4426平米五层框架教学楼 计算书

77 华北水利水电学院毕业计目录摘要建筑设计说明1 工程概况32 结构选型与布置32.1 结构选型32.2 结构布置33 框架计算简图及梁柱线刚度33.1 梁、柱截面尺寸估算53.1.1 框架梁截面尺寸53.1.2 框架柱截面尺寸53.2 确定框架计算简图53.3 框架柱的线刚度的计算64 荷载计算74.1 恒载标准值计算74.1.1 屋面74.1.2标准层楼面74.1.3 梁自重84.1.4 柱自重84.1.5 外纵墙自重94.1.6 内纵墙自重94.1.7 内隔墙自重94.1.8 山墙自重104.2 活荷载标准值计算114.2.1 屋面和楼面活荷载标准值114.3 竖向荷载下框架受荷总图114.3.1114.3.2 A(D)轴柱纵向集中荷载计算134.3.3 B(C) 轴柱纵向集中荷载计算144.4风荷载标准值计算154.4.1 作用在屋面梁节点处的集中风荷载标准值154.5 水平地震作用计算154.5.1 重力荷载代表值的计算164.5.2 框架柱抗侧移刚度和结构基本自震周期计算175 内力计算215.2 风荷载作用下的内力计算285.3 框架地震内力计算335.3.1 框架柱剪力和柱端弯矩计算采用D值法336 内力组合397 配筋计算457.1 框架柱截面设计457.1.1 轴压比验算467.1.2 截面尺寸复核467.1.3正截面受弯承载力计算467.1.4垂直于弯矩作用水平面的受压承载力验算507.1.5 斜截面受剪承载力计算517.1.6 框架柱裂缝宽度验算537.2 框架梁截面设计547.2.1框架梁正截面计算547.2.2梁的斜截面受剪承载力计算567.2.2梁的斜截面受剪承载力计算577.2.3框架梁裂缝宽度验算607.2.4次梁截面设计608 1#楼梯设计618.1 楼梯形式618.2 踏步板计算618.2.1荷载计算618.2.2平台板的截面承载力计算648.2.3 平台梁截面承载力计算649 楼面板及屋面板的设计669.1 楼面设计669.1.1 荷载计算669.1.2 判断板的计算类型669.1.3 内力计算669.1.4 截面承载力计算6710 基础设计6810.1 基顶内力组合值计算6810.1.1 A柱基础6810.1.2中柱基础6810.2 外柱（A柱）独立基础计算6910.2.1 初步确定基底尺寸6910.2.2 基础底面配筋计算7110.3中柱独立基础计算7310.3.1 初步确定基底尺寸7310.3.2 基础底面配筋计算75附录结构计算书1 工程概况：(1) 工程名称：郑州市某中学科教艺术楼(2) 建设地点：郑州市某中学(3) 工程概况：本建筑由主管部门批准拟建基地。场地情况：场地平坦、无障碍物，两面临街。平面尺寸为：47.6m18.6m，建筑总高度为21.6m，共5层，底层层高为5.1m，二四层层高为3.9m，室内外高差为0.45m，具体情况见结构平面布置图，设计使用年限为50年。(4) 基本风压：0.45。(5) 抗震设防：设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，场地为二类场地土，设计地震分组为第一组。(6) 混凝土：C30钢筋：纵向受力钢筋采用HRB400级热扎钢筋，其余采用HPB235级热扎钢筋。墙体：外墙：混凝土空心小砌块，390mm250mm250mm。r=11.8KN/m3 内墙：混凝土空心小砌块，390mm200mm200mm。r=11.8KN/m3门： 木门：r=0.2KN/m3窗：铝合金窗：r=0.35KN/m3要求：选择合理的结构形式，进行结构布置，并对其进行设计，只对房屋的一榀横向框架进行计算。2 结构选型与布置：2.1 结构选型：本建筑只有5层，且功能单一，各功能分区的开间要求基本一致，为方便布置房间和便于管理采用较大柱网结构。为使结构有较大的刚度本设计中楼面、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：(1) 结构体系选型：采用混凝土现浇框架结构体系(2) 屋面结构：采用混凝土现浇肋形屋盖，刚柔性相结合的屋面，屋面板厚120mm。(3) 楼面结构：采用混凝土现浇肋形楼盖，楼板厚100mm。(4) 楼梯结构：采用混凝土现浇板式楼梯。(5) 天沟：采用现浇天沟。3 框架计算简图及梁柱线刚度：图2-1 结构平面布置图 图2-2 2-2剖面图图1所示的框架结构体系纵向和横向均为框架结构，是一个空间结构体系，理应按空间进行计算。但是采用手算和借助简单的计算工具计算空间框架结构太复杂，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ-2002）允许在纵向和横向两个方向将其按平面框架计算。本建筑中，横向框架的间距均为4.2m，荷载相差不大，且为对称结构，所以可选用一榀框架进行计算和配筋。现在以7轴线的KJ-7例进行计算3.1 梁、柱截面尺寸估算：3.1.1 框架梁截面尺寸：主梁截面尺寸估算：梁高h=(1/81/12)b=(1/81/12)*6600=825550m. 取700mm.梁宽b=1/2h=300mm.次梁截面尺寸估算：h=550mm,b=300mm.3.1.2 框架柱截面尺寸底层柱轴力估算：假定结构每平方米总荷载设计值为13KN，则底层中柱的轴力设计值约为：N=1.3136.67.84=3480.05kN若采用C30混凝土浇注，（）。假定截面尺寸bh=500mm500mm，则柱的轴压比：=270400.15mm2故确定框架柱的尺寸为500mm500mm。框架梁、柱编号及尺寸如土一所示，为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变。3.2 确定框架计算简图：框架的计算单元如图1所示框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱的截面尺寸不变，故梁跨等于柱截面形心之间的距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面，室内外高差为-0.45m基础顶面至室外地坪取0.85m，故基顶标高值0.000的距离为-1.3m，二层楼面标高为5.1m，故底层柱高为6.4m；其余各层柱高从楼面算值上一层楼面（即层高），故均为3.90m。由此可绘出框架的计算简图如图3所示。3.3 框架柱的线刚度的计算：由于各楼摸按板与框架梁的混凝土一起浇注，对于中跨梁取I=2I边跨梁：i=EI/l=中跨梁：i= EI/l=底层柱：=其余柱：=令=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为：=框架梁柱的相对线刚度如图3所示，作为计算各节点杆端弯矩分配系数的依据。图3-1 结构计算简图4 荷载计算：为了便于今后的内力组合，荷载计算均按标准值计算。4.1 恒载标准值计算：4.1.1 屋面：保护层： C20细石混凝土，内配钢筋网片 隔离层：干铺无纺聚脂纤维布一层 保温层：挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板70mm0.5=0.35mm 防水层：三毡四油上铺小石子厚0.5mm 找平层：1:3水泥砂浆中掺聚丙烯或锦纶-6纤维 找坡层：1:8水泥膨胀珍珠岩找坡2%坡 结构层：钢筋混凝土屋面板 120mm 抹灰层： 20mm 合计 5.714.1.2标准层楼面： 水磨石地面：10mm面层，20mm厚水泥砂浆打底，素水泥浆结合层一道；0.65结构层：100mm厚现浇钢筋混凝土板 0.1025=2.5 抹灰层：20厚水泥砂浆粉刷 合计 3.494.1.3 梁自重：bh=300mm700mm梁自重 250.3（0.7-0.10）=4.5抹灰层：20厚水泥砂浆粉刷 0.02（0.7-0.10+0.15）217=0.51 合计 5.01bh=300mm400mm自重 250.25（0.4-0.10）=2.25抹灰层：20厚水泥砂浆粉刷 0.02（0.4-0.10+0.15）217=0.31 合计 2.56bh=300mm550mm自重 250.30（0.55-0.10）=3.375抹灰层：20厚水泥砂浆粉刷 0.02（0.55-0.10+0.15）217=0.41 合计 3.785 基础梁（bh=300mm400mm）自重 250.30.4=34.1.4 柱自重：bh=500mm500mm自重 250.52=6.25抹灰层：20厚水泥砂浆粉刷 0.020.5417=0.68合计 6.934.1.5 外纵墙自重：底层：纵墙 （5.36.1-33.2）0.257/6.6=6.03钢塑窗 0.453.23/6.6=0.65水泥粉刷内外墙面 （5.16.1-33.2）0.362/6.6=2.34合计 9.02 标准层：纵墙 6.13.20.257=34.16铝合金窗 0.452.33=3.12洞口 2.330.257=12.075水泥粉刷内外墙面 （3.96.1-2.33）0.362=12.16合计 37.35合计5.664.1.6 内纵墙自重：标准层：纵墙 3.20.2 7=4.48水泥粉刷内墙面 3.20.362=2.03合计 6.51 4.1.7 内隔墙自重：标准层：纵墙 3.20.2 7=4.48水泥粉刷内墙面 3.20.362=2.03合计 6.51 底层：内隔墙 5.36.10.2 7/6.6=6.86抹灰 5.16.10.362/6.6=3.39合计 10.25 4.1.8 山墙自重（1）山墙自重：标准层：山墙： 3.20.25 7=5.6水泥粉刷内隔墙面 3.20.362=2.3合计 7.9 底层：山墙 5.37.30.25 7/6.6=8.68抹灰 5.37.30.362/7.8=3.57合计 12.24 （2）山墙自重：标准层：山墙： 3.20.257=5.6洞口： 2.30.252.127/7.8=2.17塑钢窗： 0.452.32.12/7.8=0.56抹灰 3.20.3627.3/7.8=2.16合计 6.15 底层：山墙： 5.37.30.25 7/7.8=4.67洞口： 2.30.252.12 7/7.8=3.02塑钢窗： 0.453.22.12/7.8=0.78抹灰 （5.37.3-3.22.12）0.362/7.8=2.3合计 8.7 （3）山墙自重：标准层：山墙： 3.20.2572.5/3=5.6洞口： 2.30.252.17/3=2.82塑钢窗： 0.452.32.1/3=0.72抹灰 （3.22.5-2.32.1）0.362/3=2.57合计 3.33底层：山墙： 5.370.252.57/3=7.73洞口： 1.50.252.17/3=1.84木门： 0.21.52.1/3=0.21抹灰 （5.32.5-1.52.1）0.362/3=2.4合计 8.54.2 活荷载标准值计算：4.2.1 屋面和楼面活荷载标准值：不上人屋面：0.5楼面：2.04.2.2雪荷载标准值 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取较大者。4.3 竖向荷载下框架受荷总图：4.3.1 (1)A-B轴间框架梁：屋面板传荷载板为单向板，荷载的传递示意图如图4-1恒载：活载：楼面板传给梁的荷载：恒载：活载：梁自重标准值：5.01AB轴间框架梁均部荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =5.01+18.84=23.84 活载=板传荷载=1.65楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载+墙荷载 =5.01+11.52+5.63=22.16 活载=板传荷载=6.4图4-1 板传荷载示意图(2)B-C轴间框架梁：屋面板传荷载板为单向板，恒载：活载：楼面板传给梁的荷载：恒载：活载：梁自重标准值：2.56BC轴间框架梁均部荷载为：屋面梁：恒载=梁自重+板传荷载 =2.56+10.71=13.27 活载=板传荷载=0.94楼面梁： 恒载=梁自重+板传荷载 =2.56+6.54=9.1 活载=板传荷载=4.69(3)CD轴间框架梁同AB轴间框架梁屋面梁：恒载=23.85 活载=1.65楼面梁：恒载=16.53 活载=6.44.3.2 A(D)轴柱纵向集中荷载计算:顶层柱：女儿墙自重（做法：墙高900mm，100mm厚的混凝土压顶）顶层柱恒载=女儿墙自重+梁自重+次梁集中荷载顶层柱活载=板传荷载=标准层柱恒载=墙自重+梁自重+板传荷载+次梁集中荷载 标准层柱活载=板传荷载=基础顶恒载=底层外纵墙自重+基础梁自重4.3.3 B(C) 轴柱纵向集中荷载计算：顶层柱恒载=梁自重+板传荷载+次梁集中荷载顶层柱活载=板传荷载标准层柱恒载=梁自重+板传荷载 标准层柱活载=板传荷载基础顶恒载=基础梁自重框架在竖向荷载作用下的受荷总图见图5（图中数值为标准值）4.4风荷载标准值计算：4.4.1 作用在屋面梁节点处的集中风荷载标准值：式中：基本风压=0.45 -风压高度表化系数，因本建筑建设地点为郊区，所以地面粗糙程度为C类。 -风荷载体型系数，根据建筑物的体型查得：=1.3-分振系数，基本自振周期对于钢筋混凝土框架结构用（n为建筑层数）做算，大约为0.4s0.25s,应考虑风压脉动对结构发生顺风向的影响。=1.0-下层柱高，-上层柱高，对顶层为女儿墙的2倍。B-计算单元迎风面宽度。（B=6.6m）风荷载计算过程见表4-1表4-1 各层面处集中风荷载标准值 离地高度（）（m）（m）21.150.861.001.30.453.91.89.4617.250.821.001.30.453.93.912.3513.350.741.001.30.453.93.911.149.450.741.001.30.453.93.911.145.550.741.001.30.455.553.913.504.5 水平地震作用计算：该建筑物高度为21.6m40m，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。4.5.1 重力荷载代表值的计算：屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5雪荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值其中结构和构配件自重取楼面上、下各半层层高范围内（屋面处取顶层的一半）的结构和构配件自重。4.5.1.1 屋面处重力荷载标准值的计算：女儿墙的重力荷载标准值的计算：屋面板结构层及构造层自重标准值顶层墙重： =5245.5+1137.45+392.2+690.78=7466.234.5.1.2 其余各层楼面处重力荷载标准值计算： 4.5.1.3 底层楼面处重力荷载标准值计算： =6462.82KN4.5.1.4 屋面雪荷载标准值计算：4.5.1.5 楼面活荷载标准值计算：4.5.1.6 总重力荷载代表值的计算：屋面处：屋面处结构和构件自重+0.5雪荷载标准值 =7466.23+0.5367.48=7649.97（设计值为9473.95）楼面处：=楼面处结构和构件自重+0.5活载标准值 =6150.78+0.51909.57=7105.57（设计值为10054.3）底层楼面处：=楼面处结构和构件自重+0.5活载标准值=6462.82+0.51909.57=7417.6KN（设计值为10428.78 KN）4.5.2 框架柱抗侧移刚度和结构基本自震周期计算：4.5.2.1 横向D值的计算：表4-2 横向2-5层D值计算构件名称（）A轴柱0.4514200B轴柱0.5517400C轴柱0.5517400D轴柱0.4514200=63200KN/m表4-3 横向底层D值计算构件名称（）A轴柱1.650.456533B轴柱2.450.558773C轴柱2.450.558773D轴柱1.650.456553=30612表2和表3已经将各层每一柱的D值求出，各层柱的总D值见下表5和表6表4-5 横向25层D值计算构件名称D值（）数量（）A轴柱142008113600B轴柱174008139200C轴柱174008139200D轴柱142008113600=506000表4-6 横向首层D值计算构件名称D值（）数量（）A轴柱6533852264B轴柱8773870184C轴柱8773870184D轴柱6553852264 =3494244.5.2.2结构基本自震周期计算：用假想顶点位移计算结构基本自震周期计算公式计算过程见表7表4-7 假想顶点位移计算结果层次（）（）（）（m）（m）57649.977649.975060000.0150.244247105.5714755.545060000.0290.229237105.5721861.115060000.0430.200227105.5728966.685060000.05720.157217417.636384.283494240.10.1考虑非承重墙对结构基本自震周期的影响，折减系数=0.6则自震周期为： 4.5.2.3多遇水平地震作用计算：该工程所在地郑州的抗震设防烈度为7度，场地类型为类，设计地震分组为第一组，则： 由于，故式中衰减指数，在的区间取0.9阻尼调整系数，除有专门规定外，建筑结构的阻尼比取0.05，相应的=1.0所以纵向地震影响系数：所以需要考虑顶部附加水平地震作用的影响。顶部附加地震作用系数： 如图4-5对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值：图4-5 楼层水平地震作用标准值（KN）顶部附加集中力：质点i的水平地震作用标准值，楼层地震剪力及楼层层间位移的计算过程见表4-8表4-8层次（）（m）（）（）（m）57649.9722168299.343702585.48661.44661.445060000.0010247105.5718.1128610.82366999.26505.471166.915060000.0018037105.5714.2100899.09366999.26396.551563.465060000.0024127105.5710.373187.37366999.26287.631851.095060000.0028517417.166.447472.64366999.26186.572037.6634942400.0058楼层最大位移与楼层岑每个高之比：满足位移要求。5 内力计算：图5-4 恒载作用下M图 （单位）：kN.M 标题：恒载内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 -1225.47157 -6.06330142 13.1358808 -1181.11957 -6.06330142 -25.6692482 2 -971.113874 -26.3366838 54.2161805 -944.086874 -26.3366838 -48.4968865 3 -732.694004 -24.0023102 46.0984881 -705.667004 -24.0023102 -47.5105216 4 -493.746641 -23.6598361 47.2704663 -466.719641 -23.6598361 -45.0028945 5 -254.236632 -33.1208969 55.8919543 -227.209632 -33.1208969 -73.2795439 6 -1439.34542 4.62491921 -9.85390934 -1394.99342 4.62491921 19.7455735 7 -1143.73112 20.8711126 -43.3886749 -1116.70412 20.8711126 38.0086642 8 -866.828995 17.3321782 -33.3869037 -839.801995 17.3321782 34.2085913 9 -590.454358 16.0950591 -32.5905141 -563.427358 16.0950591 30.1802165 10 -314.642367 23.8042144 -40.3024805 -287.615367 23.8042144 52.5339556 11 -1439.34542 -4.62491921 9.85390934 -1394.99342 -4.62491921 -19.7455735 12 -1143.73112 -20.8711126 43.3886749 -1116.70412 -20.8711126 -38.0086642 13 -866.828995 -17.3321782 33.3869037 -839.801995 -17.3321782 -34.2085913 14 -590.454358 -16.0950591 32.5905141 -563.427358 -16.0950591 -30.1802165 15 -314.642367 -23.8042144 40.3024805 -287.615367 -23.8042144 -52.5339556 16 -1225.47157 6.06330142 -13.1358808 -1181.11957 6.06330142 25.6692482 17 -971.113874 26.3366838 -54.2161805 -944.086874 26.3366838 48.4968865 18 -732.694004 24.0023102 -46.0984881 -705.667004 24.0023102 47.5105216 19 -493.746641 23.6598361 -47.2704663 -466.719641 23.6598361 45.0028945 20 -254.236632 33.1208969 -55.8919543 -227.209632 33.1208969 73.2795439 21 20.2733824 86.0057044 -79.8854287 20.2733824 -86.8422955 -83.1481341 22 4.02718904 13.6500000 -20.0138856 4.02718904 -13.6500000 -20.0138856 23 20.2733824 86.8422955 -83.1481341 20.2733824 -86.0057044 -79.8854287 24 -2.33437365 87.3928691 -94.5953746 -2.33437365 -85.4551308 -87.0381950 25 1.20456072 13.6500000 -15.6426269 1.20456072 -13.6500000 -15.6426269 26 -2.33437365 85.4551308 -87.0381950 -2.33437365 -87.3928691 -94.5953746 27 -0.34247406 87.9203634 -94.7809880 -0.34247406 -84.9276366 -83.1093535 28 0.89464502 13.6500000 -16.3102481 0.89464502 -13.6500000 -16.3102481 29 -0.34247406 84.9276366 -83.1093535 -0.34247406 -87.9203634 -94.7809880 30 9.46106085 88.4830090 -100.894848 9.46106085 -84.3649909 -84.8345784 31 1.75190560 13.6500000 -14.3518813 1.75190560 -13.6500000 -14.3518813 32 9.46106085 84.3649909 -84.8345784 9.46106085 -88.4830090 -100.894848 33 -33.1208969 92.1596324 -73.2795439 -33.1208969 -93.8703675 -79.9514104 34 -9.31668259 19.9050000 -27.4174548 -9.31668259 -19.9050000 -27.4174548 35 -33.1208969 93.8703675 -79.9514104 -33.1208969 -92.1596324 -73.2795439- 图5-5 活载作用下M图 （单位：kN.M）图5-6 恒载作用下的V图（单位）：k.N图5-7 活载作用下的V图（单位：kN）5-8 恒载作用下的N图（单位：kN）图5-9 活载载作用下的N图（单位：kN）5.2 风荷载作用下的内力计算：框架各柱的杆端弯矩，梁端弯矩按下式计算，计算过程见表5-5、表5-6及表5-7中柱：边柱：风荷载作用下的弯矩、剪力及轴力图如图5-10图5-12所 图5-10 风荷载作用下的M图（单位：kN.M）图5-11 风荷载作用下V图 (单位：kN.) 图5-12 风荷载作用下N图（单位：kN）标题：风载杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 31.4443438 13.9107391 -48.3517494 31.4443438 13.9107391 40.6769808 2 18.0907356 8.89479458 -14.7362413 18.0907356 8.89479458 19.9534575 3 9.97690273 7.15353251 -12.9561969 9.97690273 7.15353251 14.9425798 4 4.33272258 4.72937634 -8.14175455 4.33272258 4.72937634 10.3028131 5 1.11532754 1.90837878 -2.81884595 1.11532754 1.90837878 4.62383129 6 2.93027211 14.9735245 -50.5402446 2.93027211 14.9735245 45.2903127 7 2.49536923 13.0825331 -24.1366480 2.49536923 13.0825331 26.8852311 8 1.39965819 9.32597896 -17.3080400 1.39965819 9.32597896 19.0632778 9 0.74495152 6.20907656 -11.3244720 0.74495152 6.20907656 12.8909265 10 0.24126441 2.76284505 -4.66393569 0.24126441 2.76284505 6.11116001 11 -2.91338662 14.9343822 -50.4155342 -2.91338662 14.9343822 45.1645119 12 -2.44633861 13.1071282 -24.1828365 -2.44633861 13.1071282 26.9349636 13 -1.37333762 9.32683664 -17.3116373 -1.37333762 9.32683664 19.0630255 14 -0.70547716 6.19345381 -11.2939239 -0.70547716 6.19345381 12.8605458 15 -0.21339150 2.79590740 -4.72676826 -0.21339150 2.79590740 6.17727058 16 -31.4612293 13.7713540 -47.8901536 -31.4612293 13.7713540 40.2465125 17 -18.1397662 9.00554404 -14.9970440 -18.1397662 9.00554404 20.1245777 18 -10.0032233 7.14365189 -12.9074597 -10.0032233 7.14365189 14.9527826 19 -4.37219693 4.67809330 -8.06145495 -4.37219693 4.67809330 10.1831089 20 -1.14320045 1.99286878