土木工程专业毕业设计完整计算书

1、该工程为某大学实验楼，钢筋混凝土框架结构；建筑层数为 8 层，总建筑面 积 11305.82m2 ，宽度为 39.95m, 长度为 60.56m ；底层层高 4.2m ，其它层层高 3.6m， 室内外高差 0.6m 。该工程的梁、柱、板、楼梯、基础均采用现浇，因考虑抗震的要求，需要设 置变形缝，宽度为 130mm 。1.1.1 设计资料(1) 气象条件该地区年平均气温为 20 oC .冻土深度25cm，基本风压 m2，基本雪压 kN/m2，以西北风为主导方向，年 降水量 1000mm 。(2) 地质条件该工程场区地势平坦，土层分布比较规律。地基承载力特征值fa 240kPa 。(3) 地震烈度

2、7 度。(4) 抗震设防7 度近震。1.1.2 材料梁、柱、基础均采用 C30;纵筋采用HRB335,箍筋采用HPB235;单向板和双 向板均采用C30，受力筋和分布筋均为 HPB235;楼梯采用C20，除平台梁中纵筋采 用HRB335外，其余均采用 HPB235。工程特点本工程为 8 层，主体高度为 29m 左右，为高层建筑。其特点在于：建造高层 建筑可以获得更多的建筑面积， 缩小城市的平面规模， 缩短城市道路和各种管线的 长度， 从而节省城市建设于管理的投资; 其竖向交通一般由电梯来完成， 这样就回 增加建筑物的造价; 从建筑防火的角度来看， 高层建筑的防火要求要高于中低层建 筑;以结构受

3、力特性来看，侧向荷载(风荷载和地震作用)在高层建筑分析和设计 中将起着重要的作用， 因此无论从结构分析， 还是结构设计来说， 其过程都比较复 杂。在框架结构体系中，高层建筑的结构平面布置应力求简单，结构的主要抗侧 力构件应对称均匀布置， 尽量使结构的刚心与质心重合， 避免地震时引起结构扭转 及局部突变， 并尽可能降低建筑物的重心， 以利于结构的整体稳定性； 合理地设置 变形缝，其缝的宽度视建筑物的高度和抗震设防而定。该工程的设计，根据工程地震勘探和所属地区的条件，要求有灵活的空间布 置和较大的跨度，故采用钢筋混凝土框架结构体系。本章小结本章主要论述了本次设计的工程简况和工程特点，特别对于高层建

4、 筑的优点和框架结构中高层建筑的布置原则作了详细阐述。2 结构设计框架设计工程简况该实验楼为八层钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积 11305.82m2 ，建筑平面为“ U型，受建筑场地限制，宽度w 40m，长度w 60m。建筑方案确定，中间部分房间开间3.3m,进深7.5m，走廊宽度2.4m;两侧部分房间开间、进深视具体情况而 定。底层层高4.2 m，其它层层高为3.6 m，室内外高差0.45 m。框架平面柱网布置 图2-1所示，(仅取中间部分作为设计对象)L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L3L31111 -11101111111111111Q0_i|L3|1L3IL31L3I|L3|

5、L3 IL3i»L3|L3|IL3L3iL3上7222222222222741hIhiiii|i11L3L3EL3T忙L3L3 *L4L3 *L3L3 "L3L30111111111111114L3L34L34L344L3iL414L3 11-L34L31I-L3 1IP-L3 Il3300330033003300 3300 .33003300 3300 J 3300330033003300139600图2-1框架平面柱网布置设计资料(1) 气象条件基本雪压=m2 ;基本风压=N/m2(2) 抗震设防7度近震。材料混凝土采用C30，纵筋n级，箍筋I级(4)屋面及楼面做法屋面

6、做法(上人)：30厚细石混凝土保护层二毡三油防水层20厚水泥沙浆找平层150厚柱石保温层100 厚钢筋混凝土板15 厚板底纸筋石灰楼面做法：12mm 厚大理石地面30mm 厚细石混凝土100mm 厚钢筋混凝土现浇板15 厚板底纸筋石灰2.1.3 设计内容：(1) 初估截面尺寸a、框架柱子28层截面尺寸均为b=h=(1/81/12)H=(1/81/12) x 3.6m=0.3m1 层：b=h=(1/81/12)H=(1/81/12) x 4.2m=0.35m 取 bx h=500mmx 500mmb、横向框架梁(L1)：h=(1/101/18)l=(1/101/18) x 7.5m=0.42取

7、h=600mm b=(1/21/3)h=(1/2(1/21/3)1/3) x =0.3r取 b=250mmc、 中间框架梁(L2)：由于跨度小，故取b x h 250mmX 400mmd、纵向框架梁(L3):h=(1/101/18)l=(1/101/18) x 3.3m=0.18取 h=500mmb=(1/21/3)h=(1/21/3) x =0.17r取 b=250mme、次梁(L4)：h=(1/101/18)l=(1/101/18) x 6.6m=0.37取 h=500mmb=(1/21/3)h=(1/21/3) x =0.17r取 b=250mm(2) 楼板厚度：(采用单向板)h>

8、l/40=l/40 x =0.82m取 h=100mm(3) 梁的计算跨度梁的跨度：取轴线间距，即边跨梁为7.2m,中间梁为2.4m ,L3H0F05111111L31111111E02 "21C)0011f11|11 1lih L3 11L31 L41L411111fl1t111 t1L1L330033003300330033003300330033003300330033003300396001415169101112135图2-2框架梁编号(4) 柱高度0.45m为室内3.6m。底层柱子高h=4.2m+0.45m+0.50m=5.15m ,其中4.2m为底层高，外高差，0.50

9、m为基础顶面至室外地坪的高度。其他层柱高等于层高即为由此得框架计算简图，见图2-3。荷载计算(1)屋面均布荷载：30厚细石混凝土保护层0.03m X 24= kN/i2二毡三油防水层kN/ /20厚水泥沙浆找平层0.02m X 20= kN/2150厚柱石保温层0.15m X 5= kN/2100厚钢筋混凝土板0.1m X 25= kN/215厚板底纸筋石灰0.015m X 16= kN/2共计：kN/ /屋面恒载标准值：(12X+ X ( X 2+ X =3560KNZ2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2Z2"Z2Z2Z2Z2Z2Z

10、1Z1Z1Z1CEF7500彳4007500|图2-3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)：12mm 厚大理石地面0.012m X 28= kN/230mm厚细石混凝土0.03m X 24= kN/2100mm厚钢筋混凝土现浇板0.1m X 25= kN/215厚板底纸筋石灰X 16= kN/2合计：楼面恒载标准值：(12X+ X ( X 2+ X =2727 kN/2(3) 屋面均布活载计算重力荷载代表值时，要考虑雪荷载和施工荷载。X (12 X+ X ( X 2+ =287 kN(4) 楼面均布活载：对于实验楼取均布活荷载为/,故楼面均布活载标准值为：(12X

11、+ X ( X 2+ X =1435 kN(5) 梁柱自重(包括梁侧，梁底，柱抹灰重量)梁侧、梁底抹灰，柱四周抹灰，近似按加大梁宽及柱宽计算来考虑。表2-1梁柱自重表梁（柱）编号截面（2）长度（m）根数每根重量（kN）L1x25 x 8=200L2x13x 8=104L3x44 x 8=352L4x4x 12+2=50Z1x(4 x 7 x 12)+2 x 7=：350Z2x2 x 8=16注：每根重量为： xx 7X 25=（考虑抹灰）对于柱，则：xxx 25= kN墙体自重：墙体均为240mm厚墙。墙两面抹灰，近似按加厚墙体考虑抹灰重量。表2-2墙体自重每片面积片数重量（kN）底层纵墙x1

12、2x 4-2=463049底层横墙x17275其他层纵墙x462124其他层横墙x171818注：单位面积上墙体的重量为：x 19= kN血2故：墙体自重为: G=7479kN G7=9856kN» G=9856kN G5=9856kNt G4=9856kN Gs=9856kN G2=9856kNxxx 46=3049 k其他计算类同。（7）荷载分层总汇a、顶层重力荷载代表值包括顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载+50%活载+梁自重（纵横梁）+半层柱自重+半层墙体自重。b、其他层重力荷载代表值包括：其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载+50%活载+纵-G=11882kN横梁自重+上下各半

13、层的柱及纵横墙体自重（包括横墙）。将前述荷载相加，得集中于多层楼面的重力荷载代表值如下：第八层：7569KN第七至二层： 9943KN第一层：12013KN8建筑物重力荷载代表值Gi为8i iGi =7569+9943 X 6+12013=79240kNi 1质点重力荷载值见图 2-4.图2-4质点重力荷载值水平地震力作用下框架侧移计算（1）横梁线刚度：采用混凝土 C25, Ec =X 107kN/n2在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼面。而现浇板的楼面，板可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用， 在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取1=10（ I。为

14、梁的截面惯性矩），对中框架取I =Io。横梁线刚度计算结果见表2-3。表2-3横梁线刚度计算梁号L截面b Xh2m跨度l m惯性矩I bh Io乜边框架梁中框架梁Ib 1.5I0k,旦Ib 2.01。k,旦L1XX 10-3X 10-3X 104X 10-3X 104L2XX 10-3X 10-3X 104X 0-3X 04L3XX 10-3X 10-3X 104X 10-3X 104L4XX 10-3X 10-3X 104X 10-3X 104横向框架柱的侧移刚度D值柱线刚度列于表2-4，横向框架柱侧移刚度D值计算见表2-5。表2-4柱线刚度柱号截面柱高度惯性矩线刚度Z（怦）(m)bh3/八

15、1。冠(m4)Kc 旦 (kN m) h乙XX 10-3X 104Z2XX 10-3X 104表2-5横向框架柱侧移刚度 D值计算层次工程 柱类型KKb （一般层）2KCK （底层） KcKr（一般层）2+K0.5 K,十、 （底层） 2+K '丿12DKC(kN/m)h根数边框架边2.710 8985204柱3.03底边框架中 柱2.71 2.43 , “ 1.693.03119364层中框架边 柱3.601.183.0370218中框架中3.60 3.25 c "O OR90218柱3.03D376498边框架边2.72.7276954二柱U.62四边框架中 柱(243

16、27)1.212564374五六中框架边 柱彳6彳6 0.822185528七八中框架中 柱(3.6 3.6)谕2313928层D700296（3）横向框架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本频率的一种近似方法。将结构按质量分布情况简化为无限质点的悬臂直杆，导出以直杆顶点位移表示的基频公式。这样，只要求出结构的顶点水平位移，就可以按下式求得结构的基本周期：Ti 1.7式中 o基本周期调整系数，考虑填充墙使框架自振周期减少的影响，取；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;表2-6横向框架顶点位移层次Gi (kN)Gi (kN)Di (kN/

17、m )层间相对位移i GDi87569756970029679943175127002966994327455700296599433739870029649943473417002963994357284700296299436722770029611201379240376498T-!1.7 八 T =x . 0.5736= (s)(4) 横向地震作用计算在II类场地，7度设防区，设计地震分组为第二组情况下，结构的特征周期Tg=,水平地震影响系数最大值max =由于T|=> Tg = x = (s),应考虑顶点附加地震作用。n =T +=X +=顶点附加水平地震作用：Fn= nFEK

18、=x 2616=191kN各层横向地震剪力计算见表3-7,表中：GHFi7 i i Fek(1 n)GjHjj 1表2-7各层横向地震作用及楼层地震剪力层次hi （ m）Hi(m)Gi（kN）GiHikN mGH,；/ j1GHFi（kN）Vi（kN）875692308546020579943.265475699432301805994319430849943.15829239943122796299438700111201361866注：表中第8层Fi中加入了 Fn 。横向框架各层水平地震作用和地震剪力见图2-5。图2-5横向框架各层水平地震作用和地震剪力(5) 横向框架抗震变形验算详见表2

19、-8。表2-8横向变形验算层次层间剪力Vi（kN）层间刚度Di（kN）层间位移V>D（m）层咼h(m)层间相对弹性转角e87002961/418777002961/232967002961/168557002961/132747002961/117937002961/106527002961/10031764981/758注：层间弹性相对转角均满足要求。e V e=1/450。（6）水平地震作用下，横向框架的内力分析本设计取中框架为例，柱端计算结果详见表2-9。地震作用下框架梁柱弯矩,梁端剪力及柱轴力分别见表2-10、图2-6，图2-7。表2-9柱端计算层次层咼Ni层间 剪力Vi层间刚度

20、DiC轴柱（边柱）D imVi,mkyM上M下8603700296120871171086700296120871961507700296120872651859700296120873242152700296120873732377700296120874122537700296120874312658376498735650续表2-9层 次层咼Ni层间剪力Vi层间刚度DiE轴柱（边柱）D imVi,mkyM上M下860370029617946157108670029617946276150770029617946395185970029617946474215270029617946551

21、0110132377700296179466110910922537700296179466512658376498896262注：表中：y y0yiy2,3 VimVC Dim / Di M 下 Vimy ihm 上 Vm 1 % h表2-10框架梁柱弯矩，梁端剪力及柱轴力展UE鶴EF蒔柱轴力店）尬）M （阴g? 225.7417.0324147S14雄12 M2一-60.3737 25493996i3.m2434.6034.0028 £3-19.13-22.026114.0619虻2454见J4.46克*3? ,98-47.557.210542S3.422C.242472.227

22、2.2260.1$-65.2331.4?47 2118.4496.625.872483曲53 62酿勰-95 0P-11.331.2140 41W.?534.912d960530.04-130D-166.4327 2 115XP4120.8738.86 24104 S3104相87 1P-16SJ86-214.76I7.2162第13.25'2 4117.93117J®98.32-210.34-21"22.68257425.7414.7817.0831.86 /25.7431.8625.7422.1427.3642.1241.0434.6051.4813.8654.

23、978.8454.4663.36105.4866.651.84 _118.44/66.6140.473.873.885.1439.9652.43兌2.1454.934.6052.4339.9613.8641.0464.0648.3871.14二 48.3878.8483.4289.9865.6654.4671.1464.06-27.3651.4872.2283.4289.9842.1263.3665.66105.4872.22:96.6081.22 7 99 /81.2283.62 ；凡醫：83.6296.6051.84/96.0599 /108 /_ _ lz/140.4 96.05120.

24、87 /108117.5110.95/66.6 "/104.6366.673.8158.9492.769.66108104.63/158.94, 136.29 <1112.9141.37162.36120.8773.8117.585.14136.29141.3769.6692.7293.28117.98Ha117.98162.36293.28172.78172.78图2-6地震作用下框架弯矩113 i|13dB95.09 昭丿己：300 i站91 3匚円IIIl活丁 fl匚95 .i12 Sl*1 1*111 3 113 18(fl' n一JP曹肿r厂*1I*|il95

25、19 >3-5ftl1 f45.3Ai|1.严恥?6.c4l| NrT163.1660.18 lb -!*E?9.£J /i己TEEII/34 %T19 133G.98£5.PP力03】3口：16G 06皿:丄 JU UwlL.dt.，£10 3已11.4R "I一己】（J 3心7/：7/7«?图2-7地震力作用下框架梁端剪力及柱轴力竖向荷载作用下横向框架的内力分析仍以中框架为例进行计算。（1）荷载计算第8层梁的均布线荷载xx 25=mCE跨：屋面均布恒载传给梁x =m横梁自重（包括抹灰）恒载：EF 跨： 屋面均布恒载传给梁 横梁自重（包

26、括抹灰） 恒载：第 8 层活荷载：第71层梁均布线荷载CE 跨： 楼面均布恒载传给梁横梁自重 内横墙自重（含粉刷） 恒载： EF 跨： 楼面均布恒载传给梁 横梁自重（包括抹灰） 恒载：第 7 1 层活荷载：第 7 1 层集中荷载：纵梁自重（包括抹灰） ： 纵墙自重（包括抹灰） ： 柱自重（包括抹灰） ： 总计： （2）用弯矩分配法计算框架弯矩 竖向荷载作用下框架的内力分析，x =mxx 25=mmx =mx =mmx 19（x） =mmx =mmm2x =mxx25x=x 19x（x） =xxx25=除活荷载较大的工业厂房外， 对一般的工业这样求得的框架内力， 梁跨中弯矩较考但当活荷载在总荷载

27、比例较大时， 可在截面与民用建筑可以不考虑活荷载的不利布置。 虑活荷载不利布置法求得的弯矩偏低， 配筋时，将跨中弯矩乘的放大系数予以调整。a、固端弯矩计算将框架视为两端固定梁，计算固端弯矩。计算结果见表 2-11。b 、分配系数计算见图 2-9；-TTT32.85kN/m15.44kN/r1 i 1132.85kN/ri32.85kN/m15.44kN/rT J 1"32.85kN/ri3!32.85kN/m15.44kN/rI J厂32.85kN/ri32.85kN/m32.85kN/ri ,5.44KN/rt ir132.85kN/m“5.44kN/r J J j J32.85k

28、N/rii32.85kN/m15.44kN/r1 J p、32.85kN/ri ,32.85kN/m15.44kN/rJ i ；32.85kN/ri16.6kN/m.i I '1 I 1工6.6kN/n11 If J 1116.6kN/r1.rn6.5kN/r1IB66kN/r1.11 1 |I66kN/r1m1丄工66kN/r1Q66kN/r1.1 |(a)恒载示意图2-8框架竖向荷载示意3.756.51-44.343.754.346.54.343.754.34* J6.54.343.756.54.34h ¥6.54.343.754.346.5:j4.343.754.346

29、.54.343.754.346.5M4.343.754.346.53.033.03(b)活载示意c、传递系数远端固定，传递系数为1/2;d、弯矩分配恒荷载作用下，框架的弯矩分配计算见表2-12，框架的弯矩图见图 2-10;活荷载作用下，框 架的弯矩分配计算见表 2-13，框架的弯矩图见图2-11 ；图2-9分配系数示意竖向荷载作用下，考虑框架梁端的塑性内力重分布，取弯矩调幅系数为，调幅后，恒荷载及活荷载弯矩见图2-10，图2-11中括号内数值。上柱下柱右梁左梁上柱下柱右梁表2-11固端弯矩计算CE跨EF跨层 数固端弯矩Ma Mb/kN m层数固端弯矩Ma Mb/kNm8层（恒）1 .20.72

30、 7.H 97.13128层（恒）1 219.27 2.429.251271层（恒）1232.85 7.52153.911271层（恒）1 215.44 2.47.41128层（活）1 26.6 7.530.94128层（活）1 26.6 2.43.171271层（活）kN m71层（活kN m表2-12恒载弯矩分配图八层七层表2-13活载弯矩分配图左梁上柱下柱右梁J2Q.32)/K-竭/&1U 1 j,rF7”2禺/-.2I.C2)/-十-(AM) 0 /It-:-<2U1JyJ 一/' t21.W >：6.79； T < (21/0) /6 mJam y7

31、:S.BI)T 、;羽此）A.61；十7.3Q)(19L6；(1S. 66)(1E.(2.5 町(i£.66j(I怛.?f)OS 76)(T? 7tj|："E./16)(1E.7J45.2173.6737.373.6745.2147.0370.4657.3937.6757.3970.4647.0347.0676.3656.32' '''37.6256.3276.3647.0647.0676.3656.4637.6356.4676.3647.0647.0676.3656.4437.6356.4476.3647.0647.0676.3656.4,

32、37.6356.4476.3647.0637.3276.656429.2256.4476.637.3260.6：360.6318.6614.6114.6118.66图2-12恒荷载作用下柱端弯矩图梁端剪力及柱轴力的计算VqVm1V -ql ；2M左 M右l梁端剪力：V式中 Vq 梁上均布荷载引起的剪力，Vm 梁端弯矩引起的剪力，Vm柱轴力：N V式中：V 梁端剪力；P节点集中力及柱自重。以CE跨，八七层梁在恒载作用下，梁端剪力及柱轴力计算为例。第七层：q=m集中荷载 柱自重第八层：q=m由图2-10查得 七层梁端弯矩:M 左=m ( m) M 右= m(m)八层梁端弯矩：M 左=m( m) M

33、 右=m ( m)括号内为调幅的数值。八层梁端剪力:调幅前：VmcVqc =VqE = ql =1/2 XX =2VmE58.77 81.213.00kN7.5VC =VE =+=调幅后：Vmc VmE47.0165.022.41 kN7.5调幅前:Ve32.85 7.2 Vc=Ve同理可得七层梁端剪力:1 120.76 134.4332.85 7.2 += kN2 7.5120.76 131.43=kN7.5调幅后：VC32.85 7.2 +96.6 105.147.596.6 105.14=kN7.5N 顶=V P =+0=N 顶=+=1VE 32.85 7.2 2八层C柱柱顶及柱底轴力：

34、N 底=+=七层C柱柱顶及柱底轴力：N 底=+=其他层梁端剪力及柱轴力计算见表2-14，表2-15。表2-14恒荷载作用下梁端剪力及柱轴力2袂*荷应引起列韵力；1起 力"桂植力-CE洪FF阳CF跖-EF跆CE跖EF敞C柱二E拄rF - If=yF278.2S.L2-'-3.05*' 斗71 ?0+'71.50.(72.12)77.68(77.05)7工1加讯一山IOC®L24.S<S.113.2'1« 53-1EM 231 审加116.(1170?UP.SC'1 (11040)Z8.53*1329刃Hi »1

35、8.53-'(-134) “116.5(116 9>；(119 Ml)IB.JJj'iss.eir11.01*558 1$552 >4.5*'1181218 53(-1 3SJ *g(not119,95(11Q 61)MM094少；上巫SJ1.46-11R2 看LG册-1叭(-1.35J a阳11伯"Lio尸 cup en10.SJF901咖925 7bIQlfi I104(1 ；SR24i>11 5R-1i-usi«)16 57U1U1J(11.61)1U»A1133 g124： 2+1269.3118.2618 5 3

36、-1 69*'116 57*(130-513<110 63)ma1316 松L54L 4L14 ?4 IEuyg 22-却11畀胡18环-?<IV(-1J53 *3116 ?K' tue.dj)tllP S9)B nV1523 421747 4&1701 gr?7 4S.A荷t掏起射莉力的葛力"CE若FF跆CE附EF跆CE跆FF跨E拄r肃一卜硏jz - r rnff F?tC7齐=岭%223.12(-2.47) ?如71.50.(72.12)77.(51*(77.06)23.12加加M.1S100.14LU帥1S.5S1-IEM 231 "

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38、1 5R-1.69*'G1J5) *Of)16 57 iiiuu1(9 9?-£119.61)1】091133 g124：耳1269.3'118.2618 5 3-1 69*1(-U5J116 57*(116J1)<UP 6J)1K.5J1316站其134b 4LU?4 IE148® 22h18 3知-2叶(-1.0) *B311(5?并IM仰 门 19 S9)1523 金l747 J6roi切1727 48 J内力组合(1)框架梁内力组合在恒载和活载作用下，跨间M max可以近似取跨中的 M代替:Mmax 8ql28式中：q恒载和活载的组合值。l 梁的计算跨度。M左、M右一一梁左、右端弯矩，见图 3-11、3-12括号内数值。1