教学楼基础结构设计 毕业设计计算书.doc

第一章 结构选型与布置结构布置楼板的均布活载和恒载间接或直接传至框架梁，再由框架梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本教学楼框架的承重方案为横向框架承重方案，这可使横向框架梁的截面高度大，增加框架的横向侧移刚度。结构布置完全对称，对结构设计有利，尤其对抗震有利 第二章 确定计算简图梁、柱截面尺寸的初步确定梁截面尺寸的初步确定1南 京 工 业 大 学 毕 业 设 计横向框架梁：边跨：取h=（l/8l/12）l=7501125mm，取为750mm，宽b为350mm。中跨：取h400mm，b250mm。纵向框架梁：取h=（l/8l/12）l=350525mm，取为500mm，宽b为250mm。柱截面尺寸的初步确定在初步计算柱截面面积时应满足下式： 式中：nc考虑地震荷载组合时柱的轴力设计值，可进行初步估算，nc=cn；c弯矩对框架柱轴力的影响，中柱扩大系数取1.1，边柱取1.2；u轴压比，柱轴压比不宜超过建筑抗震设计规范的规定；，s为该柱承担的楼面荷载面积，近似按0.5柱划分，n为所计算柱以上的楼层数。所以取柱500500楼板选择板的厚度取l/40=4200/40=105mm，故本设计中所有楼板均采用现浇板，板厚边跨取为120mm，中间跨取为100mm。材料强度等级柱：采用c30混凝土，主筋采用hrb400钢筋，箍筋采用hpb300钢筋；梁：采用c30混凝土，主筋采用hrb400钢筋，箍筋采用hpb300钢筋；板：采用c30混凝土，钢筋采用hrb335；基础：采用c30混凝土，主筋采用hrb335钢筋，构造钢筋采用hpb300钢筋。横向框架计算简图确定框架的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，初步确定本工程采用柱下独立基础。建筑场地天然地面绝对标高12 m。天然地面下厚0.50m左右为人工杂填土，其下为1.40m粉质粘土，然后为粉砂，厚710m，地下水位位于地表下0.65m，无侵蚀性。横向框架的计算简图见下图所示，取顶层柱的形心线作为轴线，25层柱的高度取为3.0m，底层柱的高度从基础顶面至楼板，h1=3+1.9-0.5=4.4m。 计算简图如下荷载计算本设计以轴线横向框架为计算分析对象。屋面横梁竖向线荷载标准值（1） 恒载屋面恒载标准值 35厚架空隔热板 防水层 0.420厚1：3水泥砂浆找平 120厚钢筋混凝土现浇板 （100厚钢筋混凝土现浇板） （ab，cd跨板厚120mm，bc跨厚100mm）12厚纸筋石灰粉平顶 合计 （）梁自重边跨 梁侧粉刷 合计 中跨 梁侧粉刷 合计 作用在顶层框架梁上的线恒载标准值为：梁自重 ， 板传来的荷载 （2） 活载作用在顶层框架梁上的线活载标准值为 楼面横梁竖向线荷载标准值（1） 恒载 如下图25厚水泥砂浆面层 120厚钢筋混凝土现浇板 （100厚钢筋混凝土现浇板） 12厚板底粉刷 合计 边跨框架梁ab,cd自重 中跨框架梁bc自重 作用在楼面层框架梁上的线恒载标准值为：梁自重 ，板传来的荷载 （2） 活载作用在楼面层框架梁上的线活载标准值 屋面框架节点集中荷载标准值（1） 恒载边柱纵向框架梁自重 粉刷 0.6m高女儿墙 粉刷 纵向连系梁传来屋面自重 顶层边节点集中荷载 中柱纵向连系梁自重 粉刷 纵向连系梁传来屋面自重 顶层中节点集中荷载 （2） 活载 楼面框架节点集中荷载标准值（1） 恒载边柱纵向连系梁自重 粉刷 钢窗自重 窗下墙体自重 粉刷 窗边墙自重 纵向连系梁传来楼面自重 合计 中间层边节点集中荷载 框架柱自重： 中柱纵向框架梁自重 粉刷 内墙自重 粉刷 纵向连系梁传来楼面自重 合计 中间层中节点集中荷载 框架柱自重： （2） 活载 风荷载已知基本风压，二级工程丙类建筑，按荷载规范风荷载体型系数：迎风面为0.8，背风面为-0.5因结构高度（从室外地坪算起），取风振系数计算过程如表所示风荷载见下图 风荷载计算 层次 51.01.315.451.130.48.825.18 41.01.312.451.060.412.66.95 31.01.39.451.00.412.66.55 21.01.36.451.00.412.66.55 11.01.33.451.00.413.5457.04地震作用1. 建筑物总重力荷载代表值的计算（1） 集中于屋盖处的质点重力荷载代表值50%雪载 屋面恒载 横梁 纵梁 女儿墙 柱重 横墙 纵墙 钢窗 （2） 集中于三五层处的质点重力荷载代表值50%楼面活载 楼面恒载 横梁 纵梁 柱重 横墙 纵墙 钢窗 （3） 集中于二层处的质点重力荷载标准值50%楼面活载 楼面恒载 横梁 纵梁 柱重 横墙 纵墙 钢窗 2. 地震作用计算 （1） 框架柱的抗侧移刚度在计算梁和柱线刚度时应该考虑楼盖对框架梁的影响，在现浇楼盖中，中框架梁的抗弯惯性矩取，边框架梁取，为框架梁按矩形截面计算的截面惯性矩 横梁、柱刚度杆件截面尺寸(kn/mm2) (mm4) (mm4) (mm) (nmm)相对刚度b(mm)h(mm)边框架梁3507500301.2310101.85101090006.1071边框架梁250400301.331092.0109200031070.5中框架梁350750301.2310102.46101090008.21071.37中框架梁250400301.331092.6610920003.991070.665底层框架柱500500305.21095.210944003.551070.59中层框架柱500500305.21095.210930005.21070.87项目（kn/mm）根数层类型二至五层边框架边柱1.150.36525.34边框架中柱1.720.462324中框架边柱1.570.4430.518中框架中柱2.340.5437.518底层边框架边柱1.690.56194边框架中柱2.540.6621.64中框架边柱2.320.622118中框架中柱3.450.7123.218注：（一般层） （底层）（一般层） （底层） ：梁的线刚度 ：柱的线刚度底层： 二五层： （2） 框架自振周期的计算层（kn）（kn）（kn/mm）（层间相对位移）总位移（mm）58746.68746.61451.46.02116.38410031.3618777.961451.412.94110.36310031.3628809.321451.419.8597.42210031.3638840.681451.426.7677.5711078949629.6895850.8150.81则自振周期为：其中：为考虑结构非承重砖墙影响的折减系数，对于框架取0.6；为框架顶点假象水平位移。（3） 地震作用计算根据本工程设防烈度7度、类场地土，设计地震分组为第一组，查抗震规范特征周期， 结构等效总重力荷载：，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如下表计算列出层（m）（kn）（顶层）（其他层）楼层剪力（kn）516.48746.6143444.24972.72972.72413.410031.36134420.22911.531884.25310.410031.36104326.14707.452591.727.410031.3674232.06503.383095.0814.41078947471.6321.913416.99横向框架上的地震作用如下图本工程计算多遇地震作用下横向框架的层间弹性侧移，见表对于钢筋混凝土框架取1/550层（m）（kn）（mm）53972.721451.40.675.45431884.251451.41.35.45332591.71451.41.795.45233095.081451.42.135.4514.43416.999583.578通过以上计算结果看出，各层层间弹性侧移均满足规范要求，即 第三章 框架内力计算恒载作用下的内力计算弯矩分配系数计算弯矩分配系数本设计框架为对称结构，去框架的一半进行简化计算，如图节点a1：节点b1：节点a2： 节点b2：节点a5：节点b5：a3、b3，a4、b4与相应的a2、b2相同。杆件固端弯矩杆端弯矩一律以顺时针方向为正1. 横梁固端弯矩（1） 顶层横梁自重作用：板传来的恒载作用：（2） 二至五层横梁自重作用：板传来的恒载作用：2. 纵梁引起柱端附加弯矩：（边框架纵梁偏向外侧，中框架纵梁偏向内侧）顶层外纵梁 （逆时针为正）顶层中纵梁 楼层外纵梁 楼层中纵梁 节点不平衡弯矩节点弯矩以逆时针为正，如下图节点a5 :节点b5：节点a1 :节点b1:内力计算恒载分配过程如图a5传递b5传递d5-166.80 163.27 a5a4a5b5b5a5b5b4b5d5d5b50.338 0.612 0.533 0.338 0.129 -170.05 170.05 -2.93 -1.67 56.38 102.08 51.04 -15.60 16.16 -52.96 -105.91 -67.16 -25.63 25.63 12.44 22.52 11.26 2.88 -7.54 -4.78 -1.82 1.82 84.98 -98.41 118.90 -84.66 -30.39 25.79 a4传递b4传递d4-136.31 132.77 a4a5a4a3a4b4b4a4b4b5b4b3b4d4d4b40.280 0.280 0.440 0.398 0.235 0.253 0.096 -140.38 140.38 -2.44 -1.37 28.19 19.08 -26.42 -52.84 -31.20 -33.59 -12.75 12.75 32.33 32.33 50.80 25.40 -33.58 -16.34 6.22 -1.10 4.88 9.76 5.76 6.20 2.35 -2.35 -2.80 -2.80 -4.40 63.94 47.51 -115.52 122.70 -59.02 -43.73 -12.83 9.02 a3传递b3传递d3-136.31 132.77 a3a4a3a2a3b3b3a3b3b4b3b2b3d3d3b30.280 0.280 0.440 0.398 0.253 0.253 0.096 -140.38 140.38 -2.44 -1.37 38.17 38.17 59.98 29.99 -16.80 -16.80 16.16 17.41 -25.70 -51.41 -32.68 -32.68 -12.40 12.40 -2.20 -2.20 -3.46 -1.73 3.10 1.06 -0.97 -0.61 -0.61 -0.23 0.23 52.13 53.37 -109.57 116.26 -46.99 -49.03 -15.07 11.26 a2传递b2传递d2-136.31 132.77 a2a3a2a1a2b2b2a2b2b3b2b1b2d2d2b20.280 0.280 0.440 0.398 0.253 0.253 0.096 -140.38 140.38 -2.44 -1.37 19.08 19.29 -26.42 -52.84 -33.59 -33.59 -12.75 12.75 34.82 34.82 54.72 27.36 -16.34 -19.39 -1.10 2.12 1.66 3.33 2.12 2.12 0.80 -0.80 -0.75 -0.75 -1.18 52.05 55.48 -111.60 118.23 -47.81 -50.86 -14.38 10.57 a1传递b1传递d1-136.31 132.77 a1a2a1a0a1b1b1a1b1b2b1b0b1d1d1b10.283 0.192 0.445 0.443 0.265 0.187 0.105 -140.38 140.38 -2.44 -1.37 38.58 26.17 60.66 30.33 -16.80 17.41 -32.41 -64.81 -38.77 -27.36 -15.36 15.36 4.24 2.88 6.67 3.34 1.06 -1.95 -1.16 -0.82 -0.46 0.46 60.23 29.05 -105.46 107.29 -55.67 -28.18 -18.26 14.45 a0a1b0b113.09 -13.68 1.44 -0.41 14.53 -14.09 ab跨跨中弯矩层板传来作用自重作用520.456.9932.1931.4770.55-52.884.7297.31-240.11415.516.9932.1931.4753.51-66.121.9483.04-180.58315.516.9932.1931.4753.51-60.32.4882.5-181.95215.516.9932.1931.4753.51-64.072.2082.77-181.42115.516.9932.1931.4753.51-58.653.0481.94-183.1 ab跨梁端剪力层板传来作用自重作用520.456.9932.1931.4770.55-52.8895.324.7297.31-106.74415.516.9932.1931.4753.51-66.1283.561.9483.04-86.92315.516.9932.1931.4753.51-60.384.612.4882.5-87.46215.516.9932.1931.4753.51-64.0783.922.282.77-87.18115.516.9932.1931.4753.51-58.6585.973.0481.94-88.01 bc跨梁端剪力层板传来作用自重作用59.742.6922.699.7412.4312.4347.3842.6922.697.3810.07-10.0737.3842.6922.697.3810.07-10.0727.3842.6922.697.3810.07-10.0717.3842.6922.697.3810.07-10.07 柱轴力层边柱a、d轴中柱b、c轴横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力横梁端部压力纵梁端部压力柱重柱轴力5柱顶93.7172.7722.5170.08119.1792.527.23211.675柱底192.58238.894柱顶83.0494.6622.5370.2896.99121.0827.23456.964柱底392.78484.193柱顶82.594.6622.5569.9397.53121.0827.23702.83柱底592.43730.022柱顶82.7794.6622.5769.8797.26121.0827.23948.362柱底792.37975.581柱顶81.9494.6630.94768.9798.09121.0837.431194.751柱底999.911232.18活载作用下的内力计算各不利荷载布置时计算简图不一定是对称形式，为方便，近似采用对称结构对称荷载形式简化计算。梁固端弯矩1. 顶层：2. 二五层：纵梁偏心引起柱端附加弯矩本设计中边框架纵梁偏向外侧，中框架纵梁偏向内侧顶层外纵梁 （逆时针为正）顶层中纵梁 楼层外纵梁 楼层中纵梁 本工程考虑活载满跨布置为最不利组合各节点不平衡弯矩当ab跨布置活载时：节点a5 :节点b5: 节点 a1: 节点b1:当bc跨布置活载时：节点b5:节点b1:当ab跨和bc跨均布置活载时：节点a5:节点b5:节点a1 :节点b1内力计算a5传递b5传递d5-17.63 17.17 a5a4a5b5b5a5b5b4b5d5d5b50.388 0.612 0.533 0.388 0.129 -17.86 17.86 -0.29 -0.18 6.84 10.79 5.39 -8.43 9.68 -3.77 -7.53 -5.48 -1.82 1.82 -2.29 -3.62 -1.81 -0.54 1.25 0.91 0.30 -0.30 14.23 -14.46 15.16 -13.54 -1.81 1.35 a4传递b4传递d4-68.96 66.66 a4a5a4a3a4b4b4a4b4b5b4b3b4d4d4b40.280 0.280 0.440 0.398 0.253 0.253 0.096 -63.79 63.79 -1.46 -0.88 3.42 9.65 -13.27 -26.53 -16.86 -16.86 -6.40 6.40 19.36 19.36 30.43 15.21 -2.74 -8.22 -1.15 -0.78 -0.85 -1.69 -1.08 -1.08 -0.41 0.41 0.78 0.78 1.22 22.41 29.02 -46.26 50.78 -20.68 -26.16 -8.27 5.93 a3传递b3传递d3-68.96 66.66 a3a4a3a2a3b3b3a3b3b4b3b2b3d3d3b30.280 0.280 0.440 0.398 0.253 0.253 0.096 -63.79 63.79 -1.46 -0.88 19.31 19.31 30.34 15.17 -8.43 -8.43 9.68 8.79 -12.93 -25.86 -16.44 -16.44 -6.24 6.24 -1.55 -1.55 -2.44 -1.22 -0.54 0.52 0.49 0.31 0.31 0.12 -0.12 27.44 26.55 -48.82 52.38 -25.09 -24.03 -7.58 5.24 a2传递b2传递d2-68.96 66.66 a2a3a2a1a2b2b2a2b2b3b2b1b2d2d2b20.280 0.280 0.440 0.398 0.253 0.253 0.096 -63.97 63.97 -1.46 -0.88 9.65 9.76 -13.27 -26.53 -16.86 -16.86 -6.40 6.40 17.59 17.59 27.64 13.82 -8.22 -9.75 -0.78 1.06 0.83 1.65 1.05 1.05 0.40 -0.40 -0.31 -0.31 -0.49 26.15 28.10 -49.26 52.91 -24.03 -25.56 -7.46 5.12 a1传递b1传递d1-68.96 66.66 a1a2a1a0a1b1b1a1b1b2b1b0b1d1d1b10.283 0.192 0.445 0.443 0.265 0.187 0.105 -63.97 63.97 -1.46 -0.88 19.52 13.24 30.69 15.34 -8.43 8.79 -16.30 -32.59 -19.50 -13.76 -7.72 7.72 2.12 1.44 3.34 1.67 0.52 -0.97 -0.58 -0.41 -0.23 0.23 30.43 14.68 -46.24 47.42 -27.99 -14.17 -9.42 7.08 a0b0a0a1b0b16.62 -6.88 0.72 -0.21 7.34 -7.08 满跨活载作用下梁剪力ab跨梁端剪力（kn)层q（kn/m)a(m)u=(9-a)*q/2mab(kn.m)mba(kn.m)mik/lva=u-mik/lvb=-(u+mik/l)52.942.110.143-8.70 9.09 0.05 10.09 -10.20 410.52.136.225-46.13 66.93 2.97 33.25 -39.20 310.52.136.225-48.36 66.63 2.61 33.61 -38.84 210.52.136.225-48.95 66.14 2.46 33.77 -38.68 110.52.136.225-44.42 67.90 3.35 32.87 -39.58 满跨活载作用下梁剪力bc跨梁端剪力（kn)层q（kn/m)a(m)u=a*q/4mbc(kn.m)mcb(kn.m)mik/lvb=u+mik/lvc=-(u+mik/l)51.420.7-8.60 8.60 0.00 0.70 -0.70 4723.5-61.51 61.51 0.00 3.50 -3.50 3723.5-61.58 61.58 0.00 3.50 -3.50 2723.5-61.23 61.23 0.00 3.50 -3.50 1723.5-61.97 61.97 0.00 3.50 -3.50 满跨作用下ab跨跨中弯矩(kn.m)层q（kn/m)a(m)l(m)u=(l-a)*q/2mabmik/lva=u-mik/lm=1.2(u*1.05-mab-va*l/2)板传来作用kn.m52.942.1910.143-8.70 0.05 10.09 -31.25 410.52.1936.225-46.13 2.97 33.25 -78.57 310.52.1936.225-48.36 2.61 33.61 -77.85 210.52.1936.225-48.95 2.46 33.77 -77.97 110.52.1936.225-44.42 3.35 32.87 -78.55 满跨活载作用下柱轴力（kn)层边柱（a轴）中柱（b轴）横梁纵梁柱轴力横梁纵梁柱轴力端部剪力端部剪力端部剪力端部剪力510.09 4.50 14.59 10.90 9.00 19.90 433.25 31.50 79.34 42.70 63.00 125.59 333.61 31.50 144.46 42.34 63.00 230.93 233.77 31.50 209.73 42.18 63.00 336.11 132.87 31.50 274.10 43.08 63.00 442.19 风荷载作用下的内力计算水平风载作用下框架层间剪力各层柱反弯点位置层次柱别k2y23y3y0y5边柱1.57-0100.34 0.34 中柱2.34-0100.36 0.36 4边柱1.5710100.40 0.40 中柱2.3410100.41 0.41 3边柱1.5710100.45 0.45 中柱2.3410100.46 0.46 2边柱1.57101.2500.50 0.50 中柱2.34101.2500.50 0.50 1边柱3.320.80-00.65 0.65 中柱3.450.80-00.63 0.63 风荷载作用下框架柱剪力及柱端弯矩层次h(m)vik(kn)d柱别diviym下m上535.18135.8边柱30.5-1.16 0.34 -1.19 -2.30 中柱37.4-1.43 0.36 -1.54 -2.74 4312.13135.8边柱30.5-2.72 0.40 -3.27 -4.90 中柱37.4-3.34 0.41 -4.11 -5.91 3318.86135.8边柱30.5-4.24 0.45 -5.72 -6.99 中柱37.4-5.19 0.46 -7.17 -8.41 2325.23135.8边柱30.5-5.67 0.50 -8.50 -8.50 中柱37.4-6.95 0.50 -10.42 -10.42 13.4532.2766.4边柱15.9-7.73 0.65 -17.33 -9.33 中柱17.3-8.41 0.63 -18.27 -10.73 风载作用下梁端、跨中弯矩和剪力层次柱别m下(kn.m)m上(kn.m)节点左右梁线刚度比边跨梁端弯矩m(kn.m)中跨梁端弯矩m风载下梁端剪力边跨梁跨中弯矩(kn.m)左梁右梁vavb左vb右5边柱-1.19 -2.30 02.30 -0.52 -0.47 中柱-1.54 -2.74 11.37 1.37 -0.52 -0.39 4边柱-3.27 -4.90 06.09 -1.40 -1.18 中柱-4.11 -5.91 13.73 3.73 -1.40 -1.