某三层框架教学楼设计结构计算书

1、设计说明书 第74页 共76页 毕业设计（论文）计算书 （结构部分设计）题 目： 南昌市第六中学教学楼 专 业： 土木工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 一、工程概况： 1、工程名称:南昌市第六中学教学楼 2、建筑地点:南昌市建设路绿茵街地段 3、建筑规模: 1) 建筑总面积: 3965m2 2) 建筑层数: 整体三层。（上人屋面） 3) 结构类型: 钢筋混凝土框架结构 4) 层 高: 3.9m 4、建筑功能： 普通教室 18间 70m2/间 语音教室 2间 140 m2/间 （含辅助用房） 微机教室 2间 140 m2/间 （含辅助用房） 阅 览 室 1间 140m2/间 活 动

2、 室 1间 140m2/间 大会 议 室 1间 140m2/间 办 公 室 12间 行政办公室 6间 30m2/间教师办公室 6间 45m2/间 走廊 走廊为2.4m宽 楼梯 共三个楼梯 厕所 每层设男女厕所各两个其他: 收发，贮藏室5、建筑技术条件（一）气象条件: 1) 常年主导风向: 西北风 2) 夏季主导风向: 西南风 3) 平 均 风 速: 夏季3.1m/s,冬季 4m/s 4) 基 本 风 压: Wo=0.40KN/m2 5) 基 本 雪 压: So=0.35KN/m2 最大积雪深度:11cm 6) 最 高 气 温: 40.6 最 低 气 温: -9.3 7) 最冷月平均温度: 4.

3、5(12月) 8) 最热月平均温度: 29.7(79月) 9) 最 大 降 雨 量: 50.4mm/h 月最大降雨量：184.3mm(46月)（二）工程地质条件 1) 天然地面以下1m厚为填土,地基标准承载力为120KN/m2.填土以下的2m厚为粘土,地基承载力为250KN/m2.粘土以下为中密粗砂层, 地基承载力为300KN/m2。 2) 地下水位:天然地面以下4m处 3) 地震设防烈度: 6度（三）施工条件 1）施工单位：南昌市第二建筑公司 2）施工人员：各工种工人数均不受限制，但要求不分工种劳动力不均衡系数K<1.6 3）材料供应：各种材料均可保证供应 4）预制构件和模板、钢筋骨架

4、、门窗等半成品：可由公司构件厂供应（运距10公里） 5）机械设备：除大吊装机械外，施工单位均能解决。 6）施工用水、电：由建设单位保证供应，路边即有水源、电源。 7）施工道路：级公路 8）施工工期：2008年3月1日8月25日，共178天6、结构设计依据：1）任务书提供的气象条件和工程地质条件2）任务书提供的施工条件3）建筑使用要求和已完成的建筑施工图4）混凝土结构设计规范GB50010-20025）建筑结构荷载规范GB50009-20016）建筑地基基础设计规范GB50007-20027）混凝土结构设计原理、混凝土结构设计8）多层与高层建筑结构设计9）简明建筑结构静力设计手册由于在进行结构方

5、案设计时要考虑结构型式、结构体系、结构布置是否满足安全经济、方便施工等方面的原因，特作如下设计说明：7.结构类型分析及结构选型：.1）结构型式包括：混合结构、框架结构、筒体结构、剪立樯结构 混合结构：优点：施工简单，就地取材，造价低，用钢量少。缺点：整体性能差，很难满足大空间的要求，高层比较困难。框架结构：优点：整体性能好，满足大空间要求，耐久性好。缺点：用钢量大，造价高。其中框架结构又包括：装配式框架、装配整体式及现浇式装配式框架结构： 优点：工期短，施工快。 缺点：对结点要求高（需焊接，用钢量大）装配整体式：优点：结点简单，焊接少，用钢量少，抗震整体性较好。缺点：工序多，工期长。现浇式：优

6、点：整体性好，抗震性好。缺点：模板多，工期长。筒体结构：优点：抗侧、抗扭刚度及承载力大，建筑材料可得到充分利用。缺点：工程量大，用钢量多。剪立樯结构：优点：整体性好，承载力及侧向刚度大。缺点：剪力墙结构平面布置不灵活，空间局限结构自重大。经以上分析，该建筑物选用现浇式框架结构。2）框架承重方式选择： 承重方式有：横向框架承重，纵向框架承重，纵横向框架混合承重横向框架往往跨数少，主梁沿横向布置有利于提高建筑物的横向抗侧刚度，而纵向框架则往往反接，构造要求布置较小的联系梁，有利于房屋室内的采光和通风纵向承重墙框架的横向梁高度较小，有利于设备管线的穿行，当在房屋开间方向需要较大空间时，可获得较高的室

7、内净高，并且可利用纵向框架的刚度来调整房间的不均匀沉降，缺点是房屋的横向抗侧刚度较差，进深尺寸受到限制。纵横向框架混合承重则具有较好的整体工作性能，对抗震有利。经以上分析，并结合建筑功能要求，该建筑物采用横向框架承重。8.初定梁柱截面尺寸: 主梁 取 h=600mm , b=300mm 柱: (底层柱高) h=(11.5)b取 h=400mm,b=350mm 9.其它结构选型 屋面结构 采用现浇屋盖,屋面找坡为材料找坡 楼面结构 楼板、雨篷、楼梯均采用现浇. 雨篷结构雨篷结构为现浇，采用悬梁式，有组织排水基础梁选用现浇式钢筋混凝土基础梁，尺寸估算：b=250mm h=300mm.基础从地质条件

8、可以看出,基础的持力层不太深(在天然地面以下3m)地基承载力为250KN/m2(>200KN/m2)故采用钢筋混凝土柱下独立基础.在轴之间设置伸缩缝由于建筑物总长为67.8m(>55m),故需设置伸缩缝,缝宽为70mm10、结构布置 1)因本建筑楼面标高变化不大,只作结构平面布置 其一般原则:上一层结构平面放到下一层建筑平面图布置 2)基础平面布置图 基础平面布置图上主要构件有:钢筋混凝土基础、基础梁 3)楼面结构布置图 主要构件有:框架、楼面梁、阳台梁 4)屋面结构布置图 主要构件有:框架、屋面梁、屋面板。 采用有组织的内天沟外排水形式，坡度为211、屋面、楼面均采用现浇板 三张

9、平面布置图见附图1、基础平面布置图2、楼面结构布置图3、屋面结构布置图二、雨篷、厕所、楼梯的计算1、雨篷计算： 本工程采用悬梁式雨篷，且板面采用有组织排水。1） 雨蓬板的计算： ：YPL-1Lo2=1500-200=1300mm Lo2=33002所以可按单向板计算a：恒荷载标准值计算 20mm厚防水砂浆面层 5的排水坡度 1300×5×1/2×20×1/1000=0.065 KN/m2板自重 板底抹灰 合计： gk=2.805 KN/m2 b：活荷载标准值： qk=0.5 g+q=1.2×2.805+1.4×0.5=4.066 KN

10、/m2取1m宽板带，即：b=1000mm 作为计算单元.则： g+q=4.066KN/mc：弯矩设计值： KN.md）配筋计算：板厚：h=80mm =80-20=60mm 重要性系数=1.0砼采用C20，则，1=1.0钢筋采用HPB235 则 根据： =故： =mm2 选6180 As实=157mm2另：（1）雨篷板中分布钢筋按构造配筋. 选用6250 （2）YPB-1与YPL-1，YPL-2相交处所需配的负筋可按构造配筋，采用 6180 ：YPB-2Lo2=1500-100=1400mm2所以可按单向板计算其配筋同YPB-12）雨蓬梁的计算：YPL-3 边跨：lo1=6600mm lo2=3

11、300mm 对于YPL-3截面： 根据 取： h=500mm b=对于YPL-1截面取 300mm×500mm YPL-2截面取200mm×400mm荷载计算：a：恒荷载标准值 （半宽）梁底抹灰： 0.02×17×0.1=0.034 梁侧做水刷石面层（25mm）厚： 0.5×0.5=0.25 梁自重： 雨蓬板传来的恒载： 合计 gk=5.111恒荷载设计值： g=1.2×5.111=6.133 活载设计值： q=g+q=6.133+0.665=6.798 内力计算：经查简明建筑结构设计手册可查得内力系数：MB=-0.1×6.

12、798×6.62=-29.61 KN.m M1=0.08×6.798×6.62=23.69 KN.mM2=23.69 KN.m M3=0.025×6.798×6.62=7.4 KN.mVA=0.4×6.798×6.6=17.95 KN VB左=0.6×6.798×6.6=26.92 KNVB右=0.5×6.798×6.6=22.43 KN对于支座处： 根据：=mm2选用 2 12 As = 226mm2斜截面计算：验算截面尺寸 hW=ho-80=385mm4根据 0.25fcbho=0

13、.259.6200465=223.2KN>V截面满足要求0.7ftbho=0.71.1200465=71.6KN>V故只需按构造配箍筋现配置 6200对于YPL-1 b=300mm h=500mm 其截面形式如下图所示： lo=1500ho=500-35=465mm0.1 荷载计算： 恒荷载： （半宽）梁底抹灰： 0.02×17×0.15=0.051 梁侧做水刷石面层（25mm）厚： 0.5×0.5=0.25 梁自重： 0.3×（0.5-0.08）×25=3.15 合计 gk=3.451其设计值： g=1.2×3.451=

14、4.14 另：由YPL-3传来的集中荷载： P=计算简图如下：支座处弯矩M及剪力V： = =38.3 =4.14×1.5+22.43=28.64KN根据 =mm2选用 2 14 As = 308mm2斜截面计算：验算截面尺寸 hW=ho-80=385mm4根据 0.25fcbho=0.259.6300465=334.8KN>V截面满足要求0.7ftbho=0.71.1300465=107.4KN>V故只需按构造配箍筋现配置 6200 对于YPL-2 b=200mm h=400mm 其截面形式如下图所示： 根据 荷载计算： 恒荷载： 梁自重： 0.2×（0.4-0

15、.08）×25=1.6 其设计值： g=1.2×1.6=1.92 另：由YPL-3传来的集中荷载： P=计算简图如下：支座处弯矩M及剪力V： = =69.47 =1.92×1.5+44.87=47.75KN根据 = =124.8M故属于第一类T形截面根据 =mm2选用 3 18 As = 763mm2斜截面计算：验算截面尺寸 hW=ho-80=285mm4根据 0.25fcbho=0.259.6200365=175.2KN>V截面满足要求0.7ftbho=0.71.1200365=56.2KN>V故只需按构造配箍筋现配置 6200厕所现浇板的计算： 一

16、、 对于XB-1： 计算跨度：lo1=3900mm lo2=3900mm 0.5 故按双向板计算 1）荷载计算a）恒荷载标准值： 马赛克地面： 0.55KN/m220mm厚水泥砂浆： 0.02×17=0.34 KN/m2100mm厚板自重: 0.10×252.5KN/m2 15mm厚板底粉刷： 0.015×17=0.26 KN/m2 小计 gk3.65KN/m2其设计值： g=1.2×3.65=4.38 KN/m2b)活荷载标准值： qk2.5KN/m2 其设计值： q=1.4×2.5=3.5 KN/m2g+q/2=4.38+3.5/2=6.1

17、3 KN/m2 q/2=3.5/2=1.73 KN/m2g+q=4.38+3.5=7.88 KN/m22）：弯矩计算： 跨中最大正弯矩为内支座固定时，在g+q/2作用下的跨中弯矩值与当内支座铰支时，在q/2作用下的跨中弯矩值之和（此处并考虑泊松比=0.2的影响），支座最大负弯矩为当内支座固定时，在g+q作用下弯矩值。按弹性理论计算弯矩由 可查表：m1= =5.7KN.mm2= =4.02KN.m KN.m3）截面设计： 经过计算 s=0.95 AsM/shofylo1方向： ho=80mm lo2 方向取 ho=70mm 跨中： 方向选用：8130 =387 lo2方向选用：8160 =314

18、区隔支座: s =0.95 方向ho=80mm选用： 12160 =707次梁设计计算取 bh=200300mm1、 荷载计算恒载标准值：板传荷载：次梁自重：0.2（0.3-0.1）×25=1KN/m次梁粉刷： （0.30.1）20.0217=0.136KN/m小 计： gk=4.84KN/m活载标准值： qk=总设计值： g+q=1.2×4.8+1.4×2.54=9.36 KN/m2、 计算跨度：lo=3.9m3、 内力计算：1. 弯矩设计值： 2. 剪力设计值： 4、 承载力计算：跨中按T形截面计算：根据 = =262M故属于第一类T形截面根据 =mm2Asm

19、in=0.25%×200×300=150 mm2选用 2 10 As = 157mm2对于支座：=mm2Asmin选用 2 10 As = 157mm2斜截面计算：验算截面尺寸 hW=ho-100=160mm4根据 0.25fcbho=0.259.6200260=124.8KN>V截面满足要求0.7ftbho=0.71.1200260=40.04KN>V故只需按构造配箍筋 选用 6200 四、现浇楼梯计算此处所计算的现浇楼梯为板式楼梯，楼梯的结构布置如图所示。 该楼梯：踏步尺寸为150mm300mm，采用C20混凝土，板中采用HPB235钢筋，梁纵筋采用HRB3

20、35钢筋楼梯均布活荷载标准值Qk=3.5KN/平方米 。板厚所以斜板取板厚为 140mm，水平段板厚取与斜板相同的 厚度为140mm（一）：楼梯段设计，荷载标准值计算斜板：栏杆自重 0.2斜板自重 板30厚水磨石面层 板底20厚纸筋灰粉刷 合计 设计值 g=7.3231.2=8.788水平段板自重 2510。14=3。530厚水磨石面层 0.65板底粉刷 160.021=0.32 合计 设计值 g=4.471.2=5.364活荷载标准值 3.5 设计值 q=3.51.4=4.9总计 斜板部分 P1=7.3231.2+3.51.4=13.688水平段板部分 P2=4.471.2+3.51.4=1

21、0.2641、 斜板截面设计板水平计算跨度ln=3.6m，弯矩设计值M=板的 有效高度h0=140-20=120mm=选配10 100 As = 785mm2分布筋每步踏板1根82、 平台板设计设平台板厚h=80mm，取1m宽板带计算（1） 荷载计算 （KN.m）水磨石面层 0.6580mm厚混凝土板 0.0825=2板底 抹灰 0.0217=0.34 合计 活荷载 总荷载设计值P=2.991.2+3.51.4=8.488KN/ m 截面设计 平台板的计算跨度lo=2.1-0.2/2+0.12/2=2.06m 弯矩设计值M= 板的有效高度h0=80-20=60mm =选配6/8 130 As

22、= 302mm23、 平台梁设计设平台梁 截面尺寸为200mm350mm(1) 荷载计算恒载计算梁自重：0.2（0.35-0.08）25=1.35梁侧粉刷0.2（0.35-0.08）217=0.184平台板 传来荷载2.992.1/2=3.14梯段板传来荷载7.3233.6/2=13.18合计 17.85活荷载 总荷载设计值P=1.217.85+1.49.98=35.39KN/m（2） 截面 设计计算跨度lo=1.05ln=1.05（3.3-0.24）=3.21m弯矩 设计值剪力设计值截面按倒L型计算梁的有效高度ho=350-35=315mm经判断属于第一类T型截面=选配220 As = 62

23、8mm2按构造配置2 14 As = 308mm2配置6 200 箍筋 则斜截面受 剪力为 满足 要求 （五）绘制施工图： 板式楼梯斜板的配筋图 框架荷载、内力计算一、 确定计算简图1、 计算单元 KJ-11 2、 计算简图假定框架与基础固定，且嵌固于基础顶面.框架梁与柱节点刚结.由于各层柱的截面尺寸不变，则梁跨等于柱截面形心轴线之间的距离，底层柱高从基础顶面算至二楼板底，基顶标高根据地质条件暂定1.05m，则底层柱高为（3.77+1.05）=4.82m，其余各层柱高为层高，均为3.9m。注：计算时，取柱心之间的距离，所以A，F轴线各自向内偏移80mm，实际计算距离为7640mm，C，D轴线向

24、外偏移80mm，实际计算距离为2560mm框架计算简图3、 主要杆件尺寸估算混凝土梁：C20 则Ec=2.55104N/mm2 柱： C30 则Ec=3.00104N/mm2横向框架梁（边跨）h=b=则 h=取 h=600mm b=取 b=300mm框架柱： b=（底层柱高）= h=（11.5）b 取：b=350mm h=400mm横向框架梁（中跨） 取b=300mm h=450mm 纵向连梁：考虑其兼做过梁：取：b=250mm h=600mm4、 惯性矩线刚度计算 其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取=2（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）： 横向框架边跨梁 I边梁= 中跨梁 I

25、中梁= 底层柱 I底层柱= 其余各层柱 I余层柱=令 =1则其余杆的相对线刚度为： = = =框架梁柱相对线刚度如图所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据 二、各种荷载设计值计算：1.06（1）屋面框架相关荷载计算： 10mm厚面砖保护层 （上人屋面） 0.01×17=0.17KN/m2 三毡四油防水层 0.45KN/m220mm厚1：2水泥砂浆找平层： 0.02×20=0.40kN/m2 20220mm厚炉渣水泥找坡（最薄处20厚）： 14×（0.02+0.22）/2=1.68kN/m2100mm厚现浇混凝土板： 0.1 ×25=2.5kN/m2

26、V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶： 0.12kN/m2小计： 5.32kN/m2 屋面板传给次梁荷载： 5.321.95=10.374KN/m次梁自重： 0.25×（0.4-0.1）×25=1.875kN/m 小计： 12.249KN/m次梁传来集中荷载： 12.515×4.5=55.121 KN 主梁自重： （0.6-0.1）×0.3×25=3.75kN/m屋面板的恒载设计值： 1.2×5.32=6.384kN/m2屋面板的活载设计值：（上人屋面） 1.4×2=2.8kN/m2屋面次梁的恒载设计值： 1.2×12.2

27、49=14.699kN/m2屋面次梁的恒载设计值： 1.2×2×1.95=4.68kN/m2屋面边跨主梁中：屋面边跨主梁活载设计值： 4.68×4.5=21.06kN屋面中跨主梁中屋面中跨主梁活载设计值： 边柱纵向连系梁自重： 0.25×0.6×25=3.75kN/m梁侧粉刷： ( 0.6-0.1)×17×0.02=0.17kN/m梁外侧贴面砖： 0.5×0.6=0.3kN/m1.2m高女儿墙自重： 0.24×1.2×19=5.472kN/m1.2m高女儿墙内侧粉刷： 1.2×0.02

28、5×18=0.54kN/m1.2m高女儿墙外侧贴面砖： 0.5×1.2=0.6kN/m屋面板传来的荷载： 小计： 16.019KN/m 顶层边节点集中荷载标准值： 16.019×4.5=72.09kN其设计值： 1.2×72.09=86.50kN顶层边节点活载设计值： 中柱纵向连系梁自重： 0.25×0.6×25=3.75 KN/m中柱纵向连系梁侧粉刷： 2×（0.6-0.1）×17×0.02=0.34 KN/m屋面板传来的荷载： 小计： 14.6 KN/m顶层中结点集中荷载标准值： 14.6×

29、4.5=65.7kN 其设计值： 1.2×65.7=78.84kN 顶层中结点活荷载设计值： （2）标准层框架相关荷载计算： 30mm厚水磨石面层 0.65KN/m2 100mm厚现浇混凝土板： 0.1 ×25=2.5kN/m2 V型轻钢龙骨及铝合金龙骨吊顶： 0.12kN/m2小计：楼板恒载标准 3.27 kN/m2 其设计值 1.2 ×3.27=3.924kN/m2 楼面板传给次梁荷载： 3.271.95=6.38KN/m次梁自重： 0.25×（0.4-0.1）×25=1.875kN/m 小计： 8.255 N/m次梁传来集中荷载： 8.2

30、55×4.5=37.15KN 主梁自重： （0.6-0.1）×0.3×25=3.75kN/m楼面板的恒载设计值： 3.924 kN/m2楼面板的活载设计值： 1.4 ×2=2.8kN/m2楼面次梁的恒载设计值： 8.255×1.2=9.906KN/m楼面次梁的恒载设计值： 1.4 ×1.95×2=5.46kN/m2楼面边跨主梁中：楼面边跨主梁活载设计值： 5.46×4.5=24.57kN/m2楼面中跨主梁中 楼面中跨主梁活载设计值： 边柱纵向连系梁自重： 0.25×0.6×25×4.5

31、=16.875kN梁侧粉刷： (0.6-0.1)×17×0.02×4.5=0.765kN梁外侧贴面砖： 0.6×0.5×4.5=1.35kN楼面板传来荷载： 窗下墙体自重： 0.24×0.9×18×3.6=14kN窗下墙体粉刷： 0.02×0.9×17×3.6=1.1kN窗下墙体贴面砖： 0.5×0.9×3.6=1.62kN铝合金窗自重 0.45×2.4×3.6=3.888kN窗边墙体自重： 3.3×0.24×18×

32、0.275×2=7.84kN窗边墙体粉刷： 0.02×3.3×17×0.275×2=0.617kN窗边墙体贴面砖： 0.5×3.3×0.275×2=0.908kN框架柱自重： 0.35×0.4×3.9×25=13.65kN框架柱粉刷： 0.7×0.02×3.9×17=0.93kN框架柱贴面砖： 0.5×3.9×0.35=0.683kN 小计：标准层边柱集中荷载标准值： 78.578kN 其设计值： 1.2×78.578=94.

33、29kN楼层边节点活荷载设计值： 中柱连系梁自重： 0.25×0.6×25×4.5=16.875kN中柱连系梁侧粉刷： 2×(0.6-0.1)×17×0.02×4.5=1.53kN楼面板传来的荷载： 窗下墙体自重： 0.2×0.24×1.8×18×1.2=18.66KN窗下墙体粉刷： 2×2×0.02×1.8×17×1.2=2.94KN铝合金窗自重： 2×0.45×1.2×0.6=0.648KN窗边墙体自重

34、：3.3×30.24×18×（0.75-0.17）+3.3×0.24×18×（1.25-0.175）=23.52KN窗边墙体粉刷：2×3.3×0.02×17×（0.75-0.175）+2×3.3×0.02×17×（1.25-0.175）=3.7KN框架柱自重及粉刷： 13.65+1.1×3.9×0.02×17=15.11kN小计：标准层中结点集中荷载标准值： 112.8kN 其设计值： 1.2×112.8=135.3

35、6kN标准层中结点活荷载设计值： （3）底层框架相关荷载计算基础梁： bh=250mm400mm基础梁自重： 0.25×0.40×4.5×25=10.8kN铝合金窗自重： 0.45×2.4×3.6=3.888kN 窗下墙体自重： 0.24×1.55×3.6×19=25.44kN 窗下墙体粉刷： 0.90.023.617=1.1kN窗下墙体贴面砖： 0.51.353.6=2.43kN 窗边墙体自重： 3.95×0.24×18×0.275×2=9.39kN窗边墙体粉刷： 0.02

36、×3.3×17×0.275×2=0.62kN窗边墙体贴面砖： 0.5×3.55×0.275×2=0.976kN 小计：基础台阶上集中荷载标准值： 54.644 kN 其设计值： 1.2×54.644=65.573kN 框架柱自重： 0.35×0.4×4.82×25=16.87kN框架柱粉刷： 0.65×0.02×3.9×17=0.862kN框架柱贴面砖： 0.5×3.9×0.35=0.683kN对于中柱基础：基础梁自重： 0.25

37、15;0.4×4.5×25=11.25kN内纵墙自重 0.65×4.5×18×0.24+18.66+2.94+0.648+23.52+3.7=62.104KN内纵墙粉刷： 0.02×1.1×17×3.9=1.459kN框架柱自重： 0.35×0.4×4.82×25=16.87kN框架柱粉刷： 1.0×0.02×3.9×17=1.326kN小计：中柱基础台阶上集中荷载标准值： 74.813 kN 其设计值： 1.2×74.813=89.78kN恒载作用、活载作用下结构计算简图如下所示 （5）作用于屋面梁和楼面节点处集中风载计算 根据风压标准值计算公式为：，其中为高度z处风振系数，由于本建筑高度H=12.9m<30.00m，可以取；对于矩形平面，风荷载体系数1=+0.8；2=-0.5风压高度变化系数z经查规范如下表；由设计资料可知。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，其计算过程如下表：根据： ww =Qwos（H4+0.5H3） =1.4×（0.8+0.5）×1× wos（H4+0.5H3） =1.82 wos（H4+0.5H3） W3=1.82 wos（