办公楼计算书.doc

1、10级土木工程专业毕业设计1 绪论根据设计材料提供的建筑场地的地质条件、气象条件、所在地区的抗震烈度以及基本设计资料，确定计算方案。建筑物的设计过程包括结构设计和预算两部分。1.1 结构设计说明分别从结构体系、结构总体布置、屋盖的结构方案、基础方案的选择及结构计算等多方面进行了论述。构件布置：按建筑方案中的平、立、剖面进行设计，确定各构件的截面及布置，绘出结构计算简图并初选梁、柱截面。荷载统计：在选截面的基础上，按从上倒下的顺序进行，在荷载的取值按各房间的使用功能及位置查找荷载规范，完成恒载及活载的统计，并求出重力荷载代表值。框架水平地震作用下侧移验算：先算出各个构件的侧移刚度，再根据顶点位移

2、法计算结构的自振周期，按底部剪力法求水平地震剪力，顶点无附加水平地震作用。横向框架内力分析：分析了横向框架在水平地震剪力和竖向荷载作用下的内力。用弯矩二次分配法计算梁端、柱端弯矩、剪力。内力组合：对恒载、活载及地震作用下横向框架的内力进行组合，找出最不利的内力组合，作为对框架梁、柱进行截面设计，和截面配筋计算的依据。板的设计：用弹性理论对板进行设计，求出板的配筋。1.2 计算机应用使用了AutoCAD、EXCL表格制作和WORD进行了排版设计。在设计过程中我们严格按照现行结构设计规范和现行施工组织设计规范进行设计，并取一榀框架进行内力配筋计算，绘制建筑施工图和结构施工图，在设计的过程中我们还参

3、考了有关房建、混凝土结构、抗震等教材。2 工程概况1. 工程名称：廊坊市某高校办公楼2. 建设单位：廊坊市某高校3. 建设场地：位于廊坊市某高校院内，场地类别为III类。4. 建设规模：总建筑面积3123.4m2，地上四层，无地下室。5. 本项目拟定开工日期：2014年4月，竣工日期：2014年11月。 2.1 设计要求（一）气象条件1. 冬季采暖室外计算温度-9度。2. 主导风向：西南、东北风，冬季以北风、西北风为主；夏季以偏南风、东北风为主。基本风压0.45kN/m2。3. 基本雪压：0.40kN/m2。4. 年降雨量：570.3mm；雨季集中在降水集中在78月份月份。5. 土壤最大冻结深

4、度0.7m。（二）基本资料本建筑为廊坊市高校某办公楼，共4层，室内地面标高：0.000，室外标高：-0.450m，采用现浇钢筋混凝土框架结构，地上建筑混凝土强度等级为C35，梁、板、柱受力钢筋采用HRB400级，箍筋采用HRB335级。设计使用年限50年建筑总面积3123.4m2结构安全等级二级结构层数地上4层结构重要性系数1.0结构形式框架结构抗震设防烈度8度框架抗震等级二级设计特征周期0.55s场地类别类抗震构造措施二级地基承载力100kPa（三）建筑做法墙身做法：内墙、外墙厚均为200mm，0.000以上采用MU2.5陶粒空心砌块（容重不大于8kN/m3），M5混合砂浆砌筑，内粉刷20m

5、m 厚石灰砂浆，喷内墙涂料。外墙0.000以下采用MU10烧结页岩砖，M7.5水泥砂浆砌筑。楼面做法：10mm 厚花岗岩面层20mm 厚1:2.5 水泥砂浆找平层钢筋混凝土楼面板楼板底面为20mm厚纸筋灰石灰打底，涂料两度。屋面做法：水泥炉渣2%找坡，20厚1：2.5水泥砂浆找平，二粘三油防水层上铺小豆石干铺100mm 厚加气混凝土保温层，表面平整扫净铺油毛毡隔离层一道，40厚C25刚性防水层钢筋混凝土屋面板粉底（喷涂料）卫生间做法：防滑地砖10厚，20厚1：2.5水泥砂浆粘结层，高分子防水卷材一层大于等于1.2厚，20厚1：2.5水泥砂浆向地漏找坡，现浇钢筋混凝土板，楼板底面20厚纸筋灰石灰

6、打底，涂料两度。门窗做法：门庭处为断桥铝合金门，其他均为木门、塑钢窗。其他说明：女儿墙厚200mm，高500mm，采用陶粒空心砌块砌筑。 除标高单位为m以外，其余均为mm。3 结构计算 图3.1 结构平面布置3.1 结构选型 采用现浇钢筋混凝土框架结构（横向承重）体系。下面以计算第3榀为例计算：3.1.1 结构布置及结构计算简图的确定 结构平面布置如图所示。各梁柱截面尺寸确定如下： 边跨（AB、CD跨）梁：取h=600mm，b=300。 中跨（BC跨）梁：取h=300mm，b=200。 边柱连系梁（A轴、D轴）：取bh=200mm400mm。 中柱（B轴、C轴）连系梁：取bh=200mm400

7、mm。 柱截面均为bh=500mm500mm。现浇楼板厚100mm。 根据地质资料，确定基础顶面至地面800mm。各梁柱构件线刚度经计算列于图3.2 其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2（为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯矩）。 AB、CD跨梁：i=20.30.6/6.6=16.510（m） BC跨梁：i=20.20.4/2.7=7.910（m） 上部各层柱：i=0.50.5/3.6=14.510（m） 底层柱：i=0.50.6/4.85=10.710（m）（m） 图3.2结构计算简图 （注：图中数字为线刚度），单位：10-4 Ecm33.2 荷载计算3.2.1 恒荷载计算 屋面框

8、架梁线荷载标准值： 20厚1:2.5水泥砂浆找平 0.0220=0.4 kN/m 水泥炉渣2%找坡（160厚） （0.2+0.16）/212=0.96 kN/m二毡三油防水层上铺小豆石 0.3 kN/m 100mm厚加气混凝土保温层 0.16=0.6 kN/m 40mm厚C25刚性防水层 0.0422=0.88 kN/m100mm厚钢筋混凝土屋面板 0.125=2.5 kN/m 15mm厚纸筋灰石灰打底 0.01517=0.26 kN/m 屋面恒荷载 5.9 kN/m 边跨（AB、CD跨）框架梁自重 0.30.625=4.5 kN/m 梁侧粉刷 2(0.6-0.1)0.0217=0.34 kN

9、/m 中跨（BC跨）框架梁自重 0.30.225=1.5 kN/m 梁侧粉刷 2(0.3-0.1)0.0217=0.34 kN/m 作用在顶层框架梁上的线荷载为： g=g=4.50+0.34=4.84 kN/m g=1.5+0.34=1.84 kN/m g=g=5.93.6=21.22 kN/m g=5.92.7=15.92 kN/m （注：下标4代表楼层数） 楼面框架梁线荷载标准值10mm厚花岗岩面层 0.0115.4=0.15 kN/m20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m100mm厚钢筋混凝土面板 0.125=2kN/m20mm纸筋灰石灰打底 0.0216=0

10、.32 kN/m 楼面恒荷载 3.37 kN/m 边跨梁及其梁侧粉刷 4.84 kN/m 边跨填充墙自重 0.2(3.6-0.6)8=4.80 kN/m 边跨填充墙粉刷 0.022(3.6-0.6)17= 2.04 kN/m 中跨框架梁及梁侧粉刷 1.84 kN/m 作用在中间层框架梁上的线荷载为：g=g=4.60+6.84=11.64 kN/m g=1.84 kN/m g=g=3.373.6=12.13 kN/m g=3.242.7=8.75 kN/m 屋面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁自重 0.40.23.625=7.20 kN粉刷 2(0.4-0.12)0.02173.6=0.73 k

11、N0.5m高女儿墙自重 0.53.60.28=2.88 kN粉刷 0.50.0223.617=1.22 kN 连系梁传来屋面自重 0.53.60.53.65.9=19.10 kN顶层边节点集中荷载 G=G= 35.10 kN 中柱连系梁自重 0.40.23.625=7.20 kN 粉刷 0.02(0.4-0.1)23.617=0.73 kN 连系梁传来屋面自重0.5(3.6+3.62.7)2.70.55.90=17.91 kN（梯形） 0.53.60.53.65.9=19.10 kN（三角形） 顶层中节点集中荷载 G=G=44.94 kN 楼面框架节点集中荷载标准值边柱连系梁重 7.2 kN

12、粉刷 0.73 kN塑钢窗自重 2.71.80.45=2.19 kN 2.41.80.45=1.94 kN窗下墙体自重 (3.60.5)0.218=4.96 kN 粉刷 20.021(3.60.5)17=2.11 kN窗边墙体自重 (3.60.52.7)(3.610.4)0.28=1.41 kN (3.60.52.4)(3.610.4)0.28=2.46 kN 粉刷 0.42.20.02217=0.60 kN 0.72.20.02217=1.05 kN 框架柱自重 0.50.53.625=25.9 kN 粉刷 (0.540.23)0.023.617=1.71 kN连系梁传来楼面自重 0.53.

13、60.53.63.37=10.92 kN中间层边节点集中荷载 G=57.73 kN;G=59.10 kN中柱连系梁重 0.40.23.625=7.2 kN 粉刷 (0.40.1)0.0223.617=1.71 kN内纵墙自重 (3.6-0.5)(3.6-0.4)0.28=15.87 kN 粉刷 3.13.2170.022=12.0 KN扣除门洞加上门重 2.110.28+0.4= 2.96 kN框架柱重 25.9 kN 粉刷 1.71 kN连系梁传来楼面自重 0.5(3.6+3.62.7)2.7/23.37=10.24 kN（梯形） 0.53.63.6/23.37=10.92 kN（三角形）中

14、间层中节点集中荷载 G=G=76.36 kN 恒荷载作用下的结构计算简图 恒荷载作用下结构计算简图如下图 图3.3 恒荷载作用下的计算简图3.2.2 活荷载计算楼面活荷载作用下的结构计算简图如图所示图中各荷载值计算如下：p=p=23.6=7.2 kN/mp=22.7=5.4 kN/mP=P=0.53.60.53.62=6.84 kNP=P=0.5(3.6+3.62.7)2.70.52+0.53.60.53.62=12.56 kN23.6=7.2 kN/m=2.52.7=6.75 kN/m0.53.60.53.62=6.48 kN 0.5(3.6+3.62.7)2.70.52+0.53.60.5

15、3.62=14.07 kN 图3.4 活荷载作用下的计算简图3.2.3 风荷载计算 风压标准值计算公式为： 因结构高度H=14.85m30m，可取；对于矩形平面；按B类环境查建筑结构荷载规范。将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算结果如下图所示。 风荷载计算 表31层次z（m）41.01.315.350.7470.458.283.6231.01.311.250.740.4512.965.6121.01.37.650.740.4512.965.6111.01.34.050.740.4513.775.96 表中 z为框架节点至室外地面的高度， A为一榀框架各层节点的受风面积。 图3.6

16、风荷载作用下结构计算简图 3.3 非地震下内力计算由于结构基本对称，在竖向荷载作用下框架的侧移可以忽略不计。梁端、柱端弯矩采用弯矩分配法计算。梁端剪力可根据梁上竖向荷载引起的剪力与梁端弯矩引起的剪力相叠加得到。柱轴力可由梁端剪力和节点集中力叠加得到。计算柱底轴力还需考虑柱自重。3.3.1 恒荷载作用下的内力计算竖向恒荷载作用下内力采用弯矩分配法。这里以中间层为例计算，顶层和底层只给出计算结果。取出中间任一层进行分析，结构计算简图如图所示，图中除底层柱外其余图中梁上分布荷载计算，可根据固端弯矩相等的原则，先将梯形分布荷载及三角形分布荷载，化为等效均布荷载，等效均布荷载的计算公式如图所示。将梯形荷

17、载转化为等效均布荷载，结构计算简图如下： 图3.7 分层法计算简图 =0.53.6/6.6=3/11 标准层： 同理：如图所示结构内力可用弯矩分配法计算并可利用结构对称性取二分之一结构计算。各杆的固端弯矩为： 弯矩分配法计算过程如图所示：标准层弯矩分配0.3060.3060.3880.3550.280.280.085A上A下ABBAB下B上BCCB-80.8680.86-4.44-2.2224.6724.6731.281/215.64-16.301/2-32.60-25.71-25.71-7.80-17.804.994.996.321/23.16-0.571/2-1.13-0.88-0.88-

18、0.27-10.270.1750.1750.221/20.11-0.11/2-0.04-0.03-0.03-0.01-10.0129.8429.84-59.6865.76-26.62-26.62=12.525.32第三层上节点20.40-13.23-6.24-6.24-7.921/2-3.923.051/26.104.814.811.47-0.93-0.93-1.191/2-0.60.210.170.170.059.95-8.87-3.04-3.04-3.871/2-1.941.921/23.833.033.030.92-0.59-0.59-0.741/2-0.370.140.100.100.

19、0328.9939.44-68.4369.18-29.87-31.74-10.05第三层下节点9.95-8.87-3.04-3.04-3.871/2-1.941.921/23.843.033.030.91-0.59-0.59-0.741/2-0.370.140.100.100.036.91-8.87-2.11-2.11-2.691/2-1.351.931/23.853.033.030.92-0.59-0.59-0.751/2-0.380.130.110.110.0330.4233.46-63.8869.68-29.83-39.22-10.63顶层弯矩分配0.5580.4420.4920.390

20、0.118A下ABBAB下BCB-84.6984.69-7.16-3.5847.2637.431/218.72-23.681/2-47.35-37.54-11.36-111.3613.2110.471/25.24-1.291/2-2.58-2.04-0.62-10.620.720.571/20.29-0.461/2-0.14-0.11-0.03-10.0361.19-61.1958.87-39.69-19.188.439.95-8.87-5.55-4.401/2-2.202.721/25.444.321.31-1-1.31-1.52-1.21/2-0.60.300.230.07-1-0.076

21、4.07-64.0761.81-44.01-17.87.05底层弯矩分配0.266 0.324 0.410 0.373 0.242 0.295 0.09 A下A上ABBAB下B上BCCB-80.6280.62-4.44-2.2221.45 26.1233.051/216.53-17.291/2-34.58-22.44-27.35-8.34 -18.344.60 5.607.091/23.55-0.661/2-1.32 -0.86 -1.05 -0.32 -10.320.180.210.271/20.14-0.05-0.03 -0.04 -0.01 -10.0126.2331.93 -58.16

22、64.89-23.33 -28.44-13.126.459.95-8.87-2.65-3.22-4.081/2-2.042.041/24.072.643.220.98-10.98-0.54-0.66-0.841/2-0.420.160.100.120.04-1-0.0423.0438.00-61.0466.666-20.59-33.97-12.15.43 注：叠加后框架内各节点弯矩不能达到平衡，这是由于分层法计算的误差所造成的。为提高精度，已将节点弯矩再分配一次进行修正。 恒荷载作用下粱弯矩、剪力 表3-2层数q(kN/m)g(kN/m)a (m)l (m) MAB (kNm)MBA (kNm

23、)M中 (kNm)VAB（kN)VBA (kN)AB跨422.114.841.86.6-64.0761.8167.4967.24-66.56312.1311.641.86.6-68.3969.1854.0867.40-67.64212.1311.641.86.6-63.8869.1856.1266.65-68.40112.1311.641.86.6-61.0466.6662.3566.67-68.38MBC (kNm)MCB (kNm)VBC (kN)VCB (kN)BC跨415.921.842.7-17.817.86.0813.23-13.2338.751.842.7-10.0710.073

24、.088.39-8.3928.751.842.7-10.6310.633.648.39-8.3918.751.842.7-12.112.15.118.39-8.39 恒荷载作用下柱轴力 单位：kN 表3-3层数边柱A轴、D轴中柱B轴、C轴边跨粱端压力连系梁端压力柱重柱轴力边跨粱端压力连系梁端压力柱重柱轴力4柱顶67.2435.122.5102.3479.7944.9422.5124.73柱底124.84147.233柱顶67.405922.5251.2476.0376.3622.5299.62柱底273.74322.122柱顶66.655922.5399.3976.7976.3622.5475

25、.27柱底421.89497.771柱顶66.675930.31547.5676.7776.3630.31650.90柱底577.87681.26 位置四层三层二层一层柱底边柱28.74-11.401.67-11.88-7.13中柱-24.568.350.496.499.23 恒荷载作用下柱剪力 表3-4 图3.8 恒荷载作用下弯矩图 图3.8 恒荷载作用下粱剪力、柱轴力图3.3.2 活荷载下的内力计算 考虑活荷载的不利布置，采用分层组合法求活荷载最不利时的结构内力。 （1）对于梁，只考虑本层活荷载的最不利布置，而不考虑其它层活荷载的影响。因此，其布置方法和连续梁的活荷载最不利布置方法相同。

26、（2）对于柱端弯矩，只考虑柱相邻上下层的活荷载影响，而不考虑其他层活荷载的影响。 （3）对于柱最大轴力，则考虑在该层以上所有层与该柱相邻的粱上满布活荷载的情况，但对于与柱不相邻的上下层活荷载，仅考虑其轴向力的传递而不考虑其弯矩的作用。各层楼面活荷载布置有图3.9所示的几种组合形式：AB、CD跨最大正弯矩；A、D支座最大剪力，最大负弯矩；BC跨最大负弯矩AB、CD跨最大负弯矩；BC跨最大正弯矩B支座最大剪力，最大负弯矩C支座最大剪力、最大负弯矩各杆的固端弯矩为： 标准层： 顶 层： 经弯矩分配，二次分配，分配过程同恒荷载内力计算，故省略，其结果如下表3-5所示：表3-5BC跨VCB0000-3.

27、65-4.56-4.56-4.56VCB-2.03-3.69-3.63-3.30注：情况与对称，故表中未列出VBC00003.654.654.564.56VBC5.265.425.485.82活荷载作用下粱弯矩剪力、柱轴力M中-3.46-1.69-1.80-2.26-1.46-1.74-1.73-1.77M中-0.55-1.18-1.09-1.13MCB3.461.691.802.261.832.372.382.34MCB0.541.761.761.28MBC-3.46-1.69-1.80-2.26-1.83-2.37-2.38-2.34MBC-4.91-4.09-4.26-4.68PBC00

28、005.406.756.756.75PBC5.406.756.756.75AB、CD跨VBA-17.05-17.28-17.40-17.45-0.16-0.14-0.14-0.16VBA-17.19-17.41-17.53-17.61CD跨VCB0.050.130.130.10VAB17.5117.2817.1617.110.290.190.200.26VAB17.3717.1517.0316.95VBC0.050.130.130.10M中-18.77-16.10-16.50-17.560.290.190.200.26M中-18.32-15.76-16.23-17.18M中0.090.250.

29、250.19MBA15.7819.2019.1818.400.840.650.660.79MBA16.6720.0119.8919.26MCB-0.07-0.20-0.20-0.15MAB-17.31-19.22-18.42-17.250.240.270.260.27MAB-17.29-19.13-18.26-17.05MBC-0.25-0.68-0.68-0.52PAB7.27.27.27.20000PAB7.27.27.27.2PBC0000层数4321432143214321 活荷载作用下柱轴力 单位：kN 表3-6情 况层 数边柱A轴、D轴中柱B轴、C轴边跨压力连系压力柱 重轴 力弯

30、矩边跨压力连系压力柱 重轴 力弯 矩4柱顶17.516.4822.5023.9917.3117.0512.5622.5029.61-17.72柱底46.4910.9652.11-7.873柱顶17.286.4822.5070.258.2617.2814.0722.5083.46-8.16柱底92.759.11105.96-8.602柱顶17.166.4822.50116.399.3117.4014.0722.50137.43-8.78柱底138.8910.74159.93-10.041柱顶17.116.4830.31162.486.5117.4514.0730.31191.45-6.10柱底192.793.26221.76-3.054柱顶-0.166.4822.506.32-0.243.8112.5622.5016.370.99柱底28.82-0.1538.870.883柱顶-0.146.4822.5035.16-0.124.7014.0722.5057.640.85柱底57.66-0.1380.140.862柱顶-0.14