建筑工程设计 土木工程酒店设计结构计算书

建筑工程设计土木工程酒店设计

结构计算书

郑州工业应用技术学院

本科生毕业设计

题目：安阳市英皇大酒店设计

指导教师：刘成才职称：_

讲师学生姓名:

林波学号：1103110423专

业：__________土木工程___________

院（系）：建筑工程学院

答辩日期：2015年5月30日

2015年5月30日

郑州工业应用技术学院安阳市英皇大酒店设计

目录

第1章工程概况.......................................................1

1.1气象条件........................................................1

1.2工程地质条件....................................................1

第2章结构布置及确定计算简图.........................................3

2.1荷载计算.......................................................4

2.1.1屋面横梁竖向线荷载标准值..................................5

2.1.2楼面横梁竖向线荷载标准值..................................6

2.2屋面框架节点集中荷载标准值......................................6

2.3楼面节点集中荷载表准值..........................................7

2.3.1恒载........................................................7

2.3.2活载........................................................7

2.4风荷载..........................................................7

2.5地震作用........................................................7

2.5.1建筑物总重力荷载代表值Gj的计算.............................7

2.5.2地震作用计算...............................................9

第3章内力计算......................................................13

3.1恒载作用下的框架内力...........................................13

3.1.1弯矩分配系数..............................................13

3.1.2梁的固端弯矩..............................................14

I

3.2各层内力计算...................................................15

3.2.1弯矩计算...................................................15

3.2.2恒载作用下框架的剪力计算...................................18

3.2.3恒载作用下框架柱轴力计算...................................18

3.3活载作用下的框架内力...........................................20

3.3.1计算杆件固端弯矩...........................................20

3.3.2纵梁引起的柱端固端弯矩.....................................21

3.3.3弯矩计算...................................................21

3.3.4剪力计算...................................................24

3.3.5轴力计算...................................................25

3.4地震作用下横向框架的内力计算...................................25

3.4.1各层反弯点位置.............................................26

3.4.2地震作用下横向框架剪力及柱端弯矩...........................27

3.4.3地震作用下梁端弯矩.........................................28

3.4.4地震作用下梁端弯矩地震作用梁剪力、柱轴力...................29

第4章框架内力组合..................................................32

4.1横向框架梁内力组合.............................................33

4.2横向框架柱内力组合.............................................38

第5章框架梁、柱截面设计............................................45

5.1框架梁设计.....................................................45

5.1.1横梁的正截面受弯承载力计算.................................45

5.1.2梁斜截面受剪承载力........................................49

5.1.3梁斜截面受剪承载力........................................51

5.2框架柱设计.....................................................54

5.2.1轴压比验算.................................................54

5.2.2截面尺寸复核...............................................54

5.2.3正截面受弯承载力计算.......................................54

5.2.4斜截面受剪承载力计算.......................................56

5.3多遇地震作用下横向框架的层间弹性侧移验算.......................60

第6章现浇楼面板设计................................................61

6.1A板（四边固定）................................................61

6.3C板（四边固定）................................................63

6.4D板（四边固定）................................................64

6.5E板（四边固定）.................................................65

第7章楼梯设计......................................................68

7.1梯段板计算...................................................68

7.2休息平台板计算...............................................69

7.3梯段梁TL1计算.................................................69

第8章基础设计......................................................71

8.1地基承载力计算及基础底面积确定...............................71

8.1.1A柱.......................................................72

8.1.2B-C柱......................................................72

8.2抗震验算.......................................................72

8.3基础结构设计...................................................73

831A柱设计....................................................74

832B-C柱设计...................................................74

致谢..............................................................76

参考文献..............................................................77

第1章工程概况

框架结构酒店，建筑面积为5854m2,根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求,

进行建筑平面、立面及剖面图设计、其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别

见图纸。主体结构共6层，首层层高为4.2m,标准层层高为3.6m。

1.1气象条件

22

基本风压0.45kN/m,基本雪压0.40kN/mo

1.2工程地质条件

1.建设场地地处黄河泛平原区，地貌单元属黄河冲积平原，地势平坦，地面标高

100m左右，由西南向东北微倾。

2.勘探深度范围内从上到下场地地质构成如下：

表1.1

土层厚度压缩

岩土地基土承

序号深度范围模量

深度载力(kPa

(m)(m)(MPa)

1杂填土0.0—3.03.0——

2粉质粘土3.0—5.02.0100-1406.0

3粘性土加粉土5.0—8.03.0150-25010.5

4砂卵石8.0—15.07.035021.0

3.勘察期间，由于地下水位埋藏较深设计和施工中可不考虑其影响。

1.3建筑场地类别

地面粗糙度为B类，地基承载力为特征值f,k=200kPa,建筑场地均匀，基础埋深定为

lm~4m之间。

1.地震设防烈度

抗震设防烈度为8度，地震分组为第一组，设计基本地震加速度值0.20go

2.建筑耐久等级、防火等级均为II级。

3.荷载资料

(1)酒店楼面活载，查《建筑结构荷载规范》，确定楼面活载标准值为2kN/m2;走廊,

楼梯活载标准值为3.5kN/m20

(2)不上人屋面：活载标准值为0.5kN/w2。

(3)屋面构造

屋面形式为平屋顶；平屋顶排水坡度为2%,排水坡度的形式为垫置坡度，25

厚1:3水泥砂浆保护层，3厚BAC双面自粘胶沥青防水卷材，配套卷材胶粘剂结合

层,20mm厚1：3水泥砂浆找平层，现浇钢筋混凝土屋面板。

(4)楼面构造

水泥楼面：10mm厚1：2水泥砂浆面层、15mm厚1：3水泥砂浆找平层、现浇钢

筋混凝土楼面板、12mm厚纸筋灰石灰粉平顶。

(5)非承重墙

非承重墙外墙采用250mm厚加气混凝土砌块，内墙采用200mm厚加气混凝土气

22

块，重度2.4kN/m,M5混合砂浆砌筑，双面粉刷,重度3.6kN/mo

第2章结构布置及确定计算简图

本工程横向框架计算单元取图中斜线部分所示范围，框架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的数据，地质条件较好，初步确定本工程基础采用

柱下独立基础，基底标高为设计标高-2.100m。柱子的底层高度为

h产4.2+0.6=4.8m,二〜六层柱高为h?〜he=3.6m.柱节点刚接，横梁的计算跨度取柱中

心至中心间距离，三跨分别为L=6600mm、3000mm、6600mmo

图2.1结构布置图

图2.2框架结构计算简图

(1)梁、柱截面尺寸

框架柱：

框架柱的截面尺寸，为第层层高。本结构中层高为3.6m,故=(200—300)mm。

框架柱截面尺寸还应根据公式(2.1)估算。

(2.1)

式中N=(1.1-1.2)N,,N为轴向力设计值；

负荷面积X(12〜14)kN/m2义层数,

为轴压比，可根据规范查出。

仅估算底层柱。本结构中，边柱和中柱最大负荷面积分别为(4.23.3)m2,

(6.34.8)m2,层数为6层；该框架结构抗震设防烈度为8度，建筑高度

22.65m<30m,其轴压比限值=0.75。

C30混凝土=14.3N/mm2

2

边柱Ac=130264mm

中柱最大Ac=284212mm2

取柱截面为正方形，考虑到施工、计算简便以及安全因素，各柱截面尺寸从底层到

顶层均取为600mm600mnio

梁:横向框架梁AB、CE跨：h=(1/8~1/12)L=(1/8-1/12)X6600=825mm~550mm,取

h=700mm,b=(1/2〜1/3)h=350mm〜233mm,取b=300mm

BC跨：h=(1/8-1/12)L=(1/8-1/12)X3000=375mm-250mm,取h=400mm,b=250mm

纵向连系梁：h=(l/8~l/12)L=(l/8-l/12)X4200=525mm-350取h=500mm,b=250mm

h=(1/8-1/12)L=(l/8-1/12)X8400=1050mm-700取h=900mm,b=350mm

(2)材料强度等级

混凝土：基础顶面以上采用C30,基础顶面以下采用C30；

钢筋直径：板受力钢筋采用HRB400,梁柱主筋采用HRB400,箍筋HPB300,填充墙采

用加气混凝土砌块，外墙250厚，内墙200厚，容重2.4kN/m2。

2.1荷载计算

以(2)轴线横向框架为计算分析对象

图2.3恒载图2.4活载

2.1.1屋面横梁竖向线荷载标准值

恒荷载和活荷载作用下框架的受荷

A〜B轴间梁上板的，1。/1。*=6600/4200=1.57<2,按双向板进行计算，长边支

承梁上荷载呈梯形分布，短边支承梁上荷载呈三角形分布；B〜C轴间梁上板的，

l„y/lox=42OO/3OOO=l.4<2按双向板进行计算，长边支承梁上荷载呈梯形分布，短边支

承梁上荷载呈三角形分布。

屋面恒载标准值：

25厚1：3水泥砂浆保护层0.025X20=0.4kN/m2

防水层0.4kN/m2

20厚1：3水泥砂浆找平层0.02X20=0.4kN/m2

120厚钢筋混凝土现浇板0.12X25=3kN/m2

12厚纸筋石灰粉平顶0.012X16=0.192kN/m2

合计E4.87kN/m2

梁自重：

边跨AB、CE跨0.3X0.7X25=5.25kN/m2

梁侧粉刷2X(0.7-0.12)X0.02X17=0.39kN/m2

合计£5.64kN/m2

中跨BC跨0.25X0.4X25=2.5kN/m2

梁侧粉刷2X(0.4-0.1)XO.02X17=0.19kN/m2

合计£2.69kN/m2

作用在顶层框架上的线恒荷载标准值为：

2

梁自重G5AB=g5CE=5.64kN/m

2

g5Bc=2.69kN/m

2

板传来的荷载G5AB=g5CE=4.87X2.1X0.828X2=16.94kN/m

G5BC=4.87X2.IX5/8X

2=12.6kN/m2

作用在顶层框架的线活荷载标准值为：

G5AB=G5CE=0.5X2.1X0.828X2=1.74kN/m2

2

G5Bc=0.5X2.IX5/8X2=1.31kN/m

2.1.2楼面横梁竖向线荷载标准值

楼面恒载标准值：

25厚1：3水泥砂浆找平层0.025X20=0.5kN/m2

120厚钢筋混凝土现浇板0.12X25=3kN/m2

12厚底板粉刷0.012X16=0.162kN/m2

合计E3.662kN/m2

梁自重：

边跨AB、CE跨5.64kN/m

中跨BC跨2.69kN/m

作用在标准层框架上的线恒荷载标

梁自重GAB2=GCE2=5.64kN/m

GHC2=2.69kN/m

板传来的荷载GAB2=GCE2=3.662X2.1X0.828X2=12.73kN/m

GK=3.662X2.1X5/8X2=9.61kN/m

楼面活载QAB~QCI：~2X2.1X0.828X2—6.96kN/m

QB(=2X2.lX5/8X2=5.25kN/m

2.2屋面框架节点集中荷载标准值

恒载+活载

边跨连系梁自重0.25X0.5X4.2X25=13.135kN

粉刷2X(0.5-0.12)X0.02X4.2X17=1.IkN

1.2mIWJ女儿墙1.2X4.2X3.6=18.14k

粉刷1.2X2X0.02X4.2X17=3.43kN

连系梁传来屋面自重(4.87+0.5)X3.3X5/8X4.2=46.52kN

顶点边节点集中荷载

EG5A=G5E=82.325kN

中柱连系梁自重0.25X0.5X(2.1+1.5)X25=11.25kN

粉刷[(0.5-0.12)+(0.5-0.l)]X0.02X4.2X17=1.IkN

连系梁传来屋面自重(4.87+0.5)X3.3X5/8X4.2=46.52kN

(4.87+0.5)XI.5X0.828X4.2=28.OlkN

顶层中节点集中荷载SG5B=G5C=86.88kN

2.3楼面节点集中荷载表准值

2.3.1恒载

边柱连系梁自重13.13kN

粉刷1.IkN

墙自重3.2X3.6X2.4=27.648kN

连系梁传来楼面自重4.87X5/8X3.3X4.2=42.19kN

合计S84.068kN

中间层边节点集中荷载：GA=GE=80.068kN

框架柱自GAZ=GE'=0.6X0.6X3.6X25=32.4kN

中柱连系梁自重13.13kN

粉刷1.IkN

墙自重3.2X3.6X2.4=27.648kN

连系梁传来楼面自重4.87X5/8X3.3X4.2=42.19kN

4.87X0.828X3.0/2X4.2=25.4kN

合计S109.47kN

中间层中节点集中荷载：GB=GC=109.47kN

柱传来集中荷载：Gir=Gr=32.42kN

2.3.2活载

QA=QD=2.0X5/8X3.3X4.2=17.33kN

Q„=Q(=2.0X5/8X3,3X4.2+2.0X0.828X1.5X4,2=27.76kN

2.4风荷载

由于本地区基本风压为0.45kN/m2,但本地区抗震烈度为8度，风荷载小于地震

荷载，本工程为多层结构，风荷载与抗震荷载不用同时考虑，故根据经验可知，只计算

抗震作用。

2.5地震作用

2.5.1建筑物总重力荷载代表值Gi的计算

(1)集中与屋盖的质点重力荷载代表值金；

50%雪载0.5X0.4X58.8X16.2=190.5kN

屋面恒载4.87X58.8X6.6X2+4.37X58.8X3.0=4550.8kN

横梁(5.64X6.6X2+2.69X3.0)X14=1155.3kN

纵梁(13.13+1.1)X24+(13.13+1.1)X24+0.4X0.9X4.2X25X4=834.24kN

女儿墙1.2X2.4X(58.8+16.2)X2=648kN

柱重0.6X0.6X25X1.8X56=907.2kN

横墙2.4X(21X6.6X1.8+(3X1.8-1.5X2.1/2)}X2=617.IkN

纵墙(4.2X1.8-2.7X2.1/2)X2.4义28+(4.2X1.8X2.4X28=825.6kN

(忽略内纵墙的门窗按墙重计算)

塑钢窗28X2.7X2.1X0.4/2=31.8kN

G6=9760.54kN

(2)集中于三、四、五层处的质点重力荷载代表值G5-G3；50%

楼面活载0.5X2.0X58.8X16.2=952.56kN

楼面恒载3.692X58.8X4.5X2+3.192X58.8X3.0=131.77kN

横梁1155.3kN

纵梁834.24kN

柱重907.2X2=618.75kN

横墙2.4X{24X6.6X3.6+(3X3.6-1.5X2.1X2/2)X2}=1412.86kN

纵墙25.6X2=1651.2kN

塑钢窗31.8X2=63.6kN

G5=G4=G3=11312.81kN

(3)集中于二层处的质点重力荷载代表值G2；

50%楼面活载952.56kN

楼面恒载3428.65kN

横梁1155.3kN

纵梁834.24kN

柱重1814.4kN

横墙2.4X{22X6.6X3.6+(3X3.6-1.5X2.1X2/2)X2}=1298.8kN

纵墙1651.2kN

塑钢窗63.6kN

G2=11198.75kN

(4)集中于一层处的质点重力荷载代表值Gi；

50%楼面活载902.36kN

楼面恒载3408.65kN

横梁1125.3kN

纵梁814.24kN

柱重1814.4kN

横墙2.4X{22X6.6X3.6+(3X3.6-1.5X2.1X2/2)X2}=1298.8kN

纵墙1651.2kN

塑钢窗63.6kN

G产11318.95kN

2.5.2地震作用计算

(1)框架柱的抗侧移刚度：

在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取1=21,边框架梁取1=1.51。横梁、柱

的线刚度见下表：

表2.1横梁、柱的线刚度

截面尺寸

Ee

i=E/L相对

杆件(kN/mm2Io(mm4)I(mm4)L(mm)c

B(mm)H(mm)(kN/mm)刚度

)

边框

300700288.58X1091.2X1O1066005.46X1071

架梁

边框

250400281.33X1092X10930002.33X1070.428

架梁

中框

300700288.58X1091.7X1O1066007.28X1071.33

架梁

中框

250400281.33X1092.6X10930003.11X1070.57

架梁

底层

框架600600281.0X10101,0X10'048006.3X1071.15

柱

中层

框架600600281.O8X1O101.0XI01036008.4X1071.54

柱

表2.2每层框架柱总的抗侧移刚度

K=Sic/2izac=K/(2+K)根

项目a•L•(12/1?)

(一般层)(一般层)数

K=Eie/iz(底at=(0.5+K)/(2+K)

层柱类型及截面(kN/mm)

层)(底层)

二至

边框架边柱(600X600)0.650.2519.084

六层

边框架中柱(600X600)0.930.3224.694

中框架边柱(600X600)0.860.3023.3924

中框架中柱(600X600)1.240.3829.7724

底层边框架边柱(600X600)0.870.4815.664

边框架中柱(600X600)1.240.5417.624

中框架边柱(600X600)1.160.5317.2424

中框架中柱(600X600)1.650.5919.3324

注：。为梁的线刚度，iz为柱的线刚度。

底层：£D=4义(15.66+17.62)+24X(17.24+19.33)=1010.8kN/mm

二至六层：SD=4X(19.08+24,69)+24X(23.39+29.77)=1450.92kN/mm

(2)框架自振周期的计算

自振周期为:

T,=l.70(2.2)

T,=1.70X0.6X=0.433s

式中为考虑结构非承重砖墙影响的折减系数；

△为框架顶点假象水平位移，计算见下表2.3：

表2.3框架顶点假象水平位移

框架顶点假想水平位移

8=EG/ED

层G：(kN)ZGi(kN)ED,(kN/mm)ii总位移A(mm)

(层间相对位移)

69760.549760.541450.926.73177.04

511312.8121073.351450.9214.52170.31

411312.8132386.161450.9222.32155.78

311312.8143698.971450.9230.12133.46

211198.7554897.721450.9237.84103.35

111318.9566216.671010.8065.5165.51

(3)地震作用计算

根据本工程设防烈度8度、II类场地，设计地震分组为第一组，查《建筑抗震

设计规范》特征周期TjO.35S,a„=0.16

结构等效总重力荷载：Get,=0.85(G1+G2+G：i+G,+G5+G(i)=0.85X66216.67=56284.2kN

T,=0.433<1.4Tg=l.4X0.35=0.49s,故不需考虑框架顶部附加集中力作用。

框架横向水平地震作用标准值为：

结构底部：，各楼层的地震作用和地震剪力标准值有下表计算出，£GH=900380.3

2.4各楼层的地震作用和地震剪力标准值

楼层地震作用和地震剪力标准值计算表

层Hi(m)G((kN)GiHiFi=GiHi楼层剪力Vi(kN)

622.809760.54222540.311836.291836.29

519.2011312.81217205.951792.283628.57

415.6011312.81176479.841456.235084.80

312.0011312.81135753.721120.176204.97

28.4011198.7594069.50776.226981.19

14.8011318.9554330.96448.317429.50

图2.5质点重力荷载代表值

图2.6横向框架上的地震作用

第3章内力计算

3.1恒载作用下的框架内力

图3.1恒载作用下结构计算简图图3.2活荷载作用下结构计算简图

3.1.1弯矩分配系数

节点A1：==0.29

==0.33

==0.38

节点B1：

节点A2:

节点B2:

节点A6:

节点B6:

A5,B5,A4,B4,A3,B3与相应的A2,B2相同，由于此框架为对称结构，C、E两点

分配系数与B、A相同

3.1.2梁的固端弯矩

计算杆件固端弯矩时应带符号

MA6B6=kN,mMB6A6=94.5kN,m

=

MiieC6=kN•mMC6B611-85kN,m

Mc6E6=kN,mMC6D6=94.5kN•m

MA5B5=kN,mM«5A5=76.7kN•m

MB5c5=kN,mMC5B5=9.2kN•m

Mc5E5=kN,mMD5C5=76.7kN,m

3.1.3纵梁引起柱端附加弯矩

顶层外纵梁：MA6=-ME6=57.28X0.175=10.OkN-m

楼层外纵梁:MA1=-ME1=30.51X0.175=5.3kN•m顶

层中纵梁：Mfi6=-Mc6=-53.41X0.175=-9.3kN•m楼

层中纵梁：MB1=-Mfl=-43.44X0.175=-7.6kN•m

3.2各层内力计算

3.2.1弯矩计算

采用弯矩二次分配法计算梁端和柱端弯矩。

计算过程见下图

图3.3恒载弯矩分配过程

图3.4恒载作用下弯矩图(kN-m)

3.2.2恒载作用下框架的剪力计算

梁:2MA=0：12-QJ=O

柱：SMli=0：-Mc-MD-Q„h=0

则Q,46B6=kN

Qli6A6=kN

QB6c6=kN

Qc6B6=kN

其他各层各跨与以上计算相同

图3.5恒载下梁的剪力图(kN)

3.2.3恒载作用下框架柱轴力计算

柱自重标准值：

边跨：底层0.6X0.6X25X4.8=43.2kN

其它层0.6X0.6X25X3.6=32.4kN

中跨：底层43.2kN

其它层32.4kN

表3.1恒载作用柱轴力（kN）

边柱A轴，E轴中柱B轴，C轴

层横梁纵梁纵梁

端部端部柱重柱轴力横梁端部压力端部柱重柱轴力

压力压力压力

柱顶142.05164.86

684.7757.2832.4111.4553.4132.4

柱底174.45197.26

柱顶274.29330.05

569.3330.5132.489.3543.4432.4

柱底306.69362.45

柱顶406.35494.7

469.1530.5132.488.8143.4432.4

柱底438.75527.1

柱顶538.41659.35

369.1530.5132.488.8143.4432.4

柱底570.81691.75

柱顶670.52823.99

269.230.5132.488.843.4432.4

柱底702.92856.39

柱顶802.23