【优秀论文】桂林东城第一商场设计计算书

桂林东城第一商场设计摘要本设计为一中型商场的结构设计。考虑建筑布置的要求，结构选型选择框架结构，结构布置尽量满足使用，耐久，美观三方面的要求。本设计书选取商场的一榀作为计算模型，采用手算。其中恒载，活载的计算采用二次弯矩分配法，风荷载的计算采用D值法。在内力组合的过程中考虑荷载满跨布置，求出荷载的最不利组合，并由此进行这一榀框架的配筋。在计算书中还进行了配筋的计算和基础的计算。商场的其余结构由PKPM软件进行计算。关键词框架，商场，D值法，二次弯矩分配法THISDESIGNOFAMEDIUMEMPORIUMINGUILINABSTRACTTHISDESIGNISASTRUCTUREDESIGNFORAMEDIUMEMPORIUMCONSIDERINGTHEREQUIREMENTTOARCHITECTUREDISTRIBUTION,CHOOSEFRAMEASTHESTRUCTURE,THEDISTRIBUTIONOFSTRUCTURETRYTOMEETTHEREQUIREMENTSIN3ASPECTSOFUTILITY,DURABILITYANDAESTHETICSTHISDESIGNCHOOSESONESTORYOFTHEEMPORIUMASTHECALCULATIONMODEL,ANDCALCULATEDBYHANDHEREINTHECALCULATIONOFDEADLOADANDLIVELOADAPPLIEDTHEMOMENTREDISTRIBUTIONMETHODTHECALCULATIONOFWINDLOADAPPLIEDMATRIXDISPLACEMENTMETHODDURINGTHEPROCESSOFINTERNALFORCECOMBINATION,CONSIDERTHECALCULATIONOFFULLSPANDISTRIBUTIONLOAD,TOGETTHEMOSTDISADVANTAGEOUSLOADEFFECTCOMBINATION,HENCECARRYOUTTHEREINFORCEMENTFORTHISFRAMEINTHECALCULATIONSHEET,ALSOTHEREARECALCULATIONTOTHEBEAM，COLUMNREINFORCEMENTANDFOUNDATIONOTHERSTRUCTUREOFTHEEMPORIUMWILLBECALCULATEDBYSOFTWAREPKPMKEYWORDSFRAMEMEDIUMEMPORIUMMATRIXDISPLACEMENTMETHODMOMENTREDISTRIBUTIONMETHOD第一章设计任务111设计内容本工程为桂林东城第一商场设计。其内容包括建筑设计和结构设计两部分。结构形式采用钢筋混凝土框架结构。112设计原始资料建设地点桂林工程名称桂林东城第一商场设计总建筑面积约280M总建筑高度3总建筑层数4设计使用年限50环境类别二类；重要性等级为三级；场地等级为二级；地基等级为二级，地基基础设计等级为丙级，岩土工程勘察等级为乙级工程地质资料另附工程地质报告第二章结构设计21结构布置及计算简图211结构布置根据房屋的使用功能及建筑设计的要求，进行了建筑平面、立面及剖面设计，主体结构共4层，层高均为45M。由于本设计中商场长度为1338M,跨度较大，一般60M长度需设置防震缝，故在柱9处横向设置防震缝，取右半部分做结构设计。填充墙正面及侧面采用200MM厚的玻璃幕墙。门为玻璃门，M1尺寸为56M33M,M2尺寸为3733M,M3尺寸为18M24M,M4尺寸为15M24M,M5尺寸为09M24M。窗为铝合金窗，洞口尺寸C1为15M18M,C2尺寸为12M18M。楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100MM。梁截面高度取梁跨度的1/121/8估算，由此可得到的梁截面尺寸见表11，并将各层梁柱和板的混凝土强度等级。混凝土的设计强度底层取C35167,157,24层取C30143CF2/NMTF2/NMCF,143/CNCANFT2M表21梁截面尺寸层次混凝土强度等级梁截面尺寸（BH）1C3530075024C30300750柱截面尺寸确定框架柱的截面尺寸一般根据柱的轴压比限值按下式计算。由任务书知该框架结构的抗震等级为二级，其轴压比限值08，各层的/CNCANFNU重力荷载代表值近似取12。按较大开间计算，由建筑图可知A柱的负载面积为2KN/M7839，B柱的负载面积为7878，C柱的负载面积为7860,D柱的负载面积2M22M为7821。则得第一层柱截面的面积为A柱AC1378391210007/081672295162B柱AC12578781210007/08167478959C柱AC12578601210008/081674203602D柱AC1378211210008/08167153011M取截面为正方形，根据以上的计算结果并综合考虑其它因素，柱截面尺寸可取为700MM700MM基础选用柱下条形基础，基础埋深取05M。柱的高度24层柱高即为层高，即45M；底层柱高从基础顶面取至一层板底，为450550M。图21横向框架计算简图22重力荷载计算221屋面及楼面的永久荷载标准值屋面（上人）30MM厚细石保护层220030662KN/M三毡四油防水层0420MM厚水泥砂浆找平层20002042/150MM厚水泥石保温层5015075KN100MM厚钢筋混凝土板2501252/MV型轻钢龙骨吊顶025合计4962KN/一至三层楼面瓷砖地面（包括水泥粗沙打底）0552/M100MM厚钢筋混凝土面板250125KV型轻钢龙骨吊顶0252N/合计330（2）楼面均布活荷载352KN/M（3）屋面均布活荷载20222梁、柱、窗、门重力荷载计算梁柱可根据截面尺寸、材料容重及粉刷等计算出单位长上的重力荷载；对墙、门、窗等可计算出单位面积上的重力荷载。计算结果见表12。墙体为正面侧面200MM厚的玻璃幕墙，背面200MM厚的粘土空心砖，外墙面贴瓷砖（05）内墙面为20MM的厚抹灰，则正面侧面单位墙面重力荷载为04，背2KN/M2KN/M面单位强面重力荷载为051700215020384。2KN/M内墙为200MM粘土空心砖，两侧均为20MM厚抹灰，则内墙单位面积重力荷载为170022150203682KN/M玻璃门单位面积重力荷载为03，铝合金窗单位面积重力荷载取04。2/4底层构件重量计算,计算过程见表22。表22梁柱重力荷载标准值层次构件B/MH/M/3/KNMG/KN/MIL/MNIG/KNI/KNAB，BC跨横梁0307525105591781987586CD跨横梁0307525105591421024822纵梁030752510559178351613431柱0707251101347553926276536511AB，BC跨0307525105591781987586横梁CD跨横梁0307525105591421024822纵梁0307525105591783516134324柱07072511013475453923649510241注（1）表中为考虑梁柱的粉刷层重力荷载而对其重力荷载的增大系数；G表示单位长度构件重力荷载；N为构件数量（2）梁长度取净长；柱长度取层高910AB一框的楼面板自重3378M78M20077KN2KN/M910CD一框的楼面板自重3378M42M10811KNCD跨梁自重标准值03075254223625KNAB,BC跨梁自重标准值03075257843875KN内隔墙标准值368（632M198M）45M536544KN2KN/M外隔墙标准值04617M45M384699M156M45M2KN/M15885KN楼面板总重为20077KN1710811KN9438608KN梁总重为43875KN351923625KN1026055KN一层柱总重为07M07M5M2539238875KN3/KNM二到四层柱总重为07M07M45M2539214988KN/6重力荷载代表值计算重力荷载代表值是指结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和，是表示地震发生时根据遇合概率确定的“有效重力”。G10543860826055238875536544158850543860826055214988536544158851138597KN；G2G343860826055214988536544158851126648KNG4054386082605521498853654415885563329KN图22各质点的重力荷载代表值23框架侧移刚度计算梁的线刚度/L。其中为混凝土弹性模量，为梁截面惯性矩。对于本设计中的现BICEICBI浇楼面，取中框架柱20,边框架柱15。B0IBI0柱的线刚度/H。其中为柱的弹性模量，为柱截面惯性矩，H为柱的高度。CICCECIC横梁线刚度及柱线刚度计算分别见表31和32。BI表23横梁线刚度IB计算表类别层次/CE2NMBH/MMMM0I312BH/4ML/MMBI/NM15BI/2BI/NM1315403007501055107800426110639210852210AB跨横梁24303007510557800405860878116100101010131543007501055107800426110639210852210BC跨横梁24304300750105510780040581060871081161013154300750105510420079131011870101582610CD跨横梁24304300750105510420075361011304101507210表24柱线刚度IC计算表层次/MMCH/CE2N/MBH/MMMM/CI312BH4M/CIN15000315410700700200101261024450030700700200133柱的侧移刚度D可按下式计算DC21IH其中为柱侧移刚度修正系数。按上式计算柱侧移刚度，将计算单元范围内同层所有柱的侧移刚度相加，为该层框架的总的侧移刚度值。当某些楼层刚度小于上层时，其侧移刚度比值不应小于07现以第二层B10柱为例说明柱侧移刚度D的计算过程B10柱及其相连的梁的相对线刚度如图31图23B10柱及其相连的梁的相对线刚度由此可得梁柱线刚度比为K1320K816852039762C30D0397629687N/MM21CCIH126045其他柱依上面的计算过程计算，列表如下表25A柱，B柱侧移刚度计算表A柱侧移刚度D（N/MM）B柱侧移刚度D（N/MM）层次KCDKCD10640802427191281281503905307772066020248218532132003976296873406441024361818912880391729247表26C柱，D柱侧移刚度计算表C柱侧移刚度D（N/MM）D柱侧移刚度D（N/MM）层次KCDKCD1183080478037673119000373029398218863048543624312261038012838134184030479235780119620374327948将上述不同轴线上同层框架柱侧移刚度相加，即得框架各层层间侧移刚度，见下表ID表27横向框架层间侧移刚度层次1234DI1052784101558710004761000476由上表可见1052784/1015587103707，故该框架为规则框架12/D24横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算241横向水平地震作用下框架结构的内力和侧移计算横向自振周期计算。表28结构顶点的假想侧移计算层次/KNIG/KNIGV/N/MMID/MMIUIGIVD/MMIU456332456332410004765630687525331126648168997210004761689178219472112664828166210155872773406530301113859739552171052784375690375690则基本周期可按下式计算1T7TU即17070353S1T083水平地震作用及楼层地震剪力计算本设计中，结构高度不超过40M,质量和刚度沿高度分布必较均匀，变形以剪切型为主，故可以用底部剪力法计算水平地震作用。结构总水平地震作用标准值按下式计算0850853955217336193KN；EQGI0138；109MAXTG0931650138336193463946KN；EKF1EQ因141403042S0353S,所以可不考虑顶部附加水平地震作用。GT各质点的水平地震作用按下式计算4639461IIEKNJJGHF1INJJGH具体的计算见下表29，框架第I层的层间剪力。IVNKIF表29各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表层次/MIH/KNIG/KNMIH1GHINJ/KNI/KNIV418563324101398302501159871159873135112664815209750375173980289967291126648101398302501159874059541451138597512369012557993463947406131IGH各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布如下图（A）水平地震作用分布（B）层间剪力分布图25横向水平地震作用及楼层地震剪力水平地震下的位移验算。水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移分别按下式计算IUIU1/IIJJVDU1NKKU具体的计算见表211，各层的层间弹性位移角也一并列出。/IIUH表211横向水平地震下的位移验算层次/KNIV/N/MMID/MMIUA/MMI/MMI/IIUH41159871000476116124745001/387932899671000476290113145001/15522405954101558740084145001/11251463947105278444144145001/1020由表211可知，最大层间弹性位移角发生在第一层，其值为1/102008725401870921876534VAX098M26519MAXMKN0752651919889REKM右震18843KN8725401870921876421VAX539M17268MAXMKN0751726812951REKM剪力计算AB净跨780771MNL左震4456KN20700NLBVRBV25868445603527458LBM边KNM477362070003540491R边右震21453KN3035KNLBVRBV470622145303539553LB边KNM17127302503518189RM边274284049167919359531818957742LB边R边KNM0570971402571398957KNGV1257742/71895718716KN1267919/71895720436KNABV左0751871614037KNRE0752043615327KN。B左26截面设计261框架梁以第一层AB梁为例，说明计算方法及过程（1）梁的正截面受弯承载力计算。从梁的内力组合表中分别选出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35297/07516590/085070/240231；AMKNM0754023130174；REK35802/07515525/085070/241344；B0754134431008；REN跨间弯矩取控制截面，即支座边缘处的正弯矩。可求得剪力V136794（9064054019）2241KN；则在支座边缘处19889/075224107/225734；MAXMKNM0752573419301。RE当梁下部受拉时，按T形梁设计，当梁上部受拉时，按矩形截面设计。翼缘计算宽度当按跨度考虑时，L/378/32600MM；按梁间距计算时，FBB30075007800MM按翼缘厚度考虑时，H75035715MM,FBNS0HSA/100/71501401,这种情况不起控制作用，故取2600MM。FH0FB梁内纵向钢筋选用HRB400级钢筋（360），0518。下部跨间截面按单YF2N/M筋T形截面计算。因为（/2）101672600100（715100/2）1CFBFH0F28874319301KK属第一类T形截面。M/19301/10167260071571500087；S1CFB20H6110009S87/0009101672600715/36077613；SA1CF0Y2M实际配筋416（804），804/（300715）0374025,满足要求。S2M将下部跨间截面的416钢筋伸入支座，作为支座作用下的负弯矩作用下的受压钢筋（804），再计算相应的受拉钢筋，即支座A上部S2S30174360804（71535）/（10167300715715）S6100041004203,满足要求。S2M梁斜截面受剪承载力计算。AB跨V1532715327KN。加密区长度取085M,非加密区箍筋取4肢6150,箍筋设置满足要求。262框架柱（1）剪跨比和轴压比的验算。表232柱的剪跨比和轴压比验算柱号层次B/MM0H/MMCF2N/MCMKCV/KNN/KNC0HMCBF270066014328071124623874534120341204052032220383203902046320363204455,故需考虑偏心距增大系数。0L05A/N05143700700/16243521610,取10。1CF310/H9471,取10，1CF31010，20252202526025269MMB及NE043B,而CF0HCF20HN278904KN3,取3。CV31其中，取较大的柱下端值，、不应考虑，为从横向框架B柱弯矩和轴力CMVRECM组合表中查得的值除以075，为B柱剪力组合表中查得的值除以075。可求得与相应CCV的轴力N187039/08249385KN03167700700/100024549KN,03CFBH取N24549KN。/SV105/1B0056N/SVARETF0YVF05026KN。满足要求。32基础设计本设计采用桩基础，沿柱列平行布置。基础采用C35混凝土，埋置深度20M。钢筋采用HRB335级300。以横向框架十号轴线C柱为例计算。YF2N/M1计算参数信息1计算参数信息柱传至承台的竖向力标准值F452728KN，柱传至承台底面X方向的弯矩标准值MX2717KNM混凝土强度等级C35钢筋级别HRB335承台以上土的厚度HD05M混凝土保护层的厚度H3000MM桩的入土深度D5M承台以上土的重度01800KN/M3圆桩直径DS500MM承台间距1800M2承台弯矩设计值计算计算简图如下图31桩基础计算简图桩顶竖向力的计算其中F作用于桩基承台顶面的竖向力设计值，F12459728551674KN；G桩基承台的自重，G12（25057606185760516589KN；MX,MY作用于承台底面通过桩群桩形心的X,Y轴的弯矩设计值KNM；XI,YI第I复合基桩或基桩X,Y轴的距离M；NI基桩的竖向力设计值KN。经计算得到单桩桩顶竖向力设计值最大压力N55162716589/42607140/2/25600016/2/256143065N2矩形承台弯矩的计算其中MX1,MY1垂直X轴和Y轴方向计算截面处的弯矩设计值；XI,YI垂直Y轴和X轴方向自桩轴线至相应计算截面的距离；NI1扣除承台自重的单桩桩顶竖向力设计值KN，NI1NIG/N。经过计算得到弯矩设计值MX125228216589/4140/206514440KNMMY125228216589/4140/206514440受弯构件承载力计算式中1系数，当混凝土强度不超过C50时，1取为10,当混凝土强度等级为C80时，1取为094,期间按线性内插法确定；FC混凝土抗压强度设计值；H0承台的计算高度；FY钢筋受拉强度设计值，FY300N/MM2。X方向配筋，计算得S14440106/1001430240100057000200130112001300500130S100130/209935ASX144404106/09935570003000085001MM2承台截面主筋，X方向选用614120AS924MM2Y方向配筋，计算得S14440106/1001430240100057000200130112001300500130S100130/209935ASY144404106/09935570003000085001MM2Y方向选用614120AS924MM24承台受冲切验算图32承台冲切验算简图对四桩承台可按下列公式计算受冲切承载力式中FL作用于冲切破坏锥体上的冲切力设计值，取189280KNBX,BY矩形截面柱或局部荷载作用面积的边长AX,AY冲跨，冲切破坏锥体侧面顶边与底边间的水平距离；X,Y分别与冲跨比X,Y对应的冲切承载力系数，按下式计算柱对承台冲切验算取AX028M,AY028MX048,Y048X106,Y106BX065M,BY065M0120,FT143N/MM2H00570M计算得F2106065028106065028143000057318178KN经过计算,由于抗冲切力F318178KN189280120227136KN，所以满足要求。四桩承台受角桩冲切按下式验算式中N作用于角桩顶的竖向压力设计值，取52282KNBX,BY承台边缘至桩内边缘的水平距离AX,AY冲跨，为桩边缘至柱边或承台变阶处的水平距离，当大于H0时，取H0；X,Y分别与冲跨比X,Y对应的冲切承载力系数，按下式计算角桩对承台的冲切验算与柱边形成的破坏锥体取AX028M,AY028MX048,Y048X070,Y070BX060M,BY060M0120,FT143N/MM2H00570M计算得N0703060014070306001414300005784561KN经过计算,由于抗冲切力N84561KN5228212062738KN，所以满足要求。5承台截面抗剪切计算根据第二步的计算方案可以得到XY方向桩对承台的最大剪切力记为V522824147296269KN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式其中0建筑桩基重要性系数，取120；剪切系数，XY方向分别为017，017；FC混凝土轴心抗压强度设计值，FC1430N/MM2；B0承台计算截面处的计算宽度，XY方向分别为240000MM，240000MM；H0承台计算截面处的计算高度，H0570MM；FY箍筋受拉强度设计值，FY30000N/MM2。柱边处的斜截面受剪承载力计算X方向验算是否按计算配置箍筋FCB0H001714302400570337896000N0V115522860N已满足抗剪要求，只需按构造配箍筋。Y方向验算是否按计算配置箍筋FCB0H001714302400570337896000N0V115522860N已满足抗剪要求，只需按构造配箍筋。6承台的局部受压承载力验算当柱或桩的混凝土强度等级高于承台的混凝土强度等级5N/MM2以上时，应验算承台在柱下或桩上的局部受压承载力。承台的局部受压承载力就按下式计算其中F1局部荷载设计值A1混凝土局部受压面积柱对承台的局部受压验算AB局部受压时的计算底面积BX,BY局部受压面积的边长，取065M,065MC局部受压面积的边至相应的计算底面积的边距离050M取F1189280KNA1042M2SC050MAB380M095380/04205143004210001721899KN227136KN满足局部受压承载力要求角桩对承台的局部受压验算AB局部受压时的计算底面积C桩的外边至承台边缘的距离；当大于BP时，取为BP取F152282KNA1025M2C040MAB195M2095195/0250514300251000948521KN62738KN满足局部受压承载力要求。7桩承载力验算根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N52282KN桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式