威海分校管理学院教学楼设计 毕业设计计算书.doc

毕 业 设 计 题 目 威海分校管理学院教学楼设计 学 院 土木建筑学院 专 业 土木工程 班 级 土木 0701 班 学 生 学 号 20070605146 指导教师 二一一 年 五月 三十日 济南大学毕业设计 i 摘 要 本次设计是威海分校管理学院教学楼设计,教学楼共有六层，层高均为 3.9m，建筑 总面积为 8359.32m2, 建筑总高度为 24.3m。本建筑物设计为一字形，采用现浇钢筋混 凝土框架结构，按规定抗震等级为三级，抗震设防烈度为 7 度。结构设计时取一榀典型 框架，按荷载统计、内力计算和截面设计顺序进行设计，水平地震作用采用底部剪力法 计算荷载值，活荷载按三种不利布置分别计算内力，风荷载和水平地震作用采用 d 值法 进行内力计算。内力组合考虑非抗震组合和抗震组合并按“强柱弱梁” 、 “强剪弱弯” 的抗震原则进行内力调整，此外还进行了楼板和楼梯的设计以及一品框架的电算设计， 最终完成结构计算书一份、建筑施工图一份、结构施工图一份。 关键词： 框架结构;结构设计;抗震设计;内力组合;截面设计 济南大学毕业设计 ii abstract this design is a teaching building design for the school of management of the branch campus of weihai.the cstuction has six storeys with 3.9 meters a storey, the total construction area of 8359.32 m2 and a total height of 24.3 m and . this building design adopt cast-in-place reinforced concrete frame structure with the seismic grade of level 3 and the seismic fortification intensity of 7 degrees. the design processed by taking a typical frame and carried on according to load typical statistical, internal force calculation and cross-section design order. adoping the bottom shear method to calculate the load value of the horizontal earthquake effect. calculation the internal forces according to three kinds of adverse live load respectively. tnternal forces of the wind load and the horizontal seismic effect calculated adopting d value method. carring on the internal force combination by considering the seismic combination and without considering the seismic combination and adjusting the internal force by the principles of “strong column and weak beam“and “strong shear capacity and weak bending capacity “. furthermore, designing the floor and stair and computing the framework design. finally complete structure calculations, building construction drawing, and structure construction drawing. key words：frame construction；structural design；aseismatic design；internal force combination; section design 济南大学毕业设计 iii 目 录 摘 要 .i abstract .ii 目 录 .iii 1 威海分校教学楼建筑设计说明 1 1.1 工程概况 .1 1.1.1 工程名称 1 1.2.1 建筑规模 1 1.4.1 自然条件 1 1.2 设计意图 .1 1.3 建筑设计说明 .1 1.3.1 平面设计 1 1.3.2 立面设计 .2 1.3.3 剖面设计 .2 1.3.4 屋面设计 .2 1.3.5 门窗设计 .2 1.3.6 墙体材料 .2 1.3.7 建筑做法 .2 2 威海分校教学楼结构设计说明书 4 2.1 工程概况 .4 2.2 设计依据 .4 2.3 上部结构 .4 3 结构计算书 5 3.1 基本设计资料 .5 3.2 建筑结构选型 .5 3.2.2 结构选型： 5 3.2.2 其他结构选型 5 3.3 结构布置及结构计算简图的确定 .5 3.3.1 结构平面布置 .5 3.3.2 计算简图 .6 3.3.3 梁、柱的截面尺寸 .6 济南大学毕业设计 iv 3.3.4 梁柱线刚度及其相对线刚度计算 .8 3.4 荷载标准值计算 .10 3.4.1 恒荷载标准值 gk 的计算 .10 3.4.2 活荷载标准值 qk 的计算 13 3.4.3 风何载标准值的计算 15 3.4.4 地震荷载标准值的计算 16 3.4.5 水平荷载作用下的变形验算 19 3.5 楼板及屋面板计算 .21 3.6 内力计算 (荷载值均取荷载标准值) 23 3.6.1 恒荷载作用下的内力计算 23 3.6.2 活荷载作用下的内力计算 29 3.6.3 风荷载作用下的内力计算 46 3.6.4 地震作用作用下的内力计算 50 3.7 框架梁、柱内力组合 .54 3.7.1 内力组合原则 54 3.7.2 框架梁的内力组合 54 3.7.3 框架柱的内力组合 61 3.8 内力调整 .67 3.8.1 按强柱弱梁进行内力调整 .67 3.8.2 框架柱端、梁端剪力进行调整 .68 3.9 框架梁、柱截面配筋计算 .70 3.9.1 框架梁截面设计 70 3.9.2 框架柱的截面设计： 81 3.10 主要楼梯设计 .89 3.10.1 荷载和受力计算 .89 3.10.2 各跑荷载及内力计算及示意图 .89 3.10.3 配筋面积计算 .90 3.10.3 配筋结果 .90 3.11 辅助楼梯设计 .92 3.11.1.楼梯梯段斜板的设计 .92 3.11.2 楼梯平台板的设计 .93 3.11.3 楼梯平台梁的设计 94 参 考 文 献 .96 致 谢 .97 济南大学毕业设计 1 1 威海分校教学楼建筑设计说明 1.1 工程概况 1.1.1 工程名称 威海分校教学楼 1.2.1 建筑规模 六层教学楼，建筑面积 8359.32m2、层高 3.9m，总高度 24.3m，总长度 780.27m，总 宽度 17.6m; 1.3.1 自然条件 （1）气温：采暖室外空气计算温度-10，夏季通风室外空气计算温度 32； （2）基本风压：0.65kn/m 2； （3）基本雪压：0.45 kn/m 2； （4）地震作用：7 度设防，类场地，第一组设计分组； （5）地质情况：教学楼所在建筑场地土层分布有明显的规律性，从上至下依次为杂 填土；黄土，中等压缩性，厚度较大；古土壤，中等压缩；粉质粘土，中等偏低压缩性。 黄土层地基承载力标准值 fk=180kpa ； （6）冻土深度：0.9m； （7）地下水位：地下水属于潜水类型，在勘察期间的稳定水位深 8.59.02m，地下 水对混凝土没有腐蚀性； （8）荷载信息：上人屋面活荷载标准值为 2.0kn/m2,楼面活荷载标准值为 2.0kn/m2, 走廊、楼梯处活荷载标准值为 2.5 kn/m2； （9）墙体材料：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块； （10）水、电、暖、通讯管线已通到场地，留有接口。 1.2 设计意图 按照混凝土结构设计规范规定及设计任务书的要求，本着施工机械化、施工方便的 原则，采用长方形柱网布置，柱网尺寸为 6 m7.2m，6m2.7m，5.4m 7.2m，3.6m7.2m，四种开间进深。 济南大学毕业设计 2 1.3 建筑设计说明 1.3.1 平面设计 （1）房间布置：沿纵横向房间对称布置； （2）楼梯情况：根据规范，耐火等级为三级的建筑，本建筑设三部楼梯，中间楼梯 为双分式楼梯，踏步尺寸为：150mm270mm，两侧的楼梯为双跑式楼梯，踏步尺寸为 150mm270mm，位于两个外部出口或楼梯之间的房间至外部出口或封闭楼梯间的最大 距离为 27.05m。 (3)厕所：最远的房间距最近厕所的距离为 26.5m，小于规范规定 50m，满足使用要 求； (4) 采光：房间的窗地比大于 1/5，均满足采光需要； 1.3.2 立面设计 建筑立面采用竖向线条以柱另外分割来凸显洁净整齐感觉，门窗居中设置，整 齐统一，增强美感。 1.3.3 剖面设计 （1）窗台高度：楼梯窗台高 2.3m，厕所窗台高 1.5m，其余房间窗台及走廊窗台高 均为 0.9m； （2）采光通风情况：按规范规定的窗地比设置窗户尺寸，主要房间外墙窗子的尺寸 为 3000mm2400mm，走廊内墙设高窗，采光通风满足要求； （3）主要构件尺寸：横向框架承重，框架边跨梁截面尺寸为：300mm700mm，中 跨梁截面尺寸为：300mm500mm,纵向连系梁截面尺寸为：300mm600mm，柱的截面 尺寸为 500mm500mm。 1.3.4 屋面设计 （1）屋面排水：采用有组织排水，排水坡度为 2%，防水材料采用 4 厚高分子防水 卷材。 （2）保温隔热：保温层采用 100 厚聚苯保温板。 1.3.5 门窗设计 （1）门：大厅门口及底层走廊尽头均采用玻璃门，其余房间采用普通木门。 （2）窗：均采用定制铝合金推拉窗。 1.3.6 墙体材料 全部采用粉煤灰加气混凝土砌块填充墙，外墙厚度为 300mm，内墙厚度为 200mm。 济南大学毕业设计 3 1.3.7 建筑做法 本设计建筑物的散水、楼地面、内外墙做法均按山东省建筑标准设计图集建筑工 程做法中规定的做法进行 （1）散水做法：宽 600mm,流水坡 2，选用 散 1 即细石混凝土散水做法； （2）地面做法： 卫生间防水地面，选用地 15 即地面砖防水地面做法； 普通地面，选用地 15 即地面砖地面做法 （3）楼面做法： 卫生间防水楼面，选用楼 17 即地面砖防水楼面做法； 普通楼面，选用楼 15 即地面砖楼面做法 （4）内墙做法，选用内墙 12 即粉刷石膏罩面内墙做法； （5）外墙做法，选用外墙 14 即面砖外墙做法； （6）屋面做法：选用屋面 16 即细石混凝土刚性防水平屋面； （7）其它做法：所有墙体均采用蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，外墙厚度 300mm，内 墙厚度 200mm，落水管采用 200mm 直径 pvc 雨水管。 济南大学毕业设计 4 2 威海分校教学楼结构设计说明书 本次教学楼建筑总面积 8359.32m2，一字型现浇钢筋混凝土框架结构， 7 度抗震设防， 共六层，每层设置一部双份式主楼梯和两部双跑式的辅助楼梯，设男女卫生间各两个。 设计的主要内容有荷载统计、内力计算和截面设计，计算中水平荷载作用下的框架内力 计算采用 d 值法，恒荷载和活荷载内力采用弯矩二次分配法计算。 2.1 工程概况 1 工程是六层教学楼，各层层高均为 3.9m。 2 工程采用现浇钢筋混凝土框架结构，上人屋面屋面。 3 工程抗震设防烈度为 7 度，三级抗震，第一组设计分组。 2.2 设计依据 1 黄土层地基承载力标准值 fk=180kpa。 2 设计依据的相关规范 建筑结构荷载规范 gb 500092001 建筑抗震设计规范 gb 500112010 混凝土结构设计规范 gb 500102002 2.3 上部结构 1 当填充墙长度大于 5m 或者高度大于 4m 时，要按分别设置构造柱和水平梁。构造 柱和水平梁配筋及截面见图纸。构造柱上下各 1100mm，范围内箍筋加密为 6100。 2 柱上部有女儿墙均上升至女儿墙顶，截面不变，配筋变为 412。 3 混凝土构件保护层：板-20mm，梁-35mm，柱-40mm。 济南大学毕业设计 5 3 结构计算书 3.1 基本设计资料 1 设计地点，山东省威海市； 2 采暖室外空气计算温度-10,夏季通风室外空气计算温度 32； 3 场地情况：自然地坪标高 500.03mm，地下水位属潜水类型，勘察期间稳定水位 8.5m9.02m，地下水对混凝土无腐蚀性，场地土层分布有明显的规律性，从上至下依次 为杂填土；黄土，中等压缩土，厚度较大；古土壤，中等压缩；粉质粘土，中等偏低压 缩性。黄土层建议地基承载力标准值为 fk=180kpa 4 基本雪压：0.45kn/m2; 5 基本风压：0.65kn/m2; 6 最大冻土深度：0.9m； 7 地下水位：地表以下 10m。 3.2 建筑结构选型 3.2.2 结构选型： 采用钢筋混凝土现浇框架结构体系。 由于该建筑物的开间和跨度都比较大，且建筑物处于 7 度抗震设防区，所以主体结 构选用框架结构。 3.2.2 其他结构选型 （1）楼板、屋面板结构：采用现浇混凝土板结构，屋面按上人屋面设计，荷载值按 规范取用。 （2）楼梯：选用钢筋混凝土板式楼梯。 （3）过梁：以连系梁兼做门窗过梁为主 济南大学毕业设计 6 3.3 结构布置及结构计算简图的确定 3.3.1 结构平面布置 柱距以 6m 为主，跨度边跨 7.2m，中跨 2.7m，具体平面布置图如下： 图 3.1 结构平面布置图 3.3.2 计算简图 框架柱嵌固在基础得顶面，梁和柱刚性连接。由于各层柱的截面尺寸保持不变，所 以梁得跨度为柱截面形心之间的距离。底层框架柱高度应从基础顶面算至二层楼面；由 于基础埋置深度未定，本设计按东土深度取基础顶面至室外地坪高度为 0.90m，室内外 高差设计为 0.45m，所以底层框架柱高度为 5.25m。其余各层框架柱高度均取为层高， 即为 3.90m。框架的计算简图如图 3.2 所示。 3.3.3 梁、柱的截面尺寸 框架结构为超静定结构，需要预先估算梁、柱的截面尺寸，并确定结构所采用建筑 材料的强度等级之后，再进行内力计算。具体取值如下: 混凝土强度等级：30(f c=14.3n/mm2,ft=1.43n/mm2,es=2.0105n/mm2) 框架梁的截面尺寸为： 边跨框架梁： 。取 mhlh 70,)906(7208112 济南大学毕业设计 7 。取 mbhb 30,)350.2(701321 中跨框架梁： 。mhlh 50,).3725(708121 取 。取 bhb 30,)2507.16(50231 济南大学毕业设计 8 图 3.2 框架结构计算简图 连系梁：主要考虑连系梁兼做窗过梁，确定梁高为 600mm，外纵墙厚设计为 300mm，确定梁宽为 300mm，即：bh=300 mm600mm。 框架柱：底层柱的柱高 h=5250mm, 由于为现浇楼盖，则其计算长度为mhl520.1 ,其他层柱的柱高 h=3900mm，计算高度 487539025.1.0 hl 济南大学毕业设计 9 则 ，mblb50.1623048750 ， 取 .h,920lh取 3.3.4 梁柱线刚度及其相对线刚度计算 在计算框架梁截面惯性矩 i 时，应考虑到楼板的影响，对于本次设计，由于采用的是 现浇混凝土楼盖，所以边跨梁的截面惯性矩 i 扩大为原来的 1.5 倍，中跨梁的截面惯性 矩 i 扩大为原来的 2.0 倍，具体计算如下： 框架梁、柱刚度计算： 边跨框架梁： eeii 4301 1086.72.7015 中跨框架梁： eeii 4302 105.27.201 中间层框架柱： eeleii 443 1035.9.012/ 底层框架柱： eleii 444 1092.5.012/ 各个框架梁、柱的线刚度如下图所示： 济南大学毕业设计 10 图 3 .3 框架梁、柱的相对线刚度 3.4 荷载标准值计算 3.4.1 恒荷载标准值 gk 的计算 参照建筑结构荷载规范的相关规定进行取值。 1.屋面框架线荷载的标准值计算 济南大学毕业设计 11 按荷载规范，屋面荷载统计情况见下表： 表 3.1 屋面荷载统计 屋面做法 容重 (kn/m3) 重量 kn(m2) 板底 20 厚粉刷抹平 17 0.35 120mm 厚钢筋混凝土楼板 25 3.0 80 厚 1:6 水泥焦渣找坡 15 1.2 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 20 0.4 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 20 0.4 100 厚聚苯保温板 4 0.4 4 厚高分子防水卷材 12 0.05 25 厚 1:4 水泥砂浆结合层 20 0.5 地砖 20 0.2 屋面恒载的标准值 6.50 框架梁自重： 边跨框架梁：0.3 （0.7-0.12 ）25 = 4.35kn/m 中跨框架梁：0.3（0.5-0.12 ）25 = 2.85kn/m 粉刷层自重： 边跨框架梁：0.02 （0.7-0.12 ）217 = 0.39 kn/m 中跨框架梁：0.02（0.5-0.12 ）217 = 0.26 kn/m 作用在顶层框架梁上的线荷载计算： 边跨框架梁、中跨框架梁的自重产生的线荷载为：g 6 边 = 4.35+0.39 = 4.74 kn/m 中跨框架梁的自重产生的线荷载为：g 6 中 = 2.85+0.26= 3.11kn/m 由屋面板传给框架梁的均布线荷载为：g 62= 6.56.0= 39 kn/m 2.楼面框架梁线荷载的标准值计算 楼面荷载统计情况如下表所示： 表 3.2 楼面荷载统计 济南大学毕业设计 12 楼面做法 容重 (kn/m3) 重量 kn(m2) 板底 20 厚粉刷抹平 17 0.34 120 厚钢筋混凝土楼板 25 3.0 20 厚 1:3 水泥砂浆找平层 20 0.4 20 厚 1:4 水泥砂浆结合层 20 0.4 10 厚铺地砖面层 20 0.2 楼面恒载标准值 4.34 框架梁的自重：边跨框架梁：0.3 （0.7-0.12）25 = 4.35 kn/m 中跨框架梁：0.3（0.5-0.12 ）25 = 2.85 kn/m 粉刷层的自重：边跨框架梁：0.02 （0.7-0.12）217 = 0.39 kn/m 中跨框架梁：0.02（0.5-0.12 ）217 = 0.26kn/m 填充墙的自重：边跨框架梁：0 中跨框架梁：0 作用在中间层框架梁上的线荷载计算： 边跨框架梁、墙体自重产生的线荷载为：g 边 = 4.35+0.39+0 = 4.74kn/m 中跨框架梁、墙体自重产生的线荷载为：g 中 = 2.85+0.26+0 = 3.11 kn/m 由楼面板传给框架梁的均布线荷载为：g 2 = 4.346= 26.04 kn/m 3.屋面框架节点处集中荷载标准值计算： 边柱连系梁的自重： 0.30.6625 = 27kn 边柱粉刷层的自重：0.02（0.60.12）2617 = 1.96 kn 女儿墙体的自重（高 900 mm，240 厚）：0.240.9619 = 24.62 kn 女儿墙粉刷层的自重：0.020.92617 = 3.67kn 屋面连系梁传来的自重：1/261/266.5 = 58.5 kn 顶层边节点集中荷载值：g 6a = g6d = 115.76 kn 中柱连系梁的自重：0.30.6625 = 27 kn 济南大学毕业设计 13 中柱连系梁粉刷层的自重：0.02（0.60.12）2617 = 1.96kn 连系梁传来的屋面自重：1/261/266.5+1/2(3.3+6)1.356.5 = 99.30 kn 顶层中间节点集中荷载值 g6b = g6c = 128.26kn 4.楼面框架节点处集中荷载标准值计算： 边柱连系梁的自重： 0.30.6625 = 27 kn 边柱粉刷层的自重：0.02（0.60.12）2617 = 1.96 kn 铝合金窗的自重：32.40.45 = 3.24kn 窗下墙体的自重：（60.5）0.30.95.5 = 8.18 kn 窗间墙体的自重：0.32.4（630.5）5.5 =9.90kn 墙体粉刷层的总重：0.02（60.5）0.9 + 0.02（630.5）2.4 217 = 7.45 kn 框架柱的自重：0.50.53.925 = 24.38kn 框架柱粉刷层的自重：0.023.90.52 + （0.50.3）2 17 = 1.86kn 连系梁传来的楼面自重：1/261/264.34 = 39.06 kn 中间层边跨节点集中荷载值 ga = gd = 123.03 kn 中柱连系梁的自重：0.30.6625 = 27 kn 中柱连系梁粉刷层的自重：0.02（0.60.12）2617 = 1.96kn 内纵墙传来的自重（包括门,窗）：（60.5）（3.90.6）1.51.51.82.1 0.247+1.82.10.2+1.51.50.45 = 22.13kn 内墙粉刷的自重（扣除门,窗）：0.02（60.5）（3.90.6）1.82.1 1.5 1.5 217 = 8.24 kn 框架柱的自重：0.50.53.925 = 24.38 kn 框架柱粉刷层的自重：0.023.91 + （0.50.24）3 17 = 2.02kn 连系梁传来楼面的自重：1/261/26+1/2(3.3+6)1.35 4.34 = 66.30kn 中间层中跨节点集中荷载值 gb = gc= 152.04 kn 恒荷载作用下的框架结构计算简图如图 3.4 所示 济南大学毕业设计 14 图 3 .4 结构恒荷载 3.4.2 活荷载标准值 qk 的计算 屋面为上人屋面，按荷载规范取活荷载的标准值为 2.0 kn/m2。雪荷载的标准值为 0.45 kn/m2，两者不同时考虑，取其中较大值 2.0kn/m2，楼面活荷载的标准值取 2.0 kn/m2，走廊活荷载的标准值取 2.5 kn/m2。活荷载具体计算结果如下： 顶层活载的标准值： q6 边 = q6 中 =2.06= 12 kn/m 中间层边跨活载的标准值：q 边 = 2.06 = 12kn/m 中间层中跨活载的标准值：q 中 = 2.56= 15 kn/m 集中荷载标准值： 顶层集中荷载的标准值： p6 边 = 1/2 61/262.0= 18 kn 济南大学毕业设计 15 p6 中 = （ 1/261/26+ 1/29.31.35）2.0 = 30.56kn 中间层集中荷载的标准值：p 边 = 1/261/262.0 = 18 kn p 中 = 1/261/262.0 + 1/29.31.352.5 = 23.69kn 活荷载作用下的计算简图如图 3.5 所示： 图 3.5 结构活荷载 济南大学毕业设计 16 3.4.3 风何载标准值的计算 按照规范规定，风荷载标准值的计算公式： k =zszo 威海当地基本风压值为： o = 0.65 kn/m2 查风荷载体形系数表可知，本设计风荷载体形系数为： s = 0.8（-0.5） = 1.3 本建筑的总高度为 3.96 + 0.9 = 24.3m30 m，并且建筑的高宽比 24.3/17.1 =1.4 1.5，所以可以不考虑风振系数的影响，取 z = 1.0，威海当地地面的粗糙程度为 c 类，查风压高度变化系数表，即可查得各个楼层高度处的风压高度变化系数 z。 第一层的顶点高度为：z 1 = 3.9 + 0.45 = 4.35 m,风压高度变化系数为： z = 0.74，该层 受风面积为：a 1=( 4.35 + 3.9)/26 = 24.75 m2 风荷载值为： p1 =zszoa1 = 1.01.30.740.6524.75= 15.48kn 第二层的顶点高度为：z 2 = 4.35+ 3.9 = 8.25m,高风压度变化系数为： z = 0.74，该层 受风面积为：a 2=( 3.9+ 3.9)/26 = 23.4m2 风荷载值为： p2 =zszoa2 = 1.01.30.740.6523.4 =14.63kn 第三层的顶点高度为：z 3 = 4.35 + 3.9 + 3.9 = 12.15 m,风压高度变化系数为： z = 0.74，该层受风面积为：a 1=( 3.9+ 3.9)/26 = 23.4 m2 风荷载值为：p 3 =zszoa1 = 1.01.30.740.6523.4 =14.63kn 第四层的顶点高度 z4 = 4.35 + 3.9 + 3.9 + 3.9= 16.05 m,风压高度变化系数为： z = 0.76，该层受风面积为：a 4 =( 3.9+ 3.9)/26 = 23.4 m2 风荷载值为：p 4=zszoa4 = 1.01.30.760.6523.4= 15.03kn 第五层的顶点高度 z5 =4.35+ 3.9 4 = 19.95 m,风压高度变化系数为： z = 0.84，该层 受风面积为：a 5=( 3.9 + 3.9) /26= 23.4 m2 风荷载值为：p 5=zszoa5 = 1.01.30.840.6523.4 = 16.61kn 第六层的顶点高度 z6 =4.35+ 3.9 5 = 23.85 m,风压高度变化系数为： z = 0.90，该层 受风面积为：a 6=( 0.9 + 3.9/2)6 = 17.1 m2 风荷载值为：p 6=zszoa6 = 1.01.30.900.6517.1 = 13.00kn 具体风荷载计算结果如下表所示： 表 3.3 风荷载计算表 层数 z s zi (m) z o (kn/m2) ai (m2) pi (kn) 六层 1.0 1.3 23.85 0.90 0.65 17.1 13.00 五层 1.0 1.3 19.95 0.84 0.65 23.4 16.61 四层 1.0 1.3 16.05 0.76 0.65 23.4 15.03 三层 1.0 1.3 12.15 0.74 0.65 23.4 14.63 二层 1.0 1.3 8.25 0.74 0.65 23.4 14.63 一层 1.0 1.3 4.35 0.74 0.65 24.75 15.48 济南大学毕业设计 17 风荷载作用下的框架结构计算简图如图 3.5 所示 图 3.6 结构风荷载 3.4.4 地震荷载标准值的计算 地震作用可分为水平地震和竖向地震作用，本设计只考虑水平地震作用对建筑物的 影响，并采用底部剪力法进行计算水平地震作用力。为统计各层框架柱在地震作用下的 剪力值，需要首先计算各层结构重力荷载代表值，具体计算公式为： ge = dk + ilki (3.1) -i 通常取为 0.5 各层结构重力荷载代表值计算： 顶层结构的重力荷载代表值=屋面恒荷载 + 50的屋面活荷载 + 纵横框架梁的自重 + 半层框架柱自重 + 半层纵横墙体自重 g6=6.51393.22+0.52.01393.22+0.3(0.7-0.12)257.234+0.3(0.5- 济南大学毕业设计 18 0.12)252.717+0.3(0.6-0.12) (79.77-160.5) 25 4+0.53.90.5225174+0.5 (79.772-0.5 162+17.12-0.532) 3.9-(3112+1.823) 2.4-1.81.822 0.35.5+0.5 (7.2-0.5) 203.9+(6-0.5) 103.9+(3.6-0.5) 63.9-1.82.722- 1.21.5100.205.5+(79.77+17.1) 20.90.2419 =15078.25kn 其他层重力荷载代表值 = 楼面恒荷载 + 50楼面活荷载 + 纵横框架梁自重+ 整层 框架柱的自重 + 整层纵横墙的自重 g=4.341393.22+0.52.01177.84+0.52.5215.38+0.3(0.7- 0.12)257.234+0.3(0.5-0.12)252.717+0.3(0.6-0.12) (79.77-160.5) 25 4+3.90.5225174+ (79.772-0.5 162+17.12-0.532) 3.9- (3112+1.823) 2.4-1.81.822 0.3 5.5+(7.2-0.5) 203.9+(6-0.5) 103.9+(3.6-0.5) 63.9-1.82.722-1.21.5100.205.5 =12932.46kn 框架结构自振周期计算： 本设计按以下经验公式计算框架抗震结构房屋自振周期： 331 6.1759205.2.05.2. bht =0.553 (s) 式中：h建筑物主体结构的高度（m） ； b建筑物沿振动方向的长度（m） ； 地震作用力的计算 由于建筑物所在地区设防烈度为 7 度；场地土为类，设计地震分组为第 一 组，所以由建筑抗震设计规范可查得 08.max ， .35gts，所以横向地震影响系数为： 053.8.53.019.max9.0 g t1=0.553= 8 休息平台受力钢筋= 楼梯梁受力钢筋= 受力钢筋最小间距：100 mm 非受力分布钢筋： 受力钢筋= 14 时,取 8250 楼梯板分布筋每踏步至少： 6 各跑实际配筋结果： 梯板和平台配筋结果： - 跑数 梯板底筋 梯板分布筋 梯板负筋 平台底筋 平台负筋 - 1 10100 8200 10100 8150 8200 2 10100 8200 10100 无 无 - - 梯梁配筋结果： - 跑数 梯梁 1 顶纵筋 梯梁 1 底纵筋 梯梁 1 箍筋 梯梁底纵筋 梯梁顶纵筋 梯梁箍筋 - 1 3 99 2 99 8200 无 无 无 2 3 25 2 25 8200 无 无 无 - - 济南大学毕业设计 95 3.11 辅助楼梯设计 本设计中取双跑楼梯进行设计，采用板式楼梯，楼梯平面布置图如下所示，踏步尺 寸为 150 mm270 mm，均布荷载标准值 qk = 2.5 kn/m2 ，采用 c20 级混凝土，平台板 和平台梁的纵向受力钢筋，分别选用 hpb235 和 hrb335。 图 3.37 楼梯平面布置图（单位：mm ） 3.11.1.楼梯梯段斜板的设计 斜 板 的 长 度 计 算 ： l= 295.14.3 = 3.782m l0/30l 0/25 = 3240/303240/25 = 108129.6 mm, 在计取 1.0 m 宽的板带进行计算，斜板厚取为 120 mm。 济南大学毕业设计 96 .荷载值统计 活荷载值计算：2.51.0 = 2.5 kn/m 恒荷载值计算： 板底抹灰荷载值：（0.02173.782）3.24 = 0.397 kn/m 混凝土踏步自重荷载值：（250.270.151/2）0.27 = 1.875 kn/m 混凝土斜板自重荷载值：（250.123.782）3.24 = 3.502 kn/m 5.774 kn/m 梯段斜板的荷载设计值计算： p = 1.25.7741.42.5 = 10.43 kn/m .楼梯的截面设计 斜板水平方向的计算跨度为：l n =3.24 m, 斜板跨中弯矩设计值应为 81p l2n 计算，但考虑平台梁约束了斜板的转动变形，所 以板的跨中弯矩时按下式计算： mmax = 10p l2n = 10.433.242 =10.95 knm, 斜板保护层取为：a s = 20 mm, 则，斜板的有效高度：h 0 =ha s =12020 = 100 mm s = 021hbfc = 2 610.915 = 0.114 = 1 s = 1 4 = 0.1214 s = 10.5 =10.50.1214 = 0.9393 as = 0hfmy = 10293.5 6 = 555.12 mm2 钢筋选用 8/10100，a s = 644.0 mm2，每一个踏步布置 1 根 8 的钢筋。 3.11.2 楼梯平台板的设计 楼梯平台板在计算过程中取 1m 宽板带进行设计，板的厚度取为 120 mm。 荷载统计 活荷载值计算：2.51.0 = 2.5 kn/m 恒荷载值计算： 板底抹灰荷载值：0.02171.0 = 0.34 kn/m 混凝土板自重荷载值：250.061.0 = 1.50 kn/m 济南大学毕业设计 97 1.84 kn/m 楼梯平台板荷载设计值为：p = 1.21.841.42.5 =5.708 kn/m .楼梯平台板截面设计 板跨中弯矩值按 mmax = 81 pl2 式计算， 式中：l = l n h/2 = 1.950.10.12/2 = 1.91m 则，弯矩设计值为：m max = pl2 = 815.7081.912 = 2.603 knm 取平台板的保护层厚度为 20 mm，则有效高度：h 0 =ha s =12020 =100mm s = 021bfc = 62.3*19 = 0.0271 = 1 s = 1 .07 =0.0275 s = 10.5 =10.50.0275= 0.986 as = 0hfmy = 102986.3 6 = 125.71mm2 钢筋选用 8 150，a s = 335.0 mm2，分布钢筋选用 8200 3.11.3 楼梯平台梁的设计 楼梯平台梁截面尺寸取为 270 mm400 mm .荷载统计 恒荷载值计算： 楼梯斜板传来的荷载值： 5.7743.24/2 = 9.65 kn/m 楼梯平台板传来的荷载值： 2.6031.91/2 = 2.486 kn/m 梁的自重荷载值： 250.270.40= 2.7 kn/m 梁侧抹灰荷载值： 0.02170.42 = 0.272 kn/m 15.11 kn/m 活荷载标准值计算：2.5（3.24/21.91/2） = 6.44 kn/m 荷载设计值为：p = 1.215.111.46.44 = 27.14 kn/m .楼梯平台梁的截面设计 平台梁的计算跨度为：l 0 = 1.05ln = 1.05(60.12) = 6.09m