1/=5.32/4(0.35+1.33+0.52)=0.605A1A2= SA1A2/=2.08/4(0.35+1.33+0.52)=0.236节点B1：SB1D1= i B1D1=20.89=1.78 =4(0.35+1.33+0.52)+20.89=10.58B1A1=1.334/4(0.35+1.33+0.52)+20.89=0.50B1B2=0.524/4(0.35+1.33+0.52)+20.89=0.20B1D1=0.892/4(0.35+1.33+0.52)+20.89=0.17B1B0=0.352/4(0.35+1.33+0.52)+20.89=0.07节点A2：A2A1=A2A3=0.524/4(0.52+1.33+0.52)=0.22A2B2= 1.334/4(0.52+1.33+0.52)=0.56节点B2：B2A2=1.334/4(1.33+0.52+0.52)+20.89=0.53B2B1=0.524/4(1.33+0.52+0.52)+20.89=0.21B2D2=0.892/4(1.33+0.52+0.52)+20.89=0.18节点A4：A4B4=1.334/4(1.33+0.52) =0.719A4A3=0.524/4(1.33+0.52) =0.281节点B4：B4A4=1.334/4(1.33+0.52)+20.89=0.58B4A3=0.524/4(1.33+0.52)+20.89=0.23B4D4=0.894/4(1.33+0.52)+20.89=0.19A3、B3与相应的A2 、B2相同2.杆件固端弯矩(1)横梁固端弯矩1)顶层横梁：自重作用：A4B4=B4A4=1/12ql2=1/124.085.42=9.91 kN.mB4D4=1/3ql2=1/32.691.22=1.29 kN.mD4 B4=1/2B4D4=0.646 kN.m板传来的恒载作用：A4B4=B4A4=1/12ql2(1-2a2/l2+ a3/l3) =1/1217.535.42(1-22.25/5.42+2.25/5.43)=40.05kN.mB4D4=5/96ql2=5/9610.492.42=3.15 kN.mD4 B4=1/32ql2=1/3210.492.42=1.889kN.m2)二四层横梁：自重作用：A1B1=B1A1=1/12ql2=1/124.085.42=9.91 kN.mB1D1=1/3ql2=1/32.691.22=1.29 kN.mD1 B1=1/2B1D1=0.646 kN.m板传来的恒载作用：A1B1=B1A1=1/12ql2(1-2a2/l2+ a3/l3) =1/1213.295.42(1-22.25/5.42+2.25/5.43)=27.10 kN.mB1D1=5/96ql2=5/967.662.42=2.03 kN.mD1 B1=1/32ql2=1/327.662.42=1.38kN.m(2)纵梁引起柱端附加弯矩(本设计中框架纵梁偏向外侧，中框架纵梁偏向内侧)顶侧外纵梁 MA4= M D4=43.690.075=3.28 kN.m楼层外纵梁 MA1= M D1=19.8450.075=1.49 kN.m顶层中纵梁 MB4= M C4=36.280.075=2.721 kN.m楼层中纵梁 MB1= M C1=29.060.075=2.18 kN.m3.节点不平衡弯矩节点B4的不平衡弯矩：MA4B4+ MA4纵梁=9.91-40.05+3.28=46.68 kN.m本设计的横向框架的节点不平衡弯矩如图3.1。 4.内力计算恒载弯矩分配过程如图3.2，恒载作用下弯矩见图3.3，梁剪力、柱轴力见图3.4。图3.2 恒载弯矩分配过程图3.3 恒载作用下弯矩图（kNm）图3.4 恒载作用下梁剪力、柱轴力根据所求出的梁端弯矩，再通过平衡条件，即可求出恒载作用下梁剪力、柱轴力，结果见表3.1表3.4。 表3.1 AB跨梁端剪力(kN) 层q(kN/m)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)a(m)l(m)gl/2u=(l-a) q/2MAB(kNm)MBA(kNm)Mik/lV1/A=gl/2+u-Mik/lVB=-(gl/2+u+Mik/l)417.534.082.255.411.0227.61-24.336.552.6763.22-57.85313.294.082.255.411.0220.93-23.6629.060.8341.16-48.32213.294.082.255.411.0220.93-35.1042.041.2448.87-48.15113.294.082.255.411.0220.93-29.1534.641.6945.54-44.92层q(kN/m)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)l(m)gl/2gl/4VB=gl/2+ gl/4VC=-(gl/2 + gl/4)410.492.692.43.236.299.52-9.5237.662.692.43.234.67.82-7.8227.662.692.43.234.67.82-7.8217.662.692.43.234.67.82-7.82表3.2 BC跨梁端剪力(kN) 表3.3 AB跨跨中弯矩(kNm) 层q(kN/m)(板传来作用)g(kN/m)(自重作用)a(m)l(m)gl/2u=(l-a) q/2MAB(kNm)Mik/lV1/A=gl/2+u-Mik/lM=gl/2l/4+u1.05-MAB- V1/Al/2)417.534.082.255.411.0227.61-24.32.5563.22-58.31313.294.082.255.411.0220.93-23.660.9841.16-39.09213.294.082.255.411.0220.93-35.101.1648.87-42.36113.294.082.255.411.0220.93-29.151.5445.54-38.24表3.4 柱轴力(kN) 层边柱A轴、D轴中柱B、C轴横梁端部压力横梁端部压力柱重柱轴力横梁端部压力横梁端部压力柱重柱轴力4柱顶63.2263.6527.3126.3475.3465.3227.3143.54底柱145.31156.453柱顶41.1636.5327.3234.3462.5453.7427.3265.45底柱265.15279.152柱顶48.8736.5327.3340.7861.5553.7427.3360.45底柱351.51385.551柱顶45.5436.5327.3406.2459.1453.7427.3489.33底柱427.63503.453.2活载作用下的框架内力1.梁固端弯矩(1)顶层A4B4=B4A4=1/12ql2(1-2a2/l2+ a3/l3) =1/125.045.42(1-22.25/5.42+2.25/5.43)=10.53kN.mB4D4=5/96ql2=5/961.682.42=0.50kN.mD4 B4=1/32ql2=1/321.682.42=30kN.m(2)二四层横梁：A1B1=B1A1=1/12ql2(1-2a2/l2+ a3/l3) =1/127.25.42(1-22.25/5.42+2.25/5.43)=15.05 kN.mB1D1=5/96ql2=5/964.82.42=1.44 kN.mD1 B1=1/32ql2=1/324.82.42=0.86kN.m2.纵梁偏心引起柱端附加弯矩( 本设计中边框架纵梁偏向外侧，中框架纵梁偏向内侧)顶侧外纵梁 MA4= M D4=2.2680.075=0.17kN.m楼层外纵梁 MA1= M D1=6.480.075=0.486kN.m顶层中纵梁 MB4= M C4=4.2840.075=0.321 kN.mMB4= M C4=2.0160.075=0.151 kN.m(仅BC跨作用活载时)楼层中纵梁 MB1= M C1=12.240.075=0.918kN.mMB1= M C1=5.760.075=0.432kN.m(仅BC跨作用活载时)3.本工程考虑如下四种最不利组合(1)顶层边跨梁跨中弯矩最大，图3.5。 (2)顶层边柱柱顶左侧及柱底右侧受拉最大弯矩，图3.6。(3)顶层边跨梁梁端最大负弯矩，图3.7。(4)活载满跨布置，图3.8所示。图3.5 活载不利布置a 图3.6 活载不利布置b图3.7 活载不利布置c 图3.8 活载不利布置d4.各节点不平衡弯矩当AB跨布置活载时：MA4=A4B4+A4=10.53+0.17=10.36 kN.mMA1= MA2= MA3=A1B1+A1=15.05+0.486=14.564 kN.mMB4=B4A4+B4=10.530.321=10.209 kN.mMB1= MB2= MB3=B1A1+B1=15.050.918=14.132 kN.m当BC跨布置活载时：MB4=B4D4+B4=0.500.151=0.651 kN.mMB1= MB2= MB3=B1D1+B1=1.440.432=1.872 kN.m当AB跨和BC跨均布置活载时：MA4=A4B4+A4=10.53+0.17=10.36 kN.mMA1= MA2= MA3=A1B1+A1=15.05+0.486=14.564 kN.mMB4=B4A4+B4+ B4D4=10.50.3210.50=9.679kN.m MB1= MB2= MB3=B1A1+B1+ B1D1=15.050.9181.44=12.692kN.m5.内力计算采用“迭代法”计算，迭代计算次序同恒载，如图3.9、图3.12、图3.14、图3.17。活载(a)作用下梁弯矩、剪力、轴力如图3.10、图3.11。活载(b)作用下梁弯矩、剪力、轴力如图3.12、图3.13。活载(c)作用下梁弯矩、剪力、轴力如图3.15、图3.16。活载(d)作用下梁弯矩、剪力、轴力如图3.18、图3.19。图3.9 活载(a)迭代过程图3.10 活载(a)弯矩图(kNm)图3.11 活载(a)剪力、轴力(kN)图3.12 活载(b)迭代过程图3.13 活载(b)弯矩(kNm)图 3.14 活载(b)剪力、轴力(kN)图3.15 活载(c)迭代过程图3.16 活载(c)弯矩(kNm)图3.17 活载(c)剪力、轴力(kN)图3.18 满跨活载迭代过程图3.19 满跨活载弯矩(kNm)图3.20 满跨活载剪力、轴力(kN)根据所求出的梁端弯矩，再通过平衡条件，即可求出活载作用下梁剪力、柱轴力，结果见表3.5表3.20。 表3.5 活载(a)作用下AB跨梁端剪力(kN) 层q(kN/m)a(m)u=(6-a) q/2MAB(kNm)MBA(kNm)Mik/lV1/A=u-Mik/lVB=-( u+Mik/l)42.522.254.73-2.867.210.305.82-7.21302.250-2.42.530.03-0.03-0.0327.22.2513.5-18.1116.170.5317.41-17.41102.250-1.911.760.08-0.08-0.08表3.6 活载(a)作用下 BC跨梁端剪力(kN) 层q(kN/m)l(m)ql/4VB=ql/4VC=- ql/4402.400034.82.42.882.88-2.88202.400014.82.42.882.88-2.88表3.7 活载(a)作用下AB跨跨中弯矩 (kNm) 层q(kN/m)a(m)l(m)u=(l-a) q/2MAB(kNm)Mik/lV1/A=u-Mik/lM=u1.05- MAB- V1/Al/242.522.255.43.97-2.860.35.82-7.87302.255.40-2.40.03-0.032.4327.22.255.411.34-18.110.5317.41-19.44102.255.40-1.910.09-0.081.51表3.8 活载(a)作用下柱轴力 层边柱(A轴)中柱(B轴)横梁纵梁柱轴力(kN)横梁纵梁柱轴力(kN)端部剪力端部剪力端部剪力端部剪力45.823.899.327.216.3212.533-0.0312.1319.793.8719.0433.49217.3612.1347.8918.5619.0468.951-0.0812.1361.123.2119.0490.32层q(kN/m)a(m)u=(6-a) q/2MAB(kNm)MBA(kNm)Mik/lV1/A= u-Mik/lVB=-( u+Mik/l)42.522.254.725-6.48.940.175.89-6.2537.22.2513.5-14.1818.470.7618.16-16.35202.250-2.512.39-0.040.040.0417.22.2513.5-11.816.820.5616.31-17.46表3.9 活载(b)作用下AB跨梁端剪力(kN) 表3.10 活载(b)作用下 BC跨梁端剪力(kN) 层q(kN/m)(板传来作用)l(m)gl/4VB=ql/4VC=- ql/4402.4000302.400024.82.42.882.88-2.88102.4000表3.11 活载(b)作用下AB跨跨中弯矩 (kNm) 层q(kN/m)a(m)l(m)u=(l-a) q/2MAB(kNm)Mik/lV1/A=u-Mik/lM=u1.05- MAB- V1/Al/242.522.255.43.97-6.40.185.89-7.8737.22.255.411.34-14.180.5618.16-20.09202.255.40-2.51-0.340.042.717.22.255.411.34-11.80.5916.31-25.30表3.12 活载(b)作用下柱轴力 层边柱(A轴)中柱(B轴)横梁端部剪力纵梁端部剪力柱轴力(kN)横梁