建筑工程毕业设计结构设计计算书

1、结 构 设 计 计 算 书学院名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 教授、讲师 2010年 5 月摘 要本工程名称为某框架结构办公楼，结构为全现浇混凝土框架结构，8层。工程所在地区为泰州，抗震设防等级为7度，需要进行抗震设计。设计过程遵循先建筑后结构再施工的顺序进行。建筑设计，依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点，首先设计建筑平面， 其次进行立面造型、剖面设计。考虑到建筑等级和防火要求，建筑设计应满足使用功能和造型艺术的要求，并适应未来发展与灵活改造的需要。抗震结构在地震作用下，为了有良好的耗能能力以及在强震下结构不倒塌，其构件应有足够的延性。要设计

2、延性框架结构，需满足“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的要求，并进行相应的内力调整，然后由调整后的内力值进行配筋计算。本次设计主要包括结构选型及结构布置、确定计算简图及计算单元、荷载计算、侧移控制、内力组合、构件设计、楼梯设计、基础设计等内容 。本工程采用钢筋混凝土结构框架结构体系（横向承重），选择了有代表性的一榀框架进行计算。对于竖向荷载作用采用弯矩二次分配法，水平荷载作用采用D值法。设计计算整个过程中综合考虑了技术经济指标和施工工业化的要求。 关键词：建筑设计；结构设计；施工组织设；荷载计算ABSTRACTThis project is designed for office build

3、ing used with a style of cast-in frame work. The building has eight floors.the structure locates TaiZHou with an anti-earthquake degree of 7.so it is necessary to carry out the related design The design process follows the order: firstly, the architectural design; secondly, the structural design; la

4、stly, the foundation design. The architectural design, according to the master plan of the building, the site conditions, peripheral urban environment, and characteristic of the base, the building plain design goes first. The elevation design is carried out secondly. Considering the building classif

5、ication and fire prevention demands. The architectural design should meet the needs of the function requirement, the use requirement and development and flexible transformation in the future.In order to prevent the building from collapsing, we must insure the inducity of the members.The structure ne

6、eds to meet the demand of “strong columns with weak beams, strong anti-shear to weak anti-bending, strong joints with weak members”,.The calculation goes under the adjusted inner stress values . Structural design maintains close ties with the architectural design, which is based on current relevant

7、codes. It includes the structure style, the preliminary estimation for the structural members, confirmation of the sketch and unit for calculation, sideway control, load calculation, component design, slab-stairs design, floor overlay design and foundation design. This project adopts reinforced conc

8、rete frame (transverse bearing), which has chosen a representative frame to calculate. Vertical load function adopts moment distribution method, level load function adopts D value method, and seismic load function adopts equivalent base shear method. During the design process earthquake-resistant de

9、sign, technical economy index and construction industrialized request are synthetically considered.Keywords: Architectural design;Structural design;Construction management design; Load calculation目 录摘 要2ABSTRACT3第一章 工程概况5第二章 设计资料6第三章 柱网布置与计算见图73.1柱网布置图73.2框架结构承重方案的选择73.3框架结构的计算简图7第四章 梁、柱截面尺寸的初步确定94.

10、1梁截面尺寸的初步确定94.2柱的截面尺寸估算9第五章 框架侧移刚度的计算105.1横梁线刚度 的计算 105.2纵梁线刚度 的计算 105.3柱线刚度 的计算 105.4各层横向侧移刚度计算：（D值法）10第六章 荷载计算146.1荷载计算146.2梁、柱计算156.3各质点重力荷载代表值计算156.4横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算186.5风荷载计算246.6竖向荷载作用下框架结构的内力计算30第七章 横向框架荷载组合和内力组合417.1结构的抗震等级417.2框架梁的内力组合417.3框架柱内力组合45第八章 截面设计558.1框架梁558.2框架柱设计59第九章 楼板设计6

11、59.1屋面和楼面板的荷载计算659.2楼板计算65（一）基本资料：66（二）计算结果：66第十章 基础设计7310.1设计参数7310.2基础计算73第十一章 电算结果7811.1数据输入7811.2数据输出 79致 谢85参考文献86第一章 工程概况1.1该办公楼为八层钢筋混凝土框架结构，总建筑面积为6794.2m2，建筑等级为二类建筑，第八层为设备间。建筑物总高32.3m，地下埋深29m，一层层高4.0m，标准层层高38m，八层层高45m。建筑物平面形式为矩形，南北宽14.24m，东西长59.64m，室内外高差050m。1.2本建筑设楼梯二座（东、西两个出入口），电梯二部。1.3地下室为

12、车库，中间楼层由办公室、会议室、报告厅等组成；顶层为设备间和电梯机房，屋面为平屋顶。第二章 设计资料2.1冬季采暖室外空气计算温度-5，夏季通风室外空气计算温度30，冬季采暖室内空气计算温度18；2.2冬季主导风向东北，平均风速1.9 m/s，夏季主导风向东南，平均风速2.2 m/s，基本风压0.40 kN/m2；2.3年平均降水量1450mm，日最大降水量100.6mm；2.4常年地下水位低于-2m，水质对混凝土没有侵蚀作用；2.5最大积雪厚度300mm，基本雪压S0=0.35 kN/m2；2.6地基承载力特征值为280 kN/m2，类场地；2.7建筑结构设计使用年限50年，安全等级二级。2

13、.8建筑抗震设防类别为丙类，设防烈度7度，设计基本地震加速度值0.10g，设计地震分组为第二组，类场地设计特征周期0.40s2.9结构形式为框架结构，框架抗震等级为二级； 第三章 柱网布置与计算见图3.1柱网布置图本办公楼采用柱距为6.6m的内廊式小柱网，边跨6m，中间跨为2m，底层层高为4.0m，标准层层高3.8m，顶层层高4.5m。主体结构布置图如下图1所示：图1 主体结构柱网布置图3.2框架结构承重方案的选择竖向荷载的传力途径：楼板的均布荷载和恒载经次梁间接或直接传至主梁，再由主梁传至框架柱，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，本办公楼框架的承重方案为横向框架承重方

14、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。 3.3框架结构的计算简图基础选用桩基础，基础埋深2.9m。取顶层柱的形心线作为框架柱的轴线，梁轴线取至板底，2-8层柱高度即为层高，分别取3.8m（2-7层）和4.5m（8层），底层柱计算高度从基础顶面取至一层板底，即=4.0+0.5+2.9-1.25-0.1=6.05m 图2 纵向框架组成的空间结构 图3 横向框架组成的空间结构第四章 梁、柱截面尺寸的初步确定 4.1梁截面尺寸的初步确定梁截面高度一般取跨度的1/12-1/8进行计算。本方案中，边横梁高h=(1/12-1/8)l=1/126000-1/86000=500mm-875m

15、m，取h=600mm，截面宽度取h=1/2h=300mm。同理计算其他跨的梁截面，见表1。表1 梁截面尺寸表（mm）混凝土等级横梁（bh）纵梁（bh）次梁（bh）AB跨、CD跨BC跨C30300600300400300600300500 4.2柱的截面尺寸估算根据柱的轴压比限值按下列公式计算：（1）柱组合的轴压力设计值 N=F gE n注：-考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2 。 F- 按简支状态计算柱的负载面积。 gE -折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值，可近似的取1215 kN/m2。 n-验算截面以上的楼层层数。（2）AcN/uN

16、fc 注：uN -框架柱轴压比限值，对一级，二级，三级抗震等级，分别取0.7，0.8，0.9。本方案为二级抗震等级，故取0.8。 fc-为混凝土轴心抗压强度设计值，对C30，查得fc=14.3N/mm2, ft=1.43 N/mm2 。（3）计算过程：对于边柱：N=F gE n=1.33.06.6148=2882.88kNAc=N/uNfc=2882.88103/0.814.3=.00mm2 对于中柱：N=F gE n=1.2519.8148=2772.00kNAc=N/uNfc=2772.00103/0.814.3=.77mm2 综合以上计算结果，取柱截面为正方形=501.99mm，底层取b

17、h=800mm800mm，二至七层取bh=600mm600mm。表2 柱截面尺寸（单位：mm）楼层混凝土等级柱（bh）1层C308008002-8层C30600600第五章 框架侧移刚度的计算5.1横梁线刚度 的计算：（）表3 横梁线刚度类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）AB跨3.01043006005.4010960002.7010104.0510105.401010BC跨3.01043004001.6010920002.4010103.6010104.801011CD跨3.01043006

18、005.4010960002.7010104.0510105.401010注:对现浇楼面，边框架取ic=1.5EcI0/l,中框架取ic=2EcI0/l。5.2纵梁线刚度 的计算：（）表4 纵梁线刚度类别Ec（N/mm2）bh（mmmm）I0（mm4）l（mm）EcI0/l（Nmm）1.5EcI0/l（Nmm）2EcI0/l（Nmm）所有跨3.01043006005.4010966002.4510103.6810104.9010105.3柱线刚度 的计算：（）表5 柱线刚度层次hc（mm）Ec（N/mm2）bh（mmmm）Ic（mm4）EcIc/hc（Nmm）160503.0104800800

19、3.41101016.910102-738003.01046006001.0810108.521010845003.01046006001.0810107.2010105.4各层横向侧移刚度计算：（D值法）5.4.1底层 A-1、A-10、D-1、D-10（4 根） K=4.05/16.9=0.240 c=(0.5+K)/(2+K)=0.330 =0.3301216.91010/60502=18284 B-1、B-10、C-1、C-10（4 根）K=(4.05+3.60)/16.9=0.453 c=(0.5+K)/(2+K)=0.388 =0.3881216.91010/60502=21497

20、 A-29、D-29（16 根）K=5.40/16.9=0.320 c=(0.5+K)/(2+K)=0.353 =0.3531216.91010/60502=19583 B-298、C-29（16 根）K=(5.40+4.80)/16.9=0.604 c=(0.5+K)/(2+K)=0.424 =0.4241216.91010/60502=23481(18284+21497)4+（19583+23481）16=5.4.2二层至七层： A-1、A-10、D-1、D-10（4 根）K=4.052/8.522=0.475 c=K/(2+K)=0.192=0.192128.521010/38002=1

21、3598 B-1、B-10、C-1、C-10（4 根）K=(4.05+3.60)2/8.522=0.898 c=K/(2+K)=0.310=0.310128.521010/38002=21937 A-29、D-29（16 根）K=5.402/8.522=0.634 c=K/(2+K)=0.241=0.241128.521010/38002=17037 B-298、C-29（16 根）K=(5.40+4.80)2/8.522=1.197 c=K/(2+K)=0.374=0.374128.521010/38002=26514(13598+21937)4+（17037+26514）16=5.4.3八

22、层： A-1、A-10、D-1、D-10（4 根）K=4.052/7.202=0.563 c=K/(2+K)=0.219=0.219127.201010/45002=93440 B-1、B-10、C-1、C-10（4 根） K=(4.05+3.60)2/7.202=1.063 c=K/(2+K)=0.347=0.347127.201010/45002=14807 A-29、D-29（16 根）K=5.402/7.202=0.750 c=K/(2+K)=0.273=0.273127.201010/45002=11636 B-29、C-29（16 根）K=(4.80+5.40)2/7.202=1.

23、417 c=K/(2+K)=0.415=0.415127.201010/45002=17689(93440+14807)4+（11636+17689）16=由上计算得，横向框架梁的层间侧移刚度为一层： N/mm二-七层：N/mm八层： N/mmD1/D2=/=1.010.7，侧移刚度相近，符合抗震要求。因其大于0.7，故该框架为规则框架。第六章 荷载计算6.1荷载计算6.1.1楼屋面做法根据建筑类别（框架办公楼）查98J122 工程做法P6 表查得屋面防水等级为级，10 年。根据平屋面和不上人屋面要求选择以下屋面、楼面做法：（1）楼面做法楼面做法：选98J122 工程做法P78 屋18，查荷载

24、规范可取：永久荷载标准值：1、20厚花岗石楼面 150.02=0.3 kN/m22、20厚1：4干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4 kN/m23、120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 kN/m24、V型轻钢龙骨吊顶 0.20 kN/m2 合计 3.9 kN/m2楼面做法：选98J122 工程做法P79 屋21，查荷载规范可取：永久荷载标准值：1、20厚石英地板楼面 150.02=0.3 kN/m22、20厚1：4干硬性水泥砂浆结合层 200.02=0.4 kN/m23、120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 kN/m24、V型轻钢龙骨吊顶 0.20 kN/m2 合计 3.9

25、kN/m2（2）屋面做法选98J122 工程做法P13 屋11，查荷载规范可取：屋面永久荷载标准值（不上人） 1SBS防水层 0.15 kN/m2220厚1：3水泥砂浆找平层 14.50.02=0.29 kN/m23150厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75 kN/m24120厚钢筋混凝土现浇板 250.12=3.0 kN/m25V型轻钢龙骨吊顶 0.2 kN/m2 合计 4.65 kN/m26.1.2屋面及楼面可变荷载标准值查建筑荷载规范 GB50009-2001不上人屋面均布活荷载标准值 2.0 kN/m2楼面活荷载标准值 2.0 kN/m2屋面雪荷载标准值 SK=rS0=1.00.35

26、=0.35 kN/m2（式中r 为屋面积雪分布系数）6.1.3墙、门、窗重力荷载计算外墙 240 厚空心砌块（5.0 kN/m3）,外墙涂料，内墙20mm 抹灰，则外墙重力荷载为：5.00.24+170.02=1.54 kN/m2 内墙200 厚空心砌块（ 5.0 N/m3） , 双面抹灰各20mm ， 则内墙重力荷载为：5.00.2+170.022=1.68 kN/m2木门单位面积重力荷载： 0.2 kN/m2铝合金窗单位面积重力荷载：0.4 kN/m26.2梁、柱计算6.2.1梁、柱平面布置图 图4 梁、柱平面布置图6.2.2梁、柱重力荷载计算（见下表） 表6 梁、柱重力荷载计算表层次构件

27、h(mm)(kN/g(kN/m)Li(m)N(根）Gi(kN)(kN)1-8边横梁300600251.054.7255.225204941893走道梁300400251.053.151.41044纵梁300600251.054.7256.036972次梁300500251.053.945.4183831柱800800251.0516.86.0540406640662-7柱600600251.059.453.840143614368柱600600251.059.454.540170117016.3各质点重力荷载代表值计算6.3.1第一层上半部分（标高+1.000 处起算，雨蓬近似折算）1. AB

28、 跨、CD 跨（无洞口考虑）内墙厚200mm，外墙厚240mm，计算长度6000mm（数量19+4）计算高度6050 1/2-600=2425mm内墙面积：6.02.425=14.55m2 ，数量：19外墙面积：6.02.425=14.55m2 ，数量：4内墙总重：1914.551.68=464.44kN外墙总重：414.551.84=107.09kNAB、CD 跨内外墙总重：464.44+107.09=571.53kN2、外纵墙厚240mm，计算长度6600mm 计算高度6050 1/2-600=2425mm；墙体总面积：6.62.42517=272.09m2 窗面积：1.82.032=11

29、5.20 m2 （C1窗）大门面积：2.42.02+1.52.02=15.60m2 外纵墙总重=墙体+窗+门=（272.09-115.20-15.60）1.54+115.200.4+15.600.2=266.79kN3、内纵墙总计算长度：6.014=84.00m计算高度：2.425m总面积：84.002.425=203.70m2 内门尺寸： 1.0m2.0m计算高度：1.0m数量：20门洞面积：1.0m1.0m20=20.0 m2内纵墙总重=（203.720.0）1.6820.00.2=312.62kN4、楼板和活载（卫生间按普通楼板近似计算，楼梯间折算为1.5 倍板厚）楼板面积:6.0m3.

30、2m-20.16m2(柱角)32=604.16m2(普通板)楼梯间面积:6.0m3.2m-20.16m2（柱角）2=37.76m2走廊面积：6.3m1.8m9=102.06m2总荷载=604.16(3.9+2.0 1/2)+37.761.5（3.9+2.5 1/2）+102.06（3.9+2.5 1/2）=3777.69kN5、梁和柱（参考表6）梁：1893kN柱：4066 1/2=2033kN梁柱总重：1893kN+2033kN=3926kN综合以上得一层上半部分总重：571.53+266.79+312.62+3777.69+3926.00=8854.63kN6.3.2第二层（标准层）：1、

31、AB、CD 跨（无洞口考虑），内墙200mm，外墙240mm；墙体布置近似于一层，比一层少一道内横墙，共18道。上半部计算高度：3800 1/2-600=1300mm下半部计算高度：3800 1/2=1900mm上半部总重=107.09kN1300/2425+6.01.3181.68=327.05kN下半部总重=107.09kN1900/2425+6.01.9181.68=428.64kN2、外纵墙厚240mm，计算长度6000mm ，上、下半部计算高度1300mm和1900mm墙体总面积：上半部：6.0181.3=140.40m2下半部：6.0181.9=205.20m2窗面积：上半部：1.

32、11.834+1.11.52=70.62 m2下半部：0.91.834+0.91.52=57.78 m2上半部总重=(140.40-70.62)1.54+70.620.4=135.71kN上半部总重=(205.20-57.78)1.54+57.780.4=250.14kN3、内纵墙总长度96.0m，上、下部计算高度1300mm 和1900mm上半部：96.0m1.3=124.8m2下半部：96.0m1.9=182.4m2门洞面积：上半部：20.0m1.3/2.425=10.72m2上半部：20.0m1.9/2.425=15.67m2上半部总重=(124.8-10.72)1.68+10.720.

33、2=116.22kN下半部总重=(182.4-15.67)1.68+15.670.2=283.24kN4、楼板和活载总重=3777.69kN5、梁和柱梁：1893kN上、下柱：1436 1/2=718kN综合以上得：二层（标准层）上半部分总重=327.05+135.71+116.22+3777.69+1893+718=6967.67kN二层（标准层）下半部分总重=428.64+250.14+283.24+718=1680.02kN6.3.3第八层：该层为设备间，不分隔房间。上半部计算高度4500mm1/2-600mm=1650mm，下半部计算高度4500mm1/2=2250mm。分配上半部重=

34、53.461.68+（132.4-64.2）1.651.54+64.21.650.4305.48kN分配下半部重=72.901.68+（132.4-64.2）2.251.54+64.22.250.4419.81kN屋盖和活载=（604.16+37.76+102.06）(4.65+0.51/2+0.351/2)=3775.70kN女儿墙重=（60.4+14.0）20.51.025=1885kN柱（上、下柱）重：17011/2=850.5kN梁重：1893kN综上得：八层上部重=305.48+3775.70+1885+850.5+1893=8709.68kN八层下部重=419.81+850.5=1

35、270.31kN集中于各楼层标高处的重力荷载代表值G i 的39.86计算结果如下：G8=8709.68kNG7=1270.31+6967.67=8237.98kNG2-6=6967.67+1680.02=8647.69kNG1=1680.02+8854.63=10534.65kN 图5 各质点重力荷载代表值6.4横向水平荷载作用下框架结构的内力和侧移计算6.4.1横向自振周期的计算横向自振周期的计算采用结构顶点的假想位移法。结构顶点假想位移按按以下公式计算：VGi=Gk2(u)i= VGi/D ij2uT=(u)k2注：D ij 为第i 层的层间侧移刚度；(u)i 为第i 层的层间侧移；(u

36、)k 为第k 层的层间侧移；s 为同层内框架柱的总数。结构顶点的假想侧移计算过程见下表7.1:表7 结构顶点的假想侧移计算层次（kN）八8709.688709.680.009650.36885七8237.9816947.660.020200.35920六8647.6925595.350.030510.33900五8647.6934243.040.040820.30849四8647.6942890.730.051120.26767三8647.6951538.420.061430.21655二8647.6960186.110.071740.15512一10534.6570720.760.083380.08338基本自振周期T1（s）可按下式计算：式中：1、T 为结构基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数，框架结构取0.6-0.7，这里取0.6。 2、uT 为假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi 作为水平荷载而算得的结构顶点位移（m）。=1.70.6=0.619 s6.4.2横向地震作