职专教学办公楼结构计算书毕业设计1.doc

山东建筑大学成人教育学院毕业设计职专教学办公楼结构计算书毕业设计1 设计资料(1)工程名称：山东省某职专教学办公楼。(2)工程概况：建筑总高20.55米，共5层，每层层高3.9米，室内外高差0.45米，具体情况参见图1。(3)基本风压：0.45kn/m2，地面粗造程度为c类。(4)基本雪压：0.3kn/m2(5)抗震设防烈度：六度设防2 结构选型与布置2.1结构选型为了使结构的整体刚度较好，梁柱、楼面、屋面、楼梯等均采用现浇结构，基础为柱下独立基础。2.2结构布置本设计为双向梁柱抗侧力体系，柱距见图1。根据结构布置，板厚mm，本建筑由于楼面活荷载不大，为减轻结构自重，节省材料，楼面板、屋面板的厚度均取为100mm。3 结构计算简图及梁柱线刚度计算3.1 梁、柱截面尺寸估算3.1.1 梁截面尺寸估算框架梁截面高度，次梁截面高度，梁截面宽度，本结构中取：横向bc跨（de跨）框架梁： h=600mm b=250mm横向cd跨框架梁： h=400mm b=250mm纵向框架梁： h=600mm b=250mm次梁： h=550mm b=250mm3.1.2柱截面尺寸估算柱截面尺寸根据公式估算，仅估算底层柱。该框架结构抗震设防七度，建筑高度20.55m1.4=0.49s ,故需考虑顶部附加水平地震作用的影响 对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值： kn质点i的水平地震作用标准值、楼面地震剪力及楼面层间位移的计算过程见表10。其中： 表10 ，和的计算层gi(kn)hi(m)gihigihifi(kn)vi(kn)di(m)56193.5420.8128825.6418085.7311.12311.123221800.0009674649916.9109833.1265.25576.373221800.001789364991384487204.04780.413221800.002422264999.159140.9142.83923.243221800.00286616884.455.235799.186.461009.71910800.005284楼层最大位移与楼层层高之比：满足位移要求。5 内力计算5.1 恒荷载作用下框架的内力图5 恒载示意图（knm）5.1.1 固端弯矩计算 将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果如下屋面： knm knm knm knm 楼面： knm knm knm knm 图7 恒载作用下力矩分配法计算 （knm）图8 恒载作用下产生的m图（knm）表12 恒载标准值作用下bc跨梁端剪力计算层q (kn/m) (m) (kn) (kn)（kn）(kn)517.3086.051.922.0049.9253.92412.6886.038.060.7037.3638.76312.6886.038.061.0936.9739.15212.6886.038.060.8437.2238.9112.6886.038.061.0836.9839.14图9 恒载作用下产生的v图（kn）表13 恒载作用下柱轴力计算层b柱c柱5116.98+49.92=166.9100.29+13.83+53.92=168.044117.31+37.36+166.9=321.57128.74+10.16+38.76+168.04=345.73117.31+36.97+321.57=475.85128.74+10.16+39.15+345.7=523.752117.31+37.22+475.85=630.38128.74+10.16+38.9+523.75=701.551117.31+36.98+630.38=784.67128.74+10.16+39.14+701.55=879.59图9 恒载作用下产生的n图（kn）5.2 活荷载作用下框架的内力框架活载：屋面处 kn/m , kn/m楼面处 kn/m , kn/m5.2.1 固端弯矩计算将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果如下屋面： knm knm knm knm 楼面： knm knm knm knm 图11 活载作用下力矩分配法计算（knm）图10 活载作用下产生的m图（knm）表12 活载标准值作用下bc跨梁端剪力计算层q (kn/m)(m)(kn)(kn)（kn）(kn)51.4356.04.310.094.224.445.7396.017.220.4716.7517.6935.7396.017.220.4216.817.6425.7396.017.220.4116.8117.6315.7396.017.220.5316.6917.75图11 活载作用下产生的v图（kn）表13 活载作用下柱轴力计算层b柱c柱57.71+4.22=11.937.28+4.4+1.14=12.82430.83+16.75+11.93=59.5129.11+5.7+17.69+12.82=65.32330.83+16.8+59.51=107.1429.11+5.7+17.64+65.32=117.77230.83+16.81+107.14=154.7829.11+5.7+17.63+117.77=170.21130.83+16.69+154.78=202.329.11+5.7+17.75+170.21=222.77图12 活载作用下产生的n图（kn）5.3 活荷载(屋面取雪载时)作用下框架的内力框架活载：屋面处 kn/m , kn/m楼面处 kn/m , kn/m5.2.1 固端弯矩计算将框架梁视为两端固定梁计算固端弯矩，计算结果如下屋面： knm knm knm knm 楼面： knm knm knm knm 图11 活载（屋面取雪载）作用下力矩分配法计算（knm）图13 活载（屋面取雪荷载时）作用下产生的m图（knm）图14 活载（屋面取雪荷载时）作用下产生的v图（kn）图15 活载（屋面取雪荷载时）作用下产生的n图（kn）5.4 地震作用下框架的内力柱端弯矩计算采用d值法，先分别计算各轴柱反弯点位置，计算结果见表12。表12 各柱反弯点位置计算轴号层号h/my yh/m(1-y)h/mb轴柱53.91.710.390000.391.522.3843.91.710.440000.441.72.1833.91.710.490000.491.911.9923.91.710.500000.501.951.9515.22.280.620000.623.221.98c轴柱53.92.840.440000.441.722.1843.92.840.490000.491.911.9933.92.840.500000.501.951.9523.92.840.500000.501.951.9515.23.790.550000.552.862.34其中y=+框架各柱剪力由公式求得，具体计算过程见表13。由反弯点高度可按公式求得柱端弯矩，计算结果见表13。表13 横向水平地震作用下框架柱剪力和柱端弯矩的计算轴号层号yh/m(1-y)h/m/knm/knmb轴柱5311.1232218095600.02979.241.522.3821.9914.044576.3732218095600.029717.121.722.1837.3229.453780.4132218095600.029723.181.911.9946.1344.272923.2432218095600.029727.421.951.9553.4753.4711009.719108056870.029830.093.221.9859.5896.89c轴柱5311.12322180121730.037811.761.722.1825.6420.234576.37322180121730.037821.791.911.9943.3641.623780.41322180121730.037829.501.951.9557.5357.532923.24322180121730.037834.901.951.9568.0668.0611009.719108064740.033934.232.862.3480.1097.90与中柱交接的梁 与边柱交接的梁 由此得梁端弯矩，因此横向水平地震作用下得弯矩图如图19所示。由公式 并结合平衡条件得框架得剪力及轴力图，分别如图20、21所示。图19 地震作用下产生的m图（knm）图20 地震作用下产生的v图（kn）图21 地震作用下产生的n图（kn）6 内力组合各种荷载情况下的框架内力求得后，根据最不利又是可能的原则进行内力组合。当考虑结构塑性内力重分布的有利影响时，应在内力组合之前对竖向荷载作用下的内力进行调幅。分别考虑恒载和活载由可变荷载效应控制的组合和由永久荷载效应控制的组合，并比较两种组合的内力，取最不利者。由于构件控制截面的内力值应取自支座边缘处，为此，在进行组合前，应先计算各控制截面的（支座边缘处）内力值。梁支座边缘处的内力值为：式中：支座边缘截面的弯矩标准值支座边缘截面的剪力标准值m梁柱中线交点处的弯矩标准值v与m相应的梁柱中线处的剪力标准值q梁单位长度的均布荷载标准值b梁端支座宽度（即柱截面高度）柱上端控制截面在上层的梁底，柱下端控制截面在下层的梁端，按轴线计算简图算得的柱段内力值宜换算到控制截面处的值，但为了简化起见，也可采用轴线处内力值，这样算得的钢筋用量比需要的钢筋用量略多一点。6.1 内力调整6.1.1 恒载作用下内力调整6.1.1.1 梁端柱边剪力计算取柱轴心至柱边这一段梁为隔离体，由平衡条件可求得梁端柱边剪力值，例如，对于bc梁，取出隔离体，由平衡条件和几何关系得：同理： 计算结果见表12。6.1.1.2 梁端柱边弯矩计算由平衡条件得： 计算结果见表12。取调幅系数0.9, 跨中弯矩=表12 梁端柱边剪力及弯矩计算层次梁端弯矩调幅后梁端柱边剪力调幅后梁端弯矩bccbcddcbccbcddcbccbcddc5-31.7943.81-19.6119.6146.03-50.0411.52-11.52-28.6139.43-17.6517.654-32.9637.16-9.149.1434.51-35.918.47-8.47-29.6733.44-8.238.233-29.7936.3-9.719.7134.13-36.38.47-8.47-26.8132.67-8.748.742-31.2936.33-9.689.6834.37-36.058.47-8.47-28.1632.7-8.718.711-28.8435.3-10.810.834.14-36.298.47-8.47-25.9631.77-9.729.72表13 调幅后梁端及跨中弯矩层次调幅后梁端弯矩调幅后梁端柱边弯矩跨中弯矩bccbcdbccbcd5-28.6139.43-17.65-17.3827.30-14.5443.88-8.234-29.6733.44-8.23-21.2624.72-5.9425.55-1.373-26.8132.67-8.74-18.4923.86-6.4527.37-1.882-28.1632.70-8.71-19.7823.95-6.4226.68-1.851-25.9631.77-9.72-17.6422.96-7.4328.24-2.866.1.2 活载作用下内力调整取调幅系数=0.9,计算结果见下列各表表14 梁端柱边剪力及弯矩计算层次梁端弯矩调幅后梁端弯矩调幅后梁端柱边剪力bccbcdbccbcdbccbcd5-3.544.1-1.37-3.193.69-1.233.88-4.050.954-13.0115.8-5.63-11.7114.22-5.0715.51-16.354.753-13.5916.09-5.44-12.2314.48-4.9015.55-16.304.752-13.6516.11-5.42-12.2914.50-4.8815.56-16.304.751-12.3415.51-6.27-11.1113.96-5.6415.45-16.404.75表15 调幅后梁端及跨中弯矩层次调幅后梁端弯矩调幅后梁端柱边弯矩跨中弯矩bccbcdbccbcd5-3.193.69-1.23-2.242.71-0.973.00-0.464-11.7114.22-5.07-7.9310.25-3.7912.87-1.233-12.2314.48-4.9-8.4410.52-3.6212.48-1.062-12.2914.50-4.88-8.5010.54-3.6012.44-1.041-11.1113.96-5.64-7.349.98-4.3613.30-1.806.1.3 活载（屋面取雪载）作用下内力调整调幅系数=0.9，计算结果见下列各表。表17 调幅后梁端及跨中弯矩层次调幅后梁端弯矩调幅后梁端柱边剪力调幅后梁端柱边弯矩跨中弯矩bccbcdbccbcdbccbcd5-2.763.05-0.923.14-3.230.76-2.002.29-0.722.26-0.314-11.6614.19-5.0915.50-16.354.75-7.8810.22-3.8112.90-1.253-12.2314.48-4.915.55-16.304.75-8.4410.25-3.6212.47-1.062-12.2914.50-4.8815.56-16.294.75-8.5010.54-3.6012.43-1.041-11.1113.96-5.6415.45-16.404.75-7.349.98-4.3613.29-1.806.1.5 地震作用下梁端柱边剪力、弯矩及跨中弯矩计算表19 梁端柱边剪力及弯矩计算层次梁端弯矩梁端柱边剪力梁端柱边弯矩bccbcdbccbcdbccbcd521.9915.4410.26.246.247.5620.5914.048.50451.3638.2925.314.9414.9418.7448.0034.9321.08375.5859.7039.4522.5522.5529.2270.5154.6332.88297.7475.6249.9728.8928.8937.0191.2469.1241.641113.0589.2158.9533.7133.7143.67105.4781.6349.126.2 内力组合各种荷载确定以后，根据最不利又好似最可能的原则进行内力组合，本设计中考虑了六中组合。各层梁柱的内力组合见附表。6.2.1 梁端剪力组合： 由框架梁的抗震等级为二级，故框架梁梁端截面组合的剪力设计值应按下式调整（强剪弱弯） 各层梁端剪力组合见表26 表26 梁端剪力组合截面 (knm) (knm） (m) (kn) (kn)一层162.68378.1695.5543.17995.255115.801139.6595.5543.17998.41475.38854.2462.2510.84579.98354.24675.3882.2510.84579.983三层118.91542.0345.5543.17977.97968.953105.8015.5543.17980.96452.65634.4842.2510.84557.32034.48452.6562.2510.84557.320五层48.82305.5549.63160.1878.38752.3865.5549.63162.77128.9302.2511.90327.332028.932.2511.90327.332注：其中6.2.1 柱内力组合：由于框架抗震等级为二级，故柱组合弯矩设计值应根据（强柱弱梁）调整后求得，柱组合剪力设计值应根据（强剪弱弯）调整后求得。经“强柱弱梁”调整后的b柱及c柱的最不利内力组合分别见表27、表28。 表27 经“强柱弱梁”调整后的b柱的最不利内力层截面内力及相应的m及相应的m及相应的n组合项所在列值组合项所在列值组合项所在列值一上m-66.71477.71377.713n1377.061834.926834.926下m-15.50457.90157.901n1406.936857.056857.056v-29.9049.3149.31三上m-71.34953.567-71.349n807.146515.646807.146下m-88.1150.164-88.11n837.021537.776837.021v-57.9937.72-57.99五上m-58.5888.387-58.588n237.006163.568237.006下m-61.3963.937-61.396n266.882185.698266.882v-43.634.48-43.63表27中，组合弯